CN106716570B - 感应电力传送设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种感应电力传送设备(1)，其可用于产生或接收磁场以用于感应电力传送。所述设备具有中心线圈(5)和两个末端线圈(3，4)，在所述中心线圈(5)的每一末端处提供所述末端线圈中的一者。所述末端线圈(3，4)中的每一者的一些匝位于所述中心线圈(5)的一侧上，且其余匝位于另一侧上。所述末端线圈用以减弱或消除所述中心线圈(5)的一侧上的通量，且在所述中心线圈的另一侧上导引磁通量通过所述中心线圈以提供超出所述设备的拱形通量模式。

Description

感应电力传送设备

技术领域

本发明涉及用于从电能的源产生磁通量和/或接收磁通量以提供电能的源的设备。在一种应用中，本发明耦合磁通量以提供感应电力传送装置或结构，其也可用作磁通量产生器或接收器以在感应电力传送(IPT)(即，无线电力传送)应用中使用。

背景技术

无线电力传送***是松散耦合的磁性***，其需要在从电力“传输”结构到电力“接收”结构的所需距离处提供充足的场强度。一个实例是对电动交通工具进行充电。电力可以从在地面中或地面上提供的磁通量耦合装置传输到所述装置附近的交通工具。所述地面装置必须具有机械稳健性以及以高拱形模式‘投掷’磁通量以使得所述通量的大部分可由交通工具上的另一(可能类似的)通量耦合装置收集的能力。这不是个无关紧要的任务，因关于电动交通工具的严格条件而变得更困难。所述设备还可能需要能够允许在反向方向上的电力传送，例如双向***。

通量耦合装置在本文档中为了方便而称为“垫”，但它们可以采取其它形式。

用于电动交通工具(EV)充电应用的一种已知形式的垫一般为圆形形状，且在国际专利公开案WO2008/140333中描述。这些垫的有吸引力的特征在于它们具有低排放。然而，它们可提供的有用通量是相对小的，且它们可超出垫提供通量的高度(即，距离)同样是小的。如上文提到的公开案中描述的一般圆形的具有直径D的垫可实现可能D/4的有用通量高度。因此，对于具有200mm气隙的EV，需要800mm直径的垫。

替代地，可以使用具有两个线圈或绕组的磁性极化的垫结构。此一般结构在国际专利公开案WO2010/090539和WO2011/016737中描述。并入有此结构的垫在本文为了方便而称为“DD”垫(具有变体“DDQ”和“双极”)。DD型垫可远得多地投掷通量，理想地为圆形垫的两倍远。对于极化垫来说，必须在沿着行进方向纵向(XX)安放垫还是横向于行进方向(YY)安放垫之间做出选择。地面中的垫必须具有与EV下方的垫相同的定向，否则电力传送是不可能的。DD垫具有两个相同的绕组，其在垫的中心彼此触碰(或几乎触碰)。这些绕组可以是平坦的阿基米德螺线，且它们可以位于铁氧体床或有条纹的铁氧体条带上。特征上，场仅在垫的一侧外，因为铁氧体用以在绕组后方在磁极区域之间的区中集中通量，使得在垫的背面外没有通量。尤其对于交通工具上的垫来说这是极为合意的特征，因为这意味着在用于交通工具上的垫的舱中没有通量。

DD垫的通量模式的特征在于两个通量区域。在垫的中心，通量路径是高的且向上凸的，且对于链接到另一DD垫是理想的。在垫的每一末端，在通量转动远离任何合适的垫时，通量无法链接到另一垫。因此这些末端通量不产生有用的输出。这种浪费的通量增加了垫的电感，减小了其耦合因数，且造成汽车下方其所接触的任何金属零件的损耗。较高分数的所产生的总通量是在此类别中，因此如果此情况可以减少，那么垫将得到改进。

另一种垫结构包括简单的螺线管线圈，其缠绕在铁氧体条上。所述垫在两侧外产生通量，且通常使用铝丝网移除这些通量中的一者。此移除不是很令人满意，且所述垫具有极难以消除的残余末端通量。出于此原因，这些垫在行进方向(XX)上不变地使用，使得到汽车的边缘的距离较大，且存在较长的区段要移除不想要的通量，因为汽车通常长度大于宽度。螺线管垫可产生高度有用的通量模式，但它们较低效，因为铝丝网中存在显著损耗。然而，它们没有高泄漏，且这是有益的特征。

上文的论述以及本文档中对现有技术的任何参考不应被视为承认所提到的现有技术在任何国家公开可用，所提到的现有技术也不是共同的一般常识。

发明的目的

本发明的目的是提供一种感应电力传送设备，其可能能够克服或至少改良以上问题或者至少将为公众提供有用的选择。

本发明的替代目的是提供一种感应电力传送设备，其将允许高通量使用且提供低通量路径长度。

本发明的进一步目的从以下描述中将变得显而易见。

发明内容

因此，在一个方面中，提供一种感应电力传送设备，其适合于产生或接收磁场以用于感应电力传送，所述设备包括：

中心线圈，

两个末端线圈，在所述中心线圈的每一末端处或邻近处提供一个末端线圈，且

其中所述线圈适于提供大体上相同的MMF。

在本发明的另一方面中，提供一种感应电力传送设备，其适合于产生或接收磁场以用于感应电力传送，所述设备包括：

中心线圈，其具有第一和第二末端，

两个末端线圈，

在所述中心线圈的每一末端处或邻近处提供一个末端线圈，

所述线圈可操作以提供大体上相同的MMF，使得当被能量化时，所述末端线圈导引磁通量通过所述中心线圈以提供超出所述设备的拱形通量模式以用于感应电力传送。

优选地，所述线圈被布置成使得当以每一线圈产生的电源磁场能量化时在所述设备的第一侧上大体上彼此增强，且在所述设备的第二(相对)侧上大体上彼此减弱。

在一个实施例中，所述末端线圈中的每一者经***或分接或被另外布置以提供第一绕组和第二绕组。

优选地，所述第一绕组提供于所述中心线圈的轴线的一侧上，且所述第二绕组提供于所述中心线圈的所述轴线的另一侧上。

在一个实施例中，所述设备可以包含导磁部件或结构。

在一个实施例中，所述中心线圈在所述轴线的方向上产生或接收磁通量或其分量，且提供又一个线圈以在正交于所述轴线的方向上产生或接收通量。

在另一方面中，提供一种感应电力传送设备，其适合于产生或接收磁场以用于感应电力传送，所述设备包括：

中心线圈，其具有第一和第二末端以及其间的轴线，

两个末端线圈，

在所述中心线圈的每一末端处或邻近处提供一个末端线圈，且所述末端线圈中的每一者的一匝或多匝位于所述中心线圈的所述轴线的一侧上，且其余匝位于所述轴线的另一侧上，

所述末端线圈当被能量化时可操作以减弱或消除所述轴线的一侧上的通量，且在所述轴线的另一侧上导引磁通量通过所述中心线圈以提供超出所述设备的拱形通量模式以用于感应电力传送。

在一个实施例中，所述中心线圈在所述轴线的方向上产生或接收磁通量，且提供又一个线圈以在正交于所述轴线的方向上产生或接收通量。

在一个实施例中，提供导磁部件。所述部件可以包括处于所述设备中或穿过所述设备分布的导磁材料。

在一实施例中，所述导磁部件包括第一、第二和第三部分，其中所述第二和第三部分垂直于所述第一部分。

在一实施例中，所述三个或更多个线圈中的至少一者与所述导磁部件的三个部分中的每一者相关联。

在一实施例中，所述导磁部件是铁氧体部件。

在一个实施例中，所述中心线圈具有轴线且在所述轴线的方向上产生或接收磁通量，且提供又一个线圈以在正交于所述轴线的方向上产生或接收通量。

在另一方面中，提供一种感应电力传送设备，其适合于产生或接收磁场以用于感应电力传送，所述设备包括：

导磁部件，

中心线圈，其具有第一和第二末端，

两个末端线圈，

在所述中心线圈的每一末端处或邻近处提供一个末端线圈，

其中所述线圈与所述导磁部件以磁性方式相关联，且每一末端线圈的一匝或多匝提供于所述导磁部件的一侧上，且所述末端线圈的其余匝提供于所述导磁部件的另一侧上。

优选地，所述末端线圈可操作以在所述导磁部件的一侧上导引磁通量通过所述中心线圈以提供超出所述设备的拱形通量模式以用于感应电力传送。

在一个实施例中，所述中心线圈具有轴线且在所述轴线的方向上产生或接收磁通量，且提供又一个线圈以在正交于所述轴线的方向上产生或接收通量。

在另一方面中，提供一种感应电力传送设备，其适合于产生或接收磁场以用于感应电力传送，所述设备包括：

中心线圈，其具有第一和第二末端以及其间的轴线，

两个末端线圈，

在所述中心线圈的一个末端处或邻近处提供这两个末端线圈，且所述末端线圈中的一者位于所述中心线圈的所述轴线的一侧上，且另一末端线圈位于所述轴线的另一侧上，

当被能量化时，所述末端线圈可操作以导引磁通量通过所述中心线圈以提供超出所述设备的所需通量模式以用于感应电力传送。

在一个实施例中，所述中心线圈在所述轴线的方向上产生或接收磁通量，且提供又一个线圈以在正交于所述轴线的方向上产生或接收通量。

在另一方面中，提供一种感应电力传送设备，其适合于产生或接收磁场以用于感应电力传送，所述设备包括：

中心线圈，其具有第一和第二末端以及其间的轴线，

四个末端线圈，

在所述中心线圈的每一末端处或邻近处提供两个末端线圈，且所述中心线圈的每一末端处的所述线圈中的每一者的一个位于所述中心线圈的所述轴线的一侧上，且另一者位于所述轴线的另一侧上，

所述末端线圈当被能量化时可操作以减弱或消除所述轴线的一侧上的通量，且在所述轴线的另一侧上导引磁通量通过所述中心线圈以提供超出所述设备的拱形通量模式以用于感应电力传送。

在一个实施例中，所述中心线圈在所述轴线的方向上产生或接收磁通量，且提供又一个线圈以在正交于所述轴线的方向上产生或接收通量。

在另一方面中，提供一种感应电力传送设备，其适合于产生或接收磁场以用于感应电力传送，所述设备包括：

中心线圈，其具有第一和第二末端以及其间的轴线，

两个末端线圈，

在所述中心线圈的每一末端处或邻近处提供一个末端线圈，

用以进行以下操作的构件：以第一配置操作所述线圈以减弱或消除所述轴线的第一侧上的通量且在所述轴线的第二相对侧上提供超出所述设备的通量以用于感应电力传送，以及以第二配置操作所述线圈以减弱或消除所述第二侧上的通量且在所述第一侧上提供通量以用于感应电力传送。

优选地，所述设备包括中间耦合器。

在一个实施例中，所述设备包括用以存储从所述设备的一侧上的场接收的能量的能量存储构件，以及适于以所述第一和第二配置操作所述线圈以存储从所述设备的一侧上的场接收的能量且从所述存储构件传送能量以在所述设备的另一侧上提供场的切换构件。

在一个实施例中，所述中心线圈在所述轴线的方向上产生或接收磁通量，且提供又一个线圈以在正交于所述轴线的方向上产生或接收通量。

在另一方面中，本发明提供一种用于感应电力传送的方法，所述方法包括：

以第一配置以操作方式连接磁通量耦合设备中的一个或多个线圈以从所述设备的第一侧上存在的磁场感应地接收电力，以及；

以第二配置以操作方式连接所述设备中的一个或多个线圈以在所述设备的与所述第一侧相对的第二侧上产生磁场。

在又一方面中，本发明广泛地提供一种感应电力传送设备，其适合于产生或接收磁场以用于感应电力传送，所述设备包括：

中心线圈，其具有轴线以及第一和第二末端，

两个末端线圈，

在所述轴线的每一末端处或邻近处提供一个末端线圈，

所述中心线圈和末端线圈被布置成使得当被能量化时电源磁通量沿着所述轴线在所述中心线圈中存在且通过所述末端线圈被导引到所述设备的第一侧，以及

又一个线圈，其可操作以在正交于所述轴线的方向上产生或接收磁通量。

根据又一方面，本发明广泛地提供大体上如本文参考附图描述的通量耦合设备。

本发明的应当在其所有新颖方面中考虑的进一步方面将从借助于本发明的可能实施例的实例给出的以下描述中变得显而易见。

贯穿说明书对现有技术的任何论述都绝不应视为承认此现有技术是广泛已知的或者形成领域中的共同一般常识的部分。

附图说明

图1a：示出了具有3个线圈的“H”形铁氧体的示意性侧视图。

图1b：示出了具有由箭头指示的实例性磁动势(MMF)的图1a的铁氧体的示意图。

图1c：示出了单独具有绕组、磁势和MMF方向的图1a的铁氧体的部分的示意图。

图1d：示出了具有基于图1c的磁势和MMF方向的实例性磁势的图1a的铁氧体的示意图。

图2：是用于本发明的实施例的通量模式和磁场强度的2D模拟。

图3：是用于本发明的实施例的磁场强度的2D模拟。

图4：是用于包含垫上方的通量收集器的本发明的实施例的磁场强度的2D模拟。

图5：是不具有高度导磁子结构的本发明的实施例的示意性侧视图。

图6：是具有平坦末端线圈的本发明的实施例的示意性侧视图。

图7：是在中心线圈的仅一个末端处具有末端线圈的本发明的实施例的示意性侧视图。

图8：是包含适于在正交于中心线圈的方向上捕捉或产生通量的又一个线圈(本文称为“Q”线圈)的本发明的实施例的平面图。

图9：是图8中所示的设备的侧视立面图。

图10：是包含Q线圈的本发明的另一实施例的平面图。

图11：是图10中所示的设备的侧视立面图。

图12：是包含Q线圈的本发明的另一实施例的平面图，其中所述Q线圈作为两个单独的部分线圈而缠绕。

图13：是图12中所示的设备的侧视立面图。

图14：是图示了可以供本文描述的通量耦合设备的各种实施例使用的类似高度导磁材料的铁氧体的两种不同布置的平面图。

图15：是用于从参考图8到11描述的线圈布置接收电力的一个可能布置的电路示意图。

图16：是用于从参考图12和13描述的线圈布置接收电力的一个可能布置的电路示意图。

图17：是用于大体上类似于图18中所示的本发明的实施例的磁场强度的2D模拟。

图18：是通量耦合结构的又一实施例的等距视图。

具体实施方式

首先参见图1a，以侧视图示出本文称为垫1的磁通量耦合装置。如下文将进一步更详细描述，垫1适于导引或引导磁通量以使得所述垫提供所需的磁场或通量模式。所描述设备的一种应用是在感应电力传送***中使用。

在许多IPT应用中，使用在两个维度(例如水平地)上比在第三维度(高度或深度)上更延展的垫是优选的。然而，本文档中使用术语“垫”来指代任何磁通量耦合(即，通量产生或接收)结构，且不限于纯垫状结构。

参见图1a，由例如铁氧体等导磁材料制成的H形部件2具有三个线圈3、4、5，其与部件2以磁性方式相关联。部件2可为单件式结构，或可以由单独的零件或区段制成。如下文将进一步描述，所述结构可以采取其它形式，例如为大体上平坦的，且在一些实施例中，所述结构可能不存在。

线圈3、4、5可以分离为另外的部分线圈(例如以提供对磁通量的增加控制，或避免连接点周围的缠绕)，和/或可以电链接在一起。

在图1a中所示的实例中，线圈螺旋地缠绕或卷绕在导磁部件2周围。然而，线圈3、4、5可以采取其它形式。在一个实施例中，线圈3、4、5中的全部或一些可以是平坦线圈。此外，线圈3、4、5中的一些或全部可以提供于部件2的表面上或附近，或者可以凹入或嵌入于部件2中。

图1a示出了部件2具有三个部分或区段，包括在中心区段7的任一侧上的末端区段6和8。区段6、7、8可以包括部件2的单独区段，或者可以包括单件式构造的部分。图1a示出了具有相关联绕组5的中心区段7。在中心区段7的第一末端处，提供具有相关联绕组3的第一末端区段6。在中心区段7的第二末端处，提供具有相关联线圈4的第二末端区段8。末端区段6、8优选地大体上正交于水平区段7，且彼此大体上平行，但变化是可能的。在一些实施例中，a)部件2的结构和b)线圈3、4、5中的一者或多者的形式、位置或匝数中的一者或两者的变化对于产生所需磁通量模式可为合意的。

在图1a和1b中所示的实施例中，末端区段6、8示出为在中心区段7上方和下方延伸。理想上，为了产生完全平衡的磁性布置(如下文将进一步描述)，中心区段7大体上在末端区段6、8的中点处与它们相交。末端区段的形状的变化可能需要水平区段7移动远离所述中点。然而，如上文提到，可以使用变化来在使用中提供所需的磁通量模式。

在以下描述中，提到参考磁势9是有帮助的。为易于描述，这已经在H部件2的中心处任意地界定。

现在参见图1b，导磁部件2示出为不具有线圈3、4、5。而是，示出箭头10、11、12，其代表所产生分别供线圈3、4、5的能量化使用的磁动势(MMF)。通过图1a的线圈的电源的应用而引入MMF 10、11、12。通过调整电力的相位或量值或者每一线圈或绕组中的导电材料的匝数可以改变MMF。

在图1b中所示的实施例中，在末端区段6、8中引入的MMF 10、12是在相反的方向上。在中心区段中的MMF 11经引导以便链接两个MMF 10、12，因此它们在垫1或部件2的所需侧13、14处增强。如果第一区段的MMF 11反转，那么对立(相对或大体上另外面向)侧15、16上的场将被增强。垫的侧可包括一个或(如图1b中所示)多个面。图1b示出第一侧22，其中面13和14对于磁场的透过是相关的，以及第二侧23，其中面15和16是相关的。

现在参见图1c，部件2的区段6、7、8示出为单独地具有相关联线圈3、4、5以及产生的MMF 10、11、12。正数和负数指示每一区段中的磁势的任意量值。举例来说，线圈5驱动导磁材料区段7的末端，使得第一末端具有+1的势能且第二末端具有-1的势能，如图1c中所示。将了解，即使区段7不存在，给定磁势的结果也仍将在线圈5被能量化时实现。此过程针对其它区段中的每一者是类似的。在一些实施例中，可以使用多个线圈来代替单个线圈3、4、5中的一者或多者，以产生所需的MMF。此设计中没有净势能移位，因为每一线圈具有平衡的总势能(例如，(+1)+(-1)＝0)。此平衡可以通过具有平衡MMF的线圈3、4、5实现。线圈中的每一者可以具有相同的匝数，具有相同的施加电流(F＝NI)。在一些实施例中，末端线圈3和4可***为两个线圈，例如以使得缠绕更容易，或允许对能量化的更大控制。这要求增加数目的端子，例如用于完全单独线圈的端子，或在线圈上的一个位置处的分接头。在此情况下，通过将单独线圈MMF求和可以平衡总MMF。

现在参见图1d，部件2示出为具有在理想环境中所示的磁势。干涉场的叠加已经产生具有大体上最大和最小磁势的第一侧22，以及具有大体上零磁势的第二侧23。在非理想环境中，所述叠加可导致在包括面13、14的第一侧22处的大体上增强的场，以及在包括面15、16的第二侧23处的大体上减弱的场。这些磁势的结果是，磁通量将在面13与14之间流动，且有限或大体上零通量将从面15和16流动或向其流动。因此，由垫1产生的磁通量将大体上在垫的一侧上，且将在远离垫的方向上引导。此通量将从垫结构延伸，且能够与包含此种类或另一垫类型的又一个垫的磁通量接收装置耦合。减弱的场可以减少或移除对现有技术垫中使用的屏蔽元件的需要。

H形部件可以视为在水平线圈的末端处具有两个垂直线圈。这些垂直线圈是双末端的以使其更有效地工作。如例如图1d中所示，在此定向上的垫可以在道路中使用以提供在道路上方延伸的场，以对静止或移动的电动交通工具进行充电。

现在参见图2，本发明的实施例的2-D模拟证明在垫1的第一侧22上的增强的场，以及在第二侧23上的减弱的场。非理想模拟意味着在第二侧的面15、16处未实现零场，但在图2中这些面稍微下方和内部示出为空白。重要的是这些空白周围的区也具有减少的场强度。垫上方的磁通量形成拱形，其产生延伸到垫2上方的其中可能定位第二接收垫的空间中的高通量区。所述垫已经产生从第一侧22延伸的高拱形通量，以及第二侧23上的大体上减少或减弱的通量。即使导磁部件2的两侧上存在绕组或线圈，此情况也发生。

现在参见图3，示出具有替代的部件2形状的2-D模拟。在此情况下，部件2在一侧上具有放大的部分。优选地，这些部分在使用中位于部件2的增强场侧上。放大的面13和14激励通量路径远离部件从表面成拱形离开。它们也减少了极靠近部件的任何通量路径(即，在水平部件附近经过的那些通量路径)的磁阻。类似于图2，在垫1的侧中的一者附近存在空白，且在所述垫的相对侧处看见延伸的场。在一些情况下，垫的侧可能不直接相对，或者可能存在几何变化。如先前描述，第二部件6和第三部件8上的线圈3、4示出为两个部分。在第一部件7周围发生分离。

现在参见图4，示出又一替代部件2，其在第一和第二侧上具有放大的面。通过调整部件形状，部件2的形状可以进一步优化。例如铁氧体等所使用材料的脆性可能限制可用的形状选择。图4中还图示导磁收集器21。所述收集器可例如表示第二垫，例如参考较早附图描述的垫，或在本文档中提到的较早公开案中描述的垫。

在图4中所示的模拟中，收集器21表示为简单的铁氧体条。铁氧体条或收集器21的存在产生改进的场结构。所述场现在在第一侧上更强地放大或增强，且在第二侧上的空白表现为更深。这表明当提供类似于收集器2的优选路径时，本文描述的新型垫提供在所述路径中加强的磁通量，同时提供在其它较不优选路径中的减少通量。结果是所述垫是尤其有效的，且当在使用中或向垫传送电力时具有低泄漏。这是有益的，因为限制泄漏通量的最重要时间是垫在使用中时。当不在使用中时垫可以断开以限制泄漏通量。

可见，末端线圈用以引导或导引磁通量通过一个角度(在这些实例中为90度)，使得来自线圈的通量一起大体上从设备的仅一侧成环路，从而形成从所述侧延伸的所需拱形通量模式，其可用于感应电力传送。

现在参见图5，示出不包含导磁部件2的实施例。在此实施例中，图示了穿过中心线圈5的轴线25，且将见到末端线圈3、4在轴线的任一侧上具有一匝或多匝，如同上文描述的其它实施例。将见到，其它实施例可包含变化量的导磁材料，其可以例如在线圈附近分布以提供所需的磁性能。

转到图6，示出其中线圈3和4提供为平坦线圈的实施例。此布置具有低型面的优点。

在图7中，示出其中提供一个末端线圈的另一实施例，其在轴线25的任一侧上具有一匝或多匝。又，末端线圈可以***为两个个别可控的线圈。在此图中所示的布置可用以提供所需的通量模式。

本领域的技术人员将了解，取决于线圈被能量化的方式，本文描述的设备可以在一侧或另一侧上产生或接收磁场。实践中，可以使用切换构件来以第一配置连接线圈，以便可操作以从设备的一侧上的磁场接收或产生能量，以及以第二配置连接线圈以用于从另一侧上的磁场接收或产生能量。因此，所述设备可以用作中间磁耦合器。所述线圈可操作以从第一侧上的磁场接收能量，且随后使用切换构件以操作方式再配置以在第二侧上提供场。由从第一侧上存在的场接收的能量提供第二侧上的场。

在一个实施例中，使用例如电容器等能量存储元件来存储从设备的第一侧上的时变场磁场接收的能量。能量存储元件中存储的能量可以在所述时变场的一个或多个循环中接收。在适当时间，存储元件可连接到线圈，使得在设备的另一侧上提供场以由另一通量耦合器接收，使得电力得以传送。

例如上文描述的中间耦合布置具有的优点是电力传送发生的距离可以延伸，以及可以控制正在传送的电力的流动或量。

现在转到图8和9，以图解方式图示另一实施例，其中相同参考标号指定上文描述的其它实施例的相同特征。为易于说明，部件2示出为实心材料块，且在图8的平面图中带阴影以使得其能够相对于线圈或绕组可见。虽然示出单件式材料，但其它形状和布置是可能的。在一些实施例中，部件2可以具有提供结构支撑的主要目的。在其它实施例中，部件2可以主要用作用于集中磁通量的磁性部件。而且，无论是提供为单件材料还是单独的多件材料，部件2的形状都可以取决于例如以下因素而变化：所需的通量密度；磁饱和度；所产生或接收的场的形状；物理空间限制。图14中以图解方式图示了一个实例，其中示出用于部件2的两个单独的可能结构：在左侧上，作为实心件材料；以及在右侧上，作为例如铁氧体的合适材料的若干个条30。使用条的结构例如在专利公开案WO2010/090539和WO2011/016737中描述。

再次参见图8和9，为了图示的清楚，末端线圈3、4以及中心线圈5以轮廓示出，而不是示出导电材料的个别匝。将见到，所述结构类似于参考图6描述的结构，但主要差异是存在又一个线圈32。为了方便，线圈32在本文档中称为“Q”线圈。如上文描述，在使用中，中心线圈5中的通量沿着轴线25存在(参见图5)，且通过末端线圈3、4在设备的一侧中/外导引。因此，所述布置不适于在结构的中间(即，在线圈5的中间)在正交于轴线25的方向上接收或产生通量(或通量分量)。在使用中，线圈32允许产生或接收此正交通量分量。Q线圈32的操作在先前段落中提到的专利公开案中描述。Q线圈32提供于设备的在使用中从其或向其接收或产生通量的侧上。

图10和11中示出另一实施例，其中Q线圈32在线圈3、4、5外部(即，***周围)提供。又，Q线圈32提供于设备的在使用中从其或向其接收或产生通量的侧上。

图15示出了电路示意图，其图示了使用参考图8到11描述的Q线圈实施例以从时变磁场感应地接收电力的一个实例。线圈3、4、5示出为作为单个绕组而缠绕。通过调谐电容器36以提供谐振电路来调谐线圈3、4、5，且输出由二极管电桥38整流，然后提供到包括DC电感器40和开关S的控制电路。经由二极管42到DC滤波电容器44(且因此到负载R)的电力流动是通过操作开关S来控制。保持开关S断开允许电力流动到负载R，闭合开关阻止电力流动。开关S的操作可以相对于调谐电路中的电流的频率为快的或者慢的。例如上文描述的控制电路的操作的进一步公开可以在美国专利5293308中找到。

通过调谐电容器37将Q线圈32调谐为谐振，且输出由二极管电桥39整流以用于提供到上文描述的控制电路。

在图12和13中，示出又一个实施例，在Q线圈中包括两个部分线圈32A和32B。这些绕组不同相地连接，如下文将进一步描述。举例来说，当设备用作接收器时，具有垂直方向(如图13中所示)且在线圈5中心的通量分量可以分离(即，分支)且在相反方向上行进通过部件2。单独的通量在每一部分线圈32A和32B中产生电压。图16中示出用于使用图12和13的设备接收和控制电力的电路的一个实例。

图16示出了电路示意图，其图示了使用参考图12和13描述的Q线圈实施例以从时变磁场感应地接收电力的一个实例。所述电路类似于参考图15描述的电路，且相同特征具有相同参考标号。又，线圈3、4、5示出为作为单个绕组而缠绕。两个部分线圈32A和32B不同相地连接，使得其输出被求和。以调谐电容器45调谐所述部分线圈，且使用二极管电桥46对谐振电路的输出进行整流。电路操作的其余部分如参考图15所述。

现在参见图18，示出垫结构的实际实施例，其具有类似于图6中所示实施例的一些特征，且使用类似于图14中所示的导磁基底结构。在图18实施例中，将通量导引到结构中和结构外的末端线圈3和4是由两个分离的平坦线圈形成，其缠绕在一起以便形成通过铁氧体条30分离的“螺线管”型绕组。末端线圈3和4通过螺线管线圈5分离，所述螺线管线圈可有效地链接条结构30。虽然铁氧体是优选形式的材料，但可使用其它高度导磁材料，且所述材料可以形成为单件式项目，而不是呈单独个别条的形式。实践中已经发现，条30是高度实际的，因为它们容易从市售的铁氧体结构形成，且尽管是间隔开的，但仍提供充分导磁的区以导引通量通过垫结构。而且，在其中通量想要传播通过垫结构的纵向方向上的条的对准提供了所需方向上的低磁阻路径。

转到图17，以穿过图18中所示的垫结构的中间的垂直平面中的横截面示出通量模式。线圈3、4和5的结构连同条30在所述横截面中可见，且示出了在垫结构的背面(即，在图17的下部部分中在铁氧体条30下方)的高度受控的场。

将见到本发明提供了高度有效的通量耦合器，其可提供本质上单侧的磁通量，但也可用以提供多种不同的场形状。

Claims (9)

1.一种感应电力传送设备，其适合于产生或接收磁场以用于感应电力传送，所述设备包括：

中心线圈，所述中心线圈具有第一和第二末端以及所述第一和第二末端之间的轴线，

两个末端线圈，在所述中心线圈的每一末端处提供一个末端线圈，

其中所述末端线圈和所述中心线圈中的每一个适于提供大体上相同的磁动势MMF，

其中所述末端线圈中的每一者被布置成提供第一绕组和第二绕组，

其中所述第一绕组提供于所述中心线圈的轴线的一侧上，且所述第二绕组提供于所述中心线圈的所述轴线的另一侧上，

其中由中心线圈提供的MMF经引导以便链接由所述两个末端线圈提供的MMF，使得用于感应电力传送的磁场从所述设备的第一侧延伸，

其中所述设备包括沿着所述轴线定位的导磁结构，以及

其中所述中心线圈和所述两个末端线圈被调谐以提供谐振电路。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述末端线圈中的每一者以相对于所述中心线圈成一角度的形式被布置成使得当被能量化时，所述末端线圈导引磁通量通过所述中心线圈，以在第一侧提供超出所述设备的拱形通量以用于感应电力传送，且所述设备的与第一侧相对的第二侧的磁通量减小。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述末端线圈相对于所述中心线圈被布置成使得当通过电源能量化时，由每一线圈产生的磁场在所述设备的与末端线圈的一个末端对应的第一侧上大体上彼此增强，且在所述设备的与所述第一侧相对的第二侧上大体上彼此减弱。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一绕组提供于所述导磁结构的一侧上，且所述第二绕组提供于所述导磁结构的另一侧上。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其包括又一个线圈，所述线圈适于在大体上正交于由所述中心线圈产生或接收的磁通量分量的方向的方向上产生或接收磁通量分量。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一绕组和第二绕组包括平坦绕组。

7.一种感应电力传送设备，其适合于产生或接收磁场以用于感应电力传送，所述设备包括：

中心线圈，所述中心线圈具有第一和第二末端以及所述第一和第二末端之间的轴线，

两个末端线圈，

所述中心线圈和所述两个末端线圈被调谐以提供谐振电路，

在所述中心线圈的每一末端处提供一个末端线圈，且所述末端线圈中的每一者的一匝或多匝位于所述中心线圈的所述轴线的一侧上，且其余匝位于所述轴线的另一侧上，

所述末端线圈以相对于所述中心线圈成一角度的形式被布置，并且当被能量化时可操作以减弱或消除所述轴线的一侧上的通量，且在所述轴线的另一侧上导引磁通量通过所述中心线圈以提供超出所述设备的拱形通量以用于感应电力传送，其中所述设备包括沿着所述轴线定位的导磁结构。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述中心线圈在所述轴线的方向上产生或接收磁通量，且提供又一个线圈以在正交于所述轴线的方向上产生或接收通量。

9.根据权利要求7所述的设备，其中每一末端线圈的所述一匝或多匝提供于所述导磁结构的一侧上，且其余匝提供于所述导磁结构的另一侧上。

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