CN103025563B - 用于受电的无线受电单元、用于输电的无线输电单元、无线输电设备以及无线输电设备的使用 - Google Patents

用于受电的无线受电单元、用于输电的无线输电单元、无线输电设备以及无线输电设备的使用 Download PDF

Info

Publication number
CN103025563B
CN103025563B CN201080067026.8A CN201080067026A CN103025563B CN 103025563 B CN103025563 B CN 103025563B CN 201080067026 A CN201080067026 A CN 201080067026A CN 103025563 B CN103025563 B CN 103025563B
Authority
CN
China
Prior art keywords
core body
guide member
collector core
wireless
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201080067026.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103025563A (zh
Inventor
T·滕内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Abb Electric Vehicles LLC
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Publication of CN103025563A publication Critical patent/CN103025563A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103025563B publication Critical patent/CN103025563B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
    • H01F27/363—Electric or magnetic shields or screens made of electrically conductive material
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H04B5/24—
    • H04B5/79—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

用于输电和受电的无线输电设备(1)、无线输电单元(3)和无线受电单元(5)。受电单元(5)包括：感应线圈(10)，适于经受交变磁场使得在感应线圈中感应出交流电；接收聚集器芯体(12)，适于聚集磁场，其中接收聚集器芯体(12)被介质包围；以及接收引导部件(14)，被布置为提供磁场在介质与聚集器芯体之间的平滑过渡，并且与接收聚集器芯体相邻。接收引导部件具有的磁导率在接收聚集器芯体的磁导率与介质的磁导率之间的范围内。

Description

用于受电的无线受电单元、用于输电的无线输电单元、无线输电设备以及无线输电设备的使用
技术领域
本发明涉及用于受电的无线受电单元以及用于输电的无线输电单元。
本发明还涉及包括上述无线输电单元和无线受电单元的无线输电设备；以及对该无线输电设备的使用。
背景技术
诸如感应耦合输电系统(ICPT)之类的无线输电设备被用于将电力从输电单元传输到受电单元。例如，无线输电设备被用于为电动交通工具的电池单元充电。
输电单元适于产生高频交变磁场。该磁场通过具有介质的间隙将输电单元耦合到受电单元。该间隙通常被称为“气隙”，即使间隙中使用空气之外的其他介质。
受电单元适于经受交变磁场并且感应出交流电。例如，感应出的交流电被用于驱动负载，或者被整流并用于为电池充电。
无线输电设备的一个问题在于，设备附近的铁磁材料(例如，交通工具的钢质车身)经受交变磁场，其中该材料由于涡流而变热。因此，输电单元与受电单元之间的能量传输效率不是最优的。另外，限制交变磁场向周围环境的扩散是很重要的，因为交变磁场的高磁通量对人和动物可能会产生生物学影响。
US2009/0267558公开了一种包括主磁芯和辅磁芯的无线充电系统。主磁芯包括传输屏蔽板。辅磁芯包括涡流降低部件和接收屏蔽板。
WO2008/140333公开了一种用于为电动交通工具充电的感应输电单元。该单元包括线圈和铁氧体磁芯，该铁氧体磁芯包括从单元的中心向外伸的多个棒，棒的外部部分包括泡沫或橡胶的绝缘盘，适于保护棒免受由冲击和振动产生的机械应力。
发明内容
本发明的目的是提供具有改善的受电效率的无线受电单元、具有改善的输电效率的无线输电单元以及具有改善的输电和受电效率的无线输电设备。本发明的另一目的是提供限制交变磁场向周围环境的扩散的无线受电单元、无线输电单元和无线输电设备。
该目的由一种无线受电单元实现，其特征在于，受电单元包括：接收引导部件，被布置为提供磁场在介质与接收聚集器芯体之间的过渡，并且与接收聚集器芯体相邻，该接收引导部件具有的磁导率在接收聚集器芯体的磁导率与介质的磁导率之间的范围内。
接收聚集器芯体定位在感应线圈附近，并且适于经受来自输电单元的交变磁场。接收聚集器芯体适于聚集磁场并且增强输电单元与受电单元之间的磁耦合。
接收引导部件与接收聚集器芯体相邻，其中接收引导部件提供磁场在介质与接收聚集器芯体之间的过渡。因此，接收引导部件增强了感应线圈向磁场的暴露，其中受电单元的效率被提高。
术语“接收聚集器芯体”是指具有高磁导率、高磁饱和点、低电导率这些属性以及具有低磁滞的软磁特性的部件。
介质具有的磁导率低于接收聚集器芯体的磁导率。磁场通过介质被耦合在受电单元与输电单元之间。
根据本发明的一个实施例，介质是非磁性的，其中该介质的相对磁导率约为1。
根据本发明的一个实施例，接收引导部件具有大于5的相对磁导率。
根据本发明的一个实施例，接收聚集器芯体包括金属氧化物，诸如具有ZnO、NiO、MnO、CuO等或其组合的Fe2O3。优选地，接收聚集器芯体包括所谓的软性铁氧体(soft ferrite)，该软性铁氧体并未保留显著的磁化。
根据本发明的一个实施例，接收聚集器芯体的相对磁导率在100-20000之间，优选地在1000-3000之间。
根据本发明的一个实施例，受电单元和输电单元通过包括介质的间隙隔开。
根据本发明的一个实施例，介质是空气或水，其中接收引导部件的磁导率在接收聚集器芯体的磁导率与空气或水的磁导率之间的范围内。
根据本发明的一个实施例，接收引导部件至少部分地围绕接收聚集器芯体。
根据本发明的一个实施例，接收引导部件包括与接收聚集器芯体相邻的内部部分，以及与周围介质相邻的外部部分。相应地，接收引导部件在接收聚集器芯体与周围介质之间。
根据本发明的一个实施例，接收引导部件的磁导率从内部部分向外部部分降低。磁导率从内部部分向外部部分的降低改善了磁场从介质向接收聚集器芯体的过渡。
根据本发明的一个实施例，接收引导部件的磁导率从内部部分向外部部分连续地降低。磁导率从内部部分向外部部分的连续地降低改善了磁场从介质向接收聚集器芯体的过渡。
根据本发明的一个实施例，接收引导部件包括与接收聚集器芯体相邻的内环和与周围介质相邻的外环，其中内环的磁导率高于外环。
根据本发明的一个实施例，接收引导部件包括在内环与外环之间的一个或多个中间环，其中中间环的磁导率低于内环并且高于外环。
根据本发明的一个实施例，感应线圈包括中轴，并且接收聚集器芯体包括包络面，该包络面被引离中轴，其中接收引导部件与接收聚集器芯体的包络面相邻。
根据本发明的一个实施例，接收引导部件由包含铁粉的树脂制成，树脂诸如环氧树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂等。因此，电导率低，并且磁导率取决于树脂中铁粉的浓度。
根据本发明的一个实施例，受电单元包括适于屏蔽磁场的屏蔽部件，其中屏蔽部件包括导电的非磁性材料。
根据本发明的一个实施例，屏蔽部件适于定位在感应线圈与包括铁磁导电材料的布置之间。
根据本发明的一个实施例，受电单元适于连接到电池单元，其中感应线圈中感应出的交流电适于为电池单元充电。
根据本发明的一个实施例，屏蔽部件由铝或铜制成。
根据本发明的一个实施例，受电单元适于布置在交通工具上，并被引向布置在地面的输电单元。
本发明的目的还由一种无线输电单元实现，其特征在于，输电单元包括传输引导部件，被布置为提供磁场在介质与传输聚集器芯体之间的过渡，并且至少部分地与传输聚集器芯体相邻，该传输引导部件具有的磁导率在传输聚集器芯体的磁导率与介质的磁导率之间的范围内。
传输聚集器芯体定位在发电线圈附近。传输聚集器芯体适于经受来自发电线圈的交变磁场。
传输引导部件与传输聚集器芯体相邻，其中传输引导部件提供磁场从传输聚集器芯体向周围介质的过渡。由此，传输引导部件将磁场引向受电单元。
根据本发明的一个实施例，传输引导部件具有大于5的相对磁导率。
根据本发明的一个实施例，传输引导部件至少部分地围绕传输聚集器芯体。
根据本发明的一个实施例，传输引导部件包括与传输聚集器芯体相邻的内部部分和与周围介质相邻的外部部分。
根据本发明的一个实施例，传输引导部件的磁导率从内部部分向外部部分降低。
根据本发明的一个实施例，传输引导部件的磁导率从内部部分向外部部分连续地降低。
根据本发明的一个实施例，传输引导部件包括与传输聚集器芯体相邻的内环和与周围介质相邻的外环，其中内环的磁导率高于外环。
根据本发明的一个实施例，传输引导部件包括在内环与外环之间的一个或多个中间环，其中中间环的磁导率低于内环并且高于外环。
根据本发明的一个实施例，发电线圈包括中轴，并且传输聚集器芯体包括包络面，该包络面被引离中轴，其中传输引导部件与传输聚集器芯体的包络面相邻。
根据本发明的一个实施例，传输引导部件由包含铁粉的树脂制成，树脂诸如环氧树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂等。由此，电导率低，并且磁导率取决于树脂中铁粉的浓度。
根据本发明的一个实施例，输电单元包括适于屏蔽磁场的屏蔽部件，其中屏蔽部件包括导电的非磁性材料。
根据本发明的一个实施例，受电单元适于连接到电源，该电源适于向发电线圈供电使得在发电线圈中产生交变磁场。
根据本发明的一个实施例，输电单元适于布置在地面，并且被引向布置在地面上方的受电单元。
本发明的目的还由包括上述无线输电单元和无线受电单元的无线输电设备以及对该无线输电设备的使用实现。
附图说明
现在将通过对本发明不同实施例的描述并参考附图更详细地描述本发明。
图1示出了包括无线输电单元和无线受电单元的无线输电设备。
图2a示出了无线受电单元的第一实施例的截面。
图2b示出了无线受电单元的第二实施例的截面。
图3示出了无线传输单元的截面。
具体实施方式
图1示出了无线输电设备1，其包括无线输电单元3和无线受电单元5。无线输电设备1适于将电力从输电单元3传输到受电单元5。输电单元3与受电单元5通过气隙7隔开。
输电设备1适于将电力传输到交通工具，其中输电单元3位于地面，并且受电单元5位于交通工具的下部。
无线受电单元5适于从输电单元3接收电力。无线受电单元5包括感应线圈10、接收聚集器芯体12和接收引导部件14。
感应线圈10适于经受来自输电单元3的交变磁场形式的电力。由此，在感应线圈10中感应出交流电。
使用高磁场密度和高频率的交变磁场。交变磁场的频率在5-200kHz的范围内，优选地在10-100kHz的范围内。
接收聚集器芯体12围绕感应线圈10。接收聚集器芯体12适于将磁场向感应线圈10聚集。接收聚集器芯体12包括具有低电导率和高磁导率的材料，诸如具有ZnO、NiO、MnO、CuO等的Fe2O3。
接收引导部件14适于引导气隙7与接收聚集器芯体12之间的磁力线，并且适于提供空气与接收聚集器芯体12之间的平滑过渡。
接收引导部件14具有的磁导率在接收聚集器芯体12的磁导率与空气的磁导率之间的范围内。
材料的磁导率由相对磁导率描述，相对磁导率是材料磁导率与真空磁导率之间的比。空气的相对磁导率接近于1。接收聚集器芯体12的相对磁导率高于周围空气。在一个实施例中，接收聚集器芯体12的相对磁导率在100-20000之间，优选地在1000-3000之间。
感应线圈10包括中轴16。接收聚集器芯体12包括包络面18。接收聚集器芯体12是盘，其外围形成包络面18。接收聚集器芯体12的包络面18被引离中轴16。接收引导部件14与接收聚集器芯体12的包络面18相邻。
接收聚集器芯体12不限于所公开的圆柱形式，适于聚集磁场的其他形状也是可行的，诸如具有多个背向中轴16的侧部的盘、从中轴16伸出的多个棒、环等。
接收引导部件14包括柱形管，其具有内部部分19和外部部分20，参见图2a和图2b。接收引导部件14的内部部分19包括与接收聚集器芯体12的包络面18相邻的内表面。接收引导部件14被空气包围。接收引导部件14的外部部分20包括与周围空气相邻的外表面23。
受电单元5连接到电池单元21。在感应线圈10中感应出的交流电适于被整流并且为电池单元21充电。
受电单元5还包括屏蔽部件22。屏蔽部件22适于将周围物体从交变磁场屏蔽，并且适于将磁场聚集到输电单元与受电单元之间的区域。屏蔽部件22包括高导电性材料，诸如铝、铜等。
无线输电单元3适于将电力传输到受电单元5。输电单元3包括发电线圈40、传输聚集器芯体42和传输引导部件44。输电单元3包括受电单元5的对应结构。
发电线圈40适于由来自电源46的交流电供电。发电线圈40适于产生耦合到受电单元5的交变磁场。
电源46包括补偿器(未示出)，其适于形成谐振频率在5-200kHz范围内、优选地在10-100kHz范围内的谐振电路。受电单元5优选地包括补偿器，该补偿器形成相同或相似的谐振频率。
传输聚集器芯体42围绕发电线圈。传输聚集器芯体42适于将磁场向受电单元5聚集。传输聚集器芯体42包括具有可忽略的电导率以及高磁导率的材料。
传输引导部件44围绕传输聚集器芯体42。传输引导部件44适于在空气与传输聚集器芯体42之间提供过渡。传输引导部件44具有的磁导率在传输聚集器芯体42的磁导率与空气的磁导率之间的范围内。
发电线圈40包括中轴48。传输聚集器芯体42包括包络面50。传输聚集器芯体42是盘，其外围形成包络面50。包络面50被引离中轴42。传输引导部件44与传输聚集器芯体42的包络面50相邻。
传输聚集器芯体42不限于所公开的圆柱形式，适于聚集磁场的其他形状也是可行的，诸如具有多个背向中轴48的侧部的盘、从中轴48伸出的多个棒、环等。
传输引导部件44包括柱形管，其具有内部部分52和外部部分54，参见图3。传输引导部件44的内部部分52包括与传输聚集器芯体42的包络面50相邻的内表面。传输引导部件44被空气包围。传输引导部件44的外部部分54包括与周围空气相邻的外表面56。
输电单元3还包括屏蔽部件22。屏蔽部件22适于将周围物体从交变磁场屏蔽。屏蔽部件22包括高导电性材料，诸如铝、铜等。
图2a示出了受电单元5的截面的第一示例。在所示的图中，感应线圈10包括三圈导体。在一个实施例中，线圈10包括单圈导体。然而，感应线圈10可以包括任意圈数。
感应线圈10定位在接收聚集器芯体12附近。感应线圈10的外侧导体形成具有第一直径D1的圈。感应线圈10包括中轴16。感应线圈10的中轴16被引向输电单元3。
接收引导部件14与接收聚集器芯体12的包络面18相邻。接收聚集器芯体12的包络面18被引离中轴16。
接收引导部件14包括外表面23，该外表面23与周围空气相邻。外表面23被引离感应线圈10的中轴。相应地，接收引导部件14位于接收聚集器芯体12与周围空气之间。
接收引导部件14具有的磁导率在接收聚集器12的磁导率与周围空气的磁导率之间的范围内。由此，接收引导部件14提供了从接收聚集器芯体12的高磁导率到周围空气的磁导率的过渡。
在优选实施例中，接收引导部件14的磁导率从内部部分向外部部分连续地降低。接收引导部件的磁导率连续地降低提供了交变磁场的理想过渡。
受电单元5还包括屏蔽部件22。屏蔽部件22适于将周围物体从交变磁场屏蔽。
与接收聚集器芯体12相比，屏蔽部件22更加远离输电单元3而定位。受电单元5适于被附接到包括铁磁材料的布置24，诸如交通工具的下部钢体。
屏蔽部件22适于被定位在接收聚集器芯体12与包括铁磁材料的布置24之间。由此，屏蔽部件22将布置24从交变磁场屏蔽。
图2b示出了受电单元5的截面的第二实施例。图2b中的受电单元5的接收引导部件14与图2a中的接收引导部件14具有不同的结构。图2a和图2b中的接收引导部件14在其他方面是相同的。
接收引导部件14包括内环26、外环28和中间环29。内环26包括与接收聚集器芯体12的包络面18相邻的内表面。外环28包括与周围空气相邻的外表面52。中间环29在内环26与外环28之间。中间环29与内环26和外环28二者相邻。
内环26的磁导率高于外环28和中间环29。中间环29的磁导率在内环26与外环28之间的范围内。
相应地，接收引导部件14的磁导率从接收聚集器芯体12向周围空气逐步降低。由此，接收引导部件14提供从接收聚集器芯体12的高磁导率向周围空气的磁导率的逐步过渡。
图3示出了输电单元3的截面。输电单元3包括发电线圈40、传输聚集器芯体42和传输引导部件44。
传输引导部件44被布置为将产生的磁场聚集在气隙7与传输聚集器芯体42之间，以及在空气与传输聚集器芯体42之间提供平滑过渡。
输电单元3的结构与受电单元5中的结构相同或基本相同。
发电线圈40定位在传输芯体42附近。发电线圈40的导体10形成三圈，其中导体10的外圈具有第二直径D2。然而，发电线圈40可以包括任意圈数。发电线圈40包括中轴48。发电线圈40的中轴48被引向受电单元5。
传输引导部件44与传输聚集器芯体42的包络面50相邻。传输聚集器芯体42的包络面50被引离中轴50。传输引导部件44与周围空气相邻。相应地，传输引导部件44在径向上定位在传输聚集器芯体42与周围空气之间。
传输引导部件44具有的磁导率在传输聚集器芯体42的磁导率与周围空气的磁导率之间的范围内。由此，传输引导部件44提供了从传输聚集器芯体42的高磁导率与周围空气的磁导率之间的平滑过渡。
本发明不限于所公开的实施例，而是可以在所附权利要求书的范围内变化和修改。
例如，输电设备1适于在输电单元3与受电单元5之间双向输电。在一个实施例中，输电单元3和受电单元5是相同或基本相同的单元。

Claims (14)

1.一种用于受电的无线受电单元(5)，其中所述受电单元(5)包括：
感应线圈(10)，所述感应线圈(10)适于经受来自输电单元(3)的交变磁场形式的电力，使得在所述感应线圈(10)中感应出交流电，
接收聚集器芯体(12)，用于将所述磁场向所述感应线圈(10)聚集，其中所述接收聚集器芯体(12)被介质围绕，以及
接收引导部件(14)，其提供所述磁场在所述介质与所述接收聚集器芯体(12)之间的过渡，所述接收引导部件与所述接收聚集器芯体(12)相邻，所述接收引导部件(14)具有的磁导率在所述接收聚集器芯体(12)的磁导率与所述介质的磁导率之间的范围内，
其中所述感应线圈绕中轴，所述接收聚集器芯体包括相对的基面以及在所述相对的基面之间延伸的外表面，所述外表面在径向方向上被引离所述中轴，并且所述接收引导部件至少部分地覆盖所述外表面。
2.根据权利要求1所述的无线受电单元(5)，其特征在于，所述接收引导部件(14)至少部分地围绕所述接收聚集器芯体(12)。
3.根据权利要求1或2所述的无线受电单元(5)，其特征在于，所述接收引导部件(14)包括与所述接收聚集器芯体(12)相邻的内部部分(19)和与周围的所述介质相邻的外部部分(20)。
4.根据权利要求3所述的无线受电单元(5)，其特征在于，所述接收引导部件(14)的所述磁导率从所述内部部分(19)向所述外部部分(20)降低。
5.根据权利要求3所述的无线受电单元(5)，其特征在于，所述接收引导部件(14)的所述磁导率从所述内部部分(19)向所述外部部分(20)连续地降低。
6.根据权利要求1或2所述的无线受电单元(5)，其特征在于，所述接收引导部件(14)包括与所述接收聚集器芯体(12)相邻的内环(26)和与周围的所述介质相邻的外环(28)，其中所述内环(26)的磁导率高于所述外环(28)。
7.根据权利要求1或2所述的无线受电单元(5)，其特征在于，所述受电单元(5)包括屏蔽所述磁场的屏蔽部件(22)，其中所述屏蔽部件(22)包括导电的非磁性材料。
8.根据权利要求7所述的无线受电单元(5)，其特征在于，所述屏蔽部件(22)定位在所述感应线圈(10)与包括铁磁导电材料的布置(24)之间。
9.根据权利要求1或2所述的无线受电单元(5)，其特征在于，所述受电单元(5)连接到电池单元(21)，其中在所述感应线圈(10)中感应出的交流电适于为所述电池单元(21)充电。
10.根据权利要求1或2所述的无线受电单元(5)，其特征在于，所述受电单元(5)被部署在交通工具中，并且被引向布置在地面的所述输电单元(3)。
11.一种用于输电的无线输电单元(3)，其中所述输电单元(3)包括：
发电线圈(40)，该发电线圈(40)产生由受电单元(5)经受的交变磁场形式的电力，
传输聚集器芯体(42)，将所述磁场向所述受电单元(5)聚集，其中所述传输聚集器芯体(42)被介质围绕，以及
传输引导部件(44)，其提供所述磁场在所述介质与所述传输聚集器芯体(42)之间的过渡，所述传输引导部件至少部分地与所述传输聚集器芯体(42)相邻，所述传输引导部件(44)具有的磁导率在所述传输聚集器芯体(42)的磁导率与所述介质的磁导率之间的范围内，
其中所述发电线圈绕中轴，所述传输聚集器芯体包括相对的基面以及在所述相对的基面之间延伸的外表面，所述外表面在径向方向上被引离所述中轴，并且所述传输引导部件至少部分地覆盖所述外表面。
12.根据权利要求11所述的无线输电单元(3)，其特征在于，所述传输引导部件(44)至少部分地围绕所述传输聚集器芯体(42)。
13.一种无线输电设备(1)，包括根据权利要求11-12所述的无线输电单元(3)以及根据权利要求1-10所述的无线受电单元(5)。
14.根据权利要求13所述的无线输电设备(1)用于向交通工具输电的使用。
CN201080067026.8A 2010-05-26 2010-05-26 用于受电的无线受电单元、用于输电的无线输电单元、无线输电设备以及无线输电设备的使用 Active CN103025563B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2010/057266 WO2011147451A2 (en) 2010-05-26 2010-05-26 A wireless power receiving unit for receiving power, a wireless power transferring unit for transferring power, a wireless power transferring device and use of a wireless power transferring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103025563A CN103025563A (zh) 2013-04-03
CN103025563B true CN103025563B (zh) 2015-07-08

Family

ID=43984069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080067026.8A Active CN103025563B (zh) 2010-05-26 2010-05-26 用于受电的无线受电单元、用于输电的无线输电单元、无线输电设备以及无线输电设备的使用

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8829732B2 (zh)
EP (1) EP2576274B1 (zh)
JP (1) JP2013534041A (zh)
CN (1) CN103025563B (zh)
CA (1) CA2800686C (zh)
WO (1) WO2011147451A2 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103098573A (zh) 2010-08-10 2013-05-08 鲍尔拜普罗克西有限公司 磁屏装置
DE102012202472B4 (de) * 2012-02-17 2018-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie auf eine korrespondierende Vorrichtung
JP2014241673A (ja) * 2013-06-11 2014-12-25 株式会社東芝 電磁波漏洩防止装置
WO2015020141A1 (ja) * 2013-08-08 2015-02-12 株式会社Ihi 非接触給電装置の製造方法及び共振器
KR101762778B1 (ko) 2014-03-04 2017-07-28 엘지이노텍 주식회사 무선 충전 및 통신 기판 그리고 무선 충전 및 통신 장치
JP6303684B2 (ja) * 2014-03-25 2018-04-04 Tdk株式会社 コイルユニットおよびワイヤレス電力伝送装置
JP6299320B2 (ja) * 2014-03-25 2018-03-28 Tdk株式会社 コイルユニットおよびワイヤレス電力伝送装置
JP6432366B2 (ja) * 2014-03-31 2018-12-05 Tdk株式会社 ワイヤレス電力伝送用コイルおよびワイヤレス電力伝送装置
JP6299362B2 (ja) * 2014-04-16 2018-03-28 トヨタ自動車株式会社 車両および非接触電力伝送システム
US10381875B2 (en) * 2014-07-07 2019-08-13 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer through a metal object
JP6625320B2 (ja) * 2014-11-07 2019-12-25 株式会社Ihi コイル装置、非接触給電システムおよび補助磁性部材
US20170207664A1 (en) * 2016-01-19 2017-07-20 Garrity Power Services Llc Universal wireless power system coil apparatus
US10668819B2 (en) * 2017-05-22 2020-06-02 Wellen Sham Enhanced wireless charging
CN107359705A (zh) * 2017-09-07 2017-11-17 中国矿业大学(北京) 一种非对称无线输电系统及其输电方法
KR101853491B1 (ko) * 2017-12-08 2018-04-30 엘아이지넥스원 주식회사 무선전력전송 코일 구조체 및 무선전력전송 시스템
CN108565984A (zh) * 2018-05-03 2018-09-21 上海交通大学 一种无线电能传输装置
DE102019209141A1 (de) * 2019-06-25 2020-12-31 Mahle International Gmbh Verfahren zur Herstellung einer induktiven Ladeeinrichtung
TWI805944B (zh) * 2020-09-23 2023-06-21 空軍航空技術學院 應用於電動載具充電之無線充電系統

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5477122A (en) * 1994-04-29 1995-12-19 Hughes Aircraft Company Plastic powder iron protection cover over ferrite for an inductively coupled charge probe
US6980077B1 (en) * 2004-08-19 2005-12-27 Coldwatt, Inc. Composite magnetic core for switch-mode power converters
US7479861B2 (en) * 2003-06-10 2009-01-20 Otis Elevator Company Inductively coupled power, useful for wireless elevator hall fixtures
CN101699709A (zh) * 2002-05-13 2010-04-28 捷通国际有限公司 无接触式电能传输装置及方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3353915B2 (ja) * 1992-06-26 2002-12-09 株式会社リコー 複合化フェライトコア
US6124776A (en) * 1997-09-22 2000-09-26 Seagate Technology Llc Method for improved audible noise for spindle motor
GB2388716B (en) * 2002-05-13 2004-10-20 Splashpower Ltd Improvements relating to contact-less power transfer
JP2004047700A (ja) * 2002-07-11 2004-02-12 Jfe Steel Kk 非接触充電器用平面磁気素子
US7077045B2 (en) * 2003-09-24 2006-07-18 Raytheon Company Projectile inductive interface for the concurrent transfer of data and power
US7193578B1 (en) * 2005-10-07 2007-03-20 Lockhead Martin Corporation Horn antenna array and methods for fabrication thereof
US7864013B2 (en) * 2006-07-13 2011-01-04 Double Density Magnetics Inc. Devices and methods for redistributing magnetic flux density
EP2156532A4 (en) * 2007-05-10 2014-04-30 Auckland Uniservices Ltd ELECTRIC VEHICLE WITH MULTIPLE ENERGY SOURCES
JP5118394B2 (ja) * 2007-06-20 2013-01-16 パナソニック株式会社 非接触電力伝送機器
JP4420073B2 (ja) * 2007-07-11 2010-02-24 セイコーエプソン株式会社 コイルユニット及び電子機器
JP4561786B2 (ja) * 2007-07-13 2010-10-13 セイコーエプソン株式会社 送電装置及び電子機器
KR101094253B1 (ko) 2008-04-28 2011-12-19 정춘길 무선 전력 수신 장치, 이와 관련된 무선 전력 송신 장치, 그리고, 무선 전력 송수신 시스템
US8401469B2 (en) * 2008-09-26 2013-03-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Shield for use with a computing device that receives an inductive signal transmission
JP2010093180A (ja) * 2008-10-10 2010-04-22 Showa Aircraft Ind Co Ltd 非接触給電装置
JP5372610B2 (ja) * 2009-06-08 2013-12-18 Ｎｅｃトーキン株式会社 非接触電力伝送装置
US20110115429A1 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 Nokia Corporation Wireless Charging Adapter Compatible With Wall Charger And Wireless Charging Plate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5477122A (en) * 1994-04-29 1995-12-19 Hughes Aircraft Company Plastic powder iron protection cover over ferrite for an inductively coupled charge probe
CN101699709A (zh) * 2002-05-13 2010-04-28 捷通国际有限公司 无接触式电能传输装置及方法
US7479861B2 (en) * 2003-06-10 2009-01-20 Otis Elevator Company Inductively coupled power, useful for wireless elevator hall fixtures
US6980077B1 (en) * 2004-08-19 2005-12-27 Coldwatt, Inc. Composite magnetic core for switch-mode power converters

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011147451A2 (en) 2011-12-01
WO2011147451A3 (en) 2013-03-28
CA2800686A1 (en) 2011-12-01
CA2800686C (en) 2016-04-26
EP2576274B1 (en) 2014-01-29
CN103025563A (zh) 2013-04-03
JP2013534041A (ja) 2013-08-29
US20130082539A1 (en) 2013-04-04
US8829732B2 (en) 2014-09-09
EP2576274A2 (en) 2013-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103025563B (zh) 用于受电的无线受电单元、用于输电的无线输电单元、无线输电设备以及无线输电设备的使用
TWI623258B (zh) 選擇性可控式電磁遮蔽
JP5690642B2 (ja) 共鳴式非接触給電システム、共鳴式非接触給電システムの送電側装置及び車載充電装置
US20150244181A1 (en) Power supply unit, power receiving unit, and power supply system
US9973023B2 (en) Inductive energy transfer coil structure
JP2011045189A (ja) 無線電力伝送システムにおける電磁波遮蔽方法および装置並びに無線電力送電装置
CN209591776U (zh) 用于无线充电的线圈模组和无线电能发射电路
JP2011142177A (ja) 非接触電力伝送装置、及び非接触電力伝送装置用コイルユニット
JP2012049434A (ja) 電子部品、給電装置、受電装置、およびワイヤレス給電システム
JP2013074773A (ja) 送電装置、車両および電力伝送システム
CN109167443B (zh) 无线充电附加装置、无线充电发射端、接收端及系统
JP6179160B2 (ja) ワイヤレス電力伝送装置
CN109435712A (zh) 无人机无线充电的磁耦合结构及系统
US9123466B2 (en) Wireless power transfer systems containing foil-type transmitter and receiver coils
KR101853491B1 (ko) 무선전력전송 코일 구조체 및 무선전력전송 시스템
CN209738831U (zh) 无线充电模组及车辆的无线充电装置
JP5918020B2 (ja) 非接触給電用コイル
CN208874364U (zh) 无线充电附加装置、无线充电发射端、接收端及系统
CN105957701B (zh) 一种变线规无线电能传输磁耦合线圈设计方法
JP2016004990A (ja) 共振器
Zhu et al. Methods to reduce air-gap center region magnetic and electric fields for large gap inductive wireless power transfer systems
CN108429358B (zh) 一种用于电动汽车供电的无线能量发射装置
CN108599394B (zh) 可实现能量漏斗效应的无线充电系统及其无线充电方法
CN219477683U (zh) 一种锚形耦合器及包含其的水下无线供电系统
KR20150120216A (ko) 무선 전력 송신 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20191126

Address after: Baden, Switzerland

Patentee after: ABB Switzerland Co.,Ltd.

Address before: Zurich

Patentee before: ABB RESEARCH Ltd.

CP03 Change of name, title or address

Address after: Delft

Patentee after: ABB Electric Transportation Co.,Ltd.

Address before: Rotterdam

Patentee before: ABB A/S

CP03 Change of name, title or address
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20221109

Address after: Rotterdam

Patentee after: ABB A/S

Address before: Swiss Baden

Patentee before: ABB Switzerland Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Delft

Patentee after: ABB Electric Vehicles LLC

Address before: Delft

Patentee before: ABB Electric Transportation Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder