DE112014005267T5 - Coil unit and device for contactless energy transfer - Google Patents

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Antony NGAHU
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Abstract

Eine Empfangsspuleneinheit (21) umfasst das Folgende: einen plattenförmigen Spulenkörper (210), der ein Paar von gegenüberliegenden Hauptoberflächen (211, 212) aufweist; und eine Spule (220), die um den Spulenkörper (210) in einer Helixgestalt gewickelt ist. Die Querschnittsgestalt des Spulenkörpers (210) ist im Wesentlichen elliptisch und die oberen und unteren Hauptoberflächen (211, 212) weisen jeweils im Wesentlichen eine semi-elliptische Gestalt auf, die sich entsprechend nach oben und nach unten ausbaucht. Entsprechende semi-elliptische Hauptoberflächen (211, 212) dienen als Spannungsanlegungselemente, die eine mechanische Spannung an den Wicklungsabschnitt der Spule (220) anlegen.A receiving coil unit (21) includes the following: a plate-shaped bobbin (210) having a pair of opposed major surfaces (211, 212); and a coil (220) wound around the bobbin (210) in a helical shape. The cross-sectional shape of the bobbin (210) is substantially elliptical, and the upper and lower major surfaces (211, 212) each have a substantially semi-elliptical shape bulging upwardly and downwardly, respectively. Corresponding semi-elliptic main surfaces (211, 212) serve as voltage application elements which apply a mechanical stress to the winding section of the coil (220).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spuleneinheit und eine Vorrichtung zur kontaktlosen Energieübertragung.The present invention relates to a coil unit and a device for contactless energy transmission.

Hintergrundbackground

Beim Laden von Sekundärbatterien, die in elektrischen Fahrzeugen usw. installiert sind, kam z. B. in vergangenen Jahren die kabellose (kontaktlose) Energieübertragungstechnik, die keine physikalische Verbindung, wie z. B. eine Steckverbindung, erfordert, zur Unterstützung des Ladens zur Anwendung (z. B. Patentdokument 1).When charging secondary batteries, which are installed in electric vehicles, etc., came z. B. in recent years, the wireless (contactless) energy transfer technology that no physical connection, such. As a connector, required to support the store for use (eg., Patent Document 1).

Zu den Vorrichtungen zur kontaktlosen Energieübertragung, die eine solche drahtlose Energieübertragung durchführen, zählen Vorrichtungen vom elektromagnetischen Induktionstyp, die das Phänomen der elektromagnetischen Induktion verwenden, Vorrichtungen, die elektromagnetische Wellen verwenden, vom Typ der Übertragung elektromagnetischer Wellen und Vorrichtungen vom Resonanztyp, die ein Resonanzphänomen verwenden. Die Technik vom Resonanztyp ist z. B. eine Technik zum Übertragen von Energie durch Versorgen einer Übertragungsresonanzspule mit Wechselstrom und Hervorrufen einer Resonanz der Übertragungsresonanzspule durch ein elektromagnetisches Feld mit einer Empfangsresonanzspule, die der Übertragungsresonanzspule gegenüberliegt. Diese Technik erlaubt, eine große Energie von mehreren Kilowatt zwischen relativ zueinander entfernten Stellen zu übertragen.Among the non-contact power transmission devices which perform such wireless power transmission include electromagnetic induction type devices using the phenomenon of electromagnetic induction, electromagnetic wave transmission type devices, electromagnetic wave transmission type devices and resonance type devices using a resonance phenomenon , The technique of the resonance type is z. B. A technique for transmitting energy by supplying a transmission resonance coil with AC and causing a resonance of the transmission resonance coil by an electromagnetic field with a receiving resonance coil, which is opposite to the transmission resonance coil. This technique allows a large power of several kilowatts to be transferred between relatively distant locations.

Spuleneinheiten, die in Vorrichtungen zur kontaktlosen Energieübertragung verwendet werden, umfassen hauptsächlich einen Spulenkörper, der ein Spulenhalterungselement darstellt, und eine Spule, die um den Spulenkörper gewickelt ist. Es ist erwünscht, dass Spuleneinheiten dünner gemacht werden, da sie am Boden von elektrischen Fahrzeugen oder auf Fahrbahnoberflächen angeordnet werden. Dazu wurde eine Technik konzipiert, in der ein Spulenkörper eine flache plattenförmige Gestalt annimmt und darum eine Spule gewickelt ist.Coil units used in non-contact power transmission devices mainly include a bobbin constituting a bobbin holding member and a bobbin wound around the bobbin. It is desirable that coil units be thinned as they are placed on the floor of electric vehicles or on road surfaces. For this purpose, a technique has been conceived in which a bobbin takes on a flat plate-like shape and a coil is wound around it.

Dokumente aus dem Stand der TechnikDocuments of the prior art

PatentdokumentePatent documents

  • Patentdokument 1: JP-A-2013-90393 Patent Document 1: JP-A-2013-90393

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Durch die Erfindung zu lösende ProblemeProblems to be solved by the invention

Im Übrigen sind die Hauptoberflächen des flachen plattenförmigen Spulenkörpers in der Spuleneinheit orientiert, so dass sie parallel zur vertikalen Richtung gerichtet sind, und die Kraft, um einen Draht zur Bildung einer Spule zu wickeln, kann ungenügend sein. Bei ungenügender Wicklungskraft stehen Drahtabschnitte der Spule mit dem Spulenkörper nicht in engem Kontakt und hängen an der Seite der Bodenfläche des Spulenkörpers herab, was zu Problemen führt, wie z. B. zu einer Änderung der Induktion der Spule.Incidentally, the main surfaces of the flat plate-shaped bobbin are oriented in the coil unit so as to be parallel to the vertical direction, and the force to wind a wire to form a coil may be insufficient. With insufficient winding force, wire portions of the coil are not in close contact with the bobbin and hang down on the side of the bottom surface of the bobbin, resulting in problems such. B. to a change in the induction of the coil.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände gemacht und es ist folglich eine Aufgabe der Erfindung eine Spuleneinheit und eine Vorrichtung zur kontaktlosen Energieübertragung bereitzustellen, in der sich ein Spulenhalterungselement und eine Spule nahe beieinander besser verhalten.The present invention has been made in view of the above circumstances, and accordingly, it is an object of the invention to provide a coil unit and a non-contact power transmission apparatus in which a coil support member and a coil close to each other behave better.

Mittel zur Lösung der ProblemeMeans of solving the problems

Die obengenannte Aufgabe der Erfindung wird durch die folgenden Ausgestaltungen erhalten:

  • (1) Eine Spuleneinheit zur Übertragung von Energie zu einer Gegenspule oder zur Aufnahme von Energie, die von der Gegenspule übertragen wird, wobei die Spuleneinheit umfasst: ein Spulenhalterungselement mit einem Paar von einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen; und eine Spule, die um das Spulenhalterungselement gewickelt ist, wobei eine der Hauptoberflächen des Spulenhalterungselements einen Spannungsanlegungsbereich umfasst, der an Drahtabschnitte der Spule eine mechanische Spannung anlegt.
  • (2) Die Spuleneinheit nach Gegenstand (1), wobei der Spannungsanlegungsbereich durch eine der Hauptoberflächen konfiguriert wird, die eine annähernd semi-elliptische Gestalt aufweist.
  • (3) Die Spuleneinheit nach Gegenstand (1) oder (2), wobei das Spulenhalterungselement Führungswände umfasst, die von einer der Hauptoberflächen abstehen, um benachbarte Drahtabschnitte voneinander zu trennen.
  • (4) Die Spuleneinheit nach Gegenstand (3), wobei eine Höhe jeder Führungswand festgelegt ist, so dass diese mit zunehmender Entfernung einer Position der Führungswände weg von einem Zentrum des Spulenhalterungselements zunimmt.
  • (5) Eine Vorrichtung zur kontaktlosen Energieübertragung, umfassend: eine Übertragungsspuleneinheit, die zur Übertragung von Energie konfiguriert ist; und eine Empfangsspuleneinheit, die zur Aufnahme von Energie konfiguriert ist, die von der Übertragungsspuleneinheit übertragen wird, wobei die Übertragungsspuleneinheit und/oder die Empfangsspuleneinheit die Spuleneinheit nach einem der Gegenstände (1) bis (4) darstellt.
The above object of the invention is obtained by the following embodiments:
  • (1) A coil unit for transmitting energy to a counter coil or for receiving energy transmitted from the counter coil, the coil unit comprising: a coil holding member having a pair of opposing main surfaces; and a coil wound around the coil support member, wherein one of the main surfaces of the coil support member includes a voltage application region that applies a stress to wire portions of the coil.
  • (2) The coil unit according to item (1), wherein the voltage application region is configured by one of the main surfaces having an approximately semi-elliptical shape.
  • (3) The coil unit according to item (1) or (2), wherein the coil support member comprises guide walls protruding from one of the main surfaces to separate adjacent wire portions from each other.
  • (4) The spool unit according to item (3), wherein a height of each guide wall is set to increase with increasing distance of a position of the guide walls away from a center of the spool support member.
  • (5) A non-contact power transmission device comprising: a transmission coil unit configured to transmit power; and a reception coil unit configured to receive power transmitted from the transmission coil unit, the transmission coil unit and / or the reception coil unit constituting the coil unit according to any one of (1) to (4).

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei der Erfindung nimmt die Wicklung Kräfte auf, die sie zur Innenseite des Spulenhalterungselements ziehen, da der Spannungsanlegungsbereich an die Drahtabschnitte der Spule eine mechanische Spannung anlegt. Demzufolge kann ein enger Kontakt zwischen dem Spulenhalterungselement und der Spule erhöht werden.In the invention, the winding receives forces that pull it to the inside of the coil support member, since the voltage application region applies a mechanical stress to the wire sections of the coil. As a result, close contact between the coil support member and the coil can be increased.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

[1] zeigt eine erläuternde Darstellung, die die Ausgestaltung einer Vorrichtung zur kontaktlosen Energieübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.[ 1 ] is an explanatory diagram showing the configuration of a non-contact power transmission device according to an embodiment of the present invention.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Ausgestaltung einer Empfangsspuleneinheit schematisch darstellt. 2 shows a perspective view schematically illustrating the configuration of a receiving coil unit.

3 zeigt eine erläuternde Darstellung, die auf eine Spule wirkende Kräfte darstellt. 3 shows an explanatory diagram that represents forces acting on a coil.

4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht, die die Ausgestaltung einer Empfangsspuleneinheit als ein modifiziertes Beispiel darstellt. 4 FIG. 12 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a receiving coil unit as a modified example. FIG.

5 zeigt eine schematische Schnittansicht, die die in 4 dargestellte Konfiguration der Empfangsspuleneinheit darstellt. 5 shows a schematic sectional view, the in 4 illustrated configuration of the Empfangsspuleneinheit represents.

Moden zum Ausführen der ErfindungModes for carrying out the invention

1 zeigt eine erläuternde Ansicht, die die Konfiguration einer Vorrichtung 1 zur kontaktlosen Energieübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Vorrichtung 1 zur kontaktlosen Energieübertragung gemäß der Ausführungsform umfasst eine Energieversorgungseinrichtung 10 und eine Energieaufnahmevorrichtung 20. Die Vorrichtung 1 zur kontaktlosen Energieübertragung ist dergestalt, dass die Energieaufnahmevorrichtung 20 kontaktlos mit Energie von der Energieversorgungseinrichtung 10 versorgt wird (insbesondere aufnimmt). Gemäß der Darstellung in 1 wird die Vorrichtung 1 zur kontaktlosen Energieübertragung auf ein System zum Laden einer Batterie (Sekundärbatterie) 6 angewendet, die eine Energiequelle eines elektrischen Fahrzeugs 5 darstellt. Die Energieversorgungseinrichtung 10 ist Teil einer bodenseitigen Infrastruktur und die Energieaufnahmevorrichtung 20 ist in dem elektrischen Fahrzeug 5 installiert. 1 shows an explanatory view showing the configuration of a device 1 for contactless energy transfer according to an embodiment of the present invention. The device 1 for contactless energy transmission according to the embodiment comprises a power supply device 10 and an energy absorbing device 20 , The device 1 for contactless energy transmission is such that the energy absorbing device 20 contactless with energy from the power supply device 10 is supplied (in particular receives). As shown in 1 becomes the device 1 for contactless energy transfer to a system for charging a battery (secondary battery) 6 applied, which is an energy source of an electric vehicle 5 represents. The power supply device 10 is part of a ground floor infrastructure and the energy intake device 20 is in the electric vehicle 5 Installed.

Die Energieversorgungseinrichtung 10 ist z. B. in einem Parkplatz zum Laden von Batterien (6) von elektrischen Fahrzeugen (5) installiert und versorgt die Energieaufnahmevorrichtung 20 mit Energie. Die Energieversorgungseinrichtung 10 umfasst hauptsächlich eine Hochfrequenzenergiequelle 11 und eine Übertragungsspuleneinheit 12.The power supply device 10 is z. B. in a parking lot for charging batteries ( 6 ) of electric vehicles ( 5 ) installs and supplies the power take-up device 20 with energy. The power supply device 10 mainly includes a high frequency power source 11 and a transmission coil unit 12 ,

Die Hochfrequenzenergiequelle 11 wandelt dadurch, dass sie innerhalb eines Gehäuses der Energiequelle mit einer Oszillationsquelle (beispielsweise einem Inverter) ausgerüstet ist, AC-Wechselstromenergie einer kommerziellen Energiequelle in einen Wechselstrom mit einer vorbestimmten Radiofrequenz um. Dadurch, dass die Hochfrequenzenergiequelle 11 mit der Übertragungsspuleneinheit 12 durch ein Übertragungskabel 13 verbunden ist, überträgt die Hochfrequenzenergiequelle 11 die Wechselstromenergie mit einer durch die Umwandlung hervorgerufenen Radiofrequenz zur Übertragungsspuleneinheit 12.The high frequency energy source 11 By being equipped within an enclosure of the power source with an oscillation source (eg, an inverter), AC AC power from a commercial power source converts to AC power having a predetermined radio frequency. Because of the high frequency energy source 11 with the transmission coil unit 12 through a transmission cable 13 connected, transmits the high frequency power source 11 the AC power having a radio frequency caused by the conversion to the transmission coil unit 12 ,

Die Übertragungsspuleneinheit 12 stellt eine Einheit zur Übertragung der Wechselstromenergie mit Radiofrequenz der Hochfrequenzenergiequelle 11 zu einer Empfangsspuleneinheit 21 der Energieaufnahmevorrichtung 20 dar, wie unten detaillierter beschrieben ist. Hinsichtlich Schutz und Sicherheit ist die Übertragungsspuleneinheit 12 in ein Gehäuse aufgenommen und auf einer vorbestimmten Fahrbahnoberfläche in einem Parkplatz angeordnet.The transmission coil unit 12 provides a radio frequency alternating power transmission unit of the high frequency power source 11 to a receiving coil unit 21 the energy absorption device 20 as described in more detail below. In terms of protection and safety, the transmission coil unit 12 housed in a housing and arranged on a predetermined road surface in a parking lot.

Andererseits nimmt die Energieaufnahmevorrichtung 20 von der Energieversorgungseinrichtung 10 Energie auf und gibt die aufgenommene Energie an die Batterie 6 ab. Die Energieaufnahmevorrichtung 20 umfasst hauptsächlich die Empfangsspuleneinheit 21 und einen Gleichrichter 22.On the other hand, the power take-up device decreases 20 from the power supply device 10 Energy and gives the absorbed energy to the battery 6 from. The energy absorption device 20 mainly includes the receiving coil unit 21 and a rectifier 22 ,

Die Empfangsspuleneinheit 21 ist eine Einheit zum Aufnehmen von Wechseltromenergie, die durch die Übertragungsspuleneinheit 12 der Energieversorgungseinrichtung 10 übertragen wird.The receiver coil unit 21 is a unit for receiving AC power generated by the transmission coil unit 12 the power supply device 10 is transmitted.

Hinsichtlich Schutz und Sicherheit ist die Empfangsspuleneinheit 21 in ein Gehäuse aufgenommen und an der Bodenfläche des elektrischen Fahrzeugs 5 angeordnet. Die Empfangsspuleneinheit 21 ist angeordnet, so dass sie beim Parken des elektrischen Fahrzeugs an dem vorbeschriebenen Platz im Parkplatz über der Übertragungsspuleneinheit 12 angeordnet wird.In terms of protection and safety, the receiving coil unit 21 housed in a housing and on the bottom surface of the electric vehicle 5 arranged. The receiver coil unit 21 is arranged so that when parking the electric vehicle in the above-mentioned place in the parking lot above the transmission coil unit 12 is arranged.

Ausgerüstet mit einer Gleichrichterschaltung (z. B. Brückenschaltung) richtet der Gleichrichter 22 den von der Empfangsspuleneinheit 21 aufgenommenen Wechselstrom in Gleichstrom um. Der Gleichrichter 22 ist mit der Batterie 6 durch ein Übertragungskabel 23 verbunden und die Batterie 6 wird durch den aus der Gleichrichtung resultierenden Gleichstrom geladen. Zur Umwandlung des von der Batterie 6 abgegebenen Gleichstroms in Wechselstrom wird ein Inverter (nicht dargestellt) mit der Batterie 6 verbunden und ein Fahrzeugantriebsmotor (nicht dargestellt) wird durch den vom Inverter ausgegebenen Wechselstrom angetrieben.Equipped with a rectifier circuit (eg bridge circuit), the rectifier rectifies 22 that of the receiving coil unit 21 absorbed AC to DC. The rectifier 22 is with the battery 6 through a transmission cable 23 connected and the battery 6 is due to that resulting from the rectification DC charged. To convert from the battery 6 discharged DC into AC is an inverter (not shown) with the battery 6 and a vehicle drive motor (not shown) is driven by the AC output from the inverter.

Unten sind die Übertragungsspuleneinheit 12 und die Empfangsspuleneinheit 21 beschrieben. In der Ausführungsform weisen die Übertragungsspuleneinheit 12 und die Empfangsspuleneinheit 21 einander entsprechende Konfigurationen auf. Obwohl die Konfiguration der Empfangsspuleneinheit 21 unten beschrieben wird, ist die Übertragungsspuleneinheit 12 in der gleichen Weise konfiguriert, wie die Empfangsspuleneinheit 21.Below are the transmission coil unit 12 and the receiving coil unit 21 described. In the embodiment, the transmission coil unit 12 and the receiving coil unit 21 corresponding configurations. Although the configuration of the receiving coil unit 21 will be described below, the transmission coil unit 12 configured in the same way as the receiving coil unit 21 ,

2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration der Empfangsspuleneinheit 21 schematisch darstellt. Die Empfangsspuleneinheit 21 weist einen Spulenkörper 210 und eine Spule 220 auf, die um den Spulenkörper 210 gewickelt ist. 2 shows a perspective view showing the configuration of the receiving coil unit 21 schematically represents. The receiver coil unit 21 has a bobbin 210 and a coil 220 on, around the bobbin 210 is wound.

Der Spulenkörper 210 stellt ein Spulenhalterungselement dar, das die Spule 2210 haltert und derart konfiguriert ist, dass ein plattenförmiger Ferritkern mit einem Harzelement 210b bedeckt ist. Der Spulenkörper 210 ist wie eine im Wesentlichen flache Platte ausgestaltet und weist ein Paar von Hauptoberflächen 211 und 212 auf, die einander gegenüberliegen. Der Spulenkörper 210 liegt der Gegenstückübertragungsspuleneinheit 12 (insbesondere den Hauptoberflächen seines Spulenkörpers) gegenüber, die auf der Fahrbahnoberfläche angeordnet ist. Die Hauptoberflächen 211 und 212 des Spulenkörpers 210 sind ungefähr parallel zur Fahrbahnoberfläche festgelegt. Die eine Hauptoberfläche 211 des Spulenkörpers 210 stellt eine oberseitige Oberfläche dar und liegt der Bodenfläche des elektrischen Fahrzeugs 5 gegenüber. Die andere Hauptoberfläche 212 stellt eine Bodenfläche dar und soll der Fahrbahnoberfläche gegenüberliegen.The bobbin 210 represents a coil support member that the coil 2210 holds and is configured such that a plate-shaped ferrite core with a resin member 210b is covered. The bobbin 210 is configured as a substantially flat plate and has a pair of major surfaces 211 and 212 on, which are opposite each other. The bobbin 210 lies the counterpart transmission coil unit 12 (In particular, the main surfaces of its bobbin), which is arranged on the road surface. The main surfaces 211 and 212 of the bobbin 210 are set approximately parallel to the road surface. The one main surface 211 of the bobbin 210 represents a top surface and is the bottom surface of the electric vehicle 5 across from. The other main surface 212 represents a floor surface and should face the road surface.

Die Spule 220 wird durch Wickeln eines Drahts 221 in Spiralform um den Spulenkörper herum gebildet. Drahtabschnitte, die jeweils einer Windung entsprechen, der um den Spulenkörper 210 gewickelten Spule 220 sind unter gleichen Abständen angeordnet.The sink 220 is by winding a wire 221 formed in spiral form around the bobbin. Wire sections, each corresponding to a turn around the bobbin 210 wound coil 220 are arranged at equal intervals.

Ein Litzendraht kann z. B. als Draht 221 der Spule 220 verwendet werden. Der Litzendraht stellt einen Draht dar, der durch Verdrillen mehrerer Drahtelemente gebildet wird, die Leiter darstellen, deren Oberflächen elektrisch isoliert sind. In der Ausführungsform sind mehrere Drahtelemente miteinander verdrillt, um einen Flachdraht mit rechteckigem Querschnitt zu bilden. Der Draht 221, der einen flachen Litzendraht mit rechteckigem Querschnitt darstellt, wird durch Abdecken mit einem Mantel geschützt. Die Struktur des Litzendrahts ist nicht auf einen flachen Litzendraht mit rechteckigem Querschnitt beschränkt und kann einen Litzendraht mit kreisförmigem Querschnitt darstellen.A stranded wire can z. B. as a wire 221 the coil 220 be used. The stranded wire represents a wire formed by twisting a plurality of wire elements, which are conductors whose surfaces are electrically insulated. In the embodiment, a plurality of wire elements are twisted together to form a flat wire of rectangular cross section. The wire 221 , which is a flat stranded wire with rectangular cross-section, is protected by covering with a jacket. The structure of the stranded wire is not limited to a flat stranded wire having a rectangular cross section and may be a stranded wire having a circular cross section.

Es wird nun die Gestalt des Spulenkörpers 210, der ein Merkmal der Ausführungsform darstellt, beschrieben. Insbesondere ist der Spulenkörper 210 in einer Schnittansicht senkrecht zur Achsenlinie der Spule 220 konfiguriert, dass er sich mit zunehmendem Abstand von seinem Mittelpunkt zu jedem Ende hin verjüngt. In dem Beispiel aus 2 weist der Spulenkörper 210 eine ungefähre elliptische Schnittgestalt auf und jede seiner Hauptoberflächen 211 und 212 ist ungefähr semi-elliptisch. Die oberseitige Hauptoberfläche 211 weist ungefähr eine semi-elliptische Gestalt auf, die sich nach oben verbreitert, und die Hauptoberfläche 212 am Boden weist ungefähr eine semi-elliptische Gestalt auf, die sich nach unten verbreitert.It will now be the shape of the bobbin 210 , which is a feature of the embodiment described. In particular, the bobbin 210 in a sectional view perpendicular to the axis line of the coil 220 configured to taper with increasing distance from its midpoint to each end. In the example off 2 has the bobbin 210 an approximate elliptical cut shape on and each of its major surfaces 211 and 212 is approximately semi-elliptical. The top-side main surface 211 has approximately a semi-elliptical shape widening upward and the major surface 212 at the bottom has approximately a semi-elliptical shape that widens downwards.

Der Spulenkörper 210 weist ferner Führungswände 213 auf, die jeweils benachbarte Drahtabschnitte voneinander trennen. Die Führungswände 213 stehen von jeder der Hauptoberflächen 211 und 212 des Spulenkörpers 210 ab. Parallel zur Drahtführung des um den Spulenkörper 210 gewickelten Drahts 221 sind mehrere Führungswände 213 bereitgestellt.The bobbin 210 also has guide walls 213 on, each separate the adjacent wire sections from each other. The guide walls 213 stand from each of the main surfaces 211 and 212 of the bobbin 210 from. Parallel to the wire guide of the bobbin 210 wound wire 221 are several guide walls 213 provided.

Jede Führungswand 213 ist derart gebildet, dass ihre Höhe, mit zunehmender Nähe zum Mittelpunkt des Spulenkörpers 210 abnimmt. Dies bedeutet, dass ihre Höhe mit abnehmendem Abstand zu jedem Ende zunimmt. Da der Spulenkörper 210 gemäß der Beschreibung oben derart ausgebildet ist, dass er sich mit zunehmender Nähe zu jedem Ende verjüngt, ändert sich die Höhe jeder Führungswand 213 indirekt proportional zur Dicke des Spulenkörpers 210. Aufgrund dieser entgegengesetzten Beziehung wird der Spulenkörper 210 (einschließlich der Führungswände 213) insgesamt derart gebildet, dass er eine ungefähr konstante Höhenverteilung aufweist.Every guide wall 213 is formed such that its height, with increasing proximity to the center of the bobbin 210 decreases. This means that their height increases with decreasing distance to each end. Since the bobbin 210 According to the description above, in such a way that it tapers with increasing proximity to each end, the height of each guide wall changes 213 indirectly proportional to the thickness of the bobbin 210 , Due to this opposite relationship, the bobbin 210 (including the guide walls 213 ) is formed in such a way that it has an approximately constant height distribution.

Wenn sich die Energieaufnahmevorrichtung 20 des elektrischen Fahrzeugs 5 der im Parkplatz installierten Energieversorgungseinrichtung 10 nähert und die Übertragungsspuleneinheit 12 und die Empfangsspuleneinheit 21 einander unter einem bestimmten Abstand gegenüberliegen, tritt in der Vorrichtung 1 zur kontaktlosen Energieübertragung zwischen der Übertragungsspuleneinheit 12 und der Empfangsspuleneinheit 21 eine elektromagnetische Resonanz auf, wodurch der Energieaufnahmevorrichtung 20 von der Energieversorgungseinrichtung 10 kontaktlos Energie zugeführt wird.When the energy intake device 20 of the electric vehicle 5 the energy supply system installed in the parking lot 10 approaches and the transmission coil unit 12 and the receiving coil unit 21 face each other at a certain distance, occurs in the device 1 for contactless energy transfer between the transmission coil unit 12 and the receiving coil unit 21 an electromagnetic resonance, whereby the energy absorbing device 20 from the power supply device 10 contactless energy is supplied.

In der oben beschriebenen Ausführungsform umfasst die Empfangsspuleneinheit 21 den im Wesentlichen flachen plattenförmigen Spulenkörper 210, der das Paar einander gegenüberlieger Hauptoberflächen 211 und 212 aufweist, und die Spule 220, die spiralförmig um den Spulenkörper 210 gewickelt ist. Der Spulenkörper 210 weist im Schnitt eine ungefähre elliptische Gestalt auf und seine oberseitigen und unterseitigen Hauptoberflächen 211 und 212 sind von annähernd semi-elliptischer Gestalt, die sich entsprechend nach oben und unten verbreitern. Diese semi-elliptischen Hauptoberflächen 211 und 212 fungieren als Spannungsanlegungsbereiche, an die Drahtabschnitte der Spule 220 eine mechanische Spannung anzulegen.In the embodiment described above, the receiving coil unit comprises 21 the substantially flat plate-shaped bobbin 210 that make up the pair of main surfaces opposite each other 211 and 212 has, and the coil 220 spiraling around the bobbin 210 is wound. The bobbin 210 has an approximate elliptical shape in section and its top and bottom major surfaces 211 and 212 are of approximately semi-elliptical shape, widening up and down accordingly. These semi-elliptical main surfaces 211 and 212 act as voltage application areas to the wire sections of the coil 220 to apply a mechanical stress.

Mit der obigen Konfiguration legt jede der Hauptoberflächen 211 und 212 als Spannungsanlegungsbereiche an die entsprechenden Drahtabschnitte der Spule 220 eine mechanische Spannung an. Demzufolge nimmt die Spule 220 (der Draht 221) gemäß der Darstellung in 3 Kräfte auf, die sie zur Innenseite des Spulenkörpers 210 ziehen. Dadurch kann eine Situation verhindert werden, wonach Abschnitte des Drahts 221 der Spule 220 von der unteren Hauptoberfläche 212 getrennt werden und von der oberen Hauptoberfläche 211 herabhängen oder nach oben abstehen. Als ein Ergebnis kann eine Änderung der Induktivität unterdrückt werden. Der Draht 221 kann ferner in einem beschränkten Raum effizient gewickelt sein.With the above configuration sets each of the main surfaces 211 and 212 as voltage application areas to the corresponding wire sections of the coil 220 a mechanical tension. As a result, the coil picks up 220 (the wire 221 ) as shown in 3 Forces it to the inside of the bobbin 210 pull. This can prevent a situation involving portions of the wire 221 the coil 220 from the lower main surface 212 be separated and from the upper main surface 211 hang down or stand up. As a result, a change of the inductance can be suppressed. The wire 221 may also be efficiently wound in a limited space.

Da die Hauptoberflächen 211 und 212 in der Ausführungsform jeweils semi-elliptisch sind, dient jede davon als Spannungsanlegungsbereich. Bemerkenswerter Weise tritt jedoch das Phänomen des Herunterhängens aufgrund des Eigengewichts an der Seite der unteren Hauptoberfläche 212 auf. Demzufolge kann lediglich die Hauptoberfläche 212 des Spulenkörpers 210, die am Boden angeordnet ist, wenn die Empfangsspuleneinheit 21 installiert ist, eine semi-elliptische Gestalt aufweisen. Die Bearbeitungseffizienz kann jedoch bei semi-elliptischen Hauptoberflächen 211 und 212 erhöht werden, da beim Anordnen der Empfangsspuleneinheit 21 nicht unbedingt auf die vertikale Orientierung zu achten ist. Es kann effizient verhindert werden, dass sich Abschnitte des Drahts 221 von der oberen Hauptoberfläche 211 abheben.Because the main surfaces 211 and 212 in the embodiment, each are semi-elliptical, each serves as a voltage application area. Remarkably, however, the phenomenon of hanging down due to the dead weight occurs at the lower main surface side 212 on. As a result, only the main surface can 212 of the bobbin 210 which is located on the ground when the receiving coil unit 21 is installed, have a semi-elliptical shape. However, the processing efficiency may be at semi-elliptical major surfaces 211 and 212 can be increased because when arranging the Empfangsspuleneinheit 21 not necessarily pay attention to the vertical orientation. It can be efficiently prevented from becoming sections of the wire 221 from the upper main surface 211 take off.

In der Ausführungsform wird der Spulenkörper 210 zur Trennung benachbarter Drahtabschnitte weiterhin mit Führungswänden 213 bereitgestellt, die von den Hauptoberflächen 211 und 212 abstehen.In the embodiment, the bobbin 210 for separating adjacent wire sections continue with guide walls 213 provided by the main surfaces 211 and 212 protrude.

In dieser Konfiguration können die Führungswände 213 beim Wickeln des Drahts 221 als Führungen verwendet werden. Dies ermöglicht eine Zunahme in der Bearbeitungseffizienz beim Wickeln des Drahts 221 und beim Platzieren einzelner Drahtabschnitte unter geeigneten Abständen.In this configuration, the guide walls 213 while winding the wire 221 be used as guides. This allows an increase in the processing efficiency when winding the wire 221 and placing individual wire sections at appropriate distances.

In der Ausführungsform ist die Höhe jeder Führungswand 213 festgelegt, so dass sie mit zunehmendem Abstand vom Mittelpunkt des Spulenkörpers 210 zunimmt.In the embodiment, the height of each guide wall is 213 set so that they increase with distance from the center of the bobbin 210 increases.

Da der Spulenkörper 210 eine elliptische Gestalt aufweist, ist er gemäß der Ausführungsform an jedem Ende dünner als am Mittelpunkt. Auf diese Weise können die Führungswände 213 an jedem Ende des Spulenkörpers 210 bei insgesamt gleicher Dimension des Spulenkörpers 210 (einschließlich der Führungswände 213) hoch gesetzt werden. In dieser Weise können die Führungswände 213 an jedem Ende des Spulenkörpers 210 als Ganzes unterdrückt werden. Da demzufolge eine erforderliche Höhe der Führungswände 213 sicher gestellt wird, wird den Führungswände 213 geeignet die Fähigkeit verliehen, die Stellung der Spule 220 zu begrenzen.Since the bobbin 210 has an elliptical shape, it is thinner according to the embodiment at each end than at the center. In this way, the guide walls can 213 at each end of the bobbin 210 with a total of the same dimension of the bobbin 210 (including the guide walls 213 ) are set high. In this way, the guide walls 213 at each end of the bobbin 210 be suppressed as a whole. As a result, a required height of the guide walls 213 Be sure is the guide walls 213 appropriately given the ability to adjust the position of the coil 220 to limit.

Die Spannungsanlegungsbereiche zur Anlegung einer mechanischen Spannung an die Drahtabschnitte der Spule 220 werden bei dem gemäß der Ausführungsform eingesetztem Spulenkörper 210 dadurch realisiert, dass das Paar von Hauptoberflächen 211 und 212 semi-elliptisch gebildet wird. Das Verfahren zur Realisierung der Spannungsanlegungsbereiche ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann in anderen Arten umgesetzt sein. Obwohl die Führungswände 213 in der folgenden Beschreibung unterdrückt werden, können diese bereitgestellt sein.The voltage application areas for applying a mechanical stress to the wire sections of the coil 220 be in the bobbin used according to the embodiment 210 realized by that the pair of main surfaces 211 and 212 is formed semi-elliptical. However, the method for realizing the voltage application areas is not limited to this and may be implemented in other ways. Although the guide walls 213 can be suppressed in the following description, they may be provided.

4 und 5 zeigen erläuternde Ansichten, die eine Modifizierung der Empfangsspuleneinheit 21 darstellen. Bei dem in dieser Figur gezeigten Beispiel wird ein Draht 221 mit einem kreisförmigen Querschnitt verwendet. Insbesondere ist ein Paar von Hauptoberflächen 211 und 212 eben und jedes ist mit einem Spannungsanlegungsbereich 214 gebildet. Jeder Spannungsanlegungsbereich 214 ist am Mittelpunkt der entsprechenden Hauptoberflächen 211 und 212 als konvexer Vorsprung der Hauptoberfläche 211 oder 212 gebildet, so dass er sich durchgehend in einer Richtung parallel zur Axialrichtung einer Spule 220 erstreckt. 4 and 5 4 are explanatory views showing a modification of the receiving coil unit 21 represent. In the example shown in this figure, a wire becomes 221 used with a circular cross-section. In particular, a pair of main surfaces 211 and 212 just and every one is with a voltage application area 214 educated. Each voltage application area 214 is at the midpoint of the corresponding major surfaces 211 and 212 as a convex projection of the main surface 211 or 212 formed so that it is continuous in a direction parallel to the axial direction of a coil 220 extends.

Mit dieser Konfiguration legen die Spannungsanlegungsbereiche 214 eine mechanische Spannung an die Drahtabschnitte der Spule 220 an, wodurch die Spule 220 (der Draht 221) Kräfte aufnimmt, die sie zur Innenseite des Spulenkörpers 210 ziehen. Als ein Ergebnis kann vermieden werden, dass Abschnitte des Drahts 221 der Spule 220 von der unteren Hauptoberfläche 212 getrennt werden und nach unten hängen oder von der oberseitigen Hauptoberfläche 211 abstehen.With this configuration lay the voltage application areas 214 a mechanical stress on the wire sections of the coil 220 on, causing the coil 220 (the wire 221 ) Absorbs forces that cause it to the inside of the bobbin 210 pull. As a result, portions of the wire can be avoided 221 the coil 220 from the lower main surface 212 be separated and hang down or from the top-side main surface 211 protrude.

Gemäß der obigen Beschreibung können die Spannungsanlegungsbereich 214 nicht nur durch eine Zunahme der Dicke der gesamten Hauptoberflächen 211 und 212 realisiert werden (so dass sie semi-elliptische Gestalten annehmen), sondern auch unter Verwendung von entsprechenden Abschnitten der Hauptoberflächen 211 und 212. Die Gestalt der gesamten Hauptoberflächen 211 und 212 ist, vorzugsweise zum Schutz des Drahts 221, verbreitert, da jeder Abschnitt des Drahts 221 mit jeder der Hauptoberflächen 211 und 212 über seine gesamte Länge in Kontakt steht und folglich verteilt sich die mechanische Spannung über seine gesamte Länge.According to the above description, the voltage application range 214 not only by an increase in the thickness of the entire main surfaces 211 and 212 be realized (so that they assuming elliptical shapes), but also using corresponding portions of the major surfaces 211 and 212 , The shape of the entire main surfaces 211 and 212 is, preferably for the protection of the wire 221 , widened, as every section of the wire 221 with each of the main surfaces 211 and 212 is in contact over its entire length and consequently the mechanical stress is distributed over its entire length.

In der in 4 dargestellten Modifizierung sind die Hauptoberflächen 211 und 212 mit den entsprechenden Spannungsanlegungsbereichen 214 gebildet. Unter Beachtung, dass ein Herabhängen aufgrund des Eigengewichts an der Seite der unteren Oberfläche auftreten kann, kann lediglich die Hauptoberfläche 212 des Spulenkörpers 210, die am Boden angeordnet ist, wenn die Aufnahmespuleneinheit 21 installiert wird, mit dem Spannungsanlegungsbereich 214 gebildet werden.In the in 4 Modification shown are the main surfaces 211 and 212 with the appropriate voltage application ranges 214 educated. Considering that sagging due to the dead weight may occur on the side of the lower surface, only the main surface may be 212 of the bobbin 210 which is located at the bottom when the take-up reel unit 21 is installed with the voltage application area 214 be formed.

Obwohl die Vorrichtung zur kontaktlosen Energieübertragung gemäß der Ausführungsform oben beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt und es sind verschiedene Modifizierungen möglich, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Es ist nicht nur die Vorrichtung zur kontaktlosen Energieübertragung Teil der Erfindung, sondern auch die darin eingesetzte Spuleneinheit. Obwohl die Ausführungsform hauptsächlich auf die Konfiguration der Empfangsspuleneinheit gerichtet ist, kann die Übertragungsspuleneinheit mit der gleichen Konfiguration bereitgestellt sein; es genügt, dass eine davon die oben beschriebene Konfiguration aufweist.Although the non-contact power transmission device according to the embodiment has been described above, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications are possible without departing from the scope of the invention. It is not only the contactless energy transfer device part of the invention, but also the coil unit used therein. Although the embodiment is mainly directed to the configuration of the receiving coil unit, the transmitting coil unit may be provided with the same configuration; it suffices that one of them has the configuration described above.

Die Merkmale der oben beschriebenen Spuleneinheit und der Vorrichtung zur kontaktlosen Energieübertragung gemäß der Erfindung sind unten anhand der Gegenstände [1]–[5] knapp zusammengefasst:

  • [1] Eine Spuleneinheit (12, 21) zum Übertragen von Energie zu einer Gegenstückspule oder zur Aufnahme von Energie, die von der Gegenstückspule übertragen wird, wobei die Spuleneinheit umfasst: ein Spulenhalterungselement (Spulenkörper 210) mit einem Paar von einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen (211, 212); und eine Spule (Draht 221), die um das Spulenhalterungselement (Spulenkörper 210) gewickelt ist, wobei eine (212) der Hauptoberflächen des Spulenhalterungselements (Spulenkörper 210) einen Spannungsanlegungsbereich aufweist, der eine mechanische Spannung an Drahtabschnitte der Spule (Draht 221) anlegt.
  • [2] Die Spuleneinheit (12, 21) gemäß Gegenstand [1], wobei der Spannungsanlegungsbereich durch eine (212) der Hauptoberflächen konfiguriert wird, die eine annähernd semi-elliptische Gestalt aufweist.
  • [3] Die Spuleneinheit (12, 21) gemäß Gegenstand [1] oder [2], wobei das Spulenhalterungselement (Spulenkörper 210) Führungswände (213) aufweist, die von der einen (212)f der Hauptoberflächen abstehen, um benachbarte Drahtabschnitte voneinander zu trennen.
  • [4] Die Spuleneinheit (12, 21) gemäß Gegenstand [3], wobei eine Höhe von jeder der Führungswände (213) festgelegt ist, so dass sie mit zunehmendem Abstand von einem Mittelpunkt des Spulenhalterungselements (Spulenkörper 210) zunimmt.
  • [5] Eine Vorrichtung (1) zur kontaktlosen Übertragung von Energie, umfassend: eine Übertragungsspuleneinheit (12), die zur Übertragung von Energie konfiguriert ist; und eine Empfangsspuleneinheit (21), die zur Aufnahme von Energie konfiguriert ist, die von der Übertragungsspuleneinheit (12) übertragen wird, wobei die Übertragungsspuleneinheit (12) und/oder die Empfangsspuleneinheit (21) die Spuleneinheit (12, 21) gemäß einem der Gegenstände [1] bis [4] darstellt.
The features of the above-described coil unit and the contactless energy transfer device according to the invention are briefly summarized below with reference to objects [1] - [5]:
  • [1] A coil unit ( 12 . 21 ) for transmitting power to a counterpart coil or for receiving energy transmitted from the counterpart spool, the spool unit comprising: a spool support member (spool 210 ) with a pair of opposed major surfaces ( 211 . 212 ); and a coil (wire 221 ) which surround the coil support element (bobbin 210 ), one ( 212 ) of the main surfaces of the bobbin holding member (bobbin 210 ) has a voltage application region which applies a mechanical stress to wire sections of the coil (wire 221 ) applies.
  • [2] The coil unit ( 12 . 21 ) according to item [1], wherein the voltage application range is represented by a 212 ) of the main surfaces is configured, which has an approximately semi-elliptical shape.
  • [3] The coil unit ( 12 . 21 ) according to the subject [1] or [2], wherein the coil support member (bobbin 210 ) Guide walls ( 213 ), which from the one ( 212 ) of the main surfaces to separate adjacent wire sections from each other.
  • [4] The coil unit ( 12 . 21 ) according to item [3], wherein a height of each of the guide walls ( 213 ) is set so that they with increasing distance from a center of the coil support member (bobbin 210 ) increases.
  • [5] A device ( 1 ) for contactless transmission of energy, comprising: a transmission coil unit ( 12 ) configured to transfer energy; and a receiving coil unit ( 21 ) configured to receive energy received from the transmission coil unit ( 12 ), wherein the transmission coil unit ( 12 ) and / or the receiver coil unit ( 21 ) the coil unit ( 12 . 21 ) according to any one of items [1] to [4].

Obwohl die Erfindung mit Bezug auf die spezielle Ausführungsform detailliert beschrieben wurde, ist es ersichtlich, dass Änderungen und Modifizierungen möglich sind, ohne vom Gedanken und Rahmen der Erfindung abzuweichen.Although the invention has been described in detail with reference to the specific embodiment, it will be understood that changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung No. 2013-238979 , die am 19. November 2013 eingereicht wurde und deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.The present application is based on Japanese Patent Application No. 2013-238979 filed on Nov. 19, 2013, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die Erfindung stellt einen Vorteil des engen Kontakts zwischen dem Spulenhalterungselement und der Spule bereit. Durch Bereitstellung dieses Vorteils ist die Erfindung nützlich, wenn sie auf Spuleneinheiten und Vorrichtungen für kontaktlose Energieübertragung angewendet wird.The invention provides an advantage of the close contact between the coil support member and the coil. By providing this advantage, the invention is useful when applied to coil units and contactless energy transfer devices.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtung zur kontaktlosen EnergieübertragungDevice for contactless energy transmission
55
elektrisches Fahrzeugelectric vehicle
66
Batteriebattery
1010
EnergieversorgungseinrichtungPower supply means
1111
HochfrequenzenergiequelleHigh frequency power source
1212
ÜbertragungsspuleneinheitTransmission coil unit
1313
Übertragungskabel (seitens der Energiequelle)Transmission cable (from the power source)
2020
EnergieaufnahmevorrichtungEnergy absorbing device
2121
EmpfangsspuleneinheitReceiving coil unit
2222
Gleichrichterrectifier
2323
Übertragungskabel (seitens des Energieempfängers)Transmission cable (on the part of the energy receiver)
210210
Kabelkörpercable body
210a210a
Ferritkernferrite
210b210b
Harzelementresin member
211211
Hauptoberflächemain surface
212212
Hauptoberflächemain surface
213213
Führungswandguide wall
214214
SpannungsanlegungsbereichVoltage application area
220220
SpuleKitchen sink
221221
Drahtwire

Claims (5)

Spuleneinheit zum Übertragen von Energie zu einer Gegenstückspule oder zur Aufnahme von Energie, die von der Gegenstückspule übertragen wird, wobei die Spuleneinheit umfasst: ein Spulenhalterungselement mit einem Paar von einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen; und eine Spule, die um das Spulenhalterungselement gewickelt ist, wobei eine der Hauptoberflächen des Spulenhalterungselements einen Spannungsanlegungsbereich aufweist, der eine mechanische Spannung an Drahtabschnitte der Spule anlegt.Coil unit for transferring energy to a counterpart coil or for receiving energy transferred from the counterpart coil, the coil unit comprising: a coil support member having a pair of opposed major surfaces; and a coil wound around the coil support member, wherein one of the main surfaces of the coil support member has a voltage application region that applies a stress to wire portions of the coil. Spuleneinheit nach Anspruch 1, wobei der Spannungsanlegungsbereich durch eine der Hauptoberflächen mit einer annähernd semi-elliptischen Gestalt konfiguriert ist.The coil unit of claim 1, wherein the voltage application region is configured by one of the major surfaces having an approximately semi-elliptical shape. Spuleneinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Spulenhalterungselement Führungswände aufweist, die von der einen der Hauptoberflächen abstehen, um benachbarte Drahtabschnitte voneinander zu trennen.The coil unit according to claim 1 or 2, wherein the coil support member has guide walls protruding from the one of the main surfaces to separate adjacent wire portions from each other. Spuleneinheit nach Anspruch 3, wobei eine Höhe von jeder der Führungswände festgelegt ist, so dass sie mit zunehmendem Abstand von einem Mittelpunkt des Spulenhalterungselements zunimmt.The coil unit of claim 3, wherein a height of each of the guide walls is set to increase with increasing distance from a center of the coil support member. Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie, umfassend: eine Übertragungsspuleneinheit, die zur Übertragung von Energie konfiguriert ist; und eine Empfangsspuleneinheit, die zur Aufnahme von Energie konfiguriert ist, die von der Übertragungsspuleneinheit übertragen wird, wobei die Übertragungsspuleneinheit und/oder die Empfangsspuleneinheit die Spuleneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist.Apparatus for contactless transmission of energy, comprising: a transmission coil unit configured to transmit energy; and a reception coil unit configured to receive power transmitted from the transmission coil unit, wherein the transmission coil unit and / or the reception coil unit is the coil unit according to one of claims 1 to 4.
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