專利名稱：用于無觸點電能傳送的充電設(shè)備、電能吸收設(shè)備和充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
依據(jù)權(quán)利要求1、4和7的一般條款，本發(fā)明涉及一種用來給移動設(shè)備進行無觸點電能傳送的充電設(shè)備，一種輔助電能吸收設(shè)備和一種充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
依據(jù)電感耦合原理的無觸點電能傳送例如可以用于在移動電子設(shè)備，諸如移動無線通信設(shè)備，無繩電話的充電蓄電池上，它還可以用在自動化工程領(lǐng)域。對于這種無觸點的電能傳送，電能通過交變磁場從充電器感應(yīng)地傳輸?shù)揭粋€移動設(shè)備，例如已知從OffenlegungsschriftDE197 41 279 A1傳輸。初級線圈和次級線圈繞在兩個大致為U形的鐵氧體磁芯的側(cè)臂上。其它已知的形狀是桿形或E形鐵氧體磁芯。在傳統(tǒng)的用于無觸點電能傳送的充電系統(tǒng)中，初級端和次級端鐵氧體磁芯的大小相同。
已知的鐵氧體磁芯的實例帶來的問題是，由每個鐵氧體磁芯的兩極之間的雜散電感所產(chǎn)生內(nèi)部磁耦合相當(dāng)高，這將導(dǎo)致初級端和次級端之間的耦合不充分。例如只有50％的耦合，那么只能傳送50％的電能，而且當(dāng)各鐵氧體磁芯大小相同時，就會在初級磁芯上產(chǎn)生很高的磁場力。這導(dǎo)致磁芯能量的損失及磁芯的飽和。另外，同樣大小的磁芯在兩個極面相互產(chǎn)生位移時也會帶來磁耦合減少的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供用于向移動設(shè)備提供無觸點電能傳送的充電設(shè)備，輔助電能吸收設(shè)備，以及改進初級端和次級端之間的磁耦合以改進電能傳送的充電系統(tǒng)。
這個目的是通過具有權(quán)利1、4和7的特征的充電設(shè)備，電能吸收設(shè)備以及充電系統(tǒng)來實現(xiàn)的。本發(fā)明進一步的改進是多個從屬權(quán)利要求的主題。
通過在U形鐵氧體磁芯基部區(qū)域上設(shè)置次級線圈和/或初級線圈，雜散電感可保持盡可能低。這種改進的耦合導(dǎo)致整體效率的提高，這就使得相對于磁芯容量能夠傳送的電能提高，或使用較小的變換器傳送同樣的電能。這種變換器節(jié)省了成本，且就各部件影響深遠的小型化需求而言是有益的。
根據(jù)一優(yōu)選實施例，初級端或次級端U形鐵氧體磁芯基部區(qū)域長于臂部區(qū)域，因此鐵氧體磁芯有一個大致上伸長的結(jié)構(gòu)設(shè)計。這種磁芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計改進了電磁耦合?；繀^(qū)域與臂部區(qū)域的長度比在此設(shè)為2∶1和4∶1之間。
當(dāng)用于向一個移動設(shè)備無觸點傳輸電能的充電系統(tǒng)被構(gòu)思為初級端鐵氧體磁芯的尺寸比次級端鐵氧體磁芯要大時，在磁芯能量損失能保持較低且可以避免磁芯飽和的方面來說是有利的，即使使用價格低廉的標(biāo)準(zhǔn)鐵氧體材料。
尤其當(dāng)初級端鐵氧體磁芯磁極表面的尺寸大于次級端磁芯磁極表面時，在兩個極面產(chǎn)生相對位移的情況下可以避免電磁耦合的減少。


參照附圖中示出的優(yōu)選實施例，接下來將詳細解釋本發(fā)明。在圖中用相同的參考數(shù)字表示相似或相應(yīng)的細節(jié)。
圖1是一個U形鐵氧體磁芯的側(cè)視圖；圖2是一個U形鐵氧體磁芯的另一側(cè)視圖；圖3示出纏繞線圈的布置。
具體實施例方式
圖1和圖2是鐵氧體磁芯100的側(cè)視圖，根據(jù)本發(fā)明，理論上這種磁芯可用于初級端也可用于次級端。鐵氧體磁芯100大致上是U形的，因為這種形狀可使初級端和次級端之間產(chǎn)生最大可能的耦合。鐵氧體磁芯100包括一個基部區(qū)域102和2個臂部區(qū)域104，106，每個所述臂部區(qū)域都有一個極面108。根據(jù)本發(fā)明，纏繞線圈(只在圖3中示出)設(shè)置在U形鐵氧體磁芯的基部區(qū)域102上。為使鐵氧體磁芯100的兩對極面之間的磁耦合保持較小值，使鐵氧體磁芯100相對于其長度來說為扁平是很重要的。從圖1可以看到，基部區(qū)域的長度110是臂部區(qū)域104，106伸出長度112的2到3倍，基部區(qū)域102的內(nèi)部長度114和臂部區(qū)域104，106的內(nèi)部長度116的比率大約是4∶1，所述內(nèi)部長度116可從圖2中看出。鐵氧體磁芯100的深度118比臂部區(qū)域的伸出長度112稍大一點。這樣就可以實現(xiàn)變換器初級端和次級端之間的緊湊結(jié)構(gòu)。當(dāng)這種鐵氧體磁芯用于移動電話時，基部區(qū)域的長度110例如是20到30mm。
盡管圖1和圖2中示出的鐵氧體磁芯的初級端和次級端形狀基本一致，但是初級端鐵氧體磁芯100的截面尺寸110，112，114，116，118比次級端鐵氧體磁芯大。尤其初級端鐵氧體磁芯的極面比次級端鐵氧體磁芯極面108大。即使兩個極面發(fā)生相對位移(這種情況可能發(fā)生在一移動設(shè)備相對于一充電設(shè)備放置)時，仍能保證令人滿意的電磁耦合。初級端極面和次級端極面的可能的面積比率例如為1.7∶1。然而依情況不同，該比值稍低或稍高也能得出滿意的結(jié)果。
圖3示出了線圈120，122設(shè)置在U形鐵氧體磁芯基部的示意圖。初級端的設(shè)計由參照數(shù)字124表示，次級端由參照數(shù)字126表示，為了簡便起見，初級端鐵氧體磁芯和次級端鐵氧體磁芯的不同大小未在圖中示出。
權(quán)利要求
1.一種用于向移動設(shè)備進行無觸點電能傳送的充電設(shè)備，該充電設(shè)備通過交變磁場將電能從至少一個初級線圈(120)傳送到至少一個設(shè)置在所述移動設(shè)備中的次級線圈(122)，所述充電設(shè)備包括一個基本為U形的鋏氧體磁芯(100)，該鐵氧體磁芯(100)包含一個基部區(qū)域(102)和兩個臂部區(qū)域(104，106)，每個臂部區(qū)域具有一個極面(108)，在該鐵氧體磁芯上設(shè)置該初級線圈(120)，其特征在于初級線圈(120)設(shè)置在U形鐵氧體磁芯(100)的基部區(qū)域(102)上。
2.如權(quán)利要求1所述的充電設(shè)備，其特征在于U形鐵氧體磁芯(100)的基部區(qū)域(102)比臂部區(qū)域(104，106)長，以便該鐵氧體磁芯(100)具有大致伸長的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
3.如權(quán)利要求2所述的充電設(shè)備，其特征在于基部區(qū)域(102)和臂部區(qū)域(104，106)的長度比設(shè)為2∶1和4∶1之間。
4.一種在移動設(shè)備中用于無觸點吸收電能的電能吸收設(shè)備，所述吸收設(shè)備通過交變磁場從設(shè)置在充電設(shè)備中的至少一個初級線圈(120)經(jīng)過設(shè)置在所述移動設(shè)備中的至少一個次級線圈(122)吸收電能，該電能吸收設(shè)備包括一個大致上為U形的鐵氧體磁芯(101)，該鐵氧體磁芯包含一個基部區(qū)域(102)和兩個臂部區(qū)域(104，106)，每個臂部區(qū)域都有一個極面(108)，在該鐵氧體磁芯上設(shè)置該次級線圈(122)，其特征在于次級線圈(122)設(shè)置在U形鐵氧體磁芯的基部區(qū)域(102)上。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于U形鐵氧體磁芯(101)的基部區(qū)域(102)要比臂部區(qū)域(104，106)長，以便該鐵氧體磁芯(101)具有大致伸長的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于基部區(qū)域(102)與臂部區(qū)域(104，106)的長度比設(shè)為2∶1和4∶1之間。
7.一種充電系統(tǒng)，用于從一個充電設(shè)備到一個移動設(shè)備進行無觸點電能傳送，所述的充電設(shè)備通過交變磁場從設(shè)置在所述充電設(shè)備中的至少一個初級線圈(120)到設(shè)置在所述移動設(shè)備中的至少一個次級線圈(122)傳送電能，所述充電設(shè)備和所述移動設(shè)備都包括一個大致上為U形的鐵氧體磁芯(100，101)，每個鐵氧體磁芯都包含一個基部區(qū)域(102)和兩個臂部區(qū)域(104，106)，每個臂部區(qū)域都有一個極面(108)，其特征在于初級端鐵氧體磁芯(100)的截面尺寸比次級端鐵氧體磁芯(101)的截面尺寸大。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于初級端鐵氧體磁芯(100)的極面(108)比次級端鐵氧體磁芯(101)的極面(108)大。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于初級端極面與次級端極面的面積比設(shè)為1.5∶1和2.5∶1之間。
10.如權(quán)利要求7到9中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于U形鐵氧體磁芯(100，101)的基部區(qū)域(102)比臂部區(qū)域(104，106)要長，以便這兩個鐵氧體磁芯(100，101)都有大致上伸長和扁平的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
11.如權(quán)利要求7到10中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于次級線圈(122)和/或初級線圈(120)都設(shè)置在U形鐵氧體磁芯(100，101)的基部區(qū)域(102)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用來給移動設(shè)備進行無觸點電能傳送的充電設(shè)備，輔助的電能吸收設(shè)備和充電系統(tǒng)。該充電設(shè)備通過交變磁場從至少一個初級線圈到設(shè)置在所述移動設(shè)備上的至少一個次級線圈傳送電能，該充電設(shè)備由一個大致上U形的鐵氧體磁芯組成，該磁芯包括一個基部區(qū)域和兩個臂部區(qū)域，每個臂部區(qū)域有一個極面，初級線圈設(shè)置在該鐵氧體磁芯上。為了向移動設(shè)備提供無觸點傳送電能的充電設(shè)備，輔助的電能吸收設(shè)備，以及改進初級端和次級端之間磁耦合以改進電能傳送的充電系統(tǒng)，初級線圈設(shè)置在U形鐵氧體磁芯的基部區(qū)域。根據(jù)更進一步有益改進，U形鐵氧體磁芯的基部區(qū)域比臂部區(qū)域長，以便該磁芯有大致伸長的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
文檔編號H02J7/02GK1398032SQ0214059
公開日2003年2月19日 申請日期2002年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月10日
發(fā)明者阿諾·萊恩哈德, 拉爾夫·施羅德 申請人:弗里沃儀器制造有限責(zé)任公司