CN106451801B - 受电装置和送电装置 - Google Patents

Abstract

一种受电装置和送电装置。在所述受电装置中，铁氧体(15)包括：环状的线圈台(30)，在其相对面侧配置受电线圈(9)；和突出部(31)，其从线圈台(30)中的位于比受电线圈(9)靠内侧的位置的部分朝向受电方向突出，在铁氧体(15)的背面，由突出部(31)和线圈台(30)形成中空部(37)，受电线圈(9)设置于突出部(31)的外周面侧，滤波线圈沿着中空部(37)的内周面(48)设置。

Description

受电装置和送电装置

技术领域

本发明涉及包括线圈、铁氧体和滤波线圈的受电装置和送电装置。

背景技术

一直以来针对以非接触的方式从送电装置向受电装置输送电力的非接触充电系统提出了各种方案(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)。

在日本特开2008-120239号公报中，存在关于包括线圈和E型芯的线圈单元的记载。E型芯在从上方俯视时形成为长方形形状，并包括形成于两边部的凸部和形成于中央部的中央凸部。

该E型芯通过层叠多个区段芯而形成，区段芯彼此被配置成彼此接触。并且，线圈被安装在E型芯的中央凸部。

发明内容

送电装置包括上述的线圈单元，该线圈单元大多连接有变频器等。另外，受电装置包括上述的线圈单元、以及整流器，所述整流器将线圈单元所接受的交流电力转换成直流电力并向电池等直流负载供给。

送电装置的变频器和/或受电装置的整流器包括多个开关元件，有时会因开关而产生噪声(noise)。为了抑制噪声从线圈单元的线圈向外部辐射，在线圈与变频器之间和/或线圈与整流器之间配置有滤波器。滤波器通常包括电感器芯和卷绕在该滤波器芯上的滤波线圈。

若将这样的滤波器收纳于受电装置和/或送电装置内，则会产生受电装置和送电装置的体积变大这一问题。

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供一种即使安装滤波器也能够抑制装置的大型化的受电装置和送电装置。

本发明的受电装置在一个方面是如下受电装置，该受电装置在与设置于外部的送电装置相对配置的状态下以非接触的方式从送电装置接受电力。该受电装置具备：受电线圈，其形成为围绕第1卷绕轴的周围，且形成有开口部，所述第1卷绕轴沿着从与送电装置相对的受电装置朝向送电装置的受电方向延伸；滤波线圈，其被设置于受电线圈的内侧，并且形成为围绕沿着所述受电方向延伸的第2卷绕轴的周围；以及配置受电线圈和滤波线圈的铁氧体。上述铁氧体包括与送电装置相对的相对面和位于相对面的相反侧的背面。上述铁氧体包括：环状的线圈台，在其相对面侧配置受电线圈；和突出部，其从线圈台中的位于比受电线圈靠内侧的位置的部分朝向受电方向突出。在上述铁氧体的背面，由突出部和线圈台形成中空部。上述受电线圈设置于突出部的外周面侧，滤波线圈沿着中空部的内周面设置。

根据上述受电装置，能够将铁氧体装入滤波线圈的磁路，并且即使将滤波线圈安装于受电装置内，也能抑制受电装置的大型化。另外，由于滤波线圈收纳于在铁氧体的背面形成的中空部内，受电线圈配置于铁氧体的相对面侧，因此可抑制滤波线圈与受电线圈磁耦合。而且，由于滤波线圈配置成沿着中空部的内周面延伸，因此能够在滤波线圈的中空部配置各种设备。

优选的是，受电装置还具备电感器芯，所述电感器芯设置于中空部内，且沿着中空部的内周面延伸。上述电感器芯与线圈台和突出部磁性连接，上述滤波线圈设置于电感器芯的外周面。

根据上述受电装置，能够谋求由滤波线圈产生的磁通所通过的磁路径的低阻抗化，并且能够减少滤波线圈的匝数。

本发明的送电装置在一方面是如下送电装置，该送电装置在与设置于外部的受电装置相对配置的状态下以非接触的方式向受电装置输送电力。送电装置具备：中空的送电线圈，其形成为围绕第1卷绕轴的周围，所述第1卷绕轴沿着从与受电装置相对的送电装置朝向受电装置的送电方向延伸；滤波线圈，其设置于送电线圈的内侧，并且形成为围绕沿着送电方向延伸的第2卷绕轴的周围；以及配置送电线圈和滤波线圈的铁氧体。上述铁氧体包括与受电装置相对的相对面和位于相对面的相反侧的背面。

上述铁氧体包括：环状的线圈台，在其相对面侧配置送电线圈；和突出部，其从线圈台中的位于比送电线圈靠内侧的位置的部分朝向送电方向突出。在上述铁氧体的背面，由突出部和线圈台形成中空部。上述送电线圈设置于突出部的外周面侧，滤波线圈沿着中空部的内周面设置。

根据上述送电装置，即使将滤波线圈安装于送电装置内，也能够抑制送电装置大型化。另外，能够抑制滤波线圈与送电线圈磁耦合，并且能够省略设置于滤波线圈的芯或者谋求该芯的紧凑化。

优选的是，送电装置还具备电感器芯，所述电感器芯设置于中空部内，且沿着中空部的内周面延伸。上述电感器芯与线圈台和突出部磁性连接。上述滤波线圈设置于电感器芯的外周面。

根据上述送电装置，能够谋求由滤波线圈产生的磁通所通过的磁路径的低阻抗化，并且能够减少滤波线圈的匝数。

根据与附图相关联地理解的与本发明相关的以下的详细说明，能够明白本发明的上述以及其他的目的、特征、方面以及优点。

附图说明

图1是示意性地表示非接触充电系统1的示意图。

图2是示意性地表示非接触充电系统1的电路图。

图3是表示受电装置5的分解立体图。

图4是沿着图3的IV-IV线进行剖切而得到的剖视图，是表示受电装置5的剖视图。

图5是从受电装置5的下方仰视线圈台30、受电线圈9以及滤波器11等时的仰视图。

图6是表示送电装置3的分解立体图。

图7是沿着图6的VII-VII线剖切而得到的剖视图。

图8是从送电装置3的上方俯视铁氧体58、送电线圈22、滤波器24等时的俯视图。

具体实施方式

图1是示意性地表示非接触充电系统1的示意图，图2是示意性地表示非接触充电系统1的电路图。如图1和图2所示，非接触充电系统1具备送电装置3和搭载有受电单元4的车辆2。

受电单元4包括以非接触的方式从送电装置3接受电力的受电装置5和对受电装置5所接受的电力进行存储的电池6。

受电装置5包括线圈单元7和收纳线圈单元7的壳体8。线圈单元7包括受电线圈9、与受电线圈9串联连接的电容器10、滤波器11以及整流器12。

整流器12将受电线圈9所接受的交流电力转换成直流电力并向电池6供给。此外，作为整流器12，可以采用各种结构，可以设为包括未图示的多个开关元件的结构。

滤波器11包括连接于受电线圈9与整流器12之间的滤波线圈13和连接于电容器10与整流器12之间的滤波线圈14。滤波器11抑制受电线圈9接受到的接受电力所包含的噪声被整流器12反射并从受电线圈9向外部出射。此外，在整流器12包含开关元件的情况下，抑制因整流器12驱动而产生的噪声从受电线圈9向外部辐射。

送电装置3包括线圈单元20和收纳线圈单元20的壳体21。

线圈单元20包括送电线圈22、连接于送电线圈22的电容器23、滤波器24以及变频器25，变频器25连接于电源26。

变频器25包括未图示的多个开关元件，对从电源26供给的交流电流的频率进行变更，并且将电压升压并向送电线圈22供给。

滤波器24抑制在变频器25中产生的噪声到达送电线圈22。滤波器24包括设置于电容器23与变频器25之间的滤波线圈27和设置于变频器25与送电线圈22之间的滤波线圈28。

此外，在图2所示的例子中，作为滤波器，举出了包括滤波线圈的结构，但也可以在该一对滤波线圈与变频器25之间，以与送电线圈22并联的方式配置电容器。

在此，在送电装置3以非接触的方式向受电单元4输送电力，受电装置5以非接触的方式从送电装置3接受电力时，如图1所示，使送电装置3与受电装置5对位以使其彼此相对。

在该图1所示的例子中，受电装置5配置于车辆2的底面，送电装置3配置于地面，因此受电装置5与送电装置3在上下方向上相对。

因此，在本实施方式中，从与送电装置3相对的受电装置5朝向送电装置3的方向(受电方向)为下方D。另外，从与受电装置5相对的送电装置3朝向受电装置5的方向(送电方向)为上方U。

此外，上述的各方向根据受电装置5和送电装置3的搭载位置而成为各种不同的方向。

图3是表示受电装置5的分解立体图。如该图3所示，受电装置5包括线圈单元7和壳体8，壳体8包括金属制的基板16和被设置成覆盖基板16的树脂盖17。

线圈单元7包括铁氧体(ferrite)15，在铁氧体15的下表面配置受电线圈9。受电线圈9以围绕向下方D延伸的卷绕轴O2(第1卷绕轴)的周围的方式形成为环状，在受电线圈9的中央形成有开口部。

图4是沿图3的IV-IV线剖切而得到的剖视图，是表示受电装置5的剖视图。在该图4中，在受电装置5接受电力时，在受电装置5的下方D配置送电装置3。因此，铁氧体15的下表面成为送电装置3的相对面40，铁氧体15的上表面成为背面41。铁氧体15包括：环状的线圈台30，在其相对面40侧配置受电线圈9；和中央铁氧体31，其设置于线圈台30中的位于比受电线圈9靠内侧的位置的部分。

线圈台30通过呈环状隔有间隔地配置多个分割铁氧体35而形成。并且，中央铁氧体31通过将多个分割铁氧体36彼此间隔开并配置成阵列状而形成，且设置成封闭线圈台30的开口部。

并且，中央铁氧体31(突出部)配置于线圈台30中的比受电线圈9靠内侧的位置，且设置成从线圈台30向下方D突出。

因此，在铁氧体15的背面41，由中央铁氧体31和线圈台30形成有中空部37。

受电装置5具备在中空部37内配置的滤波器芯(电感器芯)45。受电线圈9配置于线圈台30的相对面40侧，滤波器11配置于位于背面41侧的中空部37内。并且，滤波器11安装于滤波器芯45的外周面。滤波器11包括滤波线圈13和滤波线圈14，滤波线圈13、14形成为围绕向下方D延伸的卷绕轴O4的周围。此外，滤波线圈13和滤波线圈14以在上下方向上排列的方式安装于滤波器芯45。

图5是从受电装置5的下方仰视线圈台30、受电线圈9以及滤波器11等时的仰视图。此外，在该图5中，省略了中央铁氧体31。

如该图5所示，滤波线圈13、14以及滤波器芯45沿着中空部37的内周面48延伸，形成为环状。如图4所示，滤波器芯45包括设置于滤波器11的上表面的顶板部50和从顶板部50的内周缘部向下方D延伸的筒部51。并且，滤波线圈13、14卷绕于筒部51的外周面。

此外，筒部51靠近中央铁氧体31，并且筒部51与中央铁氧体31磁性连接。顶板部50的外周缘部也靠近中空部37的内周面，并且顶板部50与线圈台30磁性连接。

并且，在接受电力时，在滤波线圈13和滤波线圈14中流有交流电流时，在滤波线圈13和滤波线圈14的周围形成磁通。该磁通例如在经过顶板部50、线圈台30、中央铁氧体31以及筒部51的磁路CL1流通。这样，由滤波线圈13、14形成的磁通良好地流通，因此能够确保滤波线圈13、14的L值(电感值)较大。

此处，铁氧体15是在接受电力时来自送电装置3的磁通所流入和流出的部分，在本实施方式的受电装置5中，将该铁氧体15用作滤波线圈13、14的磁通的磁路径。因此，能够减少滤波器芯45所需的铁氧体量，能够谋求受电装置5的小型化。此外，在接受电力时，来自送电装置3的磁通MF主要通过中央铁氧体31的外周面侧。因此，因在滤波线圈13、14中流动的电流而形成的磁通与来自送电装置3的磁通MF基本不发生干涉。

此外，在本实施方式中，对设置有滤波器芯45的例子进行了说明，但滤波器芯45不一定是必需的结构。

例如，中空部37的内周面48在滤波线圈13、14的线圈线所延伸的方向上长，因此能够通过增加滤波线圈13、14的匝数来确保足够的L值。

由于受电线圈9配置于线圈台30的相对面40侧并被设置于中央铁氧体31的外周面侧，滤波线圈13、14被收纳于铁氧体15的背面41侧的中空部37内，因此可抑制受电线圈9与滤波线圈13、14磁耦合。

在图4中，形成中央铁氧体31的分割铁氧体36间隔的距离L1远小于分割铁氧体36的宽度W1。例如，宽度W1形成为距离L1的5倍至30倍。此外，为了抑制滤波线圈13、14与受电线圈9磁耦合，也可以将中央铁氧体31与线圈台30配置成在上下方向上彼此隔有间隔，在中央铁氧体31和线圈台30之间配置呈环状延伸的环状壁。环状壁的水平方向上的厚度比线圈台30和中央铁氧体31的上下方向上的厚度厚。

滤波线圈13、14以及滤波器芯45如上所述沿着中空部37的内周面48配置，在滤波线圈13、滤波线圈14以及滤波器芯45的各中央部形成有开口部，在滤波线圈13、滤波线圈14以及滤波器芯45内形成有能够收纳各种设备的空间。

在该图4所示的例子中，整流器12和电容器10配置于滤波器芯45内。

即，在本实施方式的受电装置5中，通过将滤波线圈13、14沿着分割铁氧体36配置，从而确保了收纳如整流器12等那样设备的外形形状方面设计的自由度小的设备的空间。由此，通过将各种设备收纳于受电装置5内，能够谋求减少将受电装置5搭载于车辆2时所花费的工夫，并且可谋求抑制受电装置5的大型化。

图6是表示送电装置3的分解立体图。如该图6所示，送电装置3包括线圈单元20和收纳线圈单元20的壳体21。壳体21包括金属制的基板56和被设置成覆盖该基板56的树脂盖57。

线圈单元20包括铁氧体58，在铁氧体58的上表面配置有送电线圈22。送电线圈22形成为围绕向上方U延伸的卷绕轴O1的周围，且形成有开口部。

图7是沿着图6的VII-VII线剖切而得到的剖视图。在该图7中，在送电装置3以非接触的方式向受电装置5输送电力时，受电装置5被配置于送电装置3的上方U。因此，铁氧体58的上表面成为相对面60，铁氧体58的下表面成为背面61。

铁氧体58包括：线圈台62，在其相对面60侧配置送电线圈22；和中央铁氧体63，其设置于线圈台62中的位于比送电线圈22靠内侧的位置的部分。

线圈台62包括多个分割铁氧体64，各分割铁氧体64配置成彼此隔有间隔。并且，中央铁氧体63包括配置成阵列状的多个分割铁氧体65。该中央铁氧体63被配置成封闭线圈台62的开口部，并被设置成从线圈台62的上表面向上方U突出。

因此，在铁氧体58的背面61，由线圈台62和中央铁氧体63形成有中空部66。并且，送电装置3包括设置于中空部66内的滤波器芯67。

并且，滤波线圈27和滤波线圈28安装于滤波器芯67，滤波线圈27和滤波线圈28也收纳于中空部66内。

此外，滤波线圈27、28形成为围绕向上方U延伸的卷绕轴O3的周围，且形成有开口部。此外，滤波线圈27和滤波线圈28设置成在上下方向上排列。

图8是从送电装置3的上方俯视铁氧体58、送电线圈22、滤波器24等时的俯视图。在该图8中，未图示中央铁氧体63。

如该图8所示，滤波线圈27、28和滤波器芯67沿着中空部66的内周面68配置。如图7所示，滤波器芯67包括配置于送电线圈22的下表面侧的下表面部70和从下表面部70的内周缘部朝向上方U延伸的筒部71。在筒部71的外周面卷绕有滤波线圈27、28。

此外，筒部71被设置成靠近中央铁氧体63，筒部71与中央铁氧体63磁耦合。另外，下表面部70靠近分割铁氧体64的内周面，下表面部70与分割铁氧体64磁耦合。

此处，在输送电力时，在滤波线圈27和滤波线圈28中流有交流电流，在各滤波线圈27、28的周围形成磁通。该磁通例如在经过从筒部71、中央铁氧体63、线圈台62以及下表面部70的磁路CL2流通。

这样，由滤波器24形成的磁通良好地流通，因此能够确保滤波线圈27、28的L值较大。

在此，在输送电力时，铁氧体58中流有在送电线圈22的周围形成的磁通。这样，铁氧体58是用于向送电装置3送电的磁通所通过的部件，将该铁氧体58用作滤波线圈27、28的磁通所通过的磁路的一部分。

因此，能够将确保滤波线圈27、28的L值所需的芯抑制得小。由此，能够谋求滤波器11的小型化和部件件数的减少，能够谋求送电装置3的小型化和成本削减。

此外，在图7等所示的例子中，对设置有滤波器芯67的例子进行了说明，但滤波器芯67不是必需的构成要件，能够通过增加滤波线圈27、28的匝数而省略滤波器芯67。

送电线圈22被配置于铁氧体58的相对面60侧，并且被设置于中央铁氧体63的外周面侧。另一方面，滤波线圈27、28被收纳于铁氧体58的背面61侧的中空部66内。因此，可抑制滤波线圈27、28与送电线圈22磁耦合。

另外，在送电装置3中，分割铁氧体65之间的间隙的长度L2也远小于分割铁氧体65的宽度W2，因此可抑制送电线圈22与滤波线圈27、28磁耦合。

如图8和图7所示，滤波线圈27、28和滤波器芯67形成为沿着内周面68延伸，因此可确保将各种设备收纳于形成为中空状的滤波器芯67内的空间。

在本实施方式中，在上述的空间中收纳有电容器23和变频器25。由此，能够减少设置送电装置3时所花费的工夫，并且能够抑制送电装置3的大型化。

虽然对本发明的实施方式进行了说明，但应该认为，本次公开的实施方式的所有点都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求书来表示，意在包括与权利要求书均等的含义以及范围内的所有变更。

Claims (4)

1.一种受电装置，在与被设置于外部的送电装置相对配置的状态下以非接触的方式从所述送电装置接受电力，其中，所述受电装置具备：

受电线圈，其形成为围绕第1卷绕轴的周围，且在该受电线圈的中央形成有开口部，所述第1卷绕轴沿着从与所述送电装置相对的所述受电装置朝向所述送电装置的受电方向延伸；

滤波线圈，其被设置于所述受电线圈的内侧，并且形成为围绕沿着所述受电方向延伸的第2卷绕轴的周围；以及

配置所述受电线圈和所述滤波线圈的铁氧体，

所述铁氧体包括与所述送电装置相对的相对面和位于所述相对面的相反侧的背面，

所述铁氧体包括：环状的线圈台，在其所述相对面侧配置所述受电线圈；和突出部，其从所述线圈台中的位于比所述受电线圈靠内侧的位置的部分朝向所述受电方向突出，

在所述铁氧体的所述背面，由所述突出部和所述线圈台形成中空部，

所述受电线圈被设置于所述突出部的外周面侧，

所述滤波线圈沿着所述中空部的内周面设置。

2.根据权利要求1所述的受电装置，

还具备电感器芯，该电感器芯设置于所述中空部内，且沿着所述中空部的内周面延伸，

所述电感器芯与所述线圈台和所述突出部磁性连接，

所述滤波线圈设置于所述电感器芯的外周面。

3.一种送电装置，在与设置于外部的受电装置相对配置的状态下以非接触的方式向所述受电装置输送电力，其中，所述送电装置具备：

送电线圈，其形成为围绕第1卷绕轴的周围，且在该送电线圈的中央形成有开口部，所述第1卷绕轴沿着从与所述受电装置相对的送电装置朝向所述受电装置的送电方向延伸；

滤波线圈，其设置于所述送电线圈的内侧，并且形成为围绕沿着所述送电方向延伸的第2卷绕轴的周围；以及

配置所述送电线圈和所述滤波线圈的铁氧体，

所述铁氧体包括与所述受电装置相对的相对面和位于所述相对面的相反侧的背面，

所述铁氧体包括：环状的线圈台，在其所述相对面侧配置所述送电线圈；和突出部，其从所述线圈台中的位于比所述送电线圈靠内侧的位置的部分朝向所述送电方向突出，

在所述铁氧体的所述背面，由所述突出部和所述线圈台形成中空部，

所述送电线圈设置于所述突出部的外周面侧，

所述滤波线圈沿着所述中空部的内周面设置。

4.根据权利要求3所述的送电装置，

还具备电感器芯，该电感器芯设置于所述中空部内，且沿着所述中空部的内周面延伸，

所述电感器芯与所述线圈台和所述突出部磁性连接，

所述滤波线圈设置于所述电感器芯的外周面。