JP2013118793A - 非接触給電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中央のコア20eを除くコア20a〜20d,20f〜20iにおいて、他のコアと隣接していない側面には、磁性体でなる補助部材41,42が設けられる。そのコア20a〜20d,20f〜20iに対応する1次コイルL1a〜L1d,L1f〜L1iからの磁束は、補助部材41,42を磁路とするため空中で拡散することがない。この結果、その1次コイルの磁束、ひいてはインダクタンスの低下を抑制することができる。従って、1次コイルL1a〜L1d,L1f〜L1iにおいても、4側面がコア20b,20d,20f,20hに囲まれている中央のコア20eに対応する1次コイルL1eと同等のインダクタンスを実現することができる。よって、異なる位置の1次コイルL1a〜L1iを励磁した場合における受電装置の出力(受電電力)を安定させることができる。
【選択図】図4
Description
また、上記構成において、前記磁性体コアは正方板状に形成されるとともに、互いに隣接するように複数設けられ、前記補助部材は、それぞれ同一の短辺及びそれぞれ異なる長辺を有する長方板状に形成される第1の補助部材及び第2の補助部材から構成され、前記第1の補助部材は、その長辺が前記磁性体コアの正方形の1辺と同じ長さに形成され、前記第2の補助部材は、その長辺が前記磁性体コアの正方形の1辺の長さに、前記短辺の長さを加えた長さに形成され、前記第1及び第2の補助部材を組み合わせることで、前記複数の磁性体コアの外周を囲むことが好ましい。
また、上記構成において、前記連結部材は磁気シールド材から構成されることが好ましい。
以下、本発明の非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第1の実施形態を図1〜図5を参照しつつ説明する。
まず、給電装置10の電気的構成について説明する。
図1に示すように、給電装置10は、単一の共通ユニット11と、この共通ユニット11にそれぞれ接続される複数の給電ユニット15a〜15iと、を備える。
給電ユニット15aは、励磁駆動回路16と、1次コイルユニットU1aとを備える。1次コイルユニットU1aは、1次コイルL1aと、コア20aとを有する。これと同様に、他の給電ユニット15b〜15iは、それぞれ1次コイルL1b〜L1i及びコア20b〜20iを有する1次コイルユニットU1b〜U1iを備える。また、1次コイルL1a〜L1iには、1次コイルL1a〜L1iを共振させるための共振コンデンサCが直列接続されている。この共振コンデンサCの容量は同一値に設定されている。
図2に示すように、給電装置10は、平板状の筐体2を有している。筐体2の上面には、受電装置30が設置される給電面6が形成される。筐体2の内部には、給電面6の全域に亘って計9個の1次コイルユニットU1a〜U1iが設けられている。本例では、1次コイルユニットU1a〜U1iは、給電面6において3行×3列のマトリックス状に配置されている。
図1に示すように、受電装置30は、整流回路31と、2次コイルユニットU2と、DC/DCコンバータ35とを備える。
2次コイルL2は、1次コイルL1a〜L1iからの磁束の変化に基づき交流電流を誘起する。整流回路31は、2次コイルL2に誘起される交流電力を整流する。DC/DCコンバータ35は、整流回路31からの直流電圧を電気機器40の動作に適切な値に変換する。この直流電圧は、例えば電気機器40の動作電力又は充電電力として利用される。
図3に示すように、中央の1次コイルL1eが励磁されたとき、その1次コイルL1eからの磁束は、自身のコア20eのみならず、そのコア20eに隣り合うコア20b,20d,20f,20hも通過する。このため、上記背景技術で説明したように、1次コイルL1eからの磁束量、ひいては1次コイルL1eのインダクタンスが低減しにくい。
(1)図4に示される中央のコア20eを除くコア20a〜20d,20f〜20iにおいて、他のコアと隣接していない側面には、磁性体でなる補助部材41,42が設けられる。そのコア20a〜20d,20f〜20iに対応する1次コイルL1a〜L1d,L1f〜L1iからの磁束は、補助部材41,42を磁路とするため上記背景技術の構成のように空中で拡散することが抑制される。この結果、その1次コイルの磁束、ひいてはインダクタンスの低下を抑制することができる。従って、1次コイルL1a〜L1d,L1f〜L1iにおいても、4側面がコア20b,20d,20f,20hに囲まれている中央のコア20eに対応する1次コイルL1eと同等のインダクタンスを実現することができる。よって、補助部材41,42を設けるだけで、受電装置30の出力(受電電力)を容易に安定させることができる。
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第2の実施形態について、図6を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、補助部材の厚さがコアの厚さより大きく形成されている点が上記第1の実施形態と異なっている。その他の点は、第1の実施形態の非接触給電システムと同様の構成を備えている。
以上、説明した実施形態によれば、特に以下の効果を奏することができる。
(第3の実施形態)
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第3の実施形態について、図7を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、補助部材の幅がコアの厚さと同一である点が上記第1の実施形態と異なっている。その他の点は、第1の実施形態の非接触給電システムと同様の構成を備えている。
以上、説明した実施形態によれば、特に以下の効果を奏することができる。
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第4の実施形態について、図8及び図9を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、補助部材がコアと同形状である点が上記第1の実施形態と異なっている。その他の点は、第1の実施形態の非接触給電システムと同様の構成を備えている。
(6)補助部材43をコア20a〜20iと同一形状とすることで、全てのコア20a〜20iの周囲が同一形状のコア20a〜20i又は補助部材43に囲まれる。よって、各1次コイルL1a〜L1iのインダクタンスを同等にできる。
(第5の実施形態)
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第5の実施形態について、図10を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、コアの形状が長方板状である点が上記第1の実施形態と異なっている。その他の点は、第1の実施形態の非接触給電システムと同様の構成を備えている。
コア21a〜21fの周囲は第1〜第4の補助部材51〜54が組み合わされることで囲まれる。各補助部材51〜54は長方板状に形成されるとともに、それぞれ短辺は同一の長さに形成されている。
(8)図10(a)〜(h)に示すように、様々な配置パターンにて長方板状のコアが並べられた場合であっても、4種類の補助部材51〜54にてコアの外周を囲むことができる。このように補助部材51〜54の種類を必要最小限とすることで製造コストを低減できる。また、補助部材の種類を少なくすることで組み立てが容易となる。
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第6の実施形態について、図11及び図12を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、補助部材及びコア又はコア同士を連結する連結部材が設けられている点が上記第1の実施形態と異なっている。その他の点は、第1の実施形態の非接触給電システムと同様の構成を備えている。
(9)補助部材側連結部材70及びコア側連結部材65の嵌合部72,67を互いに嵌合させることで、容易にコア20a〜20i及び補助部材41,42の組み立てを行うことができる。
・第3の実施形態においては、図7に示すように、補助部材41,42の幅Eは、コア20a〜20iの厚さC1と同一に形成されていた。しかし、図13に示すように、補助部材41,42の幅Eを、コア20a〜20iの厚さC1より小さく形成してもよい。この場合、例えば、補助部材41,42及びコア20a〜20i間で透磁率の異なる磁性体を採用する。詳しくは、補助部材41,42の透磁率を、コア20a〜20iの透磁率より大きく設定する。これにより、補助部材41,42のサイズを小さく形成した場合であっても、透磁率を増加させることで、コア20a〜20iと同等の磁束を通すことができる。これにより、各1次コイルL1a〜L1iのインダクタンスを同等にしつつ補助部材41,42の形状の自由度を向上させることができる。
・上記各実施形態においては、コアは正方板状又は長方板状であったが、その他、三角、5角又は6角等の板状であってもよい。この場合にも、コアの辺の長さに合わせて補助部材を形成する。また、コアは円板状であってもよい。この場合には、例えば、コアの円弧に沿って湾曲した補助部材が形成される。また、1次コイルの形状も他の多角形又は円形であってもよい。
コア21a〜21fと同様の長方板状に形成される。
Claims (10)
- 受電装置が設置される給電面と、この給電面に沿って装置内部に設けられる1次コイルと、前記1次コイルに対応して設けられる磁性体コアと、を備え、前記1次コイルに交流電流が供給されることで発生する磁束を介した電磁誘導によって前記受電装置に非接触で給電する非接触給電装置において、
前記磁性体コアにおいて、他の磁性体コアと隣接していない部分に磁性体で構成される補助部材を設けたことを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項1に記載の非接触給電装置において、
前記補助部材及び前記磁性体コアは同一面上に設置され、
前記補助部材における前記1次コイルの軸方向に沿う厚みは、前記磁性体コアにおける前記軸方向の厚みより大きく形成されることを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項1又は2に記載の非接触給電装置において、
少なくとも1つの側面が前記補助部材と隣り合う第1の磁性体コアと、
全ての側面が前記他の磁性体コアと隣り合う第2の磁性体コアと、を有し、
前記補助部材における前記1次コイルの軸方向に直交する方向の幅は、前記第1の磁性体コアに対応する前記1次コイルのインダクタンスの関数であって、
前記第1の磁性体コアに対応する前記1次コイルのインダクタンスが前記第2の磁性体コアに対応する前記1次コイルのインダクタンスと同等となるように前記直交する方向の幅を設定することを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項1〜3の何れか一項に記載の非接触給電装置において、
少なくとも1つの側面が前記補助部材と隣り合う第1の磁性体コアと、
全ての側面が他の磁性体コアと隣り合う第2の磁性体コアと、を有し、
前記補助部材の透磁率、並びに前記第1及び第2の磁性体コアの透磁率を異なる値とすることで、前記第1の磁性体コアに対応する前記1次コイルのインダクタンスが前記第2の磁性体コアに対応する前記1次コイルのインダクタンスと同等となるように設定することを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項1に記載の非接触給電装置において、
前記補助部材は、前記磁性体コアと同一の形状でなることを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項1〜4の何れか一項に記載の非接触給電装置において、
前記磁性体コアは正方板状に形成されるとともに、互いに隣接するように複数設けられ、
前記補助部材は、それぞれ同一の短辺及びそれぞれ異なる長辺を有する長方板状に形成される第1の補助部材及び第2の補助部材から構成され、
前記第1の補助部材は、その長辺が前記磁性体コアの正方形の1辺と同じ長さに形成され、
前記第2の補助部材は、その長辺が前記磁性体コアの正方形の1辺の長さに、前記短辺の長さを加えた長さに形成され、
前記第1及び第2の補助部材を組み合わせることで、前記複数の磁性体コアの外周を囲むことを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項1〜4の何れか一項に記載の非接触給電装置において、
前記磁性体コアは長方板状に形成されるとともに、互いに隣接するように複数設けられ、
前記補助部材は、それぞれ同一の短辺及びそれぞれ異なる長辺を有する長方板状に形成される第1〜第4の補助部材から構成され、
前記第1の補助部材は、その長辺が前記磁性体コアの長辺と同じ長さに形成され、
前記第2の補助部材は、その長辺が前記磁性体コアの短辺と同じ長さに形成され、
前記第3の補助部材は、その長辺が前記磁性体コアの長辺の長さに、前記短辺の長さを加えた長さに形成され、
前記第4の補助部材は、その長辺が前記磁性体コアの短辺の長さに、前記短辺の長さを加えた長さに形成され、
前記第1〜第4の補助部材を組み合わせることで、前記複数の磁性体コアの外周を囲むことを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項1〜7の何れか一項に記載の非接触給電装置において、
前記補助部材及び前記磁性体コアには、それらを隣接した状態で連結する連結部材が設けられることを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項8に記載の非接触給電装置において、
前記連結部材は磁気シールド材から構成されることを特徴とする非接触給電装置。 - 請求項2に記載の非接触給電装置において、
前記1次コイルは、前記磁性体コアの上面に位置していて、
前記補助部材における厚みは、前記磁性体の厚みと、前記1次コイルにおけるその軸方向の厚みとを足し合わせた厚み以下に設定されることを特徴とする非接触給電装置。
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