JP7059759B2 - Coil unit, wireless power transmission device, wireless power receiving device and wireless power transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、コイルユニット、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システムに関する。 The present invention relates to a coil unit, a wireless power transmission device, a wireless power receiving device and a wireless power transmission system.
ワイヤレス電力伝送技術が知られている。ワイヤレス電力伝送技術は、一次(送電)コイルと二次(受電)コイルとの間の電磁誘導作用を利用して、電力をワイヤレスで伝送する。
特許文献1は、コイル本体と、絶縁部材とを備えるワイヤレス電力伝送用コイルユニットを開示している。
Wireless power transfer technology is known. Wireless power transfer technology utilizes the electromagnetic induction action between a primary (transmission) coil and a secondary (power receiving) coil to transmit power wirelessly.
ところで、コイルの導線に電流が流れるとコイルは発熱するため、ワイヤレス電力伝送技術においてコイルの温度管理は重要である。そのため、コイルユニットには内部の温度を測定可能であることが求められる。
しかしながら、特許文献1に記載のワイヤレス電力伝送用コイルユニットでは、コイルの温度等の状態管理について、検討の余地がある。
By the way, since the coil generates heat when a current flows through the conductor of the coil, temperature control of the coil is important in wireless power transmission technology. Therefore, the coil unit is required to be able to measure the internal temperature.
However, in the coil unit for wireless power transmission described in
本発明は、コイルの状態管理を容易に実施できるコイルユニット並びに前記コイルユニットを備えるワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システムを提供する。 The present invention provides a coil unit capable of easily performing coil state management, and a wireless power transmission device, a wireless power receiving device, and a wireless power transmission system including the coil unit.
本発明のコイルユニットは、導線が渦巻き状に巻かれている巻線部を有するコイルと、前記巻線部を内側に収容する収容部を有する基材とを備える。前記収容部は、前記巻線部の最外周側の導線に沿って形成される第1の壁面を有する第1の壁面部材と、前記巻線部の最内周側の導線に沿って形成される第2の壁面を有する第2の壁面部材とを有する。前記第1の壁面部材には、前記巻線部の最外周側の導線が前記収容部の内側から外側に引き出される第1の引出口が形成され、前記第2の壁面部材には、前記巻線部の最内周側の導線が前記収容部の内側から外側に引き出される第2の引出口が形成されている。前記第1の壁面及び前記第2の壁面のいずれか一方又は両方に、前記収容部の内側から外側に貫通する開口が形成されている。 The coil unit of the present invention includes a coil having a winding portion in which a conducting wire is wound in a spiral shape, and a base material having an accommodating portion for accommodating the winding portion inside. The accommodating portion is formed along a first wall surface member having a first wall surface formed along a conducting wire on the outermost peripheral side of the winding portion and a conducting wire on the innermost peripheral side of the winding portion. It has a second wall surface member having a second wall surface. The first wall surface member is formed with a first outlet from which the conductor on the outermost peripheral side of the winding portion is drawn from the inside to the outside of the accommodating portion, and the second wall surface member is formed with the winding. A second outlet is formed in which the conductor on the innermost peripheral side of the wire portion is drawn out from the inside to the outside of the accommodating portion. An opening penetrating from the inside to the outside of the accommodating portion is formed in one or both of the first wall surface and the second wall surface.
本発明によれば、コイルの状態管理を容易に実施できるコイルユニット並びに前記コイルユニットを備えるワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a coil unit capable of easily performing coil state management, a wireless power transmission device including the coil unit, a wireless power receiving device, and a wireless power transmission system.
以下、本実施形態について、図面を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面では、便宜上特徴部分を拡大して示している場合がある。各構成要素の寸法比率等は実際とは異なることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例である。本発明はこれらの例示に限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施可能である。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings used in the following description, the feature portion may be enlarged for convenience. The dimensional ratio of each component may differ from the actual one. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are examples. The present invention is not limited to these examples, and can be appropriately modified and implemented without changing the gist.
<ワイヤレス電力伝送システム>
まず、本発明の一実施形態として、例えば図1及び図2に示すワイヤレス電力伝送システム100について説明する。図1は、ワイヤレス電力伝送システム100の一例を示す構成図である。図2は、ワイヤレス電力伝送システム100の送電コイルユニット203及び受電コイルユニット301の構成を示す回路図である。
<Wireless power transmission system>
First, as an embodiment of the present invention, for example, the wireless
本実施形態のワイヤレス電力伝送システム100は、図1及び図2に示すように、電気自動車EVに搭載されたバッテリー(二次電池)に対してワイヤレス充電を行う。電気自動車EVは、バッテリーに充電された電力によりモーターを駆動して走行する電動車両(移動体)である。本実施形態では、ワイヤレス電力伝送システム100が電気自動車EVに適用されているが、他の実施形態ではワイヤレス電力伝送システムが電気自動車EV以外の移動体、モバイル機器等に適用されてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the wireless
ワイヤレス電力伝送システム100は、ワイヤレス送電装置200とワイヤレス受電装置300とを備える。ワイヤレス送電装置200は充電設備側の地面Gに設置されている。ワイヤレス受電装置300は電気自動車EVに搭載されている。
The wireless
ワイヤレス送電装置200は、変換回路201と送電回路202と送電コイルユニット203とを備える。ワイヤレス受電装置300は、受電コイルユニット301と、整流平滑回路303とを有する。負荷Vloadはワイヤレス受電装置300の外側に配置されている。
The wireless
変換回路201は、外部の商用電源Pと電気的に接続されて、商用電源Pから入力される交流電圧を所望の直流電圧に変換するAC/DC電源として機能する。変換回路201は、送電回路202と電気的に接続されている。変換回路201は、変換された直流電圧を送電回路202に供給する。
The
変換回路201については、送電回路202に対して直流電圧を出力するものであればよく、その構成は特に制限されない。変換回路201としては、交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路と力率改善を行うPFC(Power Factor Correction)回路とを組み合わせた変換回路;前記整流回路とスイッチングコンバータ等のスイッチング回路とを組み合わせた変換回路等が例示される。
The
送電回路202は、変換回路201から供給される直流電圧を交流電圧に変換する。送電回路202としては、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路等が例示される。送電回路202は、送電コイルユニット203と電気的に接続されている。送電回路202は、送電コイルユニット203が備える後述の第1のLC共振回路の共振周波数に基づいて駆動周波数が制御された交流電圧を送電コイルユニット203に供給する。
The
送電コイルユニット203は、第1のLC共振回路と図示略の基材とを備える。図示略の基材については、後述の「<コイルユニット>」の項で詳細に説明する。第1のLC共振回路は、送電コイルL1と送電側コンデンサC1とを含む。第1のLC共振回路の共振周波数を受電コイルユニット301側の共振周波数に近づける(一致させる場合も含む。)ことで、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送が可能となっている。なお、送電コイルユニット203は磁性体をさらに備えてもよい。また、他の実施形態において、送電コイルユニットはLC共振回路を備えなくてもよい。すなわち、他の実施形態において、送電コイルユニットは、送電側コンデンサを含まなくてもよい。
The power
本実施形態の送電コイルユニット203では、リアクトルLsが送電側コンデンサC1に対して直列に挿入された構成となっている。この構成の場合、送電コイルユニット203、受電コイルユニット301、整流平滑回路303及び負荷Vloadで構成されるワイヤレス電力伝送網のインピーダンスの虚部が正となるように制御しやすくなる。リアクトルLsは、送電コイルユニット203側の共振周波数よりも十分高い周波数成分に対してハイインピーダンスとなる。これにより、高周波成分を除去するフィルターとして機能できる。
In the power
送電コイルL1は、ワイヤレス電力伝送用コイルにより構成されている。本実施形態の送電コイルL1は、電気自動車EVのフロア下と向かい合うように、地面Gの上に設置又は地面Gに埋設されている。なお、本実施形態では、送電コイルL1(送電コイルユニット203)が変換回路201とともに地面Gの上に設置された構成となっている。
The power transmission coil L1 is composed of a wireless power transmission coil. The power transmission coil L1 of the present embodiment is installed on the ground G or embedded in the ground G so as to face the bottom of the floor of the electric vehicle EV. In this embodiment, the power transmission coil L1 (power transmission coil unit 203) is installed on the ground G together with the
送電側コンデンサC1は、共振周波数を調整する機能を有している。本実施形態の送電側コンデンサC1は、送電コイルL1に対して直列に接続された第1のコンデンサC11と、送電コイルL1に対して並列に接続された第2のコンデンサC12とにより構成されているが、このような構成に限定されない。例えば、送電コイルL1に直列に接続された第1のコンデンサC11のみからなる構成でもよい。 The power transmission side capacitor C1 has a function of adjusting the resonance frequency. The power transmission side capacitor C1 of the present embodiment is composed of a first capacitor C11 connected in series with the power transmission coil L1 and a second capacitor C12 connected in parallel with the power transmission coil L1. However, it is not limited to such a configuration. For example, the configuration may be composed of only the first capacitor C11 connected in series with the power transmission coil L1.
受電コイルユニット301は、第2のLC共振回路と図示略の基材とを備える。図示略の基材については、後述の「<コイルユニット>」の項で詳細に説明する。
第2のLC共振回路は、受電コイルL2と、受電側コンデンサC2とを含む。第2のLC共振回路の共振周波数を送電コイルユニット203側の共振周波数に近づける(一致させる場合も含む。)ことで、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送が可能となっている。なお、受電コイルユニット301は磁性体をさらに備えてもよい。また、他の実施形態において、受電コイルユニットはLC共振回路を備えなくてもよい。すなわち、他の実施形態において、受電コイルユニットは、受電側コンデンサを含まなくてもよい。
The power
The second LC resonant circuit includes a power receiving coil L2 and a power receiving side capacitor C2. By bringing the resonance frequency of the second LC resonance circuit closer to (including the case of matching) the resonance frequency on the
本実施形態の受電コイルユニット301では、リアクトルLrが受電側コンデンサC2に対して直列に挿入された構成となっている。この構成の場合、リアクトルLrは、受電コイルユニット301側の共振周波数よりも十分高い周波数成分に対してハイインピーダンスとなる。これにより、高周波成分を除去するフィルターとして機能できる。
The power
受電コイルL2は、ワイヤレス電力伝送用コイルにより構成されている。本実施形態の受電コイルL2は、上述した地面Gの上に設置又は地面Gに埋設された送電コイルL1と向かい合うように、電気自動車EVのフロア下に設置されている。 The power receiving coil L2 is composed of a wireless power transmission coil. The power receiving coil L2 of the present embodiment is installed under the floor of the electric vehicle EV so as to face the power transmission coil L1 installed on the above-mentioned ground G or embedded in the ground G.
受電側コンデンサC2は、共振周波数を調整する機能を有している。本実施形態の受電側コンデンサC2は、受電コイルL2に対して直列に接続された第3のコンデンサC21と、受電コイルL2に対して並列に接続された第4のコンデンサC22とにより構成されているが、このような構成に限定されない。例えば、受電コイルL2に直列に接続された第3のコンデンサC21のみからなる構成でもよい。 The power receiving side capacitor C2 has a function of adjusting the resonance frequency. The power receiving side capacitor C2 of the present embodiment is composed of a third capacitor C21 connected in series with the power receiving coil L2 and a fourth capacitor C22 connected in parallel with the power receiving coil L2. However, it is not limited to such a configuration. For example, it may be configured to include only the third capacitor C21 connected in series with the power receiving coil L2.
整流平滑回路303は、受電コイルユニット301と電気的に接続されて、受電コイルL2から供給される交流電圧を整流して直流電圧に変換する。整流平滑回路303としては、1つのスイッチング素子又はダイオードと平滑コンデンサとから構成される半波整流平滑回路;ブリッジ接続された4つのスイッチング素子又はダイオードと平滑コンデンサとから構成される全波整流平滑回路等が例示される。整流平滑回路303は、負荷Vloadと電気的に接続されている。整流平滑回路303は、変換された直流電力を負荷Vloadに供給する。なお、ワイヤレス受電装置300では、整流平滑回路303と負荷Vloadとの間に充電回路を備えた構成としてもよい。
The rectifying smoothing
負荷Vloadは、整流平滑回路303の出力端子の間に接続されて、整流平滑回路303から直流電圧が供給される。負荷Vloadとしては、上述した電気自動車EVに搭載されたバッテリー、モーター等が例示される。
The load Vload is connected between the output terminals of the rectifying smoothing
負荷Vloadは、電力の需要状態(貯蔵状態又は消費状態)によって、等価抵抗値が時間とともに変わる抵抗負荷とみなすことができる。なお、整流平滑回路303での消費電力は、負荷Vloadでの消費電力に比べて十分小さい。
The load Vload can be regarded as a resistance load in which the equivalent resistance value changes with time depending on the demand state (storage state or consumption state) of electric power. The power consumption of the rectifying smoothing
以上説明した構成を備える電力伝送システム100では、送電コイルユニット203と受電コイルユニット301との間における共振(共鳴)現象を利用した磁界共鳴方式によって、ワイヤレス送電装置200からワイヤレス受電装置300に向けて、電力をワイヤレスで伝送できる。すなわち、この磁界共鳴方式では、第1のLC共振回路の共振周波数と第2のLC共振回路の共振周波数とを近づけて(一致させる場合も含む。)、この共振周波数付近の高周波電流及び電圧を送電コイルユニット203に印加し、電磁的に共振(共鳴)させた受電コイルユニット301に電力をワイヤレスで伝送(供給)することが可能である。なお、ワイヤレス送電装置200及びワイヤレス受電装置300は、ワイヤレス送電装置200とワイヤレス受電装置300との間で通信を行う通信回路を備えてもよい。
In the
したがって、本実施形態の電力伝送システム100では、充電ケーブルとの接続を行わずに、充電設備側から供給される電力をワイヤレスで電気自動車EVに伝送しながら、この電気自動車EVに搭載されたバッテリーに対してワイヤレス充電を行うことが可能である。
Therefore, in the
<コイルユニット>
次に、一実施形態のコイルユニットとして、図3に示すコイルユニット1について説明する。図3は、コイルユニット1の平面図である。
図3に示すように、コイルユニット1は、コイル10と基材20を備える。コイル10は送電コイルL1としても受電コイルL2としても用いることができる。
コイルユニット1においては、コイル10と基材20とが図示略の筐体に収容されている。なお、コイルユニット1は、コンデンサ及び磁性体のいずれか一方又は両方をさらに備えてもよい。コイルユニット1がコンデンサ及び磁性体のいずれか一方又は両方をさらに備える場合、コンデンサ、磁性体は特に限定されない。
<Coil unit>
Next, as the coil unit of one embodiment, the
As shown in FIG. 3, the
In the
コイル10は、巻線部11と第1の配線部12と第2の配線部13とを有する。
巻線部11は導線14が渦巻き状に巻かれている部分である。導線14は、特に限定されない。導線14は、例えば銅、アルミニウム等を含むリッツ線でもよい。
第1の配線部12は、導線14が巻線部11から巻線部11の最外周側で延長されている部分である。第2の配線部13は、導線14が巻線部11から巻線部11の最内周側で延長されている部分である。
The
The winding
The
基材20は収容部21と主面22と中空部23とを有する。収容部21は主面22上に設けられている。主面22上の平面領域は、収容部21の内側の平面領域と収容部21の外側の平面領域とに収容部21によって区切られている。中空部23は主面22の中央部分に形成されている中空状の空間領域である。なお、他の実施形態において基材は中空部を有さなくてもよい。
The
収容部21は、第1の壁面部材51と第2の壁面部材52とを有する。第1の壁面部材51は第1の壁面24を有する。第2の壁面部材52は第2の壁面25を有する。
第1の壁面24は、巻線部11の最外周側の導線14に沿って形成される壁面である。そのため、第1の壁面24は収容部21の外周壁として機能する。具体的には、第1の壁面24は、主面22に設けられている。第1の壁面24により、巻線部11の最外周の導線14の位置が固定される。そして、第1の壁面24により収容部21の内側の平面領域と収容部21の外側の平面領域とが、巻線部11の最外周側で区切られている。
第2の壁面25は、巻線部11の最内周側の導線14に沿って形成される壁面である。そのため、第2の壁面25は収容部21の内周壁として機能する。具体的には、第2の壁面25は、主面22に設けられている。第2の壁面25により、巻線部11の最内周の導線14の位置が固定される。そして、第2の壁面25により、収容部21の内側の平面領域と収容部21の外側の空間領域とが、巻線部11の最内周側で区切られている。
The
The
The
収容部21は、収容部21の内側に巻線部11を収容する。コイルユニット1においては、収容部21の内側の平面領域の主面22に巻線部11が配置されている。そして、巻線部11の導線14は、収容部21の内側の平面領域の主面22と接している。
第1の壁面部材51には、第1の引出口26が形成されている。第1の引出口26では、巻線部11の最外周側の導線14が収容部21の内側から外側に引き出される。第2の壁面部材52には、第2の引出口27が形成されている。第2の引出口27では、巻線部11の最内周側の導線14が収容部21の内側から外側に引き出される。
第1の引出口26及び第2の引出口27からそれぞれ引き出されている導線14は、図示略の電気部品と接続されてもよい。また、第1の引出口26には、第1の配線部12の導線14が固定されてもよく、第2の引出口27には、第2の配線部13の導線14が固定されてもよい。これにより、コイル10の導線14の位置がずれにくくなる。
The
The
The
第1の壁面部材51は、4つの曲線状壁面部材51a,51d,51f,51hと4つの直線状壁面部材51b,51c,51e,51gと角形状壁面51iとを含む。角形状壁面51iには第1の引出口26が形成されている。
曲線状壁面部材51aの第1の端部は、角形状壁面部材51iの第2の端部と結合され、曲線状壁面部材51aの第2の端部は、直線状壁面部材51bの第1の端部と結合される。直線状壁面部材51bの第2の端部は基材20の端部に設けられている。
直線状壁面部材51cは、直線状壁面部材51bと平行な壁面であり、直線状壁面部材51bと対向する部分を有する。直線状壁面部材51cの第1の端部は、直線状壁面部材51bの第2の端部と向かい合うように基材20の端部に設けられている。
The first
The first end of the
The linear
曲線状壁面部材51dの第1の端部は、直線状壁面部材51cの第2の端部と結合され、曲線状壁面部材51dの第2の端部は、直線状壁面部材51eの第1の端部と結合される。直線状壁面部材51eは、直線状壁面部材51b及び直線状壁面部材51cと垂直な壁面である。
曲線状壁面部材51fの第1の端部は、直線状壁面部材51eの第2の端部と結合され、曲線状壁面部材51fの第2の端部は、直線状壁面部材51gの第1の端部と結合される。直線状壁面部材51gは、直線状壁面部材51b及び直線状壁面部材51cと平行な平面である。
曲線状壁面部材51hの第1の端部は、直線状壁面部材51gの第2の端部と結合され、曲線状壁面部材51hの第2の端部は、角形状壁面部材51iの第1の端部と結合される。
The first end of the
The first end of the
The first end of the
コイルユニット1においては、第1の壁面24に収容部21の内側から外側に貫通する開口28が形成されている。これにより、開口28を介して収容部21の外側から内側に例えば熱電対等の温度測定器を挿入できる。
具体的に開口28は、直線状壁面部材51bと曲線状壁面部材51aとの結合部分に形成されている。また、開口28は、曲線状壁面部材51aによって曲げられている部分の巻線部11の導線14に沿って開口している。
In the
Specifically, the
コイルユニット1においては、第1の壁面部材51が第1の区画壁面37をさらに有し、第2の壁面部材52が第2の区画壁面38をさらに有する。第1の区画壁面37は巻線部11の導線14の外周側に沿って形成される渦巻き状の壁面であり、第1の壁面24が導線14に沿って最外周側から内周側に向かって延長されている部分である。第2の区画壁面38は巻線部11の導線14の内周側に沿って形成される渦巻き状の壁面であり、第2の壁面25が導線14に沿って最内周側から外周側に向かって延長されている部分である。その結果、第1の区画壁面37は、第1の壁面24と一体的に形成され、第2の区画壁面38は、第2の壁面25と一体的に形成されている。
In the
図3に示すように、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38は、巻線部11の導線14に沿って収容部21の内側の平面領域に設けられている。その結果、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の間には、溝状の空間領域である第2の溝(図示略)が形成される。
第2の溝には巻線部11の導線14が一本ずつ収容されている。さらに、巻線部11の最外周側の導線14は、第1の壁面24と第2の区画壁面38との間に収容され、巻線部11の最内周側の導線14は、第2の壁面25と第1の区画壁面37との間に収容されている。このように、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38は、巻線部11の導線14を収容する部材としても機能する。これにより、導線14の位置の変動を一巻ごとに抑制でき、第1の配線部12及び第2の配線部13における導線14の長さの調整作業が容易になる。また、電力伝送コイルとしてのコイルの特性変化を抑制できる。なお、他の実施形態において、第2の溝には巻線部の導線が複数本ずつ収容されてもよい。
As shown in FIG. 3, the first
In the second groove, the
コイルユニット1においては、第1の区画壁面37は収容部21の外周壁である第1の壁面24と巻線部の導線14に沿って連続し、第2の区画壁面38は収容部21の内周壁である第2の壁面25と巻線部の導線14に沿って連続している。すなわち、第1の区画壁面37は第1の壁面24と一体的に構成されてもよく、第2の区画壁面38は第2の壁面25と一体的に構成されてもよい。
In the
コイルユニット1においては、収容部21が第1の溝30と図示略の第2の溝とをさらに有する。
第1の溝30は、直線状壁面部材51cと平行な向きに収容部21の内側の平面領域に形成されている。コイルユニット1においては、第1の溝30は、収容部21の内側の主面22が直線状壁面部材51bと直線状壁面部材51cとによって区切られることで形成されている。そして、第1の溝30は基材20の端部から開口28にかけて収容部21の内側で形成されている。その結果、熱電対等の温度測定器を基材20の端部から収容部21の内側に直線的に挿入でき、巻線部11の温度測定等の状態管理の実施がさらに容易となる。
In the
The
第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さ(すなわち、第2の溝の深さ)は、特に限定されない。ただし、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さは、導線14の直径より大きく、導線14の直径の1.2倍以下が好ましい。第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さが導線14の直径より大きいと、コイルユニット1に振動、衝撃等の外力が加わった際にコイル10と他の部材との接触を防止しやすくなる。また、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さが導線14の直径の1.2倍以下であると、コイルユニット1をさらに薄型化できる。そのため、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さが導線14の直径より大きく、導線14の直径の1.2倍以下であると、コイルユニット1の薄型化と、コイル10と他の部材との接触の防止とを両立できる。
なお、コイルユニット1に対する振動、衝撃等の外力による影響が少ない場合、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38の高さを導線14の直径以下とすることが好ましい。これにより、コイルユニット1をさらに薄型化できる。
コイルユニット1においては、第1の溝30の幅の長さWが、第2の溝の幅の長さより長いことが好ましい。これにより、作業のための十分なスペースを確保することができ、作業性がさらに向上する。
The height of the first
When the influence of external force such as vibration and impact on the
In the
基材20は図示略の面をさらに有する。図示略の面は、主面22と平行であり、主面22と対向する。図示略の面と主面22との間の距離は、一定であることが好ましい。この場合、前記距離を基材20の厚みとすることができる。基材20の厚みは特に限定されないが、例えば、0.5~5.0mmとすることができる。
The
基材20は絶縁部材で構成されている。絶縁部材は特に限定されないが、ガラス、樹脂等が例示される。ただし、絶縁部材としては樹脂が好ましい。樹脂の具体例としては、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)等が例示される。
コイルユニット1においては、基材20がボビンの形態である。ボビンはコイル10の導線14をきれいに巻き、コイル10の導線14の形状を保持するための部品である。
The
In the
本実施形態ではコイルユニット1において、一例として、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38によって区切られることで第2の溝が形成される形態を示すが、他の形態例においては、第2の溝は、収容部21の内側の平面領域を彫り込むようにして形成されてもよい。すなわち、収容部21の内側の平面領域上の基材20を彫り込むことで巻線部11の導線14を配置する第2の溝を形成してもよい。
In the present embodiment, as an example, in the
本実施形態ではコイルユニット1において、一例として、第1の配線部12の導線14が基材20の外周側の領域に向かって延長され、第2の配線部13の導線14が中空部23に向かって延長されている形態を示すが、第1の配線部12及び第2の配線部13の導線14が延長される向きは特に限定されない。
In the present embodiment, as an example, in the
本実施形態ではコイルユニット1において、一例として、基材20が第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38を有する形態を示すが、第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38は省略されてもよい。この形態については後述のコイルユニット2~4で説明する。
In the present embodiment, in the
(作用効果)
以上説明したコイルユニット1にあっては、第1の壁面24に収容部21の内側から外側に貫通する開口28が形成されているため、開口28を介して熱電対等の温度測定器を収容部21の外側から内側に挿入できるようになる。よって、例えばコイルの温度等を容易に測定でき、コイルユニットにおけるコイルの状態管理を容易に実施できる。
(Action effect)
In the
ところで、特許文献1に記載のワイヤレス電力伝送用コイルユニットは、上述のコイルの温度管理の課題に加えて、下記の問題が生じることがあった。
ワイヤレス電力伝送技術ではコイルユニットには、薄型化、小型化が求められている。そのため、コイル10とコイル10以外の電気部品との端子接続部分についても薄型化、小型化が求められている。コイルユニット1における端子接続部分としては、第1の配線部12、第2の配線部13等がある。
By the way, the coil unit for wireless power transmission described in
In wireless power transmission technology, coil units are required to be thinner and smaller. Therefore, the terminal connection portion between the
一方でコイルユニットの製造においては、導線を巻いてコイルを製造する際に、第1の配線部12及び第2の配線部13の導線14の長さが一定の長さとなりにくく、第1の配線部12及び第2の配線部13の導線14の長さが長く、各引出口を超える場合があった。通常、これら主に2つの場合には、第1の配線部12及び第2の配線部13の導線14の長さ調整が行われ、寸法精度が担保されている。
ところが、上述のようにコイルユニットにおいては端子接続部分の薄型化、小型化が求められている。そのため、端子接続の作業に加えて、導線の長さ調整の作業も困難になることがあった。
On the other hand, in the manufacture of the coil unit, when the lead wire is wound and the coil is manufactured, the length of the
However, as described above, in the coil unit, the terminal connection portion is required to be thinner and smaller. Therefore, in addition to the terminal connection work, the work of adjusting the length of the conducting wire may be difficult.
この端子接続の作業及び導線の長さ調整の作業上の課題に対し、コイルユニット1によれば、第1の壁面24に収容部21の内側から外側に貫通する開口28が形成されているため、開口28を介して巻線部11の導線14を直接操作することで、各配線部の導線の長さ調整の作業が容易となる。
According to the
また、開口28を介して配線部の長さを短く調整した後に、配線部の導線と電気部品との端子接続作業を行うことが可能である。このように、薄型化、小型化が求められている中であっても、コイルユニット1にあっては、コイルの長さの調整作業と端子接続作業が容易となり、生産性が向上する。したがってコイルユニット1によれば、温度管理が可能となるのみならず、コイルユニットの薄型化及び小型化と生産性の向上とを両立できる。
Further, after adjusting the length of the wiring portion to be short through the
さらに、コイルユニット1にあっては、開口28が直線状壁面部材51bと曲線状壁面部材51aとの結合部分の第1の壁面24に形成され、曲線状壁面部材51aによって曲げられている部分の巻線部11の導線14に沿って開口している。そのため、巻線部11の導線14を極力曲げることなくコイルユニット1の外部に導線14を直線的に引き出すことが可能となり、長さの調整作業の際にもコイル10に余計な負荷がかかりにくくなる。
またコイルユニット1にあっては、第1の溝30が収容部21の内側で形成されているため、作業性がさらに向上する。
Further, in the
Further, in the
図4は他の実施形態にかかるコイルユニット2の平面図である。図5は、他の実施形態に係るコイルユニット3の平面図である。図6は、他の実施形態に係るコイルユニット4の平面図である。図4~図6に示すコイルユニット2~4においては、コイルユニット1について説明した第1の区画壁面37及び第2の区画壁面38が省略されている。
以下の説明において、コイルユニット2~4の構成とコイルユニット1の構成とで同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。コイルユニット2~4とコイルユニット1とで重複する構成について、説明を省略する。
FIG. 4 is a plan view of the
In the following description, the same reference numerals are given to the configurations having the same or similar functions in the configurations of the
コイルユニット2においては、収容部21が第1の壁面部材51と第2の壁面部材33とを有する。また、コイルユニット1と同様に第1の壁面24に開口28が形成されている。第2の壁面部材33は、巻線部11の最内周側の導線14に沿って形成される第2の壁面25を有する。
コイルユニット3においては、収容部21が第1の壁面部材32と第2の壁面部材33とを有する。第1の壁面部材32は、第1の壁面24を有する。具体的には、第1の壁面部材32は、4つの直線状壁面部材と4つの曲線状壁面部材とを含む。これらの直線状壁面部材と曲線状壁面部材とが交互に結合することで、収容部21の外周壁が形成されている。また、第2の壁面25には開口29が形成されている。開口29は収容部21の内側から外側に貫通する開口である。第2の壁面25に開口29が形成される位置は特に限定されない。
コイルユニット4においては、収容部21が第1の壁面部材51と第2の壁面部材33とを有する。また、第1の壁面24には開口28が形成され、第2の壁面25には開口29が形成されている。
In the
In the
In the
以上説明したコイルユニット2~4にあっては、第1の壁面及び第2の壁面のいずれか一方又は両方に、収容部21の内側から外側に貫通する開口が形成されているため、コイルユニット1と同様の作用効果が得られる。よって、コイルユニット2~4においても、コイルの状態管理を容易に実施できるようになり、コイルユニットの薄型化及び小型化と生産性の向上とを両立できる。
In the
1~4…コイルユニット、10…コイル、11…巻線部、12…第1の配線部、13…第2の配線部、14…導線、20…基材、21…収容部、22…主面、23…中空部、24…第1の壁面、25…第2の壁面、26…第1の引出口、27…第2の引出口、28,29…開口、30…第1の溝、31…区画壁面、37…第1の区画壁面、38…第2の区画壁面、32,51…第1の壁面部材、33,52…第2の壁面部材、100…ワイヤレス電力伝送システム、200…ワイヤレス送電装置、201…変換回路、202…送電回路、203…送電コイルユニット、300…ワイヤレス受電装置、301…受電コイルユニット、303…整流平滑回路、L1…送電コイル、L2…受電コイル、C1…送電側コンデンサ、C2…受電側コンデンサ、EV…電気自動車、Vload…負荷 1 to 4 ... coil unit, 10 ... coil, 11 ... winding part, 12 ... first wiring part, 13 ... second wiring part, 14 ... lead wire, 20 ... base material, 21 ... accommodating part, 22 ... main Surface, 23 ... Hollow portion, 24 ... First wall surface, 25 ... Second wall surface, 26 ... First outlet, 27 ... Second outlet, 28, 29 ... Opening, 30 ... First groove, 31 ... partition wall surface, 37 ... first section wall surface, 38 ... second section wall surface, 32, 51 ... first wall surface member, 33, 52 ... second wall surface member, 100 ... wireless power transmission system, 200 ... Wireless power transmission device, 201 ... conversion circuit, 202 ... power transmission circuit, 203 ... power transmission coil unit, 300 ... wireless power receiving device, 301 ... power receiving coil unit, 303 ... rectifying smoothing circuit, L1 ... power transmission coil, L2 ... power receiving coil, C1 ... Transmission side coil, C2 ... Power receiving side capacitor, EV ... Electric vehicle, Vload ... Load
Claims (7)
前記巻線部を内側に収容する収容部を有する基材と、
を備え、
前記収容部は、
前記巻線部の最外周側の導線に沿って形成される第1の壁面を有する第1の壁面部材と、
前記巻線部の最内周側の導線に沿って形成される第2の壁面を有する第2の壁面部材と、
を有し、
前記第1の壁面部材には、前記巻線部の最外周側の導線が前記収容部の内側から外側に引き出される第1の引出口が形成され、
前記第2の壁面部材には、前記巻線部の最内周側の導線が前記収容部の内側から外側に引き出される第2の引出口が形成され、
前記第1の壁面及び前記第2の壁面のいずれか一方又は両方に、前記収容部の内側から外側に貫通する開口が形成され、
前記第1の壁面が、直線状壁面と、前記直線状壁面の端部と結合される曲線状壁面とを含み、
前記直線状壁面と前記曲線状壁面との結合部分に前記開口が形成されている、コイルユニット。 A coil with a winding part where the conductor is spirally wound, and
A base material having an accommodating portion for accommodating the winding portion inside,
Equipped with
The accommodating part
A first wall surface member having a first wall surface formed along a conducting wire on the outermost peripheral side of the winding portion, and a first wall surface member.
A second wall surface member having a second wall surface formed along a conducting wire on the innermost peripheral side of the winding portion, and a second wall surface member.
Have,
The first wall surface member is formed with a first outlet from which a conducting wire on the outermost peripheral side of the winding portion is drawn from the inside to the outside of the accommodating portion.
The second wall surface member is formed with a second outlet from which the conductor on the innermost peripheral side of the winding portion is drawn from the inside to the outside of the accommodating portion.
An opening penetrating from the inside to the outside of the accommodating portion is formed in one or both of the first wall surface and the second wall surface .
The first wall surface comprises a linear wall surface and a curved wall surface coupled to the end of the linear wall surface.
A coil unit in which the opening is formed in a joint portion between the linear wall surface and the curved wall surface .
前記第1の溝が前記基材の端部から前記開口にかけて前記収容部の内側で形成されている、請求項1に記載のコイルユニット。 The accommodating portion further has a first groove formed in a direction parallel to the linear wall surface.
The coil unit according to claim 1 , wherein the first groove is formed inside the accommodating portion from the end portion of the base material to the opening portion.
前記第2の壁面部材が、前記巻線部の導線の内周側に沿って形成される第2の区画壁面をさらに有し、
前記第1の区画壁面及び前記第2の区画壁面の間に前記巻線部の導線が収容される、請求項1または2に記載のコイルユニット。 The first wall surface member further has a first partition wall surface formed along the outer peripheral side of the conductor of the winding portion.
The second wall surface member further has a second partition wall surface formed along the inner peripheral side of the conductor of the winding portion.
The coil unit according to claim 1 or 2 , wherein the lead wire of the winding portion is housed between the first section wall surface and the second section wall surface.
前記第2の壁面部材が、前記巻線部の導線の内周側に沿って形成される第2の区画壁面をさらに有し、
前記収容部が前記第1の区画壁面及び前記第2の区画壁面によって形成される第2の溝をさらに有し、
前記第1の溝の幅の長さが、前記第2の溝の幅の長さより長い、請求項2に記載のコイルユニット。 The first wall surface member further has a first partition wall surface formed along the outer peripheral side of the conductor of the winding portion.
The second wall surface member further has a second partition wall surface formed along the inner peripheral side of the conductor of the winding portion.
The accommodating portion further comprises a second groove formed by the first compartment wall surface and the second compartment wall surface.
The coil unit according to claim 2 , wherein the length of the width of the first groove is longer than the length of the width of the second groove.
請求項1~4のいずれか一項に記載のコイルユニットを備える、ワイヤレス送電装置。 It is a wireless power transmission device that transmits electric power wirelessly.
A wireless power transmission device comprising the coil unit according to any one of claims 1 to 4 .
請求項1~4のいずれか一項に記載のコイルユニットを備える、ワイヤレス受電装置。 It is a wireless power receiving device that receives power wirelessly.
A wireless power receiving device comprising the coil unit according to any one of claims 1 to 4 .
前記ワイヤレス送電装置及び前記ワイヤレス受電装置の少なくとも一方は、請求項1~4のいずれか一項に記載のコイルユニットを備える、ワイヤレス電力伝送システム。 A wireless power transmission system that wirelessly transmits power from a wireless power transmission device to a wireless power receiving device.
A wireless power transmission system comprising the coil unit according to any one of claims 1 to 4 , wherein at least one of the wireless power transmission device and the wireless power receiving device is provided.
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