功率傳遞裝置及其初級線圈的纏繞方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種用于電感耦合系統的功率傳遞裝置，包括：初級線圈，用于接收待傳遞的功率；次級線圈，設置為可與該初級線圈通過電感耦合，用于配合初級線圈將待傳遞的功率從初級線圈傳遞到次級線圈；其中該初級線圈包括第一初級線圈和第二初級線圈，且該初級線圈和該次級線圈的構造設置為，工作狀態下第一初級線圈、第二初級線圈以及次級線圈上所產生的感應磁場的方向一致。本發明專利技術還公開了一種用于纏繞功率傳遞裝置線圈的方法。根據本發明專利技術的功率傳遞裝置具有緊湊的結構。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電感耦合系統，更具體地，本專利技術涉及用于電感耦合系 統的功率線圈。
技術介紹
圖l示出了現有技術的一種變壓器，這種電感耦合拓樸結構將功率 從初級線圈耦合到次級線圈而不需要直接電接觸。在初級和次級之間不 需要直接電接觸使得能夠使用完全分離的系統，其可以用在空氣中甚至水中。 一個附加的優點在于這種變壓器的導線或連接結構不再會受到 侵蝕性的或危險的環境的損壞或腐蝕。從機械直徑來看，變壓器的最大部件是初級線圈，因此總系統的緊 湊性取決于初級線圈的尺寸。初級線圏的最小尺寸取決于初級側所需的 電感量。隨著科技發展，對緊湊型設備的需求越來越大，所以也希望功 率傳遞裝置的尺寸能夠減小。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是使功率傳遞裝置的結構更加緊湊。本專利技術的另 一個目的是提高功率傳遞裝置的功率傳遞效率。本專利技術的一個方面涉及一種功率傳遞裝置，包括初級線圈，用于接收 待傳遞的功率；次級線圈，設置為可與該初級線圈通過電感耦合，用于 配合初級線圈將待傳遞的功率v^人初級線圈傳遞到次級線圈；其中該初級 線圈包括第一初級線圏和第二初級線圈，且該初級線圈和該次級線圈的 構造設置為，工作狀態下第一初級線圈、第二初級線圈以及次級線圈上 所產生的感應；茲場的方向一致。根據本專利技術的一個優選實施例，其中第一初級線圈、第二初級線圏 以及次級線圈依次嵌套，且次級線圈位于第一初級線圈和第二初級線圏 之間。根據本專利技術的另 一個優選實施例，其中第 一初級線圈的纏繞層數和 第二初級線圈的纏繞層數均為3層。根據本專利技術的另一個優選實施例，其中第一初級線圈，第二初級線 圈以及次級線圈的截面為同心的環形。本專利技術的另 一個方面涉及一種用于功率傳遞裝置中初級線圈的纏繞方法，包括纏繞初級線圈，該初級線圈用于接收待傳遞的功率；纏 繞次級線圈，該次級線圈可與該初級線圈通過電感耦合，用于配合初級 線圏將待傳遞的功率從該初級線圈傳遞到次級線圈；其中所述初級線圈 包括第一初級線圏和第二初級線圈，且該初級線圈和該次級線圏的構造 設置為，工作狀態下第一初級線圏、第二初級線圈以及次級線圈上所產 生的感應》茲場的方向 一致。本專利技術的另一個方面涉及一種照明系統，包括功率傳遞裝置，該 裝置包括初級線圈，用于接收待傳遞的功率；次級線圈，與該初級線 圈通過電感耦合，用于配合該初級線圈將待傳遞的功率從該初級線圏傳 遞到次級線圈；該照明系統還包括照明裝置，與該次級線圏相耦合，用 于提供照明；其中所述初級線圈包括第一初級線圈和第二初級線圈，且 初級線圏和次級線圈的構造設置為工作狀態下第 一初級線圈、第二初級 線圈以及次級線圏上所產生的感應磁場的方向 一致。附圖說明參照優選實施例的乂>開內容，并且特別參照附圖，將可以更好地理 解本專利技術的這些和其他方面以及優點，在附圖中圖1示意性地示出了現有技術的變壓器，其中圖la是初級線圈和 次級線圈的橫截面圖，圖lb是初級線圈和次級線圈的頂視圖。圖2示意性地示出了根據本專利技術的功率傳遞裝置，其中圖2a是功 率傳遞裝置的橫截面圖，圖2b是功率傳遞裝置的頂視圖。圖3示意性地示出了初級線圈和次級線圈之間場的分布。圖4示意性地示出了根據本專利技術的照明系統中的初級線圈，其中圖 4a是初級線圈的頂視圖，圖4b是初級線圈的橫截面圖。圖5示意性地示出了根據本專利技術的照明系統中的次級線圏，其中圖 5a是次級線圈的頂視圖，圖5b是次級線圈的橫截面圖。具體實施例方式下面以照明應用為例子示范性地說明根據本專利技術的功率傳遞裝置。特殊照明應用的電感耦合系統并不是將功率傳遞到沒有電極的放電 管(例如QL),而是使用變壓器方法將功率從初級線圈耦合到次級線 圈而不需要直接電接觸。這種照明系統當前應用于空氣管道應用中，在 以后，該應用范圍將會擴展到更寬的應用范圍。變壓器從機械直徑來看的最大部件是初級線圏。初級線圈的最小尺 寸取決于初級側所需的電感量。初級線圈的電感量可以通過增加線圈層 數來增加，在線圈層數不變的情況下，也可以通過增加線圈的高度來增 加。通過增加線圈高度的方式來增加電感量，會導致整個系統變得更 高。當功率傳遞系統的高度由電子部件的設置高度所限制時，需要設計 線圈使得其具有更高的電感但不增加線圈的高度。下面舉例說明，在所需電感是600yH的情況下，對導線類型以及 層數的計算結果如下表所示。表1<table>table see original document page 6</column></row><table>由表l可以看出，當考慮繞組損耗(最后一列)時，針對損耗的最優設計是初級線圏具有6層(最后一行)的設計。線圈中的損耗包括銅 耗和鄰近損耗。銅耗取決于線圈中的銅導線的長度和直徑。當初級線圏 具有更多的層時，鄰近損耗會增加。因此，初級線圈采用7層的結構不 僅會增加銅耗，而且還會增加鄰近損耗。當考慮功率傳遞性能時，也不是線圓層數越多，功率傳遞性能就越好。根據經驗數據表明，當初級線 圏的層數不超過3層時，系統的功率傳遞性能達到最優。當疊加的線圈層數超過3層時，功率傳遞性能并不會隨之進一步改善。根據表l提供 的數據，當采用3層初級線圈時，意味著該系統將會有11.2瓦的損耗， 而根據考慮損耗的最優方案，即6層初級線圏只有3瓦的損耗。 下表示出了初級線圈的損耗作為高度的函數。表2<table>table see original document page 7</column></row><table>從表2可以看出，即使將3層初級線圏的高度從10 mm增加到28 mm，也不能與6層初級線圏方案的低損耗量(3W)相比。因此，在提 高功率傳遞性能和降低功率損耗之間需要達到一種平衡。因此，本專利技術的一個實施例提出了一種功率傳遞裝置，其將初級線 圈分成兩個部分，即第一初級線圈和第二初級線圈，如圖2所示。圖2a 是根據本專利技術的一個實施例的功率傳遞裝置的橫截面圖，而圖2b是根 據本專利技術的一個實施例的功率傳遞裝置的頂視圖。由圖2可以看出，第 一初級線圈、第二初級線圈以及次級線圏依次嵌套，且次級線圏位于第 一初級線圈和第二初級線圈之間。為了獲得更好的功率傳遞性能，第 一初級線圈的纏繞層數和第二初 級線圈的纏繞層數均為3層。在這個實施例中，第一初級線圈、第二初級線圈以及次級線圈的截 面為同心的環形。4旦是本領域:忮術人員應該理解的是，截面為同心的環 形僅僅是一個例子，而不是對本專利技術的限制。第一初級線圈、第二初級 線圈以及次級線圈的截面可以是任意形狀的同心閉合曲線。例如，在才艮 據本專利技術的另一個實施例中，第一初級線圈、第二初級線圈以及次級線 圈的截面可以是同心的矩形。圖3示意性地示出了初級線圈和次級線圈之間場的分布，其中初級 線圈和次級線圈的構造設置為，工作狀態下第一初級線圏、第二初級線 圈以及次級線圈上所產生的感應》茲場的方向 一致。將初級線圈分成兩個 部分能夠顯著地降低功率消耗，并且同時將高度保持在較低的外形輪 廓。根據本專利技術的初級線圈與傳統的初級線圈相比，電感量有所提高。 根據本專利技術的一個優選實施例的初級線圏比圖1所示的傳統初級線圈的電感量高出80%，但是高度并沒有改變。此外，根據本專利技術的另一個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功率傳遞裝置，包括：　初級線圈，用于接收待傳遞的功率；　次級線圈，設置為可與該初級線圈通過電感耦合，用于配合初級線圈將待傳遞的功率從初級線圈傳遞到次級線圈；　其中該初級線圈包括第一初級線圈和第二初級線圈，且該初級線圈和 該次級線圈的構造設置為，工作狀態下第一初級線圈、第二初級線圈以及次級線圈上所產生的感應磁場的方向一致。

【技術特征摘要】
1. 一種功率傳遞裝置，包括初級線圈，用于接收待傳遞的功率；次級線圈，設置為可與該初級線圈通過電感耦合，用于配合初級線圈將待傳遞的功率從初級線圈傳遞到次級線圈；其中該初級線圈包括第一初級線圈和第二初級線圈，且該初級線圈和該次級線圈的構造設置為，工作狀態下第一初級線圈、第二初級線圈以及次級線圈上所產生的感應磁場的方向一致。2. 如權利要求1所述的功率傳遞裝置，其中第一初級線圏、第二 初級線圈以及次級線圈依次嵌套，且次級線圈位于第一初級線圈和第二 初級線圈之間。3. 如權利要求2所述的功率傳遞裝置，其中第一初級線圏的纏繞 層數和第二初級線圏的纏繞層數均為3層。4. 如權利要求2所述的功率傳遞裝置，其中第一初級線圏、第二 初級線圏以及次級線圈的截面為同心的環形。5. 如權利要求2所述的功率傳遞裝置，其中第二初級線圈位于次 級線圏的內側，在第二初級線圈的中心位置設置有鐵心。6. —種用于功率傳遞裝置中線圈的纏繞方法，包括 纏繞初級線圏，該初級線圏用于接收待傳遞的功率； 纏繞次級線圈，該次級線圈可與該初級線圈通過電感耦合，用于配合初級線圏將待傳遞的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：E埃伯森，
申請(專利權)人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：發明
國別省市：NL[荷蘭]