用于改进在感应能量和/或数据传递系统中的屏蔽件以便提高能量传递效率的方法技术方案

一种用于增加无线感应能量和/或数据传递系统的能量传递效率的方法，所述无线感应能量和/或数据传递系统包括位于屏蔽件的第一侧的磁场发射器和位于屏蔽件与第一侧相反的第二侧的磁场接收器，所述方法包括：将至少一个磁通流部件布置在屏蔽件中或附近并至少局部在发射器和接收器之间，所述磁通流部件包括与屏蔽件的磁导率不同的磁导率；其中，磁通流部件增加由发射器产生的、通过屏蔽件而耦合至接收器中的磁通量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改进在感应能量和/或数据传递系统中的屏蔽件以便提高能量传递效率的方法
本专利技术涉及一种用于通过屏蔽件来无线传输能量和/或数据的磁感应系统。更特别是，本专利技术涉及一种用于机械改进屏蔽件的方法，以便提高从磁场发射器至磁场接收器的磁通流，从而增加系统的能量传递效率。
技术介绍
使用磁感应来穿过屏蔽件无线传输能量和数据信号的系统为本领域已知。参考图1，这样的感应能量和数据传输系统通常包括位于屏蔽件12的一侧的磁场发射器10以及位于屏蔽件12的相对侧的磁场接收器14。磁场发射器10通常包括发射器线圈16，该发射器线圈16环绕发射器芯18缠绕，磁场接收器14通常包括接收器线圈20，该接收器线圈20环绕接收器芯22缠绕。发射器10与信号发生器24连接，该信号发生器24在驱动时产生随时间变化的电流，该电流流过发射器线圈16。流过发射器线圈16的电流产生随时间变化的磁场，该磁场在理论上穿过屏蔽件12流向接收器14。在接收器14处，随时间变化的磁场流过接收器芯22，并引起流过接收器线圈20的电流，该电流再可以用于向与接收器线圈连接的装置26供能。尽管感应数据传递系统很好地用于由多种材料制造的屏蔽件，但是感应能量传递系统通常只有在屏蔽件由具有相对较低磁导率的材料来制造的情况下才能令人满意地工作。这样的原因能够参考图2和3来解释，该图2和3是图1的感应能量传递系统的视图，分别表示了当屏蔽件12由具有大约10的相对磁导率的材料和由具有大约100的相对磁导率的材料来制造时由发射器10产生的磁场线所沿着的通路。如图2中所示，当屏蔽件12的相对磁导率为大约10时，由发射器10产生的磁场线的主要部分流过屏蔽件和进入接收器芯22。如图3中所示，另一方面，当屏蔽件12的相对磁导率为大约100时，相对较少量的磁场线流过屏蔽件和进入接收器芯22。相反，由发射器10产生的大部分磁场线在到达接收器芯22之前“短路”通过屏蔽件12和返回发射器芯18。感应能量传递系统的能量传递效率与流过接收器芯的、由发射器产生的磁通量直接成比例。在接收器芯中的磁通量又与经过接收器芯的横截面的磁场线的数目成比例。因此，比较图2和图3，人们能够看见，当屏蔽件12的相对磁导率为大约10时在接收器芯22中的磁通量明显大于当屏蔽件的相对磁导率为大约100时在接收器芯22中的磁通量。因此，当屏蔽件12由具有相对较低磁导率的材料来制造时，感应能量传递系统的能量传递效率将更大。不过，当屏蔽件的磁导率降低时能量传递效率并不继续增加。图4是图1的感应能量传递系统的视图，表示了当屏蔽件12由相对磁导率为大约1的材料来制造时由发射器10产生的磁场线所沿着的通路。比较图2和4，人们能够看见，当屏蔽件12由相对磁导率为大约1的材料来制造时，由发射器10产生的磁通中的更小比例耦合至接收器芯22中（与当屏蔽件由相对磁导率为大约10的材料来制造时相比）。因此，屏蔽件包括大约1的相对磁导率的系统的能量传递效率比屏蔽件包括大约10的相对磁导率的系统的能量传递效率低。不过，在很多用途中（其中，无线感应能量传递系统将很有利），屏蔽件由具有相对较高磁导率的材料来制造。例如，在海底油气生产行业中，电动力装置（例如传感器、发射器和促动器）有时定位在生产设备部件内部，例如井口壳体、采油树流动管线和阀促动器，以便监测和控制流体流过该部件。尽管用于这些电动力装置的动力可以由内部电池或外部电源来提供，但是电池在经过一段时间后失去电荷，外部电源需要穿过部件钻孔以便适应穿过连接器，且当必须保证部件的压力完整性时，这些孔是不希望的。因此，用于向定位在海底烃生产设备部件内部的装置供能的无线感应能量传递系统将很有利。不过，用于制造这些部件的很多普通材料（例如4130、X65、SuperDuplex和1010钢）具有接近1000的相对磁导率。因此，对于使用这些部件的感应能量传递系统，能量传递效率将可能只是很小的百分数。因此，感应能量传递系统用于这些部件将并不实际。在当前使用无线感应能量传递系统的其它用途中，能量传递效率也不理想，因为屏蔽件由非常低磁导率的材料来制造。例如，已经发展了使用无线感应能量传递系统的无绳充电站，以便使得多个便携式装置重新充电，例如移动电话、个人媒体播放器和照像机。不过，这些装置通常包括由非常低磁导率的材料（例如塑料）制造的壳体。因此，充电站的能量传递效率相对较低。因此，需要相对较长时间来使得装置完全充电，且充电效率明显降低。
技术实现思路
根据本专利技术，在现有技术中的这些和其它限制通过提供一种用于增加无线感应能量和/或数据传递系统的能量传递效率的方法来解决，该无线感应能量和/或数据传递系统包括；磁场发射器，该磁场发射器位于屏蔽件的第一侧；以及磁场接收器，该磁场接收器位于屏蔽件与第一侧相对的第二侧。该方法还包括将至少一个磁通流部件布置在屏蔽件中或附近并至少局部在发射器和接收器之间。该磁通流部件包括与屏蔽件的磁导率不同的磁导率。这样，磁通流部件增加由发射器产生的、通过屏蔽件而耦合至接收器中的磁通量。根据本专利技术的一个实施例，该至少一个磁通流部件包括比屏蔽件的磁导率低的磁导率，发射器包括两个发射器磁极，将该至少一个磁通流部件布置在屏蔽件中或附近的步骤包括：将磁通流部件结合在屏蔽件中，以使得磁通流部件的至少一部分位于发射器极之间。这样，磁通流部件防止由发射器产生的磁通在发射器磁极之间短路通过屏蔽件。在该实施例中，磁通流部件的厚度可以与屏蔽件在屏蔽件和磁通流部件之间的交接面处的厚度近似相同。根据本专利技术的另一实施例，磁通流部件包括细长部件，该细长部件位于发射器极之间。在该实施例中，磁通流部件可以大致垂直于发射器极地穿过屏蔽件延伸。另外，磁通流部件的长度可以足以防止由发射器产生的磁通环绕磁通流部件的端部短路通过屏蔽件。而且，磁通流部件与屏蔽件的形状一致。还有，磁通流部件可以与屏蔽件的截面形状一致。根据本专利技术的还一实施例，磁通流部件包括至少大致直的第一部分，该第一部分定位在发射器极之间。在该实施例中，磁通流部件还可以包括至少第二部分，该第二部分定位成环绕第一部分和两个发射器极。根据本专利技术的还一实施例，该至少一个磁通流部件包括第一磁通流部件，该第一磁通流部件定位成环绕发射器极中的一个。在该实施例中，该至少一个磁通流部件可以包括第二磁通流部件，该第二磁通流部件定位成环绕发射器极中的另一个。根据本专利技术的还一实施例，磁通流部件包括第一孔，该第一孔与发射器极中的一个对齐。在该实施例中，磁通流部件可以包括第二孔，该第二孔与发射器极中的另一个对齐。在任意上述实施例中，将磁通流部件结合至屏蔽件中的步骤可以包括：使得磁通流部件形成所需形状；在屏蔽件中形成相应开口；以及将磁通流部件固定至屏蔽件上并在该开口中或该开口上面。将磁通流部件固定至屏蔽件上的步骤可以包括将磁通流部件焊接至屏蔽件上。根据本专利技术的另一实施例，将磁通流部件结合至屏蔽件中的步骤包括：将屏蔽件设置成分开的屏蔽件部分；以及将屏蔽件部分焊接在一起。在该实施例中，磁通流部件包括形成的焊缝。根据本专利技术的还一实施例，该至少一个磁通流部件包括比屏蔽件的磁导率大的磁导率，发射器包括两个发射器极，接收器包括两个接收器极，这两个接收器极与发射器极大致对齐，将至少一个磁通流部件布置在屏蔽件中或附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增加无线感应能量和/或数据传递系统的能量传递效率的方法，所述无线感应能量和/或数据传递系统包括位于屏蔽件的第一侧的磁场发射器和位于屏蔽件与第一侧相反的第二侧的磁场接收器，所述方法包括：将至少一个磁通流部件布置在屏蔽件中或附近并至少局部在发射器和接收器之间，所述磁通流部件包括与屏蔽件的磁导率不同的磁导率；其中，磁通流部件增加由发射器产生的、通过屏蔽件而耦合至接收器中的磁通量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于增加无线感应能量和/或数据传递系统的能量传递效率的方法，所述无线感应能量和/或数据传递系统包括位于屏蔽件(12)的第一侧的磁场发射器(10)和位于屏蔽件与第一侧相反的第二侧的磁场接收器(14)，所述方法包括：将至少一个磁通流部件(32、38、52、62、80)布置成至少局部在发射器和接收器之间，所述磁通流部件包括与屏蔽件的磁导率不同的磁导率；其特征在于：当所述屏蔽件具有比其最佳磁导率大的磁导率时，所述磁通流部件的磁导率小于屏蔽件的磁导率，当所述屏蔽件具有比其最佳磁导率小的磁导率时，所述磁通流部件的磁导率高于屏蔽件的磁导率，从而磁通流部件增加由发射器产生的、通过屏蔽件而耦合至接收器中的磁通量；所述磁场发射器定位成抵靠着屏蔽件的第一侧，所述磁场接收器定位成抵靠着屏蔽件的第二侧，所述磁通流部件结合到屏蔽件中。2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述至少一个磁通流部件包括比屏蔽件的磁导率低的磁导率，发射器包括两个发射器极(30)，将至少一个磁通流部件布置成至少局部在发射器和接收器之间的步骤包括：将磁通流部件结合在屏蔽件中，以使得磁通流部件的至少一部分位于发射器极之间；其中，磁通流部件防止由发射器产生的磁通在发射器极之间短路通过屏蔽件。3.根据权利要求2所述的方法，其中：磁通流部件的厚度与屏蔽件在屏蔽件和磁通流部件之间的交接面处的厚度近似相同。4.根据权利要求2所述的方法，其中：磁通流部件包括细长部件(32)，所述细长部件位于发射器极之间。5.根据权利要求4所述的方法，其中：磁通流部件大致垂直于发射器极地延伸穿过屏蔽件。6.根据权利要求5所述的方法，其中：磁通流部件的长度足以防止由发射器产生的磁通环绕磁通流部件的端部短路通过屏蔽件。7.根据权利要求5所述的方法，其中：磁通流部件与屏蔽件的形状一致。8.根据权利要求5所述的方法，其中：磁通流部件与屏蔽件的截面构造一致。9.根据权利要求2所述的方法，其中：磁通流部件至少包括大致直的第一部分(42)，所述第一部分定位在发射器极之间。10.根据权利要求9所述的方法，其中：磁通流部件至少包括第二部分(40)，所述第二部分定位成环绕第一部分和两个发射器极。11.根据权利要求2所述的方法，其中：所述至少一个磁通流部件包括第一磁通流部件(52)，所述第一磁通流部件定位成环绕发射器极中的一个。12.根据权利要求11所述的方法，其中：所述至少一个磁通流部件包括第二磁通流部件(52)，所述第二磁通流部件定位成环绕发射器极中的另一个。13.根据权利要求2所述的方法，其中：磁通流部件包括第一孔(64)，所述第一孔与发射器极中的一个对齐。14.根据权利要求13所述的方法，其中：磁通流部件包括第二孔(64)，所述第二孔与发射器极中的另一个对齐。15.根据权利要求2所述的方法，其中：将磁通流部件结合至屏蔽件中的步骤包括：使得磁通流部件形成所需形状；在屏蔽件中形成相应开口(34、46、56、60)；以及将磁通流部件固定至屏蔽件上并在所述开口中或所述开口上面。16.根据权利要求15所述的方法，其中：将磁通流部件固定至屏蔽件上的步骤包括将磁通流部件焊接至屏蔽件上。17.根据权利要求2所述的方法，其中：将磁通流部件结合至屏蔽件中的步骤包括：将屏蔽件设置成分开的屏蔽件部分；以及将屏蔽件部分焊接在一起；其中，磁通流部件包括形成的焊缝。18.根据权利要求1所述的方法，其中：所述至少一个磁通流部件包括比屏蔽件的磁导率大的磁导率，发射器包括两个发射器极(30)，接收器包括两个接收器极(30)，这两个接收器极与发射器极大致对齐，将至少一个磁通流部件布置成至少局部在发射器和接收器之间的步骤包括：将磁通流部件(80)结合至屏蔽件中并在第一发射器极和第一接收器极之间以及在第二发射器极和第二接收器极之间；其中，磁通流部件方便磁通在发射器极和接收器极之间流动。19.根据权利要求18所述的方法，其中：将所述至少一个磁通流部件结合至屏蔽件中的步骤包括将第一磁通流部件(80)结合至屏蔽件中并在第一发射器极和第一接收器极之间，和将第二磁通流部件(80)结合至屏蔽件中并在第二发射器极和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·贾斯科尔斯基，J·J·马尔霍兰，D·麦克斯泰，
申请(专利权)人：FMC技术股份有限公司，水技术股份有限公司，
类型：
国别省市：