JP3139648B2 - 電磁給電装置 - Google Patents

電磁給電装置

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JP3139648B2 JP04301095A JP30109592A JP3139648B2 JP 3139648 B2 JP3139648 B2 JP 3139648B2 JP 04301095 A JP04301095 A JP 04301095A JP 30109592 A JP30109592 A JP 30109592A JP 3139648 B2 JP3139648 B2 JP 3139648B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁給電装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一次コイルが巻装された一次コアと二次
コイルが巻装された二次コアとを突き合わせて有ギャッ
プ磁気回路を構成し、一次コイルから二次コイルに給電
する電磁給電方式が公知であり、一次コア及び二次コア
の形状としては、コ字形(特開昭63−151006号
公報)、E字形、同軸円筒形(特開昭63−24033
1号公報)が知られている。E字形コア及び同軸円筒形
コアは断面が三脚となるので、本明細書では三脚型コア
と呼ぶ。
【0003】すなわち、上記した従来の三脚型コアを用
いる電磁給電装置では、断面がE字状の一次コアに一次
コイルを、断面がE字状の二次コアに二次コイルを巻装
し、両コアを突き合わせて給電を行う。また、三脚型コ
アの代わりにコ字状コアを突き合わせてロ字状の有ギャ
ップ磁気回路を構成することもでき、この場合を二脚型
コアと呼ぶ。
【0004】コアには通常、積層磁性シートが採用され
るが、鉄損低減のために高周波化を図る場合にはフェラ
イトが採用される。このようなフェライトコアは脆いの
でコア同士を強く突き合せると、突き合せ端面が欠けた
り割れたりする場合があり、これを防止するために、実
開昭61−177417号公報は、両コアの突き合せ端
面をナイロンやテフロンといった樹脂層で被覆してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記公報
の提案では、フェライトコアの破損防止に有効であるが
ギャップが樹脂層の約2倍の厚さだけ拡大する。電磁給
電装置ではギャップ長の僅かな増加が電磁変換効率の大
幅な低下を招くので、このような樹脂層の被着は実用上
大きな問題がある。
【0006】またコアを積層磁性シートで構成する場合
でも、突き合せ端面に積層面が露出することになるので
突き合せ端面の平坦性が悪く、そのために両コアの突き
合せ端面を突き合せた場合、両突き合せ端面間に無視で
きないギャップが生じてしまい、上記と同様に大幅に電
力変換効率(二次側有効電力/一次側有効電力)が低下
してしまう。
【0007】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、突き合せ端面におけるフェライトの破損防止や積
層磁性シートのギャップ損失の低減を実現可能な電磁給
電装置を提供することを、その解決すべき課題としてい
る。
【0008】第1発明の電磁給電装置は、フェライト又
は積層磁性シートからなり突き合わせにより有ギャップ
磁気回路を構成する一次コア及び二次コアと、前記一次
コアに巻装される一次コイルと、前記二次コアに巻装さ
れる二次コイルとを備える電磁給電装置において、高透
磁性を有し前記両コアの少なくとも一方の突き合せ端面
に貼着される薄平板状の磁性体部を備え、前記磁性体部
は、軟磁性をもつ磁性粒子が分散されたゴム板からなる
ことを特徴としている。
【0009】第2発明の電磁給電装置は、フェライト又
は積層磁性シートからなり突き合わせにより有ギャップ
磁気回路を構成する一次コア及び二次コアと、前記一次
コアに巻装される一次コイルと、前記二次コアに巻装さ
れる二次コイルとを備える電磁給電装置において、高透
磁性を有し前記両コアの少なくとも一方の突き合せ端面
に貼着される薄平板状の介装シートを備え、前記介装シ
ートは、非磁性及び弾性を有して前記コアの前記突き合
せ端面に貼着されたシート状の非磁性支持部と、高透磁
性を有して互いに所定距離離れて前記非磁性支持部上に
分散配置された磁性体部と、非磁性及び弾性を有して前
記非磁性支持部と一体に形成されるとともに前記磁性体
部の側面に密着しつつ前記磁性体部の間の隙間から前記
磁性体部よりも高く突出する非磁性突起部とを有する
とを特徴としている。
【0010】第3発明は、第2発明において更に、請求
項2記載の電磁給電装置において、前記磁性体部は、軟
磁性をもつ磁性粒子が分散されたゴム板からなることを
特徴としている。積層磁性シートとしては、積層珪素鋼
板やアモルファス磁性体からなるシートを積層したもの
を用いることができる。
【0011】コアがフェライトを素材とする場合、第1
発明では磁性粒子が分散されたゴム板からなる磁性体部
が弾性変形してコアの突き合せ端面を衝撃から保護す
る。第2発明では、弾性を有して磁性体部の間から相手
コア側に突出する非磁性突起部が弾性変形してコアの突
き合せ端面を衝撃から保護する。第3発明では、上記二
つの作用によりコアの突き合せ端面を衝撃から保護す
る。
【0012】このためにコア突き合せ時の衝撃により、
フェライトコアの突き合せ端面割れや欠けが生じるの
を防止することができる。また、コアが積層磁性シート
を素材とする場合、突き合せ端面に露出する積層面の凹
凸を補償し、平坦化する。このためにこの部分の飽和磁
束密度や磁気抵抗を改善して、ギャップ損失を低減し、
電力変換効率を向上することができる。
【0013】
【実施例】
(実施例1)本発明の電磁給電装置の一実施例を図1に
示す。この電磁給電装置は、一次コア1及び一次コイル
2からなる給電部と、二次コア3及び二次コイル4から
なる受電部からなる。この例では受電部は固定、給電部
は手動乃至自動で変位可能となっており、両コア1、3
の突き合せ端面15、35を着脱可能に突き合せて有ギ
ャップの三脚型閉磁路鉄心を形成している。
【0014】一次コア1及び二次コア3は、突き合わせ
た状態で積層磁性シート又はフェライトを素材として同
形に形成され、それぞれ円盤状の基部11、31と、基
部11、31の軸心に沿って直立する円柱状の中央脚部
12、32と、基部11、31の外周部から中央脚部1
2、32と同方向に直立する円筒状の端脚部13、33
とからなる。突き合せ端面15は中央脚部12及び端脚
部13の先端面により構成され、突き合せ端面35は中
央脚部32及び端脚部33の先端面により構成され、両
突き合せ端面15、35が突き合せられている。
【0015】一次コイル2は一次コア1の中央脚部11
に巻装され、二次コイル4は二次コア3に巻装されてい
る。また、両コイル2、4の開口側表面には薄肉の樹脂
層5が被着され、コイル2、4を保護している。樹脂層
5としては、ナイロン66、テフロンなどの樹脂や耐熱
ゴム系素材(例えばシリコンゴムやふっそゴム)を採用
することができる。
【0016】更に各突き合せ端面15、35には、薄平
板状の磁性体部6が貼着されている本実施例の特徴を
なす磁性体部6は、図2に示すように軟磁性粒子61、
たとえばパーマロイなどのヒステリシスの小さい粒子を
混入したゴム板60からなり、接着剤により接着されて
いる。磁性体部6の厚さは約10μm〜2mmとした。
軟磁性粒子の充填密度は数十%程度とされる。このよう
な膜状又は板状の微粒子混入樹脂部材の製造方法は周知
であるのでここでは述べない。
【0017】以下、この装置の動作を説明する。図1の
状態に両コア1、3を突き合せて、一次コイル2に通電
すると両コア1、3間に有ギャップ磁気回路が形成さ
れ、二次コイル4に出力電圧が誘導される。本実施例で
は、コア1、3の突き合せ端面15、35に磁性体部6
を貼着しているので、以下の効果を奏することができ
る。
【0018】第1に、磁性体部6は突き合せ端面15、
35を保護するので、コア1、3の突き合せ時に、衝撃
は磁性体部6で吸収されたり分散されたりするので、衝
撃が突き合せ端面15、35特にその一部の領域に集中
することがなく、その結果、コア1、3が欠けたり割れ
たりするのを防止する。また、磁性体部6がコア1、3
の突き合せ端面15、35の機械強度自体を向上する。
【0019】第2に、磁性体部6は弾性を有するので、
上記衝撃を緩和して、コア1、3が欠けたり割れたりす
のを防止する。第3に、磁性体部6が高透磁性の磁性
粒子が混入されたゴム板であるので、従来のように樹脂
膜で突き合せ端面15、35を保護する場合に比較して
突き合せ端面15、35間のギャップを縮小したのと同
様の効果が得られ、これにより有ギャップ磁気回路の磁
気抵抗を大幅に低減でき、漏れ磁束及び励磁電流を低減
し、電力変換効率を向上することができる。
【0020】第4に、磁性体部6を高透磁性の磁性粒子
をゴムに混入して形成しているので、コア1、3を突き
合せた場合に、コアなどの重量により、又は、他の付勢
手段でギャップ縮小方向に一方又は両方のコア1、3を
付勢することにより、磁性体部6を圧縮することがで
き、その結果、磁性体部6内の磁性粒子密度が向上して
更に磁気抵抗を低減できる。
【0021】第5に、樹脂層5も突き合わせた時の衝撃
を緩和することができる。上記実施例において、例えば
以下の変形態様が実施可能である。磁性体部6はコア
1、3の外表面などにも貼着することができる。また、
樹脂層5をコア1、3の外表面などにも貼着することが
できる。磁性粒子としてはファイバーなどでもよい。
【0022】
【0023】コア1、3はフェライトコアの代わりに積
層珪素鋼板などの積層磁性シートを用いることができ
る。このような積層磁性シートは、突き合せ端面15、
35に積層端面が露出するために凹凸が生じ易い。この
ような凹凸はギャップ損失の増大を生じるが、本実施例
のような磁性体部6を設けることにより上記凹凸を埋め
てギャップ損失を低減することができる。なお、上記凹
凸を埋めるという点で磁性体部6が弾性を有すること、
又はめっきなどで形成することは好ましい。
【0024】(実施例2) 他の実施例を図3に示す。図3は一方のコアを突き合せ
端面側から軸方向に見た正面図である。この実施例で
は、コア1の端脚部13の突き合せ端面15に貼着され
た磁性体部(本発明でいう介装シート)6は略1/4円
弧状に形成されたパーマロイ板(本発明でいう磁性体
部)6aと、隣接するパーマロイ板6aの間に形成され
る樹脂、ゴムなどの弾性材料からなる非磁性支持部6b
とからなり、非磁性支持部6bはパーマロイ板6aより
多少厚肉(すなわち磁性体部から飛び出すように)形成
されている(図4参照)。更に説明すると、非磁性支持
部6bは、コア1の突き合せ端面に貼着されたシート部
(本発明でいうシート状の非磁性支持部)6b’と、シ
ート部6b’と一体に形成されるとともにパーマロイ板
(本発明でいう磁性体部)6aの側面に密着しつつパー
マロイ板6a間の隙間からパーマロイ板6aよりも高く
突出する非磁性突起部6b”とを有している。パーマロ
イ板6aは、互いに所定距離離れてシート部6b’上に
分散配置されている。
【0025】このようにすれば、衝撃を一度、非磁性支
持部6bの非磁性突起部61で緩和した後、パーマロイ
板6a同士が衝接することになるので、コア1、3に加
えられる衝撃が軽減される。図5は参考例であり、この
ように非磁性支持部6bと、パーマロイ板6aとを同厚
とすると、非磁性突起部6b”による衝撃緩和性能を期
待できない。
【0026】図9は図4の変形態様であり、非磁性支持
部6bと隣接するパーマロイ板6aとからなり、更に両
者の間に一部もしくは全部の隙間dを設ける。ここでは
非磁性支持部6bの先端部を山形として隙間dを確保し
ている。このようにすれば、非磁性支持部6bの先端部
が圧縮された場合に、この圧縮、変形した非磁性支持部
6bの先端部をこの隙間dに収容することができ、これ
によりコア1、3間のギャップが減り、電力変換効率が
向上する。 (実施例3) 他の実施例を図6に示す。
【0027】この実施例では、コア1、3はその間に、
それらと別体に形成された緩衝シート7を挟んで突き合
せられる。緩衝シート7は、厚さ約2mmの樹脂板から
なり、突き合せ端面15、35の間に位置する領域に挿
入、配置される磁性体部71と、磁性体部71と一体に
形成され、コイル2、4の間や外部に延設される非磁性
支持部72とからなる。これら磁性体部71及び非磁性
支持部72は溶着により一体化されている。
【0028】このようにすれば、緩衝シート7の損耗時
に交換できるといった効果を奏することができる。次
に、図7のコアを用い、磁性体部6として10μm厚の
Fe−Ni−Pアモルファス磁性膜を被着した場合
(a)、10μm厚のテフロン膜を被着した場合
(b)、何も被着せずに直接突き合せる場合(c)につ
いて、実験した。その結果を図8に示す。
【0029】なお図7のコアはフェライトコアであっ
て、端脚部13は切りかかれて二個の円弧脚部となって
いる。また両コアの中央には貫通孔18、28が形成さ
れている。両コアの外径D1は35.5mm、内径D2
は29.9mm、貫通孔18、28の直径は5.4m
m、中央脚部12の直径は16mm、両コア1、3の高
さA1は11mm、コイル収容用の環状溝の深さA2は
7.3mmとなっている。このコアに一次コイル9ター
ン、一次電圧10V,周波数80kHz、二次コイル1
7タ−ンとして二次電圧を測定した。
【0030】図8から、本実施例では従来の樹脂保護膜
に比べて二次電圧の向上を図れることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電磁給電装置の一実施例を示す断面図
である。
【図2】図1の磁性体部の拡大断面図である。
【図3】実施例2の磁性体部の正面図である。
【図4】図3の磁性体部の拡大断面図である。
【図5】参考例の拡大断面図である。
【図6】実施例3の電磁給電装置の断面図である。
【図7】評価試験に用いた電磁給電装置の正面図及び断
面図である。
【図8】評価試験結果を示す特性図である。
【図9】図3の磁性体部の変形例の拡大断面図である
【符号の説明】
1は一次コア、2は一次コイル、3は二次コア、4は二
次コイル、6は磁性体部である
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−208610(JP,A) 特開 昭62−55912(JP,A) 特開 昭62−291011(JP,A) 実開 昭63−110008(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 38/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェライト又は積層磁性シートからなり
    突き合わせにより有ギャップ磁気回路を構成する一次コ
    ア及び二次コアと、前記一次コアに巻装される一次コイ
    ルと、前記二次コアに巻装される二次コイルとを備える
    電磁給電装置において、 高透磁性を有し前記両コアの少なくとも一方の突き合せ
    端面に貼着される薄平板状の磁性体部を備え 前記磁性体部は、軟磁性をもつ磁性粒子が分散されたゴ
    ム板からなる ことを特徴とする電磁給電装置。
  2. 【請求項2】 フェライト又は積層磁性シートからなり
    突き合わせにより有ギャップ磁気回路を構成する一次コ
    ア及び二次コアと、前記一次コアに巻装される一次コイ
    ルと、前記二次コアに巻装される二次コイルとを備える
    電磁給電装置において、 高透磁性を有し前記両コアの少なくとも一方の突き合せ
    端面に貼着される薄平板状の介装シートを備え、 前記介装シートは、 非磁性及び弾性を有して前記コアの前記突き合せ端面に
    貼着されたシート状の非磁性支持部と、 高透磁性を有して互いに所定距離離れて前記非磁性支持
    部上に分散配置された磁性体部と、 非磁性及び弾性を有して前記非磁性支持部と一体に形成
    されるとともに前記磁性体部の側面に密着しつつ前記磁
    性体部の間の隙間から前記磁性体部よりも高く突出する
    非磁性突起部と、 を有する ことを特徴とする電磁給電装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の電磁給電装置において、 前記磁性体部は、軟磁性をもつ磁性粒子が分散されたゴ
    ム板からなることを特徴とする 電磁給電装置。
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