CN103124826A - 将电功率从壁传输到铰接固定在该壁上的翼扇上的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于将电功率从固定的壁传输到围绕铰接轴线铰接安装在所述壁上的翼扇上的装置，该装置包含：能被固定在壁上的壁部分；能被固定在翼扇上的翼扇部分；设置在所述壁部分上的初级线圈；和设置在翼扇部分上的次级线圈；其中，初级线圈和次级线圈设置成在端侧彼此面对，初级线圈包含初级线圈绕组和具有铁磁性或亚铁磁性特性的线圈外壳，该线圈外壳在面向翼扇部分的端侧上是敞开的并且在对置的端侧上至少几乎完全覆盖初级线圈绕组，并且次级线圈包含次级线圈绕组和具有铁磁性或亚铁磁性特性的次级线圈外壳，该次级线圈外壳在面向壁部分的端侧上是敞开的并且在对置的端侧上至少几乎完全覆盖该线圈绕组。

Description

将电功率从壁传输到铰接固定在该壁上的翼扇上的装置

技术领域

本发明涉及一种装置用于将电功率从壁传输到围绕铰接轴线铰接固定在所述壁上的翼扇上。

背景技术

用于将翼扇铰接连接在壁上的铰链很久就已知，例如由DE9302652U1已知。这种铰链已经以多种不同的技术设计证明了并且应用在用于建筑物例如民宅、商业房屋或也用于逃生门中。

这种类型的门越来越多地具有改善安全性或舒适性的装置，这种装置借助于电能运行。

为了供电，这样的装置经由柔性的电缆与外部的电源连接。

这种电缆连接显著损害外观并且可能被卡在翼扇和壁之间，这可能导致对电缆的损伤或甚至损坏。

由DE102004017341A1已知一种铰链，其具有装入的、用于无接触的能量传递的变压器。这种铰链具有一个设置在框架铰链件中的初级线圈和一个设置在翼扇铰链件中的次级线圈。一个穿过这两个线圈的由铰链销构成的铁芯用于将次级线圈磁性耦合到初级线圈上，这两个线圈沿着铰接轴线的方向彼此隔开距离。

虽然原则上，从固定的框架向可偏转地设置在框架上的翼扇无接触地传递能量是期望的以避免上述的缺点，然而试验证明，利用由DE102004017341A1已知的方法从初级侧向次级侧仅仅能够传递非常小的电功率。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种装置用于将电能从壁传输到围绕铰接轴线铰接式地安装在该壁上的翼扇，以便实现至少具有这样的功率的无接触的电能传输，如为了电蓄能器的充电所需的功率和/或为了耗电器所需的功率。

上述任务是通过权利要求1中所述装置加以解决的。

根据本发明的用于将电功率从固定的壁传输到围绕铰接轴线铰接安装在所述壁上的翼扇上的装置因此包含：能被固定在壁上的壁部分；能被固定在翼扇上的翼扇部分；设置在所述壁部分上的初级线圈；和设置在翼扇部分上的次级线圈。

为了改进次级线圈在初级线圈上的感应耦合，初级线圈优选包含初级线圈绕组和初级线圈外壳，该初级线圈外壳具有亚铁磁特性或铁磁特性，例如含有亚铁磁性（ferrimagnetic）材料或铁磁性材料。初级线圈外壳在其面向翼扇部分的端侧上是敞开的并且在对置的端侧上至少几乎完全地覆盖线圈绕组。次级线圈包含次级线圈绕组和次级线圈外壳，该次级线圈外壳具有亚铁磁特性或铁磁特性，例如含有亚铁磁性材料或铁磁性材料。次级线圈外壳在其面向壁部分的端侧上是敞开的并且在对置的端侧上至少几乎完全覆盖该线圈绕组。

已经令人意想不到地证明：利用本装置，已达到特别有效地将次级线圈感应耦合在初级线圈上的目的，从而相比由DE102004017341A1中公开的装置，能够在大致相同的线圈规格的情况下将高得多的电功率从初级线圈输送到次级线圈。

为了改善线圈的耦合，而且也为了线圈的较易缠绕，特别优选了这样一种初级线圈外壳和/或这样一种次级线圈外壳，其具有圆柱形的内部的罩壳面，围绕该罩壳面缠绕初级线圈绕组或者说次级线圈绕组。

此外，为了进一步改善次级线圈感应耦合到初级线圈上（并且也为了使线圈对外部影响有更大的抵抗能力），下述做法有特别的优点：初级线圈外壳和/或次级线圈外壳具有外部的罩壳面，该外部的罩壳面是与内部的罩壳面同心地布置的。线圈绕组受到保护地被内部的罩壳面和外部的罩壳面及封闭的端面所包围。

初级线圈外壳和/或次级线圈外壳优选分别由含有亚铁磁性的和/或铁磁性的颗粒的塑料构造成一体的。这种外壳的特点在于其导磁通的性质及其改善线圈的感应耦合的性质。此外，这种外壳还能够承担滑动轴承任务，如果所用的塑料是一种轴承材料的话。

亚铁磁性颗粒和/或铁磁性颗粒可以由不同的材料组成。对材料的选择主要取决于初级电压的频率。假如该频率在大约50kHz范围内，采用锰-锌-铁氧体材料已导致获得良好的耦合结果。

此外，线圈外壳在其外侧上可以包含导电的屏蔽体。借助这些屏蔽体可减小外部电磁场负面影响电能输送的危险。还可以防止下述现象：由于感应传输之故，会辐射电磁波，从而例如在本装置附近的无线电通信仪器可能会受到干扰。

上述屏蔽体可以包含配置在线圈外壳的外表面上的导电层，或者也可以包含具有这种性质的层套。在此“层”应理解为牢固地与相关的外表面相接合的材料层；而“层套”则指的是自身承载的结构或者例如具有护套形状的层套。

已证明特别有利的是，作为初级电压使用20kHz～150kHz的交流电压。初级线圈绕组和次级线圈绕组因此优选用高频绞合线制成。

根据本发明的装置可以如此加以配置：该装置只用来将电能从壁传输至围绕铰接轴线铰接式地固定在该壁上的翼扇，而不用于机械力的传输。翼扇在壁上的真正的固定在这种情况下只利用至少另外两个传统的铰链予以实现。从内部的罩壳面沿径向往里观察，初级线圈体和次级线圈体可以设计成实心的。

特别优选当然还是根据本发明的装置的一项发展，据此初级线圈外壳和次级线圈外壳分别包含大体上与内部罩壳面同心地沿着铰接轴线方向延伸的开孔，通过该开孔可以插入定义铰接轴线的销。本装置除了用于电功率输送之外，还可用于传输在翼扇和壁之间的机械力，从而同时承担着传统的铰链功能。

为了进一步改善感应耦合，销也如同利用初级线圈和次级线圈形成的变压器的一个共同芯子那样起作用，该销为此在其被初级线圈和次级线圈所覆盖的长度上包含一个具有亚铁磁特性或铁磁特性的套筒，其例如含有锰-锌-铁氧体材料。该套筒的长度优选尽可能准确地与被初级线圈和次级线圈所覆盖的长度相适配，借以避免损耗。

套筒可以推套到销上。但可取的做法是，该套筒设置在与销的纵轴线同心地延伸的凹部中。其次，（特别有利地）将套筒用一种具有亚铁磁特性或铁磁特性的塑料制造，因为这样由销与套筒形成的单元是可以特别简单地制造的。

为了保证在初级线圈和次级线圈之间实现一种良好的感应耦合，初级线圈和次级线圈其中至少一个如此支承在壁部分或者说翼扇部分中，使得能够被弹簧力朝向相应另外的线圈加载地沿着铰接轴线的方向移动。基于上述措施，便保证了两个线圈的彼此面对的端侧总是处于直接的接触。这一情况是有特殊意义的，因为已令人意想不到地证明：在采用现有的配有套筒的销的情况下，即使是微小间隙量也会导致严重影响从初级线圈至次级线圈的电功率传输。

如已强调的，若初级线圈和次级线圈在结构上设计成相同的，则线圈的制造成本和存库存本都可以降低。

附图说明

下面将参照附图对本发明作进一步说明。附图表示：

图1根据本发明的一种装置的一个实施例的分解图，该装置同时承担一种传统的铰链的功能；

图2根据本发明的装置在壁部分和翼扇部分局部剖开的情况下的透视图；

图3以透视图分解方式局部剖开地示出本装置的上部的壁部分和翼扇部分；

图4一个线圈体的敞开的端侧的视图；

图5图2中的局部V在通过铰接轴线的剖视图中；

图6根据本发明的装置的另一个实施例的一个分解图，该实施例仅用于从壁到翼扇的电功率传输。

具体实施方式

在图1至5中作为整体以100表示的装置设计成所谓的三部式的铰链。该装置包含一个上部的壁部分1和一个下部的壁部分2。两个部分1、2沿着铰接轴线S的方向彼此隔开距离。

在上部和下部的壁部分1、2之间设置一个翼扇部分3。

上部和下部的壁部分1、2各自包含一个壁铰链部分4、4′和一个门固定部分5、5′。相应地，翼扇部分3包含一个翼扇铰链部分6和一个翼扇固定部分7。

铰接轴线S通过一个穿过壁铰链部分4、4'的销容纳部8、8'和翼扇铰链部分6的销容纳部9的销10定义。由一种塑料材料（例如基于POM的具有滑动轴承改良添加剂的塑料材料）构成的支承套11、11'和12用于销10在销容纳部8、8'、9中的支承，这种塑料材料业已证明适合于在铰链中用作支承套。支承套11、11'和12具有平行于铰接轴线S延伸的径向突起13。将各个径向突起13彼此连接的圆的直径与销容纳部8、8'、9的内直径如此相适配，使得支承套11、11'和12无间隙地嵌入到相应的销容纳部中。在下部的壁部分2的支承套的向上定向的端部上、在上部的壁部分1的支承套11的上端部上和在翼扇部分3的支承套12的下端部上一体成型环形的端部区域14，所述端部区域在径向上稍微突出于径向突起13。所述端部区域贴靠在相应的销容纳部8、8'、9的相应设计尺寸的径向扩宽部15中并且因此将销容纳部朝外封闭防止污物的渗入。此外，下部的壁部分2的支承套11'的和翼扇部分3的支承套12的端部区域14构成支座，沿着铰接轴线方向作用的力经由该支座从翼扇部分3导入到下部的壁部分2中。此外，支承套11、11'和12具有内部的钻孔16，其直径这样与销10的直径相适配，使得销被可旋转地、然而至少基本上无间隙地被支承套11、11'和12接纳。

一个支承垫圈17构成下部的壁部分2的下部封闭件，该支承垫圈的尺寸对应于端部区域14并且该支承垫圈被嵌入到下部的壁部分的径向扩宽部15中。

支承套11'的长度几乎等于下部的壁部分2的销容纳部8'的长度，而支承套11、12仅仅设计成大约等于上部的壁部分1的销容纳部8或者说翼扇部分3的销容纳部9的一半长度。在销容纳部8、9的剩余自由空间中安装初级线圈19和次级线圈20。在初级线圈19和支承套11之间以及在次级线圈20和支承套12之间分别存在一个压缩弹簧18、18'。该压缩弹簧确保两个线圈即初级线圈19和次级线圈20以它们的端侧21、22彼此贴靠，如特别是由图2和图5可以看到。

初级线圈19和次级线圈20设计成相同的，然而针对铰接轴线S而言在相反方向上安装。它们包含一个初级线圈外壳23和一个次级线圈外壳24，这些外壳由塑料制成，在该塑料中嵌有锰-锌-铁氧体颗粒。线圈体23、24在它们彼此背对的侧面上分别具有一个闭合的外端壁25、26，所述外端壁分别被一个中心的贯通孔48、48'穿透以用于铰链销的穿过。从端壁25、26分别同心于铰接轴线S地在相反的方向上分别延伸一个内部的罩壳壁27、28以及分别延伸一个外部的罩壳壁29、30。在与端壁25、26对置的端侧21、22上，线圈体23、24是敞开的。

在线圈体23、24内部存在初级线圈绕组和次级线圈绕组31、32，其围绕内部的罩壳壁27、28卷绕。对于相应的初级和次级电压以及相应的初级和次级电流强度以及频率合适的绞合线、例如高频绞合线用于线圈绕组。

线圈外壳23、24被导电的屏蔽体33包封，该屏蔽体减小干扰辐射的渗出和渗入。

如特别是由1和3可见，在上部的壁部分1和翼扇部分3上设置通道34、35，其从销容纳部8、9延伸到框架固定件5或翼扇固定部分7中。这些通道用于初级线圈或次级线圈19、20的连接导线36、37的穿过。

在图2中示出根据本发明的装置100与初级电子元件38和次级电子元件39，它们形成一个系统以用于将电能从壁传输至固定在该壁上的翼扇。该系统200的初级电子元件38的输入端40与一个电网电压41连接。初级电子元件将电网电压转换成一个在输出端42提供的、最大为48V的且频率在20至140kHz之间的电压。该输出端与初级线圈19连接。

因为初级线圈19和次级线圈20设计成相同的，所以在次级电子元件39的与次级线圈20连接的输入端43上存在与在输出端42上大致相同的电压。在次级电子元件39中该电压被转换成这样的电压，其适合于用于运行被连接在次级电子元件39的输出端44上的耗电器或电蓄能器45。

为了改善在初级线圈19和次级线圈20之间的感应耦合，销10具有一个同心于铰接轴线S延伸的凹部46。在该凹部中存在一个由塑料材料制成的套筒47，在该塑料材料中嵌置了由锰-锌-铁氧体材料形成的颗粒。套筒47的长度如此设计，使得它至少几乎与由初级线圈19和次级线圈20构成的线圈叠的长度精确相同。

根据本发明的系统是已经用下述实验结构加以检测过的：作为初级线圈和次级线圈19、20，采用了具有线圈绕组的线圈，该绕组线圈是由30个直径为0.8mm的绞合线形成的线匝。利用初级电子元件提供的初级电压的有效值约为12V，其所具有的初级频率为50kHz。次级电子元件是如此设计的，使得它在输出端上提供一个约为12V至24V的直流电压。在次级侧可提供超过10W的功率。

根据本发明的装置300的另外一个实施例在图6中示出。对于功能相同的元件而言与在装置100中使用相同的附图标记。为了避免重复，引用上述的说明。

装置300仅仅用于将电功率从壁部分1传递到翼扇部分3中。它因此始终在壁/翼扇系统中附加于传统的铰链使用。

在该装置300中因此缺少销100。相应地，支承套11、12不设有钻孔。它们如此与容纳部8、9相适配，使得它们能够被压入容纳部中以形成力锁合，从而在彼此面对的端侧上可以支承压缩弹簧18、18'。

初级线圈19和次级线圈20因此具有这样的线圈体，其与装置100中使用的线圈体不同，不具有任何中心的用于销穿过的贯通孔，而是在那儿设计成实心体。

如果该根据本发明的装置安装在包含传统铰链的墙壁/门系统上，那么这如此实现，即铰链部分4、6以它们的彼此面对的端侧不是彼此贴靠，而是保留一个间隙，该间隙被在弹簧力作用下在端侧被彼此压靠的初级线圈和次级线圈桥接。因为这些线圈在缺少穿过它们的销的情况下也可以横向于铰接轴线S移动，所以可以在所有三个空间方向上实现翼扇在壁部段中的校准，而无需装置为此进行特别的适配。

附图标记清单

100，300  装置

200       系统

1         上部的壁部分

2         下部的壁部分

3         翼扇部分

4，4′    壁铰链部分

5，5′    门固定部分

6         翼扇部分

7         翼扇固定部分

8，8′    销容纳部

9         销容纳部

10        销

11，11′  支承套

12        支承套

13        突起

14        端部区域

15        扩宽部

16        钻孔

17        支承盘

18、18'   压缩弹簧

19        初级线圈

20        次级线圈

21        端侧

22        端侧

23        初级线圈外壳

24         次级线圈外壳

25         外端壁

26         外端壁

27         内部的罩壳壁

28         内部的罩壳壁

29         外部的罩壳壁

30         外部的罩壳壁

31         初级线圈绕组

32         次级线圈绕组

33         屏蔽体

34         通道

35         通道

36         连接导线

37         连接导线

38         初级电子元件

39         次级电子元件

40         输入端

41         电网电压

42         输出端

43         输入端

44         输出端

45         负载/蓄能器

46         凹部

47         套筒

48、48'    贯通孔

Claims (15)

1.一种用于将电功率从固定的壁传输到围绕铰接轴线铰接安装在所述壁上的翼扇上的装置，该装置包含：

能被固定在壁上的壁部分；

能被固定在翼扇上的翼扇部分；

设置在所述壁部分上的初级线圈；和设置在翼扇部分上的次级线圈；其中，初级线圈和次级线圈设置成在端侧彼此面对，其特征在于：

初级线圈包含初级线圈绕组和具有铁磁性或亚铁磁性特性的线圈外壳，该线圈外壳在面向翼扇部分的端侧上是敞开的并且在对置的端侧上至少几乎完全覆盖初级线圈绕组，并且

次级线圈包含次级线圈绕组和具有亚铁磁性或铁磁性特性的次级线圈外壳，该次级线圈外壳在面向壁部分的端侧上是敞开的并且在对置的端侧上至少几乎完全覆盖该次级线圈绕组。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于：

初级线圈外壳和/或次级线圈外壳具有内部的罩壳壁，围绕该内部的罩壳壁缠绕相应的线圈绕组。

3.按权利要求2所述的装置，其特征在于：

内部的罩壳壁设计成圆柱形的。

4.按权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于：

初级线圈外壳和/或次级线圈外壳具有外部的罩壳壁，该外部的罩壳壁与内部的罩壳壁同心地设置。

5.按权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于：

初级线圈外壳和/或次级线圈外壳分别由含有亚铁磁性的和/或铁磁性的颗粒的塑料构造成一体的。

6.按权利要求5所述的装置，其特征在于：这些颗粒含有锰-锌-铁氧体材料。

7.按权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于：

线圈外壳包含导电的屏蔽体。

8.按权利要求7所述的装置，其特征在于：

该屏蔽体包含设置在线圈外壳的外表面上的导电的层或层套。

9.按权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于：

初级线圈绕组和次级线圈绕组由适合于初级电压和次级电压以及初级电流强度和次级电流强度以及频率的绞合线制成。

10.按权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于：

初级线圈体和次级线圈体分别具有一个大致与所述内部的罩壳壁同心地沿着铰接轴线方向延伸的开孔，定义铰接轴线的销能够穿过该开孔插入。

11.按权利要求10所述的装置，其特征在于：其特征在于：

销在被初级线圈和次级线圈覆盖的长度上包含一个具有亚铁磁或铁磁特性的套筒。

12.按权利要求11所述的装置，其特征在于：

该套筒设置在与销的纵轴线同心地延伸的凹部中。

13.按权利要求11或12所述的装置，其特征在于：

该套筒由含有铁氧体颗粒的塑料制成。

14.按权利要求13所述的装置，其特征在于：

铁氧体颗粒含有锰-锌-铁氧体材料。

15.按权利要求1至14中任一项所述的装置，其特征在于：

初级线圈和次级线圈其中至少一个如此支承在壁部分或者说翼扇部分中，使得能够被弹簧力朝向相应另外的线圈加载地沿着铰接轴线的方向移动。

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