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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wicklungseinheit, die auf einer Leistungsversorgungseinheit oder Leistungsempfangseinheit einer kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung angeordnet ist.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Im Allgemeinen ist als eine kontaktfreie Leistungsversorgungseinrichtung eine Einrichtung des Resonanztyps bekannt. Bei der kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung des Resonanztyps wird ein variabler Kondensator verwendet, um die Resonanzfrequenz einzustellen.
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Bei Verwendung eines Kondensators mit großer Kapazität ist es jedoch schwierig, einen variablen Kondensator herzustellen. Aus diesem Grunde wäre es wünschenswert, den Variablen Kondensator wegzulassen. Daher wird ein Aufbau mit einem Mechanismus zur Einstellung einer Anzahl von Windungen einer Spule in einer kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung vorgesehen (siehe beispielsweise Patentliteratur 1). In der Spule der in der Patentliteratur 1 beschriebenen kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung wird ein Element verwendet, um die Wicklungsform eines Endbereichs zu ändern, oder es wird ein Teil einer Spule so umgewickelt, dass die Anzahl der Windungen einer Spule eingestellt wird. Daher wird eine Resonanzfrequenz eingestellt, indem ein Induktivitätswert einer Spule geändert wird, ohne dass eine Kapazität des Kondensators geändert wird.
Patentliteratur 1:
JP 2014-160702 A -
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Jedoch ist bei der Spule für die kontaktfreie Leistungsversorgungseinrichtung, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, ein Aufbau aufwendig, um die Anzahl an Windungen einzustellen, wie dies zuvor beschrieben ist. Wenn ferner die Anzahl an Windungen variiert, wird auch das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Leistungsübertragungsseite und einer Leistungsempfangsseite geändert. Folglich ist auch zu berücksichtigen, dass sich eine Spannung, die an eine Komponente (beispielsweise Sekundärbatterie) angelegt wird, geändert wird. Wenn ferner eine Einheit auf der Leistungsempfangsseite der kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung in einem Fahrzeug montiert ist, ist es erforderlich, einen Induktivitätswert der Spule entsprechend der Art oder der Form (Fahrzeughöhe, Montageposition und dergleichen) des Fahrzeugs festzulegen, um eine gewünschte Leistungsübertragungseigenschaft zu erreichen. Wenn in diesem Falle eine spezielle Wicklungseinheit für jedes Modell bereitgestellt wird, erhöhen sich die Kosten. Um Teile für alle gemeinsam herzustellen, ist aus diesem Grunde eine Wicklungseinheit erwünscht, die in der Lage ist, den Induktivitätswert einzustellen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wicklungseinheit bereitzustellen, die einen einfachen Aufbau hat, ohne eine Anzahl von Windungen eines Wicklungsbereichs zu ändern, und die einen Induktivitätswert einstellen kann.
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Zur Lösung des vorhergehenden Problems und zum Erreichen des Ziels ist die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt eine Wicklungseinheit, die aufweist: einen Wicklungsbereich zum Übertragen/Empfangen von Leistung, der durch mehrere Windungen eines Spulenbereichs aufzubauen ist, die in einer vorbestimmten Anordnungsrichtung angeordnet sind; und einen Aufnahmebereich mit einem Aufnahmeraum, der in der Lage ist, mindestens eine Windung des Spulenbereichs zusätzlich zu dem Wicklungsbereich in der Anordnungsrichtung aufzunehmen. Ein Leerbereich ist zwischen zwei Spulenbereichen benachbart in dem Wicklungsbereich oder zwischen dem Spulenbereich, der an einem Endbereich bzw. Stirnbereich in der Anordnungsrichtung in dem Wicklungsbereich positioniert ist, und dem Aufnahmebereich ausgebildet, wobei der Leerbereich einen Spalt mit einer Abmessung von mindestens einer Windung des Spulenbereichs in der Anordnungsrichtung aufweist.
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Die vorliegende Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt ist die vorliegende Erfindung entsprechend dem ersten Aspekt, wobei ein Bewegungsbegrenzungsbereich in dem Aufnahmebereich vorgesehen ist, um eine Bewegung bzw. Verschiebung des Spulenbereichs, der Bestandteil des Wicklungsbereichs ist, zu dem Leerbereich zu begrenzen.
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Die vorliegende Erfindung gemäß einem dritten Aspekt ist die vorliegende Erfindung entsprechend dem zweiten Aspekt, wobei der Bewegungsbegrenzungsbereich eine Haltenut, die auf dem Spulenbereich positioniert ist, und einen Vorsprung bzw. eine Erhebung aufweist, die zwischen den Haltenuten ausgebildet ist.
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Die vorliegende Erfindung gemäß einem vierten Aspekt ist die vorliegende Erfindung entsprechend einem des ersten bis dritten Aspekts, wobei der Wicklungsbereich so ausgebildet ist, dass der Spulenbereich in radialer Richtung als Anordnungsrichtung ausgerichtet ist, der Aufnahmebereich einen Innenwandbereich entlang einer innenseite des Wicklungsbereichs in der radialen Richtung aufweist, und ein Teileanordnungsbereich aufweist, der von der Innenwand umschlossen und in der Lage ist, eine Schaltungskomponente, die mit dem Wicklungsbereich verbunden ist, zu positionieren, und wobei ein Innenwanddurchgangsabschnitt, durch welchen eine elektrische Leitung zur Verbindung des Wicklungsbereichs und der Schaltungskomponente verläuft, in dem Innenwandbereich ausgebildet ist.
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Die vorliegende Erfindung gemäß einem fünften Aspekt ist die vorliegende Erfindung gemäß dem ersten bis vierten Aspekt, wobei der Wicklungsbereich so ausgebildet ist, dass der Spulenbereich in einer radialen Richtung als Anordnungsrichtung ausgerichtet ist, der Aufnahmebereich einen Außenwandbereich entlang einer Außenseite des Wicklungsbereichs in der radialen Richtung aufweist, und ein Außenwanddurchgangsabschnitt, durch welchen eine elektrische Leitung zur Verbindung des Wicklungsbereichs und einer externen Komponente verläuft, in dem Außenwandbereich ausgebildet ist.
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Die vorliegende Erfindung gemäß einem sechsten Aspekt ist die vorliegende Erfindung gemäß einem des ersten bis fünften Aspekts, wobei der Wicklungsbereich so ausgebildet ist, dass der Spulenbereich in einer radialen Richtung als Anordnungsrichtung ausgerichtet ist, und der Aufnahmebereich einen Bodenplattenbereich, auf welchem der Wicklungsbereich angeordnet ist, und eine Ständerwand aufweist, die aus dem Bodenplattenbereich hervorsteht und an dem Leerbereich angeordnet ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung des ersten Aspekts kann der Leerbereich an einer geeigneten Position bei der Herstellung der Wicklungseinheit ausgebildet werden, da der Aufnahmebereich den Aufnahmeraum hat, der in der Lage ist, mindestens eine Wicklung des Spulenbereichs zusätzlich zu dem Wicklungsbereich aufzunehmen. Durch die Einstellung der Position des Leerbereichs, in welchem der Spulenbereich nicht vorgesehen ist, kann ferner die Art des Durchgangs des magnetischen Flusses, der durch Fließen eines Stroms durch den Wicklungsbereich hervorgerufen wird, geändert werden, und der Induktivitätswert des Wicklungsbereichs wird geändert. Dabei ist es nicht erforderlich, die Anzahl an Windungen des Wicklungsbereichs 2 (die Anzahl des Spulenbereichs) zu ändern, und der Induktivitätswert des Wicklungsbereichs 2 kann einfach konstruktiv eingestellt werden.
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Der Wicklungsbereich einer derartigen Wicklungseinheit kann beispielsweise durch den folgenden Ablauf hergestellt werden. Zunächst wird die Abhängigkeit zwischen der Position des Leerbereichs und des Induktivitätswertes des Wicklungsbereichs experimentell ermittelt. Als nächstes wird der Bemessungswert für die Resonanzfrequenz der kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung ermittelt, und der Induktivitätswert des Wicklungsbereichs, der für die Resonanzfrequenz erforderlich ist, wird auf den vorhergehenden Bemessungswert festgelegt. Der Leerbereich wird an der Position angeordnet, die den vorhergehenden Induktivitätswert ergibt, und der Wicklungsbereich wird dort ausgebildet. Ferner kann der Leerbereich ein einfacher Zwischenraum oder Raum sein, oder kann mit einem Element gefüllt sein, das nicht der Spulenbereich ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung des zweiten Aspekts können die Bewegung bzw. Verschiebung des Spulenbereichs hin zu dem Leerbereich nach der Herstellung der Wicklungseinheit und ein unbeabsichtigtes Ändern des Induktivitätswertes des Wicklungsbereichs verhindert werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung des dritten Aspekts kann die Verschiebung des Spulenbereichs hin zu dem Leerbereich in einfacher Weise durch den Vorsprung bzw. die Erhebung verhindert werden, da der Spulenbereich auf der Haltenut angeordnet ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung des vierten Aspekts ist es nicht erforderlich, die Anzahl an Windungen des Wicklungsbereichs zu ändern, um den Induktivitätswert einzustellen, wie zuvor beschrieben ist. Daher kann eine Position zum Herausführen der elektrischen Leitung aus dem Wicklungsbereich nach innen in radialer Richtung beibehalten werden, und die elektrische Leitung bzw. der Leitungsdraht kann in einfacher Weise durch die Innenwandeinführbohrung 321 hindurchgeführt werden. Ferner besteht kein Bedarf, die Orientierung und Anordnung des Kondensators 12 entsprechend der Anzahl an Windungen zu ändern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung des fünften Aspekts ist es nicht erforderlich, die Anzahl an Windungen des Wicklungsbereichs zu ändern, um den Induktivitätswert einzustellen, wie zuvor beschrieben ist. Daher kann eine Position zum Herausführen der elektrischen Leitung aus dem Wicklungsbereich in der radialen Richtung beibehalten werden, und die elektrische Leitung kann in einfacher Weise durch den Außenwanddurchgangsabschnitt hindurchgeführt werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung des sechsten Aspekts kann die Festigkeit des Aufnahmeraums erhöht werden, da die Ständerwand aus dem Bodenplattenbereich hervorsteht. Anders ausgedrückt, eine Verformung derart, dass der Bodenplattenbereich gebogen oder verdreht wird, kann kaum auftreten, selbst wenn eine Kraft von außen auf den Aufnahmeraum einwirkt. Da ferner die Ständerwand auf dem Leerbereich vorgesehen ist, ist es möglich, eine Zunahme der Gesamtgröße der Wicklungseinheit aufgrund der Bereitstellung der Ständerwand zu vermeiden. Ferner kann die Ständerwand integral bzw. als Einheit zusammen mit dem Bodenplattenbereich ausgebildet sein, aber die Ständerwand kann auch separat zu dem Bodenplattenbereich ausgebildet sein. Ferner ist die Ständerwand um den gesamten Umfang des Leerbereichs herum angeordnet, und es können mehrere Ständerwände mit Abstand in der radialen Richtung vorgesehen sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Leistungsversorgungseinheit zeigt, in der eine Wicklungseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist;
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2A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie X-X der 1;
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2B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem ein Wicklungsbereich in 2A nicht vorgesehen ist;
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Aufbau zum Herausführen eines Drahtes in der Wicklungseinheit zeigt;
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4 ist ein Graph, der einen Induktivitätswert des Wicklungsbereichs in Abhängigkeit von einer Position eines Leerbereichs in der Wicklungseinheit darstellt;
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5 ist eine perspektivische Ansicht, die die Wicklungseinheit gemäß einem modifizierten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hauptteil der Wicklungseinheit gemäß dem anderen modifizierten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hauptteil der Wicklungseinheit gemäß dem anderen modifizierten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Leistungsversorgungseinheit zeigt, in der die Wicklungseinheit gemäß dem anderen modifizierten Beispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
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9 ist eine Draufsicht, die einen Hauptteil der Wicklungseinheit zeigt; und
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10 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hauptteil der Wicklungseinheit gemäß dem anderen modifizierten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Im Weiteren wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Leistungsversorgungseinheit zeigt, in der eine Wicklungseinheit angeordnet ist. 2A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie X-X aus 1. 2B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem ein Wicklungsbereich in 2A nicht angeordnet ist. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Aufbau zum Herausführen eines Drahtes in der Wicklungseinheit zeigt. 4 ist ein Graph, der einen Induktivitätswert des Wicklungsbereichs in Abhängigkeit einer Position eines Leerbereichs der Windungseinheit darstellt.
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Eine Wicklungseinheit 1 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in einer Leistungsversorgungseinheit 10 vorgesehen, die eine kontaktfreie Leistungsversorgungseinrichtung in Verbindung mit einer Leistungsaufnahmeeinheit, die nicht gezeigt ist, bildet. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Wicklungseinheit 1 einen Wicklungsbereich 2 und ein Gehäuse als einen Aufnahmebereich zur Aufnahme des Wicklungsbereichs 2. Die Leistungsversorgungseinheit 10 umfasst einen Leistungsversorgungsbereich 11 als eine externe Komponente, die außerhalb eines Gehäuses 3 angeordnet ist, und einen Kondensator 12 als eine Schaltungskomponente, die in dem Gehäuse 3 aufgenommen ist. Der Wicklungsbereich 2 und der Kondensator 12 sind durch eine elektrische Leitung bzw. ein elektrisches Kabel 4 verbunden, der Wicklungsbereich 2 und der Leistungsversorgungsbereich 11 sind durch eine elektrische Leitung 5 verbunden, der Leistungsversorgungsbereich 11 und der Kondensator 12 sind durch eine elektrische Leitung 6 verbunden, und dadurch ist eine LC-Schaltung bzw. ein LC-Kreis gebildet. In der kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung ist beispielsweise die Leistungsversorgungseinheit im Boden eines Parkplatzes installiert, und die Leistungsempfangseinheit ist in einem Fahrzeug montiert. Der Leistungsversorgungsbereich 11, der einen mit einer kommerziellen Leistungsversorgung verbundenen Umrichter aufweist, wird verwendet, um eine in dem Fahrzeug vorgesehene Sekundärbatterie zu laden.
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Wie in 2A gezeigt ist, ist der Wicklungsbereich 2 zu einer rollenartigen Form (d. h. eine Spiralform) gebildet und durch mehrere Windungen eines Spulenbereichs 21–28, die in einer radialen Richtung angeordnet sind, aufgebaut. In dem in 2A gezeigten Beispiel ist ein Leerbereich 20 zwischen einem zweiten Spulenbereich 22 und einem dritten Spulenbereich 23 ausgebildet. Der zweite Spulenbereich 22 ist an zweiter Stelle von der Innenseite aus in der radialen Richtung angeordnet, und der dritte Spulenbereich 23 ist an dritter Stelle ausgehend von der Innenseite in der radialen Richtung angeordnet. Der Wicklungsbereich 2 ist an seiner Innenseite mit dem Kondensator 12 über die elektrische Leitung 4 verbunden, und der Wicklungsbereich 2 ist an seiner Außenseite mit dem Leistungsversorgungsbereich 11 über die elektrische Leitung 5 verbunden.
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Die mehreren Windungen des Spulenbereichs 21–28 sind durch eine einzelne zusammenhängende elektrische Leitung bzw. Leitungsdraht 100 gebildet. in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind gebogene Bereiche 21A–27A an Stellen mit gleicher Umfangsrichtung ausgebildet, und sie sind virtuelle Unterteilungen für eine Verbindung zwischen den elektrischen Leitungen 4 und 5 in dem Wicklungsbereich 2. In dem innersten Spulenbereich 21 wird ein gebogener Bereich 21A ausgebildet, indem die elektrische Leitung 100 so gebogen wird, dass die elektrische Leitung 100 entlang einer Außenseite eines Innenwandbereichs 32 des Gehäuses 3, das nachfolgend beschrieben ist, ausgehend von der Verbindung zu der elektrischen Leitung 4 herum verläuft, und ein Bereich, in welchem die elektrische Leitung 100 bereits gewickelt worden ist, ist an einer Außenseite in radialer Richtung angeordnet, wenn die elektrische Leitung erneut an der Verbindungsstelle zu der elektrischen Leitung 4 eintrifft. Daher bezeichnet der Spulenbereich 21 einen Bereich ausgehend von der Verbindungsstelle mit der elektrischen Leitung 4 zu dem gebogenen Bereich 21A. Ferner sind die anderen Spulenbereiche 22–28 gleich zu dem Spulenbereich 21.
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Ein Leerbereich 20 wird gebildet, indem der Spulenbereich in einer der Haltenuten 311–318 des Gehäuses 3, die nachfolgend beschrieben sind, nicht vorgesehen wird. Anders ausgedrückt, es ist ein Spalt, der gleich oder größer als die radiale Abmessung des Spulenbereichs für eine Windung ist, zwischen den Spulenbereichen 22, 23, die nebeneinander angeordnet sind, gebildet. Da der Leerbereich 20 in dem Wicklungsbereich 2 ausgebildet ist, ist der Wicklungsbereich 2 in einem Innenseitenbereich 2A mit dem ersten und dem zweiten Spulenbereich 21, 22 von einer Innenseite her und einem Außenseitenbereich 2B mit dem dritten bis achten Spulenbereich 23–28 von der Innenseite her in der radialen Richtung unterteilt.
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Das Gehäuse 3 hat einen Bodenplattenbereich 31, einen Innenwandbereich 32, der sich vertikal aus dem Bodenplattenbereich 31 erstreckt, und einen Außenwandbereich 33, der sich aus dem Bodenplattenbereich 31 vertikal erstreckt und in einer Schachtelform ausgebildet ist, wovon eine Fläche offen ist. Ferner sind in 1 der Innenwandbereich 32 und der Außenwandbereich 33 als zweifach gepunktete Strichpunktlinien dargestellt. In dem Gehäuse 3 wird ein Bereich, der auf dem Bodenplattenbereich 31 zwischen dem Innenwandbereich 32 und dem Außenwandbereich 33 angeordnet ist, zu einem Aufnahmeraum 3A, der in der Lage ist, den Wicklungsbereich 2 aufzunehmen. Der Spulenbereich 21, der am weitesten innen in radialer Richtung liegt, ist entlang der Außenseite des Innenwandbereichs 32 angeordnet, und der Spulenbereich 28, der am weitesten außen in radialer Richtung liegt, ist entlang der Innenseite des Außenwandbereichs 33 angeordnet. Ferner wird in dem Gehäuse 3 ein Bereich, der auf dem Bodenplattenbereich 31 angeordnet und von dem Innenwandbereich 32 umschlossen ist, zu einem Teileanordnungsbereich 3B. Der Kondensator 12 ist auf dem Teileanordnungsbereich 3B positioniert. Ferner kann ein Abdeckelement an einer Öffnung des Gehäuses vorgesehen sein.
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Auf der oberen Fläche des Bodenplattenbereichs 31 sind neun Haltenuten 311–319 zwischen dem Innenwandbereich 32 und dem Außenwandbereich 33 so ausgebildet, dass sie in der Lage sind, jeweils eine Windung des Spulenbereichs zu positionieren, und ein Vorsprung bzw. eine Erhebung 310 ist zwischen jeweils zwei Haltenuten ausgebildet. Die Haltenuten 311–319 sind in einer Form entlang der Außenumfangsfläche der elektrischen Leitung 100, die Bestandteil des Wicklungsbereichs 2 ist, ausgebildet. Anders ausgedrückt, in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Haltenuten 311–319 mit halbkreisförmigem Querschnitt in Bezug zu der elektrischen Leitung 100, die einen kreisförmigen Querschnitt hat, ausgebildet. Die Spulenbereiche 21–28 sind entsprechend in der ersten, zweiten, vierten bis neunten Haltenut 311, 312, 314–319 angeordnet. Der Spulenbereich liegt in der dritten Haltenut 313 nicht vor, so dass der Leerbereich 20 gebildet wird.
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Auf diese Weise sind neun Haltenuten 311–319 in dem Gehäuse 3 für den Wicklungsbereich 2 ausgebildet, der acht Windungen des Spulenbereichs 21–28 aufweist. Aus diesem Grunde wird der Aufnahmeraum 3A des Gehäuses 3 so gebildet, dass er in der Lage ist, eine einzelne Windung des Spulenbereichs zusätzlich zu dem Wicklungsbereich 2 in der radialen Richtung aufzunehmen.
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Der Spulenbereich 22, der in der Haltenut 312 angeordnet ist, wird im Hinblick auf eine Bewegung bzw. Verschiebung in Richtung zu der Haltenut 313 begrenzt, in der der Leerbereich 20 ausgebildet ist, wobei dies durch den Vorsprung bzw. die Erhebung 310 zwischen den Haltenuten 312 und 313 bewirkt wird. In gleicher Weise wird die Bewegungsmöglichkeit des Spulenbereichs 23, der in der Haltenut 314 angeordnet ist, in Richtung zu der Haltenut 313, in der der Leerbereich 20 ausgebildet ist, durch den Vorsprung bzw. die Erhebung 310 zwischen den Haltenuten 313 und 314 begrenzt. Daher ist durch die Haltenuten 311–310 und den Vorsprung 310 ein Bewegungsbegrenzungsbereich gebildet.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist in dem Innenwandbereich 32 einen Innenwandeinführbohrung 321 als ein Innenwanddurchführungsabschnitt zur Verbindung des Aufnahmeraums 3A und des Teileanordnungsbereichs 3B ausgebildet. Die elektrischen Leitungen 4 und 6 werden in die Innenwandeinführbohrung 321 eingeführt und durch diese hindurchgeführt.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist in dem Außenwandbereich 33 eine Außenwandeinführbohrung 331 als ein Außenwanddurchführungsabschnitt zur Verbindung des Aufnahmeraums 3A und eines Raumbereichs bzw. Zwischenraums S der Außenseite des Gehäuses ausgebildet. Die elektrischen Leitungen 5 und 6 werden in die Außenwandeinführbohrung 331 eingeführt und durch diese hindurchgeführt.
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In der Wicklungseinheit 1 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie zuvor beschrieben ist, ist der Leerbereich 20 zwischen dem zweiten Spulenbereich 22 und dem dritten Spulenbereich 23 ausgehend von der Innenseite in dem Wicklungsbereich 2 ausgebildet, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, den Leerbereich zu bilden, indem keine der neun Haltenuten 311–319 vorgesehen wird, wenn der Wicklungsbereich 2 mit den acht Spulenbereichen (acht Windungen) in dem Gehäuse 3 aufgenommen wird. Genauer gesagt, der Leerbereich kann zwischen beliebigen zwei Spulenbereichen, die nebeneinander liegen, in dem Wicklungsbereich 2 ausgebildet werden, und kann zwischen dem in radialer Richtung am weitesten innenliegenden Spulenbereich 21 und dem Innenwandbereich 32 gebildet sein. Ferner kann der Leerbereich zwischen dem in radialer Richtung am weitesten außen liegenden Spulenbereich 28 und dem Außenwandbereich 33 gebildet sein.
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Auf diese Weise wird eine Position der Ausbildung des Leerbereichs geändert. Aus diesem Grund wird ein Induktivitätswert des Wicklungsbereichs 2 geändert. Es ist hier die Abhängigkeit des Induktivitätswerts des Wicklungsbereichs 2 von der Position der Ausbildung des Leerbereichs in 4 gezeigt. Die Position der Ausbildung n einer vertikalen Achse in dem Graphen der 4 bedeutet, dass der Leerbereich in der N-ten Haltenut gebildet ist, die ausgehend von der Außenseite in der radialen Richtung angeordnet ist. Wenn beispielsweise n gleich 1 ist (n = 1), dann ist der Leerbereich in der äußerten Haltenut 319 ausgebildet. Wenn n gleich 2 (n = 2) ist, dann ist der Leerbereich in der zweiten Haltenut ausgebildet, die an der zweiten Stelle ausgehend von der Außenseite angeordnet ist.
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Wie in 4 gezeigt ist, wird der Induktivitätswert klein, wenn die Position der Ausbildung des Leerbereichs näher in Richtung zur Innenseite ausgehend von der äußersten Seite wandert (d. h. n wird groß). Wenn n gleich 4 ist (n = 4), dann wird der Induktivitätswert zum minimalen Wert. Ferner wird der Induktivitätswert groß, wenn die Position der Ausbildung des Leerbereichs weiter in Richtung zur Innenseite wandert (d. h., wenn n groß wird). Anders ausgedrückt, wenn der Leerbereich in der Nähe der Mitte des Wicklungsbereichs 2 in der radialen Richtung gebildet wird, wird der Induktivitätswert klein. Auf diese Weise wird der Induktivitätswert des Wicklungsbereichs 2 in Abhängigkeit von der Position der Ausbildung des Leerbereichs geändert.
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Nachfolgend werden ein Prozess und ein Verfahren zur Herstellung der Wicklungseinheit 1 erläutert. Zunächst wird der Bemessungswert der Resonanzfrequenz abhängig von diversen Bedingungen der kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung ermittelt (beispielsweise vom Abstand zwischen der Leistungsversorgungseinheit und der Leistungsempfangseinheit, und den Eigenschaften des Umrichters des Leistungsversorgungsbereichs 11, und dergleichen). Als Nächstes wird die Kapazität des Kondensators 12 so ermittelt, dass der tatsächliche gemessene Wert der Kapazität erreicht wird. Auf der Grundlage des tatsächlichen gemessenen Wertes kann der Induktivitätswert des Wicklungsbereichs 2, der für die Ansprechfrequenz erforderlich ist, für den vorhergehenden Bemessungswert erreicht werden. Die Position der Ausbildung n des Leerbereichs wird auf der Grundlage der Abhängigkeit zwischen dem Induktivitätswert, der experimentell im Voraus ermittelt wird, wie in 4 gezeigt ist, und der Position der Ausbildung derart ermittelt, dass der Wicklungsbereich 2 einen derartigen Induktivitätswert aufweist.
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Der Wicklungsbereich 2 wird gebildet, indem die elektrische Leitung 10 derart aufgewickelt wird, dass der Leerbereich an der Position der Ausbildung n, die in der zuvor angegebenen Weise ermittelt wird, entsteht. Dabei kann die elektrische Leitung 10 entlang der Haltenut gewickelt werden, und der Wicklungsbereich 2 kann in dem Gehäuse 3 derart aufgenommen werden, dass jeder Spulenbereich in der Haltenut angeordnet ist, nachdem der Wicklungsbereich 2 unabhängig von dem Gehäuse 3 gebildet wird. Die Wicklungseinheit 1 wird so hergestellt, dass der Kondensator 12 durch die elektrischen Leitungen 4–6 angeschlossen wird, wodurch die Leistungsversorgungseinheit 10 aufgebaut ist.
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Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie zuvor beschrieben ist, ergeben sich die folgenden Wirkungen. Genauer gesagt, da das Gehäuse 3 den Aufnahmebereich 3A hat, der in der Lage ist, mindestens eine Windung des Spulenbereichs zusätzlich zu dem Wicklungsbereich 2 aufzunehmen, kann der Leerbereich bei der Herstellung der Wicklungseinheit 1 an einer geeigneten Position gebildet werden. Ferner ist es nicht erforderlich, die Anzahl an Windungen des Wicklungsbereichs 2 (die Anzahl an Spulenbereichen) zu ändern, und der Induktivitätswert des Wicklungsbereichs 2 kann mit einfachem Aufbau eingestellt werden.
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Auf diese Weise kann eine Resonanzfrequenz der kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung gesteuert werden, indem der Induktivitätswert des Wicklungsbereichs 2 eingestellt wird. Wenn aus diesem Grunde der Aufbau der kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung geändert wird, und ein Bemessungswert sich ändert, ist es daher möglich, das Gehäuse 3 gleich zu lassen. Wenn ferner eine Änderung der Kapazität des Kondensators 12 auftritt, kann der Induktivitätswert derart eingestellt werden, dass die Resonanzfrequenz beim Bemessungswert bleibt. Ferner können die Kosten reduziert werden, indem ein Kondensator verwendet wird, der eine große Streuung in der Kapazität aufweist.
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Wenn ferner die Positionsabhängigkeit (etwa der Abstand zwischen den Spulen) zwischen dem Wicklungsbereich der Leistungsversorgungseinheit und dem Wicklungsbereich der Leistungsempfangseinheit geändert wird, indem sich die Art des Fahrzeugs und die Position ändern, an welcher die Leistungsempfangseinheit der kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung montiert ist, ändert sich ein Zustand der magnetischen Kopplung zwischen diesen Wicklungsbereichen und es ändern sich die Leistungsübertragungseigenschaften. Da in dieser Hinsicht in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Induktivitätswert des Wicklungsbereichs 2 mit einfacher konstruktiver Maßnahme eingestellt werden kann, wie zuvor erläutert ist, kann eine gewünschte Leistungsübertragungseigenschaft in einfacher Weise erreicht werden.
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Ferner beinhaltet der Bewegungsbegrenzungsbereich die Haltenuten 311–319 und den Vorsprung bzw. die Erhebung 310, und die Verschiebung des Spulenteils hin zu dem Leerbereich wird begrenzt. Dadurch können unbeabsichtigte Änderungen des Induktivitätswerts des Wicklungsbereichs 2 gesteuert werden.
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Ferner ist es nicht erforderlich, die Anzahl an Windungen des Wicklungsbereichs 2 zu ändern, um den Induktivitätswert einzustellen, wie zuvor beschrieben Ist. Daher kann eine Position des Herausführens der elektrischen Leitung 4 aus dem Wicklungsbereich 2 in radialer Richtung nach innen beibehalten werden, und die elektrische Leitung 4 kann in einfacher Weise durch die Innenwandeinführbohrung 321 durchgeführt werden. Ferner ist es nicht notwendig, die Orientierung und die Anordnung des Kondensators 12 abhängig von der Anzahl an Windungen zu ändern. Dies gilt auch für eine Position des Herausführens der elektrischen Leitung 5 aus dem Wicklungsbereich 2 in radialer Richtung nach außen, und die elektrische Leitung 5 kann in einfacher Weise durch die Außenwandeinführbohrung 331 hindurchgeführt werden.
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Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorhergehende Ausführungsform beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung schließt andere Strukturen und dergleichen mit ein, die das Ziel der vorliegenden Erfindung erreichen können, und schließt die folgenden Modifizierungen und dergleichen mit ein.
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Obwohl der Wicklungsbereich 2 aus mehreren Windungen von Spulenbereichen 21–28 gebildet ist, die in radialer Richtung als eine Anordnungsrichtung in der vorhergehenden Ausführungsform angeordnet sind, kann, wie in 5 gezeigt ist, beispielsweise der Wicklungsbereich 7 durch mehrere Spulenbereiche gebildet sein, die in der Achsenrichtung als Anordnungsrichtung angeordnet sind. In dem dargestellten Beispiel ist der Leerbereich 70 zwischen zwei benachbarten Spulenbereichen in der Achsenrichtung ausgebildet, aber er ist nicht darauf beschränkt. Der Leerbereich kann zwischen dem Spulenbereich des Endbereichs in der Achsenrichtung und einem Wandbereich des Gehäuses 3 gegenüberliegend zu dem Spulenbereich des Endbereichs in der Achsenrichtung gebildet sein. Des Weiteren ist in der Wicklung 7 die elektrische Leitung um einen Spulenkörper 71 herum gewickelt. Der Spulenkörper 71 hat die Funktion der Fixierung der elektrischen Leitung und beschränkt eine Verschiebung des Spulenbereichs in Richtung zu dem Leerbereich 70.
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Ferner ist in der vorhergehenden Ausführungsform der Bewegungsbegrenzungsbereich durch die Haltenuten 311–319 und den Vorsprung 310 gebildet, jedoch ist die Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Der Bewegungsbegrenzungsbereich kann beliebig sein, sofern er in der Lage ist, den Spulenbereich daran zu hindern, sich in Richtung zu dem Leerbereich zu bewegen. Beispielsweise kann die Oberseitenfläche des Bodenplattenbereichs 31 flach ausgebildet sein, es können mehrere Vorsprünge hervorstehen, und es kann ein Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen die Haltenut bilden. Anders ausgedrückt, die Haltenut muss nicht notwendigerweise eine Form entsprechend der Außenumfangsfläche der elektrischen Leitung bzw. des Drahtes aufweisen.
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Wie ferner in 6A gezeigt ist, kann ein Haltebereich 8 zum Andrücken des Spulenbereichs, der in der radialen Richtung des Wicklungsbereichs 2 angeordnet ist, aus der radialen Richtung her als der Bewegungsbegrenzungsbereich verwendet werden. In dem in 6A gezeigten Beispiel ist der Leerbereich zwischen dem in radialer Richtung am weitesten außenliegenden Spulenbereich und dem Außenwandbereich 33 gebildet. Der Spulenbereich ist zwischen dem Haltebereich 8 und dem inneren Wandbereich 32 eingeschlossen, und daher wird die Bewegung des Spulenbereichs in Richtung zu dem Leerbereich 20 begrenzt. Wenn daher der Leerbereich zwischen den zwei Spulenbereichen gebildet ist, ist der Haltebereich auf dem Leerbereich vorgesehen. Der Spulenbereich ist zwischen einem Paar aus Haltebereichen eingeschlossen, und daher kann die Bewegung des Spulenbereichs in Richtung zu dem Leerbereich begrenzt bzw. eingeschränkt werden. Wie ferner in 6B gezeigt ist, wird in einem Zustand, in welchem der Wicklungsbereich 2 in dem Gehäuse 3 untergebracht ist, ein Harzelement 9 in dem Aufnahmeraum 3A eingegossen. Die Bewegung des Spulenbereichs in dem Wicklungsbereich 2 wird durch das Harzelement 9 begrenzt. Aus diesem Grunde kann das Harzelement 9 als der Bewegungsbegrenzungsbereich verwendet werden. Wenn ferner der Wicklungsbereich 2 kaum verformt wird und der Spulenbereich nur schwer in relevantem Maße in Richtung hin zu dem Leerbereich verschiebbar ist, dann kann der Bewegungsbegrenzungsbereich weggelassen werden.
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Obwohl in der vorhergehenden Ausführungsform ferner die Innenwandeinführbohrung 321 als der Innenwanddurchführungsabschnitt in dem Innenwandbereich 32 ausgebildet ist, und die Außenwandeinführbohrung 331 als der Außenwanddurchführungsabschnitt in dem Außenwandbereich 33 ausgebildet ist, können der Innenwanddurchführungsabschnitt und der Außenwanddurchführungsabschnitt ein beliebiger Abschnitt sein, durch welchen die elektrische Leitung durchgeführt werden kann. Beispielsweise können der Innenwanddurchführungsabschnitt und der Außenwanddurchführungsabschnitt in Form eines Einschnitts ausgebildet sein. Wenn ferner die elektrische Leitung räumlich bzw. nicht anliegend aus dem Wicklungsbereich 2 herausgeführt ist und über die Innenwand und die Außenwand verdrahtet ist, werden gegebenenfalls der Innenwanddurchführungsabschnitt und der Außenwanddurchführungsabschnitt nicht ausgebildet. Wenn ferner die elektrische Leitung nicht durchgeführt werden muss, sind gegebenenfalls der Innenwanddurchführungsabschnitt und der Außenwanddurchführungsabschnitt nicht vorgesehen.
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Obwohl ferner in der vorhergehenden Ausführungsform das Gehäuse den Aufnahmeraum 3A hat, der in der Lage ist, eine einzelne Windung des Spulenbereichs zusätzlich zu dem Wicklungsbereich 2 in der radialen Richtung aufzunehmen, kann der Aufnahmeraum 3A in der Lage sein, zwei oder mehr Windungen des Spulenbereichs zusätzlich zu dem Wicklungsbereich 2 aufzunehmen. Wie in 7A gezeigt ist, kann dabei der Aufnahmeraum 3A die zwei Windungen des Spulenbereichs zusätzlich zu dem Wicklungsbereich 2 aufnehmen, und der Leerbereich 20 kann an zwei Stellen ausgebildet sein. Wie ferner in 7B gezeigt ist, kann der Leerbereich so ausgebildet werden, dass er die radiale Abmessung der zwei Windungen des Spulenbereichs aufweist.
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Obwohl ferner in der vorhergehenden Ausführungsform eine beliebige der Haltenuten 311–319, die in der oberen Fläche des Bodenplattenbereichs 31 ausgebildet sind, zu dem Leerbereich wird, und der Vorsprung 31 in dem Leerbereich angeordnet ist, kann eine Ständerwand bzw. aufrechte Wand auf dem Leerbereich vorgesehen werden. Anders ausgedrückt, wie in 8 gezeigt ist, kann die Ständerwand 34 aus dem Bodenplattenbereich 31 hervorstehen, auf welchem der Wicklungsbereich 2 montiert ist. Dabei ist, wie in 9A gezeigt ist, die Ständerwand 34 um den gesamten Umfang des Leerbereichs 20 mit Ausnahme des gebogenen Bereichs 22A zwischen den Spulenbereichen vorgesehen und ist in einer C-Form ausgebildet. Wie ferner in 9B gezeigt ist, können mehrere Ständerwände bzw. aufrechte Wände 34, die in radialer Richtung beabstandet sind, vorgesehen sein.
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Durch das Vorsehen der Ständerwand 34 auf diese Weise tritt eine Verformung derart, dass der Bodenplattenbereich 31 verbogen oder verdreht wird, kaum auf, selbst wenn eine externe Kraft auf das Gehäuse 3 einwirkt. Daher kann die Festigkeit des Gehäuses 3 verbessert werden. Da die Ständerwand 34 auf dem Leerbereich 20 vorgesehen ist, ist es möglich, eine Zunahme der Gesamtgröße der Wicklungseinheit aufgrund der Bereitstellung der Ständerwand 34 zu vermelden.
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Wie in 10A gezeigt ist, kann die Ständerwand 34 eine Höhenabmessung (Abmessung des Vorsprungs) aufweisen, die größer ist als der Durchmesser der elektrischen Leitung, die Bestandteil des Wicklungsbereichs 2 ist, und kann an einer Schutzabdeckung 35 anliegen. Gemäß diesem Aufbau tritt eine Verformung kaum auf, selbst wenn die Schutzabdeckung 35 eine geringe Festigkeit aufweist und in einfacher Weise ausgebildet ist, und es kann das zusätzliche Einwirken einer Belastung auf den Wicklungsbereich 2 verhindert werden. Wenn ferner die Festigkeit der Schutzabdeckung 35 ausreichend ist, kann die Ständerwand 34 niedriger sein als die elektrische Leitung. Die Ständerwand 34 kann eine geeignete Höhe haben, die die Festigkeit des Gehäuses 3 erhöhen kann.
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Wie ferner in 10A gezeigt ist, kann die Ständerwand 34 so angeordnet sein, dass der gesamte Leerbereich 20 in der radialen Richtung gefüllt ist, und sie kann an der elektrischen Leitung, die Bestandteil des Wicklungsbereichs 2 ist, anliegen. Anders ausgedrückt, die Ständerwand 34 kann als der Bewegungsbegrenzungsbereich dienen, um zu verhindern, dass der Spulenbereich sich zu dem Leerbereich verschiebt. Des Weiteren liegt, wie in 10B gezeigt ist, gegebenenfalls die Ständerwand 34 nicht an der elektrischen Leitung, die Bestandteil des Wicklungsbereichs 2 ist, an, und dient gegebenenfalls nicht als der Bewegungsbegrenzungsbereich.
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Wie in 10A und 10B gezeigt ist, kann die Ständerwand 34 separat zu dem Bodenplattenbereich 31 ausgebildet sein. Wie ferner in 10C gezeigt ist, kann die Ständerwand 34 integral bzw. als Einheit zusammen mit dem Bodenplattenbereich 31 ausgebildet sein.
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Obwohl in der vorhergehenden Ausführungsform die kontaktfreie Leistungsversorgungseinrichtung, die die Wicklungseinheit 1 aufweist, in einem Fahrzeug vorgesehen ist, kann beispielsweise die Wicklungseinheit 1 in der kontaktfreien Leistungsversorgungseinrichtung zum Laden eines Endgeräts einer Kommunikationseinrichtung angeordnet sein.
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Obwohl ferner die besten Strukturen, Verfahren und dergleichen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung in der vorhergehenden Beschreibung offenbart sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorhergehende Beschreibung beschränkt. Das heißt, obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere in den Zeichnungen gezeigt und zuvor beschrieben ist, wobei insbesondere auf wesentliche spezielle Ausführungsformen verwiesen ist, kann der Fachmann diverse Modifizierungen im Hinblick auf Formen, Materialien, Volumen und andere detaillierte strukturelle Aspekte in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen hinzufügen, ohne von dem Schutzbereich der technischen Idee und dem Ziel der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Da die vorhergehende Beschreibung, die Formen, Materialien und dergleichen einschränkt, wie zuvor offenbart ist, als ein Beispiel zum leichteren Verständnis der vorliegenden Erfindung dient und die vorliegende Erfindung nicht beschränkt, ist daher die Beschreibung von Elementen mit Begriffen, die einen Teil oder die gesamten Beschränkungen im Hinblick auf diese Formen, Materialien und dergleichen nicht umschreiben, ebenfalls in der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wicklungseinheit
- 2
- Wicklungsbereich
- 3
- Gehäuse (Aufnahmebereich)
- 4, 5
- elektrische Leitung bzw. Leitungsdraht
- 11
- Leistungsversorgungsbereich (externe Komponente)
- 12
- Kondensator (Schaltungskomponente)
- 21–28
- Spulenbereich
- 20
- Leerbereich
- 31
- Bodenplattenbereich
- 32
- Innenwandbereich
- 33
- Außenwandbereich
- 34
- Ständerwand bzw. aufrechte Wand
- 3A
- Aufnahmeraum
- 3B
- Teileanordnungsbereich
- 311–319
- Haltenut
- 310
- Vorsprung bzw. Erhebung
- 321
- Innenwandeinführbohrung (Innenwanddurchführungsabschnitt)
- 331
- Außenwandeinführbohrung (Außenwanddurchführungsabschnitt)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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