電磁場(chǎng)限制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及對(duì)電磁場(chǎng)的控制。本發(fā)明關(guān)于無線電力傳遞系統(tǒng)裝置及系統(tǒng)(通常被 稱為感應(yīng)電力傳遞(IPT)裝置及系統(tǒng)）。本發(fā)明特別關(guān)于例如用于無線電力傳遞系統(tǒng)的感應(yīng) 電力傳遞墊等磁通量禪合設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] -些IPT系統(tǒng)(例如IPT道路應(yīng)用）中的很受關(guān)注的問題是抑制從運(yùn)些系統(tǒng)中的氣 隙漏出或從其中需要磁通量進(jìn)行感應(yīng)電力傳遞的區(qū)漏出的磁通量。對(duì)靜止及移動(dòng)的系統(tǒng)進(jìn) 行充電及供電時(shí)存在此問題，無論它們是高功率還是低功率系統(tǒng)。實(shí)例包含:低功率電子裝 置，例如手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、照明系統(tǒng);較高功率裝置，例如 家用電器、機(jī)器人、自動(dòng)導(dǎo)引車輛(如電動(dòng)車輛化V))、工業(yè)設(shè)備。
[0003]可W使用實(shí)現(xiàn)從道路進(jìn)行EV無線充電的系統(tǒng)的實(shí)例來描述所述問題。在此系統(tǒng) 中，所述道路包含通量禪合器，其可W由電力供應(yīng)器激勵(lì)W提供時(shí)變磁通量。車輛上的對(duì)應(yīng) 的通量禪合器允許車輛無線地(感應(yīng)地)禪合到電力供應(yīng)器。在通量禪合結(jié)構(gòu)之間存在氣 隙。所述氣隙可變化且相對(duì)很大，且在道路通量禪合器與車輛上的通量禪合器之間可能存 在相當(dāng)大的未對(duì)準(zhǔn)。不存在于用于禪合的適當(dāng)區(qū)中的磁通量(在本文中被稱作禪合通量)是 不想要的且在本文中被稱作漏通量。漏通量可從通量禪合結(jié)構(gòu)之間的間隙逃逸且干擾其他 物體或系統(tǒng)。在此實(shí)例中，要求將可允許的漏通量維持在非常低的水平，而不管正從電力供 應(yīng)器將相對(duì)大量的電力傳遞到車輛。
[0004]緊鄰車輛所允許的實(shí)際通量密度可為17叫，其可與大約60叫的地球磁場(chǎng)相當(dāng)，主 要差異是地球場(chǎng)是恒定DC場(chǎng)，而IPT系統(tǒng)將具有在10曲Z與140曲Z之間的頻率下的交替場(chǎng)。
[0005]本發(fā)明的目的是減小從其中需要磁通量進(jìn)行感應(yīng)電力傳遞的區(qū)（例如IPT系統(tǒng)中 的氣隙)漏出的磁場(chǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種磁通量禪合設(shè)備，其包括：
[0007]用于產(chǎn)生或接收磁禪合通量的線圈；及
[0008]包括相對(duì)高的磁導(dǎo)率材料的漏通量元件；
[0009]其中所述漏通量元件通過相對(duì)低的磁導(dǎo)率區(qū)與所述線圈分開，且定位成獨(dú)立于禪 合通量而提供用于漏通量的受控路徑。
[0010] 所述相對(duì)低的磁導(dǎo)率區(qū)包括所述線圈與所述漏通量元件之間的空間，但可替代地 包括另一材料。
[0011] 所述泄漏元件可建構(gòu)或定位成在使用中實(shí)質(zhì)上防止磁飽和。其還設(shè)置、建構(gòu)或定 位成提供使漏通量返回到線圈的路徑。所述漏通量元件還可包括多個(gè)離散件的具有相對(duì)高 的磁導(dǎo)率的材料。材料的所述件可接合在一起，或可放置成彼此鄰近。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，漏通量元件實(shí)質(zhì)上包圍線圈的周邊。在另一個(gè)實(shí)施例中，其實(shí)質(zhì) 上僅與設(shè)備或線圈的一或多個(gè)(例如一個(gè)或兩個(gè))側(cè)相關(guān)聯(lián)。
[0013]所述磁通量禪合設(shè)備可包含磁導(dǎo)性部件，其與線圈磁性相關(guān)聯(lián)W促進(jìn)產(chǎn)生或接收 禪合通量。所述漏通量元件可W由從時(shí)變磁場(chǎng)吸收能量的材料形成。在一個(gè)實(shí)施例中，所述 漏通量元件可W由具有磁滯的材料形成，使得所述漏通量元件中的磁通量失去能量。優(yōu)選 地，所述材料具有高矯頑磁性或高頑磁性中的至少一者。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，所述漏通量元件可在其中出現(xiàn)漏通量的區(qū)之間延伸及/或可W 布置成攔截其中定位設(shè)備的環(huán)境中的通量的泄漏路徑。優(yōu)選地，所述漏通量元件是相對(duì)非 導(dǎo)電的。其還可具柔性。
[0015]在另一方面中，本發(fā)明提供一種電磁波吸收器，其包括:布置在第一層中的高磁導(dǎo) 率磁性材料;及布置在第二層中的導(dǎo)電或低磁導(dǎo)率材料。
[0016]所述電磁波吸收器可進(jìn)一步包括布置在第=層中的高磁導(dǎo)率磁性材料;并且其中 所述導(dǎo)電或低磁導(dǎo)率層是布置在第一及第=層之間的中間層。
[0017] 優(yōu)選地，所述第一或第二高磁導(dǎo)率層中的至少一者從時(shí)變磁場(chǎng)吸收能量。所述第 一和第二高磁導(dǎo)率層可具有不同的磁導(dǎo)率。所述高磁導(dǎo)率層中的至少一者可具有足W防止 所述層在使用中變得磁飽和的體積或厚度。所述低磁導(dǎo)率層可具有小于用于所需的吸收頻 率的集膚深度的級(jí)別的厚度。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述高磁導(dǎo)率層中的一或多者包括通過非金屬非磁性材料分離 的高磁導(dǎo)率材料的多個(gè)組件層。組件層的數(shù)目調(diào)適成防止給定通量的磁飽和。而且，組件層 的數(shù)目調(diào)適成使得高磁導(dǎo)率層中的至少一者提供對(duì)磁通量的所需衰減。
[0019]所述層中的任何一或多者可包括迂曲路徑W促進(jìn)能量耗散。在一個(gè)實(shí)施例中，連 續(xù)層中的材料的相對(duì)電導(dǎo)及磁阻具有較大差異，W便在相應(yīng)的層中含有電場(chǎng)或磁場(chǎng)。本發(fā) 明還提供包括多層亞鐵磁性或鐵磁性材料與多層導(dǎo)電或低磁導(dǎo)率材料交替的電磁波吸收 器。
[0020] 在另一方面中，本發(fā)明大體上提供一種磁通量禪合設(shè)備，其包括:用于產(chǎn)生或接收 磁禪合通量的線圈；
[0021] 包括相對(duì)高的磁導(dǎo)率材料的漏通量元件;且
[0022] 其中所述漏通量元件通過相對(duì)低的磁導(dǎo)率區(qū)與所述線圈分開，使得由所述線圈產(chǎn) 生的漏通量實(shí)質(zhì)上被限制于所述漏通量元件。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，所述相對(duì)低的磁導(dǎo)率區(qū)包括所述線圈與所述漏通量元件之間的 空間。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，所述漏通量元件實(shí)質(zhì)上包圍所述線圈。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，所述漏通量元件包括多個(gè)離散件的具有相對(duì)高的磁導(dǎo)率的材 料。所述件材料可接合在一起，或可放置成彼此鄰近。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，所述磁通量禪合設(shè)備包含磁導(dǎo)性部件，其與所述線圈磁性相關(guān) 聯(lián)W促進(jìn)產(chǎn)生或接收禪合通量。
[0027]本發(fā)明的方面將從IPT禪合裝置或墊的工作區(qū)域及/或高磁導(dǎo)率忍泄漏的漏通量 聚集在由高磁導(dǎo)率材料形成且界定漏通量的路徑的泄漏元件內(nèi)，借此減少在所述路徑外部 的區(qū)中的漏通量。
[0028]所述泄漏組件可W由高度矯頑的材料形成，因此泄漏元件中的通量失去能量。
[0029]所述泄漏元件可在其中出現(xiàn)漏通量的區(qū)之間延伸及/或可W布置成攔截通過墊周 圍的環(huán)境的通量的泄漏路徑。
[0030] 本發(fā)明的方面提供用于將通量聚集在通過相對(duì)低磁導(dǎo)率的區(qū)分離的兩個(gè)或更多 個(gè)高磁導(dǎo)率路徑中W在所述兩個(gè)路徑中分離磁通量的構(gòu)件。一個(gè)路徑可布置成為IPT墊中 的禪合通量提供返回路徑W便增強(qiáng)IPT墊的性能，且另一路徑可布置成為從IPT墊滲漏的漏 通量提供受控路徑W便減少受控路徑旁邊的漏通量。
[0031]本發(fā)明的方面可為IPT墊內(nèi)的通量提供第一高磁導(dǎo)率路徑且為從IPT墊滲漏的通 量提供第二高磁導(dǎo)率路徑，其中所述第二高磁導(dǎo)率路徑可相對(duì)于所述墊延伸W便攔截漏通 量且使遠(yuǎn)離相對(duì)于所述墊而定位的區(qū)的漏通量通道化。此攔截及通道化會(huì)減少運(yùn)些區(qū)中的 漏通量。
[0032]在另一方面中，本發(fā)明大體上提供一種磁通量禪合設(shè)備，其包括：
[0033]用于產(chǎn)生或接收禪合通量的線圈；
[0034]與所述線圈磁性相關(guān)聯(lián)的磁導(dǎo)性忍，及；
[0035]由磁可滲透性材料形成的泄漏元件，所述泄漏元件與所述忍隔開且提供讓由所述 線圈產(chǎn)生的漏通量返回到所述忍的路徑。
[0036]在一個(gè)實(shí)施例中，所述泄漏元件通過相對(duì)低磁導(dǎo)率的區(qū)與所述忍分開。
[0037]優(yōu)選地，所述泄漏元件的磁導(dǎo)率與所述忍的磁導(dǎo)率相當(dāng)或大于所述忍的磁導(dǎo)率。
[0038]優(yōu)選地，所述泄漏元件包括非晶金屬。所述泄漏元件可包括一或多層薄片材料。
[0039]在另一方面中，本發(fā)明大體上提供一種磁通量禪合設(shè)備，其包括：
[0040]用于產(chǎn)生或接收禪合通量的線圈；
[0041] 由高磁導(dǎo)性薄片材料形成的泄漏元件，所述泄漏元件提供用于漏通量的路徑。
[0042]所述設(shè)備可包含磁導(dǎo)性忍，其提供用于由所述設(shè)備產(chǎn)生或接收的禪合通量的路 徑。
[0043]所述泄漏元件的磁導(dǎo)率可與所述忍的磁導(dǎo)率相當(dāng)或大于所述忍的磁導(dǎo)率。
[0044]所述泄漏元件可通過相對(duì)低磁導(dǎo)率的區(qū)與所述忍分開。
[004引在另一方面中，本發(fā)明大體上提供一種磁通量禪合設(shè)備，其包括：
[0046]用于產(chǎn)生或接收禪合通量的線圈；
[0047]由磁導(dǎo)性薄片材料形成的泄漏元件，所述泄漏元件提供用于漏通量的路徑，且：
[0048]其中所述泄漏元件包含一或多個(gè)區(qū)域或相對(duì)高的磁阻。
[0049]在另一方面中，本發(fā)明提供用于一或多個(gè)IPT線圈的背襯，所述背襯包括：
[0050]由高磁導(dǎo)率材料形成的第一高磁導(dǎo)率元件；
[0051]由高磁導(dǎo)率材料形成的第二高磁導(dǎo)率元件;及
[0052]低磁導(dǎo)率元件，其由導(dǎo)電或低磁導(dǎo)率材料形成且布置在所述第一和第二高磁導(dǎo)率 元件之間。
[0053]第二高磁導(dǎo)率層可在一或多個(gè)方向上延伸超出低磁導(dǎo)率元件及第一高磁導(dǎo)率層。
[0054]所述第二高磁導(dǎo)率元件可包括一或多層或片材料。
[0055]所述低磁導(dǎo)率元件可包括一或多個(gè)層或片材料。
[0056]所述第一高磁導(dǎo)率層可適合于提供用于具有一或多個(gè)線圈的IPT系統(tǒng)的通量聚集 器
[0057] 所述第一高磁導(dǎo)率元件可為鐵磁性或亞鐵磁性材料。
[0058] 所述第二高磁導(dǎo)率元件可為鐵磁性或亞鐵磁性材料。
[0059] 高磁導(dǎo)率層可具有實(shí)質(zhì)上高于空氣的磁導(dǎo)率。高磁導(dǎo)率層可具有適合于將通量實(shí) 質(zhì)上聚集在所述層內(nèi)的磁導(dǎo)率，借此減少所述層周圍的通量。所述第二高磁導(dǎo)率元件可在 使用中在線圈的遠(yuǎn)端W相對(duì)于第一高磁導(dǎo)率層成背襯。
[0060] 第二高磁導(dǎo)率層可展現(xiàn)出高于第一高磁導(dǎo)率層的矯頑磁性的矯頑磁性。第二高磁 導(dǎo)率層可具有矯頑磁性，使得第二高磁導(dǎo)率層衰減聚集在其內(nèi)的通量。
[0061] 所述第二高磁導(dǎo)率層可具有高于第一高磁導(dǎo)率層的磁導(dǎo)率的磁導(dǎo)率。
[0062] 第二高磁導(dǎo)率層可包括通過非金屬非磁性材料分離的高磁導(dǎo)率材料的多個(gè)組件 層。層的數(shù)目可使得第二高磁導(dǎo)率層對(duì)于給定通量不飽和，或使得第二高磁導(dǎo)率層提供對(duì) 通量的最佳衰減。
[0063] W上元件中的