在管形結(jié)構(gòu)以內(nèi)的電容性無線功率的制作方法
【專利摘要】一種被構(gòu)造用于在管形結(jié)構(gòu)(200)以內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線功率傳送的電容性供電系統(tǒng)包括：電容性管(220)，包括通過第一電感器(222)連接到負(fù)載(221)的一對接收器電極(223，224)，其中第一電感器耦合到負(fù)載以使系統(tǒng)諧振；發(fā)送器設(shè)備(210)，包括連接到功率驅(qū)動(dòng)器(211)的一對發(fā)送器電極(213，214)；以及絕緣層(230)，用于將電容性管與發(fā)送器設(shè)備電絕緣管以在該對發(fā)送器電極與該對接收器電極之間形成電容性阻抗，其中功率驅(qū)動(dòng)器生成的功率信號從該對發(fā)送器電極向該對接收器電極無線傳送以在功率信號的頻率與第一電感器和電容性阻抗的串聯(lián)諧振頻率基本上匹配時(shí)向負(fù)載供電。
【專利說明】在管形結(jié)構(gòu)以內(nèi)的電容性無線功率
[0001]本申請要求2011年8月16日提交的第61/523，919號美國臨時(shí)申請和2012年4月10日提交的第61/622，103號美國臨時(shí)申請的權(quán)益。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明主要地涉及用于無線功率傳送的電容性供電系統(tǒng)并且更具體地涉及用于允許在管形結(jié)構(gòu)中的高效功率傳送的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0003]無線功率傳送是指無任何接線或者接觸的電功率供應(yīng)，因此通過無線介質(zhì)執(zhí)行向電子設(shè)備的供電。用于無接觸供電的一個(gè)流行的應(yīng)用是用于向便攜電子設(shè)備、例如移動(dòng)電話、膝上型計(jì)算機(jī)等充電。
[0004]用于無線功率傳送的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式是通過電感性供電系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)，在功率源(發(fā)送器)與設(shè)備(接收器)之間的電磁電感允許無接觸功率傳送。發(fā)送器和接收器二者配有電線圈，并且在帶入物理鄰近時(shí)，電功率從發(fā)送器向接收器流動(dòng)。
[0005]在電感性供電系統(tǒng)中，生成的磁場集中于線圈內(nèi)。作為結(jié)果，向接收器拾取場的功率傳送在空間中非常集中。這一現(xiàn)象在系統(tǒng)中產(chǎn)生熱點(diǎn)，這限制系統(tǒng)的效率。為了提高功率傳送的效率，需要用于每個(gè)線圈的高質(zhì)量因子。為此，線圈應(yīng)當(dāng)以電感與電阻的最優(yōu)比值為特征、由具有低電阻的材料組成并且使用Litze接線工藝來制作以減少集膚效應(yīng)。另外，線圈應(yīng)當(dāng)被設(shè)計(jì)用于滿足復(fù)雜的幾何形狀以避免渦電流。因此，需要昂貴線圈用于高效電感性供電系統(tǒng)。用于大面積無接觸功率傳送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將需要許多昂貴線圈，因此對于這樣的應(yīng)用，電感性供電系統(tǒng)可能不可行。
[0006]電容性耦合是用于無線地傳送功率的另一技術(shù)。主要在數(shù)據(jù)傳送和感測應(yīng)用中利用這一技術(shù)。粘貼在車窗上的具有汽車以內(nèi)的拾取元件的汽車無線電天線是電容性耦合的示例。電容性耦合技術(shù)也用于電子設(shè)備的無接觸充電。對于這樣的應(yīng)用，(實(shí)施電容性耦合的)充電單元以在設(shè)備的固有諧振頻率以外的頻率操作。
[0007]電容性功率傳送系統(tǒng)也可以用來在例如窗戶、墻壁的大面積傳送功率，并且具有平坦結(jié)構(gòu)等。在圖1中描繪用于這樣的電容性功率傳送系統(tǒng)100的示例。如圖1中所示，這樣的系統(tǒng)的典型布置包括連接到負(fù)載120和電感器130的一對接收器電極111、112。系統(tǒng)100也包括連接到功率驅(qū)動(dòng)器150的一對發(fā)送器電極141、142，以及絕緣層160。
[0008]發(fā)送器電極141、142耦合到絕緣層160的一側(cè)，并且接收器電極111、112從絕緣層160的另一側(cè)稱合。這一布置形成在該對發(fā)送器電極141、142與接收器電極111、112之間的電容性阻抗。因此，功率驅(qū)動(dòng)器生成的功率信號可以在功率信號的頻率與系統(tǒng)的串聯(lián)諧振頻率匹配時(shí)，從發(fā)送器電極141、142向接收器電極111、112無線傳送以向負(fù)載120供電。負(fù)載可以例如是LED、LED串、燈等。作為示例，系統(tǒng)100可以用來向在墻壁上安裝的照明器材供電。
[0009]電容性功率傳送可以被設(shè)計(jì)用于在大面積之上傳送功率；這樣的系統(tǒng)主要被設(shè)計(jì)用于支持平坦表面和結(jié)構(gòu)，例如墻壁、窗等。因此，系統(tǒng)100在它可以支持的應(yīng)用上受到限制。例如，系統(tǒng)10不能最優(yōu)地允許沿著可能很長(例如數(shù)百公里)的管道或者橡膠軟管的無線功率傳送。也就是說，電容性功率系統(tǒng)100未被最優(yōu)地設(shè)計(jì)用于允許在管形結(jié)構(gòu)之上的無線功率傳送。
[0010]在現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用在管形結(jié)構(gòu)(例如管道)以內(nèi)集成的導(dǎo)電接線來實(shí)現(xiàn)跨越管的功率分布。用導(dǎo)電接線產(chǎn)生導(dǎo)電連接以實(shí)現(xiàn)從功率源向負(fù)載的功率傳送。然而在管中的裂縫可能使接線中斷或者改變導(dǎo)電性能，因此它們不能傳導(dǎo)電功率。此外，對于需要沿著長導(dǎo)管的功率傳輸?shù)膽?yīng)用，解決方案成本高，因?yàn)榻泳€可能跨越管的整個(gè)長度伸展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，將有利的是提供一種用于在管形結(jié)構(gòu)中在大面積內(nèi)的高效無線功率傳送的解決方案。
[0012]這里公開的一些實(shí)施例包括一種被構(gòu)造用于在管形結(jié)構(gòu)以內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線功率傳送的電容性供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:電容性管，包括通過第一電感器連接到負(fù)載的一對接收器電極，其中第一電感器耦合到負(fù)載以使系統(tǒng)諧振；發(fā)送器設(shè)備，夾到電容性管上，發(fā)送器設(shè)備包括連接到功率驅(qū)動(dòng)器的一對發(fā)送器電極；以及絕緣層，用于將電容性管與發(fā)送器設(shè)備電絕緣以在該對發(fā)送器電極與該對接收器電極之間形成電容性阻抗，其中功率驅(qū)動(dòng)器生成的功率信號從該對發(fā)送器電極向該對接收器電極無線傳送，以在功率信號的頻率與第一電感器和電容性阻抗的串聯(lián)諧振頻率基本上匹配時(shí)向負(fù)載供電。
[0013]這里公開的一些實(shí)施例還包括一種被構(gòu)造用于在管形結(jié)構(gòu)以內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線功率傳送的電容性供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:接收器設(shè)備，包括通過電感器連接到負(fù)載的一對接收器電極，其中第一電感器耦合到負(fù)載以使系統(tǒng)諧振；電容性管，包括連接到功率驅(qū)動(dòng)器的一對發(fā)送器電極，其中接收器設(shè)備夾到電容性管上；以及絕緣層，用于將電容性管與接收器設(shè)備電絕緣用于在該對發(fā)送器電極與該對接收器電極之間形成電容性阻抗，其中功率驅(qū)動(dòng)器生成的功率信號從該對發(fā)送器電極向該對接收器電極無線傳送，以在功率信號的頻率與電感器和電容性阻抗的串聯(lián)諧振頻率基本上匹配時(shí)向負(fù)載供電。
[0014]這里公開的一些實(shí)施例還包括一種用于將電能從電容性管的第一分段無線耦合到電容性管的第二分段的耦合管。該耦合管包括:一對導(dǎo)電電極，放置于耦合管以內(nèi)并且由絕緣材料覆蓋，耦合管具有管形結(jié)構(gòu)，管形結(jié)構(gòu)具有比電容性管的直徑更寬的開口，在該對導(dǎo)電電極鄰近放置于電容性管的電極之上時(shí)，產(chǎn)生電容性阻抗，電容性阻抗在串聯(lián)諧振頻率允許在電容性管的第一分段與第二分段之間的無線電能耦合，其中第一分段和第二分段是電容性管的拆卸的分段。
[0015]在說明書的篇尾的權(quán)利要求中具體地指出并且清楚地要求保護(hù)視為本發(fā)明的主題內(nèi)容。本發(fā)明的前述和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將從結(jié)合附圖進(jìn)行的以下具體描述中變得清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是用于在平坦結(jié)構(gòu)之上的無線功率傳送的電容性功率系統(tǒng)的典型布置。
[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被構(gòu)造用于在管形結(jié)構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線功率傳送的電容性功率電系統(tǒng)的示意圖。[0018]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電容性管的分解透視圖。
[0019]圖4是可以夾入電容性管中的發(fā)送器設(shè)備的圖。
[0020]圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的被構(gòu)造用于在管形結(jié)構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線功率傳送的電容性供電系統(tǒng)的另一布置。
[0021]圖6是可以夾入電容性管中的接收器設(shè)備的圖。
[0022]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的耦合管的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]重要的是注意公開的實(shí)施例僅為這里的創(chuàng)新教導(dǎo)的許多有利用例的示例。一般而言，在本申請的說明書中進(jìn)行的陳述未必限制各種要求保護(hù)的本發(fā)明中的任何發(fā)明。另外，一些陳述可能適用于一些發(fā)明特征、但是未適用于其它發(fā)明特征。一般而言，除非另外指出，單數(shù)要素可以是復(fù)數(shù)并且反之亦然而不失一般性。在附圖中，相似標(biāo)號貫穿若干示圖指代相似部分。
[0024]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被構(gòu)造用于在管形結(jié)構(gòu)以內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線功率傳送的電容性供電系統(tǒng)200的示意圖。系統(tǒng)200被設(shè)計(jì)用于從發(fā)送器設(shè)備210向電容性管220無線傳送功率。設(shè)備210可以夾在沿著電容性管220的任一點(diǎn)。管220可以是軟管(例如橡膠軟管、真空清潔器軟管等)、用來送水、石油、天然氣等的管道等。
[0025]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電容性管220包括可以從外部夾在電容性管220中的負(fù)載221，而設(shè)備210連接到功率驅(qū)動(dòng)器211。在圖4中示出這樣的發(fā)送器設(shè)備210的布置。在另一實(shí)施例中，電容性管220連接到功率驅(qū)動(dòng)器，而設(shè)備210包括待供電的負(fù)載。在圖5中提供這樣的布置的示例圖。應(yīng)當(dāng)注意，在這些布置中的任何布置中，沒有在負(fù)載與功率設(shè)備之間的物理電連接，但是實(shí)際上在設(shè)備210與電容性管220之間無線傳送電功率。
[0026]在圖2中所示實(shí)施例中，設(shè)備210也包括耦合到驅(qū)動(dòng)器211的一對發(fā)送器電極(TX1，TX2)213和214。在發(fā)送器電極213、214與驅(qū)動(dòng)器211之間的連接可以借助電接觸或者電容性內(nèi)部耦合(in-coupling)。設(shè)備210可以夾到電容性管220上、由螺絲附接住(圖4)、與電容性管220 —體地構(gòu)造在一起或者通過讓發(fā)送器電極與接收器電極無線接觸的其它手段。
[0027]在絕緣層230上附接發(fā)送器電極213、214。絕緣層230是薄層襯底材料，該薄層襯底材料可以是任何絕緣材料，例如包括空氣、紙、木材、紡織品、玻璃、DI水等。在一個(gè)實(shí)施例中，選擇具有介電常數(shù)的材料。絕緣層230的厚度通常在10微米(例如涂料層)與數(shù)毫秒(例如玻璃層)之間。
[0028]在圖2中所示實(shí)施例中充當(dāng)接收器的電容性管220還包括與負(fù)載221串聯(lián)連接的電感器222和一對接收器電極(RX1，RX2)223、224。負(fù)載221可以是照明元件、傳感器、控制器、水泵、閥等。
[0029]接收器電極(RX1，RX2)223、224放置于電容性管220以內(nèi)并且由絕緣材料覆蓋。在示出電容性管220的分解透視圖的圖3中進(jìn)一步圖示這一結(jié)構(gòu)。外材料310是電絕緣材料，而內(nèi)材料320是形成接收器電極223、224的連接物質(zhì)。
[0030]接收器電極223、224中的每個(gè)接收器電極的導(dǎo)電材料可以例如是碳、鋁、氧化銦錫(ITO)、有機(jī)材料(比如PED0T)、銅、銀、導(dǎo)電涂料或者任何導(dǎo)電材料。發(fā)送器電極213、214對中的每一個(gè)可以是與接收器電極相同的導(dǎo)電材料或者由不同導(dǎo)電材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，接收器和發(fā)送器電極中的每個(gè)電極被形成為粘貼到管的內(nèi)壁的薄鋁片。
[0031]返回參考圖2，通過放置發(fā)送器電極213和214與接收器電極223、224鄰近而無在二者之間的直接接觸來向負(fù)載221供應(yīng)功率。作為結(jié)果，電容性阻抗形成于發(fā)送器電極213,214與連接到負(fù)載221的接收器電極223、224之間。電容性阻抗具有連接到接收器電極中的每個(gè)接收器電極的電容器的性質(zhì)。
[0032]驅(qū)動(dòng)器211生成幅度、頻率和波形可以被控制的AC信號。為了允許系統(tǒng)正確地操作，驅(qū)動(dòng)器211輸出具有如下頻率的AC功率信號，該頻率作為由電容器(與電容性阻抗等效)和電感器222的串聯(lián)構(gòu)成的電路的串聯(lián)諧振頻率。這樣的電容器和電感器的阻抗在諧振頻率相互抵消從而產(chǎn)生低歐姆電路。
[0033]AC功率信號的幅度是為了向負(fù)載211供電而需要的幅度。可以通過控制驅(qū)動(dòng)器211輸出的信號的頻率、相位或者占空比、由此使信號不同于系統(tǒng)的串聯(lián)諧振頻率，來改變向負(fù)載211傳送的AC功率信號的功率電平。在AC信號的頻率接近根據(jù)電感器222和在電極之間形成的電容性阻抗的阻抗值推導(dǎo)的串聯(lián)諧振時(shí)實(shí)現(xiàn)在電容性供電系統(tǒng)200中的最大功率傳輸。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，管220可以包括多個(gè)負(fù)載，每個(gè)負(fù)載連接到不同對的接收器電極并且在相同或者不同串聯(lián)諧振頻率諧振。在這一配置中，多個(gè)負(fù)載中的每個(gè)負(fù)載由驅(qū)動(dòng)器211生成的功率信號供電并且通過設(shè)備210中的該對發(fā)送器電極無線傳送。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，設(shè)備210可以控制負(fù)載221的功能。為此，驅(qū)動(dòng)器211生成被調(diào)制在AC功率信號上的控制信號或者從系統(tǒng)的串聯(lián)諧振頻率去調(diào)諧AC功率信號的頻率。例如，如果負(fù)載221是LED,則驅(qū)動(dòng)器211輸出的控制信號可以用于LED的調(diào)光或者顏色控制。作為另一不例，如果負(fù)載221是水閥，則可以在AC功率信號上調(diào)制對閥的控制以控制閥的打開?？刂菩盘柨梢杂煽刂破?、微處理器或者可以被配置用于對負(fù)載221的各種功能進(jìn)行控制或者編程的任何電子電路來生成。
[0035]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的發(fā)送器設(shè)備210的示例和非限制圖。發(fā)送器設(shè)備210用作電容性供電系統(tǒng)200中的發(fā)送器。根據(jù)這一實(shí)施例，設(shè)備210可以夾到電容性管220上并且使用螺絲201和202來緊固。發(fā)送器設(shè)備210包括連接到可以使用以上提到的導(dǎo)電材料中的任何導(dǎo)電材料形成的發(fā)送器電極213、214的驅(qū)動(dòng)器211?；谠O(shè)備210的應(yīng)用來確定發(fā)送器電極213、214的尺度和導(dǎo)電材料。發(fā)送器電極213、214中的每個(gè)發(fā)送器電極的外表面耦合到可以使用以上提到的絕緣材料中的任何絕緣材料形成的絕緣層203。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備210的絕緣層203可以用作系統(tǒng)200的絕緣層230。
[0036]在一個(gè)可選實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器211連接到電感器216，該電感器可以用來調(diào)整系統(tǒng)200的串聯(lián)諧振頻率。在這一實(shí)施例中，串聯(lián)諧振頻率由電感器216、222和電容性阻抗確定。在另一可選實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器210可以被連接到控制器215，該控制器連接到驅(qū)動(dòng)器211?？刂破?15可以用來生成用于如以上討論的那樣對負(fù)載2212的功能進(jìn)行編程和控制的控制信號。
[0037]圖5圖示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的被構(gòu)造用于在管形結(jié)構(gòu)以內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線功率傳送的電容性供電系統(tǒng)500的另一布置。在這一布置中，設(shè)備510充當(dāng)接收器，并且電容性管520充當(dāng)發(fā)送器。[0038]具體而言，電容性管520包括可以從外部夾到電容性管520上的功率驅(qū)動(dòng)器521。電容性管520還包括一對發(fā)送器(TX1，TX2)電極523、524。在發(fā)送器電極523、524與驅(qū)動(dòng)器521之間的連接可以借助電接觸或者電容性內(nèi)部耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)送器電極523,524如圖3中所示形成于管以內(nèi)。
[0039]接收器設(shè)備510包括連接到一對接收器電極(RX1，RX2)513和514的負(fù)載511和電感器512。接收器電極513、514附接在絕緣層530上。絕緣層530是薄襯底材料層，該襯底材料可以是可以使用以上提到的材料中的任何材料來形成的任何絕緣材料。負(fù)載511可以是照明元件、傳感器、控制器、水泵、閥等?？梢允褂靡陨咸岬降膶?dǎo)電材料中的任何導(dǎo)電材料來形成接收器電極513和514以及發(fā)送器電極523、524。在一個(gè)實(shí)施例中，接收器和發(fā)送器電極中的每個(gè)電極被形成為薄鋁片。
[0040]在圖5中所示布置中，通過放置發(fā)送器電極523、524與接收器電極513、514鄰近而無在二者之間的直接接觸、即電極被絕緣層530分離，來從驅(qū)動(dòng)器521向負(fù)載511供應(yīng)功率。作為結(jié)果，電容性阻抗形成于發(fā)送器電極與接收器電極之間。接收器驅(qū)動(dòng)器521生成幅度、頻率和波形可以被控制的AC信號。為了允許系統(tǒng)正確地操作，驅(qū)動(dòng)器521輸出具有如下頻率的AC功率信號，該頻率作為由電容器(與電容性阻抗等效)和電感器222的串聯(lián)構(gòu)成的電路的串聯(lián)諧振頻率。這樣的電容器和電感器的阻抗在諧振頻率相互抵消從而產(chǎn)生低歐姆電路。AC功率信號的幅度是為了向負(fù)載521供電而需要的幅度，并且它的頻率與由電容器(與電容性阻抗等效)和電感器512的串聯(lián)構(gòu)成的電路的串聯(lián)諧振頻率相同。也在這一布置中，可以將控制信號調(diào)制在AC功率信號上以對負(fù)載521的功能進(jìn)行控制或者編程。
[0041]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電容性供電系統(tǒng)500的接收器設(shè)備510的示例和非限制圖。接收器設(shè)備510可以夾到電容性管520上并且使用螺絲501和502來緊固。設(shè)備510包括連接到負(fù)載511和電感器512的一對接收器電極513和514?；谠O(shè)備210的應(yīng)用確定接收器電極的尺度和導(dǎo)電材料。接收器電極513、514中的每個(gè)接收器電極的外表面耦合到可以使用以上提到的絕緣材料中的任何絕緣材料形成的絕緣層503。在一個(gè)實(shí)施例中，接收器設(shè)備510的絕緣層503可以用作系統(tǒng)500的絕緣層530。
[0042]以上已經(jīng)描述接收器和發(fā)送器設(shè)備為各自具有一對電極。然而應(yīng)當(dāng)注意，接收器和發(fā)送器電極中的每個(gè)電極可以包括大于2的任何數(shù)目的電極。
[0043]圖7描繪根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的耦合管700。耦合管700將電能從電容性管的一個(gè)分段701耦合到電容性管的拆卸的分段702。根據(jù)另一實(shí)施例，耦合管700也可以將電能從入口耦合到電容性管。電容性管可以是以上具體描述的電容性管220和520中的任何電容性管。也就是說，電容性管包括一對電極。
[0044]在一個(gè)實(shí)施例中，耦合管700被構(gòu)造為包括放置于耦合管以內(nèi)并且由絕緣材料覆蓋的一對導(dǎo)電電極。例如，如圖3中所示形成導(dǎo)電電極。耦合管700的開口比電容性管的開口更寬。
[0045]耦合管700還包括一對電極，該對電極當(dāng)鄰近放置在電容性管中的電極之上時(shí)產(chǎn)生電容性阻抗，該電容性阻抗在諧振頻率產(chǎn)生低歐姆電路。因此，可以通過耦合管700的電極從電容性管的在分段701的電極向在分段702的電極無線傳送電能?？梢允褂靡陨咸岬降膶?dǎo)電材料中的任何導(dǎo)電材料形成發(fā)送器電極510和520。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在率禹合管700與分段701和702之間的連接可以是電接觸。[0046]可以在許多部分應(yīng)用中利用這里描述的各種實(shí)施例。例如，可以向橡膠軟管配備包括LED的夾式光器件。在這一示例中，橡膠軟管是具有功率驅(qū)動(dòng)器的電容性管，并且LED是夾到軟管上的負(fù)載。在另一示例中，夾式器件具有LED、也可以放置于包括功率驅(qū)動(dòng)器的真清潔器軟管上以照亮真空清潔器底部。
[0047]另外，在另一示例中，可以在包括若干水閥的溫室水管中實(shí)施這里討論的電容性功率系統(tǒng)?？梢允褂秒娙菪怨芟蜷y無線提供為了操作閥而需要的功率和控制。(可以連接到控制器的)驅(qū)動(dòng)器連接于水入口中的驅(qū)動(dòng)器中并且在管的末端連接到夾式器件，該夾式器件控制管的操作。作為另一示例，使用如下電容性管，該電容性管包括在通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)中使用的中央加熱、HVAC傳感器(即負(fù)載)。例如可以向每個(gè)房間配備這樣的管從而允許住戶基于傳感器的讀數(shù)控制房間中的溫度。
[0048]可以實(shí)施本發(fā)明的某些實(shí)施例為硬件、固件、軟件或者其任何組合。另外，優(yōu)選地實(shí)施軟件為在可以形式為數(shù)字電路、模擬電路、磁介質(zhì)或者其組合的程序存儲(chǔ)單元、非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或者非瞬態(tài)機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上有形地實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用程序。應(yīng)用程序可以上傳到包括任何適當(dāng)架構(gòu)的機(jī)器并且由其執(zhí)行。優(yōu)選地，在具有比如一個(gè)或者多個(gè)中央處理單元(“CPU”)、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口的硬件的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上實(shí)施機(jī)器。計(jì)算機(jī)平臺(tái)也可以包括操作系統(tǒng)和微指令代碼。這里描述的各種過程和功能可以是可以由CPU執(zhí)行的微指令代碼的部分或者應(yīng)用程序的部分或者其任何組合，而不管是否明示這樣的計(jì)算機(jī)或者處理器。此外，各種其它外圍單元可以連接到計(jì)算機(jī)平臺(tái)，比如附加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和打印單
J Li ο
[0049]盡管已經(jīng)關(guān)于若干描述的實(shí)施例用一些篇幅和用一些細(xì)節(jié)描述本發(fā)明，但是并非旨在于它應(yīng)當(dāng)限于任何這樣的細(xì)節(jié)或者實(shí)施例或者任何具體實(shí)施例，而是將參照附圖解釋它以便鑒于現(xiàn)有技術(shù)提供這樣的權(quán)利要求的最廣義可能解釋、因此有效涵蓋本發(fā)明的既定范圍。另外，前文在發(fā)明人預(yù)見的實(shí)施例方面描述本發(fā)明，對于這些實(shí)施例有可能的描述可用，然而本發(fā)明的當(dāng)前未預(yù)見的非實(shí)質(zhì)修改卻可以代表其等效物。
【權(quán)利要求】
1.一種被構(gòu)造用于在管形結(jié)構(gòu)(200)以內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線功率傳送的電容性供電系統(tǒng)，包括: 電容性管(220)，包括通過第一電感器(222)連接到負(fù)載(221)的一對接收器電極(223，224)，其中所述第一電感器耦合到所述負(fù)載以使所述系統(tǒng)諧振；發(fā)送器設(shè)備(210)，包括連接到功率驅(qū)動(dòng)器(211)的一對發(fā)送器電極(213，214);以及絕緣層(230)，用于將所述電容性管與所述發(fā)送器設(shè)備電絕緣以在所述一對發(fā)送器電極與所述一對接收器電極之間形成電容性阻抗，其中所述功率驅(qū)動(dòng)器生成的功率信號從所述一對發(fā)送器電極向所述一對接收器電極無線傳送，以在所述功率信號的頻率與所述第一電感器和所述電容性阻抗的串聯(lián)諧振頻率基本上匹配時(shí)向所述負(fù)載供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一對接收器電極由導(dǎo)電材料制成并且放置于所述電容性管以內(nèi)并且由絕緣材料覆蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述接收器電極中的每個(gè)接收器電極被形成為粘貼到所述電容性管的內(nèi)壁的薄鋁片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中覆蓋所述接收器電極的所述絕緣材料部分形成所述絕緣層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器電極由導(dǎo)電材料制成，所述導(dǎo)電材料由部分形成所述絕緣層的絕緣材料覆蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)負(fù)載是以下中的至少任一個(gè):燈、發(fā)光二極管(LED)串、和LED燈、加熱通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)傳感器、水泵以及閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器設(shè)備還被配置用于控制所述負(fù)載的操作，并且其中所述操作的所述控制通過從所述串聯(lián)諧振頻率去調(diào)諧所述功率信號的頻率和在所述功率信號上調(diào)制控制信號中的至少一個(gè)來執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器設(shè)備還包括: 第二電感器(216)，串聯(lián)連接到所述一對電極之一，用于調(diào)整所述串聯(lián)諧振頻率；控制器(215)，連接到所述功率驅(qū)動(dòng)器(211)，所述控制器生成用于至少控制所述負(fù)載的功能的控制信號，其中所述功率驅(qū)動(dòng)器使用可以借助電接觸和電容性內(nèi)部耦合中的至少一項(xiàng)通過所述第二電感器連接到所述一對發(fā)送器電極。
9.一種被構(gòu)造用于在管形結(jié)構(gòu)(500)以內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線功率傳送的電容性供電系統(tǒng)，包括: 接收器設(shè)備(510)，包括通過電感器(512)連接到負(fù)載(511)的一對接收器電極(513，514)，其中所述第一電感器耦合到所述負(fù)載以使所述系統(tǒng)諧振；電容性管(520)，包括連接到功率驅(qū)動(dòng)器(521)的一對發(fā)送器電極(523，524);以及絕緣層(530)，用于將所述電容性管與所述接收器設(shè)備電絕以便在所述一對發(fā)送器電極與所述一對接收器電極之間形成電容性阻抗，其中所述功率驅(qū)動(dòng)器生成的功率信號從所述一對發(fā)送器電極向所述一對接收器電極無線傳送，以在所述功率信號的頻率與所述電感器和所述電容性阻抗的串聯(lián)諧振頻率基本上匹配時(shí)向所述負(fù)載供電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述一對發(fā)送器電極由導(dǎo)電材料制成、放置于所述電容性管以內(nèi)并且由絕緣材料覆蓋，其中覆蓋所述發(fā)送器電極的所述絕緣材料部分形成所述絕緣層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器電極中的所述每個(gè)發(fā)送器電極被形成為粘貼到所述電容性管的內(nèi)壁的薄鋁片。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述接收器電極由部分形成所述絕緣層的絕緣材料覆蓋。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述功率驅(qū)動(dòng)器還被配置用于控制所述負(fù)載的操作，其中所述操作的所述控制通過以下操作中的至少一個(gè)操作執(zhí)行:從所述串聯(lián)諧振頻率去調(diào)諧和在所述功率信號上調(diào)制控制信號。
14.一種用于將電能從電容性管的第一分段(701)無線耦合到所述電容性管的第二分段(702)的耦合管(700)，包括: 一對導(dǎo)電電極，放置于所述耦合管以內(nèi)并且由絕緣材料覆蓋，所述耦合管具有管形結(jié)構(gòu)，所述管形 結(jié)構(gòu)具有比所述電容性管的直徑更寬的開口，在所述一對導(dǎo)電電極鄰近放置于所述電容性管的電極之上時(shí)，產(chǎn)生電容性阻抗，所述電容性阻抗在串聯(lián)諧振頻率允許在所述電容性管的所述第一分段與所述第二分段之間的無線電能耦合，其中所述第一分段和所述第二分段是所述電容性管的拆卸的分段。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述第一分段和所述第二分段之一是所述電容性管的入口。
【文檔編號】H04B5/00GK103748797SQ201280039942
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月16日
【發(fā)明者】D·W·范古爾, A·森普爾, H·T·范德贊登, E·瓦芬施密特 申請人:皇家飛利浦有限公司