WO2019141709A1 - Device for wirelessly transmitting electric energy, and production method - Google Patents

Device for wirelessly transmitting electric energy, and production method Download PDF

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WO2019141709A1
WO2019141709A1 PCT/EP2019/051010 EP2019051010W WO2019141709A1 WO 2019141709 A1 WO2019141709 A1 WO 2019141709A1 EP 2019051010 W EP2019051010 W EP 2019051010W WO 2019141709 A1 WO2019141709 A1 WO 2019141709A1
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WO
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coil
transmission
compensation
transmission coil
compensation coil
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PCT/EP2019/051010
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Inventor
Wolfgang Pfaff
Michael Bischoff
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling

Definitions

  • the invention relates to a device for the wireless transmission of electrical energy, comprising a transmitting device and a receiving device, wherein the transmitting device is a transmitting transmitting coil, in particular, and the receiving device is a receiving one in particular
  • Transmission coil and wherein the transmission coils for the transmission of electrical energy can be arranged opposite each other.
  • the invention relates to a method for producing such a device.
  • the transmitting device In the case of inductive energy transmission, an alternating magnetic field is generated in the transmitting transmission coil (transmitting coil).
  • the transmitting device usually has one of
  • Transmission coil (receiving coil) is the AC of the
  • Transmitter coil induces an AC voltage, which is rectified for the application for charging of accumulators, for example.
  • the distance between the two transmission coils represents the wireless
  • Each transmission coil emits an alternating electrical field, which due to influence of electrical stray currents, in particular body currents, in the Environment. Due to the principle of the strength of the stray fields increases when the transmission coils are operated with increasing distance from each other. Without countermeasures, such as encapsulating or burying nearby elements or the device itself, unwanted electrical currents may be generated in the vicinity of the device
  • Transmission coils come. However, in order to ensure more flexibility in such a device for the user, the trend is towards increasing distances between the transmission coils.
  • the device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that stray fluxes are particularly effectively reduced or prevented, and thereby protected on elaborate protective housing
  • connection wires or a galvanic isolation of the transmission circuit can be dispensed with.
  • at least one selected one of the transmission coils has at least one compensation coil or winding which extends over a surface which at least substantially corresponds to the surface of the transmission coil and whose
  • Winding direction is at least substantially opposite to the winding direction of the selected transmission coil, in particular transmitting coil.
  • the compensation coil By the compensation coil, the stray field generated by the transmission coil is compensated directly at the transmission coil, which can be dispensed with external protection mechanisms, such as said housing.
  • the compensation coil is single-ended with the selected one
  • the transmission coil and the compensation coil thus form a strongly coupled transformer.
  • Compensation coil corresponds to the winding shape of the selected transmission coil. As a result, both the compensation coil and the
  • Transmission coil on the same winding shape making use of the same manufacturing process and reduces manufacturing costs can be.
  • the compensation coil of the selected transmission coil in particular transmission coil generates opposing stray fields, which compensates the stray fields of the transmission coil.
  • Compensation coil and the selected transfer coil are designed differently. It is particularly considered that the current that passes through the transmission coil and the compensation coil, can vary greatly during operation. Thus, an adaptation of
  • the cross section and / or the material of the compensation coil may differ from the transmitting coil.
  • the compensation coil has an electrically non-conductive base body with a metallic coating.
  • the electrically non-conductive material may be, for example, paper, foil or a tube which are electrically insulating.
  • the compensation coil is made of a material that is cheaper than that of the transmission winding.
  • the compensation coil can also be made of plastic or iron instead of copper.
  • the compensation coil is printed on a carrier substrate, in particular on a housing wall of the device.
  • the production of the compensation coil can be realized particularly inexpensively.
  • Compensation coil as described above, assigned. This compensates for stray fields both on the transmitting side and on the receiving side of the device.
  • At least one compensation coil is wound on the transmission coils, which extends over a surface which at least substantially corresponds to the surface of the selected transmission coil and whose winding direction at least substantially the winding direction of the selected
  • Figure 1 shows an advantageous device for non-contact
  • Figure 3 shows a second embodiment of the advantageous development
  • FIG. 1 shows in a simplified representation a device 1 for contactless or wireless energy transmission.
  • the device 1 has a transmitting device 2 and a receiving device 3.
  • the transmitting device 2 has a transmitting transmission coil 4 (transmitting coil), which is preceded by an oscillator 5.
  • the oscillator is also connected to a voltage source 6 and operable by a control unit, not shown here, to act on the transmitting coil with an AC voltage.
  • the receiving device 3 has a receiving transmission coil 7 (receiving coil) whose receiving characteristic corresponds at least substantially to the shape of the transmitting coil 4, and a rectifier 8, which is connected downstream of the receiving coil and connected to a load 9, such as a charge controller or a battery cell ,
  • the transmitting coil is assigned an additional compensation coil 10.
  • FIG. 2 shows, in a first exemplary embodiment, the transmitting coil 4 with a solid line and its associated compensation coil 10 with a dashed line.
  • the two coils 4, 10 are spirally wound so that they meet at the center, where they form a common
  • the compensation coil 10 extends substantially over the same area over which extends the transmitting coil.
  • the area in the plane of the respective coil 4, 10 is the area understood, which is covered or enclosed by the respective coil 4, 10.
  • the compensation coil 10 of the transfer coil 4 is wound opposite, so that they have different winding directions. While the transmitting coil is also connected at one end to the oscillator 5 and the supply voltage, the free end 12 of the compensation coil 10 is free. Due to the compensation coil 10, stray fields of the transmitting coil are compensated directly in the region of the transmitting coil, so that additional shielding measures can be dispensed with.
  • FIG. 2 shows a simplified form of the coils 4, 10. Multiple winding arrays, rectangular or multilayer windings are also possible. Also, the transmitting coil 4 and the compensation coil 10 can be interchanged with each other.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the transmitting device 2, in which the two coils 4, 10 are wound square or square. in the
  • the free ends 11, 12 lie between the outer circumference and the inner circumference of the respective winding / coil 4, 10.
  • the coils may begin in the center and be wound outwards or vice versa, or they may begin in between and be wound outwardly as well as inwardly.
  • the transmitting coil may also have a center tap 14, as shown for example in FIG.
  • Figure 4 shows a further embodiment in which the coils 10, 4 are spirally wound, wherein the transmitting coil has the center tap 14 and is thus wound back outside to outside.
  • Compensation coil 10 is wound in parallel and connected to the common connection point 13 on the outside with the transmitting coil.
  • the compensation coil 10 is preferably made of a material that is cheaper than that of the transmitting coil.
  • the material may comprise a paper, foil or tube base member provided with a metal coating.
  • at least one of the coils 4, 10 is printed on a carrier substrate.
  • Cross sections of the two coils 4, 10 may also differ.
  • the compensation coil 10 may be round, angular, solid, hollow or flat in cross-section.
  • the transmission coil 7 corresponds in shape and shape of the transmission coil 4 in order to achieve a favorable current induction.
  • Transmission coil 7 a trained as described above
  • two transmission coils 4, 7 are each assigned a compensation coil in accordance with the compensation coil 10.

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Abstract

The invention relates to a device (1) for wirelessly transmitting electric energy, comprising a transmission device (2) and a receiving device (3). The transmission device (2) has a transmission coil (4), and the receiving device (3) has a transmission coil (7), wherein the transmission coils (4, 7) can be arranged opposite each other in order to transmit electric energy. At least one of the transmission coils (4, 7) has at least one compensation coil (10) which extends over a surface area that corresponds at least substantially to the surface area of the selected transmission coil (4, 7) and the coil/winding direction of which is at least substantially opposite the winding direction of the selected transmission coil (4, 7).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von elektrischer Energie, Verfahren zur Device for the wireless transmission of electrical energy, method for
Herstellung manufacturing
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von elektrischer Energie, mit einer Sendeeinrichtung und einer Empfangseinrichtung, wobei die Sendeeinrichtung eine insbesondere sendende Übertragungsspule und die Empfangseinrichtung eine insbesondere empfangende The invention relates to a device for the wireless transmission of electrical energy, comprising a transmitting device and a receiving device, wherein the transmitting device is a transmitting transmitting coil, in particular, and the receiving device is a receiving one in particular
Übertragungsspule aufweist, und wobei die Übertragungsspulen zur Übertragung elektrischer Energie einander gegenüberliegend anordenbar sind. Transmission coil, and wherein the transmission coils for the transmission of electrical energy can be arranged opposite each other.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Vorrichtung. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a device.
Stand der Technik State of the art
Vorrichtungen und Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Bei der induktiven Energieübertragung wird in der sendenden Übertragungsspule (Sendespule) ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Hierzu weist die Sendeeinrichtung üblicherweise einen der Devices and methods of the type mentioned are already known from the prior art. In the case of inductive energy transmission, an alternating magnetic field is generated in the transmitting transmission coil (transmitting coil). For this purpose, the transmitting device usually has one of
Übertragungsspule vorgeschalteten Oszillator auf. In der empfangenden Transmission coil upstream oscillator. In the receiving
Übertragungsspule (Empfangsspule) wird durch den Wechselstrom der Transmission coil (receiving coil) is the AC of the
Sendespule eine Wechselspannung induziert, die für die Anwendung zum Aufladen von Akkumulatoren beispielsweise gleichgerichtet wird. Der Abstand zwischen den beiden Übertragungsspulen stellt die drahtlose Transmitter coil induces an AC voltage, which is rectified for the application for charging of accumulators, for example. The distance between the two transmission coils represents the wireless
Übertragungsstrecke dar und sollte möglichst gering sein, um eine optimale Energieausbeute beziehungsweise einen optimalen Wirkungsgrad zu erreichen. Jede Übertragungsspule emitiert ein elektrisches Wechselfeld, welches aufgrund von Influenz elektrische Streuströme, insbesondere Körperströme, in der Umgebung verursachen kann. Prinzipbedingt steigt die Stärke der Streufelder an, wenn die Übertragungsspulen mit zunehmendem Abstand zueinander betrieben werden. Ohne Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise das Einkapseln oder Einhausen in der Nähe befindlicher Elemente oder der Vorrichtung selbst, kann es zu unerwünschten elektrischen Strömen in der Umgebung der Transmission path and should be as low as possible in order to achieve optimum energy yield or optimum efficiency. Each transmission coil emits an alternating electrical field, which due to influence of electrical stray currents, in particular body currents, in the Environment. Due to the principle of the strength of the stray fields increases when the transmission coils are operated with increasing distance from each other. Without countermeasures, such as encapsulating or burying nearby elements or the device itself, unwanted electrical currents may be generated in the vicinity of the device
Übertragungsspulen kommen. Um jedoch mehr Flexibilität bei einer derartigen Vorrichtung für den Benutzer zu gewährleisten, geht der Trend hin zu größer werdenden Abständen zwischen den Übertragungsspulen. Transmission coils come. However, in order to ensure more flexibility in such a device for the user, the trend is towards increasing distances between the transmission coils.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass Streuflüsse besonders effektiv reduziert oder verhindert werden, und dass dabei auf aufwändige schützende Gehäuse, geschützte The device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that stray fluxes are particularly effectively reduced or prevented, and thereby protected on elaborate protective housing
Anschlussdrähte oder eine galvanische Isolation des Übertragungskreises verzichtet werden kann. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass zumindest eine ausgewählte der Übertragungsspulen, zumindest eine Kompensationsspule oder -Windung aufweist, die sich über eine Fläche erstreckt, die zumindest im Wesentlichen der Fläche der Sendespule entspricht, und deren Connection wires or a galvanic isolation of the transmission circuit can be dispensed with. According to the invention, it is provided for this purpose that at least one selected one of the transmission coils has at least one compensation coil or winding which extends over a surface which at least substantially corresponds to the surface of the transmission coil and whose
Windungsrichtung zumindest im Wesentlichen der Windungsrichtung der ausgewählten Übertragungsspule, insbesondere Sendespule, entgegengerichtet ist. Durch die Kompensationsspule wird das von der Übertragungsspule erzeugte Streufeld direkt an der Übertragungsspule kompensiert, wodurch auf externe Schutzmechanismen, wie die genannten Gehäuse, verzichtet werden kann. Winding direction is at least substantially opposite to the winding direction of the selected transmission coil, in particular transmitting coil. By the compensation coil, the stray field generated by the transmission coil is compensated directly at the transmission coil, which can be dispensed with external protection mechanisms, such as said housing.
Bevorzugt ist die Kompensationsspule einendig mit der ausgewählten Preferably, the compensation coil is single-ended with the selected one
Übertragungsspule verbunden und anderendig frei. Die ausgewählte Transmission coil connected and other end free. The selected
Übertragungsspule und die Kompensationsspule bilden somit einen stark gekoppelten Transformator. The transmission coil and the compensation coil thus form a strongly coupled transformer.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Wicklungsform der Furthermore, it is preferably provided that the winding form of
Kompensationsspule der Wicklungsform der ausgewählten Übertragungsspule entspricht. Dadurch weisen sowohl die Kompensationsspule als auch die Compensation coil corresponds to the winding shape of the selected transmission coil. As a result, both the compensation coil and the
Übertragungsspule die gleiche Wicklungsform auf, wodurch auf den gleichen Herstellungsprozess zurückgegriffen und die Herstellungskosten reduziert werden können. Darüber hinaus ist sichergestellt, dass die Kompensationsspule der ausgewählten Übertragungsspule, insbesondere Sendespule entgegen gerichtete Streufelder erzeugt, welche die Streufelder der Übertragungsspule kompensiert. Transmission coil on the same winding shape, making use of the same manufacturing process and reduces manufacturing costs can be. In addition, it is ensured that the compensation coil of the selected transmission coil, in particular transmission coil generates opposing stray fields, which compensates the stray fields of the transmission coil.
Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Wicklungsformen von der Alternatively, it is preferably provided that the winding forms of the
Kompensationsspule und der ausgewählten Überragungsspule unterschiedlich ausgebildet sind. Dabei wird insbesondere berücksichtigt, dass der Strom, der durch die Übertragungsspule und die Kompensationsspule führt, sich im Betrieb stark voneinander unterscheiden kann. Somit ist eine Anpassung der Compensation coil and the selected transfer coil are designed differently. It is particularly considered that the current that passes through the transmission coil and the compensation coil, can vary greatly during operation. Thus, an adaptation of
Übertragungsspule und der Kompensationsspule auf die jeweilige Aufgabe optimiert möglich. Insbesondere der Querschnitt und/oder das Material der Kompensationsspule können sich von der Sendespule unterscheiden. Transmission coil and the compensation coil optimized for the task possible. In particular, the cross section and / or the material of the compensation coil may differ from the transmitting coil.
Grundsätzlich kann die Kompensationsspule beziehungsweise ihr Basically, the compensation coil or her
Windungsdraht rund oder eckig, massiv, hohl oder flach im Querschnitt ausgebildet sein. Winding wire round or square, solid, hollow or flat in cross section.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kompensationsspule einen elektrisch nicht leitfähigen Grundkörper mit einer metallischen Beschichtung aufweist. Hierdurch ist eine besonders kostengünstige Kompensationsspule herstellbar, deren Kompensationswirkung dennoch ausreichend ist, um den zuvor genannten Zweck zu erfüllen. Bei dem elektrisch nicht leitfähigen Material kann es sich beispielsweise um Papier, Folie oder eine Röhre handeln, die elektrisch isolierend sind. Insbesondere ist die Kompensationsspule aus einem Material gefertigt, das günstiger ist als das der Sendewicklung. So kann die Kompensationsspule auch aus Plastik oder Eisen anstelle von Kupfer ausgebildet sein. Furthermore, it is preferably provided that the compensation coil has an electrically non-conductive base body with a metallic coating. As a result, a particularly cost compensation coil can be produced, the compensation effect is still sufficient to meet the aforementioned purpose. The electrically non-conductive material may be, for example, paper, foil or a tube which are electrically insulating. In particular, the compensation coil is made of a material that is cheaper than that of the transmission winding. Thus, the compensation coil can also be made of plastic or iron instead of copper.
Besonders bevorzugt ist die Kompensationsspule auf ein Trägersubstrat, insbesondere auf eine Gehäusewand der Vorrichtung, aufgedruckt. Hierdurch ist die Herstellung der Kompensationsspule besonders kostengünstig realisierbar. Particularly preferably, the compensation coil is printed on a carrier substrate, in particular on a housing wall of the device. As a result, the production of the compensation coil can be realized particularly inexpensively.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die According to a preferred embodiment of the invention, the
Kompensationsspule und die ausgewählte Übertragungsspule auf jeweils einem Trägersubstrat ausgebildet, insbesondere aufgedruckt. Hierdurch ergibt sich eine insgesamt kostengünstige Herstellung der Vorrichtung. Compensation coil and the selected transmission coil on each one Support substrate formed, in particular printed. This results in an overall cost-effective production of the device.
Besonders bevorzugt ist beiden Übertragungsspulen jeweils eine Particularly preferred is two transmission coils each one
Kompensationsspule, wie vorstehend beschrieben, zugeordnet. Damit erfolgt eine Kompensation von Streufeldern sowohl auf der Sendeseite als auch auf der Empfangsseite der Vorrichtung. Compensation coil, as described above, assigned. This compensates for stray fields both on the transmitting side and on the receiving side of the device.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zeichnet sich dadurch aus, dass zu zumindest einer ausgewählten der The inventive method with the features of claim 9 is characterized in that at least one of the selected
Übertragungsspulen zumindest eine Kompensationsspule gewickelt wird, die sich über eine Fläche erstreckt, die zumindest im Wesentlichen der Fläche der ausgewählten Übertragungsspule entspricht und deren Windungsrichtung zumindest im Wesentlichen der Windungsrichtung der ausgewählten At least one compensation coil is wound on the transmission coils, which extends over a surface which at least substantially corresponds to the surface of the selected transmission coil and whose winding direction at least substantially the winding direction of the selected
Übertragungsspule entgegengerichtet ist. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Transmission coil is opposite. This results in the already mentioned advantages.
Weitere Vorteile, bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.Further advantages, preferred features and feature combinations emerge in particular from the previously described and from the claims.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen: In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. To show:
Figur 1 eine vorteilhafte Vorrichtung zur berührungslosen Figure 1 shows an advantageous device for non-contact
Energieübertragung,  Power transmission,
Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung, 2 shows a first embodiment of an advantageous development of the device,
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorteilhaften Weiterbildung und Figure 3 shows a second embodiment of the advantageous development and
Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der vorteilhaften Weiterbildung. Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Vorrichtung 1 zur berührungsfreien beziehungsweise drahtlosen Energieübertragung. Dazu weist die Vorrichtung 1 eine Sendeeinrichtung 2 und eine Empfangseinrichtung 3 auf. Figure 4 shows a third embodiment of the advantageous development. FIG. 1 shows in a simplified representation a device 1 for contactless or wireless energy transmission. For this purpose, the device 1 has a transmitting device 2 and a receiving device 3.
Die Sendeeinrichtung 2 weist eine sendende Überragungsspule 4 (Sendespule) auf, welcher ein Oszillator 5 vorgeschaltet ist. Der Oszillator ist außerdem mit einer Spannungsquelle 6 verbunden und durch ein hier nicht dargestelltes Steuergerät betreibbar, um die Sendespule mit einer Wechselspannung zu beaufschlagen. The transmitting device 2 has a transmitting transmission coil 4 (transmitting coil), which is preceded by an oscillator 5. The oscillator is also connected to a voltage source 6 and operable by a control unit, not shown here, to act on the transmitting coil with an AC voltage.
Die Empfangseinrichtung 3 weist eine empfangende Übertragungsspule 7 (Empfangsspule) auf, deren Empfangscharakteristik zumindest im Wesentlichen der Form der Sendespule 4 entspricht, sowie einen Gleichrichter 8, der der Empfangsspule nachgeschaltet und mit einem Verbraucher 9, wie beispielsweise einem Laderegler oder einer Batteriezelle, verbunden ist. The receiving device 3 has a receiving transmission coil 7 (receiving coil) whose receiving characteristic corresponds at least substantially to the shape of the transmitting coil 4, and a rectifier 8, which is connected downstream of the receiving coil and connected to a load 9, such as a charge controller or a battery cell ,
Durch Ansteuern des Oszillators 5 und die damit erzeugte Wechselspannung in der Übertragungsspule 4 wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, wie durch Pfeile in der Figur 1 gezeigt, welches auch die Übertragungsspule 7 beaufschlagt und dadurch einen Storm in die Empfangsspule induziert. Der induzierte By driving the oscillator 5 and the AC voltage thus generated in the transmission coil 4, an electromagnetic field is generated, as shown by arrows in Figure 1, which also acts on the transmission coil 7 and thereby induces a storm in the receiving coil. The induced
Wechselstrom wird im Gleichrichter 8 gleichgerichtet und damit als AC is rectified in the rectifier 8 and thus as
Gleichspannung oder Gleichstrom dem Verbraucher 9 zugeführt. DC or DC supplied to the load 9.
Um auch bei einem großen Abstand x zwischen Sendespule und Empfangsspule das Entstehen unerwünschter Streufelder zu vermeiden, ist der Sendespule eine zusätzliche Kompensationsspule 10 zugeordnet. In order to avoid the development of unwanted stray fields even at a large distance x between the transmitting coil and the receiving coil, the transmitting coil is assigned an additional compensation coil 10.
Figur 2 zeigt hierzu in einem ersten Ausführungsbeispiel die Sendespule 4 mit einer durchgezogenen Linie und die ihr zugeordnete Kompensationsspule 10 mit einer gestrichelten Linie. Die beiden Spulen 4, 10 sind spiralförmig gewickelt, so dass sie im Mittelpunkt Zusammentreffen, wo sie eine gemeinsame FIG. 2 shows, in a first exemplary embodiment, the transmitting coil 4 with a solid line and its associated compensation coil 10 with a dashed line. The two coils 4, 10 are spirally wound so that they meet at the center, where they form a common
Verbindungsstelle 13, an welcher sie elektrisch miteinander verbunden sind, aufweisen. Damit erstreckt sich die Kompensationsspule 10 im Wesentlichen über die gleiche Fläche, über welche sich auch die Sendespule erstreckt. Als Fläche wird dabei der Bereich in der Ebene der jeweiligen Spule 4, 10 verstanden, der von der jeweiligen Spule 4, 10 bedeckt oder eingeschlossen ist. Darüber hinaus ist die Kompensationsspule 10 der Übertragungsspule 4 entgegen gewickelt, so dass sie unterschiedliche Wicklungsrichtungen aufweisen. Während die Sendespule außerdem an ihrem einen Ende mit dem Oszillator 5 beziehungsweise der Versorgungsspannung verbunden ist, ist das freie Ende 12 der Kompensationsspule 10 frei. Durch die Kompensationsspule 10 werden Streufelder der Sendespule direkt im Bereich der Sendespule kompensiert, so dass auf zusätzliche Abschirmungsmaßnahmen verzichtet werden kann. Junction 13, at which they are electrically connected to each other. Thus, the compensation coil 10 extends substantially over the same area over which extends the transmitting coil. In this case, the area in the plane of the respective coil 4, 10 is the area understood, which is covered or enclosed by the respective coil 4, 10. In addition, the compensation coil 10 of the transfer coil 4 is wound opposite, so that they have different winding directions. While the transmitting coil is also connected at one end to the oscillator 5 and the supply voltage, the free end 12 of the compensation coil 10 is free. Due to the compensation coil 10, stray fields of the transmitting coil are compensated directly in the region of the transmitting coil, so that additional shielding measures can be dispensed with.
Figur 2 zeigt eine vereinfachte Form der Spulen 4, 10. Vielfache Windungs- Arrays, rechteckförmige, oder mehrschichtige Windungen sind ebenfalls möglich. Auch können die Sendespule 4 und die Kompensationsspule 10 miteinander vertauscht werden. FIG. 2 shows a simplified form of the coils 4, 10. Multiple winding arrays, rectangular or multilayer windings are also possible. Also, the transmitting coil 4 and the compensation coil 10 can be interchanged with each other.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Sendeeinrichtung 2, bei welchem die beiden Spulen 4, 10 quadratisch oder quadratförmig gewickelt sind. Im Figure 3 shows an embodiment of the transmitting device 2, in which the two coils 4, 10 are wound square or square. in the
Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus Figur 2 ist außerdem vorgesehen, dass die Spulen 4, 10 außen an der Verbindungsstelle 13 miteinander verbunden sind und ihre freien Enden 11, 12 innen liegend. Auch sind In contrast to the embodiment of Figure 2 is also provided that the coils 4, 10 are connected to each other outside at the junction 13 and their free ends 11, 12 lying inside. Also are
Ausführungen denkbar, bei welchen die freien Enden 11, 12 zwischen dem Außenumfang und dem Innenumfang der jeweiligen Wicklung/Spule 4, 10 liegen. Die Spulen können also im Zentrum beginnen und nach außen gewickelt sein oder anders herum, oder sie können dazwischen beginnen und sowohl nach außen als auch nach innen gewickelt werden. Die Sendespule kann außerdem einen Mittelabgriff 14 aufweisen, wie er beispielsweise in Figur 4 gezeigt ist. Embodiments are conceivable in which the free ends 11, 12 lie between the outer circumference and the inner circumference of the respective winding / coil 4, 10. Thus, the coils may begin in the center and be wound outwards or vice versa, or they may begin in between and be wound outwardly as well as inwardly. The transmitting coil may also have a center tap 14, as shown for example in FIG.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die Spulen 10, 4 spiralförmig gewickelt sind, wobei die Sendespule den Mittelabgriff 14 aufweist und somit von außen nach innen zurück nach außen gewickelt wird. Die Figure 4 shows a further embodiment in which the coils 10, 4 are spirally wound, wherein the transmitting coil has the center tap 14 and is thus wound back outside to outside. The
Kompensationsspule 10 ist dazu parallel gewickelt und an der gemeinsamen Verbindungsstelle 13 an der Außenseite mit der Sendespule verbunden. Compensation coil 10 is wound in parallel and connected to the common connection point 13 on the outside with the transmitting coil.
In allen Ausführungsbeispielen ist bevorzugt die Kompensationsspule 10 aus einem Material hergestellt, das günstiger ist als das der Sendespule. Insbesondere kann das Material ein Papier-, Folien- oder Röhrenbasiselement aufweisen, das mit einer Metallbeschichtung versehen ist. Alternativ ist zumindest eine der Spulen 4, 10 auf ein Trägersubstrat aufgedruckt. Die In all embodiments, the compensation coil 10 is preferably made of a material that is cheaper than that of the transmitting coil. In particular, the material may comprise a paper, foil or tube base member provided with a metal coating. Alternatively, at least one of the coils 4, 10 is printed on a carrier substrate. The
Querschnitte der beiden Spulen 4, 10 können sich ebenfalls unterscheiden. So kann beispielsweise die Kompensationsspule 10 im Querschnitt rund, eckig, massiv, hohl oder flach ausgebildet sein. Cross sections of the two coils 4, 10 may also differ. For example, the compensation coil 10 may be round, angular, solid, hollow or flat in cross-section.
Zweckmäßigerweise entspricht die Übertragungsspule 7 in Form und Gestalt der Übertragungsspule 4, um eine vorteilhafte Strominduktion zu erreichen. Appropriately, the transmission coil 7 corresponds in shape and shape of the transmission coil 4 in order to achieve a favorable current induction.
Während in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich der Sendespule beziehungsweise der Übertragungsspule 4 die Kompensationsspule 10 zugeordnet ist, ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel nur der While in the present embodiment, only the transmitting coil or the transmission coil 4 is associated with the compensation coil 10, according to a further embodiment, only the
Übertragungsspule 7 eine wie vorstehend beschrieben ausgebildete Transmission coil 7 a trained as described above
Kompensationsspule zugeordnet. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind beiden Übertragungsspulen 4, 7 jeweils eine Kompensationsspule gemäß der Kompensationsspule 10 zugeordnet. Assigned compensation coil. According to a further embodiment, two transmission coils 4, 7 are each assigned a compensation coil in accordance with the compensation coil 10.

Claims

Ansprüche claims
1. Vorrichtung (1) zur drahtlosen Übertragung elektrischer Energie, mit einer Sendeeinrichtung (2) und einer Empfangseinrichtung (3), wobei die 1. Device (1) for the wireless transmission of electrical energy, with a transmitting device (2) and a receiving device (3), wherein the
Sendeeinrichtung (2) eine Übertragungsspule (4) und die  Transmitting device (2) a transmission coil (4) and the
Empfangseinrichtung (3) eine Übertragungsspule (7) aufweist, und wobei zur Übertragung elektrischer Energie die Übertragungsspulen (4,7) einander gegenüberliegend anordenbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Übertragungsspulen (4,7) zumindest eine  Receiving device (3) has a transmission coil (7), and wherein for the transmission of electrical energy, the transmission coils (4,7) are arranged opposite each other, characterized in that at least one of the transmission coils (4,7) at least one
Kompensationsspule (10) aufweist, die sich über eine Fläche erstreckt, die zumindest im Wesentlichen der Fläche der ausgewählten Übertragungsspule (4,7) entspricht, und deren Wicklungsrichtung/Windungsrichtung zumindest im Wesentlichen der Windungsrichtung der ausgewählten Übertragungsspule (4,7) entgegengerichtet ist.  Compensation coil (10) which extends over a surface which at least substantially corresponds to the surface of the selected transmission coil (4,7), and whose winding direction / winding direction is at least substantially opposite to the winding direction of the selected transmission coil (4,7).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the
Kompensationsspule (10) einendig mit der ausgewählten Übertragungsspule (4,7) verbunden und anderendig frei ist.  Compensation coil (10) connected at one end to the selected transmission coil (4,7) and other end is free.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 3. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Wicklungsform der Kompensationsspule (10) der Wicklungsform der ausgewählten Übertragungsspule (4,7) entspricht.  in that the winding form of the compensation coil (10) corresponds to the winding shape of the selected transmission coil (4, 7).
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 4. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Wicklungsform der Kompensationsspule (10) sich von der Wicklungsform der ausgewählten Übertragungsspule (4,7) unterscheidet.  characterized in that the winding shape of the compensation coil (10) differs from the winding shape of the selected transmission coil (4,7).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Kompensationsspule (10) einen elektrisch nicht leitfähigen Grundkörper mit einer metallischen Beschichtung aufweist. characterized in that the compensation coil (10) has an electrically non-conductive base body with a metallic coating.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsspule (10) auf einem 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the compensation coil (10) on a
Trägersubstrat, insbesondere Gehäusewand, aufged ruckt ist. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch  Carrier substrate, in particular housing wall, is aufged jerky. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Kompensationsspule (10) und die ausgewählte Übertragungsspule (4, characterized in that the compensation coil (10) and the selected transmission coil (4,
7) auf jeweils einem Trägersubstrat ausgebildet sind. 7) are each formed on a carrier substrate.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 8. Device according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass beide Übertragungsspulen (4,7) eine  characterized in that both transmission coils (4,7) a
Kompensationsspule (10) aufweisen.  Have compensation coil (10).
9. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung (1) zur drahtlosen Übertragung elektrischer Energie, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, die eine Sendeeinrichtung (2) und eine Empfangseinrichtung (3) aufweist, wobei die Sendeeinrichtung (2) eine Übertragungsspule (4) und die 9. A method for producing a device (1) for the wireless transmission of electrical energy, in particular according to one of claims 1 to 8, which has a transmitting device (2) and a receiving device (3), wherein the transmitting device (2) comprises a transmission coil (4). and the
Empfangseinrichtung (3) eine Übertragungsspule (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zu zumindest einer der Übertragungsspulen (4,7) zumindest eine Kompensationsspule (10) gewickelt wird, die sich über eine Fläche erstreckt, die der Fläche der Übertragungsspule (4,7) zumindest im Wesentlichen entspricht, und deren Wicklungsrichtung der Wicklungsrichtung der Übertragungsspule (4,7) entgegen gerichtet ist.  Receiving device (3) comprises a transmission coil (7), characterized in that at least one of the transmission coils (4,7) at least one compensation coil (10) is wound, which extends over a surface which the surface of the transmission coil (4,7 ) corresponds at least substantially, and the winding direction of the winding direction of the transmission coil (4,7) is directed opposite.
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