具有用于外来物体移除的引导部的无线电力传送系统及其制造和使用方法与流程

该申请要求2014年7月4日提交的美国申请No.62/021084的提交日期利益，其完全通过引用合并到此。

技术领域

本发明属于将电力以无线方式从无线电力传送器传送到无线电力接收器的无线电力传送系统。特定实施例提供具有从无线电力传送系统的附近(例如空气间隙)移除外来物体的引导部的无线电力传送系统。

背景技术：

可以使用法拉第效应将电力以无线方式从一个地方传递到另一地方，由此改变的磁场产生电流，以在电隔离的次级电路中流动。当前使用中的无线电力传送(WPT)的形式包括磁感应充电。一种形式的磁感应充电示出于图1的WPT系统10中。图1WPT系统10包括紧密靠近但由空气间隙16分离的两个线圈12、14。WPT系统10的一个线圈12充当无线电力传送器，并且另一线圈14充当无线电力的接收器。时变电流在传送器线圈12中流动，其产生时变磁场(如图1中的通量线所示)。该时变磁场在附近接收器线圈14中感生电流(法拉第定律)，其可以于是用于对可以电连接到接收器线圈14的各种设备(未示出)进行充电。

在(WO/2010/096917所公开的)PCT申请No.PCT/CA2010/000252中，已经描述用于提供多个可变磁耦合WPT系统的磁耦合技术，其可以用于通过非限定性示例的方式对普通电池、电动(例如电池操作的)车辆、备用电池、电动(例如电池操作的)公共汽车、高尔夫推车、运载车辆、船、无人机、货车等进行充电。图2示意性描述包括PCT/CA2010/000252中所描述的类型的磁耦合技术的WPT系统20。WPT系统20包括通过空气间隙26分离的无线磁电力传送器22和无线磁电力接收器24。WPT系统20中的电力传送是经由旋转式磁耦合而非经由磁感应耦合。在图2WPT系统20中，传送器22包括永磁体22A，并且接收器24包括永磁体24A。传送器磁体22A围绕轴28旋转(和/或轴转)。磁耦合的永磁体22A、24A彼此交互(在图2中，具有标注“N”的箭头所表示的磁极用于北极，“S”用于南极)，从而传送器磁体22A围绕轴的移动产生接收器磁体24A围绕轴27的对应移动(例如旋转和/或轴转移动)。与基于磁感应的WPT系统相比，旋转/轴转WPT系统20的磁体22A、24A所生成的时变磁场典型地具有更低的频率。当旋转/轴转磁体22A、24A之间存在强耦合时，图2WPT系统20最高效地传送电力。

WPT系统所面临的挑战是在系统的附近(例如在WPT传送器与WPT接收器之间的空气间隙中)出现外来物体。这些外来物体可能产生范围从微小到严重的问题，包括点火或爆炸。这些外来物体所产生的问题的属性和严重性典型地取决于外来物体的材料性质。因为含有金属的外来物体响应于WPT系统的磁场而产生的涡电流所生成的热量，所以包括金属的外来物体可能尤其成问题。与外来物体(尤其是金属)关联的问题既与(图1所示的类型的)感应式充电WPT系统又与(图2所示的类型的)磁动力耦合(MDC)WPT系统关联。虽然相对较低频率MDC WPT系统所产生的涡电流相对较不可能导致产生点火的严重加热，但甚至在MDC WPT系统中，这些涡电流可能仍产生不期望的局部化加热、减少的电力传输效率、电力减少和/或对系统组件的损坏。

通常期望从WPT系统的附近移除外来物体(例如含有金属的物体)。通常可能期望这种外来物体移除在没有或具有最小用户干预的情况下产生。通常可能期望将这些外来物体移动到使得与这些物体关联的热量生成和/或电力损耗最小化或将与这些外来物体关联的热量生成和/或电力损耗减少到最小等级的位置。

现有技术的前述示例以及与之有关的限制意图是说明性而非囊括性的。在阅读说明书并且研究附图时，现有技术的其它限制将对本领域技术人员变得清楚。

技术实现要素：

附图说明

在附图中示出示例性实施例。目的是在此公开的实施例和附图看作说明性而不是限制性的。

图1是包括紧密接近的WPT传送器线圈和WPT接收器线圈的现有技术的基于磁感应的WPT系统的示意性说明。

图2是现有技术磁耦合WPT系统中的两个磁耦合旋转/轴转磁体的示意性说明。

图3示意性描述根据特定实施例的包括WPT传送器和WPT接收器的WPT系统，其中，WPT传送器和WPT接收器均包括用于从WPT系统的附近移除外来物体的引导部。

图4示意性描述根据特定实施例的包括具有用于从WPT系统的附近移除外来物体的引导部的外壳的WPT传送器或WPT接收器。

图5示意性描述根据特定实施例的包括具有用于从WPT系统的附近移除外来物体的引导部的外壳的WPT传送器或WPT接收器。

图6示意性描述根据特定实施例的包括具有用于从WPT系统的附近移除外来物体的引导部的外壳的WPT传送器或WPT接收器。

图7示意性描述根据特定实施例的包括具有用于从WPT系统的附近移除外来物体的引导部的外壳的WPT传送器或WPT接收器。

图8示意性描述根据特定实施例的包括具有用于从WPT系统的附近移除外来物体的引导部的外壳的WPT传送器或WPT接收器。

图9示意性描述根据特定实施例的包括具有用于从WPT系统的附近移除外来物体的磁清扫器和引导部的外壳的WPT传送器或WPT接收器的平面图。

图10示意性描述根据特定实施例的包括具有用于从WPT系统的附近移除外来物体的磁清扫器和引导部的外壳的WPT传送器或WPT接收器的侧视图。

具体实施方式

贯穿以下描述，阐述特定细节，以对于本领域技术人员提供更透彻的理解。然而，可以不详细示出或描述公知要素，以免不必要地使得本发明模糊。相应地，说明和附图看作是说明性而不是限制性意义。

本发明一个方面提供用于可以在没有端用户的干预或甚至意识的情况下产生的自动地从无线电力传送(WPT)系统的附近(例如充电区域)移除外来金属化物体的装置和方法。外来物体仅需要移动到使得与这些物体关联的热量生成和/或电力损耗最小化或将与这些外来物体关联的热量生成和/或电力损耗减少到最小(例如合适地小的)等级的位置。可以在MDC无线充电系统中的WPT传送器和/或WPT接收器的面向外部的表面上提供包括纹理化图案的引导部。对于WPT传送器或WPT接收器中的任一，可以通过这样的方式来布置或定向引导部和/或其纹理化图案：外来物体上的净力主要基于物体与WPT系统的磁场(例如WPT传送器和/或WPT接收器中所包围的永磁体的磁场)的交互所产生的力和来自引导部的引导表面(例如表面纹理化)的法向力之和。该净力可以定向为推进外来物体朝向WPT传送器和/或WPT接收器的一端和/或朝向与WPT系统关联的磁场处于相对低等级的这种另外安全位置。一旦导向到这些安全位置，就可以在所调度的维护期间(例如，充电完成或电力传送并不另外受影响的某时间)移除外来物体。在一些实施例或情形中，外来物体可以(例如，在重力下)从这些安全位置掉落离开WPT系统。在一些实施例中，可以通过WPT传送器和/或WPT接收器的表面上的螺旋结构(例如螺旋引导部)的形式来提供引导部的纹理化图案。

本发明另一方面提供一种无线电力传送器(又称为WPT传送器、无线电力发送单元和/或无线电力发送设备)，用于将电力传送到无线电力传送接收器(又称为WPT接收器、无线电力接收单元和/或无线电力接收设备)。WPT传送器和WPT接收器可以是无线电力传送(WPT)系统的部分。所述WPT传送器包括：传送器磁系统，用于创建传送器磁场；以及传送器外壳，用于支撑所述传送器外壳的内部中的所述传送器磁系统。所述WPT传送器所创建的磁场具有相对于所述传送器外壳围绕传送器轴线移动(例如轴转或旋转)的空间构造。所述传送器外壳包括外部表面，并且所述外部表面包括引导部。

所述引导部可以包括引导表面，其在一个或多个方向上延伸，从而所述引导表面的所述一个或多个延伸方向到包含所述传送器轴线的设想平面上的正交投影与所述传送器轴线形成一个或多个角度α，其中，0°<α<90°。所述引导部可以附加地或替代地包括引导表面，其在与所述传送器轴线非平行并且与传送器轴线非正交的一个或多个方向上延伸。所述引导部可以附加地或替代地包括引导表面，其在具有与所述传送器轴线平行的分量方向和与所述传送器轴线正交的分量方向的一个或多个方向上延伸。所述引导部(和/或其引导表面)可以附加地或替代地延伸，以随着所述引导部(和/或其引导表面)在与所述传送器轴线对准的一个或多个方向上延伸而缠绕在所述传送器轴线周围。所述引导部可以附加地或替代地包括以下项中的至少一个：相对于所述外部表面的其余部分提升的凸缘；相对于所述外部表面的所述其余部分凹陷的凹槽；以及相对于所述外部表面的所述其余部分提升的凸缘和相对于所述外部表面的所述其余部分凹陷的凹槽的组合。

本发明另一方面提供一种用于从WPT传送器接收电力的WPT接收器。所述WPT传送器和WPT接收器可以是WPT系统的部分。所述WPT接收器包括：接收器磁系统，用于创建接收器磁场；以及接收器外壳，用于支撑所述接收器外壳的内部中的所述接收器磁系统。所述接收器磁系统所创建的所述接收器磁场具有相对于接收器外壳围绕接收器轴线移动的空间构造。所述接收器外壳包括外部表面，并且所述外部表面包括引导部。

所述引导部可以包括引导表面，其在一个或多个方向上延伸，从而所述引导表面的所述一个或多个延伸方向到包含所述接收器轴线的设想平面上的正交投影与所述接收器轴线形成一个或多个角度β，其中，0°<β<90°。所述引导部可以附加地或替代地包括引导表面，其在与所述接收器轴线非平行并且与接收器轴线非正交的一个或多个方向上延伸。所述引导部可以附加地或替代地包括引导表面，其在具有与所述接收器轴线平行的分量方向和与所述接收器轴线正交的分量方向的一个或多个方向上延伸。所述引导部(和/或其引导表面)可以附加地或替代地延伸，以随着所述引导部(和/或其引导表面)在与所述接收器轴线对准的一个或多个方向上延伸而缠绕在所述接收器轴线周围。所述引导部可以附加地或替代地包括以下项中的至少一个：相对于所述外部表面的其余部分提升的凸缘；相对于所述外部表面的所述其余部分凹陷的凹槽；以及相对于所述外部表面的所述其余部分提升的凸缘和相对于所述外部表面的所述其余部分凹陷的凹槽的组合。

本发明另一方面提供一种用于从(可以形成WPT系统的部分的)WPT传送器移除外来物体的方法。所述方法包括：提供传送器磁系统，以用于创建传送器磁场；支撑传送器外壳的内部中的所述传送器磁系统；相对于所述传送器外壳围绕所述传送器轴线移动所述传送器磁场的空间构造。所述传送器外壳包括外部表面，并且所述方法包括：对所述外部表面提供引导部。所述方法可以包括：对所述引导部进行成形，以提供引导表面，其在一个或多个方向上延伸，从而所述引导表面的所述一个或多个延伸方向到包含所述传送器轴线的设想平面上的正交投影与所述传送器轴线形成一个或多个角度α，其中，0°<α<90°。所述方法可以附加地或替代地包括：对所述引导部进行成形，以提供引导表面，其在与所述传送器轴线非平行并且与所述传送器轴线非正交的一个或多个方向上延伸。所述方法可以附加地或替代地包括：对所述引导部进行成形，以提供引导表面，其在具有与所述传送器轴线平行的分量方向以及与所述传送器轴线正交的分量方向的一个或多个方向上延伸。所述方法可以附加地或替代地包括：对所述引导部(和/或其引导表面)进行成形，以随着所述引导部在与所述传送器轴线对准的一个或多个方向上延伸而缠绕在所述传送器轴线周围。所述方法可以附加地或替代地包括：对所述引导部进行成形，从而所述引导部包括以下项中的至少一个：相对于所述外部表面的其余部分提升的凸缘；相对于所述外部表面的所述其余部分凹陷的凹槽；以及相对于所述外部表面的所述其余部分提升的凸缘和相对于所述外部表面的所述其余部分凹陷的凹槽的组合。

本发明另一方面提供一种用于从(可以形成WPT系统的部分的)WPT接收器移除外来物体的方法。所述方法包括：提供接收器磁系统，以用于创建接收器磁场；支撑接收器外壳的内部中的所述接收器磁系统；相对于所述接收器外壳围绕所述接收器轴线移动所述接收器磁场的空间构造。所述接收器外壳包括外部表面，并且所述方法包括：对所述外部表面提供引导部。所述方法可以包括：对所述引导部进行成形，以提供引导表面，其在一个或多个方向上延伸，从而所述引导表面的所述一个或多个延伸方向到包含所述接收器轴线的设想平面上的正交投影与所述传送器轴线形成一个或多个角度β，其中，0°<β<90°。所述方法可以附加地或替代地包括：对所述引导部进行成形，以提供引导表面，其在与所述接收器轴线非平行并且与所述接收器轴线非正交的一个或多个方向上延伸。所述方法可以附加地或替代地包括：对所述引导部进行成形，以提供引导表面，其在具有与所述接收器轴线平行的分量方向以及与所述接收器轴线正交的分量方向的一个或多个方向上延伸。所述方法可以附加地或替代地包括：对所述引导部(和/或其引导表面)进行成形，以随着所述引导部在与所述接收器轴线对准的一个或多个方向上延伸而缠绕在所述接收器轴线周围。所述方法可以附加地或替代地包括：对所述引导部进行成形，从而所述引导部包括以下项中的至少一个：相对于所述外部表面的其余部分提升的凸缘；相对于所述外部表面的所述其余部分凹陷的凹槽；以及相对于所述外部表面的所述其余部分提升的凸缘和相对于所述外部表面的所述其余部分凹陷的凹槽的组合。

本发明另一方面提供一种磁耦合WPT系统，包括：至少一个WPT传送器，包括传送器外壳，具有其向外面对表面上的提升的图案或凹陷的图案或提升的图案和凹陷的图案的组合；至少一个WPT接收器，包括接收器外壳，具有向外表面上的提升的图案或凹陷的图案或提升的图案和凹陷的图案的组合；电力源，连接以将电力提供给所述WPT传送器，其进而将电力以无线方式传送到所述WPT接收器。

本发明另一方面提供一种感应WPT系统，包括：至少一个WPT传送器，其包括：传送器外壳；传送器磁系统，用于创建传送器磁场，在所述传送器外壳内受支撑；以及清扫器磁系统(在此为了简明又称为清扫器)，用于创建清扫器磁场，在所述传送器外壳内受支撑。所述清扫器可以包括一个或多个永磁体和/或一个或多个合适地配置的线圈，并且可以相对于所述传送器外壳可在清扫器移动方向上移动。所述清扫器的移动可以是线形的或旋转的。所述外壳可以包括外部表面，其包括引导部。所述引导部可以包括引导表面，其在与所述清扫器移动方向形成一个或多个角度γ的一个或多个方向上延伸，其中，0°<γ<90°。随着所述清扫器移动，贴附到所述传送器外壳表面的磁碎片受清扫器磁场吸引，并且受导向朝向所述引导部。随着所述清扫器继续移动，所述引导部将所述磁碎片导向朝向所述传送器外壳的边沿，以用于移除。

本发明另一方面提供一种感应WPT系统，包括：至少一个WPT接收器，其包括：接收器外壳；接收器磁系统，用于创建接收器磁场，在所述接收器外壳内受支撑；以及清扫器磁系统(在此为了简明又称为清扫器)，用于创建清扫器磁场，在所述接收器外壳内受支撑。所述清扫器可以包括一个或多个永磁体和/或一个或多个合适地配置的线圈，并且可以相对于所述接收器外壳可在清扫器移动方向上移动。所述清扫器的移动可以是线形的或旋转的。所述外壳可以包括外部表面，其包括引导部。所述引导部可以包括引导表面，其在与所述清扫器移动方向形成一个或多个角度θ的一个或多个方向上延伸，其中，0°<θ<90°。随着所述清扫器移动，贴附到所述接收器外壳表面的磁碎片受所述清扫器磁场吸引，并且受导向朝向所述引导部。随着所述清扫器继续移动，所述引导部将所述磁碎片导向朝向所述接收器外壳的边沿，以用于移除。

图3示意性描述无线充电系统100的形式的无线电力传送(WPT)系统100。WPT系统100包括相对的WPT传送器102和WPT接收器112。WPT传送器102包括传送器磁系统(图3中不可见)，其可以包括电流承载线圈，包围磁体转子，以用于磁动力耦合(MDC)无线充电技术中的使用。传送器磁系统在传送器外壳104的内部中受支撑。传送器磁系统创建具有围绕传送器轴线103各处移动(例如轴转和/或旋转)的空间构造的对应传送器磁场。可以通过塑料、橡胶或其它非金属化材料来构造传送器外壳104。在一些实施例中，传送器外壳104可以包括软铁磁材料。传送器外壳104包括外部表面104A，其在所示实施例中包括具有可以与传送器轴线103对准和/或一致的圆柱轴的普通圆柱形状。在所示实施例中，WPT传送器102包括锚定位点106，以在期望的位置中(例如比如无线充电停泊区中)将WPT传送器102安装到合适的支撑体。图3实施例的WPT传送器102还包括可选管道108，电力缆线通过其延伸，以将电力提供给传送器磁系统。该电力可以用于(例如，通过在传送器磁系统中旋转永磁体转子，其可以包括：将电力提供给包围永磁体转子的线圈)围绕传送器轴线103移动传送器磁场。

在所示实施例中，传送器外壳104的外部表面104A还包括引导部110，其相对于外部表面104A的其余部分104B提升(即，从其向外突出)，以提供引导表面110A。图3实施例的引导部110(和/或其引导表面110A)具有普通螺旋形状。引导表面110A可以在一个或多个方向上延伸，从而引导表面110A的一个或多个延伸方向到包含传送器轴线103的设想平面的正交投影可以与传送器轴线103形成一个或多个角度α，其中，0°<α<90°。引导表面110A可以在与传送器轴线103非平行并且与传送器轴线103非正交的一个或多个方向上延伸。引导表面110A可以在具有与传送器轴线103平行的分量方向以及与传送器轴线103正交的分量方向的一个或多个方向上延伸。引导部110(和/或其引导表面110A)可以附加地或替代地延伸，以随着引导部110(和/或其引导表面110A)在与传送器轴线103对准的一个或多个方向上延伸而在缠绕在传送器轴线103周围。

在所示的图3实施例中，引导部110包括相对于外部表面104A的其余部分104B提升(例如，从其向外延伸)的凸缘110B(例如脊或翅片)。引导部110可以附加地或替代地包括以下项中的至少一个：相对于外部表面104A的其余部分104B凹陷的凹槽或沟道；以及相对于外部表面104A的其余部分104B提升的凸缘和相对于外部表面104A的其余部分104B凹陷的凹槽的组合。引导部110的凸缘110B提供可以是(相对于外部表面104A的其余部分104B)可变高度的引导表面110A。相似地，在引导部110包括凹槽或沟道的情况下，这些凹槽或沟道可以是可变深度的。引导部110可以包括行进或缠绕在传送器外壳104的外部表面104A周围和/或传送器轴线103周围的可变数量的凸缘和/或凹槽。在所示的图3实施例中，引导部110包括螺旋形状。引导部110无需包括(围绕传送器轴线103的)大量螺旋或螺杆型缠绕，而可以包括轴103周围的少于一个的缠绕。可以通过双螺旋类型形状以右手方向或左手方向或右手方向和左手方向的组合来布置引导部110。WPT传送器102可以在传送器外壳104的一个或两个端处包括容器(未示出)，以用于收集引导部110可以引导到此的外来物体。

在图3WPT系统100中，WPT接收器112实质上与WPT传送器102相对并且对准。WPT接收器112包括接收器磁系统(图3中不可见)，其可以包括电流承载线圈，包围磁体转子，以用于磁动力耦合(MDC)无线充电技术中的使用。接收器磁系统在接收器外壳114的内部中受支撑。接收器磁系统与传送器磁场交互，并且响应于该交互而创建具有围绕接收器轴线113各处移动(例如轴转和/或旋转)的空间构造的接收器磁场。可以通过塑料、橡胶或其它非金属化材料来构造接收器外壳114。在一些实施例中，接收器外壳114可以包括软铁磁材料。接收器外壳114包括外部表面114A，其在所示实施例中包括具有可以与接收器轴线113对准和/或一致的圆柱轴的普通圆柱形状。在所示实施例中，WPT接收器112包括锚定位点106，以在可移动平台(例如比如电池操作的车辆)中将WPT接收器112安装到合适的支撑体。图3实施例的WPT接收器112还包括可选管道118，电力缆线可以通过其延伸，以从接收器磁系统提取电力。

在所示实施例中，接收器外壳114的外部表面114A还包括相对于外部表面114A的其余部分114B提升(即，从其向外突出)的引导部120，以提供引导表面120A。图3实施例的引导部120(和/或其引导表面120A)具有普通螺旋形状。引导表面120A可以在一个或多个方向上延伸，从而引导表面120A的一个或多个延伸方向到包含接收器轴线113的设想平面的正交投影可以与接收器轴线113形成一个或多个角度β，其中，0°<β<90°。引导表面120A可以在与接收器轴线113非平行并且与接收器轴线113非正交的一个或多个方向上延伸。引导表面120A可以在具有与接收器轴线113平行的分量方向以及与接收器轴线113正交的分量方向的一个或多个方向上延伸。引导部120(和/或其引导表面120A)可以附加地或替代地延伸，以随着引导部120(和/或其引导表面120A)在与接收器轴线113对准的一个或多个方向上延伸而缠绕在接收器轴线113周围。

在所示的图3实施例中，引导部120包括相对于外部表面114A的其余部分114B提升(例如，从其向外延伸)的凸缘120B(例如脊或翅片)。引导部120可以附加地或替代地包括以下项中的至少一个：相对于外部表面114A的其余部分114B凹陷的凹槽或沟道；以及相对于外部表面114A的其余部分114B提升的凸缘和相对于外部表面114A的其余部分114B凹陷的凹槽的组合。引导部120的凸缘120B提供可以是(相对于外部表面114A的其余部分114B)可变高度的引导表面120A。相似地，在引导部120包括凹槽或沟道的情况下，这些凹槽或沟道可以是可变深度的。引导部120可以包括行进或缠绕在接收器外壳114的外部表面114A周围和/或接收器轴线113周围的可变数量的凸缘和/或凹槽。在所示的图3实施例中，引导部120包括螺旋形状。引导部120无需包括(围绕接收器轴线113的)大量螺旋或螺杆型匝，而可以包括轴113周围的少于一个的缠绕。可以通过双螺旋类型形状以右手方向或左手方向或右手方向和左手方向的组合来布置引导部120。WPT接收器112可以在接收器外壳114的一个或两个端处包括容器(未示出)，以用于收集引导部120可以引导到此的外来物体。

图4描述根据特定实施例的WPT系统100的WPT传送器102，并且用于示出引导部110从WPT系统100移除金属化外来物体和其它碎片的机制。从以下讨论应理解，WPT接收器112的操作可以实质上与图4所示并且在此描述的WPT传送器102的操作相似。如上所述，WPT传送器102包括传送器外壳104，具有外部表面104，其包括具有以上结合图3所描述的特征的引导部110。在图4实施例中，假设WPT传送器102包括包含在逆时针方向212上围绕传送器轴线103旋转的永磁体(未示出)的传送器磁系统，产生传送器磁场围绕传送器轴线103的对应逆时针旋转。

在图4说明中，虚线用于示出传送器外壳104的外部表面104A的相对侧上的引导部110。图4描述通过传送器磁体系统的永磁体的吸引而贴附到传送器外壳104的外部表面104A的不想要的磁性外来物体214。随着传送器磁系统的磁体在逆时针方向212上旋转，对应传送器磁场也旋转，并且外来物体214(例如，通过与移动传送器磁场的磁交互)在外壳104的外部表面104A周围(例如，通过传送器外壳104A具有所示的圆柱形状的圆形方式)移动，直到外来物体214碰到引导部110(或更具体地说，引导部110的引导表面110A-见图3)。随着传送器磁体继续围绕传送器轴线103并且相对于传送器外壳104旋转，引导部110的螺旋或螺杆型图案及其引导表面110A在方向216上(所示的图4视图中向左)导向或推进外来物体214。引导部110可以成形为将物体214导向到合适地定位的容器(未示出)或沟道或安全位置中，直到可以移除物体214(例如，在例行维护操作期间)。引导部110的螺旋形状在传送器轴线103的周围包括任何数量的缠绕并非要求。在一些实施例中，引导部110的螺旋形状在传送器轴线103周围包括大于或等于两个的缠绕。在一些实施例中，引导部110的螺旋形状在传送器轴线103周围包括大于或等于三个的缠绕。在一些实施例中，引导部110的螺旋形状在传送器轴线103周围包括少于一个的完整缠绕。

图5描述根据特定实施例的WPT系统100的WPT传送器102，并且用于示出引导部110从WPT系统100移除金属化外来物体和其它碎片的机制。从以下讨论应理解，WPT接收器112的操作可以实质上与图4所示并且在此描述的WPT传送器102的操作相似。如上所述，WPT传送器102包括传送器外壳104，具有外部表面104，其包括具有以上结合图3所描述的特征的引导部110。在图5实施例中，假设WPT传送器102包括包含在(与图4的旋转方向212相反的)顺时针方向213上围绕传送器轴线103旋转的永磁体(未示出)的传送器磁系统，产生传送器磁场围绕传送器轴线103的对应顺时针旋转。

在图5说明中，虚线用于示出传送器外壳104的外部表面104A的相对侧上的引导部110。图5描述通过传送器磁体系统的永磁体的吸引而贴附到传送器外壳104的外部表面104A的不想要的磁性外来物体214。随着传送器磁系统的磁体在顺时针方向213上旋转，对应传送器磁场也旋转，并且外来物体214(例如，通过与移动传送器磁场的磁交互)在外壳104的外部表面104A周围(例如，通过传送器外壳104A具有所示的圆柱形状的圆形方式)移动，直到外来物体214碰到引导部110(或更具体地说，引导部110的引导表面110A)。随着传送器磁体继续围绕传送器轴线103并且相对于传送器外壳104旋转，引导部110的螺旋或螺杆型图案及其引导表面110A在方向217上(所示的图5视图中向右)导向或推进外来物体214。引导部110可以成形为将物体214导向到合适地定位的容器(未示出)或沟道或安全位置中，直到可以移除物体214(例如，在例行维护操作期间)。引导部110的螺旋形状在传送器轴线103的周围包括任何数量的缠绕并非要求。在一些实施例中，引导部110的螺旋形状在传送器轴线103周围包括大于或等于两个的缠绕。在一些实施例中，引导部110的螺旋形状在传送器轴线103周围包括大于或等于三个的缠绕。在一些实施例中，引导部110的螺旋形状在传送器轴线103周围包括少于一个的完整缠绕。

图6描述根据特定实施例的WPT系统400的WPT传送器402。从以下讨论应理解，具有与WPT传送器402相似的特征的WPT接收器的操作可以实质上与图6所示并且在此所描述的WPT传送器402的操作相似。与上述WPT传送器相似，WPT传送器402包括传送器外壳404，具有包括引导部410的外部表面404。在图6实施例中，假设WPT传送器402包括包含在逆时针方向212上围绕传送器轴线403旋转的永磁体(未示出)的传送器磁系统，产生传送器磁场围绕传送器轴线403的对应逆时针旋转。图6传送器402与上述传送器102不同在于，传送器402的引导部410具有与传送器102的引导部110不同的形状。具体地说，图6实施例的引导部410包括具有引导部组件412和引导部组件411的双螺旋形状，其可以在引导部组件411穿越引导部组件412的地方中断。引导部组件411中的中断提供含有金属的碎片可以经过的小空间。在图6说明中，虚线用于示出传送器外壳404的外部表面404A的相对侧上的引导部410。

图6描述通过传送器磁体系统的永磁体的吸引而贴附到传送器外壳404的外部表面404A的不想要的磁性外来物体214。随着传送器磁系统的磁体在逆时针方向212上旋转，对应传送器磁场也旋转，并且外来物体214(例如，通过与移动传送器磁场的磁交互)在外壳404的外部表面404A周围(例如，通过传送器外壳404A具有所示的圆柱形状的圆形方式)移动，直到外来物体214碰到引导部410(或更具体地说，引导部410的引导表面)。随着传送器磁体继续围绕传送器轴线403并且相对于传送器外壳404旋转，引导部410的螺旋或螺杆型图案及其引导表面410A在方向216上(所示的图6视图中向左)导向或推进外来物体214。引导部410可以成形为将物体214导向到合适地定位的容器(未示出)或沟道或安全位置中，直到可以移除物体214(例如，在例行维护操作期间)。引导部410的双螺旋形状在传送器轴线403周围包括任何数量的缠绕并非要求。在一些实施例中，每个引导部组件411、412的螺旋形状在传送器轴线403周围包括大于或等于两个的缠绕。在一些实施例中，每个引导部组件411、412的螺旋形状在传送器轴线403周围包括大于或等于三个的缠绕。在一些实施例中，每个引导部组件411、412的螺旋形状在传送器轴线403周围包括少于一个的完整缠绕。

通常，对于MDC WPT系统，可以使得传送器磁场和接收器磁场在任一有角度的方向上(例如，通过它们的各个磁系统中的永磁体的合适的轴转和/或旋转移动)围绕它们的各个传送器/接收器轴线移动。引导部110、410可以成形，以允许磁性外来物体受推进朝向对应传送器外壳104、404的任一端，如图4-图6所示。在图4-图6的实施例中，取决于传送器/接收器磁场围绕轴103、403移动的方向以及螺旋引导部110、410在轴103、403周围缠绕的方向，磁性外来物体将受推进朝向圆柱传送器/接收器外壳104、404的向外表面104A、404A的任一端。对于非磁性的金属化材料(例如铝等)，通过移动与WPT系统关联的磁场在导电金属中所产生的涡电流有益于移除。这些非磁性金属物体将从WPT系统的充电区域得以有力地排除，因为金属中的涡电流所产生的场将使得WPT系统的场反转，并且在外来物体上产生使得物体得以排除的净力。

图7描述根据特定实施例的WPT传送器502，并且用于示出引导部510从WPT系统移除金属化外来物体和其它碎片的机制。从以下讨论应理解，WPT接收器的操作可以实质上与图7所示并且在此描述的WPT传送器502的操作相似。如上所述，WPT传送器502包括传送器外壳504，具有外部表面504A，其包括具有以上结合图3所描述的很多特征的引导部510。在图7实施例中，假设WPT传送器502包括包含在逆时针方向512上围绕传送器轴线503旋转的永磁体550的传送器磁系统。在图7说明中，虚线用于示出传送器外壳504的外部表面504A的相对侧上的引导部510。

WPT传送器502包括传送器磁系统550，其可以包括电流承载线圈，包围磁体转子，以用于磁动力耦合(MDC)无线充电技术中的使用。传送器磁系统在传送器外壳504的内部中受支撑。传送器磁系统创建具有围绕传送器轴线503各处移动(例如轴转和/或旋转)的空间构造的对应传送器磁场。可以通过塑料、橡胶或其它非金属化材料来构造接收器传送器外壳504。在一些实施例中，传送器外壳504可以包括软铁磁材料。传送器外壳504包括外部表面504A，其在所示实施例中包括具有可以与传送器轴线503对准和/或一致的纵轴的普通多面(例如四面或立方)形状。在一些实施例中，多面形状是立方形。在一些实施例中，WPT传送器502包括锚定位点(图7中未示出)，以在期望的位置中(例如比如无线充电停泊区中)将WPT传送器502安装到合适的支撑体。WPT传送器502可以还包括可选管道(图7中未示出)，电力缆线可以通过其延伸，以将电力提供给传送器磁系统。该电力可以用于(例如，通过在传送器磁系统中旋转永磁体转子，其可以包括：将电力提供给包围永磁体转子的线圈)围绕传送器轴线503移动传送器磁场。

在所示实施例中，传送器外壳504的外部表面504A还包括可以相对于外部表面504A的其余部分504B提升(即，从其向外突出)的引导部510，以提供引导表面510A。图7实施例的引导部510(和/或其引导表面510A)具有带有如图7中所描述的非圆形截面的准螺旋形状。引导表面510A可以在一个或多个方向上延伸，从而引导表面510A的一个或多个延伸方向到包含传送器轴线503的设想平面的正交投影可以与传送器轴线503形成一个或多个角度α，其中，0°<α<90°。引导表面510A可以在与传送器轴线503非平行并且与传送器轴线503非正交的一个或多个方向上延伸。引导表面510A可以在具有与传送器轴线503平行的分量方向以及与传送器轴线503正交的分量方向的一个或多个方向上延伸。引导部510(和/或其引导表面510A)可以附加地或替代地延伸，以随着引导部510(和/或其引导表面510A)在与传送器轴线503对准的一个或多个方向上延伸而缠绕在传送器轴线503周围。

在一些实施例中，引导部510包括可以相对于外部表面504A的其余部分504B提升(例如，从其向外延伸)的凸缘(例如脊或翅片)。在其它实施例中，引导部510可以附加地或替代地包括以下项中的至少一个：相对于外部表面504A的其余部分504B凹陷的凹槽或沟道；以及相对于外部表面504A的其余部分504B提升的凸缘和相对于外部表面504A的其余部分504B凹陷的凹槽的组合。引导部510的凸缘提供可以是(相对于外部表面504A的其余部分504B)可变高度的引导表面510A。相似地，在引导部510包括凹槽或沟道的情况下，这些凹槽或沟道可以是可变深度的。引导部510可以包括行进或缠绕在传送器外壳504的外部表面504A周围和/或传送器轴线503周围的可变数量的凸缘和/或凹槽。在所示的图7实施例中，引导部510包括普通螺旋形状。引导部510无需包括(围绕传送器轴线503的)大量螺旋或螺杆型缠绕，而可以包括轴503周围的少于一个的缠绕。可以通过双螺旋类型形状以右手方向或左手方向或右手方向和左手方向的组合来布置引导部510。WPT传送器502可以在传送器外壳504的一个或两个端处包括容器(未示出)，以用于收集引导部510可以引导到此的外来物体。

图7描述通过传送器磁系统的永磁体的吸引而贴附到传送器外壳504的外部表面504A的不想要的磁性外来物体514。随着传送器磁系统的磁体在逆时针方向512上旋转，对应传送器磁场也旋转，并且外来物体514(例如，通过与移动传送器磁场的磁交互)在外壳504的外部表面504A周围(例如，通过与传送器外壳504A的截面形状对应的方式)移动，直到外来物体514碰到引导部510(或更具体地说，引导部510的引导表面510A-见图7)。随着传送器磁体继续围绕传送器轴线并且相对于传送器外壳504旋转，引导部510的螺旋或螺杆型图案及其引导表面510A在方向516上(所示的图7视图中向左)导向或推进外来物体514。与图4实施例不同，可以在外壳504的转角504C上引导外来物体514。引导部510可以成形为将物体514导向到合适地定位的容器(未示出)或沟道或安全位置中，直到可以移除物体514(例如，在例行维护操作期间)。在一些实施例中，引导部510的准螺旋形状在发送轴503周围包括大于或等于两个的缠绕。在一些实施例中，引导部510的准螺旋形状在发送轴503周围包括大于或等于三个的缠绕。在一些实施例中，引导部510的准螺旋形状在传送器轴线403周围包括少于一个的完整缠绕。

图8描述根据特定实施例的WPT传送器602，并且用于示出引导部610从WPT系统移除金属化外来物体和其它碎片的机制。从以下讨论应理解，WPT接收器的操作可以实质上与图8所示并且在此描述的WPT传送器602的操作相似。如上所述，WPT传送器602包括传送器外壳604，具有外部表面604A，其包括具有以上结合图3所描述的很多特征的多个引导部610。在图8实施例中，假设WPT传送器602包括包含在逆时针方向612上围绕传送器轴线603旋转的永磁体650的传送器磁系统。在图8说明中，虚线用于示出传送器外壳604的外部表面604A的相对侧上的引导部610。

WPT传送器602包括传送器磁系统650，其可以包括电流承载线圈，包围磁体转子，以用于磁动力耦合(MDC)无线充电技术中的使用。传送器磁系统在传送器外壳604的内部中受支撑。传送器磁系统创建具有围绕传送器轴线603各处移动(例如轴转和/或旋转)的空间构造的对应传送器磁场。可以通过塑料、橡胶或其它非金属化材料来构造接收器传送器外壳604。在一些实施例中，传送器外壳604可以包括软铁磁材料。传送器外壳604包括外部表面604A，其在所示实施例中包括具有可以与传送器轴线603对准和/或一致的纵轴的普通多面(例如四面或立方)形状。在一些实施例中，多面形状是立方形。在一些实施例中，WPT传送器602包括锚定位点(图8中未示出)，以在期望的位置中(例如比如无线充电停泊区中)将WPT传送器602安装到合适的支撑体。WPT传送器602可以还包括可选管道(图8中未示出)，电力缆线可以通过其延伸，以将电力提供给传送器磁系统。该电力可以用于(例如，通过在传送器磁系统中旋转永磁体转子，其可以包括：将电力提供给包围永磁体转子的线圈)围绕传送器轴线603移动传送器磁场。

在所示实施例中，传送器外壳604的外部表面604A还包括可以相对于外部表面604A的其余部分604B提升(即，从其向外突出)的多个引导部610，以提供引导表面610A。图8实施例的每个引导部610(和/或其引导表面610A)具有普通线形形状。与图7实施例不同，图8实施例的每个引导部610仅外壳604的单侧延伸。每个引导表面610A可以在一个或多个方向上延伸，从而每个引导表面610A的一个或多个延伸方向到包含传送器轴线603的设想平面的正交投影可以与传送器轴线603形成一个或多个角度α，其中，0°<α<90°。每个引导表面610A可以在与传送器轴线603非平行并且与传送器轴线603非正交的一个或多个方向上延伸。每个引导表面610A可以在具有与传送器轴线603平行的分量方向以及与传送器轴线603正交的分量方向的一个或多个方向上延伸。

在一些实施例中，引导部610包括可以相对于外部表面604A的其余部分604B提升(例如，从其向外延伸)的凸缘(例如脊或翅片)。在其它实施例中，引导部610可以附加地或替代地包括以下项中的至少一个：相对于外部表面604A的其余部分604B凹陷的凹槽或沟道；以及相对于外部表面604A的其余部分604B提升的凸缘和相对于外部表面604A的其余部分604B凹陷的凹槽的组合。引导部610的凸缘提供可以是(相对于外部表面604A的其余部分604B)可变高度的引导表面610A。相似地，在引导部610包括凹槽或沟道的情况下，这些凹槽或沟道可以是可变深度的。引导部610可以包括沿着传送器外壳604的外部表面604A行进的可变数量的凸缘和/或凹槽。在所示的图8实施例中，外壳604的每个纵向侧包括引导部610。每个引导部610包括普通线形形状。在其它实施例中，引导部610可以不是线形的。WPT传送器602可以在传送器外壳604的一个或两个端处包括容器(未示出)，以用于收集引导部610可以引导到此的外来物体。

图8描述通过传送器磁体系统的永磁体的吸附而贴附到传送器外壳604的外部表面604A的不想要的磁性外来物体614。随着传送器磁系统的磁体在逆时针方向612上旋转，对应传送器磁场也旋转，并且外来物体614(例如，通过与移动传送器磁场的磁交互)在外壳604的外部表面604A周围(例如，通过传送器外壳604A具有所示的多面形状的非圆形方式)移动，直到外来物体614碰到引导部610(或更具体地说，引导部610的引导表面610A-见图8)。随着传送器磁体继续围绕传送器轴线并且相对于传送器外壳604旋转，引导部610及其引导表面610A的线形延伸在方向616上(所示的图8视图中向右)导向或推进外来物体614。与图7实施例不同，并非在外壳604的转角上引导外来物体614。替代地，每个单独引导部610在外壳604的单个面上将外来物体614从左导向到右。引导部610可以成形为将物体614导向到合适地定位的容器(未示出)或沟道或安全位置中，直到可以移除物体614(例如，在例行维护操作期间)。

在此所描述的具有碎片移除系统的WPT系统的比较性优点与磁动力耦合(MDC)WPT系统关联，其中，MDC WPT系统中的旋转磁场自然地将力产生在任何外来金属化物体上，其可以于是受导向远离充电区域。磁场在WPT传送器和WPT接收器的轴周围旋转，并且每周期两次将存在完全远离充电区域指向的磁极。与之对比，感应耦合系统典型地操作在主要沿着传送器与接收器之间的轴(例如与关联于传送器和接收器磁系统的线圈对应的轴)指向并且在幅值而非方向上变化的时变磁场上。在MDC无线充电系统中，在可以通过减慢充电器旋转达几秒直到较大铁磁物体得以自动地排除来移除较大铁磁物体的同时，正常操作中的场的旋转足以按秒的方式移除小的外来物体。

图9和图10描述根据特定实施例的感应无线电力传送系统的WPT传送器702，并且用于示出清扫器775从感应无线电力传送系统移除金属化外来物体和其它碎片的机制。从以下讨论应理解，WPT接收器的操作可以实质上与图9和图10所示并且在此描述的WPT传送器702的操作相似。WPT传送器702包括传送器外壳704，具有其中的清扫器磁系统775以及包括多个引导部710的外部表面704A。在图9实施例中，假设WPT传送器702包括包含受供能以创建随着时间变化的传送器磁场780A以由此将电力传送到WPT接收器(未示出)的多个线圈780传送器磁系统。

WPT传送器702包括包含可以用于感应电力传送的多个磁场生成线圈780的传送器磁系统。传送器磁系统在传送器外壳704的内部中受支撑。传送器磁系统创建具有随着时间变化的空间构造的对应传送器磁场780A。可以通过塑料、橡胶或其它非金属化材料来构造接收器传送器外壳704。在一些实施例中，传送器外壳704可以包括软铁磁材料。传送器外壳704包括外部表面704A，其在所示实施例中包括普通多面(例如四面或立方)形状。这并不是强制的。在其它实施例中，外部表面704A可以是圆形的(例如圆柱或圆锥)。在一些实施例中，WPT传送器702包括锚定位点(图9和图10中未示出)，以在期望的位置中(例如比如无线充电停泊区中)将WPT传送器702安装到合适的支撑体。WPT传送器702可以还包括可选管道(图9和图10中未示出)，电力缆线可以通过其延伸，以将电力提供给传送器磁系统。该电力可以用于(例如通过对线圈780的能量化进行供能和/或变化)变化传送器磁场780A。

在所示实施例中，WPT传送器702包括清扫器775。清扫器可以被支撑用于在外壳704内在方向712上移动。清扫器775可以包括一个或多个磁场生成单元(例如永磁体和/或磁场生成线圈)。清扫器775的一个或多个磁场生成单元创建清扫器磁场775A。从图9可见，清扫器775通常在x方向上延长，并且在y方向上具有宽度。清扫器775的x方向尺寸可以实质上与外壳704的x方向尺寸相同。在一些实施例中，清扫器775的x方向尺寸处于外壳704的x方向尺寸的长度的50％至95％之间。在其它实施例中，清扫器775的x方向尺寸大于外壳704的x方向尺寸的长度的95％。在一些实施例中，清扫器775可以具有不同的几何形状(例如与外壳704的外部表面704A的形状对应的几何形状)。清扫器775可以在一个或多个方向712上可移动。例如，在所示实施例中，清扫器775可以在y方向上前后平移。在其它实施例中，清扫器775可以根据期望而轴转或旋转。清扫器775可以由驱动系统(例如分离的电机(电或其它形式))移动，并且可以通过轨道、导轨、滑轮、缆线、轴承等被支撑用于移动。随着清扫器775在移动方向712上移动，清扫器磁场775也在移动方向712上移动。以此方式，清扫器磁场775A可以在空间上变化磁场。

在所示实施例中，传送器外壳704的外部表面704A还包括可以相对于外部表面704A的其余部分704B提升(即，从其向外突出)的多个引导部710，以提供多个引导表面710A。图9和图10实施例的引导部710(和/或引导表面710A)具有实质上如图9中所描述的线形形状。除了在与主导传送器磁场方向780A(例如用于创建传送器磁场的传送器线圈的轴向方向780A)对准的方向上延伸之外，引导表面710A也可以在与主导传送器磁场方向780A正交的一个或多个方向上延伸。引导表面710A可以在与清扫器775的移动方向712非平行并且与清扫器775的移动方向712非正交的一个或多个方向上延伸。引导表面710A可以与清扫器775的移动方向712形成一个或多个角度γ，其中，0°<γ<90°。引导表面710A可以在具有与清扫器775的移动方向712平行的分量方向以及与清扫器775的移动方向712正交的分量方向的一个或多个方向上延伸。

在一些实施例中，引导部710包括可以相对于外部表面704A的其余部分704B提升(例如，从其向外延伸)的凸缘(例如脊或翅片)。在其它实施例中，引导部710可以附加地或替代地包括以下项中的至少一个：相对于外部表面704A的其余部分704B凹陷的凹槽或沟道。引导部710的凸缘提供可以是(相对于外部表面704A的其余部分704B)可变高度的引导表面710A。相似地，在引导部710包括凹槽或沟道的情况下，这些凹槽或沟道可以是可变深度的。引导部710可以包括跨过传送器外壳704的外部表面704A或在其周围行进的可变数量的凸缘和/或凹槽。引导部710无需包括大量凸缘或凹槽。WPT传送器702可以在传送器外壳704的一个或两个端处包括容器(未示出)，以用于收集引导部710可以引导到此的外来物体。

图9描述通过传送器磁场780A的吸引而贴附到传送器外壳704的外部表面704A的不想要的磁性外来物体714。可以(例如通过效率的损耗)自动地检测或可以手动地检测外来物体714的出现性。在检测到外来物体714时，可以切断传送器702进行的电力的传输，以允许清扫器775和引导部710移除外来物体714。在切断传送器702传输电力之后，清扫器775可以受供能(如果必须创建清扫器磁场775A)，并且可以在移动方向712上移动。随着清扫器775在移动方向712上移动，其将在将受清扫器磁场775A吸引到此的外来物体714下经过。外来物体714将因此在移动方向712上移动，直到外来物体714碰到引导部710(或更具体地说，引导部710的引导表面710A)。随着清扫器775继续在移动方向712上移动，引导表面710A在方向716上(在所示图9视图中向右)导向并且推进外来物体714。引导部710可以成形为将物体714导向到合适地定位的容器(未示出)或沟道或安全位置中，直到可以移除物体714(例如，在例行维护操作期间)。在一些实施例中，WPT传送器702的外部表面704A不包括引导部710，并且当清扫器775在移动方向712上移动时，外来物体714在没有引导部的辅助的情况下受导向到外部表面704A的边沿。

本发明的各方面促进从磁动力耦合MDC WPT和感应WPT(例如无线充电)系统中的WPT传送器和WPT接收器的附近(例如之间的空气间隙)移除有害的磁性和非磁性金属化外来物体。本发明的各方面可以用在移动应用(例如但不限于电供电汽车、运输公共汽车、运载车辆、高尔夫推车、水下远程操作的车辆或货车)中。

在此所描述的本发明实施例可以用在任何磁耦合无线充电系统和感应无线充电系统(例如但不限于电供电汽车、运输公共汽车、运载车辆、货车、无人机、船、高尔夫推车或其它消费者设备)中。特定实施例允许简单构造和组装的低成本和低维护自动无线充电站，并且进一步鼓励采用电动车辆技术。

本领域技术人员应理解，根据前面的公开，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在本发明的实践中很多改动和修改是可能的。例如：

·在此所描述的各个实施例可以均包括各种特征。应理解，该说明书和所附权利要求包括包含在此的任何实施例的任何特征的组合的附加实施例。

·在一些实例中，该说明书和所附权利要求使用通常用于描述方向、定向、形状、关系(例如相等性)等的术语。例如，传送器磁系统可以具有与传送器磁化变化方向正交的第一磁化方向。这些方向、定向、形状、关系等应看作容纳所指定的方向、定向、形状、关系等和/或所指定的方向、定向、形状、关系等的(从操作或工程的角度来看的)相对小的偏差。

·在一些实例中，该说明书和所附权利要求指代接收器磁系统。在接收器磁系统包括线圈的情况下，对接收器磁系统的引用与命名有关，并且不一定表示接收器磁系统受驱动以生成对应磁场。实际上，接收器磁系统可以另外具有其中所感生的电流，所述感生的电流可以进而创建对应磁场。

·在该说明书和所附权利要求中，要素(例如，通过非限定性示例的方式，WPT传送器和WPT接收器)认为在方向上并且沿着方向彼此重叠或对准。例如，WPT接收器可以沿着特定方向与WPT接收器重叠或对准。当描述两个或更多个物体在特定方向上或沿着特定方向重叠或对准时，这种用法应理解为表示该特定方向上所定向的直线可以绘制为与两个或更多个物体相交。

虽然以上已经讨论了大量示例性方法和实施例，但本领域技术人员应理解其特定修改、变换、添加和部分组合。因此，意图以下所附方面或权利要求以及下文中所引入的方面或权利要求解释为包括所有这些修改、排列、添加和部分组合。