CN1663118A

Planar resonator for wireless power transfer

Abstract

A planar resonator and a manufacturing method thereof use at least two electrically isolated shafts that are inductively calibrated on a transfer interface in a coupled inductor or transformer structure to provide non-contact power transfer. Then, signal or power transmission is realized through magnetic flux coupling. Electric flux coupling is also realized on the same interface, and the electric flux coupling is driven by the same conductive spirally wound conductor. The energy transfer interface (IOET) (215) has a first spiral conductor (210) arranged on the top surface of the IOET; a second spiral conductor (230) arranged on the bottom surface of the IOET, the second spiral conductor It has a vertical axis aligned with the first spiral conductor. The IOET and the first and second spiral conductors have predetermined self-resonant frequencies. The planar power resonator stores electrical energy in the IOET, and at a predetermined frequency, the first and second spiral conductors and the IOET device allow the first and second spirals to perform magnetic flux and electrical energy transfer on the IOET. The resonator facilitates the charging of non-contact batteries in mobile phones and wearable electronic devices. At this time, the resonator can be woven into fabrics or attached to people's clothing.

CN1663118A, drawing sheet 1
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36 claims: 6 independent, 30 dependent

  1. 1
    一种平面功率谐振器,包含:能量传递接口IOET(215),所述IOET具有顶面和底面;设置在所述IOET顶面上的第一线圈导体(210,225);设置在所述IOET底面上的第二线圈导体(230),所述第二线圈导体具有与所述第一线圈导体对齐的垂直轴;和所述IOET和第一线圈导体具有预定的自谐振频率;其中第一和第二导体允许能量在该IOET上传递,和其中该线圈导体包含串联谐振结构和并联谐振结构中的一个。
  2. 2
    根据权利要求1的平面功率谐振器,其中该第一和第二线圈导体分别包含第一和第二pcb螺旋卷绕导体(910,920),并且其中该第一和第二螺旋形导体和IOET(215)被集成到一平面结构中。
  3. 3
    根据权利要求1的平面功率谐振器,其中该IOET(215)包含该第一线圈导体底面上的不导电绝缘薄膜,第二线圈导体顶面上的不导电绝缘薄膜,以及乳化剂,该乳化剂与该第一线圈导体底面之间由空气间隙隔开。
  4. 4
    根据权利要求2的平面功率谐振器,进一步包含与该第一和第二螺旋卷绕导体中的一个耦合的电池充电电路(1100,1200)。
  5. 5
    根据权利要求4的平面功率谐振器,其中负载(1105,1205)与该第一和第二螺旋卷绕导体中的另一个耦合。
  6. 6
    根据权利要求5的平面功率谐振器,其中该负载为磁性耦合,并且其中能量通过磁通量从该电池充电电路向该负载传递。
  7. 7
    根据权利要求1的平面功率谐振器,其中通过该IOET(215)上第一和第二螺旋形导体的磁通量耦合,施加到第一线圈导体(210,225)的信号被传递到第二线圈导体(230)上。
  8. 8
    根据权利要求2的平面功率谐振器,进一步包含第三螺旋卷绕导体,在IOET顶面上,该第三螺旋卷绕导体与第一螺旋卷绕导体一起被设计成双线螺旋结构(200)。
  9. 9
    根据权利要求2的平面功率谐振器,进一步包含第四螺旋卷绕导体,在IOET底面上,该第四螺旋卷绕导体与第二螺旋卷绕导体一起被设计成双线螺旋结构(200)。
  10. 10
    根据权利要求7的平面功率谐振器,进一步包含第三螺旋卷绕导体,在IOET顶面上,该第三螺旋卷绕导体与第一螺旋卷绕导体一起被设计成双线螺旋结构(200)。
  11. 11
    根据权利要求10的平面功率谐振器,其中该IOET(215)顶面和底面上的双线螺旋结构(200)形成并联谐振器。
  12. 12
    根据权利要求10的平面功率谐振器,其中该IOET顶面和底面上的双线螺旋结构形成串联谐振器。
  13. 13
    根据权利要求7的平面功率谐振器,其中该第一和第三螺旋形导体与该IOET并联耦合。
  14. 14
    根据权利要求10的平面功率谐振器,其中该第一和第三螺旋形导体与该IOET串联耦合。
  15. 15
    根据权利要求10的平面功率谐振器,其中该第二和第四螺旋形导体与该IOET并联耦合。
  16. 16
    根据权利要求10的平面功率谐振器,其中该第二和第四螺旋形导体与该IOET串联耦合。
  17. 17
    根据权利要求1的平面功率谐振器,进一步包含该IOET顶面上以串联结构排列的第一多个线圈导体,和该IOET底面上以串联结构排列的第二多个线圈导体。
  18. 18
    根据权利要求17的平面功率谐振器,其中该第一多个和第二多个线圈导体被设计成并联谐振器。
  19. 19
    根据权利要求17的平面功率谐振器,其中该第一多个和第二多个线圈导体被设计成串联谐振器。
  20. 20
    根据权利要求1的平面功率谐振器,其中所述IOET包含该材料的相对渗透性μr,其中μr>1。
  21. 21
    根据权利要求1的平面功率谐振器,其中所述IOET包含该材料的相对介电常数Er,其中Er>1。
  22. 22
    一种平面功率谐振器,包含:设置在绝缘材料上的平面螺旋导体100;设置在该螺旋导体第一表面上的第一耦合输入端207;设置在该绝缘体上与该平面螺旋导体装置相反一面上的第二耦合输入端。
  23. 23
    一种平面功率谐振器,包含一对相互之间具有空气间隙的平面线圈导体,该对线圈导体的第一线圈导体910,该第一线圈导体910与绝缘体接触,所述第一线圈导体包括用来与电源耦合的装置;该对线圈导体的第二线圈导体920,该第二线圈导体与第一线圈导体垂直对齐,所述第二线圈导体包括用来与负载耦合的装置;其中该对线圈导体之间的电容允许能量从该第一线圈导体传递到第二线圈导体。
  24. 24
    根据权利要求23的平面功率谐振器,其中用来与电源耦合的装置与电池充电器1100耦合,而用来与负载耦合的装置与电池1105充电,以便无线电池充电。
  25. 25
    一种平面功率谐振器,包含:能量传递接口(IOET)215,所述IOET具有顶面和底面;设置在所述IOET顶面上的第一螺旋形导体210;设置在所述IOET底面上的第二螺旋形导体230,所述第二螺旋形导体具有与所述第一螺旋形导体对齐的垂直轴;设置在该IOET顶面上的第一基底材料240;设置在该IOET底面上的第二基底材料241;其中所述IOET和该第一和第二螺旋形导体具有预定的自谐振频率。
  26. 26
    根据权利要求25的平面功率谐振器,进一步包含与该第一和第二螺旋形导体中的一个耦合的电池充电电路1100,1200。
  27. 27
    根据权利要求25的平面功率谐振器,其中所述IOET包含该材料的相对渗透性μr,其中μr>1。
  28. 28
    根据权利要求25的平面功率谐振器,其中所述IOET包含该材料的相对介电常数Er,其中Er>1。
  29. 29
    一种提供用于非接触功率传递的平面功率谐振器的方法,包含步骤:(a)提供能量传递接口(IOET),所述IOET具有顶面和底面;(b)将第一螺旋形导体设置在所述IOET的顶面上;(c)将第二螺旋形导体设置在所述IOET的底面上,使得所述第二螺旋形导体具有与所述第一螺旋形导体对齐的垂直轴;其中所述IOET和所述第一和第二螺旋形导体被选择具有预定的自谐振频率;和其中所述第一和第二螺旋被排列成串联谐振器和并联谐振器装置之一。
  30. 30
    根据权利要求29的方法,其中步骤(b)进一步包含在IOET顶面上将第三螺旋形导体与第一螺旋形导体一起设计成双线螺旋结构,而步骤(c)进一步包含在IOET底面上将第四螺旋形导体与第二螺旋形导体一起设计成双线螺旋结构。
  31. 31
    根据权利要求29的方法,其中步骤(b)进一步包含在IOET顶面上将第一多个螺旋形导体与第一螺旋形导体一起设计成多线螺旋结构,而步骤(c)进一步包含在IOET底面上将第二多个螺旋形导体与第二螺旋形导体一起设计成多线螺旋结构。
  32. 32
    根据权利要求31的方法,其中该第一多个和第二多个螺旋形导体被设计成并联谐振器。
  33. 33
    根据权利要求31的方法,其中该第一多个和第二多个螺旋形导体被设计成串联谐振器。
  34. 34
    根据权利要求33的方法,其中步骤(a)中提供的所述IOET包含该材料的相对渗透性μr,其中μr>1。
  35. 35
    根据权利要求33的方法,其中所述IOET包含相对介电常数Er,其中Er>1。
  36. 36
    一种用来提供平面功率谐振器的方法,包含步骤:(a)将平面螺旋导体设置在绝缘材料上;(b)连接第一耦合输入端与该螺旋导体的第一表面;(c)在该绝缘体上与该平面螺旋导体相反一面上设置第二耦合输入端。
Independent claims36