JP6466090B2 - 平板状コイルユニット - Google Patents

Description

本発明は、コイルに係り、特に磁性体に巻き付けられた電線を保持する技術に関する。

電気自動車やハイブリッドカー等の車両に搭載される電源装置に外部から電力を供給する装置として、コイル間の電磁誘導による非接触給電装置が知られている。この種の給電装置は、１次コイル等の電気部品を絶縁性のケースに収容した給電用のコイルユニットと、２次コイル等の電気部品を絶縁性のケースに収容した受電用のコイルユニットとを有しており、給電用のコイルユニットは、駐車場等の地面に固定され、受電用のコイルユニットは、車体下面等に取り付けられる。

車両は、受電用のコイルユニットが給電用のコイルユニットと対向する所定位置に停車する。この状態でインフラ側の電源から給電用のコイルユニットの１次コイルに交流電圧を印加することで、１次コイルから交流磁界が発生し、電磁誘導により２次コイルに誘導起電力が発生する。２次コイルで発生した誘導起電力は、受電用コイルユニットに接続された車両側の電源装置に送電されて蓄電される（例えば、特許文献１参照。）。

コイルユニットを構成する１次コイルや２次コイル（以下、コイルと略す。）は、フェライト等の磁性体をケースに合わせて矩形の板状に形成し、その磁性体に電線が巻き付けられる。この種の磁性体には、電線が巻き付けられる外周面にシート状の樹脂部材が被せられ、この樹脂部材の表面に形成された溝に電線を装着して巻き付けられる。これにより、電線との摩擦を大きくすることができるから、電線の緩みを抑制することができる。

特開２０１２−１６１０６号公報

ところで、組立て前のコイルユニットにおいては、例えば、磁性体に巻き付けられた電線の両端末がフリーの状態で搬送されるため、磁性体に巻き付けられた電線が緩むことがある。また、コイルユニットの組立て後においても、車両に搭載されるコイルユニットは、走行中に車両の振動を受けるため、次第に電線が緩むことが考えられる。このように電線が緩むと、電線と磁性材料との距離が大きくなり、コイルの性能が低下する。

本発明は、磁性体に巻き付けられた電線の緩みを防ぐことができ、かつ非接触給電装置又は非接触受電装置を組み立てる際の作業効率を損なうことがない平板状コイルユニットを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の平板状コイルユニットは、矩形平板に形成された磁性体と、前記磁性体の矩形の対向する二辺に渡して巻き付けられる断面矩形のリッツ線と、前記リッツ線が巻き付けられる前記磁性体の外周面を覆って設けられ、前記リッツ線が装着される電線溝が形成された樹脂部材とを備え、前記樹脂部材は、前記磁性体の前記二辺に対応する側面に位置させて、前記磁性体の板厚方向の断面が円弧状に形成され、前記リッツ線の巻き始め端と巻き終わり端を拘束する電線の第１と第２の保持部を有してなり、前記各保持部は、前記磁性体の板厚方向に沿って前記円弧状の樹脂部材に形成された溝部と、該溝部に沿って挿入可能に形成され該溝部の壁部に係止可能な弾性フックと前記リッツ線が挿通される挿通穴が設けられた保持部材とを有し、さらに、前記リッツ線の巻き始め端と巻き終わり端から前記リッツ線の巻き数の半周又は１周離れた位置の前記側面に位置させて、第３と第４の前記保持部がそれぞれ設けられていることを特徴とする。

すなわち、樹脂部材であれば、電線を拘束するための保持部を容易に形成することができるため、簡単な構造で電線の緩みを防ぐことができる。

例えば、保持部は、樹脂部材の電線が装着される溝又は窪みと、この溝又は窪みの開口を塞ぐ保持部材とを有してなるものとすることができる。これによれば、溝内に装着された電線を保持部材で拘束することができるから、電線の緩みを防ぐことができる。

ところで、磁性体に巻き付けられた電線の両端末を端子等に接続する場合、電線の端末を作業台等の所定位置に引き出して圧着等の作業が行われる。しかしながら、電線の両端が樹脂部材に拘束されていると、端末部分を引き出したときに電線の余長が不足して作業効率が悪くなる。

こうした問題に対し、保持部は、電線の巻き始めと巻き終わりをそれぞれ樹脂部材に拘束する第１と第２の保持部と、この第１と第２の保持部からそれぞれ離れた位置で電線を樹脂部材に拘束する第３と第４の保持部とを有してなるものとすることができる。

これによれば、第１と第２の保持部からそれぞれ電線を開放したとしても、第３と第４の保持部で電線を拘束することができるから、必要な電線の余長分を確保して作業効率を高めることができるだけでなく、第３と第４の保持部で電線の緩みを防ぐことができる。

本発明によれば、磁性体に巻き付けられた電線の緩みを防ぐことができる。

本発明のコイルが収容されるコイルユニットの分解斜視図である。 本発明のコイルの外観斜視図である。 本発明のコイルの平面図である。 本発明のコイルを構成する保持部の分解斜視図である。 保持部を構成する保持部材の外観斜視図である。

以下、本発明が適用されるコイルの一実施形態を図面に従って説明する。図１は、本発明が適用されるコイルを収容したコイルユニットの外観斜視図である。なお、以下では、車両に搭載される受電側のコイルユニットを例に説明するが、本発明のコイルは、この例に限られるものではなく、給電用のコイルユニットの１次コイルやその他の用途のコイルにも適用することができる。

本実施形態のコイルユニット１１は、図１に示すように、樹脂製のケース１３に樹脂製のカバー１５を被せて密封された容器を形成し、その容器内に２次コイル１７やコンデンサー１９等の電気部品を収容して構成される。このコイルユニット１１は、車体下面（底面）に取り付けられる。以下の説明では、図１の矢印Ｘをコイルユニット１１の前後方向とし、矢印Ｙを幅方向とし、矢印Ｚを上下方向（図の上側を上方向とする。）として定義し、これらの定義は、適宜他の図面にも適用する。ただし、Ｘ方向とＹ方向については、必ずしも車両の前後方向や幅方向と一致していなくてもよい。

２次コイル１７は、図示しない給電側のコイルユニットに収容された１次コイルで発生する交流磁界の電磁誘導によって誘導起電力が発生する。２次コイル１７で発生した誘導起電力は、コンデンサー１９に接続される電線２１を介して図示しないバッテリー等の電源装置に送電され、蓄電されるようになっている。２次コイル１７は、磁性体に電線を巻き付けて形成され、コイル軸を前後方向に向けて配置される。

ケース１３は、矩形状の底壁（図示せず）の周縁から角筒状の周壁２５を起立させて上方に開口を有して形成される。また、ケース１３の四方の角には、それぞれ周壁２５から幅方向に突出する突出部２７が形成され、各突出部２７には、それぞれ２つのボルト穴２９，３１が設けられる。ボルト穴２９は、ケース１３を車体下面に固定するためのボルトが挿通されるボルト穴であり、ボルト穴３１は、ケース１３にカバー１５を固定するためのボルトが挿通されるボルト穴である。なお、ケース１３の幅方向の両端部には、それぞれ隣り合う突出部２７の間にボルト穴３１を有して幅方向に突出する突出部３３が形成される。

ケース１３の内部には、２次コイル１７やコンデンサー１９等の電気部品が所定位置に保持される。周壁２５の上端面には、図示しない環状の段部が設けられ、その段部に沿って環状のゴムパッキン３５が装着されている。

カバー１５は、矩形状の天板３７と、天板３７の前後方向の両端から垂下する側壁３９とを備え、全体として断面コの字状に形成される。天板３７には、ケース１３の各ボルト穴３１と対応する位置に幅方向に突出する突出部４１が設けられ、各突出部４１には、ボルト穴４３が設けられる。カバー１５は、ケース１３の前後方向の周壁２５と側壁３９が重なるように被せられ、ケース１３の開口を塞ぐようにケース１３に組み付けられる。ケース１３に組み付けられたカバー１５は、ケース１３側のボルト穴３１に通されたボルト４５が各突出部４１のボルト穴４３に通され、ナットで締結されることでケース１３に固定される。

また、ケース１３の前後方向の周壁２５と側壁３９には、それぞれ、図示しない留め具の挿入穴４７ａ，４７ｂが設けられ、周壁２５と側壁３９を重ね合せ、これらの挿入穴４７ａ，４７ｂに留め具を嵌め込むことで、周壁２５と側壁３９との固定が可能になっている。

ケース１３とカバー１５は、互いの隙間がゴムパッキン３３で気密にシールされ、ケース１３内に水や塵埃等が浸入するのを防いでいる。なお、電線２１は、ケース１３の周壁２５に設けられた電線抜出ポート４９の貫通孔から抜き出されるが、貫通孔と電線２１との隙間は、筒状の電線保持部材５１を電線２１の外周面に装着することでシールされている。

次に、２次コイル１７の構成を説明する。図２は、２次コイル１７の外観を示す斜視図、図３は、２次コイル１７の平面図である。本実施形態の２次コイル１７は、磁性体５３と、磁性体５３に巻き付けられる電線５５と、磁性体５３の電線５５が巻き付けられる外周面と電線５５との間に介在される樹脂部材５７と、電線５５の両端側をそれぞれ樹脂部材５７に拘束する保持部５９を備えて構成される。

磁性体５３は、矩形の板状に形成され、フェライト等が使用される。樹脂部材５７は、磁性体５３の前後方向の両端面を除いた側面（４面）を覆って設けられる。本実施形態では、２枚の樹脂部材５７を磁性体５３の上下面にそれぞれ張り合わせて形成され、各樹脂部材５７の外面には、電線５５が装着される断面矩形状の電線溝６１が形成される。樹脂部材５７の幅方向の両端部は、それぞれ断面円弧状に形成される。樹脂部材５７の前後方向の両端面には、それぞれ幅方向の両端部を切り欠いた段差部６３が形成され、この段差部６３にゴム製のスペーサ６５が装着されるようになっている。

電線５５は、表面が絶縁被覆され、例えばリッツ線を断面矩形状に成型したものが使用される。電線５５は、巻き始めから巻き終わりまで樹脂部材５７の電線溝６１に沿って装着される。本実施形態では、電線５５の断面を矩形状に形成しているため、電線５５の断面積を確保しつつ、２次コイル１７の全体の厚みを薄くすることができ、しかも、電線溝６１から電線５５が容易に離脱するのを抑制することができる。

保持部５９は、樹脂部材５７の４箇所に形成される溝部６７と、各溝部６７にそれぞれ挿入される樹脂製の保持部材６９とから構成される。各溝部６７は、樹脂部材５７の幅方向の両端部をそれぞれ２箇所ずつ切り欠いて形成され、電線溝６１に沿って巻き付けられた電線５５を引き込んで装着可能になっている。具体的に、溝部６７は、図３に示すように、電線５５の巻き始めの位置を拘束する溝部６７ａと、電線５５の巻き始めから半周分離れた位置の電線５５を拘束する溝部６７ｂと、電線５５の巻き終わりの位置を拘束する溝部６７ｃと、電線５５の巻き終わりの位置から半周分離れた位置の電線５５を拘束する溝部６７ｄとで構成される。

各溝部６７ａ〜６７ｄには、図４に示すように、それぞれ樹脂部材５７の幅方向の外側に開口する開口部６８が設けられ、保持部材６９が挿入されることで、開口部６８が塞がれるようになっている。各溝部６７ａ〜６７ｄは、いずれも、樹脂部材５７の円弧状の両端部の高さ方向に沿って形成され、上方からみると、門型の断面形状をなしている。これらの前後方向の溝幅は、電線５５の幅よりも大きく設定されている。各溝部６７ａ〜６７ｄは、それぞれ後述する保持部材６９を高さ方向から収容可能に形成される。

保持部材６９は、図５に示すように、前後方向に延びる板状の基部７０と、基部７０の前後方向の両端部から延出する一対の弾性フック７１と、基部７０の弾性フック７１と反対側の面を膨出させた膨出部７３と、膨出部７３を高さ方向に貫通させた電線挿通穴７５とを有して形成される。弾性フック７１は、基部７０から略垂直に延出させた先を基部７０から離れる方向に立ち上げてＬ字状に設けられ、基部７０と近づく方向に弾性変形可能になっている。電線挿通穴７５は、電線５５が挿通可能な断面矩形に形成される。

次に、保持部５９に電線５５を保持する手順と動作を説明する。以下では、図３、４を用いて保持部材６９を溝部６７ａに組み付ける例を中心に説明するが、他の溝部６７ｂ〜６７ｄにそれぞれ保持部材６９を組み付ける場合も基本的に同様の手順で行う。

まず、樹脂部材５７に巻き付けられた電線５５の端部（巻き始め側）を溝部６７ｂに組み付ける保持部材６９の電線挿通穴７５に挿入する。続いて、保持部材６９に通された電線５５の端部を、溝部６７ａに組み付ける他の保持部材６９の電線挿通穴７５に挿入する。そして、先に電線５５が通された保持部材６９を樹脂部材５７の下方から溝部６７ｂに挿入し、後に電線５５が通された保持部材６９を上方から溝部６７ａに挿入する。以下、図４を用いて、溝部６７ａに保持部材６９を挿入する際の作用を説明する。

保持部材６９は、電線５５が下方から挿通され、一対の弾性フック７１の先が上を向くようにして下方の溝部６７ａに挿入される（実線の矢印）。溝部６７ａに挿入された保持部材６９は、一対の弾性フック７１が溝部６７ａの壁に形成された係合突起７７に押圧されて基部７０側に弾性変形する。更に、保持部材６９が奥に挿入されると、一対の弾性フック７１は、係合突起７７を乗り越えて弾性復帰する。これにより、保持部材６９は、一対の弾性フック７１が係合突起７７に係合された状態で、溝部６７ａ内に係止され、溝部６７ａの上下の開口と横方向の開口部６８とが塞がれる。また、保持部材６９は、溝部６７ａに完全に収容される。

続いて、保持部材６９から抜き出された電線５５の端部は、２次コイル１７の幅方向の外側に折り返される（１点鎖線の矢印）。これにより、電線５５は、溝部６７ａを通過する際に、保持部材６９の電線挿通穴７５との摩擦が大きくなるため、保持部材６９を介して樹脂部材５７に拘束される。したがって、巻き始め側の電線５５の緩みを防ぐことができる。また、同様にして巻き終わり側の電線５５の緩みを防ぐことができる。

本実施形態では、溝部６７ａ〜６７ｄに挿入された保持部材６９は、溝内から突出しない状態で保持されるから、２次コイル１７の大型化を防ぐことができ、従来のケース１３にそのまま収容することができる。

ところで、電線５５の両端末に端子等を接続する場合には、磁性体５３に巻き付けられた電線５５の両端末を作業台等の所定の位置まで引き出して接続作業（圧着や溶着等）がなされる。しかし、電線５５の巻き始めと巻き終わりが樹脂部材５７に拘束されたままの状態では、例えば、端末部分を作業台まで引き出したときに、電線５５の余長が不足して作業効率が悪くなるおそれがある。

この点、本実施形態では、巻き始め側と巻き終わり側にそれぞれ２箇所の保持部５９を有しているから、このような接続作業時には、溝部６７ａ，６７ｄからそれぞれ保持部材６９を取り外すことにより、電線５５の余長を半周分長くして、端子等の接続作業の作業効率の低下を防ぐことができる。また、このように、溝部６７ａ，６７ｄによる電線５５の拘束を開放させたとしても、溝部６７ａ，６７ｄから電線５５の半周分離れた溝部６７ｂ，６７ｃで電線５５の両端側を拘束することができるから、電線５５の緩みを防ぐことができる。

また、本実施形態では、保持部材６９の電線挿通穴７５に電線５５が挿通されているから、電線５５に端子等を接続するときには、溝部６７ａ，６７ｄから取り外された保持部材６９を電線５５に沿って所定の位置にスライドさせておくことができる。このため、保持部材６９の溝部６７への挿入をスムーズに行うことができ、端子等の接続作業を効率よく行うことができる。

以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記の実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、請求項に記載された範囲内で変更・変形することが可能である。

例えば、本実施形態では、溝部６７ｂ，６７ｄをそれぞれ溝部６７ａ，６７ｃから電線５５の半周分離れた位置に設ける例を説明したが、溝部６７ｂ，６７ｄの位置は、これに限られるものではなく、例えば、溝部６７ａ，６７ｃから電線５５の１周分離れた位置に設けることもできる。

また、本実施形態では、各保持部５９を樹脂部材５７の幅方向の両端部に設ける例を説明したが、保持部５９はこの位置に限られるものではなく、例えば、樹脂部材５７の両端部の内側の平坦面に設けることもできる。この場合、例えば、樹脂部材５７の厚みの範囲内で、樹脂部材５７の平坦面に沿って所定の形状の溝部又は窪みを設け、その溝部又は窪みに電線５５を挿通させた保持部材を挿入して係止することもできる。

また、本実施形態では、各保持部５９において、樹脂部材５７に開口部６８を有する溝部６７を形成する例を説明したが、溝部６７に代えて、窪みや貫通穴を設けることもできる。この場合、保持部５９は、窪みや貫通穴と、この窪みや貫通穴と電線５５との隙間に装着される保持部材６９とを有してなるものとすることができる。

更に、本実施形態では、保持部材６９に電線５５を挿通させる例を説明したが、保持部材６９は必ずしも電線５５を挿通させる必要はなく、予め電線５５が通された溝部６７や貫通穴等に保持部材６９を挿入し、保持部材６９と溝部６７や貫通穴等の内壁との間で電線５５を拘束することもできる。

１１ コイルユニット
１７ ２次コイル
１９ コンデンサー
５３ 磁性体
５５ 電線
５７ 樹脂部材
５９ 保持部
６１ 電線溝
６７ 溝部
６８ 開口部
６９ 保持部材

Claims (1)

1. 矩形平板に形成された磁性体と、
   前記磁性体の矩形の対向する二辺に渡して巻き付けられる断面矩形のリッツ線と、
   前記リッツ線が巻き付けられる前記磁性体の外周面を覆って設けられ、前記リッツ線が装着される電線溝が形成された樹脂部材とを備え、
   前記樹脂部材は、前記磁性体の前記二辺に対応する側面に位置させて、前記磁性体の板厚方向の断面が円弧状に形成され、前記リッツ線の巻き始め端と巻き終わり端を拘束する電線の第１と第２の保持部を有してなり、
   前記各保持部は、前記磁性体の板厚方向に沿って前記円弧状の樹脂部材に形成された溝部と、該溝部に沿って挿入可能に形成され該溝部の壁部に係止可能な弾性フックと前記リッツ線が挿通される挿通穴が設けられた保持部材とを有し、
   さらに、前記リッツ線の巻き始め端と巻き終わり端から前記リッツ線の巻き数の半周又は１周離れた位置の前記側面に位置させて、第３と第４の前記保持部がそれぞれ設けられていることを特徴とする平板状コイルユニット。

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