CN107430934B - 用于电磁线圈的遮盖部 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电磁线圈(2)的遮盖装置(1)，其中，所述电磁线圈设计用于与配合电磁线圈之间进行感应能量传输，其中，该遮盖装置构造为用于电磁线圈(2)的壳体，该遮盖装置构造用于将遮盖装置固定在车辆的底部上，并且该遮盖部具有用于磁体引导元件的多个空隙(4a)，其中，所述空隙这样构造，使得在每个空隙中可分别装入至少一个磁体引导元件(6a)。

Description

用于电磁线圈的遮盖部

技术领域

本发明涉及一种用于电磁线圈的遮盖装置，其中，所述电磁线圈设计用于在该电磁线圈与配合电磁线圈之间进行感应能量传输。

背景技术

本发明涉及车辆的可充电电池的感应充电领域。车辆、尤其是具有电驱动装置的车辆具有可充电电池以用于存储电能。车辆的可充电电池可以例如通过连接到车辆外部电源(例如通过连接到公共电网)充电。用于对车辆电池进行自动无线感应充电的措施在于，从地面至车辆底部通过磁感应桥接车辆底部离地间隙并传输电能，以便对电池充电。车辆在车辆底部区域中具有所谓的次级线圈，其中，所述次级线圈通过在这里未进一步说明的阻抗适配和整流器与车辆的可充电电化学蓄能器连接。初级线圈处于车辆外，相对于所述初级线圈定位包括次级线圈的车辆以便充电。所述初级线圈也可以称为基础或地面单元，因为初级线圈以合适的方式与地基、例如停车场连接，例如参看文献DE 10 2007 033 654A1。

按照现有技术DE 10 2011 014 752 A1提出，为了避免相邻通讯电路的初级线圈的干扰，通过装入铁氧体材料实现对初级线圈的场的屏蔽。为此提出一种用于初级线圈的壳体部件，所述壳体部件设置用于接纳包括铁氧体的遮盖部件，其为通讯电路提供无场空间。

发明内容

本发明的任务是，提供一种用于电磁线圈的遮盖装置，其适合用于改善设计用于与配合电磁线圈之间进行感应能量传输的线圈的电磁特性。

按照本发明，遮盖装置至少部分地构造为用于电磁线圈的壳体，其中，所述遮盖装置构造用于将该遮盖装置固定在车辆的底部上，所述遮盖部具有用于磁体引导元件的多个空隙，并且所述空隙这样构造，使得在每个空隙中可分别装入至少一个磁体引导元件。

因此，所述遮盖装置是用于可集成在车辆侧的次级线圈的至少一部分壳体。附加地也可以在所述遮盖装置中安放磁体引导元件或将磁体引导元件装入其中。包括可装入的磁体引导元件的遮盖装置具有如下特性，即，当这样的磁体引导元件装入时，在次级线圈与电磁场耦合的情况中，所述场的通量可以从线圈的遮盖部通过作为磁导体的引导元件被有针对性地引导或转向。

按照本发明的一种实施形式，所述遮盖装置对于每个可装入的磁体引导元件分别具有一个固定机构。因此，如果所述磁体引导元件装入，磁体引导元件在所述遮盖装置中或被所述遮盖装置相对于其固定、即保持。

也有利的是，每个固定机构构造为夹紧保持装置。在该情况中，磁体引导元件在遮盖装置中/上的保持可以通过将其夹紧在遮盖装置中实现。

例如，遮盖装置可以为此具有槽和/或夹。所述槽和/或夹这样实施，使得其将夹紧力施加到装入的磁体引导元件上并且将所述磁体引导元件夹紧在遮盖装置中/上。

按照本发明的一种优选实施形式，在所述多个空隙的每个空隙中装入至少一个磁体引导元件。按照该实施形式，适合用于接纳磁体引导元件的空隙被磁体引导元件占用。

优选地，这样的遮盖装置的磁体引导元件长方体形地构造。在此涉及非常简单的并且坚实的磁体引导元件。长方体形的磁体引导元件在其长方体形状方面可以分别具有不同的尺寸。

备选地，磁体引导元件具有横截面为平行四边形的棱柱的形状。以这种方式可能的是，在集成的次级线圈和相互作用的磁场中，优化通量线相对于次级线圈的引导。这按照另一种备选方案也可以利用具有带有支腿的长方体形状的磁体引导元件。

对于遮盖装置的磁特性也可以有利的是，个别磁体引导元件长方体形地构造，个别磁体引导元件具有横截面为平行四边形的棱柱的形状，并且个别磁体引导元件具有带有支腿的长方体的形状。遮盖装置因而具有不同基本形状的磁体引导元件。

尤其是，给出的基本形状并不限制普适磁体引导元件的其他基本形状。磁体引导元件可以例如具有不同的棱柱形状或相同的棱柱形状。棱柱理解为多角体或多边体。也可以使用倒圆棱柱，即具有倒圆的角和/或边的棱柱。

此外有利的是，磁体引导元件基本上由软磁材料制成。尤其是，所述软磁材料可以是铁氧体。铁氧体具有高磁导率，但具有低导电性。铁氧体因此几乎没有涡流损耗地引导电磁场。

此外有益的是，遮盖装置具有屏蔽板。屏蔽板具有如下特性，即，在存在电磁交变场时产生涡流，所述涡流阻止板穿过电磁交变场并且由此屏蔽在板的“电磁阴影”中的区域。这在如下情况中是有利的，即，遮盖装置的特定区域应该有针对性地保持无交变场，以便例如接纳易受干扰的控制电子装置。

此外有利的是，遮盖装置具有至少一个用于固定在车辆的底部上的固定机构。这样的固定机构可以多样化地实施，例如作为孔图案以便接纳销或螺钉。

按照本发明的另一种实施形式，遮盖装置是包括电磁线圈的电磁线圈单元的部分，其中，电磁线圈与遮盖装置连接，并且遮盖装置至少部分地用作用于电磁线圈的壳体。附加地，电磁线圈单元具有磁体引导元件，所述磁体引导元件装入遮盖装置的空隙中。磁体引导元件装入所有空隙中或至少个别空隙中。

按照本发明的另一种实施形式，车辆具有这样的电磁线圈单元，其中，电磁线圈单元固定在车辆的底部上，车辆的底部或处于车辆底部区域中的车辆构件限定遮盖装置的多个空隙以及装入空隙中的磁体引导元件。这表示线圈单元这样精确配合地固定在车辆的底部上或中，使得装入遮盖装置中的磁体引导元件通过其单独的大小或特别的定位填充在线圈单元和底部之间的结构空间。以这种方式，次级线圈通过穿过线圈的磁场与遮盖装置的磁体引导元件的耦合有效放大。这样次级线圈可以作为复杂的并且耗费的构件通用地装入不同的车辆类型中并且其有效大小通过磁体引导元件按照车辆类型修改。亦即，仅遮盖装置和磁体引导元件与相应车辆类型的底部适配。因此对已充分开发的次级线圈本身，在集成到车辆中时不进行设计适配。

总体上，本发明依据如下考虑：在感应充电中，通过在地面上的初级线圈至车辆下侧的次级线圈越过气隙传输能量。所述气隙在此为大约7cm至大约20cm。该距离取决于车辆底部离地间隙和初级线圈的结构高度。基于车辆的众多边界条件，次级线圈的大小显著受到限制或预定。

在充电时两个线圈的耦合质量显著决定能量传输的效率。耦合随着系统的减小和距离的增加而恶化。存在不同的线圈设计和电路设计，用于抑制这种情况。在此示出车辆底部的磁特性对能量传输的效率有大的影响。

将次级线圈结合到车辆底部中取决于车辆设计。设有如下车辆，其在次级线圈的紧邻周围环境中几乎不具有金属部件，但又在其他车辆设计中次级线圈可以非常紧密地例如利用铝板材包围。

因为次级线圈非常暴露地安装或必须安装在车辆上(其因碎石、在次级线圈的位置上安置车辆底部等引起危险)，所以所述次级线圈通过在下侧的遮盖部保护。该遮盖部也关闭在线圈边缘上的间隙，以便阻止“钩入”杂质。这样例如不会有从地面伸高的分支“钩入”并在行驶期间将线圈扯去。

通过次级线圈对磁通的优化基于在车辆底部区域中的结构空间限制而只能受限。如果结构相同的次级线圈应该作为组合部件元件或单元构件在多种车辆类型中使用，则磁通的特定于车辆类型的适配实际上几乎不可能。但这可能是必需的，因为例如底部离地间隙显著不同，所以次级线圈的包边不具有“严格的”矩形形状或基于在底部中存在的金属部件在一些位置上必须将磁通最小化。即缺乏的特定于车辆类型的优化可以在能量传输时导致高损耗。

次级线圈本身基于高复杂性而不适合用于适配车辆的特别给定条件。借此对于每个个别车辆类型可能产生非常高的适配耗费，这尤其是带来成本缺点。然而，预计用于保护次级线圈的遮盖部从结构角度是“较简单的”构件，该构件在许多情况中本来必须与车辆适配，因为通过遮盖部，次级线圈可以固定到车辆上。因此提出借助遮盖部实现特定于车辆的优化。

具体提出，利用次级线圈的遮盖部来接纳用于场引导的导磁元件。这样可以例如将辅助磁通的铁氧体放入遮盖部中。借此能够提高能量传输的效率。

铁氧体可以这样引入并且也在其形状方面这样构造，使得场分布得到优化并且在次级线圈和辅助的铁氧体之间存在最小磁接触电阻。这减少了在次级线圈和铁氧体的区域中出现的杂散场的强度。通过装入不同大小的铁氧体和其特别定位，可以实现次级线圈的包边的各种造型并且实现与车辆的具体底部结构的尽可能好的细节适配。这样可以利用铁氧体例如将相对小的结构在磁性方面有针对性地使用在底部区域中。此外可以通过选择所述元件的大小根据其相对于次级线圈的位置实现对线圈相对于常规车轴的轻微扭转的安装或轻微错开的安装的补偿。

在具有车辆底部的优化结构和小的底部离地间隙的车辆中，有可能放弃用铁氧体进行装备。可以的是，遮盖部可用于多种车辆类型，所述遮盖部只如下修改，即，装入不同数量的可能不同大小的铁氧体。一种使用情况在于，在两种车辆类型中的车辆底部基于轴几何结构而相同，但基于车辆的不同机动化(发动机紧邻次级线圈)而适宜改变场引导。通过磁体引导元件的不同布局产生不同的场引导。

优化能通量的另一个可能性是通过装入用于屏蔽的板材阻止磁杂散场的进一步传播。工作原理是：在屏蔽板中感应出涡流，所述涡流阻止磁场进入板材中并且借此也阻止磁场到达板材后面(相对于初级线圈)的区域中。借此可以屏蔽铁磁部件、例如铁螺钉或易受干扰的构件、例如控制电路。屏蔽板可以同样如铁氧体那样通过在遮盖部中引入的接纳装置固定。

总之，以这种方式实现有利的特定于车辆类型的线圈集成，其可用于一件式的次级线圈。本来必需的或存在的构件(在这里是遮盖部)在功能上扩大，从而辅助磁通。次级线圈本身作为其复杂的高压构件与其不相关。借此简单、有效且低成本地实现在感应充电系统中的磁通的优化并且借此实现伸出特性的改善。这例如意味着，当车辆关于优化位置相对于初级线圈错开时，提高在充电时的能效和放大次级线圈相对于初级线圈的可容忍错位。尤其是存在与车辆类型的特别情况的适配可能性，而无须改变次级线圈本身。在这些构件上的改变在技术上非常耗费并且成本高昂。取而代之的是，使用具有可装入的铁氧体的用于线圈的特定于车辆类型的遮盖部。

附图说明

接着借助附图说明本发明的优选实施例。由此得出本发明的其他细节、优选实施形式和扩展方案。相同的附图标记示出相同的技术物体。详细示意性地示出

图1包括遮盖部的车辆侧电磁线圈单元(朝向车辆的一侧的视图)；

图2包括磁体引导元件的按照图1的线圈单元；

图3车辆侧电磁线圈单元(从上方观看的视图，即朝向车辆的一侧的视图)；

图4a优选实施形式(在磁体引导元件区域中的图1的剖面A-A'的视图)；

图4b另一种优选实施形式(在磁体引导元件区域中的图1的剖面A-A'的视图)

图4c另一种优选实施形式(在磁体引导元件区域中图1的剖面A-A'的视图)

具体实施方式

图1示出用于车辆的电磁线圈单元(100)。电磁线圈(2)、即用于对车辆的蓄能器感应充电的次级线圈由遮盖装置(1)遮盖。因此，遮盖部(1)集成次级线圈并且作为在底部和线圈单元之间的连接件起作用。线圈单元的在图1中示出的视图公开了朝向车辆底部的一侧。遮盖装置具有用于螺钉连接的以孔图案形式的排出口(5)，所述螺钉连接用于将遮盖装置并且借此将线圈单元固定在车辆底部上。遮盖部优选由塑料材料制造。遮盖装置具有多个空隙(4a)。加强遮盖装置的支承楔(4)也是限定所述空隙的部件。

图2示出按照图1的线圈单元，在该图中，磁体引导元件(6a、6b、8a、8c、9a、9d)装入空隙中。按照图3的另一种实施形式，各个空隙对单独构造有磁体引导元件。这如下得出，即，遮盖装置和磁体引导元件与车辆的底部适配。换句话说，线圈(2)可以作为统一的构件通过遮盖装置和磁体引导元件的大小和/或形状在磁性上和结构上与相关的车辆类型适配。尤其是空隙也可以单件地设置，即不环绕地设置或者说磁体引导元件不在围绕线圈的封闭周边中设置。空隙的这样的缺失位置也称为缺失空隙并在图3中以附图标记(4b)表征。磁体引导元件在此无须以等距的距离设置。通过支承元件(4)的特别的宽度和/或布置结构可以单独确定每个个别磁体引导元件的位置。

图4a至4c示出在磁体引导元件区域中的图2的剖面A-A'。遮盖装置(1)按照图4a至4c具有包括槽(21、21'、21")和夹(22、22'、22")的系统，磁体引导元件(9a、9a'、9a")可以形锁合地接纳到所述系统中。磁体引导元件是铁氧体材料。在图4a至4c中利用箭头表征在特定时刻电磁交变场的磁场力线。铁氧体引导场力线并且由此阻止例如在车辆结构中产生涡流损耗。基于高磁导率，磁力线“跟随”铁氧体并且借此较少进入其他结构中，例如车辆底部上。亦即铁氧体有助于有效放大线圈的有效直径。

按照图4a，铁氧体是长方体形并具有矩形横截面。这是简单的、低成本的并且坚实的实施形式。较复杂的形式借助图4b以具有平行四边形形式的横截面的棱柱得出。这具有改善磁通量向磁体引导元件中的(如通过磁力线表示的)耦入的优点。按照图4c，铁氧体也可以以支腿的形式实施，以便附加地改善耦入。

按照一种实施变型方案可能的是，所有磁体引导元件和空隙在大小和形状方面相同地确定。然而优选地，如由图3可知，各一个磁体引导元件与一个空隙单独适配，从而多个磁体引导元件分别在形状和大小方面不同地确定。尤其可以的是，图3的磁体引导元件(9d')示例性地垂直于线圈平面并且在图3的视图中垂直于图平面具有与例如其相邻磁体引导元件不同的厚度。各个磁体引导元件的尺寸由装配在底部上的遮盖装置和车辆底部之间的结构空间的尽可能好的填充得出。亦即，图3的遮盖部(1)和磁体引导元件与特定车辆类型的底部适配。所述适配通过遮盖部的轮廓、通过空隙的大小以及通过磁体引导元件的大小和形状得出。按照用于另一种车辆类型的另一种实施形式得出另一种遮盖部坯件和另一数量以及另一大小和形状的相应磁体引导元件。有利地，这些不同实施形式的遮盖部适合用于接纳相同的次级线圈。

附图标记列表

1 遮盖部

2 被遮盖的电磁线圈

4 支承楔

4a 空隙

4b 缺失空隙

5 固定机构

6a、6b、8a、8c、9a、9d 相应一个磁体引导元件

9a、9a'、9a"、9d' 相应一个磁体引导元件

21、21'、21" 相应一个槽

22、22'、22" 相应一个夹

100 电磁线圈单元

Claims (16)

1.用于电磁线圈(2)的遮盖装置(1)，其中，所述电磁线圈设计用于与配合电磁线圈之间进行感应能量传输，

其特征在于，

该遮盖装置至少部分地构造为用于所述电磁线圈的壳体，

该遮盖装置构造用于将该遮盖装置固定在车辆的底部上，并且

该遮盖装置具有用于磁体引导元件的多个空隙(4a)，其中，所述空隙这样构造，使得在每个所述空隙中能够装入至少一个磁体引导元件(6a)，并且所述磁体引导元件在围绕所述电磁线圈的封闭周边中设置。

2.按照权利要求1所述的遮盖装置，

其特征在于，

该遮盖装置对于每个可装入的磁体引导元件分别具有一个固定机构。

3.按照权利要求2所述的遮盖装置，

其特征在于，

每个所述固定机构构造为夹紧保持装置。

4.按照权利要求3所述的遮盖装置，

其特征在于，

所述夹紧保持装置具有槽(21、21'、21")和/或夹(22、22'、22")。

5.按照权利要求1至4之一所述的遮盖装置，

其特征在于，

在所述多个空隙的每个空隙中装入至少一个磁体引导元件。

6.按照权利要求5所述的遮盖装置，

其特征在于，

所述磁体引导元件长方体形地构造。

7.按照权利要求5所述的遮盖装置，

其特征在于，

所述磁体引导元件具有横截面为平行四边形的棱柱的形状。

8.按照权利要求5所述的遮盖装置，

其特征在于，

所述磁体引导元件具有带有支腿的长方体的形状。

9.按照权利要求5所述的遮盖装置，

其特征在于，

个别磁体引导元件长方体形地构造，

个别磁体引导元件具有横截面为平行四边形的棱柱的形状，并且

个别磁体引导元件具有带有支腿的长方体的形状。

10.按照权利要求5所述的遮盖装置，

其特征在于，

所述磁体引导元件由软磁材料制成。

11.按照权利要求10所述的遮盖装置，

其特征在于，

所述软磁材料是铁氧体。

12.按照权利要求5所述的遮盖装置，

其特征在于，

该遮盖装置具有屏蔽板。

13.按照权利要求1至4之一所述的遮盖装置，

其特征在于，

该遮盖装置具有至少一个用于固定在车辆的底部上的固定机构(5)。

14.电磁线圈单元(100)，包括按照权利要求1至4之一所述的遮盖装置(1)和电磁线圈(2)，

其特征在于，

所述电磁线圈与所述遮盖装置连接，并且

所述遮盖装置至少部分地用作用于所述电磁线圈的壳体。

15.按照权利要求14所述的电磁线圈单元(100)，

其特征在于，

在所述多个空隙的每个空隙中装入至少一个按照权利要求5至12之一所述的遮盖装置的磁体引导元件。

16.车辆，包括按照权利要求15所述的电磁线圈单元，其中，该电磁线圈单元固定在车辆的底部上，并且车辆的底部或处于车辆底部区域中的车辆构件限定所述遮盖装置的多个空隙以及装入所述空隙中的磁体引导元件。