JP2018029096A - コイルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電装置および送電装置のようなコイルユニットにおいて、外部からの外力から電気機器などを保護することができると共に、電気機器などを収容することができる収容スペースを確保する。【解決手段】コイル８ユニットは、外部の固定部材に配置される金属製のケース本体２１と、ケース本体２１を覆うように設けられた樹脂製の蓋２２とを含み、ケース２０と、電気素子１７と、ケース２０内に収容された支持板と、支持板の下面５０に配置されたフェライト板２５と、フェライト板２５に配置された渦巻型のコイル８とを備える。上記ケース本体２１は、コイル８と対向する部分を支持する金属製の金属支持部を含む。上記蓋２２は、主板５５と、主板５５からケース本体２１に向けて延びるように形成されるた樹脂製の樹脂支持部５８とを含む。【選択図】図３

Description

本開示は、コイルユニットに関し、特に、非接触充電システムに用いられるコイルユニットに関する。

従来から非接触充電システムに用いられる受電装置および送電装置について各種提案されている。

たとえば、特開２０１６−１２９１９１号公報に記載された受電装置は、ケースと、ケース内に収容された金属板、受電コイル、フェライトおよびコンデンサとを含む。

ケースは、金属製の天板部と、この天板部を下方から覆うように設けられた樹脂製の蓋とを含む。

金属板は、ケース内に配置されており、この金属板の下面にフェライトおよび受電コイルが配置されている。

金属板は平坦部と平坦部の中央から下方に向けて突出する突出部とを含み、平坦部の下面にフェライトおよび受電コイルが配置されている。コイルは突出部の周囲を取り囲むように形成されている。そして、コンデンサなどの電気機器は、突出部内に配置されると共に天板部と金属板との間に配置されている。

特開２０１６−１２９１９１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２０１３−１５４８１５号公報

上記特開２０１６−１２９１９１号公報に記載された受電装置において、受電装置の中央部が地面などと干渉した場合に、金属板の突出部が変形して電気機器が損傷するおそれがある。

本発明者等は、上記のような課題に鑑みて、下記のような新たな受電装置について検討した。発明者等の検討した受電装置は、天板部に形成された金属製の支持柱を含み、この支持柱は、金属板の中央部を支持するように形成されている。

そして、発明者等は、上記の受電装置においては、金属製の支持柱と、電気機器との間の沿面距離を確保する必要が生じ、結果として、電気機器を配置することができるスペースが実質的に少なくなることを見出した。

なお、上記のような課題は、受電装置のみならず、送電装置においても同様に生じる課題である。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、受電装置および送電装置のようなコイルユニットにおいて、外部からの外力から電気機器などを保護することができると共に、電気機器などを収容することができる収容スペースを確保することができるコイルユニットを提供することである。

本開示のコイルユニットは、外部の固定部材に配置される金属製のケース本体と、ケース本体を覆うように設けられた樹脂製の蓋とを含み、内部に収容空間が形成されたケースと、ケース内に収容された電気素子と、ケース本体と対向する第１主表面と、第１主表面の反対側に位置する第２主表面とを含み、ケース内に収容された支持板と、支持板の第２主表面に配置されたフェライトと、フェライトに配置されると共に中空部が形成された渦巻型のコイルとを備える。上記ケース本体は、第１主表面のうち、コイルと対向する部分を支持する金属製の金属支持部を含む。上記蓋は、主板と、主板からケース本体に向けて延びるように形成された樹脂製の樹脂支持部とを含む。上記樹脂支持部は、一端がケース本体によって支持される。

上記のコイルユニットによれば、金属支持部は、支持板のうちコイルおよびフェライトが設けられた部分を支持しており、当該部分が大きく変形することが抑制されている。このため、コイルが変形したり、フェライトが割れたりすることを抑制することができる。さらに、金属支持部と樹脂支持部とが外力を支持するため、コイルユニットが大きく変形することを抑制することができ、コイルユニット内のフェライトやコイルおよび電気機器が損傷することが抑制されている。そして、樹脂支持部は樹脂によって形成されているため、電気機器と樹脂支持部との間の沿面距離を確保する必要がなく、樹脂支持部の近くにも電気機器を配置することができ、電気機器の収容スペースを広く確保することができる。

本開示のコイルユニットによれば、外部からの外力から電気機器などを保護することができると共に、電気機器などを収容することができる収容スペースを確保することができる。

非接触充電システム１を模式的に示す模式図である。 非接触充電システム１を模式的に示す電気回路図である。 コイルユニット４を示す分解斜視図である。 コイルユニット４を模式的に示す断面図である。

図１から図４を用いて、実施の形態に係るコイルユニットについて説明する。なお、図１から図４に示す構成のうち、同一の構成または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する場合がある。

図１は、非接触充電システム１を模式的に示す模式図であり、図２は、非接触充電システム１を模式的に示す電気回路図である。なお、図１などにおいて、「Ｕ」は、上方向を示す。「Ｄ」は、下方向を示す。図１および図２に示すように、非接触充電システム１は、コイルユニット４およびバッテリ７が搭載された車両２と、車両２の外部に設けられたコイルユニット３とを含む。

コイルユニット４は、車両２のフロアパネル１５の下面に設けられており、コイルユニット３から非接触で電力を受電する。なお、コイルユニット４の搭載位置としては、フロアパネル１５のみならず、たとえば、フロアパネル１５の下面に設けられたバッテリの下面に配置するようにしてもよい。

コイルユニット４は、共振器５と、共振器５に接続された整流器６とを含む。共振器５は、受電コイル８およびコンデンサ９とを含み、受電コイル８およびコンデンサ９によってＬＣ共振回路が形成されている。整流器６は、共振器５が受電した交流電力を直流電力に変換して、バッテリ７に供給する。

コイルユニット３は地面や地面に配置された固定板などに固定されている。コイルユニット３は、共振器１４と、変換器１１とを含む。共振器１４は、送電コイル１２とコンデンサ１３とを含み、送電コイル１２およびコンデンサ１３によってＬＣ共振回路が形成されている。

変換器１１は、電源１０に接続されており、電源１０から供給される交流電流の周波数を調整すると共に、電圧を調整して、共振器１４に供給する。

図３は、コイルユニット４を示す分解斜視図である。この図３に示すように、コイルユニット４は、収容ケース２０と、収容ケース２０内に収容された受電コイル８、ボビン２３、フェライト板２４、支持板２５および基板２６とを含む。

収容ケース２０は、フロアパネル１５またはフロアパネル１５の下面に設けられたバッテリケースなどに固定されるケース本体２１と、ケース本体２１を下方から覆うように設けられた樹脂蓋２２とを含む。ケース本体２１は、たとえば、アルミニウムやアルミニウム合金によって形成されている。

ケース本体２１は、天板部３０と、天板部３０の下面３３に形成された環状壁部３１と、環状壁部３１内に配置された複数の支持壁３２とを含む。天板部３０の外周縁部には、外方に向けて突出する台座３４および張出部２７が形成されている。台座３４には、ネジ穴３５が形成されており、張出部２７にもネジ穴２８が形成されている。そして、ボルト４２がネジ穴３５に挿入され、ボルト４２は、車両２のフロアパネルやフロアパネルの下面に配置されたバッテリケースなどにケース本体２１（収容ケース２０）を固定する。なお、ボルト４２は、鉄などによって形成されている。

環状壁部３１は、天板部３０の周縁部に沿って延びている。環状壁部３１と、天板部３０の外周縁部との間には、複数のボス３８が配置されており、ボス３８には穴部３９が形成されている。

基板２６は、ケース本体２１の下面３３側に固定されており、この基板２６の下面５０には、コンデンサ９や整流器６などの電気機器１７が実装されている。基板２６には、支持壁３２が挿入される複数のスリット２９が形成されている。

支持板２５は、基板２６の下面５０側に配置されている。支持板２５は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。

支持板２５は板状に形成されており、ケース本体２１と対向する上面１８と、上面１８の反対側に位置する下面１９とを含む。

支持板２５は、平坦面状に形成された平坦部３６と、平坦部３６の中央部から下方に向けて突出するように形成された突出部３７とを含む。突出部３７の中央部には、穴部４０が形成されている。

フェライト板２４は、支持板２５の下面１９側に配置されている。フェライト板２４は、板状に形成されている。フェライト板２４は、厚さ方向ＴＤに配列する上面４４および下面４５を含む。

フェライト板２４は、環状に配置された複数の分割フェライト板２４Ａを含み、フェライト板２４の中央部には中空部５１が配置されている。なお、分割フェライト板２４Ａは、支持板２５の平坦部３６に配置されており、中空部５１に支持板２５の突出部３７が配置される。

フェライト板２４の下面４５側には、ボビン２３が配置されている。ボビン２３は、樹脂などによって形成されており、ボビン２３は板状に形成されており、厚さ方向に配列する下面５２および上面５３を含む。ボビン２３の中央部には下面５２から上面５３に貫通する中空部５４が形成されており、ボビン２３の下面５２には、中空部５４の周囲を取り囲むようにコイル溝４３が形成されている。

ボビン２３の外周縁部には、複数のピン１６が形成されており、各ピン１６は上方に向けて突出している。このピン１６がボス３８の穴部３９に挿入されることで、ボビン２３がケース本体２１に固定される。

受電コイル８は、コイル溝４３に収容されている。受電コイル８は、厚さ方向ＴＤに延びる巻回軸線Ｏ１の周囲を取り囲むように形成されている。なお、この図３に示す例においては、巻回軸線Ｏ１は、上下方向に延びている。受電コイル８は、渦巻型コイルであり、中央部に中空部４９が形成されている。

樹脂蓋２２は、受電コイル８の下方に配置されている。樹脂蓋２２は、主板５５と、主板５５の外周縁部から上方に立ち上がる周壁部５６と、周壁部５６の上端辺から外方に入りだす鍔部５７と、鍔部５７に形成された複数の張出部４６と、主板５５の上面の中央から上方に向けて突出する樹脂支持軸５８とを含む。

張出部４６は、鍔部５７の外周縁部に間隔をあけて形成されており、各張出部４６には穴部４７が形成されている。樹脂蓋２２は、ボルト４８によって、ケース本体２１に固定されている。ボルト４８は、樹脂蓋２２の穴部４７と、ケース本体２１のネジ穴２８とに挿入され、樹脂蓋２２をケース本体２１に固定する。なお、ボルト４８は鉄などによって形成されている。

図４は、コイルユニット４を模式的に示す断面図である。この図４に示すように、ケース本体２１は、天板部３０の下面３３の中央部に形成された台座６０と、台座６０よりもケース本体２１の外周縁部側に形成された台座６１と、支持壁３２とを含む。

支持壁３２は、支持板２５の上面１８を支持しており、支持壁３２は、支持部６３と支持部６４とを含む。

支持部６３は、上面１８のうちボビン２３の中空部５４と厚さ方向に隣り合う部分を支持する。支持部６４は、支持板２５の上面１８のうち、受電コイル８と対向する部分（上下方向において受電コイル８と重なり合う部分）に形成されている。

台座６１は、支持部６３と天板部３０との付根部に形成されており、台座６１は、基板２６の上面７０を支持している。台座６０は、天板部３０の略中央部またはその近傍に配置されている。

基板２６には、スリット２９が形成されており、スリット２９には支持部６３が挿入されており、支持部６３の下端部が支持板２５の上面１８に達している。基板２６の中央部には、下面５０から上面７０に貫通する穴部７１が形成されている。基板２６の下面５０には、複数の電気機器１７が配置されている。

支持板２５は、平坦部３６と、平坦部３６の中央部から下方に向けて突出する突出部３７とを含み、突出部３７の中央部には穴部４０が形成されている。

支持板２５の平坦部３６および基板２６の間の距離は、支持板２５の突出部３７および基板２６の間の距離よりも短い。

複数の電気機器１７は、平坦部３６と対向する位置に設けられた電気機器１７Ｃと、突出部３７と対向する位置に設けられた電気機器１７Ａ，１７Ｂとを含み、電気機器１７Ａ，１７Ｂの高さは、電気機器１７Ｃの高さよりも高い。

換言すれば、高さの高い電気機器を下面５０のうち、突出部３７と対向する部分に配置することができる。

ボビン２３は、支持板２５の下面１９に配置されており、フェライト板２４は、支持板２５の下面１９とボビン２３の上面５３との間に配置されている。

受電コイル８は、下面５２に形成されたコイル溝４３内に収容されており、樹脂蓋２２は、ボビン２３の下面５２側に配置されている。

樹脂支持軸５８は、下端部が主板５５に接続されており、主板５５から天板部３０の台座６０に向けて延びている。樹脂支持軸５８は、受電コイル８の中空部４９、ボビン２３の中空部５４、フェライト板２４の中空部５１、支持板２５の穴部４０および基板２６の穴部７１を通り、樹脂支持軸５８の上端部は台座６０に支持されている。

上記のように構成されたコイルユニット４を搭載した車両２が岩石路などのように凹凸のある路面を走行すると、コイルユニット４と地面（岩石）とが接触する場合がある。

この際、樹脂蓋２２の中央部付近に加えられた外力は、樹脂支持軸５８によって支持され、コイルユニット４が変形することを抑制することができる。また、樹脂蓋２２の中央部から離れた位置において、樹脂蓋２２に加えられた荷重は、主板５５、ボビン２３、および支持板２５を通して、支持壁３２によって支持される。

このように、コイルユニット４が地面などと接触したとしても、コイルユニット４が大きく変形することが抑制されており、フェライト板２４や電気機器１７が損傷することを抑制することができる。また、支持部６４は、支持板２５のうち受電コイル８およびフェライト板２４が配置された平坦部３６を支持しており、当該平坦部３６が変形することを抑制する。平坦部３６の変形が抑制されているため、平坦部３６に配置されたフェライト板２４が割れたり、受電コイル８が大きく変形することを抑制することができる。

ここで、樹脂支持軸５８は、突出部３７を貫通しており、基板２６のうち突出部３７と対向する部分には、高さの高い複数の電気機器１７Ａ，１７Ｂが配置されている。

樹脂支持軸５８は、樹脂製であるため、電気機器１７Ａ、１７Ｂとの沿面距離を確保する必要がなく、電気機器１７Ａ，１７Ｂを樹脂支持軸５８に近接させて配置することができる。

仮に、樹脂支持軸５８に代えて、天板部３０から下方に突出すると共に主板５５を支持する金属製の支持軸を設けた場合には、当該金属製の支持軸と電気機器１７Ａ，１７Ｂとの間の沿面距離を確保する必要が生じる。その一方で、樹脂支持軸５８は、樹脂部材であるため、樹脂支持軸５８と電気機器１７Ａ，１７Ｂとの間の沿面距離を設ける必要がなく、電気機器１７Ａ，１７Ｂを樹脂支持軸５８に近接させて配置することができる。

このように、本実施の形態に係るコイルユニット４においては、外部からの荷重からコイルユニット４内の部材および電気機器１７を保護することができると共に、電気機器１７の搭載スペースを広く確保することができる。なお、上記の例においては、樹脂支持軸５８は、受電コイル８の中空部４９を通るように形成されているが、中空部４９を通るように配置されていることは必須の構成ではない。

上記の実施の形態においては、車両２に搭載されたコイルユニット４について説明したが、送電装置側のコイルユニット３にも適用することができる。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。

１ 非接触充電システム、２ 車両、３，４ コイルユニット、５，１４ 共振器、６ 整流器、７ バッテリ、８ 受電コイル、９，１３ コンデンサ、１０ 電源、１１ 変換器、１２ 送電コイル、１５ フロアパネル、１６ ピン、１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ 電気機器、１８，４４，５３，７０ 上面、１９，３３，４５，５０，５２ 下面、２０ 収容ケース、２１ ケース本体、２２ 樹脂蓋、２３ ボビン、２４ フェライト板、２４Ａ 分割フェライト板、２５ 支持板、２６ 基板、２７，４６ 張出部、２８，３５ ネジ穴、２９ スリット、３０ 天板部、３１ 環状壁部、３２ 支持壁、３４，６０，６１ 台座、３６ 平坦部、３７ 突出部、３８ ボス、３９，４０，４７，７１ 穴部、４２，４８ ボルト、４３ コイル溝、４９，５１，５４ 中空部、５５ 主板、５６ 周壁部、５７ 鍔部、５８ 樹脂支持軸、６２，６３，６４ 支持部、Ｏ１ 巻回軸線、ＴＤ 厚さ方向。

Claims (1)

1. 外部の固定部材に配置される金属製のケース本体と、前記ケース本体を覆うように設けられた樹脂製の蓋とを含み、内部に収容空間が形成されたケースと、
   前記ケース内に収容された電気素子と、
   前記ケース本体と対向する第１主表面と、前記第１主表面の反対側に位置する第２主表面とを含み、前記ケース内に収容された支持板と、
   前記支持板の前記第２主表面に配置されたフェライトと、
   前記フェライトに配置されると共に中空部が形成された渦巻型のコイルと、
   を備え、
   前記ケース本体は、前記第１主表面のうち、前記コイルと対向する部分を支持する金属製の金属支持部を含み、
   前記蓋は、主板と、前記主板から前記ケース本体に向けて延びるように形成された樹脂製の樹脂支持部とを含み、
   前記樹脂支持部は、一端が前記ケース本体によって支持された、コイルユニット。

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