[发明专利]具有用于接收磁场和用于通过磁感应产生电能的电线线圈并具有可磁化材料的接收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于接收磁场并且用于通过磁感应产生电能的、特别是由车辆使用的接收装置。本发明还涉及一种制造所述接收装置的方法。特别是，本发明可被应用于向车辆进行无线电能传输的领域，所述车辆是比如道路汽车、公共汽车、货车、卡车以及运载车辆(例如铲车)和轨道车。接收装置应该适合以至少以千瓦范围(例如，20kW)的速率产生电力。

背景技术

WO 2012/010649A2公开了一种用于接收电磁场、用于通过感应来由电磁场产生电能和为负载提供电能、特别是为轨道车(例如，电车)或者道路车辆提供能量的装置。为了通过感应来产生电能，接收装置包括可由一个或多个电导体绕组来实现的至少一个感应器。当从接收装置为负载提供电能时，由感应器所产生的交流电被整流。整流器的输出端连接至负载。接收装置可具有用于接收电磁场的三相，并且整流器可被连接至接收装置的三相线路。每相均包括电感和电容，其分别可以通过至少一个电容器来实现。

存在对于将所述接收装置或者不同的接收装置集成到现有机动车辆(比如道路汽车)中的需求。接收装置的重量应该小，因为应该尽可能小地影响车辆的最大收益负载。另外，接收装置的结构和接收装置的安装应该稳定并且还便于组装。应该利用特别是车辆车身的底部区域中的已有空间。一般地，通过车辆底部下方的装置来产生磁场(作为交变电磁场的一部分)。因此，一般安装在车辆底部处的接收装置从下方，即从底侧接收磁场。然而，如果磁场产生装置定位在不同方向(比如，水平方向)上，则也可沿该方向来定向接收装置。一般而言，接收装置具有接收侧，并且在运行期间，磁场进入接收装置或者接收侧上的接收装置壳体。

EP2081792B1公开了一种集成有接收单元的包覆元件。接收单元包括用于无接触地传送电能的接收线圈和多个导电元件，所述导电元件被分配给接收线圈并且被设计成能聚集磁场强度并由与空气相比导磁率高的材料制成。

可以使用可磁化材料(比如铁或者铁素体)来成形磁场的场线。这可增加接收装置的线圈位置处的磁场强度。此外，可磁化材料屏蔽了接收装置的周围，特别是从线圈观察时超出可磁化材料的区域。然而，可磁化材料一般是重型材料，因此增加了接收装置的重量。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种接收装置和一种制造包括可磁化材料的接收装置的方法，其中接收装置的重量是小的。特别是，接收装置应该机械地稳定并且可以以小成本生产。

根据本发明的基本思想，位于线圈后方的可磁化材料的厚度是变化的。“后方”是指可磁化材料位于线圈与接收装置的与接收侧相反的一侧之间。替代地，厚度可以被称为“深度”。测量厚度或深度的方向是从接收装置的接收侧至接收装置的与接收侧相反的一侧的方向。

通过改变可磁化材料的深度，可以节省重量。特别是，可磁化材料的深度可被选择成：使得可磁化材料在必要时更深并且在深度足够时不过于深。特别是，可磁化材料的深度被设计成：从接收侧观察时，与由通过所述至少一个线圈的电流产生的电磁场较小的线圈区域后方位置相比，可磁化材料的深度在由通过所述至少一个线圈的电流产生的电磁场较大的线圈区域后方位置处更大。对于由用于通过感应将能量传输至接收装置的发生装置产生、并且在接收侧进入接收装置的磁场而言，假如该磁场的磁场强度沿线圈的延伸范围是基本上恒定的，则仅线圈中感应出的电流引起线圈后方的磁场强度变化。

特别是，如果接收侧是底侧，则可磁化材料设置在线圈上方。在任何情况下，磁场的场线在接收侧进入接收装置，穿透由线圈覆盖的区域并且被重新引导并被捆束在可磁化材料内以便返回至磁场产生装置。

优选地，在线圈被设置成产生不同相的交流电的情况中，与不同相的线圈或者不同线圈的电线不重叠的第二区域相比，磁层深度在不同相的线圈相互重叠、且特别是不同线圈的电线相互重叠的第一区域后方更大。

特别是，由可磁化材料形成的磁场成形布置结构的轮廓可以是具有较深的中心区域和两个深度较小的边缘区域的帽状形状。特别是，所述较深的中心区域位于线圈的具有更多平行电线的区域后方，从而与边缘区域相比产生更大的电磁场。特别是，中心区域和两个深度较小的边缘区域可在面向线圈的一侧上形成平面轮廓(即，除了磁场成形元件之间的空隙之外，没有凹部或者突起的轮廓)。

特别是提出了：一种用于接收磁场和用于通过磁感应产生电能、特别是由车辆使用的接收装置，其中

-接收装置包括具有至少一个电线的至少一个线圈，且其中，磁场在运行期间在所述至少一个线圈中感应出电压，

-接收装置和所述至少一个线圈适于从接收装置的接收侧接收磁场，