CN114902803A

CN114902803A - 感应线圈布置

Info

Publication number: CN114902803A
Application number: CN202080090825.0A
Authority: CN
Inventors: H·C·托帕克
Original assignee: Wester Electronic Industry And Trade Co ltd
Current assignee: Wester Electronic Industry And Trade Co ltd
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2022-08-12
Also published as: JP2023522819A; EP4111823A1; WO2021170241A1; US20230156875A1; KR20220147625A

Abstract

提供了一种感应线圈布置(20)，用于将电力感应传送到由铁磁材料形成或含有铁磁材料的物体。该感应线圈布置(20)具有感应线圈(22)和支撑物(26)，感应线圈(22)安装到支撑物以支撑感应线圈(22)。支撑物(26)是柔性的，以允许感应线圈(22)移动。支撑物(26)具有多个永磁体(30)，永磁体(30)布置为使得，当由铁磁材料形成或含有铁磁材料的物体放置在支撑物(26)上方时，永磁体(30)与物体的铁磁材料相互作用以相对于所述物体移动感应线圈(22)以使感应线圈(22)相对于物体居中。

Description

感应线圈布置

技术领域

本公开涉及一种感应线圈布置。

背景技术

在感应炊具中，变化的电流通过炊具的感应线圈。因此，线圈产生对应的变化电磁场。当烹调容器靠近感应线圈放置时，变化的电磁场在由铁磁材料等制成或含有铁磁材料等的烹调容器中感应出变化的涡流。这涡流进而加热烹调容器并因此加热烹调容器的内容物。将烹饪容器定位在感应线圈的中央以确保预期的加热效果并使加热效果和效率最大化是有益的。

类似地，在可再充电电池的感应充电或设备的感应供电中，与电池或设备相关联的电力接收线圈优选地位于感应充电器或电力输送设备的电力传输线圈上方的中心，以便最大化电力传输的效率。再次，用户可能并不总是将电力接收线圈定位在电力传输线圈的中心。

发明内容

根据本文公开的一方面，提供了一种感应线圈布置，用于将电力感应传送到由铁磁材料形成或含有铁磁材料的物体，该布置包括：

感应线圈；以及

支撑物，感应线圈安装到该支撑物以支撑感应线圈，该支撑物是柔性的，以允许感应线圈移动；

支撑物具有多个永磁体，永磁体布置为使得，当由铁磁材料形成或含有铁磁材料的所述物体放置在支撑物上方时，永磁体与物体的铁磁材料相互作用以相对于所述物体移动感应线圈以使感应线圈相对于所述物体居中。

支撑物能够屈曲或变形，这允许感应线圈移动。这使得感应线圈能够相对于整个物体自动居中，诸如在感应灶台或其它感应加热器的情况下，和/或相对于与物体相关联的感应线圈居中，诸如在对物体进行感应充电或供电的情况下。这确保更高效地传送电力。不需要电源或驱动马达等来移动感应线圈布置的感应线圈。

应该理解的是，当本文提到感应线圈相对于所述物体“居中”时，感应线圈不需要精确居中，并且这可以足以简单地将感应线圈移动到更靠近中心的物体。

在示例中，永磁体围绕支撑物的外围间隔开。

在示例中，支撑物是包含流体的封闭袋。

流体可以是一种或多种液体或一种或多种气体。最方便的是，流体是空气。

在示例中，支撑物是封闭袋，其具有大致扁球形或环形的形状并且包含流体，永磁体呈条带的形式，其径向地布置在封闭袋支撑物上。

具有环形形状的袋子一般不如具有扁球形形状的袋子柔软。如果期望感应线圈相对于所述物体的较少移动，那么环形可以是优选的。如果期望感应线圈相对于所述物体的更多移动，那么类似于“压扁”球体的扁球形可以是优选的。

在示例中，永磁体中的至少一些延伸到支撑物的外围。

在示例中，封闭袋支撑物包括一个或多个加强肋。

加强肋有助于控制封闭袋支撑物的弯曲或变形。

在示例中，感应线圈包括用于将感应线圈布置固定到装置的基座，支撑物固定到基座并布置为使得感应线圈可以相对于基座移动。

还可以提供一种包括如上所述的感应线圈布置的感应炊具。

还可以提供一种用于对装置充电和/或为装置供电的电力输送装置，该电力输送装置包括如上所述的感应线圈布置。

附图说明

为了帮助理解本公开并示出如何实践实施例，以示例的方式参考附图，其中：

图1示意性地示出了感应炊具的示例的透视图；

图2示意性地示出了根据本公开的感应线圈布置的示例的部分假想透视图；

图3A和3B示意性地示出了感应线圈移动之后的感应线圈布置的示例；

图4示意性地示出了感应线圈布置的示例的一部分的截面侧视图。

具体实施方式

如前面所提到的，如果烹饪容器或其它容器没有或不能定位在感应炊具或其它感应加热器的感应线圈上方的中心，那么容器将不会以预期的方式被加热。在感应炊具或其它感应加热器中，如果容器位于感应线圈上方的中心，那么加热是最高效或最有效的。但是，在实践中，用户可能并不总是准确地将容器与感应线圈对准，或者这可能是不可能的。类似地，如上面所提到的，在可充电电池的感应充电或设备的感应供电等中，与电池或设备相关联的电力接收线圈优选地位于感应充电器或其它电力输送装置的电力传输线圈上方的中心，以便最大化电池或设备的电力传送的效率。再次，用户可能并不总是将电池或设备的电力接收线圈定位在电力传输线圈的中心。

本文描述的示例提供了感应线圈布置，其中感应线圈自动地与电力将被传送到的物体对准。电力传输线圈由柔性支撑物支撑。该支撑物具有多个永磁体。永磁体和支撑物被布置为使得当由铁磁材料形成或含有铁磁材料的物体被放置在支撑物上但未在感应线圈上正确居中时，永磁体与物体的铁磁材料相互作用以相对于物体移动感应线圈，特别是为了使感应线圈相对于物体居中(或至少驱动感应线圈朝着在物体下方居中，即使它不能在物体下方确切地居中)。这使得能够更高效地将电能传送到物体。

现在参考图1，示出了感应炊具10的示例的示意性透视图。这个示例的感应炊具10是具有一个或多个加热区域或区12的炉灶。在这个示例中，感应炊具10包括四个加热区域或区12，但是可以存在更多或更少的加热区域或区12。感应炊具10还可以可选地包括烤架和烤箱中的至少一种(未示出)。感应炊具10具有通常由玻璃、陶瓷等形成的上表面14。加热区域或区12或每个加热区域或区12具有在上表面14下方的感应线圈(在图1中不可见)。

图1中示出了放置在上表面14上并且一般在炊具10的加热区域12上方的烹调容器16。烹饪容器16具有铁磁基座。在示例中，烹饪容器16可以完全由铁磁材料制成。

当感应炊具10在操作时，与其上放置烹饪容器16的加热区域12相关联的感应线圈由交流电流供电。这在烹饪容器16的铁磁材料中感应出涡流，这通过电阻性加热使得烹饪容器16的温度升高。

为了均匀且高效地加热烹调容器16，烹调容器16理想地直接且居中地放置在加热区域12的感应线圈上方。但是，如图1中所示，烹调容器16的基座的一部分不与加热区域12接触或在其上方，例如因为用户没有正确地将烹调容器16放置在加热区域12的上方居中。这降低了向烹饪容器16的电力传送的效率，因此降低了烹饪容器16的加热效率。

类似的考虑适用于感应线圈是充电或其它电力输送装置的一部分的情况，该装置用于为物体的可再充电电池充电或以其它方式将电力输送到要供电的物体，包括例如电动汽车，便携式电动设备，诸如智能电话、便携式计算机等。

现在参考图2至4，示出了根据本公开的感应线圈布置20的示例的示意图。图2示出了作为感应炊具的一部分并因此就在如上所述的感应炊具的上表面14下方的感应线圈布置20。在其它示例中，诸如当用在一些充电或其它电力输送装置中时，这种上表面14可能不是必需的和/或可以具有适于支撑要充电或供电的物体的不同形式。

感应线圈布置20具有感应线圈22。与常规一样，这个示例的感应线圈22是环形的，即，呈环或圆环的形式。在这个示例中，感应线圈22具有铁氧体芯24。感应线圈22由支撑物26支撑或承载。

在这个示例中，感应线圈布置20具有基座28。基座28可以被用于将感应线圈布置20安装在一些其它装置或设备或基板中，诸如如上所述的感应炊具10或某种感应充电或供电设备。基座28可以例如具有外螺纹，这使得能够通过将基座28拧入其它装置或设备或基板中的对应螺纹孔中来固定整个感应线圈布置20。基座28可能并不总是必需的，并且例如支撑物26可以直接固定到其它装置或设备或基板。

支撑物26是柔性的，这允许感应线圈22移动。这在可以与图2进行比较的图3A和3B中示意性地示出。特别地，在图2中，感应线圈22一般布置在感应线圈布置20的中心。这可以是感应线圈22的默认“静止”位置。在图3A中，柔性支撑物26已经变形或扭曲以允许感应线圈22如箭头A所指示的那样相对于感应线圈布置20的主体向左移动。在图3B中，柔性支撑物26已被变形或扭曲以允许感应线圈22如箭头B所指示的那样相对于感应线圈布置20的主体向右移动。

为了驱动感应线圈22的移动，支撑物26具有多个永磁体30。永磁体30布置为使得当由铁磁材料形成或含有铁磁材料的物体放置在感应线圈22/支撑物26上方但不在感应线圈22/支撑物26的中心时，永磁体30与物体的铁磁材料相互作用以相对于物体移动感应线圈22，以使感应线圈22相对于物体居中。特别地，永磁体30与物体的铁磁材料相互作用以将感应线圈22“拉”向物体的中心。这使感应线圈22侧向移动(如图2中的箭头所示并且图3A和3B中所示)。感应线圈22的侧向移动继续，直到感应线圈22在要被加热或充电或供电的物体下方居中。如将变得清楚的那样，在示例中，当感应线圈22在物体下方居中时，感应线圈22的这种移动将停止，因为感应线圈22上的力将大致对称地平衡。注意的是，在实践中，感应线圈22的移动可以存在其它约束，包括例如物理约束，诸如炊具的其它部分或充电或电力输送装置或周围装置或环境，使得感应线圈22可以朝着在物体下方居中移动，但是在感应线圈22在物体下方确切居中之前移动停止。在任何情况下，在不要求任何传感器等来检测要被加热或充电或供电的物体或感应线圈22的位置的情况下，实现感应线圈22使其居中的移动。另外，这在不要求任何马达等来驱动感应线圈22的移动的情况下实现。另外，不要求控制软件或控制电路系统等。感应线圈布置20可以是完全“无源的”并且不要求任何控制电路系统或电源。

在示例中，永磁体30，或永磁体30中的至少一些，或永磁体30中的至少一些的至少一部分，被布置为围绕支撑物26的外围间隔开。这有助于确保待加热或充电或供电的物体的铁磁材料可以与永磁体30相互作用以将感应线圈22拉到中心，即使当最初位于感应线圈22上方时物体相对远离中心。

在示例中，永磁体30围绕支撑物26的周边等角度分布。在其它示例中，将永磁体30布置为不围绕支撑物26的周边等角度分布可以是有利的。例如，永磁体30可以被布置为使得感应线圈22在一个方向而不是另一个方向上被优先或更有力地驱动，例如通过在特定区域比在其它区域具有更大数量的永磁体30和/或多个更强大的永磁体30。

在示例中，永磁体30是条带的形式，即，永磁体30相对窄且细长。在示例中，永磁体30或永磁体30中的至少一些延伸到支撑物26的外围。永磁体30(中的至少一些)的端部可以环绕支撑物26的外围，以包住支撑物26的外围。用于差异化地布置永磁体30的这些选项有助于提高永磁体30与物体的铁磁材料之间的相互作用的强度，并因此增加被施加以扭曲支撑物26并因此移动感应线圈22的力。

尤其是当呈条带的形式时，永磁体30的一端可以固定到基座28。在示例中，永磁体30的另一端可以固定到感应线圈22。永磁体30可以仅在它们的端部固定(分别固定到基座28和感应线圈22)或者也可以沿着它们的长度固定到支撑物26。

现在稍微更详细地参考支撑物26，如上面所提到的，支撑物26是柔性的，当永磁体30与待加热或充电或供电的物体的铁磁材料相互作用时，这允许感应线圈22移动。在示例中，支撑物26是封闭袋的形式。袋状支撑物26包含流体，流体可以是一种或多种液体或一种或多种气体，以向支撑物26提供附加的弹性。最方便的是，流体是空气并且支撑物26是气囊或气垫的形式。袋状支撑物26可以是大致球形或类似形状，使得例如袋状支撑物26在被组装时具有大致扁球形形状并且被感应线圈22的重量“压扁”。作为另一个示例，袋状支撑物26可以具有大致环形或甜甜圈形状。袋状支撑物26由片材形成，并且可以由例如经适当处理的真实或合成橡胶材料、塑料等形成。作为中空袋的替代方案，支撑物26可以是某种柔性材料(诸如一些塑料、合成海绵状材料等)的实心形式。

在所示的示例中，感应线圈22在支撑物26的一侧(上)固定到袋状支撑物26，而基座28在袋状支撑物26的相对(下)侧固定到袋状支撑物26。在所示的示例中，永磁体30从基座28延伸，围绕支撑物26的最外表面并且一直延伸到支撑物26的周边并越过支撑物26的周边。在所示的示例中，永磁铁30的下端固定到基座28并且上端固定在感应线圈22。

当支撑物26变形以移动感应线圈22时，理想地，感应线圈22优选地简单地横向或侧向移动并且没有垂直或上下移动。这有助于保持感应线圈22平行于被加热的烹饪容器或通过感应线圈22充电或供电的物体的感应线圈，这继而最大化了电力传输到烹饪容器或其它对象。不可避免地，感应线圈22的横向或侧向移动通常会伴随一定量的垂直或上下移动，但优选地最小化该垂直或上下移动。许多因素与此相关。

首先，支撑物26应当尽可能平坦，即，支撑物26的高度应当尽可能短。即，在示例中，感应线圈22和基座28之间的距离应当尽可能短。这有助于防止感应线圈22在感应线圈22侧向移动时“翻倒”或倾斜，使得感应线圈22的移动基本上仅在水平方向上。

其次，永磁体30，尤其是当以条带的形式提供时，可以帮助在感应线圈22移动时包含支撑物26。在这个意义上，永磁体30可以提供一种类型的支撑功能，有助于容纳支撑物26并在感应线圈22侧向移动时维持支撑物26的相对平坦的形状。为了辅助这一点，永磁体30可以大致等角度地分布在支撑物26的周边周围，如所提到的(但再次，比如说，不将所有永磁体30等角度地提供在支撑物26的周边周围可以是有利的，以便阻止或支持特定方向的移动)。

作为另一个选项，可替代地或作为为支撑物26提供支撑功能的永磁体30的补充，可以提供一个或多个附加的加强或支撑肋32以帮助容纳支撑物26。这些可以是条带的形式并且可以由塑料或某种其它非磁性和不可磁化的材料形成。肋32可以屈曲或以其它方式弹性变形。肋32可以例如在一端固定到基座28并且在它们的另一端固定到感应线圈22。肋32可以仅在它们的端部固定(分别固定到基座28和感应线圈22)或者也可以沿着它们的长度固定到支撑物26。在图2至4中，这个示例的条带状永磁体30用相对粗的线示意性地指示，并且这个示例的肋32用相对细的线示意性地指示。与永磁体30一样，肋32可以大致等角度地分布在支撑物26的周边周围，但再次，比如说，不将所有肋32等角度地提供在支撑物26的周边处可以是有利的，以便防止或有利于特定方向的移动。

最后，当提供基座28时，基座28的宽度或直径应当与感应线圈22的宽度或直径相同尺寸或更大。这进一步有助于在感应线圈22横向移动时最小化感应线圈22的垂直移动并防止感应线圈22翻倒。

当布置和构造感应线圈布置20时的另一个因素是应当允许感应线圈22移动多远。例如，感应线圈22周围的空间会受到例如在炊具或感应充电器或其它电力输送设备的情况下相邻感应线圈22的存在、一般而言装置的其它物品或零件的存在等的限制或约束。这意味着用户可能只能合理准确地定位烹饪容器或其它物体，因此通常不需要感应线圈22的大移动。作为特定的示例并给出比例的概念，直径为10cm的感应线圈22可以只需要在任何特定方向上移动最多约2cm，因为周围区域中的其它物体阻止用户将烹饪容器或其它物体定位到离处于第一地点的感应线圈22很远的地方。另一方面，如果烹饪容器或其它物体可以远离处于第一地点的感应线圈22定位，那么直径为10cm的感应线圈22可以需要移动比如说最多约10cm。

另外，可以在一个方向上存在特定障碍物，使得仅要求感应线圈22在那个方向上的少量移动，但在另一方向上没有障碍物或仅有更远的障碍物，使得可以要求感应线圈22在那个方向上的大量移动。在那种情况下，支撑物26、永磁体30(如果提供支撑功能)和肋32(如果存在)的布置可以诸如允许在一些方向上比其它方向上更大的移动，以根据期望适应和控制移动。此外，虽然上述示例一般使用环形支撑物26，并且相应地使用圆形横截面的支撑物26(当在正常朝向上从上方观察时)，但也可以使用其它非对称形状以相对于另一个方向控制或有利于一个方向上的移动，等等。

总之，提供了一种感应线圈布置，其具有用于感应线圈的支撑物，该支撑物可以屈曲或变形以允许感应线圈移动。感应线圈布置具有永磁体，该永磁体与要向其传送电力的物体相互作用，以使感应线圈相对于要被感应充电或供电的物体居中。这使得感应线圈能够相对于将被感应充电或供电的物体自动居中。这确保更高效地传送电力。

上面的讨论主要是关于在感应炊具中使用的感应线圈布置20。但是，如所提到的，感应线圈布置20也可以用作感应电池充电器或其它感应功率输送装置的一部分。在这种情况下，要被供电或充电的物体将设有铁磁部分以与永磁体30相互作用，从而使感应线圈22相对于物体或，更具体而言，物体的电力接收感应线圈居中。

本文描述的示例应该被理解为本发明的实施例的说明性示例。设想进一步的实施例和示例。关于任何一个示例或实施例描述的任何特征都可以单独使用或与其它特征结合使用。此外，关于任何一个示例或实施例描述的任何特征也可以与任何其它示例或实施例的一个或多个特征结合使用，或者与任何其它示例或实施例的任何组合结合使用。此外，在权利要求中定义的本发明的范围内也可以采用本文未描述的等效物和修改。

Claims

1.一种感应线圈布置，用于将电力感应传送到由铁磁材料形成或含有铁磁材料的物体，该布置包括：

感应线圈；以及

2.根据权利要求1所述的感应线圈布置，其中永磁体围绕支撑物的外围间隔开。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的感应线圈布置，其中支撑物是包含流体的封闭袋。

4.根据权利要求1所述的感应线圈布置，其中支撑物是封闭袋，该封闭袋具有大致扁球形或环形的形状并且包含流体，永磁体呈条带的形式，条带径向地布置在封闭袋支撑物上。

5.根据权利要求4所述的感应线圈布置，其中永磁体中的至少一些延伸到支撑物的外围。

6.根据权利要求3至5中的任一项所述的感应线圈布置，其中封闭袋支撑物包括一个或多个加强肋。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的感应线圈布置，包括用于将感应线圈布置固定到装置的基座，支撑物固定到基座并布置为使得感应线圈能够相对于基座移动。

8.一种感应炊具，包括根据权利要求1至7中的任一项所述的感应线圈布置。

9.一种用于对装置充电和/或为装置供电的电力输送装置，该电力输送装置包括根据权利要求1至7中的任一项所述的感应线圈布置。