非接触式能量传输的能量传输器和牵引蓄电池充电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种能量传输器(1)，其具有线圈装置(4)和导磁体(6)。线圈装置(4)包括多个线圈绕组(10)的线圈(9)，所述线圈布置在导磁体(6)上。对于本发明专利技术而言重要的是，在线圈绕组(10)与大磁体表面(7、8)之间限定周向截面(13)。(13)。(13)。

【技术实现步骤摘要】
非接触式能量传输的能量传输器和牵引蓄电池充电系统


[0001]本专利技术涉及一种用于非接触式能量传输的能量传输器。本专利技术还涉及一种牵引蓄电池充电系统。

技术介绍

[0002]用于非接触式能量传输的能量传输器通常用于以非接触的方式，即特别是在没有电接触插头或电线的情况下，向例如是电动车辆、移动式工作机器或移动电话的移动装备的用于驱动的牵引蓄电池或驱动蓄电池提供能量。
[0003]在文献WO 2013/051947 A1中描述了一种感应能量传输器，其包括具有多个侧壁的壳体。一个或更多个线圈布置在该壳体中，以便在壳体内产生交变磁场来进行非接触式能量传输。线圈的密度随离侧壁的距离而变化。此外还描述了该能量传输器包括透磁层，其中，层的厚度或层的磁导率不同。
[0004]能量传输器通常包括用于提供磁场的线圈和用于传导磁场的导磁体。导磁体通常具有不均匀的通量密度分布，与理论上可能的最大磁荷相比，这导致相对较低的磁荷，该最大磁荷在技术界称其为“饱和通量密度”。不均匀的通量密度分布还导致所产生的磁功率损耗的不均匀分布，这通常伴随着导磁体上的不均匀的温度负荷。然而，不均匀的温度负载能够导致不良的热磁效应和热机械效应。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的是提供一种用于能量传输器的改进的实施例或至少另一实施例。此外，本专利技术的目的是提供一种具有能量传输器的牵引蓄电池充电系统。
[0006]根据本专利技术，该目的特别通过独立权利要求的主题解决。有利的实施例是从属权利要求的主题和说明书的主题。
[0007]本专利技术的基本思想是，通过设计措施使导磁体上的不均匀通量密度的分布尽可能均匀，以在导磁体上实现相对较高的磁通密度的同时实现相对较低的热负荷。此外，这也导致重量的减轻，特别是当在机动车辆中使用时是特别有利。
[0008]为此，用于非接触式能量传输的能量传输器，特别是适用于电动车辆的牵引蓄电池充电系统的感应线圈装置包括：线圈装置，特别是用于提供或接收用于非接触式能量传输的磁场的发射器线圈装置和/或接收器线圈装置；以及包括优选地具有两个大磁体表面的导磁体，该导磁体用于传导，特别是用于引导/传导线圈装置提供或接收的磁场。线圈装置包括线圈，该线圈布置在优选面向线圈的大磁体表面上，该线圈围绕线圈的假想线圈绕组中心沿周向布置成线圈状，实际上呈螺旋状。每个线圈绕组的周向长度能够例如以米(m)为单位。重要的是，在两个大磁体表面之间限定了一个或更多个假想的周向截面，周向截面分别沿着线圈绕组的线圈绕组周向长度延伸穿过两个大磁体表面之间的导磁体。实际上，周向截面能够以平方米(m2)为单位。根据本专利技术，导磁体被构造成使得至少两个周向截面，特别是在径向方向上彼此相邻的两个周向截面在面积上彼此基本相同。这样的效果是，对
于每个线圈绕组周向长度，在导磁体中都具有相同的周向截面。
[0009]具体地，能够说线圈绕组布置得越靠近线圈绕组中心，即线圈绕组的半径越小，则必须通过磁通量的导磁体中的线圈绕组周向长度和周向截面也就越小。因此，当周向截面减小时，磁通量保持不变。所以，导磁体内的磁通密度随着半径的减小而增大。在理想情况下，这种行为对于圆形绕组的线圈是线性的。在任何情况下，导磁体的构造优选地通过调节导磁体的材料厚度来实现，例如，优选地通过对大磁体表面之一进行斜切使得材料厚度从线圈绕组中心径向向外减小。通过这种方式，实现了在导磁体的任意位置处都能够调节均匀过程量，例如均匀的磁通密度或均匀的温度分布。
[0010]实际上，至少两个或所有线圈绕组的周向截面彼此相同。通过这种方式，可以直接利用周向截面对导磁体进行有利构造，使得导磁体上的期望的相对均匀的磁场密度和/或导磁体上的期望的温度分布是可调节的。
[0011]进一步在实践中，周向截面能够限定参考比，其余的周向截面相对于参考比最大偏离为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，也就是说，类似于关于参考比的公差带。此外，周向截面能够限定参考比，优选地，其余的周向截面相对于参考比以预定的或可预定的参数而偏离。例如，该参数或因子由随机数值给出，特别是0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3等。此外，周向截面能够限定参考比，其余的周向截面相对于参考比根据预定的或可预定的偏差函数而偏离。例如，偏差函数是线性函数或非线性函数。总之，这规定了导磁体的设计的可能性，即相对于磁通密度的和/或温度的相对均匀的分布来有利地构造导磁体。
[0012]实际上，周向截面被构造成相对于彼此呈阶梯状。通过这种方式，导磁体不是平坦的，而是具有单独的平台状的阶梯。实际上，周向截面，特别是从布置在线圈绕组中心附近的线圈绕组的参考比开始，能够相对于彼此从线圈绕组中心径向向外递减。通过这种方式，导磁体例如在线圈绕组中心处能够被构造得相对较高，即具有相对较大的材料厚度。此外，周向截面，特别是从布置在线圈绕组中心附近的线圈绕组的参考比开始，能够相对于彼此从线圈绕组中心远离地阶梯递增。通过这种方式，导磁体在线圈绕组中心被构造得相对较薄，即具有相对较小的材料厚度。总之，能够直接通过周向截面来实现导磁体的优选的设计结构，以便调节所期望的磁场密度的均匀分布。
[0013]还能够设想的是，导磁体被实施为一体式的或多个部分组成的。例如，多个部分的导磁体优选具有至少两个瓦状体，所述瓦状体是由例如以拼图方式组合在一起的三角形、矩形或多边形的扁平体、特别是水平扁平体所形成。此外，瓦状体能够形成导磁体。
[0014]优选在烧结过程中通过粉末冶金制造瓦状体。通过这种方法，能够相对经济地制造导磁体。瓦状体优选具有以研磨方法进行表面研磨的接触边缘或接触表面；实际上，接触边缘或接触表面被实施为直的而不是弯曲的，从而能够以相对简单地以拼图方式组装瓦状体以形成导磁体。表面研磨的接触边缘或接触表面的优点是，在瓦状体之间仅形成很小的中间间隙。这样的优点是，即使在中间间隙的区域中，磁通密度也是相对均匀的。
[0015]此外，每个瓦状体能够包括两个彼此相反定向的大瓦状体表面，特别是在水平构造中。优选地是，如果将两个大瓦状体表面被构造成彼此平行或基本平行，则可以说其限定了矩形体瓦状体。此外，瓦状体的两个大瓦状体表面中的至少一个能够被实施成拱形的、弯曲的或根据可预定的轮廓函数，特别是线性或非线性轮廓函数，或相对于相应的其他大瓦状体表面倾斜，从而实现例如楔形瓦状体或具有复杂表面轮廓形状的瓦状体。在这种情况
下，“拱形”不一定表示曲面。弯曲表面也能够由多个彼此倾斜的线性的部分表面组成。实际上，至少一个瓦状体的一个大瓦状体表面或其他大瓦状体表面能够被构造成锯齿形，以这种方式，使得一个或两个大瓦状体表面形成两个或更多个平台状表面部分，特别是分别具有平坦的部分。特别地，大瓦状体表面，特别是顶表面和底表面，能够由平坦表面来界定，以便于瓦状体的制造。
[0016]特别地，导磁体能够在围绕线圈绕组中心的区域上或区域中具有减小的导磁体的材料厚度的凹部，或者具有穿透特别是完全穿透导磁体的导磁体凹部，例如，以便为功率电子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于非接触式能量传输的能量传输器，特别是适用于电动车辆的牵引蓄电池充电系统(3)的感应线圈装置，所述能量传输器具有：-线圈装置(4)，所述线圈装置用于为非接触式能量传输提供磁场或用于从非接触式能量传输接收磁场，-用于传导磁场的导磁体(6)，所述导磁体包括两个大磁体表面(7、8)，-其中，所述线圈装置(4)包括布置在面向线圈的第一大磁体表面(7)上的线圈(9)，所述线圈具有多个线圈绕组(10)，-其中，每个线圈绕组(10)以线圈的方式围绕所述线圈(9)的假想的线圈绕组中心(11)周向地布置，并且限定线圈绕组周向长度(12)，其特征在于，-在所述两个大磁体表面(7、8)之间限定假想的周向截面(13)，所述假象的周向截面分别沿着线圈绕组(10)的线圈绕组周向长度(12)延伸穿过所述两个大磁体表面(7、8)之间的所述导磁体(6)，-其中，所述导磁体(6)被构造成使得至少两个周向截面(13)在面积上彼此基本相同。2.根据权利要求1所述的能量传输器，其特征在于，-所有线圈绕组(10)的所述周向截面(13)彼此相同，或者-至少两个或所有的线圈绕组(10)的所述周向截面(13)彼此相同。3.根据权利要求1所述的能量传输器，其特征在于，-周向截面(13)限定参考区域，其余的周向截面(13)相对于所述参考区域在面积上最大偏离为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，-周向截面(13)限定参考区域，其余的周向截面(13)相对于所述参考区域在面积上以预定或可预定的参数而偏离，-周向截面(13)限定参考区域，其余的周向截面(13)相对于所述参考区域在面积上根据预定的或可预定的偏差函数而偏离。4.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输器，其特征在于，-所述大磁体表面(7、8)相对于彼此是倾斜的，或者-所述导磁体(6)的背离线圈的第二大磁体表面(8)是平坦的，并且面向线圈的第一大磁体表面(7)被构造为相对于第二大磁体表面(8)是倾斜的或呈拱形的，或者-所述导磁体(6)的背离线圈的第二大磁体表面(8)被构造成平坦的，并且面向线圈的第一大磁体表面(7)被构造为是圆锥形、截断圆锥形、金字塔形或阶梯状金字塔形的。5.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输器，其特征在于，-所述导磁体(6)在围绕所述线圈绕组中心(11)的区域上或区域中具有凹部(14)，或者具有特别是完全穿透所述导磁体(6)的导磁体凹部(15)。6.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输器，其特征在于，-所述导磁体(6)被实施成一体式的，或者-所述导磁体(6)被实施成多个部分，并且包括至少两个瓦状体(16)，优选地，每个瓦状体是由能够以拼图方式被组装在一起的三角形、矩形或多边形的扁平体(17)所形成。7.根据权利要求6所述的能量传输器，其特征在于，-所述瓦状体(16)是在烧结过程中通过粉末冶金制成的。8.根据权利要求6或7所述的能量传输器，其特征在于，
-
所述瓦状体(16)包括接触边缘(18)或接触表面(18)，其以研磨的方法进行表面研磨，以避免或减少在所述能量传输器(1)的组装状态下瓦状体(16)之间的中间间隙。9.根据权利要求6至8中任一项所述的能量传输器，其特征在于，-每个瓦状体(16)包括两个彼此相反定向的平坦的大瓦状体表面(20)，和/或-背离线圈的大瓦状体表面(20)被构造为平坦的，并且面向线圈的大瓦状体表面(20)被构造为相对于背离线圈的大瓦状体表面(20)是倾斜的或呈拱形的。10.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输器，其特征在于，-所述线圈绕组(10)依次间隔地布置在面向线圈的第一大磁体表面(7)上，特别是以0.1mm、0.2mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、4.0mm或5.0mm的间隙布置，优选通过在间隙之间的粘合剂连接。11.根据权利要求1至9中任一项所述的能量传输器，其特征在于，-所述线圈绕组(10)接触地布置在所述面向线圈的第一大磁体表面(7)上。12.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输器，其特征在于，-所述线圈绕组(10)限定平坦的绕组平面，以形成平坦的线圈(9)，或者-所述线圈绕组(10)限定圆锥形线圈锥面(22)、截断的圆锥形线圈锥面、金字塔形线圈锥面、截断的金字塔形线圈锥面或阶梯状金字塔形线圈锥面。13.根据前述权利要求中任一项所述的能量传输器，其特征在于，-优选为多个部分的壳体(23)，所述壳体用于容纳所述线圈装置(4)和所述导磁体(6)，和/或-所述壳体(23)包括壳体盖(24)和壳体碗状件(25)，所述壳体盖(24)适用于覆盖用于容纳所述线圈装置(4)和所述导磁体(6)的壳体碗状件(25)。14.一种牵引蓄电池充电系统，特别是用于电动车辆，所述牵引蓄电池充电系统具有：-能量传输器(1)，所述能量传输器...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多夫，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：