[发明专利]非接触式连接器、非接触式连接器系统和非接触式连接器的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电感式连接到相应的配合连接器的非接触式连接器、包括两种连接器的非接触式连接器系统和非接触式连接器制造方法。具体地，本发明提供包括内部铁氧体磁芯和围绕内部铁氧体磁芯缠绕的线圈的非接触式连接器。此外，提供仅仅包围部分线圈的外部铁氧体元件。线圈和铁氧体元件的布置允许向/从配合的非接触式连接器电感式传送/接收电功率。

背景技术

本发明总体涉及用于电感式功率传输的非接触式连接器。非接触式功率连接器因它们优于常规功率连接器的各种优点而得到广泛使用，即由于例如对于接触破坏的高抗性，无限次的配合循环，低磨损，防触电、火花和电流泄漏以及它们在脏或恶劣环境下的可操作性。

具体地，用于功率传输的非接触式连接器可用在各种工业用装置中，诸如，例如机器人技术、旋转应用和成型设备。这种非接触式连接器需要在恶劣环境影响下可操作，以抵抗在配合循环期间的高磨损量，或者可用于在潮湿、爆破或者可燃环境中的功率传输。

非接触式功率连接器系统的已知构造允许在非接触式连接器和配合连接器之间传输电功率。

但是，在电感式传输高功率水平期间，必需考虑到由于例如涡流而产生的明显量的热。热散失因此是重要的方面，但这导致对于适当壳体材料的需求。因此，外壳体可以由金属形成，这导致部分磁场线趋于流过金属壳体。因此，壳体内的那些场力线导致额外损耗。整体上，由于在电感式加热器中的功率损失，功率传输减小。

而且，已知的无线功率连接器考虑到配合连接器部分要求准确的对准。

发明内容

因此，存在对于改进的非接触式连接器的需求，该非接触式连接器改善了前述缺陷。

本发明的目的在于提出一种非接触式连接器和非接触式连接器系统，该非接触式连接器系统允许实现对非接触式连接器和配合连接器在配合状态下在两者间传输功率时的错位的降低的敏电感式。

本发明另一目的在于提出一种非接触式连接器和非接触式连接器系统，该非接触式连接器系统更有效地传输功率以便允许减小非接触式连接器的全长。

这些目的通过独立权利要求的主题来解决。在从属权利要求中列举了有利实施例。

本发明提供了用于在配合端电感式连接相应的配合连接器的非接触式连接器，如权利要求1所限定的。有利地，在非接触式连接器耦接到相应的配合连接器时，建立闭合的磁环。非接触式连接器包括内部铁氧体元件。这一元件另外可以称为中心铁氧体磁芯，其可例如具有管状形状。非接触式连接器的电感式耦接元件布置成至少部分地包围内部铁氧体元件，并且向/从相应的配合连接器传输/接收功率。非接触式连接器的外部铁氧体元件布置成至少部分地包围电感式耦接元件，其中外部铁氧体元件的面向配合端的前端在非接触式连接器的轴线方向上相对于内部铁氧体元件的面向配合端的前端凹进，并且其中外部铁氧体元件的后端磁性连接到内部铁氧体元件的后端。外部铁氧体元件另外可以称为外部铁氧体磁芯，其可具有管状形状。

内部铁氧体元件和外部铁氧体元件的该特殊布置有利地可以允许在连接器被电感式耦接到配合连接器时在连接器头部处的优化磁通量引导和宽的通量场。特别地，外部铁氧体磁芯的前端可以相对于中心铁氧体磁芯的前端鉴于连接器的纵向轴线(在下文中，也称为轴线方向L)凹进。

例如，凹进的外部铁氧体元件的这种具体布置允许令人满意的耦接，即使在连接器和配合连接器之间的错位情况下也是如此。电感式元件例如仅由外部铁氧体磁芯的后部(后部定义为与非接触式连接器的配合端相反)覆盖的另一个优点，在非接触式连接器的头部处提供宽的磁通量场。因此，可以实现向/从相应的配合连接器的可靠的功率传输/接收。

作为示例，内部和外部铁氧体元件可以在机械上在它们各自的后部被连接，以便形成U形横截面，具有面向非接触式连接器的配合端的开口。替代地，内部铁氧体元件和外部铁氧体元件可以例如一体地提供为单件。

根据非接触式连接器的部件的特殊布置的另一个优点，该构造例如允许适当的功率传送，即使在被耦接的连接器从它们的纵向轴线看角向错位时或者垂直于它们的纵向轴线横向/平面地失配时也是如此。另外，上述构造允许例如对于两个电感式耦接的连接器之间的变化距离的较小敏电感式。具有对于错位的较低敏电感式的该有利效果可以例如实现的原因是于，由于凹进的外部铁氧体元件而产生了宽的通量场。

另外，由于该特殊布置，在配合部件略失准时，磁场线可能例如不在同一非接触式连接器内形成闭合的磁环。相反，由于在错位状态下的宽磁通量场，磁场线可以例如连接到配合连接器的铁氧体元件。