用于感应地传输能量的方法和装置制造方法及图纸

为了在电磁炉中借助感应的谐振变压器在作为感应加热线圈的变压器线圈和接收器线圈之间感应地传输能量，变压器线圈是变压器振荡回路的一部分并且接收器线圈是接收器振荡回路的一部分。

Methods and devices for inductive energy transfer

【技术实现步骤摘要】
用于感应地传输能量的方法和装置
本专利技术涉及用于在变压器线圈和接收器线圈之间感应地传输能量的方法以及一种装置，用该装置能执行所述方法。
技术介绍
感应的能量传输在
内变得越来越重要并且例如由EP2798911B1公开。在此也存在WPC联盟，其致力于制定用于厨房用具的无线的能量供应的跨制造商的标准。在此，具有变压器线圈的变压器振荡回路处在变压器侧并且具有接收器线圈的接收器振荡回路处在接收器侧。两者分别有利地作为感应的谐振变压器工作。
技术实现思路
本专利技术的任务是，创造一种开头所述的方法以及一种适用于执行该方法的装置，用它们能解决现有技术的问题并且尤其能尽可能良好地实现感应的能量传输，特别是在使用电磁炉作为用于能量传输的装置时。该任务通过一种具有权利要求1的特征的方法解决以及通过一种具有权利要求21的特征的装置解决。本专利技术的有利的以及优选的设计方案是其它权利要求的主题并且在下文中加以详细阐释。在此，特征中的一些特征仅针对方法或者仅针对装置加以阐释。但它们应当独立于彼此地自动地并且彼此独立地既适用于所述方法也适用于所述装置。权利要求的字句通过明确的引用成了说明书的内容。在所述方法中使用变压器线圈和接收器线圈，以便传输感应的能量。这有利地借助感应的谐振变压器完成。变压器线圈是变压器振荡回路的一部分，并且接收器线圈是接收器振荡回路的一部分。两个振荡回路优选还具有相应地定尺寸的容量或电容器。能量在此被感应地从变压器振荡回路传输给接收器振荡回路。这可以优选根据前述在WPC联盟中制定的标准完成，但不是必须的。在变压器线圈中和/或接收器线圈中的磁场由铁氧体引导，其中，铁氧体布置在分别背对配对线圈（Gegenspule）的侧面上。铁氧体的可能的更密切的设计方案在下文中还会详细加以阐释。此外，在变压器线圈上/或在接收器线圈上在背对相应的配对线圈的侧面上布置有金属部分，有利地为面状构造的金属部分。金属部分可以例如是用于相应的线圈的支撑装置或也是屏蔽装置。在使用电磁炉作为按本专利技术的装置时，这优选可以是大面积的铝制的支撑板，在该支撑板上布置着至少一个变压器线圈。其用于机械地夹持（Halterung）变压器线圈或感应加热线圈以及用于为布置在其下的构件和组件屏蔽磁场。在所述方法中监控流过变压器线圈的电流。该电流被这样限制或限定，使得在正在开始的饱和的区域中的铁氧体或者在铁氧体中感应出的磁通量达到可能的最大值，但按照可能性，不会有还要更高的电流流过变压器线圈。这个可能的最大值然后对应饱和。饱和可以在变压器线圈和/或在接收器线圈中出现。所谓的铁氧体的饱和感应此外随着其温度的渐增而下降，所谓的饱和感应因此也是与温度相关的。这意味着，铁氧体越热，那么在铁氧体中的饱和出现得越快或者在越小的电流下出现。在铁氧体的冷的状态下，因此可以使用流过变压器线圈的更高的电流并且因此传输更多的能量。当调节器调节到饱和的开始点时，这尤为适用。流过变压器线圈的电流在此被这样限制或限定，使得该电流最大超过这样一个饱和电流的5%至10%。在饱和电流下在铁氧体内出现了所述饱和。流过变压器线圈的电流因此可能略大，但不会大太多，有利地刚好仅大5%至10%。特别有利的是，流过变压器线圈的电流甚至限定在最大超过饱和电流2%，因此所述方法几乎在饱和极限上工作。导致产生本专利技术的问题，当然在于，当铁氧体饱和时，磁场的一部分能侵入到所述的相邻的金属部分中并且在那里一方面可以造成不期望的变热。另一方面并且主要是能量传输的这些能量必然会丢失，因而能量传输的效率明显受到负面影响。最后，也还可能的是，变压器线圈的功率供应由于过高的电流而受到过强的负荷或甚至可能受损。在本专利技术的有利的设计方案中，变压器线圈在用电磁炉执行所述方法时是电磁炉的感应加热线圈。特别有利的是仅用唯一感应加热线圈执行所述方法，其中，这种感应加热线圈和特别是它们的功率操控尤其构造用于此。可以有利地规定，变压器线圈和变压器振荡回路布置在桌板下方，桌板作为常见的桌板能够用作家中的家具。这种有利地由木材、石头或其它非磁性的和非金属的材料制成的桌板可以具有最大60mm的厚度。厚度有利处在5mm和20mm或甚至是40mm之间的范围内。即使当在此设置有桌板时，那么所述装置在本专利技术的意义下至少也是灶（Kochfeld），因为刚好也能用感应加热线圈烹饪。为此，可能可以将用于烹饪容器的单独的底垫由于加热问题安放到桌板上，但这本身不是问题。所述的桌板然后替代了其它的通常由玻璃陶瓷制成的灶板。这种具有桌板和在其下方的至少一个感应加热线圈的电磁炉然后可以构造得比普通的电磁炉大得多。至少一个感应加热线圈也可以以能运动的方式布置在其下方，因而该感应加热线圈可以被带到不同的位置上。如可以详细地实现的那样，技术人员由现有技术了解并且在此不需要对此作详细阐释。在本专利技术的设计方案中，在变压器线圈上在背对接收器线圈的侧面上布置着面状的金属板作为前述的金属部分。这种面状的金属板具有是变压器线圈的面积的至少70%的面积，有利地至少和这个变压器线圈一样大。其可以用于，赋予变压器线圈坚固度并且首先也确保了向下的屏蔽。在金属板和变压器线圈之间的间距可以最大为50mm、有利地最大为10mm至20mm。这涉及到变压器线圈的线圈匝数（Spulenwindung）。面状的金属板可以具有缺口和开口，缺口和开口允许了变压器线圈和电缆套管或冷却装置的卡锁或固定。为了屏蔽，优选使用有高的铝份额或铜份额的能良好导电的金属。在具有面状的金属板的本专利技术的前述设计方案中有利地规定，铁氧体布置在金属板和变压器线圈之间。它的厚度通常处在4mm和10mm的范围内，因而也可以遵循前述的有利的间距条件。所述的铁氧体有利地构造成微长的和扁平的。铁氧体的宽度可以是厚度的两倍至十倍。铁氧体的长度可以是它的宽度的三倍至十倍。铁氧体优选这样布置在变压器线圈上，使得铁氧体在其中心区域中尤其指向几何中点。可以设置在二和十个之间的铁氧体。铁氧体有利地构造成相同的，但这不是强制性的。为了识别到铁氧体的饱和的开始，存在多种可能性。在第一种基本的可能性中，可以计算或求取流过变压器线圈的电流的包络线的第一导数。包络线理解为是流过变压器线圈的电流的正的峰值的走势。这个走势可以例如由滑动（gleitenden）的峰值探测器求取，因而可以既观察到在电源电压上升时峰值的上升，也可以观察到在电源电压下降时峰值的下降。这个第一导数通过两个低通滤波器加以平滑，所述低通滤波器具有不同的时间常数。第二低通滤波器的时间常数在此是第一低通滤波器的时间常数的五倍至二十倍，特别是约十倍。优选可以规定，第一低通滤波器的时间常数对应流过变压器线圈的电流的周期持续时间的1.0倍至5倍。尤为优选其可以对应流过变压器线圈的电流的两倍的周期持续时间。在此可能的是，当在流过变压器线圈的电流的包络线的第一低通滤波器之后的信号在至少0.3ms的持续时间内在流过变压器线圈的电流的20kHz和60kHz之间的开关频率下没有下降时，那么就识别到铁氧体的饱和的开始，其中，优选仅注意到在电源电压的过零后的2.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在变压器线圈和接收器线圈之间感应地传输能量的方法，其中：/n- 变压器线圈是变压器振荡回路的一部分，/n- 接收器线圈是接收器振荡回路的一部分，/n- 能量从变压器振荡回路传输给接收器振荡回路，/n- 在变压器线圈和/或接收器线圈中的磁场由铁氧体引导，所述铁氧体布置在分别背对配对线圈的侧面上，/n- 在变压器线圈上和/或接收器线圈上在背对相应的配对线圈的侧面上布置有金属部分，/n具有如下步骤：/n- 监控流过变压器线圈的电流并且这样限制或限定所述电流，使得铁氧体在正在开始饱和的区域内或在铁氧体中感应出的磁通量达到可能的最大值，其中，所述可能的最大值对应饱和，/n- 为此这样来限制或限定流过变压器线圈的电流，使得电流最大超过这样一个饱和电流的5%至10%，在所述饱和电流下在铁氧体中开始饱和。/n

【技术特征摘要】
20180730 DE 102018212680.11.用于在变压器线圈和接收器线圈之间感应地传输能量的方法，其中：
-变压器线圈是变压器振荡回路的一部分，
-接收器线圈是接收器振荡回路的一部分，
-能量从变压器振荡回路传输给接收器振荡回路，
-在变压器线圈和/或接收器线圈中的磁场由铁氧体引导，所述铁氧体布置在分别背对配对线圈的侧面上，
-在变压器线圈上和/或接收器线圈上在背对相应的配对线圈的侧面上布置有金属部分，
具有如下步骤：
-监控流过变压器线圈的电流并且这样限制或限定所述电流，使得铁氧体在正在开始饱和的区域内或在铁氧体中感应出的磁通量达到可能的最大值，其中，所述可能的最大值对应饱和，
-为此这样来限制或限定流过变压器线圈的电流，使得电流最大超过这样一个饱和电流的5%至10%，在所述饱和电流下在铁氧体中开始饱和。


2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变压器线圈和所述接收器线圈作为感应的谐振变压器运行。


3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，流过所述变压器线圈的电流限制在最大超过饱和电流2%。


4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法用电磁炉的感应加热线圈执行。


5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在变压器线圈的背对接收器线圈的侧面上布置有面状的金属板作为金属部分，其中，面状的金属板具有是所述变压器线圈的面积的至少70%的面积。


6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述面状的金属板至所述变压器线圈的间距最大为50mm。


7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述铁氧体布置在所述面状的金属板和所述变压器线圈之间。


8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁氧体构造成微长的。


9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，以如下方式识别到所述铁氧体的饱和的开始，即，求取流过所述变压器线圈的电流的或由电源输送给变压器线圈的电流的包络线的第一导数，其中，所述第一导数通过两个有不同的时间常数的低通滤波器加以平滑。


10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，第一低通滤波器的时间常数对应流过所述变压器线圈的电流的周期持续时间的1.0倍至5倍。


11.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二低通滤波器的时间常数是所述第一低通滤波器的时间常数的5倍至20倍。


12.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，当在第一低通滤波器之后的信号在至少0.3ms的持续时间内没有在流过变压器线圈的电流的包络线的过零之后的2.5ms和5ms之间的时间窗内下降时，才识别到所述铁氧体的饱和的开始。


13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，当在第一低通滤波器之后的所述信号在流过所述变压器线圈的电流的包络线的过零之后的2.5ms和5ms之间的时间窗内上升时，仅在这种情况下识别到所述铁氧体的饱和的开始。


14.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，当在第一低通滤波器之后的信号冲断在第二低通滤波器后的信号并且保...

【专利技术属性】
技术研发人员：C埃根特，E赫尔维格，U维赫特尔，
申请(专利权)人：EGO电气设备制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE