[发明专利]用于通过空气隙向至少一个能量接收器进行与位置无关的能量传输的能量输送系统

说明书

一种能量输送系统，该能量输送系统由用于通过空气隙向至少一个能量接收器进行与位置无关的能量传输的能量输送设备组成；其中这些能量输送设备并排地布置，分别具有第一线圈和第二线圈，其中相应的能量输送设备的第一线圈和第二线圈布置在相关的能量输送设备的表面下方的平面中并且被取向为使得第一线圈的轴向方向平行于该表面地取向并且第二线圈的轴向方向垂直于该表面地取向；由此形成电磁场，该电磁场从能量输送设备的表面出发向上延伸。

背景技术

未来的工厂必须比如今的生产设施更灵活、更快、更高效且更可持续。为此，使用越来越多的移动智能机器人，这些移动智能机器人通常由电池来驱动。为了充电，通常必须将电池运行的机器人送到充电站中，从而中断工作任务的实施。但是，随之而来的不灵活性并不适用于在现代工业4.0中的应用。

在工业环境中已经公知一些实施类型的感应式能量传输，但是即使涉及无线能量传输，上述不灵活性也并未得到改善。

按照现有技术，通过高频交变电流或者通过驱动永磁体来产生交变磁场。为此，能量接收器必须位于交变磁场内，以便在交变磁场内可形成电场。因此，感应式能量传输、尤其是具有高功率（参见波现象和无线电技术）的感应式能量传输通常只能在近场中实现。因此，能量接收器在感应式能量传输期间通常应该保持静止。

此外，必须考虑在感应式能量传输期间的电磁兼容性（EMV）。虽然公知以铁氧体板为形式的电磁屏蔽，但是这些电磁屏蔽尤其是在大面积或大体积应用的情况下成本高昂。因此，为了主磁通、即对于能量传输来说相关的磁通，应该将漏磁通显著减少到最低限度。也就是说，在初级侧产生的交变磁场应该尽可能被转换成在次级侧的电能。为了该目的，在一些已知的紧凑型能量传输系统中，初级和次级线圈施加或嵌入在铁氧体元件中以用于引导磁通。不幸的是，铁氧体一方面在机械上不是很稳健而且还在其制造方面昂贵。

此外，大多数的已知的感应式能量输送系统在其技术和或功能设计方面是静态的而且不是模块化的。这意味着：初级侧电磁场在其设计方面是固定的。由于一次性铺设在地面中的初级导体，所注入的电流只能影响电磁场的强度，但是无法影响其在空间中的位置。

为了更好地满足工业4.0的要求，感应式能量传输应该针对上述关于应用灵活性、EMV保护、系统稳健性以及传输效率方面的限制进一步被改善。

发明内容

基于此，这里描述了一种特别有利的用于通过空气隙向至少一个能量接收器进行与位置无关的能量传输的能量输送系统。有利的扩展方案在专利从属权利要求中说明。说明书、尤其是结合附图的说明书阐述了本发明并且说明了其它有利的实施变型方案。在专利权利要求书中单独提到的特征可以任意彼此组合和/或用说明书的特征来阐明/交换。

本申请相对于已知的现有技术的优点在于从能量输送系统到能量接收器的能量传输的很大程度上的自动化。此外，在不牺牲系统稳健性的情况下将漏磁通显著减少到最低限度并且使与能量传输相关的磁通显著增强。因此，能量在总体上并且与现有技术相比更高效地被传输。

这里描述了一种能量输送系统，该能量输送系统由用于经由空气隙向至少一个能量接收器进行与位置无关的能量传输的能量输送设备组成，其中这些能量输送设备并排地布置，分别具有第一线圈和第二线圈，其中相应的能量输送设备的第一线圈和第二线圈布置在相关的能量输送设备的表面下方的平面内并且被取向为使得第一线圈的轴向方向平行于该表面地取向并且第二线圈的轴向方向垂直于该表面地取向；由此形成电磁场，该电磁场从能量输送设备的表面出发向上延伸。

所描述的能量输送系统基于海尔贝克（Halbach）装置（海尔贝克阵列）的应用并且用于向至少一个能量接收器的感应式能量传输，该至少一个能量接收器例如可以是电池运行的移动机器人。

该能量输送系统由多个能量输送设备组成，这些能量输送设备并排地布置并且可以集成在地面中或者这些能量输送设备可以形成地面。这样，能量接收器可以像在地面处那样定位在能量输送设备的表面处，以用于能量吸收。