用于通过四极子感应式地传输能量的初级侧的线圈装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于在初级侧的线圈装置和次级侧的线圈装置之间传输能量的 感应式的能量传输系统的初级侧的线圈装置。
【背景技术】
[0002] 用于感应式的能量传输系统的初级侧的线圈装置已知是多样化的。例如使用简单 的圆形平坦线圈或者两个平坦的矩形线圈以在初级侧上进行能量传输。
[0003] 在已知的初级侧的线圈装置中不利的是，功率密度通常不是足够高的或者由于所 选择的线圈装置而该线圈装置仅与次级侧上的特定的线圈装置以令人满意的效率共同作 用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是，提供一种初级侧的线圈装置，所述线圈装置具有尽可能高的功 率密度并且此外只要需要的话就与不同的次级侧的线圈装置兼容。
[0005] 根据本发明，该目的通过根据权利要求1、2或3的线圈装置的一种线圈装置实现。 本发明基于下述基本构思：通过线圈电流彼此间的相位能够确定通过四个线圈区域产生的 磁通量的彼此间的相位，使得根据使用特定的或者多个次级侧的线圈装置类型可实现最大 的功率密度。然而，本发明也包括如下实施方式，其中初级侧的装置始终仅与特定的次级 侧的线圈装置类型运行，其中因此不再必须执行对其它的次级侧的线圈装置类型的自动匹 配。在这种情况下，持久地设定或调节电流，使得在初级侧的线圈装置的线圈区域中设定磁 通量彼此间相应所需的相位。
[0006] 尤其有利的是，初级侧的装置识别次级侧的线圈装置类型从而能够相应设定或调 节线圈电流的相位。这能够通过初级侧的装置和次级侧的装置之间的通信进行。然而同样 可行的是，初级侧的装置由于耦合识别次级侧的线圈装置的类型。因此初级侧的控制设备 能够在不同的模式之间改变初级侧的线圈装置的线圈区域中的磁通量的相位并且对于每 个模式确定耦合，其中最佳的耦合确定要选择用于能量传输的模式。
[0007] 在最简单的情况下，根据本发明的四个线圈区域分别通过各个尽可能不叠加的平 坦的线圈形成。然而，当使用叠加的初级侧的线圈时，可实现显著更高的功率密度，其中所 述叠加的初级侧的线圈形成四个线圈区域，其中各两个线圈至少在三个侧围绕一个线圈区 域。因此四个线圈区域能够有利地由四个矩形线圈形成，其中各两个矩形线圈通过其较长 的侧彼此并排设置并且共同分别形成线圈对。这两个线圈对以彼此间旋转90°的方式叠加 地设置。通过该有利的设置得到线圈的机械解耦和电解耦，由此通过更佳地利用铁氧体实 现磁解耦回路和更高的功率密度。
[0008] 两相的在空间上和时间上彼此移位90°的线圈系统产生在空间上旋转的两极的 场分布。
[0009] 线圈区域也能够称为磁极，因为其特征在于，在线圈区域的内部，磁通量普遍具有 相同的相位。
[0010] 如果使用由单独的圆形的次级线圈构成的次级线圈装置，其中所述次级线圈装置 的外轮廓能够对应于具有四个线圈区域的初级侧的线圈装置的形状和大小，那么在所述四 个线圈区域中磁通量从其相位起必须是相同的。这种运行类型也能够称为第一模式。
[0011] 如果使用由两个单独的、矩形的并且彼此并排设置的次级线圈构成的次级线圈装 置，其中所述次级线圈装置的外部的整体轮廓对应于具有四个线圈区域的初级侧的线圈装 置的形状和大小，那么初级线圈装置的分别配设给次级侧的线圈的线圈区域分别产生相相 同的磁通量。配设给不同的次级侧的线圈的初级侧的线圈区域的磁通量的相位彼此间为 180。。
[0012] 反之，如果使用同样如初级侧的线圈装置那样具有四个线圈区域的次级侧的线圈 装置，那么四个初级侧的线圈区域应当产生其相位对应于0°、90°、180°和270°的磁通 量。这种运行类型也能够称为第三模式。
[0013] 线圈装置的线圈分别与电容形成并联或者串联振荡电路。在使用串联振荡电路 时，线圈对的线圈能够有利地串联。
[0014] 根据本发明的初级侧的线圈装置能够由各个线圈、有利地由四个平坦地叠加的绕 组形成，所述绕组与铁氧体并联地设置并且与该铁氧体共同形成线圈和线圈区域。线圈区 域能够方形地、矩形地、扇形地（饼图切片）或者三角形地构成，其中每个线圈区域设置在 直角坐标系的一个象限中。最后，每个线圈区域的形状在象限内部能够任意地构成。初级侧 的线圈装置因此能够具有矩形的、尤其方形的、环形的、尤其圆形的、或者椭圆形的外轮廓。 这同样适用于次级侧的线圈装置。
[0015] 平坦的绕组能够以如下形式对应于所需要的线圈区域的形状构成：即所述平坦的 绕组包围两个线圈区域或对其围边。在此，一个线圈能够包围两个设置在相邻的或者对角 地相对置的象限中的线圈区域，其中分别叠加的线圈大致彼此正交地设置。
[0016] 此外可行的是，至少一个另外的线圈平行于之前所描述的具有四个线圈区域的线 圈装置设置，所述另外的线圈能够产生固有的、磁解耦的磁场。由此能够在初级侧的线圈装 置和次级侧的线圈装置之间发生水平移位时实现改进的耦合。
[0017] 如在所有的感应式的能量传输系统中那样，线圈装置的线圈分别与至少一个电容 器共同地形成振荡电路。初级侧的振荡电路在此由至少一个受控的逆变器馈电。
[0018] 已证实有利的是，之前所描述的线圈对的线圈分别串联连接，其中中央抽头阻抗 通过其一个极与线圈对的这两个串联连接的线圈的连接点电连接，并且通过其另一个极与 逆变器的振荡电路的正极或负极、中央点/中央抽头电连接。
[0019] 同样，要求保护一种具有根据本发明的初级线圈装置的感应式的能量传输系统。 次级线圈装置在此能够如上述那样构成。可以说可行的是，次级线圈装置与初级线圈装置 相同地构成，其中于是仅须在下游连接整流器电路。
【附图说明】
[0020] 下面根据附图详细阐述本发明。
[0021] 附图示出：
[0022] 图1示出根据本发明的具有四个位于一个平面中的线圈区域的线圈装置；
[0023] 图2示出与次级的圆形的线圈装置相互作用的具有四个线圈区域的初级线圈装 置；
[0024] 图3示出由四个矩形线圈构成的初级线圈装置；
[0025] 图4和5示出与由两个矩形线圈构成的次级线圈装置共同作用的具有四个线圈区 域的初级线圈装置；
[0026] 图6示出由四个半圆形的并且叠加的线圈构成的初级线圈装置；
[0027] 图7示出由四个三角形的并且叠加的线圈构成的初级线圈装置；
[0028] 图8示出由两个形成8字形的线圈构成的初级线圈装置的特殊形状，所述线圈彼 此正交地设置并且形成四个线圈区域；
[0029] 图9示出具有初级侧的和次级侧的线圈装置的感应式的能量传输设备；
[0030] 图10示出初级线圈装置作为螺线管的一个可行的实施方式；
[0031] 图11示出根据图9的初级线圈装置与次级螺线管线圈装置；
[0032] 图12示出用于感应式的能量传输系统的初级侧的电路；
[0033] 图13示出用于感应式的能量传输系统的次级侧的电路。
【具体实施方式】
[0034] 图1示出根据本发明的线圈装置A1，所述线圈装置具有四个位于一个平面中的线 圈区域BE P1、BEP2、BEpJP BE P4。线圈区域BEP1、BEP2、BEP#P BE P4设置在象限I至IV中以更 好地理解本发明。显然也可行的是，各个线圈区域BEP1、BE P2、BEP3和BEP4具有彼此不同的形 状和大小。线圈区域BE P1、BEP2、BEpJP BE P4通过线圈展开，所述线圈在图1中未示出，因为 线圈形状和线圈数量能够不同地构成。
[0035] 根据所使用的次级侧的线圈装置A2的类型，能够设定在各个线圈区域BE P1、BEP2、 BEpJP BEp4中的磁通量的相位。如果始终仅使用或应用一个次级侧的线圈装置类型，那么初 级侧的线圈装置A 1的各个线圈区域BE P1、BEP2、BEpJP BE P4中的相位能够固定地预设。一旦 需要互通性、即不同构成的次级侧的线圈装置A2应借助于初级侧的线圈装置A i输送能量， 那么在初级侧的线圈区域BEP1、BEP2、BEpJP BE P4中的磁通量的相位是彼此可变的。
[0036] 图2示出根据本发明的与次级线圈装置A2共同作用的初级线圈装置A1，所述初级 线圈装置具有四个线圈区域BE pi、BEP2、BEjP BE P4，所述次级线圈装置具有圆形的线圈SPsi。 线圈装置4和A 2优选具有相同的外轮廓。然而，线圈装置A JP A 2的形状和大小彼此不同 是可行的。为了能够以最大的效率将能量从线圈装置A1传输到次级侧的线圈装置A 2，如在 图2中右侧所示出的那样，在各个线圈区域BEP1、BEP2、BE P，BE Ρ4ψ，磁通量B連B 4的相位 φΒ,必须是相同的、即相位差在所有的线圈区域之间为0°。
[0037] 图3示出由四个矩形线圈5?1至5?4构成的初级的线圈装置六 1。线圈SPdPSP2B 成第一线圈对3匕1并且线圈SP 3至SP 4形成第二线圈对SP S2。流经线圈SP1的电流I i的相 位φ?ι被选择为，使得在由线圈SP1合围的总面积中设定相位CpBspiS 〇°的磁通量Bspi。 流经