CN205051443U - 用于接收磁场并且用于通过磁感应产生电能尤其被车辆使用的接收装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于接收磁场并且用于通过磁感应产生电能的接收装置，所述接收装置包括至少一个电线的至少一个线圈并且在运行过程中所述磁场在所述至少一个线圈中诱导电压。接收装置包括第一场整形构件，第一场整形构件布置在所述至少一个线圈的后方。所述接收装置包括电容器构件，所述电容器构件包括至少一个电容器，所述至少一个电容器电连接至所述至少一个线圈。如果从所述接收装置的所述接收侧观察的话，电容器构件布置在所述第一场整形构件的后方。所述接收装置包括第一冷却结构并且布置在所述第一场整形构件和所述电容器构件之间。所述至少一个线圈、所述第一场整形构件、所述电容器构件和所述第一冷却结构位于所述接收装置的壳体内。

Description

用于接收磁场并且用于通过磁感应产生电能尤其被车辆使用的接收装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于接收磁场并且用于通过磁感应产生电能的接收装置，所述接收装置特别用于但不局限于被车辆使用。一种制造这样的接收装置的方法和一种运行这样的接收装置方法可被执行。本实用新型可应用在特别向车辆如道路机动车、公交车和轨道车辆的无线传输能量领域。特别地，接收装置可适用于至少在千瓦范围内、如20kW的速率产生电功率。
背景技术
GB2501482A描述了一种通过在位于车辆的轨道上和/或位于车辆的停车处的主侧部上产生电磁场、通过在位于电磁场源上方的车辆内嵌的次侧部上接收电磁场并且通过在所述次侧部上的磁感应而向陆地车辆、特别是轨道车辆或道路机动车提供电能的设备。次侧部导体组件由导电材料制成，该导电材料在运行过程中在其承载交变电流的同时形成电磁杂散场。由可磁化材料制成的次侧部屏蔽组件保护位于可磁化材料之外的区域免受电磁杂散场。
如GB2501482A中所描述的，次侧部导体组件和次侧部屏蔽组件可以是用于从主侧部接收磁场的同一接收装置的部件。例如，本实用新型可涉及如GB2501482A所公开的接收装置，该接收装置还包括电容器构件，该电容器构件包括至少一个电连接至导体组件的电容器。
在感应功率传输(IPT)系统中，电功率的传输利用电导体的两套绕组、如三相绕组予以实施。第一套安装在主侧部上(例如安装在地面上)并且可通过路侧的功率变换器供电。第二套绕组(包括电线构成的至少一个线圈)安装在次侧部如车辆上。例如，第二套绕组可附接在车辆的底侧。包括第二套绕组的装置通常称之为拾取器(pickup)或接收器。特别地，第一套绕组和第二套绕组形成中等频率(例如位于1kHz至200kHz的范围内)的变压器以将电能转换至次侧部。这可以在静态状态(当主、次侧部之间没有任何运动时)和动态状态(当次侧部如车辆移动时)中进行。
由于主绕组和次绕组之间的相对于传统变压器相对较大的间隙或间隔，这种变压器的运行表现和具有空气间隙可以忽略不计或较小的闭合磁芯的传统变压器的表现不同。较大的空气间隙导致较小的互感耦合和较大的漏感。
为了能够以较高的功率水平传输能量，电容器构件被使用从而补偿电感器在运行频率线例如在中等频率区中的感应阻抗。电感和电容的结合形成谐振电路。完美的阻抗抵消发生在使电感和电容的阻抗值选择成使得谐振电路的谐振频率等于通过主侧部绕组的交变电流的频率的情况下。这样的谐振电路是调谐好的。
简而言之，次侧部接收器的电容器构件的目的在于形成具有由电容器构件的电容和绕组的电感限定的谐振频率的电路。
在系统的运行过程中，接收器的电性能的显著变化已经被观察到。这涉及电线和电容器构件的电性能，包括绕组的电感和电容器构件的电容、以及可磁化材料的磁性能。这些电参数的变化影响谐振频率。
实用新型内容
本实用新型的目的正是在于提供一种用于接收磁场并且用于通过磁感应产生电能的接收装置。
本实用新型是基于这样的发现：接收器的电线和电容器构件的电容器产生热量。该热产生也存在于由接收器的可磁化材料制成的屏蔽组件中。磁场以运行频率逆转可磁化材料的极化。尤其对于谐振电路，重要的是将运行温度保持在预设温度区域内。否则，接收器的电性能并且由此谐振频率会发生改变。这将显著地减小能量传输效率。由此建议将接收装置的温度保持恒定或保持在限定的温度区域内。另一优点在于，电容器构件的至少一个电容器的寿命由于较小的运行温度而增加。此外，运行过程中较小的温度变化增加寿命。
在实际中，保持温度恒定的相应手段应当是高效的并且应当需要很小的空间。
根据本实用新型的一个基本思想，包括用于引导冷却流体的流动从而冷却接收装置的管道的第一冷却结构在接收装置中使用。第一冷却结构布置在第一场整形构件和电容器构件之间，第一场整形构件包括适于对磁场的磁场线整形的可磁化材料。据此，第一冷却结构可用来冷却第一场整形构件和电容器构件。特别地，第一冷却结构与这两个构件直接机械接触，从而使得向第一冷却结构的热传输是高效的。在任何情况下，将第一冷却结构用于这两个构件可减小设置和运行冷却系统所需的付出并且要求很小的空间。
特别地，接收装置被建议用于接收磁场并且用于通过磁感应产生电能，该接收装置特别被车辆使用，其中
-所述接收装置包括至少一个电线构成的至少一个线圈并且在运行过程中所述磁场在所述至少一个线圈中诱导电压，以便将能量传输至接收装置，
-所述接收装置和所述至少一个线圈适于从所述接收装置的接收侧接收所述磁场，
-所述接收装置包括第一场整形构件，所述第一场整形构件包括适于对所述磁场的磁场线整形的可磁化材料，
-如果从所述接收装置的所述接收侧观察的话，所述第一场整形构件布置在所述至少一个线圈的后方，
-所述接收装置包括电容器构件，所述电容器构件包括至少一个电容器，所述至少一个电容器电连接至所述线圈，
-如果从所述接收装置的所述接收侧观察的话，所述电容器构件布置在所述第一场整形构件的后方，
-所述接收装置包括第一冷却结构，所述第一冷却结构包括用于引导冷却流体的流动从而冷却所述接收装置的管道，
-所述第一冷却结构布置在所述第一场整形构件和所述电容器构件之间。
一种用于制造接收装置的相应方法以及运行接收装置的相应方法可被执行。
由于电容器构件布置在第一场整形构件后方，因此接收装置具有紧凑的、节约空间的构造并且电容器构件被保护免受由接收装置从IPT系统的主侧部所接收的磁场的影响。
第一冷却结构优选地包括导电材料构成的板件，该板件含有用于引导冷却流体的管道。特别地，该板件具有沿着横向于从所述板件至接收侧的方向的方向上测量的宽度和长度，沿着从所述板件至接收装置的方向所测量的板件的厚度小于所述宽度和长度。由此并且由于第一冷却结构布置在第一场整形构件和电容器构件之间，因此导电材料将第一冷却结构之外(如果从接收装置的至少一个线圈观察的话)的区域从电磁场屏蔽。这或者改善了第一场整形构件提供的屏蔽效果或者减小了第一场整形构件的厚度。
特别地，第一冷却结构与接收装置的任何导磁或导电部分绝缘。
优选地，第一冷却结构完全覆盖第一场整形构件。由此，冷却效率提高。
如果从接收侧观察的话，第一场整形构件布置在至少一个线圈的后方，这是因为与第一场整形构件相反的区域应当从磁场屏蔽。根据优选实施例，接收装置包括另外的第二冷却结构，第二冷却结构包括用于引导冷却流体的流动从而冷却接收装置的管道，其中，第二冷却结构布置在至少一个线圈和第一场整形构件之间。据此，冷却效率被进一步提高并且接收装置具有紧凑的构造，这是因为第二冷却结构布置在至少一个线圈和第一场整形构件之间。优选地，第二冷却结构与至少一个线圈和/或第一场整形构件直接机械接触。由此，热传输效率被提高。
特别地，第二冷却结构包括不导电、非磁性并且不可磁化的材料构成的板件，所述板件含有管道。由此，第一场整形构件的磁屏蔽性能没有被影响。这一实施例解决了这样的问题，即磁场的磁场线不应当被位于至少一个线圈和可磁化材料之间的冷却结构所影响。
特别地，如文献GB2501482A所说明的，至少一个线圈可包括位于至少一个线圈的相反侧上的侧向端区域，其中，侧向端区域通过至少一个线圈的在侧向端区域之间的中央区域内延伸的电线连接。侧向端区域在侧向端区域的包括侧向端区域的侧向外侧在内的至少两侧上(在每个侧向端区域上)被第二场整形构件包围，第二场整形构件包括适于对磁场的磁场线整形的可磁化材料，其中，包括用于引导冷却流体的流动从而冷却接收装置的管道的第三冷却结构布置在侧向端区域的侧向外侧上。
优选的是，第三冷却结构包括导电材料构成的板件，该板件含有用于引导冷却流体的管道。可选地，第三冷却结构具有上述提及的用于第一冷却结构的特征的至少一个。导电材料使得第三冷却结构之外(如果从侧向端区域观察的话)的区域从电磁场屏蔽。这或者改善了由第二场整形构件提供的屏蔽效果或者减小了第二场整形构件的厚度。
优选地，包括用于引导冷却流体的流动从而冷却接收装置的管道的第四冷却结构相应地布置在第二场整形构件和至少一个线圈的侧向端区域之间。
特别地，侧向端区域可在三侧上被第二场整形构件环绕，从而使得第二场整形构件的剖面形状为C型或U型。如果从接收侧观察的话，这三侧是侧向外侧以及位于侧向端区域的前方和后方的侧部。特别地，第四冷却结构可在三侧上环绕侧向端区域并且它的剖面形状为C型或U型，从而对应于第二场整形构件的形状。可选地，第二场整形构件可被导热材料(特别由金属如铝制成)包围，该导热材料具有C型或U型的剖面形状，对应于第二场整形构件的形状。这样的导热材料增加了向第三冷却结构以及向环绕区域和/或向接收装置的壳件的热传输。金属或其它导电材料也可改进外部相对于IPT系统的电磁场的屏蔽。
特别地，第四冷却结构包括不导电、非磁性并且不可磁化材料构成的板件，该板件含有管道。由此，第二场整形构件的磁屏蔽性能没有被影响。同样，磁场的磁场线没有被至少一个线圈的电线和可磁化材料之间的冷却结构影响
用于引导冷却流体的长管道可导致冷却流体显著的压降并且需要相应较高的功率来泵送冷却流体穿过管道。此外，冷却流体在冷却流体进口附近的流动可能是湍流，而由于压降，冷却流体在冷却流体出口附近的流动可能使层流。由此，向冷却流体的热传输将显著地不同。
为了克服这些问题，建议将上述提及的至少一个冷却结构连接至流体进口，该流体进口分支成冷却结构的多个管道，并且建议将冷却结构连接至流体出口，该流体出口将多个管道内的冷却流体的流动合并。这些分支和合并的管道区域可位于冷却结构内和/或冷却结构外。由此，冷却流体的流动的总剖面面积得以增加。尽管剖面面积较大，但是冷却流体的流动优选地在冷却结构中的管道内是湍流。例如，具有圆形剖面区域的各管道的直径对于同一冷却结构内的所有管道是相同的并且可位于从5至7mm的范围内，特别是6mm。附加地或替代地，具有四到八个管道，特别是六个管道，这些管道从同一流体进口分支出来并且被流体出口合并，由多个管道共用的并且分支成冷却结构内的多个管道的流体进口管件的剖面面积可以位于从16至24mm范围内，特别是20mm。由此，并且不局限于这一特定示例，剖面面积通过分支成多个管道而被减小并且流动可以变成湍流。
在实际中，接收装置的至少一个冷却结构可与位于接收装置之外的换热器结合，从而使得冷却流体循环穿过由至少一个前进管道和一个返回管道连接的至少一个冷却结构和换热器，并且从而使得通过返回管道返回换热器的冷却流体的热量借助换热器被传输，特别传输向环境空气。
特别地，多个管道可视作液压并联管道，即使这些管道彼此没有并联地机械布置。根据优选实施例，液压并联管道的剖面在形状和大小是相等的，从而使得单个管道的剖面面积乘以液压并联管道的数量等于用于引导冷却流体穿过冷却结构的总剖面面积。采用这种方式，每个管道采用相同的方式实施流体流动和热传输。
接收器可具有温度比其它区域更高的区域。这些区域可称之为热点。这样的区域的示例为电容器构件的各电容器的区域。这样的区域的另一示例为至少一个线圈的电线的数量比其他区域更多的区域，这是因为穿过电线的电流由于欧姆电阻产生热损失。在另一方面，冷却流体的吸热能力从冷却结构的进口至出口总体减小，这是因为冷却流体的温度从进口至出口总体增加。这意味着从热点向出口附近的冷却流体的热传输的效率比进口附近的热点总体更低。
由此，建议的是，至少一个冷却结构的至少一个管道包括用于从流体进口引导进入的冷却流体的前进区段和用于从前进区段向流体出口引导冷却流体的返回区段，其中，前进区段和返回区段彼此并排延伸并且通过第一冷却结构的用于支撑至少一个管道的支撑材料彼此机械连接。由于前进区段和返回区段通过支撑材料彼此连接，因此它们并排地但是彼此有彼此间距地延伸。特别地，前进区段和返回区段的纵向轴线彼此平行。支撑材料优选地是具有高导电系数的材料，例如金属并且特别是铝。这些材料或具有高导电系数的其它材料在这一实施例的内容中是优选的，并且材料往往是导电材料。
并排布置的前进区段和返回区段允许从更靠近流体出口的较热流体向更靠近流体进口的较冷流体的热传输。由此，该实施例旨在平衡冷却流体的温度并且从更靠近流体出口定位的热点的热传输被提高。在热点的区域中，热量可传输至前进区段内的冷却流体，以及在其它区域中，热量可从返回区段传输至前进区段。由此，冷却结构的包括冷却流体的热容在内的总热容的使用以及冷却流体的热传输能力的使用被提高。
特别地，冷却结构内每个前进区段可具有一个返回区段并且返回区段紧邻同一管道的前进区段布置，即它们通过支撑管道的材料连接并且其间没有其它的前进区段或返回区段。
优选地，冷却流体是液体如油，或者可含有水，可选地与抗冻剂混合。优选的是，介电的液体被使用并且由此没有干扰磁场，特别是频率在kHz范围内的磁场。
可磁化材料可以是铁或者优选为铁素体。可磁化材料使得磁场的侵入材料的场线改变方向。磁化材料可以是铁磁材料和/或亚铁磁材料(如铁素体)。在实际中通常使用的铁素体具有这样的优点，即它们具有较高的导电系数。然而，优选的是，相邻铁素体元件之间的任何间隙和/或铁素体材料和冷却结构之间的任何间隙被填充材料如导热膏填充。
冷却结构的位于可磁化材料后方的(如果从至少一个线圈观察的话)板件材料可以是金属，特别是铝或金属合金。管道可以是由相同或另外的金属、特别是铜制成的管件。
对应的冷却结构的不导电、非磁性并且不可磁化的板件材料优选是陶瓷材料、如由氧化铝组成或包括氧化铝的陶瓷材料。替代地，它可以是具有足够小的导电性的塑料。管道可以是由PTFE(聚四氟乙烯)制成或由其它塑料如聚氯乙烯制成的管件。
用于具有这些性能的冷却结构的许多不导电并且非磁性的材料相对于导电金属是弱导热体。由此，优选的是，在线圈和场整形构件之间的区域内使用/具有由不导电并且非磁性的材料制成的至少一个冷却结构，并且在场整形构件之外(如果从线圈观察的话)的区域内使用/具有由导热性比不导电冷却结构的材料更高的导电材料制成的至少一个另外的冷却结构。特别地，相同的冷却流体连续地流过不导电的冷却结构中的管道和导电的冷却结构中的管道。由不导电的冷却结构提供的冷却没有像导电的冷却结构提供的冷却一样高效，但是它能从接收装置的中央区域移除热量。在另一方面，尽管导电结构没有与至少一个线圈直接接触，但是由导电结构提供的冷却将有效地冷却接收装置。
此外，优选的是，接收器包括由导热材料如金属特别是铝制成的外壳，从而使得通过该外壳并且利用自然对流向周围的热传输被提高。特别地，接收器的至少一个结构和/或构件如电容器构件、用于保持至少一个线圈的电线的保持结构、第三冷却结构、和/或第二场整形构件的可磁化材料(如铁素体)可以与外壳的内侧接触。这提高了向外壳的热传输。
对该外壳附加地或替代地，还具有另外的冷却结构，该另外的冷却结构包括用于在电容器构件的后方(如果从至少一个线圈或从第一场整形构件观察的话)引导冷却流体的至少一个管道。同样的冷却结构可应用在位于接收侧上的区域中，即在IPT系统运行期间位于至少一个线圈和IPT系统的主侧部之间。替代地，该另外的冷却结构或这些另外的冷却结构可能没有包括管道。特别地，优选的是，电容器构件夹置在具有或没有管道的两个冷却结构之间。夹层结构的一个冷却结构布置在电容器构件和第一场整形构件之间。夹层结构的另一冷却结构布置在电容器构件和接收装置的与接收侧相反的那侧之间。特别地，位于电容器构件的相反侧上的、与电容器构件一起形成夹层结构的冷却结构的每个可具有板的形状。特别地，电容器构件的电容器可相对于冷却结构电绝缘，这些冷却结构中的至少一个可以是导电的冷却结构。进一步优选的是，电容器构件在它的相反的侧上与每个冷却结构材料接触。为此，例如电绝缘但是导热的材料(例如垫)可被设置在电容器构件的电容器和冷却结构之间。
一种制造用于接收器的冷却结构的方法在于提供具有槽的导热材料板件并且将管道插入槽中，优选地将单个管道插入每个槽中。管道可嵌设在填充管道和槽表面之间的间隙的填充材料中。填充物可以是膏或粘附剂、如二元复合粘附剂和/或热活性粘附剂。冷却结构中的管道可具有大致圆形的剖面。可选地，管道壁在冷却结构的表面处可被平坦化(由此使的管道壁的圆形变得更平直)。在这种情况下，冷却结构的表面可以局部地由平坦化的管道壁形成，冷却结构的表面的该部分也可以由填充材料形成。
接收器可以是上述提及的车辆的一部分。此外，包括用于产生被接收器接收的磁场的主侧部构件并且还包括接收器的系统可通过高效地冷却接收器而被改善。由此，本实用新型的多个方面涉及包括接收器的车辆并且涉及该系统。
接收装置的至少一个冷却结构优选地用于在运行接收装置的初始阶段期间预热接收装置。该初始阶段可以是通过磁感应产生电能之前和/或产生电能开始时的阶段。特别地，在运行接收装置的初始阶段期间，第一冷却结构用来预热第一场整形构件和电容器构件。据此，冷却结构不仅冷却接收装置，并且还在运行的初始阶段提供升高的运行温度。该实施例是基于这样的发现，即即使在温度过低的情况下，电性能并且由此谐振频率也不同于正常运行状态。
穿过至少一个冷却结构的冷却流体优选地被泵送。由此，经过管道的流动通过运行至少一个泵而被驱使。每个冷却结构具有单个泵。替代地，同一泵可泵送冷却流体穿过同一接收器的多个冷却结构。
优选地，泵或泵中的至少一个被控制器控制并且由泵产生的冷却流体压力或压增可被控制器调节和改变，此外，优选的是，接收装置包括至少一个温度传感器，该温度传感器附接至被冷却结构或与泵关联的冷却结构所冷却的构件或装置。特别地，至少一个温度传感器可附接至热点。在接收装置的运行过程中，控制器控制泵，从而使得如果由温度传感器测量的温度增加或(根据另外的实施例)如果该温度增加至预设阈值或(根据又一实施例)如果该温度增加至预设阈值以上，则使得由泵产生的流体压力或压增增加。特别地，一个温度传感器可附接至电容器构件。一个温度传感器或另一个温度传感器可附接至线圈构件的这样的区域，即该区域的电线比线圈构件的其它区域更多(特别是电线密度更高)。
如果由至少一个温度传感器所测量的温度降低或低于(或没有高于)预设阈值，则优选地使得由泵产生的流体压力或压增减小或位于可能的流体压力或压增的范围内的较低的区域中。
特别地，在运行接收装置的初始阶段期间，外部加热装置(如电加热器)可以与将冷却流体导入至少一个冷却结构的前进管道接触。所述控制器可控制泵从而使得流体压力或压增被调节并且传输至接收装置的热量被控制。例如，热功率可被控制成在初始阶段开始时比初始阶段结束时更小。
附图说明
本实用新型的示例将参考附图予以说明。附图为：
图1是接收装置的外壳(即壳体)的示例的三维视图，
图2是图1示出的壳体的侧面的视图，
图3是具有图1和图2所示的外壳的接收装置的分解图，该图示出了根据一具体实施例的接收装置的内部部件，即内部部件可被改变，
图4是线圈构件的示例特别是图3示出的线圈构件的视图，
图5是图3中接收器的基底部的具体示例的视图，该基底部包含用于定位和/或固定接收装置的内部部件的部件的布置的具体示例，
图5是包括用于引导冷却流体的流动从而冷却接收装置的管道的冷却结构的示意图，该冷却结构可以是接收装置的第一冷却结构或第二冷却结构，
图6是电容器和连接线的布置的视图，该布置处于暴露状态，
图7是具有板状承载件材料构成的冷却结构的示意性剖视图，该板状承载件材料具有嵌设有管道的槽，
图8是从返回区段内的冷却流体向管道的前进区段内的冷却流体的热传输的俯视示意图，该图还示出从热点向冷却流体的热传输，
图9是布置在可磁化材料和电容器构件之间的第一冷却结构的视图，其中，位于第一冷却结构内的管道的前进区段和返回区段连接至第三冷却结构的前进区段和返回区段，该第三冷却结构与接收装置的至少一个线圈的侧向端区域紧邻地布置，
图10是连接管道和图9示出的第三冷却结构的一个元件的视图，
图11是具有第一至第四冷却结构的接收装置的另一实施例的示意性剖视图，
图12是接收装置的在图11的右手侧上所示的区域的变型例的视图，并且
图13是道路车辆和向道路车辆感应传输能量的构件的示意图，其中，用于接收磁场的接收装置并入车辆的底部。
具体实施方式
图1和图2示出的接收装置1包括壳体，该壳体具有基板2、和顶部部件或盖件3。尽管基板2在下侧(将被壳体容置的接收装置的接收侧)上形成平坦表面，但是由盖件3形成的顶表面整体不是平坦的，而是仅仅包括平坦区域。盖件3具有三个细长的突出部5、6a、6b，所述突出部从顶侧(与壳体或接收装置的接收侧相反的那侧)突出。
在图1和图2示出的实施例中，盖件3形成壳体的侧表面的主要区域。在替代实施例中，壳体可具有平坦上部，可包括形成外表面的两个以上部件，和/或侧表面的较大部分可由与图1和图2中的基板2对应的基底部分形成。
该壳体的位于正侧的侧表面包括冷却流体输入开口8a和冷却流体输出开口8b。
根据图1和图2所示的具体实施例，盖件3的突出部5、6a、6b是细长的，即相应地包括其延伸所沿着的纵向轴线。中央突出部5在图2所示的侧面上具有开口，该开口导通至管状连接部7，该管状连接部7可用来接收电连接线或电连接缆线从而电连接电容器和至少一个线圈的电线。
图1和图2所示的实施例的变型例是可能的，如壳体在顶部上没有任何突出部。
图3的分解图展示了接收装置的具体实施例，其中，该接收装置的多个部件容置在图1和图2所示的壳体中。
壳体的基底部2承载保持装置12，该保持装置用于保持接收装置的别的内部部件、特别是相应地形成三相的两个线圈的电线。此外，保持装置12包括用于分隔、保持和/或固定接收装置的位于线圈上方的部件的多个柱体。当壳体的盖件3安装至壳体的基板2时，盖件3的外边缘抵接在密封件11上，该密封件定位在保持装置12的外周上并且由基板2的边缘支撑。
线圈构件31定位在保持装置12的预限定的接收空间内。由于用于产生交变电流的不同相位的不同的电线(相位线)形成从上方(从盖件3)观察时彼此重叠的线圈，因此至少两个相位的相位线在靠近线圈构件的纵向侧处升高，从而使得这些相位线在其重叠处一个位于另一上方地沿着纵向侧延伸。这些区域是可能的热点(hotspot)。这种类型的具体实施例的细节在图4中示出并且将在下文予以说明。
可磁化材料、特别是亚铁磁材料或替代的铁磁材料构成的构件61、71布置在线圈上方。可磁化材料构成的块件61可叠置于彼此的上方。可磁化材料的高度可以是不同的并且在线圈构件31的电线的密度(每单位长度的数量)更高的区域的上方(即后方)更大。在这种情况下，补偿材料71可布置在磁性材料的高度较小的位置处，由此使得磁性材料和补偿材料71的整体构件的高度是恒定的、或者至少变化小于可磁化材料的高度。
第一冷却结构81布置在可磁化材料构成的构件和电容器构件111之间，电容器构件111布置在可磁化材料的后方(在示出的实施例中为上方)。
作为可选结构，第二冷却结构51布置在可磁化材料构成的构件和线圈之间。该第二冷却结构51由不导电且不可磁化的材料制成。
由电绝缘材料制成的绝缘层91选择性地布置在第一冷却结构81的顶部上。绝缘层91具有切口95、96，从而使得保持装置12的柱体和电连接部38、39、40(参见图4)可延伸穿过切口95、96。
电容器构件111可布置在板状承载件101、如传统电路板上。在承载件101上具有切口100由此使得电容器构件111和线圈构件31之间的电连接部38、39、40可延伸穿过切口100。特别地，电容器构件111例如通过胶接固定至承载件101，并且保持装置12例如通过胶接或螺丝固定至壳体的基板2。优选地，螺丝也可用来将承载件101固定至保持装置12的柱体。
线圈构件31的优选实施例在图4中示出。线圈构件包括六个线圈33a、33b、35a、35b、37a、37b，三个相位的相位线32、34、36的每个包括两个线圈。每个相位的线圈紧邻彼此地布置在接收装置的相同高度水平上。图4展示了线圈构件31的分解图。
为了形成一个相位的两个线圈，各相位线32、34、36从第一线圈的一端开始绕着待覆盖的区域缠绕从而形成第一线圈，并且进一步绕着将被第二线圈覆盖的区域延伸从而形成第二线圈。在图4示出的示例中，每个线圈可包括两个或五个绕组。相位线32、34、36的绕组的数量在附图中没有示出。
不同相位的线圈在线圈构件31的中间区域中局部地彼此重叠。相位线32、34、36在线圈重叠的位置处放置在彼此的上方。由于不同的相位线32、34、36的连接纵向侧的横向延伸区段布置在完成的线圈构件31的相同高度水平上，因此至少相位线34、36顺着它们的延伸在靠近线圈的纵向侧处升高。保持装置12限定用于接收相位线的这些横向延伸区段的空间，其中，这些空间位于相同的高度水平上。
尽管相位线32、34、36优选地在它们的表面上电绝缘，但是不同相位的线圈33、35、37可利用距离件41、42、43放置在彼此上方。这些距离件在相位线32、34、36放置在彼此上方的位置处布置在相位线32、34、36之间。优选地，距离件由具有高导热系数、例如具有金属的导热系数的数量级的导热系数的材料制成。
第一相位的线圈33b的纵向区段被第二相位的线圈35a、35b完全重叠。如果线圈35a、35b布置在线圈33a、33b的顶部上，则线圈35b的侧面处的横向延伸区段布置在由第一相位的第二线圈33b覆盖的区域之外。第二相位的包括第一线圈35a和第二线圈35b的区段的横向延伸区段布置在第一相位的第二线圈33b的相位线32延伸所环绕的区域中。第二相位的第一线圈35a的横向延伸区段布置在第一相位的第一线圈33a的相位线32延伸所环绕的区域中。对应的布置结构可从图3观察：这些线圈的横向延伸区段与另一线圈的相邻横向延伸区段隔开并且具有距离。在中央区域中，具有两个隔开的柱体15，该柱体用于将接收装置的内部部件彼此连接。每个柱体15位于两个相邻的横向延伸区段之间。
第二相位的线圈35和第三相位的线圈37相对于彼此采用与第一相位和第二相位类似的方式偏移，但是纵向上的偏移长度是第一、第二相位的偏移长度的两倍。由此，第三相位的第一线圈37a的侧面处横向延伸区段位于第一相位的第一线圈33a的相位线32延伸所环绕的区域之外。在另一方面，第三相位相对于第一相位的沿着纵向的偏移长度的量与第一相位和第二相位的偏移长度的量相同，但是如果从第一相位线圈构件观察的话第三相位定向在相反的方向上。
形成相应相位的线圈的相位线32、34、36的至少一端连接至或形成从线圈向上延伸的线区段。各向上延伸区段38、39、40在图4中示出。相位线32、34、36的其它端可彼此直接连接(在图4中未示出)从而形成星形电连接点(starpoint)。由于每个相位线32、34、36的至少一端连接至向上延伸区段38、39、40，因此线圈构件可电连接至位于可磁化材料后方并且至少位于冷却结构81后方的电容器构件111。特别地，向上延伸区段38、39、40分别连接至图3示出的电容器构件111的至少一个电容器。
在图5中示意性示出的冷却结构141可为图3所示的第一冷却结构81或第二冷却结构51。单个板件143限定通道，该通道用于嵌设在板件143中的多个管道145、146。特别地，板件143可包括用于管道的145、147的槽。多个管道145、147可液压地彼此并联连接。这意味着管道145、147的前进区段146a、148a连接至同一冷却流体进口(在图5中未示出)。管道145、147的返回区段146b、148b连接至同一流体出口(未示出)。在实际中，每个形成冷却结构的板件可包括比图5所示的更多的管道。管道的前进区段和返回区段由弯曲区段149、150连接，从而使得流过前进区段的冷却流体改变方向并且进入返回区段。根据冷却结构在接收装置中的位置以及由此根据用于向接收装置传输能量的磁场是否存在，板件143的材料可为金属或陶瓷。作为陶瓷材料的替代，别的不导电并且不可磁化的材料也可被使用。
图6展示了电容器构件111的放大图。具有多个块状电容器115，这些电容器中的一些通过板状电连接器116彼此电连接。电容器115由承载件101承载并且优选地固定在承载件101上。此外，电容器115尤其通过图4示出的向上延伸连接区段38、39、40电连接至相应的线圈并且通过连接线112、113、114电连接至外部装置，尤其连接至对接收装置产生的交变电流进行整流的整流器。这些外部连接线112、113、114可被引导穿过图1和图2所示的连接部7。
图7展示了截取板件的一区域的一剖面，该板件可以是图5的板件143。该区域具有两个槽151、152，一个管道即管件155、156分别嵌设在所述槽151、152中。槽151、152和管件155、156之间的间隙被填充材料153填充。对于管件155，填充材料153完全包围管件155并且还形成冷却结构的表面。管件156是管件155的变型。管件156具有形成冷却结构的表面的平坦化的壁区段157。管件156的其它壁区段是圆形的。平坦化的壁区段增进了与冷却结构接触的构件通过平坦化壁区段157向管件156内的冷却流体的热传输。在实际中，优选的是，同一冷却结构的所有的管道或具有管件155的构造或具有管件156的构造。
图8展示了单个管道，该管道可以是图5的管道145。在冷却结构的运行过程中，热量传输至流过前进区段146a的冷却流体，从而使得冷却流体的温度在流程中增加。因此，流经返回区段146b的冷却流体的温度比流经前进区段146a的冷却流体的温度要高。由此并且由于前进区段和返回区段并排布置，热量从返回区段146b中的冷却流体传输至前进区段146a中的冷却流体。如流体进口和流体出口(在图8中位于左手侧)旁边的箭头和连接前进区段和返回区段的弯曲区段149旁边的箭头的长度所表示的，流体进口和流体出口附近的该热传输大于弯曲区段149附近的热传输。原因在于流体进口和流体出口附近的温差更大。
在前进区段和返回区段的中间区域内并且在前进区段和返回区段之间，存在这样的热点144，该热点具有比接收装置的别的区域更高的温度并且具有比管道145的任何区段中的冷却流体更高的温度。由此，热量从该热点144传输至前进区段146a和返回区段146b。
图9展示了位于可磁化材料和接收装置的电容器构件之间的第一冷却结构181的三维视图。由此，冷却结构181可包括由导电材料制成的板件143，管道嵌设在该板件143中。特别地，图3的第一冷却结构81可被图9的第一冷却结构181替代。
组合的流体进口和出口单元161附接至板件143。该单元161的流体进口连接部162在单元161内分支成多个流体进口管道100a，流体进口管道相应地连接至板件143内的流体管道的一个前进区段。也嵌设在板件143内的返回区段分别连接至单元161的一个出口管道并且被该单元的收集器合并在一起，该收集器将多个出口管道连接至单元161的流体出口连接部163。由于单元161提供了流体进口管道和流体出口管道之间的机械接触，因此热量将从出口管道传输至进口管道并且上述结合图8描述的效果被增强，也即出口处的冷却流体的温度被降低并且冷却结构或多个冷却结构中的温差被降低。
嵌设在第一冷却结构181中的前进区段和返回区段从单元161的一侧延伸至板件143的相反侧。前进区段和返回区段中的一些在该相反侧上通过连接管构件166a、166b而连接至具有两个单独的元件165a、165b的第三冷却结构。每个元件165紧邻接收装置的至少一个线圈的侧向端区域布置。每个元件165具有板件167a、167b，冷却流体管道的至少一个前进区段和至少一个返回区段嵌设在板件167a、167b中。连接管构件166a、166b将元件165的每个前进区段的连接至第一冷却结构181的一个前进区段并且将元件165的每个返回区段连接至第一冷却结构181的一个返回区段。因此，冷却流体从流体进口连接部162、通过第一冷却结构181中的至少一些前进区段、借助连接管构件166流入第三冷却结构的前进区段中并且通过换向区段169a、169b改变方向而进入第三冷却结构的返回区段。在通过第三冷却结构的返回区段以后，冷却流体通过连接管构件166流回至第一冷却结构181的返回区段并且被单元161的收集器收集。
可选地，如图9和图10所示，第三冷却结构可包括没有嵌设在第三冷却结构的板件中的额外的冷却流体管道170、171。这些额外的管道170、171可以是第四冷却结构的管道并且可嵌设在位于至少一个线圈的侧向端区域和可磁化材料之间的板件中，该板件用于将环境相对于位于至少一个线圈的侧向端的区域中的磁场屏蔽。
图11展示了具有外部冷却结构的接收器200的第二实施例。在运行过程中，电磁场从下方被接收。由此，接收侧位于外壳的底部分202所在的底部上。形成多个相位线(在示出的示例中为三相线)的多个线圈131以它们的中央连接区段和侧向连接区段靠近外壳的底部分202地延伸，所述侧向连接区段对应于上述提及的侧向延伸线区段。在运行过程中，通过磁感应在这些线圈131中诱导电压。
由于存在多个相位线，因此线圈131在接收装置200的相反侧上形成侧向端区段132a、132b。这些侧向端区段132在三侧上相应地被一个(第二)场整形构件186a、186b封围，场整形构件186a、186b由形状为C型的可磁化材料制成。
线圈131的中央连接区域还被可磁化材料制成的(第一)场整形构件185覆盖，该场整形构件185几乎完全覆盖线圈131的中央区域。如果从接收侧观察的话，该可磁化材料位于线圈131的中央区域后方的一区域中。
在第一场整形构件185的后方，电容器构件211被布置，电容器构件211的电容器电连接至线圈131。电容器构件211可由承载板201承载和/或可与承载板201机械接触，该承载板201优选地由高导热材料如铝制成。
为了在运行过程中冷却接收装置200，该接收装置200包括四个冷却结构165、181、182、183，冷却结构165、181、182、183相应地具有嵌设在承载材料中的多个管道。第一冷却结构181位于第一场整形构件185和电容器构件211之间。第一冷却结构181由导电材料制成并且提高了由第一场整形构件185提供的场整形功能。第一冷却结构181包括其中嵌设有冷却流体管道的板件。该板件在第一场整形构件185和电容器构件211之间延伸。在底侧上，该板件的整个表面与第一场整形构件185的顶侧上的表面接触。在该板件的顶侧上，电容器构件211的例如由承载板201形成的底表面与第一冷却结构181的顶表面连续并且完全地机械接触。电容器构件211的顶表面优选地与外壳的上部203完全机械接触。
由不导电并且不可磁化的材料制成的第二冷却结构182布置在线圈131的中央区域和第一场整形构件185的底表面之间。可选地，如图11所示，第二冷却结构182的相反的侧区域可与第一场整形构件185的侧向侧表面机械接触。在这种情况下，第二冷却结构182具有槽式轮廓。
包括位于接收装置的外壳内部的相反侧上的两个单独的元件165a、165b的第三冷却结构设置用于冷却C型的第二场整形构件186a、186b。第三冷却结构的元件165a、165b和第一冷却结构181可以以图9所示的方式布置。优选地，管道和连接管构件可以以与图9和图10所示的相同方式形成。
元件165a、165b的内侧上的表面与C型的第二场整形构件186a、186b的外表面完全接触，可选地通过导热材料层如铝层接触(参见图12示出的具体实施例)。
示出的在剖面上也具有C型的第四冷却结构183a、183b设置在线圈131的侧向端区段132a、132b和第二场整形构件186a、186b之间。该第四冷却结构在它的外侧上与第二场整形构件186a、186b完全机械接触。图12示出了具有不同的第四冷却结构的变型例。
图11示出的实施例的改变也是可能的。例如，第二场整形构件和/或第四冷却结构仅仅在一侧上或两侧上环绕线圈的相应侧向端区段，不过这不是优选的。例如，第二场整形构件和第四冷却结构是L型，从而在相应的侧向端区段的侧向外侧上和顶侧上延伸。附加地或替代地，第二冷却结构和/或第四冷却结构可被省略。此外，第三冷却结构在第二场整形构件的外侧上不仅仅布置在侧向侧上，并且还可布置在顶侧和/或底侧上。在这种情况下，第三冷却结构的相应元件可以是L形或C形。
图12展示了线圈的位于图11的右手侧上的侧向端区段132a，但是具有冷却构造的变型。由附图标记232指代的三个矩形区域示意性地示出用于承载三相交变电流的不同相位的电线(从顶部或底部观察时)彼此交叉的区域。类似于图11，侧向端区段132a嵌设在C型场整形构件286a中，该场整形构件286a例如由铁素体制成。该场整形构件286a可包括不同的部分，其中厚板状形式的每个部分定位在侧向端区段132a的一侧上。在场整形构件286a的内侧上，第四冷却结构283朝向线圈的侧向端区段132a地布置。第四冷却结构由电绝缘材料制成并且包括三个部分284、285、287。第一部分284布置在侧向端区段132a的顶部上，并且包括具有内部管道217的冷却板。第二部分285布置在侧向端区段312a的外侧向侧上并且包括不具有用于引导冷却流体的内部管道的冷却板从而节约空间。替代地，第二部分285可包括内部冷却管道。第三部分287布置在侧向端区段132a的底部上，并且包括具有内部管道217的冷却板。
场整形构件286a在它的外侧上被C型层221环抱，该C型层221为导电导热材料，特别是金属，优选为铝。C型层221是用于将外部从侧向端区段132a的区域中的电磁场屏蔽的附加地屏蔽件。此外，C型层221提供了场整形构件286a和外壳盖件218之间的热接触，该外壳盖件218也优选地由导热材料、特别是金属、优选为铝制成。该C型层221还提供了场整形构件286a和包括具有内部导流管道214的板件的第三冷却结构265a之间的热接触。第三冷却结构265a可由铝制成。
位于外壳底部的接收侧被电绝缘底部盖件219覆盖。
图13展示了具有接收装置的道路车辆241。接收装置的在车辆底部的位置由具有附图标记243的方块示意性示出。整流器由具有附图标记244的另一方块示意性示出。特别地，接收装置可布置由在道路车辆241的车身的底表面形成的对应凹陷中。在向车辆241无线能量传输过程中，位于道路或停车位置的表面上的发生装置242产生磁场，特别通过产生交变电磁场而产生磁场。该磁场由三条曲线表示。发生装置242由对应的设备245被提供以电流，该设备245可包括逆变器和/或AC/AC转换器。

Claims (11)

1.一种接收装置(1；200)，所述接收装置用于接收磁场并且用于通过磁感应产生电能，其特征在于
-所述接收装置(1；200)包括由至少一个电线构成的至少一个线圈(33，35，37；131)并且在运行过程中所述磁场在所述至少一个线圈(33，35，37；131)中感生出电压，
-所述接收装置(1；200)和所述至少一个线圈(33，35，37；131)适于从所述接收装置(1；200)的接收侧接收所述磁场，
-所述接收装置(1；200)包括第一场整形构件(61；185)，所述第一场整形构件包括适于对所述磁场的磁场线整形的可磁化材料，
-如果从所述接收装置(1；200)的所述接收侧观察的话，所述第一场整形构件(61；185)布置在所述至少一个线圈(33，35，37；131)的后方，
-所述接收装置(1；200)包括电容器构件(111；211)，所述电容器构件包括至少一个电容器(115)，所述至少一个电容器电连接至所述至少一个线圈(33，35，37；131)，
-如果从所述接收装置(1；200)的所述接收侧观察的话，所述电容器构件(111；211)布置在所述第一场整形构件(61；185)的后方，
-所述接收装置(1；200)包括第一冷却结构(81；181)，所述第一冷却结构包括用于引导冷却流体的流动以便冷却所述接收装置(1；200)的管道(145，147)，
-所述第一冷却结构(81；181)布置在所述第一场整形构件(61；185)和所述电容器构件(111；211)之间，
-所述至少一个线圈(33，35，37；131)、所述第一场整形构件(61；185)、所述电容器构件(111；211)和所述第一冷却结构(81；181)位于所述接收装置(1；200)的壳体(2，3；202，203)内。
2.根据权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述接收装置(1；200)包括第二冷却结构(51；182)，所述第二冷却结构包括用于引导冷却流体的流动以便冷却所述接收装置(1；200)的管道，并且，所述第二冷却结构(51；182)布置在所述至少一个线圈(33，35，37；131)和所述第一场整形构件(61；185)之间。
3.根据权利要求2所述的接收装置，其特征在于，所述第二冷却结构(51；182)包括由不导电、非磁性并且不可磁化的材料构成的板件，该板件含有所述管道。
4.根据权利要求1至3之一所述的接收装置，其特征在于，所述至少一个线圈(131)包括位于所述至少一个线圈(131)的相反侧上的侧向端区域(132a、132b)，所述侧向端区域(132a、132b)通过所述至少一个线圈(131)的在所述侧向端区域(132a、132b)之间的中央区域内延伸的电线连接，所述侧向端区域(132a、132b)在所述侧向端区域(132a、132b)的包括所述侧向端区域的侧向外侧在内的至少两侧上相应地被一个第二场整形构件(186a；186b)包围，所述第二场整形构件包括适于对所述磁场的磁场线整形的可磁化材料，包括用于引导冷却流体的流动以便冷却所述接收装置(200)的管道的第三冷却结构(165a、165b)相应地布置在所述侧向端区域的所述侧向外侧上。
5.根据权利要求4所述的接收装置，其特征在于，包括用于引导冷却流体的流动以便冷却所述接收装置(200)的管道的第四冷却结构(183a，183b)相应地布置在所述第二场整形构件(186a；186b)和所述至少一个线圈(131)的所述侧向端区域之间。
6.根据权利要求5所述的接收装置，其特征在于，所述第四冷却结构(183a，183b)包括由不导电、非磁性并且不可磁化的材料构成的板件，该板件含有所述管道。
7.根据权利要求1至3之一所述的接收装置，其特征在于，所述第一冷却结构(81；181)完全覆盖所述第一场整形构件(61；185)。
8.根据权利要求1至3之一所述的接收装置，其特征在于，所述第一冷却结构(81；181)包括由导电材料构成的板件(143)，所述板件(143)含有所述管道(145，147)。
9.根据权利要求1至3之一所述的接收装置，其特征在于，所述第一冷却结构(181)连接至流体进口(162)，所述流体进口在所述第一冷却结构(181)中分支成多个管道(145，147)，并且所述第一冷却结构(181)连接至流体出口(163)，所述流体出口(163)将所述多个管道(145，147)内的冷却流体的流动合并。
10.根据权利要求1至3之一所述的接收装置，其特征在于，所述第一冷却结构(141；181)的至少一个管道包括用于从流体进口引导进入的冷却流体的前进区段(146a，148a)和用于从所述前进区段(146a，148a)向流体出口引导冷却流体的返回区段(146b，148b)，所述前进区段(146a，148a)和所述返回区段(146b，148b)彼此并排延伸并且通过所述第一冷却结构(141；181)的用于支撑所述至少一个管道的支撑材料彼此机械连接。
11.根据权利要求1至3之一所述的接收装置，其特征在于，所述接收装置适于被车辆(241)使用。
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