DE69502301T2

DE69502301T2 - Ladesystem und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69502301T2
Application number: DE69502301T
Authority: DE
Inventors: John T Hall; Sam Nakagawa; William Quon
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1994-01-10
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2015-01-11
Also published as: EP0662699B1; DE69502301D1; ES2115990T3; NO950083D0; JPH07263260A; NO950083L; KR950024222A; TW256924B; EP0662699A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Ladesystem, das einen Induktivladekoppler umfaßt, der an eine Energiequelle anschließbar ist, und das eine Induktivladedose umfaßt, in die der Induktivladekoppler einführbar ist, wobei der Induktivladekoppler eine Primärwicklung umfaßt und die Induktivladedose eine Sekundärwicklung umfaßt, wobei die Primärwicklung und/oder die Sekundärwicklung eine schraubenförmige Induktionsspule ist, die eine vorbestimmte Anzahl an Windungen umfaßt, wobei die Windungen aus einem biegbaren Metall hergestellt sind, das ein Verhältnis von Breite zu Dicke von größer als 10 : 1 aufweist, wobei die Windungen jeweils übereinander liegen, um die schraubenförmige Induktionsspule zu bilden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Ladesystems, das einen Induktivladekoppler umfaßt, der an eine Energiequelle anschließbar ist, und das eine Induktivladedose umfaßt, in die der Induktivladekoppler einführbar ist, wobei der Induktivladekoppler eine Primärwicklung umfaßt und die Induktivladedose eine Sekundärwicklung umfaßt, wobei die Primärwicklung und/oder die Sekundärwicklung eine schraubenförmige Induktionsspule mit Windungen ist, die ein Verhältnis von Breite zu Dicke von größer als 10 : 1 aufweist.
Diese Sorte von Ladesystemen ist in der Technik bekannt (US-A-5 216 402) und wird insbesondere verwendet, um die Batterie eines batteriebetriebenen Fahrzeuges aufzuladen.
Elektrische Hochfrequenzleiter tragen den Hauptstrom nahe der Oberfläche, und in einer Ausrüstung, bei der eine kleine Größe gefordert ist, sind dünne Leiter erforderlich. Zusätzlich benötigt ein starker Strom eine angemessene leitende Fläche nahe der Haut. Dies führt zu schraubenförmigen Spulen in einer Induktionsstruktur, die ein Verhältnis von Breite zu Dicke von viel größer als 10 : 1 aufweisen. Es ist ein dünner jedoch breiter schraubenförmiger Leiter erforderlich, um hohe Frequenz und hohen Strom zu handhaben. Eine hohe Frequenz erfordert, daß die Leiterdicke so klein ist wie 0,006 Inch (0,1524 mm), um nicht benötigtes Material aufgrund des Skin-Effekts zu beseitigen. Das Erfordernis für starken Strom erzwingt, daß die Leiterbreite viel größer als das Zehnfache der Dicke ist. Es hat mehrere unterschiedliche Herstellungsverfahren gegeben, die versucht haben, schraubenförmige Induktionsspulen zu fertigen. Die maschinelle Bearbeitung der Spulen aus dem Festkörper kann Spulendicken nicht weniger als 0,020 Inch (0,508 mm) dick ergeben, und die Arbeit, die bei der maschinellen Herstellung derartiger Strukturen enthalten ist, ist äußerst hoch. Metallformungsprozesse für derartige Spulen verwenden konische Walzen, um das Metall zu schraubenförmigen Leitern auszugestalten. Jedoch wird jegliches Spiel innerhalb der Walzmaschine hervorrufen, daß der Durchmesser und die Dicke der schraubenförmigen Spule schwanken. Ein Aspektverhältnis (Breite zu Dicke) von größer als 10:1 verursacht, daß das Metall, das gewalzt wird, sich am Außendurchmesser der Helix ausdünnt oder am Innendurchmesser der Helix knittert. Der Walzprozeß erfordert eine konstante Maschineneinstellung, die wiederum ein wesentliches Ausmaß an gelernter Arbeit erfordert. Ferner liefert eine konstante Maschineneinstellung eine starke Schwankung in dem Produkt von Spule zu Spule, wodurch die Zusammenbaukosten sehr erhöht werden. Ein anderer Weg zur Herstellung einer schraubenförmigen Induktionsspule mit hohem Aspektverhältnis ist, einige kreisförmige Leiterstreifen herauszuschneiden und diese zusammenzulöten, um die Helix zu bilden. Diese Art und Weise des Aufbaus ist auch äußerst arbeitsintensiv.
Ferner ist aus der Schrift DE-A-3 643 044 bekannt, eine gefaltete Spule vorzusehen, die aus mehreren Metallringen ("Windungen") hergestellt ist. Die Metallringe sind bei Falzen elektrisch in Reihe gekoppelt und können aus Metallband- oder Folienmaterial hergestellt sein.
Jedoch ist diese Sorte von gefalteter, schraubenförmiger Induktionsspule schwierig an einem Induktivladekoppler oder einer Induktivladedose zu befestigen oder elektrisch mit diesen zu verbinden.
Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, das zu Beginn erwähnte Ladesystem und das Verfahren zur Herstellung eines Ladesystems zu verbessern, um die Produktion von schraubenförmigen Induktionsspulen mit flachen Leitern viel einfacher und weniger teuer zu machen.
Gemäß dem zu Beginn beschriebenen Ladesystem kann diese Aufgabe erfüllt werden durch:
- eine erste Teilwindung,
- eine zweite Teilwindung, die an der ersten Teilwindung bei einem ersten Falz angebracht ist,
- eine dritte Teilwindung, die an der zweiten Teilwindung bei einem zweiten Falz angebracht ist, und
- eine letzte Teilwindung, die ein Teil der Spule mit einem letzten Falz bildet,
- wobei die Anzahl der Teilwindungen definiert ist durch:
d = (n/A) 360,
wobei:
d = die Anzahl von Winkelgraden in der Teilwindung ist,
n = die Anzahl von Windungen ist, die in der schraubenförmigen Spule erforderlich ist, und
A = die Anzahl von erforderlichen Teilwindungen ist, und
- den Zusammenhang:
dA/360 = irgeneine ganze Zahl.
Außerdem kann die Aufgabe gemäß dem zu Beginn erwähnten Verfahren zur Herstellung eines Ladesystems durch die Schritte erfüllt werden, daß
- aus Blech eine Vielzahl von Teilspulenwindungen geschnitten wird, die aneinander entlang von Falzlinien angebracht sind, und
- die Teilspulenwindungen in bezug zueinander gefaltet werden, so daß die Teilspulenwindungen teilweise übereinanderliegen, um die schraubenförmige Induktionsspule zu erzeugen, und
- die schraubenförmige Induktionsspule an dem Induktivladekoppler und/oder der Induktivladedose befestigt wird, wobei
- der Schneideschritt umfaßt, daß die Teilspulenwindungen gemäß dem folgenden geschnitten werden:
d = (n/A) 360 und
dA/360 = irgendeine ganze Zahl,
wobei:
d = die Anzahl von Winkeigraden in der Teilwindung ist,
n = die Anzahl von Windungen ist, die in der schraubenförmigen Spule erforderlich ist, und
A = die Anzahl von Teilwindungen ist, die erforderlich ist.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, ist dadurch vollständig erfüllt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den beigefügten abhängigen Ansprüchen definiert.
Es ist für die Verwendung bei elektrischen Maschinen bekannt (Patent Abstracts of Japan, Band 8, Nr.107 (E245) (1544)19. Mal 1984), eine Spule aus einem Material in der Form einer flachen Platte zu bilden, um die Notwendigkeit einer Rolle zu beseitigen und den Spulenbildungsvorgang bei normalen Temperaturen zu erleichtern. Die flache Platte wird zuerst zu einer gewellten Form gestanzt, und die benachbarten, umgekehrten Teile werden abwechselnd in die entgegengesetzten Richtungen gefaltet, so daß sie übereinander gelegt sind.
Um das Verständnis dieser Erfindung zu unterstützen, kann in im wesentlichen zusammenfassender Form erwahnt werden, daß diese ein Ladesystem, das eine schraubenförmige Induktionsspule verwendet, und ein Verfahren zur Herstellung derselben betrifft. Die Spule beginnt als ein dünnes Leiterblech. Es wird gestanzt oder auf andere Weise geschnitten, um eine Vielzahl von bogenförmigen Spulensegmenten zu bilden, die miteinander an einer Falzlinie verbunden sind, die unter einem rechten Winkel zu einer Linie von der Mitte der Spule liegt. Wenn das Blech an der Falzlinie gefaltet wird, wird eine Spule gebildet. Die bogenförmigen Spulenabschnitte können größer oder kleiner als 180 Grad sein. Die Spule überlappt den Falz und ist an dem Falz mit Muttermaterial verbunden.
Es ist deshalb ein Zweck und Vorteil dieser Erfindung, ein Ladesystem mit einer schraubenförmigen Induktionsspule zu schaffen, die ein Aspektverhältnis von viel höher als 10 : 1 aufweist, so daß ein starker Strom und eine hohe Frequenz in einer Induktionsspule begrenzter Größe erreicht werden können.
Es ist ein weiterer Zweck und Vorteil dieser Erfindung, ein Ladesystem zu schaffen, das eine schraubenförmige Induktionsspule umfaßt, die aus bogenförmigen Segmenten gebildet ist, die bei Falzlinien des Muttermaterials miteinander verbunden sind, so daß eine Vielzahl von bogenförmigen Abschnitten eine Spule mit mehreren Windungen bilden kann.
Es ist ein anderer Zweck und Vorteil dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Ladesystems zu schaffen, das eine Spule mit hohem Aspektverhältnis aufweist, das umfaßt, daß bogenförmigen Spulensegmente aus einem dünnen Blech aus elektrisch leitendem Material geschnitten werden, während die Segmente entlang von Falzlinien verbunden gehalten werden, davon gefolgt, daß die Spulensegmente zusammengefaltet werden, um eine vollständige, kreisförmige Spule zu bilden.
Andere Zwecke und Vorteile dieser Erfindung werden aus dem Studium des folgenden Teils der Beschreibung, der Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden, in denen:
Fig. 1 eine Explosionsansicht eines trennbaren Ladesystems ist, daß die schraubenförmige Induktionsspule dieser Erfindung benutzt,
Fig. 2 eine Draufsicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Streifens von Spulensegmenten ist, die Falzlinien zeigen, wie dies zu sehen ist, nachdem die Segmente aus einem Blech aus Leitermaterial geschnitten worden sind,
Fig. 3 eine Perspektivansicht ist, die die Spule von Fig. 2 im wesentlichen gefaltet zeigt,
Fig. 4 eine Draufsicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform von Induktionsspulensegmenten ist, wie sie aus einem Blech aus leitendem Material geschnitten sind, wobei die Segmente bei Falzlinien verbunden sind,
Fig. 5 eine Perspektivansicht ähnlich Fig. 3 ist, die den Rohling von Fig. 4 im wesentlichen vollständig gefaltet zeigt,
Fig. 6 eine Draufsicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform von Induktionsspulensegmenten ist, wie sie aus einem Blech aus leitendem Material geschnitten sind, wobei die Segmente bei Falzlinien verbunden sind, und
Fig. 7 eine Perspektivansicht ähnlich Fig. 3 ist, die den Rohling von Fig. 6 im wesentlichen vollständig gefaltet zeigt.
Als ein besonderes Beispiel einer Struktur, die eine schraubenförmige Induktionsspule gemäß dieser Erfindung anwendet, veranschaulicht Fig. 1 einen trennbaren Induktivladekoppler 10, der besonders als eine Struktur zum Zuführen von Energie für das Laden einer Batterie in einem batteriebetriebenen Fahrzeug nützlich ist. Es gibt einen modernen Trend in Richtung elektrisch betriebener Automobile, und in diesen elektrisch betriebenen Automobilen sind wiederaufladbare Batterien vorgesehen. Die Energie der Batterien wird verwendet, um das Autömobil anzutreiben und für dessen andere Energiebedarfe zu sorgen. Es gibt eine Notwendigkeit, die Batterien periodisch wiederaufzuladen, so daß das Automobil für eine weitere Ausfahrt verwendet werden kann. Bei einer ziemlich großen Batteriekapazität gibt es eine Notwendigkeit, eine wesentliche Menge an Energie wiederaufzuladen.
Es ist wünschenswert, eine Kopplung zwischen der Ladestation und dem Automobil herzustellen, die nicht die direkte Übertragung von Elektrizität erfordert. Eine magnetische Kopplung ist wünschenswert. Der Induktivladekoppler ist eine Transformatorprimärseite und enthält einen geeigneten magnetischen Leiter. Der Induktivladedosenschlitz enthält die Sekundärwicklung(en) zusammen mit dem Rest des Magnetkerns. Die Transformatorsekundärseite in dem Automobil ist durch eine geeignete elektrische Ausrüstung an die Batterie für das Aufladen derselben angeschlossen. Die Frequenz ist vorzugsweise viel höher als die gewöhnliche Stromleitungsfrequenz für eine vorteilhafte Kopplung, die eine kleinere Kopplergröße gestattet, und hohe Laderaten liegen über 10 Kilowatt.
In Fahrzeugen ist es notwendig, die Ladequelle von der Batterie zu trennen, jedoch wird gemäß diesem Beispiel der Benutzung der schraubenförmigen Induktionsspule dieser Erfindung der Ladeanschluß 10 induktiv sein. Eine Transformatorprimärspule ist konstruiert, um Energie aus einer Energiequelle zu empfangen und die Energie durch magnetische Kopplung an eine Transformatorsekundärspule in dem Automobil zu liefern. Die Sekundärspule ist geeignet angeschlossen, um die Automobilbatterien zu laden. Die Energieversorgungsfrequenz ist in Verbindung mit den gesamten Energieversorgungsparametern gewählt, die die Transformatorparameter einschließen. In Fig. 1 ist ein Induktivladekoppler 12 in die Induktivladedose 14 des Automobils eingesteckt zu sehen. Der Koppler 12 ist mittels eines Kabels 16 an die feste Energiequelle angeschlossen. Das Kabel 16 (in Fig. 1 zu sehen) enthält das elektrische Kabel, Kühlrohre (falls notwendig) und eine Steuersignalschaltung. Wie in Fig. 1 zu sehen, weist der Induktivladekoppler 12 einen Griff 18 auf, durch den er von Hand betätigt werden kann.
Der Koppler 12 weist eine Tafel 20 auf, die an dem Griff 18 befestigt ist, so daß er durch den Griff 18 betätigt werden kann. Die Tafel 20 ist durch eine nichtmagnetische Struktur gehalten, die sich von dem Griff 18 herab erstreckt, und auf der Tafel 20 ist eine Primärwicklung 22 und ein erster Magnetkern 24, der als ein Teil des magnetischen Kreises dient, vorgesehen. Der Induktivladekoppler 12 ist die Einheit, die durch den Griff 18 betätigt wird, und dient als eine Transformatorprimärseite.
Die Induktivladedose 14 ist zu dem Koppler 12 kompatibel und nimmt diesen physikalisch auf und koppelt mit diesem magnetisch. Die Ladedose 14 weist einen Schlitz auf (schematisch gezeigt), der so bemessen ist, daß er die Tafel 20 an dem Koppler 12 aufnimmt. Sie weist ferner zwei Sekundärwicklungen 30, 32 und die Magnetstruktur auf, um den magnetischen Kreis zu vervollständigen. Von dem linken Ende der Ladedose 14 ausgehend, wie in Fig. 1 zu sehen, weist eine erste magnetische Kappe 26 einen zweiten Kern 28 auf, der an einem ersten Kern 24 anliegt. Eine erste Sekundärwicklung 30 liegt um den zweiten Kern 28 herum und auf einer lateralen Seite einer Primärwicklung 22. Eine zweite Sekundärwicklung 32 liegt auf der entgegengesetzten lateralen Seite der Primärwicklung 22 und um einen dritten Kern (nicht gezeigt) einer zweiten magnetischen Kappe 34 herum. Der magnetische Kreis wird um die Seiten der Spulen 22, 30, 32 herum mittels vier Fingern an jeder der Kappen 26, 34 vervolllständigt, die sich in direktem Kontakt und Eingriff befinden. Beispielsweise befindet sich ein Finger 36 an der ersten Kappe 26 in direktem Kontakt mit einem Finger 38 an der zweiten Kappe 34.
Die Ladedose 14 ist veranschaulicht, wie sie eine eingebaute Kühlung aufweist. Es gibt Kühlmittelkanäle in einem ersten Kühlungsring 37 und Kühlmittelkanäle in einem zweiten Kühlungsring 39, wie in Fig. 1 zu sehen. Es wird Kühlmittelfluid zugeführt, wie es erforderlich ist, um die Temperaturen zu begrenzen.
Die Primärwicklung 22 und die Sekundärwicklungen 30 und 32 sind Hochfrequenz- und Hochleistungswicklungen. Um Wirkungsgrad zu erreichen, sollten die Wicklungen 22, 30, 32 flache jedoch breite Spulen sein, wie oben diskutiert. Die Fig. 2, 4 und 6 veranschaulichen Rohlinge, aus denen geeignete Wicklungen hergestellt werden können.
Während die kreisförmige Spule besonders offenbart ist, ist es klar, daß die Induktionsspule mit anderen als kreisförmigen Wicklungen hergestellt werden könnte. Beispielsweise sind quadratische, ovale oder rechtwinklige Wicklungen für besondere Spulenausgestaltungen möglich. Die kreisförmige Spule ist bei höheren Frequenzen am wirksamsten und ist somit als die bevorzugte Ausführungsform offenbart. Jedoch sind innerhalb des Ausdrucks "Spule" andere als kreisförmige Ausgestaltungen ebenso eingeschlossen.
Die Fig. 2 bzw. 3 zeigen eine Wicklung 40 jeweils in einer Ausgestaltung als einen Rohling 42 und in der Ausgestaltung, bei der der Rohling 42 beinah vollständig zu der Wicklung 40 gefaltet ist. Der Rohling 42 ist aus einer Gruppe von Teilkreisen gebildet, die entlang von Falzlinien verbunden sind. Teilkreise 44, 46, 48, 50, 52 und 54 sind in Fig. 2 veranschaulicht. An den Teilkreisen 44 bzw. 54 sind jeweils Leitungen 60 bzw. 62 vorgesehen. Diese bogenförmigen Segmente werden auch als Teilkreise 44 - 54 oder als Halbkreise bezeichnet, obwohl in anderen Ausführungsformen, die Rechtecke und Quadrate einschließen, sie keine 180 Grad unterspannen. In diesem Sinn wird das Wort "Halbkreis" verwendet, um vielmehr einen Teil eines Kreises als die Hälfte eines Kreises anzuzeigen. Natürlich sind in Fig. 2 die Teilkreise 44 - 54 im wesentlichen Halbkreise, die sich über den einen Halbkreis unterspannenden Bogen hinaus erstrecken, um ein Überlappen der Halbkreise 44 - 54 bei Falzlinien zu gestatten. Falzlinien 64, 66, 68, 70 und 72 sind in Fig. 2 gezeigt. Der unterspannte Bogen oder die Größe des Teilkreises 44 - 54 ist der Radius zu der Falzlinie 64 - 72. Mit anderen Worten ist die Falzlinie 64 - 72 eine Linie, die rechtwinklig zu dem Konstruktionsradius des Teilkreises 44 - 54 steht. In Fig. 2 liegen der Konstruktionsbogen von einer halben Windung und die Radiuslinien senkrecht zu den Falzlinien 64 - 72 unter 180 Grad zueinander.
Der Rohling 42 wird durch irgendein geeignetes Mittel gebildet, wie indem er aus einem Blech aus elektrisch leitendem Metall herausgeschnitten wird. Er kann aus Elektrokupfer mit einer Dicke von 0,006 Inch (0,1524 mm) bestehen. Die radiale Breite von jedem der Teilkreisbögen kann 0,500 Inch (12,7 mm) betragen, um dadurch ein Aspektverhältnis von Breite zu Dicke von viel größer als 10: 1 zu erzeugen. Der Rohling 42 kann aus der Bahn durch Stanzen, Gesenkschneiden, Laserschneiden oder andere geeignete Techniken geschnitten werden. Nachdem der Rohling 42 gefertigt worden ist, wird die Spule 40 gebildet, indem der Rohling 42 auf seinen Falzlinien 64 - 72 gebogen wird, so daß die Teilkreise 44 - 54 anschließend übereinanderliegen, um eine schraubenförmige Spule zu bilden. In Fig. 3 ist die Schraubenwicklung 40 teilweise aufgefaltet, um die verschiedenen Teilkreise 44 - 54 zu zeigen, die zu der vollständigen Wicklung 40 beitragen. Die Leitung 60 liegt benachbart zur Leitung 62 in Fig. 3, aber wenn es zum Anschluß geeigneter wäre, könnten die Leitungen 60, 62 eine halbe Windung voneinander weg liegen. Es ist zu sehen, daß jeder Teilkreis 44 - 54 oder Halbkreis einen unterspannten Bogen von der Mitte des Kreises zur Mitte von gegenüberliegenden Falzlinien 64 - 72 aufweist. Im Fall von Fig. 2 beträgt dieser Bogen 180 Grad. Wie in bezug auf die Fig. 4 - 7 offenbart wird, kann der Bogen von 180 Grad verschieden sein.
Die Anzahl von Halbkreisen und die Anordnung der Falze ist durch die folgende Formel vorbestimmt:
d = (n/A) 360,
wobei:
d = die Anzahl von Winkelgraden in dem Teilkreis ist,
n = die Anzahl von Windungen ist, die in der schraubenförmigen Spule erforderlich ist, und
A = die Anzahl von Teilwindungen ist, die erforderlich ist (sollte eine ganze Zahl sein)
vorzugsweise ist
A = 360/i (wähle i so, daß A so klein wie möglich ist), wobei
i = irgendeine ganz Zahl ist.
Um zu verhindern, daß sich die Halbkreise schneiden, muß n/A kleiner als 0,83 sein.
Wenn sich die Anschlußleitungen 60, 62 von der gleichen Seite der Spule 40 erstrecken sollen, ist dann
dA/360 = ganze Zahl.
Diese Formel in bezug auf die Schraubenwicklung 40 angewandt, wie in Fig. 3 gezeigt:
180 = (3/6) 360.
Fig. 4 zeigt einen Rohling 74, der aus einem Blech aus Wicklungsmetall, wie ein Kupferblech, geschnitten ist. Der Rohling 74 weist Halbkreise 76, 78, 80 bzw. 82 auf, die jeweils durch Falzlinien 84, 86 und 88 verbunden sind. Die Halbkreise 76 bzw. 82 tragen jeweils Leitungen 90 bzw. 92 für einen externen Anschluß. Die Falzlinien stehen senkrecht zu Kreisradien, die 270 Grad auseinander liegen. Zusätzlich liegt der Radius in Teilkreis 76, der sich durch die Mitte der Leitung 90 erstreckt, unter 270 Grad von dem Radius, der rechtwinklig zur Falzlinie 84 liegt. Dieser Zusammenhang gilt auch für die Positionierung der Falzlinie 88 in Leitung 92. Wenn der Rohling 74 gefaltet wird, bildet dieser auch eine 3-Windungs-Spulenwicklung 94, wie in Fig. 5 zu sehen. In Fig. 5 ist die Spulenwicklung 94 geringfügig offen, um die Faltlagen zu zeigen. Normalerweise würden die Lagen aufeinanderliegen. Die Teile der Wicklung, die in Fig. 4 gekennzeichnet sind, sind auch in Fig. 5 zu sehen. In bezug auf die Wicklung 94 ist d = 270 Grad, und die Spule 94 ist eine 3-Windungs-Spule, die gleich ist wie die eine, die in Fig. 3 veranschaulicht ist. Dadurch ist unter Verwendung der Formel:
270 = (3/4) 360.
Der Vorteil der Helix in Fig. 5 gegenüber der, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist, daß die Falze nicht aufeinander liegen, wodurch die Dickenzunahme aufgrund des Falzes verringert wird.
Fig. 6 zeigt einen Rohling 96, aus dem eine 10-Windungs-Spulenwicklung 98 gefaltet wird, die in Fig. 7 gezeigt ist. In diesem Fall ist:
d = 300
n = 10 und
A = 12.
In diesem Fall wird Rohmaterial gespart, indem die Halbkreise des Rohlings benachbart zueinander positioniert werden, wie in Fig. 6 zu sehen. Im Hinblick auf die große Zahl von Teilkreisen, um die Spulenwicklung 98 zu bilden, sind nur die Halbkreise benachbart zu den Enden besonders gekennzeichnet. Die Leitung 100 ist integral radial auf dem Ende des Halbkreises 102 gebildet, der mit dem Halbkreis 104 bei Falzlinie 106 verbunden ist. Die Leitung ist angeschlossen, wobei ihre Mittellinie auf einem Radius liegt, und die Falzlinie 106 liegt unter einem rechten Winkel zu dem Radius von beiden Halbkreisen 102 und 104. Diese Halbkreise setzen sich fort, wobei sie durch Falzlinien verbunden sind, die unter einem rechten Winkel zu dem Radius durch die Mitte der Falzlinie liegen. Die letzten beiden Halbkreise 108 und 110 sind bei Falzlinie 112 verbunden. Eine Anschlußleitung 114 ist an dem Halbkreis 110 auf dem Radius angebracht, wie vorher beschrieben. Es gibt eine große Zahl unterschiedlicher schraubenförmiger Wicklungen, die innerhalb der Grenzen der obigen Formel durch unterschiedliche Werte von d und A erzeugt werden können.
Wie es in der Spulenwicklungspraxis üblich ist, wird der Leiter mit einer Isolierschicht versehen, bevor er zu der schraubenförmigen Ausgestaltung gefaltet wird. Dies schafft eine Isolation zwischen den aufeinanderfolgenden Wicklungen. Eine Untersuchung dieser gefalteten, schraubenförmigen Wicklungen zeigt, daß die Leistungsfähigkeit ähnlich ist wie die der schraubenförmigen Spulen, die durch den Walzprozeß oder durch den Schneide-und-Lötprozeß hergestellt wurden.

Claims

1. Ladesystem, das einen Induktivladekoppler (12) umfaßt, der an eine Energiequelle anschließbar ist, und das eine Induktivladedose (14) umfaßt, in die der Induktivladekoppler (12) einführbar ist, wobei der Induktivladekoppler (12) eine Primärwicklung (22) umfaßt und die Induktivladedose (14) eine Sekundärwicklung (30, 32) umfaßt,

wobei die Primärwicklung (22) und/oder die Sekundärwicklung (30, 32) eine schraubenförmige Induktionsspule (40, 94, 98) ist, die eine vorbestimmte Anzahl von Windungen umfaßt, wobei die Windungen aus biegbarem Metall hergestellt sind, das ein Verhältnis von Breite zu Dicke von größer als 10:1 aufweist, wobei die Windungen jeweils übereinanderliegen, um die schraubenförmige Induktionsspule (22, 30, 32; 40; 94; 98) zu bilden, gekennzeichnet durch:

- eine erste Teilwindung (44; 76; 102),

- eine zweite Teilwindung (46; 78; 104), die an der ersten Teilwindung (44; 76; 102) bei einem ersten Falz (64; 84; 106) angebracht ist,

- eine dritte Teilwindung (48; 80), die an der zweiten Teilwindung (46; 78; 104) bei einem zweiten Falz (66; 86) angebracht ist, und

- eine letzte Teilwindung (54; 82; 110), die ein Teil der Spule (40; 94; 98) mit einem letzten Falz (72; 88; 112) bildet,

- wobei die Anzahl der Teilwindungen (44 - 54; 76 - 82; 102, 104, 108, 110) definiert ist durch:

d = (n/A) 360,

wobei:

d = die Anzahl von Winkelgraden in der Teilwindung ist,

n = die Anzahl von Windungen ist, die in der schraubenförmigen Spule (40; 94; 98) erforderlich ist, und

A = die Anzahl von Teilwindungen (44 - 54; 76 - 82; 102, 104, 108, 110) ist, die erforderlich ist, und

- den Zusammenhang:

dA/360 = irgendeine ganze Zahl.

2. Ladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Teilwindung (44; 76; 102) und auf der letzten Teilwindung (54; 82; 110) Anschlußleitungen (60, 62; 90, 92; 100, 114) vorgesehen sind, so daß die Spule (40; 94; 98) elektrisch angeschlossen werden kann.

3. Ladesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen (60, 62; 90, 92; 100, 114) parallel zueinander liegen.

4. Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwindungen (44 - 54; 76 - 82; 102, 104, 108, 110) im wesentlichen als Teilkreise geformt sind.

5. Ladesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Linien der Falze (64 - 72; 84 - 88; 106, 112) unter einem rechten Winkel zu jenem Radius der Teilkreise liegen, der zu dem Ende der Teilkreise zeigt, das an die Falze (64 - 72; 84 - 88; 106, 112) angrenzt.

6. Ladesystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Falzlinien der Falze (84; 86, 88) senkrecht zu Kreisradien stehen, die 270 Grad auseinander liegen.

7. Ladesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Radius in der ersten (76) und der letzten (82) Teilwindung, der sich durch die Mitte einer ersten (90) bzw. einer zweiten (92) Leitung erstreckt, unter 270 Grad von dem jeweiligen Radius liegt, welcher unter einem rechten Winkel zu dem ersten (84) bzw. dem letzten (88) Falz liegt.

8. Ladesystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwindungen (102, 104, 108, 110), bevor sie bei den jeweiligen Falzen (106, 112) gefaltet werden, zueinander benachbart sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines Ladesystems, das einen Induktivladekoppler (12) umfaßt, der an eine Energiequelle anschließbar ist, und das eine Induktivladedose (14) umfaßt, in die der Induktivladekoppler (12) einführbar ist, wobei der Induktivladekoppler (12) eine Primärwicklung (22) umfaßt und die Induktivladedose (14) eine Sekundärwicklung (30, 32) umfaßt, wobei die Primärwicklung (22) und/oder die Sekundärwicklung eine schraubenförmige Induktionsspule (40; 94; 98) mit Windungen ist, die ein Verhältnis von Breite zu Dicke von größer als 10 : 1 aufweist, wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist, daß:

- aus Blech eine Vielzahl von Teilspulenwindungen (44 - 54; 76 - 82; 102, 104, 108, 110) geschnitten wird, die aneinander entlang von Falzlinien (64 - 72; 84 - 88; 106, 112) angebracht sind, und

- die Teilspulenwindungen (44 - 54; 76 - 82; 102, 104, 108, 110) in bezug zueinander gefaltet werden, so daß die Teilspulenwindungen (44 - 54; 76 - 82; 102, 104, 108, 110) teilweise übereinanderliegen, um die schraubenförmige Induktionsspule (40; 94; 98) zu erzeugen, und

- die schraubenförmige Induktionsspule (40; 94; 98) an dem Induktivladekoppler (12) und/oder der Induktivladedose (14) befestigt wird, wobei

- der Schneideschritt umfaßt, daß die Teilspulenwindungen (44 - 54; 76 - 82; 102, 104, 108, 110) gemäß dem folgenden geschnitten werden:

d = (n/A) 360, und

dA/360 = irgendeine ganze Zahl

wobei:

d = die Anzahl von Winkelgraden in der Teilwindung ist;

n = die Anzahl von Windungen ist, die in der schraubenförm gen Spule (40; 94; 98) erforderlich ist, und

A = die Anzahl von Teilwindungen (44 - 54; 76 - 82; 102, 104, 108, 110) ist, die erforderlich ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschlußleitung (60, 62; 90, 92; 100, 114) integral an jeder der Endteilspulen (44, 54; 76, 82; 102, 110) gebildet und so positioniert ist, daß, wenn sie gefaltet werden, die Anschlußleitungen (60, 62; 90, 92; 100, 114) parallel zueinander liegen.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß d = 270 Grad.

12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß d = 300 Grad.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideschritt zum Teil umfaßt, daß die Teilspulenwindungen (44-54; 76-82; 102, 104, 108, 110) im wesentlichen entlang von Teilkreisen geschnitten werden, und daß die Falzlinien (64 - 72; 84 - 88; 106, 112) zwischen diesen unter einem rechten Winkel zu jenem Radius der Teilkreise festgelegt werden, der zu dem Ende der Teilkreise gerichtet ist, das an die Falze (64 72; 84 - 88; 106, 112) angrenzt.