用于非接触式感应能量传递的插接装置以及用于这种插接装置的运行方法制造方法及图纸

本发明专利技术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递的插接装置，该初级部分和次级部分分别具有至少一个线圈(10、10’)，其能以感应方式彼此耦合。该插接装置的特征在于，至少一个线圈(10、10’)分别与至少一个铁氧体芯(11、11’)共同作用。此外，本发明专利技术还涉及一种针对用于从初级部分(1)到次级部分(1’)的非接触式感应能量传递的插接装置的运行方法。在初级部分(1)中，执行用于感应能量传递的初级线圈(10)的运行参量的测量并依赖于测得的运行参量来禁止能量传递。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从初级部分到次级部分的非接触的能量传递的插接装置，该初级部分和次级部分分别具有至少一个线圈，其能以感应方式彼此耦合。此外，本专利技术还涉及一种用于安全地运行这种插接装置的运行方法。
技术介绍
对于那些通过以机械方式连接或分开的接触元件来实现能量传递的插接连接器来说，非接触式插接装置在由于多次的插接循环或强烈的振动导致的磨损方面有优势。此夕卜，还防止了在电负载下进行插入或拔出时的触点烧损。对于非接触式插接装置也没有在分开具有高电流负载的插接连接器时构造出电弧的危险。最后，在非接触的能量传递中，在初级部分与次级部分之间存在电分离，这例如在使用在医疗领域中的情况下可以是需要的。此外，省略耗费的机械地彼此嵌接的接触可以实现设计出具有尽可能平滑的表面的插接装置，这使得非接触式插接装置适用于对清洁/卫生有提高的要求的应用目的，例如在食品领域中。文献DE2752783描述了一种特别是在医疗领域中用于传递电测量信号的插接装置，其中，在插接器中集成有呈环形的接收线圈，其在插入状态下与在配对插接器中的同样呈环形的发射线圈通过传递间隙感应耦合。配对插接器的发射线圈被加载交流电压，其在插接器的接收线圈中感应出电压，该电压在整流之后被用于运行在插接器中预设的用于测量信号的评估电子装置。通过评估电子装置将测量信号调制到光源上，从而使测量信号能够以光信号的形式与配对插接器电分离地进行传递。所说明的感应能量传递与使用目的匹配地仅适用于传递用于供给测量电子装置和光源的很小的功率以传递信号。特别是高抗磨损性使非接触式感应能量传递在自动化领域中也是令人感兴趣的，例如用于将能量传递到机器人的替换工具上。但是，为此需要通过在之前提到的文献中所描述的装置不能传递的功率。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于，提供一种开头提到类型的插接装置，通过该插接装置也能够以非接触的方式高效且安全地传递较高的优选在几十瓦特至几百瓦特范围内的功率。该任务通过具有独立权利要求的相应特征的插接装置或者运行方法来解决。插接装置的有利设计方案和改进方案在从属权利要求中进行说明。根据本专利技术的用于从初级部分到次级部分的非接触式感应能量传递的插接装置，该初级部分和次级部分分别具有至少一个线圈，其能以感应方式彼此耦合，该插接装置的特征在于，至少一个线圈分别与至少一个铁氧体芯共同作用。铁氧体芯以如下方式提高了通过其导磁率导致的磁流，即，在插接装置的很小的结构大小和很小的传递面的情况下也能传递较高的电功率。当初级部分和次级部分(还)没有位于它们之间的间距最小的位置中时，而是当它们之间出现间隙时，能量传递由于很高的磁流就已经实现了。由此，即使在振动或存在其他导致初级部分与次级部分之间的间距增大的机械影响的情况下，能量传递仍然是稳定且不易出错的。同样，例如在次级侧供给电流的引导机构或安全机构在两个部分的靠近阶段上就已经可以被激活。在插接装置的有利设计方案中，在初级部分中，至少一个逆变器连同电子组件与线圈和铁氧体芯整合在一起地布置在壳体中。同样有利的是，在次级部分中至少一个整流器连同电子组件与线圈和铁氧体芯整合在一起地布置在壳体中。以这种方式产生如下插接装置，该插接装置可以与有接触的插接装置类似简单地例如布置在用于能量传递的电缆中。在插接装置的另一有利设计方案中，相应的电子组件与相应的铁氧体芯形成热接触。优选的是，在初级部分或次级部分中电子组件分别布置在电路板上，该电路板通过传热介质与铁氧体芯热耦合。由于热耦合，相应的铁氧体芯通过在电子组件中产生的损耗功率被加热。在铁氧体芯的运行参数的很宽的范围之内，其功率损耗由于交变磁化过程随着温度提高而下降。因此，在铁氧体芯上通过热耦合实现的温度升高导致在铁氧体芯中的损耗减小，由此插接装置的总效率(传递效率)提高。在插接装置的另一有利设计方案中，壳体内部相对于周围介质，特别是相对于周围液体密封。因此，插接装置可以在有灰尘、沙子或潮湿的环境之中使用。例如使用在水下也是可行的。根据本专利技术的针对用于从初级部分到次级部分的非接触式感应能量传递的插接装置的运行方法，其特征在于，初级部分执行用于感应能量传递的初级线圈的运行参量的测量并依赖于测得的运行参量来禁止能量传递。以这种方式，当根本不存在或者存在不合适的或有缺陷的用于感应耦合的次级部分处于初级部分对面时，由初级部分可以识别出。因此，正好在有能力传递较高的电能的插接装置中防止了由初级部分产生危险。在运行方法的有利设计方案中，运行参量涉及在初级线圈上的电压和/或通过初级线圈的电流，当初级线圈被加载具有预设的参数的交流电压信号时，得到该电压或者电流。在此，预设的参数涉及用于产生交流电压信号的PWM方法的参量，特别是占空比。【附图说明】下面借助四个附图并结合实施例详细描述本专利技术。其中:图1示出插接装置的第一剖视图；图2示出在图1中所示的插接装置的另一剖视图；图3示出用于表示在不同运行条件下铁氧体材料中比损耗功率与频率的相关性的图表；以及图4示出用于非接触式插接装置的运行方法的流程图。【具体实施方式】图1示出根据本申请的用于从初级部分I到次级部分I’的非接触式能量传递的插接装置的示意性剖视图。配属于初级部分I的在下文中也称为初级侧元件的元件在附图中具有没有撇号的附图标记。配属于次级部分I’的在下文中也称为次级侧元件的元件具有带有相应撇号的附图标记。在此，具有相同的或类似的功能的初级侧的和次级侧的元件设有具有相同数字的附图标记。如果在下文中没有明确指出初级侧或次级侧，那么就应用没有撇号的附图标记，这些附图标记涉及到两个侧。初级部分I和次级部分I’分别具有壳体2，该壳体可以由用于插接器壳体的常见材料，例如塑料、铝或不锈钢或类似物制成。壳体2实施为半壳状，其中，壳体的前侧借助前面板3封闭。在从前面板3指离的后部区域中，在壳体2中装入用于联接电缆5的电缆穿引件4。直接在前面板3之后分别布置有线圈10，该线圈缠绕在铁氧体芯11上，例如缠绕在置入铁氧体芯中的线圈体上。线圈10可以由单个导体来缠绕。但是，为了减小集肤效应优选应用多芯的高频绞合线。在所示实施例中，铁氧体芯11在初级侧和次级侧是具有外边缘12和与该外边缘同中心的内部芯棒13的圆的盆状芯。这样的芯也被称为(圆柱对称的)E形芯。在此，夕卜边缘12以及内部芯棒13的横截面优选是几乎一样大的，以便在考虑到在铁氧体芯11中的不同散射场的情况下实现均匀的磁通密度。应用具有其他几何形状的铁氧体芯也同样是可行的。例如可以使用具有圆的或者正方形的或者说矩形的铁氧体芯的正方形的或者矩形的芯。也可以应用没有线圈体的线圈，该线圈例如具有彼此粘合的导体。铁氧体芯11朝向相应的前面板3敞开，而在对置侧上外边缘12和内部芯棒13通过盆底彼此连接。线圈10分别置入外边缘12与内部芯棒13之间的在此呈环形的沟槽中。在线圈10的内边缘和外边缘与铁氧体芯11之间可能还存在的间隙可以用导热介质填充。在运行时，初级部分I和次级部分I’以它们相互面对的前面板3、3’以彼此间很小的间距引起非接触式感应能量传递。在图1中，形成传递间隙的间距被标记为传递间距d。依赖于线圈10或者说铁氧体芯11的大小，尤其是直径，传递间距d处于O至几毫米或几厘米的范围内。在运行时，初级侧的线圈1本文档来自技高网...

【技术保护点】
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递的插接装置，所述初级部分和次级部分分别具有至少一个线圈(10、10’)，其能以感应方式彼此耦合，其特征在于，所述至少一个线圈(10、10’)分别与至少一个铁氧体芯(11、11’)共同作用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.12 DE 102011056265.61.一种用于从初级部分(I)到次级部分0- )的非接触式感应能量传递的插接装置，所述初级部分和次级部分分别具有至少一个线圈(10、10’)，其能以感应方式彼此耦合，其特征在于，所述至少一个线圈(10、10’ )分别与至少一个铁氧体芯(11、11’ )共同作用。2.根据权利要求1所述的插接装置，其中，所述铁氧体芯(11、11’)是具有外边缘(12、12’ )和内部芯棒(13、13’ )的盆状芯。3.根据权利要求1或2所述的插接装置，其中，在所述初级部分(I)中，至少一个逆变器连同电子组件(21)与所述线圈(10)和所述铁氧体芯(11)整合在一起地布置在壳体(2)中。4.根据权利要求1至3中任一项所述的插接装置，其中，在所述次级部分0-)中，至少一个整流器连同电子组件(21’ )与所述线圈(10’ )和所述铁氧体芯(11’ )整合在一起地布置在壳体(2)中。5.根据权利要求3或4所述的插接装置，其中，相应的电子组件(21、21’)与相应的铁氧体芯(11、11’ )形成热接触。6.根据权利要求5所述的插接装置，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥拉夫·格林贝格，安德烈亚斯·施泰因梅茨，
申请(专利权)人：威德米勒界面有限公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE