CN108140478B - 线圈装置 - Google Patents

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Abstract

送电线圈装置具备：第一螺旋线圈，其具有绕轴线形成螺旋状的第一导线；以及第二螺旋线圈，其具有绕轴线形成螺旋状的第二导线，第一螺旋线圈与第二螺旋线圈并联地电连接，第一导线以及第二导线沿着轴线的方向并排设置。

Description

线圈装置
技术领域
本公开涉及线圈装置。
背景技术
作为传输电力的装置，已知有非接触供电系统。非接触供电系统是利用由线圈产生的电磁感应或者磁共振等的供电系统。该系统从送电装置向不与送电装置直接接触的受电装置传输电力。该系统例如应用于用于对电动车、插电式混合动力车之类的将电作为能源利用的移动体进行充电的系统等。在这样的充电系统中，受电装置安装于电动车的机架等，送电装置配置在车辆下方。
作为非接触供电系统所使用的线圈装置，已知有专利文献1记载的技术。该线圈装置具有多个基板，多个基板设置有缠绕成螺旋状的线圈导体。基板沿其厚度方向层叠。而且，线圈导体被作为一根导体。
专利文献1：日本特开2011-86890号公报
线圈间的功率效率基于线圈的电感。因此在专利文献1的线圈装置中，为了使电感变大，而使线圈的匝数增加。但是若增加匝数，则线圈的导线变长，因而导线的电阻变大。若该电阻变大，则发生铜损，因而使线圈产生焦耳热。若产生焦耳热，则导致功率效率下降。
发明内容
在本公开中，对能够确保预期的电感，并且抑制焦耳热的产生的线圈装置进行说明。
本公开的一个方式为线圈装置，具备：第一螺旋线圈，其具有绕轴线形成螺旋状的第一导线；以及第二螺旋线圈，其具有绕轴线形成螺旋状的第二导线，第一螺旋线圈与第二螺旋线圈并联地电连接，第一导线相对于第二导线在轴线的方向上相邻。
根据本公开的线圈装置，能够确保预期的电感，并且能够抑制焦耳热的产生。
附图说明
图1是表示包括本公开的第一实施方式的送电线圈装置的非接触供电系统的结构的剖视图。
图2是表示图1所示的送电线圈装置所具备的送电线圈部的结构的剖视图。
图3是示意地示出图1所示的送电线圈装置的电连接结构的图。
图4是表示本公开的第二实施方式的送电线圈装置所具备的送电线圈部的结构的分解立体图。
图5是表示图4所示的送电线圈部的剖面的立体图。
图6是图4所示的送电线圈部的剖视图。
图7是表示第二实施方式的送电线圈装置的变形例的剖视图。
图8是表示第二实施方式的送电线圈装置的其他变形例的剖视图。
图9(a)部分是在第三实施方式中送电线圈装置所具备的送电线圈部的剖视图。(b)部分以及(c)部分是表示在第三实施方式中送电线圈装置的变形例的剖视图。
图10是表示在第三实施方式中送电线圈装置的其他变形例的剖视图。
具体实施方式
本公开的一个方式为线圈装置，具备：第一螺旋线圈，其具有绕轴线形成螺旋状的第一导线；第二螺旋线圈，其具有绕轴线形成螺旋状的第二导线，第一螺旋线圈与第二螺旋线圈并联地电连接，第一导线相对于第二导线在轴线的方向上相邻。
送电线圈装置具有两个螺旋线圈亦即第一螺旋线圈和第二螺旋线圈。因此认为送电线圈装置是第一螺旋线圈与第二螺旋线圈磁耦合而成的。而且，与该耦合程度对应的电感是送电线圈装置的总电感。在该送电线圈装置中，第一导线相对于第二导线在轴线的方向上相邻。根据这样的配置，第一导线产生的磁场与第二导线产生的磁场的磁耦合程度提高。另外，第一螺旋线圈以及第二螺旋线圈的电感受第一螺旋线圈以及第二螺旋线圈的温度的影响。在该送电线圈装置中，第一导线与第二导线并联连接。根据这样的并联连接，送电线圈装置的电阻比第一螺旋线圈或者第二螺旋线圈中的每一个的电阻小。于是抑制第一螺旋线圈以及第二螺旋线圈的焦耳热的产生。因此在送电线圈装置中，将影响总电感的磁耦合程度确保为预期的值，从而抑制焦耳热的产生。由此送电线圈装置能够确保预期的电感，并且抑制焦耳热的产生。
在几个方式中，线圈装置也可以构成为：还具备磁性部件，该磁性部件包括与轴线交叉的主面，第一螺旋线圈具有基于第一导线与主面之间的距离的第一电感，第二螺旋线圈具有基于第二导线与主面之间的距离的第二电感，第一螺旋线圈以及第二螺旋线圈使第一电感与第二电感的差量变小。根据使第一电感与第二电感的差量变小的结构，在第一螺旋线圈中流动的电流与在第二螺旋线圈中流动的电流的差量变小。即，抑制第一螺旋线圈以及第二螺旋线圈中的电流的偏差。通过抑制电流的偏差，由此抑制第一螺旋线圈以及第二螺旋线圈中的焦耳热的产生。
在几个方式中，线圈装置也可以将第一导线以及第二导线分别配置于第一线圈层，并且分别配置在沿轴线的方向相对于第一线圈层离开的第二线圈层。根据该配置，从铁氧体板到第一螺旋线圈的平均距离与从铁氧体板到第二螺旋线圈的平均距离的差异变小。因此抑制由电流的偏差引起的焦耳热的产生。
在几个方式中，线圈装置也可以在第一线圈层以及第二线圈层中将第一导线以及第二导线沿着与轴线交叉的方向交替地配置。根据该配置，从铁氧体板到第一螺旋线圈的平均距离与从铁氧体板到第二螺旋线圈的平均距离的差异进一步变小。因此，进一步抑制由电流的偏差引起的焦耳热的产生。
在几个方式中，也可以在第一线圈层中，第一导线配置在比第二导线靠外侧，第一线圈层中的第一导线的匝数比第二导线的匝数少，在第二线圈层中，第二导线配置在比第一导线靠外侧，第二线圈层中的第二导线的匝数比第一导线的匝数少。根据该配置，从铁氧体板到第一螺旋线圈的平均距离与从铁氧体板到第二螺旋线圈的平均距离的差异变小。另外，第一导线以及第二导线的从第一线圈层向第二线圈层的配置的改变、以及从第二线圈层向第一线圈层的配置的改变的次数减少。因此能够使总电感下降，并且容易进行第一螺旋线圈以及第二螺旋线圈的制造，并且也能够容易进行线圈装置的组装。
在几个方式中，也可以将第一导线配置于第一线圈层，第二导线配置于沿轴线的方向相对于第一线圈层离开的第二线圈层。根据该配置，送电线圈装置也能够确保预期的电感，并且抑制焦耳热的产生。
在几个方式中，线圈装置也可以构成为还具备磁性部件，该磁性部件包括与轴线交叉的主面，第一螺旋线圈具有基于第一导线与主面之间的距离的第一电感，第二螺旋线圈具有基于第二导线与主面之间的距离的第二电感，第一螺旋线圈以及第二螺旋线圈使第一电感与第二电感的差量变大。根据该结构，能够设定与预期的设计条件相应的电感的差量。
在几个方式中，也可以第一导线具有第一输入部和第一输出部，第二导线具有第二输出部和第二输入部，第一输入部与第二输出部扭绞并且与第二输入部连接，第二输入部与第一输出部扭绞并且与第一输入部连接。
在送电线圈装置中，第一输入部与第二输出部扭绞。该构造是所谓的双股扭绞电缆构造。因此由在第一导线与第二导线流动的电流引起的磁通相互抵消，因此能够抑制噪声的产生。另外，由从外部作用的磁通产生的成为噪声的电流相互抵消，因此能够抑制从外部作用的磁通的影响。根据该结构，能够将相互扭绞的第一输入部与第二输出部配置为从螺旋的外侧延伸。另外，能够将相互扭绞的第二输入部与第一输出部配置为从螺旋的内侧延伸。因此在使第一螺旋线圈与第二螺旋线圈层叠时，能够容易进行各自的布线设计。
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。另外，在附图说明中对相同要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。另外，各附图是用于说明而制成的，并以特别强调的方式描绘说明的对象部位，因此附图中的各部件的尺寸比率不一定与实际一致。
〔第一实施方式〕
对第一实施方式的送电线圈装置、和具备该送电线圈装置的非接触供电系统进行说明。如图1所示，非接触供电系统1具备送电线圈装置2和受电线圈装置3。非接触供电系统1从送电线圈装置2以非接触方式向受电线圈装置3供给电力。送电线圈装置2以及受电线圈装置3以在上下方向(对置方向)上分离的方式配置。送电线圈装置2例如设置于停车场等路面R。受电线圈装置3例如搭载于电动车(移动体)EV。非接触供电系统1构成为：利用磁共振方式或者电磁感应方式等线圈间的磁耦合，对到达停车场等的电动车EV供给电力。
送电线圈装置2设置为从路面R向上方突出。送电线圈装置2形成扁平的锥台状或长方体状。送电线圈装置2与控制器、变换器等(均未图示)连接。对送电线圈装置2供给由直流电源、交流电源生成的预期的交流电力。被供给有交流电力的送电线圈装置2产生磁通。另外，送电线圈装置2也可以不从路面R突出而是埋入路面R中。
以下，以送电线圈装置2的具体的结构为例，对本公开的实施方式的线圈装置进行说明。
送电线圈装置2具备：产生磁通的送电线圈部4、和收纳送电线圈部4的壳体6。扁平的壳体6包括基底7和保护罩8。基底7固定于路面R。保护罩8以使在与基底7之间形成收容空间的方式固定于基底7。基底7以及保护罩8例如由树脂制或者非磁性且导电性的材料(例如铝)构成。送电线圈部4具备：矩形板状的磁性部件亦即铁氧体板9、第一螺旋线圈11以及第二螺旋线圈12。第一螺旋线圈11、第二螺旋线圈12配置在铁氧体板9的主面9a上。
第一螺旋线圈11具有作为利兹线的第一导线13。第一导线13被第一保持部件21保持。第一保持部件21例如为矩形平板状。在第一保持部件12的表面形成有供第一导线13配置的槽。第二螺旋线圈12具有作为利兹线的第二导线14。第二导线14被第二保持部件22保持。第二保持部件22例如为矩形平板状。在第二保持部件22的表面形成有供第二导线14配置的槽。第一保持部件21以及第二保持部件22可以分体，也可以一体成型。在第一保持部件21以及第二保持部件22一体成型的情况下，在一体成型部件的一方的表面与另一方的表面双方形成槽。在第一保持部件21以及第二保持部件22是分体的情况下，各个部件的槽可以设置于保护罩8侧的表面或者基底7侧的表面的任一方。在图1中，第一保持部件21的槽设置于基体7侧的表面。第二保持部件22的槽设置于保护罩8侧的表面。与第一保持部件21的槽设置于保护罩8侧的表面的情况相比，第一导线13接近铁氧体板9。其结果，由第一导线13产生的热量经由铁氧体板9而有效地向送电线圈装置2(或者受电线圈装置3)的外部释放。另外，与第二保持部件22的槽设置于基底7侧的表面的情况相比，第二导线14接近保护罩8。其结果，由第二导线14产生的热量经由保护罩8而有效地向送电线圈装置2(或者受电线圈装置3)的外部释放。
图2是示意地示出第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12的电连接结构的图。如图2所示，第一导线13具有：螺旋部13a、第一输入部13b以及第一输出部13c。第一输入部13b设置于螺旋部13a的一方的端部。第一输出部13c设置于螺旋部13a的另一方的端部。在此所说的另一方的端部是从卷绕成螺旋状的第一导线13的内侧延伸的端部。内侧是指在螺旋状的螺旋部13a处接近轴线A的一侧。外侧是指离轴线A远的一侧。螺旋部13a是第一导线13绕轴线A卷绕成螺旋状(螺线状)的部分。在第一螺旋线圈11中，在螺旋部13a处第一导线13从外侧朝向内侧而向右卷绕。轴线A是与铁氧体板9的主面9a的法线方向平行的线。轴线A与主面9a交叉。这样的第一螺旋线圈11也被称为螺旋线圈、环形线圈。
第二螺旋线圈12也具有与第一螺旋线圈11大致相同的结构。即，第二导线14具有：螺旋部14a、第二输入部14b以及第二输出部14c。第二输入部14b设置于螺旋部14a的一方的端部。第二输出部14c设置于螺旋部14a的另一方的端部。在第二螺旋线圈12中，在螺旋部13a处第二导线14从外侧朝向内侧而向左卷绕。在此，构成各个螺旋部13a、14a的第一导线13与第二导线14的长度是大致相同的长度。
在此，对第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12所具有的输入输出部的终端处理进行进一步说明。
第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12并联地电连接。因此从电的角度来看，第一输入部13b在输入端子16处与第二输入部14b连接。另外第一输出部13c在输出端子17处与第二输出部14c连接。
另一方面，从构造的角度来看，第一输入部13b与第二输出部14c相互扭绞。这两根导线扭绞的构造是所谓的双股扭绞电缆构造。同样地，第二输入部14b以及第一输出部13c也扭绞而形成双股扭绞电缆构造。
如图3所示，在铁氧体板9上依次层叠第一线圈层18以及第二线圈层19。在第一线圈层18以及第二线圈层19配置螺旋部13a(参照图2)中的第一导线13以及螺旋部14a(参照图2)中的第二导线14。或者，在第一线圈层18以及第二线圈层19配置螺旋部13a(参照图2)中的第一导线13或者螺旋部14a(参照图2)中的第二导线14。在第一实施方式的送电线圈部4中，第一线圈层18包括螺旋部13a(参照图2)中的第一导线13。第二线圈层19包括螺旋部13a(参照图2)中的第二导线14。在这样的结构中，第一螺旋线圈11的螺旋部13a(参照图2)以及第二螺旋线圈12的螺旋部14a(参照图2)也可以称为平面线圈。在送电线圈部4中，从铁氧体板9侧依次设定第一线圈层18、第二线圈层19。于是，第一螺旋线圈11以及第二螺旋线圈12也按该顺序层叠。即，第一导线13以及第二导线14从铁氧体板9的主面9a沿着轴线A的方向按第一导线13、第二导线14的顺序层叠。
第一螺旋线圈11、第二螺旋线圈12具有相同数量(六圈)的匝数。因此在图3所示的剖面中出现12个第一导线13的剖面、和12个第二导线14的剖面。在第一螺旋线圈11的螺旋部13a中，第一导线13彼此的间隔(即导线间距P1)为等间隔。同样地，在第二螺旋线圈12的螺旋部13a中，第二导线14的导线间距P2为等间隔。另外，第一螺旋线圈11的导线间距P1与第二螺旋线圈12的导线间距P2大致相同。总之，与第一螺旋线圈11相比较，第二螺旋线圈12在构造上仅螺旋部14a的卷绕方向不同，其他物理构造相同。
以下，在与比较例1的线圈装置的作用效果进行对比，并且对送电线圈装置2的作用效果进行说明。
比较例1的线圈装置为单层的螺旋线圈。该螺旋线圈所具有的导线长度是将第一导线13的长度与第二导线14的长度相加的长度。若设定导线的长度，则获得与导线的长度对应的匝数。若获得匝数，则决定基于该匝数的电感。即，比较例1的线圈装置在电气方面相当于将本实施方式的第一导线13与第二导线14串联连接的结构。另外，利用线圈的内径、外形、导线的直径以及导线间距，能够从给出的导线长度获得匝数。并且获得与导线的长度对应的电阻。而且产生基于该电阻的焦耳热。
另一方面，本实施方式的送电线圈部4具有两个螺旋线圈亦即第一螺旋线圈11和第二螺旋线圈12。因此认为送电线圈部4通过将第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12磁耦合而成。送电线圈部4的总电感基于该磁耦合程度而决定。以下，将送电线圈部4的电感称为总电感(LD)，将第一螺旋线圈11的电感称为第一电感(L1)，将第二螺旋线圈12的电感称为第二电感(L2)。送电线圈部4的总电感(LD)基于第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12的磁耦合程度。
首先，对第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12的磁耦合程度进行说明。第一导线13与第二导线14在螺旋状的各自的场所沿轴线A的方向并排设置。根据这样的配置，第一导线13的磁场与第二导线14的磁场的磁耦合程度提高。磁耦合程度通过所谓的耦合系数(k)来表示。在送电线圈装置2中，第一导线13以及第二导线14沿着轴线A并排设置。根据该第一导线13和第二导线14的配置，能够接近理论上耦合系数的最大值。
进一步对磁耦合程度进行说明。如已叙述的那样，送电线圈部4将第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12并联连接。第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12在轴线A的方向上层叠。即，送电线圈部4具有二层并联构造。二层并联构造的送电线圈部4的总电感(LD)在公式(1)中表示。
[公式1]
Figure BDA0001622204960000081
LD：送电线圈部4所具有的总电感
L1：第一螺旋线圈11所具有的第一电感
L2：第二螺旋线圈12所具有的第二电感
M：第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12的互感
互感(M)基于在第一线圈层18中的第一螺旋线圈11与第二线圈层19中的第二螺旋线圈12之间产生的互感。
在此，假设第一电感(L1)与第二电感(L2)相等(L1＝L2＝L)。根据该假设，能够从公式(1)得到公式(2)。另外，根据该假设，互感(M)用公式(3)表示。公式(3)的系数(k)表示线圈彼此的磁耦合程度。公式(3)的系数(k)是所谓的耦合系数。耦合系数(k)是0以上且1以下的数(0≤k≤1)。耦合系数(k)对应于第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12的相对的位置关系。根据第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12的位置关系，耦合系数k能够为0.8以上。在耦合系数k为0.8的情况下，总电感(LD)变成0.9L。
[公式2]
Figure BDA0001622204960000091
[公式3]
Figure BDA0001622204960000092
接下来，对第一螺旋线圈11、第二螺旋线圈12的焦耳热进行说明。送电线圈部4将第一导线13与第二导线14并联连接。因此，送电线圈部4的电阻在公式(4)中表示。
[公式4]
Figure BDA0001622204960000093
RD：送电线圈部4的总电阻
R1：第一螺旋线圈11的电阻
R2：第二螺旋线圈12的电阻
螺旋部13a中的第一导线13的长度与螺旋部14a中的第二导线14的长度相同。这样，例如送电线圈部4的总电阻(RD)相对于第一螺旋线圈11的电阻(R1)为1/2。焦耳热与电阻成比例(Q＝R×I2×t)，因此若电阻变成1/2，则第一螺旋线圈11、第二螺旋线圈12的焦耳热也变成1/2。因此，第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12相互并联连接，因此抑制焦耳热的产生。
因此，在送电线圈装置2中，将第一导线13与第二导线14在轴线A的方向上并排设置，由此作用于提高总电感(LD)的方向的磁耦合程度(耦合系数k)被确保为预期的值。进而，第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12并联地电连接，因此抑制焦耳热的产生。因此送电线圈装置2能够确保预期的电感，并且抑制焦耳热。
另外，在送电线圈装置2中，第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12的输入输出部形成所谓的双股扭绞电缆构造。根据该电缆构造，由在第一导线13与第二导线14中流动的电流引起的磁通相互抵消。因此，送电线圈装置2能够降低从送电线圈装置2向外部放射的噪声。另外，在从外部对第一导线13和第二导线14作用磁通的情况下，由外部磁通引起的噪声有可能与在第一导线13和第二导线14中流动的电流重叠。根据该第一导线13与第二导线14的双股扭绞电缆构造，由从外部作用的磁通产生的成为噪声的电流相互抵消。因此，送电线圈装置2能够抑制从外部作用的磁通的影响。
此外，在送电线圈装置2中，相互扭绞的第一输入部13b与第二输出部14c从螺旋部13a、14a的外侧延伸。另外，相互扭绞的第二输入部14b与第一输出部13c从螺旋部13a、14a的内侧延伸。因此在使第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12层叠时，各自的布线设计变得容易。
〔第二实施方式〕
接下来，对第二实施方式的送电线圈装置2进行说明。
在第一实施方式的说明中，在计算总电感(LD)时，假设为第一螺旋线圈11的第一电感(L1)与第二螺旋线圈的第二电感(L2)相等。但是，即使是在第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12具有相同物理结构以及电气结构的情况下，也存在第一电感(L1)与第二电感(L2)并不是严密地相同的情况。例如，为第一螺旋线圈11以及第二螺旋线圈12配置在铁氧体板板9上的情况。铁氧体板9在磁场中磁化。因此，来自铁氧体板9的磁通影响第一螺旋线圈11以及第二螺旋线圈12的电感。另外，从铁氧体板9至第一螺旋线圈11的距离与从铁氧体板9至第二螺旋线圈12的距离不同，因此有时第一电感(L1)与第二电感(L2)并不是严密地一致。
例如，假设为第一螺旋线圈11与第二螺旋线圈12具有相同物理以及电气结构。在忽略铁氧体板板9的存在时，第一电感(L1)的大小与第二电感(L2)的大小相同。另一方面，在考虑到铁氧体板9的存在时，接近铁氧体板9的第一螺旋线圈11的第一电感(L1)大于离铁氧体板9远的第二螺旋线圈12的第二电感(L2)。若在两个线圈之间产生电感的差异，则在第一螺旋线圈1流动1的电流量与在第二螺旋线圈12流动的电流量相互不同。该电流量的差异也被称为电流的偏差。电流的偏差能够成为第一螺旋线圈11、第二螺旋线圈12中的焦耳热的主要因素。
因此，第二实施方式的送电线圈装置具有用于变小第一螺旋线圈11所具有的第一电感(L1)与第二螺旋线圈12所具有的第二电感(L2)的电感差(L＝|L1-L2|)的结构。以下，对用于变小电感差(ΔL)的结构进行具体地说明。
如图4所示，送电线圈装置2A具备送电线圈部4A。送电线圈部4A具有配置在铁氧体板9上的第一螺旋线圈11A和第二螺旋线圈12A。如图5及图6所示，在第一螺旋线圈11A的螺旋部13a(参照图4)中，第一导线13A分别配置在第一线圈层18和第二线圈层19。在第二螺旋线圈12A的螺旋部14a(参照图4)中，第二导线14分别配置在第一线圈层18和第二线圈层19。换言之，第一线圈层18包括第一导线13A的一部分、和第二导线14A的一部分。另外，第二线圈层19包括第一导线13A的另一部分、和第二导线14A的另一部分。即，第一导线13A以及第二导线14A配置在第一线圈层18和第二线圈层19双方。
第一螺旋线圈11A、第二螺旋线圈12A具有六圈的匝数。在图6所示的剖面中，出现12个第一导线13A的剖面、和12个第二导线14A的剖面。在此为了便于说明，第一导线13A以及第二导线14A从接近轴线A的一侧依次包括：第一卷绕部M1、第二卷绕部M2、第三卷绕部M3、第四卷绕部M4、第五卷绕部M5以及第六卷绕部M6。
在第一线圈层18中的第一、第二、第三、第四卷绕部M1、M2、M3、M4配置有第一导线13A，在第五、第六卷绕部M5、M6配置有第二导线14A。另一方面，在第二线圈层19中的第一、第二、第三、第四卷绕部M1、M2、M3、M4配置有第二导线14A，在第五、第六卷绕部M5、M6配置有第一导线13A。因此，在第一、第二、第三、第四卷绕部M1、M2、M3、M4中，在铁氧体板9的主面9a上依次配置第一导线13A、第二导线14A。即，第一导线13A、第二导线14A沿着从铁氧体板9离开的轴线A的方向依次并排设置。另一方面，在第五、第六卷绕部M5、M6中，在铁氧体板9的主面9a上依次配置第二导线14A、第一导线13A。即，沿着远离铁氧体板9的轴线A的方向依次并排设置第二导线14A以及第一导线13A。
若观察第一导线13A，则配置第一导线13A的层在从第四卷绕部M4至第五卷绕部M5之间，从第一线圈层18变为第二线圈层19。另一方面，若观察第二导线14A，则配置第二导线14A的层在从第四卷绕部M4至第五卷绕部M5之间，从第二线圈层19变为第一线圈层18。
如已叙述的那样，从铁氧体板9至第一导线13的距离(D1)是决定第一电感(L1)的变量之一。同样地，从铁氧体板9至第二导线14的距离(D2)是决定第二电感(L2)的变量之一。因此，第二实施方式的送电线圈装置2A具有用于变小第一螺旋线圈11A所具有的第一电感(L1)与第二螺旋线圈12所具有的第二电感(L2)的电感差(ΔL)的结构。具体而言，送电线圈装置2A使从铁氧体板9至第一螺旋线圈11的平均距离(E1)与从铁氧体板9至第二螺旋线圈12的平均距离(E2)的平均距离差(ΔE)变小。
在此，从铁氧体板9的主面9a至第一线圈层18的距离为距离(D1)。从铁氧体板9的主面9a至第二线圈层19的距离为距离(D2)。于是，如第一实施方式的送电线圈部4那样，在第一螺旋线圈11配置于第一线圈层18的情况下，第一螺旋线圈11的平均距离(E1)为距离(D1)。第二螺旋线圈12的平均距离(E2)为距离(D2)。这样平均距离差(ΔE)为ΔE＝E2-E1＝D2-D1。在该情况下，平均距离差(ΔE)为平均距离(E1)与平均距离(E2)的差量的最大值。在变小该平均距离差(ΔE)的情况下，只要使第一螺旋线圈11A的平均距离(E1)与第二螺旋线圈12A的平均距离(E2)相互接近即可。
理想的是，例如在平均距离(E1)与平均距离(E2)相等的情况下(E1＝E2)，平均距离差(ΔE)为零。即，当配置在第一线圈层18的第一导线13A的长度与配置在第二线圈层19的第二导线14A的长度相等的情况下，平均距离(E1)为E1＝(D1+D2)/2。同样地，当配置在第一线圈层18的第二导线14的长度与配置在第二线圈层19的第二导线14的长度相等的情况下，平均距离(E2)为E2＝(D1+D2)/2。
该平均距离差(ΔE)无需为零。即，只要比上述的差量的最大值(距离(D2-D1))小即可。因此，螺旋部13a中的第一导线13A的一部分配置在第一线圈层18。另外，其他部分配置在第二线圈层19。于是，与螺旋部13a中的第一导线13全部配置在第一线圈层18的情况相比，第一螺旋线圈11A的平均距离(E1)变大。因此，第一螺旋线圈11A的平均距离(E1)接近第二螺旋线圈12A的平均距离(E2)。另一方面，螺旋部14a中的第二导线14A的一部分配置在第一线圈层18。而且，其他部分配置在第二线圈层19。于是，与螺旋部14a中的第二导线14A全部配置在第二线圈层19的情况相比，第二螺旋线圈12A的平均距离(E2)变小。因此，第二螺旋线圈12A的平均距离(E2)接近第一螺旋线圈11A的平均距离(E1)。
因此，在第二实施方式的送电线圈部4A中，通过使最外侧的区域(第六卷绕部M6)以及与其相邻的区域(第五卷绕部M5)、和比上述区域靠内侧的区域(第一、第二、第三、第四卷绕部M1、M2、M3、M4)来使第一导线13A以及第二导线14A的配置不同。这是基于卷绕一圈所需的导线的长度越靠外侧就越长。即，为了使配置在第一线圈层18的导线与配置在第二线圈层19的导线的长度一致，只要使第一线圈层18中的导线的匝数与第二线圈层19中的导线的匝数不同即可。根据这样的送电线圈部4A，第一螺旋线圈11A的平均距离(E1)与第二螺旋线圈12A的平均距离(E2)的平均距离差(ΔE)变小。由此，能够变小第一螺旋线圈11A的第一电感(L1)与第二螺旋线圈12A的第二电感(L2)的平均距离差(ΔE)。因此，根据第二实施方式的送电线圈装置2A，抑制在第一螺旋线圈11A以及第二螺旋线圈12A中流动的电流的偏差。而且抑制第一螺旋线圈11A、第二螺旋线圈12A中的焦耳热。
另外，第二实施方式的送电线圈装置2A所具备的送电线圈部4A并不限于图6所示的结构。
〔变形例1〕
例如，如图7的(a)部分所示，变形例1的送电线圈装置2B具备送电线圈部4B。在送电线圈部4B中，第一导线13B和第二导线14B也可以从螺旋部13a、14a(参照图2)的内侧朝向外侧(沿着与轴线A交叉的方向)每隔一圈地交替地配置。即，第一导线13B与第二导线14B每隔一圈使所配置的第一线圈层18与第二线圈层19交替。根据该结构，能够进一步变小第一螺旋线圈11B的平均距离(E1)与第二螺旋线圈12B的平均距离(E2)的平均距离差(ΔE)。
〔变形例2〕
如图7的(b)部分所示，变形例2的送电线圈装置2C具备送电线圈部4C。在送电线圈部4C中，第一导线13C与第二导线14C也可以从螺旋部13a、14a(参照图2)的内侧朝向外侧每隔两圈而交替地配置。即，第一导线13C与第二导线14C每隔两圈使所配置的第一线圈层18与第二线圈层19交替。根据该结构，能够采用简易的构造，并且能够变小第一电感(L1)与第二电感(L2)的电感差(ΔL)。因此能够高效地制造送电线圈装置2C。另外，第一、第二导线13C、14C的第一线圈层18与第二线圈层19的交替并不限定于每隔一圈(一周)，例如也可以每隔180度(半周)、或者90度(1/4周)地交替。
〔变形例3〕
如图7的(c)部分所示，变形例3的送电线圈装置2D具备送电线圈部4D。在送电线圈部4D中，螺旋部13a、14a(参照图2)的最内侧的结构(第一卷绕部M1)与最外侧的结构(第六卷绕部M6)，关于第一导线13D以及第二导线14D具有相同的配置结构，并且配置在它们之间的区域(第二、第三、第四、第五卷绕部M2、M3、M4、M5)可以与螺旋的最内侧(第一卷绕部M1)以及最外侧(第六卷绕部M6)的第一导线13D以及第二导线14D的配置结构不同。根据该结构，能够使变小第一电感(L1)与第二电感(L2)的差量的结构简单。因此能够高效地制造送电线圈装置2D。
〔变形例4〕
在第二实施方式的送电线圈装置2A中，作为用于变小第一电感(L1)与第二电感(L2)的差量的结构，观察了轴线A方向的第一导线13A与第二导线14A的配置。用于变小电感差(ΔL)的结构并不限定于第一导线13A与第二导线14A的配置。
作为决定螺旋线圈的电感的其他变量，可列举出线圈的匝数。如图8的(a)部分所示，送电线圈装置2E具备送电线圈部4E。送电线圈部4E也可以使第一螺旋线圈11E的匝数与第二螺旋线圈12E的匝数相互不同。第一螺旋线圈11E将构成螺旋部13a(参照图2)的第一导线13E全部配置在第一线圈层18。而且，第一螺旋线圈11E的匝数为五圈。第二螺旋线圈12E将构成螺旋部14a(参照图2)的第二导线14E全部配置在第二线圈层19。另外，第二螺旋线圈12E的匝数为六圈。即，离铁氧体板9远的第二螺旋线圈12E的匝数比离铁氧体板9近的第一螺旋线圈11E的匝数多。离铁氧体板9越远的线圈，电感越小，但通过增加匝数，从而使电感变大。由此，通过匝数的调整能够缩小由距铁氧体板9的位置引起的电感的差。
〔变形例5〕
作为决定螺旋线圈的电感的又一其他变量，可列举出线圈的内径以及外径。如图8的(b)部分所示，送电线圈装置2F具备送电线圈部4F。送电线圈部4F也可以使第一螺旋线圈11F的内径H1与第二螺旋线圈12F的内径H2相互不同。另外，还可以使第一螺旋线圈11F的外径H3与第二螺旋线圈12F的外径H4相互不同。具体而言，第一螺旋线圈11F的内径H1小于第二螺旋线圈12F的内径H2。进而，第一螺旋线圈11F的外径H3小于第二螺旋线圈12F的外径H4。
〔变形例6〕
作为决定螺旋线圈的电感的又一其他变量，可列举出导线间距。如图8的(c)部分所示，送电线圈装置2G具备送电线圈部4G。送电线圈部4G也可以使第一螺旋线圈11G的导线间距P1与第二螺旋线圈12G的导线间距P2相互不同。具体而言，第一螺旋线圈11G的导线间距P1大于第二螺旋线圈12G的导线间距P2。
根据上述变形例4、5、6的送电线圈装置2E、2F、2G，在不考虑铁氧体板9的存在的情况下，第一螺旋线圈11E、11F、11G的第一电感(L1)小于第二螺旋线圈12E、12F、12G的第二电感(L2)。但是在考虑到铁氧体板9的存在的情况下，铁氧体板9对第一螺旋线圈11E、11F、11G的影响，大于铁氧体板9对第二螺旋线圈12E、12F、12G的影响。因此在包含铁氧体板9的影响的情况下，第一电感(L1)与第二电感(L2)的电感差(ΔL)变小。
〔第三实施方式〕
参照图9的(a)部分对第三实施方式的送电线圈装置2H进行说明。第二实施方式的送电线圈装置2A构成为：为了抑制由焦耳热引起的总电感(LD)的下降，变小第一螺旋线圈11A与第二螺旋线圈12A的电感差(ΔL)。螺旋线圈具有线圈的匝数、线圈的内径、线圈的外径、导线间距等作为电感的设计变量。于是，通过调整上述变量，电感差(ΔL)能够设定为预期的值。即，如第二实施方式的送电线圈装置2A那样，也能够将电感差(ΔL)设定为较小的值。相反地，如第三实施方式的送电线圈装置2H那样，还能够将电感差(ΔL)设定为较大的值。另外，以下对存在铁氧体板9的情况进行说明，但也可以不设置铁氧体板9，而仅调整线圈的匝数、线圈的内径、线圈的外径及导线间距等，来变大电感差(ΔL)。
送电线圈装置2H具有用于变大电感差(ΔL)的结构。具体而言，选择线圈的匝数作为变量。第一螺旋线圈11H将构成螺旋部13a(参照图2)的第一导线13H全部配置在第一线圈层18。第二螺旋线圈12H将构成螺旋部14a(参照图2)的第二导线14H全部配置在第二线圈层19。另外，第一螺旋线圈11H的匝数(六圈)比第二螺旋线圈12H的匝数(五圈)多。
根据该结构，在不考虑铁氧体板9的情况下，第一电感(L1)大于第二电感(L2)。而且，第一螺旋线圈11H比第二螺旋线圈12接近铁氧体板9。因此第一电感(L1)因铁氧体板9的影响而进一步变大，因而第一电感(L1)与第二电感(L2)的电感差(ΔL)变大。因此能够将电感差(ΔL)设定为预期的值。
〔变形例7〕
如图9的(b)部分所示，变形例的送电线圈装置2K为了成为变大电感差(ΔL)的结构，也可以选择线圈的内径以及外径作为变量。具体而言，第一螺旋线圈11K的内径H5大于第二螺旋线圈12K的内径H6。并且，第一螺旋线圈11K的外径H7大于第二螺旋线圈12K的外径H8。
〔变形例8〕
如图9的(c)部分所示，变形例8的送电线圈装置2L为了成为变大电感差(ΔL)的结构，还可以选择导线间距P1、P2作为变量。具体而言，第一螺旋线圈11L的导线间距P1小于第二螺旋线圈12L的导线间距P2。
〔变形例9、10〕
第一导线以及第二导线的剖面尺寸、剖面形状也影响电感。因此，作为用于变大电感差(ΔL)的结构，也可以采用第一导线以及第二导线的剖面形状、剖面尺寸。因此如图10的(a)部分所示，变形例9的送电线圈装置2P为了成为变大电感差(ΔL)的结构，也可以使第二导线14P的线径H9小于第一导线13P的线径H10。如图10的(b)部分所示，变形例10的送电线圈装置2Q也可以使第一导线13Q的剖面形状为圆形，使第二导线14Q的剖面形状为与第一导线13Q的剖面形状不同的矩形。根据上述结构，能够降低送电线圈部的厚度。
根据上述第三实施方式以及变形例7～10的送电线圈装置2H、2K、2L、2P、2Q，能够按照设计要求，将第一电感(L1)与第二电感(L2)分别设定为预期的值。
另外，上述的实施方式表示本公开的线圈装置的一个例子。本公开的线圈装置并不限于实施方式的线圈装置，在不改变各权利要求所记载的主旨的范围内，可以将实施方式的线圈装置变形或者将其应用于其他装置。
在上述实施方式中，示出线圈装置具有第一螺旋线圈和第二螺旋线圈的例子，但本公开的线圈装置并不限于此。本公开的技术也能够适用于由三层以上的线圈层构成的线圈装置。在该情况下，可以对三层以上的线圈层的所有线圈层应用本公开的技术，也可以对三层以上的线圈层内至少二层应用本公开的技术。
在上述实施方式中，示出了使用利兹线作为第一导线13以及第二导线14的例子，但并不限于此，只要作为非接触供电用的线圈装置而发挥功能，则可以是除利兹线以外的导线。例如导线30的种类/方式/形式/材料/结构/形状/尺寸是能够任意选择的项目。
在上述实施方式中，对将本公开的线圈装置应用于送电线圈装置2的情况进行了说明，但并不限于此。也可以将本公开的线圈装置应用于受电线圈装置3。在上述实施方式中，对本公开的线圈装置应用于非接触供电系统的情况进行了说明，但并不限定于非接触供电系统，例如也可以将本公开的线圈装置应用于感应加热系统、涡流探伤系统。
在上述实施方式中，对磁性部件为铁氧体板9的情况进行了说明。但是，磁性部件并不限于铁氧体板9。磁性部件也可以由其他磁性材料(例如，硅钢板、非晶态磁性合金、磁铁)实现。尤其在功率效率提高的方面，磁性部件可以是软磁性材料(例如，铁氧体、硅钢板、非晶态磁性合金)。
在上述实施方式中，“螺旋状”这一用语不应限定在如图2所示从轴线方向观察螺旋线圈时的形状为圆形形状的情况进行解释。只要是从外侧向内侧、或者从内侧向外侧以包围轴线的方式卷绕，并从与轴线A垂直方向观察螺旋线圈为平面状即可，而与从轴线方向观察的形状无关。例如，如图4所示，螺旋线圈的形状既可以是包括直线部的形状，也可以是六边形、八边形。并且，在上述实施方式中，一个线圈层中的螺旋线圈沿与轴线A垂直方向对齐。但是，螺旋线圈并不是严密地限于该形态。螺旋线圈也可以按照每个不同的卷绕部在一个线圈层中沿轴线A的方向偏移。
根据本公开的线圈装置，能够确保预期的电感，并且抑制焦耳热的产生。
附图标记说明：1…非接触供电系统；2、2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2K、2L、2P、2Q…送电线圈装置；3…受电线圈装置；4、4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G…送电线圈部；6…壳体；7…基座；8…保护罩；9…铁氧体板；11、11A、11B、11E、11F、11G、11H、11K、11L…第一螺旋线圈；12、12A、12B、12E、12F、12G、12H、12K、12L…第二螺旋线圈；9a…主面；13、13A、13B、13C、13D、13E、13H、13P、13Q…第一导线；13a、14a…螺旋部；13b…第一输入部；13c…第一输出部14；14A、14B、14C、14D、14E、14H、14P、14Q…第二导线；14b…第二输入部；14c…第二输出部；16…输入端子；17…输出端子；18…第一线圈层；19…第二线圈层；21…第一保持部件；22…第二保持部件；A…轴线；EV…电动车；H1、H2、H5、H6…内径；H3、H4、H7、H8…外径；H9、H10…线径；M1…第一卷绕部；M2…第二卷绕部；M3…第三卷绕部；M4…第四卷绕部；M5…第五卷绕部；M6…第六卷绕部；R…路面；P1、P2…导线间距

Claims (3)

1.一种线圈装置，其特征在于，具备：
第一螺旋线圈，其具有绕轴线形成螺旋状的第一导线；以及
第二螺旋线圈，其具有绕所述轴线形成螺旋状的第二导线，
所述第一螺旋线圈与所述第二螺旋线圈并联地电连接，
所述第一导线相对于所述第二导线在所述轴线的方向上相邻，
所述第一导线配置于第一线圈层，
所述第二导线配置于沿所述轴线的方向相对于所述第一线圈层离开的第二线圈层，
所述第一线圈层中相邻的所述第一导线的间距与所述第二线圈层中相邻的所述第二导线的间距相互不同，
所述第一螺旋线圈的电感与所述第二螺旋线圈的电感不同。
2.根据权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，
还具备磁性部件，该磁性部件包括与所述轴线交叉的主面，
所述第一螺旋线圈具有基于所述第一导线与所述主面之间的距离的第一电感，
所述第二螺旋线圈具有基于所述第二导线与所述主面之间的距离的第二电感，
所述第一螺旋线圈以及所述第二螺旋线圈构成为使所述第一电感与所述第二电感的差量变小。
3.根据权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，
所述第一导线具有第一输入部和第一输出部，
所述第二导线具有第二输出部和第二输入部，
所述第一输入部与所述第二输出部扭绞，并且与所述第二输入部连接，
所述第二输入部与所述第一输出部扭绞，并且与所述第一输入部连接。
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