[发明专利]具有受控磁通抵消的磁通耦合结构

说明书

技术领域

本发明涉及用于从电能源产生磁通或接收磁通以提供电能源的装置。在一个应用中，本发明提供了用于感应电力传输(IPT)(即，无线电力传输应用)的磁通耦合结构。这样的应用可以包括静态和动态电动车辆充电，以及诸如为移动通信设备充电的低功率应用。

背景技术

总体上并且具体地结合在公开的国际专利公开WO 2011/016736中的电动道路应用来讨论IPT系统。在所述公开描述的系统中，使用焊盘到焊盘IPT传输方法。焊盘在发射器和接收器焊盘两者中包括诸如铁氧体的透磁材料，以便在仍然传输所需功率的同时保持那些器件的尺寸尽可能小。在国际专利公开WO 2010/090539中描述了用于IPT道路应用的合适的焊盘的具体构造，其包括IPT磁通发射器或接收器，其在所述文献中被称为“双D”焊盘设计(并且在本文中也将被称为“双D”焊盘设计)。双D焊盘设计具有优异的性能，并且根据所述设计构造的焊盘布置可以制成小于25-30mm厚，使得如果例如在车辆充电应用中使用，则接收焊盘在车辆下面占据非常小的空间。类似地，根据双D设计的发射器焊盘可以制造得足够薄，使得其可以放置在车库的地板上或地板中，例如用于充电目的。

双D焊盘设计和许多其它焊盘结构使用透磁材料(诸如铁氧体)以产生所需的磁通。铁氧体具有脆性和昂贵的缺点。特别地，在车辆和道路环境中，容易损坏铁氧体。需要开发一种IPT磁通耦合装置，所述耦合装置当被放置在道路环境中时可以承受车辆(如，40-50吨的卡车)连续地在它上面行驶。铁氧体的缺点还延伸到其它应用，例如为移动电话等其它设备充电。减少诸如铁氧体的材料的量将降低成本，增加健壮性并节省空间。

国际专利公开WO2013062427公开了一些极化的无铁氧体磁通耦合结构。图1示出了源自WO2013062427的附图，其是通过具有中心线圈2和端部线圈3和4的磁通耦合结构1的实施例的截面图。所述装置产生主要是单侧的磁场，用于使磁通可用于在所述结构的一侧的磁通耦合区域5中耦合。示出了磁场线，以表示当线圈2-4通电时产生的磁通。磁场线的密度与磁场的大小成比例。磁场线6表示耦合磁通，即，主要用于与借助时变磁场传输功率的另一磁结构耦合的磁通。然而，磁场线7不会有助于耦合功率并且包括漏磁通。

特别是在没有铁氧体的情况下使具有最小漏磁通的耦合磁通有效地最大化是一个持续存在的问题。存在持续需要提供低成本、健壮并且允许为了效率和安全原因而控制或成形由磁通耦合装置产生的磁场的解决方案。在车辆应用中，这个问题还涉及在道路与车辆之间跨显著且可变的气隙高效且安全地无线传输电力。

贯穿整个说明书对现有技术的任何讨论不应被认为是承认这样的现有技术是广泛已知的或构成本领域的公知常识的一部分。上述文献的公开内容全部通过引用并入本文。

发明目的

本发明的目的是提供一种克服现有结构的一个或多个缺点的感应电力传输磁通耦合装置或模块或者无线或感应电力传输方法。可替代地，本发明的目的是至少向公众提供有用的选择。

本发明的其它目的将从下面的描述中变得显而易见。

发明内容

在一个方面，本发明提供了一种感应电力传输磁通耦合装置，所述装置包括：

布置在第一层中的至少一匝的第一线圈，所述第一线圈被配置成在磁通耦合区域中产生或接收磁耦合磁通；以及

至少一匝的第二线圈，并且所述第二线圈的至少一部分被布置在第二层中，所述第二线圈被配置成产生与来自所述第一线圈的磁通相反的磁通。

由所述第二线圈产生的磁通可以使磁通耦合区域中的磁场成形，或者减少所述磁通耦合区域外部的漏磁通。

优选地，所述磁通耦合区域是所述第一线圈的一侧。

在一个实施例中，所述第二线圈设置在所述第一线圈的与所述磁通耦合区域相对的一侧。

由所述第二线圈产生的磁通可以减少所述装置上与所述磁通耦合区域相对的一侧的磁通。

在一个实施例中，所述第二线圈具有比所述第一线圈少的匝数。

所述第二线圈可以被短路，即，无源的。在另一个实施例中，所述第二线圈与所述第一线圈单独驱动。

优选地，所述第二线圈与所述第一线圈相连接，但是与所述第一线圈以相反的方向绕线。所述第二线圈可以具有比所述第一线圈少的安培匝数。

在一个实施例中，提供了至少一匝的第三线圈，所述第三线圈被配置成产生与来自所述第一或所述第二线圈的磁通相反的磁通。

另一方面，本发明广义地提供了一种感应电力传输磁通耦合装置，包括：