JP6331902B2 - Power transmission equipment - Google Patents
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Description
本発明は、非接触で電力を受電装置に送電する送電装置に関する。 The present invention relates to a power transmission device that transmits power to a power receiving device in a contactless manner.
特許文献1〜7に開示されているように、非接触で電力を送受電する送電装置および受電装置を用いる電力伝送システムが知られている。特に、特許文献6に開示される送電装置は、基材と、この基材上に実装された素子と、この素子を覆うように設けられたシールドと、このシールド上に配置されたフェライトコアと、このフェライトコア上に搭載された送電コイルとを備えている。送電コイルには、平板状の渦巻きコイルが採用されている。
As disclosed in
また、特許文献7に開示される送電装置および受電装置においては、送電コイルおよび受電コイルに、平板状の円形コイルが採用されている。 Moreover, in the power transmission device and power reception device disclosed in Patent Document 7, flat circular coils are employed for the power transmission coil and the power reception coil.
円形コイルおよび渦巻きコイルの直下にシールドを配置した場合、コイルからの磁束によりシールドに渦電流が生じ、伝送効率が低下する。特に、コイル線の近傍や、コアの端部近傍では、磁界強度が強く、シールドで大きな渦電流が発生し、伝送効率が著しく低下するおそれがある。 When a shield is disposed immediately below the circular coil and the spiral coil, an eddy current is generated in the shield due to the magnetic flux from the coil, and transmission efficiency is reduced. In particular, in the vicinity of the coil wire and in the vicinity of the end of the core, the magnetic field strength is strong, and a large eddy current is generated in the shield, which may significantly reduce transmission efficiency.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コイルの近傍に設けられるシールドにおいて、磁束によりシールドに発生する渦電流を低減することを可能とする送電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a power transmission device capable of reducing eddy currents generated in a shield by magnetic flux in a shield provided in the vicinity of a coil.
この送電装置においては、受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置であって、送電コイルユニットと、上記送電コイルユニットに接続される電気機器と、上記送電コイルユニットおよび上記電気機器を収容する筐体と、上記筐体内に設けられ、上記送電コイルユニットを送電側に、上記電気機器を上記送電側とは反対側の載置側に隔てるように設けられる電磁界シールドと、を備える。 This power transmission device is a power transmission device that transmits power to a power receiving device in a contactless manner, and houses a power transmission coil unit, an electrical device connected to the power transmission coil unit, the power transmission coil unit, and the electrical device. A housing and an electromagnetic field shield provided in the housing so as to separate the power transmission coil unit on a power transmission side and the electric device on a placement side opposite to the power transmission side.
上記送電コイルユニットは、渦巻き型の送電コイルおよび板状のフェライトコアを含み、上記電磁界シールドは、上記フェライトコアの上記載置側の面に沿って延びる主壁と、上記主壁の端部から上記載置側に延びる第1起立壁と、上記第1起立壁の端部から上記主壁から遠ざかる方向に延びる延在壁と、上記延在壁の一端から上記フェライトコアの端部からは離間し、上記フェライトコアを超えて上記送電側に延びる第2起立壁とを含む。 The power transmission coil unit includes a spiral-shaped power transmission coil and a plate-shaped ferrite core, and the electromagnetic field shield includes a main wall extending along the surface on the placement side of the ferrite core, and an end of the main wall From the first standing wall extending from the end of the first standing wall to the mounting side, the extending wall extending in a direction away from the main wall from the end of the first standing wall, and the end of the ferrite core from one end of the extending wall A second standing wall that is spaced apart and extends to the power transmission side beyond the ferrite core.
上記第1起立壁は、上記フェライトコアの端部から上記フェライトコアの内部に向かって後退した位置から上記載置側に延びている。 The first standing wall extends from the end of the ferrite core toward the placement side from a position retracted toward the inside of the ferrite core.
この送電装置によれば、フェライトコアの端部において、電磁界シールドは、フェライトコアの端部からこのフェライトコアの内部に向かって後退した位置から第1起立壁、延在壁および第2起立壁が、フェライトコアの端部からは離間した状態で配置されることとなる。これにより、フェライトコアの端部からの電磁界シールドまでには所定の間隙が保たれ、磁束の強度が強い位置には電磁界シールドが配置されない構成となる。 According to this power transmission device, at the end of the ferrite core, the electromagnetic field shield has the first standing wall, the extending wall, and the second standing wall from a position retracted from the end of the ferrite core toward the inside of the ferrite core. However, it will be arrange | positioned in the state spaced apart from the edge part of a ferrite core. Accordingly, a predetermined gap is maintained from the end of the ferrite core to the electromagnetic field shield, and the electromagnetic field shield is not disposed at a position where the strength of the magnetic flux is strong.
この発明においては、コイルの近傍に設けられる電磁界シールドにおいて、磁束によりシールドに発生する渦電流を低減することを可能とする送電装置を提供することを可能とする。 According to the present invention, it is possible to provide a power transmission device that can reduce an eddy current generated in a shield by a magnetic flux in an electromagnetic field shield provided in the vicinity of a coil.
本発明に基づいた一例における実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。図においては、実際の寸法比率では記載しておらず、構造の理解を容易にするために、一部比率を異ならせて記載している。 Embodiments of an example based on the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiments described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. The same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated. It is planned from the beginning to use the structures in the embodiments in appropriate combinations. In the drawings, the actual dimensional ratios are not described, and some ratios are described in order to facilitate understanding of the structure.
以下に示す設備側(駐車場等)に設置される送電装置の構成は、車両側に載置される受電装置にも適用が可能である。送電装置において、載置面とは、設備(地面)側を意味し、表面側(送電側)とは、受電装置(車両)側を意味する。一方、受電装置において、載置面とは、車両側を意味し、表面側(受電側)とは、送電装置(地面)側を意味する。 The configuration of the power transmission device installed on the facility side (parking lot or the like) shown below can also be applied to a power reception device placed on the vehicle side. In the power transmission device, the placement surface means the facility (ground) side, and the surface side (power transmission side) means the power reception device (vehicle) side. On the other hand, in the power receiving device, the placement surface means the vehicle side, and the surface side (power receiving side) means the power transmitting device (ground) side.
以下に用いる各図において、図中の矢印Fの示す方向は、車両の前進方向および後進方向を示し、図中の矢印Wの示す方向は、車両の幅方向を示す。 In each figure used below, the direction indicated by the arrow F in the figure indicates the forward direction and the reverse direction of the vehicle, and the direction indicated by the arrow W in the figure indicates the width direction of the vehicle.
(電力伝送システム1000)
図1を参照して、非接触で電力を伝送する電力伝送システム1000について説明する。電力伝送システム1000は、電動車両100に搭載される受電装置10と、駐車場等の設備側に設置される送電装置50とを備える。電動車両100は、受電装置10および車両本体105を含む。
(Power transmission system 1000)
A
(受電装置10)
受電装置10は、受電コイルユニット200、および、受電コイルユニット200により受電された電力を蓄える蓄電装置としてのバッテリ150との間に設けられる電気機器110を含む。受電コイルユニット200は、受電コイル250および平板状のフェライトコア260を有する。受電コイル250には、渦巻き型コイルが用いられる。
(Power receiving device 10)
The
電気機器110は、コンデンサ120、整流器130、および、DC/DCコンバータ140等を有する。図示では、受電コイル250およびコンデンサ220は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。
The
車両本体105は、電気機器110のDC/DCコンバータ140に接続されるバッテリ150、パワーコントロールユニット160、モータユニット170、および通信部180などを含む。
The vehicle
受電コイル250の巻数は、受電コイル250と後述の送電コイル450との間の距離、ならびに受電コイル250と送電コイル450との共鳴強度を示すQ値(たとえばQ≧100)およびその結合度を示す結合係数κなどが大きくなるように適宜設定される。受電コイル250は、整流器130に接続される。整流器130は、受電コイルユニット200から供給される交流電流を直流電流に変換し、DC/DCコンバータ140に供給する。
The number of turns of the
(送電装置50)
送電装置50は、送電コイルユニット400と電気機器300とを含む。送電コイルユニット400は、送電コイル450および平板状のフェライトコア460を有する。送電コイル450には、渦巻き型コイルが用いられる。
(Power transmission device 50)
The
電気機器300は、コンデンサ420、高周波電力装置310、送電ECU320、および通信部322を備える。外部の交流電源330とは、コンセントプラグ340等を用いて着脱可能に接続される。図示では、送電コイル450およびコンデンサ420は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。
The
高周波電力装置310は、交流電源330から受ける電力を高周波の電力に変換し、変換した高周波電力を送電コイル450へ供給する。送電コイル450は、受電コイルユニット200の受電コイル250へ、電磁誘導により非接触で電力を送電する。
The high
(送電装置50の詳細)
図2および図3を参照して、本実施の形態における送電装置50の詳細構成について説明する。図2は、送電装置50の構成を示す斜視図、図3は、図2中のIII−III線矢視断面図である。
(Details of power transmission device 50)
With reference to FIG. 2 and FIG. 3, the detailed structure of the
図2を参照して、送電装置50は、上記したように受電装置10に非接触で電力を送電する送電コイルユニット400と、送電コイルユニット400に電力を供給し、外部電源に接続される電気機器300とを有し、これらの送電コイルユニット400および電気機器300は、筐体600の中に収容されている。したがって、本実施の形態における送電装置50においては、送電コイルユニット400および電気機器300が一体化された構成を有している。筐体600は、設置壁610、蓋部材620、および、側壁630を含む。
Referring to FIG. 2, the
本実施の形態において、図1に示したように、電気機器300は、高周波電力装置310、送電ECU320、および通信部322を備えるが、これらの機器を構成するものとしては、スイッチング電源、PFCサブ基板、ファン、DC/RF部、5V/15V電源、24V電源、共鳴キャパシタ、ヒートシンク、フィルタインダクタ、SCU、インターフェイス、および、入力制御部等が挙げられる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
図3を参照して、筐体600内には、送電コイルユニット400を送電側S2に、電気機器300を送電側S2とは反対側の載置側S1に隔てるように設けられる電磁界シールド660が配置されている。
Referring to FIG. 3,
電磁界シールド660は、電磁界の通過を許容しないように銅等の材料に構成されている。電磁界シールド660は、フェライトコア460の載置側S1の面に沿って延びる主壁661と、主壁661の端部から載置側S1に延びる第1起立壁662と、第1起立壁662の端部から主壁661から遠ざかる方向に延びる延在壁663と、延在壁663の一端からフェライトコア460の端部460tからは離間し、フェライトコア460を超えて送電側S2に延びる第2起立壁664とを含んでいる。さらに、第1起立壁662は、フェライトコア460の端部460tからフェライトコア460の内部に向かって後退した位置(図中寸法W3)から載置側S1に延びている。
The
図3中において、フェライトコア460の端部460tから第2起立壁664までの距離をW1は、フェライトコア460の端部460tから放出される磁束に基づき適切な離間距離が計算されることから、フェライトコア460の載置側S1の面から延在壁663までの距離をW2、フェライトコア460の端部460tから第1起立壁662までの距離をW3とした場合には、W2およびW3の距離は、W1よりも大きく設けられることが好ましい。
In FIG. 3, the distance W1 from the
このように、フェライトコア460の端部460tにおいて、電磁界シールド660は、フェライトコア460の端部460tからこのフェライトコア460の内部に向かって後退した位置から第1起立壁662、延在壁663および第2起立壁664が、フェライトコア460の端部460tからは離間した状態で配置されることとなる。これにより、フェライトコア460の端部460tからの電磁界シールド660までに所定の間隙が保たれ、磁束の強度が強い位置に電磁界シールド660が配置されない構成となる。
As described above, at the
その結果、送電コイルの近傍に設けられる電磁界シールド660において、磁束により電磁界シールドに発生する渦電流を低減することが可能となり、シールド損を低減し、伝送効率の低下を低減させることが可能となる。
As a result, in the
また、本実施の形態においては、第1起立壁662が略設置壁610に到達する位置にまで伸びて形成されていることから、フェライトコア460の載置側S1に位置する電気機器300は、電磁界シールド660によって取り囲まれた状態となる。これにより、フェライトコア460の載置側S1に位置する電気機器300の動作の安定性を確保することも可能となる。
In the present embodiment, since the
また、筐体600内に、送電コイルユニット400および電気機器300が一体化された送電装置50において、電磁界による影響を低減させることが可能となる。
Further, in the
(受電装置10の詳細)
図4および図5を参照して、本実施の形態における受電装置10の詳細構成について説明する。図4は、受電装置10の構成を示す斜視図、図5は、図4中のV−V線矢視断面図である。
(Details of the power receiving device 10)
With reference to FIG. 4 and FIG. 5, a detailed configuration of
図4を参照して、受電装置10は、上記したように送電装置50から非接触で電力を受電する受電コイルユニット200と、受電コイルユニット200に接続される電気機器110とを有し、これらの受電コイルユニット200および電気機器110は、送電装置50の場合と同様に筐体600の中に収容されている。したがって、本実施の形態における受電装置10においては、受電コイルユニット200および電気機器110が一体化された構成を有している。筐体600は、設置壁610、蓋部材620、および、側壁630を含む。
With reference to FIG. 4, the
本実施の形態において、図1に示したように、電気機器110は、少なくとも、コンデンサ120、整流器130、および、DC/DCコンバータ140を含んでいる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1,
図5を参照して、筐体600内には、受電コイルユニット200を受電側S2に、電気機器110を受電側S2とは反対側の載置側S1に隔てるように設けられる電磁界シールド660が配置されている。
Referring to FIG. 5,
電磁界シールド660は、電磁界の通過を許容しないように銅等の材料に構成されている。電磁界シールド660は、フェライトコア260の載置側S1の面に沿って延びる主壁661と、主壁661の端部から載置側S1に延びる第1起立壁662と、第1起立壁662の端部から主壁661から遠ざかる方向に延びる延在壁663と、延在壁663の一端からフェライトコア260の端部460tからは離間し、フェライトコア260を超えて送電側S2に延びる第2起立壁664とを含んでいる。さらに、第1起立壁662は、フェライトコア260の端部460tからフェライトコア260の内部に向かって後退した位置(図中寸法W3)から載置側S1に延びている。
The
図5中において、フェライトコア260の端部260tから第2起立壁664までの距離をW1は、フェライトコア260の端部260tから放出される磁束に基づき適切な離間距離が計算されることから、フェライトコア260の載置側S1の面から延在壁663までの距離をW2、フェライトコア260の端部260tから第1起立壁662までの距離をW3とした場合には、W2およびW3の距離は、W1よりも大きく設けられることが好ましい。
In FIG. 5, the distance W1 from the end portion 260t of the
このように、フェライトコア260の端部260tにおいて、電磁界シールド660は、フェライトコア260の端部260tからこのフェライトコア260の内部に向かって後退した位置から第1起立壁662、延在壁663および第2起立壁664が、フェライトコア260の端部260tからは離間した状態で配置されることとなる。これにより、フェライトコア260の端部260tからの電磁界シールド660までに所定の間隙が保たれ、磁束の強度が強い位置に電磁界シールド660が配置されない構成となる。
Thus, at the end portion 260 t of the
その結果、受電コイルの近傍に設けられる電磁界シールド660において、磁束により電磁界シールドに発生する渦電流を低減することが可能となり、シールド損を低減し、伝送効率の低下を低減させることが可能となる。
As a result, in the
また、この受電装置10においては、第1起立壁662が略設置壁610に到達する位置にまで伸びて形成されていることから、フェライトコア260の載置側S1に位置する電気機器110は、電磁界シールド660によって取り囲まれた状態となる。これにより、フェライトコア260の載置側S1に位置する電気機器110の動作の安定性を確保することも可能となる。
In the
また、筐体600内に、受電コイルユニット200および電気機器110が一体化された受電装置10において、電磁界による影響を低減させることが可能となる。
Further, in the
以上、各実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments have been described above, the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The technical scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 受電装置、50 送電装置、100 電動車両、105 車両本体、110,300 電気機器、120,220,420 コンデンサ、130 整流器、140 コンバータ、150 バッテリ、160 パワーコントロールユニット、170 モータユニット、180,322 通信部、200 受電コイルユニット、250 受電コイル、260,460 フェライトコア、310 高周波電力装置、330 交流電源、400 送電コイルユニット、450 送電コイル、600 筐体、610 設置壁、620 蓋体、630 側面壁、661 主壁、662 第1起立壁、663 延在壁、664 第2起立壁、1000 電力伝送システム。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
送電コイルユニットと、
前記送電コイルユニットに接続される電気機器と、
前記送電コイルユニットおよび前記電気機器を収容する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記送電コイルユニットを送電側に、前記電気機器を前記送電側とは反対側の載置側に隔てるように設けられる電磁界シールドと、
を備え、
前記送電コイルユニットは、
渦巻き型の送電コイルおよび平板状のフェライトコアを含み、
前記電磁界シールドは、
前記フェライトコアの前記載置側の面に沿って延びる主壁と、
前記主壁の端部から前記載置側に延びる第1起立壁と、
前記第1起立壁の端部から前記主壁から遠ざかる方向に延びる延在壁と、
前記延在壁の一端から前記フェライトコアの端部からは離間し、前記フェライトコアを超えて前記送電側に延びる第2起立壁と、を含み、
前記第1起立壁は、前記フェライトコアの端部から前記フェライトコアの内部に向かって後退した位置から前記載置側に延びている、
送電装置。 A power transmission device that transmits power to a power receiving device in a contactless manner,
A power transmission coil unit;
An electrical device connected to the power transmission coil unit;
A housing for housing the power transmission coil unit and the electrical device;
An electromagnetic field shield provided in the housing, provided to separate the power transmission coil unit on a power transmission side and the electric device on a mounting side opposite to the power transmission side;
With
The power transmission coil unit is:
Including a spiral-shaped power transmission coil and a flat ferrite core,
The electromagnetic field shield is
A main wall extending along the surface on the mounting side of the ferrite core;
A first standing wall extending from the end of the main wall to the mounting side;
An extending wall extending in a direction away from the main wall from an end of the first standing wall;
A second standing wall spaced from the end of the ferrite core from one end of the extending wall and extending to the power transmission side beyond the ferrite core;
The first standing wall extends from the end of the ferrite core toward the placement side from a position retracted toward the inside of the ferrite core.
Power transmission device.
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