用于非接觸式感應(yīng)能量傳遞的插接裝置以及用于這種插接裝置的運(yùn)行方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于從初級(jí)部分(1)到次級(jí)部分(1’)的非接觸式感應(yīng)能量傳遞的插接裝置，該初級(jí)部分和次級(jí)部分分別具有至少一個(gè)線圈(10、10’)，其能以感應(yīng)方式彼此耦合。該插接裝置的特征在于，至少一個(gè)線圈(10、10’)分別與至少一個(gè)鐵氧體芯(11、11’)共同作用。此外，本發(fā)明還涉及一種針對(duì)用于從初級(jí)部分(1)到次級(jí)部分(1’)的非接觸式感應(yīng)能量傳遞的插接裝置的運(yùn)行方法。在初級(jí)部分(1)中，執(zhí)行用于感應(yīng)能量傳遞的初級(jí)線圈(10)的運(yùn)行參量的測(cè)量并依賴于測(cè)得的運(yùn)行參量來(lái)禁止能量傳遞。
【專利說(shuō)明】用于非接觸式感應(yīng)能量傳遞的插接裝置以及用于這種插接裝置的運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于從初級(jí)部分到次級(jí)部分的非接觸的能量傳遞的插接裝置，該初級(jí)部分和次級(jí)部分分別具有至少一個(gè)線圈，其能以感應(yīng)方式彼此耦合。此外，本發(fā)明還涉及一種用于安全地運(yùn)行這種插接裝置的運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于那些通過(guò)以機(jī)械方式連接或分開(kāi)的接觸元件來(lái)實(shí)現(xiàn)能量傳遞的插接連接器來(lái)說(shuō)，非接觸式插接裝置在由于多次的插接循環(huán)或強(qiáng)烈的振動(dòng)導(dǎo)致的磨損方面有優(yōu)勢(shì)。此夕卜，還防止了在電負(fù)載下進(jìn)行插入或拔出時(shí)的觸點(diǎn)燒損。對(duì)于非接觸式插接裝置也沒(méi)有在分開(kāi)具有高電流負(fù)載的插接連接器時(shí)構(gòu)造出電弧的危險(xiǎn)。最后，在非接觸的能量傳遞中，在初級(jí)部分與次級(jí)部分之間存在電分離，這例如在使用在醫(yī)療領(lǐng)域中的情況下可以是需要的。此外，省略耗費(fèi)的機(jī)械地彼此嵌接的接觸可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)出具有盡可能平滑的表面的插接裝置，這使得非接觸式插接裝置適用于對(duì)清潔/衛(wèi)生有提高的要求的應(yīng)用目的，例如在食品領(lǐng)域中。
[0003]文獻(xiàn)DE2752783描述了一種特別是在醫(yī)療領(lǐng)域中用于傳遞電測(cè)量信號(hào)的插接裝置，其中，在插接器中集成有呈環(huán)形的接收線圈，其在插入狀態(tài)下與在配對(duì)插接器中的同樣呈環(huán)形的發(fā)射線圈通過(guò)傳遞間隙感應(yīng)耦合。配對(duì)插接器的發(fā)射線圈被加載交流電壓，其在插接器的接收線圈中感應(yīng)出電壓，該電壓在整流之后被用于運(yùn)行在插接器中預(yù)設(shè)的用于測(cè)量信號(hào)的評(píng)估電子裝置。通過(guò)評(píng)估電子裝置將測(cè)量信號(hào)調(diào)制到光源上，從而使測(cè)量信號(hào)能夠以光信號(hào)的形式與配對(duì)插接器電分離地進(jìn)行傳遞。所說(shuō)明的感應(yīng)能量傳遞與使用目的匹配地僅適用于傳遞用于供給測(cè)量電子裝置和光源的很小的功率以傳遞信號(hào)。
[0004]特別是高抗磨損性使非接觸式感應(yīng)能量傳遞在自動(dòng)化領(lǐng)域中也是令人感興趣的，例如用于將能量傳遞到機(jī)器人的替換工具上。但是，為此需要通過(guò)在之前提到的文獻(xiàn)中所描述的裝置不能傳遞的功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種開(kāi)頭提到類型的插接裝置，通過(guò)該插接裝置也能夠以非接觸的方式高效且安全地傳遞較高的優(yōu)選在幾十瓦特至幾百瓦特范圍內(nèi)的功率。
[0006]該任務(wù)通過(guò)具有獨(dú)立權(quán)利要求的相應(yīng)特征的插接裝置或者運(yùn)行方法來(lái)解決。插接裝置的有利設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行說(shuō)明。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的用于從初級(jí)部分到次級(jí)部分的非接觸式感應(yīng)能量傳遞的插接裝置，該初級(jí)部分和次級(jí)部分分別具有至少一個(gè)線圈，其能以感應(yīng)方式彼此耦合，該插接裝置的特征在于，至少一個(gè)線圈分別與至少一個(gè)鐵氧體芯共同作用。鐵氧體芯以如下方式提高了通過(guò)其導(dǎo)磁率導(dǎo)致的磁流，即，在插接裝置的很小的結(jié)構(gòu)大小和很小的傳遞面的情況下也能傳遞較高的電功率。當(dāng)初級(jí)部分和次級(jí)部分(還)沒(méi)有位于它們之間的間距最小的位置中時(shí)，而是當(dāng)它們之間出現(xiàn)間隙時(shí)，能量傳遞由于很高的磁流就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。由此，即使在振動(dòng)或存在其他導(dǎo)致初級(jí)部分與次級(jí)部分之間的間距增大的機(jī)械影響的情況下，能量傳遞仍然是穩(wěn)定且不易出錯(cuò)的。同樣，例如在次級(jí)側(cè)供給電流的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)或安全機(jī)構(gòu)在兩個(gè)部分的靠近階段上就已經(jīng)可以被激活。
[0008]在插接裝置的有利設(shè)計(jì)方案中，在初級(jí)部分中，至少一個(gè)逆變器連同電子組件與線圈和鐵氧體芯整合在一起地布置在殼體中。同樣有利的是，在次級(jí)部分中至少一個(gè)整流器連同電子組件與線圈和鐵氧體芯整合在一起地布置在殼體中。以這種方式產(chǎn)生如下插接裝置，該插接裝置可以與有接觸的插接裝置類似簡(jiǎn)單地例如布置在用于能量傳遞的電纜中。
[0009]在插接裝置的另一有利設(shè)計(jì)方案中，相應(yīng)的電子組件與相應(yīng)的鐵氧體芯形成熱接觸。優(yōu)選的是，在初級(jí)部分或次級(jí)部分中電子組件分別布置在電路板上，該電路板通過(guò)傳熱介質(zhì)與鐵氧體芯熱耦合。由于熱耦合，相應(yīng)的鐵氧體芯通過(guò)在電子組件中產(chǎn)生的損耗功率被加熱。在鐵氧體芯的運(yùn)行參數(shù)的很寬的范圍之內(nèi)，其功率損耗由于交變磁化過(guò)程隨著溫度提高而下降。因此，在鐵氧體芯上通過(guò)熱耦合實(shí)現(xiàn)的溫度升高導(dǎo)致在鐵氧體芯中的損耗減小，由此插接裝置的總效率(傳遞效率)提高。
[0010]在插接裝置的另一有利設(shè)計(jì)方案中，殼體內(nèi)部相對(duì)于周圍介質(zhì)，特別是相對(duì)于周圍液體密封。因此，插接裝置可以在有灰塵、沙子或潮濕的環(huán)境之中使用。例如使用在水下也是可行的。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的針對(duì)用于從初級(jí)部分到次級(jí)部分的非接觸式感應(yīng)能量傳遞的插接裝置的運(yùn)行方法，其特征在于，初級(jí)部分執(zhí)行用于感應(yīng)能量傳遞的初級(jí)線圈的運(yùn)行參量的測(cè)量并依賴于測(cè)得的運(yùn)行參量來(lái)禁止能量傳遞。以這種方式，當(dāng)根本不存在或者存在不合適的或有缺陷的用于感應(yīng)耦合的次級(jí)部分處于初級(jí)部分對(duì)面時(shí)，由初級(jí)部分可以識(shí)別出。因此，正好在有能力傳遞較高的電能的插接裝置中防止了由初級(jí)部分產(chǎn)生危險(xiǎn)。
[0012]在運(yùn)行方法的有利設(shè)計(jì)方案中，運(yùn)行參量涉及在初級(jí)線圈上的電壓和/或通過(guò)初級(jí)線圈的電流，當(dāng)初級(jí)線圈被加載具有預(yù)設(shè)的參數(shù)的交流電壓信號(hào)時(shí)，得到該電壓或者電流。在此，預(yù)設(shè)的參數(shù)涉及用于產(chǎn)生交流電壓信號(hào)的PWM方法的參量，特別是占空比。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]下面借助四個(gè)附圖并結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。其中:
[0014]圖1示出插接裝置的第一剖視圖；
[0015]圖2示出在圖1中所示的插接裝置的另一剖視圖；
[0016]圖3示出用于表示在不同運(yùn)行條件下鐵氧體材料中比損耗功率與頻率的相關(guān)性的圖表；以及
[0017]圖4示出用于非接觸式插接裝置的運(yùn)行方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1示出根據(jù)本申請(qǐng)的用于從初級(jí)部分I到次級(jí)部分I’的非接觸式能量傳遞的插接裝置的示意性剖視圖。配屬于初級(jí)部分I的在下文中也稱為初級(jí)側(cè)元件的元件在附圖中具有沒(méi)有撇號(hào)的附圖標(biāo)記。配屬于次級(jí)部分I’的在下文中也稱為次級(jí)側(cè)元件的元件具有帶有相應(yīng)撇號(hào)的附圖標(biāo)記。在此，具有相同的或類似的功能的初級(jí)側(cè)的和次級(jí)側(cè)的元件設(shè)有具有相同數(shù)字的附圖標(biāo)記。如果在下文中沒(méi)有明確指出初級(jí)側(cè)或次級(jí)側(cè)，那么就應(yīng)用沒(méi)有撇號(hào)的附圖標(biāo)記，這些附圖標(biāo)記涉及到兩個(gè)側(cè)。
[0019]初級(jí)部分I和次級(jí)部分I’分別具有殼體2，該殼體可以由用于插接器殼體的常見(jiàn)材料，例如塑料、鋁或不銹鋼或類似物制成。殼體2實(shí)施為半殼狀，其中，殼體的前側(cè)借助前面板3封閉。在從前面板3指離的后部區(qū)域中，在殼體2中裝入用于聯(lián)接電纜5的電纜穿引件4。
[0020]直接在前面板3之后分別布置有線圈10，該線圈纏繞在鐵氧體芯11上，例如纏繞在置入鐵氧體芯中的線圈體上。線圈10可以由單個(gè)導(dǎo)體來(lái)纏繞。但是，為了減小集膚效應(yīng)優(yōu)選應(yīng)用多芯的高頻絞合線。
[0021]在所示實(shí)施例中，鐵氧體芯11在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)是具有外邊緣12和與該外邊緣同中心的內(nèi)部芯棒13的圓的盆狀芯。這樣的芯也被稱為(圓柱對(duì)稱的)E形芯。在此，夕卜邊緣12以及內(nèi)部芯棒13的橫截面優(yōu)選是幾乎一樣大的，以便在考慮到在鐵氧體芯11中的不同散射場(chǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)均勻的磁通密度。應(yīng)用具有其他幾何形狀的鐵氧體芯也同樣是可行的。例如可以使用具有圓的或者正方形的或者說(shuō)矩形的鐵氧體芯的正方形的或者矩形的芯。也可以應(yīng)用沒(méi)有線圈體的線圈，該線圈例如具有彼此粘合的導(dǎo)體。
[0022]鐵氧體芯11朝向相應(yīng)的前面板3敞開(kāi)，而在對(duì)置側(cè)上外邊緣12和內(nèi)部芯棒13通過(guò)盆底彼此連接。線圈10分別置入外邊緣12與內(nèi)部芯棒13之間的在此呈環(huán)形的溝槽中。在線圈10的內(nèi)邊緣和外邊緣與鐵氧體芯11之間可能還存在的間隙可以用導(dǎo)熱介質(zhì)填充。
[0023]在運(yùn)行時(shí)，初級(jí)部分I和次級(jí)部分I’以它們相互面對(duì)的前面板3、3’以彼此間很小的間距引起非接觸式感應(yīng)能量傳遞。在圖1中，形成傳遞間隙的間距被標(biāo)記為傳遞間距d。依賴于線圈10或者說(shuō)鐵氧體芯11的大小，尤其是直徑，傳遞間距d處于O至幾毫米或幾厘米的范圍內(nèi)。在運(yùn)行時(shí)，初級(jí)側(cè)的線圈10 (在下文中也被稱為初級(jí)線圈10)被加載交流電流。在此優(yōu)選的是，由初級(jí)線圈10和諧振電容器形成諧振電路，其頻率在幾千赫茲(kHz)至幾百kHz的范圍內(nèi)，其中，特別優(yōu)選的是在幾十kHz的范圍內(nèi)。用以加載初級(jí)線圈10的交流電流由逆變器提供。在逆變器中，為了產(chǎn)生交流電壓在此例如使用脈寬調(diào)制方法(PWM)。逆變器與監(jiān)控和控制設(shè)備一起位于初級(jí)部分I的殼體2內(nèi)部的電路板20上。在附圖中，示例性地在電路板20上畫(huà)出了電子組件21。為了保護(hù)逆變器免受在由所謂的諧振電容器和初級(jí)線圈10形成的諧振電路中的振幅諧振過(guò)高，諧振電路稍微超諧振地，也就是在諧振頻率之上的頻率中運(yùn)行。
[0024]對(duì)于能量傳遞取決于初級(jí)線圈10與次級(jí)側(cè)的線圈10’(在下文中被稱為次級(jí)線圈10’ )之間的磁耦合，其由于存在的鐵氧體芯11、11’是特別高效的。在次級(jí)線圈10’中感應(yīng)出電壓，該電壓在整流、電壓變換以及必要時(shí)電壓穩(wěn)定化之后作為在聯(lián)接電纜5’上的輸出電壓提供用于輸出所傳遞的能量。在次級(jí)側(cè)的電子組件同樣布置在電路板20’上，其中，在此又示例性地畫(huà)出了各單個(gè)電子組件21’。有利的是，次級(jí)線圈可以具有中間抽頭，從而可以應(yīng)用同步整流器。
[0025]鐵氧體芯11、11’允許高磁通密度，通過(guò)該高磁通密度在小線圈體積的情況下也能實(shí)現(xiàn)高效的能量傳遞。在此，這種傳遞可以比較容忍初級(jí)部分I和次級(jí)部分I’相對(duì)彼此的橫向移動(dòng)。這例如在自動(dòng)化領(lǐng)域中是特別有利的，因?yàn)榭梢苑艞売糜诮⑵鸪Ｒ?guī)的有接觸的插接連接的高定位精確度。
[0026]在圖1所示的實(shí)施例中，沒(méi)有設(shè)置彼此嵌接的引導(dǎo)元件或定位元件，它們使得初級(jí)部分I和次級(jí)部分I’在彼此插接時(shí)彼此橫向?qū)?zhǔn)。由于缺少這種元件，初級(jí)部分I和次級(jí)部分I’也可以通過(guò)橫向運(yùn)動(dòng)，也就是通過(guò)在前面板3、3’的延展方向上的運(yùn)動(dòng)被帶入運(yùn)行位置中或被彼此分離。這正好證實(shí)在自動(dòng)化領(lǐng)域中是特別有利的，因?yàn)槌跫?jí)部分和次級(jí)部分1、1’朝向彼此的附加的軸向運(yùn)動(dòng)對(duì)于插接連接的建立和分離而言不是必需的。但是根據(jù)計(jì)劃好的應(yīng)用目的，在替選的設(shè)計(jì)方案中也可以設(shè)置這種類型的引導(dǎo)元件或定位元件。
[0027]不僅在初級(jí)部分I中而且也在次級(jí)部分I’中，在相應(yīng)的鐵氧體芯11與電路板20之間布置有導(dǎo)熱墊14。特別是在初級(jí)側(cè)中但也在次級(jí)側(cè)中，布置在電路板20上的電子構(gòu)件21表示在傳遞路徑中很大的損耗源。由這些結(jié)構(gòu)元件21產(chǎn)生的損耗熱通過(guò)導(dǎo)熱墊14傳遞到鐵氧體芯11上。由此，與沒(méi)有到電路板20上的熱耦合的情況相比，鐵氧體芯11在運(yùn)行時(shí)被加熱到較高的運(yùn)行溫度上。因此，如借助圖3所示的那樣，能量傳遞的效率提高了。也可以例如使用灌封物料來(lái)代替導(dǎo)熱墊14，以便使電路板20與鐵氧體芯11熱耦合。
[0028]圖3在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙中示出針對(duì)鐵氧體芯11的示例性的鐵氧體材料的比損耗功率Pv與運(yùn)行頻率f的相關(guān)性。該相關(guān)性以針對(duì)在50毫特斯拉(mT)至200mT之間變化的不同磁化的多組曲線對(duì)來(lái)說(shuō)明。在每個(gè)曲線對(duì)中，上部的實(shí)心曲線說(shuō)明了鐵氧體芯11在25°C下，也就是大約室溫下的比損耗功率，而下部的虛線說(shuō)明了鐵氧體芯11在100°C下的比損耗功率。可以看出，在針對(duì)每個(gè)所用的磁化的整個(gè)所示頻率范圍中，在鐵氧體芯11中在較低溫度下的損耗大于在較高溫度下的損耗。先前所描述的將電子組件的損耗功率作為熱量引入到鐵氧體11中提高了該鐵氧體的溫度，并且因此由于交變磁化而降低了在鐵氧體11中的損耗功率。由此改進(jìn)了傳遞系統(tǒng)的總效率。這種效果不僅可以用在初級(jí)側(cè)上而且也可以用在次級(jí)側(cè)上。同時(shí)，存在的鐵氧體芯11、11’由于熱耦合作為用于電子組件21、21’的冷卻體來(lái)使用，由此作為附加效果實(shí)現(xiàn)了節(jié)省材料并因此節(jié)省成本。
[0029]如果初級(jí)部分I被運(yùn)行但沒(méi)有合適的互補(bǔ)的次級(jí)部分I’相對(duì)該初級(jí)部分布置，那么在插接裝置運(yùn)行時(shí)由于可傳遞的高功率會(huì)存在潛在危險(xiǎn)。在最不危險(xiǎn)的情況下，初級(jí)部分1“空轉(zhuǎn)運(yùn)行”，但這意味著用于初級(jí)部分的不必要地高的空轉(zhuǎn)能量消耗，并且在電磁污染的不期望的輻射方面也是不期望的。而如果初級(jí)部分I相對(duì)傳導(dǎo)的，例如金屬的面定位，那么該初級(jí)部分的運(yùn)行很少是不危險(xiǎn)的。在金屬的面中感應(yīng)出的電流可以使該面被加熱。初級(jí)部分也不應(yīng)與不合適的或有缺陷的次級(jí)部分一起運(yùn)行。
[0030]在圖4中描述了一種用于插接連接的用于非接觸式感應(yīng)能量傳遞的運(yùn)行方法，該插接連接不僅防止了初級(jí)部分I的提高的空轉(zhuǎn)能量消耗，而且也防止了到除了合適的次級(jí)部分I’之外的其他元件上的不受控的能量傳遞。所示的運(yùn)行方法可以例如借助之前結(jié)合圖1和圖2所描述的插接裝置來(lái)實(shí)施。因此，示例性地參考該插接連接進(jìn)行描述。
[0031]在第一步驟SI中，具有預(yù)設(shè)的第一參數(shù)的交流電壓信號(hào)輸出到初級(jí)線圈10上。在所示示例中，為此調(diào)整預(yù)設(shè)的用于PWM方法的第一參數(shù)，例如占空比。
[0032]然后在步驟S2中可以首先設(shè)置延遲時(shí)間(在此示例性地為15毫秒)，其用于由于在步驟SI中的調(diào)整的系統(tǒng)瞬態(tài)震蕩。如果系統(tǒng)僅需要可忽略地短的時(shí)間以執(zhí)行經(jīng)改動(dòng)的調(diào)整，那么步驟S2是可選且可以省略的。
[0033]在步驟S2之后，在步驟S3中，通過(guò)初級(jí)線圈I的電流被測(cè)量作為初級(jí)線圈10的運(yùn)行參量。僅當(dāng)在初級(jí)部分I對(duì)面存在次級(jí)部分I’時(shí)，測(cè)得的電流才保持在與第一參數(shù)相關(guān)的預(yù)設(shè)的電流極限值之下。附加或替選地可以規(guī)定，除了通過(guò)初級(jí)線圈I本身的電流之外還可以觀察該電流在時(shí)間上的變化率。在次級(jí)側(cè)，通常針對(duì)被整流的電壓設(shè)置有中間電路電容器，該中間電路電容器的充電在調(diào)整具有預(yù)設(shè)的第一參數(shù)的交流電壓信號(hào)之后導(dǎo)致通過(guò)初級(jí)線圈I的電流隨著表征的時(shí)間分布曲線的電流變化。因此，不僅可以通過(guò)電流的絕對(duì)值，而且也可以通過(guò)其變化率在步驟S3中測(cè)定是否有次級(jí)部分I’位于初級(jí)部分I對(duì)面。
[0034]如果不存在次級(jí)部分1’，也或者如果導(dǎo)電的面位于初級(jí)部分I對(duì)面，那么測(cè)得的電流超出極限值和/或其變化率并沒(méi)有示出所期望的表征的分布曲線。在這種情況下，該方法分岔到步驟S10，在該步驟中初級(jí)線圈10不再被加載電壓，換句話說(shuō)不進(jìn)行能量傳遞。在這種狀態(tài)下，該方法在步驟Sll中停留相對(duì)較長(zhǎng)的延遲時(shí)間，在此示例性地是0.5秒。在該延遲時(shí)間結(jié)束之后，該方法重新以SI繼續(xù)運(yùn)行，其中，又施加第一振幅到初級(jí)線圈10上。因此，在其持續(xù)時(shí)間大致相應(yīng)于步驟Sll的延遲時(shí)間的一個(gè)循環(huán)中，系統(tǒng)嘗試建立能量傳遞(輪詢方法)?？梢砸?guī)定，在次級(jí)側(cè)可能存在的電容器通過(guò)放電機(jī)構(gòu)在步驟11的時(shí)間中放電，從而在該方法以步驟SI重新啟動(dòng)時(shí)，以相同的初始條件啟動(dòng)。這特別是對(duì)步驟S3以及在那里進(jìn)行的對(duì)電流值或電流變化值的檢查是有利的。為了放電，在次級(jí)側(cè)可以存在電流沉(Stromsenke),其在初級(jí)部分I和次級(jí)部分I’完成稱合(參看步驟S9)之后被切斷，以便減少電流消耗。
[0035]當(dāng)在步驟S3中確定了測(cè)得的電流在極限值之下和/或示出了所期望的時(shí)間相關(guān)性時(shí)，該方法在經(jīng)歷步驟S4中的另一很短的延遲時(shí)間之后以步驟S5繼續(xù)運(yùn)行，在該步驟5中，在初級(jí)線圈10上的電壓大小被確定為另一運(yùn)行參量。如果在步驟S5中確定電壓不滿足特定的預(yù)設(shè)的先決條件，那么該方法又分岔到步驟SlO中。而如果電壓位于預(yù)設(shè)的范圍之內(nèi)，那么該方法以步驟S6繼續(xù)運(yùn)行。
[0036]在步驟S6中，初級(jí)線圈10被加載具有預(yù)設(shè)的第二參數(shù)的交流電壓信號(hào)。在所示示例中，為此類似于步驟SI地調(diào)整PWM方法的第二參數(shù)，又例如是占空比。在經(jīng)歷步驟S7中的用于由于變化的運(yùn)行條件的系統(tǒng)瞬態(tài)震蕩(參見(jiàn)步驟S2)的更新的可選的延遲時(shí)間之后，在后續(xù)的步驟S8中再次測(cè)量在線圈上的電壓。如果該電壓不滿足預(yù)設(shè)的與第二參數(shù)相關(guān)的第二電壓標(biāo)準(zhǔn)，那么系統(tǒng)再次分岔到步驟S10。僅當(dāng)在步驟S8中確定了第二標(biāo)準(zhǔn)也被滿足時(shí)，該方法才以步驟S9繼續(xù)進(jìn)行，在該步驟9中，初級(jí)線圈10運(yùn)行以進(jìn)行能量傳遞。
[0037]在步驟S9中初級(jí)部分I運(yùn)行期間，連續(xù)測(cè)定通過(guò)初級(jí)線圈I的電流和/或流過(guò)逆變器的開(kāi)關(guān)元件的電流。如果電流的絕對(duì)值超出特定的極限值，那么運(yùn)行中斷且該方法分岔到步驟S10。因此，在初級(jí)側(cè)可以識(shí)別出在次級(jí)側(cè)上過(guò)高的負(fù)載。此外，借助該電流檢查在逆變器的輸出端上的曲線形狀。曲線形狀與正弦曲線偏差過(guò)大意味著不正確的次級(jí)側(cè)。因此，也可以檢測(cè)到否則是合適的次級(jí)部分I’的移除。在這種情況下，該方法同樣分岔到步驟SlO。
[0038]所示方法具有如下優(yōu)點(diǎn):在初級(jí)側(cè)識(shí)別出不正確的次級(jí)側(cè)。不需要次級(jí)部分I’到初級(jí)部分I的反饋以保證初級(jí)部分I的安全運(yùn)行。在運(yùn)行環(huán)境中，由于環(huán)境條件和/或也由于自己的損耗功率，系統(tǒng)可以承受很寬的溫度范圍(例如-20°c至100°C之間)內(nèi)的溫度。在該方法中，例如在步驟S3和S8中所使用的參數(shù)和/或極限值可以依賴于溫度地預(yù)設(shè)，以便在每個(gè)可能的運(yùn)行溫度下都以對(duì)正確工作的次級(jí)側(cè)的可靠識(shí)別確保正確的方法流程。
[0039]在插接連接器的替選設(shè)計(jì)方案中，能替選地或附加地使用以次級(jí)部分到初級(jí)部分的反饋為基礎(chǔ)的安全機(jī)構(gòu)。
[0040]在插接連接器的另一替選設(shè)計(jì)方案中可以規(guī)定，在運(yùn)行中持續(xù)地測(cè)定并檢查氣隙的大小。氣隙可以借助諧振電路在諧振頻率上的失調(diào)，必要時(shí)結(jié)合在初級(jí)線圈中流動(dòng)的電流來(lái)測(cè)定?？梢砸?guī)定，禁止在超出預(yù)設(shè)的間距d(參見(jiàn)圖1)時(shí)進(jìn)行能量傳遞。
[0041]此外，可以在次級(jí)側(cè)例如通過(guò)具有高電容的電容器來(lái)設(shè)置能量緩沖，以便在暫時(shí)的電壓下降時(shí)，例如在替換工具期間之內(nèi)，在次級(jí)側(cè)維持運(yùn)行或應(yīng)急運(yùn)行。
[0042]在插接連接器的有利設(shè)計(jì)方案中，該插接連接器設(shè)計(jì)用于在流體介質(zhì)中的運(yùn)行。為此，一方面殼體2結(jié)合前面板3相對(duì)流體介質(zhì)密封。另一方面可以附加地設(shè)置例如在鐵氧體芯11與前面板3之間的很薄的氣隙形式的隔熱部，以便在非常冷的流體周圍介質(zhì)內(nèi)部也實(shí)現(xiàn)了之前所描述的由鐵氧體芯11變熱導(dǎo)致的效率改善的效果。此外，通過(guò)傳遞間隙d的傳遞可以通過(guò)流體介質(zhì)的改變的磁導(dǎo)率得到優(yōu)化。在殼體2與前面板3之間的密封也有利地提供了保護(hù)以防灰塵和污物。
[0043]附圖標(biāo)記列表
[0044]I初級(jí)部分
[0045]I’ 次級(jí)部分
[0046]2、2，殼體
[0047]3、3’蓋板
[0048]4、4’聯(lián)接電纜
[0049]5、5’電纜穿引件
[0050]10初級(jí)線圈
[0051]10’次級(jí)線圈
[0052]11、11’鐵氧體芯
[0053]12、12’外邊緣
[0054]13、13’內(nèi)部芯棒
[0055]14、14’導(dǎo)熱墊
[0056]20、20’電路板
[0057]21、21’電子構(gòu)件
【權(quán)利要求】
1.一種用于從初級(jí)部分(I)到次級(jí)部分0- )的非接觸式感應(yīng)能量傳遞的插接裝置，所述初級(jí)部分和次級(jí)部分分別具有至少一個(gè)線圈(10、10’)，其能以感應(yīng)方式彼此耦合，其特征在于，所述至少一個(gè)線圈(10、10’ )分別與至少一個(gè)鐵氧體芯(11、11’ )共同作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插接裝置，其中，所述鐵氧體芯(11、11’)是具有外邊緣(12、12’ )和內(nèi)部芯棒(13、13’ )的盆狀芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的插接裝置，其中，在所述初級(jí)部分(I)中，至少一個(gè)逆變器連同電子組件(21)與所述線圈(10)和所述鐵氧體芯(11)整合在一起地布置在殼體(2)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的插接裝置，其中，在所述次級(jí)部分0-)中，至少一個(gè)整流器連同電子組件(21’ )與所述線圈(10’ )和所述鐵氧體芯(11’ )整合在一起地布置在殼體(2)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的插接裝置，其中，相應(yīng)的電子組件(21、21’)與相應(yīng)的鐵氧體芯(11、11’ )形成熱接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的插接裝置，其中，在初級(jí)部分或次級(jí)部分中所述電子組件(21、21’)分別布置在電路板(20、20’)上，所述電路板通過(guò)傳熱介質(zhì)與所述鐵氧體芯duir)熱耦合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的插接裝置，其中，所述傳熱介質(zhì)是導(dǎo)熱墊(14、14’)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 至7中任一項(xiàng)所述的插接裝置，其中，從相應(yīng)的線圈(10、10’)到配屬的鐵氧體芯(11、11’ )的熱傳導(dǎo)通過(guò)傳熱介質(zhì)被提高。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的插接裝置，其中，所述殼體(2、2’)的內(nèi)部相對(duì)于周圍介質(zhì)，特別是相對(duì)于周圍液體密封。
10.一種針對(duì)用于從初級(jí)部分(I)到次級(jí)部分0- )的非接觸式感應(yīng)能量傳遞的插接裝置的運(yùn)行方法，其特征在于，所述初級(jí)部分(I)執(zhí)行用于感應(yīng)能量傳遞的初級(jí)線圈(10)的運(yùn)行參量的測(cè)量并依賴于測(cè)得的運(yùn)行參量來(lái)禁止能量傳遞。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的運(yùn)行方法，其中，所述運(yùn)行參量涉及在所述初級(jí)線圈(10)上的電壓和/或通過(guò)所述初級(jí)線圈(10)的電流，當(dāng)所述初級(jí)線圈(10)被加載具有預(yù)設(shè)的參數(shù)的交流電壓信號(hào)時(shí)，得到所述電壓或者所述電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的運(yùn)行方法，其中，所述預(yù)設(shè)的參數(shù)是用于產(chǎn)生所述交流電壓信號(hào)的PWM方法的參量，特別是占空比。
【文檔編號(hào)】H01F38/14GK103988269SQ201280061386
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月12日
【發(fā)明者】奧拉夫·格林貝格, 安德烈亞斯·施泰因梅茨 申請(qǐng)人:威德米勒界面有限公司及兩合公司