CN110573373B - 用于机动车、尤其是用于汽车的线圈装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的线圈装置(1)，其具有壳体(2)，该壳体具有容纳腔(3)，具有至少一个设置在该容纳腔(3)中的次级线圈(4)，该次级线圈设置用于感应传输电能以便给机动车的能量储存器充电，并且具有至少一个设置在所述壳体(2)中的铁氧体元件(5)，该铁氧体元件用于引导、尤其是屏蔽至少一个用于感应传输电能的磁场，其中，所述铁氧体元件(5)具有至少两个铁氧体区域(6)，这些铁氧体区域至少部分地通过至少一个设置在铁氧体区域(6)之间的通孔(10)彼此间隔开距离，由纤维复合材料构成的并且具有容纳在纤维复合材料中的铁氧体元件(13)的支承结构(11)至少部分地设置在所述通孔中，壳体(2)的相对置的壳体元件(7、8)通过所述支承结构相互支承。

Description

用于机动车、尤其是用于汽车的线圈装置

技术领域

本发明涉及一种用于机动车、尤其是用于汽车的线圈装置。

背景技术

这种用于机动车、尤其是用于汽车的线圈装置例如已经由DE 10 2013 226 830A1已知。所述线圈装置具有带有容纳腔的壳体以及至少一个设置在该容纳腔中的次级线圈，该次级线圈用于感应地传输电能以便给机动车的能量储存器充电。为此，所述次级线圈可以与初级线圈感应地配合作用，其方式为：将电能从初级线圈感应地传输到次级线圈上。此外，所述线圈装置包括至少一个设置在壳体中的铁氧体元件，该铁氧体元件用于引导、尤其是屏蔽至少一个用于感应地传输电能的磁场。换句话说产生至少一个磁场，以便将电能从初级线圈感应地传输到次级线圈上。在此，使用铁氧体元件来引导、尤其是屏蔽磁场。

此外，DE 10 2015 213 096 A1公开了一种用于感应式传输能量的线圈单元，其中，该线圈单元包括至少一个线圈绕组和一个铁氧体磁芯。在此规定，所述至少一个线圈绕组和铁氧体磁芯被由纤维增强塑料制成的结构包围。

发明内容

本发明的任务是，提供一种开头所述类型的线圈装置，使得能够实现线圈装置的特别高的稳固性。

按照本发明，所述任务通过一种线圈装置来解决。

为了实现开头所述类型的线圈装置，从而使线圈装置具有特别高的稳固性，按照本发明规定，所述铁氧体元件具有至少两个铁氧体区域，这些铁氧体区域至少部分地通过至少一个设置在铁氧体区域之间的通孔彼此间隔开距离。换句话说，铁氧体元件具有通孔，该通孔至少设置在铁氧体区域的相应的部分区域之间。由此，铁氧体区域至少在通孔的区域中彼此间隔开距离。换句话说，通过通孔形成铁氧体区域之间的间距。

在此，所述线圈装置包括至少一个支承结构，该支承结构至少部分地以所述间距设置或者说设置在通孔中，其中，该支承结构例如尤其完全穿过通孔。壳体的相对置的壳体元件通过所述支承结构相互支承。这意味着，例如所述壳体元件的第一壳体元件设置在铁氧体元件的第一侧上，所述壳体元件的第二壳体元件设置在铁氧体元件的背离所述第一侧的第二侧上。在此，支承结构例如可以从其中一侧穿过通孔延伸到另一侧，使得壳体元件通过支承结构相互支承。通过壳体元件的这种支承，例如作用在其中一个壳体元件上的力可以通过该其中一个壳体元件被吸收并且尤其是在绕开铁氧体元件的情况下通过支承结构被传递到相应的另一个壳体元件上，而没有出现由所述力产生的、作用到铁氧体元件或者说铁氧体区域上的过度的力作用。由此可靠地保护铁氧体元件免受过度的、尤其是外部的力作用。

铁氧体元件以及因此铁氧体区域由铁氧体构成，从而铁氧体元件或者说铁氧体区域通常是脆性的并且相当硬的。因此，尤其是当出现拉伸负荷和/或弯曲负荷时，铁氧体元件本身易碎。铁氧体元件用于引导、尤其是用于屏蔽磁场。如果铁氧体元件破碎和/或如果铁氧体元件以其它方式被损坏或破坏，则由此在引导或屏蔽磁场方面不利地影响铁氧体元件的所期望的功能，由此也影响有效的感应式能量传输。

因为现在壳体元件可以以所述方式特别有利地吸收和分配从外部作用到壳体上的力，而不会导致铁氧体元件的过度负荷，所以可以将导致铁氧体元件损坏、尤其是断裂的概率保持得很低。例如当首先设置在机动车行驶所沿的行车道上的物体碰撞到壳体上并且因此碰撞到其中一个壳体元件上时，便发生这种作用到壳体或者说壳体元件上的外部力作用。此外，例如也可以借助支承结构保护其它设置在容纳腔中的部件、如功率电子装置和/或次级线圈免受过度的力作用。由于支承结构容纳在容纳腔中，因此支承结构集成于壳体中，从而线圈装置的结构空间需求可以被保持得很低。此外，例如通过集成的支承结构可以利用本来就存在的结构空间来支承壳体元件，从而可以将线圈装置的结构空间需求、部件数量和重量保持在特别小的范围内。

在此，支承结构由纤维复合材料构成，该纤维复合材料优选是非导电的并且导磁的。所述纤维复合材料包括增强纤维以及基质，增强纤维被嵌入到所述基质中。在此，所述基质优选由塑料构成。例如可以使用玻璃纤维、玄武岩纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维和/或其它纤维作为增强纤维。

在本发明的另一种设计方案中，所述容纳腔沿车辆高度方向向上由所述壳体元件的第一壳体元件并且沿车辆高度方向向下由所述壳体元件的第二壳体元件至少部分地、尤其是至少大部分地或完全地限界。因此，第一壳体元件例如是盖或盖元件，其中，例如第二壳体元件是壳体的底部。所述实施形式基于这样的认识：尤其是力可以从外部作用到底部或第二壳体元件上，所述力由物体从外部碰撞到壳体上而产生。力可以通过支承结构特别有利地被吸收和分配，由此可以实现特别高的稳固性。

在本发明的另一种设计方案中，所述壳体沿车辆高度方向向上至少部分地、尤其是至少大部分地或完全地由机动车的另外的结构元件覆盖。

在此被证明特别有利的是，壳体在车辆高度方向向上直接支承在所述另外的结构元件上，以便实现结构空间有利的和稳定的支承。

另一种设计方案规定，沿车辆高度方向在壳体与所述另外的结构元件之间设置有气隙。因此，例如在尤其是沿车辆高度方向从下往上作用到壳体上的力作用下，壳体例如作为刚性体被向上移动，直至壳体或者说刚性体与设置在其上的结构元件贴靠。由此，所述力作用可以特别有利地支承在结构元件上。

为了能够使部件数量以及因此成本保持得很低，在本发明的另一种设计方案中规定，所述铁氧体区域相互一体式构造。因此，通孔是这样的通孔，其穿过一体式铁氧体区域并且因此例如在其圆周方向上完全环绕地由相应的铁氧体区域限界。

另一种实施形式的特征在于，所述铁氧体区域由铁氧体元件的彼此单独构造的铁氧体部分构成，从而例如铁氧体元件由多个铁氧体部分组装成。

在本发明的另一种设计方案中，相应的铁氧体元件由嵌入在纤维复合材料中、尤其是嵌入在其基质中的粉末构成。

替代地或附加地，相应的铁氧体元件例如具有至少一个薄膜。

也称作支撑结构的支承结构例如由导磁的纤维复合材料和铁氧体的混合物构成，从而例如支承结构也具有用于引导、尤其是屏蔽磁场的特性。由此，磁场也能够在通孔的区域中特别有利地被引导或屏蔽、更确切地说例如借助支承结构或借助铁氧体元件被引导或屏蔽。

在本发明的另一种设计方案中设置有至少一个弹簧装置，支承结构通过该弹簧装置支承在至少一个所述壳体元件上。所述弹簧装置例如由弹性元件构成，该弹性元件例如在外部力作用到壳体上时弹性变形并且由此减少能量。这可以根据使用情况以不同的方式实现。

此外可设想，壳体元件和支承结构由相同的材料、尤其是由纤维复合材料构成，从而例如支承结构或支承结构的至少一部分与壳体元件或与至少一个所述壳体元件一体式构造。

附图说明

此外，本发明的其它细节借助后续附图说明以及附图得出。在此示出：

图1局部地示出根据第一种实施形式的用于机动车的线圈装置的示意性并且剖切的侧视图，该线圈装置包括具有至少两个铁氧体区域的铁氧体元件和支承结构，该支承结构至少部分地设置在铁氧体区域之间的通孔中；

图2局部地示出根据第二种实施形式的线圈装置的示意性并且剖切的侧视图；

图3局部地示出根据第三种实施形式的线圈装置的示意性俯视图；以及

图4局部地示出根据第四种实施形式的线圈装置的示意性俯视图。

具体实施方式

在图1中以局部的并且剖切的侧视图示出用于机动车、尤其是汽车(例如轿车)的线圈装置1。该线圈装置1包括具有容纳腔3的壳体2。线圈装置1还包括至少一个在图1中局部地并且特别示意性示出的次级线圈4，用于给机动车的能量储存器充电的电能可以借助该次级线圈被感应地传输。机动车例如构成为混合动力车辆或电动车辆并且具有至少一个电机，机动车的至少一个车轮或机动车整体可以借助该电机被电驱动。为此，所述电机可在马达式运行中并且因此作为电动机运行。为了使电机在马达式运行中运行，电机被供应储存在能量储存器中的电能。由此，储存在能量储存器中的电能量减少。为了增大储存在能量储存器中的电能量，给例如构成为蓄电池、尤其是高压蓄电池(HV蓄电池)的能量储存器充电。为此目的，例如能量源通过初级线圈提供电能。初级线圈例如设置在地面上，机动车通过其车轮支承在该地面上。例如，所述地面构成为车库地面、停车场地面或类似物。次级线圈4可以与初级线圈感应地并且因此无接触地这样配合作用，使得由能量源通过初级线圈提供的电能从初级线圈被感应地传输到次级线圈上。电能可以从次级线圈被引导至能量储存器并且被储存在能量储存器中，由此给能量储存器充电。

线圈装置1例如设置在机动车的底部区域中或者说设置在机动车的底部上，机动车的底部例如由机动车的车体(尤其是自支承的车身)的底部构成。例如，线圈装置1集成于所述底部中。

线圈装置1还包括至少一个设置在壳体2中、尤其是设置在容纳腔3中的铁氧体元件5，用于引导、尤其是屏蔽至少一个用于感应传输电能的磁场。换句话说，为了感应地传输电能而产生至少一个磁场，该磁场能够借助铁氧体元件5被引导或者说屏蔽。

由图1可看出，铁氧体元件5具有铁氧体区域6，这些铁氧体区域可以相互一体式构造或由铁氧体元件5的彼此单独构成的铁氧体部分构成。

此外，壳体2具有第一壳体元件7和相对置的第二壳体元件8。在此，容纳腔3参考线圈装置1的安装位置沿车辆高度方向向上至少部分地、尤其是至少大部分地或完全地由壳体元件7限界。参照所述安装位置，容纳腔3沿车辆高度方向向下至少部分地、尤其是至少大部分地或完全地由壳体元件8限界。沿车辆高度方向在所述壳体元件7与8之间设置铁氧体元件5和次级线圈4，使得壳体元件7设置在铁氧体元件5的沿车辆高度方向指向上方的第一侧上而壳体元件8设置在铁氧体元件5的沿车辆高度方向指向下方并且沿车辆高度方向与第一侧相对置或者说背离第一侧的第二侧上。在此，线圈装置1在机动车完全制成的状态下占据其安装位置，其中，车辆高度方向在图1中通过双箭头9示出。

现在为了以结构空间有利的且成本有利的方式实现线圈装置1的特别高的稳固性，铁氧体元件5的相应的铁氧体区域6通过设置在铁氧体区域6之间的相应的通孔10彼此间隔开距离。因此，通孔10设置在相应的铁氧体区域6之间。此外，在容纳腔3中设置有也被称为支撑结构的支承结构11，该支承结构至少部分地设置在通孔中。

图1示出第一种实施形式，其中支承结构11具有多个支承元件12。这些支承元件12至少部分地、尤其是至少大部分地或完全地容纳在相应的通孔11中并且尤其是沿车辆高度方向穿过通孔10。在此，相对于彼此对置的壳体元件7和8通过支承结构11、尤其是通过支承元件12尤其是沿车辆高度方向相对支承。支承元件12可以相互一体式构造。替代地可设想，支承元件12构成为相互独立构造的构件。

在此，支承结构11以及因此支承元件12由纤维复合材料构成并且具有铁氧体元件，该铁氧体元件例如被嵌入到纤维复合材料中、尤其是嵌入到其基质中。所述纤维复合材料包括多个增强纤维和所述基质，该基质例如由塑料构成并且因此构成为塑料基质。在此，增强纤维至少部分地、尤其是至少大部分地或完全地嵌入到基质中，其中，铁氧体元件例如由粉末、即由铁氧体粉末构成和/或分别具有至少一个薄膜。

在图1中示出的第一种实施形式中，铁氧体元件由粉末构成并且因此构成为在图1中用13表示的颗粒。由于铁氧体元件嵌入到纤维复合材料中并且设置在通孔10中，所以铁氧体元件设置在通孔10中。铁氧体元件赋予支承结构11关于引导、尤其是屏蔽所述的磁场的能力，使得磁场也能够在通孔10的区域中特别有利地被引导。由此，电能能够特别有效地被感应地传输。同时可以实现特别高的、尤其是机械的稳固性，因为作用到壳体2上的力可以特别有利地由支承结构11吸收和分配。

例如如果出现作用到壳体元件8上的外部的力作用，则该力作用可由壳体元件8吸收且传递到支承结构11上。所述力作用可以通过该支承结构11被传递到壳体元件7上，而没有在铁氧体元件5和次级线圈4上产生过度的力作用。尤其是，壳体元件8可以通过支承结构11至少基本上直接支承在壳体元件7上，从而位于下部壳体元件8与上部壳体元件7之间的构件得到保护。因此，支承结构11是集成的支撑结构，尤其是铁氧体元件5可以通过该支撑结构得到有效保护。同时，通过在支承结构11中加入铁氧体元件可以确保磁场的有利的屏蔽和控制。

总体上可看出，支承结构11是由非导电的导磁的纤维复合材料制成的支撑结构。壳体元件7和8例如是壳体结构，它们在铁氧体区域6的区域中点状地通过支承结构11相互连接。力可以通过支承结构11特别有利地被分配和导出。铁氧体元件尤其是具有磁性特性，借助其能够整体上在通孔10的区域中改进线圈装置1的磁性特性，尤其是与例如在通孔10中仅容纳空气的状态相比。此外，壳体2沿车辆高度方向向上至少部分地、尤其是至少大部分地或完全地被机动车的另外的结构元件14覆盖。该结构元件14例如是所述底部的一部分，使得结构元件14例如是底部的底部元件。在图1中示出的第一种实施形式中，壳体2沿车辆高度方向向上直接支承在所述另外的结构元件14上，使得例如壳体2、尤其是壳体元件7接触到所述另外的结构元件14。

图2示出线圈装置1的第二种实施形式。第二种实施形式与第一实施形式的区别尤其是在于，壳体2沿车辆高度方向向上不直接支承在所述另外的结构元件14上，而是沿车辆高度方向在壳体2与所述另外的结构元件14之间设置有气隙16。例如如果力沿车辆高度方向从下往上尤其是经由壳体元件8作用到壳体2上，那么例如首先将壳体2连同设置在其中的部件、尤其是作为刚性体沿车辆高度方向向上移动并且因此朝向结构元件14运动。结果是，壳体2、尤其是壳体元件7与结构元件14直接支承贴靠，使得而后作用到壳体元件8上的并且因此经由壳体元件8被导入到壳体2中的力经由支承结构11和壳体元件7被导出到结构元件14上。在此，支承结构11被用于引导从外部作用到线圈装置1上的力穿过铁氧体元件5。

图3示出第三种实施形式，其中铁氧体区域6相互一体式构造。因此，相应的通孔10构成为孔，该孔穿过例如一体式的铁氧体元件5。

最后，图4示出第四种实施形式，其中铁氧体区域6构成为彼此单独构造的铁氧体部分15。因此，铁氧体元件5构成为多件式的铁氧体，其中，各个铁氧体部分15这样设置，使得在各铁氧体部分15之间的支承结构11能够以所述方式将壳体元件7和8相互支承。此外，可设想支承元件12的不同的外周侧的形状。各个支承元件12例如可以在外周侧或在横截面中构成为圆形的、尤其是正圆形的，但也可以构成为多角形的、尤其是矩形或正方形的。通过将铁氧体元件嵌入到纤维复合材料中、尤其是嵌入到其基质中，支承结构11例如具有由导磁的纤维复合材料、尤其是基质和铁氧体元件组成的混合物，其中，所述混合物尽管在各铁氧体区域6之间存在例如构成为气隙的通孔10仍能够实现磁场的引导或屏蔽的优化。

附图标记列表

1 线圈装置

2 壳体

3 容纳腔

4 次级线圈

5 铁氧体元件

6 铁氧体区域

7 壳体元件

8 壳体元件

9 双箭头

10 通孔

11 支承结构

12 支承元件

13 颗粒

14 另外的结构元件

15 铁氧体部分

16 气隙

Claims (10)

1.用于机动车的线圈装置(1)，所述线圈装置具有壳体(2)，该壳体具有容纳腔(3)，所述线圈装置具有至少一个设置在该容纳腔(3)中的次级线圈(4)，用于感应地传输电能以便给机动车的能量储存器充电，并且所述线圈装置具有至少一个设置在所述壳体(2)中的铁氧体元件(5)，用于引导至少一个用于感应地传输电能的磁场，

其特征在于，所述铁氧体元件(5)具有至少两个铁氧体区域(6)，这些铁氧体区域至少部分地通过至少一个设置在铁氧体区域(6)之间的通孔(10)彼此间隔开距离，由纤维复合材料构成的并且具有容纳在纤维复合材料中的铁氧体元件的支承结构(11)至少部分地设置在所述通孔中，壳体(2)的相对置的壳体元件(7、8)通过所述支承结构相互支承。

2.根据权利要求1所述的线圈装置(1)，其特征在于，所述容纳腔(3)沿车辆高度方向向上由壳体元件(7、8)中的第一壳体元件至少部分地限界并且沿车辆高度方向向下由壳体元件(7、8)中的第二壳体元件至少部分地限界。

3.根据权利要求2所述的线圈装置(1)，其特征在于，所述壳体(2)沿车辆高度方向向上至少部分地由机动车的一个另外的结构元件(14)覆盖。

4.根据权利要求3所述的线圈装置(1)，其特征在于，所述壳体(2)沿车辆高度方向向上直接支承在所述另外的结构元件(14)上。

5.根据权利要求3所述的线圈装置(1)，其特征在于，沿车辆高度方向在壳体(2)与所述另外的结构元件(14)之间设置有气隙(16)。

6.根据权利要求1至5之一所述的线圈装置(1)，其特征在于，所述铁氧体区域(6)相互一体式构造。

7.根据权利要求1至5之一所述的线圈装置(1)，其特征在于，所述铁氧体区域(6)由铁氧体元件(5)的彼此单独构造的铁氧体部分(15)构成。

8.根据权利要求1至5之一所述的线圈装置(1)，其特征在于，相应的铁氧体元件由嵌入到纤维复合材料中的粉末构成。

9.根据权利要求1至5之一所述的线圈装置(1)，其特征在于，相应的铁氧体元件具有至少一个薄膜。

10.根据权利要求1至5之一所述的线圈装置(1)，其特征在于，设置有至少一个弹簧装置，支承结构(11)通过该弹簧装置支承在至少一个所述壳体元件(7、8)上。

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