JP6480256B2 - 固定構造及びコイルユニット - Google Patents

Description

本発明は、金属部材と樹脂部材とを固定部材によって固定する固定構造及びそれを備えたコイルユニットに関する。

従来、給電部から受電部に非接触で電力を供給する給電システムに用いられるコイルユニットとして、コアと、コアの外側に形成されたコイルと、がシールドケースに収容されたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたコイルユニットでは、シールドケースが、金属シールド（金属部材）によって構成されるとともに、底壁と、底壁から立設された立壁と、を有して相手側のコイルユニットに向けて開口した箱型に形成されている。従って、このようなコイルユニットを備えた給電システムでは、給電部のコイルによって発生した磁束が、シールドケースの外部に漏れにくく、受電部のコイルに向かいやすくなっている。

特開２０１４−１７９４３８号公報

ところで、図３に示すように、コイルユニット１００において、コア１０１を樹脂部材１０２に埋め込み、この樹脂部材１０２の外側に電線を巻き付けることでコイル体とする構成が考えられる。このような構成では、樹脂部材１０２がシールドケース１０３に載置され、例えばネジや座金を有する固定部材１０４によってシールドケース１０３に固定される。

コイルユニットでは一般に、コイルの電気抵抗や発生する渦電流によって発熱しやすく、このような熱が伝わることでシールドケースや樹脂部材が高温になることが考えられる。また、給電システムが屋外に設置される場合には、外気温によってシールドケースや樹脂部材の温度が大きく変化してしまうことが考えられる。樹脂部材と金属製のシールドケースとでは熱膨張率が大きく異なるため、温度が変化した際に膨張量又は収縮量に差が出てしまう。従って、図３に示すコイルユニット１００において、樹脂部材１０２のうちシールドケース１０３に隣接する部分が、膨張又は収縮によってシールドケース１０３に押し付けられ、座屈等を起こして損傷してしまう可能性がある。一方、熱膨張率の差を考慮してシールドケース１０３と樹脂部材１０２との間に隙間を形成すると、がたつきが生じやすくなって固定構造の信頼性が損なわれてしまう。

本発明の目的は、樹脂部材の損傷を抑制するとともに、金属部材と樹脂部材との固定の信頼性を向上させることができる固定構造及びそれを備えたコイルユニットを提供することにある。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、金属部材と樹脂部材とを固定部材によって固定する固定構造であって、前記金属部材は、前記樹脂部材が載置される載置面を有するベース部と、該載置面から突出した突出部と、を備え、前記固定部材は、前記突出部の突出方向に沿って配置されるとともに該突出部に一部又は全部が埋没した状態で前記金属部材に取り付けられる棒状の本体部と、該本体部の長手方向と交差する方向に延在した押え部と、を備え、前記樹脂部材は、前記押え部と前記ベース部との間に挟まれる被固定部を備え、前記突出部と前記被固定部との間に第１弾性部材が設けられていることを特徴とする固定構造である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記押え部と前記被固定部との間に第２弾性部材が設けられていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載の発明において、前記突出部が、前記固定部材が前記金属部材に取り付けられた際に、当該突出部の先端が前記押え部と当接するように形成されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、給電部から受電部に非接触で電力を供給する給電システムにおいて該給電部又は該受電部に用いられるコイルユニットであって、金属部材としてのケース体と、樹脂部材としてのコイルボビンと、前記ケース体と前記コイルボビンとを固定するネジ体と、を備え、前記ケース体と前記コイルボビンとを前記ネジ体によって固定する固定構造が、請求項１〜３のいずれか１項に記載された固定構造であることを特徴とするコイルユニットである。

請求項１、４に記載された発明によれば、金属部材（ケース体）の突出部と、樹脂部材（コイルボビン）の被固定部と、の間に第１弾性部材が設けられていることから、突出部と被固定部との間において、温度変化時における金属部材と樹脂部材との膨張量又は収縮量の差を第１弾性部材によって吸収することができ、樹脂部材の損傷を抑制することができる。さらに、突出部と被固定部との隙間に第１弾性部材を設けることにより、がたつきを抑制して金属部材と樹脂部材との固定の信頼性を向上させることができる。

請求項２に記載された発明によれば、固定部材の押え部と樹脂部材の被固定部との間に第２弾性部材が設けられていることから、突出方向において、温度変化時における金属部材と樹脂部材との膨張量又は収縮量の差を第２弾性部材によって吸収することができ、樹脂部材の損傷を抑制することができる。さらに、押え部とベース部とによって被固定部を挟み込む力を強くしても第２弾性部材によって被固定部の損傷を抑制することができ、金属部材と樹脂部材とを強固に固定することができる。

請求項３に記載された発明によれば、押え部が突出部の先端と当接するように固定部材を金属部材に取り付けることができ、押え部が被固定部と当接するように固定部材が金属部材に取り付けられる構成と比較して、樹脂部材の損傷を抑制しつつ突出方向における固定力を向上させることができる。また、押え部と被固定部との間に第２弾性部材が設けられていることで、押え部が突出部の先端に当接するとともに被固定部に直接当接していなくても、突出方向における金属部材と樹脂部材とのがたつきを抑制することができる。

本発明の実施形態に係るコイルユニットを示す分解斜視図である。 図１のコイルユニットにおいてケース体とコイルボビンとが固定された様子を示す断面図である。 従来技術のコイルユニットを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のコイルユニット１は、非接触で電力を供給する給電システムにおける受電部に用いられるものであって、図１、２に示すように、コイル体２と、金属部材としてのケース体３と、固定部材としてのネジ体４と、第１弾性部材５と、第２弾性部材６と、を備える。この給電システムは、例えば車両に電力を供給するためのものであって、給電部が駐車場等の地面に設置され、受電部が車両に搭載されている。コイルユニット１は、車両の上下方向、幅方向及び前後方向に対して、図１に示すような向きで車両の下側に取り付けられる。

コイル体２は、樹脂部材としてのコイルボビン２１と、コイルボビン２１の外側に形成されたコイル部２２と、を備える。

コイルボビン２１は、コア２１１と、コア２１１全体を覆う樹脂カバー２１２と、を有して全体が平面視長方形状の板状に形成されている。コイルボビン２１の周縁部には、樹脂カバー２１２を板厚方向（上下方向）に貫通する複数の貫通孔２１Ａが形成されている。コイルボビン２１は、貫通孔２１Ａの周囲において下面側が凹状に形成されており、この部分が後述するベース部３１１と座金４２との間に挟まれる被固定部２１Ｂとなる。

樹脂カバー２１２は、例えば合成樹脂によって形成され、後述する上ケース３１に載置される載置部２１２Ａと、コア２１１を上下方向から挟み込む上カバー２１２Ｂ及び下カバー２１２Ｃと、を有する。コア２１１は、上カバー２１２Ｂと下カバー２１２Ｃとによって、幅方向及び前後方向からも覆われる。上カバー２１２Ｂの端縁部は、上面がテーパ状に形成されている。

コイル部２２は、幅方向を軸方向としてコイルボビン２１の外側に電線２２１が巻き付けられることによって構成されている。電線２２１の両端は、車両のバッテリに電気的に接続されている。

ケース体３は、例えばアルミニウム等の金属によって形成されて磁束の通過を遮る上ケース３１と、樹脂製の下ケース３２と、を備え、コイル体２を収容可能に形成されたシールドケースである。従って、給電部によって発生した磁束は、下ケース３２を通過してコイル体２に向かうことができるとともに、コイルユニット１よりも上方側の車両部分に向かうことが上ケース３１によって抑制される。

上ケース３１は、下方側の面を載置面３１１Ａとして樹脂カバー２１２の載置部２１２Ａが載置されるベース部３１１と、載置面３１１Ａから上下方向を突出方向として突出した複数の突出部３１２と、を備える。

ベース部３１１は、平板状に形成され、その周縁部に、車両に取り付けるための複数の取付孔３１１Ｂが形成されている。

突出部３１２は、円柱状に形成され、コイルボビン２１の貫通孔２１Ａに挿通可能なように各貫通孔２１Ａに対応した位置に配置されるとともに、後述するネジ４１を固定することができるように内面がねじ切りされた固定穴３１２Ａが形成されている。突出部３１２の載置面３１１Ａからの突出寸法Ｌ１（上下方向寸法）は、被固定部２１Ｂの厚さＬ２（上下方向寸法）よりも大きく形成されている。

ネジ体４は、ネジ４１と、押え部としての座金４２と、で構成されている。尚、ネジ４１と座金４２とは、一体に形成されていてもよい。ネジ４１における棒状の首下部４１１は、全部が突出部３１２の固定穴３１２Ａに埋没した状態で上ケース３１に取り付けられることで、本体部として機能するようになっている。座金４２は、首下部４１１の長手方向と交差する方向に延在するように、ネジ４１と組み合わせて用いられる。また、座金４２の外径は、貫通孔２１Ａよりも大きく形成されている。

第１弾性部材５は、例えばシリコーンゴム等の弾性体によって円筒状に形成され、その内径が突出部３１２の外径と略等しく、その高さ（上下方向寸法）が突出部３１２の突出寸法と略等しく、その外径がコイルボビン２１の貫通孔２１Ａの内径と略等しく形成されている。

第２弾性部材６は、例えばシリコーンゴム等の弾性体によって形成されたＯリングであって、その内径がコイルボビン２１の貫通孔２１Ａの内径と略等しく形成され、その厚さ（上下方向寸法）が、突出部３１２の突出寸法Ｌ１と、被固定部２１Ｂの厚さＬ２と、の差よりも大きく形成されている。

次に、上ケース３１とコイルボビン２１とをネジ体４によって固定する固定方法について説明する。

まず、複数の突出部３１２のそれぞれの外側に第１弾性部材５を設け、複数の貫通孔２１Ａのそれぞれに突出部３１２及び弾性部材５を挿通していくことで、ベース部３１１の載置面３１１Ａにコイルボビン２１を載置する。次に、突出部３１２のうち貫通孔２１Ａを通過して露出した部分の外側に第２弾性部材６を設ける。次に、突出部３１２の先端３１２Ｂ（下面）、第１弾性部材５の先端（下面）、及び、第２弾性部材６の下面に座金４２を重ねて当接させるとともに、ネジ４１を締め付けていくことでネジ４１を突出部３１２の固定穴３１２Ａに固定していく。このとき、第２弾性部材６が被固定部２１Ｂと座金４２とによって挟まれるとともに押しつぶされていく。ネジ４１の頭部４１２と突出部３１２の先端３１２Ｂとによって座金４２を挟み込む状態までネジ４１を締め付け、固定が完了する。

次に、以上のような方法でネジ体４によって固定された上ケース３１とコイルボビン２１との固定構造の詳細について説明する。

幅方向において、突出部３１２と被固定部２１Ｂとの間に第１弾性部材５が挟まれるとともに、突出部３１２と第１弾性部材５とが当接し、被固定部２１Ｂが、上カバー２１２Ｂ及び下カバー２１２Ｃにおいて第１弾性部材５に当接し、載置部２１２Ａにおいて第１弾性部材５との間に隙間をあけている。

上下方向において、ベース部３１１と座金４２との間に被固定部２１Ｂ及び第２弾性部材６が挟まれるとともに、ベース部３１１と被固定部２１Ｂとが当接し、被固定部２１Ｂと第２弾性部材６とが当接し、第２弾性部材６と座金４２とが当接している。

次に、このようなコイルユニット１において温度変化が生じた際の各部の膨張又は収縮について説明する。

まず、ネジ体４によって固定される際の上ケース３１及び樹脂カバー２１２の温度を標準温度（例えば２０°）とする。上ケース３１及び樹脂カバー２１２の温度が標準温度よりも高くなった場合、樹脂の方が金属よりも熱膨張率が高いため、樹脂カバー２１２が比較的大きく伸び変形するのに対し、上ケース３１はほとんど伸び変形しない。樹脂カバー２１２が前後方向及び幅方向に伸び変形することにより、図２において、突出部３１２の左側において被固定部２１Ｂが突出部３１２に近づこうとして第１弾性部材５が押しつぶされ、右側において被固定部２１Ｂが突出部３１２から遠ざかろうとする。さらに、樹脂カバー２１２が上下方向に伸び変形することにより、第２弾性部材６がさらに押しつぶされる。

一方、上ケース３１及び樹脂カバー２１２の温度が標準温度よりも低くなった場合、樹脂カバー２１２が比較的大きく縮み変形するのに対し、上ケース３１はほとんど縮み変形しない。樹脂カバー２１２が前後方向及び幅方向に縮み変形することにより、図２において、突出部３１２の右側において被固定部２１Ｂが突出部３１２に近づこうとして第１弾性部材５が押しつぶされ、左側において被固定部２１Ｂが突出部３１２から遠ざかろうとする。さらに、樹脂カバー２１２が上下方向に縮み変形しようとすることにより、ネジ体４の固定時に押しつぶされていた第２弾性部材６が復元する。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、上ケース３１の突出部３１２と、コイルボビン２１の被固定部２１Ｂと、の間に第１弾性部材５が設けられていることから、突出部３１２と被固定部２１Ｂとの間において、温度変化時における上ケース３１と樹脂カバー２１２との膨張量又は収縮量の差を第１弾性部材５によって吸収することができ、コイルボビン２１の損傷を抑制することができる。さらに、突出部３１２と第１弾性部材５とが当接し、被固定部２１Ｂが上カバー２１２Ｂ及び下カバー２１２Ｃにおいて第１弾性部材５に当接していることから、がたつきを抑制して上ケース３１とコイルボビン２１との固定の信頼性を向上させることができる。

また、座金４２と被固定部２１Ｂとの間に第２弾性部材６が設けられていることから、上下方向において、温度変化時における上ケース３１と樹脂カバー２１２との膨張量又は収縮量の差を第２弾性部材６によって吸収することができ、コイルボビン２１の損傷を抑制することができる。

また、車両に搭載されるコイルユニット１において第１弾性部材５及び第２弾性部材６が設けられていることで、走行振動を第１弾性部材５及び第２弾性部材によって吸収することができ、ネジ体４の緩みを抑制することができる。

また、座金４２が突出部３１２の先端３１２Ｂと当接するようにネジ体４が上ケース３１に取り付けられることから、座金４２が被固定部２１Ｂと当接するようにネジ体４が上ケース３１に取り付けられる構成と比較して、コイルボビン２１の損傷を抑制しつつ上下方向における固定力を向上させることができる。また、座金４２と被固定部２１Ｂとの間に第２弾性部材６が設けられるとともに固定時に押しつぶされることで、上下方向における上ケース３１とコイルボビン２１とのがたつきを抑制することができるとともに、樹脂カバー２１２の収縮時においてもがたつきを抑制することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記実施形態では、突出部３１２の先端３１２Ｂと座金４２とが当接するものとしたが、突出部の突出寸法が小さく形成され、ネジ４１の首下部４１１の一部が突出部に埋没し、突出部の先端と座金４２とが離隔していてもよい。このような構成によれば、突出部の突出寸法が小さいことから、給電部によって発生した磁束が貫入することによって発生する渦電流を低減し、損失及び発熱を抑制することができる。

また、前記実施形態では、座金４２と被固定部２１Ｂとの間に第２弾性部材６が設けられるものとしたが、第２弾性部材６は省略されていてもよい。このとき、被固定部２１Ｂの厚さが突出部３１２の突出寸法と略等しく、座金４２が突出部３１２の先端３１２Ｂ及び被固定部２１Ｂに当接するようにすれば、上下方向における下ケース３２とコイルボビン２１とのがたつきを抑制することができる。

また、前記実施形態では、突出部３１２に形成された固定穴３１２Ａにネジ４１の首下部４１１が固定されるものとしたが、突出部に貫通孔が形成されるとともにこの貫通孔に首下部４１１が挿通され、載置面３１１Ａと反対側の面においてナットと首下部４１１とが螺合することにより、首下部４１１が突出部３１２に埋没した状態でネジ４１が上ケース３１に取り付けられる構成であってもよい。

また、前記実施形態では、固定部材としてネジ体４が用いられるものとしたが、固定部材は、押え部によってベース部３１１との間に被固定部２１Ｂを挟むことができるものであればよく、例えば突出部の固定穴に圧入されるピン状の部材であってもよい。

また、前記実施形態では、コイルユニット１が給電システムにおける受電部として用いられるものとしたが、コイルユニット１と同様の固定構造を備えたコイルユニットが給電部として用いられてもよい。また、金属部材と樹脂部材とを固定部材によって固定する固定構造は、給電装置に用いられるものに限定されず、温度変化によって金属部材と樹脂部材とで膨張量又は収縮量に差が発生する可能性のある機器や装置に用いられてもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１ コイルユニット
２ コイル体
３ ケース体（金属部材）
４ ネジ体（固定部材）
５ 第１弾性部材
６ 第２弾性部材
２１ コイルボビン（樹脂部材）
２１Ｂ 被固定部
３１１ ベース部
３１２ 突出部
３１２Ｂ 先端
４１１ 首下部（本体部）
４２ 座金（押え部）

Claims (4)

1. 金属部材と樹脂部材とを固定部材によって固定する固定構造であって、
   前記金属部材は、前記樹脂部材が載置される載置面を有するベース部と、該載置面から突出した突出部と、を備え、
   前記固定部材は、前記突出部の突出方向に沿って配置されるとともに該突出部に一部又は全部が埋没した状態で前記金属部材に取り付けられる棒状の本体部と、該本体部の長手方向と交差する方向に延在した押え部と、を備え、
   前記樹脂部材は、前記押え部と前記ベース部との間に挟まれる被固定部を備え、
   前記突出部と前記被固定部との間に第１弾性部材が設けられていることを特徴とする固定構造。
2. 前記押え部と前記被固定部との間に第２弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固定構造。
3. 前記突出部が、前記固定部材が前記金属部材に取り付けられた際に、当該突出部の先端が前記押え部と当接するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の固定構造。
4. 給電部から受電部に非接触で電力を供給する給電システムにおいて該給電部又は該受電部に用いられるコイルユニットであって、
   金属部材としてのケース体と、
   樹脂部材としてのコイルボビンと、
   前記ケース体と前記コイルボビンとを固定するネジ体と、を備え、
   前記ケース体と前記コイルボビンとを前記ネジ体によって固定する固定構造が、請求項１〜３のいずれか１項に記載された固定構造であることを特徴とするコイルユニット。

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