CN106427612A - 车辆 - Google Patents
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Abstract
车辆中,金属罩(71)由磁导率比铝高的金属形成,受电线圈(7)包括匝数少的少匝部(92)和匝数比少匝部(92)多的多匝部(93),若将在从下方仰视金属罩(71)和受电线圈(7)时受电线圈(7)中与金属罩(71)相对的部分设为相对部分(90),则少匝部(92)位于相对部分(90)的至少一部分。
Description
技术领域
本发明涉及具备非接触受电装置的车辆。
背景技术
以往以来,已知有从送电装置向受电装置以非接触方式发送电力的非接触电力传送系统(日本特开2013-154815号公报、日本特开2013-146154号公报、日本特开2013-146148号公报、日本特开2013-110822号公报、日本特开2013-126327号公报)。送电装置包括送电线圈,受电装置包括受电线圈。
国际公开第2013/076870号所记载的车辆具备:受电装置,其设置于车辆的底面;和消声器,其设置于车辆的底面,并且设置于与受电装置相邻的位置。在送电装置,设置有对从电源供给的电力的电压以及频率进行调整的变换器。消声器包括金属罩。
发明内容
国际公开第2013/076870号所记载的车辆在从送电装置接受电力时,在受电装置和送电装置在上下方向上相对的位置停车。并且,向送电装置的送电线圈供给电力,在送电线圈的周围形成磁通。通过在送电线圈的周围形成的磁通与受电线圈交链,由此受电线圈接受电力。
在此,发明者们对在受电线圈的右侧设置有消声器的金属罩的情况下金属罩带给送电线圈与受电线圈之间的耦合系数的影响进行了研究。
发明者们发现了:在铁和/或不锈钢制的消声器设置于受电装置的附近的系统中,若在使送电线圈和受电线圈准确地对位的状态下从送电线圈向受电线圈发送电力,则从送电线圈出射的磁通的一部分被金属罩向受电线圈引导。
于是,在将金属罩的种类设为不同而进行研究之后,发现了:在用如铁和/或不锈钢那样磁导率高的金属形成了金属罩的情况下,较多的磁通被向受电线圈引导。另一方面,发现了:在用如铝那样磁导率低的金属形成金属罩的情况下,来自送电线圈的磁通被金属罩反射。
并且,发明者们基于新发现的上述现象,对于在送电线圈相对于受电线圈发生各种位置偏移的状态下送电线圈以及受电线圈的耦合系数的变动进行了研究。
其结果,发现了:若金属罩配置于受电线圈的附近,则送电线圈向金属罩侧发生了位置偏移时的耦合系数和送电线圈向远离金属罩的方向发生了位置偏移时的耦合系数之间产生大的差异。
还发现了:耦合系数的变化样式会根据形成金属罩的金属的种类等而变化。
若耦合系数变动,则受电装置的受电电压变动,另外,在假定送电装置实施恒定电功率控制的情况下,在送电装置内流动的电流也会大幅变动。
其结果,需要确保受电装置的耐电压范围为较大,或者确保送电装置的耐电流范围为较大。
此外,发明者们发现了:上述那样的问题不限于消声器的金属罩,在受电线圈的周围设置有金属物的情况下也会产生。
本发明是鉴于上述那样的问题而完成的,其目的在于提供在受电线圈的附近设置有金属物的情况下,即使送电线圈相对于受电线圈发生了位置偏移,也能够抑制送电线圈与受电线圈间的耦合系数大幅变动的车辆。
在1个方面中,本发明的车辆具备:受电装置,其包括以非接触方式从送电线圈接受电力的受电线圈,该受电装置设置于车辆的底面侧;和至少1个金属物,在从下方仰视底面时,其设置于在水平方向上与受电装置相邻的位置。上述至少1个金属物由磁导率比铝高的金属形成。上述受电线圈包括匝数少的少匝部和匝数比少匝部多的多匝部。若将在从下方仰视上述至少1个金属物和受电线圈时受电线圈中与金属物相对的部分设为相对部分,则少匝部位于相对部分的至少一部分。
在上述的车辆中,在受电装置接受从送电装置发送的电力时,来自送电装置的磁通的一部分向金属物入射。由于金属物由磁导率比铝高的金属物形成,所以磁通进入该金属物内。入射到金属物的磁通在金属物内通过,向外部出射。从金属物出射的磁通的一部分与受电线圈交链。
在此,向金属物入射的磁通量有时因送电线圈相对于受电线圈发生位置偏移而变多。由于向金属物入射的磁通量变多,由此被金属物向受电线圈引导的磁通量变多。
在此,少匝部位于受电线圈的相对部分,相对部分的匝数少。因此,即使与相对部分交链的磁通量变多,对受电线圈与送电线圈之间的耦合系数的影响也小。
其结果,即使送电线圈发生了位置偏移,也能够抑制受电线圈与送电线圈之间的耦合系数大幅变动。
优选,上述至少1个金属物包括第1金属物和设置于比第1金属物靠近地面的位置的第2金属物。在从下方仰视上述第1金属物、第2金属物以及受电线圈时,受电线圈包括与第1金属物相对的第1相对部分和与第2金属物相对的第2相对部分。上述第2相对部分的匝数比第1相对部分的匝数少。
在电力传送期间,向第2金属物入射的磁通量变得比向第1金属物入射的磁通量多。这是因为,越接近送电线圈,则形成于送电线圈的周围的磁通的磁场强度越大。
因此,在电力传送期间被第2金属物向受电线圈引导的磁通量变得比被第1金属物向受电线圈引导的磁通量多。
被第2金属物引导的磁通向受电线圈的第2相对部分入射,被第1金属物引导的磁通向受电线圈的第1相对部分入射。
在此,第2相对部分的匝数比第1相对部分的匝数少,所以能够将由与第2相对部分交链的磁通引起的对耦合系数的影响抑制为小。
由此,即使送电线圈相对于受电线圈发生了位置偏移,也能够抑制受电线圈和送电线圈的耦合系数大幅变动。
在另一方面,本发明的车辆具备:受电装置,其包括以非接触方式从送电线圈接受电力的受电线圈,该受电装置设置于车辆的底面侧;和至少1个金属物,在从下方仰视底面时,其设置于在水平方向上与受电装置相邻的位置。上述至少1个金属物的磁导率是铝的磁导率以下。上述受电线圈包括匝数少的少匝部和匝数比少匝部多的多匝部。将在从下方仰视上述至少1个金属物和受电线圈时受电线圈中与金属物相对的部分设为相对部分时,多匝部位于相对部分的至少一部分。
在上述的受电装置中,金属物的磁导率为铝的磁导率以下,所以磁通难以在金属物内通过,作为结果,变换为涡电流,然后容易成为热。
若在金属物的表面涡电流大量地流动,则由涡电流形成磁场。该磁场沿使入射来的磁通减少的方向分布。其结果,欲向金属物入射的磁通被反射。由金属物反射的磁通妨碍从送电线圈朝向受电线圈的磁通的行进。其结果,受电线圈中在与金属物相对的相对部分交链的磁通量变少。
在此,根据送电线圈的位置偏移方向,有时受电线圈中位于金属物侧的部分与送电线圈之间的距离变短,受电线圈的其他的部分与送电线圈之间的距离变长。若受电线圈中位于金属物侧的部分与送电线圈之间的距离变短,则朝向受电线圈中位于金属物侧的部分的磁通量会增大。与此相伴,向金属物入射的磁通量也增加,形成于金属物的涡电流也增加。
若在金属物产生的涡电流变多,则被该涡电流反射的磁通量也变多,由于该反射了的磁通而阻碍从送电线圈朝向受电线圈的磁通的行进。
因此,在如上述那样发生了位置偏移时,尽管受电线圈中金属物侧的部分与送电线圈之间的距离变短,在受电线圈的相对部分通过的磁通量也仅仅是相对于在受电线圈和送电线圈对位的状态下在相对部分通过的磁通量微增。
另一方面,受电线圈的相对部分的匝数比其他的部分多,所以在相对部分通过的磁通量微增,由此在相对部分产生的感应电动势某种程度地变高。
因此,即使送电线圈发生位置偏移,也能够抑制受电线圈与送电线圈之间的耦合系数大幅变动。
优选,上述至少1个金属物包括第1金属物和设置于比所述第1金属物靠近地面的位置的第2金属物。在从上述第1金属物、所述第2金属物以及所述受电线圈的下方仰视所述第1金属物、所述第2金属物以及所述受电线圈时,所述受电线圈包括与所述第1金属物相对的第1相对部分和与所述第2金属物相对的第2相对部分。上述第2相对部分的匝数比所述第1相对部分的匝数多。
根据上述的受电装置,根据送电线圈的位置偏移方向,受电线圈中位于第1金属物侧的部分与送电线圈之间的距离变短,或者受电线圈中位于第2金属物侧的部分与送电线圈之间的距离变短。
若受电线圈中第1金属物侧的部分和送电线圈接近,则向第1金属物入射的磁通量也变多,形成于第1金属物的表面的涡电流也变多。由此,即使受电线圈中位于第1金属部分侧的部分与送电线圈之间的距离变短,与受电线圈的第1相对部分交链的磁通量也仅仅是微增。
另外,若受电线圈中第2金属物侧的部分和送电线圈接近,则向第2金属物入射的磁通量也变多,形成于第2金属物的表面的涡电流也变多。由此,受电线圈中向第2相对部分入射的磁通量变少。由此,即使受电线圈中位于第2金属物侧的部分与送电线圈之间的距离变短,与受电线圈的第2相对部分交链的磁通也仅仅是微增。
在此,在如上述那样产生了各位置偏移时,将在第1相对部分交链的磁通的增加量和在第2相对部分交链的磁通的增加量相比较,在第2相对部分交链的磁通的增加量较少。
这是因为,由于第2金属物比第1金属物接近地面,所以在发生了位置偏移时,向第2金属物入射的磁通量变多,形成于第2金属物的表面的涡电流的电流量大。
于是,通过将受电线圈的第2相对部分的匝数设为比第1相对部分的匝数多,由此即使产生了上述那样的各位置偏移,也可抑制受电线圈与送电线圈之间的耦合系数产生差异。
本发明的上述以及其他的目的、特征、方面以及优点应该可以通过与附图关联而理解的关于本发明的接下来的详细的说明而明了。
附图说明
图1是示意性示出非接触充电系统1的示意图。
图2是示意性示出非接触充电系统1的电路的电路图。
图3是示出送电装置9的分解立体图。
图4是图3的IV-IV线的剖视图。
图5是从上方俯视送电线圈10以及铁氧体30时的俯视图。
图6是从底面14的下方仰视底面14时的仰视图。
图7是示出受电装置4的分解立体图。
图8是图7所示的VIII-VIII线的剖视图。
图9是示出下层线圈66以及铁氧体64等的仰视图。
图10是图9所示的X-X线的剖视图,是示出过渡线84的一端以及其周围的剖视图。
图11是图9所示的XI-XI线的剖视图,是示出过渡线84的另一端以及其周围的剖视图。
图12是从比上层线圈67以及铁氧体64靠下方的位置仰视上层线圈67以及铁氧体64等时的仰视图。
图13是图12所示的XIII-XIII线的剖视图。
图14是图12所示的XIV-XIV线的剖视图。
图15是从下方仰视受电线圈7以及送电线圈10时的仰视图。
图16是示出在卷绕轴O1和卷绕轴O2一致的状态下从送电装置9向受电装置4发送电力的状态的剖视图。
图17是从下方仰视送电线圈10以及受电线圈7的仰视图,是示出送电线圈10相对于受电线圈7向左方向L侧位置偏移的状态的仰视图。
图18是从受电线圈7和送电线圈10对位的状态起送电线圈10相对于受电线圈7向左方向L侧发生了位置偏移的状态的剖视图。
图19是从下方仰视送电线圈10以及受电线圈7时的仰视图,是送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移时的仰视图。
图20是送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移的状态下的剖视图。
图21是示出搭载有实施方式1的受电装置的车辆的变形例的剖视图。
图22是示出车辆3的底面14的仰视图。
图23是示出受电装置4、消声器55以及突出部分111的剖视图。
图24是示出下层线圈66以及铁氧体64的仰视图,省略上层线圈67。
图25是示出上层线圈67以及铁氧体64的仰视图。
图26是在受电装置4和送电装置9准确地对位的状态下进行电力传送时的剖视图。
图27是示出在送电装置9向左方向L发生了位置偏移的状态下进行电力传送的状态的剖视图。
图28是示出送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移的状态的剖视图。
图29是示出实施方式3的受电装置以及消声器55的剖视图,是受电线圈7和送电线圈10对位的状态下的剖视图。
图30是实施方式3的受电装置4的仰视图,是示出下层线圈66以及铁氧体64的仰视图。
图31是示出上层线圈67以及铁氧体64的仰视图。
图32是示出送电线圈10相对于受电线圈7向左方向L发生了位置偏移的状态的剖视图。
图33是示出送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移的状态的剖视图。
图34是示出受电装置4、送电装置9以及其周围的剖视图。
图35是示出受电装置4的一部分的仰视图。
图36是示出上层线圈67以及其周围的结构的仰视图。
图37是示出送电装置9相对于受电装置4向左方向L侧发生了位置偏移的状态的剖视图。
图38是示出送电装置9向右方向R发生了位置偏移的状态的剖视图。
图39是示出本实施方式5的非接触充电系统1的剖视图。
图40是示出下层线圈66以及铁氧体64的仰视图。
图41是示出上层线圈67的仰视图。
图42是示出送电装置9向左方向L发生了位置偏移的状态的剖视图。
图43是示出送电装置9向右方向R发生了位置偏移的状态的剖视图。
图44是示出非接触充电系统1的变形例的仰视图。
图45是示出以送电线圈10接近消声器55的方式送电线圈10发生了位置偏移的状态的仰视图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1是示意性示出非接触充电系统1的示意图。如该图1所示,非接触充电系统1包括车辆3和送电装置9,所述车辆3包括受电单元2。
受电单元2包括:受电装置4,其设置于车辆3的底面14侧;整流器5,其将受电装置4所接受的交流电力向直流电力变换;以及电池6,其储蓄来自整流器5的直流电力。受电装置4包括受电线圈7和电容器8。送电装置9包括送电线圈10、电容器11以及变频器12,送电装置9连接于电源13。
图2是示意性示出非接触充电系统1的电路的电路图。如该图2所示,电容器8与受电线圈7串联连接,由受电线圈7和电容器8形成串联LC谐振电路。电容器11与送电线圈10串联连接,由送电线圈10以及电容器11形成串联LC谐振电路。
由送电线圈10以及电容器11构成的谐振电路的共振频率与由受电线圈7以及电容器8构成的谐振电路的共振频率形成为相同或者实质相同。
另外,送电线圈10以及电容器11的谐振电路的Q值和由受电线圈7以及电容器8形成的谐振电路的Q值均形成为100以上。
这样,通过如上述那样构成送电侧的谐振电路和受电侧的谐振电路,从而即使受电装置4和送电装置9之间远离,也能够以高效率进行电力传送。
图3是示出送电装置9的分解立体图。如该图3所示,送电装置9包括外壳20、收纳于外壳20内的线圈单元21以及变频器12。外壳20包括形成有朝向上方开口的开口部的壳体主体22和被设置成封盖壳体主体22的开口部的盖23。
壳体主体22包括对收纳线圈单元21的空间和收纳变频器12的空间进行分隔的分隔部件24。壳体主体22由金属材料形成。
盖23包括对收纳线圈单元21的空间进行封盖的树脂盖25和对收纳变频器12的空间进行封盖的金属盖26。
图4是图3的IV-IV线的剖视图。如该图4所示,线圈单元21包括送电线圈10、在上表面配置有送电线圈10的铁氧体30、在铁氧体30的下表面设置的金属支承板31、设置于金属支承板31的下表面侧并与送电线圈10连接的电容器11。
铁氧体30包括在上表面配置有送电线圈10的环状芯32和配置成与环状芯32的内周缘部重叠的中央芯33。
图5是从上方俯视送电线圈10以及铁氧体30时的俯视图。如该图5所示,环状芯32包括彼此隔开间隔并配置成环状的多个分割芯50。中央芯33包括彼此隔开间隔并配置成环状的多个分割芯51。
如图4所示,送电线圈10包括配置于环状芯32的上表面上的下层线圈34和配置于该下层线圈34上的上层线圈35。
下层线圈34以围绕卷绕轴O1的周围的方式卷绕线圈线36而形成,上层线圈35也以围绕卷绕轴O1的周围的方式卷绕线圈线36而形成。此外,下层线圈34以及上层线圈35形成为围绕中央芯33的周围。
金属支承板31包括:平坦部40,在其上表面配置环状芯32,并且该平坦部40形成为环状;和突出部41,其形成于平坦部40的中央部,并且在该突出部41的上表面配置有中央芯33。突出部41包括从平坦部40的内周缘部朝向上方延伸的环状的周壁部42和形成于周壁部42的上端部的顶板部43,在顶板部43的上表面配置有中央芯33。
在壳体主体22的底面形成有多个壁部45以及壁部46,平坦部40的下表面由壁部45以及壁部46支承。
并且,在金属支承板31的下表面与壳体主体22的底面之间,配置有电容器11以及多个电气设备47。
图6是从底面14的下方仰视底面14时的仰视图。如该图6所示,车辆3包括形成车辆3的底面的地板52和配置于该地板52的下表面侧的排气单元53。排气单元53包括与未图示的发动机连接的排气管54和连接有排气管54的消声器55。消声器55配置于车辆3的后方。
在如该图6所示的例子中,在从下方仰视底面14时,在水平方向上与受电装置4相邻的位置配置有消声器55。具体而言,在受电装置4的右方向R侧配置有消声器55。
图7是示出受电装置4的分解立体图。如该图7所示,受电装置4包括外壳60和收纳于外壳60内的受电线圈单元61。
外壳60包括朝向下方开口的壳体主体62和被设置成封盖该开口部的盖63。壳体主体62由金属材料形成。盖63由能够透过磁通的材料形成,例如由树脂形成。图8是图7所示的VIII-VIII线的剖视图。如该图8所示,受电线圈单元61包括:受电线圈7;在下表面配置有受电线圈7的铁氧体64;在下表面设置有铁氧体64的金属支承部件65;以及配置于金属支承部件65的上表面侧的电容器8。
受电线圈7包括下层线圈66和配置于下层线圈66的上表面侧的上层线圈67。
铁氧体64包括形成为环状的环状芯68和配置于环状芯68的下表面侧的中央芯69。中央芯69配置成与环状芯68的内周缘部接触。此外,在受电装置4的上表面设置有固定部件70,固定部件70将受电装置4固定在地板52的下表面。此外,在底面侧配置受电装置4是指,包括将受电装置4直接固定于地板52的情况和如图8所示那样隔开间隔地配置在地板52的下方的情况的任一个。
金属支承部件65包括在下表面配置有环状芯68的环状的平坦部85和在下表面配置有中央芯69的突出部86。突出部86包括从平坦部85的内周缘部朝向下方延伸的周壁部87和形成于周壁部87的下端部的底面部88。
消声器55通过未图示的固定部件而固定于地板52的下表面侧。消声器55包括:内部配管77;被设置成围绕内部配管77的周围的消音材料78;以及覆盖内部配管77以及消音材料78的金属罩71。金属罩71例如由以铁以及不锈钢中的至少一方为主成分的金属材料形成,构成金属罩71的金属的磁导率比铝的磁导率高。
具体而言,作为构成金属罩71的金属,作为以铁为主成分的金属,可以采用99.95%的纯铁、99.8%的纯铁、铁钴合金、坡莫合金(注册商标)(Fe-Ni的合金)、硅钢(在铁中添加有少量的硅的合金)等。作为以不锈钢为主成分的金属,可以采用铁氧体(Ferrite)系不锈钢和/或马氏体系不锈钢。
铝的磁导率是1.256×10-6[H/m]。铁(99.95%的纯铁)的磁导率是2.5×10-1[H/m],铁(99.8%的纯铁)的磁导率是6.3×10-3[H/m]。铁钴合金的磁导率是2.3×10-2[H/m],坡莫合金(Fe-Ni的合金)的磁导率是1.0×10-2[H/m]。硅钢(在铁中添加了少量的硅的合金)的磁导率是5.0×10-3[H/m]。
另外,铁氧体系不锈钢的磁导率是1.26×10-3[H/m]~2.26×10-3[H/m]程度。马氏体系不锈钢的磁导率是9.42×10-4[H/m]~1.19×10-3[H/m]程度。
这样,以铁以及不锈钢中的至少一方为主成分的金属材料的磁导率比铝的磁导率高,与铝相比,磁通容易通过内部。
如图8所示,金属罩71包括下部部分72以及上部部分73,下部部分72位于与受电线圈7相同的位置或位于比受电线圈7靠下方的位置。上部部分73位于比受电线圈7靠上方的位置。
在地板52形成有槽部56,排气管54的一部分进入槽部56内,排气管54位于比受电线圈7靠上方的位置。此外,排气管54也由与金属罩71同样的金属形成。
图9是示出下层线圈66以及铁氧体64等的仰视图。此外,在图9中,省略了上层线圈67等。如该图9所示,环状芯68包括彼此隔开间隔并配置成环状的多个分割芯75,中央芯69包括隔开间隔并配置成环状的多个分割芯76。
此外,环状芯68具体包括分割芯75A~75L,在环状芯68的右方向R侧,分割芯75A~75D从车辆后方朝向车辆前方排列。
在环状芯68的前方向F侧,分割芯75D~75G设置成从车辆右侧朝向车辆左侧排列。
在环状芯68的左方向L侧,分割芯75G~75J设置成从车辆前侧朝向车辆后侧排列。
在环状芯68的后方向B侧,分割芯75J~75A设置成从车辆左侧朝向车辆右侧排列。
下层线圈66包括与整流器5连接的端部80和与上层线圈67连接的端部81。
下层线圈66包括线圈主体部83和过渡线84,线圈主体部83占下层线圈66的大部分。
线圈主体部83以围绕卷绕轴O2的周围的方式卷绕线圈线82而形成,形成为随着从端部81朝向端部80,距卷绕轴O2的距离变大。
图10是图9所示的X-X线的剖视图,是示出过渡线84的一端及其周围的剖视图。如该图10以及图9所示,过渡线84经过分割芯75A与分割芯75B之间的间隙,穿过形成于周壁部87的孔部,进入突出部86内。图11是图9所示的XI-XI线的剖视图,是示出过渡线84的另一端及其周围的剖视图。如该图11以及图9所示,过渡线84穿过形成于周壁部87的孔部,从突出部86内引出,然后,过渡线84穿过分割芯75D与分割芯75E之间的间隙,与线圈主体部83连接。
这样,过渡线84经过金属支承部件65内,所以如图9所示,下层线圈66的线圈主体部83包括匝数少的少匝部92和匝数比少匝部92的匝数多的多匝部93。下层线圈66中位于分割芯75B、75C、75D的下表面的部分是少匝部92,下层线圈66中位于分割芯75E~75A的下表面侧的部分是多匝部93。
在此,如图9所示,将在从下方仰视下层线圈66以及消声器55时下层线圈66的线圈主体部83中与金属罩71的下部部分72相对的部分设为相对部分90。具体而言,在图8以及图9中,将在将下部部分72向左方向L投影时与下层线圈66重叠的部分设为相对部分90。即,下部部分72与下层线圈66相邻的部分是相对部分90。
在该图9所示的例子中,在相对部分90配置有少匝部92。具体而言,以相对部分90位于少匝部92的一部分的方式,配置有少匝部92。此外,也可以使少匝部92位于相对部分90的一部分。
图12是从比上层线圈67以及铁氧体64靠下方的位置仰视上层线圈67以及铁氧体64等时的仰视图。此外,在该图12中,省略下层线圈66等。
如该图12所示,上层线圈67包括与下层线圈66的端部81连接的端部95、与电容器8连接的端部96、线圈主体部102以及过渡线101。线圈主体部102占上层线圈67的大部分。
线圈主体部102以围绕卷绕轴O2的周围的方式卷绕线圈线82而形成,形成为随着从端部95朝向端部96,距卷绕轴O2的距离变小。
图13是图12所示的XIII-XIII线的剖视图。如该图13以及图12所示,过渡线101的一端穿过分割芯75间的间隙,穿过形成于周壁部87的孔部,被引入突出部86内。具体而言,过渡线101从分割芯75A与分割芯75B之间的间隙被引入金属支承部件65内。
图14是图12所示的XIV-XIV线的剖视图。在该图14中,过渡线101的另一端也穿过形成于周壁部87的孔部以及分割芯75间的间隙,而连接于线圈主体部102。具体而言,过渡线101从分割芯75D与分割芯75E之间的间隙引出。
这样,过渡线101经过金属支承部件65内,所以如图12所示,在上层线圈67的线圈主体部102,形成有匝数少的少匝部103和匝数比少匝部103的匝数多的多匝部104。
在此,少匝部103位于分割芯75B、75C、75D的下表面侧,多匝部104位于分割芯75E、75F、75G、75H、75I、75J、75K、75L、75A的下表面侧。
因此,下层线圈66的少匝部92和上层线圈67的少匝部103在上下方向上排列。而且,下层线圈66的多匝部93和上层线圈67的多匝部104在上下方向上排列。
在此,如图12所示,将在从上层线圈67以及消声器55的下方仰视上层线圈67以及消声器55时、上层线圈67的线圈主体部102中与金属罩71的下部部分72相对的部分(在将金属罩71向左方向L投影于上层线圈67时,金属罩71被投影到上层线圈67的部分)设为相对部分110。
在该图12所示的例子中,在相对部分110配置有少匝部103。具体而言,配置成相对部分110位于少匝部103的一部分。此外,也可以在相对部分110的一部分配置有少匝部103。
图15是从下方仰视受电线圈7以及送电线圈10时的仰视图。在该图15中,容许范围T1表示送电线圈10的卷绕轴O1相对于受电线圈7的卷绕轴O2而言所容许的位置偏移范围。
在送电线圈10的卷绕轴O1位于容许范围T1内的状态下,在送电线圈10向受电线圈7送电时,送电线圈10的送电效率成为预定值以上,在容许范围T1的外侧送电时,送电线圈10的送电效率变得比预定值小。
在本实施方式中,在送电线圈10的送电效率比预定值小的情况下,停止自送电线圈10的送电。
在此,在卷绕轴O1沿容许范围T1的外周缘部移动时,受电线圈7位于送电线圈10内。即,在从受电线圈7以及送电线圈10的下方仰视送电线圈10以及受电线圈7时,受电线圈7以位于送电线圈10内的状态从送电线圈10接受电力。
而且,在卷绕轴O1沿容许范围T1的外周缘部移动时,消声器55的至少一部分位于由送电线圈10的外周缘部形成的轨迹的外周缘部内。换言之,在本实施方式中,所谓成为对象的金属物是指,在送电线圈10沿容许范围T1的外周缘部移动时至少一部位于送电线圈10的外周缘部的轨迹的外周缘部内的金属物。这是因为设置于远离送电线圈10和/或受电线圈7的位置的金属物对电力传送的影响小。
针对使用如上述那样构成的受电装置4以及送电装置9而进行电力传送时,使用图16等进行说明。
图16是示出卷绕轴O1和卷绕轴O2一致的状态下从送电装置9向受电装置4发送电力的状态的剖视图。如图16所示,在送电装置9以及受电装置4对位的状态(在俯视受电线圈7以及送电线圈10时卷绕轴O1和卷绕轴O2一致的状态)下,受电线圈7的右侧部分与送电线圈10的右侧部分之间的距离等于受电线圈7的左侧的部分与送电线圈10的左侧的部分之间的距离。
另外,受电线圈7的前侧部分与送电线圈10的前侧部分之间的距离和受电线圈7的后侧部分与送电线圈10的后侧部分之间的距离也相同。
从送电线圈10出射的磁通MF与受电线圈7交链的磁通量基本上和送电线圈10与受电线圈7之间的距离成反比。因此,在无消声器55的情况下,在受电线圈7的右侧部分和受电线圈7的左侧的部分中交链的磁通量成为相同。
另一方面,如本实施方式那样,在受电线圈7的附近配置有消声器55的情况下,与受电线圈7交链的磁通分布产生变化。
如图16所示,从送电线圈10出射的磁通MF的一部分入射到消声器55的金属罩71。金属罩71如上所述由磁导率高的金属形成,所以入射到金属罩71内的磁通MF良好地在金属罩71内流动。
并且,在金属罩71内流动的磁通MF然后从金属罩71的表面向外部出射。在此,金属罩71的下部部分72位于与受电线圈7在水平方向上相同的位置或比受电线圈7靠下方的位置。因此,入射到下部部分72的磁通MF的一部分从下部部分72朝向受电线圈7出射,与受电线圈7交链。
在此,入射到金属罩71的磁通MF在无金属罩71的情况下,是与受电线圈7几乎不交链的磁通,因为存在金属罩71,所以其一部分被朝向受电线圈7引导。
尤其是,铁的电阻是1.00×10-7(Ωm),不锈钢的电阻是7.2×10-7(Ωm),以铁或不锈钢为主成分的金属的电阻比铝的电阻(2.65×10-8(Ωm))高。
因此,在磁通入射于金属罩71时,涡电流变得难以流动到金属罩71的表面。因为涡电流难以流动,所以由涡电流形成的磁场强度弱,难以将向金属罩71入射的磁通反射。
因此,来自送电线圈10的磁通MF容易入射到金属罩71,并且,由于金属罩71的磁导率高,所以入射的磁通MF良好地在金属罩71内流动,大量的磁通MF被向受电线圈7引导。
因此,受电线圈7中位于金属罩71的附近的部分与其他的部分相比,会有更多的磁通MF交链。
此外,上部部分73位于比受电线圈7靠上方的位置,所以在入射到金属罩71后,从上部部分73出射的磁通MF几乎不与受电线圈7交链。
排气管54也由与金属罩71同样的金属材料形成,入射到排气管54的磁通MF在排气管54内良好地流动。另一方面,排气管54位于比受电线圈7靠上方的位置,在排气管54内流动的磁通MF几乎不会朝向受电线圈7出射。
这样,金属罩71包括位于比受电线圈7靠下方的位置的下部部分72,所以在受电线圈7中与下部部分72相邻的部分,大量的磁通交链。
图17是从下方仰视送电线圈10以及受电线圈7的仰视图,是示出送电线圈10相对于受电线圈7向左方向L侧发生位置偏移的状态的仰视图。图18是示出从受电线圈7与送电线圈10对位的状态起送电线圈10相对于受电线圈7向左方向L侧发生了位置偏移的状态的剖视图。
如图18所示,若送电线圈10向左方向L侧发生位置偏移,则送电线圈10的右侧部分和受电线圈7的右侧部分成为彼此接近的状态。另一方面,送电线圈10的左侧的部分和受电线圈7的左侧的部分成为彼此远离的状态。
其结果,在送电线圈10的右侧部分和受电线圈7的右侧部分流动大量的磁通MF,另一方面,在送电线圈10的左侧的部分和受电线圈7的左侧的部分流动的磁通MF变少。此外,从送电线圈10的左侧的部分出射的磁通MF大多不朝向受电线圈7,而以围绕送电线圈10的左侧的部分的方式自我闭合地流动。
这样,随着通过送电线圈10的右侧部分和受电线圈7的右侧部分的磁通量变多,向金属罩71入射的磁通MF也变多。其结果,被金属罩71向受电线圈7引导的磁通MF也变多。其结果,大量的磁通MF会在受电线圈7的右侧部分交链。
在此,在图9以及图12中,被下部部分72向下层线圈66以及上层线圈67引导的磁通通过下层线圈66的相对部分90以及上层线圈67的相对部分110。
另一方面,少匝部92位于相对部分90,少匝部103位于相对部分110。
因此,即使由金属罩71的下部部分72引导了磁通,由于相对部分90、110的线圈线的匝数少,所以也能够将在该相对部分90、110中产生的感应电动势抑制为小。
其结果,即使送电线圈10相对于受电线圈7向左方向L发生位置偏移,也能够抑制送电线圈10与受电线圈7之间的耦合系数相对于送电线圈10和受电线圈7对位的状态下的耦合系数大幅变动。
图19是从下方仰视送电线圈10以及受电线圈7时的仰视图,是送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移时的仰视图。图20是送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移的状态下的剖视图。
如图20所示,由于送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移,所以送电线圈10的左侧的部分和受电线圈7的左侧的部分彼此接近。另一方面,送电线圈10的右侧部分与受电线圈7的右侧部分之间的距离变大。
因此,在送电线圈10的右侧部分与受电线圈7的右侧部分之间通过的磁通量变得比在送电线圈10的左侧的部分与受电线圈7的左侧的部分之间通过的磁通量少。
此时,在送电线圈10的右侧部分形成的磁通MF不朝向受电线圈7,而以围绕送电线圈10的右侧部分的方式自我闭合地流动。因此,向金属罩71入射的磁通量变少,被金属罩71向受电线圈7引导的磁通量也变少。
被从金属罩71引导的磁通量变少,所以在送电线圈10相对于受电线圈7向左方向L发生了位置偏移时与受电线圈7交链的磁通量变得比在送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移时与受电线圈7交链的磁通量多。
另一方面,多匝部93、104位于受电线圈7的左侧的部分,在该部分通过的磁通量增大。其结果,送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移时的耦合系数与送电线圈10相对于受电线圈7向左方向L发生了位置偏移时的耦合系数之间的差变小。
这样,即使送电线圈10向左方向L发生位置偏移,被金属罩71引导的磁通量变多,也能够通过减少受电线圈7的相对部分90、110的线圈线的匝数,来抑制在受电线圈7产生的感应电动势变大,抑制送电线圈10向左方向L或右方向R发生了位置偏移时的耦合系数的波动。
此外,在送电线圈10向前方向F或后方向B发生了位置偏移的情况下,在受电线圈7的左侧部分以及右侧部分通过的磁通量与在送电线圈10与受电线圈7对位的状态时在受电线圈7的右侧部分以及左侧部分通过的磁通量相比几乎没有变化。
另一方面,在送电线圈10向前方向F发生了位置偏移的情况下,受电线圈7的后侧部分和送电线圈10的后侧部分接近。并且,受电线圈7的前侧部分和送电线圈10的前侧部分远离。
因此,在送电线圈10的后侧部分和受电线圈7的后侧部分通过的磁通量变多,在送电线圈10的前侧部分和受电线圈7的前侧部分通过的磁通量变少。
因此,可抑制送电线圈10相对于受电线圈7向前方向F侧发生了位置偏移时的耦合系数相对于送电线圈10与受电线圈7对位的状态下的耦合系数大幅变动。
此外,送电线圈10相对于受电线圈7向后方向B侧发生了位置偏移的情况下的磁通分布和/或耦合系数与送电线圈10向前方向F侧发生了位置偏移的情况实质上相同。
这样,能够抑制耦合系数因位置偏移方向而变动,所以在例如从送电线圈10向受电线圈7进行恒定电功率送电时,能够抑制在送电线圈10中流动的电流量因位置偏移方向而大幅变动。
此外,在上述图1~图20所示的例子中,作为与受电装置4相邻的金属物,以消声器55的金属罩71为例进行了说明,但是作为与受电装置4相邻的金属物,不限于消声器55的金属罩71。例如也可以是地板52的一部分。
图21是示出搭载有实施方式1的受电装置的车辆的变形例的剖视图。在该图21所示的例子中,在地板52形成有朝向下方突出的突出部分111。该突出部分111包括:上部部分112,其位于比受电线圈7靠上方的位置;和下部部分113,其位于与受电线圈7在水平方向上相同的位置或比受电线圈7靠下方的位置。此外,地板52以及突出部分111由以铁或不锈钢为主成分的金属材料形成。
对于这样的突出部分111,也与上述的金属罩71同样地引导磁通MF。在形成有这样的突出部分111的车辆搭载受电装置4的情况下,也能够应用本申请发明。
(实施方式2)
在上述实施方式1中,对在受电装置4的周围设置有1个金属物的例子进行了说明,针对在受电装置4的周围配置有2个(多个)金属物的例子,使用图22等进行说明。此外,对于与图1~图21所示的结构相同或者实质上相同的结构,附上相同的附图标记并且有时省略其说明。
图22是示出车辆3的底面14的仰视图。如该图22所示,相对于受电装置4在右方向R侧配置有消声器55。相对于受电装在左方向L侧,在地板52形成有突出部分111。
图23是示出受电装置4、消声器55以及突出部分111的剖视图。如该图23所示,金属罩71的下端部位于比突出部分111的下端部靠下方的位置。
此外,突出部分111包括位于比受电线圈7靠上方的位置的上部部分112和位于比上部部分112靠下方的位置的下部部分113。
图24是示出下层线圈66以及铁氧体64的仰视图,省略了上层线圈67。如该图24所示,线圈线82以随着从端部80朝向端部81去而距卷绕轴O2的距离变短的方式被卷绕。
并且,线圈线82在从分割芯75B朝向分割芯75D的方向上通过分割芯75B、75C、75D的下表面。线圈线82在分割芯75B、75C、75D的下表面通过多次后,被从分割芯75A与分割芯75B之间的间隙引入金属支承部件65内。然后,被从分割芯75D与分割芯75E之间的间隙引出。由此,形成在金属支承部件65内通过的过渡线84A。
在过渡线84A被引出后,线圈线82通过从分割芯75E到分割芯75G的下表面。然后,被从分割芯75G与分割芯75H之间的间隙引入金属支承部件65内。然后,从分割芯75I与分割芯75J之间的间隙被从金属支承部件65引出。由此,形成过渡线84C。
然后,在过渡线84C被引出后,线圈线82通过从分割芯75J到分割芯75A的下表面,被从分割芯75A与分割芯75B之间的间隙引入金属支承部件65内。其后,线圈线82被从分割芯75D与分割芯75E之间的间隙引出。由此,形成过渡线84B。然后,线圈线82通过分割芯75E以及分割芯75F的下表面,达到端部81。
这样,通过卷绕线圈线82,位于分割芯75B、分割芯75C以及分割芯75D的下表面的部分和位于分割芯75H以及分割芯75I的下表面的部分的匝数变少。
即,在下层线圈66中位于分割芯75B、分割芯75C以及分割芯75D的下表面的部分形成少匝部92A。另外,在下层线圈66中位于分割芯75H以及分割芯75I的下表面的部分也形成少匝部92B。
在该图24所示的例子中,少匝部92A的匝数比少匝部92B的匝数少。
在此,在图24中,将下层线圈66中与金属罩71的下部部分72相对的部分设为相对部分90A,将与突出部分111的下部部分113相对的部分设为相对部分90B。
少匝部92A位于相对部分90A,少匝部92B位于相对部分90B。此外,也可以使得少匝部92A位于相对部分90A的一部分,少匝部92B位于相对部分90B的一部分。
图25是示出上层线圈67以及铁氧体64的仰视图。在该图25中,线圈线82形成为随着从端部95侧朝向端部96去而距卷绕轴O2的距离变短。
然后,线圈线82在从分割芯75B朝向分割芯75D的方向上通过分割芯75B、75C、75D的下表面。线圈线82在多次通过分割芯75B、75C、75D的下表面后,被从分割芯75A与分割芯75B之间的间隙引入金属支承部件65内。然后,被从分割芯75D与分割芯75E之间的间隙引出。由此,形成在金属支承部件65内通过的过渡线101A。
在过渡线101A被引出后,线圈线82通过分割芯75E到分割芯75G的下表面。然后,被从分割芯75G与分割芯75H之间的间隙引入金属支承部件65内。然后,从分割芯75I与分割芯75J之间的间隙被从金属支承部件65引出。由此,形成过渡线101C。
然后,在过渡线101C被引出后,线圈线82通过分割芯75J到分割芯75A的下表面,从分割芯75A与分割芯75B之间的间隙被引入金属支承部件65内。其后,线圈线82被从分割芯75D与分割芯75E之间的间隙引出。由此,形成过渡线101B。然后,线圈线82通过分割芯75E以及分割芯75F的下表面,到达端部96。
这样,通过卷绕线圈线82,位于分割芯75B、分割芯75C以及分割芯75D的下表面的部分和位于分割芯75H以及分割芯75I的下表面的部分的匝数变少。
即,在上层线圈67中位于分割芯75B、分割芯75C以及分割芯75D的下表面的部分形成少匝部103A。另外,在上层线圈67中位于分割芯75H以及分割芯75I的下表面的部分也形成少匝部103B。
在该图25所示的例子中,少匝部103A的匝数比少匝部103B的匝数少。
在此,在图25中,若将上层线圈67中与金属罩71的下部部分72相对的部分设为相对部分110A,则少匝部103A位于相对部分110A。具体而言,相对部分110A位于少匝部103A的一部分。此外,也可以使得少匝部103A位于相对部分110A的一部分。
若将上层线圈67的与突出部分111中的下部部分113相对的部分设为相对部分110B,则少匝部103B位于相对部分110B。也可以使得少匝部103B位于相对部分110B的一部分。
图26是在受电装置4和送电装置9准确地对位的状态下进行电力传送时的剖视图。
如该图26所示,来自送电线圈10的磁通MF的一部分向金属罩71入射。并且,入射到金属罩71的下部部分72的磁通MF的一部分被朝向受电线圈7引导。
另一方面,来自送电线圈10的磁通MF的一部分向突出部分111的下部部分113入射。入射到下部部分113的磁通MF在下部部分113内通过。并且,入射到下部部分113的磁通MF的一部分被朝向受电线圈7出射。
在此,金属罩71位于比突出部分111靠地面侧的位置。因此,向金属罩71入射的磁通量比向突出部分111入射的磁通量多。这是因为,在送电线圈10的周围形成的磁场强度越靠近送电线圈10则越高。即,这是因为,由于金属罩71位于比突出部分111靠地面侧的位置,所以金属罩71的下端部所暴露于的磁场强度比突出部分111的下端部所暴露于的磁场强度高。
接着,图27是示出在送电装置9向左方向L发生了位置偏移的状态下进行电力传送的状态的剖视图。
如图27所示,若送电线圈10向左方向L发生位置偏移,则受电线圈7的右侧部分和送电线圈10的右侧部分接近。因此,在受电线圈7的右侧部分与送电线圈10的右侧部分之间通过的磁通MF变多。
因此,向金属罩71入射的磁通MF变多,从金属罩71引导至受电线圈7的磁通量变多。另一方面,受电线圈7的左侧的部分和送电线圈10的左侧的部分远离。
因此,在受电线圈7的左侧的部分和送电线圈10的左侧的部分通过的磁通MF变少,向突出部分111入射的磁通MF变少。因此,几乎不会向突出部分111入射磁通MF。
在此,即使由下部部分72引导的磁通量变多,如图24以及图25所示,少匝部92A、103A位于下层线圈66以及上层线圈67中与下部部分72相邻的相对部分90A、110A。
因此,能够减小下层线圈66以及上层线圈67中由相对部分90A、110A产生的反电动势。由此,能够将送电线圈10和受电线圈7对位的状态下的耦合系数与送电线圈10相对于受电线圈7向左方向L侧发生了位置偏移时的耦合系数之间的差抑制为小。
图28是示出送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移的状态的剖视图。此外,在图28中,送电线圈10的位置偏移量与在图27中送电线圈10的位置偏移量相同。
如该图28所示,送电线圈10的右侧部分和受电线圈7的右侧部分远离,送电线圈10的左侧的部分和受电线圈7的左侧的部分接近。
因此,在受电线圈7的左侧的部分通过的磁通量变得比在受电线圈7的右侧部分通过的磁通量多。因此,被突出部分111向受电线圈7引导的磁通量变得比在送电线圈10和受电线圈7对位的状态下被突出部分111向受电线圈7引导的磁通量多。
在此,在图24以及图25中,少匝部92B、103B位于下层线圈66以及上层线圈67中的相对部分90B、110B,所以可抑制由相对部分90B、110B产生的反电动势变大。
因此,能够抑制在送电线圈10向右方向R发生了位置偏移的状态下的耦合系数与在送电线圈10和受电线圈7对位的状态下的耦合系数之间产生大的差。
在此,在送电线圈10向右方向R发生了位置偏移的情况下,被突出部分111向受电线圈7引导的磁通量比在送电线圈10向左方向L发生了位置偏移时被下部部分72向受电线圈7引导的磁通量少。
如图24以及图25所示,相对部分90B、110B的匝数比相对部分90A、110A的匝数多。
因此,在送电线圈10向右方向R发生了位置偏移时在相对部分90B、110B产生的反电动势与在送电线圈10向左方向L发生了位置偏移时在相对部分90A、110A产生的反电动势相同或近似。
因此,送电线圈10相对于受电线圈7向左方向L发生了位置偏移时的耦合系数与送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移时的耦合系数相同或近似。
这样,在隔着受电线圈7而配置有高度不同的金属物的情况下,将受电线圈7中与接近地面的金属物相邻的部分的匝数设为比与距地面远的金属物相邻的部分的匝数少。由此,即使送电线圈10向设置有各金属物的一侧发生了位置偏移,也能够抑制在受电线圈7与送电线圈10之间的耦合系数产生差异。
(实施方式3)
在上述的实施方式1、2中,作为配置于受电线圈7的周围的金属物(金属罩71),对由以铁或不锈钢为主成分的金属形成的例子进行了说明。接着,在实施方式3中,对用如铝那样磁导率低的材料形成该金属物的情况进行说明。
此外,对于与图1~图27所示的结构相同或实质上相同的结构,附上相同的附图标记,并有时省略其说明。
图29是示出实施方式3的受电装置以及消声器55的剖视图,是受电线圈7和送电线圈10对位的状态下的剖视图。形成金属罩71B的金属材料的磁导率为铝的磁导率以上,作为形成金属罩71B的金属材料,例如能够采用铝、铜等。
此外,铝的磁导率是1.256×10-6[H/m],铜的磁导率是1.256629×10-6[H/m]。另外,铝的导电率是2.65×10-8[(Ωm)],铜的导电率是1.68×10-8[(Ωm)],比不锈钢以及铁的导电率高。
此外,金属罩71B也包括:上部部分73B,其位于比受电线圈7靠上方的位置;和下部部分72B,其在上下方向上位于与受电线圈7相同的位置或位于比受电线圈7靠下方的位置。
图30是实施方式3的受电装置4的仰视图,是示出下层线圈66以及铁氧体64的仰视图。
如该图30所示,线圈线82以随着从端部80朝向端部81去而与卷绕轴O2之间的距离变小的方式被卷绕。
然后,线圈线82在分割芯75B、75C、75D的下表面侧从分割芯75B朝向分割芯75D延伸。
在线圈线82在分割芯75B到分割芯75D的下表面通过多次之后,线圈线82从分割芯75D与分割芯75E之间被引入金属支承部件65内。然后,线圈线82被从分割芯75A与分割芯75B之间引出,再次通过分割芯75B、75C、75D的下表面。
由此,在从分割芯75B到分割芯75D的下表面,线圈线82的匝数比其他的部分多。
即,在位于分割芯75B与分割芯75D之间的下表面的部分形成有多匝部93,在位于从分割芯75E到分割芯75A的下表面的部分形成有少匝部92。
在此,若将下层线圈66中与金属罩71B的下部部分72B相对的部分设为相对部分90,则多匝部93位于相对部分90。具体而言,相对部分90位于多匝部93的一部分。此外,也可以配置成多匝部93位于相对部分90的一部分。
图31是示出上层线圈67以及铁氧体64的仰视图。如该图31所示,上层线圈67以随着从端部95朝向端部96去而距卷绕轴O2的距离变短的方式进行卷绕。
然后,线圈线82从分割芯75B朝向分割芯75D地在分割芯75B、75C、75D的下表面侧延伸。
在线圈线82在从分割芯75B到分割芯75D的下表面通过多次后,线圈线82被从分割芯75D与分割芯75E之间引入金属支承部件65内。然后,线圈线82被从分割芯75A与分割芯75B之间引出,再次,在分割芯75B、75C、75D的下表面通过。
由此,在从分割芯75B到分割芯75D的下表面,线圈线82的匝数比其他的部分多。
即,在位于分割芯75B到分割芯75D之间的下表面的部分形成有多匝部104,在位于分割芯75E、75F、75G、75H、75I、75J、75K、75L、75A的下表面的部分形成有少匝部103。
因此,如图30以及图31所示,多匝部93位于下层线圈66的位于相对部分90的部分,多匝部104位于上层线圈67的位于相对部分110的部分。
在图29中,从送电线圈10的右侧部分出射的磁通MF的一部分入射到金属罩71B的下部部分72B。在此,形成金属罩71B的金属的磁导率低,所以所入射的磁通难以在金属罩71B内流动,所入射的磁通的大部分成为涡电流,其后,被转换为热。因此,在金属罩71B流有大量的涡电流。尤其是,形成金属罩71B的铝和/或铜的导电率比不锈钢和/或铁的导电率高,所以会流有特别多的涡电流。
若形成于金属罩71B的表面的涡电流的电流量变多,则由涡电流形成的磁场的强度也变大。由涡电流形成的磁场在减少入射过来的磁通量的方向上形成,所以入射到金属罩71B的磁通被反射。
这样,由金属罩71B反射的磁通妨碍从送电线圈10朝向受电线圈7的磁通。
其结果,与无金属罩71B的情况相比较,在送电线圈10的右侧部分和受电线圈7的右侧部分通过的磁通量变少。
图32是示出送电线圈10相对于受电线圈7向左方向L发生了位置偏移的状态的剖视图。如该图32所示,由于送电线圈10向左方向L发生位置偏移,所以送电线圈10的右侧部分和受电线圈7的右侧部分接近。
因此,随着从送电线圈10的右侧部分朝向受电线圈7的右侧部分的磁通量变多,朝向金属罩71B的磁通量也变多,由金属罩71B反射的磁通量也变多。由金属罩71B反射的磁通阻碍从送电线圈10朝向受电线圈7的磁通的行进。
其结果,虽然在送电线圈10向左方向L发生了位置偏移的状态下在受电线圈7的右侧部分通过的磁通量变得比在送电线圈10和受电线圈7对位的状态下在受电线圈7的右侧部分通过的磁通量稍多,但是彼此的磁通量的差小。
另一方面,受电线圈7的左侧的部分与送电线圈10的左侧的部分之间的距离变长。因此,与在送电线圈10和受电线圈7对位的状态下在受电线圈7的左侧的部分通过的磁通量相比,在送电线圈10向左方向L发生了位置偏移的状态下,通过受电线圈7的左侧的部分的磁通量较少。
其结果,与在送电线圈10和受电线圈7对位的状态下在受电线圈7通过的磁通量相比,在送电线圈10向左方向L发生了位置偏移的状态下,在受电线圈7通过的磁通量变少。
另一方面,如图30以及图31所示,相对部分90、110的匝数多。因此,即使因送电线圈10向左方向L发生位置偏移而在受电线圈7的左侧的部分交链的磁通量减少,由于在相对部分90、110交链的磁通量稍微增加,所以也可抑制在受电线圈7产生的反电动势产生差异。
即,送电线圈10和受电线圈7对位的状态时的耦合系数与送电线圈10发生了位置偏移的状态下的耦合系数之间的差小。
图33是示出送电线圈10相对于受电线圈7向右方向R发生了位置偏移的状态的剖视图。如该图33所示,由于送电线圈10向右方向R发生位置偏移,送电线圈10的右侧部分与受电线圈7的右侧部分之间的距离变长。因此,在受电线圈7的右侧部分通过的磁通量变少。
另一方面,送电线圈10的左侧的部分与受电线圈7的左侧的部分之间的距离变短,在受电线圈7的左侧的部分通过的磁通量变多。
因此,送电线圈10向右方向R发生了位置偏移的状态下的耦合系数与送电线圈10和受电线圈7对位的状态下的耦合系数之间的差小。
这样,在本实施方式3中也是:即使送电线圈10发生位置偏移,也能够抑制耦合系数大幅变动。
(实施方式4)
在上述实施方式3中,对设置有金属罩71作为金属物的例子进行了说明,但对于设置有多个金属物的例子也能够适用。
此外,对于与图1~图33所示的结构相同或实质上相同的结构,附上相同的附图标记并有时省略其说明。
图34是示出受电装置4、送电装置9以及其周围的剖视图。在该图34所示的例子中,在地板52中相对于受电装置4位于左方向L侧的部分,设置有搭载设备130。另外,在地板52中比受电装置4靠右方向R侧的位置,设置有消声器55。
搭载设备130包括金属罩133,金属罩133包括位于比受电线圈7靠上方的位置的上部部分131和位于比上部部分131靠下方的位置的下部部分132。
搭载设备130的金属罩133以及金属罩71B均由以铝或铜的至少一方为主成分的金属形成。
在此,消声器55的金属罩71B位于比搭载设备130的金属罩133靠下方的位置。
图35是示出受电装置4的一部分的仰视图。此外,在该图35中,没有图示上层线圈67。
在此,形成下层线圈66的线圈线82首先以随着从端部80朝向端部81去而与卷绕轴O2之间的距离变短的方式进行卷绕。然后,线圈线82在多次以围绕中央芯69的周围的方式被卷绕之后,被从分割芯75D与分割芯75E之间引入金属支承部件65内。其后,被从分割芯75A与分割芯75B之间引出。
这样,以在金属支承部件65内通过的方式形成过渡线,该过渡线在卷绕方向的后方侧再次被从金属支承部件65引出,由此形成为特定部分的匝数变多。
然后,线圈线82再次以围绕中央芯69的周围的方式被卷绕。
其后,线圈线82被从分割芯75I与分割芯75J之间引入金属支承部件65内。其后,线圈线82被从分割芯75G与分割芯75H之间引出,以朝向端部81卷绕在中央芯69的周围的方式形成。
这样,形成在金属支承部件65内通过的过渡线,该过渡线被从线圈线82的卷绕方向的后方侧引出,其后,在卷绕方向上被卷绕,由此形成多匝部93B。
其后,线圈线82朝向端部81在中央芯69的周围被卷绕。然后,再次被从分割芯75D与分割芯75E之间引入金属支承部件65内。然后,被从分割芯75A与分割芯75B之间引出。
其后,线圈线82以朝向端部81地围绕中央芯69的周围的方式被卷绕。
如上所述,通过卷绕线圈线82,在下层线圈66中从分割芯75B到分割芯75D的下表面形成多匝部93A,在分割芯75H以及分割芯75I的下表面也形成多匝部93B。然后,在下层线圈66中的分割芯75E、75F的下表面和分割芯75J、75K、75L、75A的下表面,形成少匝部92A、92B。
多匝部93A、93B的匝数比92A、92B多,多匝部93A的匝数比多匝部93B的匝数多。
在此,将下层线圈66中与金属罩71B的下部部分72B相对的部分设为相对部分90A,将与搭载设备130的金属罩133相对的部分设为相对部分90B。如图35所示,多匝部93A位于相对部分90A,多匝部93B位于相对部分90B。
图36是示出上层线圈67以及其周围的结构的仰视图。此外,在该图36中,没有图示下层线圈66。上层线圈67也与下层线圈66同样地通过卷绕线圈线82而形成。
因此,在上层线圈67中位于分割芯75B、75C、75D的下表面的部分形成多匝部104A,在位于分割芯75H、75I的下表面的部分形成多匝部104B。
另外,在上层线圈67中位于分割芯75E、75F的下表面的部分和位于分割芯75K、75L的下表面的部分形成有少匝部103A、103B。
并且,多匝部104A、104B的匝数比少匝部103A、103B的匝数多,多匝部104A的匝数比多匝部104B的匝数多。
在此,若将上层线圈67中与下部部分72B相对的部分设为相对部分110A,将与金属罩133的下部部分132相对的部分设为相对部分110B,则多匝部104A位于相对部分110A,多匝部104B位于相对部分110B。
即,在图35以及图36中,多匝部93A、104A位于受电线圈7中与金属罩71B的下部部分72B相对的部分,多匝部93B、104B位于受电线圈7中与金属罩133的下部部分132相对的部分。
对如上述那样构成的受电装置4的作用/效果进行说明。如图34所示,在受电装置4和送电装置9对位的状态下,从送电装置9向受电装置4送电。
磁通从送电装置9朝向受电装置4流动,其一部分入射到金属罩71B以及金属罩133内。金属罩71B比金属罩133更接近地面侧,所以向下部部分72B入射的磁通量比向金属罩133入射的磁通量多。
因此,在下部部分72B产生的涡电流比在金属罩133的表面形成的涡电流多。其结果,在受电线圈7中位于金属罩71B侧的部分通过的磁通量比在位于金属罩133侧的部分通过的磁通量少。
图37是示出送电装置9相对于受电装置4向左方向L侧发生了位置偏移的状态的剖视图。如该图37所示,受电线圈7的左侧部分和送电线圈10的左侧部分远离,在受电线圈7的左侧部分与送电线圈10的左侧部分之间通过的磁通量减少。此外,向金属罩133入射的磁通量也减少,在金属罩133的表面形成的涡电流也变小。由此,该涡电流所带来的影响也变小。
另一方面,受电线圈7的右侧部分和送电线圈10的右侧部分接近。因此,在受电线圈7的右侧部分和送电线圈10的右侧部分通过的磁通量会增加。由此,向金属罩71B入射的磁通量也增加,在金属罩71B的表面形成的涡电流也变多。因该涡电流变多,所以阻碍朝向受电线圈7的右侧部分的磁通量。其结果,从送电线圈10的右侧部分朝向受电线圈7的磁通量是微增的程度。
具体而言,在图35以及图36中,受电线圈7中受形成于金属罩71B的涡电流的影响大的部分是相对部分90A、110A所处的部分。
另一方面,相对部分90A、110A所处的部分的匝数比其他的部分的匝数多。因此,若在相对部分90A、110A交链的磁通微增,则在该部分产生的反电动势某种程度地变大。
其结果,即使送电装置9向左方向L发生位置偏移,也可抑制受电线圈7和送电线圈10之间的耦合系数与受电线圈7和送电线圈10对位的状态下的耦合系数之间产生大的差。
图38是示出送电装置9向右方向R发生了位置偏移的状态的剖视图。如该图38所示,因送电装置9向右方向R发生位置偏移,受电线圈7的右侧部分与送电线圈10的右侧部分之间的距离变长。并且,在受电线圈7的右侧部分与送电线圈10的右侧部分之间通过的磁通量变少,并且向金属罩71B入射的磁通量也变少,形成于金属罩71的表面的涡电流所带来的影响也变小。
另一方面,受电线圈7的左侧部分与送电线圈10的左侧部分之间的距离变短,在受电线圈7的左侧部分和送电线圈10的左侧部分通过的磁通量会增加。
因此,向金属罩133入射的磁通量也变多,形成于金属罩133的表面的涡电流也变多。若该涡电流变多,则对从送电线圈10的左侧部分朝向受电线圈7的左侧部分流通的磁通的影响变大。
因此,与没有设置有搭载设备130的情况相比,在受电线圈7的左侧部分通过的磁通量变少。
在此,设图37所示的送电装置9的向左方向L的位置偏移长度和图38所示的送电装置9的向右方向R的位置偏移长度相同。
金属罩133位于比金属罩71B靠上方的位置,所以在图38中向金属罩133入射的磁通量比在图37中向金属罩71B入射的磁通量少。因此,在图38中在受电线圈7的左侧部分通过的磁通量比在图37中在受电线圈7的右侧部分通过的磁通量多。
这样,送电装置9向右方向R发生位置偏移,由此与没有设置搭载设备130的情况相比较,向受电线圈7的左侧部分入射的磁通量变少,另一方面,与在图37中在受电线圈7的右侧部分通过的磁通量的减少的情况相比变多。
在此,受电线圈7中相对部分90B、110B所处的部分的匝数比少匝部92A、92B、103A、103B多。因此,通过向受电线圈7的左侧部分入射的磁通量增加些许,由此能够大幅增加由该相对部分90B、110B产生的感应电动势。此外,与在图37中在受电线圈7的右侧部分通过的磁通量相比,在图38中在受电线圈7的左侧部分通过的磁通量较多,所以相对部分90B、110B的匝数比相对部分90A、110A的匝数少。
因此,通过送电装置9向右方向R发生位置偏移,由此即使在受电线圈7的右侧部分交链的磁通量变少,也能够抑制耦合系数大幅变小。
其结果,即使送电装置9向右方向R发生了位置偏移,也能够抑制送电装置9和受电装置4对位的状态下的耦合系数与如图38所示送电装置9发生了位置偏移时的耦合系数之间产生大的差异。
这样,根据本实施方式4的非接触充电系统1,即使送电装置9发生了位置偏移,也能够抑制受电线圈7与送电线圈10之间的耦合系数大幅变动。
(实施方式5)
在上述的实施方式中,对在受电装置4的周围设置有多个金属物的情况下各金属物为同一种类的金属物的情况进行了说明,但在各金属物的的金属的种类不同的情况下也能够应用本发明。
此外,对于图39等所示的结构中与图1~图38所示的结构相同或实质上相同的结构,附上相同的附图标记并省略其说明。
图39是示出本实施方式5的非接触充电系统1的剖视图。在该图39中,消声器55的金属罩71B由以铝以及铜的至少一方为主成分的金属形成。
搭载设备130B包括金属罩133B,金属罩133B包括位于比受电线圈7靠上方的位置的上部部分131B和位于比上部部分131B靠地面侧的位置的下部部分132B。下部部分132B包括与受电线圈7在水平方向上位于相同位置的部分和位于比受电线圈7靠下方的位置的部分。
形成金属罩133B的金属的磁导率比铝的磁导率高。具体而言,金属罩133B由例如以不锈钢以及铁的至少一方为主成分的金属形成。
即,对于金属罩71B而言,容易通过向金属罩71B入射的磁通来形成涡电流,对于金属罩133B而言,入射到金属罩133B的磁通在金属罩133B内良好地流动。
图40是示出下层线圈66以及铁氧体64的仰视图。如该图40所示,下层线圈66随着从端部80朝向端部81去而以围绕卷绕轴O2的周围的方式卷绕线圈线82而形成。具体而言,线圈线82以依次通过分割芯75A、75B、75C、75D、75E、75F、75G、75H、75I、75J、75K、75L的方式卷绕。
然后,对于下层线圈66而言,线圈线82被从分割芯75G与分割芯75H之间引入金属支承部件65内。然后,被从分割芯75I与分割芯75J之间引出,其后,以在上述的分割芯的卷绕方向上延伸的方式形成。此外,分割芯75I与分割芯75J之间的间隙位于比分割芯75G与分割芯75H之间的间隙靠线圈线82的卷绕方向的下游侧的位置。
然后,线圈线82在比分割芯75D与分割芯75E之间的间隙靠卷绕方向的下游侧的位置被从分割芯75D与分割芯75E之间引入金属支承部件65内。然后,线圈线82被从分割芯75A与分割芯75B之间的间隙引出,其后,朝向上述卷绕方向而卷绕线圈线82。位于分割芯75A与分割芯75B之间的间隙相对于分割芯75D与分割芯75E之间的间隙位于上述卷绕方向的上游侧。
通过如上述那样卷绕线圈线82,从而下层线圈66包括下层线圈66中位于分割芯75B、75C、75D的下表面的多匝部93A、位于分割芯75E、75F、75G的下表面的少匝部92A、位于分割芯75H、75I的下表面的少匝部92C以及位于分割芯75J、75K、75L、75A的下表面的少匝部92B。
在此,多匝部93A的匝数比少匝部92A、92B、92C的匝数多,少匝部92A、92B的匝数比少匝部92C的匝数多。
下层线圈66中,少匝部92C位于与金属罩133B的下部部分132B相对的部分。另外,下层线圈66中,多匝部93A位于与金属罩71B的下部部分72B相对的相对部分90A。
图41是示出上层线圈67的仰视图。此外,上层线圈67与下层线圈66形成为同样。
上层线圈67包括位于分割芯75B、75C、75D的下表面的多匝部104A、位于分割芯75E、75F、75G的下表面的少匝部103A、位于分割芯75H、75I的下表面的少匝部103C以及位于分割芯75J、75K、75L、75A的下表面的少匝部103B。
多匝部104A的匝数比少匝部103A、103B、103C多,少匝部103A、103B的匝数比少匝部103C的匝数多。
上层线圈67中,少匝部103C位于与金属罩133B的下部部分132B相对的相对部分110B。上层线圈67中,多匝部104A位于与金属罩71B的下部部分72B相对的相对部分110A。
因此,受电线圈7包括形成于与金属罩133B的下部部分132B相对的部分的少匝部92C、103C和形成于与金属罩71B的下部部分72B相对的部分的多匝部93A、104A。
若在如图39所示那样受电装置4与送电装置9彼此对位的状态下,从送电装置9向受电装置4发送电力,则磁通会到达金属罩71B的下部部分72B。金属罩71B由以铝以及铜的至少一方为主成分的金属形成,所以到达金属罩71B的磁通被金属罩71B反射。
在该反射的磁通的作用下,从送电线圈10朝向受电线圈7的右侧部分的磁通量变少。
另一方面,磁通也向搭载设备130B的金属罩133B入射。金属罩133B由以铁以及不锈钢的至少一方为主成分的金属形成,所以入射到金属罩133B的磁通在金属罩133B内良好地流动。然后,在金属罩133B内流动的磁通的一部分向受电线圈7的左侧部分入射。
图42是示出送电装置9向左方向L发生了位置偏移的状态的剖视图。在该图42中,受电线圈7的左侧部分与送电线圈10的左侧部分彼此远离。因此,向金属罩133B入射的磁通量变少。另外,从送电线圈10的左侧部分直接朝向受电线圈7的左侧部分流通的磁通量也变少。
其结果,几乎不产生在金属罩133B内通过并朝向受电线圈7流通的磁通。
受电线圈7的右侧部分与送电线圈10的右侧部分之间的距离变短。因此,到达金属罩71B的磁通量增加,被金属罩71B反射的磁通量也增大。然后,因该反射了的磁通而被阻碍行进的磁通量增加。
其结果,即使送电线圈10的右侧部分与受电线圈7的右侧部分之间的距离变短,在受电线圈7的右侧部分通过的磁通量与在受电装置4和送电装置9对位的状态下在受电线圈7的右侧部分通过的磁通量相比较也仅仅是微增。
另一方面,如图40以及图41所示,受电线圈7中与金属罩71B的下部部分72B相对的相对部分90A、110A的匝数多,所以即使增加的磁通非常少,也能够大幅地产生电动势。
因此,即使送电装置9向左方向L发生了位置偏移,也能够抑制受电线圈7与送电线圈10之间的耦合系数从受电装置4和送电装置9对位的状态时的耦合系数大幅变动。
图43是示出送电装置9向右方向R发生了位置偏移的状态的剖视图。如该图43所示,由于送电装置9向右方向R发生位置偏移,所以受电线圈7的左侧部分与送电线圈10的左侧部分之间的距离变小。其结果,被金属罩133B向受电线圈7引导的磁通量变多。
另一方面,如图40以及图41所示,受电线圈7的相对部分90B、110B的匝数少,所以即使被金属罩133B引导的磁通量增加,也能够抑制由相对部分90B、110B产生的电动势大幅上升。
其结果,能够抑制如图43所示发生了位置偏移时的耦合系数从受电装置4和送电装置9对位的状态下的耦合系数大幅变动。
在上述实施方式1~5中,对如下系统进行了说明:该系统以在送电线圈10和受电线圈7对位的状态下从送电线圈10以及受电线圈7的下方仰视送电线圈10以及受电线圈7时受电线圈7位于送电线圈10内的方式,形成受电线圈7以及送电线圈10。但是,本发明不限于上述那样的系统。
图44是示出非接触充电系统1的变形例的仰视图。在该图44所示的例子中,送电线圈10与受电线圈7彼此对位。若从送电线圈10以及受电线圈7的下方仰视送电线圈10以及受电线圈7,则送电线圈10形成为位于受电线圈7内。
此外,消声器55的金属罩71与上述实施方式1同样,由以铁以及不锈钢的至少一方为主成分的金属形成。
受电线圈7包括与消声器55相对的相对部分120,相对部分120的线圈线的匝数比其他的部分的匝数少。
图45是示出送电线圈10以送电线圈10接近消声器55的方式发生了位置偏移的状态的仰视图。如该图45所示,若送电线圈10发生位置偏移,则受电线圈7中位于与消声器55相反的一侧的相反部分121与送电线圈10之间的距离变大。其结果,受电线圈7中在相反部分121交链的磁通量变少。
另一方面,受电线圈7的相对部分120和送电线圈10的位于消声器55侧的部分接近。
在送电线圈10的位于消声器55侧的部分和受电线圈7的相对部分120通过的磁通量变多,向金属罩71入射的磁通量变多。
进而,被金属罩71向受电线圈7的相对部分120引导的磁通量也变多。
在此,相对部分120的线圈线的匝数少,所以即使在相对部分120交链的磁通量过大,也可抑制由相对部分120产生的感应电动势变大。
因此,即使送电线圈10向消声器55侧发生了位置偏移,也可抑制送电线圈10与受电线圈7之间的耦合系数大幅变动。
此外,若送电线圈10向与消声器55相反的一侧发生位置偏移,则受电线圈7的相反部分121和送电线圈10接近,在相反部分121交链的磁通量变多。另一方面,受电线圈7的相对部120与送电线圈10之间的距离变大,在受电线圈7的相对部分120交链的磁通量变少。
因此,即使送电线圈10向与消声器55相反的一侧发生了位置偏移,也能够抑制送电线圈10与受电线圈7之间的耦合系数变小。
此外,在上述图39以及图40所示的例子中,对金属罩71由以铝和铜的至少一方为主成分的金属形成的例子进行了说明。
在金属罩71由如不锈钢、铁等那样磁导率为铝的磁导率以上的金属形成的情况下,将受电线圈7的相对部分120的匝数设为比其他的部分少。
产业上的可利用性
这样,本申请发明能够应用于采用了各种的线圈形状的系统。
此外,应该认为,本次公开的实施方式在所有的方面都是例示而非限制性的内容。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书的范围示出,意图包括与权利要求书的范围均等的意思以及范围内的所有变更。
对于本发明的实施方式进行了说明,但是应该认为,本次公开的实施方式在所有的方面都是例示而非限制性的内容。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书的范围示出,意图包括与权利要求书的范围均等的意思以及范围内的所有变更。
Claims (4)
1.一种车辆,具备:
受电装置,其包括以非接触方式从送电线圈接受电力的受电线圈,该受电装置设置于车辆的底面侧;和
至少1个金属物,在从下方仰视所述底面时,其设置于在水平方向上与所述受电装置相邻的位置,
所述至少1个金属物由磁导率比铝的磁导率高的金属形成,
所述受电线圈包括匝数少的少匝部和匝数比所述少匝部的匝数多的多匝部,
将在从下方仰视所述至少1个金属物和所述受电线圈时,所述受电线圈中与所述至少1个金属物相对的部分设为相对部分,
所述少匝部位于所述相对部分的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的车辆,
所述至少1个金属物包括第1金属物和设置于比所述第1金属物靠近地面的位置的第2金属物,
在从所述第1金属物、所述第2金属物以及所述受电线圈的下方仰视所述第1金属物、所述第2金属物以及所述受电线圈时,所述受电线圈包括与所述第1金属物相对的第1相对部分和与所述第2金属物相对的第2相对部分,
所述第2相对部分的匝数比所述第1相对部分的匝数少。
3.一种车辆,具备:
受电装置,其包括以非接触方式从送电线圈接受电力的受电线圈,该受电装置设置于车辆的底面侧;和
至少1个金属物,在从下方仰视所述底面时,其设置于在水平方向上与所述受电装置相邻的位置,
所述至少1个金属物的磁导率是铝的磁导率以下,
所述受电线圈包括匝数少的少匝部和匝数比所述少匝部的匝数多的多匝部,
将在从下方仰视所述至少1个金属物和所述受电线圈时,所述受电线圈中与所述至少1个金属物相对的部分设为相对部分,
所述多匝部位于所述相对部分的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的车辆,
所述至少1个金属物包括第1金属物和设置于比所述第1金属物靠近地面的位置的第2金属物,
在从所述第1金属物、所述第2金属物以及所述受电线圈的下方仰视所述第1金属物、所述第2金属物以及所述受电线圈时,所述受电线圈包括与所述第1金属物相对的第1相对部分和与所述第2金属物相对的第2相对部分,
所述第2相对部分的匝数比所述第1相对部分的匝数多。
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