專利名稱：功率傳遞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及經(jīng)由電磁相互作用的功率傳遞裝置。
背景技術(shù)：
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的變壓器。這種電感耦合的拓撲結(jié)構(gòu)將功率從初級101傳遞 到次級102側(cè)而無需電接觸。在初級101與次級102側(cè)之間不存在電接觸允許使用被用在 空氣甚至水中的完全分離的系統(tǒng)。這還具有另外的優(yōu)點變壓器的導線和連接將不再受到 侵蝕性或危險環(huán)境的損壞或腐蝕?；跈C械直徑，變壓器的最大部件是初級線圈。因此，整個系統(tǒng)的緊湊性取決于初 級線圈的尺寸，并且初級線圈的最小尺寸取決于初級側(cè)所需的電感量。隨著科技的發(fā)展，對 于緊湊型裝置的需求在增加，因此也希望減小功率傳遞裝置的尺寸。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種功率傳遞裝置，其具有緊湊的尺寸和較高的功率 傳遞性能。為此，本發(fā)明提出一種功率傳遞裝置，包括初級線圈，其用于傳遞功率，該初級線 圈包括第一初級線圈和第二初級線圈；次級線圈，其用于經(jīng)由電磁相互作用與初級線圈傳 遞功率；其中，將次級線圈定位在第一初級線圈與第二初級線圈之間，將第一和第二初級線 圈配置為使得它們在次級線圈上感應的磁場方向一致。可選地，同心地布置第一和第二初級線圈與次級線圈?？蛇x地，第一和第二初級線圈與次級線圈是環(huán)形的?？蛇x地，第一和第二初級線圈中的線圈層數(shù)不多于六層。可選地，第一和第二初級線圈中的線圈層數(shù)是三層。本發(fā)明還提出一種用于傳遞功率的裝置，包括第一初級線圈和第二初級線圈，將 所述裝置配置為與次級線圈傳遞功率，將所述次級線圈定位在第一和第二線圈之間，將所 述第一和第二初級線圈配置為使得它們在次級線圈上感應的磁場方向一致。可選地，第一和第二初級線圈與次級線圈是環(huán)形的并且被同心地布置。本發(fā)明還提出一種用于傳遞功率的裝置，所述裝置包括次級線圈，將所述次級線 圈配置為與第一初級線圈和第二初級線圈傳遞功率，將所述次級線圈定位在第一和第二初 級線圈之間，將所述第一和第二初級線圈配置為使得它們在次級線圈上感應的磁場方向一 致。可選地，第一和第二初級線圈與次級線圈是環(huán)形的并且被同心地布置。通過初級線圈與次級線圈的特定關(guān)聯(lián)與定位，能夠在初級線圈與次級線圈之間有 效地傳遞功率；因此，能夠顯著地減小傳遞裝置的尺寸。通過參考下面附圖與權(quán)利要求的本發(fā)明的說明，本發(fā)明的這些和其他方面將得以 呈現(xiàn)，以便允許徹底的理解本發(fā)明。
現(xiàn)參考附圖，僅僅以示例的方式對本發(fā)明進行說明，其中圖1示意地示出了現(xiàn)有技術(shù)的變壓器，其中圖IA是初級和次級線圈的橫截面圖， 圖IB是初級和次級線圈的俯視圖。圖2示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的功率傳遞裝置，其中圖2A是該功率傳遞裝置的橫 截面圖，圖2B是該功率傳遞裝置的俯視圖。圖3示意地示出了在初級和次級線圈之間的磁場分布。圖4示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括用于與次級線圈傳遞功率的第一初級線圈 和第二初級線圈的裝置，其中圖4A是俯視圖，圖4B是橫截面圖。圖5示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括用于與初級線圈傳遞功率的次級線圈的裝置。在上述附圖中，相同的附圖標記表示相同、相似或相應的特征或功能。
具體實施例方式下面將采用照明應用作為例子，以示例性的方式說明根據(jù)本發(fā)明的功率傳遞裝 置。該照明系統(tǒng)使用變壓器途徑將功率從初級線圈耦合到次級線圈而沒有電接觸。該照明 系統(tǒng)的當前的應用是其在空氣管道領(lǐng)域中的使用，而將該應用進一步擴展到更寬的范圍是 切實可行的。基于機械直徑，變壓器的最大部件是初級線圈，并且其最小尺寸取決于初級側(cè)所 需的電感量?？梢酝ㄟ^增加線圈層數(shù)來增加初級線圈的電感量。如果線圈層數(shù)是固定的， 則還可以通過增加線圈的高度來增加電感。通過增加線圈的高度來增加電感量可能會導致 整個系統(tǒng)變得更高。當功率傳遞系統(tǒng)的高度被限制到其電子部件的建筑高度時，需要以這 樣的方式來設(shè)計線圈，從而使得其具有更高的電感而不是增加的高度。表1以示例的方式示出，當所需電感是600 μ H時，對導線類型和層數(shù)的計算示出 如下結(jié)果表 1 從表1中可以看出，當考慮繞組損耗(最后一列)時，針對這些損耗的最優(yōu)設(shè)計是 具有六層(最后一行)的設(shè)計。然而，當層疊的線圈層數(shù)增加時，功率傳遞性能并沒有進一 步改進。經(jīng)驗性的測試示出，通過三個層疊的線圈層數(shù)實現(xiàn)了最佳的功率傳遞性能。該表 示出了六層初級線圈將不能向次級線圈提供最佳的功率傳遞。根據(jù)表1中提供的數(shù)據(jù)，當 使用三個初級線圈層時，系統(tǒng)將具有11. 2瓦的損耗，而當使用考慮到這些損耗的最優(yōu)方案 時，六個初級線圈層將只有3瓦的損耗。下表示出了初級線圈中的功率損耗作為高度的函數(shù)。表 2
可以看出，即使將三層初級線圈的高度從9. 2mm增加到28mm，也不能與六層選項 的小損耗量(3W)相比。需要在改進功率傳遞性能與降低功率損耗之間實現(xiàn)平衡。因此，本發(fā)明的一個實施例提供如圖2所示的功率傳遞裝置。將初級線圈分成兩 部分，即第一初級線圈201和第二初級線圈202。次級線圈203被定位在第一初級線圈201 與第二初級線圈202之間。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的功率傳遞裝置的橫截面圖， 圖2B是其俯視圖。從圖2中可以看出，第一 201和第二初級線圈202被布置在次級線圈 203的各自相對側(cè)上。為了獲得更好的功率傳遞性能，第一 201和第二初級線圈202的線圈層數(shù)優(yōu)選地 不多于六層，例如為三層?？商鎿Q地，第一和第二初級線圈的層數(shù)可以不同。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一和第二初級線圈與次級線圈是環(huán)形的，并且將第 一和第二初級線圈同心地布置在次級線圈的相對側(cè)上。圖3示意地示出了初級和次級線圈之間的場的分布，其中將第一 201和第二初級 線圈202配置為使得它們在次級線圈203上感應的場方向一致。將初級線圈分成兩部分能 夠充分減少功率消耗，并且保持不增加線圈的尺寸。根據(jù)本發(fā)明，初級線圈的電感比圖1中 所示的傳統(tǒng)初級線圈的電感高80%，而沒有尺寸的改變。以此方式，能夠有效地將功率從初 級線圈傳遞到次級線圈。另一方面，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，在不同的示例中還可以將功 率傳遞到初級線圈。圖4示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括用于與次級線圈203傳遞功率的第一初級線 圈201和第二初級線圈202的裝置，其中圖4A是該裝置的俯視圖，圖4B是該裝置的橫截面 圖。圖5示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括用于與第一初級線圈201和第二初級線圈 202傳遞功率的次級線圈203的裝置。根據(jù)已經(jīng)描述的機制，圖4中所示的裝置可以是第一裝置，用于與圖5中所示的第 二裝置關(guān)聯(lián)，并且向該第二裝置傳遞功率，反之亦然。將本發(fā)明的功率傳遞裝置應用于照明系統(tǒng)只是一個示例。本發(fā)明的功率傳遞裝置 不僅可以用于電感耦合的鎮(zhèn)流器，還可以用于所有非接觸式的充電裝置。 電子牙刷是本發(fā)明應用的另一個示例。在此應用中，牙刷充電器可以包括初級線 圈，該初級線圈進一步包括第一初級線圈和第二初級線圈，并且牙刷手持部分可以包括次 級線圈，其中，將次級線圈定位在第一初級線圈和第二初級線圈之間，將第一和第二初級線 圈配置為使得它們在次級線圈上感應的磁場方向一致。通過這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒐β蕪某跫?線圈傳遞到次級線圈。優(yōu)選地，第一和第二初級線圈與次級線圈是環(huán)形的并且被同心地布 置。在上述示例中，功率從初級線圈傳遞到次級線圈。顯然，基于電磁相互作用原理， 功率還可以從次級線圈傳遞到初級線圈。另外，上述初級和次級線圈的形狀是環(huán)形的或是 同心布置的。很明顯，在其他情況中，只要能夠在初級線圈和次級線圈之間有效地傳遞功 率，線圈的形狀可以是不同的。應當注意，上述實施例僅僅是例示而并非限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè) 計許多替代實施例而不脫離由所附權(quán)利要求限定的范圍。在權(quán)利要求中，使用動詞“包括” 及其變化并不排除存在除在權(quán)利要求中所記載的那些元件或步驟之外的元件或步驟。在元件之前使用不定冠詞“一”或“一個”并不排除存在多個這種元件。在互相不同的從屬權(quán)利 要求中列舉特定措施的事實不表示不能使用這些措施的組合進行優(yōu)化。
權(quán)利要求
一種功率傳遞裝置，包括初級線圈(201、202)，其用于傳遞功率，該初級線圈包括第一初級線圈(201)和第二初級線圈(202)；次級線圈(203)，其用于經(jīng)由電磁相互作用與初級線圈傳遞功率；其中，將次級線圈(203)定位在第一初級線圈(201)與第二初級線圈(202)之間，將第一(201)和第二初級線圈(202)配置為使得它們在次級線圈(203)上感應的磁場方向一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的功率傳遞裝置，其中同心地布置第一(201)和第二初級線圈(202)與次級線圈(203)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的功率傳遞裝置，其中第一(201)和第二初級線圈(202)與次級線 圈(203)是環(huán)形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的功率傳遞裝置，其中第一(201)和第二初級線圈(202)中的線圈 層數(shù)不多于六層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的功率傳遞裝置，其中第一(201)和第二初級線圈(202)中的線圈層數(shù)是三層。5.一種用于傳遞功率的裝置，包括第一初級線圈(201)和第二初級線圈(202)，將所 述裝置配置為與次級線圈(203)傳遞功率，將所述次級線圈(203)定位在第一(201)和第 二線圈(202)之間，將所述第一(201)和第二初級線圈(202)配置為使得它們在次級線圈(203)上感應的磁場方向一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中第一(201)和第二初級線圈(202)與次級線圈(203) 是環(huán)形的并且被同心地布置。
7.一種用于傳遞功率的裝置，所述裝置包括次級線圈(203)，將所述次級線圈(203)配 置為與第一初級線圈(201)和第二初級線圈(202)傳遞功率，將所述次級線圈(203)定位 在第一(201)和第二初級線圈(202)之間，將所述第一(201)和第二初級線圈(202)配置 為使得它們在次級線圈(203)上感應的磁場方向一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中第一(201)和第二初級線圈(202)與次級線圈(203) 是環(huán)形的并且被同心地布置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種經(jīng)由電磁相互作用的功率傳遞裝置。本發(fā)明提出一種功率傳遞裝置，包括用于傳遞功率的初級線圈，其包括第一初級線圈和第二初級線圈；次級線圈，其用于經(jīng)由電磁相互作用與初級線圈傳遞功率；其中，將次級線圈定位在第一初級線圈與第二初級線圈之間，將第一和第二初級線圈配置為使得它們在次級線圈上感應的磁場方向一致。通過初級線圈與次級線圈的特定關(guān)聯(lián)與定位，能夠在初級線圈與次級線圈之間有效地傳遞功率；因此，能夠顯著地減小傳遞裝置的尺寸。本發(fā)明還可以用于充電裝置，例如照明產(chǎn)品的部件、電氣充電裝置等。
文檔編號H01F30/06GK101911223SQ200880123468
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者E·N·K·P·M·埃伯森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司