JP2015015417A

JP2015015417A - 送電または受電装置

Info

Publication number: JP2015015417A
Application number: JP2013142432A
Authority: JP
Inventors: 浩章湯浅; Hiroaki Yuasa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2015-01-22

Abstract

【課題】分割コアが互いに接触することを防ぎつつ、コイルのインダクタンスの変動や分割コアの破損を防ぐことを可能にした送電または受電装置を提供する。【解決手段】送電または受電装置は、コイルと、コイルが外周に巻回されたコアユニット４００とを備える。コアユニット４００は、磁束方向および交差方向に配列された複数の分割コア５１０を内部に収容するボビン６００と、交差方向において隣り合う分割コア５１０の間に設けられた位置決めガイド壁６１１と、磁束方向において隣り合う分割コア５１０の間に設けられたギャップ板６１２と、複数の分割コア５１０を磁束方向に支持する支持部６１３とを含む。ギャップ板６１２は、位置決めガイド壁６１１よりも薄い。【選択図】図３

Description

本発明は、送電または受電装置に関する。

送電側コイルと受電側コイルとの間で電磁界を利用して電力の伝送を行なう、非接触の送電または受電装置（以下、「送受電装置」という場合もある）が実用に供されている。一般に、送受電装置に用いられるコイルは、良好なインダクタンスを得るために、磁性体からなる板状や棒状などの芯（コア）に巻回される（たとえば特開２０１３−０１３１４９参照）。

特開２０１３−０１３１４９特開２０１０−１７２０８４特開２０１２−１７５７９３

電力を伝送する際、送電側コイルと受電側コイルとは適切な位置関係になければならず、その位置関係がずれると、電力の伝送効率が低下してしまう。位置関係のずれを低減するにはコイルのサイズを大きくすればよいが、そのためには、コアのサイズも大きくしなければならない。特開２０１０−１７２０８４（特許文献２）や特開２０１２−１７５７９３（特許文献３）は、複数の板状の分割コアを２次元状に配置し、全体として１つの板状のコアを形成することで、この問題を解決しようとしている。

この場合、隣り合う分割コアが互いに接触すると、その接触部分に局所的に磁束が集中して発熱し、電力損失が生じてしまう。一方、接触を防ぐために隣り合う分割コアの間にスペースを設けると、送受電装置を運搬する際の振動などによって、分割コアの配置がずれてコイルのインダクタンスが変動してしまう。さらに、分割コアが互いに衝突して破損する恐れもある。

本発明の目的は、分割コアが互いに接触することを防ぎつつ、コイルのインダクタンスの変動や分割コアの破損を防ぐことを可能にした送電または受電装置を提供することである。

本発明の送電または受電装置は、コイルと、コイルが外周に巻回されたコアユニットとを備える。コアユニットは、コイルの巻回軸方向およびコイルの巻回軸方向と交差する方向に配列された複数の分割コアと、複数の分割コアを収容するボビンと、ボビンの内周面に設けられた壁であって、複数の分割コアのうち巻回軸方向と交差する方向において隣り合う分割コアの間に設けられた位置決めガイド壁と、複数の分割コアのうち巻回軸方向において隣り合う分割コアの間に設けられたギャップ板と、巻回軸方向と交差するボビンの内周面に設けられ、複数の分割コアを巻回軸方向に支持する支持部とを含む。ギャップ板は、位置決めガイド壁よりも薄い。

本発明によると、送電または受電装置において、分割コアが互いに接触することを防ぎつつ、コイルのインダクタンスの変動や分割コアの破損を防ぐことが可能になる。

送電または受電装置の使用の一例を説明するための図である。コイルおよびコアユニットの概略構成を示す図である。ボビンが開いた状態でのコアユニットの概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

本発明の実施の形態の送電または受電装置（送受電装置）は、たとえば、車両を充電する際に使用される。

図１は、送受電装置の使用の一例を説明するための図である。車両１０の充電は、送電装置２００が受電装置１００に電力を伝送することにより行なわれる。

送電装置２００は、電力源３００から電力を受けて高周波の交流電力を生成する電源部２５０と、電源部２５０から高周波電力を受けて後述の受電ユニット１１０へ非接触で電力を伝送するための送電ユニット２２０とを含む。また、送電装置２００は、送電装置２００と車両１０との間で通信を行なうための通信部２３０を含む。

車両１０は、受電装置１００と、受電装置１００が受電した電力を整流する整流回路１８０と、整流回路１８０により整流された電力を蓄える蓄電装置１９０と、蓄電装置１９０の電力を利用して車両１０の動力を生成する動力生成装置１１８とを含む。蓄電装置１９０は、動力生成装置１１８によって発電される電力を蓄えることもできる。受電装置１００は、送電ユニット２２０から伝送される電力を非接触で受電する受電ユニット１１０と、通信部２３０と通信を行なうための通信部１６０とを含む。通信部１６０は、たとえば、送電装置２００に送電の開始または停止を指示するための信号を、通信部２３０に送信する。

送電ユニット２２０および受電ユニット１１０はそれぞれ、コイルおよびコアユニットを含む。図２は、そのコイルおよびコアユニットの概略構成を示す図である。

コアユニット４００は、コイル５００と、コイル５００が外周に巻回されている浅箱状のボビン６００とを含む。コイル５００は導電性のワイヤなどであり、ボビン６００は絶縁体である。コイル５００に電力が供給されて電流が流れると（送電）、コイル５００の巻回軸方向に磁束が生じる。逆に、コイル５００の巻回軸方向に磁束が生じるとコイル５００に電流が流れて電力が生じる（受電）。

本明細書では、コイル５００の巻回軸方向を「磁束方向」とし、磁束方向に交差する方向を「交差方向」とし、それらを図示する。

図３は、ボビン６００を開いた状態での、コアユニット４００の概略構成を示す図である。なお、ボビン６００の上蓋は省略し、図示しない。

ボビン６００の底面には、磁束方向および交差方向に分割コア５１０が複数配列される。分割コア５１０は、板状の磁性体（フェライトなど）である。複数配列された分割コア５１０は、全体として１つの板状のコアとして機能する。

ボビン６００の底面には、磁束方向に沿って壁状に突起した位置決めガイド壁６１１が一定の間隔を空けて設けられている。位置決めガイド壁６１１は、ボビン６００の底面と一体化して形成されていてもよい。分割コア５１０は位置決めガイド壁６１１に沿って配置される。そのため、交差方向において隣り合う分割コア５１０の接触を防ぐことができる。

磁束方向において、分割コア５１０の間にはギャップ板６１２が設けられる。そのため、磁束方向において隣り合う分割コア５１０の間にはギャップが形成され、磁束方向において隣り合う分割コア５１０の接触を防ぐことができる。

隣り合う分割コア５１０の間のギャップが増加すると、コイル５００のインダクタンスが低下して電力の伝送効率が低下してしまうため、ギャップ板６１２は、できるだけ薄い方がよい。そのため、ギャップ板６１２は、隣り合う分割コア５１０の間に絶縁体シートなどを挿入して設けてもよい。そのようなギャップ板６１２は、位置決めガイド壁６１１よりも十分に薄くできる。

磁束方向と交差するボビン６００の側辺には、支持部６１３が設けられる。支持部６１３はたとえばスポンジなどであり、ボビン６００の側面と分割コア５１０との間の緩衝材として機能するとともに、その復元力によって分割コア５１０を磁束方向に支持して（押しつけて）固定する。これにより、磁束方向において隣り合う分割コア５１０の間のギャップが変動するのを防ぐことができる。

図３に示す分割コア５１０は交差方向に長手の形状であるが、これとは逆に、分割コア５１０を磁束方向に長手の形状にすることもできる。その場合、磁束方向における分割コア５１０の数を減らすことができ、ギャップの数を減らすことができる。これにより、さらに、コイル５００のインダクタンスの低下を防ぐことができる。

最後に、本発明の実施の形態について総括する。
図２と図３とを参照して、本発明に係る送電または受電装置は、コイル（５００）と、コイル（５００）が外周に巻回されたコアユニット４００とを備える。コアユニット４００は、磁束方向および交差方向に配列された複数の分割コア５１０を内部に収容するボビン６００と、交差方向において隣り合う分割コア５１０の間に設けられた位置決めガイド壁６１１と、磁束方向において隣り合う分割コア５１０の間に設けられたギャップ板６１２と、複数の分割コア５１０を磁束方向に支持する支持部６１３とを含む。ギャップ板６１２は、位置決めガイド壁６１１よりも薄い。

本発明によると、複数の分割コアは、コイルの巻回軸方向と交差する方向において位置決めガイド壁によりそれぞれ分離して配置され、コイルの巻回軸方向においてギャップ板および支持部によってそれぞれ分離して配置される。そのため、分割コアが互いに接触することがなく、配置がずれることもない。

ここで、分割コアの間のギャップが増加するとコイルのインダクタンスが低下して電力の伝送効率が低下してしまう。特に、コイルの巻回軸方向と交差する方向におけるギャップよりもコイルの巻回軸方向におけるギャップの方がインダクタンスの低下への影響の方が大きくなるが、本発明では、ギャップ板が位置決めガイド壁よりも薄いため、その影響を極力低減することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０車両、１００受電装置、１１０受電ユニット、１１８動力生成装置、１６０，２３０通信部、１８０整流回路、１９０蓄電装置、２００送電装置、２２０送電ユニット、２５０電源部、３００電力源、４００コアユニット、５００コイル、５１０分割コア、６００ボビン、６１１位置決めガイド壁、６１２ギャップ板、６１３支持部。

Claims

コイルと、
前記コイルが外周に巻回されたコアユニットとを備え、
前記コアユニットは、
前記コイルの巻回軸方向および前記コイルの巻回軸方向と交差する方向に配列された複数の分割コアと、
前記複数の分割コアを収容するボビンと、
前記ボビンの内周面に設けられた壁であって、前記複数の分割コアのうち前記巻回軸方向と交差する方向において隣り合う分割コアの間に設けられた位置決めガイド壁と、
前記複数の分割コアのうち前記巻回軸方向において隣り合う分割コアの間に設けられたギャップ板と、
前記巻回軸方向と交差するボビンの内周面に設けられ、前記複数の分割コアを前記巻回軸方向に支持する支持部とを含み、
前記ギャップ板は、前記位置決めガイド壁よりも薄い、送電または受電装置。