JP2017103320A - 送電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルコアへの損傷の発生を回避することが可能な構造を備える送電装置を提供する。
【解決手段】分割フェライトコア２２１の中心部領域には、送電コイル２２Ｌの巻回方向に沿った孔幅が、送電コイル２２Ｌの半径方向の孔幅以下の貫通孔２２１ｈが設けられ、ボビン２２３には、分割フェライトコアに設けられた貫通孔２２１ｈを挿通するボビン側支持ピン２２３Ｐが設けられ、本体ケース４０には、ボビン側支持ピン２２３Ｐに対向する位置に、ケース側支持ピン４０Ｐが設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、受電装置に非接触で電力を送電する送電装置に関する。

特許文献１〜５に開示されているように、受電装置に非接触で電力を送電する送電装置や、送電装置から非接触で電力を受電する受電装置が知られている。特許文献６（特開２００８−１２０２３９号公報）に開示されているように、非接触で電力を送受電するこれらの装置は、対向面および背面を有する略板状のコイルコアと、このコイルコアの対向面上に設けられた環状のコイルとを備える。対向面とは、送電装置の場合には送電コイルコアのうちの受電装置に近い側の表面であり、受電装置の場合には受電コイルコアのうちの送電装置に近い側の表面である。

特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報 特開２００８−１２０２３９号公報

近年、送電効率を高めるための対策の一つとして、コイルコアの形状の改善が挙げられる。例えば、環状に巻回された送電コイルに対向配置されるコイルコアにおいては、分割フェライトコアが用いられ、さらに、各分割フェライトコアは、環状の送電コイルに対して半径方向に放射状に配置することが考えられている。

このような配置におけるコイルコアは、細長い形状になり易く、そのため、外部から外力が加わった場合に、コイルコアへの変形の発生を回避する構造を開発する必要がある。

本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、コイルコアへの損傷の発生を回避することが可能な構造を備える送電装置を提供することにある。

受電装置に対向するように配置された状態で上記受電装置に非接触で電力を送電する送電装置であって、環状に巻回された送電コイルと、上記送電コイルを保持するボビンと、上記ボビンを挟んで上記送電コイルに対して反対側に配置される、複数に分割された分割コイルコアと、上記分割コイルコアを支持する上記ボビンとは反対側から支持するプレートと、上記プレートを挟んで上記分割コイルコアとは反対側に位置する本体ケースと、を備える。

上記分割コイルコアの中心部領域には、上記送電コイルの巻回方向に沿った孔幅が、上記送電コイルの半径方向の孔幅以下の貫通孔が設けられ、上記ボビンには、上記分割コイルコアに設けられた上記貫通孔を挿通するボビン側支持ピンが設けられ、上記本体ケースには、上記ボビン側支持ピンに対向する位置に、ケース側支持ピンが設けられている。

この送電装置においては、蓋部材の上方から外力が加わった場合には、蓋部材が下方に向けて変形しボビンに当接する。さらに、ボビンに加わった外力によりボビンが変形しようとするが、ボビン側支持ピンが、ケース側支持ピンによって支持されていることから、ボビンの変形は抑制されることになる。

上記の構成によれば、ボビンの変形が抑制される構成を有することで、コイルコアへの損傷の発生を回避することが可能な構造を備える送電装置を提供することが可能になる。

非接触充電システムを示す模式図である。 非接触充電システムの回路構成を示す図である。 送電装置に用いられるフェライトコアの配置のみを示す図である。 送電装置の内部構造を示す部分断面図である。 関連技術における送電装置の内部構造を示す部分断面図である。 関連技術における送電装置の課題を示す部分断面図である。

本発明に基づいた一例における実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。図においては、実際の寸法比率では記載しておらず、構造の理解を容易にするために、一部比率を異ならせて記載している。

図１は、非接触充電システム１を模式的に示している。非接触充電システム１は、受電装置１０および送電装置２０を備える。受電装置１０は、筐体１１と、筐体１１の中に収容されたコイルユニット１２とを含む。コイルユニット１２は、フェライトコア、ボビン、および、受電コイルを有する。送電装置２０は、筐体２１と、筐体２１の中に収容されたコイルユニット２２とを含む。本実施の形態では、受電装置１０は車両２に搭載されており、送電装置２０は地面に設置されている。

図２は、非接触充電システム１の回路構成を示している。受電装置１０のコイルユニット１２は、受電コイル１２Ｌ、コンデンサ１２Ｃ、フィルタユニット１３，１４、および整流器１２Ｆを含む。整流器１２Ｆは、図示しない複数のスイッチング素子を含む。受電装置１０は、送電装置２０から非接触で電力を受電する。受電装置１０（受電コイル１２Ｌ）が受電した交流電力は、整流器１２Ｆによって直流電力に変換され、バッテリ１２Ｂに供給される。

受電装置１０のフィルタユニット１３は、コンデンサ１２Ｃと整流器１２Ｆとの間に設けられ、受電装置１０のフィルタユニット１４は、受電コイル１２Ｌと整流器１２Ｆとの間に設けられる。フィルタユニット１３，１４は、整流器１２Ｆが駆動することで生じるノイズが受電コイル１２Ｌから外部に放射されることを抑制する。

送電装置２０のコイルユニット２２は、送電コイル２２Ｌ、送電コイルコア（図３にし示すフェライトコア２２０）、コンデンサ２２Ｃ、フィルタユニット２３，２４、および周波数変換器２２Ｆを含む。周波数変換器２２Ｆは、図示しない複数のスイッチング素子を含む。周波数変換器２２Ｆは、電源２２Ｂから供給される交流電流の周波数を変更し、電圧を昇圧して、送電コイル２２Ｌに供給する。

送電装置２０のフィルタユニット２３は、コンデンサ２２Ｃと周波数変換器２２Ｆとの間に設けられ、送電装置２０のフィルタユニット２４は、送電コイル２２Ｌと周波数変換器２２Ｆとの間に設けられる。フィルタユニット２３，２４と周波数変換器２２Ｆとの間に、送電コイル２２Ｌに対して並列になるようにコンデンサを接続してもよい。フィルタユニット２３，２４は、周波数変換器２２Ｆが駆動することで生じるノイズが送電コイル２２Ｌから外部に放射されることを抑制する。

図１を再び参照して、送電装置２０は、受電装置１０に対向するように配置された状態で、受電装置１０に非接触で電力を送電する。受電装置１０は、送電装置２０に対向するように配置された状態で送電装置２０から非接触で電力を受電する。図１に示す例においては、受電装置１０が車両２の底面に配置され、送電装置２０が地面に設置されているため、電力伝送の際には、受電装置１０と送電装置２０とは上下方向に対向する。

本実施の形態においては、送電装置２０に対向する受電装置１０から送電装置２０に向かう方向は、下方向Ｄになる。受電装置１０に対向する送電装置２０から受電装置１０に向かう方向は、上方向Ｕになる。上記の各方向は、受電装置１０の搭載位置および送電装置２０の配置位置に応じて異なり得るものである。

（送電装置２０のコイルユニット２２の構成）
図３に、送電装置２０のコイルユニット２２に用いられるコイルコアとしてのフェライトコア２２０の配置のみを示す。送電効率を高めるための対策の一つとして、フェライトコア２２０を分割フェライトコアにし、環状の送電コイル２２Ｌに対して半径方向に放射状に配置している。コーナー領域に配置される分割フェライトコア２２１は半径方向に沿って縦長に延びる台形形状であり、他の領域に配置される分割フェライトコア２２２は半径方向に沿って縦長に延びる長方形形状である。

分割フェライトコア２２１の中心領域には、貫通孔２２１ｈが形成されている。同様に、分割フェライトコア２２２の中心領域にも、貫通孔２２２ｈが形成されている。貫通孔２２１ｈおよび貫通孔２２２ｈは、いずれも送電コイル２２Ｌの巻回方向（コイルの周方向）に沿った孔幅（Ｗ１）が、送電コイル２２Ｌの半径方向に沿った孔幅（Ｗ２）以下の寸法関係となっており、電磁気特性への影響を抑制する開口形状を有している。

図４に、送電装置２０の内部構造について説明する。図３中のＩＶ−ＩＶ線矢視に対応する部分断面図である。送電装置２０は、本体ケース４０、および、蓋部材５０を有する。本体ケース４０および蓋部材５０により筐体２１を構成する。筐体２１の内部には、支持プレート３０が配置されている。支持プレート３０の上には、図３で示した分割フェライトコア２２１が配置されている。

分割フェライトコア２２１の上には、送電コイル２２Ｌ、および、送電コイル２２Ｌが巻回されたボビン２２３が配置されている。蓋部材５０は、分割フェライトコア２２２、ボビン２２３、および、送電コイル２２Ｌを覆うようにして、本体ケース４０に取付られている。

ボビン２２３は、分割フェライトコア２２１に設けられた貫通孔２２１ｈを挿通するボビン側支持ピン２２３Ｐが設けられている。ボビン側支持ピン２２３Ｐは、ボビン２２３に別体に設けられても良いし、一体に設けられてもよい。同様に、本体ケース４０にも、ボビン側支持ピン２２３Ｐに対向する位置に、ケース側支持ピン４０Ｐが設けられている。ケース側支持ピン４０Ｐは、本体ケース４０に別体に設けられても良いし、一体に設けられてもよい。

上記構成からなる送電装置２０においては、蓋部材５０の上方から外力が加わった場合には、蓋部材５０が下方に向けて変形しボビン２２３に当接する。さらに、ボビン２２３に加わった外力によりボビン２２３が変形しようとするが、本実施の形態では、ボビン側支持ピン２２３Ｐが、ケース側支持ピン４０Ｐによって支持されていることから、ボビン２２３の変形は抑制されることとなる。その結果、分割フェライトコア２２１への損傷の発生を回避することが可能となる。

なお、上記では、分割フェライトコア２２１が位置する図３中のＩＶ−ＩＶ線矢視に対応する断面を用いて説明しているが、他の分割フェライトコア２２１、および、分割フェライトコア２２２が配置されている領域においても同様の構成を有している。

一方、図５および図６に、比較例としての構造を示す。図５に示す送電装置２０の基本的構成は上記実施の形態の送電装置２０と同じであるが、フェライトコアの貫通孔２２１ｈ、２２２ｈ、ボビン側支持ピン２２１Ｐ、および、ケース側支持ピン４０Ｐは設けられていない。その結果、図６に示すように、蓋部材５０の上方から外力が加わった場合には、蓋部材５０が下方に向けて変形しボビン２２３に当接する。さらに、ボビン２２３に加わった外力によりボビン２２３が変形し、その結果、ボビン２２３が分割フェライトコア２２１に接触して、分割フェライトコア２２１に外力が加わることになる。これにより、電磁気特性が悪化することが考えられる。

以上、本実施の形態における送電装置２０によれば、送電装置２０の筐体２１を構成する蓋部材５０に外力が加わった場合であっても、内部に位置するボビン２２３の変形を防止できることから、電磁気特性の悪化を回避することが可能となる。なお、本実施の形態の構成を受電装置１０側に適用した場合にも同様の作用効果を得ることが可能である。

なお、今回開示された実施の形態は全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全ての変更が含まれることが意図される。

本発明は、受電装置に非接触で電力を送電する送電装置、および送電装置から非接触で電力を受電する受電装置に適用することができる。

１ 非接触充電システム、２ 車両、１０ 受電装置、１１ 筐体、１２ コイルユニット、１２Ｂ バッテリ、１２Ｃ，２２Ｃ コンデンサ、１２Ｆ 整流器、１２Ｌ 受電コイル、１３，１４，２３，２４ フィルタユニット、２０ 送電装置、２１ 筐体、２２ コイルユニット、２２Ｂ 電源、２２Ｆ 周波数変換器、２２Ｌ 送電コイル、４０Ｐ ケース側支持ピン、２２０ フェライトコア、２２１，２２２ 分割フェライトコア、２２１ｈ，２２２ｈ 貫通孔、２２３ ボビン、２２３Ｐ ボビン側支持ピン。

Claims (1)

1. 受電装置に対向するように配置された状態で前記受電装置に非接触で電力を送電する送電装置であって、
   環状に巻回された送電コイルと、
   前記送電コイルを保持するボビンと、
   前記ボビンを挟んで前記送電コイルに対して反対側に配置される、複数に分割された分割コイルコアと、
   前記分割コイルコアを支持する前記ボビンとは反対側から支持するプレートと、
   前記プレートを挟んで前記分割コイルコアとは反対側に位置する本体ケースと、
   を備え、
   前記分割コイルコアの中心部領域には、前記送電コイルの巻回方向に沿った孔幅が、前記送電コイルの半径方向の孔幅以下の貫通孔が設けられ、
   前記ボビンには、前記分割コイルコアに設けられた前記貫通孔を挿通するボビン側支持ピンが設けられ、
   前記本体ケースには、前記ボビン側支持ピンに対向する位置に、ケース側支持ピンが設けられている、送電装置。

Images