JP2017045792A - Coil device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル装置に関する。 The present invention relates to a coil device.
非接触給電システムは、送電装置の一部である送電用のコイル装置と、受電装置の一部である受電用のコイル装置と、を備え、電磁誘導方式、磁界共鳴方式等のコイル間の磁気結合を利用して、非接触での給電を実現している。このようなコイル装置では、コイルの内部抵抗によって熱が発生し、コイル装置内の温度が上昇する。この結果、例えば、導線の被覆が劣化し電気絶縁性が低下してしまう。 The non-contact power feeding system includes a coil device for power transmission that is a part of a power transmission device, and a coil device for power reception that is a part of a power reception device, and magnetism between coils such as an electromagnetic induction method and a magnetic field resonance method. Contactless power supply is realized using coupling. In such a coil device, heat is generated by the internal resistance of the coil, and the temperature in the coil device rises. As a result, for example, the coating of the conducting wire is deteriorated and the electrical insulation is lowered.
従来のコイル装置として、コイルの温度上昇を抑制するコイル装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1に記載のコイル装置は、コイルを収容するための筐体として保護部材を備えている。この保護部材には、発熱したコイルを冷却するために、水等の液体が流れる流路が設けられている。
As a conventional coil device, a coil device that suppresses a temperature rise of a coil is known (see, for example, Patent Document 1). The coil device described in
上述したようなコイル装置では、コイル(導線)で発生した熱は、導線と保護部材との間に存在する空気を経由した後に、保護部材の流路内の流体に伝達される。すなわち、導線から生じた熱の伝達経路には、空気が存在する。このため、導線の冷却効率の低下を招いていた。 In the coil device as described above, the heat generated in the coil (conductive wire) is transmitted to the fluid in the flow path of the protective member after passing through the air existing between the conductive wire and the protective member. That is, air exists in the heat transfer path generated from the conducting wire. For this reason, the cooling efficiency of the conducting wire has been reduced.
本発明は、導線の冷却効率を向上させることができるコイル装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the coil apparatus which can improve the cooling efficiency of conducting wire.
本発明の一態様に係るコイル装置は、導線と、導線を保持する保持部材と、を含むコイル部を備え、保持部材には、冷却流体が流れる冷却流路が設けられている。 A coil device according to an aspect of the present invention includes a coil portion including a conducting wire and a holding member that holds the conducting wire, and the holding member is provided with a cooling channel through which a cooling fluid flows.
このコイル装置では、保持部材には、冷却流体が流れる冷却流路が設けられている。これにより、導線で発生した熱は、保持部材を介して冷却流路内の冷却流体に直接伝達される。よって、導線の冷却効率を向上させることができる。 In this coil device, the holding member is provided with a cooling flow path through which a cooling fluid flows. Thereby, the heat generated in the conducting wire is directly transmitted to the cooling fluid in the cooling flow path via the holding member. Therefore, the cooling efficiency of the conducting wire can be improved.
いくつかの態様において、保持部材は、導線を保持する第1領域と、第1領域の外側の第2領域と、を有し、冷却流路は、第2領域に設けられている。この場合、第1領域は、導線によって加熱され、第2領域は、冷却流体によって冷却される。このため、第1領域と第2領域との間には、温度勾配が生じる。この温度勾配によって、導線の熱は、冷却流体に円滑に伝達される。これにより、導線の冷却効率を確実に向上させることができる。 In some embodiments, the holding member includes a first region that holds the conducting wire and a second region outside the first region, and the cooling flow path is provided in the second region. In this case, the first region is heated by the conducting wire, and the second region is cooled by the cooling fluid. For this reason, a temperature gradient is generated between the first region and the second region. Due to this temperature gradient, the heat of the conductor is smoothly transferred to the cooling fluid. Thereby, the cooling efficiency of conducting wire can be improved reliably.
いくつかの態様において、冷却流路は、第1領域を取り囲むように設けられている。この場合、第1領域の周囲を冷却流体が流れる。このため、導線の熱は、第1領域の周囲に向かって広がるように伝達される。よって、導線の冷却効率を一層向上させることができる。 In some embodiments, the cooling flow path is provided so as to surround the first region. In this case, the cooling fluid flows around the first region. For this reason, the heat of a conducting wire is transmitted so that it may spread toward the circumference | surroundings of a 1st area | region. Therefore, the cooling efficiency of the conducting wire can be further improved.
いくつかの態様において、保持部材は、導線を保持する第1領域と、第1領域の外側の第2領域と、を有し、冷却流路は、第1領域の中央部から第2領域に至る。第1領域の中央部は、熱がこもりやすく、温度上昇しやすい傾向にある。このため、例えば第1領域の中央部側から冷却流体を供給することにより、冷却流体の冷却能力が高いうちに、温度上昇しやすい第1領域の中央部を冷却することができる。したがって、導線の冷却効率を一層向上させることができる。なお、第1領域の外周部は、第1領域の中央部よりも温度上昇しにくい。このため、第1領域の中央部を通過した後の冷却流体を用いても、第1領域の外周部は十分に冷却され得る。 In some embodiments, the holding member includes a first region that holds the conducting wire, and a second region outside the first region, and the cooling flow path extends from the center of the first region to the second region. It reaches. The central part of the first region tends to accumulate heat and tends to increase in temperature. For this reason, for example, by supplying the cooling fluid from the central portion side of the first region, it is possible to cool the central portion of the first region where the temperature is likely to rise while the cooling capacity of the cooling fluid is high. Therefore, the cooling efficiency of the conducting wire can be further improved. Note that the temperature of the outer peripheral portion of the first region is less likely to rise than the central portion of the first region. For this reason, even if it uses the cooling fluid after passing the center part of a 1st area | region, the outer peripheral part of a 1st area | region can fully be cooled.
いくつかの態様において、導線は、保持部材において巻回されて、互いに隣り合う複数の延在部を含み、冷却流路は、導線の複数の延在部の間に設けられている。この場合、導線(延在部)と冷却流路との距離(熱の伝達経路の長さ)が短くなるので、導線の冷却効率を一層向上させることができる。 In some embodiments, the conducting wire is wound around the holding member and includes a plurality of extending portions adjacent to each other, and the cooling channel is provided between the extending portions of the conducting wire. In this case, since the distance (the length of the heat transfer path) between the conducting wire (extending portion) and the cooling flow path is shortened, the cooling efficiency of the conducting wire can be further improved.
いくつかの態様において、導線は、保持部材内で延在する複数の延在部を含み、冷却流路は、少なくとも1つの延在部の外周面を取り囲むように設けられている。この場合、導線の周囲を冷却流体が流れる。このため、導線の熱は、導線の周囲に向かって伝達される。これにより、導線の冷却効率を一層向上させることができる。 In some aspects, the conducting wire includes a plurality of extending portions extending in the holding member, and the cooling flow path is provided so as to surround the outer peripheral surface of the at least one extending portion. In this case, the cooling fluid flows around the conductor. For this reason, the heat of a conducting wire is transmitted toward the circumference of a conducting wire. Thereby, the cooling efficiency of conducting wire can be further improved.
いくつかの態様において、冷却流路は、流路径が異なる複数の流路部から構成されている。この場合、保持部材の温度上昇しやすい領域では、流路部の流路径を小さくすることにより、冷却流体の流速を増大させ、導線の冷却効率を向上させることができる。その一方で、保持部材の温度上昇しにくい領域では、流路部の流路径を大きくすることにより、冷却流路の圧力損失を軽減させ、冷却流体の円滑な流通を担保することができる。 In some embodiments, the cooling channel is composed of a plurality of channel units having different channel diameters. In this case, in the region where the temperature of the holding member is likely to rise, the flow velocity of the cooling fluid can be increased and the cooling efficiency of the conducting wire can be improved by reducing the flow path diameter of the flow path portion. On the other hand, in the region where the temperature of the holding member is difficult to increase, by increasing the flow path diameter of the flow path portion, it is possible to reduce the pressure loss of the cooling flow path and to ensure smooth circulation of the cooling fluid.
いくつかの態様において、コイル部を収容するハウジングを更に備え、冷却流路は、ハウジングの外側と連通している。この場合、冷却流体は、ハウジングの外側から供給されるため、ハウジングの外側で所望の温度に調整された冷却流体をハウジング内に供給することができる。これにより、導線の冷却効率を確実に向上させることができる。 In some embodiments, the apparatus further includes a housing that houses the coil portion, and the cooling channel is in communication with the outside of the housing. In this case, since the cooling fluid is supplied from the outside of the housing, the cooling fluid adjusted to a desired temperature outside the housing can be supplied into the housing. Thereby, the cooling efficiency of conducting wire can be improved reliably.
本発明のいくつかの態様によれば、導線の冷却効率を向上させることができる。 According to some aspects of the present invention, the cooling efficiency of the conducting wire can be improved.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
[第1実施形態]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
[First Embodiment]
図1〜図3を参照して、第1実施形態に係るコイル装置1について説明する。コイル装置1は、例えば非接触給電システムに適用される。非接触給電システムは、送電装置から受電装置に電力を供給するためのシステムである。送電装置及び受電装置は、上下方向に離間している。送電装置は、駐車場等に設置され、受電装置は、電気自動車(Electric Vehicle)EVに搭載される。非接触給電システムは、駐車場等に到着した電気自動車EVに対し、磁界共鳴方式又は電磁誘導方式等を利用して、電力を供給するように構成されている。コイル装置1は、このような送電装置の一部である送電用のコイル装置、及び/又は受電装置の一部である受電用のコイル装置として適用される。なお、図面中の座標は、送電用のコイル装置と受電用のコイル装置とが、給電時に対向する方向を上下方向Zとする。上下方向Zに直交する方向を、方向X及び方向Yとする。方向Xと方向Yとは互いに直交する。
The
コイル装置1は、図3に示されるように、平板状のコイル部2と、コイル部2が載置された平板状の磁性部材6と、コイル部2及び磁性部材6を収容するハウジング7と、を備えている。コイル部2は、導線10と、導線10を保持する保持部材20と、を含んでいる。磁性部材6は、コイル部2から発生した磁力線の方向付け及び集約を行う。磁性部材6は、例えば、磁性体(フェライト板等)である。
As shown in FIG. 3, the
ハウジング7は、例えば扁平な直方体状であって、平板状のベース7aと、コイル部2を覆うカバー7bと、を含んでいる。ベース7a上には、磁性部材6を介してコイル部2が載置されている。ベース7aは、コイル装置1の強度を確保し、コイル部2に因る磁束がベース7aの裏側(カバー7b側とは反対側)に漏れることを抑えている。ベース7aは、例えば非磁性及び導電性の材料(銅、アルミニウム等)で形成されている。カバー7bは、ベース7a側に開口部を有し、コイル部2の表面(カバー7b側の面)と対面している。カバー7bは、例えば非磁性及び絶縁性の材料(ポリフェニレンサルファイド樹脂等)で形成されている。ベース7aの周縁部とカバー7bの開口部の周縁部とが合わさることにより、コイル部2及び磁性部材6の収容空間が形成される。
The
コイル装置1は、図1に示されるように、熱交換器8と、熱交換器8に接続された供給管3及び排出管4と、ポンプ5と、を更に備えている。熱交換器8は、内部を流通する冷却流体を所望の温度に調整する。冷却流体としては、例えば絶縁油が用いられる。冷却流体は、これに限られず、熱伝達性を有する流体であればよい。冷却流体は、例えば水であってもよい。熱交換器8は、ハウジング7の外側に配置されている。供給管3及び排出管4の一方の端部は、熱交換器8内で連結されている。供給管3及び排出管4の他方の端部は、それぞれカバー7bを貫通している。供給管3及び排出管4と、保持部材20に設けられた冷却流路30とは、冷却流体を循環させる循環流路を構成している。ポンプ5は、当該循環流路のいずれかに設けられている。ポンプ5は、例えば排出管4に設けられている。ポンプ5が駆動すると、循環流路を冷却流体が循環する。
As shown in FIG. 1, the
続いて、コイル部2に含まれる導線10及び保持部材20について詳細に説明する。
Next, the
導線10は、図2に示されるように、保持部材20の表面側において平面渦巻状に巻回されている。なお、図2において、カバー7bの図示は省略されている。導線10は、略矩形状に巻かれている。コイル部2は、サーキュラー型のコイル部である。サーキュラー型のコイル部2において、導線10は、巻軸方向(上下方向Z)から見て、矩形、円形、楕円形等の種々の形状に巻回され得る。導線10としては、例えば銅もしくはアルミニウムの単線、リッツ線、又はバスバー等が用いられる。
As shown in FIG. 2, the
導線10は、リッツ線であることが好ましい。特に、非接触給電システムでは、電力伝送距離の拡張や伝送効率の向上等のために高周波(例えば、kHzオーダ以上)の電流をコイル装置1に流すことがある。一般的に導線10に流れる電流が高周波であるほど、導線10で生じる表皮効果が大きくなる。表皮効果が大きくなるほど、導線10での抵抗が増加し、熱損失が増加してしまう。熱損失の増加は、非接触給電システム全体の電力効率(例えば、送電装置側の電源出力に対する受電装置側のバッテリ入力の割合)の低下につながる。表皮効果を抑えるために、リッツ線が用いられる。リッツ線は、互いに絶縁された複数の導体素線が撚り合わされたものである。
The
コイル部2における導線10の配置について、より詳細に説明する。導線10は、複数の第1延在部11と、複数の第2延在部12と、複数の第3延在部13と、複数の第4延在部14と、第1引出部15と、第2引出部16と、を含んでいる。第1延在部11、第2延在部12、第3延在部13、及び第4延在部14は、例えば直線状をなしており、順に連続することにより、導線10の各周を構成している。第1延在部11及び第3延在部13は、方向Yに沿って延在している。第2延在部12及び第4延在部14は、方向Xに沿って延在している。第1延在部11と第2延在部12との間、第2延在部12と第3延在部13との間、第3延在部13と第4延在部14との間、第4延在部14と第1延在部11との間には、それぞれ略直角に湾曲した折曲部が設けられている。複数の第1延在部11は、互いに平行であり、所定の間隔を有している。複数の第2延在部12は、互いに平行であり、所定の間隔を有している。複数の第3延在部13は、互いに平行であり、所定の間隔を有している。複数の第4延在部14は、互いに平行であり、所定の間隔を有している。
The arrangement of the
第1引出部15は、導線10の最も内側に位置する第1延在部11の先端から、保持部材20の裏面(ベース7a側の面)側に引き出されている。第1引出部15は、第1延在部11の延在方向と略平行に延びており、保持部材20の外側まで引き出されている。第2引出部16は、最も外側に位置する第3延在部13の先端から引き出されている。第2引出部16は、第3延在部13の延在方向と略平行に延びており、保持部材20の外側まで引き出されている。第1引出部15と第2引出部16とは、同方向に、例えば第4延在部14が位置する側に引き出されている。
The
保持部材20は、例えば矩形平板状である。保持部材20は、導線10を保持する第1領域Aと、第1領域Aの外側の第2領域Bと、を含んでいる。第1領域Aには、導線10が巻回されており、第2領域Bには、導線10は巻回されていない。第1領域Aは、保持部材20の中央部に位置しており、第2領域Bは、第1領域Aを取り囲むように位置している。なお、第1領域Aの中心は、保持部材20の中心に厳密に一致していなくてもよい。第1領域Aの中心は、保持部材20の中心からずれていてもよい。
The holding
より具体的には、保持部材20は、図3に示されるように、上部材21と、下部材22と、を含んでいる。上部材21及び下部材22は、同程度のサイズを有する一対の矩形平板状の部材である。上部材21及び下部材22は、二層構造である。上部材21の裏面と下部材22の表面とが対面し当接することにより、保持部材20が構成されている。上部材21の表面は、保持部材20の表面であって、下部材22の裏面は、保持部材20の裏面である。上部材21及び下部材22は、例えば、非磁性及び絶縁性の材料(ポリフェニレンサルファイド樹脂等)で形成されている。保持部材20の第1領域Aは、上部材21及び下部材22の中央部で構成されており、保持部材20の第2領域Bは、上部材21及び下部材22の外周部で構成されている。
More specifically, the holding
上部材21には、導線10を収容する溝部21aが設けられている。溝部21aは、保持部材20の表面側に開放されている。溝部21aの延在方向に垂直な断面の形状は、例えば、一辺が開放された略矩形状である。溝部21aの断面形状は、これに限られず、略U字形状等であってもよい。溝部21aの側面及び底面のいずれかは、収容された導線10と接触している。
The
保持部材20には、冷却流体が流れる冷却流路30が設けられている。冷却流路30は、図2に示されるように、1本の流路であって、第1領域Aを取り囲むようにして、第2領域Bに設けられている。冷却流路30の延在方向に垂直な断面の形状は、例えば略矩形状である。冷却流路30の断面形状は、これに限られず、略U字形状等であってもよい。
The holding
冷却流路30は、第1延在部11側に設けられた流入部31及び流出部37と、第1領域Aを取り囲むように連続して延びている第1直線部32、第2直線部33、第3直線部34、第4直線部35、及び第5直線部36と、を含んでいる。第1直線部32、第2直線部33、第3直線部34、第4直線部35、及び第5直線部36は、流入部31と流出部37との間で順に連続しており、全体として矩形状に延びている。
The
第1直線部32及び第5直線部36は、最も外側に位置する第1延在部11に沿って延在している。第2直線部33は、最も外側に位置する第2延在部12に沿って延在している。第3直線部34は、最も外側に位置する第3延在部13に沿って延在している。第4直線部35は、最も外側に位置する第4延在部14に沿って延在している。流入部31、流出部37、及び各直線部32,33,34,35,36の各連結部分(すなわち折れ曲がった部分)は、冷却流体の流通抵抗を低減するために湾曲形状となっている。流入部31は、ハウジング7内に位置する供給管3の一端と連通している。流出部37は、ハウジング7内に位置する排出管4の一端と連通している。
The first
冷却流路30は、下部材22に設けられた溝部と、当該溝部の表面側の開放部分を閉鎖する上部材21の裏面部分と、によって形成されている。冷却流路30は、保持部材20に内蔵されている。上部材21と下部材22との間には、保持部材20から冷却流体が漏れないように冷却流路30に沿ってパッキン、Oリング等の封止部材(図示省略)が設けられている。このように、冷却流路30は下部材22に設けられている一方で、導線10は上部材21に設けられている。したがって、導線10の巻軸方向における導線10と冷却流路30と位置は、互いに異なっている。
The
以上のように構成されたコイル装置1においては、供給管3及び排出管4と、保持部材20に設けられた冷却流路30との間で、冷却流体が循環する。具体的には、熱交換器8内から流出した冷却流体は、まず、供給管3を流れ、続いて、流入部31、各直線部32,33,34,35,36、及び流出部37の順で流れる。冷却流路30から流出した冷却流体は、排出管4を通じて熱交換器8内に戻る。このとき、導線10で発生した熱は、溝部21aの側面及び底面の少なくともいずれかを介して保持部材20に伝達される。保持部材20に伝達した熱は、冷却流路30内を流れる冷却流体に伝達される。導線10の熱が伝達されて温度が上昇した冷却流体は、熱交換器8で再び冷却される。
In the
以上説明したように、コイル装置1では、保持部材20には、冷却流体が流れる冷却流路30が設けられている。これにより、導線10で発生した熱は、保持部材20を介して冷却流路30内の冷却流体に直接伝達される。特に、コイル装置1では、溝部21aの側面及び底面のいずれかは、導線10と接触している。このため、導線10で発生した熱の伝達経路に空気が介在しない。また、熱の伝達経路に空気が介在した場合であっても、伝達経路における空気の割合は少なくて済む。よって、導線10の冷却効率を向上させることができる。
As described above, in the
また、保持部材20は、導線10を保持する第1領域Aと、第1領域Aの外側の第2領域Bと、を有し、冷却流路30は、第2領域Bに設けられている。第1領域Aは、導線10によって加熱され、第2領域Bは、冷却流体によって冷却される。このため、第1領域Aと第2領域Bとの間には、温度勾配が生じる。この温度勾配によって、導線10の熱は、冷却流体に円滑に伝達される。これにより、導線10の冷却効率を確実に向上させることができる。
The holding
また、冷却流路30は、第1領域Aを取り囲むように設けられている。これにより、第1領域Aの周囲を冷却流体が流れる。このため、導線10の熱は、第1領域Aの周囲に向かって広がるように伝達される。よって、導線10の冷却効率を一層向上させることができる。
The
また、冷却流路30は、ハウジング7の外側と連通している。これにより、冷却流体は、ハウジング7の外側から供給されるため、ハウジング7の外側で所望の温度に調整された冷却流体をハウジング7内に供給することができる。よって、導線10の冷却効率を確実に向上させることができる。
The
また、冷却流路30が第2領域Bに設けられている。これにより、第1領域Aにおいて導線10を密に巻回することが可能となる。この結果、インダクタンスを大きくして、所望の電力伝送性能を実現することができる。
In addition, the
また、冷却流路30が第2領域Bに設けられる場合、第2領域Bは導線10を保持していないため、導線10と冷却流路30とが互いに干渉することはない。そのため、冷却流路30を、下部材22ではなく、上部材21に設けることができる。例えば、上部材21の裏面が開放されるような溝部が上部材21に設けられ、下部材22の表面により、上部材21の開放部分が閉鎖されていてもよい。この場合、下部材22には冷却流路30が設けられていないので、下部材22の厚みを薄くすることができる。よって、保持部材20に保持された導線10と磁性部材6とを近づけることができる。このように、導線10と冷却流路30とが、上下方向Zにおいて同程度の位置に設けられている場合(冷却流路30が、上下方向Zにおいて導線10と磁性部材6との間に設けられていない場合)には、導線10と磁性部材6とを近づけることができる。これにより、インダクタンスを大きくして、所望の電力伝送性能を実現することができる。
Further, when the cooling
また、冷却流路30は、保持部材20に内蔵されており、カバー7b側に突出していない。つまり、上下方向Zにおいてカバー7bと導線10との間に冷却流路30が設けられていない。カバー7bと導線10との間に冷却流路30が設けられていると、冷却流路30がカバー7b側に突出した分、カバー7bと導線10との間を離す必要がある。つまり、ベース7aとカバー7bとの収容空間を拡げる必要があり、カバー7bの上下方向Zにおける厚みが増える。この場合、送電側のコイル装置が、歩行者の通行妨げとなったり、受電側のコイル装置が、縁石及び道路上の障害物等にぶつかったりしやすくなる。冷却流路30がカバー7b側に突出していないことにより、カバー7bの厚みを薄くでき、通行妨げや障害物との接触を抑えることができる。また、送電用のコイル装置と受電用のコイル装置との間隔を所望の値に設定する場合、これらのコイル装置のカバー同士の距離がコイル装置間の距離として測定されることがある。この場合、カバー7bと導線10との間が離れると、送電側のコイル装置の導線10と、受電側のコイル装置の導線10とが離れることになり、コイル装置間の結合係数が小さくなる。そのため、電力効率が低下する。冷却流路30がカバー7b側に突出していないことにより、電力効率の低下も抑えられる。
[第2実施形態]
The
[Second Embodiment]
図4を参照して、第2実施形態に係るコイル装置1Aについて説明する。なお、図4において、カバー7bの図示は省略されている。第1実施形態の冷却流路30は、第1領域Aを取り囲むようにして、第2領域Bに設けられていた。本実施形態では、コイル装置1は、2本の冷却流路40を備えている。冷却流路40は、第2領域Bにおいて、第1延在部11側と第3延在部13側とにそれぞれ設けられている。この点で、コイル装置1Aはコイル装置1と相違する。
A
冷却流路40は、略U字状の流路である。具体的には、第1延在部11側の冷却流路40は、最も外側に位置する第1延在部11に沿って延在する直線部42と、直線部42の一端から保持部材20の第1延在部11側の縁部に向かって延在する流入部41と、直線部42の他端から保持部材20の第1延在部11側の縁部に向かって延在する流出部43と、を含んでいる。第3延在部13側の冷却流路40は、最も外側に位置する第3延在部13に沿って延在する直線部42と、直線部42の一端から保持部材20の第3延在部13側の縁部に向かって延在する流入部41と、直線部42の他端から保持部材20の第3延在部13側の縁部に向かって延在する流出部43と、を含んでいる。各流入部41は、供給管3の一端部と連通し、各流出部43は、排出管4の一端部と連通している。これにより、流入部41から流入した冷却流体は、直線部42を通じて流出部43から流出する。
The cooling
本実施形態においても、上記の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、導線10で発生した熱は、保持部材20を介して冷却流路40内の冷却流体に直接伝達され、この結果、導線10の冷却効率を向上させることができる。また、冷却流路40は、第1実施形態と同様、第2領域Bに設けられている。このため、第1領域Aと第2領域Bとの間には、温度勾配が生じる。この温度勾配によって、導線10の熱は、冷却流体に円滑に伝達される。これにより、導線10の冷却効率を確実に向上させることができる。
Also in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. That is, the heat generated in the
なお、本実施形態では、冷却流路40は、第2領域Bにおいて、第1延在部11側と第3延在部13側とにそれぞれ設けられていることとしたが、これに限られず、例えば、第2領域Bのいずれの位置に設けられていてもよい。
[第3実施形態]
In the present embodiment, the
[Third Embodiment]
図5及び図6を参照して、第3実施形態に係るコイル装置1Bについて説明する。なお、図5において、カバー7bの図示は省略されている。第1実施形態の冷却流路30は、第1領域Aを取り囲むようにして、第2領域Bに位置していたが、本実施形態の冷却流路50は、第1領域Aの中央部から第2領域Bに至るまで延びている。第1領域Aの中央部とは、最も内側に位置する各延在部11,12,13,14で囲まれた領域であり、第1領域Aの外周部とは、第1領域Aにおける当該中央部以外の領域である。また、第1実施形態の導線10は、上部材21の表面側に開放された溝部21aに収容されていたが、本実施形態の導線10は、上部材21に例えばインサート成形によって内蔵されており、保持部材20から露出していない。これらの点で、コイル装置1Bはコイル装置1と相違する。
With reference to FIG.5 and FIG.6, the
冷却流路50は、保持部材20の表面(上面)から内部を通って側面まで連通する流路である。冷却流路50は、保持部材20の内部の導線10上において保持部材20の表面と略平行に平面放射状に広がる放射部52と、保持部材20の内部において放射部52の各先端を取り囲む枠状の外周部53と、放射部52の中心部分から保持部材20の表面に至る流入部51と、外周部53から側方に延びて保持部材20の端面に至る流出部54と、を含んでいる。放射部52の中心部分から放射状に広がる各直線部分は、第1領域Aの中央部から第2領域Bに至るまで延びている。
The cooling
より具体的には、流入部51は、上部材21の中央部に設けられた貫通孔である。流入部51は、供給管3の一端部と連通している。放射部52、外周部53、及び流出部54は、下部材22の表面側に設けられた溝部と、当該溝部の表面側の開放部分を閉鎖する上部材21の裏面部分と、によって形成されている。流出部37は、排出管4の一端部と連通している。
More specifically, the
本実施形態においても、上記の第1実施形態の効果を奏することができる。すなわち、導線10で発生した熱は、保持部材20を介して冷却流路50内の冷却流体に直接伝達され、この結果、導線10の冷却効率を向上させることができる。
Also in this embodiment, the effect of the first embodiment can be obtained. That is, the heat generated in the
加えて、本実施形態では、冷却流路50は、第1領域Aの中央部から第2領域Bに至る。より具体的には、放射部52の中心部分から放射状に広がる各直線部分が、第1領域Aの中央部から第2領域Bに至るまで延びている。第1領域Aの中央部は、熱がこもりやすく、温度上昇しやすい傾向にある。このため、第1領域Aの中央部側から冷却流体を供給することにより、冷却流体の冷却能力が高いうちに、温度上昇しやすい第1領域Aの中央部を冷却することができる。したがって、導線10の冷却効率を一層向上させることができる。なお、第1領域Aの外周部は、第1領域Aの中央部よりも温度上昇しにくい。このため、第1領域Aの中央部を通過した後の冷却流体を用いても、第1領域Aの外周部は十分に冷却され得る。
In addition, in the present embodiment, the
冷却流体の流通方向は、保持部材20の温度分布に応じて、適宜変更してもよい。例えば、導線10の巻き方等に起因して、第1領域Aの外周部が、第1領域Aの中央部よりも温度が上昇し易い場合には、流出部54から冷却流体を供給し、流入部51から冷却流体を排出してもよい。
[第4実施形態]
The flow direction of the cooling fluid may be appropriately changed according to the temperature distribution of the holding
[Fourth Embodiment]
図7及び図8を参照して、第4実施形態に係るコイル装置1Cについて説明する。なお、図7において、カバー7bの図示は省略されている。第1実施形態の冷却流路30は、第1領域Aを取り囲むようにして、第2領域Bに位置していたが、本実施形態の冷却流路60は、隣り合う第1延在部11の間、隣り合う第2延在部12の間、隣り合う第3延在部13の間、隣り合う第4延在部14の間にそれぞれ設けられている。また、第1実施形態の導線10は、上部材21の表面側に開放された溝部21aに収容されていたが、本実施形態の導線10は、上部材21の裏面側に開放された溝部と、当該溝部と対向する位置で下部材22の表面側に開放された溝部と、によって覆われている。このため、導線10は、保持部材20に内蔵されており、保持部材20から露出していない。これらの点で、コイル装置1Cはコイル装置1と相違する。
A
冷却流路60は、保持部材20の内部において、保持部材20の表面と略平行に平面渦巻状に設けられている。冷却流路60は、例えば略矩形状に巻かれている。より具体的には、冷却流路60は、複数の第1直線部61と、複数の第2直線部62と、複数の第3直線部63と、複数の第4直線部64と、流出部65と、を含んでいる。第1直線部61、第2直線部62、第3直線部63、及び第4直線部64は、例えば、直線状をなしており、順に連続することにより、冷却流路60の各周を構成している。第1直線部61と第2直線部62との間、第2直線部62と第3直線部63との間、第3直線部63と第4直線部64との間には、それぞれ略直角に湾曲する折曲部が設けられている。第1直線部61は、隣り合う第3延在部13間に延在し、第2直線部62は、隣り合う第2延在部12間に延在し、第3直線部63は、隣り合う第1延在部11間に延在し、第4直線部64は、隣り合う第4延在部14間に延在している。
The cooling
最も外側に位置する第1直線部61は、例えば保持部材20における第4延在部14側の端面まで延びている。この第1直線部61は、供給管3の一端部と連通している。最も内側に位置する第3直線部63は、流出部65と連通している。流出部65は、保持部材20の内部において、第1領域Aの中央部まで延びている。流出部65は、磁性部材6の中央部に位置する孔部6aと、ベース7aの中央部に位置する孔部7cとを通じて、ベース7aの下方に位置する排出管4と連通している。第1直線部61、第2直線部62、第3直線部63、第4直線部64、及び流出部65は、下部材22に設けられた溝部と、当該溝部の表面側の開放部分を閉鎖する上部材21の裏面部分と、によって形成されている。
The first
本実施形態においても、上記の第1実施形態の効果を奏することができる。すなわち、導線10で発生した熱は、保持部材20を介して冷却流路60内の冷却流体に直接伝達され、この結果、導線10の冷却効率を向上させることができる。
Also in this embodiment, the effect of the first embodiment can be obtained. That is, the heat generated in the
加えて、冷却流路60は、隣り合う第1延在部11の間、隣り合う第2延在部12の間、隣り合う第3延在部13の間、隣り合う第4延在部14の間にそれぞれ設けられている。これにより、冷却流路60が第2領域Bのみに設けられている場合よりも、第1領域A内の冷却流路60と導線10との距離(熱の伝達経路の長さ)が短くなるので、導線10の冷却効率を一層向上させることができる。
In addition, the
なお、冷却流路60は、隣り合う第1延在部11の間、隣り合う第2延在部12の間、隣り合う第3延在部13の間、隣り合う第4延在部14の間の少なくともいずれかに設けられていてもよい。
[第5実施形態]
The
[Fifth Embodiment]
図9及び図10を参照して、第5実施形態に係るコイル装置1Dについて説明する。なお、図9において、カバー7bの図示は省略されている。第1実施形態の冷却流路30は、第1領域Aを取り囲むようにして、第2領域Bに位置していたが、本実施形態の冷却流路70は、各延在部11,12,13,14の外周面10aを取り囲むように設けられている。また、第1実施形態の導線10は、上部材21の表面側に開放された溝部21aに収容されていた。本実施形態の保持部材20は、上部材21と下部材22との間に中部材23を更に含んでおり、導線10は、中部材23に例えばインサート成形によって内蔵されている。すなわち、導線10は、保持部材20から露出していない。これらの点で、コイル装置1Dはコイル装置1と相違する。
With reference to FIG.9 and FIG.10,
冷却流路70は、保持部材20の内部に位置している。具体的には、冷却流路70は、導線10の上方に位置する複数の流入部71と、導線10の側方に位置する複数の中継部72と、導線10の下方に位置する複数の流出部73と、を含んでいる。流入部71、中継部72、及び流出部73は、順に連続している。
The cooling
複数の流入部71は、第1延在部11上から第3延在部13上に向けて直線状に略水平(方向X)に延びており、第1延在部11及び第3延在部13の延在方向(方向Y)に沿って所定の間隔で設けられている。複数の中継部72は、隣り合う第1延在部11の間、及び隣り合う第3延在部13の間をそれぞれ経由するようにして流入部71から下方に向かって略鉛直(上下方向Z)に延びている。流出部73は、第1延在部11下から第3延在部下に向けて直線状に略水平(方向X)に延びており、第1延在部11及び第3延在部13の延在方向(方向Y)に沿って所定の間隔で設けられている。このように、第1延在部11及び第3延在部13のそれぞれの外周面10aは、流入部71、中継部72、及び流出部73によって取り囲まれている。
The plurality of
流入部71は、上部材21に設けられた直線状の溝部と、当該溝部の裏面側の開放部分を閉鎖する中部材23の表面部分と、によって形成されている。複数の中継部72は、中部材23を厚み方向に貫通する所定の径を有する貫通孔である。流出部73は、下部材22に設けられた直線状の溝部と、当該溝部の表面側の開放部分を閉鎖する中部材23の裏面部分と、によって形成されている。
The
複数の流入部71は、複数の分岐路3aの一端部と連通し、複数の流出部73は、複数の分岐路4aの一端部と連通している。分岐路3a,4aは、ベース7aを貫通してハウジング7の外側に露出している。分岐路3aは、ハウジング7の外側において、コネクタ9を介して供給管3と連通し、分岐路4aは、ハウジング7の外側において、コネクタ9を介して排出管4と連通している。
The plurality of
本実施形態においても、上記の第1実施形態の効果を奏することができる。すなわち、導線10で発生した熱は、保持部材20を介して冷却流路70内の冷却流体に直接伝達され、この結果、導線10の冷却効率を向上させることができる。
Also in this embodiment, the effect of the first embodiment can be obtained. That is, the heat generated in the
加えて、冷却流路70は、各延在部11,13の外周面10aを取り囲むように設けられている。これにより、導線10の周囲を冷却流体が流れる。このため、導線10の熱は、導線10の周囲に向かって伝達される。よって、導線10の冷却効率を一層向上させることができる。
In addition, the
なお、本実施形態では、冷却流路70は、各延在部11,13の外周面10aを取り囲むように設けられているとしたが、全ての延在部11,12,13,14の外周面10aを取り囲むように設けられていてもよい。或いは、冷却流路70は、少なくとも1つの延在部(更には、当該延在部の一部のみ)を取り囲むように設けられていてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、各中継部72は所定の径を有するとしたが、例えば、各中継部72は、分岐路3aに近い側の中継部72の径ほど小さくし、分岐路3aに遠い側の中継部72の径ほど大きくしてもよい。これにより、各中継部72に流入する冷却流体の流量の均一化を図ることができ、この結果、導線10の冷却効率の位置バラツキを抑制することができる。
In the present embodiment, each
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment.
第2実施形態(図4を参照)では、冷却流路40は、第2領域Bのうち、第1延在部11側と第3延在部13側とにそれぞれ設けられているとした。しかしながら、例えば、図11の(a)に示されるように、第1延在部11側の冷却流路40を二重に並設し、第3延在部13側の冷却流路40を二重に並設してもよい。これにより、導線10の冷却効率を一層向上させることができる。
In the second embodiment (see FIG. 4), the
また、第2実施形態では、冷却流路40は、直線部42の一端側に位置する流入部41と、直線部42の他端側に位置する流出部43と、を含んでいるとしたが、例えば、図11の(b)に示されるように、流出部43が直線部42の中央部に設けられ、2つの流出部43が直線部42の各端にそれぞれ設けられてもよい。これにより、流入部41から流出部43までの距離が、第2実施形態の場合と比べて半分程度となる。よって、冷却流体は、流出部43の近傍であっても、高い冷却能力を維持することができる。
In the second embodiment, the
また、冷却流路40は、流路径が異なる複数の流路部から構成されていてもよい。具体的には、図11の(b)に示されるように、直線部42の流路径が、流入部41の流路径よりも小さくなっていてもよい。保持部材20の温度上昇しやすい領域(導線10に近い領域)では、直線部42の流路径を小さくすることにより、冷却流体の流速を増大させ、導線10の冷却効率を向上させることができる。その一方で、保持部材20の温度上昇しにくい領域(導線10から遠い領域)では、流入部41の流路径を大きくすることにより、冷却流路40の圧力損失を軽減させ、冷却流体の円滑な流通を担保することができる。
Moreover, the
また、図11の(c)に示されるように、図11の(b)の冷却流路40において、直線部42を二重に並設してもよい。すなわち、一方の流出部43から他方の流出部43に2本の直線部42を延在させてもよい。流入部41は、2本の直線部42のいずれにも各直線部42の中央部で連通している。これにより、導線10の冷却効率を一層向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 11 (c), in the
上記では第2実施形態における変形例のみを示したが、これらの技術思想は、第2実施形態に限られるものではなく、他の上記実施形態において適用してもよい。 Although only the modification in 2nd Embodiment was shown above, these technical thoughts are not restricted to 2nd Embodiment, You may apply in other said Embodiment.
また、第1及び第2実施形態では、上部材21及び下部材22は、二層構造であることとしたが、例えば、保持部材20は、第2領域Bのみを二層構造としてもよい。この場合、例えば、下部材は、矩形平板状の本体部と、当該本体部の中央部分から突出する矩形状の突出部と、を含む部材である。上部材は、当該突出部の側部を取り囲む矩形枠状の部材である。
In the first and second embodiments, the
上記実施形態では、サーキュラー型のコイル部2としたが、これに限られない。例えば、導線を三次元空間的に螺旋状に巻回したソレノイド型のコイル部であってもよい。この場合、導線を保持する保持部材の形状は、扁平な四角筒状、円筒状、楕円筒状等のいずれであってもよい。
In the said embodiment, although it was set as the circular
上記実施形態では、ポンプ5が設けられおり、冷却流体を強制的に流しているが、水頭差等を利用してもよく、必ずしもポンプ5が設けられている必要はない。また、ポンプ5の電源は、専用の電源線を引いても良いが、非接触給電の電力を用いてもよい。ポンプ5を回す必要があるのは、発熱するとき、すなわち給電中に限られるため、給電に合わせて、ポンプ5を駆動するのは効率的である。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、供給管3及び排出管4と、保持部材に設けられた冷却流路とは、冷却流体を循環させる循環流路を構成しているとしたが、これらが、冷却流体が循環しない流路を構成していてもよい。また、冷却流路は、上記の各実施形態の構成に限られず、保持部材に設けられていれば、いかなる構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the
車両に設置されるコイル装置の冷却の場合、冷却流体として、車両(例えば、エンジン)の冷却用の冷却液を利用してもよい。また、水中移動体に設置されるコイル装置の冷却の場合、水中移動体の周囲に存在する水(海水)を取り込んでもよい。また、コイル装置間の位置ずれ等に対応して、冷却能力を調整することにより意図的に温度を調整して、給電に適したコイル特性に近づけてもよい。 In the case of cooling the coil device installed in the vehicle, a coolant for cooling the vehicle (for example, an engine) may be used as the cooling fluid. In the case of cooling the coil device installed in the underwater moving body, water (seawater) existing around the underwater moving body may be taken in. Further, the temperature may be adjusted intentionally by adjusting the cooling capacity in response to the positional deviation between the coil devices, and the coil characteristics may be brought close to those suitable for power feeding.
また、二枚の金属板と、その間に設けられた金属電極及び半導体と、を含むペルチェ素子が設けられていてもよい。この場合、送電側のコイル装置の冷却流路に一方の金属板を接触させる。すると、熱を吸収した冷却流体から熱が一方の金属板に伝わる。他方の金属板は、周囲環境にさらす。これにより、2枚の金属板間に温度差が生まれ、ゼーベック効果を利用した発電が行われる。よって、熱エネルギーを電気エネルギーに変換でき、エネルギーの有効活用が可能になる。 In addition, a Peltier element including two metal plates and a metal electrode and a semiconductor provided therebetween may be provided. In this case, one metal plate is brought into contact with the cooling flow path of the coil device on the power transmission side. Then, heat is transmitted to one metal plate from the cooling fluid that has absorbed the heat. The other metal plate is exposed to the surrounding environment. As a result, a temperature difference is generated between the two metal plates, and power generation using the Seebeck effect is performed. Therefore, heat energy can be converted into electric energy, and energy can be effectively used.
また、上記実施形態では、本発明のコイル装置が非接触給電システムに適用される場合について説明したが、非接触給電システムに限定されるものではなく、例えば、本発明のコイル装置が誘導加熱システムや渦流探傷システムに適用されもよい。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the coil apparatus of this invention was applied to a non-contact electric power feeding system, it is not limited to a non-contact electric power feeding system, For example, the coil apparatus of this invention is an induction heating system. And may be applied to eddy current flaw detection systems.
1 コイル装置
2 コイル部
3 供給管
4 排出管
5 ポンプ
6 磁性部材
6a 孔部
7 ハウジング
7a ベース
7b カバー
7c 孔部
8 熱交換器
9 コネクタ
10 導線
10a 外周面
11 第1延在部
12 第2延在部
13 第3延在部
14 第4延在部
15 第1引出部
16 第2引出部
20 保持部材
21 上部材
21a 溝部
22 下部材
23 中部材
30 冷却流路
31 流入部
32 第1直線部
33 第2直線部
34 第3直線部
35 第4直線部
36 第5直線部
37 流出部
40 冷却流路
41 流入部
42 直線部
43 流出部
50 冷却流路
51 流入部
52 放射部
53 外周部
54 流出部
60 冷却流路
61 第1直線部
62 第2直線部
63 第3直線部
64 第4直線部
65 流出部
70 冷却流路
71 流入部
72 中継部
73 流出部
A 第1領域
B 第2領域
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記保持部材には、冷却流体が流れる冷却流路が設けられている、コイル装置。 A coil portion including a conducting wire and a holding member that holds the conducting wire;
The coil device, wherein the holding member is provided with a cooling flow path through which a cooling fluid flows.
前記冷却流路は、前記第2領域に設けられている、請求項1に記載のコイル装置。 The holding member includes a first region for holding the conducting wire, and a second region outside the first region,
The coil device according to claim 1, wherein the cooling flow path is provided in the second region.
前記冷却流路は、前記第1領域の中央部から前記第2領域に至るまで延びている、請求項1に記載のコイル装置。 The holding member includes a first region for holding the conducting wire, and a second region outside the first region,
The coil device according to claim 1, wherein the cooling flow path extends from a central portion of the first region to the second region.
前記冷却流路は、前記導線の前記複数の延在部の間に設けられている、請求項1に記載のコイル装置。 The conducting wire is wound on the holding member and includes a plurality of extending portions adjacent to each other.
The coil device according to claim 1, wherein the cooling flow path is provided between the plurality of extending portions of the conducting wire.
前記冷却流路は、少なくとも1つの前記延在部の外周面を取り囲むように設けられている、請求項1に記載のコイル装置。 The conducting wire includes a plurality of extending portions extending in the holding member,
The coil device according to claim 1, wherein the cooling channel is provided so as to surround an outer peripheral surface of at least one of the extending portions.
前記冷却流路は、前記ハウジングの外側と連通している、請求項1〜7のいずれか一項に記載のコイル装置。 A housing for accommodating the coil portion;
The coil device according to any one of claims 1 to 7, wherein the cooling flow path communicates with the outside of the housing.
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