JP4531321B2

JP4531321B2 - Electric small vehicle charging connector

Info

Publication number: JP4531321B2
Application number: JP2002101551A
Authority: JP
Inventors: 邦彦渡辺; 薫畑中
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: JP2003297657A; CN1448965A; CN100474463C; ITMI20030570A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動小型車両の充電用コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動小型車両の充電用コネクタとしては、特開平１０−１１２３５４号公報に開示されているものがある。これは、電動小型車両の駐輪場において駐輪中に充電を済ませることができるようにした充電装置に用いられるものであり、駐輪場に設置された給電側コネクタと、電動自転車に取り付けられた受電側コネクタとから構成される。これらのコネクタは、円筒状をなすコイルと、このコイルの内周及び外周に沿った同心の二重円筒状をなすコアとを備えており、給電側コネクタの一次コイルに高周波電力を供給して両コネクタのコアを通る磁界を発生させ、受電側コネクタの二次コイルに誘導電流を生じさせることで、充電が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電動小型車両の充電コネクタも、他の充電コネクタと同様、小型化が求められているが、コネクタを小型化するための手段としては、コアの磁路の断面積を小さくすることが考えられる。つまり、コアのうちコイルの内周側に位置する円柱部については小径化し、コアのうちコイルの外周に沿った円筒部については、全体として小径化するとともに筒の厚さ（径方向の寸法）を薄肉化するのである。これにより、コアのコイルの内側（円柱部）の磁路断面積と外側（円筒部）の磁路断面積とを互いに同面積に保ちつつ、コネクタ全体としての小径化を図ることが可能となる。
【０００４】
コアはフェライトや鉄粉などを原料として焼結によって製造される軟磁性体であるが、この焼結による製造方法ではコアの肉厚を薄くすることには限界がある。そのため、コイルの外周の沿った円筒部については、小径化はできるものの、その筒の厚さを比較的厚いままとせざるを得ない。したがって、コイルの内側の円柱部の磁路断面積を小さくしても、コイルの外側の円筒部の磁路断面積が必要以上に大きいままにせざるを得ない、という問題がある。
【０００５】
本願発明は上記事情に鑑みて創案され、コネクタの小型化を図ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電動小型車両を駐輪するための駐輪場に設けた給電側コネクタと、前記電動小型車両に設けられた受電側コネクタとからなり、前記給電側コネクタ及び前記受電側コネクタには、夫々、コイルとコアとが設けられ、前記給電側コネクタと前記受電側コネクタを嵌合した状態で、電磁誘導により前記電動小型車両の蓄電装置が充電されるようにしたものにおいて、前記コイルと前記コアが、正面視横長の略方形をなすケース内に収容されて、前記ケース内に注入した充填剤により固定されており、前記コアが、前記コイルの内周側に位置する柱状の内部コアと、前記コイルの外周側に位置する柱状の外部コアとを備えて構成され、前記外部コアが、前記内部コアを挟んでその斜め上方位置と斜め下方位置との２位置に対角に配置されているとともに、前記給電側コネクタと前記受電側コネクタのうち少なくともいずれか一方の前記ケース内には、その両コネクタを嵌合状態に保持するための永久磁石が設けられて、前記永久磁石は、前記２つの外部コアの対角方向と交差する対角方向において前記内部コアを挟む２位置に配置されており、さらに、前記受電側コネクタは、電動小型車両に対してその走行方向の前方を向いて設けられる一方、前記給電側コネクタは、前記駐輪場において電動小型車両の前輪を挟んで案内するべく配されたガイドレールの側方に立設された支持ポストの上部に横向きに設けられ、かつ、この給電側コネクタの前記ケースの先端部外周には、前記受電側コネクタを嵌合案内するべく先方へ拡がるようなテーパ状のガイド部が形成されている構成となっている。
【０００８】
【発明の作用及び効果】
［請求項１の発明］
外部コアを円筒状ではなく柱状としたので、外部コアの厚さ（径寸法）を焼結成形に耐え得る比較的大きな寸法としたままでも、その外部コアの磁路断面積を小さく抑えることができる。これにより、外部コアを必要以上に大型化せずに済むようになり、コネクタ全体としての小型化を効率的に実現することができるとともに、軽量化を図ることもできる。
【０００９】
また、内部コアと外部コアとの間には、円筒状のコイルを収容するスペースが必要であり、このスペースは外部コアの位置に拘わらず一定である。したがって、外部コアを内部コアの左右両側又は上下両側に配置した場合には、夫々、コネクタの寸法が左右方向又は上下方向に大きくなってしまう。これに対し、本発明では、２つの外部コアを内部コアに対して斜めとなる対角位置に配置しているので、上下方向の寸法と左右方向の寸法の双方を小さく抑え、全体としての小型化を図ることが可能となっている。
【００１０】
また、例えば外部コアを内部コアの左右両側に配置した上で、その各外部コアの上下両側に、夫々、永久磁石を配置する構造の場合には、永久磁石の設置位置が４箇所に分散されるため、永久磁石を４個設けることになり、部品点数が多くなる。これに対し、本発明では、２つの外部コアを対角に配置することにより、外部コアの配置されていない２つの対角位置に比較的大きなスペースを確保する構造とした上で、この大きなスペースに表面積（即ち、磁気吸引力）の大きい２つの永久磁石を配置した。これにより、永久磁石の磁気吸引力を低下させることなく、永久磁石の数を少なくすることが可能となっている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図８を参照して説明する。
まず、駐輪装置１０及びこの駐輪装置１０に駐輪される電動自転車２０（本発明の構成要件である電動小型車両）について説明する。駐輪装置１０には、電動自転車２０の前輪２１を挟むことによってその電動自転車２０を起立状態に支持するための左右一対のガイドレール１１が設けられている。ガイドレール１１の側方には支持ポスト１２が立設されており、支持ポスト１２の上部には前方に向かって開口するコネクタボックス１３が設けられている。コネクタボックス１３内には、給電側コネクタ３０が横向きに収容されており、この給電側コネクタ３０の後端から延びたケーブルが、コネクタボックス１３の外部に設置した電源装置１４に接続されている。電動自転車２０を駐輪装置１０の所定位置に停めると、その受電側コネクタ４０が給電側コネクタ３０に嵌合され、充電できる状態となる。電動自転車２０のフロントホーク２２には、受電側コネクタ４０が水平前向きに固定され、その受電側コネクタ４０は、ケーブルを介してセンターポール２３に固定された蓄電装置２４に接続されている。
【００１２】
次に、給電側コネクタ３０について説明する。
給電側コネクタ３０は、正面視横長の略方形をなすケース３１と、このケース３１内に収容した一次コイル３２と、コア３３，４３とを備えて構成されている。ケース３１には、その前端部外周から前方へ拡がるようなテーパ状のガイド部３１Ｇが形成されている。また、図３に示すように、ケース３１の前面壁３１Ｆには、その中央位置に開口する円形の大径窓孔３４Ｌと、この窓孔３４Ｌに対して正面視斜め左上位置及び斜め右下位置の２位置に開口する円形の小径窓孔３４Ｓとが形成されている。２つの小径窓孔３４Ｓの開口面積は互いに同じであり、この２つの小径窓孔３４Ｓの開口面積を合わせた総面積は、大径窓孔３４Ｌの開口面積と同じ面積とされている。また、２つの小径窓孔３４Ｓの中心は、大径窓孔３４Ｌの中心から互いに同じ距離にあり、小径窓孔３４Ｓの中心同士を結んだ直線は大径窓孔３４Ｌの中心を通る。
【００１３】
コア３３は、図８に示すように、円柱形をなす１つの内部コア３５と、同じく円柱形をなす２つの外部コア３６とをその後端部において板状の略菱形をなす連結部３７により、軸線を互いに平行に向けた姿勢で連結した一体部品であり、焼結によって製造されたものである。内部コア３５の直径及び外部コア３６の直径は、夫々、ケース３１の前面壁３１Ｆの大径窓孔３４Ｌの内径及び小径窓孔３４Ｓの内径と同じ寸法であり、したがって、内部コア３５の横断面積は１つの外部コア３６の横断面積の２倍となっている。また、２つの外部コア３６の軸心は内部コア３５の軸心から互いに同じ距離にあり、さらに、外部コア３６の軸心同士を結んだ直線は内部コア３５の軸心を通る。つまり、２つの外部コア３６は、内部コア３５を挟んでその斜め上方位置と斜め下方位置との２位置に対角に配置されていることになる。
【００１４】
このコア３３の内部コア３５には、導線（図示せず）が巻回されることによって一次コイル３２が構成されている。この一次コイル３２の内周は内部コア３５の外周に密着され、一次コイル３２の外周の一部は、２つの外部コア３６に接触している。この一次コイル３２が巻回されたコア３３は、後方からケース３１内に収容され、内部コア３５の前端部を大径窓孔３４Ｌに嵌合させるとともに、外部コア３６を小径窓孔３４Ｓに嵌合させた状態とされ、かかる状態でケース３１内に充填剤３８が注入される。尚、ケース３１の後端の開口は蓋３１Ｒで覆われる。そして、この充填剤３８が固化することで、ケース３１内にコア３３と一次コイル３２が固定される。そして、ケース３１の前面壁３１Ｆにおいては、正面から視て内部コア３５の前端面がケース３１（給電側コネクタ３０）の中央に露出され、２つの外部コア３６の前端面が内部コア３５の斜め左上方位置と斜め右下位置に露出される。
【００１５】
また、ケース３１の前面壁３１Ｆの内部には、予め、方形板状をなす２つの永久磁石３９が、その板面を前面壁３１Ｆと平行にして埋設されている。永久磁石３９は、内部コア３５の斜め右上方位置と斜め左下方位置との２カ所、即ち外部コア３６を対角配置することによって内部コア３５を挟む別の対角位置に空いたデッドスペースに配されている。
上記２つの外部コア３６を結ぶ対角線と水平線とのなす角度は４５°よりも小さい角度とされ、同様に２つの永久磁石３９を結ぶ対角線と水平線とのなす角度も４５°より小さい角度とされているので、ケース３１の前面壁３１Ｆは全体として横長の略方形をなしており、したがって、給電側コネクタ３０全体としても正面視横長の形状をなす。
【００１６】
受電側コネクタ４０は、正面視横長の略方形をなすケース４１と、このケース４１内に収容した二次コイル４２と、コア４３とを備えて構成される。図４に示すように、ケース４１の前面壁４１Ｆには、その中央位置に開口する円形の大径窓孔４４Ｌと、この窓孔４４Ｌに対して正面視斜め右上位置及び斜め左下位置の２位置に開口する円形の小径窓孔４４Ｓとが形成されている。２つの小径窓孔４４Ｓの開口面積は互いに同じであり、この２つの小径窓孔４４Ｓの開口面積を合わせた総面積は、大径窓孔４４Ｌの開口面積と同じ面積とされている。また、２つの小径窓孔４４Ｓの中心は、大径窓孔４４Ｌの中心から互いに同じ距離にあり、小径窓孔４４Ｓの中心同士を結んだ直線は大径窓孔４４Ｌの中心を通る。
【００１７】
この受電側コネクタ４０のコア４３は、給電側コネクタ３０のコア３３と同じ形態のものであるので、コア３３の符号３５，３６及び３７を、夫々、４５，４６及び４７に置き換えることとして、詳しい説明は省略する。このコア４３の内部コア４５には、導線（図示せず）が巻回されることによって二次コイル４２が構成されている。この二次コイル４２の内周は内部コア４５の外周に密着され、二次コイル４２の外周の一部は、２つの外部コア４６に接触している。この二次コイル４２が巻回されたコア４３は、後方からケース４１内に収容され、内部コア４５の前端部を大径窓孔４４Ｌに嵌合させるとともに、外部コア４６の前端部を小径窓孔４４Ｓに嵌合させた状態とされ、かかる状態でケース４１内に充填剤４８が注入され、ケース４１の後端の開口が蓋４１Ｒで覆われる。そして、この充填剤４８が固化することで、ケース４１内にコア４３と二次コイル４２が固定される。ケース４１の前面壁４１Ｆにおいては、正面から視て内部コア４５の前端面がケース４１（受電側コネクタ４０）の中央に露出され、２つの外部コア４６の前端面が内部コア４５の斜め右上方位置と斜め左下位置に露出される。
【００１８】
また、ケース４１の前面壁４１Ｆの内部には、予め、方形板状をなす鉄などの２つの強磁性体４９が、その板面を前面壁４１Ｆと平行にして埋設されている。強磁性体４９は、内部コア４５の斜め左上方位置と斜め右下方位置との２カ所、即ち外部コア４６を対角配置することによって内部コア４５を挟む別の対角位置に空いたデッドスペースに配されている。
上記２つの外部コア４６を結ぶ対角線と水平線とのなす角度は４５°よりも小さい角度とされ、同様に２つの強磁性体４９を結ぶ対角線と水平線とのなす角度も４５°より小さい角度とされているので、ケース４１の前面壁４１Ｆは全体として横長の略方形をなしており、したがって、受電側コネクタ４０全体としても正面視横長の形状をなす。
【００１９】
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
充電する際には、電動自転車２０を前向きにして駐輪装置１０に駐輪させる。このとき、電動自転車２０の前輪２１をガイドレール１１の間に差し入れることでフロントホーク２２が適正な姿勢に案内され、そのフロントホーク２２に取り付けられている受電側コネクタ４０が給電側コネクタ３０に嵌合される。嵌合状態では、受電側コネクタ４０のコア４３の内部コア４５と２つの外部コア４６の前端面が、夫々、給電側コネクタ３０のコア３３の内部コア３５と２つの外部コア３６の前端面に当接するとともに、一次コイル３２と二次コイル４２が同軸状に配される。また、受電側コネクタ４０の２つの強磁性体４９が、夫々、給電側コネクタ３０の２つの永久磁石３９に対して対応する状態となり、永久磁石３９と強磁性体４９との間の磁気吸引力により、両コネクタ３０，４０が嵌合状態に保持される。
【００２０】
さて、両コネクタ３０，４０が嵌合されると、図示しない嵌合検出スイッチによって嵌合したことが検出し、電源装置１４に設けられた図示しないインバーターから給電側コネクタ３０の一次コイル３２に高周波電力が供給される。すると、両コネクタ３０，４０のコア３３，４３内を通る磁界、即ち、給電側コネクタ３０の内部コア３５、受電側コネクタ４０の内部コア４５、受電側コネクタ４０の連結部４７、受電側コネクタ４０の２つの外部コア４６、給電側コネクタ３０の２つの外部コア３６、給電側コネクタの連結部３７を通る磁路によって構成される磁界が発生し、これにより、二次コイル４２に誘導電流が発生して電動自転車２０の蓄電装置２４への充電が行われる。
【００２１】
本実施形態では、コア３３，４３のうちコイル３２，４２の外周側に位置する外部コア３６，４６を円柱状としたことにより、次のような効果を奏する。
円筒形をなす外部コア（図示せず）の場合、内部コア（図示せず）を小径化するのに合わせて外部コアの横断面積（磁路断面積）を小さくして小径化を図るためには、その筒の厚さ（径方向の寸法）を薄肉化すればよいのであるが、コアは焼結によって製造されることから肉薄化には寸法上の制約がある。そのため、せっかく内部コアの小径化を実現しても、外部コアの筒の厚さは比較的厚いままとせざるを得ず、全体としての小型化には限界がある。
【００２２】
これに対し、本実施形態では外部コア３６，４６を柱状としており、横断面積が同一である円筒形外部コアの筒の厚さ寸法に比べると、本実施形態の外部コア３６，４６における横断面積の円の直径の方が大きい。したがって、横断面積を小さくするに際し、本実施形態の外部コア３６，４６は、円筒形外部コアに比べて焼結成形の製造上の制約を受けずに済む。換言すると、本実施形態の外部コア３６，４６の横断面積の直径寸法と円筒形外部コアの筒の厚さ寸法とを、焼結成形上の限界である同一寸法に設定した場合、本実施形態の外部コア３６，４６の横断面積は円筒形外部コアの横断面積よりも小さくなる。このように本実施形態によれば、内部コア３５，４５を小径化した場合にそれに合わせて外部コア３６，４６の横断面積（磁路断面積）を小さくし、コア３３，４３の小型化を図ることができる。これにより、コネクタ全体としての小型化を実現することが可能であり、同時に、小型化に伴って軽量化も実現される。
【００２３】
また、内部コア３５，４５と外部コア３６，４６との間には、円筒状のコイル３２，４２を収容するスペースが必要であり、このスペースは外部コア３６，４６の位置に拘わらず一定であることから、もし、外部コアを内部コアの左右両側又は上下両側に配置した場合には、夫々、コネクタの寸法が左右方向又は上下方向に大きくなってしまう。これに対し、本実施形態では、２つの外部コア３６，４６を内部コア３５，４５に対して斜めとなる対角位置に配置しているので、上下方向の寸法と左右方向の寸法の双方を小さく抑え、全体としての小型化を図ることが実現されている。
【００２４】
また、例えば外部コアを内部コアの左右両側に配置した上で、その各外部コアの上下両側に、夫々、永久磁石を配置する構造の場合には、永久磁石の設置位置が４箇所に分散されるため、永久磁石を４個設けることになり、部品点数が多くなる。これに対し本実施形態では、２つの外部コア３６，４６を対角に配置することにより、外部コア３６，４６の配置されていない２つの対角位置に比較的大きなスペースを確保する構造とした上で、この大きなスペースに表面積（即ち、磁気吸引力）の大きい２つの永久磁石３９と強磁性体４９を配置した。これにより、永久磁石３９の磁気吸引力を低下させることなく、永久磁石３９の数を少なくすることが実現されている。
【００２５】
また、両コネクタ３０，４０の嵌合面（前面壁３１Ｆ，４１Ｆ）上において永久磁石３９による磁気吸引力は、永久磁石３９同士を結ぶ線上において最も強くなるため、もし、コアの各コアを結ぶ線が永久磁石同士を結ぶ線から外れている場合には、受電側コネクタに上下又は左右方向の外力が付与されたときに、受電側コネクタが、給電側コネクタに対し、永久磁石同士を結ぶ線を略支点としてコア同士を離間させるような形態で傾きつつ外れることが懸念される。しかし本実施形態では、永久磁石３９同士を結ぶ対角線は、２つの外部コア３６，４６を結び且つ内部コア３５，４５を通る対角線に対して、内部コア３５，４５の軸心において交差するようになっており、２つの外部コア３６，４６同士が、永久磁石３９同士を結ぶ線を挟んだ両側の２位置で互いに当接している。したがって、受電側コネクタ４０に対して上下又は左右方向の外力が作用しても、受電側コネクタ４０が永久磁石３９同士を結ぶ線を支点として傾きを生じることがなく、両コネクタ３０，４０が確実にい嵌合状態に保持される。
【００２６】
［実施形態２］
次に、本発明を具体化した実施形態２を図９を参照して説明する。
本実施形態２の受電側コネクタ５０は、コア５３の向き、永久磁石及び強磁性体５９の形態と配置を上記実施形態１とは異なる構成としたものである。尚、本実施形態２では、給電側コネクタについては受電側コネクタと同様の構成であるため、説明は省略する。また、その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
【００２７】
本実施形態２では、ケース５１の前面壁５１Ｆの中心位置に内部コア５５が配置され、その外周に二次コイル５２が配置され、その二次コイル５２の外側には内部コア５５の左右両側に位置する一対の外部コア５６が配置されている。即ち、外部コア５６は内部コア５５と同じ高さとされている。また、強磁性体５９（及び、給電側コネクタの図示しない永久磁石）は、実施形態１の強磁性体４９よりも面積が小さく（実施形態１と比べて、ほぼ１／２）、コア５３よりも上方の左右２位置とコア５３よりも下方の左右２位置との合計４位置に分かれて配置されている。また、左右方向においては、強磁性体５９は、内部コア５５と外部コア５６のほぼ中間位置に配置されている。
【００２８】
［実施形態３］
次に、本発明を具体化した実施形態３を図１０を参照して説明する。
本実施形態３の受電側コネクタ６０は、コア６３の形態と永久磁石及び強磁性体６９の配置を上記実施形態１とは異なる構成としたものである。尚、本実施形態３では、給電側コネクタについては受電側コネクタ６０と同様の構成であるため、説明は省略する。また、その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
【００２９】
本実施形態３のコア６３は、正面から視て、内部コア６５がケース６１の前面壁６１Ｆの中央に配置されているとともに、２つの外部コア６６が内部コア６５の斜め左下方位置と斜め右下方位置とに配置されている。つまり、内部コア６５と外部コア６６とは逆Ｖ字形に配置されていることになり、連結部６７も逆Ｖ字形をなしている。そして、強磁性体６９（及び、給電側コネクタの図示しない永久磁石）は、２つの外部コア６６の上方であり、且つ左右方向においては外部コア６６よりもやや中央（内部コア）寄りの位置に配置されている。
【００３０】
［他の実施形態］
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では内部コアを円柱形としたが、本発明によれば、内部コアは円柱形に限らず、楕円形の柱状や方形の柱状としてもよい。
（２）上記実施形態では外部コアを円柱形としたが、本発明によれば、外部コアは円柱形に限らず、楕円形の柱状や方形の柱状としてもよい。
【００３１】
（３）上記実施形態では永久磁石を給電側コネクタのみに設け、受電側コネクタには強磁性体を設けたが、本発明によれば、双方のコネクタに永久磁石を設けてもよく、受電側コネクタに永久磁石を設けるとともに給電側コネクタに強磁性体を設けてもよい。
（４）上記実施形態ではコネクタの正面視形状が横長となるように設けた場合につい説明したが、本発明によれば、コネクタを正面視縦長となる向きに設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１において電動自転車が駐輪される前の状態をあらわす側面図
【図２】電動自転車が駐輪された状態をあらわす側面図
【図３】給電側コネクタの正面図
【図４】受電側コネクタの正面図
【図５】給電側コネクタと受電側コネクタが嵌合した状態をあらわす水平断面図
【図６】給電側コネクタと受電側コネクタが嵌合した状態をあらわす縦断面図
【図７】給電側コネクタと受電側コネクタが嵌合した状態において、両外部コアを結ぶ対角方向に切断した断面図
【図８】コアの斜視図
【図９】実施形態２の受電側コネクタの正面図
【図１０】実施形態３の受電側コネクタの正面図
【符号の説明】
２０…電動自転車（電動小型車両）
３０…給電側コネクタ
３２…一次コイル
３３…コア
３５…内部コア
３６…外部コア
３９…永久磁石
４０…受電側コネクタ
４２…二次コイル
４３…コア
４５…内部コア
４６…外部コア
５０，６０…受電側コネクタ
５３，６３…コア
５５，６５…内部コア
５６，６６…外部コア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging connector for an electric small vehicle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a charging connector for an electric small vehicle, there is one disclosed in JP-A-10-112354. This is used for a charging device that can be charged while parking at a bicycle parking lot of an electric small vehicle. The power supply side connector installed at the bicycle parking lot and the power receiving side connector attached to the electric bicycle. It consists of. These connectors include a cylindrical coil and a concentric double cylindrical core along the inner and outer circumferences of the coil, and supply high-frequency power to the primary coil of the power supply side connector. Charging is performed by generating a magnetic field that passes through the cores of both connectors and generating an induced current in the secondary coil of the power receiving connector.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As with other charging connectors, the charging connector of the electric small vehicle is required to be downsized. However, as a means for reducing the size of the connector, it is conceivable to reduce the cross-sectional area of the magnetic path of the core. That is, the diameter of the cylindrical part located on the inner peripheral side of the coil in the core is reduced, and the diameter of the cylindrical part along the outer periphery of the coil in the core is reduced as a whole and the thickness of the cylinder (dimension in the radial direction). Is thinned. Accordingly, it is possible to reduce the diameter of the entire connector while keeping the magnetic path cross-sectional area of the inner side (cylindrical part) and the magnetic path cross-sectional area of the outer side (cylindrical part) of the core coil in the same area. .
[0004]
The core is a soft magnetic material manufactured by sintering using ferrite, iron powder, or the like as a raw material, but there is a limit to reducing the thickness of the core in this manufacturing method by sintering. Therefore, although the diameter of the cylindrical portion along the outer periphery of the coil can be reduced, the thickness of the cylinder must be kept relatively thick. Therefore, there is a problem that even if the magnetic path cross-sectional area of the cylindrical part inside the coil is reduced, the magnetic path cross-sectional area of the cylindrical part outside the coil must be kept larger than necessary.
[0005]
The present invention was created in view of the above circumstances, and aims to reduce the size of the connector.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 includes a power supply side connector provided in a bicycle parking lot for parking an electric small vehicle, and a power reception side connector provided in the electric small vehicle, and the power supply side connector and the power reception side connector include Each of which is provided with a coil and a core, and the power storage device of the electric small vehicle is charged by electromagnetic induction in a state where the power supply side connector and the power reception side connector are fitted. And the core is housed in a case that has a substantially rectangular shape when viewed from the front, and is fixed by a filler injected into the case, and the core is a columnar interior located on the inner peripheral side of the coil. A core and a columnar outer core positioned on the outer peripheral side of the coil, and the outer core is diagonally positioned at two positions, an obliquely upper position and an obliquely lower position, across the inner core. And a permanent magnet is provided in the case of at least one of the power supply side connector and the power reception side connector to hold the two connectors in a fitted state. Are arranged at two positions sandwiching the inner core in a diagonal direction intersecting the diagonal direction of the two outer cores , and the power receiving side connector is located forward of the traveling direction with respect to the electric small vehicle. while provided facing the power supply connector is provided on the lateral direction in the upper portion of the support posts which are erected on the side of the disposed the guide rail so as to guide across the front of the electric compact vehicle in the parking lot and this to the distal end outer periphery of the casing of the power supply connector, said power receiving connector are tapered guide portion such as to spread to previously sideways so as to fit the guide formation And it has a configuration that.
[0008]
[Action and effect of the invention]
[Invention of Claim 1]
Since the outer core is columnar, not cylindrical, the magnetic path cross-sectional area of the outer core can be kept small even if the thickness (diameter dimension) of the outer core remains relatively large to withstand sintering. it can. As a result, it is not necessary to increase the size of the external core more than necessary, and it is possible to efficiently realize downsizing of the entire connector and to reduce the weight.
[0009]
In addition, a space for accommodating the cylindrical coil is required between the inner core and the outer core, and this space is constant regardless of the position of the outer core. Therefore, when the outer core is disposed on both the left and right sides or the upper and lower sides of the inner core, the size of the connector increases in the left and right direction or the vertical direction, respectively. On the other hand, in the present invention, since the two outer cores are arranged diagonally with respect to the inner core, both the vertical dimension and the horizontal dimension are kept small, and the overall size is small. Can be achieved.
[0010]
Further, for example , in the case of a structure in which the outer cores are arranged on both the left and right sides of the inner core and the permanent magnets are arranged on the upper and lower sides of each outer core, the installation positions of the permanent magnets are distributed in four places. Therefore, four permanent magnets are provided, and the number of parts increases. On the other hand, in the present invention, by arranging two external cores diagonally, a structure that ensures a relatively large space at two diagonal positions where no external cores are arranged is used. Two permanent magnets having a large surface area (that is, magnetic attraction force) were disposed. Thereby, the number of permanent magnets can be reduced without reducing the magnetic attractive force of the permanent magnets.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
First, the bicycle parking device 10 and the electric bicycle 20 parked in the bicycle parking device 10 (an electric small vehicle that is a component of the present invention) will be described. The bicycle parking apparatus 10 is provided with a pair of left and right guide rails 11 for supporting the electric bicycle 20 in an upright state by sandwiching the front wheel 21 of the electric bicycle 20. A support post 12 is erected on the side of the guide rail 11, and a connector box 13 that opens toward the front is provided on the upper portion of the support post 12. In the connector box 13, a power supply side connector 30 is accommodated sideways, and a cable extending from the rear end of the power supply side connector 30 is connected to a power supply device 14 installed outside the connector box 13. When the electric bicycle 20 is stopped at a predetermined position of the bicycle parking device 10, the power receiving side connector 40 is fitted into the power feeding side connector 30, and charging is possible. A power receiving connector 40 is fixed horizontally forward on the front fork 22 of the electric bicycle 20, and the power receiving connector 40 is connected to a power storage device 24 fixed to the center pole 23 via a cable.
[0012]
Next, the power supply side connector 30 will be described.
The power supply side connector 30 is configured to include a case 31 that is substantially rectangular in a front view, a primary coil 32 housed in the case 31, and cores 33 and 43. The case 31 is formed with a tapered guide portion 31G that extends forward from the outer periphery of the front end portion. Further, as shown in FIG. 3, the front wall 31F of the case 31 has a circular large-diameter window hole 34L opening at the center position thereof, and an obliquely upper left position and an obliquely lower right position when viewed from the front with respect to the window hole 34L. A circular small-diameter window hole 34S that is open at two positions is formed. The opening areas of the two small-diameter window holes 34S are the same, and the total area of the opening areas of the two small-diameter window holes 34S is the same as the opening area of the large-diameter window hole 34L. The centers of the two small-diameter window holes 34S are at the same distance from the center of the large-diameter window hole 34L, and a straight line connecting the centers of the small-diameter window holes 34S passes through the center of the large-diameter window hole 34L.
[0013]
As shown in FIG. 8, the core 33 is formed by connecting a single inner core 35 having a cylindrical shape and two external cores 36 having a cylindrical shape to each other by a connecting portion 37 having a plate-like substantially rhombic shape at the rear end. It is an integral part in which the axes are connected in a parallel orientation, and is manufactured by sintering. The diameter of the inner core 35 and the diameter of the outer core 36 are the same as the inner diameter of the large-diameter window hole 34L and the inner diameter of the small-diameter window hole 34S of the front wall 31F of the case 31, respectively. Is twice the cross-sectional area of one outer core 36. The axis of the two outer cores 36 is at the same distance from the axis of the inner core 35, and the straight line connecting the axes of the outer core 36 passes through the axis of the inner core 35. That is, the two outer cores 36 are diagonally disposed at two positions, an obliquely upper position and an obliquely lower position, with the inner core 35 interposed therebetween.
[0014]
A primary coil 32 is formed on the inner core 35 of the core 33 by winding a conductive wire (not shown). The inner periphery of the primary coil 32 is in close contact with the outer periphery of the inner core 35, and a part of the outer periphery of the primary coil 32 is in contact with the two outer cores 36. The core 33 around which the primary coil 32 is wound is accommodated in the case 31 from the rear, and the front end portion of the inner core 35 is fitted into the large-diameter window hole 34L and the outer core 36 is fitted into the small-diameter window hole 34S. The filler 38 is injected into the case 31 in such a state. The opening at the rear end of the case 31 is covered with a lid 31R. The filler 38 is solidified to fix the core 33 and the primary coil 32 in the case 31. In front wall 31 </ b> F of case 31, the front end surface of inner core 35 is exposed at the center of case 31 (power supply side connector 30) when viewed from the front, and the front end surfaces of two outer cores 36 are oblique to inner core 35. It is exposed at the upper left position and the diagonally lower right position.
[0015]
In addition, in the front wall 31F of the case 31, two permanent magnets 39 having a rectangular plate shape are embedded in advance with their plate surfaces parallel to the front wall 31F. The permanent magnet 39 is formed in a dead space vacated at two diagonal positions on the inner core 35, that is, an obliquely upper right position and an obliquely lower left position, that is, by placing the outer core 36 diagonally. It is arranged.
The angle formed between the diagonal line connecting the two outer cores 36 and the horizontal line is smaller than 45 °, and the angle formed between the diagonal line connecting the two permanent magnets 39 and the horizontal line is also smaller than 45 °. Therefore, the front wall 31F of the case 31 has a horizontally long substantially square shape as a whole, and thus the power supply side connector 30 as a whole has a horizontally long shape in front view.
[0016]
The power receiving side connector 40 is configured to include a case 41 that is horizontally long when viewed from the front, a secondary coil 42 accommodated in the case 41, and a core 43. As shown in FIG. 4, the front wall 41F of the case 41 has a circular large-diameter window hole 44L that opens at its center position, and two positions, an oblique upper right position and an oblique lower left position when viewed from the front with respect to the window hole 44L. A circular small-diameter window hole 44S is formed. The opening areas of the two small-diameter window holes 44S are the same, and the total area of the opening areas of the two small-diameter window holes 44S is the same as the opening area of the large-diameter window hole 44L. The centers of the two small-diameter window holes 44S are at the same distance from the center of the large-diameter window hole 44L, and a straight line connecting the centers of the small-diameter window holes 44S passes through the center of the large-diameter window hole 44L.
[0017]
Since the core 43 of the power receiving side connector 40 has the same form as the core 33 of the power feeding side connector 30, the reference numerals 35, 36 and 37 of the core 33 are replaced with 45, 46 and 47, respectively. Description is omitted. A secondary coil 42 is formed on the inner core 45 of the core 43 by winding a conductive wire (not shown). The inner periphery of the secondary coil 42 is in close contact with the outer periphery of the inner core 45, and a part of the outer periphery of the secondary coil 42 is in contact with the two outer cores 46. The core 43 around which the secondary coil 42 is wound is accommodated in the case 41 from the rear, and the front end portion of the inner core 45 is fitted into the large-diameter window hole 44L, and the front end portion of the outer core 46 is connected to the small-diameter window. In this state, the filler 48 is injected into the case 41, and the opening at the rear end of the case 41 is covered with the lid 41R. The filler 48 is solidified, so that the core 43 and the secondary coil 42 are fixed in the case 41. In the front wall 41 </ b> F of the case 41, the front end surface of the inner core 45 is exposed at the center of the case 41 (power receiving side connector 40) when viewed from the front, and the front end surfaces of the two outer cores 46 are obliquely upper right of the inner core 45. Exposed at the position and diagonally lower left.
[0018]
In addition, two ferromagnetic bodies 49 such as iron having a rectangular plate shape are embedded in the front wall 41F of the case 41 in advance with the plate surface parallel to the front wall 41F. The ferromagnetic body 49 is a dead space that is vacated in two diagonal positions, that is, the diagonally upper left position and the diagonally lower right position of the inner core 45, that is, by arranging the outer core 46 diagonally. It is arranged in.
The angle formed between the diagonal line connecting the two outer cores 46 and the horizontal line is smaller than 45 °, and the angle formed between the diagonal line connecting the two ferromagnetic bodies 49 and the horizontal line is also smaller than 45 °. Therefore, the front wall 41F of the case 41 has a horizontally long substantially square shape as a whole, and thus the power receiving side connector 40 has a horizontally long shape in front view.
[0019]
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
When charging, the bicycle is parked on the bicycle parking device 10 with the electric bicycle 20 facing forward. At this time, by inserting the front wheel 21 of the electric bicycle 20 between the guide rails 11, the front fork 22 is guided to an appropriate posture, and the power receiving side connector 40 attached to the front fork 22 is connected to the power feeding side connector 30. Mated. In the fitted state, the front end surfaces of the inner core 45 of the core 43 and the two outer cores 46 of the power receiving side connector 40 are respectively connected to the inner core 35 of the core 33 of the power feeding side connector 30 and the front end surfaces of the two outer cores 36. While abutting, the primary coil 32 and the secondary coil 42 are coaxially arranged. Further, the two ferromagnetic bodies 49 of the power receiving side connector 40 respectively correspond to the two permanent magnets 39 of the power feeding side connector 30, and the magnetic attractive force between the permanent magnet 39 and the ferromagnetic body 49. Thus, both connectors 30 and 40 are held in the fitted state.
[0020]
Now, when both connectors 30 and 40 are fitted, it is detected that they are fitted by a fitting detection switch (not shown), and a high frequency is supplied from the inverter (not shown) provided in the power supply device 14 to the primary coil 32 of the power supply side connector 30. Power is supplied. Then, the magnetic field passing through the cores 33 and 43 of both the connectors 30 and 40, that is, the inner core 35 of the power feeding connector 30, the inner core 45 of the power receiving connector 40, the connecting portion 47 of the power receiving connector 40, and the power receiving connector 40. Magnetic field constituted by magnetic paths passing through the two external cores 46, the two external cores 36 of the power supply side connector 30, and the connecting portion 37 of the power supply side connector, thereby generating an induced current in the secondary coil 42. As a result, the power storage device 24 of the electric bicycle 20 is charged.
[0021]
In the present embodiment, the outer cores 36 and 46 located on the outer peripheral side of the coils 32 and 42 of the cores 33 and 43 are formed in a columnar shape, thereby providing the following effects.
In the case of a cylindrical outer core (not shown), in order to reduce the diameter by reducing the cross-sectional area (magnetic path cross-sectional area) of the outer core as the inner core (not shown) is reduced in diameter. In this case, the thickness (diameter dimension) of the cylinder may be reduced, but since the core is manufactured by sintering, there is a dimensional limitation in reducing the thickness. For this reason, even if the inner core is reduced in diameter, the thickness of the outer core tube must remain relatively large, and there is a limit to downsizing as a whole.
[0022]
On the other hand, in this embodiment, the outer cores 36 and 46 are columnar, and the cross-sectional area of the outer cores 36 and 46 of the present embodiment is larger than the cylindrical thickness of the cylindrical outer core having the same cross-sectional area. The diameter of the circle is larger. Therefore, when the cross-sectional area is reduced, the outer cores 36 and 46 of the present embodiment are less subject to the manufacturing restrictions of the sintered molding than the cylindrical outer core. In other words, when the diameter dimension of the cross-sectional area of the outer cores 36 and 46 of the present embodiment and the thickness dimension of the cylinder of the cylindrical outer core are set to the same dimension, which is a limit in sintering molding, this embodiment The cross-sectional area of the outer cores 36 and 46 is smaller than the cross-sectional area of the cylindrical outer core. Thus, according to the present embodiment, when the inner cores 35 and 45 are reduced in diameter, the cross-sectional area (magnetic path cross-sectional area) of the outer cores 36 and 46 is reduced accordingly, and the cores 33 and 43 can be reduced in size. Can be planned. As a result, it is possible to reduce the size of the connector as a whole, and at the same time, to reduce the weight as the size is reduced.
[0023]
In addition, a space for accommodating the cylindrical coils 32 and 42 is required between the inner cores 35 and 45 and the outer cores 36 and 46, and this space is constant regardless of the position of the outer cores 36 and 46. For this reason, if the outer core is disposed on both the left and right sides or the upper and lower sides of the inner core, the dimensions of the connector increase in the left and right direction and the vertical direction, respectively. On the other hand, in the present embodiment, the two outer cores 36 and 46 are disposed at diagonal positions that are oblique with respect to the inner cores 35 and 45, so that both the vertical dimension and the horizontal dimension can be obtained. It is realized that the size is reduced and the overall size is reduced.
[0024]
Further, for example, in the case of a structure in which the outer cores are arranged on both the left and right sides of the inner core and the permanent magnets are arranged on the upper and lower sides of each outer core, the installation positions of the permanent magnets are distributed in four places. Therefore, four permanent magnets are provided, and the number of parts increases. On the other hand, in the present embodiment, the two outer cores 36 and 46 are arranged diagonally so that a relatively large space is secured at two diagonal positions where the outer cores 36 and 46 are not arranged. Above, two permanent magnets 39 and a ferromagnetic material 49 having a large surface area (ie, magnetic attractive force) are arranged in this large space. As a result, the number of permanent magnets 39 can be reduced without reducing the magnetic attractive force of the permanent magnets 39.
[0025]
Further, the magnetic attractive force by the permanent magnets 39 is strongest on the line connecting the permanent magnets 39 on the mating surfaces (front walls 31F, 41F) of the connectors 30, 40. When the wire is disconnected from the line connecting the permanent magnets, when a vertical or horizontal external force is applied to the power receiving side connector, the power receiving side connector connects the permanent magnets to the power feeding side connector. There is a concern that the cores may come off while being tilted in such a manner that the cores are separated from each other with the fulcrum as a fulcrum. However, in this embodiment, the diagonal line connecting the permanent magnets 39 intersects the diagonal line connecting the two outer cores 36 and 46 and passing through the inner cores 35 and 45 at the axis of the inner cores 35 and 45. The two outer cores 36 and 46 are in contact with each other at two positions on both sides of a line connecting the permanent magnets 39. Therefore, even if an external force in the vertical or horizontal direction acts on the power receiving side connector 40, the power receiving side connector 40 does not tilt with a line connecting the permanent magnets 39 as a fulcrum. It is held in the mating state.
[0026]
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The power receiving connector 50 according to the second embodiment is different from the first embodiment in the orientation of the core 53 and the form and arrangement of the permanent magnets and the ferromagnetic material 59. In the second embodiment, the power supply side connector has the same configuration as that of the power reception side connector, and thus the description thereof is omitted. Further, since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same configuration is denoted by the same reference numeral, and the description of the structure, operation, and effect is omitted.
[0027]
In the second embodiment, the inner core 55 is disposed at the center position of the front wall 51 </ b> F of the case 51, the secondary coil 52 is disposed on the outer periphery thereof, and on the left and right sides of the inner core 55 on the outer side of the secondary coil 52. A pair of positioned outer cores 56 are disposed. That is, the outer core 56 has the same height as the inner core 55. Further, the ferromagnetic material 59 (and a permanent magnet (not shown) of the power supply side connector) has a smaller area than the ferromagnetic material 49 of the first embodiment (almost half as compared with the first embodiment), and is smaller than the core 53. Are arranged in a total of four positions, ie, two positions on the left and right above and two positions on the left and right below the core 53. Further, in the left-right direction, the ferromagnetic material 59 is disposed at a substantially intermediate position between the inner core 55 and the outer core 56.
[0028]
[Embodiment 3]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The power receiving side connector 60 of the third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the core 63 and the arrangement of the permanent magnet and the ferromagnetic material 69. In the third embodiment, the power supply side connector has the same configuration as that of the power reception side connector 60, and thus the description thereof is omitted. Further, since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same configuration is denoted by the same reference numeral, and the description of the structure, operation, and effect is omitted.
[0029]
In the core 63 of the third embodiment, the inner core 65 is disposed in the center of the front wall 61F of the case 61 when viewed from the front, and the two outer cores 66 are positioned at the diagonally lower left position and the diagonally right of the inner core 65. It is arranged at the lower position. That is, the inner core 65 and the outer core 66 are arranged in an inverted V shape, and the connecting portion 67 also has an inverted V shape. The ferromagnetic material 69 (and a permanent magnet (not shown) of the power supply side connector) is located above the two outer cores 66 and slightly closer to the center (inner core) than the outer core 66 in the left-right direction. Has been placed.
[0030]
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the embodiment described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following. Various modifications can be made.
(1) In the above embodiment, the inner core is a cylindrical shape. However, according to the present invention, the inner core is not limited to a cylindrical shape, and may be an elliptical columnar shape or a rectangular columnar shape.
(2) Although the outer core is cylindrical in the above embodiment, according to the present invention, the outer core is not limited to a cylindrical shape, and may be an elliptical columnar shape or a rectangular columnar shape.
[0031]
(3) In the above embodiment, the permanent magnet is provided only on the power supply side connector and the power receiving side connector is provided with the ferromagnetic material. However, according to the present invention, both the connectors may be provided with a permanent magnet. A permanent magnet may be provided on the connector and a ferromagnetic material may be provided on the power supply side connector.
(4) In the above embodiment, the case where the front view shape of the connector is horizontally long has been described. However, according to the present invention, the connector can also be provided in a vertically long direction.
[Brief description of the drawings]
1 is a side view showing a state before an electric bicycle is parked in Embodiment 1. FIG. 2 is a side view showing a state where an electric bicycle is parked. FIG. 3 is a front view of a power supply connector. 4] Front view of the power receiving side connector [FIG. 5] Horizontal sectional view showing a state where the power feeding side connector and the power receiving side connector are fitted [FIG. 6] Vertical sectional view showing a state where the power feeding side connector and the power receiving side connector are fitted 7 is a cross-sectional view cut in a diagonal direction connecting both external cores in a state where the power supply side connector and the power reception side connector are fitted. FIG. 8 is a perspective view of the core. FIG. 9 is a power reception side connector according to the second embodiment. FIG. 10 is a front view of the power receiving side connector of the third embodiment.
20. Electric bicycle (electric small vehicle)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Power feeding side connector 32 ... Primary coil 33 ... Core 35 ... Internal core 36 ... External core 39 ... Permanent magnet 40 ... Power receiving side connector 42 ... Secondary coil 43 ... Core 45 ... Internal core 46 ... External cores 50, 60 ... Power reception Side connectors 53, 63 ... cores 55, 65 ... inner cores 56, 66 ... outer cores

Claims

A power feeding side connector provided in a bicycle parking lot for parking a small electric vehicle, and a power receiving side connector provided in the electric small vehicle. The power feeding side connector and the power receiving side connector include a coil and a core, respectively. In the state where the power feeding side connector and the power receiving side connector are fitted, the power storage device of the electric small vehicle is charged by electromagnetic induction.
The coil and the core are accommodated in a case having a substantially rectangular shape when viewed from the front, and are fixed by a filler injected into the case,
The core includes a columnar inner core positioned on the inner peripheral side of the coil and a columnar outer core positioned on the outer peripheral side of the coil, the outer core sandwiching the inner core It is arranged diagonally at two positions, a diagonally upper position and a diagonally downward position,
A permanent magnet is provided in the case of at least one of the power supply side connector and the power receiving side connector, and the two permanent magnets are held in the fitted state. Arranged in two positions across the inner core in a diagonal direction intersecting the diagonal direction of the core,
Furthermore, the power receiving side connector is provided facing the front in the traveling direction with respect to the electric small vehicle,
The power supply connector is provided on the lateral direction in the upper portion of the support posts which are erected on the side of the disposed the guide rail so as to guide across the front of the electric compact vehicle in said parking area,
And to the distal end outer periphery of the casing of the power supply connector, an electric small-sized vehicle, wherein a tapered guide portion that extends into the previous direction is formed to the power receiving connector fitting guide Connector for charging.