JP2017084865A

JP2017084865A - コイルユニット

Info

Publication number: JP2017084865A
Application number: JP2015208701A
Authority: JP
Inventors: 澤田　敦; Atsushi Sawada; 敦澤田; 大樹小松; Hiroki Komatsu; 義高津島; Yoshitaka Tsushima
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2035-10-23
Also published as: JP6526542B2

Abstract

【課題】製造コストが安価な非接触給電用のコイルユニットを提供する。【解決手段】コイルユニット１は、非接触給電システムにおけるコイル５と、底壁２及び周壁４を有して上部が開口した収容空間の内部にコイル５を収容するコイルケース３と、周壁４に沿って底壁２上に巻回されたコイル５の巻回中心部に配置されたコンデンサモジュール７と、コンデンサモジュール７を覆う磁性材と、を備える。磁性材は、コンデンサモジュール７に実装された素子７３に重ならない位置で分割されるように配置された複数の磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄにより構成される【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車などの移動体側に固定体側から非接触で給電する非接触給電システムの給電側ユニットや受電側ユニットに使用される非接触給電用のコイルユニットに関する。

電気自動車などの移動体側に搭載した充電池に、固定体側からワイヤレスで給電する非接触給電システムが開発され実用化されている。非接触給電システムは、例えば、移動体である車両に搭載された受電側ユニットと、車両が駐車する駐車スペース等の固定体に設置された給電側ユニットと、から構成されている。

この非接触給電システムによれば、駐車スペースに車両を駐車し、受電側ユニットと給電側ユニットとを互いに間隔をあけて対向させた状態で、給電側ユニットのコイルに交流電力を供給することにより、当該交流電力を、非接触で受電側ユニットのコイルに受電させることができる。

このような給電側ユニットや受電側ユニットに使用される非接触給電用のコイルユニットの例は、特許文献１などにおいて知られている。
例えば、図４に示したコイルユニット５０１は、非接触給電システムにおけるコイル５０５と、底壁５０２及び周壁５０４を有して上部が開口した矩形状収容空間の内部にコイル５０５を収容するコイルケース５０３と、周壁５０４に沿って底壁５０２上に巻回されたコイル５０５の巻回中心部に配置されたコンデンサモジュール７と、コンデンサモジュール７を覆う磁性材５０８と、コイルケース５０３の開口を覆う蓋体５１０と、を備える。

コイルケース５０３における底壁５０２の中央部には、一対のコンデンサモジュール７が配置される収容凹部５３３が設けられている。収容凹部５３３に収容されたコンデンサモジュール７は、略矩形状の基板７１と、基板７１上に実装された複数の素子７３とを有する。このコンデンサモジュール７は、例えば、コイルユニット５０１の周囲にある金属の異物を検出する異物検出回路を構成する電気部品である。

磁性材５０８は、コンデンサモジュール７（特に、素子７３の上部）を磁束から保護する役割を持ち、コイルケース５０３の収容凹部５３３に収容されたコンデンサモジュール７全体を覆うように、１枚の矩形板状のフェライト板で構成されている。この磁性材５０８は、蓋体５１０の内面に形成された磁性材収容凹部５１１に収容されて位置決めされる。

特開２０１５−１５３８６３号公報

ところで、図４に示したコイルユニット５０１における磁性材５０８は、コイルケース５０３の中央部に配置された一対のコンデンサモジュール７全体を覆う１枚の矩形板状のフェライト板で構成されている。フェライト板等の磁性材は、製造上サイズに上限があるため、寸法によっては大型のフェライト板の製造自体が困難な場合がある。
また、一般的にフェライト（磁性材）は製造公差が大きく、大きなフェライトになるほど寸法バラツキが大きい。そのため、磁性材５０８は焼成後に研磨を行う必要があり、コストアップを招くという問題がある。
更に、大型の磁性材５０８は、コイルユニット５０１に加わる外力によって曲げ応力が作用すると、割れを発生する可能性もある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストが安価な非接触給電用のコイルユニットを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る非接触給電用のコイルユニットは、下記構成を特徴としている。
（１）非接触給電システムにおけるコイルと、底壁及び周壁を有して上部が開口した収容空間の内部に前記コイルを収容するコイルケースと、前記周壁に沿って前記底壁上に巻回された前記コイルの巻回中心部に配置された電気部品と、前記電気部品を覆う磁性材と、を備えたコイルユニットであって、
前記磁性材は、前記電気部品に実装された素子に重ならない位置で分割されるように配置された複数の磁性板により構成されることを特徴とするコイルユニット。

上記（１）の構成のコイルユニットによれば、コイルの巻回中心部（コイルケースの中央部）に配置された電気部品を覆う磁性材が、分割された複数の磁性板で構成されることで、一枚当たりの大きさが抑えられる。そこで、磁性板の寸法バラツキを小さくして製造コストを下げることができる。なお、複数の磁性板は、素子に重ならない位置で分割されるように配置されることで、隣接した磁性板同士の間に隙間が生じても、素子に対する遮蔽効果を維持することができる。
また、分割構造とされた複数の磁性板は、磁性板同士の間に隙間があることで柔軟性が増し、コイルユニットに加わる外力によって作用する曲げ応力が低減されるので、割れを防止することができる。

（２）前記複数の磁性板を所定位置に並べた状態で収容するための磁性板ケースを備え、隣接した前記磁性板同士の各隙間が前記電気部品に平面視で重ならない位置の隙間より前記電気部品に平面視で重なる位置の隙間の方が狭くなるように、前記磁性板ケースの各収容部に前記各磁性板が収容されていることを特徴とする上記（１）に記載のコイルユニット。

上記（２）の構成のコイルユニットによれば、複数の磁性板を所定位置に並べた状態で収容するための磁性板ケースの各収容部の大きさを磁性板よりも若干大きく形成して磁性板を収容し易くすることができる。そして、各収容部に収容された磁性板は、電気部品に平面視で重なる位置の磁性板同士の隙間の方が重ならない位置の隙間より狭くなるように配置されることで、素子に対する遮蔽効果を維持することができる。従って、磁性板ケースの各収容部に磁性板を収容する際の組立精度を下げて更に製造コストを下げることができる。

本発明によれば、分割された複数の磁性板で電気部品を覆う磁性材を構成することにより、製造コストが安価な非接触給電用のコイルユニットを提供することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

（ａ）は本発明の一実施形態に係るコイルユニットを説明するための概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図である。図１に示したコイルユニットの分解斜視図である。（ａ），（ｂ）は図２に示した磁性板ケースの収容部に収容される磁性板の配置を説明するための底面である。（ａ）は従来のコイルユニットを説明するための概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面矢視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１の（ａ）は本発明の一実施形態に係るコイルユニット１を説明するための概略平面図であり、図１の（ｂ）は図１の（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図である。なお、図１の（ａ）においては、磁性板ケース１０の図示を省略している。

図１に示すコイルユニット１は、車両（移動体）の床下に設置されて、図示しない固定体側（駐車スペース等）に設置された給電側ユニットから非接触で給電される受電側ユニットまたは給電側ユニットの筐体内部に収容されて使用されるコイルユニットである。

本実施形態のコイルユニット１は、図１及び図２に示すように、非接触給電システムにおけるコイル５と、底壁２及び周壁４を有して上部が開口した収容空間の内部にコイル５を収容するコイルケース３と、周壁４に沿って底壁２上に巻回されたコイル５の巻回中心部に配置されたコンデンサモジュール（電気部品）７と、コンデンサモジュール７を覆う磁性材である複数の磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、コイルケース３の開口を覆う蓋体としての磁性板ケース１０と、を備える。

コイルケース３における底壁２の中央部には、一対のコンデンサモジュール７が配置される収容凹部３３が設けられている。収容凹部３３に収容されたコンデンサモジュール７は、略矩形状の基板７１と、基板７１上に実装された複数の素子７３とを有する。このコンデンサモジュール７は、例えば、コイルユニット１の周囲にある金属の異物を検出する異物検出回路を構成する電気部品である。なお、本発明の電気部品は、コンデンサモジュール７に限らず、磁束から保護する必要がある各種の素子が実装された種々の電気部品に適用される。

本実施形態においては、４枚の磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを一組として４組の磁性板群８が、コンデンサモジュール７を覆うように並べて配置されている。これら磁性板群８における磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、コンデンサモジュール７（特に、素子７３の上部）を磁束から保護する役割を持ち、コイルケース３の収容凹部３３に収容されたコンデンサモジュール７全体を覆うように、矩形板状の複数のフェライト板で構成されている。勿論、本発明における磁性板は、フェライトに限らず種々の磁性体を用いることができることは云うまでもない。

各磁性板群８における磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、磁性板ケース１０の内面１２に形成された４組の磁性材収容部１１における４つの磁性材収容凹部（収容部）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにそれぞれ収容されて位置決めされる。そして、図１に示すように、複数の磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、コンデンサモジュール７に実装された素子７３に重ならない位置で分割されるように配置されている。

この様なコイルユニット１によれば、コイル５の巻回中心部（コイルケース３の中央部）に配置された一対のコンデンサモジュール７を覆う磁性材が、分割された複数の磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄで構成されることで、一枚当たりの大きさが抑えられる。そこで、磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの寸法バラツキを小さくして製造コストを下げることができる。

なお、複数の磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、素子７３に重ならない位置で分割されるように配置されることで、隣接した磁性板同士の間に隙間９Ａ，９Ｂが生じても、素子７３に対する遮蔽効果を維持することができる。
また、分割構造とされた複数の磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、磁性板同士の間に隙間９Ａ，９Ｂがあることで柔軟性が増し、コイルユニット１に加わる外力によって作用する曲げ応力が低減されるので、割れを防止することができる。

更に、図２に示すように、本実施形態の磁性板ケース１０の内面１２には、隣接した磁性板同士の各隙間９Ａ，９Ｂがコンデンサモジュール７に平面視で重ならない位置の隙間９Ｂよりコンデンサモジュール７に平面視で重なる位置の隙間９Ａの方が狭くなるように（図１参照）、磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを収容するための磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが形成されている。

更に詳しくは、図３の（ａ）に示すように、これら４つの磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが、４組の磁性材収容部１１を構成している。各磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの大きさは、磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄよりも若干大きく形成されている。そして、隣接した磁性材収容部１１同士の各隙間と、隣接した磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ同士の各隙間とが、それぞれ同じ間隔Ｓ１を有するように形成されている。

そして、磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが、磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにそれぞれ収容される際には、図３の（ｂ）に示すように、磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが磁性材収容部１１の中心に寄せられるようにして各磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに挿入される。磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに挿入された磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、例えば接着剤等によりそれぞれ仮固定される。
その結果、隣接した磁性板群８同士の各隙間９Ｂが間隔Ｓ２を有し、隣接した磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ同士の各隙間９Ａが間隔Ｓ１を有するように、磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが各磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに収容される。
そして、磁性板ケース１０がコイルケース３の開口を覆うように取付けられることで、複数の磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄがコンデンサモジュール７の上方を覆う。

従って、本実施形態のコイルユニット１によれば、複数の磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを所定位置に並べた状態で収容するための磁性板ケース１０の各磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの大きさを磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄよりも若干大きく形成して磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを収容し易くすることができる。そして、各磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに収容された磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、コンデンサモジュール７（図３の（ｂ）中の想像線参照）に平面視で重なる位置の磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ同士の隙間９Ａの間隔Ｓ１が、すくなくとも重ならない位置の隙間９Ｂの間隔Ｓ２より狭くなるように配置されることで、素子７３に対する遮蔽効果を維持することができる。従って、磁性板ケース１０の各磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを収容する際の組立精度を下げて更に製造コストを下げることができる。また、組立精度が下がることで、例えば自動組み立ても容易となる。

従って、本実施形態のコイルユニット１によれば、分割された複数の磁性板８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄでコンデンサモジュール７を覆う磁性材を構成することにより、製造コストが安価な非接触給電用のコイルユニット１を提供することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

ここで、上述した本発明に係る非接触給電用のコイルユニットの実施形態の特徴をそれぞれ以下に簡潔に纏めて列記する。
［１］非接触給電システムにおけるコイル（５）と、底壁（２）及び周壁（４）を有して上部が開口した収容空間の内部に前記コイルを収容するコイルケース（３）と、前記周壁に沿って前記底壁上に巻回された前記コイルの巻回中心部に配置された電気部品（コンデンサモジュール７）と、前記電気部品を覆う磁性材と、を備えたコイルユニットであって、
前記磁性材は、前記電気部品に実装された素子（７３）に重ならない位置で分割されるように配置された複数の磁性板（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）により構成されることを特徴とするコイルユニット（１）。
［２］前記複数の磁性板を所定位置に並べた状態で収容するための磁性板ケース（１０）を備え、隣接した前記磁性板同士の各隙間（９Ａ，９Ｂ）が前記電気部品に平面視で重ならない位置の隙間（９Ｂ）より前記電気部品に平面視で重なる位置の隙間（９Ａ）の方が狭くなるように、前記磁性板ケースの各収容部（磁性材収容凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）に前記各磁性板が収容されていることを特徴とする上記［１］に記載のコイルユニット。

１コイルユニット
２底壁
３コイルケース
４周壁
５コイル
７コンデンサモジュール（電気部品）
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ磁性板
９Ａ，９Ｂ隙間
１０磁性板ケース
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ磁性材収容凹部（収容部）
７３素子

Claims

非接触給電システムにおけるコイルと、底壁及び周壁を有して上部が開口した収容空間の内部に前記コイルを収容するコイルケースと、前記周壁に沿って前記底壁上に巻回された前記コイルの巻回中心部に配置された電気部品と、前記電気部品を覆う磁性材と、を備えたコイルユニットであって、
前記磁性材は、前記電気部品に実装された素子に重ならない位置で分割されるように配置された複数の磁性板により構成されることを特徴とするコイルユニット。
前記複数の磁性板を所定位置に並べた状態で収容するための磁性板ケースを備え、隣接した前記磁性板同士の各隙間が前記電気部品に平面視で重ならない位置の隙間より前記電気部品に平面視で重なる位置の隙間の方が狭くなるように、前記磁性板ケースの各収容部に前記各磁性板が収容されていることを特徴とする請求項１に記載のコイルユニット。