JP2016219496A - 固定構造及びコイルユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂部材の変形を抑制するとともに、金属部材と樹脂部材との固定の信頼性を向上させることができる固定構造及びそれを備えたコイルユニットを提供する。【解決手段】上ケース31の突出部312と、コイルボビン21の被固定部21Bと、の間に第1弾性部材5が設けられていることから、突出部312と被固定部21Bとの間において、温度変化時における上ケース31と樹脂カバー212との膨張量又は収縮量の差を第1弾性部材5によって吸収することができ、コイルボビン21の損傷を抑制することができる。突出部312と第1弾性部材5とが当接し、被固定部21Bが上カバー212B及び下カバー212Cにおいて第1弾性部材5に当接していることから、がたつきを抑制して上ケース31とコイルボビン21との固定の信頼性を向上させることができる。【選択図】図2

Description

本発明は、金属部材と樹脂部材とを固定部材によって固定する固定構造及びそれを備えたコイルユニットに関する。
従来、給電部から受電部に非接触で電力を供給する給電システムに用いられるコイルユニットとして、コアと、コアの外側に形成されたコイルと、がシールドケースに収容されたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されたコイルユニットでは、シールドケースが、金属シールド(金属部材)によって構成されるとともに、底壁と、底壁から立設された立壁と、を有して相手側のコイルユニットに向けて開口した箱型に形成されている。従って、このようなコイルユニットを備えた給電システムでは、給電部のコイルによって発生した磁束が、シールドケースの外部に漏れにくく、受電部のコイルに向かいやすくなっている。
特開2014−179438号公報
ところで、図3に示すように、コイルユニット100において、コア101を樹脂部材102に埋め込み、この樹脂部材102の外側に電線を巻き付けることでコイル体とする構成が考えられる。このような構成では、樹脂部材102がシールドケース103に載置され、例えばネジや座金を有する固定部材104によってシールドケース103に固定される。
コイルユニットでは一般に、コイルの電気抵抗や発生する渦電流によって発熱しやすく、このような熱が伝わることでシールドケースや樹脂部材が高温になることが考えられる。また、給電システムが屋外に設置される場合には、外気温によってシールドケースや樹脂部材の温度が大きく変化してしまうことが考えられる。樹脂部材と金属製のシールドケースとでは熱膨張率が大きく異なるため、温度が変化した際に膨張量又は収縮量に差が出てしまう。従って、図3に示すコイルユニット100において、樹脂部材102のうちシールドケース103に隣接する部分が、膨張又は収縮によってシールドケース103に押し付けられ、座屈等を起こして損傷してしまう可能性がある。一方、熱膨張率の差を考慮してシールドケース103と樹脂部材102との間に隙間を形成すると、がたつきが生じやすくなって固定構造の信頼性が損なわれてしまう。
本発明の目的は、樹脂部材の損傷を抑制するとともに、金属部材と樹脂部材との固定の信頼性を向上させることができる固定構造及びそれを備えたコイルユニットを提供することにある。
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、金属部材と樹脂部材とを固定部材によって固定する固定構造であって、前記金属部材は、前記樹脂部材が載置される載置面を有するベース部と、該載置面から突出した突出部と、を備え、前記固定部材は、前記突出部の突出方向に沿って配置されるとともに該突出部に一部又は全部が埋没した状態で前記金属部材に取り付けられる棒状の本体部と、該本体部の長手方向と交差する方向に延在した押え部と、を備え、前記樹脂部材は、前記押え部と前記ベース部との間に挟まれる被固定部を備え、前記突出部と前記被固定部との間に第1弾性部材が設けられていることを特徴とする固定構造である。
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載の発明において、前記押え部と前記被固定部との間に第2弾性部材が設けられていることを特徴とするものである。
請求項3に記載された発明は、請求項2に記載の発明において、前記突出部が、前記固定部材が前記金属部材に取り付けられた際に、当該突出部の先端が前記押え部と当接するように形成されていることを特徴とするものである。
請求項4に記載された発明は、給電部から受電部に非接触で電力を供給する給電システムにおいて該給電部又は該受電部に用いられるコイルユニットであって、金属部材としてのケース体と、樹脂部材としてのコイルボビンと、前記ケース体と前記コイルボビンとを固定するネジ体と、を備え、前記ケース体と前記コイルボビンとを前記ネジ体によって固定する固定構造が、請求項1〜3のいずれか1項に記載された固定構造であることを特徴とするコイルユニットである。
請求項1、4に記載された発明によれば、金属部材(ケース体)の突出部と、樹脂部材(コイルボビン)の被固定部と、の間に第1弾性部材が設けられていることから、突出部と被固定部との間において、温度変化時における金属部材と樹脂部材との膨張量又は収縮量の差を第1弾性部材によって吸収することができ、樹脂部材の損傷を抑制することができる。さらに、突出部と被固定部との隙間に第1弾性部材を設けることにより、がたつきを抑制して金属部材と樹脂部材との固定の信頼性を向上させることができる。
請求項2に記載された発明によれば、固定部材の押え部と樹脂部材の被固定部との間に第2弾性部材が設けられていることから、突出方向において、温度変化時における金属部材と樹脂部材との膨張量又は収縮量の差を第2弾性部材によって吸収することができ、樹脂部材の損傷を抑制することができる。さらに、押え部とベース部とによって被固定部を挟み込む力を強くしても第2弾性部材によって被固定部の損傷を抑制することができ、金属部材と樹脂部材とを強固に固定することができる。
請求項3に記載された発明によれば、押え部が突出部の先端と当接するように固定部材を金属部材に取り付けることができ、押え部が被固定部と当接するように固定部材が金属部材に取り付けられる構成と比較して、樹脂部材の損傷を抑制しつつ突出方向における固定力を向上させることができる。また、押え部と被固定部との間に第2弾性部材が設けられていることで、押え部が突出部の先端に当接するとともに被固定部に直接当接していなくても、突出方向における金属部材と樹脂部材とのがたつきを抑制することができる。
本発明の実施形態に係るコイルユニットを示す分解斜視図である。 図1のコイルユニットにおいてケース体とコイルボビンとが固定された様子を示す断面図である。 従来技術のコイルユニットを示す断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のコイルユニット1は、非接触で電力を供給する給電システムにおける受電部に用いられるものであって、図1、2に示すように、コイル体2と、金属部材としてのケース体3と、固定部材としてのネジ体4と、第1弾性部材5と、第2弾性部材6と、を備える。この給電システムは、例えば車両に電力を供給するためのものであって、給電部が駐車場等の地面に設置され、受電部が車両に搭載されている。コイルユニット1は、車両の上下方向、幅方向及び前後方向に対して、図1に示すような向きで車両の下側に取り付けられる。
コイル体2は、樹脂部材としてのコイルボビン21と、コイルボビン21の外側に形成されたコイル部22と、を備える。
コイルボビン21は、コア211と、コア211全体を覆う樹脂カバー212と、を有して全体が平面視長方形状の板状に形成されている。コイルボビン21の周縁部には、樹脂カバー212を板厚方向(上下方向)に貫通する複数の貫通孔21Aが形成されている。コイルボビン21は、貫通孔21Aの周囲において下面側が凹状に形成されており、この部分が後述するベース部311と座金42との間に挟まれる被固定部21Bとなる。
樹脂カバー212は、例えば合成樹脂によって形成され、後述する上ケース31に載置される載置部212Aと、コア211を上下方向から挟み込む上カバー212B及び下カバー212Cと、を有する。コア211は、上カバー212Bと下カバー212Cとによって、幅方向及び前後方向からも覆われる。上カバー212Bの端縁部は、上面がテーパ状に形成されている。
コイル部22は、幅方向を軸方向としてコイルボビン21の外側に電線221が巻き付けられることによって構成されている。電線221の両端は、車両のバッテリに電気的に接続されている。
ケース体3は、例えばアルミニウム等の金属によって形成されて磁束の通過を遮る上ケース31と、樹脂製の下ケース32と、を備え、コイル体2を収容可能に形成されたシールドケースである。従って、給電部によって発生した磁束は、下ケース32を通過してコイル体2に向かうことができるとともに、コイルユニット1よりも上方側の車両部分に向かうことが上ケース31によって抑制される。
上ケース31は、下方側の面を載置面311Aとして樹脂カバー212の載置部212Aが載置されるベース部311と、載置面311Aから上下方向を突出方向として突出した複数の突出部312と、を備える。
ベース部311は、平板状に形成され、その周縁部に、車両に取り付けるための複数の取付孔311Bが形成されている。
突出部312は、円柱状に形成され、コイルボビン21の貫通孔21Aに挿通可能なように各貫通孔21Aに対応した位置に配置されるとともに、後述するネジ41を固定することができるように内面がねじ切りされた固定穴312Aが形成されている。突出部312の載置面311Aからの突出寸法L1(上下方向寸法)は、被固定部21Bの厚さL2(上下方向寸法)よりも大きく形成されている。
ネジ体4は、ネジ41と、押え部としての座金42と、で構成されている。尚、ネジ41と座金42とは、一体に形成されていてもよい。ネジ41における棒状の首下部411は、全部が突出部312の固定穴312Aに埋没した状態で上ケース31に取り付けられることで、本体部として機能するようになっている。座金42は、首下部411の長手方向と交差する方向に延在するように、ネジ41と組み合わせて用いられる。また、座金42の外径は、貫通孔21Aよりも大きく形成されている。
第1弾性部材5は、例えばシリコーンゴム等の弾性体によって円筒状に形成され、その内径が突出部312の外径と略等しく、その高さ(上下方向寸法)が突出部312の突出寸法と略等しく、その外径がコイルボビン21の貫通孔21Aの内径と略等しく形成されている。
第2弾性部材6は、例えばシリコーンゴム等の弾性体によって形成されたOリングであって、その内径がコイルボビン21の貫通孔21Aの内径と略等しく形成され、その厚さ(上下方向寸法)が、突出部312の突出寸法L1と、被固定部21Bの厚さL2と、の差よりも大きく形成されている。
次に、上ケース31とコイルボビン21とをネジ体4によって固定する固定方法について説明する。
まず、複数の突出部312のそれぞれの外側に第1弾性部材5を設け、複数の貫通孔21Aのそれぞれに突出部312及び弾性部材5を挿通していくことで、ベース部311の載置面311Aにコイルボビン21を載置する。次に、突出部312のうち貫通孔21Aを通過して露出した部分の外側に第2弾性部材6を設ける。次に、突出部312の先端312B(下面)、第1弾性部材5の先端(下面)、及び、第2弾性部材6の下面に座金42を重ねて当接させるとともに、ネジ41を締め付けていくことでネジ41を突出部312の固定穴312Aに固定していく。このとき、第2弾性部材6が被固定部21Bと座金42とによって挟まれるとともに押しつぶされていく。ネジ41の頭部412と突出部312の先端312Bとによって座金42を挟み込む状態までネジ41を締め付け、固定が完了する。
次に、以上のような方法でネジ体4によって固定された上ケース31とコイルボビン21との固定構造の詳細について説明する。
幅方向において、突出部312と被固定部21Bとの間に第1弾性部材5が挟まれるとともに、突出部312と第1弾性部材5とが当接し、被固定部21Bが、上カバー212B及び下カバー212Cにおいて第1弾性部材5に当接し、載置部212Aにおいて第1弾性部材5との間に隙間をあけている。
上下方向において、ベース部311と座金42との間に被固定部21B及び第2弾性部材6が挟まれるとともに、ベース部311と被固定部21Bとが当接し、被固定部21Bと第2弾性部材6とが当接し、第2弾性部材6と座金42とが当接している。
次に、このようなコイルユニット1において温度変化が生じた際の各部の膨張又は収縮について説明する。
まず、ネジ体4によって固定される際の上ケース31及び樹脂カバー212の温度を標準温度(例えば20°)とする。上ケース31及び樹脂カバー212の温度が標準温度よりも高くなった場合、樹脂の方が金属よりも熱膨張率が高いため、樹脂カバー212が比較的大きく伸び変形するのに対し、上ケース31はほとんど伸び変形しない。樹脂カバー212が前後方向及び幅方向に伸び変形することにより、図2において、突出部312の左側において被固定部21Bが突出部312に近づこうとして第1弾性部材5が押しつぶされ、右側において被固定部21Bが突出部312から遠ざかろうとする。さらに、樹脂カバー212が上下方向に伸び変形することにより、第2弾性部材6がさらに押しつぶされる。
一方、上ケース31及び樹脂カバー212の温度が標準温度よりも低くなった場合、樹脂カバー212が比較的大きく縮み変形するのに対し、上ケース31はほとんど縮み変形しない。樹脂カバー212が前後方向及び幅方向に縮み変形することにより、図2において、突出部312の右側において被固定部21Bが突出部312に近づこうとして第1弾性部材5が押しつぶされ、左側において被固定部21Bが突出部312から遠ざかろうとする。さらに、樹脂カバー212が上下方向に縮み変形しようとすることにより、ネジ体4の固定時に押しつぶされていた第2弾性部材6が復元する。
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、上ケース31の突出部312と、コイルボビン21の被固定部21Bと、の間に第1弾性部材5が設けられていることから、突出部312と被固定部21Bとの間において、温度変化時における上ケース31と樹脂カバー212との膨張量又は収縮量の差を第1弾性部材5によって吸収することができ、コイルボビン21の損傷を抑制することができる。さらに、突出部312と第1弾性部材5とが当接し、被固定部21Bが上カバー212B及び下カバー212Cにおいて第1弾性部材5に当接していることから、がたつきを抑制して上ケース31とコイルボビン21との固定の信頼性を向上させることができる。
また、座金42と被固定部21Bとの間に第2弾性部材6が設けられていることから、上下方向において、温度変化時における上ケース31と樹脂カバー212との膨張量又は収縮量の差を第2弾性部材6によって吸収することができ、コイルボビン21の損傷を抑制することができる。
また、車両に搭載されるコイルユニット1において第1弾性部材5及び第2弾性部材6が設けられていることで、走行振動を第1弾性部材5及び第2弾性部材によって吸収することができ、ネジ体4の緩みを抑制することができる。
また、座金42が突出部312の先端312Bと当接するようにネジ体4が上ケース31に取り付けられることから、座金42が被固定部21Bと当接するようにネジ体4が上ケース31に取り付けられる構成と比較して、コイルボビン21の損傷を抑制しつつ上下方向における固定力を向上させることができる。また、座金42と被固定部21Bとの間に第2弾性部材6が設けられるとともに固定時に押しつぶされることで、上下方向における上ケース31とコイルボビン21とのがたつきを抑制することができるとともに、樹脂カバー212の収縮時においてもがたつきを抑制することができる。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、突出部312の先端312Bと座金42とが当接するものとしたが、突出部の突出寸法が小さく形成され、ネジ41の首下部411の一部が突出部に埋没し、突出部の先端と座金42とが離隔していてもよい。このような構成によれば、突出部の突出寸法が小さいことから、給電部によって発生した磁束が貫入することによって発生する渦電流を低減し、損失及び発熱を抑制することができる。
また、前記実施形態では、座金42と被固定部21Bとの間に第2弾性部材6が設けられるものとしたが、第2弾性部材6は省略されていてもよい。このとき、被固定部21Bの厚さが突出部312の突出寸法と略等しく、座金42が突出部312の先端312B及び被固定部21Bに当接するようにすれば、上下方向における下ケース32とコイルボビン21とのがたつきを抑制することができる。
また、前記実施形態では、突出部312に形成された固定穴312Aにネジ41の首下部411が固定されるものとしたが、突出部に貫通孔が形成されるとともにこの貫通孔に首下部411が挿通され、載置面311Aと反対側の面においてナットと首下部411とが螺合することにより、首下部411が突出部312に埋没した状態でネジ41が上ケース31に取り付けられる構成であってもよい。
また、前記実施形態では、固定部材としてネジ体4が用いられるものとしたが、固定部材は、押え部によってベース部311との間に被固定部21Bを挟むことができるものであればよく、例えば突出部の固定穴に圧入されるピン状の部材であってもよい。
また、前記実施形態では、コイルユニット1が給電システムにおける受電部として用いられるものとしたが、コイルユニット1と同様の固定構造を備えたコイルユニットが給電部として用いられてもよい。また、金属部材と樹脂部材とを固定部材によって固定する固定構造は、給電装置に用いられるものに限定されず、温度変化によって金属部材と樹脂部材とで膨張量又は収縮量に差が発生する可能性のある機器や装置に用いられてもよい。
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
1 コイルユニット
2 コイル体
3 ケース体(金属部材)
4 ネジ体(固定部材)
5 第1弾性部材
6 第2弾性部材
21 コイルボビン(樹脂部材)
21B 被固定部
311 ベース部
312 突出部
312B 先端
411 首下部(本体部)
42 座金(押え部)

Claims (4)

  1. 金属部材と樹脂部材とを固定部材によって固定する固定構造であって、
    前記金属部材は、前記樹脂部材が載置される載置面を有するベース部と、該載置面から突出した突出部と、を備え、
    前記固定部材は、前記突出部の突出方向に沿って配置されるとともに該突出部に一部又は全部が埋没した状態で前記金属部材に取り付けられる棒状の本体部と、該本体部の長手方向と交差する方向に延在した押え部と、を備え、
    前記樹脂部材は、前記押え部と前記ベース部との間に挟まれる被固定部を備え、
    前記突出部と前記被固定部との間に第1弾性部材が設けられていることを特徴とする固定構造。
  2. 前記押え部と前記被固定部との間に第2弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の固定構造。
  3. 前記突出部が、前記固定部材が前記金属部材に取り付けられた際に、当該突出部の先端が前記押え部と当接するように形成されていることを特徴とする請求項2に記載の固定構造。
  4. 給電部から受電部に非接触で電力を供給する給電システムにおいて該給電部又は該受電部に用いられるコイルユニットであって、
    金属部材としてのケース体と、
    樹脂部材としてのコイルボビンと、
    前記ケース体と前記コイルボビンとを固定するネジ体と、を備え、
    前記ケース体と前記コイルボビンとを前記ネジ体によって固定する固定構造が、請求項1〜3のいずれか1項に記載された固定構造であることを特徴とするコイルユニット。
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