電磁場限制的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及對電磁場的控制。本發明關于無線電力傳遞系統裝置及系統(通常被 稱為感應電力傳遞(IPT)裝置及系統）。本發明特別關于例如用于無線電力傳遞系統的感應 電力傳遞墊等磁通量禪合設備。
【背景技術】
[0002] -些IPT系統(例如IPT道路應用）中的很受關注的問題是抑制從運些系統中的氣 隙漏出或從其中需要磁通量進行感應電力傳遞的區漏出的磁通量。對靜止及移動的系統進 行充電及供電時存在此問題，無論它們是高功率還是低功率系統。實例包含:低功率電子裝 置，例如手機、平板計算機、筆記本計算機、計算機外圍設備、照明系統;較高功率裝置，例如 家用電器、機器人、自動導引車輛(如電動車輛化V))、工業設備。
[0003]可W使用實現從道路進行EV無線充電的系統的實例來描述所述問題。在此系統 中，所述道路包含通量禪合器，其可W由電力供應器激勵W提供時變磁通量。車輛上的對應 的通量禪合器允許車輛無線地(感應地)禪合到電力供應器。在通量禪合結構之間存在氣 隙。所述氣隙可變化且相對很大，且在道路通量禪合器與車輛上的通量禪合器之間可能存 在相當大的未對準。不存在于用于禪合的適當區中的磁通量(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構之間的間隙逃逸且干擾其他 物體或系統。在此實例中，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 應器將相對大量的電力傳遞到車輛。
[0004]緊鄰車輛所允許的實際通量密度可為17叫，其可與大約60叫的地球磁場相當，主 要差異是地球場是恒定DC場，而IPT系統將具有在10曲Z與140曲Z之間的頻率下的交替場。
[0005]本發明的目的是減小從其中需要磁通量進行感應電力傳遞的區（例如IPT系統中 的氣隙)漏出的磁場。

【發明內容】

[0006]在一個方面中，本發明提供一種磁通量禪合設備，其包括：
[0007]用于產生或接收磁禪合通量的線圈；及
[0008]包括相對高的磁導率材料的漏通量元件；
[0009]其中所述漏通量元件通過相對低的磁導率區與所述線圈分開，且定位成獨立于禪 合通量而提供用于漏通量的受控路徑。
[0010] 所述相對低的磁導率區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或定位成在使用中實質上防止磁飽和。其還設置、建構或定 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離散件的具有相對高 的磁導率的材料。材料的所述件可接合在一起，或可放置成彼此鄰近。
[0012] 在一個實施例中，漏通量元件實質上包圍線圈的周邊。在另一個實施例中，其實質 上僅與設備或線圈的一或多個(例如一個或兩個)側相關聯。
[0013]所述磁通量禪合設備可包含磁導性部件，其與線圈磁性相關聯W促進產生或接收 禪合通量。所述漏通量元件可W由從時變磁場吸收能量的材料形成。在一個實施例中，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]在一個實施例中，所述漏通量元件可在其中出現漏通量的區之間延伸及/或可W 布置成攔截其中定位設備的環境中的通量的泄漏路徑。優選地，所述漏通量元件是相對非 導電的。其還可具柔性。
[0015]在另一方面中，本發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 率磁性材料;及布置在第二層中的導電或低磁導率材料。
[0016]所述電磁波吸收器可進一步包括布置在第=層中的高磁導率磁性材料;并且其中 所述導電或低磁導率層是布置在第一及第=層之間的中間層。
[0017] 優選地，所述第一或第二高磁導率層中的至少一者從時變磁場吸收能量。所述第 一和第二高磁導率層可具有不同的磁導率。所述高磁導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。所述低磁導率層可具有小于用于所需的吸收頻 率的集膚深度的級別的厚度。
[0018]在一個實施例中，所述高磁導率層中的一或多者包括通過非金屬非磁性材料分離 的高磁導率材料的多個組件層。組件層的數目調適成防止給定通量的磁飽和。而且，組件層 的數目調適成使得高磁導率層中的至少一者提供對磁通量的所需衰減。
[0019]所述層中的任何一或多者可包括迂曲路徑W促進能量耗散。在一個實施例中，連 續層中的材料的相對電導及磁阻具有較大差異，W便在相應的層中含有電場或磁場。本發 明還提供包括多層亞鐵磁性或鐵磁性材料與多層導電或低磁導率材料交替的電磁波吸收 器。
[0020] 在另一方面中，本發明大體上提供一種磁通量禪合設備，其包括:用于產生或接收 磁禪合通量的線圈；
[0021] 包括相對高的磁導率材料的漏通量元件;且
[0022] 其中所述漏通量元件通過相對低的磁導率區與所述線圈分開，使得由所述線圈產 生的漏通量實質上被限制于所述漏通量元件。
[0023]在一個實施例中，所述相對低的磁導率區包括所述線圈與所述漏通量元件之間的 空間。
[0024]在一個實施例中，所述漏通量元件實質上包圍所述線圈。
[0025]在一個實施例中，所述漏通量元件包括多個離散件的具有相對高的磁導率的材 料。所述件材料可接合在一起，或可放置成彼此鄰近。
[0026]在一個實施例中，所述磁通量禪合設備包含磁導性部件，其與所述線圈磁性相關 聯W促進產生或接收禪合通量。
[0027]本發明的方面將從IPT禪合裝置或墊的工作區域及/或高磁導率忍泄漏的漏通量 聚集在由高磁導率材料形成且界定漏通量的路徑的泄漏元件內，借此減少在所述路徑外部 的區中的漏通量。
[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漏通量的區之間延伸及/或可W布置成攔截通過墊周 圍的環境的通量的泄漏路徑。
[0030] 本發明的方面提供用于將通量聚集在通過相對低磁導率的區分離的兩個或更多 個高磁導率路徑中W在所述兩個路徑中分離磁通量的構件。一個路徑可布置成為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]本發明的方面可為IPT墊內的通量提供第一高磁導率路徑且為從IPT墊滲漏的通 量提供第二高磁導率路徑，其中所述第二高磁導率路徑可相對于所述墊延伸W便攔截漏通 量且使遠離相對于所述墊而定位的區的漏通量通道化。此攔截及通道化會減少運些區中的 漏通量。
[0032]在另一方面中，本發明大體上提供一種磁通量禪合設備，其包括：
[0033]用于產生或接收禪合通量的線圈；
[0034]與所述線圈磁性相關聯的磁導性忍，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 線圈產生的漏通量返回到所述忍的路徑。
[0036]在一個實施例中，所述泄漏元件通過相對低磁導率的區與所述忍分開。
[0037]優選地，所述泄漏元件的磁導率與所述忍的磁導率相當或大于所述忍的磁導率。
[0038]優選地，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，本發明大體上提供一種磁通量禪合設備，其包括：
[0040]用于產生或接收禪合通量的線圈；
[0041] 由高磁導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]所述設備可包含磁導性忍，其提供用于由所述設備產生或接收的禪合通量的路 徑。
[0043]所述泄漏元件的磁導率可與所述忍的磁導率相當或大于所述忍的磁導率。
[0044]所述泄漏元件可通過相對低磁導率的區與所述忍分開。
[004引在另一方面中，本發明大體上提供一種磁通量禪合設備，其包括：
[0046]用于產生或接收禪合通量的線圈；
[0047]由磁導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區域或相對高的磁阻。
[0049]在另一方面中，本發明提供用于一或多個IPT線圈的背襯，所述背襯包括：
[0050]由高磁導率材料形成的第一高磁導率元件；
[0051]由高磁導率材料形成的第二高磁導率元件;及
[0052]低磁導率元件，其由導電或低磁導率材料形成且布置在所述第一和第二高磁導率 元件之間。
[0053]第二高磁導率層可在一或多個方向上延伸超出低磁導率元件及第一高磁導率層。
[0054]所述第二高磁導率元件可包括一或多層或片材料。
[0055]所述低磁導率元件可包括一或多個層或片材料。
[0056]所述第一高磁導率層可適合于提供用于具有一或多個線圈的IPT系統的通量聚集 器
[0057] 所述第一高磁導率元件可為鐵磁性或亞鐵磁性材料。
[0058] 所述第二高磁導率元件可為鐵磁性或亞鐵磁性材料。
[0059] 高磁導率層可具有實質上高于空氣的磁導率。高磁導率層可具有適合于將通量實 質上聚集在所述層內的磁導率，借此減少所述層周圍的通量。所述第二高磁導率元件可在 使用中在線圈的遠端W相對于第一高磁導率層成背襯。
[0060] 第二高磁導率層可展現出高于第一高磁導率層的矯頑磁性的矯頑磁性。第二高磁 導率層可具有矯頑磁性，使得第二高磁導率層衰減聚集在其內的通量。
[0061] 所述第二高磁導率層可具有高于第一高磁導率層的磁導率的磁導率。
[0062] 第二高磁導率層可包括通過非金屬非磁性材料分離的高磁導率材料的多個組件 層。層的數目可使得第二高磁導率層對于給定通量不飽和，或使得第二高磁導率層提供對 通量的最佳衰減。
[0063] W上元件中的