功率传递装置及其初级线圈的缠绕方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于电感耦合系统的功率传递装置，包括：初级线圈，用于接收待传递的功率；次级线圈，设置为可与该初级线圈通过电感耦合，用于配合初级线圈将待传递的功率从初级线圈传递到次级线圈；其中该初级线圈包括第一初级线圈和第二初级线圈，且该初级线圈和该次级线圈的构造设置为，工作状态下第一初级线圈、第二初级线圈以及次级线圈上所产生的感应磁场的方向一致。本发明专利技术还公开了一种用于缠绕功率传递装置线圈的方法。根据本发明专利技术的功率传递装置具有紧凑的结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电感耦合系统，更具体地，本专利技术涉及用于电感耦合系 统的功率线圈。
技术介绍
图l示出了现有技术的一种变压器，这种电感耦合拓朴结构将功率 从初级线圈耦合到次级线圈而不需要直接电接触。在初级和次级之间不 需要直接电接触使得能够使用完全分离的系统，其可以用在空气中甚至水中。 一个附加的优点在于这种变压器的导线或连接结构不再会受到 侵蚀性的或危险的环境的损坏或腐蚀。从机械直径来看，变压器的最大部件是初级线圈，因此总系统的紧 凑性取决于初级线圈的尺寸。初级线圏的最小尺寸取决于初级侧所需的 电感量。随着科技发展，对紧凑型设备的需求越来越大，所以也希望功 率传递装置的尺寸能够减小。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是使功率传递装置的结构更加紧凑。本专利技术的另 一个目的是提高功率传递装置的功率传递效率。本专利技术的一个方面涉及一种功率传递装置，包括初级线圈，用于接收 待传递的功率；次级线圈，设置为可与该初级线圈通过电感耦合，用于 配合初级线圈将待传递的功率v^人初级线圈传递到次级线圈；其中该初级 线圈包括第一初级线圏和第二初级线圈，且该初级线圈和该次级线圈的 构造设置为，工作状态下第一初级线圈、第二初级线圈以及次级线圈上 所产生的感应；兹场的方向一致。根据本专利技术的一个优选实施例，其中第一初级线圈、第二初级线圏 以及次级线圈依次嵌套，且次级线圈位于第一初级线圈和第二初级线圏 之间。根据本专利技术的另 一个优选实施例，其中第 一初级线圈的缠绕层数和 第二初级线圈的缠绕层数均为3层。根据本专利技术的另一个优选实施例，其中第一初级线圈，第二初级线 圈以及次级线圈的截面为同心的环形。本专利技术的另 一个方面涉及一种用于功率传递装置中初级线圈的缠绕方法，包括缠绕初级线圈，该初级线圈用于接收待传递的功率；缠 绕次级线圈，该次级线圈可与该初级线圈通过电感耦合，用于配合初级 线圏将待传递的功率从该初级线圈传递到次级线圈；其中所述初级线圈 包括第一初级线圏和第二初级线圈，且该初级线圈和该次级线圏的构造 设置为，工作状态下第一初级线圏、第二初级线圈以及次级线圈上所产 生的感应》兹场的方向 一致。本专利技术的另一个方面涉及一种照明系统，包括功率传递装置，该 装置包括初级线圈，用于接收待传递的功率；次级线圈，与该初级线 圈通过电感耦合，用于配合该初级线圈将待传递的功率从该初级线圏传 递到次级线圈；该照明系统还包括照明装置，与该次级线圏相耦合，用 于提供照明；其中所述初级线圈包括第一初级线圈和第二初级线圈，且 初级线圏和次级线圈的构造设置为工作状态下第 一初级线圈、第二初级 线圈以及次级线圏上所产生的感应磁场的方向 一致。附图说明参照优选实施例的乂>开内容，并且特别参照附图，将可以更好地理 解本专利技术的这些和其他方面以及优点，在附图中图1示意性地示出了现有技术的变压器，其中图la是初级线圈和 次级线圈的横截面图，图lb是初级线圈和次级线圈的顶视图。图2示意性地示出了根据本专利技术的功率传递装置，其中图2a是功 率传递装置的横截面图，图2b是功率传递装置的顶视图。图3示意性地示出了初级线圈和次级线圈之间场的分布。图4示意性地示出了根据本专利技术的照明系统中的初级线圈，其中图 4a是初级线圈的顶视图，图4b是初级线圈的横截面图。图5示意性地示出了根据本专利技术的照明系统中的次级线圏，其中图 5a是次级线圈的顶视图，图5b是次级线圈的横截面图。具体实施例方式下面以照明应用为例子示范性地说明根据本专利技术的功率传递装置。特殊照明应用的电感耦合系统并不是将功率传递到没有电极的放电 管(例如QL),而是使用变压器方法将功率从初级线圈耦合到次级线 圈而不需要直接电接触。这种照明系统当前应用于空气管道应用中，在 以后，该应用范围将会扩展到更宽的应用范围。变压器从机械直径来看的最大部件是初级线圏。初级线圈的最小尺 寸取决于初级侧所需的电感量。初级线圈的电感量可以通过增加线圈层 数来增加，在线圈层数不变的情况下，也可以通过增加线圈的高度来增 加。通过增加线圈高度的方式来增加电感量，会导致整个系统变得更 高。当功率传递系统的高度由电子部件的设置高度所限制时，需要设计 线圈使得其具有更高的电感但不增加线圈的高度。下面举例说明，在所需电感是600yH的情况下，对导线类型以及 层数的计算结果如下表所示。表1<table>table see original document page 6</column></row><table>由表l可以看出，当考虑绕组损耗(最后一列)时，针对损耗的最优设计是初级线圏具有6层(最后一行)的设计。线圈中的损耗包括铜 耗和邻近损耗。铜耗取决于线圈中的铜导线的长度和直径。当初级线圏 具有更多的层时，邻近损耗会增加。因此，初级线圈采用7层的结构不 仅会增加铜耗，而且还会增加邻近损耗。当考虑功率传递性能时，也不是线圓层数越多，功率传递性能就越好。根据经验数据表明，当初级线 圏的层数不超过3层时，系统的功率传递性能达到最优。当叠加的线圈层数超过3层时，功率传递性能并不会随之进一步改善。根据表l提供 的数据，当采用3层初级线圈时，意味着该系统将会有11.2瓦的损耗， 而根据考虑损耗的最优方案，即6层初级线圏只有3瓦的损耗。 下表示出了初级线圈的损耗作为高度的函数。表2<table>table see original document page 7</column></row><table>从表2可以看出，即使将3层初级线圏的高度从10 mm增加到28 mm，也不能与6层初级线圏方案的低损耗量(3W)相比。因此，在提 高功率传递性能和降低功率损耗之间需要达到一种平衡。因此，本专利技术的一个实施例提出了一种功率传递装置，其将初级线 圈分成两个部分，即第一初级线圈和第二初级线圈，如图2所示。图2a 是根据本专利技术的一个实施例的功率传递装置的横截面图，而图2b是根 据本专利技术的一个实施例的功率传递装置的顶视图。由图2可以看出，第 一初级线圈、第二初级线圈以及次级线圏依次嵌套，且次级线圏位于第 一初级线圈和第二初级线圈之间。为了获得更好的功率传递性能，第 一初级线圈的缠绕层数和第二初 级线圈的缠绕层数均为3层。在这个实施例中，第一初级线圈、第二初级线圈以及次级线圈的截 面为同心的环形。4旦是本领域:忮术人员应该理解的是，截面为同心的环 形仅仅是一个例子，而不是对本专利技术的限制。第一初级线圈、第二初级 线圈以及次级线圈的截面可以是任意形状的同心闭合曲线。例如，在才艮 据本专利技术的另一个实施例中，第一初级线圈、第二初级线圈以及次级线 圈的截面可以是同心的矩形。图3示意性地示出了初级线圈和次级线圈之间场的分布，其中初级 线圈和次级线圈的构造设置为，工作状态下第一初级线圏、第二初级线 圈以及次级线圈上所产生的感应》兹场的方向 一致。将初级线圈分成两个 部分能够显著地降低功率消耗，并且同时将高度保持在较低的外形轮 廓。根据本专利技术的初级线圈与传统的初级线圈相比，电感量有所提高。 根据本专利技术的一个优选实施例的初级线圏比图1所示的传统初级线圈的电感量高出80%，但是高度并没有改变。此外，根据本专利技术的另一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率传递装置，包括：　初级线圈，用于接收待传递的功率；　次级线圈，设置为可与该初级线圈通过电感耦合，用于配合初级线圈将待传递的功率从初级线圈传递到次级线圈；　其中该初级线圈包括第一初级线圈和第二初级线圈，且该初级线圈和 该次级线圈的构造设置为，工作状态下第一初级线圈、第二初级线圈以及次级线圈上所产生的感应磁场的方向一致。

【技术特征摘要】
1. 一种功率传递装置，包括初级线圈，用于接收待传递的功率；次级线圈，设置为可与该初级线圈通过电感耦合，用于配合初级线圈将待传递的功率从初级线圈传递到次级线圈；其中该初级线圈包括第一初级线圈和第二初级线圈，且该初级线圈和该次级线圈的构造设置为，工作状态下第一初级线圈、第二初级线圈以及次级线圈上所产生的感应磁场的方向一致。2. 如权利要求1所述的功率传递装置，其中第一初级线圏、第二 初级线圈以及次级线圈依次嵌套，且次级线圈位于第一初级线圈和第二 初级线圈之间。3. 如权利要求2所述的功率传递装置，其中第一初级线圏的缠绕 层数和第二初级线圏的缠绕层数均为3层。4. 如权利要求2所述的功率传递装置，其中第一初级线圏、第二 初级线圏以及次级线圈的截面为同心的环形。5. 如权利要求2所述的功率传递装置，其中第二初级线圈位于次 级线圏的内侧，在第二初级线圈的中心位置设置有铁心。6. —种用于功率传递装置中线圈的缠绕方法，包括 缠绕初级线圏，该初级线圏用于接收待传递的功率； 缠绕次级线圈，该次级线圈可与该初级线圈通过电感耦合，用于配合初级线圏将待传递的...

【专利技术属性】
技术研发人员：E埃伯森，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]