CN105051843A - 非接触充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明中的非接触充电装置是一种送电线圈(1)和受电线圈(2)相对置的非接触充电装置。其中送电线圈(1)和受电线圈(2)中的至少一者具备磁性体(4)和卷绕在磁性体(4)上的线圈(5)。磁性体(4)在其两端部各具有露出部，在露出部上没有卷绕着线圈(5)。露出部中，位于与送电线圈(1)或受电线圈(2)相对的面上的露出部(7)比位于不与送电线圈(1)或受电线圈(2)相对的面上的露出部(8)还宽。

Description

非接触充电装置
技术领域
本发明涉及一种非接触充电装置，在例如电动汽车、插电式混合动力车那样的电驱动车辆等的充电中使用该非接触充电装置。
背景技术
图11为示出现有的非接触充电装置的送电线圈101、受电线圈102、磁屏蔽用铝板103的剖视图。在图11中，送电线圈101和受电线圈102具有线圈105卷绕在棒磁部104上而成的结构。在送电线圈101产生的主磁通106从送电线圈101的磁极部107流出并流入受电线圈102的磁极部108。而且，主磁通106通过受电线圈102的棒磁部104的内部，从受电线圈102的磁极部107流出并流入送电线圈101的磁极部108，从而形成磁通环路(magneticfluxloop)。通过该主磁通106与送电线圈101和受电线圈102磁耦合，从而以非接触的方式来传输电力。磁屏蔽用铝板103用来防止磁通流出到送电线圈101、受电线圈102的背面，磁屏蔽用铝板103分别布置在送电线圈101、受电线圈102的背面。
专利文献1：日本公开专利公报特开2012-151311号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
但是，在具有如图11所示的结构的送电线圈101、受电线圈102中，磁通容易从磁极部107、108辐射出来。因此，在送电线圈101产生的主磁通106的一部分不会与受电线圈102磁耦合，而是会与布置在附近的磁屏蔽用铝板103磁耦合，从而形成不需要的磁通环路。其结果是，具有以下的问题，即：不需要的磁通环路对磁屏蔽用铝板103进行加热，从而有烧伤的危险性，并且充电效率也降低。
而且，就电驱动车辆来说，像这样的充电效率降低、发热的危险性产生的情况不只是对走行耗油率的改善造成阻碍，在安全上也是不理想的。
本发明的目的在于提供一种非接触充电装置，该非接触充电装置能够减轻送电线圈和受电线圈与布置在该送电线圈和受电线圈附近的磁屏蔽用铝板之间的磁耦合，从而改善充电效率和安全性。
-用以解决技术问题的技术方案-
本发明的非接触充电装置是一种送电线圈和受电线圈相对置的非接触充电装置，其特征在于：送电线圈和所述受电线圈中的至少一者具备磁性体和卷绕在磁性体上的线圈。磁性体在其两端部各具有露出部，在该露出部上没有卷绕着线圈。露出部中，位于与送电线圈或受电线圈相对的面上的露出部比位于不与送电线圈或受电线圈相对的面上的露出部还宽。
-发明的效果-
根据本发明，能够减轻送电线圈、受电线圈与布置在送电线圈或受电线圈附近的磁屏蔽用铝板之间的磁耦合，而且不会对送电线圈与受电线圈之间的磁耦合造成阻碍，由此能够改善充电效率。
附图说明
图1为本发明的一实施方式所涉及的非接触充电装置的剖视图。
图2为本发明的一实施方式所涉及的非接触充电装置的比较图。
图3(a)和(b)为利兹线(Litzwire)的剖视图。
图4为本发明的第一变形例所涉及的非接触充电装置的剖视图。
图5为本发明的第二变形例所涉及的非接触充电装置的剖视图。
图6为本发明的第三变形例所涉及的非接触充电装置的剖视图。
图7为本发明的第四变形例所涉及的非接触充电装置的剖视图。
图8为本发明的第五变形例所涉及的非接触充电装置的剖视图。
图9为示出线圈卷绕在磁性体壳体上的方式的剖视图。
图10为示出线圈卷绕在磁性体壳体上的方式的剖视图。
图11为现有的非接触充电装置的剖视图。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施方式进行详细的说明。需要说明的是，本发明不限于以下的实施方式。可以在不脱离能够发挥本发明的效果的范围的前提下适当地做改变。
图1为本发明的一实施方式中的非接触充电装置的剖视图。
本实施方式中的非接触充电装置具备相对置的送电线圈1和受电线圈2。也就是说，非接触充电装置是由布置在地面侧的送电线圈1、布置在车辆侧的受电线圈2、以及送电线圈1和受电线圈2双方都具备的磁屏蔽用铝板3构成的。送电线圈1、受电线圈2分别具备棒磁部(磁性体)4和卷绕在棒磁部4上的线圈5。
如图1所示，在非接触充电装置中，棒磁部4在其两端部各具有露出部7、8，在该露出部7、8上没有卷绕着线圈5。露出部7、8中，位于与送电线圈1或受电线圈2相对的面上的露出部7比位于不与送电线圈或受电线圈相对的面(与磁屏蔽用铝板3相对的面)上的露出部8还宽。也就是说，送电线圈1的线圈5卷绕在棒磁部4的中央，和棒磁部4的与受电线圈2相对的一侧相比，棒磁部4的与磁屏蔽用铝板3相对的一侧上的被线圈5覆盖住的区域较宽。也就是说，没有被线圈5覆盖住的棒磁部4的露出部构成为：与受电线圈2相对的一侧的露出部7(以下称为内侧区域7)比与磁屏蔽用铝板3相对的一侧的露出部8(以下称为外侧区域8)还宽。
为了让本实施方式的效果更容易理解，在图2中示出比较例。图2为示出内侧区域7和外侧区域8的宽度相同的情况的图。
根据图1、2对产生的不需要的磁通环路的差异进行说明。在送电线圈1产生的主磁通经由内侧区域7向受电线圈2的内侧区域7传输，从而产生主磁通6的环路。但是，并不是在送电线圈1产生的主磁通6全都从内侧区域7向受电线圈2侧传输，而是主磁通从棒磁部4上的没有被线圈5覆盖住的部分放射状扩散。也就是说，主磁通还向受电线圈2侧以外的方向扩散。此时，部分的主磁通与磁屏蔽用铝板3之间形成不需要的磁通环路。
由于扩散的磁通量、也就是说以不需要的磁通环路9的形式发生损耗的磁通量会受到扩散的表面积的影响，因此能够通过扩大要扩散的一侧(在本实施例中为内侧区域7)的表面积，并且缩小不要扩散的一侧(在本实施例中为外侧区域8)的表面积，从而减少不需要的磁通量。其结果是，能够改善从送电线圈1向受电线圈2送电的送电效率。
因此，在具有内侧区域7与外侧区域8的宽度相同的图2所示的结构的情况下，产生的不需要的磁通环路会比具有图1所示的结构的情况还大，因此送电效率降低。但是，能够通过如图1所示那样使外侧区域8比内侧区域7窄来减轻主磁通的损耗，从而改善送电效率。而且，能够通过将不需要的磁通环路9断开、减少不需要的磁通环路9，从而改善充电效率和安全性且不对磁屏蔽用铝板3进行不必要的加热。
图3(a)、(b)为示出在本实施方式中使用的线圈5的一个例子的图。线圈5是将多个芯线13捆在一起而成的利兹线。由于通过使用利兹线而能够在卷绕过程中自由地改变线圈直径，因此能够如图3(a)、(b)所示那样，使与磁屏蔽用铝板3相对一侧的区域上的线圈的水平方向(线圈5的卷绕方向)上的直径大于与受电线圈2相对一侧的区域上的线圈的水平方向上的直径。因此，能够在匝数相同情况下改变内侧区域7和外侧区域8的宽度。
需要说明的是，在本实施方式中，以利兹线为例进行了说明，但本发明也可以使用任何一种能够在卷绕过程中改变线圈直径的线圈。
(第一变形例)
图4为示出变形例的图，在该变形例中，使卷绕在内侧的线圈5呈纵向长度较长的椭圆形。在该形状的情况下，由于与如图1所示那样使卷绕在外侧的线圈5呈横向长度较长的椭圆形的情况相比，线圈5的匝数增加，因此能够进一步使在送电线圈1(受电线圈2)产生的主磁通增加。
(第二变形例)
图5为示出变形例的图，在该变形例中，使卷绕在外侧的线圈5呈横向长度较长的椭圆形，并且卷绕到棒磁部4的终端部。该形状的情况下，能够进一步减少与磁屏蔽用铝板3之间的耦合所造成的不需要的磁通，从而防止对磁屏蔽用铝板3加热。
(第三变形例)
图6为示出变形例的图，在该变形例中，使卷绕在外侧的线圈5中的位于棒磁部4的中心部的线圈和位于棒磁部4的终端部的线圈的扁平率不同。通常，主磁通、不需要的磁通不会在整个送电线圈1(受电线圈2)中均匀地产生。因此，通过使容易产生磁通的卷绕开始侧和卷绕结束侧呈扁平状，利兹线内的芯线能够均匀地与磁场相接，从而能够使电流在利兹线内的芯线上均匀地流动。因此，能够降低利兹线的损耗。
(第四变形例)
图7为示出变形例的图，在该变形例中，使卷绕在内侧的线圈5成为多层状。在该形状的情况下，通过使卷绕在外侧的线圈5的层数少于卷绕在内侧的线圈5的层数，能够减轻与磁屏蔽用铝板3之间的耦合，由此能够减少不需要的磁通、防止对磁屏蔽用铝板3加热。
(第五变形例)
图8为本发明的第五变形例中的非接触充电装置的剖视图。本变形例中的送电线圈1和受电线圈2呈下述形状，即：棒磁部4的终端部朝着相对的线圈侧突出。通过使终端部朝相对的线圈侧突出，能够使在送电线圈1(受电线圈2)产生的磁通效率良好地向相对的线圈传输。需要说明的是，如果将突出部12的上表面高度设定为低于线圈5上部，那么就能够进一步减少向周围泄漏的磁通。但是，就获得本发明的效果这一目的来说，突出部12的上表面高度也可以高于线圈上部。
在本变形例中，利用线圈5覆盖住了突出部12的上表面以外的所有部分。由于内侧的线圈的匝数和外侧的线圈的匝数相同，因此使卷绕在外侧的线圈5呈横向长度较长的椭圆形。在该形状的情况下，也同样地能够减少与磁屏蔽用铝板3之间的耦合所造成的不需要的磁通，从而能够防止对磁屏蔽用铝板3加热。
需要说明的是，如第一变形例所示，也可以通过使卷绕在内侧的线圈5呈纵向长度较长的椭圆形来使卷绕在内侧和外侧的线圈5的匝数相同。而且，即使使线圈呈其它变形例那样的形状，也能够获得同样的效果。
(线圈的卷绕方式)
在图9、10中示出线圈5的卷绕方式的一个例子。在以覆盖住棒磁部4的方式设置好的壳体10上设有用于卷绕线圈5的肋11。在此，肋11是以留有间隔地沿着线圈5的卷绕方向排列在棒磁部4的外周上的方式设置的。如图中的箭头所示那样，边对线圈5施加张力边将线圈5卷绕在该肋11之间。如果使肋11之间的间隔变窄，线圈5就会成为纵向长度较长的椭圆形，如果使肋11之间的间隔变宽，线圈5就会成为横向长度较长的椭圆形。在图9、10中，示出了只在部分的肋11之间卷绕线圈5的例子，但是在其它的肋11之间也同样地卷绕了线圈5。
需要说明的是，在图9、10中，示出了肋11等间隔地排列着的例子，但是肋11没有必要等间隔地排列着。例如，可以如第三变形例所示，在中途改变肋11之间的间隔。或者，也可以随机地改变间隔。
此外，本发明的特征在于使内侧的线圈5的卷绕方式和外侧的线圈5的卷绕方式不同(改变卷绕在棒磁部4上的范围)，其方法不局限于使用肋11这一方法。例如，即使不使用肋11，只要是使用能够改变线圈的扁平率的卷绕方式，就能够获得同样的效果。
此外，在本发明中，以不存在间隙地卷绕了线圈5中的例子进行了说明，但只要本发明是外侧区域8较小的结构，即使存在有少许间隙也无妨。
需要说明的是，为了效率良好地发挥本发明的效果，可以是送电线圈1和受电线圈2双方都采用本发明，但即使只有一方的线圈采用本发明，也能获得效果。而且，送电线圈1和受电线圈2分别采用不同实施方式的线圈这样的方式也能够发挥效果。
根据按上述方式构成的送电线圈1和受电线圈2，能够减轻与磁屏蔽用铝板3之间的磁耦合，也就是说能够减少不需要的磁通环路9，从而改善充电效率和安全性。而且，能够减少向周围泄漏的磁通，因此不容易发生对周围的电气元器件加热、对有可能接近装置外部的金属异物加热的情况，从而能够进一步改善安全性。
-产业实用性-
本发明能够应用在如电动汽车、插电式混合动力车那样的电驱动车辆等的充电中使用的非接触充电装置。
-符号说明-
1送电线圈
2受电线圈
3磁屏蔽用铝板
4棒磁部(磁性体)
5线圈
6主磁通
7内侧区域(露出部)
8外侧区域(露出部)
9不需要的磁通环路
10壳体
11肋
12突出部
13芯线

Claims (5)

1.一种非接触充电装置，其送电线圈和受电线圈相对置，其特征在于：
所述送电线圈和所述受电线圈中的至少一者具备磁性体和卷绕在所述磁性体上的线圈，
所述磁性体在其两端部各具有露出部，在所述露出部上没有卷绕着所述线圈，
所述露出部中，位于与所述送电线圈或所述受电线圈相对的面上的露出部比位于不与所述送电线圈或所述受电线圈相对的面上的露出部还宽。
2.根据权利要求1所述的非接触充电装置，其特征在于：所述线圈是由连续的一根线圈构成的。
3.根据权利要求1或2所述的非接触充电装置，其特征在于：
所述磁性体的外周设有多个肋，多个所述肋留有间隔地沿着所述线圈的卷绕方向排列着，
排列在与所述送电线圈或所述受电线圈相对的面上的多个所述肋之间的间隔比排列在不与所述送电线圈或所述受电线圈相对的面上的多个所述肋之间的间隔窄，
所述线圈卷绕在所述肋之间。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的非接触充电装置，其特征在于：
所述线圈中，卷绕在不与所述送电线圈或所述受电线圈相对的面上的线圈的层数比卷绕在与所述送电线圈或所述受电线圈相对的面上的线圈的层数少。
5.根据权利要求1所述的非接触充电装置，其特征在于：
所述磁性体在其两端部的不与所述送电线圈或所述受电线圈相对的面上不具有所述露出部。
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