CN110417130A - 电力传输通信单元 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输的电力传输通信单元。电力传输通信单元(1)包括：具有第一电力传输线圈(11)、第一信号传输线圈(12)和第一壳体(15)的第一单元(10)；以及具有第二电力传输线圈(21)、第二信号传输线圈(22)和第二壳体(25)的第二单元(20)，其中，第一单元(10)和第二单元(20)在第一壳体(15)和第二壳体(25)已相互嵌合的状态下，成为第一电力传输线圈(11)和第二电力传输线圈(21)沿着第一耦合轴方向(D1)对置并且第一信号传输线圈(12)和第二信号传输线圈(22)沿着不同于第一耦合轴方向(D1)的第二耦合轴方向(D2)对置的位置关系。

Description

电力传输通信单元

技术领域

本发明涉及一种电力传输通信单元。

背景技术

作为现有的电力传输通信单元，例如，专利文献1公开了一种通信装置，该通信装置包括基板、磁性材料片、非接触充电用线圈和近磁场感应用线圈。磁性材料片设置在基板的第一表面侧。非接触充电用线圈设置在磁性材料片上。近磁场感应用线圈设置在基板的第二表面侧。利用该结构，该通信装置具有通过非接触式电力传输来对电池进行充电(非接触充电)的功能和近距离无线通信功能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2017-099115号公报

发明内容

发明欲解决的技术问题

然而，上述专利文献1中记载的通信装置例如从兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输的方面考虑具有进一步改进的空间。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输的电力传输通信单元。

用于解决问题的技术手段

为了实现上述目的，根据本发明的电力传输通信单元的特征在于，包括：第一单元，所述第一单元具有：能够以非接触的方式传输电力的第一电力传输线圈；能够以非接触的方式传输信号的第一信号传输线圈；以及设置有所述第一电力传输线圈和第一信号传输线圈的第一壳体；和第二单元，所述第二单元具有：能够与所述第一电力传输线圈以非接触的方式传输电力的第二电力传输线圈；能够与所述第一信号传输线圈以非接触的方式传输信号的第二信号传输线圈；以及设置有所述第二电力传输线圈和第二信号传输线圈并且能够与所述第一壳体嵌合的第二壳体，所述第一单元和所述第二单元在所述第一壳体和所述第二壳体已相互嵌合的状态下，成为如下位置关系：所述第一电力传输线圈和所述第二电力传输线圈沿着第一耦合轴方向对置并且所述第一信号传输线圈和所述第二信号传输线圈沿着不同于所述第一耦合轴方向的第二耦合轴方向对置。

此外，上述电力传输通信单元可以配置为：所述第一耦合轴方向沿着所述第一壳体和所述第二壳体的嵌合方向，所述第二耦合轴方向与所述第一耦合轴方向正交。

此外，上述电力传输通信单元可以配置为：所述第一壳体和所述第二壳体中，在已相互嵌合的状态下沿着所述第一耦合轴方向对置的表面都沿着与该第一耦合轴方向交叉的方向延伸，沿着所述第二耦合轴方向对置的表面都沿着与该第二耦合轴方向交叉的方向延伸。

此外，上述电力传输通信单元可以配置为：所述第一壳体具有能够嵌合所述第二壳体的嵌合凹部，所述第一电力传输线圈和所述第二电力传输线圈沿着所述第一耦合轴方向夹着所述嵌合凹部的底部对置，所述第一信号传输线圈和所述第二信号传输线圈沿着所述第二耦合轴方向夹着所述嵌合凹部的侧部对置，并且所述第二信号传输线圈相对于该第二耦合轴方向位于所述第一信号传输线圈的内侧。

此外，上述电力传输通信单元可以配置为：所述第一单元具有第一磁体，所述第一磁体设置在所述第一壳体，并且相对于所述第一壳体和所述第二壳体的嵌合方向位于隔着所述第一电力传输线圈而与所述第一信号传输线圈侧相反的一侧，所述第二单元具有第二磁体，所述第二磁体设置在所述第二壳体，并且相对于所述嵌合方向位于所述第二电力传输线圈和所述第二信号传输线圈之间，所述第二磁体在与所述嵌合方向正交的方向上比所述第二电力传输线圈大。

此外，上述电力传输通信单元可以配置为：所述第二磁体在与所述嵌合方向正交的方向上的端部相对于所述嵌合方向朝向所述第二电力传输线圈侧弯曲。

此外，上述电力传输通信单元可以配置为：所述第一单元在与所述嵌合方向正交的方向上具有将所述第一电力传输线圈和所述第一磁体包围的第一金属屏蔽部件，所述第二单元在与所述嵌合方向正交的方向上具有将所述第二电力传输线圈和所述第二磁体包围的第二金属屏蔽部件。

发明效果

本发明所涉及的电力传输通信单元中，第一单元被构成为包括第一电力传输线圈、第一信号传输线圈和第一壳体，第二单元被构成为包括第二电力传输线圈、第二信号传输线圈和第二壳体。并且，电力传输通信单元在第一壳体和第二壳体已相互嵌合的状态下，成为如下位置关系：第一电力传输线圈和第二电力传输线圈沿着第一耦合轴方向对置并且第一信号传输线圈和第二信号传输线圈沿着第二耦合轴方向对置。根据该结构，电力传输通信单元中，第一电力传输线圈和第二电力传输线圈能够相互不接触地传输电力，并且第一信号传输线圈和第二信号传输线圈能够相互不接触地传输信号。在该情况下，电力传输通信单元设置第一电力传输线圈、第一信号传输线圈、第二电力传输线圈、第二信号传输线圈，以使得第一耦合轴方向和第二耦合轴方向为不同的方向。通过这种结构，电力传输通信单元可以实现高效的电力传输和良好质量的信号传输。其结果，电力传输通信单元起到了能够适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输的效果。

附图说明

图1是示出了第一实施方式所涉及的电力传输通信单元的概要结构的示意性剖视图。

图2是示出了第一实施方式所涉及的电力传输通信单元的概要结构的示意性立体图。

图3是示出了第二实施方式所涉及的电力传输通信单元的概要结构的示意性剖视图。

图4是示出了第三实施方式所涉及的电力传输通信单元的概要结构的示意性剖视图。

图5是示出了第四实施方式所涉及的电力传输通信单元的概要结构的示意性剖视图。

图6是示出了比较例所涉及的电力传输通信单元的概要结构的示意性剖视图。

图7是示出了对实施方式所涉及的电力传输通信单元的模拟结果的图。

图8是示出了对实施方式所涉及的电力传输通信单元的模拟结果的图。

符号说明

1、201、301、401：电力传输通信单元

10、410：第一单元

11：第一电力传输线圈

12：第一信号传输线圈

13：第一磁体

15：第一壳体

16：嵌合凹部

16a：底部

20、220、320、420：第二单元

21：第二电力传输线圈

22：第二信号传输线圈

23、223、323：第二磁体

25：第二壳体

25A：容纳空间部

417：第一金属屏蔽部件

427：第二金属屏蔽部件

C：中心轴线

D1：电力传输时耦合轴方向(第一耦合轴方向)

D2：信号传输时耦合轴方向(第二耦合轴方向)

D2：第二耦合轴方向

X：轴线方向(嵌合方向)

Y：径向(与嵌合方向正交的方向)

具体实施方式

下面，将基于附图对本发明所涉及的实施方式进行详细说明。应该注意的是，本发明不受该实施方式的限制。另外，以下的实施方式中的构成要素包括本领域技术人员可以容易地替换或者基本相同的要素。值得注意的是，图2简化地示出了电力传输通信单元的构成要素的一部分。

[实施方式1]

图1、图2中所示的本实施方式的电力传输通信单元1是无线供电系统，其中当来自电源的电力被传输到各种电负载时，至少一部分被无线转换而进行非接触电力传输。本实施方式的电力传输通信单元1在电源侧的设备和电负载侧的设备之间以非接触的方式传输电力和信号这两者。在下文中，将参照各附图详细描述电力传输通信单元1的各结构。

具体地，本实施方式的电力传输通信单元1具备第一单元10和第二单元20，并且两者成为一对而构成无线供电系统。在电力传输通信单元1中，一对第一单元10和第二单元20中的一个构成送电单元，并且一对第一单元10和第二单元20中的另一个构成受电单元。本实施方式的电力传输通信单元1中，第一单元10构成以非接触的方式将来自电源的电力向受电单元送电的送电单元，并且第二单元20构成以非接触的方式接收从送电单元传输的电力的受电单元。

第一单元10相当于上述电源侧的装置，并且相当于向上述电负载侧的装置供电的供电源侧的单元。第一单元10例如与电池或发电机等电源、用于将来自该电源的电力分配给各部件的电源分配功能部件、对供电和信号通信进行控制的控制功能部件等装置(有时也称为主侧设备)，借助电源线、接地线、通信线等配线体进行连接。第二单元20相当于上述电负载侧的设备，并且相当于来自上述电源侧的设备的电力供给对象侧的单元。第二单元20例如与利用来自电源的电力进行驱动的各种设备(有时也称为从侧设备)借助电源线、接地线、通信线等配线体进行连接。这里，电源线是用于传输对各部件进行驱动的电力的配线体。接地线是所谓的用于连接地线(earth)的配线体。通信线是用于传输各种通信信号的配线体。

更具体地，第一单元10具有第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12、第一磁体13、基板14和第一壳体15。第二单元20具有第二电力传输线圈21、第二信号传输线圈22、第二磁体23、基板24和第二壳体25。

第一电力传输线圈11是能够与第二电力传输线圈21非接触地传输电力的导体线圈。第二电力传输线圈21是能够与第一电力传输线圈11非接触地传输电力的导体线圈。也就是说，第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21能够在相互间非接触地传输电力。第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21例如可以由所谓的螺旋型(spiral)导体线圈构成，或者也可以由螺线管(螺旋形，helical)型导体线圈构成。螺旋型导体线圈通过具有导电性的裸线以中心轴线为中心围绕该中心轴线缠绕为涡卷状而形成。另一方面，螺线管型导体线圈由具有导电性的裸线以中心轴线为中心围绕该中心轴线缠绕成螺旋形而形成。这里，第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21例如由以绕中心轴线C缠绕为涡卷状而形成的螺旋型导体线圈构成。第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21可以在彼此对置的状态下通过诸如电磁感应方法、电磁场共振方法等各种方法非接触地传输电力。第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21中的一个是发送电力的送电线圈，另一个是接收电力的受电线圈。这里，第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21中，通常送电单元侧的线圈即第一电力传输线圈11是送电线圈，受电单元侧的线圈即第二电力传输线圈21是受电线圈。

第一信号传输线圈12是能够与第二信号传输线圈22以非接触的方式传输信号的导体线圈。第二信号传输线圈22是能够与第一信号传输线圈12以非接触的方式传输信号的导体线圈。也就是说，第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22相互间能够以非接触的方式传输信号(无线通信)。第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22例如可以由所谓的螺旋型导体线圈构成，也可以由螺线管型导体线圈构成。这里，第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22例如由绕中心轴线C螺旋状地缠绕形成的的螺线管型导体线圈构成。第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22构成通信天线，该通信天线将高频能量作为电磁波(电波)辐射(发送)至空间内，或者将空间内的电磁波(电波)相互转换(接收)至高频能量。第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22可以在彼此对置的状态下通过各种方式非接触地传输信号。第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22中的一个是用于发送信号的发送天线，另一个是用于接收信号的接收天线。

第一磁体13和第二磁体23是用于通过使第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21产生的磁通通过而加强相对的第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21之间的耦合的部件。此外，第一磁体13和第二磁体23还具有使来自第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21的磁通难以被传输到第一信号传输线圈12、第二信号传输线圈22、后述的基板14、24等的功能。第一磁体13和第二磁体23例如以氧化铁作为主要成分通过将钴、镍、锰等金属材料混炼烧结而获得。第一磁体13和第二磁体23例如形成为圆形。第一磁体13与第一电力传输线圈11相邻设置。第二磁体23与第二电力传输线圈21相邻设置。

基板14安装有发挥各种功能的器件(电子元件)，并构成用于实现第一单元10的各种功能的电子电路。基板14电连接到第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12和诸如电源线、接地线、通信线等的配线体。同样地，基板24安装有发挥各种功能的器件(电子部件)，并构成用于实现第二单元20的各种功能的电子电路。基板24电连接到第二电力传输线圈21、第二信号传输线圈22和诸如电源线、接地线、通信线等的配线体。基板14、24，例如，由印刷电路板(Printed Circuit Board：PCB)构成或者由以绝缘性树脂材料覆盖作为由导电性金属材料构成的电路体的汇流条并基板化而得到的汇流条基板等构成。在第一单元10中，经由第一电力传输线圈11的电力传输和经由第一信号传输线圈12的信号传输被基板14构成的电子电路控制。在第二单元20中，经由第二电力传输线圈21的电力传输和经由第二信号传输线圈22的信号传输被基板24构成的电子电路控制。

第一壳体15和第二壳体25分别组装有第一单元10和第二单元20的各个部件。第一壳体15是设置有第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12、第一磁体13和基板14的第一箱体。第二壳体25是设置有第二电力传输线圈21、第二信号传输线圈22、第二磁体23和基板24的第二箱体。第一壳体15和第二壳体25例如由具有绝缘性的树脂材料形成。值得注意的是，由基板14构成的电子电路和由基板24构成的电子电路中的一部分结构可以设置在第一壳体15、第二壳体25的外部。

本实施方式的第一壳体15和第二壳体25构成为能够互相嵌合。并且，本实施方式的第一单元10和第二单元20构成为：在第一壳体15和第二壳体25互相嵌合的状态下，成为第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21彼此对置并且第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22彼此对置的位置关系。

具体地，第一壳体15或第二壳体25中的一个具有嵌合凹部16，并且第一壳体15或第二壳体25中的另一个被形成为可与嵌合凹部16嵌合。本实施方式的嵌合凹部16设置于第一壳体15，第二壳体25形成为能够与嵌合凹部16嵌合。

更具体地，第一壳体15被形成为内部形成有容纳空间部15A的箱形。第一壳体15在容纳空间部15A中容纳有第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12、第一磁体13和基板14。第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12、第一磁体13和基板14经由保持部件等定位并保持在容纳空间部15A中。第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12、第一磁体13和基板14也可以通过粘合剂等固定到各部分。并且，对于第一壳体15，上述嵌合凹部16在箱形外表面上形成为凹形。嵌合凹部16形成为以中心轴线C为中心的圆柱形空间部。换句话说，对于第一壳体15，上述嵌合凹部16在箱形外表面形成为圆柱形凹部形状。嵌合凹部16是可以嵌合第二壳体25的空间部。

这里，通常，中心轴线C与上述第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12、第二电力传输线圈21和第二信号传输线圈22的中心轴线C大致重合。第一壳体15和第二壳体25的嵌合方向是沿着该中心轴线C的方向。需要说明的是，在以下的描述中，沿着中心轴线C的方向有时称为“轴线方向X”，并且与轴线方向X正交的方向有时称为“径向Y”。上述嵌合方向相当于该轴线方向X。

第一电力传输线圈11在容纳空间部15A中位于与嵌合凹部16的底部16a沿着轴线方向X对置的位置。底部16a是嵌合凹部16的轴线方向X的一侧上的里部的端面(底面)，并且是与插入有第二壳体25的开口16b沿着轴线方向X对置的表面。第一信号传输线圈12在容纳空间部15A内，在嵌合凹部16的侧部16c的径向Y的外侧卷绕在该侧部16c的外周表面而设置。侧部16c是嵌合凹部16的沿着轴线方向X的表面，并且是构成圆筒形曲面的部分。第一磁体13在容纳空间部15A内，在相对于轴线方向X的第一电力传输线圈11的一侧与该第一电力传输线圈11相邻地设置，此处为在第一信号传输线圈12侧的相反侧与该第一电力传输线圈相邻设置。换句话说，第一磁体13在容纳空间部15A内位于相对于轴线方向X隔着第一电力传输线圈11与第一信号传输线圈12侧相反的一侧。第一磁体13以板厚方向为轴线方向X的方式设置。这里，第一磁体13形成为在径向Y上大于第一电力传输线圈11。基板14在容纳空间部15A内相对于轴线方向X在第一磁体13的一侧与该第一磁体13隔开间隔而设置，此外为在第一电力传输线圈11侧的相反侧与该第一磁性体13隔开间隔而设置。换句话说，基板14在容纳空间部15A中位于相对于轴线方向X夹着第一磁体13并与第一电力传输线圈11侧相反的一侧。即，上述第一磁体13在轴线方向X上位于第一电力传输线圈11和基板14之间。如上所述，第一单元10在容纳空间部15A中沿着轴线方向X从一侧朝向另一侧，按照基板14、第一磁体13、第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12的顺序排列，并且各部分以中心轴线C为中心同轴地设置。

第二壳体25形成为内部形成有容纳空间部25A的筒形。第二壳体25形成为可以嵌合在嵌合凹部16中且以中心轴线C为中心的圆筒形状。第二壳体25中，沿轴线方向X的两端部25a和25b构成封闭的端面，沿轴线方向X的侧部25c构成圆筒形曲面。第二壳体25在容纳空间部25A中容纳有第二电力传输线圈21、第二信号传输线圈22、第二磁体23和基板24。第二电力传输线圈21、第二信号传输线圈22、第二磁体23和基板24经由保持部件26等定位并保持在容纳空间部25A中。第二电力传输线圈21、第二信号传输线圈22、第二磁体23和基板24也可以通过粘合剂等固定到各部分。第二电力传输线圈21在容纳空间部25A中位于沿着轴线方向X与第二壳体25的端部25a对置的位置。端部25a是第二壳体25的沿轴线方向X的一侧的端部，并且是沿着轴线方向X与端部25b对置的表面。这里，端部25a是在嵌合凹部16嵌合的一侧的端部。第二信号传输线圈22在容纳空间部25A中，在第二壳体25的侧部25c的径向Y的内侧，并且以卷绕在该侧部25c的内周表面和保持部件26的外周表面之间的方式设置。第二磁体23在容纳空间部25A内相对于轴线方向X在第二电力传输线圈21的一侧与该第一电力传输线圈11相邻设置，此处，在该第二信号传输线圈22侧与该第一电力传输线圈11相邻设置。换句话说，第二磁体23在容纳空间部15A中沿轴线方向X位于第二电力传输线圈21和第二信号传输线圈22之间。第二磁体23以板厚方向为轴线方向X的方式设置。这里，第二磁体23形成为在径向Y上与第二电力传输线圈21基本相同的尺寸。基板24在容纳空间25A内，相对于轴向X在第二磁体23的一侧与该第二磁性体23隔开间隔设置，此处，为在第二电力传输线圈21侧的相反侧与该第二磁性体23隔开间隔地设置。即，上述第二磁体23在轴线方向X上位于第二电力传输线圈21和基板24之间。进一步说，在容纳空间部25A中，基板24相对于轴线方向X在该第二信号传输线圈22的与第二磁体23侧相反的一侧与该第二信号传输线圈22隔开间隔地设置。这里，第二电力传输线圈21和第二磁体23被保持在保持部件26的轴线方向一侧(端部25a侧)。基板24被保持在保持部件26的轴线方向另一侧(端部25b侧)。并且，第二信号传输线圈22以卷绕在保持部件26的外周表面的方式被保持。如上所述，在容纳空间部25A中，第二单元20沿着轴线方向X从一侧朝向另一侧，按照基板14、保持部件26、第二信号传输线圈22、第二磁体23和第二电力传输线圈21的顺序排列，并且各部分位于以中心轴线C为中心的同轴的位置。

如上所述构成的第一单元10和第二单元20，在第一壳体15的嵌合凹部16与第二壳体25相互嵌合的状态(下文中有时简称为“嵌合状态”)下，第二壳体25的大约三分之二相对于轴线方向X位于嵌合凹部16中。第一单元10和第二单元20以第一壳体15和第二壳体25嵌合的状态被保持。第一壳体15和第二壳体25中，在嵌合状态下，底部16a和端部25a沿轴线方向X对置，并且由该对置的底部16a所构成的表面和由端部25a所构成的表面都沿该径向Y延伸。此外，第一壳体15和第二壳体25中，在嵌合状态下，侧部16c位于外侧，侧部25c位于内侧，该侧部16c和该侧部25c沿径向Y对置，由该对置的侧部16c所构成的表面和由侧部25c所构成的表面都沿该轴线方向X延伸。

并且，第一单元10和第二单元20中，设定第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21的位置以使得在嵌合状态下，第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21成为沿轴线方向X彼此对置的位置关系。第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21在嵌合状态下位于沿轴线方向X夹着嵌合凹部16的底部16a和第二壳体25的端部25a彼此相对的位置。根据该结构，第一单元10和第二单元20在进行电力传输时，作为第一电力传输线圈11的电磁场和第二电力传输线圈21的电磁场耦合的第一耦合轴方向的电力传输时耦合轴方向D1成为沿轴线方向X的方向。换句话说，电力传输时耦合轴方向D1是沿着中心轴线C的方向、沿着第一壳体15和第二壳体25的嵌合方向的方向。

此外，设定第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22的位置以使得第一单元10和第二单元20在嵌合状态下，第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22成为沿径向Y彼此对置的位置关系。第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22在嵌合状态下沿径向Y夹着嵌合凹部16的侧部16c和第二壳体25的侧部25c对置，且第二信号传输线圈22相对于径向Y位于第一信号传输线圈12的内侧。根据这种结构，第一单元10和第二单元20在进行信号传输时，作为第一信号传输线圈12的电磁场和第二信号传输线圈22的电磁场相耦合的第二耦合轴方向的信号传输时耦合轴方向D2成为沿径向Y的方向。

第一单元10和第二单元20通过如上所述的结构，电力传输时耦合轴方向D1和信号传输时耦合轴方向D2变成不同的方向，在这里，成为相互正交的位置关系。换句话说，配置有第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12、第二电力传输线圈21和第二信号传输线圈22，以使得第一单元10和第二单元20的电力传输时耦合轴方向D1和信号传输时耦合轴方向D2成为彼此正交的位置关系。

另外，第一单元10和第二单元20通过如上所述的结构，能够在嵌合状态下，一边维持该嵌合状态，一边使第一壳体15和第二壳体25围绕构成旋转轴线R的中心轴线C相对旋转。

根据以上所述的电力传输通信单元1，第一单元10被构成为包括第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12和第一壳体15，第二单元20被构成为包括第二电力传输线圈21、第二信号传输线圈22和第二壳体25。并且，电力传输通信单元中成为如下位置关系：在第一壳体15和第二壳体25相互嵌合的状态下第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21沿着电力传输时耦合轴方向D1彼此对置，并且第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22沿着信号传输时耦合轴方向D2彼此对置。根据该结构，电力传输通信单元1中，第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21能够相互不接触地传输电力，且第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22能够相互不接触地传输信号。在这种情况下，电力传输通信单元1中，以使得电力传输时耦合轴方向D1和信号传输时耦合轴方向D2方向不同的方式设置有第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12、第二电力传输线圈21、第二信号传输线圈22。根据该结构，电力传输通信单元1能够在使电力传输时的第一电力传输线圈11与第二电力传输线圈21的耦合以及信号传输时的第一信号传输线圈12与第二信号传输线圈22的耦合维持在适当的强度的基础上，使第一电力传输线圈11、第二电力传输线圈21与第一信号传输线圈12、第二信号传输线圈22的耦合相对减弱。其结果，电力传输通信单元1可以实现高效的电力传输和良好质量的信号传输。如上所述，电力传输通信单元1能够适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输。

这里，在上述电力传输通信单元1中，电力传输时耦合轴方向D1沿着第一壳体15和第二壳体25的嵌合方向，信号传输时耦合轴方向D2与电力传输时耦合轴方向D1正交。根据该结构，电力传输通信单元1能够在使电力传输时的第一电力传输线圈11与第二电力传输线圈21的耦合以及信号传输时的第一信号传输线圈12与第二信号传输线圈22的耦合维持在适当的强度的基础上，使第一电力传输线圈11、第二电力传输线圈21与第一信号传输线圈12、第二信号传输线圈22的耦合变得更弱。结果，电力传输通信单元1能够进一步适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输。

此外，在以上说明的电力传输通信单元1中，在第一壳体15和第二壳体25相互嵌合的状态下，沿着电力传输时耦合轴方向D1对置的表面都沿着该信号传输时耦合轴方向D2延伸，并且沿着信号传输时耦合轴方向D2对置的表面都沿着该电力传输时耦合轴方向D1延伸。电力传输通信单元1在第一壳体15和第二壳体25具有这种位置关系的结构中，可以如上所述实现使电力传输时耦合轴方向D1和信号传输时耦合轴方向D2交叉的结构，并且能够适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输。

此外，在以上说明的电力传输通信单元1中，第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21沿着电力传输时耦合轴方向D1夹着嵌合凹部16的底部16a对置。此外，在电力传输通信单元1中，第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22沿着信号传输时耦合轴方向D2夹着嵌合凹部16的侧部16c对置。并且，在电力传输通信单元1中，第二信号传输线圈22相对于该信号传输时耦合轴方向D2位于第一信号传输线圈12的内侧。在电力传输通信单元1为使得第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12、第二电力传输线圈21和第二信号传输线圈22呈这样的位置关系的结构中，可以如上所述实现使电力传输时耦合轴方向D1和信号传输时耦合轴方向D2交叉的结构，并且能够适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输。

此外，以上说明的电力传输通信单元1中，第二单元20具有在轴线方向X(嵌合方向)上位于第二电力传输线圈21和第二信号传输线圈22之间的第二磁体23。其结果，电力传输通信单元1能够在第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22的信号传输中，减少由于第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21的电力传输而产生的噪声的影响。由此，电力传输通信单元1能够在通过第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21适当地执行电力传输的基础上，可靠地抑制第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22的信号传输质量的降低。

需要说明的是，以上说明的电力传输通信单元1在第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22的信号传输中，通过采用通信距离较短的(例如，大约10mm以下)诸如NFC那样的近距离无线通信从而可以抑制噪声向外部释放。并且，利用该作用，电力传输通信单元1例如，通过确保第一壳体15的嵌合凹部16的深度(沿轴线方向X的长度)与上述通信距离相比足够长，从而也能够被构成为难以从外部截获第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22的信号传输的通信内容。此外，由于电力传输通信单元1可以被构成为使得电触点部不暴露于第一壳体15和第二壳体25的外侧，因此可以构成为容易以简单的结构来确保适当的防水性能。

此外，在第一壳体15和第二壳体25相互嵌合的状态下，上述电力传输通信单元1能够绕沿着嵌合方向的旋转轴线R相对旋转。利用该结构，电力传输通信单元1即使不对第一壳体15与第二壳体25进行嵌合朝向或位置对准，也能够以容易传输电力和信号的状态来连接第一单元10和第二单元20。也就是说，电力传输通信单元1不对第一壳体15和第二壳体25进行嵌合朝向或位置的对准，而是仅将第二壳体25嵌合于嵌合凹部16中，就能够在第一单元10和第二单元20之间实现能够非接触式供电和无线通信的结构。其结果，电力传输通信单元1可以改善可组装性。另外，电力传输通信单元1在第一壳体15和第二壳体25已嵌合，且在第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21正进行电力传输，在第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22之间正进行信号传输的状态下，即使当第一壳体15和第二壳体25相对旋转，也能够继续进行该电力传输和该信号传输。

这里，上述电力传输通信单元1中，第一壳体15具有形成为以旋转轴线R为中心轴线C的圆柱形状的嵌合凹部16，并且第二壳体25形成为可以嵌合在嵌合凹部16中且以旋转轴线R为中心轴线C的圆筒形状。利用这种结构，在第一壳体15和第二壳体25之间的关系中，电力传输通信单元1可以设置成相对于围绕旋转轴线R(中心轴线C)没有方向性的形状。其结果，如上所述，由于电力传输通信单元1可以实现能够在第一壳体15和第二壳体25嵌合的状态下绕旋转轴线R相对旋转的构成，因此能够改善可组装性。

[实施方式2]

第二实施方式所涉及的电力传输通信单元与第一实施方式的不同之处在于第二磁体的尺寸。以下，对与上述实施方式相同的构成要素标注通用的符号，对于通用的结构、作用、效果，尽可能省略重复的说明(以下相同)。

图3所示的本实施方式所涉及的电力传输通信单元201与上述电力传输通信单元1的不同之处在于：具备第二单元220来代替第二单元20。电力传输通信单元201的其他结构与该电力传输通信单元1的结构大致相同。本实施方式的第二单元220与上述第二单元20的不同之处在于：设置第二磁体223来代替第二磁体23。第二单元220的其他结构与该第二单元20的结构大致相同。

本实施方式的第二磁体223与上述第二磁体23的不同之处在于：第二磁体223形成为在径向Y上比第二电力传输线圈21大。第二磁体223的其他构成与该第二磁体23的结构大致相同。

以上说明的电力传输通信单元201与电力传输通信单元1同样，能够适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输。

此外，以上说明的电力传输通信单元201具有第二磁体23，第二磁体23在轴线方向X(嵌合方向)上位于第二电力传输线圈21和第二信号传输线圈22之间。通过该结构，电力传输通信单元201能够在第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22的信号传输中，减少由于第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21的电力传输而产生的噪声的影响。并且，电力传输通信单元201形成为第二磁体223在径向Y上大于第二电力传输线圈21。根据该结构，电力传输通信单元201能够在使信号传输时的第一信号传输线圈12与第二信号传输线圈22的耦合维持在适当的强度的基础上，使第一电力传输线圈11、第二电力传输线圈21与第一信号传输线圈12、第二信号传输线圈22的耦合变得更弱。其结果，电力传输通信单元201能够更加可靠地抑制第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22之间的信号传输质量的下降。

[实施方式3]

第三实施方式所涉及的电力传输通信单元与第二实施方式的不同之处在于第二磁体的形状。

根据图4所示的本实施方式的电力传输通信单元301与上述电力传输通信单元201的不同之处在于：设置第二单元320来代替第二单元220。电力传输通信单元301的其他结构与该电力传输通信单元201的结构大致相同。本实施方式的第二单元320与上述第二单元220的不同之处在于：设置第二磁体323来代替第二磁体223。第二单元320的其他结构与该第二单元220的结构大致相同。

本实施方式的第二磁体323与上述第二磁体223的不同之处在于：径向Y两侧的端部323a相对于轴线方向X朝向第二电力传输线圈21侧弯曲。第二磁体323的其他结构与该第二磁体223的结构大致相同。第二磁体323的各端部323a的前端在轴线方向X上与第二电力传输线圈21的与第二磁体323侧相反的一侧的端部基本对齐。端部323a形成为以中心轴线C为中心的圆环形状。第二磁体323作为整体形成为底部沿径向Y延伸并且端部323a朝向第二电力传输线圈21侧突出的碗状，并且第二电力传输线圈21设置在该碗状部分的内侧。

以上说明的电力传输通信单元301与电力传输通信单元1、201同样，能够适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输。

并且，以上说明的电力传输通信单元301中，第二磁体323的径向Y的端部323a相对于轴线方向X朝向第二电力传输线圈21侧弯曲。根据该结构，电力传输通信单元301能够将电力传输时的第二电力传输线圈21的磁通线的方向设置为远离第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22。其结果，电力传输通信单元301能够在使电力传输时的第一信号传输线圈12与第二信号传输线圈22的耦合维持在适当的强度的基础上，使第一电力传输线圈11、第二电力传输线圈21与第一信号传输线圈12、第二信号传输线圈22的耦合变得更弱。因此，电力传输通信单元301可以实现更高效的电力传输和更高质量的信号传输，能够进一步适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输。

[实施方式4]

第四实施方式所涉及的电力传输通信单元与第二实施方式的不同之处在于包括金属屏蔽部件。

图5所示的本实施方式所涉及的电力传输通信单元401与上述电力传输通信单元201的不同之处在于：具备第一单元410来代替第一单元10，并且设置第二单元420来代替第二单元220。电力传输通信单元401的其他结构与该电力传输通信单元201的结构大致相同。本实施方式的第一单元410与上述第一单元10的不同之处在于还具有第一金属屏蔽部件417。第一单元410的其他结构与该第一单元10的结构大致相同。此外，本实施方式的第二单元420与上述第二单元220的不同之处在于还具有第二金属屏蔽部件427。第二单元420的其他结构与该第二单元220的结构大致相同。

第一金属屏蔽部件417和第二金属屏蔽部件427由金属材料制成，并且通过屏蔽电磁波(电磁力)而用作降噪部件发挥作用。第一金属屏蔽部件417和第二金属屏蔽部件427屏蔽引起噪声等的不必要的电磁波(不必要电磁波)以抑制噪声。第一金属屏蔽部件417和第二金属屏蔽部件427防止电磁波侵入到降噪目标部位并且防止电磁波从降噪目标部位泄漏。因此，第一金属屏蔽部件417和第二金属屏蔽部件427屏蔽由降噪目标部位产生的电噪声和影响降噪目标部位的电噪声。其结果，第一金属屏蔽部件417和第二金属屏蔽部件427抑制来自降噪目标部位的电噪声的辐射和电噪声对降噪目标部位的影响。

本实施方式的第一金属屏蔽部件417设置在第一壳体15的容纳空间部15A内，并且设置为在径向Y上包围第一电力传输线圈11和第一磁体13。第一金属屏蔽部件417形成为以中心轴线C为中心的圆环形框架形状，以包围第一电力传输线圈11和第一磁体13的径向Y的外侧。第二金属屏蔽部件427设置在第二壳体25的容纳空间部25A内，并且设置为在径向Y上包围第二电力传输线圈21和第二磁体23。第二金属屏蔽部件427形成为以中心轴线C为中心的圆环形框架形状，以包围第二电力传输线圈21和第二磁体23的径向Y的外侧。这里，第一金属屏蔽部件417和第二金属屏蔽部件427均形成为以中心轴线C为中心的圆筒形状，并且分别在内侧设置有第一电力传输线圈11、第一磁体13、第二电力传输线圈21和第二磁体23。

第一金属屏蔽部件417和第二金属屏蔽部件427例如包括铜、铝或铁中的任何一种。该情况下，第一金属屏蔽部件417和第二金属屏蔽部件427可以形成为由铜、铝或铁的单一金属元素构成的纯金属部件，或者也可以形成为包含这些金属元素的合金部件。当第一金属屏蔽部件417和第二金属屏蔽部件427形成为合金部件时，例如，可以形成为在铜中添加锌等元素而得到的合金即黄铜；在铁中添加碳、铬、镍等元素而得到的合金即钢；不锈钢等。

以上说明的电力传输通信单元401与电力传输通信单元1、201、301同样，能够适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输。

从而，以上说明的电力传输通信单元401，第一单元410具有第一金属屏蔽部件417，第二单元420具有第二金属屏蔽部件427。根据该结构，电力传输通信单元401能够减小来自第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21的辐射电磁场，能够使第一电力传输线圈11、第二电力传输线圈21与第一信号传输线圈12、第二信号传输线圈22的耦合进一步更弱。因此，电力传输通信单元401可以实现更高效的电力传输和更高质量的信号传输，能够进一步适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输。

另外，上述本发明的实施方式所涉及的电力传输通信单元不限于上述实施方式，可在权利要求书中记载的范围内进行各种变更。本实施方式所涉及的电力传输通信单元可以通过适当地组合上述实施方式、变形例的构成要素来构成。

本实施方式的电力传输通信单元1、201、301、401中，第一单元10、410构成送电单元，第二单元20、220、320、420构成受电单元，但并不限定于此。在电力传输通信单元1、201、301、401中，也可以是第一单元10、410构成受电单元，第二单元20、220、320、420构成送电单元。

以上的说明中，嵌合凹部16设置于第一壳体15，第二壳体25形成为能够嵌合于嵌合凹部16，但并不限定于此。也可以嵌合凹部16设置于第二壳体25，第一壳体15形成为能够嵌合于嵌合凹部16。

以上的说明中，以嵌合凹部16形成为以中心轴线C为中心的圆柱形空间部，并且第二壳体25形成为能够嵌合于嵌合凹部16且以中心轴线C为中心的圆筒形的结构进行说明，但并不限定于此。也可以嵌合凹部16形成为大致矩形的柱状且第二壳体25形成为能够与嵌合凹部16嵌合的大致长方体的箱形，进而，也可以具有其他形状。

在上面的描述中，以嵌合凹部16和第二壳体25的中心轴线C与第一电力传输线圈11、第一信号传输线圈12、第二电力传输线圈21和第二信号传输线圈22的中心轴线C一致的构造进行说明，然而，本发明并不限定于此，也可以彼此略微偏心。

[实施例]

接下来，参考图6、图7和图8，对将第一实施方式的电力传输通信单元1作为[实施例1]，将第二实施方式的电力传输通信单元201作为[实施例2]，将第三实施方式的电力传输通信单元301作为[实施例3]，将第四实施方式的电力传输通信单元401作为[实施例4]而执行电力传输以及信号传输的模拟的结果进行说明。此外，这里作为[比较例]，对图6所示的比较例所涉及的电力传输通信单元1001进行了同样的模拟。该比较例所涉及的电力传输通信单元1001与电力传输通信单元1的不同之处在于：不是第一单元1010的第一壳体1015和第二单元1020的第二壳体25相嵌合的结构，且以信号传输时耦合轴方向D2为沿着电力传输时耦合轴方向D1的相同方向的方式来配置第一信号传输线圈1012和第二信号传输线圈1022。电力传输通信单元1001的其他结构与该电力传输通信单元1的结构大致相同。

图7示出了[比较例]、[实施例1]、[实施例2]、[实施例3]和[实施例4]中的线圈间耦合系数的模拟结果。在图7中，“K(QpNp)”表示第一电力传输线圈11和第一信号传输线圈12的耦合系数。“K(QpNs)”表示第一电力传输线圈11和第二信号传输线圈22的耦合系数。“K(QspNp)”表示第二电力传输线圈21和第一信号传输线圈12的耦合系数。“K(QsNs)”表示第二电力传输线圈21和第二信号传输线圈22的耦合系数。“K(Q)”表示第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21的耦合系数。优选为“K(QpNp)”、“K(QpNs)”、“K(QspNp)”和“K(QsNs)”具有相对小的值。另一方面，“K(Q)”优选具有相对大的值。

从图7所示的模拟结果可以明显看出，与[比较例]进行比较，对于“K(QpNp)”、“K(QpNs)”、“K(QspNp)”和“K(QsNs)”，[实施例1]、[实施例2]、[实施例3]和[实施例4]具有相对较小的值，对于“K(Q)”，[实施例1]、[实施例2]、[实施例3]和[实施例4]具有相对较大的值。然后，对于“K(QpNp)”、“K(QpNs)”、“K(QspNp)”和“K(QsNs)”，数值按照[实施例1]、[实施例2]、[实施例3]和[实施例4]的顺序变小。此外，图8表示[实施例1]和[实施例2]的通信质量的比较结果。如图8所示，可以清楚地看出，[实施例2]与[实施例1]相比，电力传输对通信的影响较小，能够确保更好的通信质量。

如上所述，显然，[实施例1]、[实施例2]、[实施例3]和[实施例4]可以实现高效的电力传输和高质量的信号传输，能够适当兼顾非接触式电力传输和非接触式信号传输。

值得注意的是，[实施例1]与[实施例2]、[实施例3]、[实施例4]等相比，例如，可以降低材料成本。此外，[实施例2]与[实施例1]、[实施例3]、[实施例4]等相比，例如，由于以更简单的形状有效地产生效果，因此能够降低加工成本。此外，[实施例3]与[实施例1]、[实施例2]和[实施例4]等相比，例如，通过提高第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21的耦合，可以最大化电力传输效率，同时可以减少电力传输对通信的影响。此外，[实施例4]与[实施例1]、[实施例2]、[实施例3]等相比，例如，尽管第一电力传输线圈11和第二电力传输线圈21的耦合、第一信号传输线圈12和第二信号传输线圈22的耦合相对变弱，但是可以确保最大屏蔽效果并最小化对通信的影响。电力传输通信单元考虑到上述描述，更优选的是对应于所要求的应用考虑到重要因素，适当地选择各结构的组合。

Claims (7)

1.一种电力传输通信单元，其特征在于，包括：

第一单元，所述第一单元具有：能够以非接触的方式传输电力的第一电力传输线圈；能够以非接触的方式传输信号的第一信号传输线圈；以及设置有所述第一电力传输线圈和第一信号传输线圈的第一壳体；和

第二单元，所述第二单元具有：能够与所述第一电力传输线圈以非接触的方式传输电力的第二电力传输线圈；能够与所述第一信号传输线圈以非接触的方式传输信号的第二信号传输线圈；以及设置有所述第二电力传输线圈和第二信号传输线圈并且能够与所述第一壳体嵌合的第二壳体，

所述第一单元和所述第二单元在所述第一壳体和所述第二壳体已相互嵌合的状态下，成为如下位置关系：所述第一电力传输线圈和所述第二电力传输线圈沿着第一耦合轴方向对置并且所述第一信号传输线圈和所述第二信号传输线圈沿着不同于所述第一耦合轴方向的第二耦合轴方向对置。

2.如权利要求1所述的电力传输通信单元，其中，

所述第一耦合轴方向沿着所述第一壳体和所述第二壳体的嵌合方向，

所述第二耦合轴方向与所述第一耦合轴方向正交。

3.如权利要求1或2所述的电力传输通信单元，其中，

所述第一壳体和所述第二壳体中，在已相互嵌合的状态下沿着所述第一耦合轴方向对置的表面都沿着与该第一耦合轴方向交叉的方向延伸，沿着所述第二耦合轴方向对置的表面都沿着与该第二耦合轴方向交叉的方向延伸。

4.如权利要求1～3中任一项所述的电力传输通信单元，其中，

所述第一壳体具有能够嵌合所述第二壳体的嵌合凹部，

所述第一电力传输线圈和所述第二电力传输线圈沿着所述第一耦合轴方向夹着所述嵌合凹部的底部对置，

所述第一信号传输线圈和所述第二信号传输线圈沿着所述第二耦合轴方向夹着所述嵌合凹部的侧部对置，并且所述第二信号传输线圈相对于该第二耦合轴方向位于所述第一信号传输线圈的内侧。

5.如权利要求4所述的电力传输通信单元，其中，

所述第一单元具有第一磁体，所述第一磁体设置在所述第一壳体，并且相对于所述第一壳体和所述第二壳体的嵌合方向位于隔着所述第一电力传输线圈而与所述第一信号传输线圈侧相反的一侧，

所述第二单元具有第二磁体，所述第二磁体设置在所述第二壳体，并且相对于所述嵌合方向位于所述第二电力传输线圈和所述第二信号传输线圈之间，

所述第二磁体在与所述嵌合方向正交的方向上比所述第二电力传输线圈大。

6.如权利要求5所述的电力传输通信单元，其中，

所述第二磁体在与所述嵌合方向正交的方向上的端部相对于所述嵌合方向朝向所述第二电力传输线圈侧弯曲。

7.如权利要求5或6所述的电力传输通信单元，其中，

所述第一单元在与所述嵌合方向正交的方向上具有将所述第一电力传输线圈和所述第一磁体包围的第一金属屏蔽部件，

所述第二单元在与所述嵌合方向正交的方向上具有将所述第二电力传输线圈和所述第二磁体包围的第二金属屏蔽部件。