JP6496616B2 - コイルユニット - Google Patents

Description

本発明は、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、を有したコイル体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（金属ケース部分）を有するとともに、この金属シールドが、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、給電部のコイル体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１０４や座金１０５を有する固定部材１０６によってシールドケース１０３に固定される。このとき、シールドケース１０３のベース部１０７と座金１０５とによって樹脂部材１０２が挟み込まれるが、ネジ１０４の締結力を座金１０５によって樹脂部材１０２に加えると樹脂部材１０２が損傷してしまう可能性がある。そこで、ベース部１０７から突出した突出部１０８の先端と座金１０５とを当接させることにより、樹脂部材１０２の損傷を抑制する構成が考えられる。

しかしながら、非接触で電力を供給する給電システムでは、磁束を介して電力を供給するため、座金１０５に当接可能な突出寸法を有した金属製の突出部１０８は、磁束が侵入して渦電流が生じやすく、発熱するとともに損失が発生してしまう可能性がある。

本発明の目的は、コイル体の損傷を抑制するとともに、損失及び発熱を抑制することができる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、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、コイル体と、前記コイル体を収容するとともに金属ケース部分を有したケース体と、前記コイル体と前記金属ケース部分とを固定する固定部材と、磁束の侵入を抑制するシールド部材と、を備え、前記金属ケース部分が、前記コイル体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、前記固定部材が、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ケース部分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するとともに前記突出部の先端に当接可能な押え部と、を備え、前記コイル体が、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、前記シールド部材が、前記突出部の外周面を覆う第１筒状部を備えることを特徴とするコイルユニットである。

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、前記シールド部材が、前記突出部の先端を覆う蓋部をさらに備え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、前記押え部の一部が、前記蓋部を構成す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、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記固定部材が、前記押え部を挟んで前記本体部の反対側に突出した頭部をさらに備え、
前記シールド部材が、前記押え部から突出するとともに前記頭部の周囲を囲む第２筒状部をさらに備えることを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記シールド部材が、反磁性金属によって構成されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載された発明によれば、固定部材の本体部が金属ケース部分に取り付けられ、押え部が突出部の先端に当接することから、突出方向における固定部材の固定力を突出部によって受けることができ、コイル体に加わる固定力を大幅に低減することができる。従って、コイル体の被固定部を樹脂等の変形しやすい部材で構成しても損傷を抑制することができる。さらに、突出部の外周面がシールド部材の第１筒状部によって覆われていることから、突出部の突出寸法を大きくしても渦電流を生じにくくし、損失及び発熱を抑制することができる。

請求項２に記載された発明によれば、シールド部材が第１筒状部だけでなく蓋部を備えることから、突出部において渦電流をより生じにくくし、損失及び発熱をさらに抑制することができる。

請求項３に記載された発明によれば、押え部の一部が蓋部を構成することから、部品点数の増加を抑制することができる。

請求項４に記載された発明によれば、シールド部材が固定部材の頭部の周囲を囲う第２筒状部を備えることから、固定部材を金属で形成しても渦電流を生じにくくし、損失及び発熱を抑制することができる。

請求項５に記載された発明によれば、シールド部材が反磁性金属によって構成されることから、磁束がシールド部材を通過しにくく、このシールド部材によって覆われた部材において渦電流を生じにくくし、損失及び発熱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体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、ケース体３と、固定部材としてのネジ体４と、第１筒状部としての筒状シールド５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、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。

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。樹脂カバー２１２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。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金属ケース部分としての上ケース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）と略等しく形成されている。

ネジ体４は、ネジ４１と、座金４２と、で構成されている。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。ネジ４１は、座金４２を挟んで首下部４１１の反対側に突出した頭部４１２をさらに備える。

座金４２は、例えば銅等の反磁性金属によって構成され、首下部４１１の長手方向と交差する方向に延在する押え部４２１と、押え部４２１から突出部３１２の反対側（頭部４１２側）に突出した第２筒状部としてのハット部４２２と、を有する。押え部４２１のうち、突出部３１２の先端３１２Ｂに当接して覆う部分が蓋部４２３を構成する。ハット部４２２は、円筒状に形成されるとともに、その突出寸法が頭部４１２の上下方向寸法と略等しく、頭部４１２の周囲を囲うことで第２筒状部として機能する。また、ハット部４２２の内径は、ネジ４１を締結する際に頭部４１２を操作可能なように、頭部４１２の外径よりも大きく形成されている。押え部４２１は、外径が貫通孔２１Ａよりも大きく形成され、内径が首下部４１１の外径よりも若干大きく形成されている。

筒状シールド５は、例えば銅等の反磁性金属によって円筒状に構成され、その内径が突出部３１２の外径よりも若干大きく、その外径が貫通孔２１Ａの内径よりも若干小さい。また、筒状シールド５の高さ（上下方向寸法）は、突出部３１２の突出寸法Ｌ１と略等しい。このような筒状シールド５の表面（例えば外周面）には、弾性部材が設けられていてもよい。筒状シールド５と、蓋部４２３と、ハット部４２２と、がシールド部材１０を構成する。

次に、上ケース３１とコイル体２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筒状シールド５を設け、複数の貫通孔２１Ａのそれぞれに突出部３１２及び筒状シールド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の先端３１２Ｂ（下面）及び筒状シールド５の先端（下面）に座金４２の押え部４２１を重ねるとともに、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。ネジ４１の頭部４１２と突出部３１２の先端３１２Ｂとによって押え部４２１を挟み込む状態までネジ４１を締め付け、押え部４２１が突出部３１２の先端３１２Ｂに当接した状態で固定が完了する。

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とコイル体２とにおけるシールド部材１０によるシールド作用について説明する。

突出部３１２及びネジ４１の首下部４１１は、筒状シールド５によって外周面全体が覆われることにより、幅方向及び前後方向からの磁束の侵入が筒状シールド５によって遮られる。さらに、突出部３１２は、先端３１２Ｂが蓋部４２３によって覆われることにより、下方側からの磁束の侵入が蓋部４２３によって遮られる。ネジ４１の頭部４１２は、ハット部４２２によって周囲が囲われる（即ち、外周面が覆われる）ことにより、幅方向及び前後方向からの磁束の侵入がハット部４２２によって遮られる。即ち、突出部３１２及びネジ４１は、シールド部材１０により、磁束が侵入することが抑制される。

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、ネジ４１の突出部３１２への固定時に、押え部４２１が突出部３１２の先端３１２Ｂに当接した状態で固定が完了することから、上下方向におけるネジ４１の固定力を突出部３１２によって受けることができ、被固定部２１Ｂに加わる固定力を大幅に低減することができる。従って、樹脂製の被固定部２１Ｂの損傷を抑制することができる。さらに、突出部３１２が、筒状シールド５によって外周面全体が覆われて磁束の侵入が遮られていることから、その突出寸法が大きくなっても渦電流を生じにくくし、損失及び発熱を抑制することができる。

また、突出部３１２の先端３１２Ｂが蓋部４２３によって覆われて磁束の侵入が遮られていることから、突出部３１２における損失及び発熱をさらに抑制することができる。また、座金４２の押え部４２１が蓋部４２３として機能することから、部品点数の増加を抑制することができる。

また、ネジ４１の頭部４１２の周囲がハット部４２２によって囲われて磁束の侵入が遮られることから、ネジ４１における損失及び発熱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、座金４２全体がシールド機能を有し、押え部４２１の一部が蓋部４２３を構成し、座金４２にハット部４２２が形成されるものとしたが、シールド機能を有する蓋部やハット部が、押え部を有する座金と別体に設けられていてもよく、このとき、座金はシールド機能を有していなくてもよい。また、例えば突出部が先端に向かうにしたがって細くなる形状を有していたり、突出部に下方側から磁束が侵入しにくいようにコイル体が配置されていたりする場合には、蓋部４２３は省略されていてもよい。さらに、ネジの頭部が、例えば反磁性金属で構成されたり、反磁性金属の被覆が施されたりすることにより、頭部からネジ体に磁束が侵入しにくい場合には、ハット部は省略されていてもよい。

また、前記実施形態では、突出部３１２の突出寸法Ｌ１が被固定部２１Ｂの厚さＬ２と略等しく、座金４２の押え部４２１が被固定部２１Ｂに当接するものとしたが、被固定部２１Ｂの厚さＬ２が突出部３１２の突出寸法Ｌ１よりも小さく形成されるとともに、押え部４２１と被固定部２１Ｂとの間に弾性部材が設けられていてもよい。

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。

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
４ ネジ体（固定部材）
５ 筒状シールド（第１筒状部）
１０ シールド部材
３１ 上ケース（金属ケース部分）
３１１ ベース部
３１２ 突出部
３１１Ａ 載置面
４１１ 首下部（本体部）
４１２ 頭部
４２１ 押え部
４２２ ハット部（第２筒状部）
４２３ 蓋部

Claims (5)

1. 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、
   コイル体と、
   前記コイル体を収容するとともに金属ケース部分を有したケース体と、
   前記コイル体と前記金属ケース部分とを固定する固定部材と、
   磁束の侵入を抑制するシールド部材と、を備え、
   前記金属ケース部分が、前記コイル体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、
   前記固定部材が、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ケース部分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するとともに前記突出部の先端に当接可能な押え部と、を備え、
   前記コイル体が、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、
   前記シールド部材が、前記突出部の外周面を覆う第１筒状部を備えることを特徴とするコイルユニット。
2. 前記シールド部材が、前記突出部の先端を覆う蓋部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のコイルユニット。
3. 前記押え部の一部が、前記蓋部を構成す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. 前記固定部材が、前記押え部を挟んで前記本体部の反対側に突出した頭部をさらに備え、
   前記シールド部材が、前記押え部から突出するとともに前記頭部の周囲を囲む第２筒状部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイルユニット。
5. 前記シールド部材が、反磁性金属によって構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコイルユニット。

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