DE102018003871A1 - Coil with coil core and winding and system for the inductive transmission of electrical energy from a stationarily arranged first coil to a arranged on the underside of a vehicle second coil - Google Patents
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Abstract
Spule mit Spulenkern und Wicklung und System zur induktiven Übertragung von elektrischer Energie von einer stationär angeordneten ersten Spule an eine an der Unterseite eines Fahrzeugs angeordnete zweite Spule,wobei der Spulenkern zumindest zwei Schichten aufweist,wobei eine erste der Schichten voneinander insbesondere regelmäßig beabstandete Platten aufweist,wobei eine zweite der Schichten voneinander insbesondere regelmäßig beabstandete Platten aufweist,wobei die Platten der zweiten Schicht überlappend zu den Platten der ersten Schicht angeordnet sind,insbesondere so dass eine jeweilige Platte der zweiten Schicht den Beabstandungsbereich zwischen jeweils zwei Platten der ersten Schicht überdeckt und/oder so dass die senkrechte Projektion der Platten der zweiten Schicht in die erste Schicht zusammen mit den Platten der ersten Schicht einen unterbrechungsfreien Flächenbereich ergibt.Coil having a coil core and winding and system for the inductive transmission of electrical energy from a stationary first coil to a second coil arranged on the underside of a vehicle, wherein the coil core has at least two layers, a first of the layers having, in particular, regularly spaced plates, wherein a second one of the layers comprises plates spaced apart from one another in particular, wherein the plates of the second layer are arranged overlapping the plates of the first layer, in particular such that a respective plate of the second layer covers and / or covers the spacing region between in each case two plates of the first layer such that the perpendicular projection of the plates of the second layer into the first layer together with the plates of the first layer results in an uninterrupted surface area.
Description
Die Erfindung betrifft eine Spule mit Spulenkern und Wicklung und ein System zur induktiven Übertragung von elektrischer Energie von einer stationär angeordneten ersten Spule an eine an der Unterseite eines Fahrzeugs angeordnete zweite Spule.The invention relates to a coil with coil core and winding and a system for the inductive transmission of electrical energy from a stationarily arranged first coil to a arranged on the underside of a vehicle second coil.
Es ist allgemein bekannt, dass eine Spule einen Spulenkern aufweist, um den herum eine Wicklung gewickelt ist.It is well known that a coil has a coil core around which a coil is wound.
Aus der
Aus der
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spule weiterzubilden, wobei die Spule kompakt ausführbar sein soll.The invention is therefore based on the object to develop a coil, wherein the coil should be compact executable.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Spule nach den in Anspruch 1 und bei dem System nach den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved in the coil according to the features specified in claim 1 and in the system according to the features specified in claim 11.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Spule mit Spulenkern und Wicklung sind, dass der Spulenkern zumindest zwei Schichten aufweist,
wobei eine erste der Schichten voneinander insbesondere regelmäßig beabstandete Platten aufweist,
wobei eine zweite der Schichten voneinander insbesondere regelmäßig beabstandete Platten aufweist,
wobei die Platten der zweiten Schicht überlappend zu den Platten der ersten Schicht angeordnet sind,
insbesondere so dass eine jeweilige Platte der zweiten Schicht den Beabstandungsbereich zwischen jeweils zwei Platten der ersten Schicht überdeckt und/oder so dass die senkrechte Projektion der Platten der zweiten Schicht in die erste Schicht zusammen mit den Platten der ersten Schicht einen unterbrechungsfreien Flächenbereich ergibt.Important features of the invention in the coil with coil core and winding are that the coil core has at least two layers,
wherein a first of the layers has, in particular, regularly spaced plates from each other,
wherein a second of the layers in particular has regularly spaced plates from each other,
wherein the plates of the second layer are arranged overlapping the plates of the first layer,
in particular so that a respective plate of the second layer covers the spacing region between in each case two plates of the first layer and / or so that the vertical projection of the plates of the second layer into the first layer together with the plates of the first layer results in an uninterrupted surface area.
Von Vorteil ist dabei, dass die Ferritplatten eine zweischichtige Anordnung bilden, wobei diese Anordnung im Wesentlichen keinen Durchlass in Normalenrichtung zur Schichtebene aufweist. Die Ferritplatten bilden also einen flächigen Spulenkern. Vorzugsweise ist die Ausdehnung der ersten und der zweiten Ferritplatten in Normalenrichtung mindestens fünfmal geringer als in jeder der Querrichtungen, also in den quer zur Normalenrichtung ausgerichteten Anordnungen. In den Beabstandungsbereichen der ersten Schicht sind hinleitende Bereiche einer jeweiligen Windung der Wicklung angeordnet. In den Beabstandungsbereichen der zweiten Schicht sind rückleitende Bereiche einer jeweiligen Windung der Wicklung angeordnet. Somit ist die Wicklung als Solenoidwicklung ausführbar um einen flächigen Spulenkern herum. Durch das Einlegen der Wicklung in die Beabstandungsbereiche ist eine sehr kompakte Ausführung der Spule ermöglicht. Hinleitung und Rückleitung sind jeweils getrennt durch Ferritplatten, insbesondere geht jede direkte Verbindungslinie zwischen Hinleitung und Rückleitung jeder Windung durch zumindest eine der jeweiligen beiden Ferritplatten. Somit ist eine kompakte Ausführung ermöglicht.The advantage here is that the ferrite form a two-layer arrangement, this arrangement has substantially no passage in the normal direction to the layer plane. The ferrite plates thus form a flat coil core. Preferably, the extent of the first and the second ferrite plates in the normal direction is at least five times less than in each of the transverse directions, ie in the arrangements oriented transversely to the normal direction. In the spacing regions of the first layer, conducting regions of a respective turn of the winding are arranged. In the spacing regions of the second layer, return regions of a respective turn of the winding are arranged. Thus, the winding is designed as a Solenoidwicklung executable around a flat coil core. By inserting the winding in the spacing areas a very compact design of the coil is possible. The forward and return lines are each separated by ferrite plates, in particular, each direct connection line between the forward line and the return line of each turn passes through at least one of the respective two ferrite plates. Thus, a compact design is possible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Spulenkern aus Ferrit gefertigt, insbesondere wobei die Platten Ferritplatten sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige Herstellung ermöglicht ist.In an advantageous embodiment of the coil core is made of ferrite, in particular wherein the plates are ferrite plates. The advantage here is that a cost-effective production is possible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Schicht eben, insbesondere also eine ebene, insbesondere flächige, Anordnung von voneinander beabstandeten Platten ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine flache kompakte Anordnung realisierbar ist und somit zwischen Boden und Fahrzeug nur wenig Bauraum für die induktive Übertragung benötigt wird.In an advantageous embodiment, the first layer is flat, ie in particular a flat, in particular flat, arrangement of spaced-apart plates. The advantage here is that a flat compact arrangement can be realized and thus only little space for inductive transmission is required between the floor and the vehicle.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Schicht eben, insbesondere also eine ebene, insbesondere flächige, Anordnung von voneinander beabstandeten Platten ist. Von Vorteil ist dabei, dass zwischen der Unterseite des Fahrzeugs und dem Boden nur wenig Bauraum für die induktive Übertragung benötigt wird.In an advantageous embodiment, the second layer is flat, ie in particular a flat, in particular flat, arrangement of spaced-apart plates. The advantage here is that between the bottom of the vehicle and the floor only little space for the inductive transmission is needed.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wicklung in den Beabstandungsbereichen zwischen des Platten angeordnet,
insbesondere so dass der Wicklungsdraht der Wicklung zwischen den Platten der ersten Schicht und zwischen den Platten der zweiten Schicht angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Wicklung sozusagen versenkt in der Ferritanordnung anordenbar ist. Auf diese Weise ist der Wicklungsdraht möglichst weit umgeben von Ferrit und die Feldführung verbessert.In an advantageous embodiment, the winding is arranged in the spacing regions between the plates,
in particular, such that the winding wire of the winding is arranged between the plates of the first layer and between the plates of the second layer. The advantage here is that the winding so to speak sunk in the ferrite arrangement can be arranged. In this way, the winding wire is surrounded as far as possible by ferrite and improves the field guidance.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wicklung eine Solenoid-Wicklung. Von Vorteil ist dabei, dass die Wicklung um den flächig ausgeführten Spulenkern herum ausführbar ist, wobei die Wicklung in Vertiefungen des Spulenkerns eingelegt ist, nämlich die Beabstandungsbereiche zwischen den Ferritplatten.In an advantageous embodiment, the winding is a solenoid winding. The advantage here is that the winding around the flat running coil core is executable around, wherein the winding is inserted into recesses of the coil core, namely the spacing regions between the ferrite plates.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eine Folie angeordnet,
wobei die Platten der ersten Schicht mit der Folie stoffschlüssig verbunden sind, insbesondere klebeverbunden sind,
wobei die Platten der zweiten Schicht mit der Folie stoffschlüssig verbunden sind, insbesondere klebeverbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass die mechanische Stabilität verbessert ist, insbesondere ist eine verbesserte Bruchfestigkeit erreichbar. Denn durch die Folie ist ein Verbiegen der Anordnung ohne Gefahr für die einzelnen Ferritplatten ausführbar. Wenn die Ferritplatten direkt aufeinander liegen, wäre eine erhöhte Bruchgefahr bewirkt. In an advantageous embodiment, a film is arranged between the first layer and the second layer,
wherein the plates of the first layer are adhesively bonded to the foil, in particular are adhesively bonded,
wherein the plates of the second layer are bonded to the film, in particular adhesively bonded. The advantage here is that the mechanical stability is improved, in particular an improved breaking strength can be achieved. Because of the film bending of the arrangement without danger to the individual ferrite plates executable. If the ferrite plates lie directly against each other, an increased risk of breakage would be caused.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Folie aus Kunststoff gefertigt, insbesondere wobei die Folie eine Laminierungsfolie ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige Herstellung ermöglicht ist, indem die Ferritplatten der ersten Schicht an der Oberseite der Folie klebeverbunden werden und die Ferritplatten der zweiten Schicht an der Unterseite klebeverbunden werden.In an advantageous embodiment, the film is made of plastic, in particular wherein the film is a laminating film. The advantage here is that a cost-effective production is made possible by the ferrite plates of the first layer are adhesively bonded to the top of the film and the ferrite plates of the second layer are adhesively bonded to the underside.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Spule eine magnetische Abschirmung auf,
insbesondere wobei die Abschirmung eine Aluminiumplatte ist. Von Vorteil ist dabei, dass auf der von der Wicklung abgewandten Seite der magnetischen Abschirmung magnetisch leitfähiges Material, wie Stahl oder Eisen, anordenbar ist, ohne dass die induktive Übertragung gestört wird. Denn die magnetische Abschirmung ist an der als Primärwicklung verwendeten Wicklung auf der von der Sekundärwicklung abgewandten Seite der Primärwicklung anordenbar oder eine alternative oder zusätzliche magnetische Abschirmung ist an der als Sekundärwicklung verwendeten Wicklung auf der von der Primärwicklung abgewandten Seite der Sekundärwicklung anordenbar.In an advantageous embodiment, the coil has a magnetic shield,
in particular, wherein the shield is an aluminum plate. The advantage here is that on the side facing away from the winding side of the magnetic shield magnetically conductive material, such as steel or iron, can be arranged without the inductive transmission is disturbed. For the magnetic shield can be arranged on the winding used as the primary winding on the side remote from the secondary winding side of the primary winding or an alternative or additional magnetic shield can be arranged on the winding used as a secondary winding on the side facing away from the primary winding side of the secondary winding.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die aus Spulenkern und Wicklung gebildete Anordnung stoffschlüssig mittels Vergussmasse mit der magnetischen Abschirmung verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine mechanisch stabile Anordnung und gleichzeitig ausreichend elektrische Isolation erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the arrangement formed from the coil core and winding is materially connected by means of potting compound with the magnetic shield. The advantage here is that a mechanically stable arrangement and at the same time sufficient electrical isolation can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Spulenkern und Wicklung von Vergussmasse umgeben, welche zumindest teilweise von der magnetischen Abschirmung begrenzt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Abschirmung auch als Aufnahmewanne oder zumindest bodenabschnitt einer Aufnahmewanne für die Vergussmasse fungiert. Somit ist eine einfache Herstellung ermöglicht.In an advantageous embodiment, the coil core and the winding are surrounded by potting compound which is at least partially bounded by the magnetic shield. The advantage here is that the shield also acts as a receptacle or at least bottom portion of a receptacle for the potting compound. Thus, a simple production is possible.
Wichtige Merkmale bei dem System zur induktiven Übertragung von elektrischer Energie von einer stationär angeordneten ersten Spule an eine an der Unterseite eines Fahrzeugs angeordnete zweite Spule sind, dass die erste und/oder zweite Spule als Spule in obengenannter Weise ausgeführt ist.Important features of the system for inductive transmission of electrical energy from a stationary first coil to a second coil arranged on the underside of a vehicle are that the first and / or second coil is designed as a coil in the above-mentioned manner.
Von Vorteil ist dabei, dass eine induktive Übertragung effektiv, insbesondere unter Beanspruchung eines geringen Volumens, ermöglicht ist. Denn eine oder beide Spulen der induktiven Übertragung sind flach ausführbar und der Bodenabstand der Unterseite des Fahrzeugs ist somit gering haltbar. Denn die erste Spule ist am Boden und die zweite Spule and er Unterseite des Fahrzeugs anordenbar.The advantage here is that an inductive transmission is effectively, especially under stress of a small volume, allows. Because one or both coils of inductive transmission are flat executable and the ground clearance of the bottom of the vehicle is thus low durable. Because the first coil is on the ground and the second coil and the bottom of the vehicle can be arranged.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination options of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or the task posing by comparison with the prior art arise.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
- In der
1 ist eine Solenoid-Spule schematisch in Schrägansicht dargestellt. - In
2 ist eine Schnittansicht durch eine erste erfindungsgemäße Spule dargestellt. - In der
3 ist eine zweite erfindungsgemäße Spule in Schnittansicht dargestellt. - In der
4 ist die zweite Spule gebogen dargestellt.
- In the
1 a solenoid coil is shown schematically in an oblique view. - In
2 a sectional view through a first coil according to the invention is shown. - In the
3 a second coil according to the invention is shown in sectional view. - In the
4 the second coil is shown bent.
Wie in
Wie in
Allerdings ist der Spulenkern aus ersten und zweiten Ferritplatten (
Die ersten Ferritplatten
Innerhalb jeder der Ebenen sind die jeweiligen Ferritplatten (
Die durch die Beabstandung entstandenen Bereiche bilden Vertiefungen, die sich in Querrichtung zur Wicklungsachse erstrecken. Somit sind die in Querrichtung sich erstreckende Wicklungsabschnitte der Wicklung
Jeder der Bereiche zwischen den ersten Ferritplatten
Wie in
Die gesamte Anordnung der ersten und zweiten Ferritplatten ist auf einer metallischen Schirmung
Wie in
Hierzu ist die Folie
Die Anordnung ist wiederum auf einem metallischen schirm, insbesondere Aluminiumblech angeordnet.The arrangement is in turn arranged on a metallic screen, in particular aluminum sheet.
Infolge der Folie
Zusätzlich ist die Spule mit Vergussmasse
Die Ferritplatten
Die Anordnung der zweiten Ferritplatten
Somit deckt die senkrechte Projektion beider Anordnungen von Ferritplatten (
Die erfindungsgemäße Spule nach einer der Figuren ist an der Unterseite eines Fahrzeugs vorgesehen, so dass induktiv Energie an das Fahrzeug übertragbar ist und ein Energiespeicher aufladbar ist, aus welchem der elektromotorische Traktionsmotor des Fahrzeugs versorgbar ist.The inventive coil according to one of the figures is provided on the underside of a vehicle, so that inductively energy can be transmitted to the vehicle and an energy store can be charged, from which the electromotive traction motor of the vehicle can be supplied.
Zusätzlich oder alternativ ist die Spule am Boden anordenbar, insbesondere also stationär. Dabei wird die Spule mit einem Wechselstrom beaufschlagt, insbesondere mit einer Frequenz zwischen 10 und 1000kHz.Additionally or alternatively, the coil can be arranged on the ground, ie in particular stationary. In this case, the coil is supplied with an alternating current, in particular with a frequency between 10 and 1000 kHz.
Der an der Unterseite des Fahrzeugs angeordneten Spule ist eine Kapazität derart in Reihe oder parallel zugeschaltet, dass die Resonanzfrequenz des so gebildeten Schwingkreise der Frequenz des in die am Boden angeordnete Spule eingeprägten Wechselstromes entspricht.The arranged on the underside of the vehicle coil is a capacity connected in series or in parallel, that the resonant frequency of the resonant circuits thus formed corresponds to the frequency of the impressed in the bottom coil arranged alternating current.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Spulenkern, insbesondere FerritkernCoil core, in particular ferrite core
- 22
- Vergussmassepotting compound
- 33
- Wicklung, insbesondere SekundärwicklungWinding, in particular secondary winding
- 2020
- metallische Schirmungmetallic shielding
- 2121
- erste Ferritplattefirst ferrite plate
- 22 22
- zweite Ferritplattesecond ferrite plate
- 3030
- Folie, insbesondere LaminierfolieFoil, in particular laminating foil
- 3131
- Klebstoffadhesive
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102007014712 A1 [0005]DE 102007014712 A1 [0005]
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- 2018-05-15 DE DE102018003871.9A patent/DE102018003871A1/en active Pending
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