JP6012182B2 - コイルユニット - Google Patents

Description

本発明は、コイルユニットに係り、特に、非接触給電装置に用いられるコイルユニットに関するものである。

近年、ケーブル等の機械的接触なしで、例えば電気自動車の電池に電力を供給する非接触給電装置が、開発、実用化されている。この非接触給電装置は、車両に搭載された受電側コイルと、車両が駐車する駐車スペースに設置された給電側コイルと、から構成されている。このような非接触給電装置によれば、駐車スペース上に車両が駐車され、受電側コイルと給電側コイルとが軸方向に互いに間隔を空けて対向した状態で、給電側コイルに交流電力を供給すると、当該交流電力が電磁誘導や磁界の共鳴により非接触で受電側コイルに受電される。

上述した非接触給電装置においては、上記コイルで熱が発生するため、これを冷却する必要がある。このようにコイルを冷却する冷却装置としては、例えば図８に示されたものが提案されている（特許文献１）。同図に示すように、冷却装置１００は、円筒型のボビン１０１と、ボビン１０１の外周壁に巻回されるコイル１０２と、ボビン１０１内に設けられた送風ファン１０３と、を備えている。この冷却装置１００によれば、送風ファン１０３を回すと矢印１０４に示すようにボビン１０１の軸方向の開口から空気がボビン１０１内に導入された後、ボビン１０１の外周壁に設けた空気排気孔１０５からボビン１０１外に排気される。

上述したコイル１０２は、一般にはケース１０６に収容されている。このため、上述した構成であるとボビン１０１の軸方向の開口から空気を導入するため、ケース１０６の蓋（又は底面）に吸気口１０７を設ける必要がある。しかしながら、ケース１０６の蓋に吸気口１０７を設けると、受電側コイルと給電側コイルとの距離をその分空ける必要があり、給電効率が落ちる恐れがあった。また、防塵防水性が良くない、という問題もあった。そこで、吸気口１０７にダクトホースを接続して、ケース１０６内に水や塵が浸入しない構成とすることも考えられるが、冷却装置１００の厚み方向が大きくなってしまう。

この問題を解決するために、例えば図９（Ａ）に示すように、ケース１０６のコイル１０２の巻回方向に沿った外周壁に吸気口１０７及び排気口１０８を設けることが考えられる。この場合、風の流れを良くするために、吸気口１０７及び排気口１０８は、対向位置に設けられている。しかしながら、そうすると、吸気口１０７及び排気口１０８の位置が対向位置で固定されてしまい、任意の位置に吸気口１０７及び排気口１０８を設けることができない。このため、例えば、下記に示すような問題が生じていた。

即ち、ガレージなどに埋設して利用する場合、防水性、防塵性の向上、また空気の排気効率を高めるために、図９（Ｂ）に示すように、吸気口１０７だけでなく排気口１０８もダクトホース１０９を介してファンボックス１１０に接続し、排気口１０８から排気された空気をファンボックス１１０まで戻してから、外部へ排気している。この場合、ダクトホース１０９を互いに離れた位置にある吸気孔１０７と排気口１０８とに接続する必要があり、施工範囲が広く大がかりになってしまい、高コストなものとなってしまう。そこで、排気側のダクトホース１０９をケース１０６の外周に沿わせて吸気側のダクトホース１０９まで持ってくることも考えられるが、ダクトホース１０９をケース１０６外周に沿わせると必要以上にダクトホース１０９を曲げてしまう恐れがあった。

また、車両に設置する場合、排気口１０８についてはダクトホース１０９を接続しなくても良い場合があるが、このような場合であっても、例えば、排気口１０８を設けることができる位置の近くにファンボックス１１０が設置されていると、吸気口１０７とファンボックス１１０との間に接続するダクトホース１０９を長く引廻す必要があり、これも施工範囲が広く大がかりになってしまい、高コストなものとなってしまう。

特開２０１０−２８４０１１号公報

そこで、本発明は、風通しを良くしつつ排気口と吸気口との位置が任意に設定でき、施工工事を容易にできるコイルユニットを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、コイルと、該コイルを収容するケースと、を備えたコイルユニットにおいて、前記ケースが、前記コイルを収容するケース本体と、前記ケース本体の外周壁外側に沿って設けられる流通路と、を備え、前記ケース本体の外周壁には、当該ケース本体内に空気を導入する第１吸気口と、当該ケース本体内の空気を前記流通路に排気する第１排気口と、が設けられ、前記流通路の外周壁には、当該流通路内の空気を排気する第２排気口と、が設けられることを特徴とするコイルユニットに存する。

請求項２記載の発明は、前記流通路が、前記ケース本体の外周壁を囲むように設けられ、前記流通路の外周壁には、空気を導入する第２吸気口が設けられ、前記第１吸気口及び前記第２吸気口を連通する筒状の連通管をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のコイルユニットに存する。

請求項３記載の発明は、前記流通路の外周壁が、前記ケース本体を収容する第２ケース本体から構成されていることを特徴とする請求項２に記載のコイルユニットに存する。

請求項４記載の発明は、前記ケース本体の第１吸気口及び第１排気口が、互いに対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載のコイルユニットに存する。

請求項５記載の発明は、前記第１吸気口及び前記第２排気口が、前記コイルの巻回方向に互いに隣り合って設けられていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載のコイルユニットに存する。

請求項６記載の発明は、車両が駐車される駐車スペースに設置されていることを特徴とする請求項１〜５何れか１項に記載のコイルユニットに存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、ケース本体の第１吸気口からケース本体内に導入された空気は、ケース本体の第１排気口から流通路に排気され、流通路内をケース本体の外周壁外側に沿って流れた後、第２排気口から外部に排気される。従って、ケース本体の外周壁に第１吸気口、第１排気口、流通路の外周壁に第２排気口が設けられるため、ケースの軸方向の薄型化を図ることができる。また、ケース本体内における風通しを良くするためにケース本体に設けた第１吸気口及び第１排気口の位置が変えられない場合であっても、第１排気口から排気された空気は流通路に沿ってケース本体の外周壁外側に沿って流れた後、第２排気口から排気されるので、第２排気口と第１吸気口との位置関係を任意に設定することができ、施設工事を容易にできる。

請求項２記載の発明によれば、連通管により流通路の第２吸気口から導入された空気を第１吸気口からケース本体に導入することができる。

請求項３記載の発明によれば、流通路を形成する外周壁が、ケース本体を収容する第２ケース本体から構成されているので、第２ケース本体の中にケース本体を収容するだけでよく、簡単に流通路を設けることができる。しかも、ケース本体が２重になっているため、防水防塵性能を高めることができる。

請求項４記載の発明によれば、ケース本体の第１吸気口及び第１排気口が、互いに対向する位置に設けられているので、ケース本体内での風通しがよくなり、コイルを確実に冷やすことができる。

請求項５記載の発明によれば、流通路の第２吸気口及び第２排気口が、巻回方向に互いに隣り合って設けられているので、吸気用、排気用のダクトホースを同じ経路に配置することができ、より一層、施工工事を容易にできる。

請求項６記載の発明によれば、車両が駐車される駐車スペースに設置されているので、駐車スペースへの施工工事が容易にできる。

本発明のコイルユニットを組み込んだ非接触給電装置の一実施形態を示す説明図である。 図１に示す給電側コイルユニットの断面図である。 図２に示す給電側コイルユニットの施工例を示す説明図である。 図２のＩ−Ｉ線断面図である。 図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 他の実施形態におけるコイルユニットの断面図である。 他の実施形態におけるコイルユニットの断面図である。 従来のコイルの冷却装置の一例を示す断面図である。 従来のコイルの冷却装置の一例を示す断面図である。

以下、本発明のコイルユニットについて図１〜図５を参照して説明する。図１に示すように、コイルユニットを組み込んだ非接触給電装置１は、車両２の駐車スペース３に設置された給電側コイルユニット４と、車両に搭載された受電側コイルユニット５と、を備えている。給電側コイルユニット４は、交流電源が供給されるコイル６と、コイル６に電磁結合された共鳴コイル７と、これらコイル６及び共鳴コイル７を収容するケース８（図２参照）と、を備えている。上記受電側コイルユニット５は、共鳴コイル７と電磁共鳴する共鳴コイル９と、共鳴コイル９と電磁結合されたコイル１０と、これら共鳴コイル９及びコイル１０を収容する図示しないケースと、を備えている。上記コイル６及び１０は、帯状の金属板をループ状に曲げて設けられている。上記共鳴コイル７及び９は、帯状の金属板を螺旋状に曲げて設けられている。

上述した非接触給電装置１によれば、図１に示すように、車両２が駐車スペース３上に停車し、共鳴コイル７、９が対向したときに、共鳴コイル７、９同士が電磁共鳴して給電側コイルユニット４から受電側コイルユニット５に非接触で電力を供給できる。

詳しく説明すると、上記コイル６に交流電力が供給されると、その電力が電磁誘導により共鳴コイル７に送られる。共鳴コイル７に電力が送られると、その電力が磁界の共鳴によって共鳴コイル９にワイヤレスで送られる。さらに、共鳴コイル９に電力が送られると、その電力が電磁誘導によってコイル１０に送られて、このコイル１０に接続された負荷に供給される。

次に、上述した給電側コイルユニット４を構成するケース８の詳細について説明する。このケース８は、駐車スペース３の地面に設けられた埋設穴に埋設されている。上記ケース８は、図２に示すように、コイル６、共鳴コイル７及びこれらコイル６、７を支持する支持部材（図示せず）を収容するケース本体としての第１シールドケース１１と、第１シールドケース１１の外周壁１１ａ−２外側を囲むように設けられた流通路１２と、第１シールドケース１１を収容し、流通路１２の外周壁１３ａ−２を構成する第２ケース本体としての第２シールドケース１３と、を備えている。

第１シールドケース１１は、図５に示すように、有底円筒状の本体部１１ａと、本体部１１ａの開口を覆う蓋部１１ｂと、本体部１１ａ及び蓋部１１ｂ間に設けられたリング状のゴムスポンジ１１ｃと、を備えている。

本体部１１ａは、金属などの導電性材料で構成されていて、円板状の底壁１１ａ−１と、底壁１１ａ−１の周縁から立設する外周壁１１ａ−２と、外周壁１１ａ−２の端部から内側に突出するフランジ壁１１ａ−３と、を備えている。上記底壁１１ａ−１は、コイル６及び共鳴コイル７の軸方向と直交し、上記外周壁１１ａ−２は、コイル６及び共鳴コイル７の巻回方向に沿って立設している。上記外周壁１１ａ−２には、図２に示すように、第１シールドケース１１内に空気を導入する第１吸気口１１ａ−４と、当該第１シールドケース１１内の空気を流通路１２に排気する第１排気口１１ａ−５と、第１吸気口１１ａ−４の周縁から外側に突出する筒状の連通管１１ａ−６と、が設けられている。上記第１吸気口１１ａ−４及び第２排気口１１ａ−５は、外周壁１１ａ−２の互いに対向する位置に設けられている。

上記蓋部１１ｂは、図５に示すように、本体部１１ａの開口を覆う円板状の上壁１１ｂ−１と、上壁１１ｂ−１の周縁から本体部１１ａに向かって立設する立壁１１ｂ−２と、を備えている。この立壁１１ｂ−２が、ゴムスポンジ１１ｃを介して本体１１ａのフランジ壁１１ａ−３に重ねられる。このゴムスポンジ１１ｃにより本体部１１ａと蓋部１１ｂとの間の隙間が塞がれ防水防塵を図ることができる。

第２シールドケース１３は、図４及び図５に示すように、有底円筒状の本体部１３ａと、本体部１３ａの開口を覆う蓋部１３ｂと、本体部１３ａ及び蓋部１３ｂとの間に設けられたリング状のゴムスポンジ１３ｃと、を備えている。

本体部１３ａは、金属などの導電性材料で構成されていて、円板状の底壁１３ａ−１と、底壁１３ａ−１の周縁から立設する外周壁１３ａ−２と、外周壁１３ａ−２の端部から内側に突出するフランジ壁１３ａ−３と、を備えている。上記底壁１３ａ−１は、コイル６及び共鳴コイル７の軸方向と直交し、上記外周壁１３ａ−２は、コイル６及び共鳴コイル７の巻回方向に沿って立設している。上記外周壁１３ａ−２には、図２に示すように、連通管１１ａ−６が嵌め込まれる第２吸気口１３ａ−４と、第２シールドケース１３内の空気を排気する第２排気口１３ａ−５と、が設けられている。上記第２吸気口１３ａ−４から連通管１１ａ−６が第２シールドケース１３外側に突出している。第２排気口１３ａ−５の周縁も外側に突出する筒状に形成されている。また、上述した第１吸気口１１ａ−４と第２排気口１３ａ−５とは、巻回方向に互いに隣り合って配置されている。

上記蓋部１３ｂは、図４及び図５に示すように、本体部１３ａの開口を覆う円板状の上壁１３ｂ−１と、上壁１３ｂ−１の周縁から本体部１３ａに向かって立設する立壁１３ｂ−２と、を備えている。上記立壁１３ｂ−２が、ゴムスポンジ１３ｃを介して本体１１ａのフランジ壁１３ａ−３に重ねられる。このゴムスポンジ１３ｃにより本体部１３ａと蓋部１３ｂとの間の隙間が塞がれ防塵防水を図ることができる。上述した連通管１１ａ−６及び第２排気口１３ａ−５は、図３に示すように、吸気ダクトホース１４、排気ダクトホース１５を介してファンボックス１６に接続されている。

次に、上述した給電側コイルユニット４の冷却について説明する。ファンボックス１６内のファンを回すと、図３の矢印に示すように、冷却風（空気）が吸気ダクトホース１４を通って連通管１１ａ−６に導入される。そして、図２の矢印に示すように、連通管１１ａ−６に導入された冷却風は第１吸気口１１ａ−４から第１シールドケース１１内に導入される。第１シールドケース１１内に導入された冷却風は、そのまま導入方向に真直ぐ進んで第１排気口１１ａ−５から流通路１２に排気され、流通路１２を第１シールドケース１１の外周壁１１ａ−２外側に沿って流れた後、第２排気口１３ａ−５から排気される。第２排気口１３ａ−５から排気された空気は、図３の矢印に示すように、排気ダクトホース１５を介してファンボックス１６に戻される。

上述した給電側コイルユニット４によれば、第１シールドケース１１の外周壁１１ａ−２に第１吸気口１１ａ−４及び第２吸気口１１ａ−５を設け、第２シールドケース１３の外周壁１３ａ−２に第１吸気口１１ａ−４及び第２排気口１３ａ−５を設けているので、ケース８の軸方向の薄型化を図ることができる。また、第１シールドケース１１内における風通しを良くするために第１吸気口１１ａ−４及び第１排気口１１ａ−５を対向位置に配置した場合であっても、第１排気口１１ａ−５から排気された空気は流通路１２内を第１シールドケース１１の外周壁１１ａ−２外側に沿って流れた後、第２排気口１３ａ−５から排気されるので、第２排気口１３ａ−５と第１吸気口１１ａ−４との位置関係は任意に設定することができる。このため、例えば、図２及び図３に示すように、第１吸気口１１ａ−４及び第２排気口１３ａ−５を、巻回方向に互いに隣り合って設けることができる。これにより、吸気ダクトホース１４、排気ダクトホース１５を同じ径路に配置することができ、施工範囲を狭くすることができるため駐車スペース３への施工工事を容易にできる。

また、上述した給電側コイルユニット４によれば、流通路１２が、第１シールドケース１１の外周壁１１ａ−２を囲むように設けられ、流通路１２を形成する第２シールドケース１３の外周壁１３ａ−２には、冷却風を導入する第２吸気口１３ａ−４が設けられ、筒状の連通管１１ａ−６が、第１吸気口１１ａ−４及び第２吸気口１３ａ−４を連通している。この連通管１１ａ−６により流通路１２の第１吸気口１１ａ−４から導入された冷却風を第２吸気口１３ａ−４から第１シールドケース１１に導入することができる。

また、上述した給電側コイルユニット４によれば、冷却風を発生させるためのファンを内蔵しているファンボックス１６から給電側コイルユニット４へ冷却風を送り込むことにより、給電側コイルユニット４のケース８内の空気圧を周囲の空気圧より高くすることにより、給電側コイルユニット４の防水防塵性能をより一層高めることができる。

なお、上述した実施形態によれば、第２シールドケース１３を設けることにより、流通路１２を形成していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、第１シールドケース１１の外周壁１１ａ−２に流通路１２を形成する樋状の流路形成部を取り付けることにより、流通路１２を形成してもよい。また、この場合、本実施形態のように、第１シールドケース１１の外周壁１１ａ−２を囲むように流通路１２を形成する必要はなく、例えば、図６に示すように、第１シールドケース１１の外周壁１１ａ−２の一部に沿って流通路を形成するように流路形成部１７を取り付けることも考えられる。

また、上述した実施形態によれば、駐車スペース３に設置される給電側コイルユニット４について説明していたが、本発明はこれに限ったものではない。車両２に配置される受電側コイルユニット５についても同様の構成にしてもよい。ただし、車両２では、地面に埋設する必要がなく、排気をダクトホースによりファンボックス１６に戻す必要がない。このため、第２排気口１３ａ−５と第１吸気口１１ａ−４とを並べて設ける必要がなく、図８に示すように、最も効率よく排気できる任意の場所に第２排気口１３ａ−５を設け、ファンボックス１６に近い場所に第１吸気口１１ａ−４を設けるようにすればよい。

また、上述した実施形態によれば、帯状の金属板を曲げてコイル６、１０及び共鳴コイル７、９を設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、コイルボビンを第１シールドケース１１内に配置して、このコイルボビンに巻線を巻いてコイル６、１０及び共鳴コイル７、９を設けても良い。

また、上述した実施形態では、共鳴式の非接触給電装置１が用いられていたが、本発明はこれに限ったものではなく、非接触の給電方式は電磁誘導式であってもよい。また、コイルユニット１は、非接触給電に限らず、単体で各種の装置に適用してもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

２ 車両
３ 駐車スペース
４ 給電側コイルユニット（コイルユニット）
６ コイル
７ 共鳴コイル（コイル）
８ ケース
１１ 第１シールドケース（ケース本体）
１１ａ−２ 第１シールドケースの外周壁（ケース本体の外周壁）
１１ａ−４ 第１吸気口
１１ａ−５ 第１排気口
１１ａ−６ 連通管
１２ 流通路
１３ 第２シールドケース（第２ケース本体）
１３ａ−２ 流通路の外周壁
１３ａ−４ 第２吸気口
１３ａ−５ 第２排気口

Claims (6)

1. コイルと、該コイルを収容するケースと、を備えたコイルユニットにおいて、
   前記ケースが、前記コイルを収容するケース本体と、前記ケース本体の外周壁外側に沿って設けられる流通路と、を備え、
   前記ケース本体の外周壁には、当該ケース本体内に空気を導入する第１吸気口と、当該ケース本体内の空気を前記流通路に排気する第１排気口と、が設けられ、
   前記流通路の外周壁には、当該流通路内の空気を排気する第２排気口と、が設けられる
   ことを特徴とするコイルユニット。
2. 前記流通路が、前記ケース本体の外周壁を囲むように設けられ、
   前記流通路の外周壁には、空気を導入する第２吸気口が設けられ、
   前記第１吸気口及び前記第２吸気口を連通する筒状の連通管をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載のコイルユニット。
3. 前記流通路の外周壁が、前記ケース本体を収容する第２ケース本体から構成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のコイルユニット。
4. 前記ケース本体の第１吸気口及び第１排気口が、互いに対向する位置に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載のコイルユニット。
5. 前記第１吸気口及び前記第２排気口が、前記コイルの巻回方向に互いに隣り合って設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜４何れか１項に記載のコイルユニット。
6. 車両が駐車される駐車スペースに設置されていることを特徴とする請求項１〜５何れか１項に記載のコイルユニット。

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