一个或多个有源电极。
[0033]-开关操作可以只在其自身的单极上进行(没有磁单极子)，这就使得可以只使用单条导线就将发生器连接至整组的子电极。
[0034]根据本发明的方法类似于用于通过高压线传输电能的常用方法，但是其不同之处在于使用了高得多的频率、在分配的最终阶段没有导线以及只向位置非常接近负载的区域施加强场。
[0035]与专利DE 10304584A1相比-其中负载(可以是多个)完全位于发生器结构的内部-本发明的不同之处在于以下事实:通过使用无源电极，并且通过限制存在电场的区域，发生器和负载位于外部并彼此远离。
[0036]与专利CA 2526245A1相比-基于双重的常规电容性耦合(在任意时刻都涉及使用至少两对电极)-通过两个电偶极子之间的纵向耦合，根据本发明的方法使得能够使用单对电极，这极大地简化了开关操作的控制。
[0037]与我们自己的专利相比，本发明的不同之处在于使用的装置允许对强电场所在区域进行限制、控制和扩展，由此获得效率的提高。
【发明内容】
[0038]序言
[0039]本发明提出了一种方法和一种设备，用于根据一种准纵向模式通过局部感应在一定距离内传输、分配和管理电能，这种模式还可以被称为两个或多个偶极子之间的近场纵向电耦合”。
[0040]考虑了两种类型的双极(或者可选地是多极)设备，分别被称为发生器和负载。给定的双极(或多极)通过强电场以相对高的频率在近场内耦合。
[0041]对于“高频”应该理解为频率比通常用于传输电能的那些频率高得多。设备的主要特征在于以下事实:它们被优先以纵向方式耦合并且它们只会辐射出非常少的电磁能量。值得关注地是在围绕介质中的波长明显地大于发生器设备的尺寸时的情况。强电场由所考虑介质内的击穿场强限制并在电极之间的距离变得相当大时导致非常高的电压。
[0042]由此，获得的电压和频率是要被传输的功率、设备的尺寸以及将设备分隔开的距离的函数。
[0043]以下我们将使用简洁的术语HVHF(高压高频)来描述与这种设备直接相连的发生器和负载。使用常规的电子技术转化为其他类型的电压或频率、升高或降低也仍然是可行的。
[0044]根据本发明的每一种设备都是由至少一个HVHF发生器或相同类型的负载构成的，它们的每一个末端都被连接至至少一个变化尺寸和形状的电极。一方面，装置由与其连接的发生器和电极构成，另一方面，由与其连接的负载和电极构成，每一种情况都构成振动的电偶极子。在本发明的范围内优选的结构对应于偶极子被纵向设置也就是设置在同一轴线上的情况。但是，在紧耦合(close coupling)的某些情况下，偶极子在它们之间具有非常大的角度，有可能大于直角。
[0045]在负载侧或发生器侧的其中一个无源电极可以可选地由接地代替。
[0046]在本发明的范围内，在发生器和特定负载之间实施的耦合的特征在于以下事实:连接内主要地只包含两个电极，每侧一个电极。这些电极(称为“有源电极”)优选地被直接面对面设置(彼此相对)，也就是说它们优选地将表面设置为局部彼此平行并且被设置为彼此间隔相对较短的距离。其他的电极(称为“无源电极”)，并且也可以是地面，则处于场较弱的环境中。这种不对称性是通过调节不同电极的尺寸或者通过调节其定位也就是它们各自的间距而获得的。在各种应用中是大尺寸设备或导体的屏蔽部分并且更常见的是地面或发生器侧的主接地以及负载侧的副接地来扮演无源电极的角色。
[0047]在包含紧耦合的结构中，也就是说，当研宄中的两个偶极子彼此非常靠近时，可以认为两个有源电极之间的耦合是有效地占据支配地位并且因此它们在完全的感应状态下操作，两个另外远离并且是接地的电极随即就可以被认为是只与周围的绝缘介质耦合。在这样的情况下，偶极子可以具有任意的相对朝向，只要无源电极彼此之间保持足够的距离即可。彼此之间相当远离的两个对称偶极子的极端情况是本发明的另一种可行结构。在这样的情况下偶极子可以被设置在同一轴线上或构成小角度的轴线上。在这两个示例中间，人们可以实现各种各样的不能被简化为通常的完全由感应电容器构成的简单装置的结构。获得这些结构的同时保持优选为纵向的总体结构，并且一方面改变电极的尺寸和形状，而另一方面改变它们之间相应的距离。
[0048]本发明提供了一种如权利要求1所述的在一定距离内传输电能的方法，以及一种如权利要求5所述的用于在一定距离内传输电能的设备。
[0049]在本发明的范围内，电极被分段并选择性地开关，但是通常上述的主要原理值得关注地适用于:对于给定的发生器-负载连接，在给定的时刻，耦合基本上是利用两个优选为纵向结构的有源电极形成的。
[0050]除了其他情况以外，本发明设想得是在强不对称情况下的应用，其中由大尺寸发生器(物理尺寸)为多个小负载供电，负载可以是移动的并且被设置成相对于发生器间隔与它们自身的尺寸相比相对较大的距离。
[0051]根据本发明的方法包括选择性地通过开关系统向将要覆盖的空间内确定的局部区域以高频施加非常高的电压。根据纵向的无辐射模式在一定距离内通过强电场传输能量。根据本发明的方法的理想情况是将存在电能的区域限制为只是由消耗能量的负载占据的区域。
[0052]在这方面，本发明涉及无线模式的能量分布。
[0053]关于生成要施加的HVHF电压，通常该方法包括以下的连续步骤:将低压直流或低频电能转化为低压和高频的电能，并随后明显地升高电压。
【附图说明】
[0054]通过阅读完全为了解释目的而给出的本发明某些优选实施例的以下说明并结合附图可以更好地理解本发明的特征和优点，在附图中:
[0055]图1示意性地示出了根据本发明的方法的一个实施例，
[0056]图2示出了图1中实施例的一种变形，
[0057]图3示出了图2中实施例的一种变形
[0058]图4示意性地示出了根据本发明的系统的一个实施例，
[0059]图5示意性地示出了在图4的系统中的发生器设备内使用的HVHF发生器的结构，
[0060]图6示意性地示出了在图4的系统中的发生器设备内使用的HVHF发生器的结构，
[0061]图7示出了分段电极可以采用的一种具体形式。
【具体实施方式】
[0062]现在将介绍根据本发明的方法的一个优选实施例。根据该实施例，所述方法包括以下步骤:
[0063]步骤1:电能以低压直流或交流电流的形式来自外部电源。
[0064]步骤2:该电流，可能在经过整流之后，被利用适当的技术转化为高频交流电流。
[0065]步骤3:随后，该交流电流的电压被利用例如升压变压器设备这样的装置明显地升尚O
[0066]步骤4:高压发生器的端子之一被接地或连接至相当大的电子接地，另一端子的高压通过检测和开关装置选择性地加至一组或多组子电极(其对应于分段的有源电极)。
[0067]步骤5:在设备可供使用时，与这些子电极组直接相对地设有至少一个电极，所述至少一个电极可以构成与负载侧其他的开关装置相连的一个组的一部分，连接至以高压和高频操作的设备的端子。负载的另一端子被连接至相当大的金属接地。
[0068]步骤6:在该设备内，利用适当的装置例如变压器将电压降低。
[0069]步骤7:随后，通过特定的电子装置对低压进行整流和调制。
[0070]步骤8:将低压电能加至最终负载。
[0071]开关装置与被设置在发生器侧或负载侧或者在每一侧都设置一部分的检测和控制装置相连，。
[0072]子电极被通过这些装置以这样的方式开关:根据发生器和负载的相互位置以及负载的要求对指定时刻激活的子电极的数量和位置进行优化。例如，如果在传输期间负载和发生器设备之间的距离增大，那么附近的被激活的子电极的数量即可被增加以增大发生器侧有源电极的有效尺寸。
[0073]发生器侧的子电极有利地被设有电路(可选地为电子电路)，使得在子电极和负载之间可能存在的能量传输不再需要或者不能被准确地完成时子电极能够采用保护或应急模式。
[0074]可以有多种变形而并不背离该方法的范围，例如:
[0075]步骤2和3-涉及产生高频电流并升高至高压-可以颠倒顺序，也就是说，可以在增大信号频率之前升高电压。
[0076]可选地，在变压器被用于每一个激活子电极的情况下，开关操作在升高电压之前实施，在电子模块与每一个激活子电极相连的情况下，开关操作也可以可选地在生成高频电流之前实施。还可以将用于开关操作的上述方案以任何方式进行组合。
[0077]用相同的方式，负载侧可行的开关操作(在分段的电极位于负载侧的情况下)可选地在降低电压或整流或这些可能操作的任意组合之后实施。
[0078]在可变朝向的负载设有分段的有源电极的情况下，没有激活的子电极被可选地接地以实现增大了尺寸的无源电极。
[0079]驱动激活子电极的检测和开关装置的控制或者是局部进行的(例如通过使用发生器侧的磁力开关以及位于相对设备上的磁铁)，或者是远程地使用专用电路，例如与能够对存在和/或激活的负载进行定位的位置检测器相连的微控制器。
[0080]通信协议可选地用于负载、一个或多个发生器以及可选地外界环境之间的能量和/或数据的交换。它们或者通过将用于传输能量的电子连接以单向或双向的方式布置，或者通过任意其他现有的通信技术来实施。
[0081]图1示意性地示出了该方法的一种可行的实施方式，各个步骤用位于附图顶部的圈内数字表示。提供低压直流电流的外部电能来源I给在高频下的高压发生器11供电，发生器11由直流到交流的转换器13 (其输出所需的高频信号)和升压变压器14构成。在该变形中设有两组开关的子电极，一组电极5