感应功率接收器设备制造技术

本发明专利技术提供一种用于接收磁通的磁通垫（BPP）。该垫可以与感应功率传输系统一起使用，并且包括可磁性渗透的芯（4）以及与芯（4）磁性相关联的两个基本扁平的交叠线圈（2，3）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于接收磁通的设备。本专利技术具体但并非唯一地应用于低剖面、基本扁平的装置，例如用于使用感应功率传输(IPT)系统传输功率的垫。
技术介绍
在我们的已公布的国际专利申请W02008/14033中公开了 IPT系统以及用于感应功率传输的包括一个或多个绕组(可以包括初级绕组或次级绕组)的垫的使用，该专利的内容通过引用的方式结合到本文中。IPT功率传输垫的一个具体应用是电动车辆充电，并且在本部分对该应用进行讨论以为本专利技术的一个应用提供背景。然而，电动车辆充电仅仅是一个应用的示例，并且本专利技术总体而言应用于感应功率传输。电动车辆充电可以在车辆静止时进行，或者备选地例如在车辆沿道路移动时进行。IPT功率传输垫既能够在车辆中用作功率“收集器”(即，IPT系统的次级侧绕组)，又能够例如在固定部位(例如车库地板或道路)用作“充电垫”(即，初级侧绕组)，功率来源于该“充电垫”。IPT道路系统的目的是将功率无线传输至静止或移动的车辆而无需与车辆物理接触。系统的发射部分包括对集总线圈(例如上文所描述的垫)或者具有多个类似的集总线圈的轨道进行供给的功率供给部，其中这种系统调谐至用于在合适频率(通常为从IOkHz至150kHz的任何频率)下进行操作。当接收器被放置在车辆下方并且耦合以在车辆于初级发射器上方或附近静止(充分靠近以耦合功率)时接收功率。收集接收器还典型地包括集总线圈(例如上文所描述的垫)，该集总线圈连接至位于车辆内的转换器以及合适的控制器以调节功率。为了方便起见，可以从其感应地接收功率的道路的一部分在本文中被称作轨道。可以通过沿道路中的车道中心放置多个垫来形成轨道。这使得可能在车辆邻近轨道沿道路移动时向车辆基本连续地供给功率。近年来，由于其允许可持续无线供电的个人运输的潜力，这种系统已经获得不断增长的关注。为了使这种系统有用，该系统不仅必须能够通过尺寸合理(例如100至300mm)的气隙传输足够的功率，还必须表现出对轨道与收集设备之间的任何移位的接受，以避免对车辆-轨道引导系统的依赖。在道路系统中，这种移位将最有可能发生在车辆移动的横向方向中(同时与竖直方向和移动方向正交)。对于静止车辆充电而言，通过合适的纵向移位传输可接受水平的功率的能力是具体考虑因素，以便保证易于停车。理想的收集垫中的功率传输曲线是平滑的功率曲线，该功率曲线在尽可能宽的横向距离上基本恒定(并且充足)，在每一个端部处具有平滑的下降。这种功率传输曲线降低了对系统中的电子(初级和次级)调节器的需要，从而使得能够当操作期间初级垫与接收器垫之间的耦合经历显著变化时对系统的可比耦合的操作性能进行改进。参照图1,示出了之前由Boys、Covic、Huang以及Budhia所公开的具有适于车辆应用的优良特性的磁通垫构造。国际专利公开W02010/090539A1中已公开了图1的构造。为了方便起见，该总体构造在本文中被称作DDP垫，并且在本说明书的相关附图中总体以DDP参照。图1中所示的DDP垫总体包括由2和3参照的两个基本共面的线圈，两个基本共面的线圈与芯4磁性相关联并且定位在芯4的顶部上。如能够从附图中看到的，芯4可以包括彼此并联布置但是间隔开的多个单独长度的可渗透材料(例如铁氧体带或杆5)。垫构造可以包括隔片6以及位于隔片下方的盘7，芯定位在隔片6上。在一些实施例中，盖8可以设置在扁平线圈2和3的其它表面上。填料9可以围绕垫的周边设置。像能够看到的一样，线圈2和3均分别限定了磁极区域10和11。如图1中所示的该DDP垫构造是示出了适于IPT功率传输应用(例如车辆充电)的非常好的特性的极化垫。线圈2、3可以串联连接但是电气异相并且由单个逆变器驱动以产生平稳时变磁场，从而以适于通过良好耦合进行电动车辆功率传输的距离与接收器耦合(例如可以是基本相同的磁性设计)。现在参照图2，示出了图1的DDP构造但是还包括正交线圈12 (在本文中被称作DDPQ垫)。专利公开W02010/090539A1中也描述了该构造。当图2中所示的构造在由合适的逆变器通电而相对于通量发生器(例如图1的DDP垫)横向移动时，正交线圈使功率传输曲线延长。正交线圈允许从接收器垫所截取的磁场的“竖直分量”提取功率，而其它的线圈2、3有利于从所截取的通量的“水平”分量提取功率。因此，图2的构造适于用作通量接收器。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了感应功率传输的目的而提供用于接收磁通的设备，或者至少向公众或工业提供有用的选择。在一个方面中，本专利技术广泛提供了用于接收磁通的磁通垫，该垫包括可磁性渗透的芯、以及与芯磁性相关联的两个交叠线圈。优选地，线圈的磁性能基本相同。优选地,线圈之间基本不存在互率禹。优选地，线圈基本完全磁性去耦。优选地，线圈部分地交叠。优选地，线圈是基本扁平的。优选地，线圈基本共面。优选地，线圈设置在所述可渗透芯的一侧上，并且屏蔽装置设置在芯的另一侧上。优选地，屏蔽装置包括由合适的材料(例如铝)制成的屏蔽盘。优选地，电介质盖设置在线圈的与磁芯相对的一侧上。在进一步的方面中，本专利技术提供用于感应功率传输系统的收集设备，功率供给设备包括:用于接收磁通的磁通垫，该垫包括可磁性渗透的芯、与芯磁性相关联的两个基本扁平的交叠线圈；以及适于调谐每一个线圈并且将每一个调谐线圈的输出组合以向收集设备的输出提供功率的设备。优选地，该设备包括开关装置，以调节在输出处可获得的功率。在进一步的方面中，本专利技术广泛地提供一种用于提供具有多个线圈的IPT磁通垫的方法，其中在线圈之间不存在相互磁性耦合，该方法包括以下步骤:交叠线圈；使线圈之间的交叠部分发生变化，使得交叠位置得以实现，线圈之间由此基本不存在互耦。优选地，通过对由一个线圈通电而在线圈中的另一个线圈中所感应的开路电压何时最小化进行检测来检测不存在互耦。通过以下描述，本专利技术的进一步的方面将变得显而易见。附图说明将参照附图对本专利技术的一个或多个实施例进行描述，在附图中:图1:分别是磁通垫的侧视图和平面图；图2:分别是包括正交线圈的图1的垫的侧视图和平面图；图3:分别是磁通垫的备选形式的侧视图和平面图；图4 示为csX=_80mm以及交 叠部分=115mm的双极接收器垫；图5:当第一接收器线圈通电时，对于不同的X线圈间距(csX)在第二接收器线圈中感应的电压相对于两个线圈的改变的“交叠部分”。注意到，尽管给出了绝对csX值，但是所有值实际上是负值以与图3吻合。图6:250mm竖直偏置处相对于标准DDP的各种BPRP设计的未补偿功率曲线。图7:当以250mm的固定高度放置在DDP发射器上方时，csX=-80mm以及交叠部分=115mm的BPRP接收器的未补偿功率曲线。此处每一个双极线圈的贡献都随着BPRP沿正x方向或正y方向横向移位而明确示出。图8:用于双极接收器垫(BPRP)的示例去耦调节器。图9:250mm竖直偏置处相对于DDQP的csX=_80_以及交叠部分=115_的BPRP的未补偿功率。具体实施例方式现在参照图3，示出了另一种构造，该构造在本文件中被称作双极接收器垫，或者备选地被称作BPRP。由于BPRP垫使得能够以适于为电动车辆充电和提供动力的距离良好地与初级接收器耦合，因此该BPRP垫具有与上文参照图1和图2所讨论的DDP类似的构造，但是用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.06 NZ PCT/NZ2010/000160;2010.11.01 NZ 58891.一种用于接收磁通的磁通垫，所述磁通垫包括可磁性渗透的芯、以及与所述芯磁性相关联的两个交叠线圈。2.根据权利要求1所述的磁通垫，其中所述线圈的磁性能基本相同。3.根据权利要求1或权利要求2所述的磁通垫，其中所述线圈之间基本不存在互耦。4.根据前述权利要求中任一项所述的磁通垫，其中所述线圈基本完全磁性去耦。5.根据前述权利要求中任一项所述的磁通垫，其中所述线圈部分地交叠。6.根据前述权利要求中任一项所述的磁通垫，其中所述线圈是基本扁平的。7.根据前述权利要求中任一项所述的磁通垫，其中所述线圈基本共面。8.根据前述权利要求中任一项所述的磁通垫，其中所述线圈设置在所述可渗透芯的一侧上，并且屏蔽装置设置在所述芯的另一侧上。9.根据权利要求8所述的磁通垫，其中所述屏蔽装置包括屏蔽盘。10.根据权利要求9所述的磁通垫，其中所述屏蔽盘由铝或镁或者其它合适的材料制成。11.根据前述权利要求中任一项所述的磁通垫，其中电介质盖设置在所述线圈的与磁芯相对的一侧上。12.根据前述权利要求中任一项所述的磁通垫，所述磁通垫包括适于调谐每一个线圈并且将每一个调...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·A·考维克，M·B·布德哈，
申请(专利权)人：奥克兰联合服务有限公司，
类型：
国别省市：