CN111602316A - 用于无线传输电能的设备、制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于无线传输电能的设备（1），所述设备具有发送装置（2）和接收装置（3），其中所述发送装置（2）具有传输线圈（4）并且所述接收装置（3）具有传输线圈（7），并且其中为了传输电能，这些传输线圈（4、7）能彼此对置地布置。在此规定：所述传输线圈（4、7）中的至少一个传输线圈具有至少一个补偿线圈（10），所述补偿线圈在如下面上延伸，所述面至少基本上对应于被选择的传输线圈（4、7）的面，并且所述补偿线圈的缠绕方向/绕线方向与所述被选择的传输线圈（4、7）的绕线方向至少基本上方向相反。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于无线传输电能的设备，该设备具有发送装置和接收装置，其中该发送装置具有尤其是进行发送的传输线圈并且该接收装置具有尤其是进行接收的传输线圈，并且其中这些传输线圈为了传输电能而能彼此对置地布置。
本发明还涉及一种用于制造这样的设备的方法。
背景技术
开头提到的类型的设备和方法已经从现有技术公知。在感应式能量传输的情况下，在进行发送的传输线圈（发送线圈）中产生交变磁场。为此，该发送装置通常具有在该传输线圈上游的振荡器。在进行接收的传输线圈（接收线圈）中，由于发送线圈的交变电流而感应出交变电压，该交变电压对于用于给蓄电池充电的应用来说例如被整流。这两个传输线圈之间的距离是无线传输路径，并且应该尽可能小，以便实现最佳的能量产量或最佳的效率。每个传输线圈都发射交变电场，该交变电场由于感应而可在周围环境中引起杂散电流、尤其是体电流。原则上，如果这些传输线圈彼此间距离增加地来运行，则杂散场的强度升高。在没有应对措施、诸如将附近的元件或该设备本身封装或封闭的情况下，可能导致在这些传输线圈的周围环境中的不符合期望的电流。然而为了确保在这样的设备的情况下对于用户来说有更多灵活性，趋势是使这些传输线圈之间的距离变大。
发明内容
按照本发明的具有权利要求1的特征的设备具有如下优点：漏磁通特别有效地被减少或被防止；并且在此可以省去花费高的保护性外壳、保护性连接线或者对传输电路的电流绝缘。按照本发明，为此规定：这些传输线圈中的至少一个被选择的传输线圈具有至少一个补偿线圈或绕组，该补偿线圈或绕组在如下面上延伸，该面至少基本上对应于发送线圈的面，并且该补偿线圈或绕组的绕线方向与被选择的传输线圈、尤其是发送线圈的绕线方向至少基本上方向相反。通过该补偿线圈，由传输线圈所产生的杂散场直接在传输线圈处被补偿，由此可以省去外部保护机制、如所提到的外壳。
优选地，补偿线圈在一端与被选择的传输线圈连接而在另一端空着。因此，被选择的传输线圈和补偿线圈形成强耦合变压器。
还优选地规定：补偿线圈的绕组形状对应于被选择的传输线圈的绕组形状。由此，不仅补偿线圈并且传输线圈都具有相同的绕组形状，由此可以动用相同的制造过程并且降低制造成本。还保证了：补偿线圈产生与被选择的传输线圈、尤其是发送线圈方向相反的杂散场，该补偿线圈补偿了传输线圈的杂散场。
替选地，优选地规定：补偿线圈和被选择的传输线圈的绕组形状构造得不一样。在此，尤其是考虑：引导经过传输线圈和补偿线圈的电流可在运行时大不相同。因此，使传输线圈和补偿线圈优化到相应的任务的适配是可能的。尤其是补偿线圈的横截面和/或材料可以不同于发送线圈。原则上，补偿线圈或其绕组线可以在横截面方面圆形地或有角地、实心地、空心地或扁平地来构造。
还优选地规定：补偿线圈具有不导电基体，该不导电基体具有金属涂层。经此，能制造成本特别低廉的补偿线圈，该补偿线圈的补偿作用仍足以满足之前提到的目的。不导电材料例如可以是电绝缘的纸、膜或管。尤其是，补偿线圈由比发送线圈的材料更便宜的材料制成。这样，补偿线圈也可以由塑料或铁而不是铜来构造。
特别优选地，补偿线圈被印到载体衬底上，尤其是被印到该设备的外壳壁上。经此，能成本特别低廉地来实现对补偿线圈的制造。
按照本发明的一个优选的扩展方案，补偿线圈和被选择的传输线圈被构造、尤其是被印在分别一个载体衬底上。经此，得到对该设备的整体上成本低廉的制造。
特别优选地，两个传输线圈分别分配有补偿线圈，如上文所描述的那样。借此，不仅在该设备的发送侧而且在该设备的接收侧都实现对杂散场的补偿。
按照本发明的具有权利要求9的特征的方法的特点在于：至少一个补偿线圈被缠绕到这些传输线圈中的至少一个被选择的传输线圈，该补偿线圈在如下面上延伸，该面至少基本上对应于被选择的传输线圈的面，并且该补偿线圈的绕线方向与被选择的传输线圈的绕线方向至少基本上方向相反。经此，得出已经提到的优点。
附图说明
其它优点、优选的特征和特征组合尤其是从之前的描述以及从权利要求书得到。在下文，本发明应该依据附图进一步予以阐述。对此：
图1示出了用于非接触式能量传输的有利的设备；
图2示出了该设备的一个有利的扩展方案的第一实施例；
图3示出了该有利的扩展方案的第二实施例；以及
图4示出了该有利的扩展方案的第三实施例。
具体实施方式
图1以简化图示出了用于非接触式或无线能量传输的设备1。为此，设备1具有发送装置2和接收装置3。
发送装置2具有进行发送的传输线圈4（发送线圈），振荡器5在该传输线圈上游。该振荡器还与电压源6连接并且能通过这里未示出的控制设备来运行，以便给发送线圈加载交变电压。
接收装置3具有：进行接收的传输线圈7（接收线圈），该进行接收的传输线圈的接收特性至少基本上对应于发送线圈4的形状；以及整流器8，该整流器在该接收线圈下游并且与耗电器9、诸如充电控制器或电池组电池连接。
通过对振荡器5的操控以及借此在传输线圈4中所产生的交变电压，产生电磁场，如通过图1中的箭头所示出的那样，该电磁场也作用于传输线圈7并且由此将电流感应到接收线圈中。所感应出的交变电流在整流器8中被整流并且借此作为直流电压或直流电流被输送给耗电器9。
为了即使在发送线圈与接收线圈之间的距离x大的情况下也避免形成不符合期望的杂散场，发送线圈分配有附加的补偿线圈10。
为此，图2在第一实施例中利用实线示出了发送线圈4并且利用虚线来示出了被分配给该发送线圈的补偿线圈10。这两个线圈4、10螺旋形缠绕，使得它们在中心点处相遇，在该中心点处，它们具有共同的连接部13，它们在该连接部处彼此电连接。借此，补偿线圈10基本上在如下相同的面上延伸，发送线圈也在该相同的面上延伸。在此，在相应的线圈4、10的平面内的被相应的线圈4、10覆盖或包围的区域被理解为面。此外，补偿线圈10与传输线圈4反向缠绕，使得它们具有不同的缠绕方向。发送线圈还在其一端与振荡器5或供电电压连接，而补偿线圈10的自由端12空着。通过补偿线圈10，发送线圈的杂散场直接在发送线圈的区域内被补偿，使得可以省去附加的屏蔽措施。
图2示出了线圈4、10的简化形状。多绕组阵列、矩形绕组或多层绕组同样是可能的。发送线圈4和补偿线圈10也可以彼此调换。
图3示出了发送装置2的实施例，其中这两个线圈4、10方形地或正方形地缠绕。不同于图2中的实施例，还规定：线圈4、10在外部在连接部13处彼此连接并且它们的自由端11、12处在内部。如下实施方案也是可设想的，其中自由端11、12处在相应的绕组/线圈4、10的外周与内周之间。也就是这些线圈可以在中心处开始并且向外部缠绕或反过来，或者这些线圈可以在中间开始并且不仅向外部而且也向内部缠绕。发送线圈还可具有中间抽头14，如其例如在图4中所示出的那样。
图4示出了另一实施例，其中线圈10、4螺旋形地缠绕，其中发送线圈具有中间抽头14并且因此从外部向内部又向外部缠绕。补偿线圈10与发送线圈并行地缠绕并且在外侧的共同的连接部13处与发送线圈连接。
在所有实施例中，优选地，补偿线圈10都由比发送线圈的材料更便宜的材料制成。
尤其是，该材料可具有纸、膜或管基本要素，该纸、膜或管基本要素配备有金属涂层。替选地，这些线圈4、10中的至少一个线圈被印到载体衬底上。这两个线圈4、10的横截面同样可以有区别。这样，例如补偿线圈10可以在横截面方面圆形地、有角地、实心地、空心地或扁平地来构造。
适宜地，传输线圈7在形式和造型方面对应于传输线圈4，以便实现有利的电流感应。
在当前实施例中，仅仅发送线圈或传输线圈4分配有补偿线圈10，而按照另一实施例，只有传输线圈7分配有如上文所描述的那样来构造的补偿线圈。按照另一实施例，两个传输线圈4、7分别分配有按照补偿线圈10的补偿线圈。
Claims (9)
1.用于无线传输电能的设备（1），所述设备具有发送装置（2）和接收装置（3），其中所述发送装置（2）具有传输线圈（4）并且所述接收装置（3）具有传输线圈（7），并且其中为了传输电能，这些传输线圈（4、7）能彼此对置地布置，其特征在于，所述传输线圈（4、7）中的至少一个传输线圈具有至少一个补偿线圈（10），所述补偿线圈在如下面上延伸，所述面至少基本上对应于被选择的传输线圈（4、7）的面，并且所述补偿线圈的缠绕方向/绕线方向与所述被选择的传输线圈（4、7）的绕线方向至少基本上方向相反。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述补偿线圈（10）在一端与所述被选择的传输线圈（4、7）连接而另一端空着。
3.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述补偿线圈（10）的绕组形状对应于所述被选择的传输线圈（4、7）的绕组形状。
4.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述补偿线圈（10）的绕组形状不同于所述被选择的传输线圈（4、7）的绕组形状。
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述补偿线圈（10）具有不导电基体，所述不导电基体具有金属涂层。
6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述补偿线圈（10）被印在载体衬底、尤其是外壳壁上。
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述补偿线圈（10）和所述被选择的传输线圈（4、7）构造在分别一个载体衬底上。
8.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，两个传输线圈（4、7）都具有补偿线圈（10）。
9.用于制造用于无线传输电能的设备（1）、尤其是根据权利要求1至8中任一项所述的用于无线传输电能的设备（1）的方法，所述设备具有发送装置（2）和接收装置（3），其中所述发送装置（2）具有传输线圈（4）并且所述接收装置（3）具有传输线圈（7），其特征在于，至少一个补偿线圈（10）被缠绕到这些传输线圈（4、7）中的至少一个传输线圈，所述补偿线圈在如下面上延伸，所述面至少基本上对应于所述传输线圈（4、7）的面，并且所述补偿线圈的缠绕方向与所述传输线圈（4、7）的缠绕方向方向相反。
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