[發明專利]用于無線能量傳輸的設備

有效

• 申請號: 201310280724.1
• 申請日: 2007-06-11
• 公開（公告）號: CN103384095A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: A·卡拉里斯;A·B·庫爾斯;R·莫法特;J·D·瓊諾普洛斯;P·H·費希爾;M·索亞契奇
• 申請（專利權）人: 麻省理工學院
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 張偉;王英

1.一種用于無線能量傳輸的設備，所述設備包括：

第一諧振器結構，其具有諧振頻率為ω₁和諧振寬度為Γ₁的第一模式，所述第一諧振器結構被配置成在距離D上與第二諧振器結構以非輻射方式傳輸能量，所述距離D至少大于所述第二諧振器結構的特征尺寸L₂，所述第二諧振器結構的所述特征尺寸L₂等于能夠包圍整個所述第二諧振器結構的最小球體的半徑，以及

所述第二諧振器結構，其具有諧振頻率為ω₂和諧振寬度為Γ₂的第二模式，其中非輻射能量傳輸是通過耦合所述第一諧振器結構的諧振場漸逝尾部和所述第二諧振器結構的諧振場漸逝尾部來實現的，其中：

所述第一諧振器結構電感性耦合到功率源，

所述第二諧振器結構電感性耦合到負載，并且

所述諧振寬度是由相應諧振器結構的固有損耗造成的。

2.根據權利要求1所述的設備，其中

所述第一諧振器結構具有Q因數Q₁=ω₁/(2Γ₁)，

所述第二諧振器結構具有Q因數Q₂=ω₂/(2Γ₂)，

所述非輻射能量傳輸具有速率κ，并且

Q₁>100且Q₂>100。

3.根據權利要求2所述的設備，其中所述能量傳輸的輻射損耗η_rad比大約10%小，且耦合損耗比

4.根據權利要求2所述的設備，其中所述能量傳輸的輻射損耗η_rad比大約1%小，且耦合損耗比

5.根據權利要求1所述的設備，還包括：

用于以非輻射方式與所述第一諧振器結構和所述第二諧振器結構中的一個或多個傳輸能量的第三諧振器結構，

其中所述第三諧振器結構與所述第一諧振器結構和所述第二諧振器結構中的一個或多個之間的所述非輻射能量傳輸是通過耦合所述第一諧振器結構和所述第二諧振器結構中的一個或多個的諧振場漸逝尾部和所述第三諧振器結構的諧振場漸逝尾部來實現的。

6.根據權利要求1所述的設備，其中所述諧振器結構被設計為具有Q₁>200且Q₂>200。

7.根據權利要求1到6中的任一項所述的設備，還包括反饋機構，所述反饋機構被配置成監測所述能量傳輸的效率，并調節一個或多個所述諧振器結構的諧振頻率以使所述效率最大化。

8.根據權利要求7所述的設備，其中所述反饋機構包括具有固定頻率的振蕩器且所述反饋機構被配置成調節一個或多個所述諧振器結構的諧振頻率以使之約等于所述固定頻率。

9.根據權利要求7所述的設備，其中所述反饋機構被配置成通過調節一個或多個所述諧振器結構的幾何性質來調節所述諧振頻率。

10.根據權利要求7所述的設備，其中所述反饋機構被配置成通過改變一個或多個所述諧振器結構附近的非諧振物體的位置來調節所述諧振頻率。

11.根據權利要求7所述的設備，其中所述反饋機構包括具有固定頻率的振蕩器、以及監測器，所述監測器用于確定一個或多個所述諧振器結構的頻率。

12.根據權利要求7所述的設備，其中所述反饋機構基于所述諧振器結構之間的信息交換來維持一個或多個所述諧振器結構的諧振頻率。

13.根據權利要求12所述的設備，其中監測所述諧振器結構中的作為源物體的諧振器結構的頻率并向所述諧振器結構中的作為裝置物體的另一個諧振器結構發送所監測到的頻率。

14.根據權利要求12所述的設備，還包括時鐘，通過所述信息交換向多個所述諧振器結構發送所述時鐘的頻率，并且其中所述反饋機構使多個所述諧振器結構中的每一個諧振器結構的頻率與所述時鐘的頻率同步。

15.根據權利要求1到6中的任一項所述的設備，其中至少一個諧振器結構包括帶電容負載的導體線圈。