JP6280698B2 - Feed coil unit - Google Patents
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Description
本発明は、給電コイルユニットに係り、例えば、電気自動車又はプラグインハイブリッド自動車(PHV)等のような走行可能な車輌に搭載された電池の充電電力を供給する非接触式の給電コイルユニットに関する。 The present invention relates to a power supply coil unit, and more particularly to a non-contact type power supply coil unit that supplies charging power of a battery mounted on a travelable vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle (PHV).
一般に、地上に設置した充電装置のプラグを車輌のコネクタに接続して、車輌に搭載された電池を充電するようにしている。このようなプラグイン式に代えて、地上に設置した電源から非接触で車輌の充電装置に電力を供給する非接触給電装置が特許文献1に記載されている。これによれば、道路等に1次コイルを配設し、車輌の床面に2次コイルを配設し、それら1次と2次のコイルの電磁誘導によって地上に設けた電源から車輌に搭載した充電装置に電力を供給する非接触給電装置が提案されている。
Generally, a charging device plug installed on the ground is connected to a connector of a vehicle to charge a battery mounted on the vehicle. In place of such a plug-in type,
同文献に記載の非接触給電装置に用いられる1次コイルは、ベース部とカバー部からなる八角形の平板箱状に形成された容器内に、1次コイルである平板状のコイル体を収容して給電コイルユニットを構成し、給電コイルユニットを道路に設置又は埋設して車輌の2次コイルに非接触で給電するようにしている。このような非接触給電に用いられる給電コイルユニットは、誤って車輌が乗り上げることを考慮して、耐荷重性能を持たせる必要があるが、電磁誘導を妨げないようにするため、金属などの強度部材を用いることができない。 The primary coil used in the non-contact power feeding device described in the same document houses a flat coil body, which is a primary coil, in a container formed in an octagonal flat plate box shape including a base portion and a cover portion. Thus, a power feeding coil unit is configured, and the power feeding coil unit is installed or buried in a road so that power is supplied to the secondary coil of the vehicle in a non-contact manner. The power supply coil unit used for such non-contact power supply needs to have load-bearing performance in consideration of the vehicle getting on by mistake, but the strength of metal etc. is not to prevent electromagnetic induction. The member cannot be used.
そこで、同文献に記載の給電コイルユニットは、ベース部とカバー部をそれぞれレジンコンクリートにより形成し、ベース部とカバー部により形成された箱状のスペース内にコイル体を収容し、収容スペース内に形成されるすき間に詰め物を充填して、耐荷重性能を持たせる構造が提案されている。この充填材としては、発泡材、軽量化コンクリ材、アルミ材、低収縮性樹脂、等が例示されている。 Therefore, in the feeding coil unit described in the same document, the base part and the cover part are respectively formed of resin concrete, the coil body is accommodated in a box-shaped space formed by the base part and the cover part, There has been proposed a structure in which a filling material is filled with a gap between the formed gaps to provide load bearing performance. Examples of the filler include foamed materials, lightweight concrete materials, aluminum materials, and low shrinkage resins.
ところで、給電コイルユニットの1次コイルに流す電流の周波数を商用周波数よりも高くすることが望まれるが、広い範囲に強い磁界が発生するので、電磁波シールドを考慮しなければならない。しかしながら、特許文献1に記載の給電コイルユニットは、ベース部とカバー部を絶縁材であるレジンコンクリートで形成しているから、電磁波シールドについては考慮されていない。
By the way, although it is desirable to make the frequency of the current flowing through the primary coil of the power supply coil unit higher than the commercial frequency, a strong magnetic field is generated in a wide range, so an electromagnetic wave shield must be considered. However, in the power feeding coil unit described in
また、防水性を持たせるために、ベース部とカバー部で形成される空間に収容されるコイル等の部品のすき間に充填材を詰めているが、充填材の硬化時間、膨張、収縮を考慮して充填量を管理するとともに、均等に充填しなければならない。つまり、すき間が残っていると、防水性が低下するとともに、充填材の量が多すぎるとベース部とカバー部が膨張し、却って防水性が低下することが起こり得る。 In addition, in order to provide waterproofness, a filler is filled in a gap between parts such as a coil housed in a space formed by the base portion and the cover portion, but the curing time, expansion, and contraction of the filler are taken into consideration. Thus, the filling amount must be controlled and the filling must be performed uniformly. That is, if the gap remains, the waterproof property is lowered, and if the amount of the filler is too large, the base portion and the cover portion may expand and the waterproof property may be lowered.
本発明が解決しようとする課題は、漏磁界の強度を低減して電磁波による影響が外部に及ばない構造の給電コイルユニットを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a feed coil unit having a structure in which the influence of electromagnetic waves does not reach the outside by reducing the strength of the leakage magnetic field.
上記の課題を解決するため、本発明の給電コイルユニットは、上面が開口されたケースと、該ケースの開口を覆う樹脂製のカバーと、前記ケースと前記カバーにより形成される空間内に収容されたコイル体と、前記コイル体に接続されて外部に引き出された電源ケーブルとを備え、前記ケースは、金属材料で形成され、平板状の底板と、該底板の周縁部に起立して形成された環状の壁体とを有してなることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a feeding coil unit of the present invention is accommodated in a case having an upper surface opened, a resin cover that covers the opening of the case, and a space formed by the case and the cover. And a power cable connected to the coil body and drawn to the outside, and the case is formed of a metal material, and is formed upright on a flat bottom plate and a peripheral portion of the bottom plate. And an annular wall body.
本発明によれば、給電コイルユニットを形成するケースを、金属材料で形成し、板状の底板と、該底板の周縁部に起立して形成された環状の壁体とを有してなる構造としたことを特徴とする。これにより、電磁波の発生源であるコイル体の上面を除いて、側面及び底面側が金属材料のケースで覆われることから、電磁波がケースの壁体及び底板で反射されて外部に漏れ出るのを抑制できる。 According to the present invention, the case forming the power feeding coil unit is formed of a metal material, and has a plate-like bottom plate and an annular wall formed upright on the peripheral edge of the bottom plate. It is characterized by that. As a result, the side and bottom surfaces are covered with a metal case except for the top surface of the coil body, which is the source of electromagnetic waves, so that electromagnetic waves are prevented from leaking to the outside by being reflected by the wall and bottom plate of the case. it can.
さらに、本発明において、前記ケースは、前記底板の周縁を前記壁体から張り出して形成されたフランジと、前記壁体の頂面の全周にわたってリングパッキンが装着されたパッキン溝とが形成され、前記カバーは、磁性を有しない樹脂により矩形状に形成され、平板状の天板の周縁に前記ケースの壁体の外周側に被せる覆い部が前記フランジ面まで垂下して形成されているものとすることができる。これによれば、ケースとカバーとの接合部の防水を、ケースの底面から壁体の高さ分だけ高い位置に設けたリングパッキンにより行うことができ、高圧洗浄等の際に、水が防水部に直接かからないから、防水構造の信頼性を向上することができる。 Furthermore, in the present invention, the case is formed with a flange formed by projecting a peripheral edge of the bottom plate from the wall body, and a packing groove in which a ring packing is mounted over the entire circumference of the top surface of the wall body, The cover is formed in a rectangular shape with a resin that does not have magnetism, and a cover portion that covers the outer peripheral side of the wall of the case is formed to hang down to the flange surface on the periphery of a flat top plate. can do. According to this, the waterproofing of the joint between the case and the cover can be performed by the ring packing provided at a position higher than the bottom surface of the case by the height of the wall body, and the water is waterproof at the time of high-pressure washing or the like. Since it is not directly applied to the part, the reliability of the waterproof structure can be improved.
本発明によれば、漏磁界の強度を低減して電磁波による影響が外部に及ばない構造の給電コイルユニットを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a feeding coil unit having a structure in which the strength of a leakage magnetic field is reduced and the influence of electromagnetic waves does not reach the outside.
以下、本発明の給電コイルユニットの一実施例を説明する。本実施例は、例えば、電気自動車又はプラグインハイブリッド自動車(PHV)等のような走行可能な車輌に搭載された電池に充電電力を供給する非接触式の給電コイルユニットに関する。車両に搭載された電池を充電する非接触式充電システムは、例えば、車庫あるいは駐車場に設置された充電電源に1次コイルである給電コイルユニットを接続し、給電コイルユニットに相互誘導可能な範囲内に車輌の床面に設けられた2次コイルを位置させ、それら1次コイル及び2次コイル間の相互誘導によって、地上の充電電源から車輌に搭載された電池を充電するように形成できる。この場合において、例えば、地上に設置した充電電源は、商用周波数の電圧をインバータにより変換して比較的高い周波数の電流(以下、高周波電流という。)を給電コイルユニットに供給し、車両側では2次コイルに誘導された高周波電流を整流器で整流して電池を充電する非接触式充電システムを構成することができる。 Hereinafter, an embodiment of the feeding coil unit of the present invention will be described. The present embodiment relates to a non-contact power supply coil unit that supplies charging power to a battery mounted on a vehicle that can travel, such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle (PHV). A non-contact charging system for charging a battery mounted on a vehicle is, for example, a range in which a feeding coil unit, which is a primary coil, is connected to a charging power source installed in a garage or a parking lot and can be mutually guided to the feeding coil unit. A secondary coil provided on the floor of the vehicle is positioned inside, and a battery mounted on the vehicle can be charged from a ground charging power source by mutual induction between the primary coil and the secondary coil. In this case, for example, a charging power source installed on the ground converts a commercial frequency voltage by an inverter and supplies a relatively high frequency current (hereinafter referred to as a high frequency current) to the feeding coil unit. A non-contact charging system that charges the battery by rectifying the high-frequency current induced in the secondary coil with a rectifier can be configured.
このような非接触式充電システムに用いられる給電コイルユニットは、図1及び図2に示すように、ケース1と、ケース1の上面開口を覆うカバー2と、ケース1とカバー2とで形成される空間に収容されるコイル体3とを備えて構成される。ケース1は、本実施例では常磁性体であるアルミニウムで形成され、平板状の底板11の周縁部に起立して環状に形成された壁体12と、底板11の周縁を壁体12の外側まで張り出して形成されたフランジ13と、壁体12に形成されたケーブル貫通孔14と、ケーブル貫通孔14から引き出される電源ケーブル4を支持固定するケーブル支持板5を備えて形成されている。また、壁体12の頂部には、壁体12に沿って環状のパッキン溝11aが形成され、パッキン溝11aには環状のOリングパッキン10が装着されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the power feeding coil unit used in such a non-contact charging system is formed of a
ケーブル支持板5及び底板11の底面(内面)11aには、電源ケーブル4を固定するケーブル受け台18と、ケーブル押え金具19がそれぞれ設けられている。そして、ケーブル押え金具19をケーブル受け台18にネジ20で固定して、電源ケーブル4を挟持して固定するようになっている。なお、ケーブル貫通孔14と電源ケーブル4との隙間は、図示していないパッキン等により防水される。
On the bottom surface (inner surface) 11 a of the
カバー2は、例えば、磁性を有しない樹脂により矩形状に形成され、平板状の天板21の周縁にケース1の壁体12の外周側に被せる覆い部22が垂下して形成されている。また、天板21には、ケース1のケーブル支持板5に合わせてケーブル4の引出し部を覆うケーブルカバー部23が形成され、これに合わせて覆い部22にケーブルカバー覆い部22aが形成されている。また、カバー2の覆い部22は、ケース1のフランジ13の上面に接するように伸延して形成されている。そして、フランジ13に適宜分散して設けられた貫通孔16に対応する位置の覆い部22に厚肉部22bが形成され、厚肉部22bに袋状のネジ孔22cが穿設されている。そして、ケース1の壁体12の外周側にカバー2を被せた状態で、ケース1の貫通孔16からボルトなどの締結部材16aを挿通して、ネジ孔22cにネジ込むことによりカバー2をケース1に固定するようになっている。また、ケーブルカバー覆い部22aに形成されたケーブル引出用の半円弧状の孔にリング状パッキン10を圧入して、防水するようになっている。
The
一方、コイル体3は、図1及び図2に示すように、磁性体からなる平板状のコア31を絶縁部材32で挟み込んで形成した平板状のボビン33を有して形成されている。そして、ボビン33の中央部の外周の一定範囲にコイル導体34を巻回して形成されている。なお、ボビン33の表面にはコイル導体34を装着する溝33aが複数形成されている。コイル導体34が巻回されていないボビン33の両側縁部に、複数の貫通孔33bが穿設されている。この貫通孔33bに対応させて、ケース1の底板11の底面(内面)11aに形成された台座17の上面にネジ孔17aが形成されている。そして、ボビン33の貫通孔33bから図示していないボルトを台座17のネジ孔17aにねじ込んで、コイル体3をケース1に固定するようになっている。また、コイル体3の図1において左奥側に形成されるスペースに制御ユニット6が配置され、コイル体3と制御ユニット6の上に透明な樹脂フィルム7が配置されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the coil body 3 is formed with a
一方、コイル体3の下面とケース1の底面11aとの間のすき間に、複数の矩形の穴8aを格子状に配列して形成した樹脂製のバッファプレート8が挿入されるようになっている。バッファプレート8は、例えば、高い靭性を有するPC系の樹脂により形成することが好ましい。そして、バッファプレート8の肉厚は、台座17の高さに応じた厚みにすることが好ましい。つまり、本実施例では、コイル体3を固定するケース1の台座17は、ネジ受け長さ(袋ネジ)を確保するために、台座17の厚みが必要となり、台座17の上面が底面11よりも高い位置になる。そのため、台座17の上面にコイル体3のボビン33の側縁部を固定すると、コイル体3の下面とケース1の底面11aとの間にすき間が形成されてしまう。このようなすき間があると、カバー2の上面に荷重が加わったとき、カバー2及びコイル体3が撓んで変形する。このような変形を繰り返し受けると、カバー2及びコイル体3が損傷を受けるおそれがある。そこで、本実施例では、少なくともコイル体3とケース1の底面11aとの間に形成されるすき間に、複数の穴8aが形成された樹脂製のバッファプレート8が挟み込みこまれている。これにより、バッファプレート8によって、コイル体3とケース1との間のすき間がなくなるから、車輌が給電コイルユニットに乗り上げてカバー2に集中的な荷重が加わっても、カバー2及びコイル体3などの構成部品の撓みを抑制して、損傷を防止することができる。また、車輌が乗り上げた際の荷重が特定の部品に集中することなく、カバー2、コイル体3、バッファープレート8及びケース1に分散されるから、構成部品の損傷を防止することができる。また、内部の構成部品の配置に応じて、バッファプレート8の格子状の穴8aの連結部8bを切断することにより、所要の形状に合わせることができる。
On the other hand, a
ここで、図1に分解斜視図で示した給電コイルユニットの組み立てについて説明する。組み立てられた給電コイルユニットは、図2の断面図に示す構造になる。まず、ケース1にバッファプレート8を組み付ける。バッファプレート8は、ケース1の図において右手前の壁体12に沿って、台座17の内側に挿入する。次いで、コイル体3をバッファプレート8の上面に載置するとともに、ボビン33の両側縁を台座17の上面に載置して、図示していないボルトを貫通孔33bに挿入し、台座17のネジ孔17aにねじ込んで、コイル体3をケース1に固定する。次に、コイル体3のコイル導体34に接続され、かつ電源ケーブル4に接続された制御ユニット6を、コイル体3に並べてケース1の図において左奥側に収容する。なお、電源ケーブル4は、ケース1の壁体12に形成されたケーブル貫通孔14からケース1内に挿入して制御ユニット6に接続し、さらに制御ユニット6とコイル導体34を接続しておく。また、電源ケーブル4は、ケーブル受け台18に載置し、ケーブル押え金具19をネジ20でケーブル受け台18に固定しておく。そして、コイル体3と制御ユニット6の上面に樹脂フィルム7を載置してカバー2を被せる。
Here, the assembly of the feeding coil unit shown in the exploded perspective view in FIG. 1 will be described. The assembled feeding coil unit has a structure shown in the sectional view of FIG. First, the
すなわち、カバー2の覆い部22をケース1の壁体12の外周に被せるとともに、ケーブルカバー覆い部22aの位置をケーブル支持板5に合わせて、ケース1に被せる。そして、ケース1のフランジ13の貫通穴16から、図3に示すように、ボルト16aを、カバー2の覆い部22に穿設されたネジ孔22cにねじ込んで固定する。このとき、ケース1の壁体12の頂面に形成されたパッキン溝12aに環状の例えばOリングパッキン9を装着する。これにより、ケース1とカバー2により閉塞された空間に外部から水が浸入するのを防止することができる。
In other words, the
以上述べたように、本実施例によれば、給電コイルユニットを形成するケース1を、金属材料で形成し、板状の底板11と、底板11の周縁部に起立して形成された環状の壁体12とを有してなる構造としたことを特徴とする。これにより、電磁波の発生源であるコイル体3の上面を除いて、側面及び底面側が金属材料のケース1で覆われることから、電磁波がケース1の壁体12及び底板11で反射されて外部に漏れ出るのを抑制して、電磁シールドすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施例によれば、ケース1の底板11の周縁を壁体12から張り出してフランジ13を形成し、壁体12の頂面の全周にわたって形成したパッキン溝12aにOリングパッキン9を装着し、ケース2の覆い部22がフランジ13の上面まで伸延して形成されていることを特徴とする。これにより、覆い部22が壁体12の外周の全部を覆い、かつ図3の要部断面図に示すように、ケース1の底面11aから壁体12の高さ分だけ高い位置に設けたOリングパッキン9により防水する構造であるから、ケース1とカバー2の接合部に形成される水の浸入経路40を長くすることができる。その結果、高圧洗浄等の際に、水が防水部に直接かからないから、防水構造の信頼性を向上することができる。
Further, according to this embodiment, the peripheral edge of the
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で変形又は変更された形態で実施することが可能であることは、当業者にあっては明白なことであり、そのような変形又は変更された形態が本願の特許請求の範囲に属することは当然のことである。 As described above, the present invention has been described based on the embodiments, but the present invention is not limited thereto, and can be implemented in a form that is modified or changed within the scope of the gist of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that such variations or modifications are within the scope of the claims.
上記の実施例では、ケース1をアルミニウム材で形成したが、他の金属材料で形成しても、本発明の効果を得ることができる。
In the above embodiment, the
1 ケース
2 カバー
3 コイル体
4 電源ケーブル
6 制御ユニット
7 樹脂フィルム
8 バッファプレート
9 Oリングパッキン
11 底板
12 壁体
13 フランジ
16 貫通孔
17 台座
21 天板
22 覆い部
31 コア
32 絶縁部材
33 ボビン
34 コイル導体
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ケースは、前記底板の周縁を前記壁体から張り出して形成されたフランジと、前記壁体の頂面の全周にわたってリングパッキンが装着されたパッキン溝とを有して形成され、
前記カバーは、磁性を有しない樹脂により形成された平板状の天板部と、該天板部の周縁に前記ケースの壁体の外周側に被せる覆い部とを有してなり、該覆い部は前記フランジの上面まで垂下して形成されてなる給電コイルユニット。 A case having an upper surface opened, a resin cover covering the opening of the case, a coil body housed in a space formed by the case and the cover, and connected to the coil body and pulled out to the outside with the a power cable, wherein the casing is formed of a metal material, possess a flat bottom plate, and a wall of the annular formed by standing on the periphery of the bottom plate,
The case is formed to include a flange formed by projecting a peripheral edge of the bottom plate from the wall body, and a packing groove in which a ring packing is mounted over the entire circumference of the top surface of the wall body,
The cover includes a flat plate-shaped top plate portion formed of a resin having no magnetism, and a cover portion that covers the outer peripheral side of the wall of the case on the periphery of the top plate portion. feeding electric coil unit comprising formed by hanging to the upper surface of the flange.
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