专利名称：功率传递装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及经由电磁相互作用的功率传递装置。
背景技术：
图1示出了现有技术的变压器。这种电感耦合的拓扑结构将功率从初级101传递 到次级102侧而无需电接触。在初级101与次级102侧之间不存在电接触允许使用被用在 空气甚至水中的完全分离的系统。这还具有另外的优点变压器的导线和连接将不再受到 侵蚀性或危险环境的损坏或腐蚀。基于机械直径，变压器的最大部件是初级线圈。因此，整个系统的紧凑性取决于初 级线圈的尺寸，并且初级线圈的最小尺寸取决于初级侧所需的电感量。随着科技的发展，对 于紧凑型装置的需求在增加，因此也希望减小功率传递装置的尺寸。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种功率传递装置，其具有紧凑的尺寸和较高的功率 传递性能。为此，本发明提出一种功率传递装置，包括初级线圈，其用于传递功率，该初级线 圈包括第一初级线圈和第二初级线圈；次级线圈，其用于经由电磁相互作用与初级线圈传 递功率；其中，将次级线圈定位在第一初级线圈与第二初级线圈之间，将第一和第二初级线 圈配置为使得它们在次级线圈上感应的磁场方向一致。可选地，同心地布置第一和第二初级线圈与次级线圈。可选地，第一和第二初级线圈与次级线圈是环形的。可选地，第一和第二初级线圈中的线圈层数不多于六层。可选地，第一和第二初级线圈中的线圈层数是三层。本发明还提出一种用于传递功率的装置，包括第一初级线圈和第二初级线圈，将 所述装置配置为与次级线圈传递功率，将所述次级线圈定位在第一和第二线圈之间，将所 述第一和第二初级线圈配置为使得它们在次级线圈上感应的磁场方向一致。可选地，第一和第二初级线圈与次级线圈是环形的并且被同心地布置。本发明还提出一种用于传递功率的装置，所述装置包括次级线圈，将所述次级线 圈配置为与第一初级线圈和第二初级线圈传递功率，将所述次级线圈定位在第一和第二初 级线圈之间，将所述第一和第二初级线圈配置为使得它们在次级线圈上感应的磁场方向一 致。可选地，第一和第二初级线圈与次级线圈是环形的并且被同心地布置。通过初级线圈与次级线圈的特定关联与定位，能够在初级线圈与次级线圈之间有 效地传递功率；因此，能够显著地减小传递装置的尺寸。通过参考下面附图与权利要求的本发明的说明，本发明的这些和其他方面将得以 呈现，以便允许彻底的理解本发明。
现参考附图，仅仅以示例的方式对本发明进行说明，其中图1示意地示出了现有技术的变压器，其中图IA是初级和次级线圈的横截面图， 图IB是初级和次级线圈的俯视图。图2示意地示出了根据本发明的功率传递装置，其中图2A是该功率传递装置的横 截面图，图2B是该功率传递装置的俯视图。图3示意地示出了在初级和次级线圈之间的磁场分布。图4示意地示出了根据本发明的包括用于与次级线圈传递功率的第一初级线圈 和第二初级线圈的装置，其中图4A是俯视图，图4B是横截面图。图5示意地示出了根据本发明的包括用于与初级线圈传递功率的次级线圈的装置。在上述附图中，相同的附图标记表示相同、相似或相应的特征或功能。
具体实施例方式下面将采用照明应用作为例子，以示例性的方式说明根据本发明的功率传递装 置。该照明系统使用变压器途径将功率从初级线圈耦合到次级线圈而没有电接触。该照明 系统的当前的应用是其在空气管道领域中的使用，而将该应用进一步扩展到更宽的范围是 切实可行的。基于机械直径，变压器的最大部件是初级线圈，并且其最小尺寸取决于初级侧所 需的电感量。可以通过增加线圈层数来增加初级线圈的电感量。如果线圈层数是固定的， 则还可以通过增加线圈的高度来增加电感。通过增加线圈的高度来增加电感量可能会导致 整个系统变得更高。当功率传递系统的高度被限制到其电子部件的建筑高度时，需要以这 样的方式来设计线圈，从而使得其具有更高的电感而不是增加的高度。表1以示例的方式示出，当所需电感是600 μ H时，对导线类型和层数的计算示出 如下结果表 1 从表1中可以看出，当考虑绕组损耗(最后一列)时，针对这些损耗的最优设计是 具有六层(最后一行)的设计。然而，当层叠的线圈层数增加时，功率传递性能并没有进一 步改进。经验性的测试示出，通过三个层叠的线圈层数实现了最佳的功率传递性能。该表 示出了六层初级线圈将不能向次级线圈提供最佳的功率传递。根据表1中提供的数据，当 使用三个初级线圈层时，系统将具有11. 2瓦的损耗，而当使用考虑到这些损耗的最优方案 时，六个初级线圈层将只有3瓦的损耗。下表示出了初级线圈中的功率损耗作为高度的函数。表 2
可以看出，即使将三层初级线圈的高度从9. 2mm增加到28mm，也不能与六层选项 的小损耗量(3W)相比。需要在改进功率传递性能与降低功率损耗之间实现平衡。因此，本发明的一个实施例提供如图2所示的功率传递装置。将初级线圈分成两 部分，即第一初级线圈201和第二初级线圈202。次级线圈203被定位在第一初级线圈201 与第二初级线圈202之间。图2A是根据本发明的一个实施例的功率传递装置的横截面图， 图2B是其俯视图。从图2中可以看出，第一 201和第二初级线圈202被布置在次级线圈 203的各自相对侧上。为了获得更好的功率传递性能，第一 201和第二初级线圈202的线圈层数优选地 不多于六层，例如为三层。可替换地，第一和第二初级线圈的层数可以不同。根据本发明的一个实施例，第一和第二初级线圈与次级线圈是环形的，并且将第 一和第二初级线圈同心地布置在次级线圈的相对侧上。图3示意地示出了初级和次级线圈之间的场的分布，其中将第一 201和第二初级 线圈202配置为使得它们在次级线圈203上感应的场方向一致。将初级线圈分成两部分能 够充分减少功率消耗，并且保持不增加线圈的尺寸。根据本发明，初级线圈的电感比图1中 所示的传统初级线圈的电感高80%，而没有尺寸的改变。以此方式，能够有效地将功率从初 级线圈传递到次级线圈。另一方面，本领域技术人员能够理解，在不同的示例中还可以将功 率传递到初级线圈。图4示意地示出了根据本发明的包括用于与次级线圈203传递功率的第一初级线 圈201和第二初级线圈202的装置，其中图4A是该装置的俯视图，图4B是该装置的横截面 图。图5示意地示出了根据本发明的包括用于与第一初级线圈201和第二初级线圈 202传递功率的次级线圈203的装置。根据已经描述的机制，图4中所示的装置可以是第一装置，用于与图5中所示的第 二装置关联，并且向该第二装置传递功率，反之亦然。将本发明的功率传递装置应用于照明系统只是一个示例。本发明的功率传递装置 不仅可以用于电感耦合的镇流器，还可以用于所有非接触式的充电装置。 电子牙刷是本发明应用的另一个示例。在此应用中，牙刷充电器可以包括初级线 圈，该初级线圈进一步包括第一初级线圈和第二初级线圈，并且牙刷手持部分可以包括次 级线圈，其中，将次级线圈定位在第一初级线圈和第二初级线圈之间，将第一和第二初级线 圈配置为使得它们在次级线圈上感应的磁场方向一致。通过这种结构，能够将功率从初级 线圈传递到次级线圈。优选地，第一和第二初级线圈与次级线圈是环形的并且被同心地布 置。在上述示例中，功率从初级线圈传递到次级线圈。显然，基于电磁相互作用原理， 功率还可以从次级线圈传递到初级线圈。另外，上述初级和次级线圈的形状是环形的或是 同心布置的。很明显，在其他情况中，只要能够在初级线圈和次级线圈之间有效地传递功 率，线圈的形状可以是不同的。应当注意，上述实施例仅仅是例示而并非限制本发明，本领域技术人员将能够设 计许多替代实施例而不脱离由所附权利要求限定的范围。在权利要求中，使用动词“包括” 及其变化并不排除存在除在权利要求中所记载的那些元件或步骤之外的元件或步骤。在元件之前使用不定冠词“一”或“一个”并不排除存在多个这种元件。在互相不同的从属权利 要求中列举特定措施的事实不表示不能使用这些措施的组合进行优化。
权利要求
一种功率传递装置，包括初级线圈(201、202)，其用于传递功率，该初级线圈包括第一初级线圈(201)和第二初级线圈(202)；次级线圈(203)，其用于经由电磁相互作用与初级线圈传递功率；其中，将次级线圈(203)定位在第一初级线圈(201)与第二初级线圈(202)之间，将第一(201)和第二初级线圈(202)配置为使得它们在次级线圈(203)上感应的磁场方向一致。
2.根据权利要求1的功率传递装置，其中同心地布置第一(201)和第二初级线圈(202)与次级线圈(203)。
3.根据权利要求2的功率传递装置，其中第一(201)和第二初级线圈(202)与次级线 圈(203)是环形的。
4.根据权利要求1的功率传递装置，其中第一(201)和第二初级线圈(202)中的线圈 层数不多于六层。
5.根据权利要求3的功率传递装置，其中第一(201)和第二初级线圈(202)中的线圈层数是三层。5.一种用于传递功率的装置，包括第一初级线圈(201)和第二初级线圈(202)，将所 述装置配置为与次级线圈(203)传递功率，将所述次级线圈(203)定位在第一(201)和第 二线圈(202)之间，将所述第一(201)和第二初级线圈(202)配置为使得它们在次级线圈(203)上感应的磁场方向一致。
6.根据权利要求5的装置，其中第一(201)和第二初级线圈(202)与次级线圈(203) 是环形的并且被同心地布置。
7.一种用于传递功率的装置，所述装置包括次级线圈(203)，将所述次级线圈(203)配 置为与第一初级线圈(201)和第二初级线圈(202)传递功率，将所述次级线圈(203)定位 在第一(201)和第二初级线圈(202)之间，将所述第一(201)和第二初级线圈(202)配置 为使得它们在次级线圈(203)上感应的磁场方向一致。
8.根据权利要求7的装置，其中第一(201)和第二初级线圈(202)与次级线圈(203) 是环形的并且被同心地布置。
全文摘要
本发明涉及一种经由电磁相互作用的功率传递装置。本发明提出一种功率传递装置，包括用于传递功率的初级线圈，其包括第一初级线圈和第二初级线圈；次级线圈，其用于经由电磁相互作用与初级线圈传递功率；其中，将次级线圈定位在第一初级线圈与第二初级线圈之间，将第一和第二初级线圈配置为使得它们在次级线圈上感应的磁场方向一致。通过初级线圈与次级线圈的特定关联与定位，能够在初级线圈与次级线圈之间有效地传递功率；因此，能够显著地减小传递装置的尺寸。本发明还可以用于充电装置，例如照明产品的部件、电气充电装置等。
文档编号H01F30/06GK101911223SQ200880123468
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月26日 优先权日2007年12月29日
发明者E·N·K·P·M·埃伯森 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司