用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的透磁核體的制作方法
【專利摘要】一種用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的透磁核體。核體包括基部，基部具有從基部延伸出的第一部分和第二部分。所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得更遠，以在接收核體距離發(fā)射核體的整個相對位移范圍上保持有效的磁通鏈。用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器和/或接收器可以包括透磁核體和繞組。
【專利說明】用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的透磁核體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線電力傳輸系統(tǒng)領(lǐng)域。本發(fā)明更具體地涉及結(jié)合到無線電力傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器和接收器中的透磁核體。

【背景技術(shù)】
[0002]無線電力傳輸系統(tǒng)是既存技術(shù)和正開發(fā)技術(shù)中的公知領(lǐng)域。典型地，初級側(cè)(或發(fā)射器)從一個發(fā)射線圈或多個發(fā)射線圈生成時變磁場。此磁場在次級側(cè)(或接收器)的合適接收線圈中感應(yīng)出交變電流，然后可以用來為電池充電或者為諸如便攜式設(shè)備之類的負載供電。
[0003]無線電力傳輸系統(tǒng)中必須克服的基本問題是:在保持足夠的電力傳輸量的同時，確保電力能夠在足夠的位移(即，在初級側(cè)和次級側(cè)之間)上進行傳輸。
[0004]已知的是，將透磁元件引入到發(fā)射線圈或者接收線圈中可以改善系統(tǒng)的性能。透磁元件增強發(fā)射器或接收器的電感。這意味著要達到與沒有透磁元件的發(fā)射器或接收器相同的電感值，需要更少的線圈匝數(shù)。由于線圈導(dǎo)線的電阻的原因，具有更少的線圈匝數(shù)帶來損耗的減小。透磁元件還可以配置成對可從發(fā)射器引導(dǎo)到接收器的磁場進行“塑形”。通過引導(dǎo)磁場，可以增加發(fā)射器和接收器之間的耦合因數(shù)，因而改善系統(tǒng)的性能。
[0005]對于無線電力傳輸系統(tǒng)而言，透磁元件可以采用在繞組層之下的平面板的形式。在其它應(yīng)用中，透磁元件可以是核體，發(fā)射線圈或接收線圈的繞組纏繞該核體。
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用在發(fā)射器或接收器中的透磁核體，其改善發(fā)射器和接收器之間的可容許位移，或者至少為公眾提供一種有用的選擇。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]依據(jù)一個示例性實施例，提供了一種用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的透磁核體，其包括基部，所述基部具有從所述基部延伸出的第一部分和第二部分，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得更遠，以在接收核體距離發(fā)射核體的整個相對位移范圍上保持有效的磁通鏈。
[0008]依據(jù)另一示例性實施例，提供了一種用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的透磁核體，包括基部，所述基部具有從所述基部延伸出的第一部分和第二部分，以及具有至少一個開口，所述至少一個開口允許從所述基部的一側(cè)接入到所述第一部分和所述第二部分之間所提供的空間，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得更遠，以在接收核體距離發(fā)射核體的整個相對位移范圍上保持有效的磁通鏈，并且所述至少一個開口延伸到所述基部的邊緣。
[0009]依據(jù)再一示例性實施例，提供了一種用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器或接收器，包括繞組和透磁核體，所述透磁核體具有基部，所述基部具有從所述基部延伸出的第一部分和第二部分，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得更遠，以在接收核體距離發(fā)射核體的整個相對位移范圍上保持有效的磁通鏈，以及其中，所述繞組在所述第一部分和所述第二部分之間的空間中至少部分地包圍所述第一部分。
[0010]依據(jù)另一示例性實施例，提供了一種用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器和所述接收器都包括繞組和透磁核體，并且發(fā)射核體具有基部，所述基部具有從所述基部延伸出的第一部分和第二部分，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得更遠，使得發(fā)射核體的第一部分比發(fā)射器的第二部分更接近于接收核體。
[0011]公認的是，在不同的管轄范圍內(nèi)，術(shù)語“包括”可以被賦予排他性的含義或者包括性的含義的屬性。針對本說明書的目的，除非另外注明，否則所述術(shù)語意圖具有包括性的含義一即，其將意味著對直接提及使用的所列部件的囊括，并且可能還包括其它未明示的部件或元件。
[0012]在本說明書中提及的任何現(xiàn)有技術(shù)并不構(gòu)成對這樣的現(xiàn)有技術(shù)形成部分的一般公知常識的承認。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]結(jié)合到說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖圖示了本發(fā)明的實施例，并且與上面給出的本發(fā)明的一般描述和下面給出的實施例的詳細描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。
[0014]圖1示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的透磁核體；
[0015]圖2示出了圖1的透磁核體的分解圖；
[0016]圖3示出了圖1的透磁核體的俯視圖；
[0017]圖4示出了圖1的透磁核體的截面圖；
[0018]圖5示出了發(fā)射器-接收器對的截面圖；
[0019]圖6示出了透磁核體的截面圖；
[0020]圖7示出了透磁核體和繞線筒的分解圖；
[0021]圖8a示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的發(fā)射器的截面圖；
[0022]圖Sb示出了具有“罐狀核體(pot core) ”類型的核體的發(fā)射器的截面圖；
[0023]圖9a至9c示出了穿過具有不同的核體組合的發(fā)射器-接收器對的截面圖；
[0024]圖1Oa至1i示出了針對一系列相對位移的穿過圖9a的發(fā)射器-接收器對的截面圖；
[0025]圖1la至Ili示出了針對一系列相對位移的穿過圖9b的發(fā)射器-接收器對的截面圖；
[0026]圖12示出了依據(jù)本發(fā)明一個實施例的連接器；以及
[0027]圖13a至13c示出了具有不同類型開口的透磁核體。

【具體實施方式】
[0028]圖1示出了透磁核體I。這樣的核體可以適配于結(jié)合到用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器或接收器中。核體包括基部2，第一部分3和第二部分4從該基部2延伸?；繉⒌谝徊糠诌B接至第二部分。重要地，第一部分比第二部分從基部延伸得更遠。正是第一部分和第二部分之間的這個長度差確保了針對發(fā)射核體和接收核體之間的位移范圍保持有效的磁通鏈。這將在后面部分中更詳細地論述。在一個實施例中，第一部分可以比第二部分從基部延伸得遠至少20%。
[0029]在圖1的核體1中，基部是圓形平面盤2。第一部分是從盤的中心垂直延伸的柱體3，第二部分是從盤的周緣延伸的圓柱體4。柱體和圓柱體是同心的。柱體比圓柱體從盤延伸得更遠。本描述的其余部分將提及且將更詳細地描述柱體(為第一部分)、圓柱體(為第二部分)和盤。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到存在不偏離本發(fā)明的很多其它可能的幾何形狀。例如:
[0030].基部可以是除了圓形之外的另一形狀；
[0031].第一部分可以不是圓形的；
[0032].第二部分可以不是完整的圓柱體，S卩，僅部分地包圍第一部分；或者
[0033].第二部分可以是從基部的中心延伸的柱體，而第一部分是從盤的周緣延伸的圓柱體。
[0034]核體1由透磁材料制成。這可以包括鐵氧體或另一合適的材料。核體可以形成為單個片件，或者如圖2的分解圖所示的由獨立的片件構(gòu)成。在圖2中，柱體3、圓柱體4和盤2是三個獨立的片件。在另一實施例中，柱體和盤可以形成為單個片件，而圓柱體形成為另一個片件。在裝配時，以某種方式(例如，粘合)將這些片件固定在一起，或者它們可以通過一些其它方式保持在鄰近位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，將核體形成為單個片件將改善核體的電感值。相反地，使核體由獨立的片件形成可以使制造簡化。此外，使各片件之間具有分隔(甚至是那些片件直接鄰接)可以防止在核體中發(fā)生磁飽和。可能的是，組成的片件(即，柱體、圓柱體和盤)本身可以由獨立的片件構(gòu)成。例如，柱體可以分段成“一堆”較短的柱體(未示出)。這也可以防止磁飽和的發(fā)生。
[0035]柱體3和盤2可以包括通道5。在圖2所示的核體中，此通道由位于盤中心的孔洞6構(gòu)成，孔洞6與貫穿柱體長度(即，柱體是中空的)的孔7對準。如將在后面論述的，這樣的通道可以容許通信系統(tǒng)或類似的系統(tǒng)從核體的一側(cè)穿過到達另一側(cè)。在另一實施例中，可以不存在通道(即，在盤中可以不存在中心孔洞，并且柱體可以是實心的)。盡管這可能妨礙通信系統(tǒng)，但卻可以允許柱體更窄，同時具有與其的中空對照物相同的截面積。將意識至IJ，這樣的通道可能會占據(jù)空間，而該空間要不然則可以是以透磁材料填充的。這顯著地減小了柱體的電感值，從而可能不得不以某種方式來彌補——例如，通過使柱體更長或更寬。
[0036]盤2可以包括開口 8，所述開口 8允許從盤的一側(cè)接入柱體3和圓柱體4之間的空間?？梢蕴峁┻@樣的開口以允許繞組的導(dǎo)線進入和退出核體1的“內(nèi)部”。在圖2中，針對導(dǎo)線的每個端部存在兩個開口 8。開口可以是穿過盤的孔洞，或者它們可以是延伸至盤2的邊緣的“截去部”8 (如圖2中所示)。在盤與圓柱體4形成在一起的情況下，截去部可以一直延伸到圓柱體的邊緣(有效地產(chǎn)生經(jīng)過圓柱體的槽)。如將在后面更詳細地論述的，這樣的截去部可以優(yōu)選是孔洞，這是因為它們消除了否則會圍繞開口的干擾磁通路徑。
[0037]圖3示出了核體1在與盤2平行的平面上的截面圖。它示出了盤、以及柱體3和圓柱體4的截面。也示出了前面論述的通道5和開口 8。該截面示出了圓柱體和中空柱體的厚度可以相同。磁場必須穿過圓柱體和柱體(經(jīng)由盤)。關(guān)鍵的考慮將是相對的截面積，這是因為磁通可能受到特定部件的總截面積的限制。在如圖3中所示的核體1中，柱體3的截面積最小，因此它可能會限制能夠在沒有核體過熱的情況下產(chǎn)生的磁通量。牢記此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到將需要怎樣來配置核體尺寸。圖3還示出了在此特定實施例中核體具有一般圓形的截面。在核體需要旋轉(zhuǎn)對稱的情況下這可能是適合的。
[0038]圖4示出了核體I在與盤2垂直的平面上的截面圖。它示出了盤、圓柱體4和柱體3。它還示出了通道5是如何穿過盤和柱體的。它有助于確定在邊界內(nèi)由核限定的三個體積:
[0039].在柱體和圓柱體之間提供的體積(“體積A”)；
[0040].圍繞比圓柱體距離盤更遠的第一部分的體積(“體積B”)；以及
[0041]?如果圓柱體從盤延伸與柱體相同的距離則會由圓柱體占據(jù)的體積(“體積C”)。
[0042]如后面將更詳細地描述的，這三個體積中的每個可以用來容納繞組。
[0043]已經(jīng)描述了核體的基本幾何形狀，現(xiàn)在應(yīng)該考慮在發(fā)射器或接收器的背景下的核體，將示出核體的基本幾何形狀的益處。
[0044]圖5示出了發(fā)射器9和接收器10的截面圖。發(fā)射器和接收器一般是相同的幾何形狀，二者包括透磁核體I (如上所述)、繞組11、12和電路13、14。
[0045]在發(fā)射器9的情況下，電路13將是發(fā)射器電路，該發(fā)射器電路適配于連接到合適的電源15并且輸出交變電流到繞組11中，繞組11進而將產(chǎn)生磁場。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，對于這樣的發(fā)射器電路而言存在許多方案，因此本發(fā)明在此方面不受限制。
[0046]類似地，在接收器10中，電路14將是接收器電路，該接收器電路適配于從繞組12接收電力并且輸出電力，所述電力隨后可以用來為負載供電或者為電池16充電。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，對于這樣的接收器電路而言存在許多方案，因此本發(fā)明在此方面不受限制。
[0047]發(fā)射器9和接收器10包括核體1、1’和繞組11、12，核體1、1’包括柱體3、3’、基部2、2’和圓柱體4、4’。繞組包括一段導(dǎo)線，其纏繞成一串環(huán)。繞組被配置為占據(jù)核體內(nèi)的體積A、體積B和體積C。如將容易意識到的，環(huán)的數(shù)目將與導(dǎo)線的規(guī)格、核體的相對尺寸和發(fā)射器或接收器的電力需求有關(guān)。優(yōu)選地，將存在偶數(shù)個層，因為這簡化了纏繞工藝。圖6示出了一個可能的纏繞方案。纏繞開始于層1，然而順著數(shù)字所指示的次序進行。
[0048]在一個實施例中，如圖7中所示，繞組(未示出)可以纏繞在繞線筒17上，然后繞線筒17可以插入到核體I中。這樣的繞線筒可以包括分隔部18以將繞線筒分隔成與核體內(nèi)部的體積相對應(yīng)的區(qū)域。繞線筒可以包括槽19以允許導(dǎo)線在各區(qū)域之間移動。
[0049]當(dāng)交變電流供應(yīng)到繞組時，產(chǎn)生磁場。將意識到，透磁核體不僅增加了發(fā)射器(或接收器)的電感，而且還對場進行“導(dǎo)向”。圖8a示出了穿過具有核體I和繞組11的發(fā)射器9的截面，以及當(dāng)不存在接收器時由發(fā)射器產(chǎn)生的場20。用于比較，圖Sb示出了穿過具有核體22和繞組23的發(fā)射器21的截面，核體22和繞組23占據(jù)相同的體積，但是其中柱體和圓柱體延伸相同的距離。這種核體22的類型有時稱為“罐狀核體(pot core)”。
[0050]如將看到的，當(dāng)對圖8a和圖8b中的場20、24進行比較時，本發(fā)明的核體I的場20更遠離核體。相反地，罐狀核體22的場24保持相對接近于核體。(將意識到，實際上，場是無限延伸的，因此出于圖示目的，圖8a和圖Sb中的場線表示場的可以用于電力傳輸?shù)牟糠?，并且表示場的比較形狀。)此差異的原因包括:
[0051].具有更短的圓柱體提供了可以由額外的繞組占據(jù)的體積(體積C)，并且更多的繞組增加了場的大??；以及
[0052].具有更短的圓柱體意味著場線傾向于繞過體積C中的繞組，這引起場線更遠離核體。
[0053]盡管這示出了由發(fā)射器9產(chǎn)生的場可以如何通過本發(fā)明的核體1來“改善”，但是通過觀察在發(fā)射器與接收器對之間建立的場，可以更好地理解針對發(fā)射核體和接收核體之間的相對位移范圍核體保持有效的磁通鏈的方式。
[0054]圖9a至9c示出了穿過發(fā)射器與接收器對的截面，以及針對一系列核體類型所產(chǎn)生的場的比較。為了比較起見，每個發(fā)射器和接收器以相同的間隔對準(即，它們的圓柱體是共線的)。將意識到，實際上，場是無限延伸的，因此出于圖示目的，圖9a至圖9c中的場線表示場的可以用于電力傳輸?shù)牟糠?，并且表示場的比較形狀。
[0055]圖9a示出了發(fā)射器9和接收器10，二者都包括本發(fā)明的核體1、1’(還如圖5中所示)。如可以看出的，場線從發(fā)射器柱體3連結(jié)到接收器柱體3’，經(jīng)過接收器盤2’，然后從接收器圓柱體4’連結(jié)到發(fā)射器圓柱體4。這是因為此路徑相比于從發(fā)射器柱體3至發(fā)射器圓柱體4的路徑(如由虛線所示的)具有更低的磁阻(因而被首選)。用于比較，圖9b示出了發(fā)射器21和接收器10，其中發(fā)射器包括規(guī)則的罐狀核體22，而接收器10包括本發(fā)明的核體1’。在此情形下，盡管它們的間隔與圖9a的發(fā)射器和接收器之間的間隔相同，但是不存在從發(fā)射器柱體25至接收器柱體3’、接收器盤2’、接收器圓柱體4’并回到發(fā)射器圓柱體26的磁通鏈。這是因為直接從發(fā)射器柱體25至發(fā)射器圓柱體26的路徑相比于經(jīng)由接收器的路徑(如由虛線所示)而言具有更低的磁阻(因而被首選)。再者，正如圖8a和圖8b的解釋，本發(fā)明的核體1提供了可以由額外的繞組占據(jù)的體積(體積C)，并且更多的繞組增加了場的強度和大小。這展示了對于更大的間隔而言本發(fā)明的核體是如何保持磁通鏈的。
[0056]圖9c示出了發(fā)射器9和接收器27，其中發(fā)射器9包括本發(fā)明的核體1，而接收器27包括規(guī)則的罐狀核體22’。正如圖9a，場線從發(fā)射器柱體3連結(jié)到接收器柱體25’，經(jīng)過接收器核體22’，然后從接收器圓柱體26’連結(jié)到發(fā)射器圓柱體4。然而，由于更長的接收器圓柱體(與圖9a和圖9b的接收器圓柱體4’相比)的原因，場線可以在不穿過接收器核體22’的塊的情況下直接從接收器柱體25’行進至接收器圓柱體26’。此行為由兩個場線28展示。因此，在接收器中具有罐狀核體可能不如本發(fā)明的核體一樣有效。
[0057]圖10a至圖10i和圖11a至圖lli示出了兩個發(fā)射器與接收器對在一系列相對位移上的一系列場。圖10a至圖10i對應(yīng)于圖9a的發(fā)射器9與接收器10對，而圖11a至圖lli對應(yīng)于圖9b的發(fā)射器21與接收器10對。如將通過對兩組圖進行比較所看出的，本發(fā)明的核體使得能夠針對接收核體和發(fā)射核體之間的更大的相對位移范圍保持有效的磁通鏈。
[0058]相對位移可以包括橫向位移(S卩，與盤平行的平面上的位移)、縱長位移(S卩，垂直于與盤平行的平面的位移)或者這二者的組合。
[0059]有效的磁通鏈可以視為發(fā)射器和接收器之間的足夠用于傳輸電力的磁通鏈。什么被視為“足夠”，將取決于特定應(yīng)用，包括:
[0060].負載的電力需求；以及
[0061].可容許的能量損失量(即，所需要的效率級別)。
[0062]因此，如果圖中所示的場線表示場的可以用于電力傳輸?shù)牟糠值纳舷?，則穿過接收器的場指示存在有效的磁通鏈。例如，圖10a和圖11a示出了有效的磁通鏈，而圖10i和圖1li沒有。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，在圖1Oa至圖1Oi和圖1la至圖1li上使用的單數(shù)場線不表達實際場的復(fù)雜性，圖中所使用的場線僅僅作為說明而繪制。
[0063]相對位移范圍是發(fā)射核體和接收核體之間仍然存在足夠電力傳輸?shù)南鄬ξ灰品秶?。相對位移范圍的下界將是O——也就是說，發(fā)射核體和接收核體在它們之間沒有間隔的情況下相互對準的情況。然而，相對位移范圍的上限取決于特定發(fā)射器與接收器對的特性。特別地，上限可以取決于下列互相關(guān)聯(lián)的因素中的至少一些:
[0064].核體的體積；
[0065]?核體的電感；
[0066]?核體中的繞組的數(shù)目；
[0067].繞組的尺寸；
[0068].供應(yīng)到發(fā)射器繞組的電流；
[0069]?接收器中所使用的核體的類型；
[0070].核體的各部分的相對幾何形狀；
[0071].發(fā)射器的繞組和接收器的繞組之間的相對角度。
[0072]本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到發(fā)射器與接收器對將在考慮這些因素的情況下進行設(shè)計，并且根據(jù)特定情況的優(yōu)先級可以對它們賦予不同的權(quán)重。例如，在發(fā)射器必須配合在一定體積內(nèi)部的情況下，這將決定核體的體積。于是，核體的各部分的厚度(因此，核體的電感)將需要針對能夠配合在核體內(nèi)部以確保存在高達可容許上限的足夠電力傳輸?shù)睦@組數(shù)來進行平衡。在另一示例中，發(fā)射器與接收器對可以設(shè)計成確保大的上限，該大的上限將要求具有更大數(shù)目的繞組的更大的核體。這兩個示例展示了相對位移范圍的上限依賴于這些因素和發(fā)射器與接收器對的所需操作特性。
[0073]不過，圖1Oa至圖1Oi和圖1la至圖1li展示了，對于固定體積的核體，本發(fā)明的核體是一種改進，并且提供了更大的相對位移范圍。
[0074]例如，對于特定的縱長位移，標準的核體和本發(fā)明的核體二者都保持有效的磁通鏈。這由圖1Oa和圖1la示出。對于更長的縱長位移，標準的核體可能不再保持有效的磁通鏈，而本發(fā)明的核體將保持。此差異通過圖1ld和圖1Od的比較示出。然后，對于再更長的縱長位移(相對位移范圍的上限)，本發(fā)明的核體可能不再保持有效的磁通鏈。此閾限存在于圖1Od和圖1Og之間的某處。
[0075]因而，已經(jīng)示出了柱體比圓柱體從盤延伸得更遠而使得能夠針對接收核體和發(fā)射核體之間的相對位移范圍保持有效的磁通鏈，其中相比于柱體未延伸得更遠的類似的核體而言，該范圍將更大。
[0076]另外的益處來源于核體的幾何形狀，在于核體用作屏蔽體，這使得在核體和繞組“后面”(處于非發(fā)射側(cè)或非接收側(cè))的磁通量最小化。這在圖8a中通過發(fā)射器之下的缺少的場來示出。這樣的屏蔽體具有兩個主要益處:
[0077].它使相鄰于核體和繞組的金屬組件中產(chǎn)生的渦電流所造成的損耗最小化；以及
[0078].它保護電子組件免受泄露的磁場所造成的干擾。
[0079]這樣的發(fā)射器或接收器可以結(jié)合到如圖12中所示出的連接器29中。這樣的連接器可以包括合適的電纜30，電纜30將連接器的端部連接到另外的電子組件(未示出)。連接器可以容置用于控制發(fā)射器9或接收器10的電路13、14的全部或部分。連接器可以包括罐體31以將核體1和繞組11裝入。罐體確保了核體和繞組受到保護，并且罐體還用來排走熱量。
[0080]如先前提及的，發(fā)射器和接收器可以適配于容納通信系統(tǒng)，所述通信系統(tǒng)可以用來從發(fā)射器至接收器進行通信，且反之亦然。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，存在適合于建立這樣的數(shù)據(jù)鏈路的許多通信系統(tǒng)，諸如:光學(xué)系統(tǒng)、無線電系統(tǒng)、近場通信(NFC)系統(tǒng)、以及依賴于對施加到繞組的信號進行調(diào)制的系統(tǒng)。對于依賴于視線(光學(xué))或天線的那些系統(tǒng)，將通信系統(tǒng)設(shè)置在核體和繞組的后面或許是不切實踐的。特別地，核體可能阻擋視線連接或者它可能屏蔽由天線產(chǎn)生的場。此外，一些系統(tǒng)可能依賴于天線之間的緊密靠近(例如，NFC)。因此，借助于核體中的提供接入核體的非發(fā)射側(cè)或非接收側(cè)的通道，通信系統(tǒng)或通信系統(tǒng)的部分可以位于核體的發(fā)射側(cè)或接收側(cè)上。用于控制通信系統(tǒng)的電路可以結(jié)合到用于發(fā)射器和接收器的電路中。
[0081]轉(zhuǎn)到圖5，核體1、1’中穿過盤2、2’和柱體3、3’的通道5提供了針對天線32、32’的接入。天線位于核體的發(fā)射側(cè)和接收側(cè)上，而通信系統(tǒng)的其余部分處于核體的另一側(cè)上的某位置。發(fā)射器天線32適配于連接至發(fā)射器電路13，接收器天線32’適配于連接至接收器電路14。
[0082]先前已經(jīng)提及的核體的另一方面是在盤中提供的、用以允許繞組進入到核體中的開口。圖13a至圖13c不出了在各種核體配置下的場。圖13a不出了圖1的核體1中的場。該場在徑向地向內(nèi)擴散到盤中之前，沿著圓柱體4行進，然而沿著柱體3，再回到圓柱體。在截去部8，場從截去部周圍經(jīng)過。通過使截去部延伸到盤的邊緣33，場將不會傾斜為環(huán)繞開口。用于比較，圖13b示出了類似的核體34，但是其中開口是孔洞35。這些孔洞產(chǎn)生了干擾磁通路徑，從而場環(huán)繞孔洞。此場致使核體中產(chǎn)生熱并且導(dǎo)致能量損耗。將注意到，圖13a和圖13b中的兩個核體包括中心孔洞6、36。在此情況下，所述中心孔洞不引起干擾磁通路徑，這是由于所述孔洞不在場的路徑中。換言之，核體可以說成是包括開口，并且如果這些開口處于磁場的路徑中，則開口應(yīng)當(dāng)延伸到邊緣。
[0083]在圖13a的核體1中，盤2和圓柱體4是獨立的。如果它們形成在一起，則開口 8就不再是截去部，而是另一孔洞(導(dǎo)致上面指出的問題)。因此，通過在圓柱體4中包括槽37，開口可以制成延伸到圓柱體的邊緣，如圖13C中所示。這樣，開口不會提供干擾磁通路徑。于是，圓柱體會被分段成兩個半圓柱體。
[0084]雖然已經(jīng)通過對本發(fā)明實施例的描述說明了本發(fā)明，并且雖然已經(jīng)詳細地描述了實施例，但是 申請人:的意圖不是要將所附權(quán)利要求的范圍限制為或以任何方式局限于這樣的細節(jié)。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言額外的優(yōu)點和修改將是容易顯現(xiàn)的。因此，本發(fā)明在其更廣義的方面上不限于所示出和描述的具體細節(jié)、代表性的裝置和方法、以及圖示的示例。因此，在不偏離 申請人:的總發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍的情況下可以根據(jù)這樣的細節(jié)作出改變。
【權(quán)利要求】
1.一種用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的透磁核體，包括基部，所述基部具有從基部延伸出的第一部分和第二部分，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得更遠，以在接收核體距離發(fā)射核體的整個相對位移范圍上保持有效的磁通鏈。
2.如權(quán)利要求1所述的透磁核體，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得遠至少20%。
3.如權(quán)利要求1所述的透磁核體，其中，所述第二部分至少部分地包圍所述第一部分。
4.如權(quán)利要求1所述的透磁核體，其中，所述核體包括獨立的片件。
5.如權(quán)利要求4所述的透磁核體，其中，所述第一部分和所述基部是獨立的片件。
6.如權(quán)利要求4所述的透磁核體，其中，所述第二部分和所述基部是獨立的片件。
7.如權(quán)利要求1所述的透磁核體，其中，所述基部包括至少一個開口，所述至少一個開口允許從所述基部的一側(cè)接入到所述第一部分和所述第二部分之間所提供的空間。
8.如權(quán)利要求7所述的透磁核體，其中，所述至少一個開口延伸到所述基部的邊緣。
9.如權(quán)利要求1所述的透磁核體，其中，所述基部是盤。
10.如權(quán)利要求9所述的透磁核體，其中，所述第一部分從所述盤的中心垂直延伸，所述第二部分在與所述第一部分相同的方向上從所述盤的邊緣延伸。
11.如權(quán)利要求1所述的透磁核體，其中，所述第一部分和所述基部包括通道，所述通道容許通信系統(tǒng)從所述核體的一側(cè)穿過到達所述核體的另一側(cè)。
12.如權(quán)利要求1所述的透磁核體，其中，所述相對位移是在任何方向上的位移。
13.如權(quán)利要求1所述的透磁核體，其中，所述相對位移是在使所述接收核體和所述發(fā)射核體不對準的方向上的位移。
14.如權(quán)利要求1所述的透磁核體，其中，所述相對位移是在使所述接收核體和所述發(fā)射核體分隔開而同時保持對準的方向上的位移。
15.如權(quán)利要求1所述的透磁核體，其中，所述核體由鐵氧體制成。
16.一種用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的透磁核體，包括基部，所述基部具有從所述基部延伸出的第一部分和第二部分，以及具有至少一個開口，所述至少一個開口允許從所述基部的一側(cè)接入到所述第一部分和所述第二部分之間所提供的空間，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得更遠，以在接收核體距離發(fā)射核體的整個相對位移范圍上保持有效的磁通鏈，并且所述至少一個開口延伸到所述基部的邊緣。
17.如權(quán)利要求16所述的透磁核體，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得遠至少20%。
18.如權(quán)利要求16所述的透磁核體，其中，所述第二部分至少部分地包圍所述第一部分。
19.如權(quán)利要求16所述的透磁核體，其中，所述核體包括獨立的片件。
20.如權(quán)利要求19所述的透磁核體，其中，所述第一部分和所述基部是獨立的片件。
21.如權(quán)利要求19所述的透磁核體，其中，所述第二部分和所述基部是獨立的片件。
22.如權(quán)利要求16所述的透磁核體，其中，所述基部是盤。
23.如權(quán)利要求22所述的透磁核體，其中，所述第一部分從所述盤的中心垂直延伸，所述第二部分在與所述第一部分相同的方向上從所述盤的邊緣延伸。
24.如權(quán)利要求16所述的透磁核體，其中，所述第一部分和所述基部包括通道，所述通道容許通信系統(tǒng)從所述核體的一側(cè)穿過到達所述核體的另一側(cè)。
25.如權(quán)利要求16所述的透磁核體，其中，所述相對位移是在任何方向上的位移。
26.如權(quán)利要求16所述的透磁核體，其中，所述相對位移是在使所述接收核體和所述發(fā)射核體不對準的方向上的位移。
27.如權(quán)利要求16所述的透磁核體，其中，所述相對位移是在使所述接收核體和所述發(fā)射核體分隔開而同時保持對準的方向上的位移。
28.如權(quán)利要求16所述的透磁核體，其中，所述核體由鐵氧體制成。
29.一種用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器或接收器，包括繞組和透磁核體，所述透磁核體具有基部，所述基部具有從所述基部延伸出的第一部分和第二部分，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得更遠，以在接收核體距離發(fā)射核體的整個相對位移范圍上保持有效的磁通鏈，以及其中，所述繞組在所述第一部分和所述第二部分之間的空間中至少部分地包圍所述第一部分。
30.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得遠至少20%。
31.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述第二部分至少部分地包圍所述第一部分。
32.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述核體包括獨立的片件。
33.如權(quán)利要求32所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述第一部分和所述基部是獨立的片件。
34.如權(quán)利要求32所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述第二部分和所述基部是獨立的片件。
35.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述基部包括至少一個開口，所述至少一個開口允許從所述基部的一側(cè)接入到所述第一部分和所述第二部分之間所提供的空間。
36.如權(quán)利要求35所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述至少一個開口延伸到所述基部的邊緣。
37.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述基部是盤。
38.如權(quán)利要求35所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述第一部分從所述盤的中心垂直延伸，所述第二部分在與所述第一部分相同的方向上從所述盤的邊緣延伸。
39.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述第一部分和所述基部包括通道，所述通道容許通信系統(tǒng)從所述核體的一側(cè)穿過到達所述核體的另一側(cè)。
40.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述相對位移是在任何方向上的位移。
41.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述相對位移是在使所述接收核體和所述發(fā)射核體不對準的方向上的位移。
42.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述相對位移是在使所述接收核體和所述發(fā)射核體分隔開而同時保持對準的方向上的位移。
43.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述核體由鐵氧體制成。
44.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述繞組包圍所述第一部分。
45.如權(quán)利要求44所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述繞組至少部分地占據(jù)所述第一部分和第二部分之間所提供的空間。
46.如權(quán)利要求44所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述繞組至少部分地占據(jù)包圍比所述第二部分延伸得更遠的所述第一部分的空間。
47.如權(quán)利要求46所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述繞組至少部分地占據(jù)如果所述第二部分從所述基部延伸與所述第一部分相同的距離則會由所述第二部分占據(jù)的空間。
48.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述繞組包括導(dǎo)線的環(huán)。
49.如權(quán)利要求48所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述導(dǎo)線的環(huán)被配置成具有與所述核體的尺寸所容許的一樣大的直徑。
50.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述繞組被纏繞到配合在所述核體上的繞線筒上。
51.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述發(fā)射器或所述接收器包括連接到所述繞組的電路。
52.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述發(fā)射器或所述接收器結(jié)合到連接器中。
53.如權(quán)利要求52所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述發(fā)射器或所述接收器包括至少部分地結(jié)合到所述連接器中的電路。
54.如權(quán)利要求29所述的發(fā)射器或接收器，其中，所述發(fā)射器或所述接收器包括用于對數(shù)據(jù)進行通信的通信系統(tǒng)。
55.一種用在無線電力傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器和所述接收器都包括繞組和透磁核體，并且發(fā)射核體具有基部，所述基部具有從所述基部延伸出的第一部分和第二部分，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得更遠，使得發(fā)射核體的第一部分比發(fā)射器的第二部分更接近于接收核體。
56.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述第一部分比所述第二部分從所述基部延伸得遠至少20%。
57.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述第二部分至少部分地包圍所述第一部分。
58.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射核體包括獨立的片件。
59.如權(quán)利要求58所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述第一部分和所述基部是獨立的片件。
60.如權(quán)利要求58所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述第二部分和所述基部是獨立的片件。
61.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述基部包括至少一個開口，所述至少一個開口允許從所述基部的一側(cè)接入到所述第一部分和所述第二部分之間所提供的空間。
62.如權(quán)利要求61所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述至少一個開口延伸到所述基部的邊緣。
63.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述基部是盤。
64.如權(quán)利要求63所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述第一部分從所述盤的中心垂直延伸，所述第二部分在與所述第一部分相同的方向上從所述盤的邊緣延伸。
65.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述第一部分和所述基部包括通道，所述通道容許通信系統(tǒng)從所述發(fā)射核體的一側(cè)穿過到達所述發(fā)射核體的另一側(cè)。
66.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述相對位移是在任何方向上的位移。
67.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述相對位移是在使所述接收核體和所述發(fā)射核體不對準的方向上的位移。
68.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述相對位移是在使所述接收核體和所述發(fā)射核體分隔開而同時保持對準的方向上的位移。
69.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射核體由鐵氧體制成。
70.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器繞組包圍所述第一部分。
71.如權(quán)利要求70所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器繞組至少部分地占據(jù)所述第一部分和第二部分之間所提供的空間。
72.如權(quán)利要求70所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器繞組至少部分地占據(jù)包圍比所述第二部分延伸得更遠的所述第一部分的空間。
73.如權(quán)利要求72所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器繞組至少部分地占據(jù)如果所述第二部分從所述基部延伸與所述第一部分相同的距離則會由所述第二部分占據(jù)的空間。
74.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器繞組包括導(dǎo)線的環(huán)。
75.如權(quán)利要求74所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述導(dǎo)線的環(huán)被配置成具有與所述發(fā)射核體的尺寸所容許的一樣大的直徑。
76.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器繞組被纏繞到配合在所述發(fā)射核體上的繞線筒上。
77.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器包括連接到所述發(fā)射器繞組的發(fā)射器電路，所述接收器包括連接到所述接收器繞組的接收器電路。
78.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器結(jié)合在發(fā)射器連接器中，所述接收器結(jié)合在接收器連接器中。
79.如權(quán)利要求78所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器包括至少部分地結(jié)合在所述發(fā)射器連接器中的發(fā)射器電路，所述接收器包括至少部分地結(jié)合到所述接收器連接器中的接收器電路。
80.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述發(fā)射器和所述接收器都包括被配置成在所述發(fā)射器和所述接收器之間傳輸數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)。
81.如權(quán)利要求55所述的發(fā)射器和接收器，其中，所述接收核體具有基部，所述基部具有從所述基部延伸出的第三部分和第四部分，其中，所述第三部分比所述第四部分從所述基部延伸得更遠，使得所述接收核體的所述第三部分比所述接收器的所述第四部分更接近于所述發(fā)射核體。
【文檔編號】H01F17/04GK104395974SQ201380030861
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月11日
【發(fā)明者】任賽寧, 勞倫斯·伯納多·德拉·克魯茲, 雷克斯·派厄斯·黃, 阿里·阿卜杜勒哈尼 申請人:鮑爾拜普羅克西有限公司