JP2007012806A - 非接触給電用ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】 巻線を巻く場合の作業性がよく、磁性体コアの製造と巻線を巻く作業とを平行して行うことができ、また、部品点数が少なく、安価に製造することができ、更に、巻線が給電線に接触した場合に破損する虞がない非接触給電用ピックアップを提供する。
【解決手段】 巻線５、５の中心に嵌合孔８ａ、８ａを有するように、巻線５、５をエポキシ系樹脂でモールドし、磁性体コア２の脚部４、４を巻線５、５をモールドするエポキシ系樹脂の嵌合孔８ａ、８ａに挿入して嵌合させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、給電線を流れる交流電流により誘起される電力により、給電線と物理的に非接触の状態で、負荷への給電を行う非接触給電装置に用いられる非接触給電用ピックアップに関する。

非接触給電装置が備える非接触給電用ピックアップ（以下、ピックアップという）は、交流電流が流れる給電線から物理的に非接触の状態で受電するための巻線と、コ字形、Ｃ字形、Ｅ字形又はＨ字形等の断面形状を有し、巻線が設けられる磁性体コアとで構成されている。ピックアップの巻線にはコンデンサが接続され、巻線及びコンデンサの共振回路によって、給電線に流れる交流電流により発生する誘導起電力を電力として効率よく得ることができる。

図１０は、従来のピックアップの構成を示す斜視図であり、図１１は、従来の非接触給電装置の構成を示す模式的断面図である。図において５１はピックアップであり、ピックアップ５１は、２つの略矩形の板状の脚部５４、５４を、略矩形の板状の連結部５３で連結した態様の、断面が略コ字形をなす磁性体コア５２と、磁性体コア５２の脚部５４、５４にそれぞれ巻回してある巻線５５、５５とを有する。巻線５５、５５はリッツ線を巻回したものであり、各巻線５５、５５の両端部５６、５６は、一端ずつを半田処理を行って絶縁被膜を焼き溶かし、図示しない圧着端子をそれぞれ取り付け、各圧着端子をネジ止めして１つの巻線を形成しており、また、それぞれの他端は共振用のコンデンサを有する受電回路に接続される。また、非接触給電装置においてピックアップ５１は、脚部５４、５４の間に給電線２０が位置し、給電線２０と巻線５５、５５とが所定の間隔を隔てて対向するように配される。

従来のピックアップ５１は、略コ字形をなす磁性体コア５２に巻線５５、５５を巻く構成であるため、巻線５５、５５を巻く作業の作業性が悪く、また、磁性体コア５２の完成後でなければ巻線５５、５５を巻く作業が行えないという問題があった。また、実際には、巻線５５、５５を磁性体コア５２に巻く場合に、巻線５５、５５と磁性体コア５２とを絶縁するために、まず磁性体コア５２に図示しない絶縁テープを巻き、その上に巻線５５、５５を巻く必要があった。

特許文献１においては、平板部の両側端部及び中央部から延びる中央脚部及び２つの両側端部脚部を有し、断面が略Ｅ字形をなすコア本体と、環状のボビンの周囲に巻回された巻線とを備え、ボビンをコア本体の中央脚部に嵌合させることで、コア本体に巻線を固定する非接触給電用受電コアが提案されている。これにより、巻線はボビンに巻く構成であるため、作業性がよく、また、コア本体の製造と巻線を巻く作業とを平行して行うことができるため、非接触給電用受電コアの製造期間を短縮できる。

また、特許文献２においては、内部磁性体コア及び２つの外部磁性体コアを有し、断面が略Ｅ字形をなす磁性体コアと、磁性体コアの内部磁性体コアに嵌合する環状のボビンの周囲に巻回された２次巻線と、内部磁性体コア及び外部磁性体コアの間の空隙にそれぞれ配された一次給電線とを備える非接触給電装置が提案されている。この非接触給電装置も、特許文献１に記載の非接触給電用受電コアと同様の効果を得ることができる。
特開２０００−１５０２７４号公報 特開平１１−５４３４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の非接触給電用受電コア及び特許文献２に記載の非接触給電装置においては、巻線を巻き付けるためのボビンが必要であるため、構成部品数が多く、コストが高いという問題がある。また、ボビンを製作するための金型が必要であるため、更にコストが高いという問題がある。

また、従来のピックアップにおいては、巻線を巻く作業に関する問題以外に、２つの脚部５４、５４にそれぞれ巻線５５、５５を巻回し、巻線５５、５５の一端ずつに半田処理を行って絶縁被膜を焼き溶かし、圧着端子をそれぞれ取り付けてネジ止めする必要があるため、製造工程が複雑であるという問題がある。また、高周波電流を流すため、半田処理を行った部分では、受電する電力の損失が大きいという問題がある。

また、従来のピックアップ、特許文献１に記載の非接触給電用受電コア及び特許文献２に記載の非接触給電装置においては、巻線が露出した状態であるため、例えば給電線に接触した場合に、巻線の絶縁被膜が破れてショートする又は巻線自体が断線する等の破損が起こる虞があるという問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、巻線を合成樹脂によりモールドし、合成樹脂でモールドされた巻線を磁性体コアに嵌合させて固定する構成とすることにより、巻線を巻く作業の作業性がよく、磁性体コアの製造と巻線を巻く作業とを平行して行うことができ、ボビンに巻き線を巻く場合と比較して部品点数が少なく安価に製造することができ、巻線が合成樹脂で保護されるため破損する虞がなく、磁性体コアと巻線とを絶縁するための絶縁テープを巻く必要がなく、また、合成樹脂でモールドされた複数の巻線を、合成樹脂でモールドされていない接続線により接続する構成とすることにより、巻線間の距離が調整しやすい非接触給電用ピックアップを提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、複数の巻線及び接続線を連続する１本のリッツ線で構成することにより、複数の巻線の端部を半田処理して絶縁被膜を焼き溶かし、圧着端子を取り付けてネジ止めして巻線を接続する必要がないため製造工程を簡略化でき、また、半田処理を行った部分にて電力の損失が起こることを防止できる非接触給電用ピックアップを提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、接続線及び接続線で接続される巻線の端部を絶縁材で被覆し、絶縁材の両端を巻線と共に合成樹脂によりモールドすることにより、モールドを行う場合に、巻線をモールドするための合成樹脂が接続線に浸透し、接続線が合成樹脂で固まることを防止できる非接触給電用ピックアップを提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、巻線と共に温度センサを合成樹脂によりモールドする構成とすることにより、温度センサを用いて巻線の温度を測定して、動作に伴って発生する熱により非接触給電装置の温度が上昇して誤動作又は装置の破壊等が起こることを防止することができ、また、温度センサの脱落及び破壊等を合成樹脂によるモールドで防止できる非接触給電用ピックアップを提供することにある。

第１発明に係る非接触給電用ピックアップは、複数の脚部及び該脚部を連結する連結部を有する磁性体コアと、該磁性体コアの前記脚部に嵌合してある巻線とを備え、給電線を流れる電流により前記巻線に誘起される電力を負荷に供給する非接触給電用ピックアップにおいて、前記巻線を複数備え、それぞれの前記巻線は、前記脚部が嵌合する嵌合孔を有するように、合成樹脂によりモールドしてあり、複数の前記巻線は、合成樹脂によりモールドされていない接続線により接続してあり、前記嵌合孔に前記脚部を嵌合させてあることを特徴とする。

本発明においては、巻線に嵌合孔を有するように、巻線を合成樹脂でモールドし、磁性体コアの脚部を巻線の合成樹脂の嵌合孔に挿入して嵌合させる。これにより、磁性体コアと巻線とを別に製作して、簡単に磁性体コアに巻線を固定できる。また、合成樹脂でモールドされた複数の巻線を、合成樹脂でモールドされていない接続線によって接続する構成とする。複数の巻線は接続線にて接続されているのみであるため、磁性体コアの脚部に対応して、巻線間の距離を簡単に調整できる。

第２発明に係る非接触給電用ピックアップは、複数の前記巻線及び前記接続線が、連続する一本の線よりなることを特徴とする。

本発明においては、複数の巻線及び巻線を接続する接続線を連続する１本のリッツ線で構成する。これにより、複数の巻線を接続するために半田処理を行って絶縁被膜を焼き溶かし、圧着端子を取り付けてネジ止めしなくてよいため、簡単に製造できる。また、リッツ線を半田処理しないため、電力の損失を低減できる。

第３発明に係る非接触給電用ピックアップは、前記接続線及び前記接続線により接続された前記巻線の端部が、絶縁材により被覆してあり、前記巻線の端部を被覆する絶縁材は、前記巻線と共に合成樹脂によりモールドしてあることを特徴とする。

本発明においては、接続線及び接続線で接続される巻線の端部を絶縁材で被覆し、絶縁材の両端を巻線と共に合成樹脂によりモールドする。絶縁材の両端がモールドの中に入ることにより、巻線をモールドするための合成樹脂が接続線に浸透しにくくなり、接続線が合成樹脂で固まることがない。

第４発明に係る非接触給電用ピックアップは、前記巻線と共に合成樹脂によりモールドされた温度センサを備えることを特徴とする。

本発明においては、温度センサを巻線と共に合成樹脂によりモールドしておき、動作に伴う巻線の温度上昇を正確に検出する。温度センサを合成樹脂でモールドしておくことで、温度センサが非接触給電用ピックアップから脱落する虞がない。

第１発明による場合は、巻線を合成樹脂によりモールドし、合成樹脂でモールドされた巻線を磁性体コアに嵌合させて固定する構成とすることにより、巻線を巻く作業の作業性がよく、磁性体コアの製造と巻線を巻く作業とを別に行うことができるため、製造期間を短くすることができる。また、磁性体コアと巻線とが合成樹脂によって絶縁されるため、磁性体コアに絶縁テープを巻く必要がない。また、ボビンに巻線を巻く場合と比較して、巻線を合成樹脂でモールドする構成は、安価に製造することができる。また、巻線が合成樹脂で保護されるため、給電線、給電線の支持具及びレール等に接触して巻線が破損することを防止することができる。更に、合成樹脂でモールドされた複数の巻線を、合成樹脂でモールドされていない接続線により接続する構成とすることにより、磁性体コアに設けられた複数の脚部に合成樹脂でモールドされた巻線を嵌合させる場合に、磁性体コアの脚部に応じて巻線間の距離を簡単に調整できる。

第２発明による場合は、複数の巻線及び巻線を接続する接続線を１本のリッツ線で構成することにより、複数の巻線の端部を半田処理して絶縁被膜を焼き溶かし、圧着端子を取り付けてネジ止めして巻線を接続する必要がなく、製造工程を簡略化できるため、非接触給電用ピックアップを低コストで製造できる。また、リッツ線の半田処理箇所が減るため、電力の損失を低減することができる。

第３発明による場合は、接続線及び接続線で接続される巻線の端部を絶縁材で被覆し、絶縁材の両端を巻線と共に合成樹脂によりモールドすることにより、モールドを行う場合に、巻線をモールドするための合成樹脂が接続線に浸透し、接続線が合成樹脂で固まることを防止できるため、モールド後に巻線間の距離の調整を確実に行うことができる。

第４発明による場合は、巻線と共に温度センサを合成樹脂によりモールドする構成とすることにより、動作に伴う巻線の温度上昇を正確に検出することができるため、非接触給電用ピックアップを動作させた場合の安全性を高めることができる。また、温度センサが合成樹脂により保護されるため、温度センサが非接触給電用ピックアップから脱落する、及び給電線に接触して破損する等の虞がない。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係る非接触給電用ピックアップの構成を示す斜視図である。図２は同正面図であり、図３は同側面図であり、また、図４は同分解斜視図である。図５は、本発明に係る非接触給電用ピックアップを用いた非接触給電装置の構成を示す模式的断面図である。

図において１は非接触給電装置のピックアップであり、非接触給電装置の給電線２０を流れる交流電流により発生する誘導起電力をピックアップ１にて電力として受電するものである。ピックアップ１は断面が略コ字形をなす磁性体コア２を備えており、磁性体コア２は、２つの長方形板状の脚部４、４の長辺側の一端を、長方形板状の連結部３によって連結して、断面を略コ字形にしたものであり、連結部３及び脚部４、４は磁性体の材料により製造されている。

また、ピックアップ１は、電力を受電するための共振回路の一部をなす２つの巻線５、５を備えている。巻線５、５は１本のリッツ線の両側をそれぞれ巻回して巻線を２つ形成したものであり、２つの巻線５、５の一端が接続線６によって電気的に接続されている。また、２つの巻線５、５の他端は図示しないコンデンサを有する受電回路に接続され、巻線５、５及び受電回路のコンデンサにより共振回路を形成するようにしてある。

また、巻線５、５はエポキシ系樹脂によってそれぞれモールドされており、エポキシ系樹脂によるモールド部８、８は、巻線５、５の中心が貫通するように、中心に嵌合孔８ａ、８ａが形成された略長方形の環状に形成してある。モールド部８、８の嵌合孔８ａ、８ａは、略長方形の開口を有しており、磁性体コア２の脚部４、４を挿入して嵌合することができる大きさに形成してある。なお、２つの巻線５、５を接続する接続線６はエポキシ系樹脂によってモールドされておらず、モールド部８、８の嵌合孔８ａ、８ａが形成されている面の一面側に、嵌合孔８ａ、８ａの開口の一短辺側の端部から、接続線６及び巻線５、５の端部５ａ、５ａが露出するようにしてある。よって、接続線６は、２つの巻線５、５をモールドする２つのモールド部８、８を、それぞれの端部にて掛け渡すように設けてある。

図６は、本発明に係る非接触給電用ピックアップの接続線６の構成を示す模式的透視図であり、モールド部８、８を透視している。図６において（ａ）は側面透視図であり、（ｂ）は正面透視図である。また、図６においては、巻線５、５、接続線６及びモールド部８、８を図示しており、磁性体コア２及び巻線５、５の端部５ａ、５ａは図示を省略している。

エポキシ系樹脂によってモールドされない接続線６は、ゴム又はビニール等により成形された管状の絶縁チューブ６ａにより被覆されている。絶縁チューブ６ａは、巻線５、５の一部を被覆する程度に接続線６よりも長くしてあり、絶縁チューブ６ａの両端はモールド部８、８に埋没してある。また、接続線６の長さは、巻線５、５をモールドするモールド部８、８に形成された嵌合孔８ａ、８ａの間の距離が、磁性体コア２の脚部４、４の間の距離に等しい距離、又は脚部４、４の間の距離より若干長い程度にしてあり、できるだけ短くすることが望ましい。

また、ピックアップ１は温度センサ７を備えており、非接触給電装置の動作に伴う巻線５、５の温度上昇を温度センサ７により検知して、非接触給電装置の動作を停止する又は給電を行う電力の量を減少させる等の処理を行うことができる。温度センサ７は、２つの巻線５、５の一方と共にエポキシ系樹脂によりモールド部８、８にモールドしてある。

図７は、温度センサ７の構成を示す模式図である。温度センサ７は、感温リードスイッチを用いた温度センサであり、２つのリード７ａ、７ａと、図示しない感温フェライト及び永久磁石とを備えている。２つのリード７ａ、７ａはそれぞれ薄い板状の磁性体であり、微小な隙間を開けて対向配置してある。感温フェライトは一定の温度を境界に透磁率が変化する物質であり、感温フェライトの透磁率の変化に応じて２つのリード７ａ、７ａを吸着又は離反させることで、温度センサ７はスイッチのオン／オフを行う。

図８は、本発明に係る非接触給電用ピックアップの温度センサ７の配設位置を説明する説明図であり、（ａ）はピックアップ１の側面図であり、（ｂ）はピックアップ１の正面図である。図８においては、ピックアップ１の周辺に発生する磁界の向きを一点鎖線の矢印にて図示してあり、また、巻線５、５の端部５ａ、５ａは図示を省略している。

温度センサ７は、内部に備えるリード７ａ、７ａがピックアップ１に発生する磁界の向きに略垂直に交差するように配され、巻線５、５と共にエポキシ系樹脂によってモールドしてある。ピックアップ１の磁界は、磁性体コア２の正面断面のコ字形に沿う方向に発生するため、温度センサ７のリード７ａ、７ａが、モールド部８、８の嵌合孔８ａ、８ａの貫通方向と略直交するように、温度センサ７を配設すればよい。温度センサ７を外部の磁界の向きに略垂直に交差するように配設することで、温度センサのリード７ａ、７ａ、フェライト及び永久磁石による磁気回路が、外部の磁界の影響を受けにくくできるため、温度センサ７の温度検知の誤差を少なくすることができる。

以上の構成の非接触給電用ピックアップにおいては、磁性体コア２の製作と、巻線５、５の巻回し及びエポキシ系樹脂によるモールドとを別に行い、その後、磁性体コア２の脚部４、４をモールド部８、８に形成された嵌合孔８ａ、８ａに挿通して、ピックアップ１の組み立てを行う。このとき、エポキシ系樹脂でモールドされた巻線５、５が磁性体コア２から抜け落ちることがないように、磁性体コア２及びモールド部８、８を接着剤で接着して固定する。巻線５、５を磁性体コア２の脚部４、４に直接巻回す必要がないため、巻線４、４を巻き回す作業を簡単に行うことができ、また、巻線４、４はエポキシ系樹脂にてモールドするのみであるため、ボビンに巻き回す場合と比較して、安価に製造することができる。

磁性体コア２の２つの脚部４、４の間の距離に製造誤差が生じている場合であっても、２つの巻線５、５及びモールド部８、８は接続線６のみで接続されているため、磁性体コア２の脚部４、４の間の距離に応じて、巻線５、５及びモールド部８、８の間の距離を簡単に調整することができ、組み立てが行いやすい。また、巻線５、５及び接続線６は一本のリッツ線にて構成されており、巻線５、５を個別に製造し、それぞれを接続線６で接続する場合と比較して、製造工程が簡単である。

エポキシ系樹脂により巻線５、５及び温度センサ７をモールドする構成であるため、ピックアップ１が給電線２０に接触した場合に、巻線５、５及び温度センサ７が破損することがなく、ピックアップ１の耐久性が高い。また、温度センサ７による巻線５、５の温度検知をより正確に行うことができる。また、ピックアップ１は動作に伴って発熱するため、巻線５、５をモールドする合成樹脂として熱に強いエポキシ系樹脂が好適である。

なお、本実施の形態においては、磁性体コア２の形状が断面が略コ字形の構成を示したが、これに限るものではなく、断面が略Ｅ字形、Ｃ字形、Ｈ字形又はくし形等の他の形状であってもよい。また、巻線５、５及び接続線６はリッツ線を用いて作成するとしたが、これに限るものではなく、エナメル線、ホルマール線、ポリエステル線又はポリウレタン線等を用いてもよい。また、巻線５、５及び接続線６を一本のリッツ線にて作成する構成を示したが、これに限るものではなく、２つの巻線５、５及び接続線６を別に作成して半田で接続する構成であってもよい。また、接続線６を被覆する絶縁チューブ６ａの両端をエポキシ系樹脂によってモールドする構成を示したが、これに限るものではなく、エポキシ系樹脂でモールドしない構成であってもよい。また、巻線５、５をモールドする合成樹脂にエポキシ系樹脂を用いる構成を示したが、これに限るものではなく、例えばポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂又はアクリル系樹脂等の合成樹脂を用いてもよい。また、磁性体コア２と巻線５、５をモールドしたモールド部８、８とを接着剤で固定する構成を示したが、これに限るものではなく、例えばネジ止めする構成であってもよく、更には、以下に示す構成で固定してもよい。

（変形例１） 図９は、本発明の変形例１に係る非接触給電用ピックアップの巻線５、５及びモールド部８、８の構成を示す模式的断面図であり、２つの巻線５、５及びモールド部８、８のうちの１つのみを図示している。図において（ａ）は正面断面図であり、（ｂ）は側断面図である。モールド部８、８に形成してある嵌合孔８ａ、８ａは、一方から他方へ縮径するように、内面がテーパ状にしてある。嵌合孔８ａ、８ａの大きい側の開口は、嵌合孔８ａ、８ａに挿入する磁性体コア２の脚部４、４の底面より若干大きくしてあり、小さい側の開口は、磁性体コア２の脚部４、４の底面より若干小さくしてある。

磁性体コア２にエポキシ系樹脂でモールドされた巻線５、５を固定する場合には、モールド部８、８の嵌合孔８ａ、８ａの大きい側の開口から磁性体コア２の脚部４、４を挿入し、嵌合孔８ａ、８ａを挿通させて、嵌合孔８ａ、８ａに脚部４、４を嵌合させる。嵌合孔８ａ、８ａの小さい側の開口は、脚部４、４より若干小さくしてあり、嵌合孔８ａ、８ａを挿通した脚部４、４をモールド部８、８が締め付け、モールド部８、８にモールドされた巻線５、５が磁性体コア２の脚部４、４から簡単に抜け落ちないため、接着剤を用いずに磁性体コア２とモールド部８、８とを固定することができる。

本発明に係る非接触給電用ピックアップの構成を示す斜視図である。 本発明に係る非接触給電用ピックアップの構成を示す正面図である。 本発明に係る非接触給電用ピックアップの構成を示す側面図である。 本発明に係る非接触給電用ピックアップの構成を示す分解斜視図である。 本発明に係る非接触給電用ピックアップを用いた非接触給電装置の構成を示す模式的断面図である。 本発明に係る非接触給電用ピックアップの接続線の構成を示す模式的透視図である。 温度センサの構成を示す模式図である。 本発明に係る非接触給電用ピックアップの温度センサの配設位置を説明する説明図である。 本発明の変形例１に係る非接触給電用ピックアップの巻線及びモールド部の構成を示す模式的断面図である。 従来のピックアップの構成を示す斜視図である。 従来の非接触給電装置の構成を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ ピックアップ
２ 磁性体コア
３ 連結部
４ 脚部
５ 巻線
６ 接続線
６ａ 絶縁チューブ
７ 温度センサ
８ モールド部
８ａ 嵌合孔
２０ 給電線

Claims (4)

1. 複数の脚部及び該脚部を連結する連結部を有する磁性体コアと、該磁性体コアの前記脚部に嵌合してある巻線とを備え、給電線を流れる電流により前記巻線に誘起される電力を負荷に供給する非接触給電用ピックアップにおいて、
   前記巻線を複数備え、
   それぞれの前記巻線は、前記脚部が嵌合する嵌合孔を有するように、合成樹脂によりモールドしてあり、
   複数の前記巻線は、合成樹脂によりモールドされていない接続線により接続してあり、
   前記嵌合孔に前記脚部を嵌合させてあることを特徴とする非接触給電用ピックアップ。
2. 複数の前記巻線及び前記接続線は、連続する一本のリッツ線よりなる請求項１に記載の非接触給電用ピックアップ。
3. 前記接続線及び前記接続線により接続された前記巻線の端部は、絶縁材により被覆してあり、
   前記巻線の端部を被覆する絶縁材は、前記巻線と共に合成樹脂によりモールドしてある請求項１又は請求項２に記載の非接触給電用ピックアップ。
4. 前記巻線と共に合成樹脂によりモールドされた温度センサを備える請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の非接触給電用ピックアップ。

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