專利名稱：地面覆層和感應(yīng)電力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感應(yīng)電力(inductive power )系統(tǒng)和地面覆層(floor covering)，并且更具體地涉及包括感應(yīng)電力系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)線團(tuán) 的地面覆層，所述感應(yīng)電力系統(tǒng)可被操作來提供感應(yīng)能量到電力接收 器電路。
背景技術(shù)：
大部分當(dāng)今的電子設(shè)備無(wú)線地操作，并且預(yù)期該趨勢(shì)在未來將增 長(zhǎng)。如手機(jī)、PDA、遙控、筆記本、膝上型電腦等的便攜式設(shè)備僅代表 預(yù)期在各種工業(yè)部門中數(shù)量日益增長(zhǎng)的無(wú)線設(shè)備的開始。
便攜式無(wú)線設(shè)備典型地需要用于操作的電力，其通常是以可充電 或可更換電池的便攜式電力存儲(chǔ)體的形式提供?？沙潆婋姵赜绕溆欣?因?yàn)樗鼈儽苊饬祟l繁更換的需要?？沙潆婋姵赝ǔＭㄟ^使用感應(yīng)裝置 來再充電，其中感應(yīng)電力盤(power pad)用于提供感應(yīng)能量到位于便 攜式設(shè)備內(nèi)的電力接收器電路。感應(yīng)電力盤自身通常經(jīng)由所連接的導(dǎo) 線和插頭被提供能量。
感應(yīng)電力盤的使用不是沒有缺點(diǎn)。具體地，傳統(tǒng)的感應(yīng)電力盤發(fā) 出強(qiáng)的感應(yīng)電場(chǎng)，這可能干擾附近的其他電子和生物系統(tǒng)并與其產(chǎn)生 有害的交互。這些電場(chǎng)可能在未被保護(hù)的電子設(shè)備中產(chǎn)生渦電流，且 隨后損害或破壞它們，并且這些電場(chǎng)可能干擾生物系統(tǒng)和植入物 (implant)。

發(fā)明內(nèi)容
期望提供一種改進(jìn)的感應(yīng)電力系統(tǒng)，其僅在房間(例如，辦公室) 內(nèi)需要它的局部地方提供感應(yīng)能量。
該需求可通過如在獨(dú)立權(quán)利要求中定義的地面覆層和感應(yīng)電力系 統(tǒng)來滿足。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中， 一種地面覆層包括多個(gè)線團(tuán)，如果地 面覆層僅用于小的區(qū)域，則單個(gè)線圏就足夠了。如果地面覆層覆蓋房間的較大區(qū)域，則多個(gè)線圏是優(yōu)選的。每個(gè)線圏可被操作為提供感應(yīng) 能量到電力接收器電路。所述多個(gè)線團(tuán)包括占據(jù)所迷地面覆層的最大 區(qū)域的發(fā)送器區(qū)域。通過所述線圍的充電電流可被操作為在所述發(fā)送 器區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生所述感應(yīng)能量。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提出了一種感應(yīng)電力系統(tǒng)。所述感應(yīng) 電力系統(tǒng)包括可被操作為接收感應(yīng)電力的電力接收器電路、以及如上 面和下面描述的地面覆層。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述多個(gè)線圏被嵌入到所述地面覆層 中，使得所述多個(gè)線圈的發(fā)送器區(qū)域占據(jù)地面覆層的最大區(qū)域。因此 遍布發(fā)送器區(qū)域提供感應(yīng)能量。電力接收器電路可被操作為獨(dú)立于其 在地面覆層上的位置而接收感應(yīng)能量。所述地面覆層還包括布線系統(tǒng)， 其將充電電流從電源選擇性地提供到所述多個(gè)線圏中的每個(gè)線團(tuán)。線 圏的安排優(yōu)選地與占據(jù)地面覆層的整個(gè)區(qū)域的最大部分的這些線團(tuán)的 發(fā)送器區(qū)域一樣密集。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的地面覆層的特征和改進(jìn)的示例。然而， 這些特征和改進(jìn)也適用于感應(yīng)電力系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述地面覆層還包括上保護(hù)層。在另一實(shí)施例 中，所述地面覆層還包括布線系統(tǒng)。所述布線系統(tǒng)可被操作為將所述 充電電流從電源提供到所述多個(gè)線圏。
在另一實(shí)施例中，所迷多個(gè)線圈和所述布線系統(tǒng)集成在柔性襯底 中。所述柔性襯底附著到所述保護(hù)層。這允許在所述地面覆層自身的 生產(chǎn)期間已經(jīng)將所迷多個(gè)線圏集成到所迷地面覆層的村底中。在該實(shí) 施例的另 一改進(jìn)中，所述布線系統(tǒng)和所述多個(gè)線圏通過絕緣層絕緣。 在該實(shí)施例的另 一改進(jìn)中，通過光刻構(gòu)造所述布線系統(tǒng)和所述多個(gè)線 團(tuán)。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述布線系統(tǒng)的導(dǎo)線和/或所述多個(gè)線圈被編織 和/或刺綉和/或縫制到所述上保護(hù)層中。這可以優(yōu)選地在所述上保護(hù) 層自身的生產(chǎn)處理期間或之后在隨后的處理步驟期間使用縫紉機(jī)等完 成。在該實(shí)施例的另一改進(jìn)中，所述布線系統(tǒng)和所述多個(gè)線圏包括具 有圍繞的絕緣層的電纜。在該實(shí)施例的另一改進(jìn)中，所述絕緣層是漆。
在另一改進(jìn)中，所述布線系統(tǒng)和所述多個(gè)線圏通過焊接和/或點(diǎn)焊 和/或非絕緣粘合和/或連接器組件而連接。在另一實(shí)施例中，所迷線團(tuán)被彼此相鄰放置。因此，兩個(gè)線圍之 間的間隔顯著小于線圏的直徑.在該實(shí)施例的改進(jìn)中，所迷線圏以矩 陣配置排列。為了將線團(tuán)彼此相鄰地放置，有利的是，各線團(tuán)部分重 疊并且重疊的線圏被安排在不同的層中。
在另一實(shí)施例中，所述地面覆層還包括多個(gè)開關(guān)。每個(gè)開關(guān)對(duì)應(yīng) 于所述多個(gè)線團(tuán)中的至少一個(gè)線圏。每個(gè)開關(guān)可被操作為將充電電流 切換到至少一個(gè)連接的線閨。在該實(shí)施例的另一改進(jìn)中，所述布線系 統(tǒng)還包括連接到每個(gè)開關(guān)和電源的至少一個(gè)電軌。
在另一實(shí)施例中，每個(gè)線圏包括線繞組或箔片。在該實(shí)施例的改 進(jìn)中，這些線繞組或箔片固定在襯底內(nèi)的某個(gè)位置。每個(gè)線囷具有螺 旋形或矩形形狀。線繞組或箔片是平坦的，并且位于地面覆層的平面 內(nèi)，使得線圏內(nèi)的磁通量密度優(yōu)選地被導(dǎo)向?yàn)榇怪庇诘孛娓矊拥闹髌?面，
在一個(gè)實(shí)施例中，所迷地面覆層還包括磁性材料，其能夠提高所 述線團(tuán)和所述電力接收器電路之間的磁耦合。這樣的磁性材料可以是 軟磁線、鐵氧體聚合體化合物或?qū)Т藕辖鸩?br> 所述地面覆層的另一實(shí)施例還包括視覺指示符。該指示符印在地 面覆層的后側(cè)上。在該實(shí)施例的第一改進(jìn)中，所述指示符指示用于切 割所述地面覆層的區(qū)域。該指示符指示在哪里切割材料最好、而不會(huì) 切割到線圏的導(dǎo)線或布線系統(tǒng)。在該實(shí)施例的第二改進(jìn)中，所述指示 符指示預(yù)定斷裂點(diǎn)。在該預(yù)定斷裂點(diǎn)處的斷開將使線圈的各部分?jǐn)嚅_。 在此情況下，該指示符指示當(dāng)將地面覆層裁剪到準(zhǔn)確的房間大小時(shí)必 須切割的線圏的各部分。這將防止短路。
所述地面覆層的另一實(shí)施例包括相應(yīng)的多個(gè)檢測(cè)器電路，每個(gè)檢 測(cè)器電路對(duì)應(yīng)于多個(gè)線圏之一 ，并且每個(gè)檢測(cè)器電路可被操作為電磁 感測(cè)電力接收器電路。例如，所述檢測(cè)器電路是傳感器繞組或包括傳 感器繞組。在該實(shí)施例的改進(jìn)中，傳感器繞組被嵌入到地面覆層中以 便檢測(cè)放置在所述地面覆層上的任何電或電子設(shè)備。在該實(shí)施例的另 一改進(jìn)中，每個(gè)檢測(cè)器電路可被操作為電磁感測(cè)電力接收器電路。在 電磁感測(cè)電力接收器電路時(shí)，每個(gè)檢測(cè)器電路使得能夠或被操作為控 制其對(duì)應(yīng)的線圏到電源的切換，從而提供充電電流到其對(duì)應(yīng)的線閨。 充電電流可被操作為產(chǎn)生用于傳輸?shù)诫娏邮掌麟娐返母袘?yīng)能量。當(dāng)檢測(cè)器電路檢測(cè)到從電力接收器電路發(fā)出的磁場(chǎng)時(shí)，每個(gè)檢測(cè) 器電路可被操作為將其線團(tuán)耦合到電源。在本發(fā)明的另一改進(jìn)中，每 個(gè)檢測(cè)器電路包括檢測(cè)器電感器，該檢測(cè)器電感器在沒有從電力接收
器電路發(fā)出的磁場(chǎng)的情況下具有第一電感L！(該情況可被操作為對(duì)于
電源去耦合對(duì)應(yīng)線圏)，而在存在從電力接收器發(fā)出的磁場(chǎng)的情況下
具有第二電感L2 (該情況可被操作為對(duì)于電源耦合對(duì)應(yīng)線團(tuán))。在該 實(shí)施例的另一方面，諧振電容器與檢測(cè)器電感器并聯(lián)耦合，其中檢測(cè) 器電感器的電感和諧振電容器的電容可被操作為共同地提供檢測(cè)器電 路的諧振操作頻率?？蛇x地，每個(gè)檢測(cè)器電路可被操作為接收參考電 壓，并且每個(gè)檢測(cè)器電路另外包括可操作為耦合在發(fā)送電感器和電源 之間的開關(guān)、以及差動(dòng)放大器，所述差動(dòng)放大器具有耦合到檢測(cè)器電 感器和諧振電容器的第一輸入、被耦合來接收參考電壓的第二輸入、 以及用于控制開關(guān)的切換狀態(tài)的輸出。
感應(yīng)電力系統(tǒng)的實(shí)施例還包括遙控設(shè)備，所述遙控設(shè)備具有可操 作為無(wú)線地遙控電子設(shè)備的發(fā)送器。在該實(shí)施例中，所述遙控設(shè)備包 括所述電力接收器電路。在該實(shí)施例的改進(jìn)中，所述遙控設(shè)備包括開 關(guān)和/或按鈕和/或滑塊。
感應(yīng)電力系統(tǒng)的另一實(shí)施例包括連接到多個(gè)線團(tuán)的發(fā)送電路，該 發(fā)送電路可被操作為發(fā)送數(shù)據(jù)到所述電力接收器電路。在該實(shí)施例的: 改進(jìn)中，通過調(diào)制充電電流來發(fā)送數(shù)據(jù)?？商娲?，可使用額外的用 于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€圏。在該實(shí)施例的另一改進(jìn)中，電力接收器電路包括 用于接收所發(fā)送的數(shù)據(jù)的裝置。在該實(shí)施例的另一改進(jìn)中，發(fā)送電路 可被操作為雙向發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在該實(shí)施例的另一改進(jìn)中，通過多 個(gè)頻率選擇性濾波器分離感應(yīng)電力信號(hào)和所發(fā)送和/或接收的數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的另一改進(jìn)中，布線連接到每個(gè)線圏，以便選擇性地將 充電電流提供給每個(gè)線團(tuán)。在一個(gè)或多個(gè)電力接收器電路的情況下， 將充電電流僅切換到多個(gè)線團(tuán)中的一個(gè)線圏。在本發(fā)明的另一改進(jìn)中， 例如兩個(gè)相鄰的線圏的充電電流在相位或頻率上不同，以便減少不想 要的穩(wěn)、態(tài)疊加。
參照下述實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將明顯并被闡明。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電力系統(tǒng)的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的地面覆層的示意性截面圖。
圖3是地面覆層的電路的示意圖。
圖4是作為特定設(shè)備的腳踏開關(guān)的示意圖。
為了清楚起見，之前標(biāo)識(shí)的特征在隨后的附圖中保留其附圖標(biāo)記，
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電力系統(tǒng)的示意圖。作為電力接收器電 路200的電子設(shè)備可跨越例如辦公室中所使用的地面覆層100移動(dòng)。 感應(yīng)電力系統(tǒng)通常包括地面覆層100、通過地面覆層100的連接部分 119連接到地面覆層100的電源(未示出)、以及電力接收器電路200。 地面覆層100包括可被操作來提供感應(yīng)能量并用作基底的多個(gè)線團(tuán) 110，從所述基底為容納具有可充電電池281的電力接收器電路200的 便攜式設(shè)備充電。
例如，地面覆層100可以是在其后側(cè)具有多個(gè)線圏的平坦的木質(zhì) 基底，在所述基底上放置了便攜式設(shè)備以用于供電和/或充電，所述便 攜式設(shè)備例如真空吸塵器、具有附加電子設(shè)備的辦公桌、燈、恒溫器、 腳踏開關(guān)、自動(dòng)機(jī)器裝置、揚(yáng)聲器、集成或附有電子設(shè)備的家具、可 移動(dòng)機(jī)器、熱鞋等。地面覆層100具有與使用設(shè)備的房間的尺寸相匹 配的大小。除了木質(zhì)地面覆層100外，有利地可使用以油氈、乙烯基 或地毯(手工編織的或闊幅織機(jī)織成的)覆蓋的地板。
地面覆層100包括多個(gè)(即，兩個(gè)或更多，例如5、 10、 50、 100 等)線團(tuán)110,每個(gè)線圏IIO可被操作來從電源接收充電電流。每個(gè)線 圏可被操作來提供感應(yīng)能量到電力接收器電路200中的接收電感器 210的傳輸(即，在接收電感器210上感應(yīng)電壓)。線團(tuán)IIO和接收電 感器210可以以各種形式實(shí)現(xiàn)，例如，作為具有特定數(shù)量的全部或部 分繞組的螺旋電感器。
在圖1所示的實(shí)施例中，地面覆層IOO還包括多個(gè)檢測(cè)器電路111 (指2個(gè)或更多檢測(cè)器電路，例如5、 10、 50、 100等)，每個(gè)檢測(cè)器 電路lll具有對(duì)應(yīng)的線圏110(例如，檢測(cè)器電路111對(duì)應(yīng)于線圏110)， 并且每個(gè)檢測(cè)器電路111可被操作來電磁感測(cè)電力接收器電路200的 存在。這里的"電磁感測(cè)"指檢測(cè)在檢測(cè)器電路111和電力接收器電路200之間傳遞的電磁信號(hào)(即，具有電場(chǎng)、磁場(chǎng)或組合的電磁場(chǎng)的 信號(hào))。在一個(gè)實(shí)施例中，電磁信號(hào)是從位于電力接收器電路200上/ 內(nèi)的磁體發(fā)出的磁場(chǎng)。在另一實(shí)施例中，電磁信號(hào)是電磁RF信號(hào)，例 如從電力接收器電路200發(fā)送到檢測(cè)器電路111的RFID信號(hào)。還可采 用其他實(shí)施例，其中檢測(cè)器電路lll電磁感測(cè)電力接收器電路200。例 如，檢測(cè)器電路111可以廣播信號(hào)并且電力接收器電路200以傳統(tǒng)轉(zhuǎn) 發(fā)器方式操作并且當(dāng)其接收到信號(hào)時(shí)就發(fā)送預(yù)定信號(hào)。更一般地，任 何電場(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)可用作用于確定檢測(cè)器電路111附近的電力接 收器電路200的存在的檢測(cè)裝置。每個(gè)檢測(cè)器電路111包括開關(guān)，在 電磁感測(cè)到電力接收器電路200的存在時(shí)，所述開關(guān)可被操作來控制 將其對(duì)應(yīng)的線圉IIO切換到電源。然后允許充電電流流到對(duì)應(yīng)的線團(tuán) 110，從而產(chǎn)生用于傳輸?shù)诫娏邮掌麟娐?00中的電感器210的電力。 在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的實(shí)施例中，檢測(cè)器電路111可切換地耦 合在其對(duì)應(yīng)的線團(tuán)110和經(jīng)由地面覆層100的連接部分119連接到地 面覆層100的電源之間。檢測(cè)器電路111可被操作來將對(duì)應(yīng)的線圏100 耦合到電源。在另一實(shí)施例中，檢測(cè)器電路111可被操作來檢測(cè)識(shí)別 的信號(hào)(例如，識(shí)別的RFID信號(hào))并且將其提供給接收器(例如，RFID 接收器)，所迷接收器可被操作來控制對(duì)應(yīng)線圍110和電源之間的耦 合。
在另一實(shí)施例中，地面覆層100可被操作來同時(shí)提供感應(yīng)能量到 多個(gè)(例如，2、 5、 10或更多)電力接收器電路200。在這樣的實(shí)施 例中，相應(yīng)的多個(gè)檢測(cè)器電路lll(或多個(gè)相應(yīng)的檢測(cè)器電路111的組〗 可被操作來電磁地和同時(shí)地感測(cè)多個(gè)電力接收器電路200的存在，每 個(gè)檢測(cè)器電路111可被操作來控制其相應(yīng)的線團(tuán)110到電源的切換， 以便如前所述接收充電電流。
地面覆層100還包括電軌或供電線/總線113，， 114，，作為地面覆 層100中集成的布線系統(tǒng)的一部分，用于向每個(gè)線圏110供電。線團(tuán) IIO連接到一個(gè)電軌113，，并且具有開關(guān)的接收電路111連接到另一電 軌114，。電源可位于地面覆層100的連接部分119附近，并與所迷連 接部分119電耦合。每個(gè)檢測(cè)器電路111經(jīng)由電軌114，可切換地耦合 在其對(duì)應(yīng)的線圍IOO和電源之間。
地面覆層100還包括可被操作來增加電力接收器電路200的方向上的磁通量密度的磁層130 (包括例如軟磁板)。磁層130優(yōu)選地位于 線團(tuán)110的下方。
如圖l所示的電力接收器電路200被安排在外殼290內(nèi)的線團(tuán)110 的中心上面.電力接收器電路200包括接收電感器210 (例如，螺旋電 感器)、磁層230、以及包括諧振電容器、整流器和可充電電池281 的電力電子設(shè)備280。螺旋電感器210可被操作來接收由線圏IIO傳輸 的感應(yīng)電力。磁層230 (包括例如軟磁板)操作來提供要被檢測(cè)器電路 111傳感的可檢測(cè)磁場(chǎng)，并且可被安排為螺旋電感器210的大/廣區(qū)域， 或可替代地安排在螺旋電感器210的中心內(nèi)以確保較好的傳感能力和 定位精度。磁層230還可被操作來將磁通量密度會(huì)聚在接收電感器210 上。磁層230可以是鐵氧板或由可被容易地層壓在印刷電路板220上 或提供一組電力接收器電路200的其他襯底上的材料制成。例如，可 使用塑料鐵氧化合物或構(gòu)造的高滲透性金屬箔(例如，導(dǎo)磁合金、金 屬玻璃非晶態(tài)金屬、毫微晶體鐵等)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可采用各級(jí)別的集成。例如，檢測(cè)電 路111和電力接收器電路200之一或兩者可實(shí)現(xiàn)為集成電路(例如， Si、 SiGe、 GaAs等)，其中前述組件以單片電路形式通過光刻半導(dǎo)體 工藝形成在集成電路中。另一種可能性是從分立組件形成混合電路。
地面覆層IOO的無(wú)源電子組件優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)為印刷電路板集成組件。 可使半導(dǎo)體IC變薄，以降低垂直高度和減小表面區(qū)域，從而最小化破 裂的風(fēng)險(xiǎn)。
如上所述，本發(fā)明的感應(yīng)電力系統(tǒng)可在種類廣泛的便攜式設(shè)備中 實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)的具體應(yīng)用在例如辦公室中使用的無(wú)線控制模塊的領(lǐng)域 中，其中如計(jì)算機(jī)、電話、燈等的各種電子設(shè)備被遠(yuǎn)程控制并被提供 有能量.
無(wú)線操作是優(yōu)選的；然而，經(jīng)由電池的便攜式電源是不可靠的并 存在維護(hù)問題，這是因?yàn)楸仨氈芷谛缘貦z查電池，并且在需要時(shí)進(jìn)行 更換。傳統(tǒng)的可充電電池的使用需要暴露的電力傳輸點(diǎn)以便對(duì)電池充 電，而這可能漏電(leak)。具有包括線團(tuán)110的地面覆層100的感 應(yīng)電力系統(tǒng)使得遍及辦公室可使用感應(yīng)能量。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的地面覆層100的實(shí)施例的示意性截面圖。地 面覆層100被制成為包括具有地毯狀的表面150的上保護(hù)層的紡織地板面料。如果使用地毯，則所附的地面覆層100由重、厚的纖維織物
(通常是編織的或氈制的，經(jīng)常為羊毛但也可以是棉、麻、麥桿或合 成對(duì)應(yīng)物)制成。聚丙烯是非常普遍的絨頭紗線。所述絨頭紗線典型
地打結(jié)或粘到基底織物140。它典型地以4或5米的幅寬制成，以便被 切割、用接縫凝斗(seaming iron)或接縫膠帶(seam tape)接縫， 但從前使用釘子、大頭釘帶(在英國(guó)稱為地毯棒或當(dāng)用在樓梯時(shí)稱為 樓梯棒)、(夾子)或粘合劑將其縫在一起并固定到地板上，從而將 其與作為松動(dòng)放置的地面覆層的毛毯或墊子區(qū)分開。覆蓋整個(gè)房間區(qū) 域的地毯廣泛稱為"墻到墻"，但是當(dāng)在地毯與其他類型的地面覆層 接觸的情況下使用適當(dāng)過渡成型時(shí)，地毯可放置在所述房間區(qū)域的任 何部分。
可替代地，地面覆層100可由'小方地毯，制成，其是可用于覆 蓋地板的正方形的地趙，典型地為0.5米的正方形。它們通常僅用在 商業(yè)布置中，并通常不固定到地板以便允許訪問底層地板(例如，在 辦公室環(huán)境中)，或允許重新安排以便使磨損分散開。這些小方地毯 的布線系統(tǒng)113、 114通過使用每個(gè)正方形之間的扁平的連接器實(shí)現(xiàn)。
柔性襯底120包括布線系統(tǒng)114和在不同的層壓的層中的多個(gè)線 團(tuán)110。布線系統(tǒng)的布線114和線圏110集成在柔性襯底120中。該柔 性村底120附著到具有地毯狀表面150和織物140的保護(hù)層。在圖2 所示的實(shí)施例中，柔性村底120通過粘合層124粘到織物H0?？商娲?地，織物自身可以是包括布線系統(tǒng)114和線圏110的柔性村底。
例如聚酰亞胺("Flexfoil")的柔性村底120用于線團(tuán)110的 構(gòu)造中。電子組件可以位于線圏110之上或之下，或各線團(tuán)110之間， 地面覆層100的構(gòu)造適于在其頂部有重的負(fù)栽的同時(shí)仍然可操作，這 是因?yàn)殂~線114、具有螺旋繞組的箔110和磁箔130都是柔性的，結(jié)果 產(chǎn)生的地面覆層100可被立即處理為任何其他地面覆層，并且可以特 別地巻起來儲(chǔ)存。
另外，地面覆層100包括磁性材料130，所述磁性材料130能夠提 高線圏110和電力接收器電路200之間的磁耦合。磁性材料可以是由 鐵氧聚合體化合物組成的磁箔130,
圖3是地面覆層IOO的電路和感應(yīng)電力系統(tǒng)的其他部分的示意圖。 圖3所示的實(shí)施例的地面覆層100包括以矩陣配置排列的16個(gè)線團(tuán)110。連接各線圏110的布線系統(tǒng)包括4條行線114和4條列線115。 布線系統(tǒng)的每條線114、 115分別連接到行11、 12、 13、 14的連接部 分118和列cl、 c2、 c3、 c4的連接部分119。
(后側(cè)上的)光學(xué)指示符115指示在何處切割材料最好而不會(huì)不 必要地切割線。切割線可能去激活線圏IIO的整行或整列。指示符115 還可以指示預(yù)定的斷裂點(diǎn)，所述斷裂點(diǎn)被標(biāo)記為X，以允許當(dāng)裁剪地面 覆層100時(shí)必須被切割的線圍110的各部分的斷開。
地面覆層100經(jīng)由具有數(shù)量為M的布線的并行總線318、并經(jīng)由具 有數(shù)量為N的布線的并行總線319連接到控制電路300，其中所述數(shù)量 M對(duì)應(yīng)于行數(shù)，所述數(shù)量N對(duì)應(yīng)于列數(shù)?？刂齐娐?00包括至少(M+N) 個(gè)開關(guān)311，以將每個(gè)線團(tuán)IIO連接到電源310。操作線圍110所需要 的控制電路300可以集成在基板中。
圖3所示的實(shí)施例對(duì)于需要通過控制電路300將充電電流切換到 的特定線圏IIO使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(未示出)，如ZigBee或WLAN。控制電 路300使用特定線圏110的調(diào)制的標(biāo)識(shí)，暫時(shí)將電流切換到該特定線 圈110。如果需要對(duì)其充電或供電的電力接收器電路200在對(duì)應(yīng)的線圏 100之上，則所述電力接收器電路200接收該代碼。電力接收器電路 200將該標(biāo)識(shí)與其他數(shù)據(jù)一起經(jīng)由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到控制電路300?？刂?電路300然后僅將充電電流切換到對(duì)應(yīng)線圍110。另外，控制電路300 可被操作為將數(shù)據(jù)發(fā)送到電力接收器電路200的發(fā)送電路。該數(shù)據(jù)發(fā) 送可以是單向或雙向的?？商娲兀孛娓矊覫OO可包括與圖1所示
的實(shí)施例類似的檢測(cè)器電路111。
線圈還可具有不同形狀。例如，它們可包括從地面覆層的一端到
另一端的線，導(dǎo)致拉長(zhǎng)的線圏形狀。若干這樣的拉長(zhǎng)的線圏可在不同 (例如，垂直)方向上安排，以便形成陣列。多個(gè)線團(tuán)的線可通過使 用在地面覆層的至少一側(cè)上的單個(gè)端子連接。
應(yīng)用示例
如上所迷，本發(fā)明的地面覆層和感應(yīng)電力系統(tǒng)可在廣泛種類的便 攜式設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的特定應(yīng)用是在無(wú)線控制模塊的領(lǐng)域中。例 如，無(wú)線控制模塊可實(shí)現(xiàn)為用于控制醫(yī)療儀器或設(shè)備的運(yùn)動(dòng)(如診所 的病人座椅)、或控制X射線診斷系統(tǒng)的各方面(如病人工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)、機(jī)架運(yùn)動(dòng)、x射線的釋放等)(這樣的儀器被統(tǒng)稱為"醫(yī)療設(shè)備，，)的
腳踏開關(guān)。另一應(yīng)用是在工業(yè)領(lǐng)域中，其中機(jī)器可通過無(wú)線遙控單元 控制。另外的應(yīng)用示例是用于供電和/或充電的(自動(dòng))真空吸塵器、 具有額外的電子設(shè)備的辦公桌、燈、恒溫器、腳踏開關(guān)、機(jī)器人、揚(yáng) 聲器、集成或附有電子設(shè)備的家具、可移動(dòng)機(jī)器、熱鞋等。
通過有線裝置提供控制的傳統(tǒng)腳踏開關(guān)是不利的，因?yàn)樗鼈冃枰?br> 顯著的努力來清潔和消毒。無(wú)線操作是優(yōu)選的；然而，經(jīng)由電池的便 攜式電源是不可靠的并存在維護(hù)問題，這是因?yàn)楸仨氈芷谛詸z查電池， 并在需要時(shí)進(jìn)行更換。傳統(tǒng)可充電電池的使用需要暴露的電力傳輸點(diǎn) 以對(duì)電池充電，而這可能漏電。其中密封了控制單元的感應(yīng)電力系統(tǒng) 提供了最佳的解決方案。
圖4示出合并了根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電力系統(tǒng)的地面覆層100上的 腳踏開關(guān)控制器1000。腳踏開關(guān)控制器IOOO可被操作用于與無(wú)線接收 器1050進(jìn)行無(wú)線通信，并包括用于從地面覆層100的線圍IIO接收電 力的電力接收器電路200。在具體實(shí)施例中，腳踏開關(guān)控制器1000可 被操作為關(guān)于例如病床、機(jī)架的運(yùn)動(dòng)或在CT系統(tǒng)中X射線輻射的釋放， 對(duì)X射線裝置1050進(jìn)行無(wú)線控制。
地面覆層100可被構(gòu)造為部分覆蓋房間、或固定到地板并完全覆 蓋地板的軟墊子(統(tǒng)稱為"發(fā)送器區(qū)域")，其上放置用于操作和/或 周期性充電的腳踏開關(guān)控制器1000。如果覆層被構(gòu)造為松動(dòng)的柔性墊 子，則例如聚酰亞胺("Flexfoil")的柔性襯底用于線團(tuán)110的構(gòu) 造中。電子組件還可位于線圈IIO之上或之下，或各線圏110間，墊 子的構(gòu)造(保護(hù)層和線圈)適于在其上有重負(fù)載的同時(shí)仍然可操作。 墊子可在背面覆蓋有薄的、防滑的橡膠層，并且在其頂部表面覆蓋有 密封的保護(hù)層。還可以將墊子密封以便允許容易清洗。
為了實(shí)現(xiàn)允許高壓分散的一致的高度，可將額外的層添加到柔性 墊子。該層由當(dāng)踏在上面時(shí)不被壓縮的材料制成，并且由于該層必須 容納電子組件，因此該層具有近似等于這樣的組件的高度的高度。以 此方式，各組件被埋入該層的孔中并被所述孔保護(hù)。所迷孔可以額外 填充環(huán)氧以提供進(jìn)一步保護(hù).
墊子還可包括在其邊緣沒有線團(tuán)的傾斜區(qū)域以便避免從地板踏到 充電區(qū)域。邊緣可由柔性材料(例如，橡膠)制成，以實(shí)現(xiàn)對(duì)污染流體的密封功能，使得墊子的底部表面保持干凈。
當(dāng)?shù)孛娓矊?00固定到地板時(shí)，發(fā)送器區(qū)域可裝配有邊框，從而 方便將腳踏開關(guān)控制器IOOO保持在該區(qū)域內(nèi)。此外，地板平面和線圏 110之間的間隙被填充如環(huán)氧塑料的材料，其在安裝期間是流體，然后
以最小氣隙填充所有間隙和孔。
腳踏開關(guān)控制器1000的外殼290優(yōu)選地由非傳導(dǎo)材料構(gòu)造，以便 避免可能導(dǎo)致無(wú)意損失的感應(yīng)渦電流。為了減少感應(yīng)能量的損失，接 收線團(tuán)(例如，螺旋電感器)210被安排在孔中，所述孔具有比螺旋線 圈IIO稍大的直徑。在可替代實(shí)施例中，外殼290具有包含螺旋線圏 的矩陣的凹陷部，該螺旋線囷的每個(gè)面向外殼的外部，腳踏開關(guān)控制 器IOOO可裝配有指示正在接收感應(yīng)電力并且對(duì)電池充電(當(dāng)如此配備 時(shí))的指示燈。在一個(gè)實(shí)施例中，腳踏開關(guān)控制器1000包含非本地能 量存儲(chǔ)并且僅由所接收的感應(yīng)能量供電。無(wú)需可充電電源的操作簡(jiǎn)化 了控制器設(shè)計(jì)，并且降低了成本以及減少了檢查和(在需要時(shí))更換 可充電電池所需的維護(hù)。
電磁感測(cè)可通過位于便攜式腳踏開關(guān)1000 (或其中的電力接收器 電路200 )內(nèi)的RFID標(biāo)簽和地面覆層100內(nèi)的RFID接收器111實(shí)現(xiàn)。 例如，RFID標(biāo)簽和對(duì)應(yīng)的RFID接收器111可調(diào)諧到唯一的信號(hào)，從而 防止在其他區(qū)域中對(duì)腳踏開關(guān)控制器1000的未授權(quán)使用，或來自另一 腳踏開關(guān)控制器的干擾。
應(yīng)當(dāng)注意，動(dòng)詞"包括，，和其變形的使用不排除其他特征，并且 不定冠詞"一個(gè)"不排除多個(gè)，除非如此指示。還要注意，可以組合 與不同實(shí)施例關(guān)聯(lián)描述的元件。還要注意，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不 應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求的范圍。
已經(jīng)出于圖示和說明目的呈現(xiàn)了前面的描述。其意圖不在于窮盡 性的，或?qū)⒈景l(fā)明限制為所公開的精確形式，并且顯然在本發(fā)明的范 圍內(nèi)許多修改和變形是可能的。選擇所描述的實(shí)施例以便解釋本發(fā)明 的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域其他技術(shù)人員能夠在各種實(shí)施 例中以適于預(yù)期的特定應(yīng)用的各種修改最好地利用本發(fā)明。本發(fā)明的 范圍僅通過所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種地面覆層(100)，包括多個(gè)線圈(110)，每個(gè)線圈(110)可被操作為提供感應(yīng)能量到電力接收器電路(200)；其中所述多個(gè)線圈包括占據(jù)所述地面覆層(100)的最大區(qū)域的發(fā)送器區(qū)域；以及通過所述線圈的充電電流可被操作為產(chǎn)生所述感應(yīng)能量。
2. 如權(quán)利要求1所述的地面覆層(100)，還包括上保護(hù)層(140， 150)和布線系統(tǒng)(113, 114， 113，， 114，)，所述布線系統(tǒng)可被操作 為將所述充電電流從電源(310)提供到所述多個(gè)線圏(110);其中所述布線系統(tǒng)(113， 114， 113，， 114，)的線(113， 114, 113，， 114，)和/或所述多個(gè)線團(tuán)(110)集成在柔性襯底(120)中；以及 所述柔性襯底(120)附著到所述保護(hù)層(140， 150)。
3. 如權(quán)利要求1所述的地面覆層(100)，還包括上保護(hù)層(140， 150)和布線系統(tǒng)(113， 114， 113，， 114，)，所述布線系統(tǒng)可被操作 為將所述充電電流從電源(310)提供到所述多個(gè)線圏(110);其中所述布線系統(tǒng)的線和/或所述線團(tuán)被編織和/或刺綉和/或縫 制到所述上保護(hù)層中。
4. 如權(quán)利要求1所述的地面覆層(100)，其中所述多個(gè)線圈(UO) 中的至少兩個(gè)線團(tuán)(110)彼此相鄰放置。
5. 如權(quán)利要求1所述的地面覆層(100)，還包括多個(gè)開關(guān)(lll)， 每個(gè)開關(guān)(111)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)線圏(110)中的至少一個(gè)線圈(110),其中所述每個(gè)開關(guān)(111)可被操作為將所述充電電流切換到所述至少 一個(gè)連接的線團(tuán)(110)。
6. 如權(quán)利要求5所述的地面覆層(100 ),其中所述布線系統(tǒng)(113，， 114，)還包括連接到每個(gè)開關(guān)(111 )和所述電源的至少一個(gè)電軌(114，)。
7. 如權(quán)利要求1所述的地面覆層(100)，還包括磁性材料(130)， 其能夠提高所述線圈(110)和所述電力接收器電路(200 )之間的磁 耦合。
8. 如權(quán)利要求1所述的地面覆層(100)，還包括視覺指示符(115)， 其指示用于切割所述地面覆層(100)的區(qū)域或斷開所述線圏(110) 的各部分的預(yù)定斷點(diǎn)。
9. 如權(quán)利要求1所述的地面覆層(100)，還包括相應(yīng)的多個(gè)檢 測(cè)器電路(lll)，每個(gè)檢測(cè)器電路(lll)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)線團(tuán)(100) 之一，并且所述每個(gè)檢測(cè)器電路(111)可被操作為電磁感測(cè)電力接收 器電路(200);其中在電磁感測(cè)電力接收器電路(200 )時(shí)，每個(gè)檢測(cè)器電路(111) 使得其對(duì)應(yīng)的線團(tuán)(110)能夠切換到電源，從而提供充電電流到所述 對(duì)應(yīng)的線圏(110)，所述充電電流可被操作為產(chǎn)生用于傳輸?shù)剿噪?力接收器電路(200 )的感應(yīng)能量。
10. —種感應(yīng)電力系統(tǒng)，包括地面覆層(100)和電力接收器電路(200 )，所迷電力接收器電 路(200 )可跨越所述地面覆層(100)移動(dòng)，并且可被操作為接收感 應(yīng)能量；其中所述地面覆層(100)包括多個(gè)線圏(110)，每個(gè)線團(tuán)(110)可被操作為將所述感應(yīng)能量 提供到所述電力接收器電路(200 );所述多個(gè)線團(tuán)包括占據(jù)所述地面覆層(100)的最大區(qū)域的發(fā)送器 區(qū)域；以及所述充電電流可被操作為產(chǎn)生所述感應(yīng)能量。
11. 如權(quán)利要求IO所述的感應(yīng)電力系統(tǒng)，包括遙控設(shè)備(iooo)， 其具有可操作為無(wú)線遙控電子設(shè)備(1050 )的發(fā)送器，其中所述遙控 設(shè)備(1000 )包括所述電力接收器電路(200)。
12. 如權(quán)利要求IO所迷的感應(yīng)電力系統(tǒng)，還包括連接到所述多個(gè) 線圏(110)的發(fā)送電路(300 )，所述電路可被操作為發(fā)送數(shù)據(jù)到所 述電力接收器電路(200 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地面覆層(100)，其包括多個(gè)線圈(110)，每個(gè)線圈(110)可被操作為提供感應(yīng)能量到電力接收器電路(200)；其中所述多個(gè)線圈包括占據(jù)所述地面覆層(100)的最大區(qū)域的發(fā)送器區(qū)域；并且通過所述線圈的充電電流可被操作為產(chǎn)生所述感應(yīng)能量。
文檔編號(hào)H02J5/00GK101529688SQ200780039885
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者E·瓦芬施米特, L·L·D·范德波爾, P·J·斯尼德, V·A·J·蒂芬, W·O·巴德 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司