电磁场限制的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及对电磁场的控制。本发明关于无线电力传递系统装置及系统(通常被 称为感应电力传递(IPT)装置及系统）。本发明特别关于例如用于无线电力传递系统的感应 电力传递垫等磁通量禪合设备。
【背景技术】
[0002] -些IPT系统(例如IPT道路应用）中的很受关注的问题是抑制从运些系统中的气 隙漏出或从其中需要磁通量进行感应电力传递的区漏出的磁通量。对静止及移动的系统进 行充电及供电时存在此问题，无论它们是高功率还是低功率系统。实例包含:低功率电子装 置，例如手机、平板计算机、笔记本计算机、计算机外围设备、照明系统;较高功率装置，例如 家用电器、机器人、自动导引车辆(如电动车辆化V))、工业设备。
[0003]可W使用实现从道路进行EV无线充电的系统的实例来描述所述问题。在此系统 中，所述道路包含通量禪合器，其可W由电力供应器激励W提供时变磁通量。车辆上的对应 的通量禪合器允许车辆无线地(感应地)禪合到电力供应器。在通量禪合结构之间存在气 隙。所述气隙可变化且相对很大，且在道路通量禪合器与车辆上的通量禪合器之间可能存 在相当大的未对准。不存在于用于禪合的适当区中的磁通量(在本文中被称作禪合通量)是 不想要的且在本文中被称作漏通量。漏通量可从通量禪合结构之间的间隙逃逸且干扰其他 物体或系统。在此实例中，要求将可允许的漏通量维持在非常低的水平，而不管正从电力供 应器将相对大量的电力传递到车辆。
[0004]紧邻车辆所允许的实际通量密度可为17叫，其可与大约60叫的地球磁场相当，主 要差异是地球场是恒定DC场，而IPT系统将具有在10曲Z与140曲Z之间的频率下的交替场。
[0005]本发明的目的是减小从其中需要磁通量进行感应电力传递的区（例如IPT系统中 的气隙)漏出的磁场。
【发明内容】
[0006]在一个方面中，本发明提供一种磁通量禪合设备，其包括：
[0007]用于产生或接收磁禪合通量的线圈；及
[0008]包括相对高的磁导率材料的漏通量元件；
[0009]其中所述漏通量元件通过相对低的磁导率区与所述线圈分开，且定位成独立于禪 合通量而提供用于漏通量的受控路径。
[0010] 所述相对低的磁导率区包括所述线圈与所述漏通量元件之间的空间，但可替代地 包括另一材料。
[0011] 所述泄漏元件可建构或定位成在使用中实质上防止磁饱和。其还设置、建构或定 位成提供使漏通量返回到线圈的路径。所述漏通量元件还可包括多个离散件的具有相对高 的磁导率的材料。材料的所述件可接合在一起，或可放置成彼此邻近。
[0012] 在一个实施例中，漏通量元件实质上包围线圈的周边。在另一个实施例中，其实质 上仅与设备或线圈的一或多个(例如一个或两个)侧相关联。
[0013]所述磁通量禪合设备可包含磁导性部件，其与线圈磁性相关联W促进产生或接收 禪合通量。所述漏通量元件可W由从时变磁场吸收能量的材料形成。在一个实施例中，所述 漏通量元件可W由具有磁滞的材料形成，使得所述漏通量元件中的磁通量失去能量。优选 地，所述材料具有高矫顽磁性或高顽磁性中的至少一者。
[0014]在一个实施例中，所述漏通量元件可在其中出现漏通量的区之间延伸及/或可W 布置成拦截其中定位设备的环境中的通量的泄漏路径。优选地，所述漏通量元件是相对非 导电的。其还可具柔性。
[0015]在另一方面中，本发明提供一种电磁波吸收器，其包括:布置在第一层中的高磁导 率磁性材料;及布置在第二层中的导电或低磁导率材料。
[0016]所述电磁波吸收器可进一步包括布置在第=层中的高磁导率磁性材料;并且其中 所述导电或低磁导率层是布置在第一及第=层之间的中间层。
[0017] 优选地，所述第一或第二高磁导率层中的至少一者从时变磁场吸收能量。所述第 一和第二高磁导率层可具有不同的磁导率。所述高磁导率层中的至少一者可具有足W防止 所述层在使用中变得磁饱和的体积或厚度。所述低磁导率层可具有小于用于所需的吸收频 率的集肤深度的级别的厚度。
[0018]在一个实施例中，所述高磁导率层中的一或多者包括通过非金属非磁性材料分离 的高磁导率材料的多个组件层。组件层的数目调适成防止给定通量的磁饱和。而且，组件层 的数目调适成使得高磁导率层中的至少一者提供对磁通量的所需衰减。
[0019]所述层中的任何一或多者可包括迂曲路径W促进能量耗散。在一个实施例中，连 续层中的材料的相对电导及磁阻具有较大差异，W便在相应的层中含有电场或磁场。本发 明还提供包括多层亚铁磁性或铁磁性材料与多层导电或低磁导率材料交替的电磁波吸收 器。
[0020] 在另一方面中，本发明大体上提供一种磁通量禪合设备，其包括:用于产生或接收 磁禪合通量的线圈；
[0021] 包括相对高的磁导率材料的漏通量元件;且
[0022] 其中所述漏通量元件通过相对低的磁导率区与所述线圈分开，使得由所述线圈产 生的漏通量实质上被限制于所述漏通量元件。
[0023]在一个实施例中，所述相对低的磁导率区包括所述线圈与所述漏通量元件之间的 空间。
[0024]在一个实施例中，所述漏通量元件实质上包围所述线圈。
[0025]在一个实施例中，所述漏通量元件包括多个离散件的具有相对高的磁导率的材 料。所述件材料可接合在一起，或可放置成彼此邻近。
[0026]在一个实施例中，所述磁通量禪合设备包含磁导性部件，其与所述线圈磁性相关 联W促进产生或接收禪合通量。
[0027]本发明的方面将从IPT禪合装置或垫的工作区域及/或高磁导率忍泄漏的漏通量 聚集在由高磁导率材料形成且界定漏通量的路径的泄漏元件内，借此减少在所述路径外部 的区中的漏通量。
[0028]所述泄漏组件可W由高度矫顽的材料形成，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现漏通量的区之间延伸及/或可W布置成拦截通过垫周 围的环境的通量的泄漏路径。
[0030] 本发明的方面提供用于将通量聚集在通过相对低磁导率的区分离的两个或更多 个高磁导率路径中W在所述两个路径中分离磁通量的构件。一个路径可布置成为IPT垫中 的禪合通量提供返回路径W便增强IPT垫的性能，且另一路径可布置成为从IPT垫渗漏的漏 通量提供受控路径W便减少受控路径旁边的漏通量。
[0031]本发明的方面可为IPT垫内的通量提供第一高磁导率路径且为从IPT垫渗漏的通 量提供第二高磁导率路径，其中所述第二高磁导率路径可相对于所述垫延伸W便拦截漏通 量且使远离相对于所述垫而定位的区的漏通量通道化。此拦截及通道化会减少运些区中的 漏通量。
[0032]在另一方面中，本发明大体上提供一种磁通量禪合设备，其包括：
[0033]用于产生或接收禪合通量的线圈；
[0034]与所述线圈磁性相关联的磁导性忍，及；
[0035]由磁可渗透性材料形成的泄漏元件，所述泄漏元件与所述忍隔开且提供让由所述 线圈产生的漏通量返回到所述忍的路径。
[0036]在一个实施例中，所述泄漏元件通过相对低磁导率的区与所述忍分开。
[0037]优选地，所述泄漏元件的磁导率与所述忍的磁导率相当或大于所述忍的磁导率。
[0038]优选地，所述泄漏元件包括非晶金属。所述泄漏元件可包括一或多层薄片材料。
[0039]在另一方面中，本发明大体上提供一种磁通量禪合设备，其包括：
[0040]用于产生或接收禪合通量的线圈；
[0041] 由高磁导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径。
[0042]所述设备可包含磁导性忍，其提供用于由所述设备产生或接收的禪合通量的路 径。
[0043]所述泄漏元件的磁导率可与所述忍的磁导率相当或大于所述忍的磁导率。
[0044]所述泄漏元件可通过相对低磁导率的区与所述忍分开。
[004引在另一方面中，本发明大体上提供一种磁通量禪合设备，其包括：
[0046]用于产生或接收禪合通量的线圈；
[0047]由磁导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径，且：
[0048]其中所述泄漏元件包含一或多个区域或相对高的磁阻。
[0049]在另一方面中，本发明提供用于一或多个IPT线圈的背衬，所述背衬包括：
[0050]由高磁导率材料形成的第一高磁导率元件；
[0051]由高磁导率材料形成的第二高磁导率元件;及
[0052]低磁导率元件，其由导电或低磁导率材料形成且布置在所述第一和第二高磁导率 元件之间。
[0053]第二高磁导率层可在一或多个方向上延伸超出低磁导率元件及第一高磁导率层。
[0054]所述第二高磁导率元件可包括一或多层或片材料。
[0055]所述低磁导率元件可包括一或多个层或片材料。
[0056]所述第一高磁导率层可适合于提供用于具有一或多个线圈的IPT系统的通量聚集 器
[0057] 所述第一高磁导率元件可为铁磁性或亚铁磁性材料。
[0058] 所述第二高磁导率元件可为铁磁性或亚铁磁性材料。
[0059] 高磁导率层可具有实质上高于空气的磁导率。高磁导率层可具有适合于将通量实 质上聚集在所述层内的磁导率，借此减少所述层周围的通量。所述第二高磁导率元件可在 使用中在线圈的远端W相对于第一高磁导率层成背衬。
[0060] 第二高磁导率层可展现出高于第一高磁导率层的矫顽磁性的矫顽磁性。第二高磁 导率层可具有矫顽磁性，使得第二高磁导率层衰减聚集在其内的通量。
[0061] 所述第二高磁导率层可具有高于第一高磁导率层的磁导率的磁导率。
[0062] 第二高磁导率层可包括通过非金属非磁性材料分离的高磁导率材料的多个组件 层。层的数目可使得第二高磁导率层对于给定通量不饱和，或使得第二高磁导率层提供对 通量的最佳衰减。
[0063] W上元件中的