JP2015012067A - Coil unit for wireless power transmission - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coil device for wireless power transmission in which a magnetic core and a metal material, e.g., a wire composing a coil arranged on the periphery of the magnetic core, are insulated sufficiently, and external impact can be buffered.SOLUTION: A coil unit 10 for wireless power transmission includes a magnetic core 2, a bobbin 3 provided around the magnetic core 2, and a wire 4 wound around the bobbin 3. The bobbin 3 is constituted by combining split first part 3a and second part 3b. The first part 3a has a protrusion 31a at a part 30a facing the second part 3b, and the second part 3b has a groove 31b along the whole protrusion 31a at a part 30b facing the first part 3a. The whole protrusion 31a and the whole groove 31b are separated from each other.

Description

本発明は、ワイヤレス電力伝送用コイルユニットに関する。   The present invention relates to a coil unit for wireless power transmission.

近年、電源コードなしで電力を供給するワイヤレス電力伝送技術が注目されつつある。現在のワイヤレス電力伝送技術は、（Ａ）電磁誘導を利用するタイプ（近距離用）、（Ｂ）磁場の共振現象を利用するタイプ（中距離用）（Ｃ）電波を利用するタイプ（遠距離用）、の３種類に大別できる。   In recent years, wireless power transmission technology for supplying power without a power cord has been attracting attention. Current wireless power transmission technologies are: (A) Type using electromagnetic induction (for short distance), (B) Type using magnetic field resonance phenomenon (for medium distance) (C) Type using radio waves (long distance) Can be roughly divided into three types.

これらの３種類のワイヤレス電力伝送技術のうち、電磁誘導を利用するタイプ（Ａ）は、給電側コイルを通る交流が磁界を発生させ、その結果受電側コイルに生じる電圧を利用する送電技術である。この電磁誘導を利用するタイプは、距離を大きくすると電力伝送効率が急激に低下してしまうものの、数ｃｍ程度の近距離であれば、十分な電力伝送効率が得られるうえ、低コストで実現できるため、電動シェーバーなどの身近な家電製品において一般的に利用されている。   Among these three types of wireless power transmission technologies, the type (A) that uses electromagnetic induction is a power transmission technology that uses a voltage generated in the power receiving coil as a result of alternating current passing through the power feeding coil generating a magnetic field. . In this type of electromagnetic induction, although the power transmission efficiency decreases rapidly when the distance is increased, sufficient power transmission efficiency can be obtained at a short distance of about several centimeters and can be realized at low cost. Therefore, it is generally used in household appliances such as electric shavers.

磁場共振現象を利用するタイプ（Ｂ）は、比較的新しい技術であり、一対の自己共振コイルを電磁場において共振させ、電磁場を介して送電するワイヤレス電力伝送技術である。この技術を応用すれば、数ｍ程度の距離であっても、数ｋＷの大電力を高い電力伝送効率で送電させることも可能である。たとえば、電気自動車の車両下部に受電コイルを埋め込み、地中の給電コイルから非接触にて電力を送り込むという案も検討されている。ワイヤレスであるため完全に絶縁されたシステム構成が可能であり、特に、雨天時の給電に効果的であると考えられる。   The type (B) using the magnetic field resonance phenomenon is a relatively new technology, which is a wireless power transmission technology in which a pair of self-resonant coils are resonated in an electromagnetic field and transmitted via the electromagnetic field. By applying this technology, it is possible to transmit a large amount of power of several kW with high power transmission efficiency even at a distance of several meters. For example, a proposal has been studied in which a power receiving coil is embedded in the lower part of an electric vehicle and electric power is sent in a non-contact manner from a power feeding coil in the ground. Since it is wireless, a completely insulated system configuration is possible, and it is considered to be particularly effective for power supply in rainy weather.

ワイヤレス電力伝送装置において、一般的に、コイルユニットを構成する主な部材は、コイルを形成する線材と、磁性体コアと、線材を保持しかつ磁性体コアを固定するボビンである。例えば、特許文献１には、コ字状磁心において、２組を組み合わせることによりなるコイルボビンにて共通磁脚を覆うように嵌合させたコイルを備えた非接触電源装置が開示されている。   In a wireless power transmission apparatus, generally, main members constituting a coil unit are a wire forming a coil, a magnetic core, and a bobbin that holds the wire and fixes the magnetic core. For example, Patent Document 1 discloses a non-contact power supply device including a coil that is fitted to cover a common magnetic leg with a coil bobbin formed by combining two sets of U-shaped magnetic cores.

特開２０１３−９０３９２号公報JP 2013-90392 A

ところで、電磁誘導を利用するタイプ（Ａ）や磁場の共振現象を利用するタイプ（Ｂ）のワイヤレス電力伝送装置においては、動作原理の違いこそあれコイルに高電圧を負荷して電力を伝送するため、コイルと磁性体コアとの間に所定の絶縁距離（例えば、空間放電が生じないだけの電位差を確保する長さである空間距離や、沿面放電が生じないだけの電位差を確保する長さである沿面距離）を確保する必要がある。   By the way, in the type (A) using the electromagnetic induction and the type (B) of the wireless power transmission device using the magnetic field resonance phenomenon, a high voltage is applied to the coil to transmit power regardless of the difference in the operation principle. A predetermined insulation distance between the coil and the magnetic core (for example, a spatial distance that ensures a potential difference that does not cause spatial discharge, or a length that secures a potential difference that does not cause creeping discharge) It is necessary to secure a certain creepage distance).

しかしながら、特許文献１に記載されたコイルは、巻線が分割されたコイルボビンに巻回されたものであるため、巻線を流れる電流が、分割されたコイルボビンの嵌合部に沿ってコイルボビン内部に流れ込み、巻線と磁性体コアとが短絡してしまう問題がある。   However, since the coil described in Patent Document 1 is wound around a coil bobbin whose windings are divided, the current flowing through the windings flows inside the coil bobbin along the fitting portions of the divided coil bobbins. There is a problem that the winding and the magnetic core are short-circuited.

また、特許文献１に記載されたコイルボビンは分割されているため、特に嵌合部に外部からの衝撃による応力が集中し易く、場合によってはコイルボビンの破損を招いてしまうという恐れがある。   Moreover, since the coil bobbin described in Patent Document 1 is divided, stress due to an external impact is likely to be concentrated particularly on the fitting portion, and in some cases, the coil bobbin may be damaged.

そこで本発明は、磁性体コアと、磁性体コアの周辺に配置されたコイルを構成する線材等金属材料との絶縁が十分になされ、かつ、外部からの衝撃を緩衝できるワイヤレス電力伝送用コイル装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a coil device for wireless power transmission in which a magnetic core and a metal material such as a wire constituting a coil disposed around the magnetic core are sufficiently insulated and an external shock can be buffered. The purpose is to provide.

本発明は、磁性体コアと、磁性体コアの周囲に設けられたボビンと、ボビンに巻回された線材と、を備え、ボビンは、分割された第一の部分と第二の部分とが組み合わされることにより構成されており、第一の部分は、第二の部分と対向する部分に突出部を有し、第二の部分は、第一の部分と対向する部分に突出部全体に沿った溝部を有し、突出部全体と溝部全体とが互いに離間している、ワイヤレス電力伝送用コイルユニットを提供する。   The present invention includes a magnetic core, a bobbin provided around the magnetic core, and a wire wound around the bobbin, and the bobbin has a divided first part and second part. The first portion has a protruding portion at a portion facing the second portion, and the second portion extends along the entire protruding portion at a portion facing the first portion. There is provided a coil unit for wireless power transmission, which has a groove portion, and the entire protruding portion and the entire groove portion are separated from each other.

本発明において、ボビンは、分割された第一の部分と第二の部分とが組み合わされることにより構成されており、第一の部分は、第二の部分と対向する部分に突出部を有し、第二の部分は、第一の部分と対向する部分に突出部全体に沿った溝部を有することにより、磁性体コアと、磁性体コアの周囲に配置される線材等の金属材料との沿面距離を長くできる。また、突出部全体と溝部全体とが互いに離間していることにより、第一の部分と第二の部分との組み合わせ部分へ外部から衝撃が加わった場合にも、その衝撃が突出部に直接作用することを抑制できる。したがって本発明によれば、磁性体コアと線材等の金属材料との間の絶縁が十分になされ安全性を向上できるとともに、外部からの衝撃を緩衝できるワイヤレス電力伝送用コイルユニットを提供することができる。   In the present invention, the bobbin is configured by combining the divided first portion and the second portion, and the first portion has a protrusion at a portion facing the second portion. The second portion has a groove portion along the entire protruding portion in a portion facing the first portion, thereby creeping the magnetic core and a metal material such as a wire disposed around the magnetic core. You can increase the distance. In addition, since the entire protrusion and the entire groove are separated from each other, even when an external impact is applied to the combination of the first part and the second part, the impact acts directly on the protrusion. Can be suppressed. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a coil unit for wireless power transmission in which insulation between a magnetic material core and a metal material such as a wire can be sufficiently achieved to improve safety and buffer an external impact. it can.

ここで、本発明において、磁性体コアにおける第一の部分及び第二の部分の双方と対向する面と、ボビンにおける磁性体コアの面と対向する面とが、互いに離間されていることが好ましい。上記構造により、外部から衝撃が加わった場合にも、磁性体コアはボビンから独立して動くことができ、その衝撃が直接に磁性体コアへ作用することを抑制できる。   Here, in the present invention, it is preferable that a surface facing both the first portion and the second portion in the magnetic core and a surface facing the surface of the magnetic core in the bobbin are separated from each other. . With the above structure, even when an impact is applied from the outside, the magnetic core can move independently of the bobbin, and the impact can be suppressed from acting directly on the magnetic core.

また、本発明は、磁性体コアとボビンとの間に、空気よりも熱伝導率が高く、絶縁性を有し、かつ、弾性変形可能な放熱部材を備えるとよい。   In the present invention, a heat radiating member having a higher thermal conductivity than air, an insulating property, and an elastically deformable member may be provided between the magnetic core and the bobbin.

磁性体コアは、その鉄損により発熱する。磁性体は、一般的に温度特性上、熱により性能が低下する。そこで、磁性体コアの発熱を速やかにボビンの外へ放熱する必要がある。磁性体コアとボビンとの間に隙間が存在する状態では、介在する空気（熱伝導率０．０２５７Ｗ／ｍＫ（２０℃））が媒体となって磁性体コアの熱がボビンに移動する。そこで、空気よりも熱伝導率の高く、かつ、絶縁性を有し、かつ、弾性変形可能な放熱部材にて磁性体コアとボビンとの間を埋めることにより、効率的な放熱を行いつつ、第一の部分と第二の部分とが組み合わされる部分へ外部から衝撃が加わった場合にも、その衝撃が直接に磁性体コアへ作用することをより一層抑制できる。   The magnetic core generates heat due to its iron loss. In general, the performance of a magnetic material is degraded by heat due to temperature characteristics. Therefore, it is necessary to quickly dissipate the heat generated by the magnetic core to the outside of the bobbin. In a state where there is a gap between the magnetic core and the bobbin, the intervening air (thermal conductivity 0.0257 W / mK (20 ° C.)) serves as a medium, and the heat of the magnetic core moves to the bobbin. Therefore, while conducting heat dissipation efficiently by filling the space between the magnetic core and the bobbin with a heat radiating member that has higher thermal conductivity than air, has insulating properties, and is elastically deformable, Even when an impact is applied from the outside to a portion where the first portion and the second portion are combined, it is possible to further suppress the impact from directly acting on the magnetic core.

さらに本発明は、磁性体コア、磁性体コアの周囲に設けられ且つ磁性体コアを内包するボビン、及びボビンに巻回された線材を内部に備える筐体をさらに有し、筐体は複数の面から構成され、複数の貫通孔を同一面上に有するワイヤレス電力伝送用コイルユニットを提供する。   The present invention further includes a magnetic core, a bobbin provided around the magnetic core and enclosing the magnetic core, and a housing having a wire wound around the bobbin therein, and the housing includes a plurality of housings. Provided is a coil unit for wireless power transmission configured from a surface and having a plurality of through holes on the same surface.

ワイヤレス電力伝送用コイルユニットにおいては、磁性体コアのみならず、線材からも発熱する。本発明においては、筐体が、その内部にボビンに内包された磁性体コア及び線材を備えるため、磁性体コアや線材からの熱を筐体外に排出する必要がある。筐体は、複数の面から構成され、複数の貫通孔を同一面上に有することにより、筐体内部の熱を効率よく放熱することができる。   In the coil unit for wireless power transmission, heat is generated not only from the magnetic core but also from the wire. In the present invention, since the housing includes the magnetic core and the wire contained in the bobbin, it is necessary to discharge heat from the magnetic core and the wire to the outside of the housing. The housing is composed of a plurality of surfaces, and by having a plurality of through holes on the same surface, the heat inside the housing can be efficiently radiated.

本発明によれば、磁性体コアと、磁性体コアの周辺に配置されたコイルを構成する線材
等金属材料との絶縁が十分になされたワイヤレス電力伝送用コイル装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the coil apparatus for wireless power transmission by which insulation with metal materials, such as a wire rod which comprises the magnetic body core and the coil arrange | positioned around the magnetic body core was fully made, can be provided.

本発明の第一実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイル装置の斜視図である。It is a perspective view of the coil apparatus for wireless power transmission concerning a first embodiment of the present invention. 本発明の第一実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の切断線Ｉ−Ｉに沿った断面図である。1 is a cross-sectional view taken along a cutting line II of the wireless power transmission device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の断面図である。It is sectional drawing of the wireless power transmission apparatus which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の斜視図である。It is a perspective view of the wireless electric power transmission apparatus which concerns on 3rd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の切断線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。It is sectional drawing along the cutting line IV-IV of the wireless power transmission apparatus which concerns on 3rd embodiment of this invention. 本発明のコイルユニットを電気自動車のワイヤレス電力伝送装置に適用した状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which applied the coil unit of this invention to the wireless electric power transmission apparatus of an electric vehicle.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルユニットの斜視図である。図２は、本発明の第一実施形に係るワイヤレス電力伝送装置の切断線Ｉ−Ｉに沿った断面図である。図１に示すように、ワイヤレス電力伝送用コイルユニット１０は、磁性体コア２と、磁性体コア２の周囲に設けられたボビン３と、ボビン３に巻回された線材４と、を備える。ボビン３は、分割された第一の部分３ａと第二の部分３ｂとが組み合わされることにより構成されている。 [First embodiment]
FIG. 1 is a perspective view of a coil unit for wireless power transmission according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cutting line II of the wireless power transmission device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the wireless power transmission coil unit 10 includes a magnetic core 2, a bobbin 3 provided around the magnetic core 2, and a wire 4 wound around the bobbin 3. The bobbin 3 is configured by combining the divided first portion 3a and second portion 3b.

磁性体コア２は、対向する二つの主面を有する平板である。磁性体コア２は、所望の磁気特性の実現容易性及び、所望の形状の成形容易性の観点から、軟磁性体であることが好ましく、軟磁性体粉末を成形したものを用いることができる。軟磁性体として特に制限はないが、透磁率が高く、電気抵抗が高いものが好ましく、高周波領域での渦電流損失が小さい、例えば、マンガン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛フェライト、銅亜鉛フェライト等のフェライトが挙げられる。   The magnetic core 2 is a flat plate having two opposing main surfaces. The magnetic core 2 is preferably a soft magnetic material from the viewpoint of easy realization of desired magnetic characteristics and easy shape forming of a desired shape, and a soft magnetic material molded powder can be used. There are no particular restrictions on the soft magnetic material, but high magnetic permeability and high electrical resistance are preferred, and eddy current loss in the high frequency region is small. For example, ferrites such as manganese zinc ferrite, nickel zinc ferrite, and copper zinc ferrite Can be mentioned.

本実施形態において、ボビン３は、内側及び外側の形状が、磁性体コア２の形状に沿う。ボビン３の外形形状は、対向する二つの主面を有する平板形状である。ボビン３は、磁性体コア２の側面２Ｓ（二つの主面以外の面）に略平行に配設された部分３０ａ，３０ｂにおいて分割された、第一の部分３ａと第二の部分３ｂとが組み合わされることにより構成されている。第一の部分３ａは、第二の部分３ｂと対向する部分３０ａに突出部３１ａを有する。また、第二の部分３ｂは、第一の部分３ａと対向する部分３０ｂに突出部３１ａ全体に沿った溝部３１ｂを有する。突出部３１ａ全体と溝部３１ｂ全体とは互いに離間している。   In the present embodiment, the bobbin 3 has inner and outer shapes that follow the shape of the magnetic core 2. The outer shape of the bobbin 3 is a flat plate shape having two main surfaces facing each other. The bobbin 3 includes a first portion 3a and a second portion 3b which are divided at portions 30a and 30b disposed substantially parallel to the side surface 2S (a surface other than the two main surfaces) of the magnetic core 2. It is configured by combining. The 1st part 3a has the protrusion part 31a in the part 30a facing the 2nd part 3b. Moreover, the 2nd part 3b has the groove part 31b along the whole protrusion part 31a in the part 30b facing the 1st part 3a. The entire protruding portion 31a and the entire groove portion 31b are separated from each other.

ボビン３が上述の構造を有する第一の部分３ａと第二の部分３ｂとから構成されることにより、磁性体コア２と、磁性体コア２の周囲に配置される線材等の金属材料との沿面距離を長くできる。また、第一の部分３ａと第二の部分３ｂとの組み合わせ部分へ外部から衝撃が加わった場合にも、その衝撃が突出部３ａに直接作用することを抑制できる。したがって、磁性体コア２と線材等の金属材料との間の絶縁が十分になされ安全性を向上できるとともに、外部からの衝撃を緩衝することができる。なお、沿面距離は、安全規格（例えば、ＩＥＣ（国際電気標準会議）規格）等により定められた値に基づき決定することができる。   Since the bobbin 3 is composed of the first portion 3a and the second portion 3b having the above-described structure, the magnetic core 2 and a metal material such as a wire disposed around the magnetic core 2 are formed. The creepage distance can be increased. Further, even when an impact is applied to the combination portion of the first portion 3a and the second portion 3b from the outside, it is possible to suppress the impact from directly acting on the protruding portion 3a. Therefore, insulation between the magnetic core 2 and a metal material such as a wire can be sufficiently achieved to improve safety, and shock from the outside can be buffered. The creepage distance can be determined based on a value determined by a safety standard (for example, IEC (International Electrotechnical Commission) standard).

なお、本実施形態において、ボビン３は、磁性体コア２の両端部を除いて、磁性体コア２の周りを囲む。磁性体コア２から生じる熱を効率よく外部へ放熱できるためである。   In the present embodiment, the bobbin 3 surrounds the magnetic core 2 except for both ends of the magnetic core 2. This is because the heat generated from the magnetic core 2 can be efficiently radiated to the outside.

磁性体コア２のボビン３内部における配置について、磁性体コア２における第一の部分３ａ及び第二の部分３ｂの双方と対向する面２Ｓと、ボビン３における磁性体コアの面２Ｓと対向する面３Ｓとが、互いに離間されている。これにより、第一の部分３ａにおける第二の部分３ｂと対向する部分３０ａと、第二の部分３ｂにおける第一の部分３ａと対向する部分３０ｂにまたがるボビン３の内壁面３Ｓと、磁性体コア２の当該面３Ｓと対向する面２Ｓとによって空間が形成される。ボビン３と磁性体コア２との間にこのような空間が形成されていることにより、外部から衝撃が加わった場合にも、磁性体コア２はボビン３から独立して動くことができ、その衝撃が直接に磁性体コア２へ作用することを抑制できる。   Regarding the arrangement of the magnetic core 2 inside the bobbin 3, the surface 2S facing both the first portion 3a and the second portion 3b of the magnetic core 2, and the surface facing the surface 2S of the magnetic core in the bobbin 3 3S are separated from each other. Thereby, the part 30a facing the second part 3b in the first part 3a, the inner wall surface 3S of the bobbin 3 straddling the part 30b facing the first part 3a in the second part 3b, and the magnetic core A space is formed by the surface 2S facing the surface 3S. By forming such a space between the bobbin 3 and the magnetic core 2, the magnetic core 2 can move independently from the bobbin 3 even when an impact is applied from the outside. It can suppress that an impact acts on the magnetic body core 2 directly.

突出部３１ａ及び溝部３１ｂの形状等は特に限定されない。絶縁性をより向上させる観点から、ボビン３の第一の部分３ａが突出部３１ａを複数持っていてもよく、ボビン３の第二の部分３ｂが溝部３１ｂを複数持っていてもよい。   The shape of the protrusion part 31a and the groove part 31b is not specifically limited. From the viewpoint of further improving the insulation, the first portion 3a of the bobbin 3 may have a plurality of protruding portions 31a, and the second portion 3b of the bobbin 3 may have a plurality of groove portions 31b.

線材４は、ボビン３の外形に沿って螺旋状に巻回される。線材４としては、銅、銀、金、アルミニウム等のワイヤが挙げられる。軽量化の観点では、アルミニウム線、銅クラッドアルミ線等を用いるとよい。軽量化と電気伝導率とを両立する観点では、アルミニウム線の周りに銅を一様に被覆した、銅クラッドアルミ線が好ましい。銅クラッドアルミ線は、多数本を束ね撚り合せたリッツ線として用いるのがよい。   The wire 4 is wound spirally along the outer shape of the bobbin 3. Examples of the wire 4 include wires such as copper, silver, gold, and aluminum. From the viewpoint of weight reduction, an aluminum wire, a copper clad aluminum wire, or the like may be used. From the viewpoint of achieving both weight reduction and electrical conductivity, a copper clad aluminum wire in which copper is uniformly coated around the aluminum wire is preferable. The copper clad aluminum wire is preferably used as a litz wire in which many wires are bundled and twisted.

本実施形態において、磁性体コア２は、対向する二つの主面を有する平板であったが、これに限定されない。断面が円形又は楕円形である円柱、断面が三角形の三角柱、或いは、多角形の角柱であってもよい。また、ボビン３も、対向する二つの主面を有する平板であったが、これに限定されない。磁性体コア２と同様の形状を持つものを用いることができる。線材４は、ボビン３の外形に沿って巻回されるため、磁束方向に沿う断面形状を、ボビン３の外形形状に合わせて、円形状、楕円形状、三角形状、多角形状等とすることができる。   In this embodiment, although the magnetic body core 2 was a flat plate which has two main surfaces which oppose, it is not limited to this. The cylinder may have a circular or elliptical cross section, a triangular prism with a triangular cross section, or a polygonal prism. Moreover, although the bobbin 3 was also a flat plate which has two opposing main surfaces, it is not limited to this. Those having the same shape as the magnetic core 2 can be used. Since the wire 4 is wound along the outer shape of the bobbin 3, the cross-sectional shape along the magnetic flux direction may be a circular shape, an elliptical shape, a triangular shape, a polygonal shape, or the like according to the outer shape of the bobbin 3. it can.

本実施形態において、ボビン３は、磁性体コア２内部を透過する磁束の向きに沿う平面によって、二つの部分３ａ，３ｂに分割されているが、切断位置はこれに限られない。例えば、ボビン３を、磁性体コア２内部を透過する磁束の向きに垂直な方向に沿って二つに分割する、具体的には、ボビン３が、二つの主面上それぞれにおいて二つに分割されていても、同様の効果が得られる。   In the present embodiment, the bobbin 3 is divided into two parts 3a and 3b by a plane along the direction of the magnetic flux passing through the inside of the magnetic core 2, but the cutting position is not limited to this. For example, the bobbin 3 is divided into two along the direction perpendicular to the direction of the magnetic flux passing through the inside of the magnetic core 2. Specifically, the bobbin 3 is divided into two on each of the two main surfaces. Even if it is done, the same effect is acquired.

［第二実施形態］
図３は、本発明の第二実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の断面図である。本実施形態においては、第一実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１０において、二つに分割されたボビン３の第一の部分３ａ及び第二の部分３ｂと、磁性体コア２とによって形成された空間に、空気よりも熱伝導率が高く、絶縁性を有し、かつ、弾性変形可能な放熱部材５を備えた形態である。放熱部材５を設けることにより、より一層、絶縁性及び耐衝撃性を向上させることができる。上記放熱部材５は、ボビン３の内壁面において、第一の部分３ａの有する側面３ａＳと、第二の部分３ｂの有する側面３ｂＳとが接触する部分を接合するように設けることが好ましい。 [Second Embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the wireless power transmission device according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the wireless power transmission device 10 according to the first embodiment, the first portion 3a and the second portion 3b of the bobbin 3 divided into two and the magnetic core 2 are formed. In this configuration, the heat dissipation member 5 having higher thermal conductivity than air, insulation, and elastic deformation is provided in the space. By providing the heat dissipating member 5, the insulation and impact resistance can be further improved. The heat radiating member 5 is preferably provided on the inner wall surface of the bobbin 3 so as to join a portion where the side surface 3aS of the first portion 3a contacts the side surface 3bS of the second portion 3b.

磁性体コア２とボビン３との間に隙間が存在する状態では、介在する空気（熱伝導率０．０２５７Ｗ／ｍＫ（２０℃））が媒体となって磁性体コア２の熱がボビン３に移動する。そこで、空気よりも熱伝導率の高い絶縁性の放熱部材５にて隙間を埋めることにより、効率的に放熱することができる。また、放熱部材５は弾性変形可能な部材であるため、第一の部分３ａと第二の部分３ｂとが組み合わされる部分へ外部から衝撃が加わった場合にも、その衝撃が直接に磁性体コア２へ作用することをより一層抑制できる。   In a state where there is a gap between the magnetic core 2 and the bobbin 3, the intervening air (thermal conductivity 0.0257 W / mK (20 ° C.)) serves as a medium and the heat of the magnetic core 2 is transferred to the bobbin 3. Moving. Therefore, heat can be efficiently radiated by filling the gap with the insulating heat radiating member 5 having a higher thermal conductivity than air. Further, since the heat dissipating member 5 is an elastically deformable member, even when an external impact is applied to the portion where the first portion 3a and the second portion 3b are combined, the impact is directly applied to the magnetic core. 2 can be further suppressed.

放熱部材５は、２０℃における熱伝導率が１以上の部材であることが好ましい。このような部材としては、シリコーン材、ポリイミド材、アクリル材等が挙げられる。   The heat radiating member 5 is preferably a member having a thermal conductivity of 1 or more at 20 ° C. Examples of such a member include a silicone material, a polyimide material, and an acrylic material.

［第三実施形態］
図４は、本発明の第三実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルユニットの斜視図である。図５は、本発明の第三実施形に係るワイヤレス電力伝送装置の切断線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。 [Third embodiment]
FIG. 4 is a perspective view of a coil unit for wireless power transmission according to the third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along section line IV-IV of the wireless power transmission device according to the third embodiment of the present invention.

本実施形態は、筐体６の内部に第一又は第二実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルユニット１０を設けたものである。すなわち、磁性体コア２、磁性体コア２の周囲に設けられ且つ磁性体コア２を内包するボビン３、及びボビン３に巻回された線材４を内部に備える筐体６をさらに有し、複数の面から構成された筐体６は、同一面上に磁性体コア２の内部を透過する磁束の方向に対して垂直方向に、複数の貫通孔７を有する。   In this embodiment, a coil unit 10 for wireless power transmission according to the first or second embodiment is provided inside a housing 6. That is, it further includes a magnetic core 2, a bobbin 3 provided around the magnetic core 2 and enclosing the magnetic core 2, and a housing 6 having a wire 4 wound around the bobbin 3 therein. The housing 6 constituted by the above surfaces has a plurality of through holes 7 on the same surface in a direction perpendicular to the direction of the magnetic flux passing through the inside of the magnetic core 2.

第一及び第二実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルユニット１０においては、磁性体コア２のみならず、線材４からも発熱する。本実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルユニット４０は、筐体６が、その内部に、ボビン３に内包された磁性体コア２及び線材４を備えるため、磁性体コア２や線材４からの熱を筐体６の外に効率よく排出する必要がある。複数の面から構成された筐体６が、複数の貫通孔７を同一面上に有することにより、筐体内部の熱を効率よく放熱することができる。   In the coil unit 10 for wireless power transmission according to the first and second embodiments, heat is generated not only from the magnetic core 2 but also from the wire 4. In the coil unit 40 for wireless power transmission according to the present embodiment, since the housing 6 includes the magnetic core 2 and the wire 4 enclosed in the bobbin 3, the heat from the magnetic core 2 and the wire 4 is included. Must be efficiently discharged out of the housing 6. Since the housing 6 constituted by a plurality of surfaces has the plurality of through holes 7 on the same surface, the heat inside the housing can be efficiently radiated.

筐体６は、その外形形状が、筐体６の内部の形状に沿う形状とすればよい。筐体６は、四角形の六面によって構成される六面体であり、六面体は直方体であることが好ましく、対向する二つの主面を有する平板形状であることがより好ましい。筐体６は、内部の形状を、ワイヤレス電力伝送用コイルユニット１０の外形形状に沿う形状とすればよく、ワイヤレス電力伝送用コイルユニット１０の外形形状に合わせて、例えば、円形状、楕円形状、多角形状等の面で構成された円柱や角柱としてもよい。   The casing 6 may have an outer shape that conforms to the shape inside the casing 6. The housing 6 is a hexahedron constituted by six rectangular faces, and the hexahedron is preferably a rectangular parallelepiped, and more preferably a flat plate shape having two opposing main faces. The housing 6 may have an internal shape that conforms to the outer shape of the wireless power transmission coil unit 10. For example, a circular shape, an elliptical shape, It is good also as a cylinder and prism which were constituted by surfaces, such as polygonal shape.

複数の貫通孔７は、筐体６の複数の面の少なくとも一つに設けられていれば筐体内部の熱を効率よく放熱することができるが、筐体６内部に対流を発生させ、熱をより一層効率よく放熱する観点から、図４、５に示すように、複数の貫通孔７を筐体６の一面のみに設けることが好ましい。   If the plurality of through holes 7 are provided in at least one of the plurality of surfaces of the housing 6, the heat inside the housing can be efficiently radiated, but convection is generated inside the housing 6, From the viewpoint of further efficiently dissipating heat, it is preferable to provide a plurality of through holes 7 only on one surface of the housing 6 as shown in FIGS.

筐体６の材質は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂(ＡＢＳ)、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等が挙げられる。   Examples of the material of the housing 6 include acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer synthetic resin (ABS), polybutylene terephthalate resin (PBT), polyphenylene sulfide resin (PPS), and the like.

放熱性をさらに向上させる観点から、複数の貫通孔７と対向する位置に、強制空冷用のファンを設置することもできる。   From the viewpoint of further improving the heat dissipation, a forced air cooling fan can be installed at a position facing the plurality of through holes 7.

なお、本実施形態において、筐体６は、磁性体コア２の内部を透過する磁束の方向に対して垂直方向に複数の貫通孔７を有しているが、貫通孔が設けられる位置はこれに限定されない。例えば、筐体６が、磁性体コア２内部を透過する磁束の方向に複数の貫通孔７を有していても、同様の効果が得られる。   In the present embodiment, the housing 6 has a plurality of through holes 7 in a direction perpendicular to the direction of the magnetic flux passing through the inside of the magnetic core 2, but the positions where the through holes are provided are as follows. It is not limited to. For example, even if the housing 6 has a plurality of through holes 7 in the direction of the magnetic flux passing through the inside of the magnetic core 2, the same effect can be obtained.

図６は、本発明に係るコイルユニットを、電気自動車のワイヤレス電力伝送装置に適用した状態を示す概略図である。電気自動車２０は、受電コイル９を含むコイルユニット１と、このコイルユニット１に整流器１４、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を経由して接続されたバッテリ７とを備えている。   FIG. 6 is a schematic view showing a state in which the coil unit according to the present invention is applied to a wireless power transmission device of an electric vehicle. The electric vehicle 20 includes a coil unit 1 including a power receiving coil 9 and a battery 7 connected to the coil unit 1 via a rectifier 14 and a DC / DC converter 15.

電気自動車２０の下部に配設された給電装置１３は、送電コイル８を含むコイルユニット１と、このコイルユニット１に高周波電力ドライバ１１を経由して接続された交流電源１２を備えている。   The power feeding device 13 disposed in the lower part of the electric vehicle 20 includes a coil unit 1 including a power transmission coil 8 and an AC power source 12 connected to the coil unit 1 via a high frequency power driver 11.

受電コイル９は、両端がオープン（非接続）のコイルであり、給電装置１３の送電コイル８と電磁場を介して電力を受電する。   The power receiving coil 9 is an open (non-connected) coil at both ends, and receives power via the power transmitting coil 8 of the power feeding device 13 and an electromagnetic field.

受電コイル９は、送電コイル８との距離や、送電コイル８および受電コイル９のインダクタンスＬに基づいて、送電コイル８と受電コイル９のＱ値（たとえば、Ｑ＞１００）およびその結合度を示す結合係数ｋ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。   The power receiving coil 9 indicates the Q value (for example, Q> 100) of the power transmitting coil 8 and the power receiving coil 9 and the degree of coupling based on the distance from the power transmitting coil 8 and the inductance L of the power transmitting coil 8 and the power receiving coil 9. The number of turns is appropriately set so that the coupling coefficient k and the like are increased.

このように送電コイル８から受電コイル９に電力が受け渡されるワイヤレス電力伝送装置において、本発明のコイルユニットを用い、送電コイル８と受電コイル９を調整しながら、それらの位置を決定すれば、電力伝送効率にすぐれた電気自動車用のワイヤレス電力伝送装置が実現できる。   In this way, in the wireless power transmission device in which power is transferred from the power transmission coil 8 to the power reception coil 9, using the coil unit of the present invention, while adjusting the power transmission coil 8 and the power reception coil 9, their positions are determined. It is possible to realize a wireless power transmission device for an electric vehicle having excellent power transmission efficiency.

なお、本発明のワイヤレス電力伝送用コイルユニットは、電気自動車のほか電車等の他の移動体、家電製品、電子機器、無線通信機器、玩具、といったさまざまな製品、及びこれらの製品に対する給電装置への応用が可能である。   The coil unit for wireless power transmission according to the present invention is used in various products such as electric vehicles, trains and other mobile objects, home appliances, electronic devices, wireless communication devices, toys, and power supply devices for these products. Can be applied.

１，１０，４０…ワイヤレス電力伝送用コイルユニット、２…磁性体コア、２Ｓ…磁性体コアにおける第一の部分及び第二の部分の双方と対向する面、３…ボビン、３ａ…ボビンの第一の部分、３ｂ…ボビンの第二の部分、４…線材、５…放熱材料、６…筐体、７…貫通孔、８…送電コイル、９…受電コイル、１１…高周波電力ドライバ、１２…交流電源、１３…給電装置、１４…整流器、１５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６…バッテリ、２０…電気自動車、３０ａ…第一の部分における第二の部分３ｂと対向する部分、３０ｂ…第二の部分における第一の部分３ｂと対向する部分、３１ａ…突出部、３１ｂ…溝部、３２Ｓ…ボビンにおける磁性体コアの面と対向する面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,10,40 ... Coil unit for wireless electric power transmission, 2 ... Magnetic body core, 2S ... The surface facing both the 1st part and 2nd part in a magnetic body core, 3 ... Bobbin, 3a ... No. of bobbin 1 part, 3b ... 2nd part of bobbin, 4 ... wire rod, 5 ... heat dissipation material, 6 ... housing, 7 ... through hole, 8 ... power transmission coil, 9 ... power reception coil, 11 ... high frequency power driver, 12 ... AC power source, 13 ... power feeding device, 14 ... rectifier, 15 ... DC / DC converter, 16 ... battery, 20 ... electric vehicle, 30a ... part facing the second part 3b in the first part, 30b ... second A portion of the portion that faces the first portion 3b, 31a ... a protruding portion, 31b ... a groove, 32S ... a surface that faces the surface of the magnetic core in the bobbin.

Claims (4)

磁性体コアと、
前記磁性体コアの周囲に設けられたボビンと、
前記ボビンに巻回された線材と、を備え、
前記ボビンは、分割された第一の部分と第二の部分とが組み合わされることにより構成されており、
前記第一の部分は、前記第二の部分と対向する部分に突出部を有し、前記第二の部分は、前記第一の部分と対向する部分に前記突出部全体に沿った溝部を有し、
前記突出部全体と前記溝部全体とが互いに離間している、ワイヤレス電力伝送用コイルユニット。 A magnetic core;
A bobbin provided around the magnetic core;
A wire wound around the bobbin,
The bobbin is configured by combining the divided first part and second part,
The first portion has a protruding portion at a portion facing the second portion, and the second portion has a groove portion along the entire protruding portion at a portion facing the first portion. And
The coil unit for wireless power transmission, wherein the entire protrusion and the entire groove are separated from each other. 前記磁性体コアにおける前記第一の部分及び前記第二の部分の双方と対向する面と、前記ボビンにおける前記磁性体コアの前記面と対向する面とが、互いに離間されている、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送用コイルユニット。   The surface of the magnetic core that faces both the first portion and the second portion is separated from the surface of the bobbin that faces the surface of the magnetic core. A coil unit for wireless power transmission described in 1. 前記磁性体コアと前記第一の部分及び前記第二の部分との間に、空気よりも熱伝導率が高く、絶縁性を有し、かつ、弾性変形可能な放熱部材を備える、請求項２に記載のワイヤレス電力伝送用コイルユニット。   3. A heat dissipating member having a thermal conductivity higher than air, an insulating property, and an elastically deformable member is provided between the magnetic core and the first portion and the second portion. A coil unit for wireless power transmission described in 1. 前記磁性体コア、前記磁性体コアの周囲に設けられ且つ前記磁性体コアを内包するボビン、及び前記ボビンに巻回された線材を内部に備える筐体をさらに有し、
前記筐体は、複数の面から構成され、複数の貫通孔を同一面上に有する請求項１〜３のいずれか一項記載のワイヤレス電力伝送用コイルユニット。 The magnetic body core, a bobbin provided around the magnetic body core and enclosing the magnetic body core, and a housing provided therein with a wire wound around the bobbin,
The said housing | casing is comprised from several surfaces, The coil unit for wireless power transmission as described in any one of Claims 1-3 which has several through-holes on the same surface.
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