ИНДУКЦИОННОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК H02J50/10 H02J7/02 

Уровень техники

Известно индукционное зарядное устройство, имеющее корпус и узел катушки, содержащий по меньшей мере один элемент сердечника и по меньшей мере одну катушку индуктивности.

Раскрытие изобретения

Изобретение относится к индукционному зарядному устройству, в частности к индукционному зарядному устройству для ручной машины, имеющему корпус, установочный участок для установки индукционного аккумулятора, узел катушки, предусмотренный для передачи энергии на индукционный аккумулятор в подключенном состоянии последнего и содержащий по меньшей мере один элемент сердечника и по меньшей мере одну катушку индуктивности (индукционную катушку), по меньшей мере частично охватывающую по меньшей мере один элемент сердечника. Индукционное зарядное устройство также имеет по меньшей мере один катушечный корпусный элемент, определяющий положение по меньшей мере узла катушки в корпусе зарядного устройства относительно установочного участка.

В контексте изобретения под индукционным зарядным устройством понимается, в частности, устройство для зарядки по меньшей мере одного индукционного аккумулятора, предусмотренное для того, чтобы по меньшей мере в одном режиме зарядки и, по меньшей мере частично, за счет электромагнитной индукции передавать зарядный ток на индукционный аккумулятор. В этой связи под катушечным узлом понимается, в частности, устройство, содержащее по меньшей мере одну катушку индуктивности с по меньшей мере одной обмоткой из электропроводящего материала, предусмотренное для того, чтобы по меньшей мере в одном режиме зарядки за счет подводимой электрической энергии, в частности прикладываемого переменного напряжения, создавать магнитное поле, наводящее в катушке индуктивности индукционного аккумулятора переменный электрический ток.

В частности, узел катушки, предпочтительно катушка индуктивности, предусмотрен(-а) для того, чтобы преобразовывать переменное электромагнитное поле в переменный электрический ток и/или наоборот. Переменное поле предпочтительно имеет частоту от 10 до 500 кГц, особенно предпочтительно - от 100 до 120 кГц. В частности, направление, перпендикулярное плоскости катушки, проходит параллельно оси обмотки катушки индуктивности. Кроме того, узел катушки предпочтительно содержит по меньшей мере один элемент сердечника для повышения индуктивности по меньшей мере одной катушки индуктивности.

Катушка индуктивности может иметь по существу круглую основную форму. В качестве альтернативы, основная форма может быть и некруглой. Она может быть, например, овальной, прямоугольной или квадратной. В случае прямоугольной или квадратной основной формы ее углы могут быть закруглены.

Термин "предусмотренный" следует понимать, в частности, как специально выполненный, установленный и/или оснащенный. Если тот или иной объект предусмотрен для осуществления определенной функции, под этим понимается, в частности, то, что этот объект выполняет и/или реализует эту определенную функцию по меньшей мере в одном режиме применения и/или рабочем (эксплуатационном) состоянии.

В этой связи под индукционным аккумулятором понимается, в частности, устройство, предпочтительно содержащее перезаряжаемый накопитель энергии, предусмотренный, по меньшей мере частично, для того, чтобы электрохимическим путем, за счет обратимой химической реакции, накапливать энергию, необходимую для выдачи электрического тока, и заряжаться за счет подачи в него зарядного тока, а также для того, чтобы снабжать током электрическую машину, в частности ручную машину. Индукционный аккумулятор предпочтительно имеет интерфейс (соединитель), выполненный с обеспечением возможности разъемного механического и электрического соединения индукционного аккумулятора с ручной машиной. Индукционный аккумулятор содержит один или несколько аккумуляторных элементов. Индукционный аккумулятор может иметь по меньшей мере один никель-кадмиевый (Ni-Cd) или никель-металлгидридный (Ni-Mh) аккумуляторный элемент. В предпочтительном исполнении индукционный аккумулятор имеет по меньшей мере один аккумуляторный элемент на основе лития. Также могут применяться аккумуляторные элементы на основе других технологий. В этой связи под ручной машиной понимается, в частности, электроприбор, который пользователь во время работы удерживает и направляет руками, в частности дрель, перфоратор, пила, рубанок, резьбозавертывающая машина (шуруповерт, гайковерт и т.п.), фрезерная машина, шлифовальная машина, угловая шлифовальная машина и/или многофункциональный инструмент или садовый инструмент, такой как садовые ножницы (секатор), кусторез и/или газонокосилка, либо любой иной подходящий с точки зрения специалиста электроприбор.

В этой связи под по меньшей мере частичным охватом понимается, в частности, то, что катушка индуктивности охватывает по меньшей мере один элемент сердечника по меньшей мере в одной плоскости в угловом диапазоне, большем 180°, предпочтительно - большем 270°, и особенно предпочтительно - на 360°.

Предлагаемое в изобретении выполнение индукционного зарядного устройства позволяет конструктивно простым образом обеспечить высокий к.п.д. и высокую эффективность.

Катушечный корпусный элемент может иметь по меньшей мере одну выемку для размещения (приема) по меньшей мере одной катушки индуктивности. Выемка выполнена, в частности, в виде паза. Катушку индуктивности помещают в выемку, в частности, путем соответствующей укладки ее витков при намотке. Катушечный корпусный элемент таким образом служит каркасом для катушки индуктивности.

Далее предлагается вариант осуществления изобретения, в котором катушечный корпусный элемент имеет по меньшей мере одно гнездо для размещения по меньшей мере одного элемента сердечника. В предпочтительном варианте осуществления изобретения узел катушки содержит несколько элементов сердечника, в частности имеющих одинаковую форму. Тогда, в частности, число гнезд катушечного корпусного элемента соответствует числу элементов сердечника. Для каждого элемента сердечника катушечный корпусный элемент имеет одно гнездо, что позволяет разместить элементы сердечника в катушечном корпусном элементе, поместив каждый элемент сердечника в отдельное гнездо. Элементы сердечника вместе образуют узел сердечника.

Катушечный корпусный элемент имеет, в частности, по меньшей мере один удерживающий элемент для разъемного крепления к корпусу индукционного зарядного устройства. Удерживающий элемент выполнен, например, в виде крепежного язычка. С помощью крепежного язычка катушечный корпусный элемент можно соединить с корпусом индукционного зарядного устройства, например посредством резьбового соединения. Возможны и альтернативные формы разъемного крепления, обеспечивающие возможность соединения катушечного корпусного элемента с корпусом индукционного зарядного устройства с геометрическим и/или силовым замыканием.

Кроме того, предлагается вариант осуществления изобретения, в котором индукционное зарядное устройство содержит второй катушечный корпусный элемент, который вместе с первым катушечным корпусным элементом образует катушечный корпусный узел. Катушечный корпусный узел вмещает по меньшей мере узел катушки. Катушечный корпусный узел и узел катушки таким образом образуют сборочную единицу, которую можно сначала собрать независимо от корпуса индукционного зарядного устройства, а затем установить в корпус. В качестве альтернативы по меньшей мере одному удерживающему элементу первого катушечного корпусного элемента или в дополнение к нему, второй катушечный корпусный элемент может иметь по меньшей мере один удерживающий элемент для разъемного крепления к корпусу индукционного зарядного устройства.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения катушечный корпусный узел содержит по меньшей мере один соединительный элемент, который в смонтированном состоянии разъемно соединяет друг с другом два катушечных корпусных элемента. Соединительный элемент может быть выполнен, в частности, в виде стопорного элемента. В этой связи под стопорным элементом понимается, в частности, упругое средство, участвующее в создании стопорного соединения и выполненное с возможностью пружинящего отклонения при монтаже. Этим достигается простота и надежность соединения по меньшей мере двух катушечных корпусных элементов катушечного корпусного узла.

В частности, катушечный корпусный узел закреплен в корпусе разъемным образом, т.е. с возможностью отсоединения. Например, катушечный корпусный узел может быть разъемно, например, за счет резьбового соединения, соединен с корпусом с помощью удерживающего элемента первого катушечного корпусного элемента. Этим достигается надежное и конструктивно простое соединение между катушечным корпусным узлом и корпусом.

Предлагается вариант осуществления изобретения, в котором индукционное зарядное устройство содержит по меньшей мере один упругий элемент, предусмотренный, по меньшей мере частично, для того, чтобы нагружать по меньшей мере один элемент сердечника усилием, действующим, по меньшей мере частично, в направлении по меньшей мере одной катушки индуктивности.

В этой связи под упругим элементом понимается, в частности, макроскопический элемент, имеющий по меньшей мере одну протяженность (измерение), которая в нормальном рабочем состоянии может изменяться, в частности упруго (обратимо), по меньшей мере на 1%, в частности по меньшей мере на 2%, предпочтительно - по меньшей мере на 5% и особенно предпочтительно - по меньшей мере на 10%, и создающий противодействующую изменению протяженности силу реакции, в частности зависящую от изменения протяженности и предпочтительно пропорциональную этому изменению. Под макроскопическим элементом понимается, в частности, элемент с протяженностью, составляющей по меньшей мере 1 мм, в частности по меньшей мере 5 мм и предпочтительно - по меньшей мере 10 мм. Под главной протяженностью элемента понимается, в частности, длина упругого элемента, измеряемая вдоль наиболее длинного среднего волокна, в частности вдоль наиболее длинной наружной кромки.

Далее предлагается вариант осуществления изобретения, в котором по меньшей мере один упругий элемент прикладывает к по меньшей мере одному элементу сердечника усилие в направлении установочного участка для установки индукционного аккумулятора. В подключенном к индукционному зарядному устройству состоянии индукционный аккумулятор удерживается в установочном участке за счет геометрического и/или силового замыкания по меньшей мере в одном направлении в пространстве, предпочтительно - по меньшей мере в двух направлениях в пространстве. Преимуществом этого варианта является малое расстояние между по меньшей мере одной катушкой индуктивности и по меньшей мере одним элементом сердечника, а соответственно, и предпочтительно высокий к.п.д.

По меньшей мере один упругий элемент и по меньшей мере один из по меньшей мере двух катушечных корпусных элементов могут взаимодействовать таким образом, что по меньшей мере один элемент сердечника поджат к по меньшей мере одной катушке индуктивности. В частности, по меньшей мере один из по меньшей мере двух катушечных корпусных элементов имеет по меньшей мере один упругий элемент. Далее, по меньшей мере один упругий элемент соединен, в частности неподвижно, по меньшей мере с одним из катушечных корпусных элементов. В частности, по меньшей мере один упругий элемент выполнен за одно целое по меньшей мере с одним из катушечных корпусных элементов.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения узел катушки содержит несколько элементов сердечника, в частности имеющих одинаковую форму. Упругие элементы нагружают соответствующие элементы сердечника усилием, действующим, по меньшей мере частично, в направлении по меньшей мере одной катушки индуктивности.

Также предлагается вариант осуществления изобретения, в котором индукционное зарядное устройство содержит катушечный корпусный узел, по меньшей мере частично охватывающий узел катушки и содержащий по меньшей мере один упругий элемент. В этой связи под по меньшей мере частичным охватом понимается, в частности, то, что катушечный корпусный узел окружает по меньшей мере узел катушки по меньшей мере в одной плоскости, предпочтительно - по меньшей мере в двух, в частности перпендикулярных друг другу, плоскостях и особенно предпочтительно - в трех, в частности перпендикулярных друг другу, плоскостях, в угловом диапазоне, большем 180°, предпочтительно - большем 270° и особенно предпочтительно - на 360°. Предпочтительно, чтобы катушечный корпусный узел перекрывал, в частности, по меньшей мере 40%, преимущественно - по меньшей мере 50%, предпочтительно - по меньшей мере 60% и особенно предпочтительно - по меньшей мере 70% поверхности узла катушки. Преимуществом этого варианта является прочность и модульность конструкции индукционного зарядного устройства.

Кроме того, предлагается вариант осуществления изобретения, в котором по меньшей мере один упругий элемент неподвижно соединен с катушечным корпусным узлом. В этой связи под неподвижным соединением понимается, в частности, то, что по меньшей мере один упругий элемент и катушечный корпусный узел соединены между собой таким образом, что разъединить их без разрушения невозможно. Преимуществом этого варианта является компактность исполнения индукционного зарядного устройства.

Далее предлагается вариант осуществления изобретения, в котором по меньшей мере один упругий элемент выполнен за одно целое с катушечным корпусным узлом. В этой связи под выполнением элементов за одно целое понимается, в частности, по меньшей мере, их соединение с материальным замыканием, т.е. обеспечиваемое силами межмолекулярного или межатомного сцепления, например, сварное соединение, клеевое соединение, приформовывание методом литья под давлением и/или соединение иным подходящим с точки зрения специалиста методом, и/или, что предпочтительно, выполнение элементов в виде одного изделия (детали), например, путем их изготовления из одной отливки и/или путем их изготовления методом одно- или многокомпонентного литья под давлением, предпочтительно - из одной заготовки. Преимуществом этого варианта является компактность исполнения индукционного зарядного устройства и небольшое количество деталей.

Также предлагается вариант осуществления изобретения, в котором по меньшей мере одна катушка индуктивности содержит по меньшей мере два вывода, расположенных на расстоянии друг от друга, т.е. разнесенных. В этой связи под выводом катушки понимается, в частности, элемент, предусмотренный для электрического соединения, предпочтительно - прямого соединения, по меньшей мере одной катушки индуктивности с источником тока и/или накопителем энергии, например, по меньшей мере с одной батареей. Под расположением на расстоянии друг от друга в этой связи понимается, в частности, то, что между по меньшей мере двумя выводами катушки существует наименьший промежуток, составляющий, в частности, по меньшей мере 5 мм, преимущественно - по меньшей мере 10 мм, предпочтительно - по меньшей мере 20 мм, и особенно предпочтительно - по меньшей мере 30 мм. Этим достигается высокая электрическая изоляция, в частности до 1500 вольт.

Далее предлагается вариант осуществления изобретения, в котором по меньшей мере один упругий элемент и по меньшей мере один из по меньшей мере двух катушечных корпусных элементов предусмотрены для того, чтобы в смонтированном состоянии зажимать по меньшей мере один элемент сердечника. При этом по меньшей мере один упругий элемент и по меньшей мере один из по меньшей мере двух катушечных корпусных элементов взаимодействуют таким образом, что по меньшей мере один элемент сердечника поджат к по меньшей мере одной катушке индуктивности. Этим достигаются высокий к.п.д., высокая эффективность и конструктивно простая фиксация элементов сердечника в режиме зарядки.

Кроме того, предлагается вариант осуществления изобретения, в котором узел катушки содержит несколько элементов сердечника, в частности имеющих одинаковую форму, и предусмотрено несколько упругих элементов, в частности имеющих одинаковую форму, каждый из которых нагружает один из элементов сердечника усилием, действующим, по меньшей мере частично, в направлении по меньшей мере одной катушки индуктивности. Этим достигаются высокий к.п.д. и высокая эффективность в режиме зарядки.

Далее, предлагается вариант осуществления изобретения, в котором индукционное зарядное устройство содержит экранирующий элемент, выполненный для уменьшения электромагнитных помех. Экранирующий элемент выполнен, в частности, таким образом, чтобы вместе с катушкой индуктивности индукционного зарядного устройства образовывать блокировочный конденсатор. При этом катушка индуктивности представляет собой первый электрод блокировочного конденсатора, а экранирующий элемент - второй электрод блокировочного конденсатора. Экранирующий элемент содержит по меньшей мере один электропроводящий элемент, образующий электропроводящий слой. Электропроводящий элемент выполнен, в частности, из неметаллического материала, прежде всего из неферромагнитного материала. Электропроводящий элемент предпочтительно выполнен в виде изделия плоской формы из углеродных волокон, например, в виде ткани, трикотажа, плетеного изделия или т.п.Экранирующий элемент также содержит по меньшей мере два изолирующих элемента, образующих изоляционные слои. Электропроводящий элемент расположен между двумя изолирующими элементами. Краевая область экранирующего элемента, проходящая по существу по замкнутому контуру, не содержит электропроводящего материала, образующего электропроводящий элемент. В этой краевой области оба изолирующих элемента расположены, непосредственно прилегая друг к другу, без находящегося между ними электропроводящего материала, образующего электропроводящий элемент. Экранирующий элемент также содержит электропроводящий контактный элемент для электрического контактирования экранирующего элемента. Посредством этого электропроводящего контактного элемента экранирующий элемент соединен, в частности, с массой.

Экранирующий элемент расположен, в частности, между установочным участком индукционного зарядного устройства и катушкой индуктивности. При этом экранирующий элемент расположен относительно катушки индуктивности так, чтобы в процессе зарядки индукционного аккумулятора индукционным зарядным устройством экранирующий элемент располагался между катушкой индуктивности индукционного зарядного устройства и катушкой индуктивности индукционного аккумулятора. Прежде всего, экранирующий элемент расположен между установочным участком и узлом катушки. Кроме того, экранирующий элемент расположен, в частности, между установочным участком и индукционным зарядным узлом. Экранирующий элемент также расположен, в частности, между установочным участком и катушечным корпусным узлом. Экранирующий элемент также расположен, в частности, между установочным участком и обращенным к установочному участку катушечным корпусным элементом. При расположении экранирующего элемента между установочным участком и катушкой индуктивности преимуществом является минимальное расстояние между экранирующим элементом и катушкой индуктивности.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения экранирующий элемент имеет на поверхности протяженность, соответствующую по меньшей мере протяженности поверхности, образованной катушкой индуктивности. Соответственно поверхность, образованная экранирующим элементом, по меньшей мере равна по размеру поверхности, образованной катушкой индуктивности. Экранирующий элемент выполнен, в частности, по существу сплошным. Таким образом, при расположении экранирующего элемента между установочным участком и катушкой индуктивности экранирующий элемент по существу полностью перекрывает катушку индуктивности.

Основная форма экранирующего элемента может быть согласована с основной формой катушки индуктивности. Если катушка индуктивности выполнена по существу круглой, экранирующий элемент предпочтительно имеет по существу круглую основную форму. Если катушка индуктивности выполнена некруглой и имеет, например, овальную, прямоугольную или квадратную основную форму, экранирующий элемент предпочтительно также выполнен некруглым, например, овальным, прямоугольным или квадратным.

В частном варианте выполнения экранирующий элемент имеет основу и по меньшей мере один боковой лепесток, примыкающий к основе. При этом основа образует базовую поверхность, протяженность которой по меньшей мере соответствует протяженности поверхности, образованной катушкой индуктивности. Соответственно, базовая поверхность, образованная основой, по меньшей мере равна по размеру поверхности, образованной катушкой индуктивности. По меньшей мере во встроенном состоянии экранирующего элемента в индукционном зарядном устройстве, т.е. когда экранирующий элемент смонтирован в индукционном зарядном устройстве, боковой лепесток наклонен относительно основы, в частности под углом, по существу равном 90°. Во встроенном состоянии экранирующего элемента боковой лепесток выступает из основы по существу перпендикулярно к ней. По меньшей мере один боковой лепесток образует боковую стенку экранирующего элемента, которая по существу полностью охватывает катушку индуктивности по ее наружной периферии. Боковая стенка экранирующего элемента также может быть образована несколькими боковыми лепестками.

Далее предлагается вариант осуществления изобретения, в котором индукционное зарядное устройство содержит дополнительный экранирующий элемент, выполненный для уменьшения электромагнитных помех. Экранирующий элемент выполнен, в частности, для того, чтобы в процессе зарядки индукционного аккумулятора экранировать катушку индуктивности от металлических объектов, находящихся на поверхности опоры для индукционного зарядного устройства, например, на поверхности стола. Поверхность опоры, состоящая из металлического материала, или металлические частицы на поверхности опоры оказывают неблагоприятное влияние на функционирование катушки индуктивности. Для обеспечения экранирования катушки индуктивности от металлических объектов, находящихся на поверхности опоры для индукционного зарядного устройства, экранирующий элемент расположен, в частности, между элементом корпуса индукционного зарядного устройства и катушкой индуктивности. При этом экранирующий элемент расположен со стороны катушки индуктивности, обращенной от установочного участка, т.е. противоположной установочному участку. Соответственно, экранирующий элемент расположен со стороны катушки индуктивности, обращенной к опорной поверхности корпуса индукционного зарядного устройства. Этот экранирующий элемент может быть предусмотрен в качестве альтернативы экранирующему элементу, расположенному между катушкой индуктивности и установочным участком, или в дополнение к нему.

Экранирующий элемент расположен, в частности, между элементом корпуса, образующим опорную поверхность индукционного зарядного устройства, и индукционным зарядным узлом. При этом экранирующий элемент расположен вне индукционного зарядного узла. Экранирующий элемент расположен между катушечным корпусным узлом и элементом корпуса индукционного зарядного устройства, образующим опорную поверхность последнего. В альтернативном варианте осуществления изобретения экранирующий элемент также может представлять собой элемент индукционного зарядного узла, располагаясь таким образом внутри индукционного зарядного узла. При этом экранирующий элемент может быть расположен в катушечном корпусном узле.

Экранирующий элемент выполнен из электропроводящего материала, которым предпочтительно является металлический материал, например, алюминий.

В одном исполнении экранирующий элемент выполнен по существу кольцеобразным, т.е. имеющим кольцевую форму. В альтернативном исполнении экранирующий элемент также может быть выполнен в форме в форме диска, при этом являясь, в частности, по существу сплошным. Основную форму экранирующего элемента целесообразно согласовать с основной формой катушки индуктивности. Для экранирования по существу круглой катушка индуктивности, экранирующий элемент также выполнен круглым. Для экранирования некруглой катушки индуктивности, выполненной, например, овальной, прямоугольной или квадратной, основная геометрическая форма экранирующего элемента согласована с основной формой катушки индуктивности и также является, например, овальной, прямоугольной или квадратной.

Кроме того, целесообразно, чтобы площадь поперечного сечения экранирующего элемента была согласована с площадью поперечного сечения катушки индуктивности. Экранирующий элемент предпочтительно имеет на поверхности протяженность, соответствующую по меньшей мере протяженности поверхности, образованной катушкой индуктивности. Соответственно, образованная экранирующим элементом поверхность по меньшей мере равна по размеру поверхности, образованной катушкой индуктивности. Например, экранирующий элемент по существу круглой формы предпочтительно имеет наружный диаметр, по меньшей мере равный наружному диаметру катушки индуктивности. Аналогичным образом в случае некруглой основной формы площадь проекции экранирующего элемента, получаемой при проецировании экранирующего элемента в осевом направлении индукционного зарядного узла, по меньшей мере равна площади проекции катушки индуктивности, получаемой при таком проецировании катушки индуктивности в осевом направлении.

Объектом изобретения также является система, включающая в себя предлагаемое в изобретении индукционное зарядное устройство и по меньшей мере один индукционный аккумулятор, в частности по меньшей мере один индукционный аккумулятор для ручной машины.

Предлагаемое в изобретении индукционное зарядное устройство при этом не ограничивается описанными выше применением изобретения и вариантом его осуществления. В частности, для реализации раскрытого в описании принципа работы предлагаемое в изобретении индукционное зарядное устройство может иметь число отдельных элементов, деталей и узлов, отличное от указанных в описании.

Краткое описание чертежей

Другие преимущества изобретения выявляются в нижеследующем описании его осуществления, поясняемом чертежами. На чертежах в качестве примера представлен пример осуществления изобретения. На чертежах, в описании и в формуле изобретения многочисленные признаки содержатся в определенной комбинации. Исходя из целесообразности, специалист сможет также рассматривать эти признаки в отдельности и объединять их в другие рациональные комбинации. На чертежах показано:

на фиг. 1 - перспективное изображение системы, включающей в себя предлагаемое в изобретении индукционное зарядное устройство и индукционный аккумулятор,

на фиг. 2а - перспективное изображение при виде сверху охватываемого катушечным корпусным узлом узла катушки предлагаемого в изобретении индукционного зарядного устройства,

на фиг. 2б - перспективное изображение при виде снизу охватываемого катушечным корпусным узлом узла катушки предлагаемого в изобретении индукционного зарядного устройства,

на фиг. 3 - перспективное изображение катушечного корпусного элемента, входящего в состав катушечного корпусного узла предлагаемого в изобретении индукционного зарядного устройства,

на фиг. 4 - перспективное изображение при виде сверху катушечного корпусного узла и узла катушки, а также узла сердечника предлагаемого в изобретении индукционного зарядного устройства перед сборкой его компонентов,

на фиг. 5 - перспективное изображение при виде снизу катушечного корпусного узла и узла сердечника предлагаемого в изобретении индукционного зарядного устройства перед сборкой его компонентов,

на фиг. 6 - вид в разрезе катушечного корпусного узла и узла катушки, а также узла сердечника предлагаемого в изобретении индукционного зарядного устройства после сборки его компонентов,

на фиг. 7 - перспективное изображение предлагаемого в изобретении индукционного зарядного устройства перед сборкой его компонентов,

на фиг. 8 - вид предлагаемого в изобретении индукционного зарядного устройства перед сборкой его компонентов в продольном разрезе,

на фиг. 9 - перспективное изображение элемента корпуса предлагаемого в изобретении индукционного зарядного устройства,

на фиг. 10 - показанный на фиг. 9 элемент корпуса с первым экранирующим элементом в одном варианте его выполнения,

на фиг. 11а - вид сверху первого экранирующего элемента, показанного на фиг. 10,

на фиг. 11б - покомпонентное изображение первого экранирующего элемента, показанного на фиг. 10,

на фиг. 12 - показанный на фиг. 9 элемент корпуса с индукционным зарядным узлом и вторым экранирующим элементом в одном варианте его выполнения,

на фиг. 13 - перспективное изображение предлагаемого в изобретении индукционного зарядного устройства перед сборкой его компонентов.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 изображена система, включающая в себя индукционное зарядное устройство 10 и индукционный аккумулятор 14. Индукционное зарядное устройство 10 предусмотрено для того, чтобы в режиме зарядки электрически заряжать индукционный аккумулятор 14. Индукционный аккумулятор 14 выполнен в виде индукционного аккумулятора для ручной машины. Индукционный аккумулятор 14 выполнен с возможностью его индукционной зарядки посредством индукционного зарядного устройства 10. Индукционный аккумулятор 14 выполнен с возможностью соединения с индукционным зарядным устройством 10, или подключения к нему. Индукционное зарядное устройство 10 предусмотрено для того, чтобы в состоянии подключения к нему индукционного аккумулятора 14 передавать энергию на индукционный аккумулятор 14. Для этого индукционный аккумулятор 14 имеет не показанную на чертежах катушку индуктивности. Индукционное зарядное устройство 10 выполнено в виде индукционного зарядного устройства для ручной машины. Индукционное зарядное устройство 10 выполнено в виде индукционного зарядного прибора. Индукционное зарядное устройство 10 имеет корпус 34. Корпус 34 охватывает индукционный зарядный узел 11. Индукционный зарядный узел 11 содержит узел 12 катушки и катушечный корпусный узел 24. Корпус 34 служит наружной оболочкой индукционного зарядного устройства 10. Узел 12 катушки предусмотрен для индуктивной, т.е. осуществляемой за счет индуктивной связи, передачи энергии на индукционный аккумулятор 14 в режиме его зарядки. Индукционное зарядное устройство 10 также содержит узел 78 электроники (фиг. 7), предусмотренный для управления процессом зарядки или регулирования этого процесса.

Корпус 34 индукционного зарядного устройства 10 имеет установочный участок 22, предусмотренный для установки индукционного аккумулятора 14 в подключенном к индукционному зарядному устройству состоянии. Индукционный аккумулятор 14 также имеет корпус 36, имеющий позиционирующий элемент 38 для сопряжения индукционного аккумулятора 14 с установочным участком 22 корпуса 34 индукционного зарядного устройства 10 в состоянии подключения индукционного аккумулятора к индукционному зарядному устройству. Позиционирующий элемент 38 индукционного аккумулятора 14 выполнен в виде площадки, выступающей за наружную поверхность примыкающих участков корпуса 36 индукционного аккумулятора 14. Установочный участок 22 корпуса 34 индукционного зарядного устройства 10 имеет по меньшей мере одно углубление. Это углубление представляет собой позиционирующий элемент 40 для позиционирования индукционного аккумулятора 14. Вместе с тем, в виде выступающей площадки может быть выполнен позиционирующий элемент 40 индукционного зарядного устройства 10, а в виде углубления - позиционирующий элемент 38 индукционного аккумулятора 14. Углубление характеризуется высотой соответствующего уступа, составляющей по меньшей мере 0,5 мм. Позиционирующий элемент 38 индукционного аккумулятора 14 характеризуется высотой соответствующего уступа, составляющей по меньшей мере 0,5 мм. Позиционирующий элемент 40 индукционного зарядного устройства 10 и позиционирующий элемент 38 индукционного аккумулятора 14 выполнены соответствующими друг другу.

Позиционирующий элемент 40 индукционного зарядного устройства 10 и позиционирующий элемент 38 индукционного аккумулятора 14 характеризуются высотой уступа 3 мм. Вместе с тем, могут использоваться и другие размеры, подходящие с точки зрения специалиста. Позиционирующий элемент 40 индукционного зарядного устройства 10 имеет частично искривленный внешний контур. Внешний контур позиционирующего элемента 40 индукционного зарядного устройства 10 выполнен круглым. Позиционирующий элемент 38 индукционного аккумулятора 14 имеет частично искривленный внешний контур. Внешний контур позиционирующего элемента 38 индукционного аккумулятора 14 выполнен квадратным с закругленными углами. Диаметр позиционирующего элемента 40 индукционного зарядного устройства 10 по меньшей мере почти соответствует длине диагонали позиционирующего элемента 38 индукционного аккумулятора 14. Между размерами позиционирующего элемента 40 индукционного зарядного устройства 10 и позиционирующего элемента 38 индукционного аккумулятора 14 предусмотрено небольшое допустимое расхождение. В качестве альтернативы внешний контур позиционирующего элемента 40 индукционного зарядного устройства 10 может быть квадратным с закругленными углами, а внешний контур позиционирующего элемента 38 индукционного аккумулятора 14 может быть круглым. Кроме того, внешний контур позиционирующего элемента 40 индукционного зарядного устройства 10 или позиционирующего элемента 38 индукционного аккумулятора 14 может иметь иную подходящую с точки зрения специалиста геометрическую форму, например, прямоугольную форму, в частности с закругленными углами. В режиме зарядки индукционный аккумулятор 14 расположен на индукционном зарядном устройстве 10 таким образом, что позиционирующий элемент 38 индукционного аккумулятора 14 входит в позиционирующий элемент 40 индукционного зарядного устройства 10. При этом корпус 36 индукционного аккумулятора 14 находится в непосредственном контакте с корпусом 34 индукционного зарядного устройства 10.

Индукционное зарядное устройство 10 имеет узел 12 катушки, предусмотренный для передачи энергии в состоянии подключения индукционного аккумулятора 14. Посредством узла 12 катушки электрическая энергия передается от индукционного зарядного устройства 10 в состоянии подключения (индуктивной связи) на индукционный аккумулятор 14. Узел 12 катушки содержит по меньшей мере один узел 17 сердечника и по меньшей мере одну катушку 18 индуктивности, по меньшей мере частично охватывающую по меньшей мере один узел 17 сердечника (фиг. 4, 6). В показанном на фиг. 4 и 5 примере осуществления изобретения узел 17 сердечника включает в себя шесть элементов 16 сердечника, имеющих по существу одинаковую форму. Возможно и другое подходящее с точки зрения специалиста число элементов 16 сердечника. В частности, можно использовать более шести, например восемь, элементов сердечника или менее шести, например четыре, элемента сердечника. Элементы 16 сердечника вместе образуют узел 17 сердечника. Узел 17 сердечника имеет по существу круглое поперечное сечение. Поперечное сечение также может иметь форму поперечного сечения, отличную от круглой. Например, узел сердечника может иметь по существу прямоугольное поперечное сечение, углы которого, в частности, могут быть закруглены. Каждый из элементов 16 сердечника выполнен в виде части круга. В смонтированном состоянии элементы 16 сердечника расположены рядом друг с другом так, что шесть элементов 16 сердечника вместе образуют по существу круглый контур. Элементы 16 сердечника представляют собой секторы круга, имеющие по существу одинаковую форму и составляющие по существу круглый узел 17 сердечника. Каждый элемент 16 сердечника имеет в своей обращенной наружу в радиальном направлении 48 области выступающую часть 44. Выступающая часть 44 образует выемку с обращенной к катушке 18 индуктивности стороны элемента 16 сердечника. В области выступающей части 44 соответствующий элемент 16 сердечника имеет меньшую протяженность в осевом направлении 46. чем в области основной части 43 (фиг. 4, 6). В области между основной частью 43 и выступающей частью 44 выполнен уступ 45. Круглый внешний контур выступающей части 44 имеет больший диаметр, чем контур основной части 43 обращенный в области уступа 45 радиально наружу. Обращенная от катушки 18 индуктивности, т.е. противоположная ей, сторона элемента 16 сердечника образована по существу плоской поверхностью (фиг. 5). Узел 17 сердечника предусмотрен для повышения индуктивности по меньшей мере одной катушки 18 индуктивности. Элементы 16 сердечника выполнены из металла. Элементы 16 сердечника выполнены в виде ферритовых сердечников.

В смонтированном состоянии катушка 18 индуктивности охватывает в окружном направлении 42 элементы 16 сердечника по меньшей мере в одной плоскости (фиг. 6). В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 6, катушка 18 индуктивности имеет несколько расположенных поверх друг друга витков 19. Катушка 18 индуктивности имеет два вывода 26, выполненных на расстоянии друг от друга. Катушка 18 индуктивности имеет круглый контур. В частности, на фиг. 4 видно, что катушка 18 индуктивности имеет по существу круглую основную форму. В качестве альтернативы катушка индуктивности может иметь и некруглую, например, овальную, прямоугольную или квадратную основную форму (эти варианты на чертежах не показаны).

Индукционное зарядное устройство 10 содержит первый катушечный корпусный элемент 28. Индукционное зарядное устройство 10 также содержит второй катушечный корпусный элемент 30. Катушечные корпусные элементы 28, 30 вместе образуют катушечный корпусный узел 24. Катушечный корпусный узел 24 охватывает узел 12 катушки. Катушечный корпусный узел 24 и узел 12 катушки образуют индукционный зарядный узел 11. Катушечный корпусный узел 24 имеет в основном цилиндрический внешний контур (фиг. 2а, 2б). Катушечный корпусный узел 24 содержит два катушечных корпусных элемента 28, 30, которые в смонтированном состоянии соединены друг с другом по меньшей мере одним соединительным элементом. Каждый катушечный корпусный элемент 28, 30 имеет по меньшей мере один соединительный элемент, выполненный соответствующим соединительному элементу другого из катушечных корпусных элементов 28, 30. В варианте выполнения катушечного корпусного узла 24, показанном на фиг. 3, 4 и 5, соответствующие друг к другу соединительные элементы в виде выполнены в виде стопорных (замковых) элементов. Катушечные корпусные элементы 28, 30 соединены друг с другом посредством соответствующих стопорных элементов 32, 50 разъемным образом. Первый из катушечных корпусных элементов 28 имеет два стопорных элемента 32 (фиг. 3). Стопорные элементы 32 неподвижно соединены с первым катушечным корпусным элементом 28. Стопорные элементы 32 выполнены за одно целое с первым катушечным корпусным элементом 28. Стопорные элементы 32 выполнены в виде защелок. Стопорные элементы 32 расположены в центре первого катушечного корпусного элемента 28. Стопорные элементы 32 выполнены с возможностью пружинящего отклонения в радиальном направлении 48 первого катушечного корпусного элемента 28. Второй катушечный корпусный элемент 30 имеет стопорную выемку 50, выполненную соответствующей стопорным элементам 32 первого катушечного корпусного элемента 28. Стопорная выемка 50 расположена в центре дополнительного катушечного корпусного элемента 30. В смонтированном состоянии стопорные элементы 32 первого катушечного корпусного элемента 28 проходят через стопорную выемку 50 дополнительного катушечного корпусного элемента 30 и зацепляются в ней (фиг. 2а, 2б, 6). Возможны и альтернативные варианты выполнения соответствующих друг другу соединительных элементов 32, 50 для разъемного соединения двух катушечных корпусных элементов 28, 30.

Катушечный корпусный элемент 30 предусмотрен для размещения катушки 18 индуктивности. Катушечный корпусный элемент 30 выполнен в качестве каркаса катушки. Для этого катушечный корпусный элемент 30 имеет выемку 31, проходящую в окружном направлении 42 в виде паза. Витки 19 катушки 18 индуктивности расположены в выполненной в виде паза выемке 31. Эти витки 19 уложены в выполненную в виде паза выемку 31. Витки 19 укладывают в выполненную в виде паза выемку 31 при намотке катушки.

Кроме того, катушечный корпусный элемент 30 предусмотрен для размещения узла 17 сердечника. Катушечный корпусный элемент 30 имеет по меньшей мере одно гнездо для узла 17 сердечника. В показанном на фиг. 5 варианте осуществления изобретения катушечный корпусный элемент 30 имеет несколько гнезд 33, число которых соответствует числу элементов 16 сердечника. Так, для размещения каждого элемента 16 сердечника предусмотрено одно гнездо 33. Элемент 16 сердечника практически полностью помещается в гнездо 33. Форма гнезда 33 по существу соответствует форме элемента 16 сердечника. На фиг. 5 видно, что гнездо 33 копирует профиль обращенной к катушке 18 индуктивности стороны элемента 16 сердечника, образованный, в частности, основной частью 43, выступающей частью 44 и уступом 45. Каждое гнездо 33 ограничено двумя боковыми стенками 35. Два соседних гнезда 33 отделены друг от друга одной боковой стенкой 35. Боковая стенка 35 разделяет два расположенных рядом друг с другом элемента 16 сердечника.

Элементы 16 сердечника и катушкой 18 индуктивности узла 12 катушки в смонтированном состоянии по меньшей мере почти полностью ограждены катушечным корпусным элементом 30.

Индукционное зарядное устройство 10 также имеет по меньшей мере один упругий элемент 20, предусмотренный, по меньшей мере частично, для того, чтобы нагружать по меньшей мере один элемент 16 сердечника усилием, действующим, по меньшей мере частично, в направлении по меньшей мере одной катушки 18 индуктивности. Индукционное зарядное устройство 10 содержит шесть упругих элементов 20 одинаковой формы, предусмотренных для того, чтобы нагружать усилием, действующим в направлении катушки 18 индуктивности, соответствующие элементы 16 сердечника. Упругие элементы 20 поджимают соответствующие элементы 16 сердечника к катушке 18 индуктивности в осевом направлении 46. Каждый упругий элемент 20 прикладывает к соответствующему элементу 16 сердечника усилие, действующее в осевом направлении 46 и в направлении установочного участка 22 индукционного зарядного устройства 10 для установки индукционного аккумулятора 14. Индукционный зарядный узел 11 индукционного зарядного устройства 10 содержит по меньшей мере один упругий элемент 20. При этом катушечный корпусный узел 24 содержит по меньшей мере один упругий элемент 20. Упругие элементы 20 неподвижно соединены с катушечным корпусным узлом 24. Первый катушечный корпусный элемент 28 имеет по меньшей мере один упругий элемент 20. Упругие элементы 20 неподвижно соединены с первым катушечным корпусным элементом 28 катушечного корпусного узла 24. Упругие элементы 20 выполнены за одно целое с катушечным корпусным узлом 24. Упругие элементы 20 выполнены за одно целое с первым катушечным корпусным элементом 28 катушечного корпусного узла 24. Упругие элементы 20 поджимают элементы 16 сердечника в осевом направлении 46 ко второму катушечному корпусному элементу 30, который имеет выполненную в виде паза выемку 31 для размещения катушки 18 индуктивности. Таким образом, упругие элементы 20 первого катушечного корпусного элемента 28 поджимают элементы 16 сердечника в осевом направлении к катушке 18 индуктивности во втором катушечном корпусном элементе 30.

В альтернативном варианте осуществления изобретения, на чертежах не показанном, второй катушечный корпусный элемент 30 может иметь по меньшей мере один упругий элемент. Такой альтернативный упругий элемент также может быть предусмотрен для того, чтобы нагружать по меньшей мере один элемент 16 сердечника усилием, действующим, по меньшей мере частично, в направлении по меньшей мере одной катушки 18 индуктивности. Альтернативный упругий элемент может быть неподвижно соединен со вторым катушечным корпусным элементом 30. В частности, альтернативный упругий элемент может быть выполнен за одно целое со вторым катушечным корпусным элементом 30.

Каждый упругий элемент 20 имеет тело 52 и выступ 54. Тело 52 упругого элемента 20 выполнено в виде пластины и имеет малую толщину материала по сравнению с длиной в направлении главной протяженности. Тело 52 упругого элемента 20 имеет прямоугольный контур в плоскости главной протяженности. Тело 52 упругого элемента 20 на торцах непосредственно соединено с первым катушечным корпусным элементом 28. Тело 52 упругого элемента 20 на торцах выполнено за одно целое с первым катушечным корпусным элементом 28. Продольные стороны тела 52 упругого элемента 20 отделены от первого катушечного корпусного элемента 28 соответствующими щелями. Продольными сторонами тела 52 упругий элемент 20 не соединен непосредственно с первым катушечным корпусным элементом 28. Благодаря этому тело 52 упругого элемента 20 выполнено упругим. Выступ 54 упругого элемента 20 расположен посредине на теле 52 упругого элемента в плоскости главной протяженности тела 52 упругого элемента. Выступ 54 выполнен за одно целое с телом 52 упругого элемента 20. Выступ 54 выполнен цилиндрическим, причем ось вращения выполненного цилиндрическим выступа 54 проходит параллельно плоскости главной протяженности тела 52 упругого элемента. В смонтированном состоянии выступ 54 каждого из упругих элементов 20 контактирует с соответствующим элементом 16 сердечника. Выступ 54 упругого элемента 20 передает упругое усилие со стороны тела 52 упругого элемента 20 непосредственно на соответствующий элемент 16 сердечника и за счет этого поджимает элемент 16 сердечника к установочному участку 22 и дополнительному катушечному корпусному элементу 30. Упругие элементы 20, выполненные за одно целое с первым катушечным корпусным элементом 28, и дополнительный катушечный корпусный элемент 30 предусмотрены для того, чтобы в смонтированном состоянии зажимать элементы 16 сердечника. В качестве альтернативы или дополнения, по меньшей мере один упругий элемент 20 может быть выполнен, по меньшей мере частично, из эластомера или может быть выполнен иным подходящим с точки зрения специалиста образом.

При сборке зарядного устройства сначала катушку 18 индуктивности и элементы 16 сердечника узла катушки 24 помещают в катушечный корпусный элемент 30 катушечного корпусного узла 24. Затем первый катушечный корпусный элемент 28 катушечного корпусного узла 24, имеющий упругие элементы 20, надевают на дополнительный катушечный корпусный элемент 30 и прижимают катушечные корпусные элементы 28 и 30 друг к другу в осевом направлении 46 до их полного сопряжения. При этом первый катушечный корпусный элемент 28 полностью охватывает дополнительный катушечный корпусный элемент 30 в окружном направлении 42. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения катушечные корпусные элементы 28, 30 катушечного корпусного узла 24 имеют по меньшей мере один соответствующий крепежный язычок 56, 58. Катушечные корпусные элементы 28, 30 катушечного корпусного узла 24 имеют в общей сложности по четыре крепежных язычка 56, 58. Крепежные язычки 56, 58 равномерно распределены по периметру или окружности катушечных корпусных элементов 28, 30 катушечного корпусного узла 24. В собранном состоянии катушечного корпусного узла 24 крепежные язычки 58 дополнительного катушечного корпусного элемента 30 входят в соответствующие крепежные язычки 56 первого катушечного корпусного элемента 28. Каждый из крепежных язычков 56, 58 имеет крепежную выемку, через которую в смонтированном состоянии проходит винт, посредством которого катушечный корпусный узел 24 соединяется с корпусом 34 индукционного зарядного устройства 10. Таким образом, в смонтированном состоянии катушечный корпусный узел 24 соединен с корпусом 34 индукционного зарядного устройства 10 посредством резьбовых соединений. Кроме того, благодаря резьбовому соединению катушечного корпусного узла 24 с корпусом 34 индукционного зарядного устройства 10 первый катушечный корпусный элемент 28 и дополнительный катушечный корпусный элемент 30 притягиваются друг к другу и фиксируются относительно друг друга, а также фиксируется положение индукционного зарядного узла 11 относительно установочного участка 22 индукционного зарядного устройства. Как поясняется ниже со ссылкой на фиг. 9, для резьбового соединения катушечного корпусного узла 24 с корпусом 34 предусмотрены удерживающие элементы 59, выполненные в виде резьбовых втулок.

Крепежные язычки 56, 58 и резьбовые втулки 59 представляют собой один вариант выполнения удерживающих элементов, обеспечивающих возможность разъемного крепления по меньшей мере одного из катушечных корпусных элементов 28, 30 к корпусу 34 и определяющих положение по меньшей мере одного из катушечных корпусных элементов относительно установочного участка 22. Возможны и альтернативные варианты выполнения удерживающих элементов для разъемного крепления индукционного зарядного узла 11 к корпусу 34 и позиционирования индукционного зарядного узла 11 относительно установочного участка 22. Например, удерживающие элементы могут быть выполнены в виде стопорных элементов или иных соединительных элементов, обеспечивающих соединение с геометрическим и/или силовым замыканием.

Катушечный корпусный элемент 30 катушечного корпусного узла 24 также имеет два прохода 60 для выводов катушки, предусмотренных для того, чтобы в смонтированном состоянии пропускать выводы 26 катушки 18 индуктивности наружу из внутреннего пространства катушечного корпусного узла 24 (фиг. 2а). Проходы 60 для выводов катушки образованы выемками в дополнительном катушечном корпусном элементе 30. Проходы 60 для выводов катушки расположены на расстоянии друг от друга. Первый катушечный корпусный элемент 28 имеет элемент 62 фиксации вывода катушки, предусмотренный для того, чтобы в смонтированном состоянии закреплять и удерживать выводы 26 катушки 18 индуктивности, выпущенные наружу из внутреннего пространства катушечного корпусного узла 24 (фиг. 2б). Элемент 62 фиксации вывода катушки закрепляет выводы 26 катушки 18 индуктивности на катушечном корпусном узле 24 снаружи. Элемент 62 фиксации вывода катушки закрепляет выводы 26 катушки 18 индуктивности на расстоянии друг от друга. Этим достигается высокая электрическая изоляция, в частности до 1500 вольт.

На фиг. 7 показано перспективное изображение индукционного зарядного устройства 10 перед сборкой его отдельных деталей и узлов. Корпус 34 представляет собой наружную оболочку индукционного зарядного устройства 10. В показанном на фиг. 7 исполнении корпус 34 образован двумя элементами 72, 74. Элемент 74 представляет собой верхний элемент корпуса. Верхний элемент 74 корпуса индукционного зарядного устройства 10 имеет установочный участок 22, предусмотренный для установки индукционного аккумулятора 14 в состоянии его соединения с индукционным зарядным устройством (фиг. 1). Установочный участок 22 верхнего элемента 74 корпуса индукционного зарядного устройства 10 имеет по меньшей мере одно углубление. Это углубление представляет собой позиционирующий элемент 40 для позиционирования индукционного аккумулятора 14. Элемент 72 представляет собой нижний элемент корпуса. Нижний элемент 72 корпуса и верхний элемент 74 корпуса образуют внутреннее пространство 76 индукционного зарядного устройства 10 для размещения индукционного зарядного узла 11 и узла 78 электроники. Узел 78 электроники предусмотрен для управления процессом зарядки или его регулирования. Узел 78 электроники содержит по меньшей мере одну монтажную плату 79, снабженную электронными компонентами.

На фиг. 8 индукционное зарядное устройство 10 показано в продольном разрезе его отдельных компонентов перед сборкой. Верхний элемент 74 корпуса имеет приемную область 75 для размещения индукционного зарядного узла 11. Приемная область 75 представляет собой часть внутреннего пространства 76 индукционного зарядного устройства 10. Приемная область 75 расположена у обращенной во внутреннее пространство 76 внутренней стороны верхней стенки 73 элемента 74 корпуса. Приемная область 75 находится у внутренней стороны стенки 73 корпуса, противоположной установочному участку 22. Установочный участок 22 расположен с наружной стороны, а приемная область 75 - с внутренней стороны стенки 73 корпуса, причем установочный участок 22 и приемная область 75 расположены на противоположных сторонах стенки 73 корпуса. Приемная область 75 выполнена таким образом, чтобы позиционировать индукционный зарядный узел 11 относительно установочного участка 22. Для этого на внутренней стороне стенки 73 корпуса предусмотрены ограничительные стенки 77, выступающие из стенки 73 корпуса во внутреннее пространство 76. Ограничительные стенки 77 приформованы к внутренней стороне стенки 73 корпуса, т.е. образованы вместе со стенкой 73 корпуса в процессе ее формования. Ограничительные стенки 77 ограничивают приемную область 75 по периферии, или в окружном направлении. Ограничительные стенки 77 ограничивают приемную область 75 по периферии по существу полностью, как это показано на фиг. 9. При этом ограничительные стенки 77 по существу комплементарно воспроизводят внешнюю форму индукционного зарядного узла 11 по его периферии. В показанном на фиг. 9 варианте осуществления изобретения ограничительные стенки 77 образуют по существу непрерывную боковую стенку 81, по существу комплементарно воспроизводящую форму катушечного корпусного узла 24. В смонтированном на элементе 74 корпуса состоянии индукционного зарядного узла 11, т.е. когда индукционный зарядный узел 11 расположен на элементе 74 корпуса, ограничительные стенки 77 по существу полностью охватывают катушечный корпусный узел 24 в окружном направлении 42. В альтернативном варианте осуществления изобретения, на чертежах не показанном, можно предусмотреть ограничительные стенки, которые неполностью ограничивают приемную область 75 в окружном направлении. Это может быть реализовано, например, прерывистым выполнением ограничительных стенок. Дополнительно в показанном на фиг. 9 варианте осуществления изобретения предусмотрен позиционирующий элемент 83, который в смонтированном на элементе 74 корпуса состоянии индукционного зарядного узла 11 входит в стопорную выемку 50 катушечного корпусного узла 24. Позиционирующий элемент 83 к внутренней стороне стенки 73 корпуса таким образом, что он выступает из стенки 73 корпуса с ее внутренней стороны во внутреннее пространство 76. Позиционирующий элемент 83 выполнен для позиционирования индукционного зарядного узла 11 относительно элемента 74 корпуса.

Для разъемного крепления индукционного зарядного узла 11 к корпусу 34 индукционного зарядного устройства 10, а соответственно для фиксации позиционирования индукционного зарядного узла 11 относительно установочного участка 22 на элементе 74 корпуса предусмотрены удерживающие элементы 59. Удерживающие элементы 59 взаимодействуют с удерживающими элементами 56, 58, предусмотренными на катушечных корпусных элементах 28, 30. В показанном на фиг. 9 варианте осуществления изобретения удерживающие элементы 59 выполнены в виде резьбовых втулок.

На фиг. 10 изображенный на фиг. 9 элемент 74 корпуса показан с расположенным в нем экранирующим элементом 90. Для функционирования экранирующего элемента 90 важно, чтобы экранирующий элемент 90 был расположен в индукционном зарядном устройстве 10 между узлом 12 катушки и установочным участком 22, в частности между катушкой 18 индуктивности и установочным участком 22. При этом одной стороной экранирующий элемент 90 обращен к установочному участку 22, а другой, противоположной стороной - к катушке 18 индуктивности. Таким образом, в процессе зарядки индукционного аккумулятора 14 индукционным зарядным устройством 10 экранирующий элемент 90 расположен между катушкой 18 индуктивности и индукционным аккумулятором 14, т.е. между катушкой 18 индуктивности и катушкой индуктивности индукционного аккумулятора 14. Для функционирования экранирующего элемента 90 целесообразно, чтобы расстояние между катушкой 18 индуктивности и экранирующим элементом 90 было как можно меньшим.

Для расположения экранирующего элемента 90 между установочным участком 22 и катушкой 18 индуктивности в рассматриваемом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 10 в сочетании с фиг. 13, экранирующий элемент 90 помещают между элементом 74 корпуса и индукционным зарядным узлом 11. При этом экранирующий элемент 90 расположен вне индукционного зарядного узла 11. Экранирующий элемент 90 расположен между катушечным корпусным узлом 24 и элементом 74 корпуса. Экранирующий элемент 90 расположен между катушечным корпусным элементом 30 катушечного корпусного узла 24 и элементом 74 корпуса. Экранирующий элемент 90 расположен между внутренней стороной стенки 73 корпуса и обращенной к стенке 73 корпуса наружной стороной катушечного корпусного элемента 30. Таким образом, расстояние между экранирующим элементом 90 и катушкой 18 индуктивности по существу соответствует толщине стенки катушечного корпусного элемента 30, находящейся между катушкой 18 индуктивности и экранирующим элементом 90. В альтернативном варианте осуществления изобретения, на чертежах не показанном, экранирующий элемент 90 также может входить в состав индукционного зарядного узла 11, находясь внутри индукционного зарядного узла 11. При этом экранирующий элемент 90 может быть расположен в катушечном корпусном узле 24. При этом он может быть расположен, в частности, в катушечном корпусном элементе 30, вмещающем катушку 18 индуктивности.

Экранирующий элемент 90 расположен в приемной области 75 элемента 74 корпуса. При этом экранирующий элемент 90 устанавливается в заданное положение относительно приемной области 75 посредством позиционирующего элемента 83. Для этого экранирующий элемент 90 имеет отверстие 92, в которое проходит позиционирующий элемент 83 элемента 74 корпуса. Благодаря взаимодействию этого отверстия 92 и позиционирующего элемента 83 экранирующий элемент 90 занимает заданное положение относительно элемента 74 корпуса, или относительно приемной области 75. Когда индукционный зарядный узел 11 вмонтирован в элемент 74 корпуса, экранирующий элемент 90 зажат между элементом 74 корпуса и катушечным корпусным узлом 24 индукционного зарядного узла 11.

Для функционирования экранирующего элемента 90 целесообразно, чтобы экранирующий элемент 90 имел как можно большую протяженность по поверхности, охватываемой катушкой 18 индуктивности. Экранирующий элемент 90 имеет протяженность на поверхности, по меньшей мере по существу соответствующей поверхности, образованной катушкой 18 индуктивности. Для этого экранирующий элемент 90 имеет основу 94, поверхность которого по существу соответствует поверхности, образованной катушкой 18 индуктивности. Основа 94, в частности, выполнена сплошной. При расположении экранирующего элемента 90 в индукционном зарядном устройстве 10 между установочным участком 22 и катушкой 18 индуктивности, т.е. между установочным участком 22 и узлом 12 катушки, экранирующий элемент 90 по существу полностью перекрывает катушку 18 индуктивности. В качестве альтернативы, поверхность экранирующего элемента 90 может быть и больше поверхности, охватываемой катушкой 18 индуктивности. При этом поверхность основы 94 может быть больше поверхности, образованной катушкой 18 индуктивности.

Для функционирования экранирующего элемента 90 также целесообразно, чтобы экранирующий элемент 90 не только перекрывал обращенную к установочному участку 22 поверхность катушки 18 индуктивности, но и охватывал внешнюю боковую поверхность катушки 18 индуктивности. Для этого экранирующий элемент 90 имеет множество боковых лепестков 96, примыкающих к основе 94. Как показано на фиг. 10 и 13, когда экранирующий элемент 90 помещен в элемент 74 корпуса, боковые лепестки 96 расположены сбоку индукционного зарядного узла 11, вследствие чего экранирующий элемент 90 по существу полностью охватывает сбоку катушку 18 индуктивности, или узел 12 катушки. В этом смонтированном положении экранирующего элемента боковые лепестки 96 образуют по существу замкнутую боковую стенку, которая по существу полностью охватывает катушку 18 индуктивности, или узел 12 катушки по ее/его боковой периферии. Как описано выше, в рассматриваемом варианте осуществления изобретения экранирующий элемент 90 расположен вне катушечного корпусного узла 24, вследствие чего в смонтированном положении экранирующий элемент 90 также охватывает, по меньшей мере частично, проходящую по периферии боковую стенку по меньшей мере катушечного корпусного элемента 30.

На фиг. 11а и 11б экранирующий элемент 90 изображен отдельно. На виде сверху, приведенном на фиг. 11а, показана основа 94, выполненная по существу в форме диска и имеющая примерно по центру отверстие 92 для приема позиционирующего элемента 83 элемента 74 корпуса. Также видны боковые лепестки 96, выдающиеся из основы 94 радиально наружу. Боковые лепестки 96 выполнены за одно целое с основой 94. Боковые лепестки 96 выступают радиально наружу из основы 94 веерообразно. Как было отмечено выше, когда экранирующий элемент смонтирован в индукционном зарядном устройстве 10, боковые лепестки 96 образуют боковую стенку, выступающую из основы 94 по его периферии. При этом боковые лепестки 96 наклонены к основе 94. В смонтированном положении экранирующего элемента они могут быть ориентированы, например, по существу перпендикулярно основе 94. Вместо множества боковых лепестков 96 также может быть предусмотрен один боковой лепесток, образующий по существу замкнутую проходящую по периферии боковую стенку экранирующего элемента 90 (этот вариант на чертежах не показан). Экранирующий элемент 90 имеет по существу круглую основную форму. При этом основная форма экранирующего элемента 90 согласована с основной формой катушки 18 индуктивности. В одном варианте осуществления изобретения (на чертежах не показанном), в котором катушка индуктивности имеет некруглую, например, овальную, прямоугольную или квадратную, основную форму, экранирующий элемент предпочтительно имеет соответствующую некруглую, например, овальную, прямоугольную или квадратную, основную форму.

Кроме того, экранирующий элемент 90 содержит электрический контактный элемент 98, выполненный для обеспечения электрического соединения с экранирующим элементом 90. Контактный элемент 98 расположен на основе 94. Он выступает из основы 94 наружу подобно ушку.

На фиг. 11б видно, что экранирующий элемент 90 выполнен в виде тонкой экранирующей пленки. Он имеет, в частности, многослойную структуру. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения экранирующий элемент 90 имеет три слоя. Первый слой и третий слой представляют собой изолирующий элемент 99 в виде изоляционной пленки. Второй слой, расположенный между первым и третьим слоями, представляет собой электропроводящий элемент 97. Изолирующие элементы 99 выполнены из электронепроводящего материала. Они выполнены, например, в виде пленок из синтетического материала (полимера). В качестве синтетического материала может использоваться, например, полиэфир. Толщина изоляционных пленок 99 составляет, например, менее 0,1 мм. Изоляционные пленки 99 выполнены предотвращения электрического пробоя между катушкой 18 индуктивности и электропроводящим элементом 97. Пробивная прочность изолирующих элементов 99 составляет, например, более 2 кВ. Электропроводящий элемент 97 выполнен из электропроводящего материала. Оказалось, что металлические, в частности ферромагнитные, материалы скорее не подходят в качестве проводников для проводящего элемента 97. В качестве материала для электропроводящего элемента 97 предпочтение отдается неметаллическому материалу, например углероду. Электропроводящий элемент 97 может быть выполнен, например, в виде изделия плоской формы из углеродных волокон, причем изделие плоской формы может представлять собой однонаправленную ткань, трикотаж, ткань, вязаное, плетеное изделие, сетку, войлок, нетканый материал или иные подобные изделия.

С целью позиционирования обоих изолирующих элементов 99 и электропроводящего элемента 97 относительно друг друга каждый из элементов 97, 99 снабжен по меньшей мере тремя позиционирующими элементами 91 в виде позиционирующих отверстий. При сборке экранирующего элемента 90 позиционирующие элементы 91 используют как вспомогательные монтажные средства для точной ориентации отдельных слоев относительно друг друга. При размещении изолирующих элементов 99 и электропроводящего элемента 97 поверх друг друга каждый позиционирующий элемент 91 одного из элементов 97, 99 совмещают по меньшей мере с одним позиционирующим элементом 91 соседнего элемента 97, 99, т.е. располагают вровень с ним.

В проходящей по замкнутому контуру краевой области 105 экранирующего элемента 90 изолирующие элементы 99 имеют выступающую относительно электропроводящего элемента 97 часть. В этой краевой области 105 оба изолирующих элемента 99 прилегают непосредственно друг к другу, а электропроводящий элемент 97 между ними отсутствует. В краевой области 105 изолирующие элементы 99 соединены, в частности, непосредственно друг с другом, прежде всего с так называемым материальным замыканием (за счет сил межмолекулярного или межатомного сцепления), например, путем склеивания или сварки. Соответственно этому краевая область 105 не содержит электропроводящего элемента 97. Краевая область 105, в частности, вообще не содержит электропроводящего материала. Краевая область 105 выполнена для обеспечения требуемой электрической пробивной прочности. Например, краевая область проходит от внешней кромки экранирующего элемента 90 по меньшей мере на 0,5 мм.

Электрический контактный элемент 98, выступающий из основы 94 подобно ушку и выполненный для электрического присоединения экранирующего элемента 90, также выполнен трехслойным. Из основы каждого из двух изолирующих элементов 99 выступает изолирующее ушко 101. Из основы электропроводящего элемента 97 выступает контактное ушко 103. При этом контактное ушко 103 расположено между обоими изолирующими ушками 101. Изолирующие ушки 101 выполнены за одно целое с основами изолирующих элементов 99. Для контактного ушка 103 предпочтительно использовать металлический материал, например медную фольгу. При этом контактное ушко 103 из медной фольги электрически соединено с изделием плоской формы из электропроводящего материала, которым является электропроводящий элемент 97.

На фиг. 12 показан изображенный на фиг. 9 элемент 74 корпуса, в котором расположены индукционный зарядный узел 11 и экранирующий элемент 110. Для функционирования экранирующего элемента 110 важно, чтобы экранирующий элемент 110 был расположен в индукционном зарядном устройстве 10 между узлом 12 катушки и элементом 72 корпуса, в частности между катушкой 18 индуктивности и элементом 72 корпуса. При этом одна сторона экранирующего элемента 110 обращена к элементу 72 корпуса, а другая, противоположная сторона экранирующего элемента 110 обращена к катушке 18 индуктивности. Таким образом, в процессе зарядки индукционного аккумулятора 14 индукционным зарядным устройством 10 экранирующий элемент 110 расположен между катушкой 18 индуктивности и элементом 72 корпуса. В процессе зарядки элемент 72 корпуса является нижним элементом корпуса индукционного зарядного устройства 10, образующим опорную поверхность индукционного зарядного устройства 10, которой оно опирается, например, на поверхность стола.

Для расположения экранирующего элемента 110 элементом 72 корпуса и катушкой 18 индуктивности в рассматриваемом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 12 в сочетании с фиг. 13, экранирующий элемент 90 помещают между элементом 72 корпуса и индукционным зарядным узлом 11. При этом экранирующий элемент 110 расположен вне индукционного зарядного узла 11. Экранирующий элемент 1 10 расположен между катушечным корпусным узлом 24 и элементом 72 корпуса. Экранирующий элемент 110 расположен между катушечным корпусным элементом 28 и элементом 74 корпуса. Экранирующий элемент 110 расположен между внутренней стороной стенки 71 корпуса и обращенной к стенке 71 корпуса наружной стороной катушечного корпусного элемента 28. В альтернативном варианте осуществления изобретения, на чертежах не показанном, экранирующий элемент 110 также может входить в состав индукционного зарядного узла 11, находясь внутри индукционного зарядного узла 11. При этом экранирующий элемент 110 может быть расположен в катушечном корпусном узле 24. При этом, в частности, он может быть расположен в катушечном корпусном элементе 28, обращенном к элементу 72 корпуса. При этом экранирующий элемент 110 может быть расположен, в частности, между катушечным корпусным элементом 28 и узлом 17 сердечника, т.е. совокупностью элементов 16 сердечника.

В рассматриваемом варианте осуществления изобретения экранирующий элемент 110 разъемно закреплен в индукционном зарядном устройстве 10 посредством крепежных элементов 57, выполненных в виде винтов. Крепежные элементы 57 взаимодействуют с удерживающими элементами 59 элемента 74 корпуса. Таким образом, экранирующий элемент 110 разъемно закреплен на элементе 74 корпуса. Как показано на фиг. 12, один из крепежных элементов 57 дополнительно выполняет функцию установления электрического соединения между экранирующим элементом 110 и электрической линией 115 в виде электрического кабеля. Посредством электрической линии 115 экранирующий элемент 110 соединен с массой. Кроме того, как показано на фиг. 12, этот крепежный элемент 57 дополнительно выполняет функцию установления электрического соединения между контактным элементом 98 экранирующего элемента 90 и электрической линией 115. Таким образом, посредством электрической линии 115 с массой также соединен экранирующий элемент 90.

Экранирующий элемент 110 выполнен из электропроводящего материала. Для этого целесообразно использовать металлический материал, например алюминий. Экранирующий элемент 110 выполнен для того, чтобы экранировать катушку 18 индуктивности от металлических объектов, находящихся на поверхности опоры для индукционного зарядного устройства 10, например, на поверхности стола. Поверхность опоры, состоящая из металлического материала, или металлические частицы на поверхности опоры оказывают неблагоприятное влияние на функционирование катушки 18 индуктивности.

В показанном на фиг. 12 варианте осуществления изобретения экранирующий элемент 110 выполнен по существу кольцевой формы. В альтернативном варианте осуществления изобретения, на чертежах не показанном, экранирующий элемент также может быть выполнен в форме диска. При этом, в частности, экранирующий элемент может быть выполнен по существу сплошным. Для достижения достаточной механической жесткости экранирующий элемент 110 имеет, например, толщину примерно 1 мм, но может иметь и значительно меньшую толщину. Экранирующая функция экранирующего элемента 110 также может обеспечиваться, например, экранирующей пленкой. Такая экранирующая пленка, например, может быть приклеена к катушечному корпусному элементу 28.

Для функционирования экранирующего элемента 110 целесообразно, чтобы экранирующий элемент 110 имел как можно большую протяженность по поверхности, охватываемой катушкой 18 индуктивности. Экранирующий элемент 110 имеет протяженность на поверхности, по меньшей мере по существу соответствующей поверхности, образованной катушкой 18 индуктивности. Экранирующий элемент 110 по существу круглой формы имеет наружный диаметр, по меньшей мере равный наружному диаметру катушки 18 индуктивности. В альтернативном варианте осуществления изобретения, в котором катушка 18 индуктивности выполнена не круглой, а, например, овальной, прямоугольной или квадратной, основная геометрическая форма экранирующего элемента 110 предпочтительно согласована с основной формой катушки 18 индуктивности. При этом площадь проекции экранирующего элемента 110, получаемой при проецировании экранирующего элемента 110 в осевом направлении 46 индукционного зарядного узла, по меньшей мере равна площади проекции катушки 18 индуктивности, получаемой при таком проецировании катушки 18 индуктивности в осевом направлении 46.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении эффективности индукционного зарядного устройства и достигается за счет того, что индукционное зарядное устройство, в частности для ручной машины, содержит корпус (34), установочный участок (22) для установки индукционного аккумулятора (14), узел (12) катушки, содержащий по меньшей мере один элемент (16) сердечника и по меньшей мере одну катушку (18) индуктивности, по меньшей мере частично охватывающую по меньшей мере один элемент (16) сердечника, а также имеет по меньшей мере один катушечный корпусный элемент (30), определяющий положение по меньшей мере узла (12) катушки в корпусе (34) относительно установочного участка (22). 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Индукционное зарядное устройство, в частности для ручной машины, имеющее корпус (34), установочный участок (22) для установки индукционного аккумулятора (14), узел (12) катушки, содержащий по меньшей мере один элемент (16) сердечника и по меньшей мере одну катушку (18) индуктивности, по меньшей мере частично охватывающую по меньшей мере один элемент (16) сердечника, а также имеющее по меньшей мере один катушечный корпусный элемент (30), определяющий положение по меньшей мере узла (12) катушки в корпусе (34) относительно установочного участка (22).

2. Индукционное зарядное устройство по п. 1, отличающееся тем, что катушечный корпусный элемент (30) имеет по меньшей мере одну выемку (31) для размещения по меньшей мере одной катушки (18) индуктивности.

3. Индукционное зарядное устройство по п. 1, отличающееся тем, что катушечный корпусный элемент (30) имеет по меньшей мере одно гнездо (33) для размещения по меньшей мере одного элемента (16) сердечника.

4. Индукционное зарядное устройство по п. 1, отличающееся тем, что катушечный корпусный элемент (30) имеет по меньшей мере один удерживающий элемент (58) для разъемного крепления к корпусу (34).

5. Индукционное зарядное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит второй катушечный корпусный элемент (28), который вместе с первым катушечным корпусным элементом (30) образует катушечный корпусный узел (24).

6. Индукционное зарядное устройство по п. 5, отличающееся тем, что катушечный корпусный узел (24) содержит по меньшей мере один соединительный элемент (32, 50), который в смонтированном состоянии разъемно соединяет друг с другом два катушечных корпусных элемента (28, 30).

7. Индукционное зарядное устройство по п. 6, отличающееся тем, что соединительный элемент выполнен в виде стопорного элемента (32, 50).

8. Индукционное зарядное устройство по одному из пп. 1-4, 6, 7, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один упругий элемент (20), предусмотренный, по меньшей мере частично, для того, чтобы нагружать по меньшей мере один элемент (16) сердечника усилием, действующим, по меньшей мере частично, в направлении по меньшей мере одной катушки (18) индуктивности.

9. Индукционное зарядное устройство по п. 5, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один упругий элемент (20), предусмотренный, по меньшей мере частично, для того, чтобы нагружать по меньшей мере один элемент (16) сердечника усилием, действующим, по меньшей мере частично, в направлении по меньшей мере одной катушки (18) индуктивности.

10. Индукционное зарядное устройство по п. 8, отличающееся тем, что по меньшей мере один упругий элемент (20) прикладывает к по меньшей мере одному элементу (16) сердечника усилие в направлении установочного участка (22).

11. Индукционное зарядное устройство по п. 9, отличающееся тем, что по меньшей мере один упругий элемент (20) прикладывает к по меньшей мере одному элементу (16) сердечника усилие в направлении установочного участка (22).

12. Индукционное зарядное устройство по п. 8, отличающееся тем, что по меньшей мере один упругий элемент (20) и по меньшей мере один из по меньшей мере двух катушечных корпусных элементов (28, 30) взаимодействуют таким образом, что по меньшей мере один элемент (16) сердечника поджат к по меньшей мере одной катушке (18) индуктивности.

13. Индукционное зарядное устройство по п. 9 или 10, отличающееся тем, что по меньшей мере один упругий элемент (20) и по меньшей мере один из по меньшей мере двух катушечных корпусных элементов (28, 30) взаимодействуют таким образом, что по меньшей мере один элемент (16) сердечника поджат к по меньшей мере одной катушке (18) индуктивности.

14. Индукционное зарядное устройство по одному из пп. 9-12, отличающееся тем, что по меньшей мере один из по меньшей мере двух катушечных корпусных элементов (28, 30) имеет по меньшей мере один упругий элемент (20).

15. Индукционное зарядное устройство по одному из пп. 9-12, отличающееся тем, что по меньшей мере один упругий элемент (20) неподвижно соединен по меньшей мере с одним из катушечных корпусных элементов (28, 30).

16. Индукционное зарядное устройство по одному из пп. 9-12, отличающееся тем, что по меньшей мере один упругий элемент (20) выполнен за одно целое по меньшей мере с одним из катушечных корпусных элементов (28, 30).

17. Индукционное зарядное устройство по одному из пп. 1-4, 6, 7, 9-12, отличающееся тем, что узел (12) катушки содержит несколько элементов (16) сердечника, в частности имеющих одинаковую форму, и предусмотрено несколько упругих элементов (20), в частности имеющих одинаковую форму, каждый из которых нагружает один из элементов (16) сердечника усилием, действующим, по меньшей мере частично, в направлении по меньшей мере одной катушки (18) индуктивности.

18. Индукционное зарядное устройство по одному из пп. 1-4, 6, 7, 9-12, отличающееся тем, что по меньшей мере одна катушка (18) индуктивности содержит по меньшей мере два вывода (26), расположенных на расстоянии друг от друга.

19. Индукционное зарядное устройство по одному из пп. 1-4, 6, 7, 9-12, отличающееся тем, что оно содержит экранирующий элемент (90), выполненный для уменьшения электромагнитных помех.

20. Индукционное зарядное устройство по п. 19, отличающееся тем, что экранирующий элемент (90) расположен между установочным участком (22) и катушкой (18) индуктивности.

21. Индукционное зарядное устройство по п. 19, отличающееся тем, что экранирующий элемент (90) расположен между установочным участком (22) и катушечным корпусным элементом (30).

22. Индукционное зарядное устройство по п. 19, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный экранирующий элемент (110), выполненный для уменьшения электромагнитных помех.

23. Индукционное зарядное устройство по п. 22, отличающееся тем, что дополнительный экранирующий элемент (110) расположен между элементом (72) корпуса и катушкой (18) индуктивности.

24. Индукционное зарядное устройство по п. 22, отличающееся тем, что дополнительный экранирующий элемент (110) расположен между элементом (72) корпуса и катушечным корпусным элементом (28).

25. Система, содержащая индукционное зарядное устройство (10) по одному из предыдущих пунктов, и по меньшей мере один индукционный аккумулятор (14), в частности индукционный аккумулятор для ручной машины.