DE102016221323A1

DE102016221323A1 - Drahtloses Übertragungsgerät

Info

Publication number: DE102016221323A1
Application number: DE102016221323.7A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Nakahara; Antony Wambugu Ngahu; Yo Yanagida
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2017-05-24
Also published as: JP2017099089A; US10056788B2; US20170149288A1; JP6324362B2

Abstract

Ein drahtloses Übertragungsgerät enthält eine Spule, die ein magnetisches Feld erzeugt, und ein resonantes Leistungsspeicherelementmodul, das elektrisch mit der Spule verbunden ist, und dazu in der Lage ist, elektrische Leistung zu akkumulieren, und eine Resonanzschaltung, die einer Leistungsübertragungsfrequenz entspricht, in Zusammenarbeit mit der Spule zu bilden, wenn die elektrische Leistung über die Spule übertragen wird. Das resonante Leistungsspeicherelementmodul enthält ein Substrat, mit dem eine erste elektrische Leitung und eine zweite elektrische Leitung, die einen größeren Betrag an Wärmeerzeugung aufweist als die erste elektrische Leitung zu einem Zeitpunkt der Bestromung, verbunden sind, und eine Vielzahl von Leistungsspeicherelementen, die auf dem Substrat befestigt sind. Ein Abstand zwischen den angrenzenden Leistungsspeicherelementen auf einer Seite eines Verbindungsabschnitts, der mit der zweiten elektrischen Leitung in dem Substrat verbunden ist, ist größer als der auf einer Seite eines Verbindungsabschnitts, der mit der ersten elektrischen Leitung in dem Substrat verbunden ist.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-227364 , die in Japan am 20. November 2015 eingereicht wurde, und nimmt deren gesamten Inhalt durch Bezugnahme mit auf.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine drahtlose Übertragungsvorrichtung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Als ein Beispiel für ein herkömmliches drahtloses Leistungsübertragungssystem offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. 9-182324 ein Leistungsversorgungssystem für ein in einem Fahrzeug verwendetes elektronisches Zusatzgerät, wobei das Leistungsversorgungssystem eine an einem Fahrzeugkörper vorgesehene Leistungsquelle, eine auf einem Armaturenbrett des Fahrzeugkörpers vorgesehene und mit der Leistungsquelle verbundene Leistungsversorgungseinheit, eine Leistungsempfangseinheit, die elektrische Leistung von der Leistungsversorgungseinheit empfängt, und ein elektronisches Zusatzgerät, das mit der elektrischen Leistung von der Leistungsempfangseinheit arbeitet, umfasst. In dem Leistungsversorgungssystem ist die Leistungsversorgungseinheit mit einem Wandler, der die elektrische Leistung von der Leistungsquelle in eine Hochfrequenzleistung umwandelt, und einer Primärspule, an die die Hochfrequenzleistung von dem Wandler angelegt wird, versehen und die Leistungsempfangseinheit ist mit einer Sekundärspule versehen, die die Hochfrequenzleistung von der Primärspule empfängt, und die Leistungsquelle des elektronischen Zusatzgeräts ist dazu in der Lage, auf Basis der empfangenen Hochfrequenzleistung von der Sekundärspule zu arbeiten.
In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 9-182324 beschriebene Leistungsversorgungssystem z. B. mit einer Resonanzkondensatorgruppe versehen ist, die eine Resonanzschaltung in Zusammenarbeit mit einer Spule bildet. Wenn in diesem Fall eine hohe Leistung an die Resonanzschaltung angelegt wird, lässt die Hitzeresistenz der Resonanzkondensatorgruppe viel Spielraum für Verbesserungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter diesen Umständen gemacht und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein drahtloses Übertragungsgerät zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, seine Hitzeresistenzleistungsfähigkeit zu verbessern.
Um das obengenannte Ziel zu erreichen, umfasst ein drahtloses Übertragungsgerät gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Spule, die dazu konfiguriert ist, ein magnetisches Feld zu erzeugen; und ein resonantes Leitungsspeicherelementmodul, das elektrisch mit der Spule verbunden ist, dazu in der Lage ist, elektrische Leistung zu akkumulieren, und dazu konfiguriert ist, eine Resonanzschaltung zu bilden, die einer Leistungsübertragungsfrequenz entspricht, in Zusammenarbeit mit der Spule, wenn die elektrische Leistung über die Spule übertragen wird, wobei das resonante Leistungsspeicherelementmodul ein Substrat enthält, mit dem eine erste elektrische Leitung und eine zweite elektrische Leitung verbunden sind, die zum Zeitpunkt der Bestromung einen größeren Betrag an Wärmeerzeugung aufweist, als die erste elektrische Leitung, und eine Vielzahl von Leistungsspeicherelementen, die auf dem Substrat befestigt sind, und wobei ein Abstand zwischen den aneinander angrenzenden Leistungsspeicherelementen auf einer Seite eines Verbindungsabschnitts, der mit der zweiten elektrischen Leitung in dem Substrat verbunden ist, größer ist als auf einer Seite eines Verbindungsabschnitts, der mit der ersten elektrischen Leitung in dem Substrat verbunden ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das drahtlose Übertragungsgerät so konfiguriert werden, dass das resonante Leistungsspeicherelementmodul einen Bereich in einem Zentrum des Substrats enthält, in dem die Leistungsspeicherelemente nicht angebracht sind.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung kann das drahtlose Übertagungsgerät so konfiguriert werden, dass das resonante Leistungsspeicherelementmodul die Leistungsspeicherelemente auf einer ersten Montageoberfläche des Substrats und einer zweiten Montageoberfläche auf einer Rückseite der ersten Montageoberfläche anbringt, und die Leistungsspeicherelemente auf der ersten Montageoberfläche und die Leistungsspeicherelemente auf der zweiten Montageoberfläche so angeordnet sind, dass sie einander auf den beiden Oberflächen des Substrats nicht überlappen.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung kann das drahtlose Übertragungsgerät des Weiteren eine Stützte umfassen, die in dem Bereich angeordnet ist, in dem die Leistungsspeicherelemente in dem Substrat nicht angeordnet sind, und die dazu konfiguriert ist, ein Gehäuse zu verstärken, in dem das resonante Leistungsspeicherelementmodul und die Spule untergebracht sind, wobei die Stütze aus einem Material besteht, das eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist, als das Substrat.
Die obigen und anderen Ziele, Merkmale, Vorteile und technischen und industriellen Bedeutungen dieser Erfindung lassen sich besser verstehen, wenn die folgende detaillierte Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gelesen wird und in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen bedacht wird.
ein Betrag der Wärmeerzeugung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das den schematischen Aufbau eines drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform illustriert;
2 ist eine schematische Explosionsansicht, die den schematischen Aufbau eines resonanten Kondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgurgssystems gemäß der ersten Ausführungsform illustriert;
3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den schematischen Aufbau des resonanten Kondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der ersten Ausführungsform illustriert;
4 ist eine schematische Draufsicht, die den schematischen Aufbau des resonanten Kondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der ersten Ausführungsform illustriert;
5 ist eine Seitenansicht, die den schematischen Aufbau des resonanten Kondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der ersten Ausführungsform aus Sicht einer Längsseite des resonanten Kondensatormoduls illustriert;
6 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Hitzeresistenzleistungsfähigkeit in dem resonanten Kondensatormodul des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der ersten Ausführungsform;
7 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Hitzeresistenzleistungsfähigkeit in dem resonanten Kondensatormodul des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der ersten Ausführungsform;
8 ist eine schematische Draufsicht, die den schematischen Aufbau eines resonanten Kondensatormoduls eines drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert;
9 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Hitzeresistenzleistungsfähigkeit in dem resonanten Kondensatormodul des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform;
10 ist eine schematische Ansicht, die beide Oberflächen eines Substrats eines resonanten Kondensatormoduls eines drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform schematisch illustriert;
11 ist eine Seitenansicht, die den schematischen Aufbau des resonanten Kondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der dritten Ausführungsform aus Sicht einer Längsseite des resonanten Kondensatormoduls illustriert;
12 ist eine Seitenansicht, die den schematischen Aufbau des resonanten Kondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der dritten Ausführungsform aus Sicht einer kurzen Seite des resonanten Kondensatormoduls illustriert;
13 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Hitzeresistenzleistungsfähigkeit in dem resonanten Kondensatormodul des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der dritten Ausführungsform;
14 ist eine schematische Ansicht, die beide Oberflächen eines Substrats eines resonanten Kondensatormoduls eines drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß einer Modifikation schematisch illustriert;
15 ist eine Seitenansicht, die den schematischen Aufbau des resonanten Kondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der Modifikation aus Sicht einer kurzen Seite des resonanten Kondensatormoduls illustriert;
16 ist eine schematische Ansicht, die beide Oberflächen eines Substrats eines resonanten Kondensatormoduls eines drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß einer Modifikation schematisch illustriert; und
17 ist eine schematische Ansicht, die beide Oberflächen eines Substrats eines resonanten Kondensatormoduls eines drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß einer Modifikation schematisch illustriert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung im Einzelnen auf Basis der Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist dabei nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Darüber hinaus enthalten die konstituierenden Merkmale der folgenden Ausführungsformen einen Teil, der leicht durch einen Fachmann ausgeführt werden kann, oder Teile, die im Wesentlichen identisch zueinander sind.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau eines drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform illustriert. 2 ist eine schematische Explosionsansicht, die einen schematischen Aufbau eines resonanten Kondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der ersten Ausführungsform illustriert. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau des resonanten Kondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der ersten Ausführungsform illustriert. 4 ist eine schematische Draufsicht, die einen schematischen Aufbau eines resonanten Kondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der ersten Ausführungsform illustriert. 5 ist eine Seitenansicht, die den schematischen Aufbau des resonanten Kondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der ersten Ausführungsform aus Sicht von einer langen Seite des resonanten Kondensatormoduls illustriert. Die 6 und 7 sind Diagramme zur Erläuterung einer Hitzeresistenzleistungsfähigkeit in dem resonanten Kondensatormodul des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein drahtloses Leistungsversorgungssystem 1, das in 1 dargestellt ist, ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem, das, wenn elektrische Leistung von einer Leistungsversorgung 21 an verschiedene Arten von elektrischen Lasten 33 übertragen wird, zumindest einen Teil der elektrischen Leistung drahtlos überträgt. Das drahtlose Leistungsversorgungssystem 1 der vorliegenden Erfindung ist z. B. in einem Fahrzeug oder dergleichen vorgesehen, und die elektrischen Lasten 33, die im Inneren des Fahrzeugs angeordnet sind, sind elektrisch und drahtlos miteinander verbunden, so dass eine kontaktlose Leistungsübertragung erzielt wird.
Genauer gesagt ist das drahtlose Leistungsversorgungssystem 1 mit einem Leistungsübertragungsgerät 2 als drahtloses Übertragungsgerät und einem Leistungsempfangsgerät 3 als drahtloses Übertragungsgerät versehen.
Das Leistungsübertragungsgerät 2 enthält die Leistungsversorgung 21, ein resonantes Kondensatormodul 22 als resonantes Leistungsspeicherelementmodul und eine Leistungsübertragungsspule 23. Die Leistungsversorgung 21 erzeugt z. B. eine Hochfrequenzleistung durch eine Leistungsquelle, die außerhalb eines Fahrzeugs angeordnet worden ist, und liefert die Hochfrequenzleistung an das resonante Kondensatormodul 22 und die Leistungsübertragungsspule 23. Das resonante Kondensatormodul 22 und die Leistungsübertragungsspule 23 sind elektrisch in Reihe mit der Leistungsversorgung 21 verbunden. Das resonante Kondensatormodul 22 ist elektrisch mit der Anode (Plus-Seite) der Leistungsversorgung 21 an einem seiner Anschlüsse verbunden, und elektrisch mit einem der Anschlüsse der Leistungsübertragungsspule 23 an seinem anderen Anschluss verbunden. Die Leistungsübertragungsspule 23 ist elektrisch mit der Kathode (Minus-Seite) der Leistungsversorgung 21 an ihrem anderen Anschluss verbunden. Die Leistungsversorgung 21 ist an ihrer Kathode (Minus-Seite) geerdet. Die Leistungsübertragungsspule 23 erzeugt ein magnetisches Feld. Das Resonanzkondensatormodul 22 ist elektrisch mit der Leistungsübertragungsspule 23 verbunden und dazu in der Lage, elektrische Leistung zu akkumulieren. Das resonante Kondensatormodul 22 bildet, wenn elektrische Leistung über die Leistungsübertragungsspule 23 übertragen wird, eine Resonanzschaltung (LC-Resonanzschaltung) 24, die einer bestimmten Leistungsübertragungsfrequenz (Resonanzfrequenz) entspricht, in Zusammenarbeit mit der Leistungsübertragungsspule 23. Die Resonanzschaltung 24 ist dazu in der Lage, elektrische Leistung zu akkumulieren, die mit der Leistungsübertragungsfrequenz oszilliert. Obwohl hier das Resonanzkondensatormodul 22 in Reihe mit der Leistungsübertragungsspule 23 verbunden ist, kann das Resonanzkondensatormodul 22 mit der Leistungsübertragungsspule 23 parallel geschaltet sein. Der Aufbau des Resonanzkondensatormoduls 22 wird im Einzelnen später erläutert.
Das Leitungsempfangsgerät 3 enthält eine Leistungsempfangsspule 31, ein Resonanzkondensatormodul 32 als resonantes Leistungsspeicherelementmodul, und die elektrischen Lasten 33. Die Leistungsempfangsspule 31, das Resonanzkondensatormodul 32, und die elektrischen Lasten 33 sind miteinander in Reihe geschaltet. Die Leistungsempfangsspule 31 ist mit einem ihrer Anschlüsse mit einem der Anschlüsse des resonanten Kondensatormoduls 32 verbunden. Das resonante Kondensatormodul 32 ist mit seinem anderen Anschluss elektrisch mit einem der Anschlüsse der elektrischen Last 33 verbunden. Die elektrische Last 33 ist mit ihrem anderen Anschluss mit dem anderen Anschluss der Leistungsempfangsspule 31 verbunden. Die jeweiligen elektrischen Lasten 33 sind verschiedene Arten von elektrischen Einrichtungen, die für ihren Betrieb elektrische Leistung verbrauchen, die von dem drahtlosen Leistungsversorgungssystem 1 geliefert wird, und können miteinander in Reihe oder parallel verschaltet sein. Die Leistungsempfangsspule 31 ist an ihrem anderen Anschluss geerdet. Die Leistungsempfangsspule 31 erzeugt ein magnetisches Feld. Das resonante Kondensatormodul 32 ist elektrisch mit der Leistungsempfangsspule 31 verbunden und dazu in der Lage, elektrische Leistung zu akkumulieren. Das resonante Kondensatormodul 32 bildet, wenn elektrische Leistung über die Leistungsempfangsspule 31 übertragen wird, eine Resonanzschaltung (LC-Resonanzschaltung) 34, die einer vorbestimmten Leistungsübertragungsfrequenz (Resonanzfrequenz) entspricht, in Zusammenarbeit mit der Leistungsempfangsspule 31. Die Resonanzschaltung 34 ist dazu in der Lage, elektrische Leistung zu akkumulieren, die mit der Leistungsübertragungsfrequenz oszilliert. Obwohl hier das Resonanzkondensatormodul 32 mit der Leistungsempfangsspule 31 in Reihe geschaltet ist, kann das Resonanzkondensatormodul 32 mit der Leistungsempfangsspule 31 auch parallel geschaltet sein. Der Aufbau des Resonanzkondensatormoduls 32 wird im Einzelnen später erläutert.
Die Leistungsübertragungsspule 23 des Leistungsübertragungsgeräts 2 überträgt elektrische Leistung, die von der Leistungsversorgung 21 zur Verfügung gestellt wird, an die Leistungsempfangsspule 31. Die Leistungsempfangsspule 31 des Leistungsempfangsgeräts 3 empfängt elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspule 23 in einen Zustand, in dem die Leistungsempfangsspule 31 nicht mit der Leistungsübertragungsspule 23 in Kontakt steht. Die Leistungsübertragungsspulen 23 und die Leistungsempfangsspulen 31 bestehen jeweils z. B. aus einer Leiterspule, die wirbelförmig oder spiralförmig ausgebildet ist, und ein Paar von Leistungsübertragungsspulen 23 und Leistungsempfangsspulen 31 stehen einander in axialer Richtung gegenüber, so dass ein kontaktloser Leistungsübertragungstransformator 4 gebildet wird. Der kontaktlose Leistungsübertragungstransformator 4 ist dazu in der Lage, elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspule 23 zur Leistungsempfangsspule 31 durch ein elektromagnetisches Feldresonanzverfahren (magnetisches Feldkopplungsverfahren) oder dergleichen zu übertragen, wobei die Leistungsempfangsspule 31 nicht in Kontakt steht mit der Leistungsübertragungsspule 23. Das elektromagnetische Feldresonanzverfahren ist hier ein Verfahren zur Übertragung elektrischer Leistung durch die folgende Prozedur; d. h., ein Wechselstrom fließt durch die Leistungsübertragungsspule 23, so dass die Leistungsübertragungsspule 23 und die Leistungsempfangsspule 31 bei einer spezifischen Leistungsübertragungsfrequenz in Resonanz stehen, so dass elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspule 23 zur Leistungsempfangsspule 31 über ein Resonanzphänomen des elektromagnetischen Felds übertragen wird.
Um genauer zu sein, wird ein Wechselstrom mit einer hohen Frequenz entsprechend einer Leistungsübertragungsfrequenz von der Leistungsversorgung 21 an die Leistungsübertragungsspule 23 angelegt, wenn der kontaktlose Leistungsversorgungstransformator 4 elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspule 23 an die Leistungsempfangsspule 31 überträgt, in einen Zustand, in dem die Leistungsübertragungsspule 23 und die Leistungsempfangsspule 31 so angeordnet sind, dass sie einander beabstandet gegenüberstehen. Wenn in dem kontaktlosen Leistungsversorgungstransformator 4 der Wechselstrom an die Leistungsübertragungsspule 23 angelegt wird, sind die Leistungsübertragungsspule 23 und die Leistungsempfangsspule 31 z. B. elektromagnetisch miteinander gekoppelt, und die elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspule 23 wird von der Leistungsempfangsspule 31 mit elektromagnetischer Feldresonanz in einem Zustand empfangen, in dem die Leistungsübertragungsspule 23 nicht in Kontakt steht mit der Leistungsempfangsspule 31. Die von der Leistungsempfangsspule 31 empfangene elektrische Leistung wird in der elektrischen Last 33 verwendet. In dem drahtlosen Leistungsversorgungssystem 1 kann eine Gleichrichtungsglättungsschaltung oder dergleichen zwischen die Leistungsempfangsspule 31 und die elektrische Last 33 geschaltet sein.
Darüber hinaus haben die Resonanzkondensatormodule 22 und 32 der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 2, 3, 4 und 5 dargestellt, ein Substrat 6 und eine Vielzahl von Kondensatorelementen C als eine Vielzahl von Leistungsspeicherelementen, die auf dem Substrat 6 angebracht sind, und die Kondensatorelemente C sind auf dem Substrat 6 in einem vorbestimmten Feld angebracht, wodurch eine Verbesserung in der Hitzeresistenzleistungsfähigkeit erzielt wird.
Obwohl hier die Möglichkeit besteht, dass das Resonanzkondensatormodul 22 und das Resonanzkondensatormodul 32 sich im engeren Sinne voneinander unterscheiden hinsichtlich der Zahl und den jeweiligen Kapazitäten der Kondensatorelemente C, haben das Resonanzkondensatormodul 22 und das Resonanzkondensatormodul 32 jeweils einen im Wesentlichen äquivalenten Aufbau und werden im Folgenden mit einheitlichem Aufbau beschrieben. In der folgenden Erläuterung werden das Resonanzkondensatormodul 22 und das Resonanzkondensatormodul 32, wenn eine Unterscheidung nicht erforderlich ist, lediglich als ”Resonanzkondensatormodul 5” bezeichnet. Darüber hinaus werden die Leistungsübertragungsspule 23 und die Leistungsempfangsspule 31, wenn eine Unterscheidung nicht erforderlich ist, lediglich als ”Spule 7” bezeichnet.
Auf dem Substrat 6, sind wie in 2 dargestellt, die Kondensatorelemente C befestigt. Das Substrat 6 bildet eine Schaltung, die die Kondensatorelemente C miteinander elektrisch verbindet. Als Substrat 6 kann z. B. eine sogenannte gedruckte Leiterplatte (PCB), bei der ein Schaltungsmuster (Druckmuster) auf die Oberfläche (Bestückungsfläche) eines isolierten Substrats bestehend aus einem isolierenden Kunstharzmaterial mit Verwendung eines leitfähigen Materials, wie z. B. Kupfer aufgedruckt ist, eine Stromschiene bestehend aus einem leitfähigen metallischen Material, eine Stromschienenplatte, in der die Stromschiene mit einem isolierenden Kunstharzmaterial bedeckt ist, oder dergleichen verwendet werden. Das Substrat 6 der vorliegenden Ausführungsform ist in Form einer rechteckigen Platte ausgebildet, und eine der Hauptseiten des Substrats 6 bildet eine Bestückungsseite 6a, auf der die Kondensatorelemente C befestigt sind (vgl. auch 5).
Darüber hinaus ist mit dem Substrat 6 eine Hochfrequenzlitze (”litz wire”) 81 als erste elektrische Leitung und eine Litze oder ein Litzendraht (”stranded wire”) 82 als zweite elektrische Leitung verbunden. Die Hochfrequenzlitze 81, die einen vergleichsweise geringen Widerstand bezogen auf einen Unterschied in der Querschnittsform oder dergleichen hat, ist eine elektrische Leitung, die einen kleineren Wert der Wärmeerzeugung zum Zeitpunkt der Bestromung aufweist, als die Litze 82. Die Hochfrequenzlitze 81 ist eine elektrische Leitung, die die Spule 7 bildet. Die Litze 82 hat dahingegen einen vergleichsweise hohen Widerstand hinsichtlich eines Unterschiedes in der Querschnittsform oder dergleichen, und ist eine elektrische Leitung, die einen größeren Wert der Wärmeerzeugung zum Zeitpunkt der Bestromung aufweist, als die Hochfrequenzlitze 81. Die Litze 82 ist hier eine elektrische Leitung, die das Substrat 6 und die Leistungsversorgung 21 verbindet, oder das was allgemein als elektrische Leitung bezeichnet wird, wie z. B. eine elektrische Leitung, die das Substrat 6 und die elektrische Last 33 elektrisch miteinander verbindet. Die Hochfrequenzlitze 81 ist elektrisch mit dem Substrat 6 über einen Verbindungsanschluss 61 verbunden, von dem ein Ende ein Verbindungsabschnitt ist. Die Litze 82 ist elektrisch mit dem Substrat 6 über einen Verbindungsanschluss 62 verbunden, von dem ein Ende ein Verbindungsabschnitt ist. Der Verbindungsanschluss 61 und der Verbindungsanschluss 62 sind elektrisch mit den jeweiligen kurzen Seiten des Substrats 6 verbunden, das die Form einer rechteckigen Platte hat, und liegen einander in Richtung der langen Seite gegenüber.
Ein Resonanzkondensatormodul 5, das auf dem Substrat 6 befestigt ist, und die Spule 7 sind hier zusammen in einem Gehäuse 9 untergebracht, das im Wesentlichen quaderförmig ist, wobei das Gehäuse 9 aus einem Spulengehäuse 91 und einem Deckel 92 besteht. In dem Gehäuse 9 ist das Resonanzkondensatormodul 5 in der Nähe des zentralen Bereichs der Spule 7 angeordnet. Ein Endabschnitt der Hochfrequenzlitze 81 und der Litze 82 erstreckt sich von dem Gehäuse 9 und ist elektrisch mit dem entsprechenden Abschnitt verbunden, wobei der Endabschnitt dem anderen Endabschnitt gegenüberliegt, der mit dem jeweiligen Verbindungsanschluss 61 und 62 verbunden ist. Die Hochfrequenzlitze 81 ist hier mit einer Litze 83 über einen Knoten N elektrisch verbunden, und die Litze 83 ist elektrisch mit jedem entsprechenden Abschnitt elektrisch verbunden.
Die Kondensatorelemente C sind auf der Bestückungsseite 6a des Substrats 6 befestigt. Bei jedem der Kondensatorelemente C kann es sich um einen sogenannten Keramikkondensator oder um einen Filmkondensator handeln. Die Kondensatorelemente C der vorliegenden Ausführungsform sind auf dem Substrat 6 so befestigt, dass die Kondensatorelemente C abwechselnd miteinander in Reihe und parallel geschaltet sind, um ein Elementfeld zu bilden, so dass die Kondensatorelemente C einen großen Strom und einer großen Spannung widerstehen können. Das Resonanzkondensatormodul 5 ist z. B., wie in 3 dargestellt, so ausgebildet, dass die Kondensatorelemente C miteinander in Reihe verbunden sind, um eine Vielzahl von Reihengruppen 51 zu bilden, und die Vielzahl der Reihengruppen 51 sind jeweils parallel miteinander verbunden.
Darüber hinaus sind die Kondensatorelemente C in dem Resonanzkondensatormodul 5 der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 4 und 5 dargestellt, so auf der Bestückungsseite 6a des Substrats 6 angeordnet, dass ein Abstand zwischen benachbarten Kondensatorelementen C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 in dem Substrat 6 verbunden ist, größer ist als der auf der Seite des Verbindungsanschlusses 61, der mit der Hochfrequenzlitze 81 in dem Substrat 6 verbunden ist.
In diesem Fall sind sechs Kondensatorelemente C in Richtung der langen Seite des Substrats 6 ausgerichtet, drei Kondensatorelemente C sind in Richtung der kurzen Seite des Substrats 6 ausgerichtet, und achtzehn Kondensatorelemente C sind folglich insgesamt auf der Bestückungsseite 6a befestigt. Darüber hinaus ist in dem Resonanzkondensatormodul 5 ein Abstand D1 in Richtung der langen Seite zwischen zwei angrenzenden Kondensatorelementen C von den neun Kondensatorelementen C, die auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62 des Substrats 6 angeordnet sind, größer als ein Abstand D2 in Richtung der langen Seite zwischen zwei angrenzenden Kondensatorelementen C aus den übrigen neun Kondensatorelementen C, die auf der Seite des Verbindungsanschlusses 61 des Substrate 6 angeordnet sind. Obwohl hier die Vielzahl der Kondensatorelemente C, wie in 4 dargestellt, so angeordnet sind, dass ein Abstand in Richtung der kurzen Seite zwischen zwei angrenzenden Kondensatorelementen C konstant ist, kann ein Abstand in Richtung der kurzen Seite zwischen zwei angrenzenden Kondensatorelementen C der neun Kondensatorelemente C, die auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62 des Substrats angeordnet sind, in der gleichen Weise wie im Fall der Abstände D1 und D2 größer eingestellt sein als ein Abstand in Richtung der kurzen Seite zwischen zwei angrenzenden Kondensatorelementen C der übrigen neun Kondensatorelemente C, die auf der Seite des Verbindungsanschlusses 61 des Substrats angeordnet sind.
Gemäß dem hier beschriebenen Leistungsübertragungsgerät 2 und dem Leistungsempfangsgerät 3 ist das Leistungsübertragungsgerät 2 mit der Leistungsübertragungsspule 23 versehen, die ein magnetisches Feld erzeugt, und das Resonanzkondensatormodul 22 ist elektrisch mit der Leistungsübertragungsspule 23 verbunden, dazu in der Lage, elektrische Leistung zu akkumulieren, und bildet die Resonanzschaltung 24, die einer Leistungsübertragungsfrequenz entspricht, in Zusammenarbeit mit der Leistungsübertragungsspule 23, wenn elektrische Leistung über die Leistungsübertragungsspule 23 übertragen wird. Das Leistungsempfangsgerät 3 ist mit der Leistungsempfangsspule 31, die ein magnetisches Feld erzeugt, und dem Resonanzkondensatormodul 32 versehen, das elektrisch mit der Leistungsempfangsspule 31 verbunden ist, dazu in der Lage ist, elektrische Leistung zu akkumulieren, und die Resonanzschaltung 34 bildet, die einer Leistungsübertragungsfrequenz entspricht, in Zusammenarbeit mit der Leistungsempfangsspule 31, wenn elektrische Leistung über die Leistungsempfangsspule 31 übertragen wird. Die Resonanzkondensatormodule 22 und 32 weisen jeweils das Substrat 6 auf, mit dem die Hochfrequenzlitze 81 und die Litze 82 verbunden ist, die einen größeren Betrag an Wärmeerzeugung zum Zeitpunkt der Bestromung aufweist als die Hochfrequenzlitze 81, und die Vielzahl der Kondensatorelemente C, die auf dem Substrat 6 befestigt sind. Ein Abstand zwischen angrenzenden Kondensatorelementen C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 in dem Substrat 6 verbunden ist, ist größer, als der auf der Seite des Verbindungsanschlusses 61, der mit der Hochfrequenzlitze in dem Substrat 6 verbunden ist.
Demzufolge ist in dem Substrat 6, das jeweils die Resonanzkondensatormodule 22 und 32 bildet, die in dem Leistungsübertragungsgerät 2 bzw. dem Leistungsempfangsgerät 3 verwendet werden, der Abstand D1 zwischen angrenzenden Kondensatorelementen C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, die einen vergleichsweise großen Wert der Wärmeerzeugung aufweist, auf einen größeren Wert einstellbar, so dass eine Wärmeakkumulation unterdrückt wird, die auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, erzeugt wird. In den Resonanzkondensatormodulen 22 und 32 verursacht daher ein Unterschied im Betrag der Wärmeerzeugung der elektrischen Leitungen (Hochfrequenzlitze 81, Litze 82), die mit dem Substrat 6 verbunden sind, einen Temperaturunterschied in der Temperaturverteilung auf dem Substrat 6. In diesem Fall ist, in den Resonanzkondensatormodulen 22 und 32, der Abstand D1 zwischen angrenzenden Kondensatorelementen C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, die einen vergleichsweise hohen Wert an Wärmeerzeugung aufweist, auf einen vergleichsweise größeren Wert eingestellt, wodurch die Anordnungsdichte der Kondensatorelemente C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62 des Substrats 6 reduziert wird, und ein vergleichsweise großer Raum zur Dissipation der Wärme von dem Substrat 6 und den Kondensatorelementen C sichergestellt wird, um die Wärme von dem Substrat 6 und den Kondensatorelementen C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62 des Substrats 6 leicht abzuführen. Die Resonanzkondensatormodule 22 und 32 sind daher in der Lage, die Akkumulation von Wärme um die Kondensatorelemente C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, die einen vergleichsweise hohen Wert der Wärmeerzeugung aufweist, zu unterdrücken. Im Ergebnis sind das Leistungsübertragungsgerät 2 und das Leistungsempfangsgerät 3 dazu in der Lage, die Wärme zu reduzieren, die auf die Kondensatorelemente C einwirkt, die eine geringe Hitzeresistenzleistungsfähigkeit aufweisen, wodurch, wie in den 6 und 7 dargestellt wird, der Temperaturanstieg des Kondensatorelements C relativ unterdrückt wird.
Die 6 zeigt hier die Temperaturänderung des Kondensatorelements C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 61, der mit der Hochfrequenzlitze 81 verbunden ist, über der Zeit, und 7 zeigt die Temperaturänderung des Kondensatorelements C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, über der Zeit. In den 6 und 7 ist die Zeit (Minuten) auf der Abszisse angetragen und eine Temperatur ΔT (°C) des Kondensatorelements ist auf der Ordinate angetragen. In den 6 und 7 gibt die Linie Lmax die Hitzeresistenztemperatur des Kondensatorelements C an, die Linien L11 und L21 geben die Temperatur an den jeweiligen Kondensatorelementen C in einem Resonanzkondensatormodul gemäß einem Vergleichsbeispiel an, in dem ein Abstand zwischen den Kondensatorelementen C den angrenzenden Kondensatorelementen C konstant ist, und die Linien L12 und L22 geben die Temperatur an den jeweiligen Kondensatorelementen C in den Resonanzkondensatormodulen 22 und 32 gemäß der vorliegenden Ausführungsform an. Wie in 6 dargestellt ist, ist die Temperatur (Linie L12) des Kondensatorelements C in dem Vergleichsbeispiel im Wesentlichen gleich der Temperatur (Linie L11) des Kondensatorelements C gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und es ist evident, dass das Kondensatorelement C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 61, der mit der Hochfrequenzlitze 81 verbunden ist, kaum durch die Litze von der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, beeinflusst wird. Wie darüber hinaus in 7 dargestellt ist, ist es bezüglich des Kondensatorelements C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, evident, dass die Temperatur (Linie L22) des Kondensatorelements C gemäß der vorliegenden Ausführungsform niedriger ist im Vergleich zu der Temperatur (Linie L21) des Kondensatorelements C in dem Vergleichsbeispiel. Auf diese Weise sind das Leistungsübertragungsgerät 2 und das Leistungsempfangsgerät 3 in der Lage, den Temperaturanstieg eines Kondensatorelements C, das eine vergleichsweise geringe Hitzeresistenzleistungsfähigkeit hat, zu unterdrücken, insbesondere den Temperaturanstieg des Kondensatorelements C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, die einen vergleichsweise hohen Wert der Hitzeerzeugung aufweist. Im Ergebnis ist es möglich, die Hitzeresistenzleistungsfähigkeit des Leistungsübertragungsgeräts 2 und des Leistungsempfangsgeräts 3 zu verbessern.
Zweite Ausführungsform
8 ist eine schematische Draufsicht, die einen schematischen Aufbau eines Resonanzkondensatormoduls eines drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert. 9 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Hitzeresistenzleistungsfähigkeit in dem Resonanzkondensatormodul des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform. Das drahtlose Übertragungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem drahtlosen Übertragungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform in der Anordnung der Leistungsspeicherelemente auf einem Substrat. Darüber hinaus sind der Aufbau, der Betrieb und die vorteilhaften Effekte identisch zu denen der oben erwähnten Ausführungsform, wobei deren wiederholte Erläuterung soweit wie möglich ausgelassen wird. Zusätzlich wird auf die 1 und 2 oder andere Zeichnungen, soweit erforderlich, für die Teile verwiesen, die mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind.
Sowohl das Leistungsübertragungsgerät 2 (vgl. 1 oder andere Zeichnungen) als auch das Leistungsempfangsgerät 3 (vgl. 1 oder andere Zeichnungen) ist, als drahtloses Übertragungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform, mit einem Resonanzkondensatormodul 205 als Resonanzleistungsspeicherelementmodul versehen, das in 8 dargestellt ist, anstelle der Resonanzkondensatormodule 5, 22 und 32 (vgl. 1 oder andere Zeichnungen). Hier wird, in der gleichen Weise wie oben, für die Erläuterung angenommen, dass das Resonanzkondensatormodul 205 ein gemeinsames konstituierendes Merkmal des Leistungsübertragungsgeräts 2 und des Leistungsempfangsgeräts 3 darstellt.
Das Resonanzkondensatormodul 205 hat, in der gleichen Weise wie das Resonanzkondensatormodul 5 (vgl. 4), ein Substrat 6, an dem eine Hochfrequenzlitze (”litz wire”) 81 und eine Litze oder ein Litzendraht (”stranded wire”) 82, die zum Zeitpunkt der Bestromung einen höheren Wert der Wärmeerzeugung aufweist als die Hochfrequenzlitze, angeschlossen sind, und eine Vielzahl von Kondensatorelementen C, die auf dem Substrat 6 befestigt sind. Ein Abstand zwischen angrenzenden Kondensatorelementen C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 in dem Substrat 6 verbunden ist, ist auf einen größeren Wert eingestellt, als der auf der Seite des Verbindungsanschlusses 61, der mit der Hochfrequenzlitze 81 in dem Substrat 6 verbunden ist.
Darüber hinaus weist das Resonanzkondensatormodul 205 der vorliegenden Ausführungsform einen Randbereich 261 auf, in dem keine Kondensatorelemente C befestigt sind, wobei der Randbereich 263 in einem zentralen Bereich des Substrats 6 angesiedelt ist. Der Zentralbereich des Substrats 6, in dem der Randbereich 263 angesiedelt ist, ist typischerweise ein Bereich, der sich zwischen dem Verbindungsanschluss 61, der mit der Hochfrequenzlitze 81 in dem Substrat 6 verbunden ist, und dem Verbindungsanschluss 62, der mit der Litze 82 in dem Substrat 6 verbunden ist, befindet, d. h. ein Bereich in der Mitte des Substrats 6, das als rechteckige Platte ausgebildet ist, in Richtung der langen Seite. Genauer gesagt ist der Randbereich 263 zwischen den neun Kondensatorelementen C, die auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62 des Substrats angeordnet ist, bei denen jeweils zwei Kondensatorelemente C aus den neun Kondensatorelementen C in beabstandeter Weise mit einem Abstand D1 in Richtung der langen Seite aneinander angrenzen, und den neun Kondensatorelementen C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 61 des Substrats 6, in dem jeweils zwei Kondensatorelemente der neun Kondensatorelemente C in beabstandeter Weise mit einem Abstand D2 in Richtung der langen Seite aneinander angrenzen. Der Randbereich 263 ist in Form eines Bereichs ausgebildet, der breiter ist als der Abstand D1 in Richtung der langen Seite.
In dem Leistungsübertragungsgerät 2 und dem Leistungsempfangsgerät 3, die bisher beschrieben wurden, kann der Abstand D1 zwischen angrenzenden Kondensatorelementen C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, die einen vergleichsweise hohen Wert der Wärmeerzeugung aufweist, in dem Substrat 6, das das Resonanzkondensatormodul 205 bildet, vergrößert werden, wodurch die Wärmeakkumulation auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, unterdrückt werden kann. Im Ergebnis ist es möglich, die Hitzeresistenzleistungsfähigkeit sowohl des Leistungsübertragungsgeräts 2 als auch des Leistungsempfangsgeräts 3 zu verbessern.
Darüber hinaus hat in dem Leistungsübertragungsgerät 2 und dem Leistungsempfangsgerät 3, die bisher beschrieben wurden, das Resonanzkondensatormodul 205 den Randbereich 263, in dem keine Kondensatormodule befestigt sind, wobei der Randbereich 263 im Zentrum des Substrate 6 angeordnet ist. Das bedeutet, dass in dem Leistungsübertragungsgerät 2 und dem Leistungsempfangsgerät 3 der Randbereich 263, auf dem keine Kondensatorelemente C befestigt sind, wagemutigerweise im Zentrum des Substrate 6 ausgebildet ist, so dass die Anordnungsdichte der Kondensatorelemente C im Zentralbereich des Substrats 6, in dem sich die Wärme gerne akkumuliert, reduziert wird, und der Randbereich 263 stellt einen vergleichsweise großen Raum zur Dissipation der Wärme von dem Substrat 6 und den Kondensatorelementen C sicher, so dass die Wärme von dem Substrat 6 und den Kondensatorelementen C im Zentralbereich des Substrats leicht abgeführt werden kann. Demzufolge ist das Resonanzkondensatormodul 205 dazu in der Lage, die Akkumulation von Wärme im Zentralbereich des Substrats 6 zu unterdrücken und darüber hinaus, wie in 9 dargestellt ist, einen Temperaturanstieg der Kondensatorelemente C zu unterdrücken, die eine vergleichsweise geringe Hitzeresistenzleistungsfähigkeit aufweisen.
9 illustriert hier die Temperaturänderung des Kondensatorelements C über der Zeit in der vorliegenden Ausführungsform. In 9 ist die Zeit (Minuten) auf der Abszisse angetragen und die Temperatur ΔT (°C) eines Kondensatorelements ist auf der Ordinate angetragen. In 9 gibt die Linie Lmax die Hitzeresistenztemperatur des Kondensatorelements C an, die Linie L31 gibt die Temperatur des Kondensatorelements C in dem Resonanzkondensatormodul gemäß eines Vergleichsbeispiels an, in dem der Randbereich 263 in dem Resonanzkondensatormodul nicht vorgesehen ist, und die Linie L32 gibt die Temperatur des Kondensatorelements C in dem Resonanzkondensatormodul 205 gemäß der vorliegenden Ausführungsform an. Wie in 9 dargestellt, ist es evident, dass die Temperatur (Linie L32) des Kondensatorelements C gemäß der vorliegenden Ausführungsform niedriger liegt im Vergleich zur Temperatur (Linie L31) des Kondensatorelements C aus dem Vergleichsbeispiel. Auf diese Weise ist das Leistungsübertragungsgerät 2 und das Leistungsempfangsgerät 3 jeweils mit dem Randbereich 263, der im Zentrum des Substrats 6 angeordnet ist, versehen, wodurch der Temperaturanstieg des Kondensatorelements C weiter unterdrückt wird. Im Ergebnis ist es möglich, die Hitzeresistenzleistungsfähigkeit der Resonanzkondensatormodule weiter zu verbessern. Wie darüber hinaus in 8 dargestellt ist, können das Leistungsübertragungsgerät 2 und das Leistungsempfangsgerät 3 jeweils z. B. eine Stütze 264 zur Verstärkung des Gehäuses 9 in dem jeweiligen Randbereich 263 ausbilden, wobei die Stütze 264 aus einem Material mit exzellenter thermischer Leitfähigkeit besteht. Das Leistungsübertragungsgerät 2 und das Leistungsempfangsgerät 3 können so jeweils mit der Stütze 264 versehen werden, die in dem Randbereich 263 angeordnet ist und das Gehäuse 9 verstärkt, das das Resonanzkondensatormodul 205 und die Spule 7 beherbergt, wobei der Randbereich 263 ein Bereich ist, in dem keine Kondensatorelemente C in dem Substrat 6 befestigt sind, und wobei die Stützt 264 aus einem Material besteht, das eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das Substrat 6. Aufgrund dieses Aufbaus sind das Leistungsübertragungsgerät 2 und das Leistungsempfangsgerät 3 jeweils in der Lage, die Wärmeakkumulation im Zentralbereich des Substrats 6 weiter zu unterdrücken.
Dritte Ausführungsform
10 ist eine schematische Ansicht, die schematisch beide Oberflächen des Substrats eines Resonanzkondensatormoduls eines drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt. 11 ist eine Seitenansicht, die den schematischen Aufbau des Resonanzkondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der dritten Ausführungsform aus Sicht der langen Seite des Resonanzkondensatormoduls zeigt. 12 ist eine Seitenansicht, die den schematischen Aufbau des Resonanzkondensatormoduls des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der dritten Ausführungsform aus Sicht einer kurzen Seite des Resonanzkondensatormoduls zeigt. 13 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Hitzeresistenzleistungsfähigkeit in dem Resonanzkondensatormodul des drahtlosen Leistungsversorgungssystems gemäß der dritten Ausführungsform. Das drahtlose Übertragungsgerät gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem drahtlosen Übertragungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform in der Anordnung der Leistungsspeicherelemente auf dem Substrat.
Sowohl das Leistungsübertragungsgerät 2 (vgl. 1 oder andere Zeichnungen) und das Leistungsempfangsgerät 3 (vgl. 1 oder andere Zeichnungen) ist, als drahtloses Übertragungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform, mit einem Resonanzkondensatormodul 305 als Resonanzleistungsspeicherelementmodul, das in den 10, 11 und 12 dargestellt ist, anstelle der Resonanzkondensatormodule 5, 22 und 32 (vgl. 1 oder andere Zeichnungen) versehen. Hier wird in der gleichen Weise wie oben für die Erläuterung angenommen, dass das Resonanzkondensatormodul 305 ein gemeinsames konstituierendes Merkmal des Leistungsübertragungsgeräts 2 und des Leistungsempfangsgeräts 3 darstellt.
Das Resonanzkondensatormodul 305 hat, in der gleichen Weise wie das Resonanzkondensatormodul 5 (vgl. 4), ein Substrat 6, mit dem eine Hochfrequenzlitze 81 und eine Litze 82 verbunden ist, der zum Zeitpunkt der Bestromung einen größeren Wert der Wärmeerzeugung aufweist als die Hochfrequenzlitze 81, und eine Vielzahl von Kondensatorelementen C, die auf dem Substrat 6 befestigt sind. Ein Abstand zwischen benachbarten Kondensatorelementen C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 in dem Substrat 6 verbunden ist, ist auf einen größeren Wert eingestellt, als auf der Seite des Verbindungsanschlusses 61, der mit der Hochfrequenzlitze 81 in dem Substrat 6 verbunden ist.
In dem Resonanzkondensatormodul 305 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bilden die jeweiligen Hauptflächen auf den beiden Seiten des Substrats 6 eine erste Bestückungsfläche 6a und eine zweite Bestückungsfläche 6b. Darüber hinaus sind die Kondensatorelemente C in dem Resonanzkondensatormodul 305 auf der ersten Bestückungsseite 6a des Substrats 6 und der zweiten Bestückungsseite 6b auf der Rückseite der ersten Bestückungsseite 6a befestigt und so angeordnet, dass die Befestigungsposition eines jeden Kondensatorelements C auf der ersten Bestückungsseite 6a sich von der Befestigungsposition eines jeden Kondensatorelements C auf der zweiten Bestückungsseite 6b unterscheidet. Das bedeutet, dass das Kondensatorelement C auf der ersten Bestückungsseite 6a und das Kondensatorelement C auf der zweiten Bestückungsseite 6b so angeordnet sind, dass sie sich auf den beiden Seiten des Substrats 6 nicht gegenüberliegen, also nicht Rücken an Rücken angeordnet sind, bzw. so, dass sie sich nicht auf den beiden Seiten des Substrats 6 überlappen. In dem Resonanzkondensatormodul 305 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind das Kondensatorelement C auf der ersten Bestückungsseite 6a und das Kondensatorelement C auf der zweiten Bestückungsseite 6b in alternierend verschobener Weise in Richtung der kurzen Seite und in Richtung der langen Seite des Substrats 6 auf beiden Oberflächen des Substrats 6 angeordnet, so dass das Kondensatorelement C auf der ersten Bestückungsseite 6a und das Kondensatorelement C auf der zweiten Bestückungsseite 6b so angeordnet sind, dass sich ihre Befestigungspositionen voneinander unterscheiden und auf den beiden Seiten des Substrats 6 nicht überlappen.
Das Leistungsübertragungsgerät 2 und das Leistungsempfangsgerät 3, die bisher beschrieben wurden, sind beide dazu in der Lage, in dem Substrat 6, das das Resonanzkondensatormodul 305 bildet, den Abstand D1 der angrenzenden Kondensatorelemente C auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, die einen relativ großen Wert der Wärmeerzeugung aufweist, zu erhöhen und somit die Hitzeakkumulation auf der Seite des Verbindungsanschlusses 62, der mit der Litze 82 verbunden ist, zu unterdrücken. Im Ergebnis ist es möglich, die Hitzeresistenzleistungsfähigkeit des Resonanzkondensatormoduls 305 zu verbessern.
In dem Resonanzkondensatormodul 305 des bis hier beschriebenen Leistungsübertragungsgeräts und des Leistungsempfangsgeräts 3 sind die Kondensatorelemente C auf der ersten Bestückungsseite 6a des Substrats 6 und der zweiten Bestückungsfläche 6b auf der Rückseite der ersten Bestückungsfläche 6a befestigt, und die Kondensatorelemente C auf der ersten Bestückungsseite 6a und die Kondensatorelemente C auf der zweiten Bestückungsseite 6b sind so angeordnet, dass sie einander auf den beiden Oberflächen des Substrate 6 nicht überlappen. In dem Leistungsübertragungsgerät 2 und dem Leistungsempfangsgerät 3 sind demzufolge die Kondensatorelemente C auf dem Substrat 6 so befestigt, dass sie einander nicht auf den beiden Oberflächen des Substrats 6 überlappen, wodurch der Raum auf der Rückseite eines jeden Kondensatorelements C als Raum zum Abführung der Wärme gesichert wird, und die Wärmeabführung eines jeden Kondensatorelements C sichergestellt wird. Im Ergebnis sind das Leistungsübertragungsgerät 2 und das Leistungsempfangsgerät 3 dazu in der Lage, die Wärmeakkumulation zu unterdrücken, und wie dies in 13 dargestellt, ist es möglich, den Temperaturanstieg des Kondensatorelements C weiter zu unterdrücken, das eine vergleichsweise geringe Hitzeresistenzleistungsfähigkeit hat.
13 illustriert hier die Temperaturänderung des Kondensatorelements C über der Zeit in der vorliegenden Ausführungsform. In 13 ist die Zeit (Minuten) auf der Abszisse angetragen und die Temperatur ΔT (°C) eines Kondensatorelements ist auf der Ordinate angetragen. In 13 gibt die Linie Lmax die Hitzeresistenztemperatur des Kondensatorelements C an, die Linie L41 gibt die Temperatur des Kondensatorelements C in dem Resonanzkondensatormodul gemäß eines Vergleichsbeispiels an, in dem das Kondensatorelement C auf der ersten Bestückungsseite 6a und das Kondensatorelement C auf der zweiten Bestückungsseite 6b so angeordnet sind, dass sie einander auf den beiden Oberflächen des Substrats 6 überlappen, und die Linie L42 gibt die Temperatur des Kondensatorelements C in dem Resonanzkondensatormodul 305 gemäß der vorliegenden Ausführungsform an. Wie in 13 dargestellt, ist es evident, dass die Temperatur (Linie L42) des Kondensatorelements C gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zur Temperatur (Linie L41) des Kondensatorelements C gemäß dem Vergleichsbeispiel abgesenkt ist. Auf diese Weise sind in dem Leistungsübertragungsgerät 2 und dem Leistungsempfangsgerät 3 das Kondensatorelement C auf der ersten Bestückungsseite 6a und das Kondensatorelement C auf der zweiten Bestückungsseite 6b so angeordnet, dass sie einander nicht auf beiden Oberflächen des Substrats 6 überlappen, wodurch der Temperaturanstieg des Kondensatorelements C weiter unterdrückt wird. Im Ergebnis ist es möglich, die Hitzeresistenzleistungsfähigkeit des Leistungsübertragungsgeräts 2 und des Leistungsempfangsgeräts 3 weiter zu verbessern.
Der Aufbau, bei dem die Kondensatorelemente C einander auf den beiden Oberflächen des Substrats 6 nicht überlappen, ist nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt.
In einem Resonanzkondensatormodul 405 gemäß einer Modifikation, die in den 14 und 15 dargestellt ist, sind in der gleichen Weise wie in dem Resonanzkondensatormodul 305 die Kondensatorelemente C auf der ersten Bestückungsseite 6a und die Kondensatorelemente C auf der zweiten Bestückungsseite 6b so angeordnet, dass sie einander nicht auf den beiden Oberflächen des Substrats 6 überlappen. In dem Resonanzkondensatormodul 405 gemäß der vorliegenden Modifikation sind die Kondensatorelemente C auf der ersten Bestückungsseite 6a und die Kondensatorelemente C auf der zweiten Bestückungsseite 6b so angeordnet, dass sie insgesamt gegeneinander in Richtung der kurzen Seite des Substrats 6 auf den beiden Oberflächen des Substrats 6 verschoben sind, und das Kondensatorelement C auf der ersten Bestückungsseite 6a und das Kondensatorelemente C auf der zweiten Bestückungsseite 6b demzufolge so angeordnet sind, dass sich ihre Befestigungspositionen voneinander unterscheiden und sie sich auf den beiden Oberflächen des Substrats 6 nicht überlappen.
In dem Resonanzkondensatormodul 505 gemäß einer in 16 dargestellten Modifikation sind, in der gleichen Weise wie in den Resonanzkondensatormodulen 305 und 405, die Kondensatorelemente C auf der ersten Bestückungsseite 6a und die Kondensatorelemente C auf der zweiten Bestückungsseite 6b so angeordnet, dass sie einander nicht auf den beiden Oberflächen des Substrats 6 überlappen. In dem Resonanzkondensatormodul 505 gemäß der vorliegenden Modifikation sind die Kondensatorelemente C auf der ersten Bestückungsseite 6a und die Kondensatorelemente C auf der zweiten Bestückungsseite 6b so angeordnet, dass sie in gegenseitiger Beziehung stehen, so dass an einer Stelle, an der die Kondensatorelemente C auf einer Oberfläche des Substrats 6 angeordnet sind, die Zahl der auf der anderen Oberfläche des Substrats 6 anzuordnenden Kondensatorelemente C reduziert ist, und somit das Kondensatorelement C auf der ersten Bestückungsseite 6a und das Kondensatorelemente C auf der zweiten Bestückungsseite 6b so angeordnet sind, dass sie sich in ihrer Befestigungsposition voneinander unterscheiden und auf den beiden Oberflächen des Substrats 6 nicht überlappen.
In einem Resonanzkondensatormodul 605 gemäß einer in 17 dargestellten Modifikation sind, in der gleichen Weise wie in den Resonanzkondensatormodulen 305, 405 und 505, die Kondensatorelemente C auf der ersten Bestückungsseite 6a und die Kondensatorelemente C auf der zweiten Bestückungsseite 6b so angeordnet, dass sie einander nicht auf den beiden Oberflächen des Substrats 6 überlappen. In dem Resonanzkondensatormodul 605 gemäß der vorliegenden Modifikation sind die Kondensatorelemente C auf der ersten Bestückungsseite 6a und die Kondensatorelemente C auf der zweiten Bestückungsseite 6b so angeordnet, dass sie insgesamt gegeneinander in Richtung der langen Seite des Substrats 6 auf beiden Oberflächen des Substrats 6 versetzt sind, und das Kondensatorelement C auf der ersten Bestückungsseite 6a und das Kondensatorelemente C auf der zweiten Bestückungsseite 6b daher so angeordnet sind, dass sich die Befestigungspositionen voneinander unterscheiden und sie sich auf den beiden Oberflächen des Substrats 6 nicht überlappen.
Selbst in den hier beschriebenen Modifikationen des Leistungsübertragungsgeräts und des Leistungsempfangsgeräts 3 sind die Kondensatorelemente C auf dem Substrat 6 so befestigt, dass sie einander auf den beiden Oberflächen des Substrats 6 nicht überlappen, wodurch ein Freiraum auf der Rückseite eines jeden Kondensatorelements C als Raum zur Abführung der Wärme sichergestellt wird, und die Wärmeabfuhr für jedes Kondensatorelement C sichergestellt wird. Im Ergebnis sind das Leistungsübertragungsgerät 2 und das Leistungsempfangsgerät 3 dazu in der Lage, die Wärmeakkumulation derselben zu unterdrücken und die Hitzeresistenzleistungsfähigkeit derselben weiter zu verbessern.
Das drahtlose Übertragungsgerät gemäß der oben genannten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist hierbei nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Abwandlungen können vorgenommen werden, ohne vom Kern der Beschreibungen in den Ansprüchen abzuweichen.
Obwohl hier in den Erläuterungen davon ausgegangen wurde, dass das drahtlose Leistungsversorgungssystem 1 mit dem drahtlosen Übertragungsgerät an einem Fahrzeug befestigt ist, ist die vorliegende Ausführungsform nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Obwohl in den Erläuterungen hier davon ausgegangen wurde, dass das wie obenstehend angeordnete Resonanzkondensatormodul 5 sowohl auf das Leistungsübertragungsgerät 2 als auch auf das Leistungsempfangsgerät 3 angewendet wird, ist die vorliegende Ausführungsform nicht auf diese Beispiele beschränkt, und die Resonanzkondensatormodule können auch entweder auf das Leistungsübertragungsgerät 2 oder das Leistungsempfangsgerät 3 angewendet werden.
Die hier beschriebene Verbindungsrelation zwischen den Kondensatorelementen C ist nicht auf die obenstehend erläuterten Ausführungsformen beschränkt.
Obwohl in den Erläuterungen davon ausgegangen wurde, dass der Verbindungsanschluss 61 und der Verbindungsanschluss 62 auf den jeweiligen kurzen Seiten des Substrats 6 angeordnet sind, das als rechteckige Platte ausgebildet ist, und einander in Richtung der langen Seite gegenüberstehen, ist die vorliegende Ausführungsform nicht auf diese Beispiele beschränkt. Der Verbindungsanschluss 61 und der Verbindungsanschlusss 62 müssen einander nicht gegenüberstehen und die Form des Substrats 6 ist nicht auf eine rechteckige Platte beschränkt, und das Substrat 6 kann als kreisförmige Platte, als dreieckige Platte, oder als polygonale Platte mit fünf oder mehr Seiten ausgebildet sein. Darüber hinaus kann ein Abstand zwischen zwei angrenzenden Kondensatorelementen C stufenweise von der Seite des Verbindungsanschlusses 61 zur Seite des Verbindungsanschlusses 62 erhöht werden.
Das drahtlose Übertragungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die auf dem Substrat befestigen Kondensatorelemente, und ein Abstand zwischen den Kondensatorelementen, die auf der Verbindungsabschnittsseite des Substrats mit der zweiten elektrischen Leitung, die einen vergleichsweise hohen Betrag der Wärmeerzeugung aufweist, angeordnet sind, ist größer als der auf der Verbindungsabschnittsseite des Substrats mit der ersten elektrischen Leitung, wodurch die auf der Verbindungsabschnittsseite des Substrats mit der zweiten elektrischen Leitung erzeugte Wärmeakkumulation unterdrückt wird. Im Ergebnis erzielt das drahtlose Übertragungsgerät den vorteilhaften Effekt, dass die Hitzeresistenzleistungsfähigkeit des Kondensatorelements verbessert werden kann.
Obwohl die Erfindung im Hinblick auf spezifische Ausführungsformen für eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben wurde, sind die beigefügten Ansprüche nicht dadurch beschränkt, sondern so auszulegen, dass sie alle Modifikationen und alternativen Konstruktionen umfassen, die ein Fachmann in Betracht ziehen würde und die unter die hier erläuterte grundlegende Lehre fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015-227364 [0001]
JP 9-182324 [0003, 0004]

Claims

Drahtloses Übertragungsgerät, umfassend: eine Spule, die dazu konfiguriert ist, ein magnetisches Feld zu erzeugen; und ein resonantes Leistungsspeicherelementmodul, das elektrisch mit der Spule verbunden ist und dazu in der Lage ist, elektrische Leistung zu akkumulieren, und dazu konfiguriert ist, eine Resonanzschaltung, die einer Leistungsübertragungsfrequenz entspricht, in Zusammenarbeit mit der Spule zu bilden, wenn die elektrische Leistung über die Spule übertragen wird, wobei das resonante Leistungsspeicherelementmodul ein Substrat enthält, mit dem eine erste elektrische Leitung und eine zweite elektrische Leitung, die einen größeren Betrag an Wärmeerzeugung aufweist als die erste elektrische Leitung zum Zeitpunkt der Bestromung, verbunden sind, und eine Vielzahl von Leistungsspeicherelementen, die auf dem Substrat befestigt sind, wobei ein Abstand zwischen angrenzenden Leistungsspeicherelementen auf einer Seite eines Verbindungsabschnitts, der mit der zweiten elektrischen Leitung in dem Substrat verbunden ist, größer ist als der auf einer Seite eines Verbindungsabschnitts, der mit der ersten elektrischen Leitung in dem Substrat verbunden ist.
Drahtloses Übertragungsgerät nach Anspruch 1, wobei das resonante Leistungsspeicherelementmodul in einem Zentrum des Substrats einen Bereich enthält, in dem die Leistungsspeicherelemente nicht befestigt sind.
Drahtloses Übertragungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei das resonante Leistungsspeicherelementmodul die Leistungsspeicherelemente auf einer ersten Bestückungsseite des Substrats und einer zweiten Bestückungsseite auf einer Rückseite der ersten Bestückungsseite trägt, und wobei die Leistungsspeicherelemente auf der ersten Bestückungsseite und die Leistungsspeicherelemente auf der zweiten Bestückungsseite so angeordnet sind, dass sie einander nicht auf den beiden Seiten des Substrate überlappen.
Drahtloses Übertragungsgerät nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend: eine Stütze, die in dem Bereich angeordnet ist, in dem die Leistungsspeicherelemente nicht in dem Substrat befestigt sind, und die dazu konfiguriert ist, ein Gehäuse zu verstärken, das das resonante Leistungsspeicherelementmodul und die Spule enthält, wobei die Stütze aus einem Material besteht, das eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das Substrat.