WO2023117506A1 - Induction energy receiving device - Google Patents

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WO2023117506A1
WO2023117506A1 PCT/EP2022/085260 EP2022085260W WO2023117506A1 WO 2023117506 A1 WO2023117506 A1 WO 2023117506A1 EP 2022085260 W EP2022085260 W EP 2022085260W WO 2023117506 A1 WO2023117506 A1 WO 2023117506A1
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WO
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receiving device
circuit
power tap
energy receiving
induction
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/085260
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ignacio Lope Moratilla
Emilio PLUMED VELILLA
Jesus Acero Acero
Sergio Llorente Gil
Tomas Cabeza Gozalo
Pablo Jesus Hernandez Blasco
Original Assignee
BSH Hausgeräte GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • 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
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • 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
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/05—Capacitor coupled rectifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like

Definitions

  • the invention relates to an induction energy receiving device according to the preamble of claim 1 and an electrical device with such an induction energy receiving device according to claim 12.
  • Induction energy receiving devices with an induction coil and a capacitor unit are known from the prior art, with an electrical load being arranged in series or in parallel with the entire capacitor unit.
  • the object of the invention consists in particular, but not limited thereto, in providing a generic device with improved properties in terms of cost savings, greater efficiency and/or fewer components.
  • the object is achieved according to the invention by the features of claim 1, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the dependent claims.
  • the invention is based on an induction energy receiving device, in particular a household appliance device, with at least one resonant circuit which has at least one induction coil, which is provided for receiving inductively transmitted energy, and at least one capacitor unit, the capacitor unit being connected in series with the induction coil and wherein the capacitor unit has a capacitor branch which has a series connection of at least two, in particular at least three, four, five, six or more capacitors.
  • the inductive energy receiving device has a power tap which is arranged between the two capacitors.
  • Such a configuration can be achieved in particular in that electrical circuits, in particular for low-power applications, can be operated directly from the power tap, i.e. in particular without the use of a converter circuit, or that a converter circuit connected to the power tap is designed for lower electrical voltages, i.e. in particular equipped with smaller and / or cheaper components can be. Furthermore By tapping the power between the capacitors, an output voltage can be achieved which has a clear direct voltage component that is in particular greater than an alternating voltage component, so that a rectifier circuit or other converter circuits can be dispensed with, for example.
  • the induction energy receiving device is provided in particular to obtain electrical energy from a magnetic, in particular electromagnetic, alternating field which is generated in particular by the transmission unit.
  • the transmission unit is designed as a hob inductor.
  • the transmission unit it is possible for the transmission unit to be formed by a device that is separate from a hob.
  • the alternating magnetic field has a frequency between 1 kHz and 200 kHz, in particular between 30 k.
  • the induction energy receiving device is designed in particular as a household appliance device.
  • a “household appliance device” is to be understood in particular as meaning at least a part, in particular a subassembly, of a household appliance, in particular a small household appliance.
  • a household appliance having the household appliance device could be a mixer, an automatic cooker, a toaster, a peripheral device such as a sensor module that in particular communicates wirelessly with another kitchen appliance, or the like.
  • the household appliance is designed as an intelligent cooking utensil.
  • the induction coil is in particular an electrical coil.
  • the induction coil is preferably designed as a flat coil.
  • the induction coil is intended to convert an alternating magnetic field into an alternating current and to provide it at/between two output contacts of the induction coil.
  • the induction coil has at least one electrical conductor which is wound, for example spirally, in particular a stranded wire.
  • the capacitor unit is in particular an electrical assembly with two output contacts, in particular a two-terminal network.
  • the capacitor unit has one, two or more capacitors which are connected in series between the output contacts, connected in parallel with one another or arranged in a combination of series connection and parallel connection with one another.
  • the capacitor unit is provided to convert the current received from the induction coil into a voltage.
  • the capacitor unit is connected in parallel with the induction coil.
  • capacitor branches of the capacitor unit are connected, in particular parallel to one another, between the output contacts.
  • a power tap is, in particular, an electrical contact that is provided to discharge electrical energy from the capacitor unit and, in particular, to provide further electrical components or circuits.
  • Provided is to be understood in particular as being specially designed and/or equipped.
  • the fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
  • the induction energy receiving device has a further power tap which is different from the power tap, so that a voltage drops between the power tap and the further power tap which is at least as great as a voltage across one of the two capacitors. In this way, in particular, a simple circuit can be achieved.
  • the induction energy receiving device has a load circuit which is connected directly to the power tap and the further power tap and is intended to obtain electrical energy via the power tap and the further power tap, in particular by means of an output voltage dropping between these power taps.
  • the number of components can be reduced in that no additional converter circuit is used, but instead a load circuit is connected directly to the power tap.
  • the inductive energy receiving device has a converter circuit which is provided for obtaining electrical energy via the power tap and the further power tap and making it available to a load circuit.
  • a converter circuit can be used to achieve an output voltage meets the specific requirements, in particular with regard to voltage, current, stability, constancy and/or signal form.
  • the converter circuit is, for example, a rectifier circuit, a step-down converter circuit, a step-up converter circuit, an inverse converter circuit, a linear regulator circuit, a bridge circuit and/or a flyback converter circuit.
  • the load circuit has in particular at least one sensor circuit, a communication circuit, in particular for wireless communication, a lighting circuit, in particular at least one LED, and/or a control circuit, in particular an electronic control unit, for example with at least one processor and/or an ASIC.
  • the additional power tap can be connected directly to the induction coil, in particular to an output contact of the induction coil.
  • At least two capacitors in particular capacitors of the power branch and/or the capacitor unit, be connected in series between the power tap and the further power tap.
  • the capacitor unit preferably has at least one additional capacitor branch, in particular at least two, three, four, five or more additional capacitor branches, which is/are connected in parallel with the capacitor branch.
  • at least one additional capacitor branch in particular at least two, three, four, five or more additional capacitor branches, which is/are connected in parallel with the capacitor branch.
  • a high capacitance of the capacitor unit can be achieved.
  • a high dielectric strength can be achieved by a large number of capacitors per capacitor branch.
  • a cost-effective and/or space-saving configuration can be achieved by a large number of capacitors per capacitor branch, in particular since many small capacitors with low capacitance can be used instead of a few large capacitors with high capacitance.
  • the at least one further capacitor branch has capacitors that are the same as the two capacitors.
  • All capacitors of the capacitor unit preferably have the same or identical properties, in particular within the framework of the usual standards, in particular at least with regard to their electrical capacitances, dimensions and/or their electric strengths. In particular, an inexpensive and/or simple circuit/construction can be achieved.
  • the induction energy receiving device has at least one main consumer circuit which is connected in series with the induction coil and the capacitor unit in the resonant circuit or which is connected in parallel with the capacitor unit and/or the induction coil.
  • the main load circuit has at least one power element, in particular a motor and/or an electrical/ohmic heating element.
  • the main load circuit is intended to take up electrical power of at least 500 W, in particular at least 1000 W, in at least one operating mode, which is provided in the operating mode in particular by means of the resonant circuit and/or received by the induction coil.
  • an electrical appliance in particular a household appliance, preferably a small household appliance, is proposed with at least one induction energy receiving device as described above.
  • the electrical device is a small electrical device, in particular with a power consumption of less than 50 W, in particular less than 20 W, preferably less than 10 W.
  • the electrical device has at least one energy store, in particular a rechargeable battery, which is provided for the purpose of To be loaded induction energy receiving device.
  • the electrical device is embodied as consumer electronics, in particular as a tablet, smartphone, headphones, loudspeaker or the like.
  • the household appliance is designed as a mixer, toaster or other food processor.
  • the small household appliance is designed as a peripheral device, in particular as a sensor module for another kitchen appliance.
  • the small household appliance is designed as an intelligent cooking utensil with integrated sensors, with the induction energy receiving device being provided in particular to supply a sensor and a control unit of the cooking utensil with energy, while the Cookware itself is heated by means of the alternating magnetic field generated by the transmitting unit, in this case by a hob inductor.
  • the induction energy receiving device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the induction energy receiving device can have a number of individual elements, components and units that differs from the number specified here in order to fulfill a function described herein.
  • FIG. 1 shows an electrical device according to the invention in a cross-sectional view
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of an inductive energy receiving device according to the invention
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of an inductive energy receiving device according to the invention
  • FIG. 5 shows a voltage sequence diagram for the inductive energy receiving device according to FIG.
  • FIG. 1 shows an electrical device 10.
  • the electrical device 10 is designed as a small household appliance.
  • the electrical device 10 is designed as an intelligent cooking utensil.
  • the electrical device 10 is intended to be set up on a transmission unit 40 .
  • the transmission unit 40 is designed as a hob.
  • the transmission unit 40 has a mounting plate 42, for example a hob plate, which is intended to carry the electrical device 10 to/during operation.
  • the transmission unit 40 has an inductor 44, here a hob inductor, which is intended to generate an alternating magnetic field.
  • the transmission unit 40 also has a magnetic field bundling unit 46, for example a ferrite plate, which is arranged below the inductor 44, in particular opposite the mounting plate 42.
  • the transmission unit 40 has a shielding unit 48, for example an aluminum sheet, which is arranged below the inductor 44 and in particular below the magnetic field bundling unit 46.
  • the electrical device 10 has an induction energy receiving device 20 .
  • the induction energy receiving device 20 is designed as a household appliance device.
  • FIG. 2 shows the induction energy receiving device 20.
  • the induction energy receiving device 20 has an oscillating circuit.
  • the resonant circuit has an induction coil 22 which is provided for receiving inductively transmitted energy.
  • the induction coil 22 is intended to receive energy transmitted inductively by means of the inductor 44 of the transmission unit 40 .
  • the resonant circuit also has a capacitor unit 24 .
  • the capacitor unit 24 is connected in series with the induction coil 22 .
  • the capacitor unit 24 is connected in parallel with the induction coil 22 .
  • the capacitor unit 24 has a capacitor branch 26 which has a series connection of at least two, here six, capacitors 28 (of which only one is provided with a reference symbol for the sake of clarity).
  • the induction energy receiving device 20 has a power tap 27 which is arranged between the capacitors 28 .
  • the inductive energy receiving device 20 has a further power tap 29, which is different from the power tap 27, so that a voltage V 2 drops between the power tap 27 and the further power tap 29, which is at least as great as a voltage across one of the two capacitors 28 Precisely one of the capacitors 28 is arranged between the power tap 27 and the further power tap 29 .
  • the additional power tap 29 is connected directly to the induction coil 22 .
  • the induction energy receiving device 20 has a load circuit 30 which is connected directly to the power tap 27 and the further power tap 29 is connected and is intended to obtain electrical energy via the power tap 27 and the further power tap 29 .
  • the load circuit 30 comprises, for example, at least one sensor circuit, a communication circuit, a lighting circuit and/or a control circuit.
  • the capacitor unit 24 has at least one additional capacitor branch 26', here for example five additional capacitor branches 26'.
  • the other capacitor branches 26' are connected in parallel to the capacitor branch 26 in at least one operating state.
  • the at least one further capacitor branch 26' has capacitors 28 which are the same as or identical to the two capacitors 28 of the capacitor branch 26.
  • the further capacitor branches 26' each have the same number of capacitors 28, with the capacitors 28 of a respective capacitor branch 26, 26' are preferably connected in series with one another.
  • the capacitor branch 26 and the further capacitor branches 26′ in particular each have the same total capacitance.
  • the capacitors of the further capacitor branches are of a different type than the capacitors of the capacitor branch and/or the further capacitor branches have capacitances that deviate from a capacitance of the capacitor branch.
  • the further power tap can be arranged between two, in particular two other, series-connected capacitors of the capacitor branch or one of the further capacitor branches.
  • the inductive energy receiving device 20 can have at least one main consumer circuit 36 which is connected in series with the induction coil 22 and the capacitor unit 24 in the resonant circuit or which is connected in parallel with the capacitor unit 24 and/or the induction coil 22 (indicated by dashed lines).
  • the main load circuit 36 may include a converter circuit.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of an induction energy receiving device 20a.
  • At least two capacitors 28a, here for example five capacitors 28a, of a capacitor branch 26a are connected in series between a power tap 27a and a further power tap 29a.
  • the number of capacitors 28a and/or a proportion of the capacitors 28a of the capacitor branch 26a can be selected depending on the application.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of an induction energy receiving device 20b in the form of an equivalent circuit diagram.
  • the capacitors 28b shown here can stand for individual capacitors or for series and/or parallel circuits of capacitors in accordance with the preceding examples.
  • the induction energy receiving device 20b has a converter circuit 32b, which is intended to obtain electrical energy via a power tap 27b and a further power tap 29b and to provide it to a load circuit 30b.
  • the converter circuit 32b is a step-down converter circuit, but can alternatively, depending on the application, also be a step-up converter circuit, an inverse converter circuit, a linear regulator circuit, a bridge circuit, a flyback converter circuit, a rectifier circuit and/or a combination of these.
  • FIG. 5 shows a profile of various voltages Vi, V2, V3 of the induction energy receiving device 20b during operation. A first of the voltages V1 drops across the entire capacitor unit 24b. A second of the voltages V2 drops between the power tap 27b and the further power tap 29b. A third of the voltages V 3 drops across the outputs of the converter circuit 32b, in particular across the load circuit 30b.
  • the second of the voltages V 2 already has a significant DC voltage component, so that depending on the application at least the use of a rectifier circuit can be dispensed with.
  • a constant voltage V3 can be set by suitably selecting a sampling rate of the step-down converter as a function of an effective value of the voltage V1, which is determined in particular by a distance and/or an orientation of the electrical device to the transmission unit or a transmission power of the transmission unit. In particular, a voltage V3 of about 10 V can be achieved with a power of about 10 W.

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Abstract

The invention proceeds from an induction energy receiving device, in particular to a domestic appliance device, comprising at least one resonant circuit having at least one induction coil (22) provided for receiving inductively transferred energy, and at least one capacitor unit (24), the capacitor unit (24) being connected in series with the induction coil (22), and the capacitor unit (24) having a capacitor branch (26) having a series circuit formed by at least two capacitors (28). In order to achieve an increased efficiency, a saving in respect of component parts and/or a cost saving, it is proposed that the induction energy receiving device has at least one power tap (27) arranged between the two capacitors (28).

Description

Induktionsenergieempfangsvorrichtung induction energy receiving device
Die Erfindung betrifft eine Induktionsenergieempfangsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Elektrogerät mit einer solchen Induktionsenergieempfangsvorrichtung gemäß Anspruch 12. The invention relates to an induction energy receiving device according to the preamble of claim 1 and an electrical device with such an induction energy receiving device according to claim 12.
Aus dem Stand der Technik sind Induktionsenergieempfangsvorrichtungen mit einer Induktionsspule und einer Kondensatoreinheit bekannt, wobei eine elektrische Last in Reihe oder parallel zur gesamten Kondensatoreinheit angeordnet ist. Induction energy receiving devices with an induction coil and a capacitor unit are known from the prior art, with an electrical load being arranged in series or in parallel with the entire capacitor unit.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere, aber nicht beschränkt darauf, darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Kostenersparnis, einer höheren Effizienz und/oder einer Bauteilersparnis bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können. The object of the invention consists in particular, but not limited thereto, in providing a generic device with improved properties in terms of cost savings, greater efficiency and/or fewer components. The object is achieved according to the invention by the features of claim 1, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the dependent claims.
Die Erfindung geht aus von einer Induktionsenergieempfangsvorrichtung, insbesondere einer Haushaltsgerätevorrichtung, mit zumindest einem Schwingkreis, der zumindest eine Induktionsspule, die zum Empfang von induktiv übertragener Energie vorgesehen ist, und zumindest eine Kondensatoreinheit aufweist, wobei die Kondensatoreinheit in Reihe zu der Induktionsspule geschaltet ist und wobei die Kondensatoreinheit einen Kondensatorzweig aufweist, der eine Reihenschaltung von zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, vier, fünf, sechs, oder mehr, Kondensatoren aufweist. The invention is based on an induction energy receiving device, in particular a household appliance device, with at least one resonant circuit which has at least one induction coil, which is provided for receiving inductively transmitted energy, and at least one capacitor unit, the capacitor unit being connected in series with the induction coil and wherein the capacitor unit has a capacitor branch which has a series connection of at least two, in particular at least three, four, five, six or more capacitors.
Es wird vorgeschlagen, dass die Induktionsenergieempfangsvorrichtung einen Leistungsabgriff aufweist, der zwischen den zwei Kondensatoren angeordnet ist. It is proposed that the inductive energy receiving device has a power tap which is arranged between the two capacitors.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere erreicht werden, dass elektrische Schaltungen, insbesondere für Niedrigleistungsanwendungen, direkt von dem Leistungsabgriff aus, also insbesondere ohne den Einsatz einer Wandlerschaltung, betrieben werden können oder dass eine an dem Leistungsabgriff angeschlossene Wandlerschaltung für niedrigere elektrische Spannungen ausgelegt, also insbesondere mit kleineren und/oder kostengünstigeren Bauteilen ausgestattet, werden kann. Weiterhin kann durch den Leistungsabgriff zwischen den Kondensatoren eine Ausgangsspannung erreicht werden, die eine deutliche Gleichspannungskomponente aufweist, die insbesondere größer ist als eine Wechselspannungskomponente, so dass beispielsweise auf eine Gleichrichterschaltung oder andere Wandlerschaltungen verzichtet werden kann. Such a configuration can be achieved in particular in that electrical circuits, in particular for low-power applications, can be operated directly from the power tap, i.e. in particular without the use of a converter circuit, or that a converter circuit connected to the power tap is designed for lower electrical voltages, i.e. in particular equipped with smaller and / or cheaper components can be. Furthermore By tapping the power between the capacitors, an output voltage can be achieved which has a clear direct voltage component that is in particular greater than an alternating voltage component, so that a rectifier circuit or other converter circuits can be dispensed with, for example.
Die Induktionsenergieempfangsvorrichtung ist insbesondere dazu vorgesehen, elektrische Energie aus einem magnetischen, insbesondere elektromagnetischen, Wechselfeld zu beziehen, das insbesondere von der Sendeeinheit generiert wird. Insbesondere ist die Sendeeinheit als Kochfeldinduktor ausgebildet. Alternativ ist es möglich, dass die Sendeeinheit von einem zu einem Kochfeld separaten Gerät gebildet ist. Insbesondere weist das magnetische Wechselfeld eine Frequenz zwischen 1 kHz und 200 kHz, insbesondere zwischen 30 k auf. The induction energy receiving device is provided in particular to obtain electrical energy from a magnetic, in particular electromagnetic, alternating field which is generated in particular by the transmission unit. In particular, the transmission unit is designed as a hob inductor. Alternatively, it is possible for the transmission unit to be formed by a device that is separate from a hob. In particular, the alternating magnetic field has a frequency between 1 kHz and 200 kHz, in particular between 30 k.
Die Induktionsenergieempfangsvorrichtung ist insbesondere als Haushaltsgerätevorrichtung ausgebildet. Unter einer „Haushaltsgerätevorrichtung“ soll insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Haushaltsgeräts, insbesondere eines Haushaltskleingeräts, verstanden werden. Beispielsweise könnte es sich bei einem die Haushaltsgerätevorrichtung aufweisenden Haushaltsgerät um einen Mixer, einen Kochautomaten, einen Toaster, ein Peripheriegerät, wie zum Beispiel ein, insbesondere mit einem anderen Küchengerät drahtlos kommunizierendes, Sensormodul, oder vergleichbares handeln. Beispielsweise ist das Haushaltsgerät als intelligentes Gargeschirr ausgebildet. The induction energy receiving device is designed in particular as a household appliance device. A “household appliance device” is to be understood in particular as meaning at least a part, in particular a subassembly, of a household appliance, in particular a small household appliance. For example, a household appliance having the household appliance device could be a mixer, an automatic cooker, a toaster, a peripheral device such as a sensor module that in particular communicates wirelessly with another kitchen appliance, or the like. For example, the household appliance is designed as an intelligent cooking utensil.
Die Induktionsspule ist insbesondere eine elektrische Spule. Vorzugsweise ist die Induktionsspule als Flachspule ausgebildet. Insbesondere ist die Induktionsspule dazu vorgesehen, ein magnetisches Wechselfeld in einen Wechselstrom zu wandeln und an/zwischen zwei Ausgangskontakten der Induktionsspule bereitzustellen. Insbesondere weist die Induktionsspule zumindest einen, beispielsweise spiralförmig, gewickelten elektrischen Leiter, insbesondere eine Litzenleitung, auf. The induction coil is in particular an electrical coil. The induction coil is preferably designed as a flat coil. In particular, the induction coil is intended to convert an alternating magnetic field into an alternating current and to provide it at/between two output contacts of the induction coil. In particular, the induction coil has at least one electrical conductor which is wound, for example spirally, in particular a stranded wire.
Die Kondensatoreinheit ist insbesondere eine elektrische Baugruppe mit zwei Ausgangskontakten, insbesondere ein Zweipol. Insbesondere weist die Kondensatoreinheit einen, zwei oder mehr Kondensatoren auf, die zwischen den Ausgangskontakten in Reihe geschaltet, parallel zueinander geschaltet oder in einer Kombination von Reihenschaltung und Parallelschaltung zueinander angeordnet sind. Insbesondere ist die Kondensatoreinheit dazu vorgesehen, den von der Induktionsspule empfangenen Strom in eine Spannung zu wandeln. Insbesondere ist die Kondensatoreinheit parallel zur Induktionsspule geschaltet. Insbesondere sind Kondensatorzweige der Kondensatoreinheit, insbesondere parallel zueinander, zwischen die Ausgangskontakte geschaltet. The capacitor unit is in particular an electrical assembly with two output contacts, in particular a two-terminal network. In particular, the capacitor unit has one, two or more capacitors which are connected in series between the output contacts, connected in parallel with one another or arranged in a combination of series connection and parallel connection with one another. In particular, the capacitor unit is provided to convert the current received from the induction coil into a voltage. In particular, the capacitor unit is connected in parallel with the induction coil. In particular, capacitor branches of the capacitor unit are connected, in particular parallel to one another, between the output contacts.
Ein Leistungsabgriff ist insbesondere ein elektrischer Kontakt, der dazu vorgesehen ist, elektrische Energie aus der Kondensatoreinheit abzuführen und insbesondere weiteren elektrischen Komponenten oder Schaltkreisen bereitzustellen. A power tap is, in particular, an electrical contact that is provided to discharge electrical energy from the capacitor unit and, in particular, to provide further electrical components or circuits.
Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. “Provided” is to be understood in particular as being specially designed and/or equipped. The fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Induktionsenergieempfangsvorrichtung einen weiteren Leistungsabgriff aufweist, der von dem Leistungsabgriff verschieden ist, so dass zwischen dem Leistungsabgriff und dem weiteren Leistungsabgriff eine Spannung abfällt, die zumindest so groß ist, wie eine Spannung über einem der zwei Kondensatoren. Hierdurch kann insbesondere eine einfache Schaltung erreicht werden. Furthermore, it is proposed that the induction energy receiving device has a further power tap which is different from the power tap, so that a voltage drops between the power tap and the further power tap which is at least as great as a voltage across one of the two capacitors. In this way, in particular, a simple circuit can be achieved.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Induktionsenergieempfangsvorrichtung einen Verbraucherschaltkreis aufweist, der unmittelbar an den Leistungsabgriff und den weiteren Leistungsabgriff angeschlossen ist und dazu vorgesehen ist, elektrische Energie über den Leistungsabgriff und den weiteren Leistungsabgriff, insbesondere mittels einer zwischen diesen Leistungsabgriffen abfallenden Ausgangsspannung, zu beziehen. Insbesondere kann eine Bauteilanzahl reduziert werden, indem keine zusätzliche Wandlerschaltung verwendet, sondern ein Verbraucherkreis direkt an den Leistungsabgriff geschaltet wird. It is also proposed that the induction energy receiving device has a load circuit which is connected directly to the power tap and the further power tap and is intended to obtain electrical energy via the power tap and the further power tap, in particular by means of an output voltage dropping between these power taps. In particular, the number of components can be reduced in that no additional converter circuit is used, but instead a load circuit is connected directly to the power tap.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Induktionsenergieempfangsvorrichtung eine Wandlerschaltung aufweist, die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie über den Leistungsabgriff und den weiteren Leistungsabgriff zu beziehen und einem Verbraucherschaltkreis bereitzustellen. Durch einen Wandlerschaltkreis kann insbesondere eine Ausgangsspannung erreicht werden, die bestimmten Anfordernissen, insbesondere hinsichtlich Spannung, Strom, Stabilität, Konstanz und/oder Signalform, gerecht wird. According to a further embodiment, it is proposed that the inductive energy receiving device has a converter circuit which is provided for obtaining electrical energy via the power tap and the further power tap and making it available to a load circuit. In particular, a converter circuit can be used to achieve an output voltage meets the specific requirements, in particular with regard to voltage, current, stability, constancy and/or signal form.
Die Wandlerschaltung ist beispielsweise eine Gleichrichterschaltung, eine Abwärtswandlerschaltung, eine Aufwärtswandlerschaltung, eine Inverswandlerschaltung, eine Linearreglerschaltung, eine Brückenschaltung und/oder eine Sperrwandlerschaltung. The converter circuit is, for example, a rectifier circuit, a step-down converter circuit, a step-up converter circuit, an inverse converter circuit, a linear regulator circuit, a bridge circuit and/or a flyback converter circuit.
Der Verbraucherschaltkreis weist insbesondere zumindest einen Sensorschaltkreis, einen Kommunikationsschaltkreis, insbesondere zur drahtlosen Kommunikation, einen Beleuchtungsschaltkreis, insbesondere zumindest eine LED, und/oder einen Steuerschaltkreis, insbesondere eine elektronische Steuereinheit, beispielsweise mit zumindest einem Prozessor und/oder einem ASIC, auf. The load circuit has in particular at least one sensor circuit, a communication circuit, in particular for wireless communication, a lighting circuit, in particular at least one LED, and/or a control circuit, in particular an electronic control unit, for example with at least one processor and/or an ASIC.
Der weitere Leistungsabgriff kann unmittelbar mit der Induktionsspule, insbesondere mit einem Ausgangskontakt der Induktionsspule, verbunden sein. The additional power tap can be connected directly to the induction coil, in particular to an output contact of the induction coil.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Leistungsabgriff und dem weiteren Leistungsabgriff zumindest zwei Kondensatoren, insbesondere Kondensatoren des Leistungszweigs und/oder der Kondensatoreinheit, in Reihe geschaltet sind. Durch eine Wahl der Anzahl der Kondensatoren zwischen diesen Leistungsabgriffen und/oder durch eine Wahl der Kapazitäten der/des Kondensators/en zwischen diesen Leistungsabgriffen kann insbesondere eine bestimmte Ausgangsspannung und/oder ein Bereich der Ausgangsspannung festgelegt werden. According to further refinements, it is proposed that at least two capacitors, in particular capacitors of the power branch and/or the capacitor unit, be connected in series between the power tap and the further power tap. By selecting the number of capacitors between these power taps and/or by selecting the capacitances of the capacitor(s) between these power taps, a particular output voltage and/or an output voltage range can be specified.
Vorzugsweise weist die Kondensatoreinheit zumindest einen weiteren Kondensatorzweig, insbesondere zumindest zwei, drei, vier, fünf oder mehr weitere Kondensatorzweige, auf, der/die zu dem Kondensatorzweig parallelgeschaltet ist/sind. Hierdurch kann insbesondere eine hohe Kapazität der Kondensatoreinheit erreicht werden. Durch eine hohe Anzahl an Kondensatoren je Kondensatorzweig kann insbesondere eine hohe Spannungsfestigkeit erreicht werden. Alternativ kann durch eine hohe Anzahl an Kondensatoren je Kondensatorzweig eine kostengünstige und/oder platzsparende Ausgestaltung erreicht werden, insbesondere da statt wenigen großen Kondensatoren mit hoher Kapazität, viele kleine Kondensatoren mit niedriger Kapazität verwendet werden können. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine weitere Kondensatorzweig Kondensatoren aufweist, die gleich sind zu den zwei Kondensatoren. Vorzugsweise weisen alle Kondensatoren der Kondensatoreinheit, insbesondere im Rahmen üblicher Normen, gleiche oder identische Eigenschaften, insbesondere zumindest bezüglich ihrer elektrischen Kapazitäten, Dimensionen und/oder ihrer Spannungsfestigkeiten, auf. Es kann insbesondere eine kostengünstige und/oder einfache Schaltung/Konstruktion erreicht werden. The capacitor unit preferably has at least one additional capacitor branch, in particular at least two, three, four, five or more additional capacitor branches, which is/are connected in parallel with the capacitor branch. In this way, in particular, a high capacitance of the capacitor unit can be achieved. In particular, a high dielectric strength can be achieved by a large number of capacitors per capacitor branch. Alternatively, a cost-effective and/or space-saving configuration can be achieved by a large number of capacitors per capacitor branch, in particular since many small capacitors with low capacitance can be used instead of a few large capacitors with high capacitance. Furthermore, it is proposed that the at least one further capacitor branch has capacitors that are the same as the two capacitors. All capacitors of the capacitor unit preferably have the same or identical properties, in particular within the framework of the usual standards, in particular at least with regard to their electrical capacitances, dimensions and/or their electric strengths. In particular, an inexpensive and/or simple circuit/construction can be achieved.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Induktionsenergieempfangsvorrichtung zumindest einen Hauptverbraucherschaltkreis aufweist, der in Reihe zu der Induktionsspule und der Kondensatoreinheit in den Schwingkreis geschaltet ist oder der parallel zu der Kondensatoreinheit und/oder der Induktionsspule geschaltet ist. Insbesondere weist der Hauptverbraucherschaltkreis zumindest ein Leistungselement, insbesondere einen Motor und/oder ein elektrisches/ohmsches Heizelement auf. Insbesondere ist der Hauptverbraucherschaltkreis dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebsmodus eine elektrische Leistung von zumindest 500 W, insbesondere von zumindest 1000 W, aufzunehmen, die in dem Betriebsmodus insbesondere mittels des Schwingkreises bereitgestellt und/oder von der Induktionsspule empfangen wird. It is further proposed that the induction energy receiving device has at least one main consumer circuit which is connected in series with the induction coil and the capacitor unit in the resonant circuit or which is connected in parallel with the capacitor unit and/or the induction coil. In particular, the main load circuit has at least one power element, in particular a motor and/or an electrical/ohmic heating element. In particular, the main load circuit is intended to take up electrical power of at least 500 W, in particular at least 1000 W, in at least one operating mode, which is provided in the operating mode in particular by means of the resonant circuit and/or received by the induction coil.
Weiterhin wird ein Elektrogerät, insbesondere Haushaltsgerät, vorzugsweise Haushaltskleingerät, mit zumindest einer zuvor beschriebenen Induktionsenergieempfangsvorrichtung vorgeschlagen. Insbesondere ist das Elektrogerät ein Elektrokleingerät, insbesondere mit einer Leistungsaufnahme von weniger als 50 W, insbesondere weniger als 20 W, vorzugsweise weniger als 10 W. Insbesondere weist das Elektrogerät zumindest einen Energiespeicher, insbesondere einen Akku, auf, der dazu vorgesehen ist, von der Induktionsenergieempfangsvorrichtung geladen zu werden. Insbesondere ist das Elektrogerät als Unterhaltungselektronik, insbesondere als Tablet, Smartphone, Kopfhörer, Lautsprecher oder ähnliches ausgebildet. Insbesondere ist das Haushaltsgerät als Mixer, Toaster oder andere Küchenmaschine ausgebildet. Insbesondere ist das Haushaltskleingerät als Peripheriegerät, insbesondere als Sensormodul für ein anderes Küchengerät ausgebildet. Insbesondere ist das Haushaltskleingerät als intelligentes Gargeschirr mit integrierter Sensorik ausgebildet, wobei die Induktionsenergieempfangsvorrichtung insbesondere dazu vorgesehen ist, eine Sensorik und eine Steuereinheit des Gargeschirrs mit Energie zu versorgen, während das Gargeschirr an sich mittels des von der Sendeeinheit generierten magnetischen Wechselfelds, in diesem Fall von einem Kochfeldinduktor, beheizt wird. Furthermore, an electrical appliance, in particular a household appliance, preferably a small household appliance, is proposed with at least one induction energy receiving device as described above. In particular, the electrical device is a small electrical device, in particular with a power consumption of less than 50 W, in particular less than 20 W, preferably less than 10 W. In particular, the electrical device has at least one energy store, in particular a rechargeable battery, which is provided for the purpose of To be loaded induction energy receiving device. In particular, the electrical device is embodied as consumer electronics, in particular as a tablet, smartphone, headphones, loudspeaker or the like. In particular, the household appliance is designed as a mixer, toaster or other food processor. In particular, the small household appliance is designed as a peripheral device, in particular as a sensor module for another kitchen appliance. In particular, the small household appliance is designed as an intelligent cooking utensil with integrated sensors, with the induction energy receiving device being provided in particular to supply a sensor and a control unit of the cooking utensil with energy, while the Cookware itself is heated by means of the alternating magnetic field generated by the transmitting unit, in this case by a hob inductor.
Die Induktionsenergieempfangsvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Induktionsenergieempfangsvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. Here, the induction energy receiving device should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the induction energy receiving device can have a number of individual elements, components and units that differs from the number specified here in order to fulfill a function described herein.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages result from the following description of the drawing. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations.
Es zeigen, jeweils in schematischer Ansicht: They show, each in a schematic view:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Elektrogerät in einer Querschnittsdarstellung,1 shows an electrical device according to the invention in a cross-sectional view,
Fig. 2 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Induktionsenergieempfangsvorrichtung, Fig. 3 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Induktionsenergieempfangsvorrichtung, 2 shows a circuit diagram of an inductive energy receiving device according to the invention, FIG. 3 shows a circuit diagram of an inductive energy receiving device according to the invention,
Fig. 4 ein Ersatzschaltbild einer erfindungsgemäßen Induktionsenergieempfangsvorrichtung und 4 shows an equivalent circuit diagram of an induction energy receiving device according to the invention and
Fig. 5 ein Spannungsablaufdiagramm für die Induktionsenergieempfangsvorrichtung gemäß Figur 4. 5 shows a voltage sequence diagram for the inductive energy receiving device according to FIG.
Figur 1 zeigt ein Elektrogerät 10. Das Elektrogerät 10 ist als Haushaltskleingerät ausgebildet. Das Elektrogerät 10 ist als intelligentes Gargeschirr ausgebildet. Das Elektrogerät 10 ist dazu vorgesehen, auf eine Sendeeinheit 40 aufgestellt zu werden. Die Sendeeinheit 40 ist als Kochfeld ausgebildet. Die Sendeeinheit 40 weist eine Aufstellplatte 42, beispielsweise eine Kochfeldplatte, auf, die dazu vorgesehen ist, das Elektrogerät 10 zu/während einem Betrieb zu tragen. Die Sendeeinheit 40 weist einen Induktor 44, hier einen Kochfeldinduktor, auf, der dazu vorgesehen ist, ein magnetisches Wechselfeld zu generieren. Die Sendeeinheit 40 weist weiterhin eine Magnetfeldbündelungseinheit 46, beispielsweise eine Ferrit-Platte, auf, die unterhalb des Induktors 44, insbesondere gegenüber der Aufstellplatte 42, angeordnet ist. Die Sendeeinheit 40 weist eine Abschirmeinheit 48, beispielsweise ein Aluminiumblech, auf, die unterhalb des Induktors 44 und insbesondere unterhalb der Magnetfeldbündelungseinheit 46 angeordnet ist. Figure 1 shows an electrical device 10. The electrical device 10 is designed as a small household appliance. The electrical device 10 is designed as an intelligent cooking utensil. The electrical device 10 is intended to be set up on a transmission unit 40 . The transmission unit 40 is designed as a hob. The transmission unit 40 has a mounting plate 42, for example a hob plate, which is intended to carry the electrical device 10 to/during operation. The transmission unit 40 has an inductor 44, here a hob inductor, which is intended to generate an alternating magnetic field. The transmission unit 40 also has a magnetic field bundling unit 46, for example a ferrite plate, which is arranged below the inductor 44, in particular opposite the mounting plate 42. The transmission unit 40 has a shielding unit 48, for example an aluminum sheet, which is arranged below the inductor 44 and in particular below the magnetic field bundling unit 46.
Das Elektrogerät 10 weist eine Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20 auf. The electrical device 10 has an induction energy receiving device 20 .
Die Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20 ist als Haushaltsgerätevorrichtung ausgebildet. The induction energy receiving device 20 is designed as a household appliance device.
Figur 2 zeigt die Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20. Die Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20 weist einen Schwingkreis auf. Der Schwingkreis weist eine Induktionsspule 22 auf, die zum Empfang von induktiv übertragener Energie vorgesehen ist. Die Induktionsspule 22 ist dazu vorgesehen, induktiv mittels dem Induktor 44 der Sendeeinheit 40 übertragene Energie zu empfangen. FIG. 2 shows the induction energy receiving device 20. The induction energy receiving device 20 has an oscillating circuit. The resonant circuit has an induction coil 22 which is provided for receiving inductively transmitted energy. The induction coil 22 is intended to receive energy transmitted inductively by means of the inductor 44 of the transmission unit 40 .
Der Schwingkreis weist weiterhin eine Kondensatoreinheit 24 auf. Die Kondensatoreinheit 24 ist in Reihe zu der Induktionsspule 22 geschaltet. Die Kondensatoreinheit 24 ist parallel zu der Induktionsspule 22 geschaltet. Die Kondensatoreinheit 24 weist einen Kondensatorzweig 26 auf, der eine Reihenschaltung von zumindest zwei, hier sechs, Kondensatoren 28 aufweist (von diesen ist der Übersichtlichkeit halber nur einer mit einem Bezugszeichen versehen). The resonant circuit also has a capacitor unit 24 . The capacitor unit 24 is connected in series with the induction coil 22 . The capacitor unit 24 is connected in parallel with the induction coil 22 . The capacitor unit 24 has a capacitor branch 26 which has a series connection of at least two, here six, capacitors 28 (of which only one is provided with a reference symbol for the sake of clarity).
Die Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20 weist einen Leistungsabgriff 27 auf, der zwischen den Kondensatoren 28 angeordnet ist. The induction energy receiving device 20 has a power tap 27 which is arranged between the capacitors 28 .
Die Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20 weist einen weiteren Leistungsabgriff 29 auf, der von dem Leistungsabgriff 27 verschieden ist, so dass zwischen dem Leistungsabgriff 27 und dem weiteren Leistungsabgriff 29 eine Spannung V2 abfällt, die zumindest so groß ist, wie eine Spannung über einem der zwei Kondensatoren 28. Zwischen dem Leistungsabgriff 27 und dem weiteren Leistungsabgriff 29 ist genau einer der Kondensatoren 28 angeordnet. Der weitere Leistungsabgriff 29 ist unmittelbar mit der Induktionsspule 22 verbunden. The inductive energy receiving device 20 has a further power tap 29, which is different from the power tap 27, so that a voltage V 2 drops between the power tap 27 and the further power tap 29, which is at least as great as a voltage across one of the two capacitors 28 Precisely one of the capacitors 28 is arranged between the power tap 27 and the further power tap 29 . The additional power tap 29 is connected directly to the induction coil 22 .
Die Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20 weist einen Verbraucherschaltkreis 30 auf, der unmittelbar an den Leistungsabgriff 27 und den weiteren Leistungsabgriff 29 angeschlossen ist und dazu vorgesehen ist, elektrische Energie über den Leistungsabgriff 27 und den weiteren Leistungsabgriff 29 zu beziehen. The induction energy receiving device 20 has a load circuit 30 which is connected directly to the power tap 27 and the further power tap 29 is connected and is intended to obtain electrical energy via the power tap 27 and the further power tap 29 .
Der Verbraucherschaltkreis 30 umfasst beispielsweise zumindest einen Sensorschaltkreis, einen Kommunikationsschaltkreis, einen Beleuchtungsschaltkreis und/oder einen Steuerschaltkreis. The load circuit 30 comprises, for example, at least one sensor circuit, a communication circuit, a lighting circuit and/or a control circuit.
Die Kondensatoreinheit 24 weist zumindest einen weiteren Kondensatorzweig 26’, hier z.B. fünf weitere Kondensatorzweige 26’, auf. Die weiteren Kondensatorzweige 26‘ sind in zumindest einem Betriebszustand zu dem Kondensatorzweig 26 parallelgeschaltet. The capacitor unit 24 has at least one additional capacitor branch 26', here for example five additional capacitor branches 26'. The other capacitor branches 26' are connected in parallel to the capacitor branch 26 in at least one operating state.
Der zumindest eine weitere Kondensatorzweig 26’ weist Kondensatoren 28 auf, die gleich oder identisch sind zu den zwei Kondensatoren 28 des Kondensatorzweigs 26. Die weiteren Kondensatorzweige 26’ weisen jeweils eine gleiche Anzahl an Kondensatoren 28 auf, wobei die Kondensatoren 28 eines jeweiligen Kondensatorzweigs 26, 26’ vorzugsweise in Reihe zueinander geschaltet sind. Der Kondensatorzweig 26 und die weiteren Kondensatorzweige 26’ weisen insbesondere jeweils eine gleiche Gesamtkapazität auf. The at least one further capacitor branch 26' has capacitors 28 which are the same as or identical to the two capacitors 28 of the capacitor branch 26. The further capacitor branches 26' each have the same number of capacitors 28, with the capacitors 28 of a respective capacitor branch 26, 26' are preferably connected in series with one another. The capacitor branch 26 and the further capacitor branches 26′ in particular each have the same total capacitance.
Gemäß alternativen Ausgestaltungen sind die Kondensatoren der weiteren Kondensatorzweige von einem anderen Typ als die Kondensatoren des Kondensatorzweigs und/oder die weiteren Kondensatorzweige weisen Kapazitäten auf, die von einer Kapazität des Kondensatorzweigs abweichen. According to alternative configurations, the capacitors of the further capacitor branches are of a different type than the capacitors of the capacitor branch and/or the further capacitor branches have capacitances that deviate from a capacitance of the capacitor branch.
Gemäß weiteren Alternativen kann der weitere Leistungsabgriff zwischen zwei, insbesondere zwei anderen, in Reihe geschalteten Kondensatoren des Kondensatorzweigs oder eines der weiteren Kondensatorzweige angeordnet sein. According to further alternatives, the further power tap can be arranged between two, in particular two other, series-connected capacitors of the capacitor branch or one of the further capacitor branches.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen kann die Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20 zumindest einen Hauptverbraucherschaltkreis 36 aufweisen, der in Reihe zu der Induktionsspule 22 und der Kondensatoreinheit 24 in den Schwingkreis geschaltet ist oder der parallel zu der Kondensatoreinheit 24 und/oder der Induktionsspule 22 geschaltet ist (gestrichelt angedeutet). Der Hauptverbraucherschaltkreis 36 kann eine Wandlerschaltung aufweisen. In Figuren 3 bis 5 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 und 2 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind die Buchstaben a bzw. b an die Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele gemäß Figuren 3 bis 5 angehängt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 und 2, verwiesen werden. According to further configurations, the inductive energy receiving device 20 can have at least one main consumer circuit 36 which is connected in series with the induction coil 22 and the capacitor unit 24 in the resonant circuit or which is connected in parallel with the capacitor unit 24 and/or the induction coil 22 (indicated by dashed lines). The main load circuit 36 may include a converter circuit. Two further exemplary embodiments of the invention are shown in FIGS. The following descriptions are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, whereby reference can be made to the description of the other exemplary embodiments, in particular to the description of the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2, with regard to components, features and functions that remain the same. To differentiate between the exemplary embodiments, the letters a and b are appended to the reference symbols of the exemplary embodiments according to FIGS. With regard to components with the same designation, in particular with regard to components with the same reference numbers, reference can in principle also be made to the drawings and/or the description of the other exemplary embodiments, in particular the exemplary embodiment in FIGS.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20a. Zwischen einem Leistungsabgriff 27a und einem weiteren Leistungsabgriff 29a sind zumindest zwei Kondensatoren 28a, hier beispielsweise fünf Kondensatoren 28a, eines Kondensatorzweigs 26a in Reihe geschaltet. Die Anzahl an Kondensatoren 28a und/oder ein Anteil an den Kondensatoren 28a des Kondensatorzweigs 26a kann hierbei je nach Anwendungsfall gewählt werden. FIG. 3 shows an alternative embodiment of an induction energy receiving device 20a. At least two capacitors 28a, here for example five capacitors 28a, of a capacitor branch 26a are connected in series between a power tap 27a and a further power tap 29a. The number of capacitors 28a and/or a proportion of the capacitors 28a of the capacitor branch 26a can be selected depending on the application.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20b in Form eines Ersatzschaltbilds. Die hier dargestellten Kondensatoren 28b können dabei für einzelne Kondensatoren oder für Reihen- und/oder Parallelschaltungen von Kondensatoren entsprechend den vorhergehenden Beispielen stehen. Die Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20b weist eine Wandlerschaltung 32b auf, die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie über einen Leistungsabgriff 27b und einen weiteren Leistungsabgriff 29b zu beziehen und einem Verbraucherschaltkreis 30b bereitzustellen. FIG. 4 shows a further embodiment of an induction energy receiving device 20b in the form of an equivalent circuit diagram. The capacitors 28b shown here can stand for individual capacitors or for series and/or parallel circuits of capacitors in accordance with the preceding examples. The induction energy receiving device 20b has a converter circuit 32b, which is intended to obtain electrical energy via a power tap 27b and a further power tap 29b and to provide it to a load circuit 30b.
Die Wandlerschaltung 32b ist in diesem Fall eine Abwärtswandlerschaltung, kann alternativ, je nach Anwendungsfall, aber auch eine Aufwärtswandlerschaltung, eine Inverswandlerschaltung, eine Linearreglerschaltung, eine Brückenschaltung, eine Sperrwandlerschaltung, eine Gleichrichterschaltung und/oder eine Kombination dieser sein. Figur 5 zeigt einen Verlauf verschiedener Spannungen Vi, V2, V3 der Induktionsenergieempfangsvorrichtung 20b während eines Betriebs. Eine erste der Spannungen V1 fällt dabei über der gesamten Kondensatoreinheit 24b ab. Eine zweite der Spannungen V2 fällt dabei zwischen dem Leistungsabgriff 27b und dem weiteren Leistungsabgriff 29b ab. Eine dritte der Spannungen V3 fällt dabei über Ausgängen der Wandlerschaltung 32b, insbesondere über dem Verbraucherschaltkreis 30b ab. In this case, the converter circuit 32b is a step-down converter circuit, but can alternatively, depending on the application, also be a step-up converter circuit, an inverse converter circuit, a linear regulator circuit, a bridge circuit, a flyback converter circuit, a rectifier circuit and/or a combination of these. FIG. 5 shows a profile of various voltages Vi, V2, V3 of the induction energy receiving device 20b during operation. A first of the voltages V1 drops across the entire capacitor unit 24b. A second of the voltages V2 drops between the power tap 27b and the further power tap 29b. A third of the voltages V 3 drops across the outputs of the converter circuit 32b, in particular across the load circuit 30b.
Die zweite der Spannungen V2 weist bereits einen deutlichen Gleichspannungsanteil auf, so dass je nach Anwendungsfall zumindest auf die Verwendung einer Gleichrichterschaltung verzichtet werden kann. Durch geeignete Wahl einer Tastrate des Abwärtswandlers in Abhängigkeit von einer Höhe eines Effektivwerts der Spannung V1, die insbesondere bestimmt ist durch einen Abstand und/oder eine Ausrichtung des Elektrogeräts zur Sendeeinheit oder eine Sendeleistung der Sendeeinheit, kann eine konstante Spannung V3 eingestellt werden. Insbesondere kann eine Spannung V3 von etwa 10 V bei einer Leistung von etwa 10 W erreicht werden. The second of the voltages V 2 already has a significant DC voltage component, so that depending on the application at least the use of a rectifier circuit can be dispensed with. A constant voltage V3 can be set by suitably selecting a sampling rate of the step-down converter as a function of an effective value of the voltage V1, which is determined in particular by a distance and/or an orientation of the electrical device to the transmission unit or a transmission power of the transmission unit. In particular, a voltage V3 of about 10 V can be achieved with a power of about 10 W.
Bezugszeichen Reference sign
10 Elektrogerät 10 electrical appliance
20 Induktionsenergieempfangsvorrichtung20 induction energy receiving device
22 Induktionsspule 22 induction coil
24 Kondensatoreinheit 24 condenser unit
26 Kondensatorzweig 26 capacitor branch
27 Leistungsabgriff 27 power tap
28 Kondensator 28 condenser
29 Leistungsabgriff 29 power tap
30 Verbraucherschaltkreis 30 load circuit
32 Wandlerschaltung 32 converter circuit
36 Hauptverbraucherschaltkreis 36 main load circuit
40 Sendeeinheit 40 transmission unit
42 Aufstellplatte 42 installation plate
44 Induktor 44 inductor
46 Magnetfeldbündelungseinheit 46 magnetic field concentrating unit
48 Abschirmeinheit 48 shielding unit
Vi Spannung Vi tension
V2 Spannung V2 voltage
V3 Spannung V3 voltage

Claims

Ansprüche Induktionsenergieempfangsvorrichtung, insbesondereClaims Induction energy receiving device, in particular
Haushaltsgerätevorrichtung, mit zumindest einem Schwingkreis, der zumindest eine Induktionsspule (22), die zum Empfang von induktiv übertragener Energie vorgesehen ist, und zumindest eine Kondensatoreinheit (24) aufweist, wobei die Kondensatoreinheit (24) in Reihe zu der Induktionsspule (22) geschaltet ist und wobei die Kondensatoreinheit (24) einen Kondensatorzweig (26) aufweist, der eine Reihenschaltung von zumindest zwei Kondensatoren (28) aufweist, gekennzeichnet durch zumindest einen Leistungsabgriff (27), der zwischen den zwei Kondensatoren (28) angeordnet ist. Induktionsenergieempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Leistungsabgriff (29), der von dem Leistungsabgriff (27) verschieden ist, so dass zwischen dem Leistungsabgriff (27) und dem weiteren Leistungsabgriff (29) eine Spannung (V2) abfällt, die zumindest so groß ist, wie eine Spannung über einem der zwei Kondensatoren (28). Induktionsenergieempfangsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Verbraucherschaltkreis (30), der unmittelbar an den Leistungsabgriff (27) und den weiteren Leistungsabgriff (29) angeschlossen ist und dazu vorgesehen ist, elektrische Energie über den Leistungsabgriff (27) und den weiteren Leistungsabgriff (29) zu beziehen. Induktionsenergieempfangsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Wandlerschaltung (32), die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie über den Leistungsabgriff (27) und den weiteren Leistungsabgriff (29) zu beziehen und einem Verbraucherschaltkreis (30) bereitzustellen. 5. Induktionsenergieempfangsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlerschaltung (32) eine Abwärtswandlerschaltung, eine Aufwärtswandlerschaltung, eine Inverswandlerschaltung, eine Linearreglerschaltung, eine Brückenschaltung oder eine Sperrwandlerschaltung ist. Household appliance device, with at least one resonant circuit, which has at least one induction coil (22), which is provided for receiving inductively transmitted energy, and at least one capacitor unit (24), the capacitor unit (24) being connected in series with the induction coil (22). and wherein the capacitor unit (24) has a capacitor branch (26) which has a series connection of at least two capacitors (28), characterized by at least one power tap (27) which is arranged between the two capacitors (28). Inductive energy receiving device according to Claim 1, characterized by a further power tap (29) which is different from the power tap (27), so that a voltage (V 2 ) drops between the power tap (27) and the further power tap (29) which is at least is as large as a voltage across one of the two capacitors (28). Inductive energy receiving device according to Claim 2, characterized by a load circuit (30) which is connected directly to the power tap (27) and the further power tap (29) and is provided for the purpose of supplying electrical energy via the power tap (27) and the further power tap (29) to acquire. Induction energy receiving device according to Claim 2, characterized by a converter circuit (32) which is provided for drawing electrical energy via the power tap (27) and the further power tap (29) and making it available to a load circuit (30). 5. Induction energy receiving device according to claim 4, characterized in that the converter circuit (32) is a step-down converter circuit, a step-up converter circuit, an inverse converter circuit, a linear regulator circuit, a bridge circuit or a flyback converter circuit.
6. Induktionsenergieempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucherschaltkreis (30) zumindest einen Sensorschaltkreis, einen Kommunikationsschaltkreis, einen Beleuchtungsschaltkreis und/oder einen Steuerschaltkreis aufweist. 6. Induction energy receiving device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the load circuit (30) has at least one sensor circuit, a communication circuit, a lighting circuit and / or a control circuit.
7. Induktionsenergieempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Leistungsabgriff (29) unmittelbar mit der Induktionsspule (22) verbunden ist. 7. induction energy receiving device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the further power tap (29) is directly connected to the induction coil (22).
8. Induktionsenergieempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Leistungsabgriff (27) und dem weiteren Leistungsabgriff (29) zumindest zwei Kondensatoren (28) in Reihe geschaltet sind. 8. Induction energy receiving device according to one of claims 2 to 7, characterized in that between the power tap (27) and the further power tap (29) at least two capacitors (28) are connected in series.
9. Induktionsenergieempfangsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoreinheit (24) zumindest einen weiteren Kondensatorzweig (26‘) aufweist, der zu dem Kondensatorzweig (26) parallelgeschaltet ist. 9. Induction energy receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitor unit (24) has at least one further capacitor branch (26') which is connected in parallel to the capacitor branch (26).
10. Induktionsenergieempfangsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere Kondensatorzweig (26‘) Kondensatoren (28) aufweist, die gleich sind zu den zwei Kondensatoren (28). 14 Induktionsenergieempfangsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen Hauptverbraucherschaltkreis (36), der in Reihe zu der Induktionsspule (22) und der Kondensatoreinheit (24) in den Schwingkreis geschaltet ist oder der parallel zu der Kondensatoreinheit (24) und/oder der Induktionsspule (22) geschaltet ist. Elektrogerät, insbesondere Haushaltskleingerät, mit zumindest einer Induktionsenergieempfangsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 10. Induction energy receiving device according to claim 9, characterized in that the at least one further capacitor branch (26') has capacitors (28) which are the same as the two capacitors (28). 14 Induction energy receiving device according to one of the preceding claims, characterized by at least one main consumer circuit (36) which is connected in series with the induction coil (22) and the capacitor unit (24) in the resonant circuit or which is connected in parallel with the capacitor unit (24) and/or the Induction coil (22) is connected. Electrical appliance, in particular small household appliance, with at least one inductive energy receiving device (20) according to one of the preceding claims.
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US8901857B2 (en) * 2008-05-23 2014-12-02 Osram Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung Wireless supplyable lighting module
US20170098961A1 (en) * 2014-02-07 2017-04-06 Powerbyproxi Limited Inductive power receiver with resonant coupling regulator

Patent Citations (2)

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