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CN106575884A - 用于无线能量传输系统的磁场配置 - Google Patents

用于无线能量传输系统的磁场配置 Download PDF

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CN106575884A
CN106575884A CN201580033652.8A CN201580033652A CN106575884A CN 106575884 A CN106575884 A CN 106575884A CN 201580033652 A CN201580033652 A CN 201580033652A CN 106575884 A CN106575884 A CN 106575884A
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power transmission
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CN201580033652.8A
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黄文聪
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Elix Wireless Charging Systems Inc
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Abstract

无线功率传输系统，所述无线传输系统由在所述无线功率发射机与所述无线功率接收器内的磁场生成材料的特殊布置组成。该布置使在所述无线功率发射机与所述无线功率接收器之间的所述气隙内包含的所述磁场量大于在所述气隙外面的磁场量。

Description

用于无线能量传输系统的磁场配置
相关申请
本申请要求2014年4月26日提交的美国临时专利申请第61/984,771号的申请日权益，该案的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
该申请涉及包括永磁铁或者线圈或者它们的组合的磁场生成元件的布置，该布置使磁场能够变得更强并且能够集中在无线功率传输系统中的无线功率发射机与无线功率接收机之间的气隙中。
背景技术
众所周知，功率可以通过使用法拉第效应从一个地方无线地输送到另一个地方，由此变化的磁场使电流在电隔离的二次电路中流动。磁感应充电是当前使用的最流行的无线功率传输形式。磁感应充电的基本形式使用非常接近的两个线圈，在这两个线圈中，一个线圈用作无线功率发射机，而另一个用作无线功率接收器。随时间变化的电流在发射机线圈中流动，这产生随时间变化的磁场。该随时间变化的磁场诱导出在接收器线圈附近的电流(法拉第定律)，然后可以将该电流用于对各种装置进行充电。
磁耦合技术也已经被描述为可行的无线功率传输解决方案。该技术可以利用强大的磁耦合，由此在无线功率发射机中的旋转磁铁耦合到无线功率接收器中的另一个附近的磁铁上。经由旋转的磁耦合而不是直接磁感应机制来传输能量。通过旋转磁铁生成的随时间变化的磁场通常具有比磁感应系统更低的频率。
在无线功率传输系统中的杂散磁场存在健康和安全问题。另外，杂散磁场还在附近的产生热量的金属物体中诱导出涡流，这导致功率传输效率的损失。
附图说明
在附图中，该附图描绘了本发明的非限制性实施例：
图1是根据示例实施例的无线功率传输系统的横截面图；
图2是根据示例实施例的无线功率传输系统的横截面图；
图3是根据示例实施例的包括多个线圈作为单独的磁场生成单元的无线功率发射机或者接收器磁铁的横截面图；
图4是根据示例实施例的无线功率发射机或者接收器磁铁的示意图；
图5是根据示例实施例的无线功率发射机或者接收器磁铁的横截面图；
图6是根据示例实施例的无线功率发射机或者接收器磁铁的横截面图；
图7是根据示例实施例的包括单独的磁场生成单元的(其中一些磁场生成单元包括永磁铁和固定线圈)的无线功率传输系统的横截面图；
图8是根据示例实施例的包括呈Halbach阵列的多个可移动永磁铁和固定线圈的组合的无线功率传输系统的横截面；以及
图9是根据示例实施例的包括多个可移动永磁铁和固定线圈的组合的无线功率传输系统的横截面。
具体实施方式
本发明的一个方面提供了一种具有旋转的无线功率发射机磁铁和旋转的无线功率接收器磁铁的磁耦合无线功率传输系统。在一些实施例中，无线功率发射机和接收器磁铁分别包括多个磁场生成单元。
图4描绘了根据具体实施例的作为无线功率传输系统400的一部分的无线功率发射机磁铁402。无线功率传输系统400可以包括具有与发射机磁铁402的特征相似的特征的功率接收器磁铁(图4中未示出)。图4的实施例的无线功率发射机磁铁402(或者对应的无线功率接收器)大体上为圆柱形，具有圆柱轴线170并且包括多个准饼形磁场生成单元408。无线功率发射机磁铁402(或者对应的接收器磁铁)在本文被描述为具有轴向方向170、大体上环形的磁化变化方向150、和大体上径向的均匀磁化方向160。各个磁场生成单元408显著地显示出单个磁化方向420。如图4所描绘的，各个磁场生成单元408的磁化方向420可以与对应的均匀磁化方向160正交。从图4中可以看出，磁化变化方向150绕着轴线170周向地延伸，并且均匀磁化方向160从轴线170径向地延伸。
各个磁场生成单元408显著地显示出单个磁化方向420，该单个磁化方向420可以沿着磁化变化方向150在磁场生成单元408之间变化。在磁化变化方向150上彼此相邻的磁场生成单元408的磁化方向420可以彼此不同。
为了方便，使用各种类型的准横截面图来描绘本文的附加实施例。例如，图1是根据示例实施例的磁耦合无线功率传输系统100的准横截面图，该磁耦合无线功率传输系统100具有发射机102和接收器104，发射机102和接收器104分别为与图4描绘的功率接收器/发射机磁铁402相似的圆柱形。发射机102的准横截面图是在轴向方向170上沿着发射机磁化变化方向150A截取的，并且接收器104的准横截面图是在轴向方向170上沿着接收器磁化变化方向150B上截取的。换言之，图1不是真正的横截面，而是描绘了沿着磁化变化方向150A展开的圆柱形功率发射机磁铁102的准横截面(即，周向展开的)视图和沿着磁化变化方向150B展开的圆柱形功率接收器磁铁104的准横截面(即，周向展开的)视图。为简洁起见，在附图中示出的进一步展开的视图在本文中可以被称作“横截面”。
图1的无线功率传输系统100包括非常接近并且通过气隙106分开的无线功率发射机磁铁102和无线功率接收器磁铁104。在图1的实施例中，无线功率发射机磁铁102和无线功率接收器磁铁104分别包括单独的磁场生成单元108。具体地，无线功率发射机磁铁102包括单独的发射机磁场生成单元108A，并且无线功率接收器磁铁104包括单独的接收器磁场生成单元108B。为简洁起见，发射机磁场生成单元108A和接收器磁场生成单元108B在本文中可以更普遍地被称为磁场生成单元108，该磁场生成单元108可以指发射机磁场生成单元108A和接收器磁场生成单元108B中的一种或者两种。
磁场生成单元108(即，发射机磁场生成单元108A和接收器磁场生成单元108B)可以包括永磁铁，诸如，但不限于，NdFeB，钐钴、铁氧体、磁铁矿、和由铁、铝、镍、钴、钛、和铜组成的并且通常通过商品名称(诸如，Alni、Alcomax、Hycomax、Columax、和Ticonal、或者它们的组合)已知的铝镍钴磁铁。在本公开中将认为永磁铁是由被磁化并且产生其自身的持久磁场的材料制成的物体。
各个磁场生成单元108可以显著地显示出单个磁化方向。具体地，各个发射机磁场生成单元108A显著地显示出对应的第一磁化方向120A，该第一磁化方向120A可以沿着发射机磁化变化方向150A在发射机磁场生成单元108A之间变化。如图4所示，发射机变化方向150A可以包括周向地取向的磁化变化方向150。在发射机磁化变化方向150A上彼此相邻的发射机磁场生成单元108A的第一磁化方向120A可以彼此不同。如图1所描绘的，各个第一磁化方向120A还可以与对应的发射机均匀磁化方向160A正交。如图4所示，各个发射机均匀磁化方向160A可以包括径向地取向的均匀磁化方向160。各个发射机磁场生成单元108A的第一磁化方向120A沿着其对应的发射机均匀磁化方向160A可以是恒定的。在一些实施例中，各个发射机磁场生成单元108A的第一磁化方向120A在各个发射机磁场生成单元108A内可以是恒定的。
类似地，各个接收器磁场生成单元108B显著地显示出对应的第二磁化方向120B，该第二磁化方向120B可以沿着接收器磁化变化方向150B在接收器磁场生成单元108B之间变化。如图4所示，接收器变化方向150B可以包括周向地取向的磁化变化方向150。在接收器磁化变化方向150B上彼此相邻的接收器磁场生成单元的第二磁化方向120B可以彼此不同。如图1所描绘的，各个第二磁化方向120B可以与对应的接收器均匀磁化方向160B正交。如图4所示，各个接收器均匀磁化方向160B可以包括径向地取向的均匀磁化方向160。各个接收器磁场生成单元108B的第二磁化方向120B沿着其对应的接收器均匀磁化方向160B可以是恒定的。在一些实施例中，各个接收器磁场生成单元108B的第二磁化方向120B在各个接收器磁场生成单元108B内可以是恒定的。
在一些实施例中，如图4所示的圆柱形实施例的情况，发射机磁化变化方向150A与各个发射机均匀磁化方向160A正交，并且接收器磁化变化方向150B与各个接收器均匀磁化方向160B正交，其中，磁化变化方向150是周向地取向的，并且均匀磁化方向160是径向的。在一些实施例中，发射机磁化变化方向150A和接收器磁化变化150B可以位于彼此平行的平面中。在一些实施例中，这些平面并不是精确平行的，并且可以具有相对于彼此以0°与15°之间的角度取向的法向量。
在一些实施例中，发射机102和接收器104沿着圆柱轴线170同轴。在一些实施例中，发射机均匀磁化方向160A绕着无线功率发射机的圆柱轴线170(图4)周向分布并且在径向方向上从圆柱轴线170延伸，并且接收器均匀磁化方向160B绕着无线功率接收器的圆柱轴线170周向分布并且在径向方向上从圆柱轴线170延伸。在一些实施例中，发射机磁化变化方向150A绕着圆柱轴线170周向延伸，并且接收器磁化变化方向150B绕着无线功率接收器的圆柱轴线170周向延伸(即，如图4针对均匀磁化方向160和磁化变化方向150所描绘的)。
在一些实施例中，第一磁化方向120A和第二磁化方向120B的变化可以显示出空间周期性图案。具体地，发射机磁场生成单元108A的第一磁化方向120A的变化可以显示出沿着发射机磁化变化方向150A的第一空间周期性图案。第一空间周期性图案可以具有第一周期，该第一周期包括发射机磁场生成单元108A的数量λ1。接收器磁场生成单元108B的第二磁化方向120B的变化可以显示出沿着接收器磁化变化方向150B的第二空间周期性图案。第二空间周期性图案可以具有第二周期，该第二周期包括接收器磁场生成单元108B的数量λ2。
在一些实施例中，在发射机磁化变化方向150A上彼此相邻的发射机磁场生成单元108A的第一磁化方向120A关于其对应的发射机均匀磁化方向160A的角取向相差第一角偏移a1。在一些实施例中，第一角偏移a1大于0°并且根据在第一周期中的发射机磁场生成单元108A的数量λ1而变化。在一些实施例中，在第一周期中的发射机磁场生成单元108A的数量λ1乘以第一角偏移a1等于360°。
类似地，在一些实施例中，在接收器磁化变化方向150B上彼此相邻的接收器磁场生成单元108B的第二磁化方向120B关于其对应的接收器均匀磁化方向160B的角取向相差第二角偏移a2。在一些实施例中，第二角偏移a2大于0°并且根据在第二周期中的接收器磁场生成单元108B的数量λ2而变化。在一些实施例中，在第二周期中的接收器磁场生成单元108B的数量λ2乘以第二角偏移a2等于360°。如图1的实施例所图示，第一角偏移a1可以等于第二角偏移a2，尽管这并不是必要的。在图示的实施例中，角偏移a1和a2在各个发射机磁铁102和各个接收器磁铁104内是恒定的，但是这并不是严格必要的。在一些实施例中，角偏移a1和a2可以在各个发射机磁铁102和各个接收器磁铁104内变化。
在一些实施例中，在第一周期中的发射机磁场生成单元的数量λ1包括三个或者更多个发射机磁场生成单元。例如，第一周期可以包括具有大约120°的第一角偏移a1的三个发射机磁场生成单元108A。在另一示例中，诸如图1的实施例图示的，第一周期可以包括具有大约90°的第一角偏移a1的四个发射机磁场生成单元108A。类似地，在一些实施例中，在第二周期中的接收器磁场生成单元的数量λ2包括三个或者更多个接收器磁场生成单元。例如，第二周期可以包括具有大约120°的第二角偏移a2的三个接收器磁场生成单元108B。在另一示例中，诸如图1的实施例图示的，第二周期可以包括具有大约90°的第二角偏移a2的四个接收器磁场生成单元108B。然而，应该理解的是，在第一周期中的发射机磁场生成单元的数量λ1和在第二周期中的接收器磁场生成单元的数量λ2并不限于三个或者四个，而是可以根据本文的详细讨论而变化。
在一些实施例中，在无线功率发射机中的发射机磁场生成单元108A的数量是在第一周期中的发射机磁场生成单元108A的数量λ1的正整数倍。类似地，在无线功率接收器中的接收器磁场生成单元108B的数量可以是在第二周期中的接收器磁场生成单元108B的数量λ2的正整数倍。
在一些实施例中，多个发射机磁场生成单元108A中的至少一个包括永磁铁和/或至少一个接收器磁场生成单元108B包括永磁铁。在一些实施例中，多个发射机磁场生成单元108A中的至少一个包括电磁线圈和/或至少一个接收器磁场生成单元108B包括电磁线圈。
在一些实施例中，在第一周期中的第一磁化方向120A、第一角偏移a1、和发射机磁场生成单元108A的数量λ1可以使得发射机磁场生成单元108A包括Halbach阵列。类似地，在一些实施例中，在第二周期中的第二磁化方向120B、第二角偏移a2、和发射机磁场生成单元108B的数量λ2可以使得接收器磁场生成单元108B包括Halbach阵列。
在图1中的磁耦合无线功率传输系统100中描绘的Halbach阵列实施例中，多个磁铁或者磁场生成单元108按照如下方式布置：无线功率发射机102的相邻磁场生成单元108(在图1的视图中从左至右)具有偏移了大约a1＝-90°(关于其对应的均匀磁化方向160)的磁化方向120。无线功率接收器104的相邻磁场生成单元108(在图1的视图中从左至右)具有偏移了大约a2＝90°(关于其对应的均匀磁化方向160B)的磁化方向120。穿过在无线发射机磁铁102和无线接收器磁铁104内的气隙106彼此直接对准的、并且具有在轴向方向170上取向的磁化方向120的磁场生成单元108具有在沿着轴线170的相同方向上(见图1的垂直方向110)取向的这种磁化方向120。穿过在无线发射机磁铁102和无线接收器磁铁104内的气隙106彼此直接对准的、并且具有在磁化变化方向150上取向的磁化方向120的磁场生成单元108具有沿着其相应的磁化变化方向150上彼此相反地取向(见图1的水平方向112)的这种磁化方向120。
从该图1的实施例中产生的磁通线可以看出，在发射机磁铁102和接收器磁铁104分别包括Halbach阵列的情况下，最强的磁场通过粗虚线114来描绘并且位于发射机磁铁102和接收器磁铁104之间的气隙106内。最弱的磁场位于区域116，该区域116在发射机磁铁102和接收器磁铁104的与气隙106相对的两侧。因此，图1的实施例的这种Halbach布置增强了在发射机磁铁102与接收器磁铁104之间的磁场。在发射机磁铁102与接收器磁铁104之间的磁场的增强，在限制在发射机磁铁和接收器磁铁外侧的杂散磁场的强度的同时，增加了无线功率传输的效率。
在一些实施例中，在图1的磁耦合无线功率传输系统100中的无线功率发射机或者无线功率接收器配备有转子(图1中未明确示出)来允许无线功率接收器或者发射机绕着对应的轴线170旋转。在另一实施例中，在图1的磁耦合无线功率传输系统100中，无线功率发射机配备有转子，并且无线功率接收器配备有转子。在一些实施例中，这种转子允许无线功率发射机和接收器可绕着公共轴线170旋转。这种转子可以包括具有轴线(如图4所示)等的、允许通过例如套管或者轴承来旋转的旋转总成。
图2是根据示例实施例的磁耦合无线功率传输系统200的横截面图；系统200与系统100大体上相似，不同之处在于与场生成单元208对应的第一和第二磁化方向220A和220B已经分别被反转。在其它方面，如上文相对于系统100所描述的，系统200显示出相似或者相同的特征，并且对于本领域的技术人员来说，这种相似或者相同的特征在阅读说明书并且理解本文的附图后将变得显而易见。例如，但不限于，系统200可以包括多个发射机磁场生成单元208A和多个接收器磁场生成单元208B(与发射机磁场生成单元108A和接收器磁场生成单元108B相似)。各个发射机磁场生成单元208A可以显著地显示出对应的第一磁化方向220A，并且各个接收器磁场生成单元208B可以显著地显示出对应的第二磁化方向220B。第一磁化方向220A可以在发射机磁化变化方向150A上变化，并且第二磁化方向220B可以在接收器磁化变化方向150B上变化。各个第一磁化方向220A可以与对应的发射机均匀磁化方向160A正交，并且各个第二磁化方向220B可以与对应的接收机均匀磁化方向160B正交。
图2的实施例的系统200包括非常接近并且通过气隙206分开的无线功率发射机磁铁202和无线功率接收器磁铁204。在图2的实施例中，多个单独的磁场生成单元208具有在与在图1的无线功率传输系统100中发现的方向相反的方向上取向的磁化方向220(参见图2中的具有垂直取向210和水平取向212的方向220)。
在图2的磁耦合无线功率传输系统的实施例中，最强的磁场位于气隙206内(如通过粗虚线的磁通线214所描绘的)。这提高了功率传输效率，而最弱的磁场位于区域216，该区域216位于发射机磁铁202和接收器磁铁204的与气隙206相对的两侧。如果永磁铁(诸如，但不限于，NdFeB、钐钴、铁氧体、磁铁矿、和由铁、铝、镍、钴、钛、和铜的组合组成的并且通常通过商品名称(诸如，A、Alcomax、Hycomax、Columax、和Ticonal、或者它们的组合)已知的铝镍钴磁铁)被用于分别构造图1和图2中的无线功率传输系统100和200，那么仅需要反转单独的磁场生成单元的对准。
可以使用永磁铁(诸如，但不限于，NdFeB、钐钴、铁氧体、磁铁矿、和由铁、铝、镍、钴、钛、和铜的组合组成的并且通常通过商品名称(诸如，Alni、Alcomax、Hycomax、Columax、和Ticonal、或者它们的组合)已知的铝镍钴磁铁)来构造在图1和图2中图示的无线功率传输系统的Halbach阵列。可以设想另一实施例：可以使用线圈来替代永磁铁。使用线圈代替永磁铁可以提供至少三种明显的优点。第一，稀土磁铁的成本相当昂贵。对于永磁铁的低成本替代对于保持较低的制造成本是优选的。第二，稀土磁铁比线圈的密度更高、重量更重。第三，与永磁铁相比，在线圈中改变磁化方向更为容易，仅需要将在线圈内的电流反转即可。
在实施例中，在图2的磁耦合无线功率传输系统200中的无线功率发射机或者无线功率接收器配备有转子(图2中未明确示出)来允许无线功率接收器或者发射机绕着对应的轴线170旋转。在另一实施例中，在图2的磁耦合无线功率传输系统200中，无线功率发射机配备有转子，并且无线功率接收器配备有转子。在一些实施例中，这种转子允许无线功率发射机和接收器可绕着公共轴线170旋转。这种转子可以包括具有轴线(如图4所示)等的、允许通过例如套管或者轴承来旋转的旋转总成。
图3是根据具体实施例的无线功率发射机磁铁303的横截面图，其中，各个场生成单元308A包括一个或者多个对应的线圈302。图3示出了在第一状态304和第二状态310中的功率发射机磁铁303。该图的功率发射机磁铁303可以包括基于无线感应的功率传输系统300的一部分，其中，使在功率发射机磁铁303的线圈302中的电流交变诱导出在一个或者多个接近的接收器线圈中的对应电流(图3未示出)。系统300的功率发射机磁铁303显示出与图1的实施例的功率发射机磁铁102的一些相似之处。例如，但不限于，功率发射机磁铁303可以包括多个发射机磁场生成单元308A。各个发射机磁场生成单元308A可以显著地显示出对应的第一磁化方向320A(其可以根据通过其对应的线圈302的电流的方向而变化)。第一磁化方向320A可以在发射机磁化变化方向150A上变化。各个第一磁化方向320A可以与对应的发射机均匀磁化方向160A正交。在一些实施例中，系统300的该一个或者多个接收器线圈可以按照与发射机磁铁303的线圈相似的方式来布置，该发射机磁铁303具有与发射机磁铁303的场生成单元308对应的接收器线圈单元，虽然这并不是必要的。虽然图3描绘了无线功率发射机303，但是无线功率接收器可设置有按照与发射机磁铁303的场生成单元308相似的方式布置的场生成单元。
在一些实施例中，发射机303的线圈302可以是串联电连接。在一些实施例中，线圈302可以由单根电线制成。在图3的实施例中的无线功率发射机303(或者，类似地配置的无线功率接收器)中，载流线圈302可以布置为使得在第一方向上通过线圈302的电流使发射机303的磁化方向320A具有Halbach布置304(在图3的顶部示出)，并且布置为使得在第二(相反)方向上通过线圈302的电流使发射机303的磁化方向320A具有Halbach布置310(在图3的底部示出)。使在这些第一方向与第二方向之间的电流流动交变产生磁场通量，该磁场通量集中在发射机303的一侧并且在图3的配置304和310之间变化。该集中的并且变化的磁场可以诱导出系统300的接收器线圈中的电流。
图3的实施例的磁感应无线功率传输系统300可以包括无线功率发射机303，该无线功率发射机303具有多个场生成单元308A，各个场生成单元308A可以进一步包括一个或者多个载流线圈302。无线功率接收器(图3中未示出)可以包括一个或者多个接收器线圈。在一些实施例中，无线功率接收器可以包括多个磁场生成单元，各个磁场生成单元可以进一步包括一个或者多个载流线圈，并且可以具有与发射机303的磁场生成单元相似的布置。气隙可以将无线功率发射机303和无线功率接收器分开。在无线功率发射机303和无线功率接收器中的多个载流线圈302可以布置成阵列，从而使得在无线功率发射机与无限功率接收器之间的气隙中的磁场强度大于在将无线功率发射机和无线功率接收器分开的气隙外面的磁场强度。
在发射机303和接收器中的线圈302可以布置为使得相邻的场生成单元(在发射机和/或接收器中)的磁化方向彼此成角度地偏移。在图示的实施例的特定情况下，相邻的场生成单元308A显示出关于其对应的均匀磁化方向160A的大约90°的角偏移a。可以将进入到发射机303的各个线圈302中的交流电相对于在其它线圈302中的电流定相以确保：与在另一侧(类似于图1所示)上的磁场(通过细虚线描绘)相比，磁场方向320(该磁场方向320可能是通过发射线圈302产生的306(在所示视图中是垂直的)和308(在所示视图中是水平的))在一侧上实现强磁场(通过粗虚线描绘)。这可以通过如下来实现：例如，通过串联连接各个相邻线圈302的端部从而当电流在如图3所示的发射机中反转方向时实现状态304或者310。在系统300中，通过发射机303产生的较强的单侧的随时间变化的磁场诱导出在一个或者多个接收器线圈(该一个或者多个接收器线圈可以包括具有与发射机303的线圈302相似的布置的一组接收器线圈)中的随时间变化的电流，并且该一个或者多个接收器线圈位于发射机303的具有较强磁场的一侧并且通过气隙与发射机303潜在地分开。除了图3中列出的图案之外，其它磁化图案也或许是可能的，诸如，角偏移a可以为大约1°到大约90°或者更大的情况。
图4是根据示例实施例的无线功率发射机或者接收器磁铁的示意图。图4描绘了无线功率发射机磁铁402或者接收器磁铁的示例性非展开视图。结合图1至3和图5至8描述的实施例的任何发射机和/或接收器可以具有图4所示的非展开配置，虽然这并不是必要的。系统400表示无线功率发射机磁铁402或者接收器磁铁的示例性实施例，该示例性实施例可以显示出上文或者下文关于无线功率发射机磁铁(即，磁铁104或者本文的任何其它发射机磁铁或者线圈)或者无线功率接收器磁铁(即，磁铁102或者本文的任何其它接收器磁铁或者线圈)描述的任何特性。尽管从不同的角度进行示出，但是系统400可以大体上与系统100(或者200或者本文的任何其它实施例)相似。在其它方面，如上文相对于系统100所描述的，系统400可以显示出相似或者相同的特征，并且对于本领域的技术人员来说，这种相似或者相同的特征在阅读说明书并且理解本文的附图后将变得显而易见。例如，但不限于，系统400的功率发射机磁铁402包括多个磁场生成单元408(与发射机磁场生成单元108A和接收器磁场生成单元108B相似)。各个磁场生成单元408可以显著地显示出对应的磁化方向420。磁化方向420可以在磁化变化方向150上变化。各个磁化方向420可以与对应的均匀磁化方向160正交。
在磁耦合无线功率传输充电系统的一些实施例中，耦合磁铁的旋转产生电流，由此可以将功率从功率发射机传输至接收器。图4是由多个单独的花瓣形、饼形、或者楔形的磁场生成单元408构成的圆盘(或者圆柱)形的无线功率发射机磁铁402或者接收器磁铁的实施例的图示，该磁场生成单元可以包括永磁铁或者基于线圈的磁铁。在该实施例中，分别具有特定磁化方向420的花瓣形的单独的磁场生成单元408被连结在一起或者彼此邻接。线404表示分界的位置，在该位置处，单独的磁场生成单元408并排连结。
另外，在图4的实施例中，磁铁连结到可选的内芯406以便进一步进行稳定，虽然该内芯406并不是必要的。系统400可以进一步包括可操作地连接至发射机磁铁402的转子418，通过该转子418，发射机磁铁402可以绕着轴线170旋转(例如，随着电动机或者一些其它原动机)。另外或者可替代地，发射机402可以通过放置在磁铁后面的载有交流电(AC)的线圈(例如，与图7中的线圈706相似的线圈)来在磁变方向150上旋转。尽管图4的实施例示出了将发射机磁铁402描绘为圆盘，但是可以使用其它非限制性的形状，诸如，圆柱形或者球形。磁场生成单元408可以由永磁铁组成，诸如，但不限于，NdFeB，钐钴、铁氧体、磁铁矿、和由铁、铝、镍、钴、钛、和铜组成的、通常通过商品名称(诸如，Alni、Alcomax、Hycomax、Columax、和Ticonal或者它们的组合)已知的铝镍钴磁铁。在图4的系统400中，可以提供接收器磁铁(未示出)，并且该接收器磁铁可以具有与发射机磁铁402相似的性质(除了接收器磁铁并不驱动地旋转之外。)
图5是根据示例实施例的无线功率发射机或者接收器磁铁502的横截面图，该无线功率发射机或者接收器磁铁502可以形成根据示例实施例的无线功率系统500的部分。系统500大体上与系统100相似，不同之处在于磁化方向520的角偏移a比系统100中的角偏移小。在其它方面，如上文相对于系统100所描述的，系统500显示出相似或者相同的特征，并且对于本领域的技术人员来说，这种相似或者相同的特征在阅读说明书并且理解本文的附图后将变得显而易见。例如，但不限于，系统500包括多个磁场生成单元508(与发射机磁场生成单元108A和接收器磁场生成单元108B相似)。各个磁场生成单元508可以显著地显示出对应的磁化方向。磁化方向520可以在磁化变化方向150上变化，各个磁化方向520可以与对应的均匀磁化方向160正交。磁化方向520可以显示出空间周期性图案，该空间周期性图案在各个周期中具有磁场生成单元508的数量λ。
可以设想，可以使用与图1和2中描述的Halbach布置实施例不同的其它Halbach布置实施例，这些Halbach布置实施例也可以在使发射机或者接收器的相对侧上的磁场最小化或者大大减低磁场的同时增强在发射机或者接收器磁铁的一侧上的磁场。在图5中图示的实施例是对无线发射机或者接收器磁铁502的横截面(即，非展开视图)的描绘，该无线发射机或者接收器磁铁502由呈与图4(未示出转子)中发现的布置相似的布置的多个单独的磁场生成单元508组成。在无线功率发射机或者接收器内的相邻的单独的磁场生成单元508(包括永磁铁或者线圈或者它们的组合)之间的磁化方向520显示出关于其对应的均匀磁化方向的大约-45°的角偏移a。磁场生成单元508可以由永磁铁组成，诸如，但不限于，NdFeB，钐钴、铁氧体、磁铁矿、和由铁、铝、镍、钴、钛、和铜组成的、通常通过商品名称(诸如，Alni、Alcomax、Hycomax、Columax、和Ticonal、或者它们的组合)已知的铝镍钴磁铁。图5中描绘的无线功率发射机或者接收器磁铁实施例502可以进一步包括转子。转子可以包括具有轴线等的、允许通过例如套管或者轴承来旋转的旋转总成。
图6是根据示例实施例的无线功率发射机或者接收器磁铁602的横截面图，该无线功率发射机或者接收器磁铁602可以形成根据示例实施例的无线功率系统600的部分。系统600大体上与系统100相似，不同之处在于磁化方向620的角偏移a比系统100中的角偏移小。在其它方面，如上文相对于系统100所描述的，系统600显示出相似或者相同的特征，并且对于本领域的技术人员来说，这种相似或者相同的特征在阅读说明书并且理解本文的附图后将变得显而易见。例如，但不限于，系统600包括多个磁场生成单元608(与发射机磁场生成单元108A和接收器磁场生成单元108B相似)。各个磁场生成单元608可以显著地显示出对应的磁化方向。磁化方向620可以在磁化变化方向150上变化，各个磁化方向620可以与对应的均匀磁化方向160正交。磁化方向620可以显示出空间周期性图案，该空间周期性图案在各个周期中具有磁场生成单元608的数量λ。
可以将另一个Halbach阵列实施例设想成如图6所图示的，以便用于无线功率传输系统中。图6是对无线发射机或者接收器磁铁602的横截面的描绘，该无线发射机或者接收器磁铁602由呈与图4(未示出转子)中发现的布置相似的布置的多个单独的磁场生成单元608组成。在无线功率发射机或者接收器内的相邻的单独的磁场生成单元608(包括永磁铁或者线圈或者它们的组合)之间的磁化方向620显示出关于其对应的均匀磁化方向的大约-30°的角偏移a。磁场生成单元608可以由永磁铁组成，诸如，但不限于，NdFeB，钐钴、铁氧体、磁铁矿、和由铁、铝、镍、钴、钛、和铜组成的、并且通常通过商品名称(诸如，Alni、Alcomax、Hycomax、Columax、和Ticonal、或者它们的组合)已知的铝镍钴磁铁。图6中描绘的无线功率发射机或者接收器磁铁实施例602可以进一步包括转子。转子可以包括具有轴线等的、允许通过例如套管或者轴承来旋转的旋转总成。
在本文描述的无线功率传输系统的Halbach阵列实施例中，它们已经受限于关于其对应的均匀磁化方向(即，均匀磁化方向160)的大约30°、45°、和90°的角偏移a。这仅仅是为了说明，而不应该被认为具有限制性。一般来说，在磁化方向上可能存在从大约+1°到大约+120°的无数角偏移a，但是由于实际原因，角偏移的数量可能是有限的。此外，并不要求磁化方向是垂直的或者水平的。期望的是，磁化方向针对发射机和接收器在不同的方向上“旋转”，从而使得在间隙中的磁场变得更趋于正弦，并且因此，在线圈中的感应电流变得更趋于正弦。
对于磁耦合无线功率传输系统，可以通过电动机来驱动发射机磁铁转子，并且可以使发射机磁铁转子旋转以产生第一随时间变化的磁场。这引起在接收器磁铁中跨间隙的旋转以产生第二随时间变化的磁场。跨间隙传输功率是通过磁耦合来完成的。第二随时间变化的磁场诱导出绕着接收器磁铁的线圈中的电流。下文描述了可替代的无线功率传输系统，该无线功率传输系统降低甚或消除对电动机的需要，这又产生了具有低维护需求的低成本系统。
图7是根据示例实施例的包括由永磁铁和固定线圈组成的单独的磁场生成单元的无线功率传输系统700的横截面图。如下所述，系统700大体上与系统100相似，不同之处已经添加了线圈706和712。在其它方面，如上文相对于系统100所描述的，系统700显示出相似或者相同的特征，并且对于本领域的技术人员来说，这种相似或者相同的特征在阅读说明书并理解本文的附图后将变得显而易见。例如，但不限于，系统700可以包括多个发射机磁场生成单元708A和多个接收器磁场生成单元708B(与发射机磁场生成单元108A和接收器磁场生成单元108B相似)。各个发射机磁场生成单元708A可以显著地显示出对应的第一磁化方向720A，并且各个接收器磁场生成单元708B可以显著地显示出对应的第二磁化方向720B。第一磁化方向720A可以在发射机磁化变化方向150A上变化，并且第二磁化方向720B可以在接收器磁化变化方向150B上变化。各个第一磁化方向720A可以与对应的发射机均匀磁化方向160A正交，并且各个第二磁化方向720B可以与对应的接收机均匀磁化方向160B正交。
图7图示的实施例是无线功率传输系统700的横截面，该无线功率传输系统700包括呈Halbach阵列的多个永磁铁和固定线圈的组合。无线功率传输系统包括无线功率发射机702，该无线功率发射机702进一步包括多个发射机磁场生成单元708A，该多个发射机磁场生成单元708A以Halbach发射机磁铁(未示出转子)的形式对准，其中，单独的发射机磁场生成单元708A的水平和垂直磁化方向720A显示出关于其对应的均匀磁化方向160A的大约-90°的角偏移a。在多个发射机磁场生成单元708A下面放置的是多个固定的载流线圈706。可以使交流电通过固定的载流线圈706以在发射机磁场生成单元708A中引起旋转运动。
无线功率传输系统700进一步包括无线功率接收器704，该无线功率接收器704包括多个接收器磁场生成单元708B，该多个接收器磁场生成单元708B以Halbach接收器磁铁(未示出转子)的形式对准。单独的接收器磁场生成单元708B的水平和垂直的磁化方向720B关于其对应的均匀磁化方向偏移了大约+90°的角偏移a，或者与在Halbech发射机磁铁中发现的方向相反。Halbach接收器和发射机磁铁的垂直磁化方向在同一方向上对准，而Halbach接收器和发射机磁铁的水平磁化方向在相反的方向上。在无线功率接收器的Halbach接收器磁铁(未示出转子)中的多个接收器磁场生成单元708B与无线功率发射机的Halbach发射机磁铁(未示出转子)中的多个发射机磁场生成单元708A之间放置的是多个固定的载流功率接收器线圈712，在该载流功率接收器线圈712中，通过增强的磁场诱导出交流电，该磁场的增强是由接收器和发射机磁阵列绕着轴线(即轴线170，未示出)旋转导致的。优选的是，当磁场最强时，固定的接收器线圈712位于非常接近Halbach接收器磁铁。无线功率发射机702和无线功率接收器704通过气隙714分开。Halbach发射机和接收器磁铁的最强磁场位于该气隙714内。在Halbach发射机磁铁和接收器磁铁的与气隙704相对的两侧上的区域716中的是磁场相对于在气隙714内的磁场大大减小的区域。该Halbach布置实施例大大减少了杂散磁场，并且增强了在气隙714内的磁场以便增强功率传输效率。
可以设想其它Halbach布置实施例以用于无线功率传输系统，如本文阐释的并且在图7中的非限制性示例中图示的，该无线功率传输系统使用永磁铁和线圈的组合。例如，在Halbach发射机和接收器磁铁内的单独的磁场生成单元的磁化方向可以显示出关于其对应的均匀磁化方向(如图5和6分别描述的)的从大约-45°到大约-30°的角偏移a。可以使用变化角度的其它角偏移a，从大约+1°到大约+90°或者更大。磁场生成单元708A和708B可以由永磁铁组成，诸如，但不限于，NdFeB，钐钴、铁氧体、磁铁矿、和由铁、铝、镍、钴、钛、和铜组成的、并且通常通过商品名称(诸如，Alni、Alcomax、Hycomax、Columax、和Ticonal、或者它们的组合)已知的铝镍钴磁铁。
在实施例中，在图7的无线功率传输系统700中的无线功率发射机进一步包括转子。在另一实施例中，在图7的无线功率传输系统700中的无线功率接收器进一步包括转子。在另一实施例中，在图7中描绘的无线功率传输系统700中，无线功率发射机包括转子，并且无线功率接收器包括转子。转子可以包括具有轴线等的、允许通过例如套管或者轴承来旋转的旋转总成。
图7中示出的无线功率传输系统700实施例可以进行如下操作。改变固定的发射机线圈706中的电流产生磁场，该磁场引起Halbach发射机磁场生成单元708A的旋转/移动，该旋转/移动产生较强的第一随时间变化的磁场。该第一磁场与Halbach接收器磁场生成单元708B耦合，该Halbach接收器磁场生成单元708B旋转/移动并且产生第二随时间变化的磁场，该第二随时间变化的磁场又诱导出固定的接收器线圈712中的随时间变化的电流，该接收器线圈712位于磁场最强的气隙714中。这导致功率从无线功率发射机702传输到无线功率接收器704。
图8是根据示例实施例的包括呈Halbach阵列的多个可移动永磁铁和固定线圈的组合的无线功率传输系统800的横截面。系统800与系统100大体上相似，不同之处在于旋转的无线功率发射机102已经被替换成固定的无线功率发射机802(与图2的无线功率发射机相似)。在其它方面，如上文相对于系统100所描述的，系统800显示出相似或者相同的特征，并且对于本领域的技术人员来说，这种相似或者相同的特征在阅读说明书并理解本文的附图后将变得显而易见。例如，但不限于，系统800可以包括多个发射机磁场生成单元808A和多个接收器磁场生成单元808B(与接收器磁场生成单元108B相似)。各个发射机磁场生成单元808A可以显著地显示出对应的第一磁化方向820A，并且各个接收器磁场生成单元808B可以显著地显示出对应的第二磁化方向820B。第一磁化方向820A可以在发射机磁化变化方向150A上变化，并且第二磁化方向820B可以在接收器磁化变化方向150B上变化。各个第一磁化方向820A可以与对应的发射机均匀磁化方向160A正交，并且各个第二磁化方向820B可以与对应的接收机均匀磁化方向160B正交。
在图8的无线功率传输系统800由无线功率发射机802组成，该无线功率发射机802进一步由多个固定的载流线圈804组成，可以使随时间变化的电流通过该载流线圈804以按照Halbach的方式产生第一随时间变化的磁场，其中，所产生的水平和垂直磁化方向显示出关于其对应的均匀磁化方向的大约-90°的角偏移a。无线功率传输系统800进一步包括无线功率接收器806，该无线功率接收器806由多个磁场生成单元808B组成，该多个磁场生成单元808B以Halbach接收器磁铁(未示出转子)的形式对准，其中，单独的接收器磁场生成单元808B的水平和垂直磁化方向820B显示出关于其对应的均匀磁化方向的大约+90的角偏移a，或者与在Halbach发射机磁铁中发现的方向相反。Halbach接收器磁铁的垂直磁化方向和由固定的发射机线圈产生的磁场可以在相同的方向上对准，而水平磁化方向在相反的方向上。磁场生成单元808B可以由永磁铁组成，诸如，但不限于，NdFeB，钐钴、铁氧体、磁铁矿、和由铁、铝、镍、钴、钛、和铜组成的、并且通常通过商品名称(诸如，Alni、Alcomax、Hycomax、Columax、和Ticonal、或者它们的组合)已知的铝镍钴磁铁。
在无线功率接收器的Halbach接收器磁铁中的多个磁场生成单元808B与无线功率发射机802的Halbach发射机中的多个固定线圈804之间放置的是诱导出电流的多个固定的功率接收线圈810。优选的是，当磁场最强时，固定的接收器线圈810位于接近磁场生成单元808的位置。无线功率发射机802和无线功率接收器806非常接近并且通过气隙812分开。Halbach功率发射机802和接收器806的最强磁场(通过粗虚线表示)位于气隙812内。在功率发射机和接收器的与气隙812相对的两侧上的区域814中的是磁场相对于在气隙812内的场大大减小的区域。该Halbach布置实施例大大减少了杂散磁场，并且增强了在气隙812内的磁场以便增强功率传输效率。可以设想其它Halbach布置实施例以用于无线功率传输系统，如本文阐释的并且在图8中的非限制性示例中图示的，该无线功率传输系统使用永磁铁和线圈的组合。例如，在Halbach发射机和接收器内的单独的磁场生成单元的磁化方向820可以显示出关于其对应的均匀磁化方向(如图5和6分别描述的)的从大约-45°到大约-30°之间的角偏移a。可以使用变化角度的其它角偏移a。在实施例中，无线功率接收器进一步由在图8中描绘的无线功率传输系统800中的转子组成。
图8中示出的无线功率传输系统800实施例可以进行如下操作。将电流(诸如，交流电)施加在固定的载流发射机线圈804中以产生呈Halbach布置的第一随时间变化的磁场，其中，各个单独的线圈具有角偏移a。该第一随时间变化的磁场磁耦合到无线功率传输接收器806中的Halbach磁场生成单元(永磁铁)808B(未示出转子)上。这引起磁场生成单元808B的运动/旋转。该运动/旋转生成第二随时间变化的磁场，从而导致在与磁场生成单元808B相邻的线圈810中诱导出电流。
在与图8的无线功率传输系统800有关的另一实施例中，无线功率发射机由固定的载流线圈以及呈Halbach阵列的多个可移动永磁铁和转子组成。无线功率接收器仅包括固定的载流线圈。将电流施加到发射机中的固定线圈以产生呈Halbach布置的第一随时间变化的磁场，该第一随时间变化的磁场引起发射机中的磁场生成单元的运动/旋转。该运动/旋转生成第二随时间变化的磁场，从而导致在无线功率接收器中的线圈中诱导出电流。
图9是根据示例实施例的包括多个可移动永磁铁和固定线圈的组合的无线功率传输系统900的另一实施例的横截面(在与均匀磁化方向960A和960B正交的平面中截取)。系统900包括具有轴向发射机磁化变化方向950A的圆柱形发射机磁铁908A，磁铁908A绕着该轴向发射机磁化变化方向950A旋转。系统900还包括具有轴向接收器磁化变化方向950B的圆柱形接收器磁铁908B，磁铁908B绕着该轴向接收器磁化变化方向950B旋转。旋转磁铁908A和908B可以磁耦合。除了本文所述之外，系统900与系统100相似。在其它方面，如上文相对于系统100所描述的，系统900显示出相似或者相同的特征，并且对于本领域的技术人员来说，这种相似或者相同的特征在阅读说明书并理解本文的附图后将变得显而易见。例如，但不限于，系统900可以包括多个发射机磁场生成单元908A和多个接收器磁场生成单元908B(与发射机磁场生成单元108A和接收器磁场生成单元108B类似，虽然在形状上不同)。各个发射机磁场生成单元908A可以显著地显示出对应的第一磁化方向920A，并且各个接收器磁场生成单元908B可以显著地显示出对应的第二磁化方向920B。第一磁化方向920A可以在发射机磁化变化方向950A上变化，并且第二磁化方向920B可以在接收器磁化变化方向950B上变化。各个第一磁化方向920A可以与对应的发射机均匀磁化方向960A正交，并且各个第二磁化方向920B可以与对应的接收机均匀磁化方向960B正交。
无线功率传输系统包括无线功率发射机902，该无线功率发射机902进一步可以包括多个发射机磁场生成单元908A。磁场生成单元908A由永磁铁906组成，该永磁铁906与固定的载流线圈918A交错。永磁铁906可以由永磁铁组成，诸如，但不限于，NdFeB，钐钴、铁氧体、磁铁矿、和由铁、铝、镍、钴、钛、和铜组成的、并且通常通过商品名称(诸如，Alni、Alcomax、Hycomax、Columax、和Ticonal、或者它们的组合)已知的铝镍钴磁铁。
永磁铁906可以是通过穿过固定线圈918A的公共轴(未示出)互相连接的圆柱形(具有与磁变化方向950A平行的轴线)。永磁铁906可以绕着磁化变化方向950A旋转并且进一步被线圈940环绕。通过在环绕永磁铁906的线圈940中施加电流来引起磁铁旋转。无线功率传输系统900进一步包括无线功率接收器912，该无线功率接收器912进一步包括多个接收器磁场生成单元908B，该接收器磁场生成单元908B由与固定线圈918B交错的永磁铁916组成。永磁铁916可以是通过穿过固定的载流线圈918B的公共轴(未示出)互相连接的圆柱形。磁铁可以绕着磁化变化方向950B旋转并且进一步被线圈930环绕。无线功率发射机902和接收器912进一步通过气隙922分开。
在图9的示例中，无线功率发射机902的多个磁场生成单元908A的磁化方向显示出关于其对应的均匀磁化方向960的大约-90°的角偏移a。无线功率接收器912的磁场生成单元908B的磁化方向920显示出关于其对应的均匀磁化方向的大约+90°的角偏移a。可以使用各种角度的磁化方向的其它角偏移a。永磁铁916可以由永磁铁组成，诸如，但不限于，NdFeB，钐钴、铁氧体、磁铁矿、和由铁、铝、镍、钴、钛、和铜组成的、并且通常通过商品名称(诸如，Alni、Alcomax、Hycomax、Columax、和Ticonal、或者它们的组合)已知的铝镍钴磁铁。
在实施例中，在图9的无线功率传输系统900中的无线功率发射机进一步包括转子。在另一实施例中，在图9的无线功率传输系统900中的无线功率接收器进一步包括转子。在另一实施例中，在图9描绘的无线功率传输系统900中，无线功率发射机包括转子，并且无线功率接收器包括转子。转子可以包括具有与磁化变化方向950A和950B平行的轴线等的、允许通过例如套管或者轴承来旋转的旋转总成。
图9中示出的无线功率传输系统900实施例可以进行如下操作。在无线功率发射机902中的固定线圈918A和940通过交流电通电以产生随时间变化的磁场，该随时间变化的磁场使通过在与磁化变化方向950B平行的轴线上的公共轴连接的永磁铁906旋转。线圈918A和940互相连接，并且通过相邻线圈918A的电流按照尽可能地保持具有指向无线功率接收器的磁通量的Halbach磁场的方式流动。这形成磁场朝着接收器912聚集的第一随时间变化的磁场。在与磁化变化方向950A平行的方向上通过公共轴连接的永磁铁916和在与无线功率接收器912中的磁化变化方向950A平行的轴线上的交错线圈918B通过与第一随时间变化的磁场磁耦合来旋转。该运动生成第二随时间变化的磁场，该第二随时间变化的磁场通过线圈930绕着永磁铁916诱导出电流。这些线圈930连接至相邻的(交错的)线圈918B，这产生第三随时间变化的磁场，该第三随时间变化的磁场抵消并且加强第二随时间变化的磁场，从而在接收器处形成第二Halbach磁场。磁通量朝着在气隙922内具有最高磁场的无线功率发射机聚集。在功率发射机和接收器的与气隙922相对的两侧上的区域924中的是磁场相对于在气隙922内的场大大减小的区域。该Halbach布置可以大大减少杂散磁场并且增强在气隙922内的磁场以便增强功率传输效率。
本文描述的发明可以用于基于法拉第效应和Halbach阵列的无线功率传输系统，以增加功率传输效率，并且通过减少杂散磁场使耗电设备更安全。所述无线功率传输系统可以用于，诸如，但不限于，小船、汽车、卡车、运输车辆、公共汽车、轮船、飞机、摩托车、电动自行车、耗电装置和医疗植入物和其它装置等应用中。所描述的本发明的进一步的优点可以是通过消除对线圈中的软铁芯的需要来降低成本和重量。最后，本文描述的系统可扩展到更多的磁铁和/或线圈以产生不同的功率范围。
对于本领域的技术人员将显而易见的是，鉴于前述的公开，在不脱离本文的精神和范围的情况下，在本发明的实践中进行许多变更和修改是可能的。例如：
本文描述的各种实施例(系统100、200、300等)可以分别包括各种特征。应该理解的是，本说明书和随附权利要求书包括附加实施例，该附加实施例包括本文的任何实施例的任何特征的组合。
在一些实例中，本说明书和随附权利要求书通常使用术语来描述方向、取向、形状、关系(例如，等式)等。例如，发射机磁场生成单元可以具有与发射机磁化变化方向正交的第一磁化方向。这种方向、取向、形状、关系和/或等应该被认为是包含指定的方向、取向、形状、关系等、和/或与指定的方向、取向、形状、关系等较小的偏离(从操作或者工程的角度)。
在一些实例中，本说明书和随附权利要求书使用附图标记108A、208A、308A等来表示发射机磁场生成单元，并且使用附图标记108B、208B、308B等来表示接收器磁场生成单元。从本说明书应该理解的是，磁场生成单元408、508、608等附图标记通常可以表示发射机磁场生成单元或者接收器磁场生成单元。类似地，磁化变化方向150和相似的附图标记可以表示发射机磁化变化方向或者接收器磁化变化方向。类似地，该命名原理可以适用于磁化方向(例如，磁化方向420、520、620等附图标记)、均匀磁化方向(例如，均匀磁化方向160等附图标记)、并且大体上适用于本文。
在一些实例中，该说明书可以表示附图中的水平和垂直磁化方向。这样是为了方便起见。应该理解的是，水平磁化方向是显示出水平分量的量值大于零的任何磁化方向(当被分解成水平(在页面中)和垂直(在页面中)分量时)，并且垂直磁化方向是大体上垂直的(在页面中)磁化方向。
在一些实例中，本说明书和随附权利要求书表示水平和垂直的方向。这样是为了方便起见，并且仅表示图1至9中的水平和垂直的方向。应该理解的是，全部系统(例如，系统100、200、300等)可以旋转，从而使得在附图中是水平或者垂直的内容在实践中不再是水平或者垂直的。
在一些实例中，本说明书和随附权利要求书表示接收器磁场生成单元。其中，接收器磁场生成单元包括线圈，该参考是命名的问题，并且并不一定意味着驱动接收器磁场生成单元以产生对应的磁场。相反，在实践中，接收器磁场生成单元可以具有在其中诱导的电流，该诱导的电流又可以产生对应的磁场。
虽然已经在上文对若干示例性方面和实施例进行了讨论，但是本领域的技术人员将认识到特定修改、置换、添加及其子组合。因此，旨在将以下随附方面或者权利要求书以及此后引入的方面和权利要求书解释为包括所有这种修改、置换、添加、和子组合。

Claims (67)

1.一种磁耦合无线功率传输系统，所述磁耦合无线功率传输系统包括：
无线功率发射机，所述无线功率发射机进一步包括多个发射机磁场生成单元；
无线功率接收器，所述无线功率接收器进一步包括多个接收器磁场生成单元；
气隙，所述气隙将所述无线功率发射机和所述无线功率接收器分开；以及
其中，在所述无线功率发射机和所述无线功率接收器中的所述多个磁场生成单元布置成阵列，从而使得在所述无线功率发射机与所述无线功率接收器之间的所述气隙中的所述磁场强度大于在将所述无线功率发射机和所述无线功率接收器分开的所述气隙外面的所述磁场强度。
2.根据权利要求1或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中：
所述多个发射机磁场生成单元中的每一个显著地显示出对应的第一磁化方向，并且所述多个发射机磁场生成单元的所述第一磁化方向沿着发射机磁化变化方向变化；以及
所述多个接收器磁场生成单元中的每一个显著地显示出对应的第二磁化方向，并且所述多个接收器磁场生成单元的所述第二磁化方向沿着接收器磁化变化方向变化。
3.根据权利要求2和3中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中
在所述发射机磁化变化方向上彼此相邻的发射机磁场生成单元的所述第一磁化方向彼此不同；并且在所述接收器磁化变化方向上彼此相邻的接收器磁场生成单元的所述第二磁化方向彼此不同。
4.根据权利要求2或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功传输系统，其中，各个所述第一磁化方向与对应的发射机均匀磁化方向正交，并且各个所述第二磁化方向与对应的接收器均匀磁化方向正交。
5.根据权利要求2至4中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述发射机磁化变化方向与各个所述发射机均匀磁化方向正交，并且所述接收器磁化变化方向与各个所述接收器均匀磁化方向正交。
6.根据权利要求2至5中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，各个发射机磁场生成单元的所述第一磁化方向沿着其对应的发射机均匀磁化方向是恒定的，并且各个接收器磁场生成单元的所述第二磁化方向沿着其对应的接收器均匀磁化方向是恒定的。
7.根据权利要求3至6中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，各个发射机磁场生成单元的所述第一磁化方向在所述发射机磁场生成单元内是恒定的，并且各个接收器磁场生成单元的所述第二磁化方向在所述接收器磁场生成单元内是恒定的。
8.根据权利要求2至7中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述发射机磁场生成单元的所述第一磁化方向的所述变化显示出沿着所述发射机磁化变化方向的第一空间周期性图案，所述第一空间性模式在所述发射机磁化变化方向上具有第一周期，其中，λ1等于在所述第一周期中的发射机磁场生成单元的所述数量，并且所述接收器磁场生成单元的所述第二磁化方向的所述变化显示出沿着所述接收器磁化变化方向的第二空间周期性图案，所述第二空间周期性图案在所述接收器磁化变化方向上具有第二周期，其中，λ2等于在所述第二周期中的接收器磁场生成单元的所述数量。
9.根据权利要求8或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，在所述第一周期中的发射机磁场生成单元的所述数量λ1包括四个或者更多个发射机磁场生成单元，并且在所述第二周期中的接收器磁场生成单元的所述数量λ2包括四个或者更多个接收器磁场生成单元。
10.根据权利要求3至9中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，在所述发射机磁化变化方向上彼此相邻的发射机磁场生成单元的所述第一磁化方向关于其对应的发射机均匀磁化方向的角取向彼此相差第一角偏移a1，并且在所述接收器磁化变化方向上的彼此相邻的接收器磁场生成单元的所述第二磁化方向关于其对应的接收器均匀磁化方向的角取向彼此相差第二角偏移a2。
11.根据权利要求10或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述第一角偏移a1等于所述第二角偏移a2。
12.根据权利要求10和11中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，在所述第一周期中的发射机磁场生成单元的数量λ1乘以所述第一角偏移a1等于360°，并且在所述第二周期中的接收器磁场生成单元的数量λ2乘以所述第二角偏移a2等于360°。
13.根据权利要求9至12中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述多个发射机磁场生成单元包括：在所述第一周期中的发射机磁场生成单元的数量λ1的正整数倍，并且所述多个接收器包括：在所述第二周期中的接收器磁场生成单元的数量λ2的正整数倍。
14.根据权利要求2至13中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述发射机磁化变化方向与所述接收器磁化变化方向平行。
15.根据权利要求1至14中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述多个发射机磁场生成单元包括第一Halbach阵列，并且所述多个接收器磁场生成单元包括第二Halbach阵列。
16.根据权利要求2至15中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中：
所述无线功率发射机和所述无线功率接收器分别为圆柱形；以及
所述发射机磁场生成单元和所述接收器磁场生成单元大体上分别为楔形。
17.根据权利要求2至16中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中：所述发射机均匀磁化方向关于所述无线功率发射机的圆柱轴线是径向的，并且所述接收器均匀磁化方向关于所述无线功率接收器的圆柱轴线是径向的；以及
所述发射机磁化变化方向关于所述无线功率发射机的所述圆柱轴线是环形的，并且所述接收器磁化变化方向关于所述无线功率接收器的所述圆柱轴线是环形的。
18.根据权利要求2至17中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述无线功率发射机是球形的，并且所述无线功率接收器是球形的。
19.根据权利要求2至18中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述多个发射机磁场生成单元中的至少一个包括永磁铁，并且所述接收器磁场生成单元中的至少一个包括永磁铁。
20.根据权利要求2至19中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述多个发射机磁场生成单元中的至少一个包括电磁线圈，并且所述接收器磁场生成单元中的至少一个包括电磁线圈。
21.根据权利要求1至20中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述发射机磁场生成单元和所述接收器磁场生成单元是永磁铁。
22.根据权利要求19和21中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述永磁铁包括NdFeB、钐钴、磁铁矿、铁氧体、或者包括铁、铝、镍、钴、钛、和铜中的三种或者更多种或者它们的组合的合金。
23.根据权利要求1至22中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，所述磁耦合无线功率传输系统进一步包括转子。
24.根据权利要求1至23中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述发射机磁场生成单元包括载流线圈和永磁铁，并且所述接收器磁场生成单元包括载流线圈和永磁铁。
25.根据权利要求24或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述永磁铁包括NdFeB、钐钴、磁铁矿、铁氧体、或者包括铁、铝、镍、钴、钛、和铜中的三种或者更多种或者它们的组合的合金。
26.根据权利要求25或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，所述磁耦合无线功率传输系统进一步包括转子。
27.根据权利要求1至26中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述发射机磁场生成单元包括载流线圈和永磁铁，并且所述接收器磁场生成单元包括载流线圈和永磁铁。
28.根据权利要求27或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述永磁铁包括NdFeB、钐钴、磁石、铁氧体或者由铁、铝、镍、钴、钛、和铜中的三种或者更多种或者它们的组合的合金。
29.根据权利要求28或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，所述磁耦合无线功率传输系统进一步包括转子。
30.根据权利要求1至29中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述发射机磁场生成单元包括载流线圈和永磁铁，并且所述接收器磁场生成单元包括载流线圈。
31.根据权利要求30或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述永磁铁包括NdFeB、钐钴、磁铁矿、铁氧体、或者包括铁、铝、镍、钴、钛、和铜中的三种或者更多种或者它们的组合的合金。
32.根据权利要求31或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，所述磁耦合无线功率传输系统进一步包括转子。
33.根据权利要求1至32中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述发射机磁场生成单元由载流线圈组成，并且所述接收器磁场生成单元由永磁铁组成。
34.根据权利要求33或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述永磁铁包括NdFeB、钐钴、磁铁矿、铁氧体、或者由铁、铝、镍、钴、钛、和铜中的三种或者更多种或者它们的组合的合金。
35.根据权利要求34或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，所述磁耦合无线功率传输系统进一步包括转子。
36.根据权利要求24或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述发射机磁场生成单元、所述接收器磁场生成单元、或者所述发射机磁场生成单元和所述接收器磁场生成单元包括交错的永磁铁和载流线圈。
37.根据权利要求36或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述永磁铁包括NdFeB、钐钴、磁铁矿、铁氧体、或者包括铁、铝、镍、钴、钛、和铜中的三种或者更多种或者它们的组合的合金。
38.根据权利要求37或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，所述磁耦合无线功率传输系统进一步包括转子。
39.根据权利要求1至38中的一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述无线功率接收器磁耦合至所述无线功率发射机。
40.根据权利要求39或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述无线功率接收器响应于所述无线功率发射机的旋转而旋转。
41.根据权利要求39和40中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，其中，所述无线功率接收器的所述旋转在非常接近所述接收器的载流线圈中产生随时间变化的电流。
42.根据权利要求39至41中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁耦合无线功率传输系统，所述磁耦合无线功率传输系统包括用于从所述无线功率接收器的所述旋转生成电功率的多个接收器电磁线圈。
43.一种无线功率传输系统，所述无线功率传输系统包括：
无线功率发射机，所述无线功率发射机进一步包括多个永磁铁和载流线圈；
无线功率接收器，所述无线功率接收器进一步包括多个永磁铁和载流线圈；气隙，所述气隙将所述无线功率发射机和所述无线功率接收器分开；以及
其中，在所述无线功率发射机和所述无线功率接收器中的所述多个永磁铁和载流线圈布置成阵列，从而使得在所述无线功率发射机与所述无限功率接收器之间的所述气隙中的所述磁场强度大于在将所述无线功率发射机和所述无线功率接收器分开的所述气隙的外面的所述磁场强度。
44.根据权利要求43或者本文的任何其它权利要求所述的无线功率传输系统，其中，所述永磁铁包括NdFeB、钐钴、磁铁矿、铁氧体、或者由铁、铝、镍、钴、钛、和铜中的三种或者更多种或者它们的组合的合金。
45.根据权利要求44或者本文的任何其它权利要求所述的无线功率传输系统，所述无线功率传输系统进一步包括转子。
46.根据权利要求44和45中任一项所述的无线功率传输系统，所述无线功率传输系统包括根据权利要求1至42中任一项所述的任何一个或者多个特征、特征的组合、或者特征的子组合，针对无线功率传输系统的对应特征适当地修改所述任何一个或者多个特征、特征的组合、或者特征的子组合。
47.一种磁感应无线功率传输系统，所述磁感应无线功率传输系统包括：
无线功率发射机，所述无线功率发射机进一步包括多个发射机磁场生成单元；
无线功率接收器，所述无线功率接收器进一步包括多个接收器磁场生成单元；
气隙，所述气隙将所述无线功率发射机和所述无线功率接收器分开；以及
其中，所述多个发射机磁场生成单元和所述多个接收器磁场生成单元布置成阵列，从而使得在所述无线功率发射机与所述无线功率接收器之间的所述气隙中的所述磁场强度大于在将所述无线功率发射机和所述无线功率接收器分开的所述气隙外面的所述磁场强度。
48.根据权利要求46或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，所述发射机磁场生成单元和所述接收器磁场生成单元是载流线圈。
49.根据权利要求47和48中任一项所述的磁感应无线功率传输系统，所述磁感应无线功率传输系统包括根据权利要求1至42中任一项所述的任何一个或者多个特征、特征的组合、或者特征的子组合，针对无线功率传输系统的对应的特征适当地修改所述任何一个或者多个特征、特征的组合、或者特征的子组合。
50.一种磁感应无线功率传输系统，所述磁感应无线功率传输系统包括：
发射机，所述发射机包括多个发射机磁场生成单元，各个磁场生成单元包括一个或者多个发射机线圈，所述一个或者多个发射机线圈布置为：
响应于驱动到在第一发射机电流方向上的所述发射机磁场生成单元的所述一个或者多个发射机线圈中的第一电流，在所述发射机磁场生成单元中产生第一发射机磁化方向；以及
响应于驱动到在第二发射机电流方向上的所述发射机磁场生成单元的所述一个或者多个线圈中的第二电流，在所述发射机磁场生成单元中产生第二发射机磁化方向，所述第二发射机磁化方向与所述第一发射机磁化方向相反；
其中，所述发射机磁场生成单元的所述第一发射机磁化方向沿着发射机磁化变化方向变化；以及接收器，所述接收器包括一个或者多个接收器线圈单元，各个接收器线圈单元包括一个或者多个接收器线圈，所述接收器通过气隙与所述发射机分开；
其中，在所述第一电流与所述第二电流之间的切换在所述一个或者多个接收器线圈中产生电流。
51.根据权利要求50或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，在所述发射机与所述接收器之间的所述气隙中通过所述发射机生成的磁场强度大于在所述气隙外面通过所述发射机生成的所述磁场强度。
52.根据权利要求50和51中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，在所述发射机磁化变化方向上彼此相邻的发射机磁场生成单元的所述第一发射机磁化方向彼此不同。
53.根据权利要求50至52中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，各个所述第一发射机磁化方向与对应的发射机均匀磁化方向正交。
54.根据权利要求50至53中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，所述发射机磁化变化方向与各个所述发射机均匀磁化方向正交。
55.根据权利要求50至54中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，所述发射机磁场生成单元的所述第一发射机磁化方向的所述变化显示出沿着所述发射机磁化变化方向的第一空间周期性图案，所述第一空间周期性图案在所述发射机磁化变化方向上具有第一周期，其中，λ1等于在所述第一周期中的发射机磁场生成单元的数量。
56.根据权利要求55或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，在所述第一周期中的发射机磁场生成单元的数量λ1包括四个或者更多个发射机磁场生成单元。
57.根据权利要求50至56中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，在所述发射机磁化变化方向上彼此相邻的发射机磁场单元的所述第一发射机磁化方向关于其对应的发射机均匀磁化方向的角取向彼此相差第一角偏移a1。
58.根据权利要求57或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，在所述第一周期中的发射机磁场生成单元的数量λ1乘以所述第一角偏移a1等于360°。
59.根据权利要求56或者58中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，所述多个发射机磁场生成单元包括：在所述第一周期中的发射机磁场生成单元的数量λ1的正整数倍。
60.根据权利要求50至59中任一项所述的磁感应无线功率传输系统，其中，所述多个发射机磁场生成单元布置成第一Halbach阵列配置。
61.根据权利要求50至60中任一项或者本文的其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，所述一个或者多个接收器线圈单元中的每一个布置为：响应于诱导到在第一接收器电流方向上的所述接收器线圈单元中的第一电流，在所述接收器线圈单元中产生第一接收器磁化方向，并且，响应于诱导到在第二接收器电流方向上的所述接收器单元中的第二电流，在所述接收器线圈单元中产生第二接收器磁化方向，所述第二接收器磁化方向与所述第一接收器磁化方向相反，其中，所述接收器线圈单元的所述第一接收器磁化方向沿着接收器磁化变化方向变化。
62.根据权利要求61或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，在接收器磁化变化方向上彼此相邻的所述一个或者多个线圈单元的所述第一接收器磁化方向彼此不同。
63.根据权利要求61和62中任一项所述的磁感应无线功率传输系统，其中，所述一个或者多个接收器线圈单元的所述第一接收器磁化方向的所述变化显示出沿着所述接收器磁化变化方向的第二空间周期性图案。
64.根据权利要求61至63中任一项或者本文的任何其它权利要求所述的磁感应无线功率传输系统，其中，所述一个或者多个接收器线圈单元布置成第二Halbach阵列配置。
65.设备，所述设备包括本文描述的和/或在任何附图中示出的任何一个或者多个特征、特征的组合、或者特征的子组合。
66.方法，所述方法包括本文描述的和/或在任何附图中示出的任何一个或者多个特征、特征的组合或者特征的子组合。
67.套件，所述套件包括本文描述的和/或在任何附图中示出的任何一个或者多个特征、特征的组合、或者特征的子组合。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112635152A (zh) * 2020-12-14 2021-04-09 瑞声精密制造科技(常州)有限公司 环形阵列磁钢系统及磁吸定位系统
WO2022174707A1 (zh) * 2021-02-18 2022-08-25 Oppo广东移动通信有限公司 无线充电装置、待充电设备、充电系统、方法和存储介质
CN117238601A (zh) * 2023-09-28 2023-12-15 香磁磁业(深圳)有限公司 无线充电定位的烧结铁氧体磁环

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014222000A1 (de) * 2014-10-29 2016-05-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Bodeneinheit zum induktiven Laden von Elektro- und Hybridfahrzeugen
US9849649B2 (en) * 2015-02-17 2017-12-26 United States Gypsum Company Magnet receptive panels and methods
WO2017193047A1 (en) * 2016-05-05 2017-11-09 Arx Pax Labs, Inc. Rotary array assembly
US10777344B2 (en) 2016-08-12 2020-09-15 Hyperloop Technologies, Inc. Asymmetrical magnet arrays
US11028597B2 (en) 2018-05-10 2021-06-08 United States Gypsum Company Magnetic fastener technology for wallboard panels
US11398330B2 (en) * 2018-10-19 2022-07-26 Magmedics, LLC Therapeutic field directional magnetic array
US11307106B2 (en) * 2019-05-23 2022-04-19 City University Of Hong Kong Torque measurement system
CN113394920A (zh) * 2021-06-24 2021-09-14 上海卓荃电子科技有限公司 一种电机转子测温系统、智能控温式电机
WO2024191211A1 (ko) * 2023-03-14 2024-09-19 주식회사 히타치엘지 데이터 스토리지 코리아 무선 전력 전송 장치
CN118100578B (zh) * 2024-04-28 2024-07-26 中国人民解放军海军工程大学 一种基于振动主动控制电磁作动器的磁组件结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100033021A1 (en) * 2008-08-05 2010-02-11 Broadcom Corporation Phased array wireless resonant power delivery system
CN103051069A (zh) * 2011-10-14 2013-04-17 Lg伊诺特有限公司 无线电力传送器
US20130119928A1 (en) * 2011-01-18 2013-05-16 Mojo Mobility, Inc. Intelligent charging of multiple electric or electronic devices with a multi-dimensional inductive charger
CN103683525A (zh) * 2012-09-05 2014-03-26 李尔公司 用于提供集中感应电力传输的装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8917154B2 (en) * 2012-12-10 2014-12-23 Correlated Magnetics Research, Llc. System for concentrating magnetic flux
US8937521B2 (en) * 2012-12-10 2015-01-20 Correlated Magnetics Research, Llc. System for concentrating magnetic flux of a multi-pole magnetic structure
KR101394963B1 (ko) * 2010-07-29 2014-05-16 한국전자통신연구원 무선 전력 송신기, 무선 전력 수신기, 및 그것들을 이용한 무선 전력 전송 방법
WO2013015540A1 (en) * 2011-07-26 2013-01-31 Lg Innotek Co., Ltd. Wireless power transmitter and wireless power receiver
CN103891114B (zh) * 2011-10-27 2018-01-02 不列颠哥伦比亚大学 位移装置及其制造、使用和控制方法
JP5859346B2 (ja) * 2012-03-08 2016-02-10 日立マクセル株式会社 非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100033021A1 (en) * 2008-08-05 2010-02-11 Broadcom Corporation Phased array wireless resonant power delivery system
US20130119928A1 (en) * 2011-01-18 2013-05-16 Mojo Mobility, Inc. Intelligent charging of multiple electric or electronic devices with a multi-dimensional inductive charger
CN103051069A (zh) * 2011-10-14 2013-04-17 Lg伊诺特有限公司 无线电力传送器
CN103683525A (zh) * 2012-09-05 2014-03-26 李尔公司 用于提供集中感应电力传输的装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112635152A (zh) * 2020-12-14 2021-04-09 瑞声精密制造科技(常州)有限公司 环形阵列磁钢系统及磁吸定位系统
WO2022126791A1 (zh) * 2020-12-14 2022-06-23 瑞声声学科技(深圳)有限公司 环形阵列磁钢系统及磁吸定位系统
WO2022174707A1 (zh) * 2021-02-18 2022-08-25 Oppo广东移动通信有限公司 无线充电装置、待充电设备、充电系统、方法和存储介质
CN117238601A (zh) * 2023-09-28 2023-12-15 香磁磁业(深圳)有限公司 无线充电定位的烧结铁氧体磁环

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