JP6642330B2 - Coil unit - Google Patents
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Description
本開示は、コイルユニットに関し、特に、非接触充電システムに用いられるコイルユニットに関する。 The present disclosure relates to a coil unit, and more particularly, to a coil unit used in a non-contact charging system.
従来から非接触充電システムに用いられる受電装置および送電装置について各種提案されている。 Conventionally, various proposals have been made for a power receiving device and a power transmitting device used in a non-contact charging system.
たとえば、特開2016−129191号公報に記載された受電装置は、ケースと、ケース内に収容された金属板、受電コイル、フェライトおよびコンデンサとを含む。 For example, the power receiving device described in JP-A-2006-129191 includes a case, a metal plate, a power receiving coil, a ferrite, and a capacitor housed in the case.
ケースは、金属製の天板部と、この天板部を下方から覆うように設けられた樹脂製の蓋とを含む。 The case includes a metal top plate and a resin lid provided to cover the top plate from below.
金属板は、ケース内に配置されており、この金属板の下面にフェライトおよび受電コイルが配置されている。 The metal plate is arranged in a case, and a ferrite and a power receiving coil are arranged on a lower surface of the metal plate.
金属板は平坦部と平坦部の中央から下方に向けて突出する突出部とを含み、平坦部の下面にフェライトおよび受電コイルが配置されている。コイルは突出部の周囲を取り囲むように形成されている。そして、コンデンサなどの電気機器は、突出部内に配置されると共に天板部と金属板との間に配置されている。 The metal plate includes a flat portion and a protruding portion protruding downward from the center of the flat portion, and the ferrite and the power receiving coil are arranged on the lower surface of the flat portion. The coil is formed so as to surround the periphery of the protrusion. An electric device such as a capacitor is arranged in the protruding portion and between the top plate and the metal plate.
上記特開2016−129191号公報に記載された受電装置において、受電装置の中央部が地面などと干渉した場合に、金属板の突出部が変形して電気機器が損傷するおそれがある。 In the power receiving device described in JP-A-2006-129191, when a central portion of the power receiving device interferes with the ground or the like, a protruding portion of a metal plate may be deformed and electric equipment may be damaged.
本発明者等は、上記のような課題に鑑みて、下記のような新たな受電装置について検討した。発明者等の検討した受電装置は、天板部に形成された金属製の支持柱を含み、この支持柱は、金属板の中央部を支持するように形成されている。 In view of the above problems, the present inventors have studied the following new power receiving devices. The power receiving device studied by the inventors includes a metal support column formed on a top plate, and the support column is formed to support a central portion of the metal plate.
そして、発明者等は、上記の受電装置においては、金属製の支持柱と、電気機器との間の沿面距離を確保する必要が生じ、結果として、電気機器を配置することができるスペースが実質的に少なくなることを見出した。 The inventors have found that in the above-described power receiving device, it is necessary to ensure a creepage distance between the metal support pillar and the electric device, and as a result, the space in which the electric device can be arranged is substantially reduced. Was found to decrease significantly.
なお、上記のような課題は、受電装置のみならず、送電装置においても同様に生じる課題である。 Note that the above-described problem occurs not only in the power receiving device but also in the power transmitting device.
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、受電装置および送電装置のようなコイルユニットにおいて、外部からの外力から電気機器などを保護することができると共に、電気機器などを収容することができる収容スペースを確保することができるコイルユニットを提供することである。 The present disclosure has been made in view of the above-described problems, and an object of the present disclosure is to provide a coil unit such as a power receiving device and a power transmission device that can protect an electric device or the like from external force from outside. Another object of the present invention is to provide a coil unit capable of securing a housing space in which electric devices and the like can be housed.
本開示のコイルユニットは、外部の固定部材に配置される金属製のケース本体と、ケース本体を覆うように設けられた樹脂製の蓋とを含み、内部に収容空間が形成されたケースと、ケース内に収容された電気素子と、ケース本体と対向する第1主表面と、第1主表面の反対側に位置する第2主表面とを含み、ケース内に収容された支持板と、支持板の第2主表面に配置されたフェライトと、フェライトに配置されると共に中空部が形成された渦巻型のコイルとを備える。上記ケース本体は、第1主表面のうち、コイルと対向する部分を支持する金属製の金属支持部を含む。上記蓋は、主板と、主板からケース本体に向けて延びるように形成された樹脂製の樹脂支持部とを含む。上記樹脂支持部は、一端がケース本体によって支持される。 A coil unit according to an embodiment of the present disclosure includes a metal case main body disposed on an external fixing member, a resin cover provided to cover the case main body, and a case in which a housing space is formed, A support plate including an electric element housed in the case, a first main surface facing the case body, and a second main surface opposite to the first main surface, housed in the case; The ferrite includes a ferrite disposed on the second main surface of the plate, and a spiral coil disposed on the ferrite and having a hollow portion. The case main body includes a metal supporting portion that supports a portion of the first main surface that faces the coil. The lid includes a main plate and a resin support portion made of resin formed to extend from the main plate toward the case body. One end of the resin support is supported by the case body.
上記のコイルユニットによれば、金属支持部は、支持板のうちコイルおよびフェライトが設けられた部分を支持しており、当該部分が大きく変形することが抑制されている。このため、コイルが変形したり、フェライトが割れたりすることを抑制することができる。さらに、金属支持部と樹脂支持部とが外力を支持するため、コイルユニットが大きく変形することを抑制することができ、コイルユニット内のフェライトやコイルおよび電気機器が損傷することが抑制されている。そして、樹脂支持部は樹脂によって形成されているため、電気機器と樹脂支持部との間の沿面距離を確保する必要がなく、樹脂支持部の近くにも電気機器を配置することができ、電気機器の収容スペースを広く確保することができる。 According to the above-described coil unit, the metal supporting portion supports the portion of the support plate on which the coil and the ferrite are provided, and the portion is suppressed from being significantly deformed. For this reason, it is possible to suppress deformation of the coil and cracking of the ferrite. Further, since the metal support portion and the resin support portion support the external force, the coil unit can be prevented from being greatly deformed, and the ferrite and the coil in the coil unit and the electric device are prevented from being damaged. . Further, since the resin support portion is formed of resin, it is not necessary to secure a creepage distance between the electric device and the resin support portion, and the electric device can be arranged near the resin support portion. A large space for accommodating equipment can be secured.
本開示のコイルユニットによれば、外部からの外力から電気機器などを保護することができると共に、電気機器などを収容することができる収容スペースを確保することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the coil unit of this indication, while accommodating an electric device etc. from external force from the outside, the accommodation space which can accommodate an electric device etc. can be ensured.
図1から図4を用いて、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4に示す構成のうち、同一の構成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重複した説明を省略する場合がある。 The coil unit according to the embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, among the configurations shown in FIGS. 1 to 4, the same configuration or substantially the same configuration is denoted by the same reference numeral, and a repeated description may be omitted.
図1は、非接触充電システム1を模式的に示す模式図であり、図2は、非接触充電システム1を模式的に示す電気回路図である。なお、図1などにおいて、「U」は、上方向を示す。「D」は、下方向を示す。図1および図2に示すように、非接触充電システム1は、コイルユニット4およびバッテリ7が搭載された車両2と、車両2の外部に設けられたコイルユニット3とを含む。
FIG. 1 is a schematic diagram schematically illustrating the
コイルユニット4は、車両2のフロアパネル15の下面に設けられており、コイルユニット3から非接触で電力を受電する。なお、コイルユニット4の搭載位置としては、フロアパネル15のみならず、たとえば、フロアパネル15の下面に設けられたバッテリの下面に配置するようにしてもよい。
The
コイルユニット4は、共振器5と、共振器5に接続された整流器6とを含む。共振器5は、受電コイル8およびコンデンサ9とを含み、受電コイル8およびコンデンサ9によってLC共振回路が形成されている。整流器6は、共振器5が受電した交流電力を直流電力に変換して、バッテリ7に供給する。
The
コイルユニット3は地面や地面に配置された固定板などに固定されている。コイルユニット3は、共振器14と、変換器11とを含む。共振器14は、送電コイル12とコンデンサ13とを含み、送電コイル12およびコンデンサ13によってLC共振回路が形成されている。
The
変換器11は、電源10に接続されており、電源10から供給される交流電流の周波数を調整すると共に、電圧を調整して、共振器14に供給する。
The
図3は、コイルユニット4を示す分解斜視図である。この図3に示すように、コイルユニット4は、収容ケース20と、収容ケース20内に収容された受電コイル8、ボビン23、フェライト板24、支持板25および基板26とを含む。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the
収容ケース20は、フロアパネル15またはフロアパネル15の下面に設けられたバッテリケースなどに固定されるケース本体21と、ケース本体21を下方から覆うように設けられた樹脂蓋22とを含む。ケース本体21は、たとえば、アルミニウムやアルミニウム合金によって形成されている。
The
ケース本体21は、天板部30と、天板部30の下面33に形成された環状壁部31と、環状壁部31内に配置された複数の支持壁32とを含む。天板部30の外周縁部には、外方に向けて突出する台座34および張出部27が形成されている。台座34には、ネジ穴35が形成されており、張出部27にもネジ穴28が形成されている。そして、ボルト42がネジ穴35に挿入され、ボルト42は、車両2のフロアパネルやフロアパネルの下面に配置されたバッテリケースなどにケース本体21(収容ケース20)を固定する。なお、ボルト42は、鉄などによって形成されている。
The
環状壁部31は、天板部30の周縁部に沿って延びている。環状壁部31と、天板部30の外周縁部との間には、複数のボス38が配置されており、ボス38には穴部39が形成されている。
The
基板26は、ケース本体21の下面33側に固定されており、この基板26の下面50には、コンデンサ9や整流器6などの電気機器17が実装されている。基板26には、支持壁32が挿入される複数のスリット29が形成されている。
The
支持板25は、基板26の下面50側に配置されている。支持板25は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。
The
支持板25は板状に形成されており、ケース本体21と対向する上面18と、上面18の反対側に位置する下面19とを含む。
The
支持板25は、平坦面状に形成された平坦部36と、平坦部36の中央部から下方に向けて突出するように形成された突出部37とを含む。突出部37の中央部には、穴部40が形成されている。
The
フェライト板24は、支持板25の下面19側に配置されている。フェライト板24は、板状に形成されている。フェライト板24は、厚さ方向TDに配列する上面44および下面45を含む。
The
フェライト板24は、環状に配置された複数の分割フェライト板24Aを含み、フェライト板24の中央部には中空部51が配置されている。なお、分割フェライト板24Aは、支持板25の平坦部36に配置されており、中空部51に支持板25の突出部37が配置される。
The
フェライト板24の下面45側には、ボビン23が配置されている。ボビン23は、樹脂などによって形成されており、ボビン23は板状に形成されており、厚さ方向に配列する下面52および上面53を含む。ボビン23の中央部には下面52から上面53に貫通する中空部54が形成されており、ボビン23の下面52には、中空部54の周囲を取り囲むようにコイル溝43が形成されている。
The
ボビン23の外周縁部には、複数のピン16が形成されており、各ピン16は上方に向けて突出している。このピン16がボス38の穴部39に挿入されることで、ボビン23がケース本体21に固定される。
A plurality of pins 16 are formed on the outer peripheral edge of the
受電コイル8は、コイル溝43に収容されている。受電コイル8は、厚さ方向TDに延びる巻回軸線O1の周囲を取り囲むように形成されている。なお、この図3に示す例においては、巻回軸線O1は、上下方向に延びている。受電コイル8は、渦巻型コイルであり、中央部に中空部49が形成されている。
The
樹脂蓋22は、受電コイル8の下方に配置されている。樹脂蓋22は、主板55と、主板55の外周縁部から上方に立ち上がる周壁部56と、周壁部56の上端辺から外方に入りだす鍔部57と、鍔部57に形成された複数の張出部46と、主板55の上面の中央から上方に向けて突出する樹脂支持軸58とを含む。
The
張出部46は、鍔部57の外周縁部に間隔をあけて形成されており、各張出部46には穴部47が形成されている。樹脂蓋22は、ボルト48によって、ケース本体21に固定されている。ボルト48は、樹脂蓋22の穴部47と、ケース本体21のネジ穴28とに挿入され、樹脂蓋22をケース本体21に固定する。なお、ボルト48は鉄などによって形成されている。
The
図4は、コイルユニット4を模式的に示す断面図である。この図4に示すように、ケース本体21は、天板部30の下面33の中央部に形成された台座60と、台座60よりもケース本体21の外周縁部側に形成された台座61と、支持壁32とを含む。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the
支持壁32は、支持板25の上面18を支持しており、支持壁32は、支持部63と支持部64とを含む。
The
支持部63は、上面18のうちボビン23の中空部54と厚さ方向に隣り合う部分を支持する。支持部64は、支持板25の上面18のうち、受電コイル8と対向する部分(上下方向において受電コイル8と重なり合う部分)に形成されている。
The
台座61は、支持部63と天板部30との付根部に形成されており、台座61は、基板26の上面70を支持している。台座60は、天板部30の略中央部またはその近傍に配置されている。
The
基板26には、スリット29が形成されており、スリット29には支持部63が挿入されており、支持部63の下端部が支持板25の上面18に達している。基板26の中央部には、下面50から上面70に貫通する穴部71が形成されている。基板26の下面50には、複数の電気機器17が配置されている。
A
支持板25は、平坦部36と、平坦部36の中央部から下方に向けて突出する突出部37とを含み、突出部37の中央部には穴部40が形成されている。
The
支持板25の平坦部36および基板26の間の距離は、支持板25の突出部37および基板26の間の距離よりも短い。
The distance between the
複数の電気機器17は、平坦部36と対向する位置に設けられた電気機器17Cと、突出部37と対向する位置に設けられた電気機器17A,17Bとを含み、電気機器17A,17Bの高さは、電気機器17Cの高さよりも高い。
The plurality of
換言すれば、高さの高い電気機器を下面50のうち、突出部37と対向する部分に配置することができる。
In other words, a tall electrical device can be arranged on the
ボビン23は、支持板25の下面19に配置されており、フェライト板24は、支持板25の下面19とボビン23の上面53との間に配置されている。
The
受電コイル8は、下面52に形成されたコイル溝43内に収容されており、樹脂蓋22は、ボビン23の下面52側に配置されている。
The
樹脂支持軸58は、下端部が主板55に接続されており、主板55から天板部30の台座60に向けて延びている。樹脂支持軸58は、受電コイル8の中空部49、ボビン23の中空部54、フェライト板24の中空部51、支持板25の穴部40および基板26の穴部71を通り、樹脂支持軸58の上端部は台座60に支持されている。
The
上記のように構成されたコイルユニット4を搭載した車両2が岩石路などのように凹凸のある路面を走行すると、コイルユニット4と地面(岩石)とが接触する場合がある。
When the
この際、樹脂蓋22の中央部付近に加えられた外力は、樹脂支持軸58によって支持され、コイルユニット4が変形することを抑制することができる。また、樹脂蓋22の中央部から離れた位置において、樹脂蓋22に加えられた荷重は、主板55、ボビン23、および支持板25を通して、支持壁32によって支持される。
At this time, the external force applied near the center of the
このように、コイルユニット4が地面などと接触したとしても、コイルユニット4が大きく変形することが抑制されており、フェライト板24や電気機器17が損傷することを抑制することができる。また、支持部64は、支持板25のうち受電コイル8およびフェライト板24が配置された平坦部36を支持しており、当該平坦部36が変形することを抑制する。平坦部36の変形が抑制されているため、平坦部36に配置されたフェライト板24が割れたり、受電コイル8が大きく変形することを抑制することができる。
As described above, even if the
ここで、樹脂支持軸58は、突出部37を貫通しており、基板26のうち突出部37と対向する部分には、高さの高い複数の電気機器17A,17Bが配置されている。
Here, the
樹脂支持軸58は、樹脂製であるため、電気機器17A、17Bとの沿面距離を確保する必要がなく、電気機器17A,17Bを樹脂支持軸58に近接させて配置することができる。
Since the
仮に、樹脂支持軸58に代えて、天板部30から下方に突出すると共に主板55を支持する金属製の支持軸を設けた場合には、当該金属製の支持軸と電気機器17A,17Bとの間の沿面距離を確保する必要が生じる。その一方で、樹脂支持軸58は、樹脂部材であるため、樹脂支持軸58と電気機器17A,17Bとの間の沿面距離を設ける必要がなく、電気機器17A,17Bを樹脂支持軸58に近接させて配置することができる。
If, instead of the
このように、本実施の形態に係るコイルユニット4においては、外部からの荷重からコイルユニット4内の部材および電気機器17を保護することができると共に、電気機器17の搭載スペースを広く確保することができる。なお、上記の例においては、樹脂支持軸58は、受電コイル8の中空部49を通るように形成されているが、中空部49を通るように配置されていることは必須の構成ではない。
As described above, in the
上記の実施の形態においては、車両2に搭載されたコイルユニット4について説明したが、送電装置側のコイルユニット3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。本発明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。
In the above embodiment, the
1 非接触充電システム、2 車両、3,4 コイルユニット、5,14 共振器、6 整流器、7 バッテリ、8 受電コイル、9,13 コンデンサ、10 電源、11 変換器、12 送電コイル、15 フロアパネル、16 ピン、17,17A,17B,17C 電気機器、18,44,53,70 上面、19,33,45,50,52 下面、20 収容ケース、21 ケース本体、22 樹脂蓋、23 ボビン、24 フェライト板、24A 分割フェライト板、25 支持板、26 基板、27,46 張出部、28,35 ネジ穴、29 スリット、30 天板部、31 環状壁部、32 支持壁、34,60,61 台座、36 平坦部、37 突出部、38 ボス、39,40,47,71 穴部、42,48 ボルト、43 コイル溝、49,51,54 中空部、55 主板、56 周壁部、57 鍔部、58 樹脂支持軸、62,63,64 支持部、O1 巻回軸線、TD 厚さ方向。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ケース内に収容された電気素子と、
前記ケース本体と対向する第1主表面と、前記第1主表面の反対側に位置する第2主表面とを含み、前記ケース内に収容された支持板と、
前記支持板の前記第2主表面に配置されたフェライトと、
前記フェライトに配置されると共に中空部が形成された渦巻型のコイルと、
を備え、
前記ケース本体は、前記第1主表面のうち、前記コイルと対向する部分を支持する金属製の金属支持部を含み、
前記蓋は、主板と、前記主板から前記ケース本体に向けて延びるように形成された樹脂製の樹脂支持部とを含み、
前記樹脂支持部は、一端が前記ケース本体によって支持された、コイルユニット。 A case in which a metal case main body disposed on an external fixing member and a resin lid provided to cover the case main body, and a housing space is formed therein,
An electric element housed in the case,
A support plate that includes a first main surface facing the case main body and a second main surface located on the opposite side of the first main surface, and is accommodated in the case;
A ferrite disposed on the second main surface of the support plate;
A spiral coil in which a hollow portion is formed while being disposed on the ferrite,
With
The case main body includes a metal supporting portion made of metal for supporting a portion of the first main surface facing the coil,
The lid includes a main plate, and a resin support portion made of resin formed to extend from the main plate toward the case body,
A coil unit, wherein one end of the resin support is supported by the case body.
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