无线电源装置的制作方法

文档序号：11531819阅读：113来源：国知局

本发明的实施方式涉及一种无线电源装置。

背景技术：

本部分中描述的内容仅提供关于本发明的实施方式的背景信息，而并不构成现有技术。

总体上，电动车辆指使用电作为用于驱动车辆的动力源的车辆，并且为了驱动电动车辆，对安装在电动车辆上的电池进行充电，以使得通过充入的电力来驱动电动车辆。然而，当辅助充电的人或机器直接将充电线连接至车辆以对车辆进行充电时，这种过程是不方便的，并且用户在手握紧插头的同时将电线连接至电动车辆的过程中可能受到电击。以这种方式，通过使用充电线对电动车辆的电池进行充电的方法给用户带来不便利性并且引起用户受电击，最近已经积极展开了对于可对电动车辆的电池进行无线充电的无线电源装置的研究和开发。

技术实现要素：

【技术问题】

本发明的实施方式涉及一种无线电源装置，该无线电源装置可增加动力拾取单元中感应的感应电动势、通过形成动力拾取单元使得动力拾取芯体包围动力拾取线缆的拐角而减少芯体损耗并且提高功效、通过构成动力馈送单元使得在不使用动力馈送芯体的情况下可仅通过动力馈送线缆输送磁通量而可减少制造动力拾取芯体所消耗的巨大材料成本，从而提高价格竞争力、减少重量和体积、并且使得便于安装无线电源装置，并且通过构成动力拾取单元使得动力拾取单元包括多个动力拾取芯体并且通过减少动力拾取单元的重量和体积而可提高安装有动力拾取单元的车辆的行驶效率。

【技术方案】

根据本发明的实施方式，用于将电力无线地供应至车辆的无线电源装置可包括：动力拾取线缆，动力拾取线缆包括在第一方向上彼此间隔开的一对第一元件和连接第一元件的相对端的一对第二元件；以及动力拾取芯体部分，动力拾取芯体部分包括沿着与第一方向垂直的第二方向设置以分别包围该对第一元件的一对动力拾取芯体，并且动力拾取芯体部分可包括动力拾取单元，动力拾取单元包围由该对第一元件和该对第二元件形成的至少一个连接部。

动力拾取芯体中的每个包括布置成一行的多个动力拾取芯体元件。

无线电源装置可进一步包括：动力馈送单元，动力馈送单元与动力拾取单元的下侧间隔开，以向动力拾取单元提供磁通量。

动力馈送单元可包括动力馈送线缆并且在不使用动力馈送芯体的情况下输送磁通量。

动力拾取芯体元件中的至少一个可包围对应的第一元件，并且动力拾取芯体元件中的另一个可包围连接部。

动力拾取芯体元件中的另一个可包围对应的第一元件并且其一端可在第二方向上延伸以包围连接部。

动力拾取芯体中的另一个可从顶部包围连接部。

动力拾取芯体元件中的另一个可从连接部的顶部延伸。

动力拾取芯体元件中的另一个可在第二方向上包围连接部的两侧中的至少一侧。

动力拾取芯体元件中的每个可包括支持端，支持端在动力拾取芯体元件的相对端处从与动力拾取芯体元件的延伸方向垂直的方向中的至少一个方向延伸。

设置在该对动力拾取芯体的动力拾取芯体元件中的支持端可彼此间隔开预定距离。

动力拾取芯体部分可包括多个动力拾取线缆。

动力馈送单元可包括：一对动力馈送芯体部分，其中多个条形动力馈送芯体布置在预定方向上并且被平行设置成彼此间隔开预定宽度；以及馈送线缆，馈送线缆设置在动力馈送芯体部分中。

动力馈送单元可包括：一对动力馈送芯体部分，其中多个条形动力馈送芯体布置在预定方向上并且被平行设置成彼此间隔开预定宽度；以及馈送线缆，馈送线缆设置在动力馈送芯体部分中，并且动力馈送芯体中的每个可包括被设置成与由动力馈送芯体部分形成的平面平行的水平元件和在与水平元件垂直的方向上延伸的竖直元件，以具有l形。

【有利效果】

根据本发明的实施方式，通过将动力拾取芯体形成为使得动力拾取芯体包围动力拾取线缆的拐角可减少芯体损耗，并且相应地，可增加动力拾取单元中感应的感应电动势。

进一步地，通过减少制造动力馈送芯体所消耗的巨大材料成本可提高价格竞争力，并且通过减少无线电源装置的重量和体积可便于安装无线电源装置。

此外，通过减少动力拾取单元的重量和体积可提高安装有动力拾取单元的车辆的驱动效率。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的示图。

图2是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送单元的示图。

图3是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取单元的立体图。

图4是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取线缆的立体图。

图5是详细示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取芯体元件的示图。

图6是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送线缆的立体图。

图7是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送线缆和动力拾取单元的立体图。

图8是用于比较根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取性能的示图。

图9是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送单元和包括具有一体式盖的动力拾取芯体部分的动力拾取单元的立体图。

图10是用于比较当根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取芯体部分具有一体式盖时的动力拾取性能的示图。

图11是示出在根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送单元包括具有条形动力馈送芯体的动力馈送芯体部分的情况下的立体图。

图12是示出在根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送单元包括含l形动力馈送芯体的动力馈送芯体部分的情况下的立体图。

图13是详细示出c形动力馈送芯体部分15的示图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本发明进行详细描述。

关于附图中的元件的参考标号，应注意，即使在不同附图中示出，相同元件也具有相同参考标号。进一步地，在本发明的描述中，当它们可能使本发明的实质不清晰时，可以省去对已知配置和已知功能的细节描述。

进一步地，在本发明的元件的描述中，可以使用诸如第一、第二、a、b、(a)、以及(b)的术语。然而，术语用于区分一个元件与另一元件，但并不限制元件的实质、序列、或顺序。当描述一个元件“连接”或“耦接”至另一元件时，第一元件可直接连接至第二元件，但第一元件连接至第二元件的同时，第一元件与第二元件之间可存在第三元件。

通常，无线电源装置使用其中通过供应高频电力而形成磁通量并且使用通过磁通量的变换而产生的感应电动势的方法。

图1和图2是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的示图。根据本发明的实施方式的无线电源装置包括动力馈送单元10和动力拾取单元20。动力馈送单元10包括动力馈送线缆12和含多个动力馈送芯体15的动力馈送芯体部分14，并且相应地，消耗大量的芯体材料使得需要巨大的制造成本。

进一步地，当将包括e形动力拾取芯体22的动力拾取单元20安装在车辆下方时，车辆的总体重量由于动力拾取单元20的重量而大大增加，降低车辆的驱动效率。

图3是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取单元300的立体图。图4是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取线缆320的立体图。图5是详细示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取芯体元件342和362的示图。图6是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送线缆420的立体图。图7是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送线缆420和动力拾取单元300的立体图。

在下文中，将参考图3至图7描述根据本发明的实施方式的无线电源装置的配置和操作。

根据本发明的实施方式的无线电源装置可包括动力拾取单元300和动力馈送单元400。动力拾取单元300可包括含第一动力拾取芯体340和第二动力拾取芯体360的动力拾取芯体部分330以及动力拾取线缆320，并且动力馈送单元400可包括动力馈送线缆420。

动力馈送单元400可被配置为从连接至动力馈送线缆420的逆变器(未示出)接收高频电力、产生磁通量、并且将产生的磁通量输送至动力拾取单元300，并且动力馈送单元400可安装在车辆(未示出)行进的道路表面(未示出)上、铁路表面(未示出)上、或停车/停留区域(未示出)上，但是，本发明并不局限于此。馈送线缆420可包括一对纵向元件422和424及一对横向元件426和428。该对纵向元件422和424可沿着车辆(未示出)行进的线路(未示出)设置，以在与线路的纵长方向(以下“第二方向”)垂直的方向(以下“第一方向”)上彼此间隔开预定距离，并且该对纵向元件422和424的相对端可通过该对横向元件426和428彼此连接。在根据本发明的实施方式的无线电源装置的配置和操作的描述中，尽管将设置了一个动力馈送线缆420描述为实例，然而，这是简单实施方式，并且可考虑无线电源装置所需的电力的量级等而设置多个动力馈送线缆420，或者动力馈送线缆420可以是缠绕多个线缆的线缆束。进一步地，尽管将馈送线缆420的截面是矩形描述为实例，然而，这是简单的实施方式，并且动力馈送线缆420的截面可具有各种形状，包括圆形、椭圆形、以及多边形。

设置在根据本发明的实施方式的无线电源装置中的动力馈送单元400包括动力馈送线缆420，并且被配置为在不使用动力馈送芯体的情况下产生磁通量并将产生的磁通量输送至动力拾取单元300。

参考图7，动力拾取单元300可设置在动力馈送单元400上方，以在与动力馈送单元400间隔开预定间隔的同时磁性地耦接至动力馈送单元400。动力拾取单元300可安装在车辆(未示出)下方以可移动。在这种情况下，需要无线供应电力的车辆(未示出)可在停在动力馈送单元400的安装点的同时接收电力，并且甚至可在车辆(未示出)行进的同时继续接收电力。

如图4中示出的，动力拾取线缆320可包括一对第一元件322和324以及一对第二元件326和328。该对第一元件322和324在第一方向上彼此间隔开，并且该对第一元件322和324的相对端可连接至该对第二元件326和328。连接部323、325、327、以及329形成在第一元件322和324与第二元件326和328之间。在根据本发明的实施方式的无线电源装置的配置和操作的描述中，尽管将动力拾取线缆320的截面是矩形描述为实例，然而，这是简单的实施方式，并且动力拾取线缆320的截面可具有各种形状，包括圆形、椭圆形、以及多边形。可考虑无线电源装置所需的电力的量级和动力拾取单元的尺寸，适当选择所设置的动力拾取线缆320的数量。当提供了多个动力拾取线缆320时，动力拾取线缆320可牢靠地并联或以组合形式连接至彼此。

如图3和图4中示出的，第一动力拾取芯体340和第二动力拾取芯体360可分别包围该对第一元件322和324，并且可沿着第二方向设置。第一动力拾取芯体340可包括布置成一行的多个动力拾取芯体元件342。进一步地，第一拾取芯体340可包括包围第一元件322与第二元件326和328的至少一个连接部323和327的动力拾取芯体元件346和348。同样，第二动力拾取芯体360可包括布置成一行的多个动力拾取芯体元件362。进一步地，第二动力拾取芯体360可包括包围第一元件324与第二元件326和328的至少一个连接部325和329的动力拾取芯体元件366和368。

如图5中示出的，尽管动力拾取芯体元件342和362可具有订书机形状，以包围第一元件322和324，然而，本发明并不局限于此，而是，动力拾取芯体元件342和362可具有视情况而定的包括c形的各种形状。动力拾取芯体元件342和362可包括支持端343和363，支持端343和363在与动力拾取芯体元件342和362延伸的方向垂直的方向中的至少一个方向上从动力拾取芯体元件342和362的相对端延伸。当布置并且设置有动力芯体元件342和362时，尽管支持端343和363可用作支撑件或有助于形成穿过动力拾取芯体元件342和362的磁通量的路径，然而，本发明并不局限于此。尽管未示出，然而，包围连接部323、325、327、以及329的动力拾取芯体元件346、348、366、以及368也可包括支持端343和363。在根据本发明的实施方式的无线电源装置的配置和操作的描述中，尽管将动力拾取芯体元件342、362、346、348、366、以及368的截面具有矩形形状描述为实例，然而，这是简单的实施方式，并且动力拾取芯体元件342、362、346、348、366、以及368的截面根据需要可具有各种形状，包括圆形、椭圆形、以及多边形。尽管动力拾取芯体元件342、362、346、348、366、以及368的材料可以是可由于电磁感应现象而易于形成磁场的铁素体，然而，本发明并不局限于此。

参考图3和图4，动力拾取芯体元件346和348可在第二方向上延伸，以包围第一元件322与第二元件326和328的连接部323和327的上侧。尽管动力拾取芯体元件346和348在第二方向上延伸的长度可与第二元件326和328的厚度或直径相同，然而，本发明并不局限于此，而是可根据需要适当选择延伸的长度。同样，动力拾取芯体元件366和368可在第二方向上延伸，以包围第一元件324与第二元件326和328的连接部325和329的上侧。尽管动力拾取芯体元件366和368在第二方向上延伸的长度可与第二元件326和328的厚度或直径相同，然而，本发明并不局限于此，而是可根据需要适当选择延伸的长度。尽管未示出，然而，动力拾取芯体元件346、348、366、以及368可延伸，以包围与第二方向相对应的至少一个连接部323、325、327、以及329的侧表面。

如上所述，因为无线电源装置的动力馈送单元400在不使用动力馈送芯体的情况下仅利用动力馈送线缆420输送磁通量，所以通过减少制造动力馈送芯体消耗的巨大材料成本可提高价格竞争力，并且通过减少其重量和体积可简单安装无线电源装置。

进一步地，因为动力拾取芯体340和360包括多个动力拾取芯体元件342、346、348、362、366、以及368，所以与由kaist发明的常规e形动力拾取芯体相比，动力拾取芯体340和360的重量和体积可以减少，因此，预期将提高安装有动力拾取单元的车辆的驱动效率。

图8是用于比较根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取性能的示图。图9是示出根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送单元400以及包括具有一体式盖的动力拾取芯体部分330的动力拾取单元300的立体图。图10是用于比较当根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取芯体部分300具有一体式盖时的动力拾取性能的示图。

在下文中，将参考图7至图10比较根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取性能。

根据试验结果，在根据本发明的实施方式的图7中的无线电源装置的动力拾取单元300中感应的感应电动势的电压是11.539kv(峰值)，并且比在图1中的常规无线电源装置的动力拾取单元20中感应的感应电动势的电压8.37kv(峰值)更高。从试验结果可以看出，在根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取单元300中感应的电动势的电压增加至高于在图1中的常规无线电源装置的动力拾取单元20中感应的感应电动势的电压。

如图8中示出的，在不包括包围第一元件322和324与第二元件326和328的连接部323、325、327、以及329的动力拾取芯体元件346、348、366、以及368的动力拾取单元80中，所包含的感应电动势的电压为9.76kv(峰值)。

即，如图7中示出的，因为动力拾取单元300包括包围第一元件322和324与第二元件326和328的连接部323、325、327、以及329的动力拾取芯体元件346、348、366、以及368，所以应当认识到，与图8中不包括包围第一元件322和324与第二元件326和328的连接部323、325、327、以及329的动力拾取芯体元件346、348、366、以及368的动力拾取单元80相比，感应的电动势增加。

在图9中的无线电源装置中，根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取单元300不包括多个动力拾取芯体元件342、362、346、348、366、以及368，而是包括一体化形成的第一动力馈送芯体340和第二动力馈送芯体360，以包围第一元件322和324与第二元件326和328的连接部323、325、327、以及329，并且在这种情况下，可以看出，在动力拾取单元300中包含的感应电动势的电压是11.540kv(峰值)，并且比在图1中的常规无线电源装置的动力拾取单元20中感应的感应电动势的电压8.37kv(峰值)更高，并且比在图7中包括多个动力拾取芯体元件342、362、346、348、366、以及368的动力拾取单元的情况下的电动势略高。

如图10中示出的，在不包围第一元件322和324与第二元件326和328的连接部323、325、327、以及329的动力拾取单元100中感应的电动势的电压是10.137kv(峰值)。即，如图9中示出的，可以看出，因为动力拾取单元300包围第一元件322和324与第二元件326和328的连接部323、325、327、以及329，所以与图10中示出的动力拾取单元100不包围第一元件322和324与第二元件326和328的连接部323、325、327、以及329的情况相比，感应的电动势可增加。

如上所述，可以看出，在图7中的包括多个动力拾取芯体元件的动力拾取单元中感应的电压与在图9中的一体化形成的动力拾取单元中感应的电压基本上相同。可以看出，在图7中的动力拾取单元中感应的电压与在图9中的动力拾取单元中感应的电压没有不同，同时显著减少了形成芯体所消耗的材料的量。这就是通过形成根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力拾取单元以使得动力拾取单元包围第一元件与第二元件的连接部而获得的效果。

图11是示出在根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送单元400包括具有条形动力馈送芯体1120的动力馈送芯体部分1110的情况下的立体图。图12是示出在根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送单元400包括含l形动力馈送芯体1220的动力馈送芯体部分1210的情况下的立体图。

如图11中示出的，动力馈送单元400可包括动力馈送芯体部分1110，动力馈送芯体部分1110包括布置在预定方向上并且被彼此平行设置成彼此间隔开预定宽度的多个成对的条形动力馈送芯体1120。当在第二方向上观看时，作为整体，条形动力馈送芯体1120中的每个具有为预定长度的条形。条形动力馈送芯体1120设置在与道路表面(未示出)、铁路表面(未示出)、或停车/停留区域(未示出)的底部平行的方向上。如图11中示出的，尽管将条形动力馈送芯体1120的截面是矩形描述为实例，然而，这是简单的实施方式，并且条形动力馈送芯体1120的截面可具有各种形状，包括圆形、椭圆形、以及多边形。尽管优选为条形动力馈送芯体1120的材料是易于通过电磁感应现象形成磁场的铁素体，然而，本发明并不局限于此。

与e形动力馈送芯体相比，具有条形磁场形成部分的动力馈送芯体形成磁场的范围更小。这是因为磁场形成部分的结构的尺寸相对小并且长度最小化而使得主要形成磁场的其第一纵长端和第二纵长端被定位成彼此靠近，所以该端与第二端之间形成的磁场的空间距离变短。

因为与e形动力馈送芯体相比，条形动力馈送芯体1120可具有小的体积和简单的结构，所以空间效率可提高并且制造成本可减少。进一步地，即使动力馈送芯体与动力拾取芯体之间的距离相对远，上述所述无线电源装置也可在动力馈送芯体与动力拾取芯体之间有效地供应电力。

进一步地，如图12中示出的，动力馈送单元400可包括动力馈送芯体部分1210，动力馈送芯体部分1210包括布置在预定方向上并且被平行设置成彼此间隔开预定宽度的多个成对的l形动力馈送芯体1220。l形动力馈送芯体中的每个包括被设置成与道路表面(未示出)、铁路表面(未示出)、或停车/停留区域(未示出)的底部平行的水平元件1222以及在与水平元件1222的一端垂直的方向上延伸的竖直元件1224，以具有l形。尽管优选为水平元件1222的长度大于竖直元件1224的长度并且竖直元件1224定位在l形动力馈送芯体1220的横长外围处，然而，本发明并不局限于此。如图12中示出的，尽管将l形动力馈送芯体1220的截面是矩形描述为实例，然而，这是简单的实施方式，并且l形动力馈送芯体1220的截面可根据需要具有各种形状，包括圆形、椭圆形、以及多边形。尽管l形动力馈送芯体1220的材料可以是可由于电磁感应现象而易于形成磁场的铁素体，然而，本发明并不局限于此。进一步地，尽管优选为馈送线缆420定位于水平元件1222的上方并且被设置成邻近于竖直元件1224，然而，本发明并不局限于此。

与条形动力馈送芯体11相比，l形动力馈送芯体1220具有更短的磁路长度。在小范围内形成的磁场的磁通量衰减至小的程度。这是因为当mpl变大时，磁通量在更大范围内衰减。根据本发明的实施方式的无线电源装置的动力馈送芯体的磁通量在小范围内衰减，所以与另一结构的无线电源装置相比，在无线馈送期间可减少芯体损耗，并且可获得相对高的感应电压。

因为l形动力馈送芯体1220具有相对简单的结构，所以可易于制造并且可节省制造成本，并且具体地，因为动力馈送芯体的体积小，所以整个无线电源装置在空间上限制于小范围内。

图13是详细示出c形动力馈送芯体部分15的示图。

提供一对动力馈送芯体部分15，其中多个c形磁形成部分130布置在预定方向上并且被平行设置成彼此间隔开预定宽度，并且该对动力馈送部分产生磁场，磁场的方向随着接收的ac电力的相位的改变而周期性地改变。在此，磁场形成部分中的每个具有包括第一区段131和第二区段132的半圆柱形形状，第一区段131和第二区段132通过在磁场形成部分的径向方向上切割圆柱体而获得，在第一区段131与第二区段132之间产生的磁场的方向随着供应的ac电力的相位的改变而改变，并且在第一区段131与磁场形成部分130的主体及第二区段132之间形成磁场的至少一部分。

与另一形式的动力馈送芯体部分相比，由布置有本发明的c形磁场形成部分130的动力馈送芯体部分形成的磁场的范围小。这是因为磁场形成部分130的结构的尺寸相对小并且在第一区段131与第二区段132之间形成的磁场的空间距离随着主要形成磁场的第一区段131和第二区段132定位成彼此靠近而变短。

在小范围内形成的磁场的磁通量在小范围内衰减。这是因为随着磁场的空间距离变大，磁通量可在更大范围内衰减。因为本发明的动力馈送芯体部分的磁通量在小范围内衰减，所以与另一结构的无线电源装置相比，可在无线馈送期间减少功耗并且可获得相对高电流和相对高电压的电动势。进一步地，因为与另一结构的动力馈送芯体相比，本发明的动力馈送芯体部分具有简单的结构，所以该芯体部分可易于制造并且可节省制造成本，并且具体地，因为动力馈送芯体部分的体积小，所以整个无线电源装置在空间上局限于更小的范围内。进一步地，因为根据本发明的磁场的范围作为整体较小，所以通过减少emf的范围可以减小由于emf、电子设备的损坏或故障而对人体造成的危害影响。

同样，通过使用图11至图13中的动力馈送芯体部分15的条形、l形、或c形动力馈送芯体，可减少磁路长度(mpl)，并且因此可减小芯体损耗。

即使至今已经描述了构成本发明的实施方式的全部元件耦接至一体或耦接至彼此以进行操作，然而，本发明不必局限于此实施方式。即，在不背离本发明的目的范围的情况下，所有元件可选择性地耦接至一个或多个，以进行操作。

上述描述是本发明的技术实质的简单实例，并且在不背离本发明的特性的情况下，本发明所属领域的普通技术人员可对本发明进行各种修正和修改。相应地，提供本发明中公开的实施方式并非限制、而是对本发明的技术实质进行说明，并且本发明的技术实质的范围并不受实施方式的限制。本发明的范围应由权利要求来解释，并且全部等同技术实质应被解释为包括在本发明的范围内。

<参考标号的描述>

130：磁场形成部分

131：第一区段132：第二区段

15：c形动力馈送芯体

300：动力拾取单元

320：动力拾取线缆

330：动力拾取芯体部分

340：第一动力拾取芯体360：第二动力拾取芯体

342、362：动力拾取芯体元件

400：动力馈送单元

420：动力馈送线缆

1110、1210：动力馈送芯体部分

1120：条形动力馈送芯体1220：l形动力馈送芯体