[发明专利]用于非接触式感应能量传输的装置和这种装置的操作方法

说明书

本发明涉及一种用于从初级部分(1)到次级部分(1')的非接触式感应能量传输的装置，每个部分包括能彼此感应耦合的至少一个线圈(10、10’)。该设备的特征在于，初级部分(1)和/或次级部分(1')包括至少一个磁场传感器，并且被布置成使用由线圈(10、10’)产生的并且借助于至少一个磁场传感器测量的磁场来确定次级部分(1')与初级部分(1')的相对位置。本发明还涉及针对这种设备的操作方法。

技术领域

本发明涉及一种用于从初级部分到次级部分的非接触式能量传输的装置，初级部分和次级部分中各自包括至少一个线圈并且彼此能够感应耦合，其中次级部分相对于初级部分的横向偏移是使用由线圈产生并由至少一个磁场传感器测量的磁场来确定的。本发明还涉及一种用于从初级部分的线圈到次级部分的线圈的非接触式感应能量传输的装置的操作方法。

背景技术

与通过可机械连接或分离的接触元件进行能量传输的插头-插座连接器相比，用于传输能量的非接触式装置在由于很多插接周期或剧烈振动而导致的磨损方面具有优势。此外，可防止在电负载下插入或拔出期间触头烧伤。此外，在用于传输能量的非接触式装置中，不存在当分离具有高电流负载的插头-插座连接器时形成电弧的危险。最后，例如当在医疗领域中使用时，可能要求非接触式能量传输中在初级部分与次级部分之间存在电流阻断。另外，由于没有机械上昂贵的啮合式触点，使得可以将装置成形为具有尽可能光滑的表面，这使得非接触式装置适合用于对预期清洁/卫生具有较高要求的应用(例如对于食品领域)的能量传输。

特别地，高耐用性也使得在自动化领域中对非接触式感应能量传输感兴趣，例如用于将能量传输到机器人的替换式工具。

出版物WO 2013/087676 A2描述了一种用于从初级部分到次级部分(例如，机器人的替换式工具)的非接触式感应能量传输的装置，该装置可以代替用于能量传输的机械式插头-插座连接。初级部分和次级部分各自包括至少一个线圈，所述线圈可以彼此感应耦合并且与铁氧体磁芯配合。铁氧体磁芯以其磁导率提高磁通量，使得即使在该装置的结构尺寸小且传输表面小的情况下，也可以传输高的电气性能。

如果初级部分和次级部分(仍然)未处于使得它们之间的距离最小的位置，而是在它们之间存在间隙的情况下，通过高磁通量也可以传输能量。在初级部分和次级部分存在某种程度横向(侧面)偏移的情况下(因而当初级部分和次级部分的线圈不位于公共轴线上时)，也可能进行能量传输。然而，太大的距离和/或太大的横向偏移会影响可传输的最大性能。尽管即使有横向偏移或大距离时也可以在所连接装置的某些操作状态下对该装置进行供电，但是在存在更高性能要求的其它操作状态下，因为无法传输所需的性能而可能会发生该装置的不可预测的操作干扰。

出版物US 2010/0201315 A1还描述了用于感应能量传输的装置。该装置特别适用于移动设备的无线加载装置。该装置的初级部分可以安装在例如桌板下面，使得可以通过简单地将移动设备置于桌板上来对移动设备(例如，包括该装置的次级部分的移动电话)充电。

在初级部分或次级部分中，用作磁传感器的辅助线圈布置在相应的线圈周围。由辅助线圈测量的磁场的大小可确定初级部分和次级部分之间的横向偏移量，并将该偏移量显示给用户，以便用于可以定位所述移动设备，且因此使次级部分在横向上对准初级部分。或者，确定最大可能负载电流，并且当最大可能负载电流高于给定阈值时，产生信号。相应的信号于是向用户显示移动设备的至少足够好的横向定位。

然而，在被供电的组件的极大可用性和相当高的传输性能显得很重要的应用中(例如在工业机器人中，由于距离的变化可能导致传输的突然中断)，所描述的方法不提供任何充分的功能安全性。

本发明的任务是在通过最初记载的用于非接触式能量传输的装置对设备的供电期间尽可能完全地消除不可预测的操作干扰。

发明内容

该问题通过具有独立权利要求的特定特征的装置和用于这种装置的操作方法来解决。在从属权利要求中指出了该装置和操作方法的有利实施例和进一步的改进。