專利名稱：功率傳遞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及經(jīng)由電磁相互作用的功率傳遞裝置。
背景技術(shù)：
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的變壓器。這種電感耦合的拓撲結(jié)構(gòu)將功率從初級101傳遞 到次級102側(cè)而無需電接觸。在初級101與次級102側(cè)之間不存在電接觸允許使用被用在 空氣甚至水中的完全分離的系統(tǒng)。這還具有另外的優(yōu)點變壓器的導(dǎo)線和連接將不再受到 侵蝕性或危險環(huán)境的損壞或腐蝕?；跈C械直徑，變壓器的最大部件是初級線圈。因此，整個系統(tǒng)的緊湊性取決于初 級線圈的尺寸，并且初級線圈的最小尺寸取決于初級側(cè)所需的電感量。隨著科技的發(fā)展，對 于緊湊型裝置的需求在增加，因此也希望減小功率傳遞裝置的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種功率傳遞裝置，其具有緊湊的尺寸和較高的功率 傳遞性能。為此，本發(fā)明提出一種功率傳遞裝置，包括初級線圈，其用于傳遞功率，該初級線 圈包括第一初級線圈和第二初級線圈；次級線圈，其用于經(jīng)由電磁相互作用與初級線圈傳 遞功率；其中，將次級線圈定位在第一初級線圈與第二初級線圈之間，將第一和第二初級線 圈配置為使得它們在次級線圈上感應(yīng)的磁場方向一致?？蛇x地，同心地布置第一和第二初級線圈與次級線圈。可選地，第一和第二初級線圈與次級線圈是環(huán)形的?？蛇x地，第一和第二初級線圈中的線圈層數(shù)不多于六層。可選地，第一和第二初級線圈中的線圈層數(shù)是三層。本發(fā)明還提出一種用于傳遞功率的裝置，包括第一初級線圈和第二初級線圈，將 所述裝置配置為與次級線圈傳遞功率，將所述次級線圈定位在第一和第二線圈之間，將所 述第一和第二初級線圈配置為使得它們在次級線圈上感應(yīng)的磁場方向一致?？蛇x地，第一和第二初級線圈與次級線圈是環(huán)形的并且被同心地布置。本發(fā)明還提出一種用于傳遞功率的裝置，所述裝置包括次級線圈，將所述次級線 圈配置為與第一初級線圈和第二初級線圈傳遞功率，將所述次級線圈定位在第一和第二初 級線圈之間，將所述第一和第二初級線圈配置為使得它們在次級線圈上感應(yīng)的磁場方向一 致?？蛇x地，第一和第二初級線圈與次級線圈是環(huán)形的并且被同心地布置。通過初級線圈與次級線圈的特定關(guān)聯(lián)與定位，能夠在初級線圈與次級線圈之間有 效地傳遞功率；因此，能夠顯著地減小傳遞裝置的尺寸。通過參考下面附圖與權(quán)利要求的本發(fā)明的說明，本發(fā)明的這些和其他方面將得以 呈現(xiàn)，以便允許徹底的理解本發(fā)明。


現(xiàn)參考附圖，僅僅以示例的方式對本發(fā)明進行說明，其中圖1示意地示出了現(xiàn)有技術(shù)的變壓器，其中圖IA是初級和次級線圈的橫截面圖， 圖IB是初級和次級線圈的俯視圖。圖2示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的功率傳遞裝置，其中圖2A是該功率傳遞裝置的橫 截面圖，圖2B是該功率傳遞裝置的俯視圖。圖3示意地示出了在初級和次級線圈之間的磁場分布。圖4示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括用于與次級線圈傳遞功率的第一初級線圈 和第二初級線圈的裝置，其中圖4A是俯視圖，圖4B是橫截面圖。圖5示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括用于與初級線圈傳遞功率的次級線圈的裝置。在上述附圖中，相同的附圖標記表示相同、相似或相應(yīng)的特征或功能。
具體實施例方式下面將采用照明應(yīng)用作為例子，以示例性的方式說明根據(jù)本發(fā)明的功率傳遞裝 置。該照明系統(tǒng)使用變壓器途徑將功率從初級線圈耦合到次級線圈而沒有電接觸。該照明 系統(tǒng)的當前的應(yīng)用是其在空氣管道領(lǐng)域中的使用，而將該應(yīng)用進一步擴展到更寬的范圍是 切實可行的?；跈C械直徑，變壓器的最大部件是初級線圈，并且其最小尺寸取決于初級側(cè)所 需的電感量?？梢酝ㄟ^增加線圈層數(shù)來增加初級線圈的電感量。如果線圈層數(shù)是固定的， 則還可以通過增加線圈的高度來增加電感。通過增加線圈的高度來增加電感量可能會導(dǎo)致 整個系統(tǒng)變得更高。當功率傳遞系統(tǒng)的高度被限制到其電子部件的建筑高度時，需要以這 樣的方式來設(shè)計線圈，從而使得其具有更高的電感而不是增加的高度。表1以示例的方式示出，當所需電感是600 μ H時，對導(dǎo)線類型和層數(shù)的計算示出 如下結(jié)果表 1 從表1中可以看出，當考慮繞組損耗(最后一列)時，針對這些損耗的最優(yōu)設(shè)計是 具有六層(最后一行)的設(shè)計。然而，當層疊的線圈層數(shù)增加時，功率傳遞性能并沒有進一 步改進。經(jīng)驗性的測試示出，通過三個層疊的線圈層數(shù)實現(xiàn)了最佳的功率傳遞性能。該表 示出了六層初級線圈將不能向次級線圈提供最佳的功率傳遞。根據(jù)表1中提供的數(shù)據(jù)，當 使用三個初級線圈層時，系統(tǒng)將具有11. 2瓦的損耗，而當使用考慮到這些損耗的最優(yōu)方案 時，六個初級線圈層將只有3瓦的損耗。下表示出了初級線圈中的功率損耗作為高度的函數(shù)。表 2
可以看出，即使將三層初級線圈的高度從9. 2mm增加到28mm，也不能與六層選項 的小損耗量(3W)相比。需要在改進功率傳遞性能與降低功率損耗之間實現(xiàn)平衡。因此，本發(fā)明的一個實施例提供如圖2所示的功率傳遞裝置。將初級線圈分成兩 部分，即第一初級線圈201和第二初級線圈202。次級線圈203被定位在第一初級線圈201 與第二初級線圈202之間。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的功率傳遞裝置的橫截面圖， 圖2B是其俯視圖。從圖2中可以看出，第一 201和第二初級線圈202被布置在次級線圈 203的各自相對側(cè)上。為了獲得更好的功率傳遞性能，第一 201和第二初級線圈202的線圈層數(shù)優(yōu)選地 不多于六層，例如為三層。可替換地，第一和第二初級線圈的層數(shù)可以不同。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一和第二初級線圈與次級線圈是環(huán)形的，并且將第 一和第二初級線圈同心地布置在次級線圈的相對側(cè)上。圖3示意地示出了初級和次級線圈之間的場的分布，其中將第一 201和第二初級 線圈202配置為使得它們在次級線圈203上感應(yīng)的場方向一致。將初級線圈分成兩部分能 夠充分減少功率消耗，并且保持不增加線圈的尺寸。根據(jù)本發(fā)明，初級線圈的電感比圖1中 所示的傳統(tǒng)初級線圈的電感高80%，而沒有尺寸的改變。以此方式，能夠有效地將功率從初 級線圈傳遞到次級線圈。另一方面，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，在不同的示例中還可以將功 率傳遞到初級線圈。圖4示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括用于與次級線圈203傳遞功率的第一初級線 圈201和第二初級線圈202的裝置，其中圖4A是該裝置的俯視圖，圖4B是該裝置的橫截面 圖。圖5示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括用于與第一初級線圈201和第二初級線圈 202傳遞功率的次級線圈203的裝置。根據(jù)已經(jīng)描述的機制，圖4中所示的裝置可以是第一裝置，用于與圖5中所示的第 二裝置關(guān)聯(lián)，并且向該第二裝置傳遞功率，反之亦然。將本發(fā)明的功率傳遞裝置應(yīng)用于照明系統(tǒng)只是一個示例。本發(fā)明的功率傳遞裝置 不僅可以用于電感耦合的鎮(zhèn)流器，還可以用于所有非接觸式的充電裝置。 電子牙刷是本發(fā)明應(yīng)用的另一個示例。在此應(yīng)用中，牙刷充電器可以包括初級線 圈，該初級線圈進一步包括第一初級線圈和第二初級線圈，并且牙刷手持部分可以包括次 級線圈，其中，將次級線圈定位在第一初級線圈和第二初級線圈之間，將第一和第二初級線 圈配置為使得它們在次級線圈上感應(yīng)的磁場方向一致。通過這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒐β蕪某跫?線圈傳遞到次級線圈。優(yōu)選地，第一和第二初級線圈與次級線圈是環(huán)形的并且被同心地布 置。在上述示例中，功率從初級線圈傳遞到次級線圈。顯然，基于電磁相互作用原理， 功率還可以從次級線圈傳遞到初級線圈。另外，上述初級和次級線圈的形狀是環(huán)形的或是 同心布置的。很明顯，在其他情況中，只要能夠在初級線圈和次級線圈之間有效地傳遞功 率，線圈的形狀可以是不同的。應(yīng)當注意，上述實施例僅僅是例示而并非限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè) 計許多替代實施例而不脫離由所附權(quán)利要求限定的范圍。在權(quán)利要求中，使用動詞“包括” 及其變化并不排除存在除在權(quán)利要求中所記載的那些元件或步驟之外的元件或步驟。在元件之前使用不定冠詞“一”或“一個”并不排除存在多個這種元件。在互相不同的從屬權(quán)利 要求中列舉特定措施的事實不表示不能使用這些措施的組合進行優(yōu)化。
權(quán)利要求
一種功率傳遞裝置，包括初級線圈(201、202)，其用于傳遞功率，該初級線圈包括第一初級線圈(201)和第二初級線圈(202)；次級線圈(203)，其用于經(jīng)由電磁相互作用與初級線圈傳遞功率；其中，將次級線圈(203)定位在第一初級線圈(201)與第二初級線圈(202)之間，將第一(201)和第二初級線圈(202)配置為使得它們在次級線圈(203)上感應(yīng)的磁場方向一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的功率傳遞裝置，其中同心地布置第一(201)和第二初級線圈(202)與次級線圈(203)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的功率傳遞裝置，其中第一(201)和第二初級線圈(202)與次級線 圈(203)是環(huán)形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的功率傳遞裝置，其中第一(201)和第二初級線圈(202)中的線圈 層數(shù)不多于六層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的功率傳遞裝置，其中第一(201)和第二初級線圈(202)中的線圈層數(shù)是三層。5.一種用于傳遞功率的裝置，包括第一初級線圈(201)和第二初級線圈(202)，將所 述裝置配置為與次級線圈(203)傳遞功率，將所述次級線圈(203)定位在第一(201)和第 二線圈(202)之間，將所述第一(201)和第二初級線圈(202)配置為使得它們在次級線圈(203)上感應(yīng)的磁場方向一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中第一(201)和第二初級線圈(202)與次級線圈(203) 是環(huán)形的并且被同心地布置。
7.一種用于傳遞功率的裝置，所述裝置包括次級線圈(203)，將所述次級線圈(203)配 置為與第一初級線圈(201)和第二初級線圈(202)傳遞功率，將所述次級線圈(203)定位 在第一(201)和第二初級線圈(202)之間，將所述第一(201)和第二初級線圈(202)配置 為使得它們在次級線圈(203)上感應(yīng)的磁場方向一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中第一(201)和第二初級線圈(202)與次級線圈(203) 是環(huán)形的并且被同心地布置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種經(jīng)由電磁相互作用的功率傳遞裝置。本發(fā)明提出一種功率傳遞裝置，包括用于傳遞功率的初級線圈，其包括第一初級線圈和第二初級線圈；次級線圈，其用于經(jīng)由電磁相互作用與初級線圈傳遞功率；其中，將次級線圈定位在第一初級線圈與第二初級線圈之間，將第一和第二初級線圈配置為使得它們在次級線圈上感應(yīng)的磁場方向一致。通過初級線圈與次級線圈的特定關(guān)聯(lián)與定位，能夠在初級線圈與次級線圈之間有效地傳遞功率；因此，能夠顯著地減小傳遞裝置的尺寸。本發(fā)明還可以用于充電裝置，例如照明產(chǎn)品的部件、電氣充電裝置等。
文檔編號H01F30/06GK101911223SQ200880123468
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者E·N·K·P·M·埃伯森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司