专利名称：用于无触点电能传送的充电设备、电能吸收设备和充电系统的制作方法
技术领域：
依据权利要求1、4和7的一般条款，本发明涉及一种用来给移动设备进行无触点电能传送的充电设备，一种辅助电能吸收设备和一种充电系统。
背景技术：
依据电感耦合原理的无触点电能传送例如可以用于在移动电子设备，诸如移动无线通信设备，无绳电话的充电蓄电池上，它还可以用在自动化工程领域。对于这种无触点的电能传送，电能通过交变磁场从充电器感应地传输到一个移动设备，例如已知从OffenlegungsschriftDE197 41 279 A1传输。初级线圈和次级线圈绕在两个大致为U形的铁氧体磁芯的侧臂上。其它已知的形状是杆形或E形铁氧体磁芯。在传统的用于无触点电能传送的充电系统中，初级端和次级端铁氧体磁芯的大小相同。
已知的铁氧体磁芯的实例带来的问题是，由每个铁氧体磁芯的两极之间的杂散电感所产生内部磁耦合相当高，这将导致初级端和次级端之间的耦合不充分。例如只有50％的耦合，那么只能传送50％的电能，而且当各铁氧体磁芯大小相同时，就会在初级磁芯上产生很高的磁场力。这导致磁芯能量的损失及磁芯的饱和。另外，同样大小的磁芯在两个极面相互产生位移时也会带来磁耦合减少的问题。
发明内容
因此本发明的目的是提供用于向移动设备提供无触点电能传送的充电设备，辅助电能吸收设备，以及改进初级端和次级端之间的磁耦合以改进电能传送的充电系统。
这个目的是通过具有权利1、4和7的特征的充电设备，电能吸收设备以及充电系统来实现的。本发明进一步的改进是多个从属权利要求的主题。
通过在U形铁氧体磁芯基部区域上设置次级线圈和/或初级线圈，杂散电感可保持尽可能低。这种改进的耦合导致整体效率的提高，这就使得相对于磁芯容量能够传送的电能提高，或使用较小的变换器传送同样的电能。这种变换器节省了成本，且就各部件影响深远的小型化需求而言是有益的。
根据一优选实施例，初级端或次级端U形铁氧体磁芯基部区域长于臂部区域，因此铁氧体磁芯有一个大致上伸长的结构设计。这种磁芯的结构设计改进了电磁耦合。基部区域与臂部区域的长度比在此设为2∶1和4∶1之间。
当用于向一个移动设备无触点传输电能的充电系统被构思为初级端铁氧体磁芯的尺寸比次级端铁氧体磁芯要大时，在磁芯能量损失能保持较低且可以避免磁芯饱和的方面来说是有利的，即使使用价格低廉的标准铁氧体材料。
尤其当初级端铁氧体磁芯磁极表面的尺寸大于次级端磁芯磁极表面时，在两个极面产生相对位移的情况下可以避免电磁耦合的减少。
参照附图中示出的优选实施例，接下来将详细解释本发明。在图中用相同的参考数字表示相似或相应的细节。
图1是一个U形铁氧体磁芯的侧视图；图2是一个U形铁氧体磁芯的另一侧视图；图3示出缠绕线圈的布置。
具体实施例方式
图1和图2是铁氧体磁芯100的侧视图，根据本发明，理论上这种磁芯可用于初级端也可用于次级端。铁氧体磁芯100大致上是U形的，因为这种形状可使初级端和次级端之间产生最大可能的耦合。铁氧体磁芯100包括一个基部区域102和2个臂部区域104，106，每个所述臂部区域都有一个极面108。根据本发明，缠绕线圈(只在图3中示出)设置在U形铁氧体磁芯的基部区域102上。为使铁氧体磁芯100的两对极面之间的磁耦合保持较小值，使铁氧体磁芯100相对于其长度来说为扁平是很重要的。从图1可以看到，基部区域的长度110是臂部区域104，106伸出长度112的2到3倍，基部区域102的内部长度114和臂部区域104，106的内部长度116的比率大约是4∶1，所述内部长度116可从图2中看出。铁氧体磁芯100的深度118比臂部区域的伸出长度112稍大一点。这样就可以实现变换器初级端和次级端之间的紧凑结构。当这种铁氧体磁芯用于移动电话时，基部区域的长度110例如是20到30mm。
尽管图1和图2中示出的铁氧体磁芯的初级端和次级端形状基本一致，但是初级端铁氧体磁芯100的截面尺寸110，112，114，116，118比次级端铁氧体磁芯大。尤其初级端铁氧体磁芯的极面比次级端铁氧体磁芯极面108大。即使两个极面发生相对位移(这种情况可能发生在一移动设备相对于一充电设备放置)时，仍能保证令人满意的电磁耦合。初级端极面和次级端极面的可能的面积比率例如为1.7∶1。然而依情况不同，该比值稍低或稍高也能得出满意的结果。
图3示出了线圈120，122设置在U形铁氧体磁芯基部的示意图。初级端的设计由参照数字124表示，次级端由参照数字126表示，为了简便起见，初级端铁氧体磁芯和次级端铁氧体磁芯的不同大小未在图中示出。
权利要求
1.一种用于向移动设备进行无触点电能传送的充电设备，该充电设备通过交变磁场将电能从至少一个初级线圈(120)传送到至少一个设置在所述移动设备中的次级线圈(122)，所述充电设备包括一个基本为U形的铗氧体磁芯(100)，该铁氧体磁芯(100)包含一个基部区域(102)和两个臂部区域(104，106)，每个臂部区域具有一个极面(108)，在该铁氧体磁芯上设置该初级线圈(120)，其特征在于初级线圈(120)设置在U形铁氧体磁芯(100)的基部区域(102)上。
2.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于U形铁氧体磁芯(100)的基部区域(102)比臂部区域(104，106)长，以便该铁氧体磁芯(100)具有大致伸长的结构设计。
3.如权利要求2所述的充电设备，其特征在于基部区域(102)和臂部区域(104，106)的长度比设为2∶1和4∶1之间。
4.一种在移动设备中用于无触点吸收电能的电能吸收设备，所述吸收设备通过交变磁场从设置在充电设备中的至少一个初级线圈(120)经过设置在所述移动设备中的至少一个次级线圈(122)吸收电能，该电能吸收设备包括一个大致上为U形的铁氧体磁芯(101)，该铁氧体磁芯包含一个基部区域(102)和两个臂部区域(104，106)，每个臂部区域都有一个极面(108)，在该铁氧体磁芯上设置该次级线圈(122)，其特征在于次级线圈(122)设置在U形铁氧体磁芯的基部区域(102)上。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于U形铁氧体磁芯(101)的基部区域(102)要比臂部区域(104，106)长，以便该铁氧体磁芯(101)具有大致伸长的结构设计。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于基部区域(102)与臂部区域(104，106)的长度比设为2∶1和4∶1之间。
7.一种充电系统，用于从一个充电设备到一个移动设备进行无触点电能传送，所述的充电设备通过交变磁场从设置在所述充电设备中的至少一个初级线圈(120)到设置在所述移动设备中的至少一个次级线圈(122)传送电能，所述充电设备和所述移动设备都包括一个大致上为U形的铁氧体磁芯(100，101)，每个铁氧体磁芯都包含一个基部区域(102)和两个臂部区域(104，106)，每个臂部区域都有一个极面(108)，其特征在于初级端铁氧体磁芯(100)的截面尺寸比次级端铁氧体磁芯(101)的截面尺寸大。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于初级端铁氧体磁芯(100)的极面(108)比次级端铁氧体磁芯(101)的极面(108)大。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于初级端极面与次级端极面的面积比设为1.5∶1和2.5∶1之间。
10.如权利要求7到9中任一项所述的系统，其特征在于U形铁氧体磁芯(100，101)的基部区域(102)比臂部区域(104，106)要长，以便这两个铁氧体磁芯(100，101)都有大致上伸长和扁平的结构设计。
11.如权利要求7到10中任一项所述的系统，其特征在于次级线圈(122)和/或初级线圈(120)都设置在U形铁氧体磁芯(100，101)的基部区域(102)上。
全文摘要
本发明涉及用来给移动设备进行无触点电能传送的充电设备，辅助的电能吸收设备和充电系统。该充电设备通过交变磁场从至少一个初级线圈到设置在所述移动设备上的至少一个次级线圈传送电能，该充电设备由一个大致上U形的铁氧体磁芯组成，该磁芯包括一个基部区域和两个臂部区域，每个臂部区域有一个极面，初级线圈设置在该铁氧体磁芯上。为了向移动设备提供无触点传送电能的充电设备，辅助的电能吸收设备，以及改进初级端和次级端之间磁耦合以改进电能传送的充电系统，初级线圈设置在U形铁氧体磁芯的基部区域。根据更进一步有益改进，U形铁氧体磁芯的基部区域比臂部区域长，以便该磁芯有大致伸长的结构设计。
文档编号H02J7/02GK1398032SQ0214059
公开日2003年2月19日 申请日期2002年7月10日 优先权日2001年7月10日
发明者阿诺·莱恩哈德, 拉尔夫·施罗德 申请人:弗里沃仪器制造有限责任公司