特許 7236412 エネルギーのワイヤレス電磁伝達のためのコイル配列、及び装置

(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】

(24)【登録日】2023-03-01

(45)【発行日】2023-03-09

(54)【発明の名称】エネルギーのワイヤレス電磁伝達のためのコイル配列、及び装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 38/14 20060101AFI20230302BHJP

   H01F 38/18 20060101ALI20230302BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20230302BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20230302BHJP

【ＦＩ】

H01F38/14

H01F38/18 Q

H02J50/10

H02J50/40

【請求項の数】 10

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020127223

(22)【出願日】2020-07-28

(65)【公開番号】P2021027346

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2020-08-19

(31)【優先権主張番号】10 2019 211 399.0

(32)【優先日】2019-07-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

【前置審査】

(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】100154612

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】セム ソム

(72)【発明者】

【氏名】クリストファー シャッフェルホーファー

【審査官】久保田 昌晴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０６３６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭５８－００３３６５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】実公昭６３－０３６６５１（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】特開２０１１－１０１４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２１２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４０８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２９１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１９９４８４５４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００２９３４３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ５／００、１７／００、２７／２８、３８／１４、３８／１８

Ｈ０２Ｊ ５０／１０－５０／１２、５０／４０

Ｈ０５Ｋ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エネルギーのワイヤレス電磁伝達のためのコイル配列であって、
－主延在方向（１５）を形成するキャリア要素（１４）と、
－複数のコイル（Ｓ_１～Ｓ_Ｎ；Ｓ_１～Ｓ_Ｎ、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ’）と
を有し、
前記コイル（Ｓ_１～Ｓ_Ｎ；Ｓ_１～Ｓ_Ｎ、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ’）の少なくとも一部は、前記主延在方向（１５）で前記キャリア要素（１４）に取り付けられ、互いに接続されているコイル配列において、
前記キャリア要素（１４）は、フェライト材料を含むこと、
前記コイル（Ｓ _１ ～Ｓ _Ｎ ；Ｓ _１ ～Ｓ _Ｎ 、Ｓ _１ ’～Ｓ _Ｎ ’）との接触を形成するための少なくとも１つの接触要素（１６）が、前記キャリア要素（１４）上に配置されること、
前記少なくとも１つの接触要素（１６）は、前記主延在方向（１５）に互いに離間し、接続領域（Ｖ）によって互いに接続された第１接触領域（Ｋ _１ ）及び第２接触領域（Ｋ _２ ）を含むこと、
前記キャリア要素（１４）は、ミシン目及び／又はノッチ配列として設計された少なくとも１つの所望の分離位置（Ｔ）を含むこと、
前記第１接触領域（Ｋ _１ ）及び前記第２接触領域（Ｋ _２ ）は、前記主延在方向（１５）に対し垂直方向に、前記接続領域（Ｖ）よりも広い幅を有すること、
前記少なくとも１つの所望の分離位置（Ｔ）は、前記接続領域（Ｖ）に延びること、及び、
部品（１１）に取り付けるための取り付け手段（１７）が、前記コイル（Ｓ_１～Ｓ_Ｎ；Ｓ_１～Ｓ_Ｎ、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ’）とは反対側の前記キャリア要素（１４）の面に配置されることを特徴とするコイル配列。

【請求項2】

前記キャリア要素（１４）は厚さＤを有し、前記厚さＤは、０．１ｍｍ≦Ｄ≦２．５ｍｍが適用されることを特徴とする請求項１に記載のコイル配列。

【請求項3】

前記キャリア要素（１４）は、前記部品（１１）の曲面（Ｏ）上に配置するための変形可能な構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル配列。

【請求項4】

前記少なくとも１つの所望の分離位置（Ｔ）は、直列に接続された前記コイル（Ｓ_１～Ｓ_Ｎ；Ｓ_１～Ｓ_Ｎ、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ’）の間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイル配列。

【請求項5】

前記キャリア要素（１４）は、前記主延在方向（１５）に間隔を置いて配置された複数の所望の分離位置（Ｔ）を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコイル配列。

【請求項6】

前記コイル（Ｓ_１～Ｓ_Ｎ；Ｓ_１～Ｓ_Ｎ、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ’）は、螺旋状に巻かれていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコイル配列。

【請求項7】

前記コイル（Ｓ_１～Ｓ_Ｎ；Ｓ_１～Ｓ_Ｎ、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ’）はそれぞれ、角度αだけ互いに角度をなして配置された２つの接続接点（Ａ_ｉ、Ａ_ｏ）を含み、
前記角度αは、６０°≦α≦３００°が適用されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のコイル配列。

【請求項8】

エネルギーのワイヤレス電磁伝達のための装置であって、
－ワイヤレス方式で伝達可能なエネルギーを送信するための送信ユニット（２）と、
－ワイヤレス方式で伝達されるエネルギーを受信するための受信ユニット（３）を有し、
前記ユニット（２、３）の少なくとも１つは、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコイル配列（９）を含むことを特徴とする装置。

【請求項9】

エネルギーのワイヤレス電磁伝達のためのコイル配列部品であって、
－回転軸（１２）を中心に回転可能であるように据え付けられた部品（１１）と、
－請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコイル配列（９）とを有し、
－前記キャリア要素（１４）は前記部品（１１）に取り付けられ、
－前記コイル（Ｓ_１～Ｓ_Ｎ；Ｓ_１～Ｓ_Ｎ、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ’）は、前記回転軸（１２）の周りに配置されていることを特徴とするコイル配列部品。

【請求項10】

コイル配列部品の製造方法であって、
－請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコイル配列（９）を提供する工程と、
－前記コイル（Ｓ_１～Ｓ_Ｎ；Ｓ_１～Ｓ_Ｎ、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ’）が、回転軸（１２）の周りに配置されるように、前記キャリア要素（１４）を、前記回転軸（１２）を中心に回転可能であるように据え付けられた部品（１１）に取付ける工程と
を備えるコイル配列部品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エネルギーのワイヤレス電磁伝達のためのコイル配列、及び装置に関する。また、本発明は、コイル配列部品、及びそのようなコイル配列部品を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

産業設備では、一般に、静止部品と回転部品の間でエネルギーを伝達する必要がある。例えば、シャフトに配置されているセンサなどのコンシューマ（消費機器）にエネルギーを供給するため、回転するシャフトにエネルギーを伝達する必要があろう。エネルギーのワイヤレス電磁伝達は、このようなアプリケーションに役立つことを証明している。

【0003】

送信ユニット及び受信ユニットを有する、エネルギーのワイヤレス電磁伝達のための装置は、特許文献１から知られている。受信ユニットは、複数のコイルがその上に配置され、互いに接続されているキャリア要素を備える。キャリア要素は、例えば、回転部品の曲面に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－６３６８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、多種多様な回転可能な部品に容易かつ柔軟に使用できる、エネルギーのワイヤレス電磁伝達のためのコイル配列を提供するという目的に基づいている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的は、請求項１の特徴を有するコイル配列によって達成される。本発明によるコイル配列は、エンドレスコイル配列によって容易かつ柔軟に提供され得る。この目的のために、エンドレスコイル配列又はコイル配列は、主延在方向に繰り返す構造を有する。エンドレスコイル配列又はコイル配列は、好ましくはモジュール設計のものである。これらコイルは、特に、キャリア要素に接合される。本発明によるコイル配列は、エンドレスコイル配列から容易かつ柔軟に分離できる。この目的のために、キャリア要素は、主延在方向に対して横方向に、好ましくは互いに接続された２つのコイルの間で分離され、それによりキャリア要素又はコイル配列が、回転可能な部品の円周Ｕに実質的に対応する、主延在方向の長さＬ_Ｕを有する。長さＬ_Ｕに関して適合されたコイル配列は、続いて、部品の回転軸周りに容易に取り付けることができる。したがって、コイル配列は、回転部品への、又は回転部品からのエネルギーのワイヤレス電磁伝達に使用できる。

【0007】

エンドレスコイル配列は、主延在方向に長さＬを有し、以下が適用される：１ｍ≦Ｌ≦２００ｍ、特に５ｍ≦Ｌ≦１００ｍ、特に１０ｍ≦Ｌ≦５０ｍ。Ｚ個のコイルがキャリア要素に取り付けられている。特に個数Ｚには、以下が適用される：１０≦Ｚ≦２０００、特に５０≦Ｚ≦１０００、特に１００≦Ｚ≦５００。エンドレスコイル配列のキャリア要素は、主延在方向に対して垂直方向に幅Ｂを有し、好ましくは以下が適用される：１≦Ｌ／Ｂ≦１０００、特に２≦Ｌ／Ｂ≦８００、特に４≦Ｌ／Ｂ≦６００。エンドレスコイル配列は、例えば、リールの形態で巻き付けられるか、及び／又はリールパッケージに配置される。

【0008】

少なくとも１つの所望の分離位置により、コイル配列は、実質的に回転部品の円周に対応する長さＬ _Ｕ を有するエンドレスコイル配列から分離できる。少なくとも１つの所望の分離位置は、主延在方向に対して横方向に、特に垂直に延びる。少なくとも１つの所望の分離位置は、例えば、ミシン目及び／又はノッチ配列として具体化される。フェライト材料は、エネルギーの効率的な伝達を容易にする。フェライト材料は、磁場を誘導、増幅、及び／又は遮蔽する。

【0009】

請求項２に記載のコイル配列は、容易かつ柔軟な使用を保証する。厚さＤによりキャリア要素は、一方では回転可能な部品の湾曲した表面に取り付けるための十分な可変形性を有する。他方、厚さＤは、それらコイルをキャリア要素に取り付けるための十分な安定性を保証する。厚さＤは、鉛直方向におけるキャリア要素表面に対して垂直に定義される。

【0010】

請求項３に記載のコイル配列は、容易かつ柔軟な使用を保証する。キャリア要素が変形可能、特に屈曲可能及び／又は伸縮可能に具体化されるという事実により、キャリア要素は、容易かつ柔軟に曲面に適合され、そこに取り付けられる。その結果、コイル配列を回転部品の円周に沿って容易に配置できる。

【0011】

請求項１に記載のコイル配列は、容易かつ柔軟な使用を保証する。コイル配列は、取り付け手段を使用して、キャリア要素によって部品の曲面に容易に取り付けできる。適切な取り付け手段は、例えば、接着剤又は接着剤層、両面接着テープ、接着フィルム、及び／又は面ファスナーである。

【0012】

請求項４に記載のコイル配列は、容易かつ柔軟な使用を保証する。少なくとも１つの所望の分離位置は、直列に配列されたコイルの間に配置されるという事実により、一方では、コイル間の接触を容易に排除でき、他方では、コイルの損傷や破壊を防ぐことができる。

【0013】

請求項５に記載のコイル配列は、容易かつ柔軟な使用を保証する。所望の分離位置により、長さＬ_Ｕは、小さなモジュール寸法ΔＬ_Ｕで回転部品の円周Ｕに適合させることができる。モジュール寸法ΔＬ_Ｕは、コイルの直径によって設定できる。モジュール寸法ΔＬ_Ｕが小さいほど、コイル配列をより正確にその長さＬ_Ｕで回転部品の円周に適合させることができる。複数の所望の分離位置が主延在方向に離間していることから、キャリア要素は、それぞれ主延在方向に連続して配置されたコイル間で分割できる。キャリア要素は、好ましくは、それぞれの場合において、主延在方向に互いに隣接して配置された２つのコイルの間に所望の分離位置を有する。それぞれの所望の分離位置は、好ましくは、直列に配置されたコイルの間に配置される。所望の分離位置は、主延在方向に対して横方向に延び、特に垂直に延びる。所望の分離位置は、例えば、ミシン目及び／又はノッチ配列として形成される。

【0014】

請求項６に記載のコイル配列は、容易かつ柔軟な使用を保証する。コイルが螺旋状に巻かれていることから、それらはフラットコイルとして具体化される。それらコイルは、好ましくはそれぞれ最大で２つの巻線層を有し、特に正確には１つの巻線層を有する。コイルは、それぞれのコイル軸がキャリア要素の表面に対して実質的に垂直に延びるようにキャリア要素に取り付けられる。螺旋状のコイルの形成により、それらは回転部品の曲面に簡単かつ柔軟に適合でき、他方では、回転部品でのアンバランスを比較的ほとんど発生させない。

【0015】

請求項７に記載のコイル配列は、容易かつ柔軟な使用を保証する。各コイルの２つの接続接点の配置により、コイルは、キャリア要素に主延在方向で容易かつ柔軟に連続して取り付けでき、互いに接続できる。好ましくは角度αに以下が適用される：α＝９０°及び／又はα＝１８０°。

【0016】

請求項１に記載のコイル配列は、容易かつ柔軟な使用を保証する。少なくとも１つの接触要素は、それらコイルの容易な接続を可能にする。少なくとも１つの接触要素は、導電性材料から、特に金属から具体化される。少なくとも１つの接触要素は、キャリア要素に、例えば接着剤で貼り合わせて、取り付けられる。少なくとも１つの接触要素は、例えば、ＳＭＤパッドとして具体化される。

【0017】

請求項１に記載のコイル配列は、容易かつ柔軟な使用を保証する。少なくとも１つの所望の分離位置が、少なくとも１つの接触要素の領域内に延びるという事実により、コイル配列は、回転部品の円周に容易に適合させることができ、エンドレスコイル配列から、互いに接続された２つのコイルの間で分離できる。接触要素の領域内に延びる所望の分離位置は、好ましくは、直列に接続され、主延在方向に連続して配置された２つのコイルの間にそれぞれ形成される。

【0018】

請求項１に記載のコイル配列は、容易かつ柔軟な使用を保証する。接触領域は、主延在方向に対し垂直方向に、接続領域よりも広い幅を有することが好ましい。その結果、接触領域は、コイルとの接触を形成するための十分に大きな接触面を提供し、他方で接続領域は、互いに接続された２つのコイル間でエンドレスコイル配列の容易な切断を可能にする。キャリア要素は、好ましくは、それぞれの接続領域に所望の分離位置を含む。これにより、キャリア要素と、その上に配置され、互いに接続されたコイルとを容易に切り離すことができる。少なくとも１つの接触要素は、好ましくは、Ｈ形状に具体化される。

【0019】

本発明はまた、エネルギーのワイヤレス電磁伝達のための装置を提供する目的に基づいており、これは、多種多様な回転可能な部品用に容易かつ柔軟な方法で使用できる。

【0020】

この目的は、請求項８の特徴を有する装置によって達成される。本発明による装置の利点は、本発明によるコイル配列について既に説明した利点に対応する。受信ユニットは、好ましくは、回転可能な部品にワイヤレス方式で送信されるエネルギーを受信するための本発明によるコイル配列を備える。

【0021】

本発明はまた、エネルギーのワイヤレス電磁伝達のためのコイル配列部品を提供する目的に基づいており、それは容易に製造できる。

【0022】

この目的は、請求項９の特徴を有するコイル配列部品によって達成される。コイル配列は、その長さＬ_Ｕに関して、部品の円周に容易かつ柔軟に適合させることができる。その結果、コイルが部品の回転軸の周りに配置されるように、キャリア要素を部品の曲面に容易に取り付けできる。部品が回転すると、エネルギーのワイヤレス電磁伝達が容易に可能となる。本発明によるコイル配列部品のさらなる利点は、本発明によるコイル配列について既に説明した利点に対応する。

【0023】

本発明はまた、コイル配列部品を容易に製造可能にする方法を提供する目的に基づく。

【0024】

この目的は、請求項１０の工程を有する方法によって達成される。まず、エンドレスコイル配列が好ましくは提供される。エンドレスコイル配列を分割することにより、コイル配列は、部品の円周に適合された長さＬ_Ｕを備えている。続いて、キャリア要素は、それらコイルが回転軸の周りに配置されるように部品に取り付けられる。これは、エネルギーのワイヤレス電磁伝達を容易な方法で可能にする。本発明による方法のさらなる利点は、コイル配列部品又はコイル配列について既に説明した利点に対応する。

【0025】

本発明のさらなる特徴、利点、及び詳細は、以下の複数の例示的な実施形態の説明で分かる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】送信ユニット及び受信ユニットを用いた、エネルギーのワイヤレス電磁伝達のための装置の回路図を示す。

【図2】回転可能に据え付けた部品に取り付けた、第１の例示的な実施形態のコイル配列を備えるコイル配列部品の斜視図を示す。

【図3】コイル配列を生成するための、エンドレスコイル配列の斜視図を示す。

【図4】接触要素の領域におけるコイル配列の拡大斜視図を示す。

【図5】コイル配列の平面図を示す。

【図6】コイル配列の側面図を示す。

【図7】第２の例示的な実施形態におけるコイル配列の平面図を示す。

【図8】第３の例示的な実施形態におけるコイル配列の平面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明の第１の例示的な実施形態を、図１～図６を参照して以下に説明する。エネルギーのワイヤレス電磁伝達のための装置１は、ワイヤレス方式で送信可能なエネルギーを送信するための送信ユニット２と、ワイヤレス方式で送信可能なエネルギーを受信するための受信ユニット３とを備える。送信ユニット２は、交流電圧Ｕ_１及び／又は交流電流Ｉ_１を利用可能にするエネルギー源４に接続される。受信ユニット３は、整流器５に接続されている。整流器５は、受信ユニット３によって提供される交流電圧Ｕ_２及び／又は提供される交流電流Ｉ_２を整流し、コンシューマ（消費機器）６に供給する。コンシューマ６は、例えば、測定センサとして具体化される。

【0028】

送信ユニット２は、一次側コンデンサ８と直列に接続された一次側コイル７を備える。一次側コイル７は、インダクタＬ_１を有する。一次側コンデンサ８は、コンデンサＣ_１を有する。送信ユニット２は既知であり、慣用されている。

【0029】

受信ユニット３は、コイル配列９を備える。したがって、コイル配列９は二次側に配置される。コイル配列９は、インダクタＬ_２を有する。コイル配列９は、二次側コンデンサ１０と直列に接続されている。２次側コンデンサの容量はＣ_２である。装置１は図１に示されている。

【0030】

コイル配列９（coil arrangement 9；コイル装置９）は、回転軸１２を中心に回転可能に据え付けられた部品１１に取り付けられている。部品１１及びそれに取り付けられたコイル配列９は、コイル配列部品１３（component coil arrangement 13；部品コイル配置１３）を形成する。部品１１は、シャフトの形態で具体化され、半径Ｒを有する。以下は、回転軸１２周りの部品１１の円周Ｕに適用される：Ｕ＝２・π・Ｒであり、πは、ＰＩ定数（円周率）である。

【0031】

コイル配列９は、帯状の形態で具体化され、主延在方向１５を規定するキャリア要素１４を備える。複数のコイルＳ_１～Ｓ_Ｎ及び接触要素１６が、例えば接着固定され、キャリア要素１４の第１側に取り付けられる。これらコイルＳ_１～Ｓ_Ｎは、接触要素１６によって互いに直列に接続される。接触要素１６は、例えば銅のような導電性金属製である。

【0032】

コイルＳ_１～Ｓ_Ｎは螺旋状に巻かれ、正確に１つの巻線層を有する。コイルＳ_１～Ｓ_Ｎは、それぞれのコイル軸Ａ_Ｓがキャリア要素表面に対して垂直に延びるようにキャリア要素１４に取り付けられている。コイルＳ_１～Ｓ_Ｎはそれぞれ、内側接続接点Ａ_ｉ及び外側接続接点Ａ_ｏを有する。接続接点Ａ_ｉ及びＡ_ｏは互いに角度αを取り囲み、以下の条件が適用される：α≒１８０°。したがって、接続接点Ａ_ｉ及びＡ_ｏは実質的に直線に沿って延びる。接続接点Ａ_ｉ及びＡ_ｏは、例えばはんだ付けなどの導電方式で、それぞれ隣接する接触要素１６に接続される。

【0033】

キャリア要素１４は、主延在方向１５に長さＬ_Ｕを有し、主延在方向１５に対して垂直方向に幅Ｂを有し、及びその表面に対して垂直方向に厚さＤを有する。キャリア要素１４は、変形可能な方法で具体化され、図２に示すように、キャリア要素１４及び／又はコイル配列９が回転軸１２の周りで、部品１１の曲面Ｏに取り付けることができる。以下は、好ましくは厚さＤに適用される：０．１ｍｍ≦Ｄ≦２．５ｍｍであり、特に０．５ｍｍ≦Ｄ≦２ｍｍであり、特に１ｍｍ≦Ｄ≦１．５ｍｍである。キャリア要素１４は、例えば、好ましくは変形可能なフェライト材料から製造される。コイル配列９を部品１１に取り付けるために、取り付け手段１７が、キャリア要素１４のコイルＳ_１～Ｓ_Ｎとは反対側の面に配置される。取り付け手段１７は、例えば、接着剤の層である。

【0034】

接触要素１６はＨ形状に具体化され、接続領域Ｖによって互いに接続される第１接触領域Ｋ_１及び第２接触領域Ｋ_２をそれぞれ有する。接触領域Ｋ_１及びＫ_２は、主延在方向１５で互いに離間している。接触領域Ｋ_１及びＫ_２を接続する接続領域Ｖは、主延在方向１５に対して垂直方向に、接触領域Ｋ_１及びＫ_２の幅Ｂ_Ｋと比較してより小さい幅Ｂ_Ｖを有する。

【0035】

キャリア要素１４は、例えば、ミシン目（perforation；打抜き穴）として、及び／又はキャリア要素１４のノッチ配列（notch arrangement；刻み目）として具体化される所望の分離位置Ｔを備える。所望の分離位置Ｔは、主延在方向１５に対して垂直に延びる。所望の分離位置Ｔは、各接触要素１６の接続領域Ｖにおける、２つのコイルＳ_１～Ｓ_Ｎの間にそれぞれ形成される。いずれの場合も、２つの隣接する分離位置Ｔは、ある長さ又はモジュール寸法ΔＬ_Ｕだけ主延在方向１５に互いに離れている。

【0036】

第１端部１８において、コイル配列９は、単に１つの接続領域Ｖ、及びそれに隣接する接触領域Ｋ_２を含む接触要素１６’を有する。第２端部１９において、コイル配列９はそれに応じて、接触要素１６’’を有し、それは接続領域Ｖ、及びそれに隣接する接触領域Ｋ_１を含む。接触要素１６’、１６’’はそれぞれ、接触要素１６の半分に対応する。

【0037】

コイル配列９を二次側コンデンサ１０及び整流器５に導電的に接続するために、それぞれの接続線Ａ_１及びＡ_２は、接触要素１６’及び１６’’に取り付けられている。接続線Ａ_１及びＡ_２は、例えば、接触要素１６’及び１６’’にはんだ付けされる。接続線Ａ_１、Ａ_２は、主延在方向１５に対して横方向に延びている。

【0038】

コイル配列９は、モジュール式に具体化されている。コイル配列９は、コイルモジュールＭ_１～Ｍ_Ｎを備える。Ｎはコイルモジュール数を示し、これは、本実施形態においてコイルＳ_１～Ｓ_Ｎの数と同一である。コイルモジュールＭ_１～Ｍ_Ｎはそれぞれ、主延在方向１５に長さΔＬ_Ｕを有する。隣接するコイルモジュールＭ_１～Ｍ_Ｎは、所望の分離位置Ｔによって互いに区切られている。

【0039】

以下は長さＬ_Ｕに適用される：Ｌ_Ｕ＝Ｎ・ΔＬ_Ｕ。長さＬ_Ｕは、部品１１の円周Ｕに適合する。特に以下が適用される：０．８・Ｕ≦Ｌ_Ｕ≦Ｕ、特に０．９・Ｕ≦Ｌ_Ｕ≦０．９９・Ｕ、特に０．９５・Ｕ≦Ｌ_Ｕ≦０．９８・Ｕ。

【0040】

コイル配列部品１３の製造は以下の通りである。

【0041】

コイル配列９は、エンドレスコイル配列２０から切り離されている。エンドレスコイル配列２０は図３に示されている。エンドレスコイル配列２０は、多数のコイルモジュールＭ_１～Ｍ_Ｋを含む。ここで、Ｋはエンドレスコイル配列２０のコイルモジュールの数を表す。以下はＫの数に適用される：Ｋ＞Ｎであり、特にＫ＞＞Ｎである。エンドレスコイル配列２０は、主延在方向１５に長さＬを有し、以下が適用される：Ｌ＞Ｌ_Ｕであり、特に、Ｌ＞＞Ｌ_Ｕである。エンドレスコイル配列２０の取り付け手段１７は、例えば、分離層によって覆われており、エンドレスコイル配列２０をリールとして及び／又はリールパッケージに据え付けることができる。

【0042】

所望の数Ｎ個のコイルモジュールがエンドレスコイル配列２０から切り離され、結果として生成されるコイル配列９が所望の長さＬ_Ｕを有している。切り離しを実施するため、関連する接触要素１６と同様に、キャリア要素１４は、コイルモジュールＭ_ＮとＭ_Ｎ＋１の間にある所望の分離位置Ｔで切断され、コイル配列９は、コイルモジュールＭ_１～Ｍ_Ｎ及び接触要素１６’’を備える。

【0043】

取り付けの目的で、分離層は取り除かれ、コイル配列９の取り付け手段１７が露出される。次に、コイル配列９は、主延在方向１５に連続して配置されたコイルＳ_１～Ｓ_Ｎが回転軸１２の周りに配置されるように、部品１１の表面Ｏに取り付けられる。次いで、接続線Ａ_１及びＡ_２は接触要素１６’及び１６’’に接続され、また、接続線Ａ_１及びＡ_２は二次側コンデンサ１０及び整流器５に接続される。

【0044】

装置１が動作している間、エネルギーは、固定された送信ユニット２によって受信ユニット３に電磁的に伝達される。回転部品１１へのエネルギー伝達は、コイル配列部品１３によって容易かつ効率的に実行される。伝達されたエネルギーは、整流器５を介してコンシューマ６に供給される。

【0045】

本発明の第２の例示的な実施形態を、図７を参照して以下に説明する。前述の例示的な実施形態とは対照的に、コイル配列９は、２つの列で具体化される。キャリア要素１４上で、コイルＳ_１～Ｓ_Ｎは、主延在方向１５に連続して配置され、接触要素１６によって互いに直列に接続される。コイルＳ_１～Ｓ_Ｎに加えて、さらなるコイルＳ_１’～Ｓ_Ｎ’がキャリア要素１４上に配置されている。コイルＳ_１’～Ｓ_Ｎ’は、主延在方向１５に連続して配置され、接触要素１６によって直列に接続される。したがって、所望の分離位置Ｔによって区切られたコイルモジュールＭ_１～Ｍ_Ｎは、それぞれ２つのコイルＳ_１、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ、Ｓ_Ｎ’を有する。第１端部１８において、コイルＳ_１、Ｓ_１’は、接触要素１６’によって第１接続線Ａ_１に接続される。対応する方法で、コイルＳ_Ｎ、Ｓ_Ｎ’は、第２端部１９で、接触要素１６’’によって第２接続線Ａ_２に接続される。したがって、コイルＳ_１～Ｓ_Ｎ及びＳ_１’～Ｓ_Ｎ’の直列接続は、接続線Ａ_１及びＡ_２によって並列に接続される。更なる設計及び更なる機能方法、並びにコイル配列部品１３の製造に関しては、前述の例示的な実施形態が参照される。

【0046】

本発明の第３の例示的な実施形態を、図８を参照して以下に説明する。前述の例示的な実施形態とは対照的に、コイル配列９は、コイルＳ_１、Ｓ_１’からＳ_Ｎ、Ｓ_Ｎ’への曲折した直列接続を備える。したがって、所望の分離位置Ｔによって区切られるコイルモジュールＭ_１～Ｍ_Ｎは、それぞれ２つのコイルＳ_１、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ、Ｓ_Ｎ’を有する。曲折した直列接続を形成するために、接続接点Ａ_ｉとＡ_ｏの間の角度αに以下が適用される：α≒９０°。それぞれのコイルモジュールＭ_１～Ｍ_ＮのコイルＳ_１、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ、Ｓ_Ｎ’は、互いに導電的に接続されている。この目的のために、コイルＳ_１、Ｓ_１’～Ｓ_Ｎ、Ｓ_Ｎ’は、例えば、共通のワイヤから作られるか、及び／又は共通の接触要素にはんだ付けされる。接続線Ａ_１及びＡ_２は、接触要素１６’及び１６’’に接続される。更なる設計及び更なる機能方法、並びにコイル配列部品１３の製造に関して、前述の例示的な実施形態が参照される。

【0047】

以下のことが、一般に適用される。

【0048】

装置１は、エネルギーのワイヤレス伝達のために、及び回転部品１１に電気エネルギーを供給するのに役立つ。この目的のために、コイル配列９は回転部品１１に取り付けられている。コイル配列９は、エンドレスコイル配列２０によって容易かつ柔軟に提供できる。エンドレスコイル配列２０はモジュール設計であるので、コイル配列９はエンドレスコイル配列２０から切り離すことにより、所望の数のコイルモジュール及び所望の長さを備えることができる。したがって、エンドレスコイル配列２０は、エンドレスコイルアレイを形成する。特に、コイル配列９は、それらコイルが平坦なコイルとして具体化されており、変形可能なキャリア要素１４によって、回転部品１１の曲面に容易に取り付けることができる。コイルモジュールの長さΔＬ_Ｕは、フラットコイルの直径によって設定され得る。長さΔＬ_Ｕが小さいほど、より正確に、コイル配列９はその長さＬ_Ｕを回転部品１１の範囲に適合させることができる。

【0049】

コイル配列９は、単列又は複数列で具体化できる。キャリア要素１４は、フェライト材料及び／又はいくつかの他の曲げやすいキャリア材料から製造できる。それらコイルは、直列回路及び／又は並列回路を形成できる。

【0050】

コイル配列９は、信号及び／又はエネルギーの伝達のための産業設備において、回転部品１１、特に回転シャフトに容易かつ柔軟に適合させることができる。その結果、産業設備におけるエネルギーの電磁伝達のための装置１は、容易かつ迅速に修理可能であり、ダウンタイムを最小化できる。

【符号の説明】

【0051】

１ 装置
２ 送信ユニット
３ 受信ユニット
４ エネルギー源
５ 整流器
６ コンシューマ
７ 一次側コイル
８ 一次側コンデンサ
９ コイル配列
１０ 二次側コンデンサ
１１ （回転）部品
１２ 回転軸
１３ コイル配列部品
１４ キャリア要素
１５ 主延在方向
１６、１６’、１６’’ 接触要素
１７ 取り付け手段
１８ 第１端部
１９ 第２端部
２０ エンドレスコイル配列
Ａ_１ 第１接続線
Ａ_２ 第２接続線
Ａ_Ｓ コイル軸
Ａ_ｉ 内側接続接点
Ａ_ｏ 外側接続接点
Ｃ_１ コンデンサ
Ｄ 厚さ
Ｉ_１、Ｉ_２ 交流電流
Ｋ_１ 第１接触領域
Ｋ_２ 第２接触領域
Ｌ_１、Ｌ_２ インダクタ
Ｍ_１～Ｍ_Ｎ コイルモジュール
Ｏ 曲面
Ｒ 半径
Ｓ_１、Ｓ_１’、Ｓ_Ｎ、Ｓ_Ｎ’ コイル
Ｔ 分離位置
Ｕ 円周
Ｕ_１、Ｕ_２ 交流電圧
Ｖ 接続領域
ΔＬ_Ｕ モジュール寸法
α 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】