CN108463864B - 初级线圈单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种初级线圈单元(6)，其适于与次级线圈单元(7)电磁耦合，其中，该初级线圈单元包括初级线圈(6a)和初级铁氧体(6b)，并且所述初级线圈相对于所述初级铁氧体可移动地被支承。

Description

初级线圈单元
技术领域
本发明涉及一种初级线圈单元，其适于与次级线圈单元电磁耦合，其中，所述初级线圈单元包括初级线圈和初级铁氧体，并且本发明涉及一种用于通过具有初级线圈单元和次级线圈单元的感应式充电系统为电气构件供应电功率的方法。
背景技术
具有电驱动装置的车辆典型地具有蓄电池，在所述蓄电池中电能可以被存储用于运行车辆的电机。车辆的蓄电池可以用供电网络中的电能充电。为此目的，蓄电池与供电网络耦合，以便将供电网络中的电能传输到车辆的蓄电池中。所述耦合可以有线连接地(通过充电缆线)和/或无线地(借助在充电站与车辆之间的感应耦合)进行。
一种用于对车辆蓄电池进行自动无线感应充电的措施是，从地面至车辆底部通过磁感应经由底部离地间隙将电能传输给蓄电池。为此，车辆包括次级充电单元，该次级充电单元与车辆外部的初级充电单元通过磁耦合配合作用。
对于有效的感应充电来说必需的是，在初级充电单元的线圈中的以及在次级充电单元中的损耗尽可能保持得低并且所述两个充电单元在充电时沿车辆的x方向和y方向的位置(在车辆的对于本领域技术人员已知的轴坐标中)尽可能一致。
根据现有技术，例如参见文献US2010117596A，因此提出将车辆定位到停车场上的、具有初级线圈单元的精确定位系统，以实现最佳的磁耦合。
发明内容
本发明的任务是，提供一种改进的初级线圈单元，其适于与次级线圈单元电磁耦合，其中，该初级线圈单元包括初级线圈和初级铁氧体，以及提供一种改进的用于为电气构件供应电功率的方法，在该方法中使用具有初级线圈单元和次级线圈单元的感应式充电系统。
所述任务通过一种初级线圈单元来解决，其适于与次级线圈单元电磁耦合，其中，该初级线圈单元包括初级线圈和初级铁氧体。
按照本发明，所述初级线圈相对于初级铁氧体可移动地支承。
这意味着，包括初级线圈和初级铁氧体的初级线圈单元这样设计，使得初级线圈与初级铁氧体非刚性地连接，而是相对于初级铁氧体可移动地支承。
按照本发明的一种实施形式，所述初级线圈为此优选地实施为圆形线圈，其中，所述初级铁氧体包括具有第一侧和第二侧的扁平基本形状，并且所述初级铁氧体设计用于，将初级线圈在其自重下平放地接纳在所述扁平基本形状的第一侧上。也可使用能够稳定地平放在初级铁氧体上的其它线圈类型。
因此，初级线圈相对于初级铁氧体的可移动的支承可通过如下方式确保：初级铁氧体具有扁平基本形状，例如以椭圆形的、矩形的或圆滑板状的构型形式。因为扁平构型必然基本上具有两侧，所以在此称为第一侧和第二侧。在所述两侧的一侧上(在此称为第一侧)，在按照规定使用初级线圈时，初级线圈优选在其自重下放置在初级铁氧体的第一侧上并且在初级铁氧体的扁平基本形状延伸的平面中相对于初级铁氧体是可移动的。因此换句话说，在按照规定使用时初级线圈基本上将自身与质量有关的重力基本上施加到初级铁氧体板的第一侧上。
初级线圈的相对运动涉及初级铁氧体板的平面，也就是说，如果初级线圈运动，则该运动平面平行地沿初级铁氧体板的延伸方向并且相对于初级铁氧体板进行。
按照本发明的另一种变型方案，所述初级线圈单元包括至少一个铁氧体元件，其中，所述至少一个铁氧体元件相对于初级铁氧体可移动地支承。
换句话说，所述初级线圈单元除初级铁氧体之外也包括至少一个另外的铁氧体元件，该另外的铁氧体元件相对于初级铁氧体可移动地支承。因此，不仅初级线圈而且所述至少一个另外的铁氧体元件相对于初级铁氧体可移动地支承。
优选地，所述至少一个铁氧体元件相对于初级铁氧体可翻转地支承，其中，所述铁氧体元件以可翻入和可翻出由初级铁氧体的扁平基本形状构成的平面中的方式支承。
在初级线圈可移动地支承在初级铁氧体的平面中期间，所述至少一个铁氧体元件可以相对于初级铁氧体的扁平基本形状翻转。因此，所述铁氧体元件在翻转时要么翻转出初级铁氧体的扁平板状平面要么翻转入所述平面中。以这种方式，在初级线圈单元内的磁活化面(其至少包括初级铁氧体的磁活化面)在铁氧体元件的位置处减小或增大。根据初级线圈单元的运行情况，可能希望在铁氧体元件的位置处增大或减小初级线圈单元的磁活化面。通过相应地翻入或翻出铁氧体元件可实现所述增大或减小。
本发明的另一种变型方案基于：至少一个铁氧体元件具有非导磁的屏蔽元件，并且该非导磁的屏蔽元件在铁氧体元件翻入时延续初级铁氧体的扁平基本形状的第二侧。
所述初级铁氧体的扁平基本形状的第二侧如上所述是初级铁氧体的与初级铁氧体的在按照规定使用初级线圈单元时供初级线圈平放的第一侧相对置的那侧。在铁氧体元件翻入初级铁氧体的平面中时，所述屏蔽元件因此位于初级铁氧体的平面中，但位于初级铁氧体的背离初级线圈的那侧上。在铁氧体元件翻转出初级铁氧体的平面时，所述屏蔽元件大致垂直于初级铁氧体的平面。这意味着，在铁氧体元件翻出时不仅初级铁氧体的磁活化面在相关铁氧体元件的所述位置处变小，而且附加地非导磁的屏蔽元件抑制磁杂散场的传播。因此，所述元件不仅在翻入位置中对优化在初级铁氧体中的磁通量特性做出贡献，而且在翻出位置中对屏蔽有害杂散场做出贡献。
按照本发明的一种有利的进一步改进，所述初级线圈单元包括多个铁氧体元件。所述多个铁氧体元件相对于初级铁氧体这样设置，使得初级铁氧体沿扁平基本形状完全被铁氧体元件包围。
以这种方式确保：在初级铁氧体的扁平基本平面中初级铁氧体被可翻入和可翻出的铁氧体元件包围。因此，沿在初级铁氧体的平面中的每个方向，初级充电单元的导磁面可选地可以(通过翻入的元件)增大或(通过翻出的元件)减小。
本发明的另一种变型方案如下设计：所述多个铁氧体元件包括铁氧体元件组和铁氧体元件子组，其中，初级线圈单元分别对于一个铁氧体元件子组包括构成该子组的铁氧体元件的悬挂装置，并且铁氧体元件组具有多个铁氧体元件子组，其中，初级线圈单元分别对于一个铁氧体元件组包括铁氧体元件控制单元，构成该组的铁氧体元件子组的悬挂装置分别可利用所述铁氧体元件控制单元来控制，以便使子组的铁氧体元件翻入或翻出。
换句话说，不是每个单个的铁氧体元件必须单独地可控制、也就是说可翻入和可翻出，而是多个铁氧体元件可以组合成组和子组，所述组和子组可以共同翻转。铁氧体元件子组具有相同的悬挂装置，也就是说所有子组可以被翻入或翻出。所述控制单元可以控制多个这样的子组，也就是说彼此无关联地翻入或翻出其铁氧体元件，其中，所述多个子组形成一个组或所有铁氧体元件组翻入或翻出。
重要的是，初级线圈单元的磁作用面积通过翻转铁氧体元件可改变，其中，最大磁作用面积通过初级铁氧体的面和由所有铁氧体元件构成的面(当这些面翻入时)给出，并且最小作用面积仅通过初级铁氧体的面给出。通过翻转部分铁氧体元件，可调设出在所述极限面积之间的面积大小。
特别有利的是，充电系统包括这样的初级线圈单元和次级线圈单元，其中，所述初级线圈单元适于与所述次级线圈单元电磁耦合，从而可连接在次级侧的电气构件可被供应电功率。
所述充电系统因此除按照本发明的或按照本发明进一步构成的初级线圈单元之外具有次级线圈单元，以便将电功率通过电磁耦合从初级线圈单元传输给次级线圈单元。所述次级线圈单元可以是现有技术中的次级充电单元。
此外提出一种按照本发明的用于通过具有初级线圈单元和次级线圈单元的感应式充电系统为电气构件供应电功率的方法。该方法包括以下步骤：
——调设次级线圈单元相对于初级线圈单元的粗位置，以便能够在初级线圈单元与次级线圈单元之间产生电磁耦合，
——将初级线圈单元的初级线圈相对于初级线圈单元的初级铁氧体沿优选方向从初级线圈的初始位置移动到初级线圈的充电位置中，以便提高次级线圈单元相对于初级线圈单元的粗位置的电磁耦合因数，其中，所述优选方向位于初级铁氧体的扁平基本形状的平面中，并且
——沿初级线圈移动的优选方向增大初级充电单元在初级铁氧体的扁平基本形状的平面中的磁作用面积，以便进一步提高在充电位置中通过初级线圈和次级线圈单元的磁通量，和/或
——反向于初级线圈移动的优选方向减小初级充电单元在初级铁氧体的扁平基本形状的平面中的磁作用面积，以便最小化在充电位置中通过初级线圈和次级线圈单元的磁杂散场。
因此首先为了利用充电系统将电功率通过电磁耦合从初级线圈单元传输至次级线圈单元，该次级线圈单元在空间上粗略地相对于初级线圈单元定位。
在这样的通常通过使车辆停车调设出的粗位置中，虽然在所述两个单元之间可产生电磁耦合，然而在正常情况下在粗位置中的耦合因数不是最佳的。为了优化所述耦合因数，在另一个步骤中初级线圈单元的初级线圈相对于初级线圈单元的初级铁氧体沿优选方向从初级线圈的初始位置移动到初级线圈的充电位置中。
所述移动可以通过多种可能措施中的一种措施或通过多种所述措施的组合得以实现。可设想到，以初级侧和次级侧定位线圈形式的、通过对于定位过程产生的磁场引起的磁性相互作用。初级线圈和次级线圈本身也可以有针对性地用于此。然而优选地使用通过绳索传动装置或连杆将移动的力传输到线圈上的伺服马达。为了能够调设初级线圈在二维平面中的任意位置，集成两个伺服马达。应该能够实现在平面的每个方向上在平面内+/-10至20厘米的移动行程。
用于对线圈定位的控制马达的调节可以通过调设在初级线圈与次级线圈之间的电功率的传输效率的局部最大值实现。在充电位置中，所述耦合因数相比于在粗位置中的耦合因数得到改进。移动的优选方向位于初级铁氧体的扁平基本形状的平面中。在最后的步骤中，传输电功率的交变场的磁通量附加地得以优化，其方式为：初级铁氧体在初级铁氧体的扁平基本形状的平面中的磁作用面积适配于初级线圈的充电位置。在此，作用面积在充电位置的区域中增大，也就是说初级线圈在前面的步骤中进行移动的地方。附加地，初级铁氧体的磁作用面积可以沿初级线圈在前面的步骤中移动离开的方向减小。以这种方式，在初级铁氧体中的磁通量在初级铁氧体对于功率传输无效的位置处被抑制。换句话说，磁作用面积可以通过翻转铁氧体这样调设，使得初级线圈在充电位置中对中地处于磁作用面积上，也就是说使得线圈以及通过翻转形成的面在初级铁氧体的平面中具有一个共同的几何中心点。
按照用于通过具有初级线圈单元和次级线圈单元的感应式充电系统为电气构件供应电功率的方法的进一步改进方案，所述步骤如下实施：
——调设次级线圈单元相对于初级线圈单元的粗位置，以便在初级线圈单元与次级线圈单元之间产生电磁耦合，
——将初级线圈相对于初级铁氧体沿优选方向从初始位置移动到充电位置中，其中，所述优选方向位于初级铁氧体的扁平基本形状的平面中，以提高次级线圈单元相对于初级线圈单元的粗位置的电磁耦合因数，
——通过操控一个或多个铁氧体元件控制单元翻离相对于初级铁氧体首先翻入的铁氧体元件，其中，与初级线圈在充电位置中具有最大距离的铁氧体元件被翻离，和/或通过操控一个或多个铁氧体元件控制单元翻入相对于初级铁氧体首先翻出的铁氧体元件，其中，与初级线圈在充电位置中具有最小距离的铁氧体元件被翻入，从而形成磁活化面，初级线圈在充电位置中沿垂直于初级铁氧体的扁平基本形状的平面的观察方向对中地放置在该面上。
按照所述方法，为了增大和/或减小初级铁氧体的磁作用面积，铁氧体元件翻入或翻出初级铁氧体的扁平基本形状的平面。对于最佳的能量传输和功率传输，在初级铁氧体的平面中处于初级线圈在前面的步骤中移动到的充电位置的区域中的铁氧体元件被翻入或保持翻入。与所述充电位置具有较大空间距离的铁氧体元件被翻出或保持翻出。通过针对目标地翻入或翻出铁氧体元件形成磁活化面，初级线圈对中地位于该面上，也就是说初级线圈沿垂直于初级铁氧体的扁平基本形状的平面的观察方向对中地放置在初级铁氧体上。由于上述的方法步骤，沿所述观察方向次级线圈同样与初级侧的磁活化面对中以及因此也与初级线圈对中。由此，在磁活化面中传导的磁通量在初级线圈所处的位置中集中并且因此实现以传输功率的磁交变场最大程度地贯穿初级线圈和次级线圈。
本发明基于以下考虑：
具有电驱动装置的车辆典型地具有蓄电池，在该蓄电池中可以存储有电能以用于运行车辆的电机。车辆的蓄电池可以用供电网络中的电能充电。为此目的，蓄电池与供电网络耦合，以便将供电网络中的电能传输到车辆的蓄电池中。所述耦合可以有线连接地(通过充电缆线)和/或无线地(借助在充电站与车辆之间的感应耦合)进行。
除线缆连接的充电以外，为电动和插电式混合动力车辆感应地无线充电是另一种充电变型方案，该充电变型方案具有高舒适性的优点并且因此被认为对于终端用户是具有吸引力的。
所述充电在感应式充电中按照当今的现有技术很大程度上是自动进行的。所述能量传输通过在车辆底部上沿z方向相对宽的空气间隙经由车辆外部的初级线圈与车辆集成的次级线圈的感应耦合实现。所述两个线圈一起形成脱开耦合的变压器。在此，能量传输的关键可以是所述宽的空气间隙，该空气间隙尤其是在越野车中可以达到很大的值(沿车辆z方向大于20cm的值)。附加地还沿车辆的x和y方向水平移动，因为用于将两个线圈相对于彼此定位的停车过程仅能够以最终的精度进行。目前系统的目标是，关于沿x和/或y方向的错位实现尽可能大的公差，以便能够简单、快速且舒适地实现终端用户的泊车、也就是说线圈彼此间的定位。
在没有一般性限制的情况下从通常具有大致方形成形部的圆形线圈单元出发。所述线圈单元分别包括实际的线圈本身以及铁氧体。线圈的绕组经常这样设计，使得该绕组被简单地“平放”到扁平的铁氧体上；但较复杂的三维结构也是可能的，在该三维结构中线圈例如节省空间地被铁氧体包围。
根据现有技术的线圈系统的缺点在于：在停放的车辆与底部固定的初级线圈错位(沿x和y方向错位)时产生场曲线，在该场曲线中由于侧向地错开仅少量的场线“流过”次级线圈。这导致脱开耦合的传输器的较低耦合因数以及因此降低的能量传输效率；电磁损耗是高的。本领域技术人员尝试在现有技术中通过如下方式解决这个问题，即，通过技巧性线圈操控使损耗相对于还可传输的能量最小化，以便在整体上降低传输功率时积极地影响传输效率。也已知多种措施，按照这些措施x-y错位被纠正，例如通过初级侧线圈单元作为整体的移动，参见例如DE102011077427A1。当然如果初级线圈单元作为整体被追踪，则非常大的且重的单元需要被移动。这导致复杂的机械结构，该机械结构附加地必须满足防超程
Figure GDA0002517844330000081
的要求。
因此提出使用x-y错位的改进的技术解决方案。选择如下措施，在该措施中仅部分初级线圈单元被移动。仅初级线圈的绕组相对于铁氧体被移动，从而场几乎可以最佳地适配(由不精确停放的车辆移动的)次级线圈。所述移动可以是相对容易的，因为初级线圈的绕组平放在铁氧体上，铜绕组例如连同塑料支架具有非常小的重量并且具有相对小的尺寸。在相对于初级线圈的铁氧体以及相对于次级线圈移动的初级线圈绕组中的耦合因数相当接近具有理想定位的次级线圈的系统。所述移动可以通过伺服马达实现。
但另一种优化可能性在于：磁力导向件沿初级线圈绕组的移动方向的水平“作用范围”适配于初级铁氧体的车轮，而无须使整个大的且重的初级铁氧体移动。为此部分铁氧体被翻离或翻入。因此，初级铁氧体在边缘区域中切分成单独的铁氧体元件。因此，通过翻离和翻入元件可以沿优选方向产生导磁性并且在其它方向上抑制导磁性。附加地，铁氧体元件可以设有由非导磁的金属制成的屏蔽板，以便在翻离的状态下使杂散场最小化。从铁氧体元件到铁氧体元件的中间空间的“跳跃”也可以通过所述板的屏蔽作用被防止。所述翻离也可以耦联到设计用于移动线圈的伺服马达上。为此，伺服马达可以具有这样的杠杆，使得在线圈移动时沿移动方向的铁氧体元件借助该杠杆能够被翻入并且反向于移动方向的铁氧体元件借助该杠杆能够被翻离。
同时可以使用通过翻离产生的中间空间，以便在各可移动的部件之间引入支承元件，这些支承元件能够实现初级线圈的稳定性。这是必要的，以便能够实现重量为几吨的车辆的底部单元的无损坏的可通过性。
上述构想可以以其它的线圈形式被传输。这能够实现初级线圈水平地适配非常不准确地停放的车辆，而不会产生在能量传输时的缺点。在停车时、也就是说在定位时可以接受更多公差。该系统可以平坦地集成于地面中(而没有绊脚槛(Stolperschwellen))。因为仅非常小的且轻的部件被移动，所以可以简单执行。因为场最佳地被引导，电磁辐射被最小化并且电磁兼容性得到改进。
根据另一种实施形式，由初级线圈和次级线圈组成的充电系统以类似的方式、然而互补地实施。这意味着，次级线圈相对于初级线圈定位。可翻转的铁氧体和伺服马达因此同样安放在次级侧。在所述配置中，次级铁氧体在重力侧背离次级线圈，从而次级线圈贴靠在次级铁氧体上并且基本上平放在次级线圈单元的同样扁平的壳体部件上或嵌入在所述壳体部件与次级铁氧体之间。其它技术特征可以基本上以类似的方式转用到该互补的实施方案上。
附图说明
接下来借助附图描述本发明的优选实施例。相同的附图标记代表相同的技术对象。由此得出本发明的其它细节、优选实施形式以及进一步改进方案。详细示意性地：
图1a示出现有技术：用于给车辆充电的感应式充电系统的俯视图。
图1b示出现有技术：在感应式充电系统的初级线圈和次级线圈产生电磁耦合时的初级充电单元、次级充电单元以及磁通量线。
图2a示出现有技术：在给车辆感应充电时在初级充电单元和次级充电单元错开定位时用于给车辆充电的感应式充电系统的俯视图。
图2b示出现有技术：在感应式充电系统的初级线圈和次级线圈产生电磁耦合以及初级线圈和次级线圈的开位置时的初级充电单元、次级充电单元以及磁通量线。
图3示出具有可移动的初级线圈的初级和次级线圈单元。
图4示出具有可移动的初级线圈以及可移动的铁氧体元件的初级和次级线圈单元。
图5示出充电系统，其包括具有可移动初级线圈的初级线圈单元并且包括具有翻出的铁氧体元件和翻入的铁氧体元件的次级线圈单元。
图6示出具有翻入的铁氧体元件沿初级铁氧体的周边的布置结构的初级线圈单元的俯视图。
具体实施方式
图1a首先根据现有技术示出车辆(1)的沿在对于本领域技术人员已知的车辆轴坐标系中的z轴的俯视图。所述车辆包括次级充电单元(3)，车辆可以通过该次级充电单元借助车辆外部的初级充电单元(2)感应地被供应电功率，优选用于给车辆内部的电气或电化学的能量储存器充电。
根据图1b，所述次级充电单元以规定的距离定位在z方向(空间参照系中的竖轴)上以用于充电。关于x方向(车辆纵轴)和y方向(车辆横轴)，次级充电单元可以理想地这样定位，使得在俯视图中(参见图1a)次级充电单元(3a)的电线圈与初级充电单元(2a)的电线圈尽可能对中或者说重叠。在所述理想位置中(在该理想位置中所述线圈在没有任何侧向x-y错位的情况下定位)在两个用于能量传输的线圈之间的电磁耦合通常是最佳的。仅所述z方向因此仍影响初级场(10)的磁场线贯穿次级线圈以及因此在次级侧可感应产生电功率的程度。未贯穿次级线圈以及未对电磁功率传输做出贡献的杂散场(11)的数值就此而言尽可能最小化。磁通量不仅在铁氧体的初级侧上而且在铁氧体的次级侧上、也就是说由具有高磁导电性的、初级充电单元(2b)的铁氧体以及次级充电单元(3b)的铁氧体有针对性地用于磁场线的空间定向，使得磁交变场的有效份额在充电时提高并且因杂散磁场份额引起的损耗被最小化。
根据在图1a和1b中示出的现有技术，在实际中经常出现如下问题：在给车辆充电时在初级充电单元上经受沿车辆x-y方向(也参见根据图2a和图2b的现有技术)的错位，因为根据图1a和1b无法过程可靠地实现理想的定位。由此结果是，根据图2b未对充电做出贡献的杂散场份额相比于在图1b中的情况提高并且因此至少理论上可达到的充电功率在实际中通常无法达到或者说仅能够以高的损耗达到。
图3示出按照本发明的初级线圈单元(6)的一种实施形式，该初级线圈单元克服由现有技术已知的缺点并且包括电初级线圈(6a)和呈扁平基本形状(6b)的初级铁氧体。为了将电磁功率从该初级线圈单元传输至次级线圈单元(7)，该次级线圈单元也可以是现有技术中的具有次级线圈(7a)和次级铁氧体(7b)的次级线圈单元，以特别有利的方式可以如下方式使用：初级线圈相对于初级铁氧体垂直于z轴可移动地支承。所述初级线圈单元和次级线圈单元形成感应式充电线圈系统，其中，次级线圈单元集成于车辆侧并且初级线圈单元位于车辆外用于操控线圈单元所需的电子电路出于简化描述的原因而未示出。如果车辆例如应该被充电，也就是说将功率从初级侧传输到次级侧上，则车辆停放在相对于初级线圈单元的粗位置中。该错位通过初级线圈随后的移动得到补偿。利用通过车辆相对于初级线圈单元的定位系统可检测到的错位，确定初级线圈的最佳的在初级铁氧体的x-y平面中要调设的充电位置。
为了优化电磁功率传输效率，初级线圈在次级线圈相对于初级线圈错位时沿x方向和/或沿y方向从起始位置(虚线示出)移动到充电位置中。该移动的初级线圈(6a’)相对于次级线圈(假定该次级线圈在充电期间处于对于本领域技术人员已知的车桥的参考系中的固定位置)关于x轴和y轴电磁理想地定位。这意味着，电磁耦合除了关于z轴的进一步优化可能性以外在初级线圈的充电位置中占据根据两个线圈沿x和y方向的相对位置的局部最大值。这在图3中通过参与功率传输的磁场份额(磁场线10)示出。杂散场份额在初级线圈的充电位置中被最小化。
图4、5和6示出按照本发明的初级线圈单元的另一种实施形式。所述初级铁氧体由初级线圈单元的铁氧体元件(21a至21f)补充。所述铁氧体元件基本上由与初级铁氧体相同的导磁材料制成。可选地或附加地，所述铁氧体元件具有屏蔽元件(22a至22f)，其中，每个铁氧体元件分别配设有一个屏蔽元件。所述屏蔽元件实施为磁屏蔽板。所述铁氧体元件分别单独地或成组地从具有扁平基本形状的初级铁氧体的平面可翻入且可翻出地设置。在翻入的状态下，初级铁氧体和一个或多个铁氧体元件彼此接触地设置。在翻入的状态下(参见在图4和图5中的21d至21f)，因此在初级铁氧体和铁氧体元件之间存在直接导磁过渡。磁通量因此可以以减少的电磁损耗从初级铁氧体通过翻入到初级铁氧体的平面中的铁氧体元件被传导。在从该平面翻出的铁氧体元件(参见在图4和图5中的21a至21c)中，从初级铁氧体到翻出的铁氧体元件的磁通量的磁传导受到抑制，因为除了从初级铁氧体到空气和从空气到初级铁氧体的双重材料过渡以及大致垂直于初级铁氧体平面的屏蔽元件之外，沿传播方向的磁场线被翻出的铁氧体元件屏蔽(参见屏蔽的杂散场线12)。
由图6的俯视图可推断出，初级充电单元沿初级铁氧体的周边具有多个铁氧体元件(23a-c、25a-c、27a-c、29a-c、31a-c、33a-c、35a-c以此类推)。铁氧体元件(21a、23a、25a、27a、29a、31a、33a、35a)构成铁氧体元件子组，其第一铁氧体悬挂装置(101)是共用的。所述铁氧体悬挂装置形成一个轴，属于该子组的铁氧体元件能够围绕该轴翻转。
铁氧体元件的该翻转通过铁氧体元件机械结构(第一铁氧体元件机械结构100)进行。所述第一铁氧体元件机械结构配设有第二和第三铁氧体悬挂装置(102、103)，这两个铁氧体悬挂装置分别具有另外的铁氧体元件子组。配设给铁氧体元件机械结构的铁氧体元件子组构成铁氧体元件组。配设给第一铁氧体元件机械结构的三个铁氧体悬挂装置可以由铁氧体元件机械结构彼此无关联地操纵。
铁氧体元件机械结构可以将整个铁氧体元件组通过使所属的铁氧体悬挂装置旋转或将个别铁氧体元件子组通过使相关的个别铁氧体悬挂装置旋转而翻转。沿初级铁氧体的周边设有三个另外的根据第一铁氧体元件机械结构设置和发挥作用的铁氧体元件机械结构(参见例如第二铁氧体元件机械结构120)。所述第二铁氧体元件机械结构操作三个分别具有铁氧体元件子组的铁氧体元件机械结构(121、122、123)。对铁氧体元件机械结构的操控可以通过与用于使线圈移动的伺服马达的机械耦联进行。单个铁氧体子组的耦合状态可以与初级线圈在x-y平面中的位置固定关联。因此，所述翻转可以通过沿移动行程移动而由线圈的伺服马达触发。
按照本发明的另一种实施形式，所有的铁氧体元件可以单独地、也就是说分别与所有其它的铁氧体元件无关地被翻转。
借助图5阐述所述方法的按照本发明的实施形式，利用该方法为电子构件供应电功率，该电子构件在次级侧可连接到包括初级线圈单元(6)和次级线圈单元(7)的充电系统上。
所述次级线圈单元相对于初级线圈单元粗定位。在另一个步骤中，初级线圈(6a)相对于初级铁氧体(6b)移动到充电位置(6a’)中。可选地或附加地，产生移动的初级线圈的尽可能最佳的铁氧体形状的铁氧体元件翻入到初级铁氧体的平面中，以便将传输功率的磁交变场的磁场线尽可能无损耗地通过两个线圈引导。此外，与移动的初级线圈具有大距离的、未对改进的线圈耦合做出贡献的铁氧体元件可选地或附加地从初级铁氧体的平面中翻出，以便屏蔽或抑制非传输功率的杂散磁场。有利的是，初级线圈的移动行程以及初级线圈单元和次级线圈单元在粗位置中的错位在开始优化初级线圈在初级线圈单元内的位置之前被确定或监控。因此可确定哪个铁氧体元件必须被翻转，以实现：这样设置通过翻入或翻出铁氧体元件形成的磁活化面，使得初级线圈在充电位置中对中地放置在所述面上。
附图标记列表
1 车辆
2 初级充电单元
2a 初级充电单元的线圈
2b 初级充电单元的铁氧体
3 次级充电单元
3a 次级充电单元的线圈
3b 次级充电单元的铁氧体
6 初级线圈单元
6a 初级线圈
6a’ 移动的初级线圈
6b 初级铁氧体
7 次级线圈单元
7a 次级线圈
7b 次级铁氧体
10 磁场线
11 杂散场线
12 屏蔽的杂散场线
21a-f 各铁氧体元件
22a-f 各屏蔽元件
23a-c 各铁氧体元件
25a-c 各铁氧体元件
27a-c 各铁氧体元件
29a-c 各铁氧体元件
31a-c 各铁氧体元件
33a-c 各铁氧体元件
35a-c 各铁氧体元件
100 第一铁氧体元件机械结构
101 配设给所述第一铁氧体元件机械结构的第一铁氧体悬挂装置
102 第一铁氧体元件机械结构的第二铁氧体悬挂装置
103 第一铁氧体元件机械结构的第三铁氧体悬挂装置
120 第二铁氧体元件机械结构
121 第二铁氧体元件机械结构的第一铁氧体悬挂装置
122 第二铁氧体元件机械结构的第二铁氧体悬挂装置
123 第二铁氧体元件机械结构的第三铁氧体悬挂装置

Claims (7)

1.初级线圈单元(6)，其适于与次级线圈单元(7)电磁耦合，其中，该初级线圈单元包括初级线圈(6a)和初级铁氧体(6b)，其特征在于，所述初级线圈相对于所述初级铁氧体可移动地被支承，
——所述初级铁氧体包括具有第一侧和第二侧的扁平基本形状，并且
——所述初级铁氧体设计成，用于将所述初级线圈在其自重下平放地接纳在所述扁平基本形状的第一侧上，
——所述初级线圈单元包括至少一个铁氧体元件(21a-f、23a-c、25a-c、27a-c、29a-c、31a-c、33a-c、35a-c)，并且
——所述至少一个铁氧体元件相对于所述初级铁氧体可移动地被支承，
——所述至少一个铁氧体元件相对于所述初级铁氧体可翻转地被支承，其中，所述铁氧体元件以可翻入和可翻出由所述初级铁氧体的扁平基本形状构成的平面中的方式被支承。
2.根据权利要求1所述的初级线圈单元，其特征在于，
——所述至少一个铁氧体元件具有非导磁的屏蔽元件(22a-f)，并且
——所述非导磁的屏蔽元件在铁氧体元件翻入时延续所述初级铁氧体的扁平基本形状的第二侧。
3.根据权利要求1或2所述的初级线圈单元，其特征在于，
——所述初级线圈单元包括多个铁氧体元件(21a-f、23a-c、25a-c、27a-c、29a-c、31a-c、33a-c、35a-c)，并且
——所述铁氧体元件相对于所述初级铁氧体这样设置，使得所述初级铁氧体沿着扁平基本形状的周边完全被铁氧体元件包围。
4.根据权利要求3所述的初级线圈单元，其特征在于，
——所述多个铁氧体元件包括铁氧体元件组和铁氧体元件子组，其中，所述初级线圈单元分别对于一个铁氧体元件子组(21a、23a、25a、27a、29a、31a、33a、35a)包括构成该子组的铁氧体元件的第一铁氧体悬挂装置(101)，并且
——所述铁氧体元件组由多个铁氧体元件子组组成，其中，所述初级线圈单元分别对于一个铁氧体元件组包括铁氧体元件控制单元(100)，形成所述铁氧体元件组的铁氧体元件子组的悬挂装置分别能够被所述铁氧体元件控制单元控制，以便使子组的铁氧体元件翻入或翻出。
5.充电系统，其包括根据权利要求1至4之一所述的初级线圈单元并且包括次级线圈单元(7)，其中，所述初级线圈单元适于与所述次级线圈单元电磁耦合，从而可连接在次级侧的电气构件能够被供应电功率。
6.用于通过具有初级线圈单元和次级线圈单元的感应式充电系统为电气构件供应电功率的方法，其中，所述电气构件连接在次级侧，该方法具有如下步骤：
——调设次级线圈单元相对于初级线圈单元的粗位置，以便在初级线圈单元与次级线圈单元之间产生电磁耦合，
——将初级线圈单元的初级线圈相对于初级线圈单元的初级铁氧体沿方向从初级线圈的初始位置移动到初级线圈的充电位置中，以便提高次级线圈单元相对于初级线圈单元的粗位置的电磁耦合因数，其中，所述方向位于初级铁氧体的扁平基本形状的平面中，并且
——增大初级充电单元在初级铁氧体的扁平基本形状的平面中的磁作用面积，以便进一步提高通过在充电位置中的初级线圈和次级线圈单元的磁通量，和/或反向于初级线圈移动的方向减小初级充电单元在初级铁氧体的扁平基本形状的平面中的磁作用面积，以便最小化在充电位置中通过初级线圈和次级线圈单元的磁性杂散场。
7.用于通过根据权利要求5所述的充电系统为电气构件供应电功率的方法，其中，所述电气构件连接在次级侧，该方法具有如下步骤：
——调设次级线圈单元相对于初级线圈单元的粗位置，以便在初级线圈单元与次级线圈单元之间产生电磁耦合，
——将初级线圈相对于初级铁氧体沿方向从初始位置移动到充电位置中，其中，所述方向位于初级铁氧体的扁平基本形状的平面中，以提高次级线圈单元相对于初级线圈单元的粗位置的电磁耦合因数，
——通过操控一个或多个铁氧体元件控制单元翻离相对于初级铁氧体首先翻入的铁氧体元件，其中，与初级线圈在充电位置中具有最大距离的铁氧体元件被翻离，和/或通过操控一个或多个铁氧体元件控制单元翻入相对于初级铁氧体首先翻出的铁氧体元件，其中，与初级线圈在充电位置中具有最小距离的铁氧体元件被翻入。
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