JP5297129B2 - Non-contact power feeding device - Google Patents
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Description
本発明は、高周波電流が流れる給電線と誘導結合されるピックアップ部を備え、ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷に給電する非接触給電装置に関するものである。 The present invention relates to a non-contact power supply apparatus that includes a pickup unit that is inductively coupled to a power supply line through which a high-frequency current flows, and that supplies power to a load by an induced electromotive force induced in the pickup unit.
この種の非接触給電装置として、電源装置から高周波電流が供給される誘導線路が移動体の移動線路に沿ってループ状に敷設され、移動体に搭載されて誘導線路に誘導結合されたピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷(移動体を移動させる電動機)に給電するものがある(例えば、特許文献1参照)。 As this type of non-contact power feeding device, a pickup line in which a high-frequency current is supplied from a power supply device is laid in a loop along the moving line of the moving body, and is mounted on the moving body and inductively coupled to the induction line In some cases, power is supplied to a load (an electric motor that moves a moving body) by an induced electromotive force induced by (see, for example, Patent Document 1).
ピックアップ部は、誘導線路を周方向に沿って囲む角筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルとを有し、誘導線路の周囲に生じる磁束の大半がコア内を通ることでコイルに誘起される誘導起電力を高くしている。
ところで、特許文献1に記載されている従来例のピックアップ部においては、コアに巻線が多層巻きされることでコイルが形成されているが、巻線を多層巻きした場合、近接効果によって巻線の高周波抵抗が増大して電力伝達の効率化が低下してしまう虞がある。
By the way, in the pickup part of the conventional example described in
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、コイルの高周波抵抗を低減して電力伝達の効率を向上することができる非接触給電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a non-contact power feeding device that can reduce the high-frequency resistance of a coil and improve the efficiency of power transmission.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、高周波電流が流れる給電線と誘導結合されるピックアップ部を備え、ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷に給電する非接触給電装置において、ピックアップ部は、給電線を周方向に沿って囲む筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルと、コアの外側を囲む磁気シールド体とを有し、コアは、少なくとも給電線が径方向に通過可能である開口溝が給電線の軸方向に沿って設けられ、内周面及び外周面の双方が曲面で構成され且つ軸方向に交差する断面形状が略C形に形成され、さらに、開口溝を挟んで対向する両端部が、当該両端部を除く部位よりも、軸方向に沿った断面の面積が大きく且つ磁気シールド体の外側にはみ出さないように形成されており、コイルは、コアに対して巻線が単層巻きされてなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a non-contact power feeding device that includes a pickup unit that is inductively coupled to a feeder line through which a high-frequency current flows, and that feeds a load by induced electromotive force induced in the pickup unit The pickup unit includes a cylindrical core surrounding the power supply line along the circumferential direction, a coil formed by winding a winding around the core, and a magnetic shield body surrounding the outside of the core. An opening groove through which the electric wire can pass in the radial direction is provided along the axial direction of the feeder line, both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface are formed by curved surfaces, and the cross-sectional shape intersecting the axial direction is formed in a substantially C shape. Furthermore, both ends facing each other across the opening groove are formed so that the area of the cross section along the axial direction is larger than the portion excluding the both ends and does not protrude outside the magnetic shield body. , coils, co Windings, characterized in that formed by single-layer winding respect.
請求項1の発明によれば、コアに対して巻線が単層巻きされることでコイルが形成されているので、巻線が多層巻きされる場合と比較してコイルの高周波抵抗を低減して電力伝達の効率を向上することができる。また、コアの内周面及び外周面が何れも複数の平面を突き合わせて構成されている場合と比較して、コアの外に漏れる磁束を減らし、その結果、給電線からピックアップ部への電力伝達の効率が向上し且つ給電量を増大することができる。さらに、コアの外に漏れる磁束をさらに減らすことができるとともに、コアの両端部における磁気抵抗を相対的に低減し、開口溝からコアの外に漏れる磁束を減らすことができる。しかも、コアやコイルへの外部磁界の影響を抑えて損失を低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the coil is formed by winding the winding on the core in a single layer, the high frequency resistance of the coil is reduced compared to the case where the winding is wound in multiple layers. Thus, the efficiency of power transmission can be improved. Also, compared to the case where the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the core are both configured by abutting a plurality of flat surfaces, the magnetic flux leaking out of the core is reduced, and as a result, power is transferred from the feeder to the pickup unit. Efficiency can be improved and the amount of power supply can be increased. Furthermore, the magnetic flux leaking out of the core can be further reduced, the magnetic resistance at both ends of the core can be relatively reduced, and the magnetic flux leaking out of the core from the opening groove can be reduced. Moreover, the loss can be reduced by suppressing the influence of the external magnetic field on the core and the coil.
本発明によれば、コイルの高周波抵抗を低減して電力伝達の効率を向上することができる。 According to the present invention, the high-frequency resistance of the coil can be reduced and the efficiency of power transmission can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態の非接触給電装置は、図3(a)に示すようにループ状に設置された給電線100と、給電線100に高周波電流を流す高周波電源110と、給電線100と誘導結合されるピックアップ部1とを備え、ピックアップ部1から負荷(例えば、インバータ並びにモータ)111に給電するものである。
The contactless power supply device according to the present embodiment is inductively coupled to a
給電線100は、図3(b)に示すように円筒形状の内管部101と、内管部101の外側に配置された円筒形状の外管部102と、内管部101と外管部102を互いに同心となるように連結する連結部103とが金属板を曲げ加工することで一体に形成された導体を、角筒状の合成樹脂成形品からなる絶縁体104で被覆して構成されている。すなわち、高周波電流が流れる給電線においては、導体の材料(金属板)が有する電気抵抗以外に表皮効果と近接効果による抵抗(高周波抵抗)が存在するが、図3(b)に示す二重管構造の導体を給電線100に用いれば、円柱形状の導体に比較して高周波抵抗を低減し且つ損失を減少させることができる。
As shown in FIG. 3B, the
ピックアップ部1は、コア2、コイル3、ボビン4、磁気シールド体5、受電回路部6を有している。受電回路部6は、コイル3とともに共振回路を形成するコンデンサ、コイル3並びにコンデンサの共振回路から出力される共振電圧を定電圧化する定電圧回路などを有している。
The
コア2は、図1(a)に示すように内周面及び外周面の双方が曲面(円筒面)で構成され且つ軸方向(紙面に垂直な方向)に交差する断面形状が略C形に形成されている。ここで、開口溝2aを挟んで対向するコア2の両端部20,20は、コア2の当該両端部20を除く部位(以下、「胴体部」と呼ぶ。)21よりも、軸方向に沿った断面の面積が大きく形成されている。
As shown in FIG. 1 (a), the
ボビン4は、円弧状に湾曲した角筒形状の合成樹脂成形品からなり、軸方向の両端部に外鍔40が設けられている。尚、コア2は開口溝2aと反対側の箇所で胴体部21が二分割されており、それぞれの胴体部21,21にボビン4,4が外挿された後に胴体部21,21の端部同士が接合されることによって、図1(a)に示すコア2が構成されている。
The
コイル3は、絶縁被覆を有する巻線がボビン4,4に単層巻きされることで形成されている。尚、コア2の端部20と胴体部21との段差が巻線の直径よりも大きく設定されており、コイル3がコア2の端部20よりも外側にはみ出さないようになっている。このようにコイル3がコア2の端部20よりも外側にはみ出さないことにより、コイル3の端部からコア2の端部20の外へ漏れる磁束を減らすことができる。
The
磁気シールド体5は、高透磁率である金属磁性材料により略円筒形状に形成されてコア2並びにコイル3に外挿される。但し、磁気シールド体5にはコア2の開口溝2aと連通する溝5aが軸方向に沿って設けられている。
The
而して、従来例のように巻線を多層巻きしてコイルを形成した場合、近接効果によって巻線の高周波抵抗が増大して電力伝達の効率化が低下してしまう虞がある。これに対して本実施形態では、コア2に対して巻線を単層巻きしてコイル3を形成しているので、巻線が多層巻きされる場合と比較してコイル3の高周波抵抗を低減し、ひいては電力伝達の効率を向上することができる。
Thus, when a coil is formed by winding a plurality of windings as in the conventional example, the proximity effect may increase the high-frequency resistance of the winding and reduce the efficiency of power transmission. On the other hand, in this embodiment, since the
ところで、特許文献1に記載されている従来例のピックアップ部においては、断面形状コ字形のコアが用いられている。このようにコアの内周面及び外周面が何れも複数の平面を突き合わせて構成されている場合、平面と平面の境界部分(角の部分)において磁束の一部がコアの外に漏れてしまうことにより、給電線からピックアップ部への電力伝達の効率が低下してしまうという問題がある。
By the way, in the pickup part of the conventional example described in
すなわち、開口溝2aを通してコア2の内側に配置される給電線100に高周波電流が流れると、給電線100を中心とする同心円上に高周波磁界(磁束φ)が発生し、磁束φの大半がコア2内を周方向に沿って通過する。このとき、従来例のようにコア2’の内周面及び外周面が何れも複数の平面を突き合わせて構成されている場合、つまり、断面形状が略コ字形のコア2’の場合、図1(c)に示すように平面と平面の境界部分(角の部分)において磁束φの一部がコア2’の外に漏れてしまう。
That is, when a high frequency current flows through the
一方、本実施形態におけるコア2は、内周面及び外周面の双方が曲面で構成され且つ軸方向に交差する断面形状が略C形に形成されているので、図1(b)に示すように開口溝2a以外の部分から外部に漏れる磁束φが殆ど生じない。そのため、図1(c)に示す従来例のコア2’と比較して給電線100からピックアップ部1への電力伝達の効率が向上し且つ給電量を増大することができる。尚、本実施形態ではコア2の内周面及び外周面の双方を曲面で構成しているが、例えば、図2(a)に示すように外周面のみを曲面で構成してもよいし、あるいは図2(b)に示すように内周面のみを曲面で構成してもよく、これら何れの形状のコア2であっても、内周面及び外周面が何れも複数の平面を突き合わせて構成されている従来例のコア2’に比べれば、開口溝2a以外の部分から外部に漏れる磁束φを低減することが可能である。但し、これら2種類のコア2に対して本実施形態のコア2が最も電力伝達の効率が高くなることは明らかである。
On the other hand, the
ところで、高周波電源110に対する往きと戻りの2本の給電線100のうちの一方の給電線100がコア2の内側に配置され、他方の給電線100がピックアップ部1の近傍に配置されている場合、当該他方の給電線100の周囲に生じる磁束がコア2内を通過する磁束φと打ち消しあい、その結果、ピックアップ部1の電力伝達の効率が低下してしまう虞がある。これに対して本実施形態では、コア2並びにコイル3が磁気シールド体5で覆われて磁気シールドされているので、上述のようにコア2内を通過する磁束φが外部の磁界(磁束)で打ち消されるのを防ぐことができ、その結果、損失を低減することができる。
By the way, in the case where one of the two
また、本実施形態では給電線100への装着と離脱が容易に行えるようにピックアップ部1のコア2に開口溝2aを設けているが、この開口溝2aの部分(ギャップ)においては磁気回路の磁気抵抗が大幅に増大してしまう。そこで本実施形態では、開口溝2aを挟んで対向するコア2の両端部20,20をコア2の当該両端部20を除く胴体部21よりも、軸方向に沿った断面の面積を大きく形成することにより、コア2の両端部20,20における磁気抵抗を胴体部21と比較して相対的に低減し、開口溝2aからコア2の外に漏れる磁束を減らすようにしている。
In the present embodiment, the
1 ピックアップ部
2 コア
2a 開口溝
3 コイル
1
Claims (1)
ピックアップ部は、給電線を周方向に沿って囲む筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルと、コアの外側を囲む磁気シールド体とを有し、
コアは、少なくとも給電線が径方向に通過可能である開口溝が給電線の軸方向に沿って設けられ、内周面及び外周面の双方が曲面で構成され且つ軸方向に交差する断面形状が略C形に形成され、さらに、開口溝を挟んで対向する両端部が、当該両端部を除く部位よりも、軸方向に沿った断面の面積が大きく且つ磁気シールド体の外側にはみ出さないように形成されており、
コイルは、コアに対して巻線が単層巻きされてなることを特徴とする非接触給電装置。 In a non-contact power supply apparatus that includes a pickup unit that is inductively coupled to a power supply line through which a high-frequency current flows, and that supplies power to a load by an induced electromotive force induced in the pickup unit.
The pickup unit has a cylindrical core surrounding the power supply line along the circumferential direction, a coil formed by winding a winding around the core, and a magnetic shield body surrounding the outside of the core ,
The core has an opening groove through which at least the feed line can pass in the radial direction is provided along the axial direction of the feed line, and both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface are formed of curved surfaces and have a cross-sectional shape that intersects the axial direction. Further, both ends facing each other across the opening groove have a larger cross-sectional area along the axial direction and do not protrude outside the magnetic shield body. Is formed,
The non-contact power feeding device, wherein the coil is formed by winding a single layer of a winding around a core .
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