專利名稱：設(shè)備安裝的功率出口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感應(yīng)功率提供。更具體地，本發(fā)明涉及安裝在主電氣設(shè)備上的感應(yīng)功 率出口。
背景技術(shù)：
電氣設(shè)備需要連接到電能源以能運(yùn)行。除非電氣設(shè)備攜帶內(nèi)部電源如電池，該設(shè) 備依賴于重要的基礎(chǔ)設(shè)施向其提供功率。功率提供基礎(chǔ)設(shè)施通常包括有線連接到干線電力 線的功率出口。連接到電氣設(shè)備的電力電纜通常經(jīng)插頭插座連接器從干線吸取功率。近年來(lái)，家庭和工作環(huán)境中的電氣設(shè)備出現(xiàn)快速增長(zhǎng)。例如，在現(xiàn)代廚房中，需要 向多個(gè)高功率設(shè)備如烤爐、冰箱、洗碗機(jī)、洗衣機(jī)和干衣機(jī)及多個(gè)操作面小器具如烤面包 器、水壺、攪拌器等供電，前述小器具日益被認(rèn)為是必需品而非奢侈品。高功率裝置通常固 定并硬連線到高電流干線出口，而小器具通常可移動(dòng)，貯藏在碗櫥中及在需要時(shí)拿到操作 面上。向這些裝置提供功率需要的基礎(chǔ)設(shè)施尚未能跟上日益增長(zhǎng)的功率需要。在許多廚 房中，這些裝置通常需要共享單一功率出口。為將許多電氣設(shè)備連接到干線，可使用電源 板。電源板提供許多插座，所有插座經(jīng)單一插頭插座連接器連接到干線。盡管方便，但電源板存在很大的危險(xiǎn)。單一插頭插座連接器通常設(shè)計(jì)成向單一設(shè) 備提供功率。通過(guò)將多個(gè)設(shè)備插入單一連接器，連接器可能過(guò)載，這可能導(dǎo)致過(guò)熱甚至起 火。這在裝置有規(guī)律地插入插座及從插座拔出的情形下是一個(gè)特別的問(wèn)題。通過(guò)從插頭插 座連接器拔出而使電負(fù)載與電源斷開(kāi)連接可能產(chǎn)生火花，其損壞連接器并可導(dǎo)致它們過(guò)度 變熱。一些小器具如水壺，需要拔出以進(jìn)行加水，但仍然需要高電流。尤其在廚房環(huán)境中， 電源插座的數(shù)量越多，水溢入其中的機(jī)會(huì)越大。已提出可降低該危險(xiǎn)的感應(yīng)而不是傳導(dǎo)電 源連接器。感應(yīng)功率耦合使能量無(wú)需傳導(dǎo)通路即可從電源傳到電負(fù)載。感應(yīng)線圈和驅(qū)動(dòng)器有 線連接到電源。驅(qū)動(dòng)器跨用作感應(yīng)耦合的初級(jí)線圈的感應(yīng)線圈施加振蕩電勢(shì)。振蕩電勢(shì)感 生振蕩磁場(chǎng)，其可在靠近初級(jí)線圈置放的次級(jí)線圈中感生振蕩電流。這樣，電能可通過(guò)電磁 感應(yīng)從初級(jí)線圈傳到次級(jí)線圈，而兩個(gè)線圈無(wú)需傳導(dǎo)連接。當(dāng)次級(jí)線圈與初級(jí)線圈感應(yīng)耦 合時(shí)，與次級(jí)線圈串聯(lián)連接的電負(fù)載可從電源吸取能量。由于在連接器之間沒(méi)有傳導(dǎo)通路，感應(yīng)功率連接器不會(huì)產(chǎn)生火花。此外，由于感應(yīng) 功率出口的電部件可被密封以防止水透入連接，它們?cè)诔睗癍h(huán)境中更安全。然而，感應(yīng)功率 出口需要另外的基礎(chǔ)設(shè)施，如驅(qū)動(dòng)器和感應(yīng)線圈，這些通常在現(xiàn)有干線電力線中不存在。需要無(wú)需另外的基礎(chǔ)設(shè)施即可與現(xiàn)有干線電力線合為一體的感應(yīng)功率出口。本發(fā) 明滿足該需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供包括到電源和主電負(fù)載的連接的電氣設(shè)備，其中該設(shè)備另外包括至少一感應(yīng)功率出口，該感應(yīng)功率出口包括可連接到電源的至少一驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器 提供振蕩電壓；及連接到驅(qū)動(dòng)器的至少一初級(jí)感應(yīng)線圈，該初級(jí)感應(yīng)線圈用于與有線連接 到第二電負(fù)載的外部次級(jí)感應(yīng)線圈感應(yīng)耦合。通常，電源包括干線電線。作為備選，電源與電氣設(shè)備一體。例如，電源可包括至 少一電化學(xué)電池。優(yōu)選地，寄生功率出口另外至少包括用于在初級(jí)感應(yīng)線圈和次級(jí)感應(yīng)線圈之間提 供磁通引導(dǎo)的第一鐵磁鐵心。根據(jù)不同的實(shí)施例，主負(fù)載可選自下組電加熱器、電動(dòng)機(jī)、冷凍裝置、壓縮機(jī)、顯 示裝置、揚(yáng)聲器、電鐘、電磁變換器和計(jì)算機(jī)。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，電氣設(shè)備選自下組冰箱、冷凍機(jī)、洗碗機(jī)、烤爐、微波 爐、洗衣機(jī)、干衣機(jī)、影印機(jī)、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、掃描儀、電視機(jī)、家庭娛樂(lè)中心、音頻播放器和 視頻播放器?？蛇x地，寄生功率出口組合到電氣設(shè)備的實(shí)質(zhì)上平坦的部分內(nèi)?？蛇x地，電氣設(shè)備包括用于機(jī)械上附著外部次級(jí)感應(yīng)線圈以與初級(jí)感應(yīng)線圈對(duì)準(zhǔn) 的附屬裝置。在某些實(shí)施例中，寄生功率出口另外包括使能在功率出口和包括次級(jí)線圈的次要 裝置之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)通道。根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例，電氣設(shè)備包括寄生功率出口陣列?？蛇x地，驅(qū)動(dòng)器可 連接到多個(gè)初級(jí)感應(yīng)線圈。在另外的實(shí)施例中，電源包括有線連接到電氣設(shè)備的另一次級(jí)感應(yīng)線圈，用于與 有線連接到第二電源的外部初級(jí)感應(yīng)線圈耦合。本發(fā)明的第二目標(biāo)是提供用于從有線連接到第一電負(fù)載的電源分布功率的方法， 該方法包括步驟a、將至少一感應(yīng)功率出口與第一電負(fù)載并聯(lián)接線，該感應(yīng)功率出口包括至少一初級(jí)感應(yīng)線圈；及用于向初級(jí)感應(yīng)線圈提供振蕩電壓的至少一驅(qū)動(dòng)器；及b、使初級(jí)感應(yīng)線圈與有線連接到第二電負(fù)載的外部次級(jí)感應(yīng)線圈感應(yīng)耦合。


為更好地理解本發(fā)明和展現(xiàn)其怎樣實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在將參考附圖，但僅作為例子。在現(xiàn)在具體參考附圖細(xì)節(jié)時(shí)，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，所示細(xì)節(jié)僅作為例子并將用于對(duì)本 發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明性論述的目的，及因提供被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的原理和概念方面 進(jìn)行最有用和容易理解的描述的原因而給出。既然這樣，未嘗試示出本發(fā)明的、比基本理解 本發(fā)明所必需的細(xì)節(jié)更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，結(jié)合附圖進(jìn)行的描述使本發(fā)明的幾種形式可怎樣 在實(shí)踐中實(shí)施對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)。在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的安裝在電氣設(shè)備上的感應(yīng)功率出口的主要元件 的框圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施例的包括組合在大型廚房設(shè)備的平坦表面內(nèi)的多線 圈感應(yīng)功率出口的廚房的示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的包括用于對(duì)移動(dòng)電話充電的感應(yīng)功率出口的膝
4上型電腦的示意圖。圖4為包括用于向DVD播放器供電的感應(yīng)功率出口的電視機(jī)的示意圖，其中DVD 播放器自身的感應(yīng)功率出口用于向遠(yuǎn)程控制單元充電。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖1，其示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的安裝在主電氣設(shè)備100上的感 應(yīng)功率出口 200的主要元件的框圖。設(shè)備100設(shè)計(jì)成執(zhí)行特定功能并包括可連接到電源 240的主電負(fù)載120。電源240可連接到主設(shè)備100，如經(jīng)連接到干線(未示出)的傳統(tǒng)插頭插座連接 器。感應(yīng)功率出口 200可組合在家用設(shè)備內(nèi)，如冰箱、冷凍機(jī)、洗碗機(jī)、齒輪滾刀、烤爐、微波 爐、洗衣機(jī)、干衣機(jī)、電視機(jī)、家庭娛樂(lè)中心、視頻播放器、音頻播放器等。在辦公室環(huán)境中， 感應(yīng)功率出口 200可組合在如影印機(jī)、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和掃描儀等設(shè)備中。根據(jù)設(shè)備的功能，設(shè)備的主負(fù)載120例如可以是電加熱器、電動(dòng)機(jī)、冷凍裝置、壓 縮機(jī)、顯示裝置、揚(yáng)聲器、電鐘、電磁變換器及計(jì)算機(jī)處理器。在其它實(shí)施例中，電源MO與主設(shè)備一體，例如膝上型電腦的內(nèi)部電池或由內(nèi)部 燃燒引擎驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。本發(fā)明實(shí)施例的特定特征在于感應(yīng)功率出口 200包括經(jīng)驅(qū)動(dòng)器230連接到電源 240的至少一次初級(jí)感應(yīng)線圈220。驅(qū)動(dòng)器230構(gòu)造成提供驅(qū)動(dòng)初級(jí)線圈220必需的電子 器件。驅(qū)動(dòng)電子器件通常包括用于提供高頻振蕩電壓的開(kāi)關(guān)單元。有線連接到第二電負(fù)載340的次級(jí)感應(yīng)線圈320，通常位于外部可移動(dòng)的次要裝 置300中，可被使得接近感應(yīng)功率出口 200。初級(jí)感應(yīng)線圈220配置成同與之對(duì)準(zhǔn)的次級(jí)感 應(yīng)線圈320感應(yīng)耦合。第二電負(fù)載340配置成從次級(jí)感應(yīng)線圈320吸取功率。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，感應(yīng)功率出口 200包括用于在初級(jí)感應(yīng)線圈220和次 級(jí)感應(yīng)線圈320之間提供磁通引導(dǎo)的鐵磁鐵心。應(yīng)意識(shí)到，本發(fā)明在家庭廚房環(huán)境中特別有用。大量節(jié)省勞力的電裝置普遍使用 在現(xiàn)代廚房中，例如混料機(jī)、攪拌機(jī)、打蛋器、制面包機(jī)、榨汁機(jī)、橙汁析取器、蔬菜榨汁器、 食品處理機(jī)、電刀、烘烤器、三明治烘烤器、華夫餅干制取機(jī)、電烤肉烤架、慢速蒸煮機(jī)、加熱 盤(pán)、熱油油炸鍋、電煎鍋、磨刀器、家用消毒器、壺、翁、收音機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、卡式磁帶播 放器、CD播放器、媒體播放器、蒸汽鍋、煮蛋器、咖啡機(jī)、煮飯器及電開(kāi)罐器等。然而，廚房對(duì) 于使用電而言是危險(xiǎn)的環(huán)境，因?yàn)樗扇菀椎剡M(jìn)入傳統(tǒng)的電插座。與傳統(tǒng)插座不同，感應(yīng)功 率出口可被密封以使它們防水，從而防止水與其內(nèi)的傳導(dǎo)元件接觸。實(shí)際上，適于感應(yīng)接收 功率的電裝置可設(shè)計(jì)成通過(guò)裝入洗碗機(jī)進(jìn)行清潔。盡管提供專用感應(yīng)功率出口用在廚房環(huán)境中是有用的，但將功率提供表面組合到 已經(jīng)插入到干線功率出口內(nèi)的現(xiàn)有電氣設(shè)備特別有用，因?yàn)椴恍枰硗獾墓β食隹?。本發(fā)明用在家庭廚房環(huán)境中的示例性實(shí)施例如圖2中所示。感應(yīng)功率出口陣列 1200組合在家庭廚房設(shè)備1100如洗碗機(jī)的平坦上表面1110內(nèi)，例如家庭廚房設(shè)備本身連 接到傳統(tǒng)的插頭插座干線功率出口 1140a。感應(yīng)功率出口 1200用于向操作面廚房設(shè)備如壺 1301或烘烤器1302提供功率。第二感應(yīng)功率出口陣列1202組合到雙門(mén)冰箱1102的側(cè)面1112內(nèi)，雙門(mén)冰箱連接到傳統(tǒng)的插頭插座干線功率出口 1140b。感應(yīng)功率接收器1320可經(jīng)磁力或吸力裝置附著 到雙門(mén)冰箱1102的側(cè)面1112。有線連接到感應(yīng)功率接收器1320的電裝置如食品處理機(jī) 1303可從功率出口 1222吸取功率。應(yīng)意識(shí)到，提供組合到大型電氣設(shè)備1100、1102內(nèi)的感應(yīng)功率出口 1200、1202不 需要特殊的基礎(chǔ)設(shè)施。功率經(jīng)傳統(tǒng)的插頭插座功率出口 1140a、1140b從干線吸取。還應(yīng)注意，在多線圈功率出口 1200中，驅(qū)動(dòng)單元230(圖1)還可調(diào)節(jié)傳給初級(jí)線 圈1220的功率以防止過(guò)載。控制器(未示出)可監(jiān)視傳給多線圈功率出口 1200的功率并 將功率提供給一個(gè)以上初級(jí)線圈1220，使得系統(tǒng)吸取的總功率保持在可接受的范圍內(nèi)。多 個(gè)線圈可按需同時(shí)、順序或間歇激活。本發(fā)明的另一實(shí)施例如圖3中所示，即用在辦公室環(huán)境中。感應(yīng)功率出口 2200組 合在計(jì)算機(jī)2100內(nèi)。計(jì)算機(jī)2100的初級(jí)感應(yīng)線圈2220可用于對(duì)有線連接到次級(jí)感應(yīng)線 圈2320的外部裝置如移動(dòng)電話2300、PDA、媒體播放器等充電。為方便起見(jiàn)，功率出口 2200 可提供在從計(jì)算機(jī)2100延伸的抽屜2120上。作為備選，功率出口 2200可組合在DVD/⑶ 驅(qū)動(dòng)器中，其可對(duì)計(jì)算機(jī)2100翻新改進(jìn)。應(yīng)注意，當(dāng)膝上型電腦2100與干線斷開(kāi)連接時(shí)，內(nèi)部電池2240可用作功率出口 2200的電源。已經(jīng)進(jìn)行類似計(jì)算機(jī)2100的使用以對(duì)外部裝置如媒體播放器、移動(dòng)電話、鼠 標(biāo)、藍(lán)牙裝置等充電，計(jì)算機(jī)通常使用專用線纜如經(jīng)USB(通用串行總線)端口。感應(yīng)功率 出口 2200的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于不需要前述專用線纜。應(yīng)注意，感應(yīng)功率出口 2200可另外包括用于在計(jì)算機(jī)2100和外部裝置2300之間 通信的數(shù)據(jù)通道。因此，信號(hào)傳送系統(tǒng)可組合在出口 2200內(nèi)。多種發(fā)射器和接收器可與信 號(hào)傳送系統(tǒng)一起使用。例如，發(fā)光二極管可用作發(fā)射器，其將編碼的光信號(hào)短距離發(fā)送給用 作接收器的光電晶體管。在發(fā)射器和接收器之間的對(duì)準(zhǔn)有問(wèn)題的情形下，優(yōu)選備選系統(tǒng)如 壓電元件傳輸?shù)某暡ㄐ盘?hào)或無(wú)線電信號(hào)如藍(lán)牙、WiFi等。作為備選，初級(jí)線圈和次級(jí)線 圈本身可用作發(fā)射器和接收器?，F(xiàn)在參考圖4，示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中主設(shè)備為電視機(jī)3100。電視機(jī) 3100經(jīng)傳統(tǒng)的插頭插座干線功率出口 3140連接到干線。感應(yīng)功率出口 3200組合在電視機(jī) 3100內(nèi)以向輔助設(shè)備3102如DVD播放器感應(yīng)提供功率，輔助設(shè)備配置成經(jīng)次級(jí)感應(yīng)線圈 3320感應(yīng)接收功率。可選地，輔助設(shè)備3102另外包括第二感應(yīng)出口 3202，用于與一個(gè)或多 個(gè)另外的輔助設(shè)備如遠(yuǎn)程控制單元耦合。顯然地，上面描述的實(shí)施例可擴(kuò)展為包括另外的 主設(shè)備，這些主設(shè)備可成菊花鏈?zhǔn)沟每蓮膯我桓删€出口向所有裝置提供功率。因此，描述了感應(yīng)功率分布器，其組合在連接到電源的主設(shè)備中。感應(yīng)功率分布器 方便、安全并可與現(xiàn)有電力基礎(chǔ)設(shè)施一體。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定，并包括上述各個(gè)特征的組合和子組合及其變 化和修改，這可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前面的描述的基礎(chǔ)上得出。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”及其變化如“包含”等表明包括所列出的組件，但不排 除其他組件。
權(quán)利要求
1.包括到電源和主電負(fù)載的連接的電氣設(shè)備，其中所述設(shè)備另外包括至少一感應(yīng)功率 出口，所述感應(yīng)功率出口包括a、可連接到所述電源的至少一驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器提供振蕩電壓；及b、連接到所述驅(qū)動(dòng)器的至少一初級(jí)感應(yīng)線圈，所述初級(jí)感應(yīng)線圈用于與有線連接到第 二電負(fù)載的外部次級(jí)感應(yīng)線圈感應(yīng)耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述電源包括干線電線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，所述電源與所述電氣設(shè)備一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，所述電源包括至少一電化學(xué)電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，所述感應(yīng)功率出口另外至少包括用于在所述初級(jí)感應(yīng)線圈 和所述次級(jí)感應(yīng)線圈之間提供磁通弓I導(dǎo)的第一鐵磁鐵心。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述主負(fù)載選自下組電加熱器、電動(dòng)機(jī)、冷凍裝置、壓 縮機(jī)、顯示裝置、揚(yáng)聲器、電鐘、電磁變換器和計(jì)算機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，所述設(shè)備選自下組冰箱、冷凍機(jī)、洗碗機(jī)、烤爐、微波爐、洗 衣機(jī)、干衣機(jī)、影印機(jī)、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、掃描儀、電視機(jī)、家庭娛樂(lè)中心、音頻播放器和視頻 播放器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述感應(yīng)功率出口組合到所述設(shè)備的平坦部分內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括用于機(jī)械上附著所述外部次級(jí)感應(yīng)線圈以與所述初 級(jí)感應(yīng)線圈對(duì)準(zhǔn)的附屬裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述感應(yīng)功率出口另外包括使能在所述功率出口和 包括次級(jí)線圈的次要裝置之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)通道。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，包括所述感應(yīng)功率出口的陣列。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述驅(qū)動(dòng)器連接到多個(gè)所述初級(jí)感應(yīng)線圈。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述電源包括有線連接到所述設(shè)備的另一次級(jí)感應(yīng) 線圈，用于與有線連接到第二電源的外部初級(jí)感應(yīng)線圈耦合。
14.用于從有線連接到第一電負(fù)載的電源分布功率的方法，該方法包括步驟a、將至少一感應(yīng)功率出口與第一電負(fù)載并聯(lián)接線，所述感應(yīng)功率出口包括i、至少一初級(jí)感應(yīng)線圈；及ii、用于向所述初級(jí)感應(yīng)線圈提供振蕩電壓的至少一驅(qū)動(dòng)器；及b、使所述初級(jí)感應(yīng)線圈與有線連接到第二電負(fù)載的外部次級(jí)感應(yīng)線圈感應(yīng)耦合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電氣設(shè)備，具有用于執(zhí)行主功能的主電負(fù)載，其還包括用于與有線連接到外部電負(fù)載的次級(jí)感應(yīng)線圈感應(yīng)耦合的感應(yīng)功率出口。
文檔編號(hào)H01F17/00GK102113068SQ200980129883
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者A·卡茨, A·本沙隆, A·羅費(fèi), O·格林沃爾德, Y·阿?？铺?申請(qǐng)人:普邁公司