[发明专利]用于感应地传输电能的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于感应地传输电能的装置。这样的装置特别是用于给在电动车中安装的充电电池感应地充电。为了实现高效率必须优化在初级线圈与次级线圈之间的磁耦合，但是在两侧之间的气隙是不可避免的。因此通过由铁磁材料制成的体对磁流的引导有利于尽可能地最小化由于磁场漏磁造成的损耗。

背景技术

由文献US4,800,328已知一种用于电动车的电池充电装置，其中初级线圈和次级线圈分别绕由铁磁材料制成的磁芯缠绕，该磁芯在变压器中通常由多个单独的板组成。该构造具有大的重量和大的结构高度，两者都是不利的并且特别是在车辆方面按照当今的标准是极其不被期望的。

由文献DE102006048829A1已知一种对于磁悬浮车辆沿着其行驶路径感应地传输电能的系统，该系统的次级线圈设有用于引导磁流的网格形的单元。通过将由浇注树脂和铁氧体粉组成的混合物浇铸到由塑料组成的铸模中制造该磁流引导单元。该铸模在磁流引导单元的完成的状态下作为磁流引导单元的基体起作用。

由文献WO2010/090538A1已知一种用于感应地传输电能的系统的线圈，所述线圈绕一个平坦的铁氧体芯缠绕。该铁氧体芯沿纵向方向显著地超出线圈的端部延伸并且在那里具有两个极面，在这两个极面上磁流应该垂直于线圈的纵向方向离开磁芯，以便从那里延伸到一个区域中，在感应式传输系统的运行中该系统的第二线圈位于该区域中。

发明内容

本发明的目的在于，对于在用于感应能量传输的装置中的磁流引导阐明一种新的解决方案，该解决方案的特征在于小的结构高度和小的重量以及在处理和运行中的稳健性。

该目的按照本发明通过具有权利要求1的特征的装置来实现。有利的设计方案在从属权利要求中给出。

本发明对于在用于感应能量传输的装置中的磁流引导设有具有板的基本形状的单元，该单元在所述线圈的一侧上与所述线圈的绕组轴线垂直地如此设置，使得所述单元至少部分地覆盖所述线圈的横截面；并且该单元具有至少一个铁磁体，所述铁磁体由具有各向异性的导磁性的各个元件组成并且由此具有各向异性的导磁性。在与所述线圈的绕组轴线垂直的视图平面中，具有各向异性的导磁性的铁磁体的各个元件与所述线圈如此定向，使得导磁性的优先方向/主方向至少近似与所述线圈的绕组垂直，沿该优先方向该导磁性在视图平面中具有最大值。

由此可以代替脆的和非常容易断裂的铁氧体至少部分地将具有更好的机械特性的纳米晶软磁材料在类似的导磁性和类似的或甚至略小的重量的情况下用于磁流引导，而导磁性的各向异性——这是该材料的一种特性——不会损坏磁流引导的效果并继而不会损坏整个感应的能量传输的效率。基于纳米晶软磁材料的更好的机械稳定性，可以将和使用铁氧体相比更小厚度的板形的体用于构造总体上基本为板形的磁流引导单元。由此可以降低整个磁流引导单元的结构高度以及重量。

但由于其导磁性的各向异性使得该材料不适用于大幅不均匀的场区域，在该场区域中场方向在小的间隙内显著变化，因为在这样的区域中要么可能不利用材料的最大导磁性并因此在那里不产生有效的场引导，要么该材料在那里必须小块地根据场分布马赛克式地被定向，这会导致不合理的制造技术方面的成本。如果存在的对磁流引导的效果的要求是必要的，那么在这些区域中因此在忍受不利的机械特征的情况下使用具有各向同性的导磁性的材料，优选使用软磁铁氧体。但是由于在这种情况下相比于在仅仅使用铁氧体的情况下需要更少和更小的铁氧体板，因此可以总体上减小磁流引导单元的结构高度和重量。

由各向异性的铁磁材料组成的铁氧体的有利的结构在于匹配于在市场上可用的软磁纳米晶材料——该材料仅仅可用在厚度相对较小的带中——的材料特性，和在于由各个条带形的元件层压成为在各个元件之间具有非导电的粘合剂的板叠。各个元件的条带形状和分别位于两个相邻的元件之间的非导电粘合剂层的绝缘作用在根据导磁性对于线圈的绕组定向的情况下具有进一步的有利的作用，亦即尽可能地避免涡流的产生，这改善了感应的能量传输的效率。

此外可以通过这种方式不仅实现具有导磁性的统一优先方向的体，而且也实现这样的具有有目的地可变的优先方向的体。后者可以通过简单的方式通过各个元件的扇形的布置结构实现，其中绝缘的粘合剂层的厚度沿条带的纵向方向连续地变化。

一种有利的几何设计在于，所述线圈的绕组在磁流引导单元上平面地设置并且螺旋形地走向。产生了一种具有通过铁磁磁流引导单元沿横向方向有效磁流引导的整个布置结构的平坦的结构类型，该磁流引导单元在这种情况下可以具有板的简单形状。