CN1173027A - 充电连接器 - Google Patents

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渡辺邦彦
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
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Abstract

一种充电连接器,包括:带有和充电电源连接的初级线圈和第一铁心的电源连接器元件;以及带有和车辆上安装的电池连接的次级线圈和第二铁心的车辆连接器元件,第一和第二铁心构成通过初级线圈和次级线圈的磁路,从而利用在次级线圈中感应的电动势给电池充电,其中第一和第二铁心中的一个占据的区域小于第一和第二铁心中的另一个占据的区域。

Description

充电连接器
本发明涉及一种用于向电气车辆充电的充电连接器。
常规的用于向电气车辆充电的充电连接器包括安装在车辆上并和安装在车辆上的电池相连的车辆连接器元件，以及和位于车辆外面的充电电源相连的电源连接器元件。这些连接器元件互相配合，从充电电源向装在车辆上的电池提供电力，从而进行充电操作。即这种连接器的结构使得通过连接器元件的凸凹端的互相配合接触而建立电流通路。因此，已有技术中连接器的问题在于，在配合操作时产生大的电阻。
作为一种解决上述问题的方案，可以采用不使两个连接器元件直接接触的配合而进行充电操作的方法。在该方法中，车辆连接器元件和电源连接器元件都具有铁心和线圈，并且由两个铁心构成通过两个线圈的磁路，然后通过由车辆连接器元件的线圈感应的电动势从电源向车辆提供电力。
然而，在这种情况下，用于形成磁路的铁心和线圈使得连接器既大又重。
例如，在这种车辆连接器元件中存在下述问题。车辆连接器元件总安装于电气车辆上。因此，当其体积大时，必须在车体上预留大的安装空间，这对车体的设计附加了严重的限制。此外，当车辆连接器元件重量大时，将影响其运行性能。
在有些情况下，电源单元可作为手持型的以便于携带。在这种情况下，电源连接器元件的结构必须变得既小又轻。
本发明是考虑到上述问题而作出的。本发明的目的在于减小电源连接器元件和车辆连接器元件之一的体积和重量。
本发明的上述目的是这样实现的：提供一种充电连接器，其包括：电源连接器元件，带有和充电电源连接的初级线圈和第一铁心；以及车辆连接器元件，带有和装在车辆上的电池连接的次级线圈和第二铁心，第一和第二铁心构成通过初级线圈和次级线圈的磁路，从而利用在次级线圈中感应出的电动势为电池充电，其中第一和第二铁心中的一个占据的区域小于第一和第二铁心中的另一个占据的区域。
按照本发明，在磁路中，由一个连接器元件的铁心占据的区域小于由另一个连接器元件的铁心占据的区域。因此，一个连接器元件的铁心可被作得既小又轻。可以根据使用条件随意决定把车辆连接器元件和电源连接器元件中的哪一个作得既小又轻。
图1是实施例1的透视图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相分开的状态；
图2是实施例1的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相分开的状态；
图3是实施例1的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相连接的状态；
图4是实施例2的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相分开的状态；
图5是实施例3的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相分开的状态；
图6是实施例3的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相连接的状态；
图7是实施例4的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相分开的状态；
图8是实施例4的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相连接的状态；
图9是实施例5的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相分开的状态；
图10是实施例5的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相连接的状态；
图11是实施例6的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相分开的状态；
图12是实施例6的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相连接的状态；
图13是另一个实施例的截面图，处于电源连接器元件和车辆连接器元件互相连接的状态；
实施例1
下面参照图1到3说明本发明的实施例1。
本发明的充电连接器具有电源连接器元件(作为本发明的一部分的一个连接器)10，以及车辆连接器元件(作为本发明的另一部分的另一个连接器)20。
电源连接器元件10包括用例如铁氧体制成的铁心11和由导线(未示出)绕制的初级线圈12。铁心11从侧面看呈“E”字形，其包括在图中垂直延伸的本体11A，和三个凸出部分11B、11C和11D，它们分别从本体11A的上下端和中央位置的正面(对着车辆连接器元件的面)向着车辆连接器元件凸出。整体上呈矩形的初级线圈12通过使凸起部分插入其中心孔12A中而被安装在中央凸出部分11C上。初级线圈12A的上部和下部横向穿过中央凸起11C和上部凸起11B以及中央凸起11C和下部凸起11D之间的空间。初级线圈12的右侧和左侧部分从铁心11向外面凸出。
初级线圈12的厚度大约为凸起11B、11C和11D的凸出长度的一半。初级线圈12和本体11A的前面紧密接触，三个凸起11B、11C和11D从初级线圈12向前方凸出。
初级线圈12通过未示出的固定装置例如托架被固定在铁心11上。初级线圈12的导线和充电电源(未示出)相连。电源连接器元件10的铁心11和初级线圈12被装在由例如合成树脂制成的壳体(未示出)中。
另一方面，车辆连接器元件20具有用例如铁氧体制成的铁心21，以及由导线(未示出)绕制的次级线圈22。铁心21从侧面看时呈“I”字形。次级线圈22整体呈矩形，利用托架23固定在铁心21的前端面(对着电源连接器元件10的端面)。次级线圈22的中央孔22A位于铁心21的前方。次级线圈22的上部的高度比铁心21的上端略低，次级线圈22的下部的高度比铁心21的下端略高。次级线圈22的右侧和左侧部分从铁心21向外面凸出。
次级线圈22的厚度等于电源连接器元件10的初级线圈12的厚度。次级线圈22的导线和安装在电气车辆上的电池(未示出)相连。铁心21和次级线圈22被装在用例如合成树脂制成的壳体(未示出)中。这样构成的车辆连接器元件20被固定在电气车辆本体(未示出)上。
当电池要被充电时，电源连接器元件10和车辆连接器元件20彼此靠近，然后用定位机构(未示出)互相装配在一起，使其保持预定的位置关系。结果，如图3所示，电源连接器元件10的铁心11的中央凸出部分11C通过车辆连接器元件20的次级线圈22的中央孔22A，并且凸出部分11C的末端面靠近车辆连接器元件20的铁心21的前端面。电源连接器元件10的上下凸出部分11B和11D分别靠近车辆连接器元件20的铁心21的前端面的上下端部分。因而，电源连接器元件10的铁心11和车辆连接器元件20的铁心21构成通过初级线圈12和次级线圈22的磁路。
当在这种状态下通过充电电源的电力激励初级线圈12时，在铁心11和21中便产生磁通，通过感应电动势在次级线圈21中便产生电磁感应电流，从而为装在车辆上的电池充电。
在磁路中，由电源连接器元件10的铁心11占据的呈“E”字形的区域大于由车辆连接器元件20的铁心21占据的且呈“I”字形的区域。换句话说，车辆连接器元件20的铁心21比电源连接器元件10的铁心小而轻。因此，车辆连接器元件20比电源连接器元件10小而轻。
实施例2
下面结合附图4说明本发明的第二实施例。
第二实施例和第一实施例的不同之处在于电源连接器元件和车辆连接器元件的铁心的形状不同。其它部分都以和实施例1相同的方式构成。因此，这些部分用相同的标号表示，并省略其结构、功能和效果的说明。
电源连接器元件30的铁心31从侧面看时基本上呈“U”字形，具有在图中为垂直延伸的本体31A，以及分别从本体31A的前端面(对着车辆连接器元件35的端面)的上下端部凸出的两个凸出部分31B和31C。在另一方面，车辆连接器元件35的铁心36呈横向“T”字形，并具有垂直延伸的本体36A和从本体36A的前端面(对着电源连接器元件30的端面)的中央凸出的一个凸出部分36B。凸出36B通过次级线圈37的中心孔37A。
当电源连接器元件30和车辆连接器元件35处于可进行充电操作的装配状态时，车辆连接器元件35的凸起36B穿过电源连接器元件30的初级线圈32的中央孔32A，从而靠近电源连接器元件30的铁心31的本体31A的前端面，并且电源连接器元件30的铁心31的两个凸起31B和31C靠近车辆连接器元件35的铁心36的前端面的上下端部。由铁心31和36构成的磁路具有和实施例1相同的路径。
此外，在本实施例中，车辆连接器元件35的铁心36比电源连接器元件30的铁心31小而轻。因此，车辆连接器元件35可以作得比电源连接器元件30小而轻。
实施例3
下面结合附图5和6说明本发明的实施例3。
实施例3和实施例1的不同之处在于电源连接器元件和车辆连接器元件的铁心形状和线圈在铁心上的固定方式不同。其它部分以和实施例1相同的方式构成。因此，这些部分用相同的标号表示，并省略其结构、功能和效果的说明。
电源连接器元件40的铁心41从侧面看时基本上呈“U”字形，并具有垂直延伸的本体41A和分别从本体41A的前端面(对着车辆连接器元件45的端面)的上下端部凸出的两个凸出部分41B和41C。初级线圈42绕在本体41A的上半部分上。在另一方面，车辆连接器元件45的铁心46呈“I”字形。次级线圈47绕在比铁心46的中央部分低的位置。
当电源连接器元件40和车辆连接器元件45处于可以进行充电操作的装配状态时，电源连接器元件40的铁心41的两个凸起41B和41C和车辆连接器元件45的铁心46的前端面的上下端部靠近。铁心41和铁心46构成磁路。这种磁路呈“O”形。
在该实施例中，车辆连接器元件45的铁心46比电源连接器元件40的铁心41小而轻。因此，车辆连接器元件45可以做得比电源连接器元件40小而轻。
沿着铁心相互靠近和分离的方向凸出的凸起的数量比实施例1和2中的少一个。因此，这些铁心的体积和重量可以减少，减少的程度相应于凸起的数量的减少。
实施例4
下面结合附图7和8说明本发明的实施例4。
实施例4和实施例3的不同之处在于电源连接器元件和车辆连接器元件的铁心的形状不同，其它部分以和实施例1相同的方式构成，因此，用相同的标号表示，并省略对其结构、功能和效果的说明。
电源连接器元件50的铁心51从侧面看呈“G”字形，并具有垂直延伸的本体51A，分别从本体51A的前端面(对着车辆连接器元件55的端面)的上下端部凸出的凸起部分51B和51C，以及从下凸起51C的末端向上凸出的升高部分51D。初级线圈52被绕在升高的部分51D上。在另一方面，车辆连接器元件55的铁心56的高度小于实施例3的铁心46的高度并略大于次级线圈57的厚度。次级线圈57被绕在铁心56上。
当电源连接器元件50和车辆连接器元件55处于可以进行充电操作的配合状态时，车辆连接器元件55的铁心56进入电源连接器元件50的铁心51的上凸起51B的末端的下端面和升高部分51D的上端面之间的间隙中。铁心51和56以实施例3的方式构成“O”形磁路。
在这一实施例中，车辆连接器元件55的铁心56比电源连接器元件50的铁心51小而轻。因此，车辆连接器元件55可以作得比电源连接器元件50小而轻。
沿着铁心互相靠近与分离的方向伸出的凸起的数量比实施例1和2中的少一个。因此，铁心的体积和重量减少了，减少的程度相应于凸起减少的数量。
和实施例3不同，初级和次级线圈52和57以这样的方式排列，使得中央孔52A和57A互相对齐，因而使得沿图中的横向外部尺寸较小。
实施例5
下面参照图9和图10说明本发明的实施例5。
实施例5和实施例3的不同之处在于，电源连接器元件和车辆连接器元件的铁心的形状不同。其它部分以和实施例1相同的方式构成。因此，这些部分用相同的符号表示，并省略对其结构、功能和效果的说明。
电源连接器元件70的铁心71从侧面看基本呈“U”字形，并具有在图中垂直延伸的本体71A，以及分别从本体71A的前端面(对着车辆连接器元件75的端面)的上下端部伸出的两个凸起部分71B和71C。凸起71B和71C的凸出长度比实施例3的凸出长度长。初级线圈72被绕在本体71A的上半部分。在另一方面，车辆连接器元件75的铁心76呈“I”字形，并具有比凸起71C和71B之间的间隙略小的高度。次级线圈77被绕在铁心76的下半部分上。
当电源连接器元件70和车辆连接器元件75处于可进行充电操作的配合状态时，车辆连接器元件75的铁心76被夹在两个凸起部分71B和71C之间。铁心71和76构成和实施例3相同的“O”形磁路。
在本实施例中，车辆连接器元件75的铁心比电源连接器元件70的铁心71小而轻。因此，车辆连接器元件75可以作得比电源连接器元件小而轻。
和实施例3不同，车辆连接器元件75的铁心76的长度相当短，从而使其更小而轻。
实施例6
下面结合附图11和图12说明本发明的实施例6。
实施例6和实施例2的不同之处在于电源连接器元件和车辆连接器元件的线圈结构不同。其它部分都以和实施例1相同的方式构成。因此，用相同的标号表示，并省略对其结构、功能和效果的说明。
电源连接器元件80的铁心81从侧面看基本呈“U”字形，并具有在图中垂直延伸的本体81A，和分别从本体81A的前端面(对着车辆连接器元件85的端面)的上下端部凸出的两个凸起81B和81C。初级线圈82的截面形状比实施例2的较扁，并且其宽度占满凸起81B和81C的整个凸出部分。此外，初级线圈82的中心孔82A的内圆周比实施例2的大。在另一方面，车辆连接器元件85的铁心86呈横向“T”字形，并具有垂直延伸的本体86A和从本体86A的前端面(对着电源连接器的端面)的中心凸出的一个凸起86B。凸起86B通过次级线圈87的中心孔87A。次级线圈87具有扁的截面，与初级线圈82类似，并且其宽度占满凸起86B的整个凸出部分。此外，次级线圈87的外圆周比实施例2的小。
当电源连接器元件80和车辆连接器元件85处于可进行充电操作的配合状态时，车辆连接器元件85的凸起86B和次级线圈87被插入初级线圈82的中央孔82A中，使得不仅凸起86B的末端靠近电源连接器元件80的铁心81的本体81A的前端面，而且电源连接器元件80的铁心81的两个凸起81B和81C也靠近车辆连接器元件85的铁心86的前端面的上下端部。由铁心81和86构成的磁路的路径和实施例2的相同。
在本实施例中，车辆连接器元件85的铁心86比电源连接器元件80的铁心81小而轻。因此，车辆连接器元件85可以作得比电源连接器元件小而轻。
特别地，在实施例6中，初级、次级线圈82和87被同心地设置，使初级线圈82的内圆周套住次级线圈87的外圆周，从而减少磁损耗。
其它实施例
可使用图13所示的技术，虽然它和本发明没有直接的关系。
在本实施例中，电源连接器元件和车辆连接器元件的铁心形状和实施例3的不同。其它部分以和实施例1相同的方式构成，因此，用相同的标号表示，并省略对其结构、功能和效果的说明。
电源连接器元件60的铁心61从侧面看呈“L”形，并具有垂直延伸的主体61A和从主体61A的前端面(对着车辆连接器的端面)的下端伸出的凸起61B。初级线圈62绕在比本体61A的中心略高的位置上。在另一方面，车辆连接器元件65的铁心66从侧面看呈倒“L”形，并具有垂直延伸的本体66A和从本体66A的前端面(对着电源连接器元件的端面)的上端横向延伸的凸起66B。次级线圈67绕在比本体66A的中心略低的位置上。
当电源连接器元件60和车辆连接器元件65处于可进行充电操作的配合状态时，连接器元件60和65的铁心61和66的凸起61B和66B接近相对的连接器元件65和60的铁心66和61的前端面的上下端。铁心61和66以和实施例3相同的方式构成“O”形磁路。线圈62和67以和实施例3相同的方式设置。
沿着铁心互相靠近和分开的方向伸出的凸起的数量比实施例1和2减少了一个，因此，相应于凸起数量的减少，铁心可以作得小而轻。
因为电源连接器元件60的铁心61和车辆连接器65的铁心66具有相同的形状而相反的位置关系，所以和使用不同形状的铁心相比，可以减少生产成本。
本发明不限于参照附图已经说明的这些实施例。例如，下列实施例也包括在本发明的范围之内。除下面的实施例之外，在本发明的范围内还可以有许多不同的改型。
(1)实施例1可以这样修改，使得容纳线圈的环形槽形成在对着车辆连接器元件的电源连接器元件的铁心的端面上，而把初级线圈装于槽内。
(2)电源连接器元件和车辆连接器元件的铁心形状不限于这些实施例中所述，可以是各种形状的组合。
(3)在这些实施例中，车辆连接器元件被作得小而轻。当这些实施例被这样修改时，即使得电源连接器元件和车辆连接器元件的铁心以及线圈的结构互换时，可以使电源连接器元件作得小而轻。
(4)在这些实施例中，线圈用固定装置例如托架被固定在铁心上。不过，本发明也可应用于这样的结构，例如，线圈和铁心单独固定在连接器壳体上。即，具有这样的铁心和线圈的连接器也包括在本发明之内，即使线圈和铁心的固定结构发生了变化。

Claims (9)

1.一种充电连接器，包括：
电源连接器元件，带有和充电电源连接的初级线圈和第一铁心，以及
车辆连接器元件，带有和安装在车辆上的电池连接的次级线圈和第二铁心，所述第一和第二铁心构成通过所述初级和次级线圈的磁路，从而利用在所述次级线圈中感应的电动势为所述电池充电，其特征在于，
所述第一和第二铁心中的一个占据的区域小于所述第一和第二铁心中的另一个占据的区域。
2.如权利要求1所述的充电连接器，其特征在于，所述第一和第二铁心中的一个具有E字形截面，所述初级线圈被绕在所述一个铁心的中央凸起上，所述第一和第二铁心中的另一个具有I字形截面，所述次级线圈被安装在所述另一个铁心的端面上，所述端面对着具有E字形截面的连接器元件，并且借助于使具有E字形截面的所述一个铁心的三个凸起部分的末端和具有I字形截面的所述另一个铁心的中央和两端部分相连而构成所述磁路。
3.如权利要求1所述的充电连接器，其特征在于，所述第一和第二铁心中的一个具有基本上呈U形的截面，所述初级线圈被绕在所述一个铁心上，所述第一和第二铁心中的另一个具有I字形截面，所述次级线圈被绕在所述另一个铁心上，并且借助于使具有所述U形截面的所述一个铁心的端部和所述具有I字形截面的另一个铁心的端部相连而构成所述磁路。
4.如权利要求1所述的充电连接器，其特征在于，所述第一和第二铁心中的一个具有基本上呈U字形的截面，所述初级线圈被固定在所述一个铁心的端部内，所述第一和第二铁心中的另一个具有基本上呈T字形的截面，所述次级线圈被绕在所述另一个铁心的中央凸起上，并且所述磁路这样构成，使具有所述U形截面的所述一个铁心的所述端部和具有所述T字形截面的所述另一个铁心的端部相连，并使所述另一个铁心的所述凸起的末端和所述一个铁心的所述中央部分相连，从而使得所述初级和次级线圈围绕所述另一个铁心的所述凸起同心设置。
5.如权利要求4所述的充电连接器，其特征在于，所述初级线圈的内圆周与所述次级线圈的外圆周重叠。
6.如权利要求1所述的充电连接器，其特征在于，所述第一和第二铁心中的一个具有基本上呈G字形的截面，所述初级线圈被绕在所述一个铁心上，所述第一和第二铁心的另一个具有短的I字形截面，其宽度足够绕制次级线圈，并且通过使具有所述I形截面的所述另一个铁心的端部和具有G形截面的所述一个铁心的端部相连而形成所述磁路。
7.如权利要求1所述的充电连接器，其特征在于，所述磁路构成一个闭合的环形。
8.如权利要求1所述的充电连接器，其特征在于，所述第一和第二铁心的每一个具有当构成所述磁路时互相接触的连接端面，所述连接端面垂直于所述两个连接器元件的连接方向。
9.如权利要求1所述的充电连接器，其特征在于，所述第一和第二铁心中的每一个具有当构成所述磁路时互相接触的连接端面，所述连接端面平行于所述两个连接元件的连接方向。
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