相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2014年10月30日提交的美國申請no.14/528,634的申請日的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文用于所有目的。

本公開通常涉及無線功率。更具體地，本公開涉及與使用堆疊諧振器的無線功率傳輸相關(guān)的設備、系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

無線功率傳輸是正在發(fā)展的技術(shù)，并且應用在許多電子器件和系統(tǒng)中。此外，即使非電子對象也可配置有無線功率能力。例如，房屋中的墻壁或天花板可以裝備有線圈，以便為燈具、諸如電視機、臺式計算機、計算機監(jiān)視器等的消費電子產(chǎn)品提供功率。

無線功率傳輸是指在電源(例如，功率發(fā)射單元，ptu)和電負載(例如，功率接收單元pru)之間沒有硬線連接的情況下電能從ptu到pru的傳送。一種常見的技術(shù)被稱為諧振電感耦合，其中在被調(diào)諧為以相同頻率諧振的緊密間隔的線圈(“諧振器”)之間實現(xiàn)電能的無線傳送。ptu中的線圈(發(fā)射線圈)可以由時變信號驅(qū)動以生成電磁(em)場。磁場將感應地耦合到諸如智能電話、計算機平板電腦等的電子設備(pru)中的附近線圈(接收器線圈)。在接收器線圈中感應出電流，然后可以使用該電流來對在pru中的電池充電或向pru提供功率。

然而，不同的電子器件可能需要特定的諧振器設計來考慮尺寸、高度、感應電壓范圍、阻抗范圍等，以便提供有效的功率輸送。其他設計考慮包括電磁干擾(emi)效應。制造商可能必須考慮操作和安全規(guī)定，這些規(guī)定對以下項設了限制：emi對附近的電子器件的影響、對人類的比吸收率(sar)等等。這些考慮往往會對ptu中諧振器的設計造成約束。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的方面的無線充電系統(tǒng)可以包括主諧振器和至少一個次諧振器。次諧振器可以在主諧振器的至少一部分上方延伸。次諧振器可以響應于與主諧振器生成的主磁場的耦合而生成次磁場。合成磁場可以通過主磁場和次磁場之間的相互作用而出現(xiàn)。

在一些方面，次諧振器在主諧振器的至多一部分上方延伸。在其他方面，次諧振器的至多一部分在主諧振器上方延伸。

在一些方面，無線充電系統(tǒng)還可以包括第三諧振器。第三諧振器可以沒有在主諧振器上方延伸的部分。在其他方面，第三諧振器的任何部分都沒有在次諧振器上方延伸。在另外的方面，第三諧振器的一部分在次諧振器的一部分上方延伸。在另一方面，第三諧振器可以在主諧振器和次諧振器的至少一部分上方延伸。

在一些方面，次諧振器可以包括電容性元件，以將次諧振器配置為具有與主諧振器大致相同的諧振頻率。

根據(jù)本公開的其他方面，無線充電系統(tǒng)可以包括導電材料的主回路和導電材料的多個次回路。每個次回路的至少一部分可以與主回路處于重疊關(guān)系。當所述主回路由時變信號驅(qū)動時，次回路可以與由主回路生成的磁場耦合，并且因此生成合成em場，包括修改由主諧振器生成的磁場。

根據(jù)本公開的其他方面，無線充電系統(tǒng)可以包括發(fā)射線圈和多個寄生線圈。至少一個寄生線圈可以與發(fā)射線圈處于重疊關(guān)系，其中從發(fā)射線圈生成的主磁場可以耦合到寄生線圈，從而生成相應的次磁場，所述次磁場與主磁場相互作用以生成用于將功率傳輸?shù)浇邮掌髟O備的合成磁場。

根據(jù)本公開的方面，無線充電裝置可以包括用于與由主諧振器生成的主磁場耦合的部件。用于耦合的部件可以被配置為生成次磁場作為與主磁場耦合的結(jié)果。用于耦合的部件可以與主諧振器共同延伸，使得主磁場和次磁場之間的相互作用可以生成具有不同于主磁場的場分布的合成磁場。該裝置還可以包括用于相對于主磁場支撐用于耦合的部件的部件。

附圖說明

關(guān)于隨后要進行的討論且特別是附圖，強調(diào)所示的細節(jié)代表了用于說明性討論的示例，并且為了提供本公開的原理和概念方面的描述的原因而呈現(xiàn)。在這方面，除了對本公開的基本理解所需要的內(nèi)容之外，并未試圖示出實施細節(jié)。隨后結(jié)合附圖進行的討論對于本領域技術(shù)人員來說可以理解如何實現(xiàn)根據(jù)本公開的實施例。在附圖中：

圖1是根據(jù)本公開的無線功率傳輸系統(tǒng)的功能框圖。

圖2是根據(jù)本公開的無線功率傳輸系統(tǒng)的功能框圖。

圖3是包括發(fā)射天線或接收天線的圖2的發(fā)射電路或接收電路的一部分的示意圖。

圖4a和圖4b示出了本公開的涉及充電面積的方面。

圖5a、圖5b和圖5c示出了本公開的涉及場高度的方面。

圖6a、圖6b和圖6c示出了本公開的涉及場分布的方面。

圖7示出了根據(jù)本公開的諧振器的實施例。

圖8a和圖8b示出了根據(jù)本公開的諧振器的實施例。

圖9a和圖9b示出了根據(jù)本公開的諧振器的配置。

圖10a和圖10b示出了根據(jù)本公開的堆疊的示例。

圖11、圖12、圖12a、圖12b、圖13、圖13a和圖14示出了根據(jù)本公開的堆疊結(jié)構(gòu)的說明性示例。

具體實施方式

在下面的描述中，為了解釋的目的，闡述了許多示例和具體細節(jié)，以便提供對本公開的透徹理解。然而，對于本領域技術(shù)人員顯而易見的是，在權(quán)利要求中表達的本公開可以包括這些實施例中的一些或全部特征、單獨地或與下面描述的其它特征組合，并且還可以包括本文所述的特征和概念的等同物和改型。

無線功率傳輸可以指將與電場、磁場、電磁場或其它方式相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量從發(fā)射器傳輸?shù)浇邮掌鞫皇褂梦锢黼妼w(例如，功率可以通過自由空間傳輸)。輸出到無線場(例如，磁場或電磁場)中的功率可以由“接收天線”接收、捕獲或耦合以實現(xiàn)功率傳輸。

圖1是根據(jù)本公開的無線功率傳輸系統(tǒng)100的功能框圖?？梢詮碾娫?圖中未示出)向發(fā)射器104提供輸入功率102，以生成用于執(zhí)行能量傳輸?shù)臒o線(例如，磁或電磁)場105。接收器108可以耦合到無線場105并且生成用于由耦合到輸出功率110的設備(圖中未示出)存儲或消耗的輸出功率110。發(fā)射器104和接收器108二者可以隔開距離112。

在一些實施例中，發(fā)射器104和接收器108可以根據(jù)相互諧振關(guān)系來配置。當接收器108的諧振頻率和發(fā)射器104的諧振頻率基本上相同或非常接近時，發(fā)射器104和接收器108之間的傳輸損耗可以是最小的。因此，與可能涉及非常接近(例如，有時在毫米內(nèi))的大型天線線圈的純感應解決方案形成對比，可以在較大的距離上提供無線功率傳輸。因此，諧振感應耦合技術(shù)可以允許在各種距離上以及在各種感應線圈配置中的改善的效率和功率傳輸。

當接收器108位于由發(fā)射器104生成的無線場105中時，接收器108可以接收功率。無線場105對應于其中由發(fā)射器104輸出的能量可被接收器108捕獲的區(qū)域。無線場105可以對應于發(fā)射器104的“近場”，如將在下面進一步描述的。發(fā)射器104可以包括用于向接收器108傳送能量的發(fā)射天線或線圈114。接收器108可以包括用于接收或捕獲從發(fā)射器104傳送的能量的接收天線或線圈118。近場可以對應于其中存在由發(fā)射線圈114中、遠離發(fā)射線圈114而最小程度地輻射功率的電流和電荷生成的強反應場的區(qū)域。近場可以對應于在發(fā)射線圈114的大約一個波長(或其一部分)內(nèi)的區(qū)域。

如上所述，通過將無線場105中的大部分能量耦合到接收線圈118、而不是將電磁波中的大部分能量傳播到遠場，可以發(fā)生有效的能量傳輸。當定位于無線場105內(nèi)時，可能在發(fā)射線圈114和接收線圈118之間形成“耦合模式”。發(fā)射天線114和接收天線118周圍可能發(fā)生該耦合的區(qū)域在本文中稱為耦合模式區(qū)域。

圖2是根據(jù)一些實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)200的功能框圖。系統(tǒng)200包括發(fā)射器204和接收器208。發(fā)射器204(此處也稱為功率傳輸單元ptu)可以包括發(fā)射電路206，發(fā)射電路206可以包括振蕩器222、驅(qū)動器電路224以及濾波器和匹配電路226。振蕩器222可以被配置為生成可以響應于頻率控制信號223調(diào)整的處于期望頻率的振蕩器信號。振蕩器222可以將振蕩信號提供給驅(qū)動器電路224。驅(qū)動器電路224可以被配置為基于輸入電壓信號(vd)225以例如發(fā)射天線214的諧振頻率驅(qū)動發(fā)射天線214。驅(qū)動器電路224可以是被配置為從振蕩器222接收方波并輸出正弦波的開關(guān)放大器。

濾波器和匹配電路226可以濾除諧波或其它不想要的頻率，并將發(fā)射器204的阻抗匹配到發(fā)射天線214。作為驅(qū)動發(fā)射天線214的結(jié)果，發(fā)射天線214可以生成無線場205以在足以用于對電池236充電的水平無線地輸出功率。

接收器208(在本文中也稱為功率接收單元pru)可以包括接收電路210，該接收電路210可以包含匹配電路232和整流器電路234。匹配電路232可以將接收電路210的阻抗匹配至接收天線218。整流器電路234可以從交流(ac)功率輸入生成直流(dc)功率輸出，以對電池236充電，如圖2所示。接收器208和發(fā)射器204可以附加地在單獨的通信信道219(例如，藍牙、zigbee、蜂窩等)上進行通信。接收器208和發(fā)射器204可以備選地通過使用無線場205的特性經(jīng)由帶內(nèi)信令進行通信。

接收器208可以被配置為確定由發(fā)射器204傳送并由接收器208接收的功率的量是否適合于對電池236充電。發(fā)射器204可以被配置為生成主要是具有用于提供能量傳輸?shù)闹苯訄鲴詈舷禂?shù)(k)的非輻射場。接收器208可以直接耦合到無線場205，并且可以生成用于由耦合到輸出或接收電路210的電池(或負載)236存儲或消耗的輸出功率。

如上所述，發(fā)射器204和接收器208二者可以分開一距離，并且可以根據(jù)相互諧振關(guān)系來配置，以最小化發(fā)射器204和接收器208之間的傳輸損耗。當發(fā)射天線214和接收天線218相互諧振并且緊鄰時，無線功率傳輸系統(tǒng)200可以被描述為耦合系數(shù)(耦合系數(shù)k)通常高于0.3的強耦合方案。在一些實施例中，發(fā)射器204和接收器208之間的耦合系數(shù)k可以基于兩個相應天線之間的距離或相應天線的尺寸等中的至少一個來改變。

圖3是根據(jù)一些實施例的圖2的發(fā)射電路206或接收電路210的一部分的示意圖。如圖3所示，發(fā)射或接收電路350可以包括天線352。天線352也可以被稱為或被配置為“環(huán)路”天線352。天線352也可以在這里被稱為或被配置為“磁”天線或感應線圈。術(shù)語“天線”通常是指可以無線地輸出或接收能量以耦合到另一“天線”的組件。天線也可以被稱為被配置為無線地輸出或接收功率的類型的線圈。如本文所使用的，天線352是被配置為無線地輸出和/或接收功率的類型的“功率傳輸部件”的示例。天線352可以包括空芯或例如鐵氧體芯(圖中未示出)的實芯。

如上所述，在發(fā)射器104(如圖2所示的發(fā)射器204)和接收器108(如圖2中所示的接收器208)之間的能量的有效傳輸可以在發(fā)射器104和接收器108之間的匹配或接近匹配的諧振期間發(fā)生。然而，即使在發(fā)射器104和接收器108之間的諧振不匹配時，也可以傳輸能量，但可能影響效率。例如，當諧振不匹配時，效率可能較低。通過將來自發(fā)射線圈114(如圖2所示的發(fā)射線圈214)的無線場105(圖2中所指的無線場205)的能量耦合到接收線圈118(如圖2所示的接收線圈218)，能量傳輸發(fā)生，且留在無線場105附近，而不是將能量從發(fā)射線圈114傳播到自由空間中。

環(huán)路或磁性天線的諧振頻率基于電感和電容。電感可以簡單地是由天線352生成的電感，而電容可以被添加到天線的電感以在期望的諧振頻率處生成諧振結(jié)構(gòu)。作為非限制性示例，電容器354和電容器356可以被添加到發(fā)射或接收電路350，以生成選擇在諧振頻率的信號358的諧振電路。因此，對于較大直徑的天線，維持諧振所需的電容的尺寸可以隨著環(huán)路的直徑或電感的增加而減小。

此外，隨著天線的直徑增加，近場的有效能量傳輸面積可能增加。使用其他部件形成的其他諧振電路也是可能的。作為另一個非限制性示例，電容器可以并聯(lián)放置在電路350的兩個端子之間。對于發(fā)射天線，具有基本對應于天線352的諧振頻率的頻率的信號358可以被輸入到天線352。

在圖1中，發(fā)射器104(以下稱為功率傳輸單元ptu)可以輸出具有與發(fā)射線圈114的諧振頻率對應的頻率的時變磁(或電磁)場。當接收器108(以下稱為功率接收單元pru)在無線場105內(nèi)時，時變磁(或電磁)場可以在接收線圈118中感應出電流。如上所述，如果接收線圈118被配置為在發(fā)射線圈114的頻率處諧振，則可以有效地傳輸能量。在接收線圈118中感應的ac信號可以如上所述被整流，以生成可以提供用于對負載進行充電或為負載供電的dc信號。

參考圖4a，可以擴展由ptu(例如，圖2的發(fā)射天線214)生成的初始充電面積402的范圍，以為附加的或較大的pru提供擴展的充電面積404。用戶可能希望擴展其充電面積，例如，為了為附加電子設備提供無線充電。可替選地，用戶可能希望為較大的電子設備提供無線充電。相反，如圖4b所示，初始充電面積412的范圍在尺寸上可以減小。從用戶的角度而言，減小的充電面積414可能是期望的，以減少功耗和/或emi發(fā)射。從性能觀點而言，與較大的充電面積相比，減小的充電面積414可以在充電面積上提供更小的阻抗變化，并且可以提供更高的互耦合。

圖5a、圖5b和圖5c示出了根據(jù)本公開的實施例的另外方面。圖5a以橫截面示出了無線充電系統(tǒng)的諧振器502，其可以包括具有一個或多個繞組的導電材料的線圈。諧振器502可以定位于例如桌面52的充電表面下方。注意，尺寸未按比例顯示，并且該比例可能被夸大以用于說明。在操作中，諧振器502可以連接到合適的電源(未示出)以生成磁場54。圖5a描繪了根據(jù)某些實施例的磁場54的有用強度延伸到高度h1并跨越寬度l1。

根據(jù)本公開，可以通過使無線充電系統(tǒng)與附加諧振器適配來增加磁場54的高度。圖5b描繪了其中由諧振器502(本文中稱為“主”諧振器)生成的磁場可以通過附加的次諧振器512、514來增強的實施例，例如，用以容納更厚的桌面52'。例如，圖5b示出了可以增加由主諧振器502和次諧振器512、514的組合效應生成的磁場56的有用強度的高度，以便到達較大桌面52'的充電表面。圖5b還示出了磁場56的橫向跨度可以從l1增加到l2，從而增加充電區(qū)域。

圖5c描繪了另一個實施例，其中由主諧振器502生成的磁場可以用附加的次諧振器516來增強。如圖5c中的示例例子所示，由諧振器502和516生成的磁場58與僅由主諧振器生成的磁場54相比具有減小的跨度(l3<l1)。

圖6a、圖6b和圖6c示出了根據(jù)本公開的實施例的另外的方面。圖6a示出了磁場62的放大分布，示出了由主諧振器602'生成的磁場可能不均勻，即，磁場強度跨磁場存在很大變化。圖6b示出了可以生成具有不均勻分布的磁場64的主諧振器602“的另一示例。圖6c示出了適當配置和對準的次諧振器612、614結(jié)合主諧振器602”的堆疊可以減小不均勻性以生成具有比單個主諧振器更均勻分布的磁場66。

從上述可以理解，可以通過改變包括無線充電系統(tǒng)的諧振器的相對布置和堆疊布置來操縱無線充電系統(tǒng)中的磁場。可以控制磁場的方面，例如充電面積、磁場強度、場均勻性等。下面的討論將解決根據(jù)本公開的說明性實施例的細節(jié)。

參考圖7，主諧振器702可以形成、設置或以其它方式支撐在合適的基板72的表面上。在一些實施例中，基板72可以是印刷電路板(pcb)，并且表面可以是大致平面的。主諧振器702可以包括線圈712(發(fā)射線圈)，其可以卷繞成任何合適的匝數(shù)。例如，圖7示出了包括三匝的線圈712的主諧振器702。用于線圈712的材料可以是任何合適的導電材料，并且可以使用任何合適的制造工藝設置在基板72上。圖7還示出了沿著線b-b截取的主諧振器702和襯底72的橫截面圖(b)。作為慣例，高度方向或垂直方向?qū)⒀刂鴝軸，橫向(例如，寬度、長度)將沿著x軸和y軸。

主諧振器702被指定為“主”，因為它接收用于生成em場的功率(例如，ac電流)。在一些實施例中，主諧振器702可以包括用于連接到電源(未示出)的端子714。在一些實施例中，端子714可以設置在基板72的主表面上，該主表面與線圈712設置其上在的表面相對?？梢酝ㄟ^基板72形成過孔(未示出)，以在設置在基板72的一個主表面上的主諧振器702的端部716a、716b與設置在基板72的相對主表面上的端子714之間提供電連接。

提供以下尺寸僅僅是為了給出諧振器的尺度的感覺。在一些實施例中，主諧振器可以具有以下尺寸。例如，在一些實施例中線圈712中的匝之間的間隔s可以是2mm。線圈的跡線寬度w可以是2mm。線圈712的面積可以為90×90mm²。應當理解，這些尺寸僅僅是示例性的，并且在根據(jù)本公開的其它實施例中，其它尺寸是可能的。

根據(jù)本公開的次諧振器的說明性實施例在圖8a和圖8b中示出。圖8a示出了包括線圈812(寄生線圈)的次諧振器802，其可被卷繞成具有任何適當?shù)脑褦?shù)。例如，線圈812被示出具有三匝。在各種實施例中，次諧振器802可以設置在用于支撐次諧振器的基板82上。次諧振器802可以用作與例如可以由主諧振器702生成的主磁場耦合的部件的說明性示例。因此，基板82可以用作用于支撐用于耦合的部件即次諧振器802的部件的說明性示例。

在各種實施例中，次諧振器802可以是閉環(huán)。換句話說，次諧振器不連接到電源。次諧振器802可以包括在線圈812的端部之間的電連接814以閉合環(huán)路。在一些實施例中，電連接814可制作在支撐線圈812的基板的同一側(cè)上。在其他實施例中，電連接814可以制作在支撐基板的相對側(cè)上，例如使用導電過孔。

根據(jù)本公開，主諧振器和次諧振器可以被設計為具有相同的諧振頻率。在一些使用情況中，為了最大化諧振器之間的互耦合，這可能是優(yōu)選的。因此，如圖8b所示，在一些實施例中，次諧振器804可以包括與線圈812串聯(lián)連接的電容器816。通常，電容器816可以由任何合適的無功元件或電路代替。

電容器816可以沿著諧振器的結(jié)構(gòu)連接到任何位置。在一些實施例中，例如，電容器816可以與電連接814成一直線地附接。在其他實施例中，電容器816可以沿著線圈812本身被附接在某處。在另外的實施例中，串聯(lián)或并聯(lián)的多個電容器可以被放置在不同的位置并實現(xiàn)相同的目的。

可以選擇電容器816的電容，以便將次諧振器802的諧振頻率設定為期望的頻率；例如主諧振器的諧振頻率?？梢允褂靡韵玛P(guān)系來提供電容的估計：

其中c是電容，

l是線圈的自感，

f是諧振頻率；例如主諧振器的諧振頻率。

在一些實施例中，例如，主諧振器702還可以包括串聯(lián)連接的電容器(例如，圖9b中的932)，使得可以選擇諧振頻率的方便值來簡化設計。

以下討論將提供根據(jù)本公開的各種實施例的諧振器設計和諧振器的布置的示例的描述。圖9a和圖9b示出了根據(jù)本公開的諧振器的重疊配置。

圖9a示出了根據(jù)本公開的主諧振器902和次諧振器912的配置。主諧振器902的部分和次諧振器912的部分在區(qū)域922中處于重疊關(guān)系。在圖9a所示的具體實施例中，次諧振器912的部分延伸到主諧振器902的(重疊)部分上方。

圖9b示出了諧振器904、914的另一配置。在該實施例中，主諧振器904在區(qū)域926處與次諧振器914處于重疊關(guān)系。具體來說，圖9b示出了與次諧振器912的部分重疊的主諧振器902的部分。

圖9b示出了單匝環(huán)路的相對(vis-a-vis)諧振器914的示例。圖9b進一步描繪并入主諧振器904中的電容器932的示例。

圖10a和圖10b示出了根據(jù)本公開的諧振器的堆疊配置(堆疊順序)。圖10a描繪了由用于支撐主諧振器的基板限定的主平面和由用于支撐次諧振器的基板限定的一個或多個次平面的垂直堆疊的示例。在一些實施例中，例如，每個諧振器(主和次)可以被封裝在殼體中，因此以電流方式或以其他方式將一個諧振器與另一諧振器電隔離；例如，在這些諧振器之間沒有直接的有線連接。在其他實施例中，兩個或更多次諧振器可以被封裝在單個殼體中或制造在基板的不同層上，而是彼此電隔離等等。

如圖10a所示，盡管非平行配置可能有助于提供不同形狀的磁場，但根據(jù)本公開，諧振器可以設置在大體上彼此平行的平面上，從而提供特定的空間配置。主平面和次平面被示出為交錯(例如，沿x軸的方向)，以強調(diào)一個或多個次諧振器可以與主諧振器處于重疊關(guān)系。在一些實施例中，平面之間的間隔s1，s2可以是最小的；例如，每個基板可以放置在另一基板的頂部。平面之間的間隔s1、s2可以相同或不同。

圖10a示出了其中次平面堆疊在主平面上方(例如，在z方向上)的堆疊配置。在一些實施例中，次平面可以堆疊在主平面之下。如圖10b所示，在其他實施例中，主平面可以堆疊在次平面之間。

以下討論將提供根據(jù)本公開的諧振器的各種說明性配置的描述。為了簡化附圖，以下附圖將示意性地示出諧振器。應當理解，在各種實施例中，諧振器(主和次)可以包括支撐在合適基板上的線圈。線圈可以具有一匝或多匝，并且可以包括用于調(diào)諧諧振器的諧振頻率的電容器。

圖11描繪了根據(jù)本公開的實施例。該配置包括主諧振器1102。多個次諧振器1112可以圍繞主諧振器1102而布置。圖11示出了大致對稱地圍繞主諧振器1102布置的次諧振器1112。次諧振器1112的一部分可以在主諧振器1102的部分上方延伸。主諧振器1102可以為與次諧振器1112相同或不同的尺寸。次諧振器1112的尺寸可以彼此相同，或者可以從一個次諧振器變化到另一個次諧振器。

在一些實施例中，次諧振器1112可以相對于主諧振器1102垂直地(例如，z方向)隔開相同的距離。在其他實施例中，次諧振器1112可以相對于主諧振器1102垂直地隔開不同的距離。次諧振器1112可以被定位于主諧振器1102之上(如圖11所示)，而在其它實施例中，次諧振器可以被定位于主諧振器之下。在其他實施例中，主諧振器1102可以被定位于次諧振器1112之間。

在操作中，當時變電流流過主諧振器1102時，生成電磁(em)場。由主諧振器1102生成的主em場借助于在主諧振器和次諧振器之間的互耦合而在次諧振器1112中引發(fā)電流流動。因此，在次諧振器1112中流動的電流可以生成與主em場相互作用和改變主em場的相應次em場。合成em場一般從主em場和次em場的相互作用而產(chǎn)生。在一些實施例中，例如，主em場和次em場可以建設性地組合以生成合成em場。在其他實施例中，主em場和次em場可以破壞性地組合以生成合成em場。在其它實施例中，合成em場可以從主em場和次em場的建設性和破壞性的組合而產(chǎn)生。

可以調(diào)節(jié)主諧振器1102和次諧振器1112之間的垂直距離以改變主em場和次em場之間的相互作用。類似地，可以調(diào)整主諧振器1102和次諧振器1112之間的面積重疊度a，以改變主em場和次em場之間的相互作用。

圖12描繪了示出本公開的進一步方面的根據(jù)本公開的另一實施例。該配置包括主諧振器1202、次諧振器1212和附加(第三)諧振器1214?！暗谌钡闹付ǔ藚^(qū)分第三諧振器1214與次諧振器1212之外沒有意義。次諧振器1212的尺寸可以相同或可以變化。主諧振器1202的部分和次諧振器1212的部分可以重疊。根據(jù)圖12所示的實施例，第三諧振器1214可以設置在主諧振器1202和次諧振器1212之間，而沒有與主諧振器或次諧振器部分地重疊。

在一些實施例中，次諧振器1212可以相對于主諧振器1202垂直地隔開相同的距離。在其他實施例中，次諧振器1212可以相對于主諧振器1202垂直地隔開不同距離。

次諧振器1212可以被定位于主諧振器1202之上(如圖12所示)，而在其它實施例中，次諧振器可以被定位于主諧振器之下。在另外的實施例中，主諧振器可以設置在次諧振器之間。第三諧振器1214可以具有任何合適的z軸位置。

在操作中，當時變電流流過主諧振器1202時生成的電磁(em)場可以借助于主諧振器和次諧振器以及第三諧振器之間的互耦合而在次諧振器1212和第三諧振器1214中引發(fā)電流流動。因此，在次諧振器1212和第三諧振器1214中流動的電流又可以生成與主諧振器1202生成的em場相互作用并修改該em場的相應em場。合成em場通常從諧振器生成的em場之間的相互作用而產(chǎn)生。在一些實施例中，例如，由諧振器生成的em場可以建設性地組合以生成合成em場。在其他實施例中，由諧振器生成的em場可以破壞性地組合以生成合成em場。在其他實施例中，合成em場可以從由諧振器生成的em場的建設性和破壞性的組合而產(chǎn)生。

可以調(diào)節(jié)主諧振器1202、次諧振器1212和第三諧振器1214之間的垂直間隔，以改變em場如何相互作用。類似地，可以調(diào)節(jié)主諧振器1202和次諧振器1212之間的重疊量以改變相互作用。

參考圖12a，作為圖12所示配置的替代方案可以包括與第三諧振器1214處于重疊關(guān)系的次諧振器1222。在該配置中，第三諧振器1214的部分與次諧振器的部分重疊，但是第三諧振器1214不與主諧振器1202部分重疊。

參考圖12b，作為圖12所示的配置的另一種替代方案可以包括第三諧振器1224。在該說明性實施例中，第三諧振器1224的一部分與主諧振器1202的一部分和次諧振器1212的一部分重疊。

從上述可以理解，可以想到根據(jù)本公開的其他配置。在一些實施例中，例如，可以提供附加的次諧振器以與由主諧振器生成的em場相互作用或以其他方式操縱；例如，擴展或減小由合成em場覆蓋的面積(例如，充電面積)、擴展或減小合成em場的垂直(z軸)范圍、增加場強的均勻性、減少或以其他方式限制emi/rf暴露等。次諧振器可以具有不同的尺寸。次諧振器中的一個或多個可以與主諧振器重疊地布置，并且以不同的重疊量布置。次諧振器可以與一個或多個其它次諧振器重疊地布置。主諧振器和次諧振器之間的垂直間隔可以變化。主諧振器和次諧振器的堆疊順序可以變化，等等。

圖13描繪了根據(jù)本公開的又一實施例，并且提供了本公開的另外的方面。上述說明性實施例將主諧振器和次諧振器描述為具有大致直線形狀。通常，諧振器可以具有任何合適的任意形狀。例如，圖13示出了包括橢圓形主諧振器1302的配置。次諧振器1312具有任意形狀，這在圖13a的分解圖中可以更清楚地看出。

次諧振器1312中的每一個與主諧振器1302的大部分重疊。在這種配置中，由主諧振器1302在諧振器的這種配置的中心生成的em場可以在次諧振器1312中引發(fā)電流。所得到的在次級諧振器1312中生成的em場可以與主諧振器1302生成的em場相互作用以生成合成em場，如上所述。

圖14描繪了根據(jù)本公開的又一實施例。該配置類似于圖12b所示的配置，可以包括與次級諧振器1412和第三諧振器1414處于重疊關(guān)系的主諧振器1402。第三諧振器1414與所有次諧振器1412處于重疊關(guān)系。主諧振器1402、次諧振器1412和第三諧振器1414的堆疊可以是任何順序。在特定實施例中，例如，堆疊可以是從底部開始的主諧振器1402、第三諧振器1414和次諧振器1412。在其他實施例中，不同的堆疊順序可以更適合于實現(xiàn)不同的em場分布和強度。

根據(jù)本公開的實施例的有利方面是，預先存在的無線充電系統(tǒng)不需要被重新設計或以其他方式修改?，F(xiàn)有的無線充電系統(tǒng)可以被適配(修補)來改變由現(xiàn)有無線充電系統(tǒng)生成的充電配置(例如，面積、em場分布等)。例如，預先存在的無線充電系統(tǒng)中的諧振器可以起到主諧振器的作用。次諧振器然后可以與主諧振器堆疊以實現(xiàn)期望的em場配置；例如增加或減少充電面積、降低的emi/rf干擾等。這對于最終用戶來說可能是希望的，因為它們可以使用其預先存在的無線充電系統(tǒng)，而不必購買和安裝全新的系統(tǒng)。對于無線充電系統(tǒng)的制造商來說這是可取的。他們不必重新設計他們現(xiàn)有的產(chǎn)品，而是可以簡單地在其系統(tǒng)中添加一個或多個次諧振器。

作為對上述配置的額外益處，本領域技術(shù)人員可以理解，每個單獨的次級和/或第三線圈可以通過各種方式(例如，電路中的開關(guān)或電阻和/或無功分量的值的變化，這將導致電路的去調(diào)諧，從而有效地解耦諧振器并防止能量的傳輸)被靜態(tài)或動態(tài)耦合(即，賦能)。

還要注意的是，為了在改變系統(tǒng)的配置時在電荷區(qū)域中保持正確的場強度，可能必須相應地調(diào)整主諧振器中的電流。

上面的描述示出了本公開的各種實施例以及可以如何實現(xiàn)特定實施例的各方面的示例。上述示例不應被認為是唯一的實施例，并且被呈現(xiàn)以示出由所附權(quán)利要求限定的特定實施例的靈活性和優(yōu)點?；谏鲜龉_內(nèi)容和所附權(quán)利要求，可以采用其他布置、實施例、實施方式和等同物，而不偏離由權(quán)利要求限定的本公開的范圍。