JP6572870B2 - コイルユニット - Google Patents

Description

本開示は、コイルユニットに関する。

従来から送電装置から受電装置に非接触で電力を送電する非接触充電システムについて各種提案されている。

たとえば、特開２０１６−１０３５８９号公報に記載された送電装置および受電装置は、いずれも、フェライト板と、コイルと、シールド板と、機器と、ケースとを含む。

ケースは、フェライト板と、コイルと、シールド板を内部に収容する。ケースは、開口部が形成された金属製のケース本体と、この開口部を閉塞するように配置された樹脂製の蓋とを含む。

フェライト板は、板状に形成されている。コイルは平面コイルであり、フェライト板に配置されている。機器は、フェライト板に対してコイルと反対側に配置されている。シールド板は、機器とフェライト板との間に配置されており、シールド板の外周縁部は、ケースの内周面に達している。機器には配線が接続されており、当該配線はケース外部に引き出されている。

特開２０１６−１０３５８９号公報 特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報

ここで、機器に接続された配線をケースの外部に引き出すためには、ケース本体の周壁部に配線を配置し、蓋の開口縁部に配線を受け入れる凹部を形成することが考えられる。凹部が形成された蓋がケース本体の周壁部に配置されることで、周壁部の上面と蓋の凹部とによって、配線が引き出される引出穴が形成される。

シールド板は、ケース本体の周壁部の上面と水平方向に隣り合う位置に設けられているため、シールド板に何ら加工を施さなければ、配線を引出穴に挿入する際にシールド板と配線とが干渉する。

そのため、シールド板の一部を上方に向けて変形させて、配線の一部を受け入れる膨出部を形成する必要が生じる。具体的には、シールド板の膨出部は、蓋の凹部に近づくにつれて上方に膨らみ、配線は膨出部の内周面に案内されて引出穴に挿入される。

その一方で、コイルに電流が流れると、コイルの周囲に電磁界が形成され、シールド板の膨らみ部分に磁束が入り込こみ易くなる。シールド板に磁束が入り込むと効率低下や結合係数の低下などの不具合が生じる。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、コイルユニット内に設けられた配線をケース外部に引出し部分において、シールド板に磁束の入射が抑制されたコイルユニットを提供することである。

本開示に係るコイルユニットは、フェライト板と、コイルと、機器と、配線と、シールド板と、ケースとを備える。

上記フェライト板は、厚さ方向に配列する第１主表面および第２主表面を含み、板状に形成されている。上記コイルは、上記第１主表面に配置されている。上記機器は、第２主表面側に配置されている。上記配線は、上記機器に接続されている。上記シールド板は、第２主表面側に配置されると共に、機器とフェライト板との間に配置されている。上記ケースは、フェライト板とコイルと機器とシールド板とを内部に収容する収容空間が形成されると共に、配線が収容空間から引き出される引出穴が形成されている。

上記フェライト板の外周縁部には切欠部が形成されている。シールド板は、引出穴に近づくにつれてコイル側に膨らむように形成された膨出部を含む。上記配線は、膨出部を通り、引出穴から収容空間から外部に引き出されている。厚さ方向にフェライト板を視ると、切欠部はコイルと重なるように形成されており、膨出部の少なくとも一部は切欠部内に位置する。

上記のコイルユニットによれば、電力送電または電力受電時において、フェライト板の切欠部を通る磁束量は相対的に少なくなる。平面視した際に、切欠部内に膨出部の少なくとも一部が位置しているため、当該膨出部に磁束が入射することを抑制することができる。

本開示に係るコイルユニットによれば、コイルユニット内に設けられた配線をケース外部に引出し部分において、シールド板に磁束の入射が抑制することができる。

受電コイルユニット１を備えた車両３と、車両３の外部に設けられた送電コイルユニット２とを模式的に示す模式図である。 送電コイルユニット２を模式的に示す分解斜視図である。 ケース本体１４を示す平面図である。 図３に示す状態からケース本体１４にシールド板１７を配置した状態を示す平面図である。 図４に示す状態からシールド板１７上に、フェライト板１５を配置した状態を示す平面図である。 図５に示す状態から送電コイル１６を配置した状態を示す平面図である。 図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。

図１から図７を用いて、本実施の形態に係るコイルユニットについて説明する。なお、図１から図７に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図１は、受電コイルユニット１を備えた車両３と、車両３の外部に設けられた送電コイルユニット２とを模式的に示す模式図である。送電コイルユニット２は電源４に接続されている。

図２は、送電コイルユニット２を模式的に示す分解斜視図である。この図２に示すように、送電コイルユニット２は、フェライト板１５と、送電コイル１６と、シールド板１７と、機器１８，１９と、ケース１０と、配線９とを備える。

ケース１０は、ケース本体１４および蓋１３を含む。ケース本体１４はアルミニウムやアルミニウム合金などから形成されている。

ケース本体１４は、底板６と、区画壁７と、周壁部８とを含む。周壁部８は、底板６の外周縁部に形成されており、環状に形成されている。区画壁７は周壁部８内に配置されており、ケース本体１４内を２つの空間に区画している。そして、周壁部８および区画壁７によって、ケース本体１４には上方に向けて開口する開口部２２および開口部２３が形成されている。

蓋１３は、開口部２２を閉塞する樹脂蓋１１と、開口部２３を閉塞する金属蓋１２とを含む。

樹脂蓋１１が開口部２２を閉塞することでケース１０内に収容空間２０が形成され、金属蓋１２が開口部２３を閉塞することでケース１０内に収容空間２１が形成される。

樹脂蓋１１は、天板４０と、周壁部４１とを含む。周壁部４１は天板４０の外周縁部から下方に垂下するように形成されている。周壁部４１の下端部には、切欠２７が形成されている。

金属蓋１２は、天板４２と、天板４２の外周縁部から垂下するように形成された周壁部４３とを含む。周壁部４３の下端部には切欠２８が形成されている。

フェライト板１５と、送電コイル１６と、シールド板１７と、機器１８とは、収容空間２０内に収容される。機器１９は、収容空間２１内に収容される。

フェライト板１５は、板状に形成されている。フェライト板１５は、厚さ方向ＴＨに配列する上面２５および下面２６を含む。

送電コイル１６は、渦巻き型コイルであり、フェライト板１５の上面２５に配置されている。なお、送電コイル１６は図示しない板状ボビンに形成された溝に嵌め込まれており、送電コイル１６およびフェライト板１５の間に板状ボビンが配置されている。

送電コイル１６は厚さ方向ＴＨに延びる巻回中心線の周囲を取り囲むように形成されている。

シールド板１７は、平坦部３０と、載置台３１と、膨出部３２とを含む。平坦部３０は、平坦面状に形成されている。載置台３１は上方に向けて膨らむように形成されている。具体的には、載置台３１は、平坦部３０側から送電コイル１６側に向かう方向に突出するように形成されている。載置台３１は、平坦部３０の外周縁部から離れた位置に形成されている。この載置台３１の上面には、フェライト板１５が配置される。

膨出部３２は平坦部３０の外周縁部から載置台３１に向けて延びるように形成されている。膨出部３２は、平坦部３０から送電コイル１６に向かう方向（上方）に膨らむように形成されている。

図３は、ケース本体１４を示す平面図である。なお、この図３においては、機器１８および機器１９は図示されていない。

図４は、図３に示す状態からケース本体１４にシールド板１７を配置した状態を示す平面図である。この図４に示すように、平坦部３０は、区画壁７および周壁部８上に配置されている。そして、膨出部３２は、収容空間２０側から延び出て区画壁７上を通るように形成されている。なお、載置台３１は、載置面４５と、周面４６とを含む。周面４６は傾斜面状に形成されている。具体的には、周面４６は載置面４５側から平坦部３０に向かうにつれて、平坦部３０の外周縁部に近づくように傾斜している。

図５は、図４に示す状態からシールド板１７上に、フェライト板１５を配置した状態を示す平面図である。この図５に示すように、フェライト板１５は、４つの角フェライト５０Ａ〜５０Ｄと、２つの直線フェライト５１Ａ，５１Ｂとを含む。

角フェライト５０Ａ〜５０Ｄと直線フェライト５１Ａ，５１Ｂは、環状に配置されており、フェライト板１５の中央部には穴部５２が形成されている。

フェライト板１５は、車両３の車幅方向に長くなるように形成されている。角フェライト５０Ａと、角フェライト５０Ｂとは、フェライト板１５の長手方向に間隔をあけて配置されている。直線フェライト５１Ａは、角フェライト５０Ａと角フェライト５０Ｂとの間に配置されてる。

角フェライト５０Ｃと角フェライト５０Ｄとは、フェライト板１５の長手方向に間隔をあけて配置されている。直線フェライト５１Ｂは、角フェライト５０Ｃと角フェライト５０Ｄとの間に配置されている。

角フェライト５０Ａと角フェライト５０Ｄとはフェライト板１５の短手方向に隣り合うように配置されており、角フェライト５０Ｂと角フェライト５０Ｃもフェライト板１５の短手方向に隣り合うように配置されている。

そして、角フェライト５０Ａおよび直線フェライト５１Ａの間と、角フェライト５０Ｂおよび直線フェライト５１Ａの間に切欠部５５Ａ，５５Ｂが形成されている。同様に、角フェライト５０Ｄおよび直線フェライト５１Ｂの間と、角フェライト５０Ｃおよび直線フェライト５１Ｂの間にも、切欠部５５Ｃ，５５Ｄが形成されている。

角フェライト５０Ａおよび角フェライト５０Ｄの間と、角フェライト５０Ｂおよび角フェライト５０Ｃとの間にも、切欠部５６Ａ，５６Ｂが形成されている。

各切欠部５５Ａ〜５５Ｄの幅と、切欠部５６Ａ，５６Ｂの幅は、フェライト板１５よりも外側から穴部５２に近づくにつれて、小さくなるように形成されている。

この図５に示すように、フェライト板１５の上方からフェライト板１５およびシールド板１７を平面視すると、膨出部３２の一部は切欠部５５Ｂ内に位置している。

そして、膨出部３２は、切欠部５５Ｂから収容空間２１に向かうように延びているおり、膨出部３２は区画壁７上に位置している。なお、後述するように、膨出部３２と区画壁７によって形成される引出穴は、収容空間２１に達している。

図６は、図５に示す状態から送電コイル１６を配置した状態を示す平面図である。この図６に示すように、フェライト板１５の上方からフェライト板１５および送電コイル１６を平面視すると、送電コイル１６は各切欠部５５Ａ〜５５Ｄ，５６Ａ，５６Ｂと重なっている。そして、この図６に示す例においては、送電コイル１６およびシールド板１７を平面視すると、膨出部３２の一部は送電コイル１６と重なり合っている。

なお、角フェライト５０Ｂは、送電コイル１６よりも外側に位置する露出部６１と、送電コイル１６よりも内側に位置する露出部６２とを含む。直線フェライト５１Ａも、送電コイル１６よりも外側に位置する露出部６３と、送電コイル１６よりも内側に位置する露出部６４とを含む。

図７は、図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。この図７に示すように、樹脂蓋１１に形成された切欠２７と、金属蓋１２に形成された切欠２８と、周壁部８の上面によって、引出穴６０が形成されている。そして、機器１８は、フェライト板１５の下面２６側に配置されている。シールド板１７はフェライト板１５のシールド板１７に配置されると共に、機器１８およびフェライト板１５の間に配置されている。シールド板１７の外周縁部は、樹脂蓋１１および区画壁７によって挟み込まれており、膨出部３２は引出穴６０内に挿入されている。なお、本実施の形態においては、膨出部３２は、収容空間２１に達している。

配線９の一端は機器１８に接続されており、配線９の他端は機器１９に接続されている。配線９は、一端側から他端に向かうにつれて上方に向かう。そして、配線９は、膨出部３２の内周面に沿って延び、引出穴６０に挿入されている。配線９は、引出穴６０から引き出されると、収容空間２１内に入り込み、機器１９に接続されている。

上記のように構成された送電コイルユニット２において、電力送電時における磁束分布について説明すると共に、電力送電時に膨出部３２に磁束が入射することが抑制されていることについて説明する。

図６において、電力送電時には、送電コイル１６には交流電流が流れ、送電コイル１６の周囲には磁束が形成される。磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２は、電力送電時に形成される磁束の一例を示すものである。

磁束ＭＦ１は、角フェライト５０Ｂの露出部６２、送電コイル１６の上方と、切欠部５５Ｂと、送電コイル１６の下方とを通る磁束である。磁束ＭＦ２は、角フェライト５０Ｂの露出部６２と、送電コイル１６の上方と、角フェライト５０Ｂの露出部６１と、角フェライト５０Ｂ内とを通る磁束である。

この図６からの明らかなように、磁束ＭＦ１は、磁束ＭＦ２よりも空気中を通る長さが長い。その結果、磁束ＭＦ１の磁束量は、磁束ＭＦ２の磁束量よりも少なくなる。

そのため、図７において、磁束ＭＦ１の磁束量が少ないため、膨出部３２に入射する磁束量も少なくなる。これにより、膨出部３２に磁束が入射することによる送電効率の低下や結合係数の変動の発生を抑制することができる。

なお、上記の実施の形態においては、送電コイルユニット２に膨出部３２を形成した例について説明したが、受電コイルユニット１にも適用することができる。

なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなく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全ての変更が含まれることが意図される。

１ 受電コイルユニット、２ 送電コイルユニット、３ 車両、４ 電源、６ 底板、７ 区画壁、８，４１，４３ 周壁部、９ 配線、１０ ケース、１１ 樹脂蓋、１２ 金属蓋、１３ 蓋、１４ ケース本体、１５ フェライト板、１６ 送電コイル、１７ シールド板、１８，１９ 機器、２０，２１ 収容空間、２２，２３ 開口部、２５ 上面、２６ 下面、２７，２８ 切欠、３０ 平坦部、３１ 置台、３２ 膨出部、４０，４２ 天板、４５ 置面、４６ 周面、５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ 角フェライト、５１Ａ，５１Ｂ 直線フェライト、５２ 穴部、５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄ，５６Ａ，５６Ｂ 切欠部、６０ 引出穴、６１，６２，６３，６４ 露出部、ＭＦ１，ＭＦ２ 磁束、ＴＨ 厚さ方向。

Claims (1)

1. 厚さ方向に配列する第１主表面および第２主表面を含み、板状に形成されたフェライト板と、
   前記第１主表面に配置されたコイルと、
   前記第２主表面側に配置された機器と、
   前記機器に接続された配線と、
   前記第２主表面側に配置されると共に、前記機器と前記フェライト板との間に配置されたシールド板と、
   前記フェライト板と前記コイルと前記機器と前記シールド板とを内部に収容する収容空間が形成されると共に、前記配線が前記収容空間から引き出される引出穴が形成されたケースと、
   を備え、
   前記フェライト板の外周縁部には切欠部が形成され、前記シールド板は、前記引出穴に近づくにつれて前記コイル側に膨らむように形成された膨出部を含み、
   前記配線は、前記膨出部を通り、前記引出穴から前記収容空間から外部に引き出されており、前記厚さ方向に前記フェライト板を視ると、前記切欠部は前記コイルと重なるように形成されており、前記膨出部の少なくとも一部は前記切欠部内に位置する、コイルユニット。
   

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