特許 6444516 磁気結合エネルギー伝送用インダクタ及びこの形式のインダクタの作動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6444516

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】磁気結合エネルギー伝送用インダクタ及びこの形式のインダクタの作動方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/12 20060101AFI20181217BHJP

   H01F 17/06 20060101ALI20181217BHJP

   H01F 38/14 20060101ALI20181217BHJP

   H05B 6/36 20060101ALI20181217BHJP

   H05B 6/44 20060101ALI20181217BHJP

【ＦＩ】

   H05B6/12 308

   H01F17/06 A

   H01F38/14

   H01F17/06 F

   H05B6/36 Z

   H05B6/44

【請求項の数】13

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-538433(P2017-538433)

(86)(22)【出願日】2016年2月1日

(65)【公表番号】特表2018-504751(P2018-504751A)

(43)【公表日】2018年2月15日

(86)【国際出願番号】EP2016052039

(87)【国際公開番号】WO2016124526

(87)【国際公開日】20160811

【審査請求日】2017年7月20日

(31)【優先権主張番号】102015202032.0

(32)【優先日】2015年2月5日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】515028838

【氏名又は名称】ウルト エレクトロニク アイソス ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100077584

【弁理士】

【氏名又は名称】守谷 一雄

(72)【発明者】

【氏名】ケム ゾム

【審査官】 沼田 規好

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５１７９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５３０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１１７６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０１９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６０８１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ６／１２

Ｈ０１Ｆ １７／０６

Ｈ０１Ｆ ３８／１４

Ｈ０５Ｂ ６／３６

Ｈ０５Ｂ ６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイルキャリア（２）と、
第１の電力範囲でエネルギー伝送のために前記コイルキャリア（２）上に配置され第１の外径（Ｄ_１）を有する第１のコイル（３）と、
第２の電力範囲でエネルギー伝送のためにコイルキャリア２上に配置され第２の外径（Ｄ_２）を有し、第２の外径（Ｄ_２）が第１の外径（Ｄ_１）よりも大きい第２のコイル（４）と、
コイルキャリア（２）上に配置され、第２の外径（Ｄ_２）より大きい外径（Ｄ_３）を有する第３のコイル（５）と、
第１のコイル（３）の縦方向中心軸線（Ｍ_１）を取り囲む磁気コア（１４）とを有する磁気結合エネルギー伝送用インダクタにおいて、
第１のコイル（３）及び第２のコイル（４）が互いに独立して作動され同時には作動しないようにデザインされる制御ユニット（８）を備え、第３のコイル（５）は第２のコイル（４）と共に作動されることを特徴とする磁気結合エネルギー伝送用インダクタ。

【請求項2】

制御ユニット（８）は、第１のコイル（３）が第１の作動周波数（Ｆ_１）で作動され、
第１の作動周波数（Ｆ_１）が１００ｋＨｚ≦Ｆ１≦２２０ｋＨｚが適用されるようにデザインされることを特徴とする請求項１記載のインダクタ。

【請求項3】

制御ユニット（８）は、第２のコイル（４）が第２の作動周波数（Ｆ_２）で作動され、
第２の作動周波数（Ｆ_２）は４０ｋＨｚ≦Ｆ２≦２５０ｋＨｚが適用されるようにデザインされることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のインダクタ。

【請求項4】

磁気コア（１４）は、一体に環状コアとしてデザインされることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載のインダクタ。

【請求項5】

磁気コア（１４）は複数のコアエレメント（２９）で構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載のインダクタ。

【請求項6】

磁気コア（１４）は第１のコイル（３）を取り囲んで、第１のコイル（３）と第２のコイル（４）との間に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項５何れか１項記載のインダクタ。

【請求項7】

磁気コア（１４）及び／又はコイル（３、４、５）は、コイルキャリア（２）の第１の面（Ｓ_１）上に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項６何れか１項記載のインダクタ。

【請求項8】

第１のコイル（３）の縦方向中心軸線（Ｍ_１）に対して半径方向に配置される複数の磁気ロッド（２６）を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７何れか１項記載のインダクタ。

【請求項9】

複数の磁気ロッド（２６）がコイルキャリア（２）の第２の面（Ｓ_２）上に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項８何れか１項記載のインダクタ。

【請求項10】

磁気ロッド（２６）は、第２のコイル（４）及び／又は第３のコイル（５）のレセプタクル領域（Ａ２、Ａ３）内に第１のコイル（３）のレセプタクル領域（Ａ_１）の外側に延伸することを特徴とする請求項８又は請求項９記載のインダクタ。

【請求項11】

コイルキャリア（２）はコイル（４、５）の少なくとも１つを冷却するための複数の開孔（２７、２８）を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０何れか１項記載のインダクタ。

【請求項12】

コイル（３、４、５）の少なくとも１つは螺旋状であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１何れか１項記載のインダクタ。

【請求項13】

インダクタ（１）と、第１のコイル（３）と、第２のコイル（４）と、第３のコイル（５）と、第１のコイル（３）の縦方向中心軸線（Ｍ_１）を取り囲む磁気コア（１４）とを設けること、
第１のコイル（３）を第１の作動周波数（Ｆ_１）により第１の電力範囲で作動すること、
第２のコイル（４）を第１のコイル（３）とは独立して同時には作動すしないように第２の作動周波数（Ｆ_２）により第２の電力範囲で作動すること、
第３のコイル（５）を第２のコイル（４）と共に作動させることを特徴とする磁気結合エネルギー伝送用インダクタの作動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１のプリアンブル（前文）にしたがう特に磁気結合エネルギー伝送のためのインダクタに関する。更に、本発明は、特に磁気結合エネルギー伝送のためのインダクタの作動方法に関する。インダクタは、特に家庭部所において、特に誘導加熱調理ホブ（料理用レンジ上部）における用途に使用される。

【背景技術】

【0002】

誘導調理ホブ用のインダクタは、誘導コイルが配置されるコイルキャリアを備え、特許文献１（ＥＰ １ ５６０ ４６２ Ａ２）から知られている。更に、インダクタは複数のフェライトロッドを備え、これらのフェライトロッドは誘導コイルの縦方向中心軸線に対して半径方向に延伸し、磁気回路を完成させるように作用する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＥＰ １ ５６０ ４６２ Ａ２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、柔軟性があり効率的な方法で使用することができるインダクタを作成する目的に基づいている。インダクタは、特に磁気結合エネルギー伝送に使用可能である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この目的は、請求項１の特徴を有するインダクタによって達成される。インダクタは、少なくとも２つのコイル又は誘導コイルを備え、第１のコイルは第１の電力範囲の第１の作動周波数Ｆ_１で作動可能であり又は作動され、第２のコイルは第２の電力範囲の第２の作動周波数Ｆ_２で作動可能であり又は作動される。作動周波数Ｆ_１及びＦ_２は特に相違する周波数である。第１のコイルは低電力範囲の誘導エネルギー伝送に使用され、第２のコイルは高電力範囲の誘導エネルギー伝送に使用される。

【0006】

低電力範囲での第１のコイルの伝送電力Ｐ_１について次式が適用される。

【0007】

０Ｗ≦Ｐ_１≦３００Ｗ、好ましくは０Ｗ≦Ｐ_１≦２５０Ｗ、より好ましくは０Ｗ≦Ｐ_１≦２００Ｗ
対照的に、高電力範囲での第２のコイル及び該当する場合には第３のコイルの伝送電力Ｐ_２について次式が適用される。

【0008】

２００Ｗ≦Ｐ_２≦４．０ｋＷ、好ましくは２５０Ｗ≦Ｐ_２≦３．３ｋＷ、より好ましくは３００Ｗ≦Ｐ_２≦２．４ｋＷ
複数のコイルの組み合わせによって、異なる要求される電力等級での極めて多様な適用例を柔軟な方法で作動させることができる。コイルは互いに独立して作動し、即ち同時には作動しないので、コイル間の相互影響が回避され、それぞれの電力範囲において高い効率が達成される。第１のコイルは例えばモバイル電話の無線充電に使用することができ、第２のコイルは例えば台所電気器具又はロボット電気掃除機のような高電力装置の作動に使用することができる。

【0009】

異なる電力範囲を達成するために、第２のコイルの外径Ｄ_２は第１のコイルの外径Ｄ_１よりも大きい。

【0010】

特に外径Ｄ_１について次式が適用される。

【0011】

１０ｍｍ≦Ｄ_１≦６０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ≦Ｄ_１≦５５ｍｍ、より好ましくは２０ｍｍ≦Ｄ_１≦５０ｍｍ
特に外径Ｄ_２について次式が適用される。

【0012】

１００ｍｍ≦Ｄ_２≦１８０ｍｍ、好ましくは１１０ｍｍ≦Ｄ_２≦１６０ｍｍ、より好ましくは１２０ｍｍ≦Ｄ_２≦１４０ｍｍ
第２のコイルの内径ｄ_２については、好ましくはｄ_２＞Ｄ_１が適用される。

【0013】

さらに、第１のコイルは第１のインダクタンスＬ_１を有し、これには好ましくは次式が適用される。

【0014】

１μＨ≦Ｌ_１≦１００μＨ、好ましくは４μＨ≦Ｌ_１≦５０μＨ、より好ましくは５μＨ≦Ｌ_１≦２５μＨ
これに対応して、第２のコイルは第２のインダクタンスＬ_２を有し、これには好ましくは次式が適用される。

【0015】

５０μＨ≦Ｌ_２≦１５０μＨ、好ましくは７０μＨ≦Ｌ_２≦１３０μＨ、より好ましくは９０μＨ≦Ｌ_２≦１２０μＨ
このインダクタは高効率を保証する。磁力線は磁気コアにより良好に誘導され、それによって漂遊磁場が低減される。磁気コアは、一体的にデザインすることもできるし、複数のコアエレメントで構成することもできる。磁気コアはフェライトコアであることが好ましい。磁気コアは任意の閉路形態を有することができる。磁気コアは、例えば多角形、円形、半円形、楕円形又は半楕円形の断面形状を有する。

【0016】

請求項２に記載のインダクタは高効率を保証する。制御ユニットは、第１のコイル及び第２のコイルが互いに独立して、特に単独で独立して作動することを保証する。これは、特に第１のコイル又は第２のコイルの何れか一方が作動していることを意味する。したがって、制御ユニットは第１のコイルと第２のコイルが同時に作動することを防止する。

【0017】

請求項３に記載のインダクタは低電力範囲での効率的な作動を保証する。第１のコイルに印加される電圧Ｕ_１は０Ｖ〜５０Ｖの間の振幅を有する。第１のコイルを流れる電流Ｉ_１は０Ａ〜１５Ａの間の振幅を有する。

【0018】

請求項４に記載のインダクタは高電力範囲で第２のコイルを作動させるときに高い効率を保証する。第２のコイルに印加される電圧Ｕ_２は０Ｖ〜２４０Ｖとの間の振幅を有する。第２のコイルを流れる電流Ｉ_２は０Ａ〜３０Ａとの間の振幅を有する。

【0019】

請求項５に記載のインダクタは高電力範囲での用途における柔軟性を高める。第３のコイルを介して、高電力範囲が拡張され又は完全に利用される。外径Ｄ_３について好ましくは次式が適用される。

【0020】

１６０ｍｍ≦Ｄ_３≦２５０ｍｍ、好ましくは１７０ｍｍ≦Ｄ_３≦２４０ｍｍ、より好ましくは１８０ｍｍ≦Ｄ_３≦２３０ｍｍ。

【0021】

さらに、第３のコイルは第３の内径ｄ_３を有し、好ましくはｄ_３＞Ｄ_２である。第３のコイルは第３のインダクタンスＬ_３を有し、好ましくは次式が適用される。

【0022】

２０μＨ≦Ｌ_３≦１００μＨ、好ましくは３０μＨ≦Ｌ_３≦９０μＨ、より好ましくは５０μＨ≦Ｌ_３≦８０μＨ
第３のコイルは第２のコイルに従応して作動させることができる。第３のコイルは例えば第２のコイルと直列又は並列に接続されて、電力を増加させる。好ましくは、第３のコイルは第２のコイルと共に単独で作動可能である。対照的に、第１のコイルは第２のコイル及び第３のコイルとは独立して、特に単独で独立して作動可能である。この目的のために、インダクタは特に適切にデザインされた制御ユニットを備える。

【0023】

請求項６に記載のインダクタは高効率を保証する。その理由は磁力線が最適に誘導されるからである。コアは好ましくは閉じた円形又は多角形、特に長方形の形状を有する。磁気コアは、好ましくは環状コアとして、特に環状フェライトコアとしてデザインされる。

【0024】

請求項７に記載のインダクタは高効率を保証する。磁気コアは複数のコアエレメントから構成されているので、その形状は技術的に製造が容易であり、必要に応じて最適化できる複数のコアエレメントから簡易かつ柔軟に組み立てることができる。複数のコアエレメントは、例えば多角形として形成された１つのコアに組み立てることができる複数のロッドとしてデザインすることができる。さらに、複数のコアエレメントは、円弧、例えば四分円弧又は半円弧としてデザインされ、１つの環状コアに組み立てることができる。複数のコアエレメントは好ましくはフェライトコアエレメントとしてデザインされる。

【0025】

請求項８に記載のインダクタは、低電力範囲で第１のコイルを作動させるとき及び高電力範囲で第２のコイルを作動させるときの両方で高い効率を保証する。好ましくは、磁気コアは環状コア、特に環状フェライトコアとしてデザインされ、環状コアの内径ｄ_Ｋについて次式が適用される。

【0026】

ｄ_Ｋ＞Ｄ_１
さらに、環状コアの外径Ｄ_Ｋ及び第２のコイルの内径ｄ_２について、好ましくは次式が適用される。

【0027】

ｄ_２＞Ｄ_Ｋ
請求項９に記載のインダクタは高効率を保証する。好ましくは、磁気コア及びこれらのコイルはコイルキャリアの上面に配置される。例えば、台所用品では、この上面は作業面の直下に取り付けられ、又は作業面に嵌め込まれる。

【0028】

請求項１０に記載のインダクタは高効率を保証する。磁気ロッドは磁力線の良好な誘導を可能にし、それによって漏洩磁場が低減される。好ましくは、磁気ロッドはフェライトロッドとしてデザインされる。ロッドは、特に縦方向中心軸線を中心に回転対称に配置されている。特に、インダクタは３〜４８本、好ましくは４〜３６本、より好ましくは６〜２４本のロッドを含む。

【0029】

請求項１１に記載のインダクタは高効率を保証する。磁場は、第２の面で、特に下面で複数の磁気ロッドの配置によって遮蔽される。好ましくは、磁気コアはコイルキャリアの上面に配置され、磁気ロッドはコイルキャリアの下面に配置される。磁気ロッドに加えて又は磁気ロッドの代替として、コイルキャリアの第２の面には遮蔽材料を設けることができる。

【0030】

請求項１２に記載のインダクタは高電力範囲において高い効率を保証する。

【0031】

請求項１３に記載のインダクタは温度特性を改善し、それによって高効率が達成される。開孔は穴及び／又はスロットとしてデザインすることができる。さらに、インダクタは開孔と組み合わせて少なくとも１つのコイルを冷却するファンを備えることができる。好ましくは、開孔は第２のコイル及び／又は第３のコイルの領域内にデザインされる。

【0032】

請求項１４に記載のインダクタは高い柔軟性と効率を保証する。第１のコイル及び／又は第２のコイル及び／又は該当する場合には第３のコイルが螺旋状に形成されているため、それぞれのコイルの所望の数の巻線がそれぞれのコイルの比較的平坦なデザイン組み合わせて実現することができる。それぞれのコイルは単一の平面又は複数の平面内に螺旋状に巻回することができる。それぞれのコイルは多くても８つの面に、好ましくは多くても６つの面に、より好ましくは多くとも４つの面に螺旋状に巻回されている。それぞれのコイルは半径方向に一定の巻線密度を有する。

【0033】

さらに、本発明はそのようなインダクタの作動方法を作成する目的に基づいており、この作動方法は柔軟で効率的な形態で使用することができる。

【0034】

この目的は請求項１５の特徴を有する方法によって達成される。本発明にしたがう方法の利点は既に説明した本発明にしたがうインダクタの利点に対応する。相互に独立したこれらのコイルの作動、即ち特にこれらのコイルが作動周波数Ｆ_１及びＦ_２で単独で非同期的な作動をするために、第１のコイルを作動させるとき又は第２のコイルを作動させるとき、誘導エネルギー伝送の相互影響は生じることがない。その結果、これらの適用例は低電力範囲及び高電力範囲で簡易かつ柔軟に実行できる。本発明にしたがう方法は、特に請求項１〜１４の少なくとも１つの特徴を用いて展開することもできる。

【0035】

本発明の他の特徴、利点及び詳細は複数の実施例について以下の説明から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】図１は、第１の実施例にしたがうインダクタの概略図を示す。

【図2】図２は、３つのコイルがコイルキャリア上に配置され、一体的なコアを有するインダクタの上面の平面図を示す。

【図3】図３は、複数の磁気ロッドを有するコイルキャリアの下面の平面図を示す。

【図4】図４は、図３における切断線ＩＶ−ＩＶに沿ったインダクタを通る第１の断面を示す。

【図5】図５は、図３における切断線Ｖ−Ｖに沿ったインダクタを通る第２の断面を示す。

【図6】図６は、コイルを省略したコイルキャリアの斜視図を示す。

【図7】図７は、複数のコアエレメントから組み立てたコアを有する第２の実施例にしたがうインダクタの上面の平面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下に、本発明の磁気結合エネルギー伝送用インダクタ及びこの形式のインダクタの作動方法をその好ましい実施例について図面を参照して説明する。

【0038】

本発明の第１の実施例が図１〜図６を参照して下記で説明される。インダクタ１はコイルキャリア２を備え、この上に３つのコイル３、４、５が配置されている。コイル３、４、５はインバータ６に接続され、これは給電ネットワーク７を介してネットワーク電圧Ｕ_Ｎ及びネットワーク周波数ｆ_Ｎが給電される。インバータ６は制御ユニット８によって制御され、これは入力ユニット９への信号接続部を有する。インダクタ１は、例えば誘導結合エネルギー伝送又はエネルギー給電のための装置の一部である。インダクタ１は、特に誘導調理ホブのような家庭用部所における用途に使用される。

【0039】

コイルキャリア２は円板状に形成されて、縦方向の中心軸線Ｍを有している。コイルキャリア２は、その上面Ｓ_１上に、コイル３〜５のための３つのレセプタクル領域Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３を形成している。第１のコイル３はレセプタクル領域Ａ_１内でコイルキャリア２の上面Ｓ_１上に配置されている。第１のコイル３はコイルキャリア２と同心に配置され、第１のコイル３の縦方向中心軸線Ｍ_１が縦方向中心軸線Ｍと一致するようになっている。第１のコイル３は螺旋状に巻回され、２本の接続ワイヤ１０、１１を備えている。接続ワイヤ１０、１１はコイルキャリア２内の組み合わされる開孔１２、１３を通ってその下面Ｓ_２に至り、そこからインバータ６に接続されている。

【0040】

第１コイル３は低電力範囲における誘導エネルギー伝送に用いられる。低電力範囲は、例えば０Ｗ〜２００Ｗである。第１のコア３は、例えば以下の特性データを有する。

【0041】

外径Ｄ_１＝５０ｍｍ
インダクタンスＬ_１＝６．３μＨ
直流抵抗Ｒ_１ＤＣ＝４８ｍΩ
第１のコイル３は磁気コア１４によって取り囲まれている。したがって、磁気コア１４は第１のコイル３の縦方向中心軸線Ｍ１を取り囲んでいる。磁気コア１４は一体としてデザインされている。コア１４は、特に環状フェライトコアとしてデザインされている。

【0042】

磁気コア１４は第１のコイル３と第２のコイル４との間においてコイルキャリア２の上面Ｓ_１上に配置される。磁気コア１４は内径ｄ_Ｋを有し、次式が適用される。

【0043】

ｄ_Ｋ＞Ｄ_１
第２のコイル４は、レセプタクル領域Ａ２内でコイルキャリア２の上面Ｓ_１上に配置され、磁気コア１４を取り囲んでいる。磁気コア１４は、例えば外径Ｄ_Ｋ＝７０ｍｍ、高さＨ_Ｋ＝５ｍｍを有している。

【0044】

第２のコイル４は螺旋状に巻回され、接続ワイヤ１５、１６を備えている。接続ワイヤ１５、１６は組み合わされる開孔１７、１８を通ってコイルキャリア２の下面Ｓ_２に至る。そこから、接続ワイヤ１５、１６はインバータ６に接続されている。第２のコイル４はコイルキャリア２と同心に配置され、第２のコイル４の縦方向中心軸線Ｍ_２がコイルキャリア２の縦方向中心軸線Ｍと一致するようになっている。第２のレセプタクル領域Ａ_２は環状の内側リッジ１９によって取り囲まれている。

【0045】

第２のコイル４は高電力範囲での誘導エネルギー伝送に用いられる。高電力範囲は、例えば２００Ｗ〜４．０ｋＷである。第２のコイル４は、例えば以下の特性データを有する。

【0046】

内径ｄ_２＝７２ｍｍ
外径Ｄ_２＝１４０ｍｍ
インダクタンスＬ_２＝１００μＨ
直流抵抗Ｒ_２ＤＣ＝４５ｍΩ
また、次式が第２のコイル４について適用される。

【0047】

ｄ_２＞Ｄ_Ｋ、したがってＤ_１＜ｄ_２＜Ｄ_２
第１のコイル３及び第２のコイル４は異なる電力範囲で使用されるので、制御ユニット８は第１のコイル３及び第２のコイル４を互いに独立して作動できるようにデザインされている。これは第１のコイル３又は第２のコイル４の何れか一方を単独で作動できることを意味する。

【0048】

第３のコイル５はレセプタクル領域Ａ３内でコイルキャリア２の上面Ｓ_１上に配置され、第２のコイル４及び環状の内側リッジ１９を取り囲んでいる。レセプタクル領域Ａ_３は環状の内側リッジ１９及び環状の外側リッジ２０によって取り囲まれている。

【0049】

第３のコイル５は螺旋状に巻回され、接続ワイヤ２１、２２を備えている。接続ワイヤ２１、２２は組み合わされる開孔２３、２４を通ってコイルキャリア２の下面Ｓ_２に至る。そこから、接続ワイヤ２１、２２はインバータ６に接続されている。第３のコイル５はコイルキャリア２と同心に配置され、それで第３のコイル５の縦方向中心軸線Ｍ_３はコイルキャリア２の縦方向中心軸線Ｍと一致するようになっている。

【0050】

第３のコイル５は、高電力範囲での誘導エネルギー伝送に用いられる。第３のコイル５は、例えば以下の特性データを有する。

【0051】

内径ｄ_３＝１８０ｍｍ
外径Ｄ_３＝２１４ｍｍ
インダクタンスＬ_３＝６０μＨ
直流抵抗Ｒ_３ＤＣ＝４５ｍΩ
第３のコイル５は第２のコイル４を取り囲んでいるので、次式のようになる。

【0052】

ｄ_３＞Ｄ_２
コイル３、４、５は単一の平面又は複数の平面内に螺旋状に巻回することができる。この実施例において、コイル３、４、５はそれぞれ２つの平面内で螺旋状に巻回されている。コイル３、４、５は半径方向に一定の巻線密度を有する。

【0053】

第３のコイル５は好ましくは第２のコイル４に単独で従応して作動可能であり、このため第３のコイル５は例えば必要に応じて第２のコイル４と並列又は直列に接続されている。例えば、第２のコイル４は高電力範囲の第１の部分領域のみをカバーし、第３のコイル５の追加の作動によって、高電力範囲の残りの第２の部分範囲をカバーすることができるようになっている。したがって、制御ユニット８は第３のコイル５が第２のコイル４に単独で従応して作動可能であるようにデザインされる。第３のコイル５は、第２のコイル４に対応して、第１のコイル３とは独立に作動可能である。第２のコイル４に対応する。改言すれば、第１のコイル３はコイル４、５とは独立して作動可能である。

【0054】

複数のレセプタクル２５がコイルキャリア２において下面Ｓ_２上にデザインされており、これらのレセプタクルはレセプタクル領域Ａ_２及びＡ_３の下方で縦方向中心軸線Ｍ又はＭ_１に対して半径方向に延伸している。磁気ロッド２６は、特にフェライトロッドとしてデザインされ、レセプタクル２５内に配置されている。ロッド２６は第１のコイル３のレセプタクル領域Ａ_１の外側からコイル４、５のレセプタクル領域Ａ_２及びＡ_３に延伸している。

【0055】

コイル４、５を冷却するために、コイルキャリア２はレセプタクル領域Ａ_２及びＡ_３内に複数の開孔２７、２８を備えている。開孔２７、２８は、例えば円形及び／又はスロット形状でデザインされる。レセプタクル領域Ａ_３にデザインされた開孔２８は、例えばレセプタクル領域Ａ_２にデザインされた開孔２７の直径よりも小さい直径を有する。

【0056】

インダクタ１が機能する形態は以下の通りである。

【0057】

インダクタ１が低電力範囲で作動されるとき、第１のコイル３のみが作動する。この目的のために、第１のコイル３及び所望の伝送電力Ｐ１が入力ユニット９によって選択され、制御ユニット８に送信される。制御ユニット８は、それに対応してインバータ６を駆動し、その入力として第１の作動周波数Ｆ_１及び第１の電圧Ｕ_１を指定する。所定のネットワーク周波数ｆ_Ｎと所定のネットワーク電圧Ｕ_Ｎとに基づいて、インバータ６は制御部８によって指定された作動周波数Ｆ_１及び電圧Ｕ_１をインバータ６の出力側、即ちコイル側に設定する。したがって、次式が理想的にはインバータ６の出力電圧Ｕ_Ｗ及び出力周波数ｆ_Ｗについて適用される。

【0058】

ｆ_Ｗ＝Ｆ_１、Ｕ_Ｗ＝Ｕ_１
次式が第１の作動周波数Ｆ_１に適用される。

【0059】

１００ｋＨｚ≦Ｆ_１≦２２０ｋＨｚ、好ましくは１００ｋＨｚ≦Ｆ_１≦２１０Ｈｚ、より好ましくは１２０ｋＨｚ≦Ｆ_１≦２００ｋＨｚ
第１のコイル３は０Ｗ〜２００Ｗの低電力範囲で作動することができ、それで例えばモバイル電話、スマートウォッチ、フィットネストラッカー、デジタルカメラ、ベビーモニター、ラジオ又はリモコンユニットなどの携帯装置を第１のコイル３で誘導充電することができる。

【0060】

第１のコイル３によって生成された磁力線は磁気コア１４を通って誘導されて、漂遊磁界が低減され、それで誘導エネルギー伝送が高効率で達成される。第１のコイル３が作動しているとき、第２のコイル４及び／又は第３のコイル５は同時に作動することはない。

【0061】

インダクタ１が高電力範囲で作動するとき、第２のコイル４及び該当する場合には第３のコイル５も作動される。この目的のために、コイル４及び所望の伝送電力Ｐ_２が入力ユニット９によって選択され、制御ユニット８に送信される。制御ユニット８は、これに対応してインバータ６を駆動し、その入力として第２の作動周波数Ｆ_２及び第２の電圧Ｕ_２を指定する。インバータ６は作動周波数Ｆ_２と電圧Ｕ_２を設定し、それで次式が理想的には出力側で適用される。

【0062】

ｆ_Ｗ＝Ｆ_２、Ｕ_Ｗ＝Ｕ_２
また、制御ユニット８は、インバータ６に対して、所望の電力伝送Ｐ２が第２のコイル４の作動によって単独で達成できるかどうか又は第３のコイル５が必要とされるかどうかを指定する。第３のコイル５がさらに必要とされる場合には、コイル４及び５が並列又は直列に接続される。これは図２に概略的に図示されている。したがって、第３のコイル５は、第２のコイル４に対応して、作動周波数Ｆ_２及び電圧Ｕ_２で作動する。

【0063】

次式が第２の作動周波数Ｆ_２について適用される。

【0064】

４０ｋＨｚ≦Ｆ_２≦２５０ｋＨｚ、好ましくは５０ｋＨｚ≦Ｆ_２≦２００ｋＨｚ、より好ましくは６０ｋＨｚ≦Ｆ_２≦１２０ｋＨｚ
特に、第２の作動周波数Ｆ_２は第１の作動周波数Ｆ_１と相違している。

【0065】

さて、磁気コア１４は磁力線を案内し、それで漂遊磁場が減少する。これによりエネルギー移動が高効率で達成される。また、下面Ｓ_２に発生した磁界は磁気ロッド２６によって遮蔽され、これによっても高効率が達成される。コイル４、５は開孔２７、２８を介して冷却される。ファン（図示せず）を付加的に使用することも可能である。

【0066】

本発明の第２の実施例は図７を参照して以下に説明される。第１の実施例とは対照的に、磁気コア１４は複数のコアエレメント２９から構成されている。コア１４はデザイン上環状であり、４つの四分円弧から構成されている。コア１４の極めて特異な形態は、標準化されたコアエレメント２９を用いて磁気コア１４を組み立てることにより簡易な形態で形成することができる。コアエレメント２９は、特にフェライトコアエレメントとしてデザインされる。インダクタ１をさらに展開し、さらに機能の態様をとることに関して上述の実施例が参照される。

【0067】

本発明にしたがうインダクタ１は極めて多様な用途を簡易で柔軟な形態で可能にする。第１のコイル３は例えば２００Ｗまでの低電力範囲で使用され、第２のコイル４は該当する場合には第３のコイル５と共に、例えば２００Ｗを超える高電力範囲で使用される。第１のコイル３は単独で低電力範囲で作動し、高電力範囲では第２のコイル４が単独に又は第２のコイル４及び第３のコイル５が共に作動する。異なるコイル３、４、５の組み合わせをとることで、異なる用途が異なる電力等級で可能になる。低電力範囲での第１のコイル３及び高電力範囲での第２のコイル４又は該当する場合にはそれに加えて第３のコイル５は同時に作動することはないので、低電力範囲で及び高電力範囲でのエネルギー伝送に影響は生じない。

【0068】

磁気コア１４及び磁気ロッド２６の組み合わせにより、効率的なエネルギー伝送が誘導結合によって低損失で可能になる。

【0069】

第１のコイル３の接続ワイヤ１０、１１は編組線としてデザインすることができ、０．１ｍｍ^２〜２．５ｍｍ^２の断面を有することができる。接続ワイヤ１０、１１は、例えばナイロン、シルク又はフォイルのような材料で被覆することができる。第２、第３のコイル４、５の接続ワイヤ１５、１６、２１、２２は編組線としてデザインすることができ、０．５ｍｍ^２〜５ｍｍ^２の断面を有することができる。接続ワイヤ１５、１６、２１、２２は、例えばナイロン、シルク又はフォイルのような材料で被覆することができる。

【0070】

コイル４、５を冷却するためにファンを設けることができる。冷却プレートを代替物又は追加物として設けることができる。インダクタ１は片面又は両面に蓋で覆うことができる。さらに、インダクタ１は鋳造することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】