JP2019179906A - Coil unit, wireless transmission device, wireless power reception device and wireless power transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルユニット、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システムに関する。 The present invention relates to a coil unit, a wireless power transmission device, a wireless power reception device, and a wireless power transmission system.
ワイヤレス電力伝送技術が知られている。ワイヤレス電力伝送技術は、一次(送電)コイルと二次(受電)コイルとの間の電磁誘導作用を利用して、電力をワイヤレスで伝送する。
特許文献1は、コイル本体と、絶縁部材とを備えるワイヤレス電力伝送用コイルユニットを開示している。
Wireless power transmission technology is known. The wireless power transmission technology wirelessly transmits electric power by using an electromagnetic induction action between a primary (power transmission) coil and a secondary (power reception) coil.
ところで、ワイヤレス電力伝送技術の実際の使用では、送電コイル又は受電コイルに振動、衝撃等の外力が加えられる場合がある。そのため、コイルユニットには耐衝撃性が求められる。
しかしながら、特許文献1に記載のワイヤレス電力伝送用コイルユニットにあっては、コイルの耐衝撃性について検討の余地がある。
By the way, in actual use of the wireless power transmission technique, external force such as vibration or impact may be applied to the power transmission coil or the power reception coil. Therefore, the coil unit is required to have impact resistance.
However, in the coil unit for wireless power transmission described in
本発明は、耐衝撃性に優れるコイルユニット並びに前記コイルユニットを備えるワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システムを提供する。 The present invention provides a coil unit excellent in impact resistance, a wireless power transmission device including the coil unit, a wireless power reception device, and a wireless power transmission system.
本発明のコイルユニットは、導線が渦巻き状に巻かれている巻線部を有するコイルと、前記巻線部を内側に収容する収容部を有する基材とを備える。前記収容部は、前記巻線部の最外周側の導線と沿って形成される第1の壁面を有する第1の壁面部材と、前記巻線部の最内周側の導線と沿って形成される第2の壁面を有する第2の壁面部材とを有する。前記第1の壁面及び前記第2の壁面のいずれか一方又は両方が、前記巻線部の導線から離れて形成される突出部を有し、前記巻線部の導線と前記突出部との間に空間が形成されている。 The coil unit of the present invention includes a coil having a winding portion in which a conductive wire is wound in a spiral shape, and a base material having a housing portion that houses the winding portion inside. The accommodating portion is formed along a first wall surface member having a first wall surface formed along a conductor on the outermost periphery side of the winding portion, and a conductor on the innermost periphery side of the winding portion. And a second wall surface member having a second wall surface. Either one or both of the first wall surface and the second wall surface have a protruding portion formed away from the conductive wire of the winding portion, and between the conductive wire of the winding portion and the protruding portion. A space is formed.
本発明によれば、耐衝撃性に優れるコイルユニット並びに前記コイルユニットを備えるワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a wireless power transmission apparatus, a wireless power receiving apparatus, and a wireless power transmission system provided with the coil unit excellent in impact resistance, and the said coil unit can be provided.
以下、本実施形態について、図面を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面では、便宜上特徴部分を拡大して示している場合がある。各構成要素の寸法比率等は実際とは異なることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例である。本発明はこれらの例示に限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施可能である。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with appropriate reference to the drawings. In the drawings used in the following description, the characteristic part may be enlarged for convenience. The dimensional ratio of each component may differ from the actual one. The materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are examples. The present invention is not limited to these exemplifications, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention.
<ワイヤレス電力伝送システム>
まず、本発明の一実施形態として、例えば図1及び図2に示すワイヤレス電力伝送システム100について説明する。図1は、ワイヤレス電力伝送システム100の一例を示す構成図である。図2は、ワイヤレス電力伝送システム100の送電コイルユニット203及び受電コイルユニット301の構成を示す回路図である。
<Wireless power transmission system>
First, for example, a wireless
本実施形態のワイヤレス電力伝送システム100は、図1及び図2に示すように、電気自動車EVに搭載されたバッテリー(二次電池)に対してワイヤレス充電を行う。電気自動車EVは、バッテリーに充電された電力によりモーターを駆動して走行する電動車両(移動体)である。本実施形態では、ワイヤレス電力伝送システム100が電気自動車EVに適用されているが、他の実施形態ではワイヤレス電力伝送システムが電気自動車EV以外の移動体、モバイル機器等に適用されてもよい。
As illustrated in FIGS. 1 and 2, the wireless
ワイヤレス電力伝送システム100は、ワイヤレス送電装置200とワイヤレス受電装置300とを備える。ワイヤレス送電装置200は充電設備側の地面Gに設置されている。ワイヤレス受電装置300は電気自動車EVに搭載されている。
The wireless
ワイヤレス送電装置200は、変換回路201と送電回路202と送電コイルユニット203とを備える。ワイヤレス受電装置300は、受電コイルユニット301と、整流平滑回路303とを有する。負荷Vloadはワイヤレス受電装置300の外側に配置されている。
The wireless
変換回路201は、外部の商用電源Pと電気的に接続されて、商用電源Pから入力される交流電圧を所望の直流電圧に変換するAC/DC電源として機能する。変換回路201は、送電回路202と電気的に接続されている。変換回路201は、変換された直流電圧を送電回路202に供給する。
The
変換回路201については、送電回路202に対して直流電圧を出力するものであればよく、その構成は特に制限されない。変換回路201としては、交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路と力率改善を行うPFC(Power Factor Correction)回路とを組み合わせた変換回路;前記整流回路とスイッチングコンバータ等のスイッチング回路とを組み合わせた変換回路等が例示される。
The
送電回路202は、変換回路201から供給される直流電圧を交流電圧に変換する。送電回路202としては、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路等が例示される。送電回路202は、送電コイルユニット203と電気的に接続されている。送電回路202は、送電コイルユニット203が備える後述の第1のLC共振回路の共振周波数に基づいて駆動周波数が制御された交流電圧を送電コイルユニット203に供給する。
The
送電コイルユニット203は、第1のLC共振回路と図示略の基材とを備える。図示略の基材については、後述の「<コイルユニット>」の項で詳細に説明する。第1のLC共振回路は、送電コイルL1と送電側コンデンサC1とを含む。第1のLC共振回路の共振周波数を受電コイルユニット301側の共振周波数に近づける(一致させる場合も含む。)ことで、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送が可能となっている。なお、送電コイルユニット203は磁性体をさらに備えてもよい。また、他の実施形態において、送電コイルユニットはLC共振回路を備えなくてもよい。すなわち、他の実施形態において、送電コイルユニットは、送電側コンデンサを含まなくてもよい。
The power
本実施形態の送電コイルユニット203では、リアクトルLsが送電側コンデンサC1に対して直列に挿入された構成となっている。この構成の場合、送電コイルユニット203、受電コイルユニット301、整流平滑回路303及び負荷Vloadで構成されるワイヤレス電力伝送網のインピーダンスの虚部が正となるように制御しやすくなる。リアクトルLsは、送電コイルユニット203側の共振周波数よりも十分高い周波数成分に対してハイインピーダンスとなる。これにより、高周波成分を除去するフィルターとして機能できる。
The power
送電コイルL1は、ワイヤレス電力伝送用コイルにより構成されている。本実施形態の送電コイルL1は、電気自動車EVのフロア下と向かい合うように、地面Gの上に設置又は地面Gに埋設されている。なお、本実施形態では、送電コイルL1(送電コイルユニット203)が変換回路201とともに地面Gの上に設置された構成となっている。
The power transmission coil L1 is configured by a wireless power transmission coil. The power transmission coil L1 of the present embodiment is installed on the ground G or embedded in the ground G so as to face the lower floor of the electric vehicle EV. In the present embodiment, the power transmission coil L1 (power transmission coil unit 203) is installed on the ground G together with the
送電側コンデンサC1は、共振周波数を調整する機能を有している。本実施形態の送電側コンデンサC1は、送電コイルL1に対して直列に接続された第1のコンデンサC11と、送電コイルL1に対して並列に接続された第2のコンデンサC12とにより構成されているが、このような構成に限定されない。例えば、送電コイルL1に直列に接続された第1のコンデンサC11のみからなる構成でもよい。 The power transmission side capacitor C1 has a function of adjusting the resonance frequency. The power transmission side capacitor C1 of the present embodiment is configured by a first capacitor C11 connected in series to the power transmission coil L1 and a second capacitor C12 connected in parallel to the power transmission coil L1. However, it is not limited to such a configuration. For example, the structure which consists only of the 1st capacitor | condenser C11 connected in series with the power transmission coil L1 may be sufficient.
受電コイルユニット301は、第2のLC共振回路と図示略の基材とを備える。図示略の基材については、後述の「<コイルユニット>」の項で詳細に説明する。
第2のLC共振回路は、受電コイルL2と、受電側コンデンサC2とを含む。第2のLC共振回路の共振周波数を送電コイルユニット203側の共振周波数に近づける(一致させる場合も含む。)ことで、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送が可能となっている。なお、受電コイルユニット301は磁性体をさらに備えてもよい。また、他の実施形態において、受電コイルユニットはLC共振回路を備えなくてもよい。すなわち、他の実施形態において、受電コイルユニットは、受電側コンデンサを含まなくてもよい。
The power
The second LC resonance circuit includes a power receiving coil L2 and a power receiving side capacitor C2. By making the resonance frequency of the second LC resonance circuit closer to the resonance frequency on the power
本実施形態の受電コイルユニット301では、リアクトルLrが受電側コンデンサC2に対して直列に挿入された構成となっている。この構成の場合、リアクトルLrは、受電コイルユニット301側の共振周波数よりも十分高い周波数成分に対してハイインピーダンスとなる。これにより、高周波成分を除去するフィルターとして機能できる。
The power
受電コイルL2は、ワイヤレス電力伝送用コイルにより構成されている。本実施形態の受電コイルL2は、上述した地面Gの上に設置又は地面Gに埋設された送電コイルL1と向かい合うように、電気自動車EVのフロア下に設置されている。 The power receiving coil L2 is configured by a wireless power transmission coil. The power receiving coil L2 of this embodiment is installed under the floor of the electric vehicle EV so as to face the power transmitting coil L1 installed on the ground G or embedded in the ground G.
受電側コンデンサC2は、共振周波数を調整する機能を有している。本実施形態の受電側コンデンサC2は、受電コイルL2に対して直列に接続された第3のコンデンサC21と、受電コイルL2に対して並列に接続された第4のコンデンサC22とにより構成されているが、このような構成に限定されない。例えば、受電コイルL2に直列に接続された第3のコンデンサC21のみからなる構成でもよい。 The power receiving side capacitor C2 has a function of adjusting the resonance frequency. The power receiving side capacitor C2 of the present embodiment is configured by a third capacitor C21 connected in series to the power receiving coil L2 and a fourth capacitor C22 connected in parallel to the power receiving coil L2. However, it is not limited to such a configuration. For example, the structure which consists only of the 3rd capacitor | condenser C21 connected in series with the receiving coil L2 may be sufficient.
整流平滑回路303は、受電コイルユニット301と電気的に接続されて、受電コイルL2から供給される交流電圧を整流して直流電圧に変換する。整流平滑回路303としては、1つのスイッチング素子又はダイオードと平滑コンデンサとから構成される半波整流平滑回路;ブリッジ接続された4つのスイッチング素子又はダイオードと平滑コンデンサとから構成される全波整流平滑回路等が例示される。整流平滑回路303は、負荷Vloadと電気的に接続されている。整流平滑回路303は、変換された直流電力を負荷Vloadに供給する。なお、ワイヤレス受電装置300では、整流平滑回路303と負荷Vloadとの間に充電回路を備えた構成としてもよい。
The rectifying /
負荷Vloadは、整流平滑回路303の出力端子の間に接続されて、整流平滑回路303から直流電圧が供給される。負荷Vloadとしては、上述した電気自動車EVに搭載されたバッテリー、モーター等が例示される。
The load Vload is connected between the output terminals of the rectifying /
負荷Vloadは、電力の需要状態(貯蔵状態又は消費状態)によって、等価抵抗値が時間とともに変わる抵抗負荷とみなすことができる。なお、整流平滑回路303での消費電力は、負荷Vloadでの消費電力に比べて十分小さい。
The load Vload can be regarded as a resistance load whose equivalent resistance value varies with time depending on the power demand state (storage state or consumption state). The power consumption in the rectifying /
以上説明した構成を備える電力伝送システム100では、送電コイルユニット203と受電コイルユニット301との間における共振(共鳴)現象を利用した磁界共鳴方式によって、ワイヤレス送電装置200からワイヤレス受電装置300に向けて、電力をワイヤレスで伝送できる。すなわち、この磁界共鳴方式では、第1のLC共振回路の共振周波数と第2のLC共振回路の共振周波数とを近づけて(一致させる場合も含む。)、この共振周波数付近の高周波電流及び電圧を送電コイルユニット203に印加し、電磁的に共振(共鳴)させた受電コイルユニット301に電力をワイヤレスで伝送(供給)することが可能である。なお、ワイヤレス送電装置200及びワイヤレス受電装置300は、ワイヤレス送電装置200とワイヤレス受電装置300との間で通信を行う通信回路を備えてもよい。
In the
したがって、本実施形態の電力伝送システム100では、充電ケーブルとの接続を行わずに、充電設備側から供給される電力をワイヤレスで電気自動車EVに伝送しながら、この電気自動車EVに搭載されたバッテリーに対してワイヤレス充電を行うことが可能である。
Therefore, in the
<コイルユニット>
(第1の実施形態)
次に、一実施形態である第1の実施形態に係るコイルユニットとして、図3に示すコイルユニット1について説明する。図3は、コイルユニット1の平面図である。
図3に示すように、コイルユニット1は、コイル10と基材20を備える。コイル10は送電側コイルL1としても受電側コイルL2としても用いることができる。
コイルユニット1においては、コイル10と基材20とが図示略の筐体に収容されている。なお、コイルユニット1は、コンデンサ及び磁性体のいずれか一方又は両方をさらに備えてもよい。コイルユニット1がコンデンサ及び磁性体のいずれか一方又は両方をさらに備える場合、コンデンサ、磁性体は特に限定されない。
<Coil unit>
(First embodiment)
Next, the
As shown in FIG. 3, the
In the
コイル10は、巻線部11と第1の配線部12と第2の配線部13とを有する。
巻線部11は導線14が渦巻き状に巻かれている部分である。導線14は、特に限定されない。導線14は、例えば銅、アルミニウム等を含むリッツ線でもよい。
第1の配線部12は、導線14が巻線部11から巻線部11の最外周側で延長されている部分である。第2の配線部13は、導線14が巻線部11から巻線部11の最内周側で延長されている部分である。
The
The winding
The
基材20は収容部21と主面22と中空部23とを有する。収容部21は主面22上に設けられている。主面22上の平面領域は、収容部21の内側の平面領域と収容部21の外側の平面領域とに収容部21によって区切られている。中空部23は主面22の中央部分に形成されている中空状の空間領域である。なお、他の実施形態において基材は中空部を有さなくてもよい。
The
収容部21は、第1の壁面部材51と第2の壁面部材52とを有する。第1の壁面部材51は第1の壁面24を有する。第2の壁面部材52は第2の壁面25を有する。
第1の壁面24は、巻線部11の最外周側の導線14と沿って形成される壁面である。そのため、第1の壁面24は収容部21の外周壁として機能する。具体的には、第1の壁面24は、主面22に設けられている。第1の壁面24により、巻線部11の最外周の導線14の位置が固定される。そして、第1の壁面24により収容部21の内側の平面領域と収容部21の外側の平面領域とが、巻線部11の最外周側で区切られている。
第2の壁面25は、巻線部11の最内周側の導線14と沿って形成される壁面である。そのため、第2の壁面25は収容部21の内周壁として機能する。具体的には、第2の壁面25は、主面22に設けられている。第2の壁面25により、巻線部11の最内周の導線14の位置が固定される。そして、第2の壁面25により、収容部21の内側の平面領域と収容部21の外側の空間領域とが、巻線部11の最内周側で区切られている。
The
The
The
収容部21は、収容部21の内側に巻線部11を収容する。コイルユニット1においては、収容部21の内側の平面領域の主面22に巻線部11が配置されている。そして、巻線部11の導線14は、収容部21の内側の平面領域の主面22と接している。
第1の壁面24には、第1の引出口26が形成されている。第1の引出口26では、巻線部11の最外周側の導線14が収容部21の内側から外側に引き出される。第2の壁面25には、第2の引出口27が形成されている。第2の引出口27では、巻線部11の最内周側の導線14が収容部21の内側から外側に引き出される。
第1の引出口26及び第2の引出口27からそれぞれ引き出されている導線14は、図示略の電気部品と接続されてもよい。また、第1の引出口26には、第1の配線部12の導線14が固定されてもよく、第2の引出口27には、第2の配線部13の導線14が固定されてもよい。これにより、コイル10の導線14の位置がずれにくくなる。
The
A
The conducting
コイルユニット1においては、第1の壁面24及び第2の壁面25の両方が、巻線部11の導線14から離れて形成される突出部28,29を有する。具体的には第1の壁面24が突出部28を有し、第2の壁面25が突出部29を有する。巻線部11の導線14と突出部28との間には空間30が形成され、巻線部11の導線14と突出部29との間には空間31が形成されている。
図3に示すコイルユニット1において、空間30の幅W1の長さ及び幅W1と直交する方向の長さは、巻線部11の導線14の線幅Rに対し3R以上が好ましい。幅W1の長さは、巻線部11の導線14から突出部28が離れる方向の幅の長さである。これにより、コイルユニット1が耐衝撃性にさらに優れる。なお、幅W1と直交する方向とは、突出部28が導線14から離れる方向であり、コイルの軸方向と直交する方向である。
図3に示すコイルユニット1において、空間31の幅W2の長さ及び幅W2と直交する方向の長さは、巻線部11の導線14の線幅Rに対し3R以上が好ましい。幅W2の長さは、巻線部11の導線14から突出部29が離れる方向の幅の長さである。これにより、コイルユニット1が耐衝撃性にさらに優れる。なお、幅W2と直交する方向とは、突出部28が導線14から離れる方向であり、コイルの軸方向と直交する方向である。
In the
In the
In the
コイルユニット1においては、収容部21が第1の溝32をさらに有する。
第1の溝32は、収容部21の内側の主面22が直線状壁面24aと直線状壁面24bとによって区切られることで形成されている。直線状壁面24a及び直線状壁面24bは、第1の壁面24の一部の外周壁を構成し、互いに平行であり対向する壁面部分である。
第1の溝32は、直線状壁面24a及び直線状壁面24bと平行な向きに収容部21の内側の平面領域に形成されている。
第1の溝32は収容部21の内側から外側に貫通するように基材20に形成されている溝状の空間領域である。コイルユニット1においては、第1の溝32は、収容部21の内側から基材20の端部にかけて形成されている。その結果、熱電対等の温度測定器を基材20の端部から収容部21の内側に直線的に挿入でき、巻線部11の温度測定等の状態管理の実施がさらに容易となる。
In the
The 1st groove |
The
The
基材20は図示略の面をさらに有する。図示略の面は、主面22と平行であり、主面22と対向する。図示略の面と主面22との間の距離は、一定であることが好ましい。この場合、前記距離を基材20の厚みとすることができる。基材20の厚みは特に限定されないが、例えば、0.5〜5.0mmとすることができる。
The
基材20は絶縁部材で構成されている。絶縁部材は特に限定されないが、ガラス、樹脂等が例示される。ただし、絶縁部材としては樹脂が好ましい。樹脂の具体例としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)等が例示される。
コイルユニット1においては、基材20がボビンの形態である。ボビンはコイル10の導線14をきれいに巻き、コイル10の導線14の形状を保持するための部品である。
The
In the
図4は他の実施形態にかかるコイルユニット2の平面図である。以下のコイルユニット2に関する説明において、コイルユニット2の構成とコイルユニット1の構成とで同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。コイルユニット2とコイルユニット1とで重複する構成について、説明を省略する。
FIG. 4 is a plan view of a
コイルユニット2においては、第1の壁面24及び第2の壁面25の両方が、巻線部11の導線14から離れて形成される突出部33,34を有する。巻線部11の導線14と突出部33との間には空間35が形成され、巻線部11の導線14と突出部34との間には空間36が形成されている。
さらに、第1の引出口26及び第2の引出口27の両方は、突出部33,34にそれぞれ形成されている。具体的には第1の壁面24が突出部33を有し、第2の壁面25が突出部34を有する。そして、第1の引出口26は突出部33に形成され、第2の引出口27は突出部34に形成される。その結果、第1の引出口26及び第2の引出口27の導線14の周囲にそれぞれ空間35,36が形成される。
In the
Furthermore, both the
本実施形態ではコイルユニット1(2)を一例として、第1の壁面及び第2の壁面において、突出部の壁面が導線と接する部分の壁面から垂直に曲げられて形成されている形態を示すが、導線14と第1の壁面及び第2の壁面と間の空間は、空間の導線から離れる方向の幅の長さが漸次広くなるように形成されてもよい。
In the present embodiment, the coil unit 1 (2) is taken as an example, and in the first wall surface and the second wall surface, the wall surface of the protruding portion is formed by being bent vertically from the wall surface of the portion in contact with the conductor. The space between the
本実施形態ではコイルユニット1(2)において、一例として、第1の配線部12の導線14が基材20の外周側の領域に向かって延長され、第2の配線部13の導線14が中空部23に向かって延長されている形態を示すが、第1の配線部12及び第2の配線部13の導線14が延長される向きは特に限定されない。
In the present embodiment, in the coil unit 1 (2), as an example, the
(作用効果)
以上説明したコイルユニット1(2)にあっては、第1の壁面24及び第2の壁面25が突出部28,29(33,34)を有し、空間30,31(35,36)が形成されているため、コイルユニット1又はその端子接続部分に外力が加わった際には、空間30,31(35,36)が緩衝領域として機能し、応力が緩和されやすくなる。よって、コイルユニット1(2)は、耐衝撃性に優れる。
(Function and effect)
In the coil unit 1 (2) described above, the
ところで、特許文献1に記載のワイヤレス電力伝送用コイルユニットは、上述のコイルの耐衝撃性の課題に加えて、下記の問題が生じることがあった。
ワイヤレス電力伝送技術ではコイルユニットには、薄型化、小型化が求められている。そのため、コイル10とコイル10以外の電気部品との端子接続部分についても薄型化、小型化が求められている。コイルユニット1(2)における端子接続部分としては、第1の配線部12、第2の配線部13等がある。
By the way, the coil unit for wireless power transmission described in
In the wireless power transmission technology, the coil unit is required to be thin and small. For this reason, the terminal connection portion between the
一方でコイルユニットの製造においては、導線を巻いてコイルを製造する際に、第1の配線部12及び第2の配線部13の導線14の長さが一定の長さとなりにくく、第1の配線部12及び第2の配線部13の導線14の長さが長く、各引出口を超える場合があった。通常、これら主に2つの場合には、第1の配線部12及び第2の配線部13の導線14の長さ調整が行われ、寸法精度が担保されている。
ところが、上述のようにコイルユニットにおいては端子接続部分の薄型化、小型化が求められている。そのため、端子接続の作業に加えて、導線の長さ調整の作業も困難になることがあった。
On the other hand, in the manufacture of the coil unit, when the coil is manufactured by winding the conducting wire, the length of the
However, as described above, the coil unit is required to be thin and small in the terminal connection portion. For this reason, in addition to the work of connecting the terminals, the work of adjusting the length of the conducting wire may be difficult.
この端子接続の作業及び導線の長さ調整の作業上の課題に対し、コイルユニット1(2)によれば、第1の壁面24及び第2の壁面25の両方が、突出部28,29(33,34)を有し、空間30,31(35,36)が形成されているため、空間30,31(35,36)で導線14を直接操作することで、各配線部の導線の長さ調整の作業が容易となる。
According to the coil unit 1 (2), both the
また、あえて配線部の導線が長くなるように巻線部を作製し、配線部の導線と電気部品と端子接続の作業を容易にし、その後、空間30,31(35,36)に余剰分の導線を収め、配線部の導線の長さを調整することも可能である。このように、薄型化、小型化が求められている中であっても、コイルユニット1(2)にあっては、コイルの長さの調整作業と端子接続作業が容易となり、生産性が向上する。したがってコイルユニット1(2)によれば、耐衝撃性に優れるだけでなく、コイルユニットの薄型化及び小型化と生産性の向上とを両立できる。
In addition, the winding part is prepared so that the conductive wire of the wiring part becomes long, and the conductive work of the wiring part, the electrical component, and the terminal connection work are facilitated, and then the surplus portion is filled in the
コイルユニット1(2)にあっては、収容部21が第1の溝32を有するため、巻線部11の導線14を極力曲げることなくコイルユニット1(2)の外部に導線14を直線的に引き出すことが可能となり、長さの調整作業の際にもコイル10に余計な負荷がかかりにくくなる。
コイルユニット1(2)にあっては、第1の溝32が収容部21の内側で形成されているため、作業性がさらに向上する。
In the coil unit 1 (2), since the
In the coil unit 1 (2), since the
さらに、コイルユニット1において空間30,31の幅W1,W2が3R以上である場合、空間30,31の幅がコイル10の導線の幅に対して十分確保されるようになるため、コイルの導線の形状を無理なく変形でき、作業の際にコイルにかかる負荷を抑制できるようになる。
また、コイルユニット2にあっては、第1の引出口26及び第2の引出口27が突出部に形成され、第1の引出口26及び第2の引出口27の導線14の周囲にそれぞれ空間35,36が形成されているため、作業性がさらに向上する。
Further, when the widths W 1 and W 2 of the
Further, in the
(第2の実施形態)
図5は、一実施形態である第2の実施形態に係るコイルユニット3の平面図である。図6は、他の実施形態に係るコイルユニット4の平面図である。図7は、他の実施形態に係るコイルユニット5の平面図である。
以下の説明において、コイルユニット3〜5の構成とコイルユニット1,2の構成とで同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。コイルユニット3〜5とコイルユニット1,2とで重複する構成について、説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a plan view of the
In the following description, the same reference numerals are given to configurations having the same or similar functions in the configurations of the
コイルユニット3は、コイル10と、基材20とを備える。基材20は収容部21を有する。収容部21は、第1の壁面部材51と第2の壁面部材52とを有する。
第1の壁面部材51は第1の壁面24と、第1の区画壁面37とを有する。第1の区画壁面37は、巻線部11の導線の外周側に沿って形成される。
第2の壁面部材52は、第2の壁面25と、第2の区画壁面38とを有する。第2の区画壁面38は、巻線部11の導線の内周側に沿って形成される。
第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の間に巻線部11の導線が収容される。
第1の壁面部材51及び第2の壁面部材52のいずれか一方又は両方が、巻線部11の導線から離れて形成される突出部を有し、巻線部11の導線と突出部との間に空間が形成されている。
The
The
The second
The conducting wire of the winding
Either one or both of the first
コイルユニット3においては、第1の壁面部材51が第1の区画壁面37をさらに有し、第2の壁面部材52が第2の区画壁面38をさらに有する。第1の区画壁面37は巻線部11の導線14の外周側に沿って形成される渦巻き状の壁面であり、第1の壁面24が導線14に沿って最外周側から内周側に向かって延長されている部分である。第2の区画壁面38は巻線部11の導線14の内周側に沿って形成される渦巻き状の壁面であり、第2の壁面25が導線14に沿って最内周側から外周側に向かって延長されている部分である。その結果、第1の区画壁面37は、第1の壁面24と一体的に形成され、第2の区画壁面38は、第2の壁面25と一体的に形成されている。
In the
図5に示すように、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38は、巻線部11の導線14に沿って収容部21の内側の平面領域に設けられている。その結果、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の間には、溝状の空間領域が形成される。
このように形成されている溝状の空間領域に巻線部11の導線14が一本ずつ収容されている。さらに、巻線部11の最外周側の導線14は、第1の壁面24と第2の区画壁面38との間に収容され、巻線部11の最内周側の導線14は、第2の壁面25と第1の区画壁面37との間に収容されている。このように、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38は、巻線部11の導線14を収容する部材としても機能する。これにより、導線14の位置の変動を一巻ごとに抑制でき、第1の配線部12及び第2の配線部13における導線14の長さの調整作業が容易になる。また、電力伝送コイルとしてのコイルの特性変化を抑制できる。なお、他の実施形態において、第2の溝には巻線部の導線が複数本ずつ収容されてもよい。
As shown in FIG. 5, the first
The conducting
図5に示すように、コイルユニット3においては、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の両方が、突出部39,40を有する。具体的には、第1の区画壁面37が突出部39を有し、第2の区画壁面38が突出部40を有する。突出部39は、巻線部11の最内周側の導線から巻線部11の外周側に向かって離れて形成される。突出部40は、巻線部11の最外周側の導線から巻線部11の内周側に向かって離れて形成される。巻線部の導線14と突出部39との間には空間41が形成され、巻線部の導線14と突出部40との間には空間42が形成されている。
なお、コイルユニット3においては、第1の区画壁面37は収容部21の外周壁である第1の壁面24と巻線部の導線14に沿って連続し、第2の区画壁面38は収容部21の内周壁である第2の壁面25と巻線部の導線14に沿って連続している。すなわち、第1の区画壁面37は第1の壁面24と一体的に構成されてもよく、第2の区画壁面38は第2の壁面25と一体的に構成されてもよい。
As shown in FIG. 5, in the
In the
第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さ(すなわち、溝状の空間領域の深さ)は、特に限定されない。ただし、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さは、導線14の直径より大きく、導線14の直径の1.2倍以下が好ましい。第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さが導線14の直径より大きいと、コイルユニット1に振動、衝撃等の外力が加わった際にコイル10と他の部材との接触を防止しやすくなる。また、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さが導線14の直径の1.2倍以下であると、コイルユニット1をさらに薄型化できる。そのため、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さが導線14の直径より大きく、導線14の直径の1.2倍以下であると、コイルユニット1の薄型化と、コイル10と他の部材との接触の防止とを両立できる。
なお、コイルユニット1に対する振動、衝撃等の外力による影響が少ない場合、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さを導線16の直径以下とすることが好ましい。これにより、コイルユニット1をさらに薄型化できる。
The height of the first
In addition, when there is little influence by external forces, such as a vibration and an impact with respect to the
本実施形態ではコイルユニット3において、一例として、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の間に溝状の空間領域が形成される形態を示すが、他の形態例においては、溝状の空間領域は、収容部21の内側の平面領域を彫り込むようにして形成されてもよい。すなわち、収容部21の内側の平面領域上の基材20を彫り込むことで巻線部11の導線14を配置する溝状の空間領域を形成してもよい。
In the present embodiment, in the
図6に示すように、第1の引出口26及び第2の引出口27の両方は、突出部33,34にそれぞれ形成され、巻線部11の導線14との間には空間35、36が形成されてもよい。このようにコイルユニット4にあっては、第1の引出口26及び第2の引出口27の導線14の周囲にそれぞれ空間35,36が形成されているため、作業性がさらに向上する。
As shown in FIG. 6, both the
図7に示すコイルユニット5においては、第1の区画壁面37が第1の突出部43を有し、第2の区画壁面38が第2の突出部44を有する。第1の突出部43は、巻線部11の導線14から巻線部11の外周側に向かって離れて形成される。第2の突出部44は、巻線部11の導線14から巻線部11の内周側に向かって離れて形成される。
第1の突出部43と巻線部11の導線14との間には第1の空間45が形成され、第2の突出部44と巻線部11の導線14との間には第2の空間46が形成されている。
コイルユニット5のように、第1の突出部43と第2の突出部44とは、巻線部11の最外周側と最内周側の間の領域で形成されてもよい。具体的にコイルユニット5においては、第1の空間45と第2の空間46とが同一部分の導線14を挟み込むように形成されている。このようにコイルユニット5にあっては、同一部分の導線14を挟み込むようにして第1の空間45及び第2の空間46が形成されているため、作業性がさらに向上する。
In the
A
Like the
以上説明したコイルユニット3〜5にあっては、第1の壁面部材及び第2の壁面部材のいずれか一方又は両方が、巻線部11の導線14から離れて形成される突出部を有し、巻線部11の導線14と突出部との間に空間が形成されているため、コイルユニット1,2と同様の作用効果が得られる。よって、コイルユニット3〜5も耐衝撃性に優れ、コイルユニットの薄型化及び小型化と生産性の向上とを両立できる。
In the
1〜5…コイルユニット、10…コイル、11…巻線部、12…第1の配線部、13…第2の配線部、14…導線、20…基材、21…収容部、22…主面、23…中空部、24…第1の壁面、25…第2の壁面、26…第1の引出口、27…第2の引出口、28,29,33,34,39,40,43,44…突出部、30,31,35,36,41,42,45,46…空間、32…第1の溝、37…第1の区画壁面、38…第2の区画壁面、51…第1の壁面部材、52…第2の壁面部材、100…ワイヤレス電力伝送システム、200…ワイヤレス送電装置、201…電源回路、202…駆動回路、203…送電側共振器、300…ワイヤレス受電装置、301…受電側共振器、303…整流回路、L1…送電側コイル、L2…受電側コイル、C1…送電側キャパシタ、C2…受電側キャパシタ、EV…電気自動車、R…線幅、Vload…負荷、W1,W2…空間の幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-5 ... Coil unit, 10 ... Coil, 11 ... Winding part, 12 ... 1st wiring part, 13 ... 2nd wiring part, 14 ... Conductor, 20 ... Base material, 21 ... Housing part, 22 ... Main Surface, 23 ... hollow portion, 24 ... first wall surface, 25 ... second wall surface, 26 ... first outlet port, 27 ... second outlet port, 28, 29, 33, 34, 39, 40, 43 , 44 ... Projection, 30, 31, 35, 36, 41, 42, 45, 46 ... space, 32 ... first groove, 37 ... first partition wall surface, 38 ... second partition wall surface, 51 ... first DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記巻線部を内側に収容する収容部を有する基材と、
を備え、
前記収容部は、
前記巻線部の最外周側の導線と沿って形成される第1の壁面を有する第1の壁面部材と、
前記巻線部の最内周側の導線と沿って形成される第2の壁面を有する第2の壁面部材と、
を有し、
前記第1の壁面及び前記第2の壁面のいずれか一方又は両方が、前記巻線部の導線から離れて形成される突出部を有し、前記巻線部の導線と前記突出部との間に空間が形成されている、コイルユニット。 A coil having a winding portion in which a conducting wire is spirally wound;
A base material having an accommodating portion for accommodating the winding portion inside;
With
The accommodating portion is
A first wall member having a first wall surface formed along the outermost conductive wire of the winding portion;
A second wall surface member having a second wall surface formed along the innermost conductor of the winding portion;
Have
Either one or both of the first wall surface and the second wall surface have a protruding portion formed away from the conductive wire of the winding portion, and between the conductive wire of the winding portion and the protruding portion. A coil unit in which a space is formed.
前記第2の壁面には、前記巻線部の最内周側の導線が前記収容部の内側から外側に引き出される第2の引出口が形成されている、請求項1に記載のコイルユニット。 The first wall surface is provided with a first outlet through which the outermost conductor of the winding portion is drawn out from the inside of the housing portion,
2. The coil unit according to claim 1, wherein the second wall surface is provided with a second lead-out port through which a conductor on the innermost peripheral side of the winding portion is drawn from the inside to the outside of the housing portion.
前記第2の壁面部材が、前記巻線部の導線の内周側に沿って形成される第2の区画壁面をさらに有し、
前記第1の区画壁面及び前記第2の区画壁面の間に前記巻線部の導線が収容される、請求項1〜5のいずれか一項に記載のコイルユニット。 The first wall surface member further includes a first partition wall surface formed along the outer peripheral side of the conducting wire of the winding portion,
The second wall surface member further has a second partition wall surface formed along the inner peripheral side of the conducting wire of the winding portion,
The coil unit as described in any one of Claims 1-5 by which the conducting wire of the said coil | winding part is accommodated between a said 1st division wall surface and a said 2nd division wall surface.
前記巻線部を内側に収容する収容部を有する基材と、
を備え、
前記収容部は、
前記巻線部の最外周側の導線と沿って形成される第1の壁面と、前記巻線部の導線の外周側に沿って形成される第1の区画壁面とを有する第1の壁面部材と、
前記巻線部の最内周側の導線と沿って形成される第2の壁面と、前記巻線部の導線の内周側に沿って形成される第2の区画壁面とを有する第2の壁面部材と、
を有し、
前記第1の区画壁面及び前記第2の区画壁面の間に前記巻線部の導線が収容され、
前記第1の壁面部材及び前記第2の壁面部材のいずれか一方又は両方が、前記巻線部の導線から離れて形成される突出部を有し、前記巻線部の導線と前記突出部との間に空間が形成されている、コイルユニット。 A coil having a winding portion in which a conducting wire is spirally wound;
A base material having an accommodating portion for accommodating the winding portion inside;
With
The accommodating portion is
A first wall surface member having a first wall surface formed along the outermost conductor of the winding portion and a first partition wall surface formed along the outer periphery of the conductor of the winding portion. When,
A second wall surface formed along the innermost conductor of the winding portion and a second partition wall surface formed along the inner periphery of the conductor of the winding portion. A wall member;
Have
The conducting wire of the winding portion is accommodated between the first partition wall surface and the second partition wall surface,
Either one or both of the first wall member and the second wall member have a protrusion formed away from the conductor of the winding part, and the conductor of the winding part and the protrusion A coil unit in which a space is formed.
前記第2の区画壁面が前記巻線部の導線から前記巻線部の内周側に向かって離れて形成される第2の突出部を有し、
前記巻線部の導線と前記第1の突出部との間に第1の空間が形成され、
前記巻線部の導線と前記第2の突出部との間に第2の空間が形成され、
前記第1の空間と前記第2の空間とが同一部分の導線を挟み込むように形成されている、請求項7に記載のコイルユニット。 The first partition wall surface has a first projecting portion formed away from the conductor of the winding portion toward the outer peripheral side of the winding portion;
The second partition wall surface has a second protrusion formed away from the conductor of the winding portion toward the inner peripheral side of the winding portion;
A first space is formed between the conductor of the winding portion and the first protrusion,
A second space is formed between the conductor of the winding part and the second protrusion,
The coil unit according to claim 7, wherein the first space and the second space are formed so as to sandwich the same portion of the conducting wire.
請求項1〜8のいずれか一項に記載のコイルユニットを備える、ワイヤレス送電装置。 A wireless power transmission device for transmitting power wirelessly,
A wireless power transmission apparatus comprising the coil unit according to claim 1.
請求項1〜8のいずれか一項に記載のコイルユニットを備える、ワイヤレス受電装置。 A wireless power receiving device for receiving power wirelessly,
A wireless power receiving apparatus comprising the coil unit according to claim 1.
前記ワイヤレス送電装置及び前記ワイヤレス受電装置の少なくとも一方は、請求項1〜8のいずれか一項に記載のコイルユニットを備える、ワイヤレス電力伝送システム。 A wireless power transmission system that wirelessly transmits power from a wireless power transmitting device to a wireless power receiving device,
A wireless power transmission system, wherein at least one of the wireless power transmission device and the wireless power reception device includes the coil unit according to any one of claims 1 to 8.
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