用于接收磁場并且用于通過磁感應(yīng)產(chǎn)生電能尤其被車輛使用的接收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于接收磁場并且用于通過磁感應(yīng)產(chǎn)生電能的接收裝置，所述接收裝置特別用于但不局限于被車輛使用。一種制造這樣的接收裝置的方法和一種運(yùn)行這樣的接收裝置方法可被執(zhí)行。本實(shí)用新型可應(yīng)用在特別向車輛如道路機(jī)動(dòng)車、公交車和軌道車輛的無線傳輸能量領(lǐng)域。特別地，接收裝置可適用于至少在千瓦范圍內(nèi)、如20kW的速率產(chǎn)生電功率。
【背景技術(shù)】
[0002]GB2501482A描述了一種通過在位于車輛的軌道上和/或位于車輛的停車處的主側(cè)部上產(chǎn)生電磁場、通過在位于電磁場源上方的車輛內(nèi)嵌的次側(cè)部上接收電磁場并且通過在所述次側(cè)部上的磁感應(yīng)而向陸地車輛、特別是軌道車輛或道路機(jī)動(dòng)車提供電能的設(shè)備。次側(cè)部導(dǎo)體組件由導(dǎo)電材料制成，該導(dǎo)電材料在運(yùn)行過程中在其承載交變電流的同時(shí)形成電磁雜散場。由可磁化材料制成的次側(cè)部屏蔽組件保護(hù)位于可磁化材料之外的區(qū)域免受電磁雜散場。
[0003]如GB2501482A中所描述的，次側(cè)部導(dǎo)體組件和次側(cè)部屏蔽組件可以是用于從主側(cè)部接收磁場的同一接收裝置的部件。例如，本實(shí)用新型可涉及如GB2501482A所公開的接收裝置，該接收裝置還包括電容器構(gòu)件，該電容器構(gòu)件包括至少一個(gè)電連接至導(dǎo)體組件的電容器。
[0004]在感應(yīng)功率傳輸(IPT)系統(tǒng)中，電功率的傳輸利用電導(dǎo)體的兩套繞組、如三相繞組予以實(shí)施。第一套安裝在主側(cè)部上(例如安裝在地面上)并且可通過路側(cè)的功率變換器供電。第二套繞組(包括電線構(gòu)成的至少一個(gè)線圈)安裝在次側(cè)部如車輛上。例如，第二套繞組可附接在車輛的底側(cè)。包括第二套繞組的裝置通常稱之為拾取器(pickup)或接收器。特別地，第一套繞組和第二套繞組形成中等頻率(例如位于1kHz至200kHz的范圍內(nèi))的變壓器以將電能轉(zhuǎn)換至次側(cè)部。這可以在靜態(tài)狀態(tài)(當(dāng)主、次側(cè)部之間沒有任何運(yùn)動(dòng)時(shí))和動(dòng)態(tài)狀態(tài)(當(dāng)次側(cè)部如車輛移動(dòng)時(shí))中進(jìn)行。
[0005]由于主繞組和次繞組之間的相對(duì)于傳統(tǒng)變壓器相對(duì)較大的間隙或間隔，這種變壓器的運(yùn)行表現(xiàn)和具有空氣間隙可以忽略不計(jì)或較小的閉合磁芯的傳統(tǒng)變壓器的表現(xiàn)不同。較大的空氣間隙導(dǎo)致較小的互感耦合和較大的漏感。
[0006]為了能夠以較高的功率水平傳輸能量，電容器構(gòu)件被使用從而補(bǔ)償電感器在運(yùn)行頻率線例如在中等頻率區(qū)中的感應(yīng)阻抗。電感和電容的結(jié)合形成諧振電路。完美的阻抗抵消發(fā)生在使電感和電容的阻抗值選擇成使得諧振電路的諧振頻率等于通過主側(cè)部繞組的交變電流的頻率的情況下。這樣的諧振電路是調(diào)諧好的。
[0007]簡而言之，次側(cè)部接收器的電容器構(gòu)件的目的在于形成具有由電容器構(gòu)件的電容和繞組的電感限定的諧振頻率的電路。
[0008]在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，接收器的電性能的顯著變化已經(jīng)被觀察到。這涉及電線和電容器構(gòu)件的電性能，包括繞組的電感和電容器構(gòu)件的電容、以及可磁化材料的磁性能。這些電參數(shù)的變化影響諧振頻率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的正是在于提供一種用于接收磁場并且用于通過磁感應(yīng)產(chǎn)生電能的接收裝置。
[0010]本實(shí)用新型是基于這樣的發(fā)現(xiàn):接收器的電線和電容器構(gòu)件的電容器產(chǎn)生熱量。該熱產(chǎn)生也存在于由接收器的可磁化材料制成的屏蔽組件中。磁場以運(yùn)行頻率逆轉(zhuǎn)可磁化材料的極化。尤其對(duì)于諧振電路，重要的是將運(yùn)行溫度保持在預(yù)設(shè)溫度區(qū)域內(nèi)。否則，接收器的電性能并且由此諧振頻率會(huì)發(fā)生改變。這將顯著地減小能量傳輸效率。由此建議將接收裝置的溫度保持恒定或保持在限定的溫度區(qū)域內(nèi)。另一優(yōu)點(diǎn)在于，電容器構(gòu)件的至少一個(gè)電容器的壽命由于較小的運(yùn)行溫度而增加。此外，運(yùn)行過程中較小的溫度變化增加壽命。
[0011]在實(shí)際中，保持溫度恒定的相應(yīng)手段應(yīng)當(dāng)是高效的并且應(yīng)當(dāng)需要很小的空間。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)基本思想，包括用于引導(dǎo)冷卻流體的流動(dòng)從而冷卻接收裝置的管道的第一冷卻結(jié)構(gòu)在接收裝置中使用。第一冷卻結(jié)構(gòu)布置在第一場整形構(gòu)件和電容器構(gòu)件之間，第一場整形構(gòu)件包括適于對(duì)磁場的磁場線整形的可磁化材料。據(jù)此，第一冷卻結(jié)構(gòu)可用來冷卻第一場整形構(gòu)件和電容器構(gòu)件。特別地，第一冷卻結(jié)構(gòu)與這兩個(gè)構(gòu)件直接機(jī)械接觸，從而使得向第一冷卻結(jié)構(gòu)的熱傳輸是高效的。在任何情況下，將第一冷卻結(jié)構(gòu)用于這兩個(gè)構(gòu)件可減小設(shè)置和運(yùn)行冷卻系統(tǒng)所需的付出并且要求很小的空間。
[0013]特別地，接收裝置被建議用于接收磁場并且用于通過磁感應(yīng)產(chǎn)生電能，該接收裝置特別被車輛使用，其中
[0014]-所述接收裝置包括至少一個(gè)電線構(gòu)成的至少一個(gè)線圈并且在運(yùn)行過程中所述磁場在所述至少一個(gè)線圈中誘導(dǎo)電壓，以便將能量傳輸至接收裝置，
[0015]-所述接收裝置和所述至少一個(gè)線圈適于從所述接收裝置的接收側(cè)接收所述磁場，
[0016]-所述接收裝置包括第一場整形構(gòu)件，所述第一場整形構(gòu)件包括適于對(duì)所述磁場的磁場線整形的可磁化材料，
[0017]-如果從所述接收裝置的所述接收側(cè)觀察的話，所述第一場整形構(gòu)件布置在所述至少一個(gè)線圈的后方，
[0018]-所述接收裝置包括電容器構(gòu)件，所述電容器構(gòu)件包括至少一個(gè)電容器，所述至少一個(gè)電容器電連接至所述線圈，
[0019]-如果從所述接收裝置的所述接收側(cè)觀察的話，所述電容器構(gòu)件布置在所述第一場整形構(gòu)件的后方，
[0020]-所述接收裝置包括第一冷卻結(jié)構(gòu)，所述第一冷卻結(jié)構(gòu)包括用于引導(dǎo)冷卻流體的流動(dòng)從而冷卻所述接收裝置的管道，
[0021]-所述第一冷卻結(jié)構(gòu)布置在所述第一場整形構(gòu)件和所述電容器構(gòu)件之間。
[0022]—種用于制造接收裝置的相應(yīng)方法以及運(yùn)行接收裝置的相應(yīng)方法可被執(zhí)行。
[0023]由于電容器構(gòu)件布置在第一場整形構(gòu)件后方，因此接收裝置具有緊湊的、節(jié)約空間的構(gòu)造并且電容器構(gòu)件被保護(hù)免受由接收裝置從IPT系統(tǒng)的主側(cè)部所接收的磁場的影響。
[0024]第一冷卻結(jié)構(gòu)優(yōu)選地包括導(dǎo)電材料構(gòu)成的板件，該板件含有用于引導(dǎo)冷卻流體的管道。特別地，該板件具有沿著橫向于從所述板件至接收側(cè)的方向的方向上測量的寬度和長度，沿著從所述板件至接收裝置的方向所測量的板件的厚度小于所述寬度和長度。由此并且由于第一冷卻結(jié)構(gòu)布置在第一場整形構(gòu)件和電容器構(gòu)件之間，因此導(dǎo)電材料將第一冷卻結(jié)構(gòu)之外(如果從接收裝置的至少一個(gè)線圈觀察的話)的區(qū)域從電磁場屏蔽。這或者改善了第一場整形構(gòu)件提供的屏蔽效果或者減小了第一場整形構(gòu)件的厚度。
[0025]特別地，第一冷卻結(jié)構(gòu)與接收裝置的任何導(dǎo)磁或?qū)щ姴糠纸^緣。
[0026]優(yōu)選地，第一冷卻結(jié)構(gòu)完全覆蓋第一場整形構(gòu)件。由此，冷卻效率提高。
[0027]如果從接收側(cè)觀察的話，第一場整形構(gòu)件布置在至少一個(gè)線圈的后方，這是因?yàn)榕c第一場整形構(gòu)件相反的區(qū)域應(yīng)當(dāng)從磁場屏蔽。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，接收裝置包括另外的第二冷卻結(jié)構(gòu)，第二冷卻結(jié)構(gòu)包括用于引導(dǎo)冷卻流體的流動(dòng)從而冷卻接收裝置的管道，其中，第二冷卻結(jié)構(gòu)布置在至少一個(gè)線圈和第一場整形構(gòu)件之間。據(jù)此，冷卻效率被進(jìn)一步提高并且接收裝置具有緊湊的構(gòu)造，這是因?yàn)榈诙鋮s結(jié)構(gòu)布置在至少一個(gè)線圈和第一場整形構(gòu)件之間。優(yōu)選地，第二冷卻結(jié)構(gòu)與至少一個(gè)線圈和/或第一場整形構(gòu)件直接機(jī)械接觸。由此，熱傳輸效率被提高。
[0028]特別地，第二冷卻結(jié)構(gòu)包括不導(dǎo)電、非磁性并且不可磁化的材料構(gòu)成的板件，所述板件含有管道。由此，第一場整形構(gòu)件的磁屏蔽性能沒有被影響。這一實(shí)施例解決了這樣的問題，即磁場的磁場線不應(yīng)當(dāng)被位于至少一個(gè)線圈和可磁化材料之間的冷卻結(jié)構(gòu)所影響。
[0029]特別地，如文獻(xiàn)GB2501482A所說明的，至少一個(gè)線圈可包括位于至少一個(gè)線圈的相反側(cè)上的側(cè)向端區(qū)域，其中，側(cè)向端區(qū)域通過至少一個(gè)線圈的在側(cè)向端區(qū)域之間的中央?yún)^(qū)域內(nèi)延伸的電線連接。側(cè)向端區(qū)域在側(cè)向端區(qū)域的包括側(cè)向端區(qū)域的側(cè)向外側(cè)在內(nèi)的至少兩側(cè)上(在每個(gè)側(cè)向端區(qū)域上)被第二場整形構(gòu)件包圍，第二場整形構(gòu)件包括適于對(duì)磁場的磁場線整形的可磁化材料，其中，包括用于引導(dǎo)冷卻流體的流動(dòng)從而冷卻接收裝置的管道的第三冷卻結(jié)構(gòu)布置在側(cè)向端區(qū)域的側(cè)向外側(cè)上。
[0030]優(yōu)選的是，第三冷卻結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電材料構(gòu)成的板件，該板件含有用于引導(dǎo)冷卻流體的管道?？蛇x地，第三冷卻結(jié)構(gòu)具有上述提及的用于第一冷卻結(jié)構(gòu)的特征的至少一個(gè)。導(dǎo)電材料使得第三冷卻結(jié)構(gòu)之外(如果從側(cè)向端區(qū)域觀察的話)的區(qū)域從電磁場屏蔽。這或者改善了由第二場整形構(gòu)件提供的屏蔽效果或者減小了第二場整形構(gòu)件的厚度。
[0031]優(yōu)選地，包括用于引導(dǎo)冷卻流體的流動(dòng)從而冷卻接收裝置的管道的第四冷卻結(jié)構(gòu)相應(yīng)地布置在第二場整形構(gòu)件和至少一個(gè)線圈的側(cè)向端區(qū)域之間。
[0032]特別地，側(cè)向端區(qū)域可在三側(cè)上被第二場整形構(gòu)件環(huán)繞，從而使得第二場整形構(gòu)件的剖面形狀為C型或U型。如果從接收側(cè)觀察的話，這三側(cè)是側(cè)向外側(cè)以及位于側(cè)向端區(qū)域的前方和后方的側(cè)部。特別地，第四冷卻結(jié)構(gòu)可在三側(cè)上環(huán)繞側(cè)向端區(qū)域并且它的剖面形狀為C型或U型，從而對(duì)應(yīng)于第二場整形構(gòu)件的形狀?？蛇x地，第二場整形構(gòu)件可被導(dǎo)熱材料(特別由金屬如鋁制成)包圍，該導(dǎo)熱材料具有C型或U型的剖面形狀，對(duì)應(yīng)于第二場整形構(gòu)件的形狀。這樣的導(dǎo)熱材料增加了向第三冷卻結(jié)構(gòu)以及向環(huán)繞區(qū)域和/或向接收裝置的殼件的熱傳輸。金屬或其它導(dǎo)電材料也可改進(jìn)外部相對(duì)于IPT系統(tǒng)的