CN107039165A

CN107039165A - 绕组单元

Info

Publication number: CN107039165A
Application number: CN201710067390.8A
Authority: CN
Inventors: 中原贵弘; 纳乌·安东尼·温布谷; 柳田曜; 石阪将夫
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2017-08-11
Anticipated expiration: 2037-02-06
Also published as: US10614951B2; US20170243694A1; DE102017201760A1; JP6453787B2; JP2017139346A; CN107039165B

Abstract

提供了一种包括外壳的绕组单元。外壳(3)在径向上具有收纳空间(3A)，除了绕组部(2)之外，收纳空间(3A)还能够收纳至少一匝的线圈部。在外壳(3)中，在径向上具有一匝的线圈部的尺寸的空白部(20)形成于绕组部(2)中的互相相邻的两个线圈部之间。当制造绕组单元(1)时，空白部能够形成在适当位置，并且不需要改变绕组部(2)的匝数(线圈部的数量)。此外，能够利用简单结构调整绕组部(2)的电感值。

Description

绕组单元

技术领域

本发明涉及一种布置在非接触供电装置的供电单元或受电单元上的绕组单元。

背景技术

通常地，作为非接触供电装置，已知谐振式的非接触供电装置。在谐振式的非接触供电装置中，使用可变电容器来调整谐振频率。

然而，当使用大容量电容器时，难以制造可变电容器。由于该原因，期望省略可变电容器。因此，提供了一种结构，该结构具有用于调整非接触供电装置中的线圈的匝数的机构(例如，参见专利文献1)。在专利文献1中描述的非接触供电装置的线圈中，使用一个部件来改变端部的缠绕形状，或者重新缠绕线圈的一部分从而调整线圈的匝数。因此，在不改变电容器的电容的情况下，通过改变线圈的电感值来调整谐振频率。

专利文献1：JP 2014-160702 A

发明内容

然而，在用于专利文献1中描述的非接触供电装置的线圈中，如上所述地使结构复杂从而调整匝数。此外，当匝数改变时，送电侧与受电侧之间的转化率也改变。结果，认为施加于部件(例如，二次电池)的电压也改变。此外，当将非接触供电装置的受电侧单元安装在车辆上时，为了得到期望的电力传输特性，需要根据车辆的类型或形状(车辆高度、安装位置等)来设定线圈的电感值。在这种情况下，当对各个模型设置特定的绕组单元时，成本增加。由于该原因，为了使得部件通用，已经期望能够调整电感值的绕组单元。

本发明的目的是提供一种绕组单元，该绕组单元具有不需要改变绕组部的匝数的简单结构，并且能够控制电感值。

为了解决以上问题并且实现目的，根据第一方面的本发明是一种绕组单元，包括：用于传输/接收电力的绕组部，该绕组部由布置在预定的布置方向上的多匝的线圈部构成；和收纳部，该收纳部在所述布置方向上具有收纳空间，该收纳空间除了能够收纳所述绕组部之外，还能够收纳至少一匝的所述线圈部。空白部形成于所述绕组部中的彼此相邻的两个所述线圈部之间、或形成在所述绕组部的在所述布置方向上的端部的线圈部与所述收纳部之间，所述空白部具有间隙，该间隙具有至少一匝的所述线圈部在所述布置方向上的尺寸。

根据第二方面的本发明是根据第一方面的本发明，其中，移动制约部设置在所述收纳部中，以制约构成所述绕组部的所述线圈部向所述空白部的移动。

根据第三方面的本发明是根据第二方面的本发明，其中，所述移动制约部包括置于所述线圈部上的保持槽和形成在所述保持槽之间的突起。

根据第四方面的本发明是根据第一至第三方面的任意一项的本发明，其中，所述绕组部形成为使得所述线圈部在作为所述布置方向的径向上对齐，所述收纳部包括沿着所述绕组部的在所述径向上的内侧的内壁部，和被所述内壁部围绕并且能够放置连接于所述绕组部的电路部件的部件布置部，并且在所述内壁部中形成内壁通过部，用于连接所述绕组部与所述电路部件的电线穿过该内壁通过部。

根据第五方面的本发明是根据第一至第四方面的任意一项的本发明，其中，所述绕组部形成为使得所述线圈部在作为所述布置方向的径向上对齐，所述收纳部具有沿着所述绕组部的在所述径向上的外侧的外壁部，并且在所述外壁部中形成外壁通过部，用于连接所述绕组部与外部件的电线穿过该外壁通过部。

根据第六方面的本发明是根据第一至第五方面的任意一项的本发明，其中，所述绕组部形成为使得所述线圈部在作为所述布置方向的径向上对齐，并且所述收纳部具有：底板部，所述绕组部放置在该底板部上；和直立壁，该直立壁从所述底板部直立，并且位于所述空白部上。

根据第一方面的本发明，当制造绕组单元时，由于收纳部具有除了绕组部还能够收纳至少一匝的线圈部的收纳空间，所以能够将空白部形成在适当位置处。此外，通过调整未设置线圈部的空白部的位置，改变由于使电流经过绕组部而产生的磁通量的通过模式，并且改变绕组部的电感值。此时，不需要改变绕组部2的匝数(线圈部的数量)，并且能够利用简单构造调整绕组部2的电感值。

例如，可以通过下面的过程来制造这样的绕组单元的绕组部。首先，实验性地得到空白部的位置与绕组部的电感值之间的关系。接着，确定非接触供电装置的谐振频率的设计值，并且得到使得谐振频率为上述设计值所需的绕组部的电感值。空白部定位在具有上述电感值的位置，并且绕组部形成在那里。并且，空白部可以是简单空间，或者可以被填充除了线圈部之外的部件。

根据第二方面的本发明，能够防止在制造绕组单元之后的线圈部向空白部的移动，并且能够防止绕组部的电感值的意外改变。

根据第三方面的本发明，由于将线圈部置于保持槽上，所以能够通过突起容易地制约线圈部向空白部的移动。

根据第四方面的本发明，不需要改变绕组部的匝数，从而如上所述来调整电感值。因此，能够恒定地维持在径向上将电线从绕组部向内侧拉出的位置，并且电线能够容易地贯穿内壁插入孔321。此外，不需要根据匝数而改变电容器12的朝向和布置。

根据第五方面的本发明，不需要改变绕组部的匝数，从而如上所述来调整电感值。因此，能够恒定地维持在径向上将电线从绕组部向外侧拉出的位置，并且电线能够容易地贯穿外壁通过部。

根据第六方面的本发明，由于直立壁从底板部直立，所以能够提高收纳空间的强度。换句话说，即使将外力施加于收纳空间，也难以发生使得底板部弯曲或扭曲的变形。此外，由于将直立壁设置在空白部上，所以能够抑制由于直立壁而引起的绕组单元的整体尺寸的增大。并且，直立壁可以与底板部一体地形成，并且直立壁可以与底板部分别形成。而且，直立壁围绕空白部的整个外周布置，并且可以设置在径向上间隔的多个直立壁。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的绕组单元布置在其中的供电单元的透视图；

图2A是沿着图1的X-X线截取的截面图；

图2B是示出未将绕组部布置在图2A中的状态的截面图；

图3是示出绕组单元中的电线引出结构的立体图；

图4是图示出用于绕组单元中的空白部的位置的绕组部的电感值的图像；

图5是示出根据本发明的一个变形例的绕组单元的透视图；

图6是示出根据本发明的另一个变形例的绕组单元的主要部分的截面图；

图7是示出根据本发明的另一个变形例的绕组单元的主要部分的截面图；

图8是示出根据本发明的另一个变形例的绕组单元布置在其中的供电单元的透视图；

图9是示出绕组单元的主要部分的平面图；以及

图10是示出根据本发明的另一个变形例的绕组单元的主要部分的截面图。

参考标记列表

1 绕组单元

2 绕组部

3 外壳(收纳部)

4、5 电线

11 供电部(外部件)

12 电容器(电路部件)

21-28 线圈部

20 空白部

31 底板部

32 内壁部

33 外壁部

34 直立壁

3A 收纳空间

3B 部件布置部

311-319 保持槽

310 突起

321 内壁插入孔(内壁通过部)

331 外壁插入孔(外壁通过部)

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。图1是示出绕组单元布置在其中的供电单元的透视图。图2A是沿着图1的X-X线截取的截面图。图2B是示出未将绕组部布置在图2A中的状态的截面图。图3是示出绕组单元中的电线引出结构的立体图。图4是图示出用于绕组单元中的空白部的位置的绕组部的电感值的图象。

本发明的实施例的绕组单元1设置在与未示出的受电单元一起构成非接触供电装置的供电单元10中。如图1所示，绕组单元1包括绕组部2和外壳3，该外壳作为用于收纳绕组部2的收纳部。供电单元10包括作为布置在外壳3外部的外部件的供电部11，和作为被收纳在外壳3中的电路部件的电容器12。通过电线4将绕组部2与电容器12连接，通过电线5将绕组部2与供电部11连接，通过电线6将供电部11与电容器12连接，并从而形成LC电路。在非接触供电装置中，例如，将供电单元安装在停车区域的地面上，并且将受电单元安装在车辆上。使用具有连接于商用电源的逆变器的供电部11对设置在车辆中的二次电池充电。

如图2A所示，绕组部2形成为卷轴状(即，螺旋状)，并且由布置在径向上的多匝的线圈部21-28构成。在图2A所示的实例中，在第二线圈部22与第三线圈部23之间形成空白部20。第二线圈部22定位在从径向上的内侧数的第二位，并且第三线圈部23定位在从径向上的内侧数的第三位。绕组部2经由位于其内侧的电线4连接于电容器12，并且绕组部2经由位于其外侧的电线5连接于供电部11。

多匝的线圈部21-28由一根连续的电线100形成。在本发明的实施例中，弯曲部21A-27A形成在相同的周向位置处，并且它们是绕组部2中的电线4与5之间的连接的虚拟分隔部。在最内侧的线圈部21中，通过弯曲电线100，使得电线100从与电线4的连接部起沿着下面描述的外壳3的内壁部32的外侧缠绕，并且当再次到达与电线4的连接部时，将电线100已被缠绕的部分布置在径向上的外侧处，从而形成弯曲部21A。因此，线圈部21表示从与电线4的连接部起到弯曲部21A的范围。并且，其它线圈部22-28与线圈部21相同。

通过在外壳3的下述的保持槽311-319中的一个保持槽中不设置线圈部，形成空白部20。换句话说，在彼此相邻布置的两个线圈部22、23之间形成间隙，该间隙等于或大于一匝的线圈部的径向尺寸。由于在绕组部2中形成了空白部20，所以将绕组部2分为内侧部2A和外侧部2B，该内侧部2A包括从径向上的内侧数的第一和第二线圈部21、22，该外侧部2B包括从径向上的内侧数的第三至第八线圈部23-28。

外壳3具有底板部31、从底板部31垂直延伸的内壁部32以及从底板部31垂直延伸的外壁部33，并且该外壳3形成为一个表面打开的箱形。此外，在图1中，利用双点划线示出内壁部32和外壁部33。在外壳3中，布置在底板部31上且布置在内壁部32与外壁部33之间的部分成为能够收纳绕组部2的收纳空间3A。位于径向上的最内侧的线圈部21沿着内壁部32的外侧定位，并且位于径向上的最外侧的线圈部28沿着外壁部33的内侧定位。此外，在外壳3中，布置在底板部31上且由内壁部32围绕的部分成为部件布置部3B。电容器12位于部件布置部3B上。并且，可以将盖部件布置于外壳的开口。

在底板部31的上表面上，在内壁部32与外壁部33之间形成九个保持槽311-319，从而能够放置各个一匝的线圈部，并且在两个保持槽之间形成突起310。保持槽311-319形成为沿着构成绕组部2的电线100的外周面的形状。换句话说，在本发明的实施例中，相对于具有圆形截面的电线100，保持槽311-319形成为具有半圆形截面。分别将线圈部21-28置于第一、第二、第四-第九保持槽311、312、314-319上。第三保持槽313上不放置线圈部，并从而形成空白部20。

以这种方式，相对于具有八匝的线圈部21-28的绕组部2，在外壳3中形成九个保持槽311-319。由于该原因，外壳3的收纳空间3A形成为：除了径向上的绕组部2之外，还能够收纳一匝的线圈部。

利用保持槽312与313之间的突起310，制约保持槽312上放置的线圈部22向其中形成有空白部20的保持槽313移动。以相同的方式，利用保持槽313与314之间的突起310，制约保持槽314上放置的线圈部23向其中形成有空白部20的保持槽313移动。因此，由保持槽311-319和突起310构成移动制约部。

如图3所示，在内壁部32中，形成了内壁插入孔321作为用于连接收纳空间3A与部件布置部3B的内壁通过部。电线4和6插入到内壁插入孔321内，并且从此通过。

如图3所示，在外壁部33中，形成了外壁插入孔331作为用于连接收纳空间3A与外壳的外侧的空间S的外壁通过部。电线5和6插入到外壁插入孔331内，并且从此通过。

在如上所述的本发明的实施例的绕组单元1中，空白部20形成在从绕组部2的内侧数的第二线圈部22与第三线圈部23之间，但是不限于此。例如，当将包括八个线圈部(八匝)的绕组部2收纳在外壳3中时，能够通过不在九个保持槽311-319中的任意一个保持槽放置而形成空白部。更具体地，空白部可以形成在绕组部2中的任意两个彼此相邻的线圈部之间，并且可以形成在径向上的最内侧的线圈部21与内壁部32之间。另外，空白部可以形成在径向上的最外侧的线圈部28与外壁部33之间。

以这种方式，改变空白部的形成位置。由于该原因，绕组部2的电感值改变。这里，图4示出了绕组部2的电感值对空白部的形成位置的相依性。图4的图象中的垂直轴的形成位置n是指空白部形成在从径向上的外侧数的第n个保持槽上。例如，当n等于1(n＝1)时，空白部形成在最外侧的保持槽319上。当n等于2(n＝2)时，空白部形成在位于从外侧数的第二位的第二保持槽上。

如图4所示，随着空白部的形成位置从最外侧朝着内侧靠近(即，随着n变大)，电感值变小。当n等于4(n＝4)时，电感值变为最小值。此外，随着空白部的形成位置朝着内侧进一步靠近(即，随着n变大)，电感值变大。换句话说，当空白部靠近绕组部2的在径向上的中心形成时，电感值变小。以这种方式，绕组部2的电感值根据空白部的形成位置而改变。

这里，将说明用于制造绕组单元1的过程和方法。首先，针对非接触供电装置的各种条件(例如，供电单元与受电单元之间的距离，以及供电部11的逆变器的特性等)来确定谐振频率的设计值。接着，确定电容器12的电容，从而得到电容的实际测量值。基于这样的实际测量值，能够得到使谐振频率为上述设计值所需的绕组部2的电感值。基于如图4所示的预先通过试验得到的电感值与使得绕组部2具有该电感值的形成位置之间的关系来确定空白部的形成位置n。

通过缠绕电线10，使得空白部形成在如上述得到的形成位置n而形成绕组部2。此时，可以沿着保持槽缠绕电线10，并且在与外壳3独立地形成绕组部2之后，可以将绕组部2收纳在外壳3中，从而将各个线圈部置于保持槽上。这样制造的绕组单元1与电容器12通过电线4-6连接，并从而构成供电单元10。

根据如上所述的本发明的实施例，存在下面的效果。更具体地，当制造绕组单元1时，由于外壳3具有收纳空间3A，除了绕组部2之外还能够收纳至少一匝的线圈部，所以空白部能够形成在适当位置处。此外，需要改变绕组部2的匝数(线圈部的数量)，并且能够利用简单构造来调整绕组部2的电感值。

以这种方式，能够通过调整绕组部2的电感值而控制非接触供电装置的谐振频率。由于该原因，当改变非接触供电装置的设计并且改变设计值时，能够使外壳3通用化。此外，当电容器12的电容发生变化时，能够调整电感值，使得谐振频率是设计值。此外，能够通过使用具有大的电容变化的电容器来降低成本。

此外，当通过改变车辆类型和非接触供电装置的受电单元的安装位置来改变供电单元的绕组部与受电单元的绕组部之间的位置关系(诸如线圈之间的距离)时，那些绕组部之间的磁耦合的状态改变，并且电力传输特性改变。此时，在本发明的实施例中，如上所述，由于能够利用简单构造调整绕组部2的电感值，所以能够容易地得到期望的电力传输特性。

此外，移动制约部包括保持槽311-319和突起310，并且制约线圈部向空白部的移动。从而，能够控制绕组部2的电感值的意外改变。

而且，不需要改变绕组部2的匝数从而如上所述来调整电感值。因此，能够恒定地维持在径向上将电线4从绕组部2向内侧拉出的位置，并且电线4能够容易地贯穿内壁插入孔321。此外，不需要根据匝数而改变电容器12的朝向和布置。并且，能够恒定地维持在径向上将电线5从绕组部2向外侧拉出的位置，并且电线5能够容易地贯穿外壁插入孔331。

需要理解的是，本发明不限于以上实施例。本发明包括能够实现本发明的目的的任意其它结构等，并且还包括下面的变形例等。

例如，虽然在以上实施例中，通过布置在作为布置方向的径向上的多匝的线圈部21-28来形成绕组部2，但是，如图5所示，可以通过布置在作为布置方向的轴向上的多个线圈部来形成绕组部7。在图示出的实例中，在轴向上彼此相邻的两个线圈部之间形成空白部70，但是不限于此。空白部可以形成在轴向上的端部的线圈部与外壳3的和该轴向上的端部的线圈部对置的壁部之间。并且，在绕组部7中，电线缠绕在绕线筒71的周围。绕线筒71具有用于固定电线的功能，并且制约线圈部朝着空白部70移动。

此外，在以上实施例中，移动制约部由保持槽311-319和突起310构成，但是不限于此。移动制约部可以是能够制约线圈部朝着空白部移动的任意部分。例如，底板部31的顶面可以平坦地形成，多个突起可以是直立的，并且突起之间的空间可以成为保持槽。换句话说，保持槽可以不具有沿着电线的外周面的形状。

此外，如图6A所示，可以使用保持部8作为移动制约部，用于从径向按压布置在绕组部2的径向上的线圈部。在图6A所示的实例中，空白部形成在径向上的最外侧的线圈部与外壁部33之间。线圈部夹在保持部8与内壁部32之间，并从而制约线圈部向空白部20的移动。此外，当空白部形成在两个线圈部之间时，将保持部设置在空白部上。线圈部夹在一对保持部之间，并从而可以制约线圈部向空白部的移动。而且，如图6B所示，在绕组部2被收纳在外壳3中的状态下，将树脂部件9灌装在收纳空间3A中。通过树脂部件9来制约绕组部2中的线圈部的移动。由于该原因，可以将树脂部件9用作移动制约部。此外，当绕组部2几乎不变形并且线圈部难以充分地向空白部移动时，可以省略移动制约部。

此外，在以上实施例中，虽然作为内壁通过部的内壁插入孔321形成在内壁部32中，并且作为外壁通过部的外壁插入孔331形成在外壁部33中，但是内壁通过部和外壁通过部可以是电线能够通过的任意部分。例如，内壁通过部和外壁通过部可以形成为切口状。此外，当将电线从绕组部2立体地拉出并且越过内壁和外壁布设时，可以不形成内壁通过部和外壁通过部。另外，当电线不需要穿过内壁通过部和外壁通过部时，可以不形成内壁通过部和外壁通过部。

此外，在以上实施例中，虽然外壳在径向上具有除了绕组部2之外还能够收纳一匝的线圈部的收纳空间3A，但是收纳空间3A可以是除了绕组部2之外还能够收纳两匝以上的线圈部。此时，如图7A所示，除了绕组部2之外，收纳空间3A还能够收纳两匝的线圈部，并且空白部20可以形成在两个位置处。此外，如图7B所示，可以形成具有两匝的线圈部的径向尺寸的空白部。

而且，在以上实施例中，虽然形成在底板部31顶面上的保持槽311-319中的任意一个保持槽成为空白部，并且突起31位于空白部中，但是可以在空白部上设置直立壁。换句话说，如图8所示，直立壁34可以从绕组部2安装在其上的底板部31直立。此时，如图9A所示，直立壁34围绕空白部20的整个周边布置，除了线圈部之间的弯曲部22A，并且形成为C状。此外，如图9B所示，可以设置在径向隔开的多个直立壁34。

通过以这种方式设置直立壁34，即使将外力施加于外壳3，也难以发生使得底板部31弯曲或扭曲的变形。因此，能够提高外壳3的强度。由于将直立壁34设置在空白部20上，所以能够抑制由于设置了直立壁34而引起的绕组单元的整体尺寸的增大。

如图10A所示，直立壁34可以具有比构成绕组部2的电线的直径大的高度尺寸(突出尺寸)，并且可以抵接在保护盖35上。根据这样的结构，即使保护盖35具有低强度并且简单地形成，也难以发生变形，并且能够防止将载荷加到绕组部2。此外，当保护盖35的强度足够时，直立壁34可以比电线低。直立壁34可以具有能够提高外壳3的强度的适当高度。

此外，如图10A所示，可以将直立壁34布置成使得所有的空白部20填充在径向上，并且直立壁34可以抵接在构成绕组部2的电线上。换句话说，可以将直立壁34用作用于防止线圈部向空白部移动的移动制约部。另外，如图10B所示，直立壁34可以不抵接在构成绕组部2的电线上，并且可以不用作移动制约部。

如图10A和10B所示，直立壁34可以与底板部31分离地形成。此外，如图10C所示，直立壁34可以与底板部31一体地形成。

在以上实施例中，虽然将具有绕组单元1的非接触供电装置设置在车辆上，例如，但是可以将绕组单元1布置在用于对通信装置的终端充电的非接触供电装置上。

另外，虽然在以上描述中公开了用于实施本发明的最好的结构、方法等，但是本发明不限于以上描述。即，虽然已经基于特定的实施例特别图示出和描述了本发明，但是本领域技术人员能够在不背离本发明的技术理念和目的的范围内对上述实施例的形状、材料、体积和其它详细结构情况增加各种修改。因此，由于为了更容易地理解本发明而做出了如上所述的限制形状、材料等的描述作为实例，并且以上描述不限制本发明，所以具有去除了对形状、材料等的一部分或全部限制的名称的部件的描述也包括在本发明中。

Claims

1.一种布置在非接触供电装置的供电单元或受电单元上的绕组单元，包括：

用于传输/接收电力的绕组部，该绕组部由布置在预定的布置方向上的多匝的线圈部构成；和

收纳部，该收纳部在所述布置方向上具有收纳空间，该收纳空间除了能够收纳所述绕组部之外，还能够收纳至少一匝的所述线圈部，

其中，空白部形成于所述绕组部中的彼此相邻的两个所述线圈部之间、或形成在所述绕组部的在所述布置方向上的端部的所述线圈部与所述收纳部之间，所述空白部具有间隙，该间隙具有至少一匝的所述线圈部在所述布置方向上的尺寸。

2.根据权利要求1所述的绕组单元，

其中，移动制约部设置在所述收纳部中，以制约构成所述绕组部的所述线圈部向所述空白部的移动。

3.根据权利要求2所述的绕组单元，

其中，所述移动制约部包括置于所述线圈部上的保持槽和形成在所述保持槽之间的突起。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的绕组单元，

其中，所述绕组部形成为使得所述线圈部在作为所述布置方向的径向上对齐，

所述收纳部包括沿着所述绕组部的在所述径向上的内侧的内壁部，和被所述内壁部围绕并且能够放置连接于所述绕组部的电路部件的部件布置部，并且

在所述内壁部中形成内壁通过部，用于连接所述绕组部与所述电路部件的电线穿过该内壁通过部。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的绕组单元，

所述收纳部具有沿着所述绕组部的在所述径向上的外侧的外壁部，并且

在所述外壁部中形成外壁通过部，用于连接所述绕组部与外部件的电线穿过该外壁通过部。

6.根据权利要求1至5的任意一项所述的绕组单元，

其中，所述绕组部形成为使得所述线圈部在作为所述布置方向的径向上对齐，并且

所述收纳部具有：底板部，所述绕组部放置在该底板部上；和直立壁，该直立壁从所述底板部直立，并且位于所述空白部上。