CN106856357A - 受电装置和送电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种受电装置和送电装置。受电装置,具备:铁氧体(72)、和形成有中空部的受电线圈(8)。上述受电线圈(8),以围绕在厚度方向上延伸的卷绕轴线的周围的方式形成。在从在卷绕轴线的延伸方向上离开受电线圈(8)的观察位置观察受电线圈(8)和铁氧体(72)时,在铁氧体(72)的外周缘部在与边部重叠的部分形成有缺口部(92)。上述受电线圈(8)的周向上的缺口部(92)的宽度,随着朝向离开受电线圈(8)的中空部的方向而变大。
Description
技术领域
本发明涉及受电装置和送电装置。
背景技术
以往,提出了一种以非接触的方式从送电装置向受电装置输送电力的非接触电力送电***(参照日本特开2013-154815、日本特开2013-146154、日本特开2013-146148、日本特开2013-110822、日本特开2013-126327、日本特开2013-51285)。
例如,日本特开2008-120239所记载的送电装置包括:形成为长方形形状的铁氧体、和配置于铁氧体的主表面的长圆形形状的送电线圈。
铁氧体的主表面包括一对长边和一对短边。在长边,形成有朝向上方突出的侧边凸部,在主表面的中央部,也形成有朝向上方突出的中央凸部。
在送电线圈的中央部划分出中空部,在从上方俯视时,送电线圈的外形形成为长圆形形状。具体而言,送电线圈的外周缘部包括:一对侧边部、和连接各侧边部的各端部的一对圆弧部。
在送电线圈的中空部***有铁氧体的中央凸部,送电线圈以围绕形成于铁氧体的中央部的凸部的周围的方式配置。送电线圈,以随着从线圈的一端朝向另一端而围绕中央凸部的周围、并且随着匝数增加而离开中央凸部的方式设置。此外,受电装置也与送电装置同样地形成。
发明内容
在日本特开2008-120239所记载的送电装置中,在向受电装置输送电力时,向送电线圈供给交流电。在送电线圈流有交流电流时,在送电线圈的周围形成磁通。来自于送电线圈的磁通,从送电线圈的中心及其周围呈辐射状地出射。
在此,由于送电线圈形成为长圆形形状,所以送电线圈的中心与侧边部之间的距离,比送电线圈的中心与圆弧部之间的距离短。
因此,从送电线圈的中心及其周围出射的磁通中大多朝向送电线圈的侧边部侧行进,之后,入射到铁氧体的长边部分。入射到铁氧体的磁通,流经铁氧体内,达至送电线圈的中空部。这样,大量的磁通以围绕送电线圈的侧边部的周围的方式流通。朝向送电线圈的圆弧部的磁通的一部分,在比圆弧部靠外侧处入射到铁氧体,通过铁氧体内,再次,返回到卷绕轴线及其附近。
另一方面,由于朝向圆弧部的磁通路径长,所以朝向圆弧部的磁通所通过的磁路径的径(与送电线圈相距的距离)易变长。在磁路径的径变大时,易接近与送电线圈相对配置的受电线圈,磁通变得易与受电线圈交链。通过来自于送电线圈的磁通与受电线圈交链,受电线圈接受电力。
这样,在日本特开2008-120239所记载的送电装置中,会产生在送电线圈的周围自闭地流通的磁通多、与受电线圈交链的磁通少、耦合系数降低的这一问题。
受电装置也与送电装置同样地构成。因此,在受电线圈内流有感应电流时,由该感应电流形成的磁通大多在受电线圈的侧边部的周围自闭地流通。其结果是,会产生耦合系数变低的这一问题。
为了单纯地增大耦合系数,可考虑增大铁氧体的大小,但铁氧体材料为高价,从制造成本的观点考虑,需要降低所使用的铁氧体量。但是,若仅是降低了铁氧体量,则反而有可能会招致耦合系数的恶化。
本发明提供一种具备包括圆弧部和边部的线圈的受电装置和送电装置,能够在谋求所需的铁氧体量的降低的同时,获得高的耦合系数。
用于解决问题的技术方案
本发明的受电装置,在一个方面中,具备:铁氧体,其包括在厚度方向上排列的第1主表面和第2主表面,为板状;受电线圈,其配置于第1主表面。上述受电线圈,围绕在厚度方向上延伸的卷绕轴线的周围。在从在上述卷绕轴线的延伸方向上离开上述受电线圈的观察位置观察上述受电线圈时,上述受电线圈具有中空部,上述受电线圈的外周缘部,包括:多个弯曲部、和将相邻的弯曲部彼此连接的边部。在从上述观察位置观察上述铁氧体时,上述铁氧体,包括:从上述受电线圈的上述弯曲部向外突出的角部。在从上述观察位置观察上述受电线圈和上述铁氧体时,在上述铁氧体的外周缘部,在与边部重叠的部分设有缺口部。上述受电线圈的周向上的上述缺口部的宽度,随着朝向离开上述受电线圈的上述中空部的方向而变大。
在上述受电装置中,在铁氧体设有缺口部,所以能够减少所需的铁氧体量,可谋求制造成本的降低。接着,针对如上述那样在谋求制造成本的降低的同时确保耦合系数的情形进行说明。
在上述受电装置中,在受电线圈从送电线圈接受电力时,在受电线圈内流有电流,由该电流在受电线圈的周围形成磁通。在铁氧体的外周缘部中的、与受电线圈的边部重叠的部分,设有缺口部。因此,从卷绕轴线及其周围朝向受电线圈的边部侧的磁通,在通过边部的外侧后,进而在通过缺口部后达至铁氧体。另一方面,从卷绕轴线及其周围朝向受电线圈的弯曲部侧的磁通,由于铁氧体的角部向受电线圈外伸出,所以在通过受电线圈的弯曲部的外侧后,立即到达铁氧体。
因此,朝向边部侧的磁路径,相比朝向弯曲部侧的磁路径,在空气中通过的长度易变长,磁阻易变高。
因此,朝向边部侧的磁通减少,该减少了的磁通变成通过受电线圈的角部侧。其结果是,从卷绕轴线及其周围朝向受电线圈的弯曲部侧的磁通变多。在通过该磁路径的磁通量变多时,从卷绕轴线及其周围出射、通过远离受电线圈的位置、入射到角部的磁通变多。
由于受电线圈的弯曲部与卷绕轴线之间的距离长,所以该磁路径的径(与受电线圈相距的距离)易变大。并且,由于随着远离受电线圈而变得接近送电线圈,所以随着朝向受电线圈的弯曲部流通的磁通量增加,而与送电线圈交链的磁通也变多,耦合系数变大。
与送电线圈交链的磁通返回到受电装置的铁氧体的角部,从铁氧体的角部入射的磁通朝向受电线圈的中空部流通。此时,变成磁通通过缺口部以外的部分。由于缺口部的宽度随着朝向中空部而变窄,所以可抑制该磁通能够流动的流路宽度变窄。这样,可确保与送电线圈和受电线圈交链的磁通流动的路径宽度,能够确保高的耦合系数。
在上述受电装置中可以是,在从上述观察位置上述观察铁氧体和上述受电线圈时,上述缺口部以与受电线圈的边部的中央部重叠的方式形成。
在上述受电装置中,在受电线圈的外周缘部与卷绕轴线之间的距离中,边部的中央与卷绕轴线之间的距离最短。在假如未设有缺口部的情况下,从卷绕轴线侧朝向边部的中央部的磁通量会变多,与送电线圈交链的磁通会变少。于是,通过在边部的中央形成缺口部,能够减少朝向边部的中央的磁通量。其结果是,能够增加朝向铁氧体的角部的磁通量,也能够增加与送电线圈交链的磁通量。
在上述受电装置中可以是,在上述铁氧体具有孔部。可以是,在从上述观察位置观察上述铁氧体和上述受电线圈时,上述铁氧体的上述孔部位于上述受电线圈的上述中空部内。可以是,上述孔部的周缘部,包括:靠近上述中央部的第1部分和靠近上述角部的第2部分。上述中空部的周缘部与上述第2部分之间的距离,比上述中空部的上述内周缘部与上述第1部分之间的距离长。
在上述受电装置中,上述铁氧体的孔部的周缘部中,第2部分比第1部分靠近卷绕轴线侧。因此,在从中空部露出的铁氧体中,在第2部分侧露出的面积,比在第1部分侧露出的面积大。从卷绕轴线及其周围朝向铁氧体的角部的磁通,通过第2部分,另一方面,第2部分的露出面积大。其结果是,即使从卷绕轴线及其周围朝向角部的磁通增加,也能够抑制发生磁饱和。由此,能够增加与送电线圈交链的磁通量。
在上述受电装置中可以是,在上述铁氧体,具有从上述孔部达至上述角部的第1空隙部和从上述孔部达至上述缺口部的第2空隙部。可以是,上述铁氧体,包括在上述受电线圈的周向上间隔开地配置的多个铁氧体片。
上述铁氧体片,可以包括:位于上述角部的外周缘部的外周边、形成上述孔部的上述周缘部的一部分的内周边、连接上述外周边和上述内周边的斜边、连接于上述外周边且形成上述缺口部的周缘部的一部分的缺口边、以及连接上述内周边和上述缺口边的短边。可以由以上述斜边彼此间隔上述第1空隙部地相对的方式配置的两个铁氧体片的上述外周边,形成上述角部的外周缘部。可以由以上述短边彼此间隔上述第2空隙部地相对的方式配置的两个铁氧体片的上述缺口边,形成上述缺口部的周缘部。
在上述受电装置中,能够使相邻的铁氧体片的形状一致,所以用一个模具就能够形成各铁氧体片。因此,能够谋求制造成本的大幅度的降低。
根据本发明的受电装置和送电装置,对于具备包括圆弧部和边部的线圈的受电装置和送电装置,能够在谋求所需的铁氧体量的降低的同时,获得高的耦合系数。
以下,参照附图,说明本发明的特征、效果以及技术上的、产业上的意义。在附图中,同样的附图标记表示同样的要素。
附图说明
图1是示出非接触充电***1的示意图。
图2是示意性地示出非接触充电***1的电路图。
图3是示出送电装置3的立体图。
图4是示出送电装置3的分解立体图。
图5是从图4所示的观察位置29观察送电线圈12和铁氧体22时看到的平面图。
图6是示出简化地表示的送电线圈12和铁氧体22的平面图。
图7是示出铁氧体片45的平面图。
图8是以图6所示的VIII-VIII线剖视送电装置3时的剖视图。
图9,具体而言,是在从卷绕轴线O1通过空隙部44b和缺口部42的剖面观察送电装置3时看到的剖视图。
图10是示出线圈骨架23的下表面39的平面图。
图11是示出基板25的上表面的平面图。
图12是以图6所示的XII-XII线剖视送电装置3时的剖视图。
图13是示出受电装置4的立体图。
图14是示出受电装置4的分解立体图。
图15是从比受电线圈8和铁氧体72靠下方处观察受电线圈8和铁氧体72时看到的平面图。
图16是示出简化地表示的受电线圈8和铁氧体72的平面图。
图17是示出铁氧体片95的平面图。
图18是以图16所示的XVIII-XVIII线剖视受电装置4时的剖视图。
图19以图16所示的XIX-XIX线剖视受电装置4时的剖视图。
图20是示出线圈骨架73的上表面78的平面图。
图21是示出基板74的下表面的平面图。
图22是示出受电线圈8和送电线圈12被对准了的状态的平面图。
图23是在图22中以XXIII-XXIII线剖视送电装置3和受电装置4时的剖视图。
图24是在图22中以XXIV-XXIV线剖视的剖视图,是通过卷绕轴线O1、O2以及弯曲部40的剖视图。
图25是放大了图23所示的受电装置4的剖视图。
图26是放大了图24所示的受电装置4的剖视图。
图27是示出实施方式2的送电装置3A的铁氧体22A以及送电线圈12A的平面图。
图28是示出实施方式2的受电装置4A的铁氧体72A以及受电线圈8A的平面图。
图29是示出实施方式3的送电装置3B的送电线圈12B以及铁氧体22B的平面图。
图30是示出实施方式3的受电装置4B的受电线圈8B以及铁氧体72B的平面图。
图31是示出实施方式4的送电装置3C的送电线圈12C以及铁氧体22C的平面图。
图32是示出实施方式4的受电装置4C的铁氧体72C以及受电线圈8C的平面图。
图33是示出实施方式4的送电装置3C的变形例的平面图。
图34是示出内周边51D及其周围的结构的放大图。
图35是示出图32所示的受电装置4C的变形例的平面图。
图36是示出送电装置3E的铁氧体22E以及送电线圈12E的平面图。
图37是示出送电装置3F的平面图。
图38是示出铁氧体的变形例的平面图。
图39是示出铁氧体的变形例的平面图。
图40是示出送电装置的变形例的平面图。
图41是示意性地示出非接触充电***1的变形例的立体图。
图42是表示实施例1~5以及比较例1~4的耦合系数的图表。
图43是示出比较例1的送电装置3J的铁氧体22J以及送电线圈12J的平面图。
图44是示出比较例2的送电装置3K的铁氧体22K以及送电线圈12K的平面图。
图45是示出比较例3的送电装置3L的平面图。
图46是示出比较例4的送电装置3M的平面图。
具体实施方式
首先对于实施方式1的非接触充电***1进行说明。图1是示出非接触充电***1的示意图,图2是示意性地示出非接触充电***1的电路图。非接触充电***1具备:包括受电装置4和电池7的车辆2、和连接于电源10的送电装置3。
受电装置4包括:谐振器5、和将谐振器5所接受的交流电转换成直流电而供给给电池7的整流器6。
谐振器5是LC谐振器,包括连接于整流器6的受电线圈8和电容器9。谐振器5的Q值为100以上。
送电装置3包括:谐振器14、和连接于电源10的变换器11。变换器11,对从电源10供给的交流电的频率和电压进行调整,并供给给谐振器14。谐振器14是LC谐振器,包括连接于变换器11的送电线圈12和电容器13。谐振器14的Q值也为100以上。此外,谐振器14的谐振频率和谐振器5的谐振频率实质上一致。
此外,在图1中“U”表示上方向U,“D”表示下方向D。“F”表示前方向F,“B”表示后方向B。“L”表示左方向L。此外,在图2之后示出的“R”表示右方向R。
接着,使用图3~图12对送电装置3的结构进行说明。图3是示出送电装置3的立体图,图4是示出送电装置3的分解立体图。在该图4中,送电装置3包括:壳体20、收纳于壳体20内的支承板21、铁氧体22以及线圈骨架(bobbin)23。
壳体20包括:金属制的基板25、和以覆盖基板25的上表面的方式配置的树脂盖24。
在基板25的上表面设置有多个支承壁26,在支承壁26上配置有金属制的支承板21。
由支承壁26在支承板21与基板25之间划分出空间,在支承板21和基板25之间配置有变换器11和电容器13。
支承板21由金属材料形成,且形成为平板状。支承板21的中央部包含朝向上方突出的凸部27。
铁氧体22,以围绕凸部27的周围的方式配置于支承板21的上表面。铁氧体22形成为板状,铁氧体22包括在铁氧体22的厚度方向上排列的上表面(第1主表面)35和下表面(第2主表面)36。在上表面35配置有线圈骨架23。
线圈骨架23由树脂等绝缘材料形成,且形成为板状。线圈骨架23的上表面38具有呈螺旋状延伸的线圈槽28,送电线圈12收纳于该线圈槽28内。
树脂盖24由树脂材料形成,且由形成于送电线圈12的周围的磁通所能够通过的材料形成。
图5是从图4所示的观察位置29观察送电线圈12和铁氧体22时看到的平面图。如该图5所示,送电线圈12以围绕卷绕轴线O1的周围的方式形成。此外,卷绕轴线O1在形成为板状的铁氧体22的厚度方向上延伸,在该图5所示的例子中,卷绕轴线O1在上下方向上延伸。此外,图4所示的观察位置29,是在卷绕轴线O1延伸的方向上离开送电线圈12的位置。此外,在本实施方式1中,卷绕轴线O1位于送电线圈12的外周缘部的中心。另一方面,送电线圈12,只要以围绕通过中空部37内的轴线的周围的方式形成即可,不一定必须卷绕轴线O1与送电线圈12的外周缘部的中心一致。
送电线圈12包括内周端30和外周端31。在内周端30,连接有与电容器13连接的引出线32,在外周端31,连接有与变换器11连接的引出线33。
送电线圈12,以随着匝数从内周端30朝向外周端31增加、而与卷绕轴线O1相距的距离变大的方式形成。
送电线圈12的外周缘部包括:多个弯曲部40、和将相邻的弯曲部40彼此连接的边部41。
这样,送电线圈12是角部做成弯曲形状的多边形状的螺旋型线圈,在送电线圈12的中央部,划分出中空部37。
图6是示出简化地表示的送电线圈12和铁氧体22的平面图。如图6所示,铁氧体22的外周缘部是大致多边形状,铁氧体22包括多个角部46。角部46,比送电线圈12的弯曲部40向外伸出。
在铁氧体22的外周缘部,划分出多个缺口部42。缺口部42位于铁氧体22的角部46之间。以在从观察位置29观察送电线圈12和铁氧体22时缺口部42与送电线圈12重叠的方式划分出缺口部42。并且,缺口部42,位于与相邻的弯曲部40间的中央部分重叠的位置,在该图6所示的例子中,缺口部42,位于与边部41的中央部48重叠的位置。这样,在铁氧体22设有多个缺口部42,所以与不设有缺口部42的铁氧体相比,所需的铁氧体材料少。其结果是,可谋求该铁氧体22的制造成本的降低。
送电线圈12的周向上的缺口部42的宽度W1,随着离开送电线圈12的中空部37而变大。
在铁氧体22的中央部,划分出孔部43,从孔部43呈辐射状地延伸有第1空隙部44a、第2空隙部44b。孔部43位于中空部37内。
第1空隙部44a、第2空隙部44b以卷绕轴线O1为中心呈辐射状地延伸。第1空隙部44a达至角部46,第2空隙部44b连接于缺口部42。
铁氧体22包括:在送电线圈12的周向上间隔开地配置的多个铁氧体片45。各铁氧体片45,以从送电线圈12的外周缘部达至送电线圈12的中空部37内的方式长条状地形成。
通过在送电线圈12的周向上相邻的铁氧体片45间隔开地配置,而划分出第1空隙部44a和第2空隙部44b。
图7是示出铁氧体片45的平面图。如该图7所示,铁氧体片45的外周缘部包括:外周边50、内周边51、斜边52、短边53以及缺口边54。
外周边50位于铁氧体22的外周缘部。内周边51形成孔部43的周缘部的一部分。斜边52连接外周边50的一端和内周边51的一端。缺口边54形成缺口部42的周缘部的一部分,缺口边54的一端连接于外周边50的另一端。短边53连接缺口边54的另一端和内周边51的另一端。
第1空隙部44a由相邻的铁氧体片45的斜边52划分出,斜边52与从卷绕轴线O1朝向角部46的假想线平行。第2空隙部44b由相邻的铁氧体片45的短边53划分出,短边53与从卷绕轴线O1朝向边部41的中央部48的假想线平行。
并且,由之间隔着第1空隙部44a地相邻的铁氧体片45的外周边50划分出角部46,由隔着第2空隙部44b地相邻的铁氧体片45的缺口边54划分出缺口部42。
另外,由在送电线圈12的周向上排列的铁氧体片45的内周边51划分出孔部43。
在各铁素体片45中,由内周边51和短边53形成角部69a,由内周边51和斜边52形成角部69b。角部69a是孔部43的周缘部中最接近中央部48的部位,角部69b是孔部43的周缘部中最接近角部46的部位。
在该图7所示的例子中,距离L11是角部69b与中空部37的周缘部之间的最短距离,距离L12是角部69a与中空部37的周缘部之间的最短距离。
并且,随着从角部69a朝向角部69b,内周边51与中空部37之间的最短距离变大。
在此,如图7的双点划线所示,将孔部43的周缘部与中空部37的周缘部之间的距离设为恒定(距离L12)且通过角部69a的假想线设为内周边51a。铁氧体22中的位于角部69b及其附近的部分,位于比由双点划线所示的内周边51a靠卷绕轴线O1侧。
送电线圈12的外周缘部包括:弯曲部40、和连接于弯曲部40并且呈直线状地延伸的边部41,拐点66位于弯曲部40与边部41的分界部分。
在此,将通过卷绕轴线O1的、与边部41垂直地交叉的假想线设为直线L3,将直线L3与边部41的交点设为交点68。另外,将由缺口边54和外周边50形成的角部设为角部67。
并且,在将拐点66与角部67之间的距离设为距离L4,将交点68与角部67之间的距离设为距离L5时,距离L5为距离L4以下。在该图7所示的例子中,缺口边54与斜边52平行。
外周边50在比拐点66靠角部46的顶端部侧也呈直线状地延伸,另一方面,送电线圈12的弯曲部40弯曲。因此,角部46比送电线圈12向外突出。
图8是在图6所示的VIII-VIII线剖视送电装置3时的剖视图,具体而言,是以从卷绕轴线O1通过第1空隙部44a并通过角部46的剖面剖视送电装置3时的剖视图。
图9是在图6所示的IX-IX线剖视的剖视图,具体而言,是以从卷绕轴线O1通过第2空隙部44b和缺口部42的剖面剖视送电装置3时看到的剖视图。
在图8中将从卷绕轴线O1到送电线圈12的弯曲部40的距离设为距离L1、在图9中将从卷绕轴线O1到送电线圈12的边部41的距离设为距离L2时,距离L1比距离L2长。这样距离L1和距离L2产生差值是因为送电线圈12的外形形成为多边形状。
如图8所示,在支承板21的外周缘部,遍及全周地设置有离开铁氧体22的下表面的台阶差部16。因此,铁氧体22的下表面,沿着铁氧体22的外周缘部从支承板21露出。
图10是示出线圈骨架23的下表面39的平面图。如该图10所示,在线圈骨架23的下表面39,形成有围绕图6所示的各铁氧体片45的周围的壁部55。
壁部55包括:外框壁56、内周壁57、斜边壁58、短边壁59以及缺口壁60。若线圈骨架23配置于铁氧体22上,则外框壁56支承图7所示的铁氧体片45的外周边50。内周壁57支承各内周边51。斜边壁58***第1空隙部44a,支承铁氧体片45的斜边52。
并且,短边壁59***第2空隙部44b,支承铁氧体片45的短边53。而且,缺口壁60支承铁氧体片45的缺口边54。
图11是示出基板25的上表面的平面图。如该图11所示,在基板25的上表面,形成有支承壁26。
支承壁26包括:外框壁61、内周壁62、斜边壁63、短边壁64以及缺口壁65。
外框壁61位于图10所示的外框壁56的下方。同样,内周壁62、斜边壁63、短边壁64以及缺口壁65,分别位于内周壁57、斜边壁58、短边壁59以及缺口壁60的下方。
图12是以图6所示的XII-XII线剖视送电装置3时的剖视图。如该图12所示,在线圈骨架23的下表面形成有壁部55,在线圈骨架23的上表面形成有线圈槽28。并且,在铁氧体片45的周围,配置有在线圈骨架23的下表面形成的斜边壁58等的壁部55,在基板25,形成有之间隔着支承板21地支承壁部55的支承壁26。
并且,缺口壁60和斜边壁58的间隔以比车辆2的车轮15的宽度窄的方式形成。
因此,在车辆2的车轮乘上树脂盖24的上方时,壁部55和支承壁26支承来自于车轮15的载荷。由此,可抑制线圈骨架23中的、位于壁部55和支承壁26之间的部分挠曲。由此,可抑制线圈骨架23和铁氧体片45接触,抑制铁氧体片45破碎。
接着,使用图13等,对受电装置4的结构进行说明。此外,由于受电装置4和送电装置3的构成相似,所以简单地对受电装置4的结构进行说明。
图13是示出受电装置4的立体图,图14是示出受电装置4的分解立体图。如图14所示,受电装置4包括:壳体70、收纳于壳体70内的支承板71、铁氧体72以及线圈骨架73。
壳体70包括:金属制的基板74、和以从基板74的下方覆盖基板74的方式配置的树脂板75。
在基板74的下表面,形成有支承壁76。支承板71配置于基板74的下表面。在支承板71的下表面配置有铁氧体72。铁氧体72,形成为平板状,包括在铁氧体72的厚度方向上排列的下表面81(第1主表面)和上表面82(第2主表面)。
在该铁氧体72的下表面81侧,配置有线圈骨架73。在线圈骨架73的下表面77,形成有收纳受电线圈8的线圈槽79。
图15是从图14所示的观察位置98观察受电线圈8和铁氧体72时看到的平面图。如该图15所示,受电线圈8围绕卷绕轴线O2的周围。受电线圈8,包括内端84和外端85,随着匝数从内端84朝向外端85增加、而离开卷绕轴线O2。此外,图14所示的观察位置98,是在卷绕轴线O2的延伸方向上离开受电线圈8的位置。
在内端84,连接有与电容器9连接的引出线86,在外端85,连接有与整流器6连接的引出线87。
受电线圈8的外形形成为大致多边形状,受电线圈8的外周缘部包括:多个弯曲部88、和连接相邻的弯曲部88的边部89。
受电线圈8形成为中空状,在受电线圈8的中央部,划分出中空部90。
图16是示出简化地表示的受电线圈8和铁氧体72的平面图。在铁氧体72的中央部划分出孔部93。在从受电线圈8和铁氧体72的下方观察受电线圈8和铁氧体72时,孔部93位于受电线圈8的中空部90内。即,铁氧体72的一部分从中空部90露出。
铁氧体72的外形形成为大致多边形状,铁氧体72包括多个角部91。在角部91之间划分出缺口部92。在从下方仰视受电线圈8和铁氧体72时,缺口部92以与受电线圈8重叠的方式配置。这样,在铁氧体72设有缺口部92,所以与不设有缺口部的铁氧体相比,可谋求制造成本的降低。
在该图16所示的例子中,缺口部92位于与相邻的弯曲部88的中央部重叠的位置。具体而言,位于与边部89的中央部96重叠的位置。
受电线圈8的周向上的缺口部92的宽度W2,随着离开受电线圈8的中空部90而变大。
在铁氧体72,划分出从孔部93呈辐射状地延伸的多个第1空隙部94a、第2空隙部94b。第1空隙部94a、第2空隙部94b,以卷绕轴线O2为中心呈辐射状地延伸。第1空隙部94a达至角部91,第2空隙部94b达至缺口部92。
铁氧体72包括:在受电线圈8的周向上间隔开地配置的多个铁氧体片95。
图17是示出铁氧体片95的平面图。如该图17所示,铁氧体片95包括:外周边110、内周边111、斜边112、短边113以及缺口边114。
外周边110,形成角部91的外周缘部,并且形成铁氧体72的外周缘部的一部分。内周边111形成孔部93的周缘部的一部分。斜边112连接内周边111的一端和外周边110的一端。
缺口边114的一端连接于外周边110的另一端,缺口边114形成缺口部92的周缘部的一部分。短边113连接内周边111的另一端和缺口边114的另一端。缺口边114和斜边112相互平行。
由短边113和内周边111形成角部118a,由内周边111和斜边112形成角部118b。
并且,在孔部93的周缘部中,角部118a最靠近中央部96,角部118b最靠近角部91。
第1空隙部94a被划分在相邻的铁氧体片95的斜边112之间,第2空隙部94b被划分在相邻的铁氧体片95的短边113之间。
而且,缺口部92由相邻的铁氧体片95的缺口边114划分。
在此,在受电线圈8的外周缘部中,将位于弯曲部88和边部89分界部分的拐点设为拐点115。另外,将由缺口边114和外周边110形成的角部设为角部116。
而且,将通过卷绕轴线O2的、与边部89垂直地交叉的假想线设为直线L6,将该直线L6和边部89的交点设为交点117。然后,在将拐点115与角部116之间的距离设为距离L7、将角部116与交点117之间的距离设为距离L8时,距离L8为距离L7以下。
而且,在将角部118a与中空部90的周缘部之间的最短距离设为距离L13、将角部118b与中空部90的周缘部之间的距离设为距离L14时,距离L14比距离L13长。
在此,如图17的双点划线所示,以与中空部90的周缘部之间的距离成为恒定(距离L13)的方式形成内周边111a。若将该内周边111a与本实施方式的内周边111进行比较,则内周边111的位于角部118b及其周围的部分比内周边111a向卷绕轴线O2侧伸出。
在该图17所示的例子中,随着从角部118a朝向角部118b,中空部90和内周边111之间的距离从距离L13变为距离L14。即,以中空部90和内周边111之间的距离变长的方式,内周边111配置成相对于中空部90的周缘部倾斜。因此,随着角部118a朝向角部118b,从中空部90露出的铁氧体72的面积变大。
并且,由于缺口部92的宽度W2随着朝向中空部90而变小,所以可抑制在从角部116到缺口部92的顶点部之间,流路宽度W4局部地变小。
图18是以图16所示的XVIII-XVIII线剖视受电装置4时的剖视图,具体而言,是以从卷绕轴线O2通过第1空隙部94a达至角部91的剖面、剖视受电装置4的剖视图。图19是以图16所示的XIX-XIX线剖视受电装置4时的剖视图,具体而言,是以从卷绕轴线O2通过第2空隙部94b和缺口部92的剖面、剖视受电装置4时的剖视图。
在图18中,在支承板71的外周缘部,形成有以离开铁氧体片95的上表面的方式形成的台阶差部120。并且,将从卷绕轴线O2到受电线圈8的弯曲部88的距离设为距离L9。
同样,在图19中将从卷绕轴线O2到受电线圈8的边部89的距离设为距离L10时,距离L10比距离L9短。这是因为受电线圈8的外形形状为大致多边形状,受电线圈8的弯曲部88位于比受电线圈8的边部89远离卷绕轴线O2的位置。
图20是示出线圈骨架73的上表面78的平面图。如该图20所示,形成有围绕各铁氧体片95的周围的壁部121。
图21是示出基板74的下表面的平面图。如该图21所示,在基板74的下表面,形成有支承壁部121的支承壁122。
因此,在车辆2的行驶期间,即使石头等异物与受电装置4接触,也能够抑制外力施加于铁氧体片95,抑制铁氧体片95破碎。
如上所述,在送电装置3和受电装置4中,在各铁氧体22、72划分出缺口部42、92,所以可谋求制造成本的降低。接着,针对在电力传输时,利用本实施方式1的送电装置3和受电装置4,能够获得高的耦合系数的情况进行说明。
在图1中,在以非接触的方式从送电装置3向受电装置4送电时,在送电线圈12的上方配置受电线圈8。如图22所示,在使送电线圈12和受电线圈8准确地对准了时,卷绕轴线O1和卷绕轴线O2一致。
并且,在图1中,变换器11向谐振器14供给预定的频率的交流电,在送电线圈12流有交流电流。在送电线圈12中流动的交流电流的频率,例如设为谐振器14的谐振频率。
在送电线圈12流有交流电流时,在送电线圈12的周围形成磁通。在供给给送电线圈12的交流电流的频率为谐振器14的谐振频率时,在送电线圈12的周围形成的磁场的频率也成为谐振器14的谐振频率。
在图22中,在送电线圈12的周围形成的磁通,从卷绕轴线O1及其周围呈辐射状地出射。
在此,卷绕轴线O1与边部41之间的距离L2,比卷绕轴线O1与弯曲部40之间的距离L1短,尤其是,边部41的中央部与卷绕轴线O1之间的距离为最短。
在此,针对从卷绕轴线O1及其附近朝向边部41的中央部行进的磁路径MP2和从卷绕轴线O1及其附近朝向弯曲部40行进的磁路径MP1进行说明。
图23是在图22中以XXIII-XXIII线剖视送电装置3和受电装置4时的剖视图,是通过卷绕轴线O1、O2以及边部41的中央部的剖视图。
在该图23中,在铁氧体22中的、与送电线圈12的边部41的中央部相邻的部分划分出缺口部42。因此,通过磁路径MP2的磁通MF,从卷绕轴线O1及其附近朝向边部41的外侧流通,进而在通过缺口部42内后,入射到铁氧体22。之后,返回到卷绕轴线O1及其附近。
图24是在图22中以XXIV-XXIV线剖视的剖视图,是通过卷绕轴线O1、O2以及弯曲部40的剖视图。如该图24所示,通过磁路径MP1的磁通MF,从卷绕轴线O1及其附近越过弯曲部40,入射到角部46。如图7所示,铁氧体22的角部46,以比送电线圈12的弯曲部40向外侧伸出的方式形成。因此,通过磁路径MP1的磁通MF,能够在通过送电线圈12的弯曲部40的外侧后,立即入射到角部46。入射到角部46的磁通MF,通过铁氧体22内,再次返回到卷绕轴线O1以及卷绕轴线O1的附近。
在图23和图24中,磁路径MP2需要通过缺口部42,所以磁路径MP2相比磁路径MP1在空气中通过的距离长。
铁氧体22的磁阻远远比空气小,所以磁路径MP1比磁路径MP2磁阻小。
其结果是,相比通过磁路径MP2的磁通量,通过磁路径MP1的磁通量多。
在图23中,将磁路径MP2的径设为径R2,在图24中,将磁路径MP1的径设为径R1。在此,在磁通通过磁路径MP2时,既存在通过靠近送电线圈12的位置的磁通MF,也存在通过远离送电线圈12的位置的磁通MF。并且,磁路径MP2的径是指,在通过磁路径MP2的磁通MF的磁通密度成为平均的路径中,与送电线圈12之间的距离的最大值。同样,磁路径MP1的径是指,在通过磁路径MP1的磁通MF的磁通密度成为平均的路径中,与送电线圈12之间的距离的最大值。
在此,由于卷绕轴线O1与边部41之间的距离L2比卷绕轴线O1与弯曲部40之间的距离L1短,所以径R1比径R2长。
并且,通过设置缺口部42,从而通过磁路径MP2的磁通量减少、通过磁路径MP1的磁通量增加,这样一来在通过磁路径MP1的磁通MF中,通过远离送电线圈12的位置的磁通量增加。其结果是,磁路径MP1的径R1也变大。随着径R1变大,很多的磁通MF靠近受电线圈8。
并且,相比于通过相距送电线圈12预定长度的位置、且流经磁路径MP1的磁路径,与受电线圈8交链后返回到送电线圈12的磁路径MP3的磁阻低。
其结果是,在送电线圈12的周围形成的磁通MF的一部分与受电线圈8交链。尤其是,在通过磁路径MP1的磁通量变多时,与受电线圈8交链的磁通量也变多。
这样,通过在铁氧体22的外周缘部中的、与送电线圈12的边部41相邻的位置设置缺口部42,能够使朝向送电线圈12的角部46的磁通量增加,使与受电线圈8交链的磁通量增加。其结果是,与没有形成缺口部42的情况相比,能够提高送电线圈12和受电线圈8的耦合系数。
并且,通过来自于送电线圈12的磁通MF与受电线圈8交链,在受电线圈8产生感应电动势,也在受电线圈8流有交流电流。
在此,在送电线圈12的周围形成的磁场(磁通)的频率为谐振器14的谐振频率时,在受电线圈8产生的感应电动势的频率也会变成谐振器14的谐振频率。在此,由于受电装置4的谐振器5的谐振频率与送电装置3的谐振器14的谐振频率一致,所以会在受电线圈8流有大的交流电流。
谐振电路的阻抗,在施加的电压的频率与该谐振电路的谐振频率一致时(谐振状态时)为最低。因此,在受电装置4的谐振器5流有大的电流。而且,在本实施方式中,受电装置4的谐振器5的Q值为100以上,所以与Q值低的谐振器相比,能够提高在谐振状态下谐振器5内流有的电流量。由此,变成在受电线圈8流有大的交流电流。
通过如上所述在受电线圈8流有交流电流,在受电线圈8的周围也形成有磁通MF。在该受电线圈8的周围形成的磁通MF,以卷绕轴线O2为中心呈辐射状地出射。
在此,如图22所示,卷绕轴线O2与弯曲部88之间的距离L9,比卷绕轴线O2与边部89之间的距离L10长。在此,针对经由卷绕轴线O2以及弯曲部88侧的磁路径MP4和通过卷绕轴线O2以及边部89侧的磁路径MP5进行说明。
图25是放大了图23所示的受电装置4的剖视图,图26是放大了图24所示的受电装置4的剖视图。
如图25所示,磁路径MP5,在通过受电线圈8的边部89的外侧后通过缺口部92。另一方面,如图26所示,在磁路径MP4中,在通过弯曲部88外侧后,立即入射到铁氧体72的角部91。其结果是,磁路径MP4相比磁路径MP5在空气中通过的距离短,磁路径MP4相比磁路径MP5,磁阻低。因此,通过磁路径MP4的磁通量,比通过磁路径MP5的磁通量多。
在通过磁路径MP4的磁通量变多时,从通过离开受电线圈8的位置的磁通MF也增加。其结果是,通过与送电线圈12交链的磁路径MP6的磁通MF也会增加。
这样,在受电装置4中同样,通过设置缺口部92,能够将由受电线圈8形成的磁通诱导至送电线圈12,能够谋求受电线圈8和送电线圈12的耦合系数的提高。
如图6所示,缺口部42位于与送电线圈12的边部41的中央部48重叠的位置。假如缺口部42不位于该位置,则由于中央部48与卷绕轴线O1之间的距离短,而很多的磁通MF会流经通过中央部48的外侧的磁路径。其结果是,与受电线圈8交链的磁通MF变少。
另一方面,在本实施方式的送电装置3中,缺口部42位于与中央部48重叠的位置,所以能够减少从卷绕轴线O1通过中央部48的外侧的那样的磁通MF,并且能够增加与受电线圈8交链的磁通。
如上所述,根据本实施方式1的送电装置3和受电装置4,通过在各铁氧体22、72设置缺口部42、92,能够确保制造成本的降低以及高的耦合系数。此外,在本实施方式1中,对于在送电装置3和受电装置4都设有缺口部的例子进行了说明,但也可以在送电装置3和受电装置4的一方设置缺口部。接着,针对由送电装置3和受电装置4的各种结构实现的作用效果进行说明。
如图8所示,在支承板21的外周缘部形成有台阶差部16,所以磁通MF不仅能够从图7所示的角部46的上表面,还能够从角部46的下表面和/或铁氧体片45的外周边50的下表面侧入射。这样,可确保磁通MF所能够入射的面积大,所以能够抑制磁通MF集中于一部分,从而能够抑制在角部46及其周围发生磁饱和。
此外,在受电装置4中,如图18所示,在支承板71的外周缘部形成有台阶差部120,所以能够抑制在角部91及其周围发生磁饱和。
另外,如图7所示,缺口部42的宽度W1,以随着朝向中空部37而变小的方式设置,所以可抑制磁通MF流经铁氧体22内时的流路宽度W3变小,即使磁通MF从角部46的上表面以及下表面、和外周边50的下表面侧入射,也可抑制在铁氧体22内发生磁饱和。
尤其是,距离L4为距离L5以上,铁氧体片45A的缺口边54和铁氧体片45B的缺口边54都与斜边52平行,所以流路宽度W3在从角部67侧到缺口部42的顶点部之间为恒定。
因此,也不会有局部地磁通MF的流路宽度变小的部分,磁通MF能够在铁氧体22内良好地流通。与此相伴,能够确保与受电线圈8交链的磁通的流路,确保高的耦合系数。
此外,在受电装置4中也同样,流路宽度W4从角部116到缺口部92的顶点部为恒定。因此,在受电装置4中,也能够抑制发生磁饱和,能够确保高的耦合系数。
在图7中,通过磁路径MP1~MP3的磁通MF,从铁氧体22中的自中空部37露出的部分出射。并且,通过磁路径MP1和磁路径MP3的磁通入射到角部46,通过磁路径MP2的磁通,从缺口部42的周缘部入射到铁氧体22。
通过磁路径MP1和磁路径MP3的磁通,主要通过铁氧体22中的、位于角部69b和中空部37的周缘部之间的部分及其附近。另一方面,通过磁路径MP2的磁通,主要通过铁氧体22中的、位于角部69a和中空部37的周缘部之间的部分及其附近。流经磁路径MP1的磁通量和流经磁路径MP3的磁通量的合计的磁通量,比流经磁路径MP2的磁通量多。
另一方面,以随着从角部69a侧朝向角部69b侧、而内周边51与中空部37的周缘部之间的距离变大的方式形成。其结果是,从中空部37露出的铁氧体22的面积,角部69b侧比角部69a侧大。
因此,在从中空部37露出的铁氧体22中,流经磁路径MP1、MP3的磁通出射的面积,比流经磁路径MP2的磁通MF出射的面积大。因此,能够抑制在铁氧体22中的从中空部37露出的部分发生磁饱和,能够确保流经磁路径MP3的磁通流路。
在此,如图24所示,磁路径MP1通过比磁路径MP3靠内侧处。因此,需要确保在比通过磁路径MP1的磁通MF从铁氧体22出射的位置靠卷绕轴线O1侧、通过磁路径MP3的磁通MF出射的部分。而且,需要确保在比通过磁路径MP1的磁通MF入射到铁氧体22的位置靠外侧、通过磁路径MP3的磁通入射到铁氧体22的位置。
角部69b位于比内周边51a靠卷绕轴线O1侧。因此,通过磁路径MP1的磁通,能够主要从自中空部37露出的铁氧体22中的、比内周边51a靠中空部37的周缘侧处出射,而且,通过磁路径MP3的磁通,能够从比内周边51a靠卷绕轴线O1侧处出射。
外周边50,在比拐点66靠角部46的顶端部侧处也呈直线状延伸,另一方面,送电线圈12的弯曲部40弯曲。
因此,通过磁路径MP1的磁通,能够入射到角部46中的、位于弯曲部40的附近的位置的区域R1,并且,通过磁路径MP3的磁通,能够入射到角部46中的、位于比区域R1靠外侧的位置的区域R2。
这样,通过使内周边51相对于中空部37的周缘部倾斜、并且使外周边50呈直线状,能够使磁路径MP1和磁路径MP3通过的路径为分别的路径。由此,在铁氧体22中,能够抑制局部地产生很多的磁通MF输入输出的部分从而发生磁饱和。其结果是,能够确保磁路径MP3通过的流路,能够获得高的耦合系数。
此外,如图17所示,在受电装置4中也同样,形成为:以距离L14比距离L13长的方式,内周边111相对于中空部90的周缘部倾斜。另外,外周边110,在比拐点115靠角部91的顶端部侧处也呈直线状地形成。因此,在铁氧体72中也能够抑制发生磁饱和。
如图6所示,铁氧体22由形成为同一形状的铁氧体片45形成。各铁氧体片45为同一形状,所以用1种模具就能够制造全部的铁氧体片45,能够谋求送电装置3的制造成本的降低。
此外,在受电装置4中,铁氧体72也由同一形状的铁氧体片95形成,也能够谋求受电装置4的制造成本的降低。
铁氧体22由多个铁氧体片45形成,所以各铁氧体片45的表面积比铁氧体22的表面积小。
通常,制造板状的铁氧体的工序包括:向模具装置的内腔投入粉状的铁氧体材料的工序、将铁氧体材料用模具装置压缩(挤压)而形成压缩成形体的工序、以及烧结压缩成形体的烧结工序。
在此,若想形成大面积的铁氧体板,则在向内腔投入铁氧体材料的工序中,铁氧体材料的填充率易根据内腔内的位置而产生偏差。而且,在烧结工序中,在加热面积大的压缩成形体时,压缩成形体的温度分布易产生不均。其结果,在铁氧体板易发生缺陷和/或龟裂,难以制造大面积的铁氧体板。
另一方面,本实施方式1的铁氧体22由多个铁氧体片45形成,各铁氧体片45比铁氧体22小型。因此,能够良好地制造铁氧体片45。其结果是,能够容易地制造铁氧体22,且能够谋求铁氧体22的制造成本的降低。
在向搭载于车高度高的车辆2的受电装置4输送预定以上的电力时,需要使大量的磁通朝向受电装置4出射,所以需要增大送电线圈12和铁氧体22。这样,在需要增大铁氧体22的情况下,也能够通过在能够确保质量的范围内增大各铁氧体片45,来谋求铁氧体22的大型化。
此外,在受电装置4中也同样,铁氧体72由多个铁氧体片95构成,所以能够获得与送电装置3同样的作用效果。
此外,在上述实施方式1中,对在铁氧体22、72的各边部设置一个缺口部的例子进行了说明,但也可以在各边部形成多个缺口部。另外,能够采用各种形状作为缺口部的形状。
图27是示出实施方式2的送电装置3A的铁氧体22A以及送电线圈12A的平面图。如该图27所示,铁氧体22A的外周缘部包括多个角部46A,在铁氧体22A的外周缘部,在角部46A之间划分出多个缺口部42A。
各角部46A比送电线圈12A的弯曲部40A向外伸出,各缺口部42A位于与送电线圈12A的边部41A重叠的位置。
送电线圈12A的周向上的缺口部42A的宽度,随着接近卷绕轴线O1而变小。
铁氧体22A包括:形成角部46A的多个铁氧体片45A1、和配置于相邻的角部46A之间的铁氧体片45A2。角部46A,由隔着第1空隙部44a地相邻的一对铁氧体片45A1形成。
铁氧体片45A2形成为长方形形状。铁氧体片45A1的缺口边54A,以从送电线圈12A的角部67A朝向卷绕轴线O1延伸的方式形成。
在像这样构成的送电装置3A中,能够降低从卷绕轴线O1朝向送电线圈12A的边部41A的磁通量,作为结果,能够增加与受电线圈8A交链的磁通。
图28是示出实施方式2的受电装置4A的铁氧体72A以及受电线圈8A的平面图。
如图28所示,铁氧体72A的外周缘部包括多个角部91A,在铁氧体72A的外周缘部,在角部91A之间划分出多个缺口部92A。
各角部91A,以比受电线圈8A的弯曲部88A向外伸出的方式形成。
各缺口部92A位于与受电线圈8A重叠的位置,受电线圈8A的周向上的缺口部92A的宽度,随着朝向卷绕轴线O2而变小。
铁氧体72A包括:形成角部91A的多个铁氧体片95A1、和配置于角部91A之间的铁氧体片95A2。角部91A由一对铁氧体片95A1形成。
根据图28所示的受电装置4A,能够降低朝向受电线圈8A的边部89A的磁通量,增加朝向送电线圈12A的磁通量。
因此,在实施方式2的受电装置4A和送电装置3A中,也能够谋求耦合系数的提高。而且,由于划分出多个缺口部42A、92A,所以也能够谋求制造成本的降低。
图29是示出实施方式3的送电装置3B的送电线圈12B以及铁氧体22B的平面图。如该图29所示,送电装置3B包括送电线圈12B和铁氧体22B。
铁氧体22B包括角部46B,在铁氧体22B的外周缘部中的、位于角部46B之间的部分,设有多个缺口部42B。
铁氧体22B包括:形成角部46B的铁氧体片45B1、和配置于相邻的铁氧体片45B1之间的铁氧体片45B2。
由一个铁氧体片45B1形成角部46B,而没有像上述的实施方式1的送电装置那样划分出通过角部46B的空隙部。
铁氧体片45B2形成为梯形形状,铁氧体片45B2的外周缘部包括:内周边130、外周边131、侧边132以及侧边133。
内周边130形成孔部43B的周缘部的一部分,外周边131形成铁氧体22B的外周缘部的一部分。内周边130的长度比外周边131的长度短。
在此,以卷绕轴线O1位于侧边132的延长线上的方式形成侧边132,以卷绕轴线O1位于侧边133的延长线上的方式形成侧边133。
铁氧体片45B1的外周缘部包括:形成角部46B的外侧边135、136、形成孔部43B的周缘部的一部分的短边137、以及侧边138、139。
侧边138、139,以卷绕轴线O1位于侧边138、139的延长线上的方式形成。
图30是示出实施方式3的受电装置4B的受电线圈8B以及铁氧体72B的平面图。如该图30所示,受电装置4B的铁氧体72B,与送电装置3B的铁氧体22B同样地形成。
具体而言,铁氧体72B包括多个角部91B。在铁氧体72B的外周缘部,在相邻的角部91B之间设有多个缺口部92B。
铁氧体72B包括:形成角部91B的铁氧体片95B1、和配置于相邻的铁氧体片95B1之间的铁氧体片95B2。并且,角部91B由一个铁氧体片95B1形成,与实施方式1的受电装置4不同,没有划分出通过角部的空隙部。
在如上述那样构成的送电装置3B和受电装置4B中,在铁氧体22B、72B,没有划分出通过各角部46B、91B的空隙部。因此,能够增加在通过卷绕轴线O1、O2以及角部46B、91B的磁路径中经过的磁通量。与此相伴,能够增加与送电线圈12B和受电线圈8B都交链的磁通,从而能够谋求耦合系数的提高。
图31是示出实施方式4的送电装置3C的送电线圈12C以及铁氧体22C的平面图。如该图31所示,铁氧体22C包括多个角部46C,在铁氧体22C的外周缘部,在位于角部46C之间的部分设有一个缺口部42C。缺口部42C设置在与送电线圈12C的边部41C的中央部48C重叠的位置。
在铁氧体22C的中央部划分出孔部43C,孔部43C的周缘部,以沿着送电线圈12C的中空部37C的周缘部延伸的方式形成。在铁氧体22C,划分出从孔部43C朝向各角部46C延伸的第1空隙部44C。
铁氧体22C,包括在送电线圈12C的周向上间隔开地配置的多个铁氧体片45C。
铁氧体片45C的外周缘部包括:外周边50C、内周边51C、斜边52C以及缺口边54C。
角部46C,由以斜边52C彼此相对的方式配置的一对铁氧体片45C形成。各斜边52C以之间隔着空隙部44C地相对的方式配置。
内周边51C形成孔部43C的周缘部的一部分,内周边51C沿着中空部37C的周缘部延伸。
缺口部42C由相邻的铁氧体片45C的缺口边54C划分出。各缺口边54C以卷绕轴线O1位于各缺口边54C的延长线上的方式形成。
在如上述那样构成的送电装置3C中也同样,在铁氧体22C形成有缺口部42C,另外,各铁氧体片45C形成为同一形状,所以能够谋求送电装置3C的制造成本的降低。
而且,由于在铁氧体22C的外周缘部设有缺口部42C,所以能够增加在通过卷绕轴线O1和角部46C的磁路径中流动的磁通量。与此相伴,能够谋求耦合系数的提高。
图32是示出实施方式4的受电装置4C的铁氧体72C以及受电线圈8C的平面图。如该图32所示,在铁氧体72C的外周缘部,在角部91C之间的中央部设有缺口部92C,在铁氧体72C的中央部划分出孔部93C。
缺口部92C设于与受电线圈8C的边部89C的中央部96C重叠的位置处。孔部93C的周缘部沿着受电线圈8C的中空部90C的周缘部延伸。在铁氧体72C,划分出从孔部93C朝向各角部91C延伸的第1空隙部94C。
并且,铁氧体72C包括在受电线圈8C的周向上间隔开地配置的多个铁氧体片95C。
在如上所述受电装置4C中也同样,各铁氧体片95C为同一形状,而且,设有缺口部92C,所以能够谋求制造成本的降低。
而且,由于设有缺口部92C,所以能够增加与送电线圈12C交链的磁通。
图33是示出作为实施方式4的送电装置3C的变形例的送电装置3D平面图。该图33所示的送电装置3D的铁氧体片45D的内周边51D的形状,与送电装置3C的铁氧体片45C的内周边51C的形状不同。送电装置3D的其他的结构,与送电装置3C的结构相同。
图34是示出内周边51D及其周围的结构的放大图。如该图34所示,铁氧体片45D的内周边51D包括:一端连接于缺口边54D的边部123、和与边部123的另一端以及斜边52D的一端连接的边部124。
由边部123和边部124形成角部125,由边部124和斜边52D形成角部126。并且,由缺口边54D和边部123形成角部127。
边部123沿着送电线圈12D的中空部37D的周缘部延伸。边部124,以随着从角部125朝向角部126而离开中空部37D的内周缘的方式形成。
在内周边51D中,角部127最接近送电线圈12D的中央部48D。在内周边51D中,角部126最接近角部46D。
在将角部126与中空部37D的周缘部之间的距离设为距离L15、将角部127与中空部37D之间的距离设为距离L16时,距离L15比距离L16长。
在此,将铁氧体22D与图31所示的铁氧体22C进行比较。铁氧体22C的内周边51C沿着中空部37C的周缘部延伸,另一方面,在铁氧体22D的内周边51D,形成有边部124。
因此,铁氧体22D的位于角部126及其附近的部分,比铁氧体22C接近卷绕轴线O1。因此,铁氧体22D相比铁氧体22C,从中空部37C、37D露出的面积大。因此,能够增加从卷绕轴线O1侧朝向角部46D的磁通量,并且能够增加与受电线圈交链的磁通。
图35是示出图32所示的受电装置4C的变形例的平面图。如该图35所示,受电装置4D包括铁氧体72D和受电线圈8D,铁氧体72D包括多个铁氧体片95D。
铁氧体片95D的外周缘部包括:外周边110D、内周边111D、斜边112D以及缺口边114D。并且,内周边111D包括边部128和边部129。边部128沿着中空部90D的周缘部延伸。边部129,以随着离开与边部128的连接部分、而与中空部90D的周缘部之间的距离变长的方式形成。
因此,在受电装置4D中,与送电装置3D同样地,也能够增加与送电线圈12D交链的磁通量。
如图6所示,在实施方式1等中,在铁氧体22划分出多个第1空隙部44a和多个第2空隙部44b,但这些第1空隙部44a和第2空隙部44b不是必须的结构。
图36是示出送电装置3E的铁氧体22E以及送电线圈12E的平面图。如该图36所示,在铁氧体22E,没有划分出第1空隙部44a和第2空隙部44b。
由于在角部46E没有划分出第1空隙部44a,所以角部46E的面积比图6所示的角部46的面积大。
因此,能够增加从卷绕轴线O1朝向角部46E的磁通量,能够增加与受电线圈交链的磁通量。
另外,在从角部46E入射的磁通MF返回至卷绕轴线O1的附近的过程中,磁通MF的流通不会被第2空隙部44b妨碍。因此,磁通MF,在从角部46E入射后,能够通过各种路径,返回到卷绕轴线O1及其附近。其结果是,在铁氧体22E内,能够谋求磁阻的降低。
此外,对于受电装置4的铁氧体,也可以与铁氧体22E同样地形成。
图37是作为图36所示的送电装置3E的变形例的送电装置3F。在该送电装置3F的铁氧体22F,划分出第2空隙部44b,另一方面,没有划分出第1空隙部44a。
铁氧体22F包括:在送电线圈12F的周向上排列的四个铁氧体片45F。在相邻的铁氧体片45F之间,划分出第2空隙部44b。
这样,通过使铁氧体22F由多个铁氧体片45F构成,也能够应对使送电装置3F大型化的情况。而且,由于没有划分出第1空隙部44a,所以能够谋求与受电线圈交链的磁通的增加。
在上述实施方式1~5中,铁氧体22的外周缘部由直线状的边部构成,但如图38所示,铁氧体22的外周缘部也可以形成为曲线状、圆弧状。此外,对于受电装置4的铁氧体72的外周缘部,也同样地可以形成为曲线状或圆弧状。
在上述实施方式1~5中,铁氧体的边部与送电线圈或受电线圈的边部一致,但如图39所示,也可以使铁氧体22形成为比送电线圈12大。在该情况下同样,在从送电线圈12和铁氧体22的上方观察送电线圈12和铁氧体22时,缺口部42的一部分与送电线圈12重叠。此外,在上述实施方式1等中,通过形成为铁氧体的边部与送电线圈或受电线圈的边部在上下方向上重叠,可谋求送电装置3和受电装置4的小型化。而且,为了在铁氧体的边部磁通也能够进入,如图9等所示,在支承铁氧体的支承板形成台阶差部16。
在上述实施方式1~5中,设于铁氧体的缺口部,是与受电线圈以及送电线圈的外周缘部的边部的一部分重叠的程度的大小,但可以采用各种大小作为缺口部的大小。
图40是示出送电装置的变形例的平面图。如该图40所示,送电装置3G包括:铁氧体22G、和配置于铁氧体22G的上表面的送电线圈12G。
铁氧体22G包括多个角部46G,铁氧体22G的外周缘部包括在角部46G之间设置的缺口部42G。如该图40所示,在从送电线圈12G和铁氧体22G的上方观察缺口部42G和送电线圈12G时,缺口部42G位于送电线圈12G的边部41G的整体的范围。
此外,该缺口部42G的宽度,以随着朝向送电线圈12G的中空部37G而变小的方式形成。因此,入射到角部46G的磁通所流动的流路宽度,随着从角部46G的顶端部朝向中空部37G而变大,能够使磁通良好地流通。
此外,在上述实施方式中,对于送电线圈和受电线圈由一个螺旋型线圈构成的例子进行了说明,但也可以使送电线圈和受电线圈由多个螺旋形线圈构成。
图41是示意性地示出非接触充电***1的变形例的立体图。该图41所示的非接触充电***1H包括送电装置3H和受电装置4H。
送电装置3H包括:形成为板状的铁氧体160、和配置于该铁氧体160的上表面的送电线圈单元145。
送电线圈单元145包括:送电线圈146、和连接于送电线圈146的送电线圈147。在送电线圈146的中央部,划分出中空部190,在送电线圈147的中央部也划分出中空部191。
送电线圈146,包括内端148和外端149,围绕卷绕轴线O1A的周围。而且,送电线圈146以匝数随着从内端148朝向外端149增加、而离开卷绕轴线O1A的方式形成。
送电线圈147包括外端150和内端151,外端150连接于外端149。送电线圈147,以围绕卷绕轴线O1B的周围的方式形成,以匝数随着从外端150朝向内端151增加而与卷绕轴线O1B的距离变短的方式形成。
并且,在送电线圈146中从内端148朝向外端149的卷绕方向与在送电线圈147中从外端150朝向内端151的卷绕方向是相反的方向。
送电线圈146的外周缘部包括:一对弯曲部152、153和一对边部154、155。送电线圈147的外周缘部也包括:一对弯曲部156、157和一对边部158、159。并且,缺口部161、162位于铁氧体160的外周缘部中的、与边部158、154重叠的部分。
受电装置4H包括:铁氧体170、和配置于铁氧体170的下表面的受电线圈单元140。
受电线圈单元140包括受电线圈141和受电线圈142。在受电线圈141的中央部划分出中空部192,在受电线圈142的中央部也划分出中空部193。受电线圈141,包括内端171和外端172,以围绕卷绕轴线O2A的周围的方式形成。受电线圈142,包括外端173和内端174,以围绕卷绕轴线O2B的周围的方式形成。受电线圈141的外端172与受电线圈142的外端173连接。
从外端172朝向内端171的受电线圈141的卷绕方向与从外端173朝向内端174的受电线圈142的卷绕方向,是相反的方向。
受电线圈141的外周缘部包括:一对弯曲部175、176和一对边部177、178。受电线圈142的外周缘部也包括:一对弯曲部180、181和一对边部182、183。
在铁氧体170的外周缘部,以与边部182、177重叠的方式形成有缺口部184、185。
在如上述那样构成的非接触充电***1H中,在从送电装置3H向受电装置4H输送电力时,向送电线圈单元145供给交流电流。
送电线圈146与送电线圈147的卷绕方向是相反的方向,受电线圈141的卷绕方向与受电线圈142的卷绕方向是相反的方向。
因此,从送电线圈146的中空部190出射的磁通MF,通过受电线圈141的中空部192,入射到铁氧体170内。之后,从受电线圈142的中空部193出射,进入送电线圈147的中空部191内。之后,进入铁氧体160内。通过像这样地磁通MF流通,受电线圈单元140接受电力。
此时,磁通的一部分,设为在边部154的周围自闭地流通、或在边部158的周围自闭地流通。
另一方面,由于在铁氧体160设有缺口部161、162,所以可降低上述那样的以自闭方式流通的磁通量。
与此相伴,在经过中空部190和中空部191的磁路径中通过的磁通量变多。在流经该磁路径的磁通量变多时,通过从送电线圈单元145离开的位置的、入射到中空部191的磁通MF变多。
在从送电线圈单元145离开时,变得接近受电线圈单元140。其结果是,从中空部190出射的磁通入射到受电线圈141的中空部192的磁通也增加,耦合系数提高。
这样,本发明也可以采用各种线圈。此外,在上述实施方式1~5中,针对铁氧体的外形形状以及线圈为大致正方形形状的例子进行了说明,但可以适用于长方形形状、五边形以及六边形等多边形形状的铁氧体以及线圈。
针对实施例的送电装置和受电装置的耦合系数、以及比较例的送电装置和受电装置的耦合系数进行说明。
图42是示出实施例1~5和比较例1~4的耦合系数的图表。该图表是模拟结果,使用JMAG(注册商标)作为电磁场分析软件。
实施例1的送电装置是图27所示的送电装置3A,受电装置是图28所示的受电装置4A。
实施例2的送电装置是图6所示的送电装置3,受电装置是图16所示的受电装置4。
实施例3的送电装置是图29所示的送电装置3B,受电装置是图30所示的受电装置4B。
实施例4的送电装置是图31所示的送电装置3C,受电装置是图32所示的受电装置4C。
实施例5的送电装置是图33所示的送电装置3D,受电装置是图35所示的受电装置4D。
接着,对各比较例1~4进行说明。图43是示出比较例1的送电装置3J的铁氧体22J以及送电线圈12J的平面图。在该铁氧体22J,缺口部和空隙部都没有设置。比较例1的受电装置,是与送电装置3J相同的结构。
图44是示出比较例2的送电装置3K的铁氧体22K以及送电线圈12K的平面图。在铁氧体22K,划分出第1空隙部44a、第2空隙部44b,另一方面,没有设置缺口部。比较例2的受电装置,是与送电装置3K相同的结构。
图45是示出比较例3的送电装置3L的平面图。送电装置3L包括送电线圈12L和铁氧体22L。铁氧体22L包括多个铁氧体片45L。
在铁氧体22L,设有第2空隙部44b和缺口部42L。缺口部42L位于与送电线圈12L的弯曲部40L重叠的位置。缺口部42L以从孔部43L达至铁氧体22L的外周缘部的方式设置。
在铁氧体22L的中央,划分出孔部43L,孔部43L的周缘部以沿着送电线圈12L的中空部37L延伸的方式形成。此外,比较例3的受电装置,是与送电装置3L相同的结构。
图46是示出比较例4的送电装置3M的平面图。送电装置3M中,铁氧体22M包括多个铁氧体片45M。铁氧体片45M的内周边194,形成铁氧体22M的孔部43M的周缘部的一部分。
内周边194包括:边部195、和连接于边部195的边部196。边部195沿着送电线圈的中空部37M延伸。并且,以随着从边部195和边部196的连接部分朝向边部196的另一端、而与中空部37M相距的距离变长的方式,边部196倾斜。
送电装置3M的除内周边194以外的结构,是与图45所示的送电装置3L相同的结构。另外,比较例4的受电装置,是与送电装置3M相同的结构。
在此,在比较例1和比较例2的送电装置3J、3K中,在铁氧体22J、22K没有设置缺口部,相比实施例1~5的送电装置来说制造成本高。
比较例3和比较例4的送电装置3L、3M和受电装置之间的耦合系数,比实施例1~5的耦合系数低。
这是因为在比较例3和比较例4中,缺口部位于铁氧体的角部,与送电线圈和受电线圈都交链的磁通所通过的磁路径的磁阻高。另一方面,在实施例1~5中,缺口部不设于铁氧体的角部,而设于与送电线圈的边部重叠的部分。由此,可确保高的耦合系数。
从图42可知实施例2比实施例1、3耦合系数高。在实施例2中,以与线圈的边部的中央部重叠的方式设有缺口部。另一方面,在实施例1、3中,以与位于线圈的边部的中央部的两侧的部分重叠的方式设有缺口部。这样,在实施例2中,缺口部位于与线圈的边部的中央部重叠的部分,能够进一步确保高的耦合系数。
从图42可知在实施例4、5中,实施例5比实施例4耦合系数高。这是因为如图34所示,铁氧体以角部126位于比角部125靠卷绕轴线O1侧的方式形成。此外,对于通过采用该结构能够提高耦合系数的这一点,也可以通过对比较例3和比较例4进行比较得知。而且,在实施例2中,也采用了该结构,提高了耦合系数。
这样,可知:通过使缺口部位于与送电线圈的边部重叠的位置,能够谋求制造成本的降低以及确保耦合系数。
以上,对基于本发明的各实施方式进行了说明,但本次公开的各实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的内容。
本发明能够适用于送电装置和受电装置。
Claims (8)
1.一种受电装置,其特征在于,具备:
铁氧体,其包括在厚度方向上排列的第1主表面和第2主表面,为板状;和
受电线圈,其配置于所述第1主表面,
所述受电线圈,围绕在所述厚度方向上延伸的卷绕轴线的周围,
在从在所述卷绕轴线的延伸方向上离开所述受电线圈的观察位置观察所述受电线圈时,所述受电线圈具有中空部,
所述受电线圈的外周缘部包括:多个弯曲部、和将相邻的弯曲部彼此连接的边部,
在从所述观察位置观察所述铁氧体时,所述铁氧体包括从所述受电线圈的所述弯曲部向外突出的角部,
在从所述观察位置观察所述受电线圈和铁氧体时,在所述铁氧体的外周缘部,在与所述边部重叠的部分设有缺口部,
在所述受电线圈的周向上的所述缺口部的宽度,随着朝向离开所述受电线圈的所述中空部的方向而变大。
2.根据权利要求1所述的受电装置,其中,
在从所述观察位置观察所述铁氧体和所述受电线圈时,所述缺口部与所述受电线圈的所述边部的中央部重叠。
3.根据权利要求2所述的受电装置,其中,
所述铁氧体具有孔部,
在从所述观察位置观察所述铁氧体和所述受电线圈时,所述铁氧体的所述孔部位于所述受电线圈的所述中空部内,
所述孔部的周缘部包括:靠近所述中央部的第1部分和靠近所述角部的第2部分,
所述中空部的周缘部与所述第2部分之间的距离,比所述中空部的所述周缘部与所述第1部分之间的距离长。
4.根据权利要求3所述的受电装置,其中,
所述铁氧体,具有从所述孔部到达所述角部的第1空隙部、和从所述孔部到达所述缺口部的第2空隙部,
所述铁氧体包括在所述受电线圈的周向上隔开间隔配置的多个铁氧体片,
各铁氧体片包括:位于所述角部的外周缘部的外周边、形成所述孔部的所述周缘部的一部分的内周边、连接所述外周边和所述内周边的斜边、连接于所述外周边且形成所述缺口部的周缘部的一部分的缺口边、以及连接所述内周边和所述缺口边的短边,
由以之间隔着所述第1空隙部而所述斜边彼此相对的方式配置的两个所述铁氧体片的所述外周边,形成所述角部的外周缘部,
由以之间隔着所述第2空隙部而所述短边彼此相对的方式配置的两个铁氧体片的所述缺口边,形成所述缺口部的周缘部。
5.一种送电装置,其特征在于,具备:
铁氧体,其包括在厚度方向上排列的第1主表面和第2主表面,为板状;和
送电线圈,其配置于所述第1主表面,
所述送电线圈围绕在所述厚度方向上延伸的卷绕轴线的周围,
在从在所述卷绕轴线的延伸方向上离开所述送电线圈的观察位置观察所述送电线圈时,所述送电线圈具有中空部,
所述送电线圈的外周缘部包括:多个弯曲部、和将相邻的弯曲部彼此连接的边部,
在从所述观察位置观察所述铁氧体时,所述铁氧体包括从所述送电线圈的所述弯曲部向外突出的角部,
在从所述观察位置观察所述送电线圈和所述铁氧体时,在所述铁氧体的外周缘部,在与所述边部重叠的部分设有缺口部,
在所述送电线圈的周向上的所述缺口部的宽度,随着朝向离开所述送电线圈的所述中空部的方向而变大。
6.根据权利要求5所述的送电装置,其中,
在从所述观察位置观察所述铁氧体和所述送电线圈时,所述缺口部与所述送电线圈的所述边部的中央部重叠。
7.根据权利要求6所述的送电装置,其中,
所述铁氧体具有孔部,
在从所述观察位置观察所述铁氧体和所述送电线圈时,所述铁氧体的所述孔部位于所述送电线圈的所述中空部内,
所述孔部的周缘部包括:靠近所述中央部的第1部分和靠近所述角部的第2部分,
所述中空部的周缘部与所述第2部分之间的距离,比所述中空部的所述周缘部与所述第1部分之间的距离长。
8.根据权利要求7所述的送电装置,其中,
所述铁氧体,具有从所述孔部到达所述角部的第1空隙部、和从所述孔部到达所述缺口部的第2空隙部,
所述铁氧体包括在所述送电线圈的周向上隔开间隔配置的多个铁氧体片,
各铁氧体片包括:位于所述角部的外周缘部的外周边、形成所述孔部的所述周缘部的一部分的内周边、连接所述外周边和所述内周边的斜边、连接于所述外周边且形成所述缺口部的周缘部的一部分的缺口边、以及连接所述内周边和所述缺口边的短边,
由以之间隔着所述第1空隙部而所述斜边彼此相对的方式配置的两个所述铁氧体片的所述外周边,形成所述角部的外周缘部,
由以之间隔着所述第2空隙部而所述短边彼此相对的方式配置的两个铁氧体片的所述缺口边,形成所述缺口部的周缘部。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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