JP2015012068A - Coil unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルユニットに関するものである。 The present invention relates to a coil unit.
近年、電源コードなしで電力を供給するワイヤレス給電技術が注目されつつある。現在のワイヤレス給電技術は、（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 feeding technology that supplies power without a power cord has been attracting attention. Current wireless power supply technologies are: (A) Type using electromagnetic induction (for short distance), (B) Type using magnetic field resonance (for medium distance) (C) Type using radio waves (for long distance) ) And can be roughly divided into three types.
これらの３種類のワイヤレス給電技術のうち、電磁誘導を利用するタイプ（Ａ）は、送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 feeding technologies, the type (A) that uses electromagnetic induction is a power transmission technology that uses a voltage generated in the power receiving side coil as a result of an alternating current passing through the power transmitting side 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の送電技術である。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。 Type (B) using the magnetic field resonance phenomenon is a relatively new technology, and 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.
これらの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、送電側コイルから受電側コイルに電力をできるだけ効率よく伝送することが求められる。一方で、動作原理の違いこそあれ、コイルを利用して電力を伝送するため、電力伝送時にコイルから漏れ磁束が発生し、周辺の電子機器に悪影響を及ぼす虞があることから、コイルから発生する漏れ磁束を遮蔽することの要求が高まってきている。 In the type (A) using the electromagnetic induction and the type (B) using the magnetic field resonance phenomenon, it is required to transmit power from the power transmission side coil to the power reception side coil as efficiently as possible. . On the other hand, because the power is transmitted using the coil regardless of the difference in the operating principle, leakage magnetic flux is generated from the coil during power transmission, which may adversely affect the surrounding electronic devices. There is an increasing demand for shielding leakage magnetic flux.
このような要求に対して、例えば特許文献１では、非接触電力伝達に用いられるコイルのシールドであって、磁界の低減が可能な第１の遮蔽材と、第１の遮蔽材と比べて、損失は大きいがより多くの電界及び磁界の両方の低減が可能な第２の遮蔽材とを備え、第１の遮蔽材が第２の遮蔽材よりもコイルに近い側に配置されるシールドにより、電力の伝送効率の低下を抑制しつつ、電磁場の漏洩を防止することが提案されている。
In response to such a request, for example,
ところで、特許文献１に開示される技術では、磁界の低減が可能な第１の遮蔽材として磁性材を含んで構成されているが、この磁性材として一般的に広く用いられるフェライトなどの金属酸化物は硬くて脆く、衝撃に対して破損し易いということが知られている。したがって、第１の遮蔽材と他の部材との接触する機会を極力避ける必要があった。
By the way, in the technique disclosed in
また、磁界の低減が可能な第１の遮蔽材としての磁性材は、漏れ磁束を吸収すると、磁性材自身に磁歪現象に基づく膨張・収縮挙動が発生する。つまり、磁性材の本来の性能を発揮させるためには、第１の遮蔽材の膨張・収縮挙動が阻害なく行われるように配置・固定する必要があった。 Further, when the magnetic material as the first shielding material capable of reducing the magnetic field absorbs the leakage magnetic flux, the magnetic material itself exhibits expansion / contraction behavior based on the magnetostriction phenomenon. That is, in order to exhibit the original performance of the magnetic material, it has been necessary to arrange and fix the first shielding material so that the expansion / contraction behavior of the first shielding material can be performed without hindrance.
これに対して、特許文献１に開示される技術では、磁界の低減が可能な第１の遮蔽材が第２の遮蔽材とは互いに接するように配置されているものの、コイルユニットとの間にはスペースを空けて配置されている。しかしながら、特許文献１に開示される技術では、この第１の遮蔽材とコイルユニットとの間のスペースを確実に確保するための固定方法については何ら検討なされていない。したがって、例えば特許文献１に開示されるシールド及びコイルユニットを電気自動車などの移動体に搭載した場合、シールドあるいはコイルユニットに加わる衝撃により第１の遮蔽材とコイルユニットとの間のスペースが失われ、第１の遮蔽材とコイルユニットとの接触による破損を招く虞があるとともに、第１の遮蔽材の膨張・収縮挙動が阻害され、本来の性能が発揮できなくなる虞があった。
On the other hand, in the technique disclosed in
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、破損を抑制しつつ、コイルから発生する漏れ磁束の抑制効果を十分に発揮した磁性シールド材を備えたコイルユニットを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a coil unit including a magnetic shield material that sufficiently exhibits the effect of suppressing leakage magnetic flux generated from a coil while suppressing breakage. And
本発明に係るコイルユニットは、箱状の筐体と、筐体の収容空間に配置されるコイル及び磁性シールド材と、を備え、筐体は、第１のパーツと第２のパーツとを有し、磁性シールド材は、第１のパーツの内側面に設けられ、コイルは、磁性シールド材に対して非接触、且つ、第１のパーツの第２のパーツへの取り付け位置とは異なる位置において、第２のパーツに取り付けられて支持固定されていることを特徴とする。 A coil unit according to the present invention includes a box-shaped housing, a coil and a magnetic shield material disposed in a housing space of the housing, and the housing includes a first part and a second part. The magnetic shield material is provided on the inner surface of the first part, and the coil is not in contact with the magnetic shield material, and at a position different from the attachment position of the first part to the second part. It is attached to the second part and is supported and fixed.
本発明によれば、コイルが、磁性シールド材に対して非接触、且つ、第１のパーツの第２のパーツへの取り付け位置とは異なる位置において、第２のパーツに取り付けられて支持固定されている。すなわち、第１のパーツとコイルがそれぞれ独立して第２のパーツに取り付けられている。そのため、第１のパーツと第２のパーツにより画定される筐体の収容空間と、コイルと第２のパーツにより画定されるコイルと磁性シールド材との間のスペースが互いに影響を及ぼすことなく形成される。したがって、コイルと第２のパーツとの支持固定が確実になされることから、筐体に予期せぬ衝撃が加わったとしても、コイルと磁性シールド材との間のスペースを確実に確保することができる。その結果、磁性シールド材の他の部材との接触する機会が抑制されるとともに、漏れ磁束を吸収した際に発生する磁性シールド材の膨張・収縮挙動が阻害されることなく行われるため、破損を抑制しつつ、コイルから発生する漏れ磁束の抑制効果を十分に発揮した磁性シールド材を備えたコイルユニットを得ることができる。 According to the present invention, the coil is attached to the second part and supported and fixed at a position different from the attachment position of the first part to the second part, in a non-contact manner with respect to the magnetic shield material. ing. That is, the first part and the coil are independently attached to the second part. Therefore, the housing space defined by the first part and the second part and the space defined between the coil and the second part and the magnetic shield material are formed without affecting each other. Is done. Therefore, since the coil and the second part are securely supported and fixed, even if an unexpected impact is applied to the housing, it is possible to reliably secure a space between the coil and the magnetic shield material. it can. As a result, the chance of contact with other members of the magnetic shield material is suppressed, and the expansion / contraction behavior of the magnetic shield material that occurs when the magnetic flux leakage is absorbed is not hindered. It is possible to obtain a coil unit including a magnetic shield material that sufficiently exhibits the effect of suppressing leakage magnetic flux generated from the coil while being suppressed.
ここで、第１のパーツとコイルを一体的に第２のパーツに取り付けると、第１のパーツとコイルとはそれぞれ構成部材の製造上の寸法ばらつきや熱膨張係数が異なることから、第２のパーツへの固定力が損なわれてしまうばかりか、場合によっては、第２のパーツに支持固定されるはずのコイルが外れてしまい、磁性シールド材に接触する不具合が考えられる。これに対して本発明では、第１のパーツとコイルがそれぞれ独立して第２のパーツに取り付けられているため、上述のような構成部材の製造上の寸法ばらつきや熱膨張係数の違いにより固定力が失われることを防止することができる。したがって、コイルと第２のパーツとの支持固定が確実になされることから、筐体に予期せぬ衝撃が加わったとしても、コイルと磁性シールド材との間のスペースを確実に確保することができる。 Here, when the first part and the coil are integrally attached to the second part, the first part and the coil have different dimensional variations and thermal expansion coefficients in the manufacturing of the constituent members. Not only is the fixing force to the part impaired, but in some cases, the coil that is supposed to be supported and fixed to the second part may come off and come into contact with the magnetic shield material. On the other hand, in the present invention, since the first part and the coil are independently attached to the second part, the first part and the coil are fixed due to the dimensional variation in manufacturing of the constituent members as described above and the difference in thermal expansion coefficient. The loss of power can be prevented. Therefore, since the coil and the second part are securely supported and fixed, even if an unexpected impact is applied to the housing, it is possible to reliably secure a space between the coil and the magnetic shield material. it can.
好ましくは、磁性シールド材は、第２のパーツに対して非接触状態で配置されているとよい。この場合、筐体の第２のパーツに加わる衝撃が直接磁性シールド材に加わることが抑制されるため、磁性シールド材の破損を確実に抑制することができる。 Preferably, the magnetic shield material is arranged in a non-contact state with respect to the second part. In this case, since the impact applied to the second part of the housing is suppressed from being directly applied to the magnetic shield material, the breakage of the magnetic shield material can be reliably suppressed.
好ましくは、コイルは、平面状の複数のボビンと、複数のボビンに設けられた巻線収納部に沿って連続して巻回される巻線と、を含み、複数のボビンは、互いの巻線収納部が重なるように層状に配置され、且つ、第２のパーツに一体的に支持固定されているとよい。この場合、平面状の複数のボビンが層状に配置され、複数のボビンに設けられた巻線収納部に沿って巻線が連続して巻回されていることから、装置の大型化を極力抑制しつつ、コイルの自己インダクタンスを増加させることができる。また、複数のボビンは、互いの巻線収納部が重なるように層状に配置され、且つ、第２のパーツに一体的に支持固定されていることから、層状に配置された複数のボビンの互いの中心が一致することとなるため、複数のボビンの層ごとに巻回された巻線によって放射される磁束の相殺が抑制されるとともに、各層同士の結合が高まり自己インダクタンスを増加させることができる。 Preferably, the coil includes a plurality of planar bobbins and a winding wound continuously along a winding accommodating portion provided on the plurality of bobbins, and the plurality of bobbins are wound around each other. It is good to arrange | position in layers so that a line | wire storage part may overlap, and to be integrally supported and fixed to the 2nd part. In this case, a plurality of planar bobbins are arranged in layers, and the windings are continuously wound along the winding storage portions provided on the plurality of bobbins, so that the size of the device is suppressed as much as possible. However, the self-inductance of the coil can be increased. Further, since the plurality of bobbins are arranged in layers so that the respective winding housing portions overlap each other and are integrally supported and fixed to the second part, the plurality of bobbins arranged in layers are mutually connected. Since the centers of the two coincide with each other, cancellation of magnetic flux radiated by the winding wound around each layer of the plurality of bobbins is suppressed, and the coupling between the layers can be increased and the self-inductance can be increased. .
本発明によれば、破損を抑制しつつ、コイルから発生する漏れ磁束の抑制効果を十分に発揮した磁性シールド材を備えたコイルユニットを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the coil unit provided with the magnetic shielding material which fully exhibited the suppression effect of the leakage magnetic flux which generate | occur | produces from a coil, suppressing a breakage | damage can be provided.
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
まず、図１を参照して、本発明のコイルユニットが適用されるワイヤレス電力伝送装置の一例について説明する。図１は、本発明のコイルユニットが適用されるワイヤレス電力伝送装置を示す概略図である。 First, an example of a wireless power transmission apparatus to which the coil unit of the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a wireless power transmission apparatus to which a coil unit of the present invention is applied.
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１は、図１に示されるように、ワイヤレス送電装置１００と、ワイヤレス受電装置２００と、を有する。ここでは、ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの移動体への給電設備に適用した例を用いて説明する。つまり、ワイヤレス送電装置１００は地上に設置される給電設備となり、ワイヤレス受電装置２００は移動体となる。ワイヤレス受電装置２００が適用される移動体としては、二次電池の電力を利用する電気自動車やハイブリッド自動車が挙げられる。
As shown in FIG. 1, the wireless power transmission device S <b> 1 includes a wireless
ワイヤレス送電装置１００は、電源ＶＧと、インバータＩＮＶと、コイルユニットＬ１と、を有する。電源ＶＧは、直流電力を後述するインバータＩＮＶに供給する。電源ＶＧとしては、直流電力を出力するものであれば特に制限されず、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、あるいはスイッチングコンバータなどのスイッチング電源装置などが挙げられる。
The wireless
インバータＩＮＶは、電源ＶＧから供給される入力直流電力を交流電力に変換する機能を有している。インバータＩＮＶとしては、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路から構成される。このスイッチング回路を構成するスイッチング素子としては、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＢＧＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの素子が挙げられる。 The inverter INV has a function of converting input DC power supplied from the power supply VG into AC power. The inverter INV is composed of a switching circuit in which a plurality of switching elements are bridge-connected. Examples of the switching elements constituting the switching circuit include elements such as MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor) and IBGT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
コイルユニットＬ１は、コイルＬ１１と、磁性シールド材１２０と、を有し、これらが筐体１１０によってパッケージングされている。ここで、コイルＬ１１は、インバータＩＮＶから供給される交流電力を後述するコイルＬ１２にワイヤレスにて送電する送電コイルとして機能することとなる。また、ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの移動体への給電設備に適用した場合、コイルユニットＬ１は地中又は地面近傍に配設されることとなる。なお、コイルユニットＬ１の具体的な構成については後述する。
The coil unit L1 includes a coil L11 and a
ワイヤレス受電装置２００は、コイルユニットＬ２と、整流器２３０と、充電器２４０と、蓄電器２５０と、を有する。
The wireless
コイルユニットＬ２は、コイルＬ１２と、磁性シールド材２２０と、を有し、これらが筐体２１０によってパッケージングされている。ここで、ワイヤレス送電装置１００のコイルＬ１１とワイヤレス受電装置２００のコイルＬ１２は、その間に距離を空けて対向することにより、磁気的に結合し、インバータＩＮＶからコイルＬ１１に供給された交流電力が近接電磁界効果によってコイルＬ１２に誘導起電力が励起される。すなわち、ワイヤレス送電装置１００からワイヤレス受電装置２００に向けてワイヤレスにて電力が伝送される。ここで、コイルＬ１２は、コイルＬ１１から送電された交流電力を受電する受電コイルとして機能することとなる。また、ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの移動体への給電設備に適用した場合、コイルユニットＬ２は電気自動車の車両下部に搭載されることとなる。
The coil unit L <b> 2 has a coil L <b> 12 and a
整流器２３０は、コイルＬ１２が受電した交流電力を直流電力に整流する機能を有している。整流器２３０としては、半波整流回路や全波整流回路などの複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたブリッジ型回路と、このブリッジ型回路に並列に接続され、整流された電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑コンデンサから構成される。
The
充電器２４０は、整流器２３０により整流された直流電力を後述する蓄電器２５０に充電している。具体的には、蓄電器２５０に対して定電流定電圧充電（ＣＣＣＶ充電）を行うように充電を制御している。すなわち、蓄電器２５０に一定の充電電流を流す定電流充電過程と、定電流充電の後に、蓄電器２５０の電圧が一定になるように充電電流を制御する定電圧充電過程とを含むように充電を制御する２段階方式の充電が行われる。
The
蓄電器２５０は、電力を蓄える機能を有していれば特に限定されず、例えば二次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池など）や容量素子（電気二重層キャパシタなど）が挙げられる。これらの中では、エネルギー密度が高いという観点から、リチウムイオン電池が好ましく、リチウムイオン電池が単一から構成されていてもよく、複数のリチウムイオン電池が直列及び並列に組み合わされて構成されていてもよい。
The
このような構成を備えることにより、ワイヤレス送電装置１００のコイルＬ１１からワイヤレス受電装置２００のコイルＬ１２にワイヤレスにて電力が伝送されるワイヤレス電力伝送装置Ｓ１が実現される。
By providing such a configuration, a wireless power transmission device S1 that realizes wireless power transmission from the coil L11 of the wireless
（第１実施形態）
次に、図２〜図４を参照して、本発明の第１実施形態に係るコイルユニットＬ１，Ｌ２の構成について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るコイルユニットを示す斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態に係るコイルユニットの構成を示す分解斜視図である。図４は、図２におけるＡ−Ａ´に沿うコイルユニットの模式切断部端面図である。なお、コイルユニットＬ１とコイルユニットＬ２の構造は同様のため、ここではコイルユニットＬ１の構造のみ説明する。
(First embodiment)
Next, the configuration of the coil units L1 and L2 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a perspective view showing the coil unit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the coil unit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic end view of the coil unit taken along the line AA ′ in FIG. 2. Since the structures of the coil unit L1 and the coil unit L2 are the same, only the structure of the coil unit L1 will be described here.
コイルユニットＬ１は、図２及び図３に示されるように、コイルＬ１１と、磁性シールド材１２０と、を有し、これらが筐体１１０によってパッケージングされている。コイルＬ１１は、ボビン１３０と、巻線１４０と、を含む。
As shown in FIGS. 2 and 3, the coil unit L <b> 1 includes a coil L <b> 11 and a
筐体１１０は、図３に示されるように、上下に分離可能な、ベースプレート（第１のパーツ）１１０ａとカバー（第２のパーツ）１１０ｂの２つのパーツから構成されている。筐体１１０の外観としては、箱状を呈している。
As shown in FIG. 3, the
ベースプレート１１０ａは、図３に示されるように、略正方形の平板状の外形を呈している。このベースプレート１１０ａには、固定のための複数のネジＮ１が設けられている。具体的には、複数のネジＮ１は、ベースプレート１１０ａの一方の主面（図示下方）から他方の主面（図示上方）に貫通し、他方の主面から上方に向けて突出するように設けられている。本実施形態においては、８つのネジＮ１がベースプレート１１０ａの外周縁に均等に設けられている。ベースプレート１１０ａの材料としては、銅やアルミニウムなどの金属材料や絶縁性の樹脂などが挙げられる。
As shown in FIG. 3, the
カバー１１０ｂは、図３に示されるように、ベースプレート１１０ａとほぼ同一の外形寸法の略正方形の外形を呈している。カバー１１０ｂの外周縁には、図４に示されるように、段差（階段状）が設けられている。より具体的には、カバー１１０ｂの外周縁には、図示下方に突出する突出高さが異なる２つの突部１１１ｂ，１１２ｂを有する。突部１１１ｂは、突部１１２ｂに比してカバー１１０ｂの中心側に設けられるとともに、その突出高さが小さくなっている。突部１１２ｂは、カバー１１０ｂの中心点とベースプレート１１０ａの中心点が対向するように配置した状態において、ベースプレート１１０ａの複数のネジＮ１と対向する位置に設けられている。これら突部１１１ｂ，１１２ｂには、ネジが挿入されて固定が可能なネジ穴が設けられている。カバー１１０ｂの材料としては、絶縁性の樹脂などが挙げられる。
As shown in FIG. 3, the
そして、ベースプレート１１０ａの複数のネジＮ１がカバー１１０ｂの突部１１２ｂの下部の当接面に突き合わされて複数のネジ穴に挿入されることにより、ベースプレート１１０ａがカバー１１０ｂに取り付けられる。このようにベースプレート１１０ａとカバー１１０ｂが組み合わされることにより、筐体１１０の内部に後述するコイルＬ１１と磁性シールド材１２０が配置される収容空間が画定される。
Then, the
ボビン１３０は、図３に示されるように、平面状であって、中央部に略正方形の孔１３０ａを有する。ボビン１３０は、中央部から外周縁に向けて渦状に形成された突部１３０ｂ及び溝部１３０ｃを有する。より具体的には、突部１３０ｂ及び溝部１３０ｃは、中央部の孔１３０ａから外周縁に向けて並行して渦状に延びている。すなわち、これら突部１３０ｂと溝部１３０ｃにより中央部の孔１３０ａから外周縁に至る巻線収納部１３０ｄが形成されることとなる。ボビン１３０は、巻線収納部１３０ｄが形成される領域よりも外周側に枠状の鍔部１３０ｅをさらに有する。この鍔部１３０ｅには、固定のための複数のネジ穴が設けられている。本実施形態においては、８つのネジ穴がボビン１３０の外周縁に均等に設けられている。そして、ボビン１３０の鍔部１３０ｅと筐体１１０のカバー１１０ｂの突部１１１ｂの下部の当接面が突き合わされて、複数のネジＮ２がボビン１３０の鍔部１３０ｅの複数のネジ穴を介してカバー１１０ｂの突部１１１ｂの複数のネジ穴に挿入されることにより、ボビン１３０がカバー１１０ｂに取り付けられて、コイルＬ１１がカバー１１０ｂに支持固定される。言い換えると、コイルＬ１１は、図４に示されるように、カバー１１０ｂに吊り下げられている。ここで、突部１１１ｂと突部１１２ｂはカバー１１０ｂの異なる位置に設けられていることから、ボビン１３０のカバー１１０ｂへの取り付け位置は、ベースプレート１１０ａのカバー１１０ｂへの取り付け位置とは異なることとなる。ボビン１３０の材料としては、絶縁性の樹脂が好ましく、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）などが挙げられる。なお、本実施形態では、ボビン１３０の外形形状は略正方形を呈しているがこれに限られることなく、多角形、円形、楕円形のいずれの形状を呈していてもよい。
As shown in FIG. 3, the
巻線１４０は、銅やアルミニウムなどのリッツ線から構成され、ボビン１３０の巻線収納部１３０ｄに沿って連続して巻回されている。すなわち、図３に示されるように、巻線１４０の一方の端部がボビン１３０の孔１３０ａから引き出され、他方の端部がボビン１３０の外周縁から引き出される。
The winding 140 is made of a litz wire such as copper or aluminum, and is continuously wound along the winding housing portion 130 d of the
磁性シールド材１２０は、磁路の磁気抵抗を減らし、コイル間の磁気的な結合を高める作用を有し、図４に示されるように、ベースプレート１１０ａの他方の主面（図示上方）に沿って設けられている。具体的には、ベースプレート１１０ａとカバー１１０ｂによって画定される収容空間側のベースプレート１１０ａの内側面に沿って設けられている。この磁性シールド材１２０は、弾性変形が可能な接着剤によりベースプレート１１０ａの内側面に貼り付けられて固定されている。つまり、磁性シールド材１２０は、磁束の吸収により生じる磁歪現象に基づく膨張・収縮挙動が阻害なく行われるようにベースプレート１１０ａに接着固定されている。ここで、上述したように、カバー１１０ｂの突部１１１ｂ，１１２ｂは、突出高さが異なっている。これら突部１１１ｂと突部１１２ｂの突出高さの差よりも磁性シールド材１２０の厚みを十分に薄く形成しておくことで、磁性シールド材１２０とカバー１１０ｂに吊り下げられているコイルＬ１１との間にスペースが形成される。つまり、コイルＬ１１と磁性シールド材１２０は、非接触状態で配置されている。なお、磁性シールド材１２０は、コイルＬ１１だけでなく、カバー１１０ｂに対しても非接触状態で配置されていると好ましい。この場合、筐体１１０のカバー１１０ｂに加わる衝撃が直接磁性シールド材１２０に加わることが抑制されるため、磁性シールド材１２０の破損を確実に抑制することができる。磁性シールド材１２０の材料としては、センダスト、ＭｎＺｎフェライト、パーマロイなどが挙げられる。磁性シールド材１２０の透磁率及び電気抵抗は高ければ高いほど好ましく、これらの中では、特にＭｎＺｎフェライトが好ましい。
The
以上のように、本発明に係るコイルユニットＬ１（Ｌ２）は、コイルＬ１１（Ｌ１２）が、磁性シールド材１２０に対して非接触、且つ、ベースプレート１１０ａのカバー１１０ｂへの取り付け位置とは異なる位置において、カバー１１０ｂに取り付けられて支持固定されている。すなわち、ベースプレート１１０ａとコイルＬ１１（Ｌ１２）がそれぞれ独立してカバー１１０ｂに取り付けられている。そのため、ベースプレート１１０ａとカバー１１０ｂにより画定される筐体１１０の収容空間と、コイルＬ１１（Ｌ１２）とカバー１１０ｂにより画定されるコイルＬ１１（Ｌ１２）と磁性シールド材１２０との間のスペースが互いに影響を及ぼすことなく形成される。したがって、コイルＬ１１（Ｌ１２）とカバー１１０ｂとの支持固定が確実になされることから、筐体１１０に予期せぬ衝撃が加わったとしても、コイルＬ１１（Ｌ１２）と磁性シールド材１２０との間のスペースを確実に確保することができる。その結果、磁性シールド材１２０の他の部材との接触する機会が抑制されるとともに、漏れ磁束を吸収した際に発生する磁性シールド材１２０の膨張・収縮挙動が阻害されることなく行われるため、破損を抑制しつつ、コイルＬ１１（Ｌ１２）から発生する漏れ磁束の抑制効果を十分に発揮した磁性シールド材１２０を備えたコイルユニットＬ１（Ｌ２）を得ることができる。
As described above, the coil unit L1 (L2) according to the present invention is such that the coil L11 (L12) is not in contact with the
また、本発明に係るコイルユニットＬ１（Ｌ２）は、ベースプレート１１０ａとコイルＬ１１（Ｌ１２）がそれぞれ独立してカバー１１０ｂに取り付けられているため、ベースプレート１１０ａとコイルＬ１１（Ｌ１２）を一体的にカバー１１０ｂに取り付けた場合に起こり得る、ベースプレート１１０ａとコイルＬ１１（Ｌ１２）の構成部材の製造上の寸法ばらつきや熱膨張係数の違いにより固定力が失われることを防止することができる。したがって、コイルＬ１１（Ｌ１２）とカバー１１０ｂとの支持固定が確実になされることから、筐体１１０に予期せぬ衝撃が加わったとしても、コイルＬ１１（Ｌ１２）と磁性シールド材１２０との間のスペースを確実に確保することができる。
Further, in the coil unit L1 (L2) according to the present invention, since the
（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るコイルユニットＬ１００の構成について説明する。図５は、図４に示した本発明の第１実施形態に係るコイルユニットの図２におけるＡ−Ａ´線に沿う模式切断部端面図に相当する、本発明の第２実施形態に係るコイルユニットの模式切断部端面図である。第２実施形態に係るコイルユニットＬ１００は、コイルＬ１１０が複数のボビン３３０，４３０を備えている点において、第１実施形態に係るコイルユニットＬ１と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 5, the structure of the coil unit L100 which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 5 shows a coil according to the second embodiment of the present invention, corresponding to a schematic cut end view taken along the line AA ′ in FIG. 2 of the coil unit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. It is a model cut part end elevation of a unit. The coil unit L100 according to the second embodiment is different from the coil unit L1 according to the first embodiment in that the coil L110 includes a plurality of
コイルユニットＬ１００は、第１実施形態に係るコイルユニットＬ１と同様に、コイルＬ１１０と、磁性シールド材１２０と、を有し、これらが筐体１１０によってパッケージングされている。筐体１１０、磁性シールド材１２０の構成は、第１実施形態に係るコイルユニットＬ１と同様である。
Similar to the coil unit L1 according to the first embodiment, the coil unit L100 includes a coil L110 and a
コイルＬ１１０は、図５に示されるように、複数のボビン３３０，４３０と、巻線３４０と、を含む。
As shown in FIG. 5, the coil L <b> 110 includes a plurality of
ボビン３３０は、平面状であって、中央部に略正方形の孔３３０ａを有する。ボビン３３０は、中央部から外周縁に向けて渦状に形成された突部３３０ｂ及び溝部３３０ｃを有する。より具体的には、突部３３０ｂ及び溝部３３０ｃは、中央部の孔３３０ａから外周縁に向けて並行して渦状に延びている。すなわち、これら突部３３０ｂと溝部３３０ｃにより中央部の孔３３０ａから外周縁に至る巻線収納部３３０ｄが形成されることとなる。ボビン３３０は、巻線収納部３３０ｄが形成される領域よりも外周側に枠状の鍔部３３０ｅをさらに有する。この鍔部３３０ｅには、固定のための複数のネジ穴が設けられている。本実施形態においては、８つのネジ穴がボビン３３０の外周縁に均等に設けられている。ボビン３３０の材料としては、絶縁性の樹脂が好ましく、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）などが挙げられる。なお、本実施形態では、ボビン３３０の外形形状は略正方形を呈しているがこれに限られることなく、多角形、円形、楕円形のいずれの形状を呈していてもよい。
The
ボビン４３０は、平面状であって、中央部に略正方形の有底の底面部４３０ａを有する。ボビン４３０は、中央部から外周縁に向けて渦状に形成された突部４３０ｂ及び溝部４３０ｃを有する。より具体的には、突部４３０ｂ及び溝部４３０ｃは、中央部から外周縁に向けて並行して渦状に延びている。すなわち、これら突部４３０ｂと溝部４３０ｃにより中央部から外周縁に至る巻線収納部４３０ｄが形成されることとなる。ボビン４３０は、巻線収納部４３０ｄが形成される領域よりも外周側に枠状の鍔部４３０ｅをさらに有する。この鍔部４３０ｅには、固定のための複数のネジ穴が設けられている。本実施形態においては、８つのネジ穴がボビン４３０の外周縁に均等に設けられている。ボビン４３０の材料としては、絶縁性の樹脂が好ましく、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）などが挙げられる。なお、本実施形態では、ボビン４３０の外形形状は略正方形を呈しているがこれに限られることなく、多角形、円形、楕円形のいずれの形状を呈していてもよい。
The
ボビン３３０とボビン４３０は、互いの巻線収納部３３０ｄ，４３０ｄが重なるように層状に配置されている。より具体的には、ボビン３３０の巻線収納部３３０ｄの開口部とボビン４３０の巻線収納部４３０ｄの開口部が同一方向に開口し、ボビン３３０の中心点とボビン４３０の中心点が略一致するように層状に重ね合わされている。本実施形態においては、ベースプレート１１０ａ側からカバー１１０ｂ側に向けてボビン４３０が１層目、ボビン３３０が２層目となるように順に重ね合わされて層を構成している。
The
そして、ボビン４３０の鍔部４３０ｅとボビン３３０の鍔部３３０ｅが突き合わされるとともに、ボビン３３０の鍔部３３０ｅとカバー１１０ｂの突部１１１ｂの下部の当接面が突き合わされて、複数のネジＮ２がボビン４３０の鍔部４３０ｅの複数のネジ穴及びボビン３３０の鍔部３３０ｅの複数のネジ穴を介してカバー１１０ｂの突部１１１ｂの複数のネジ穴に挿入されることにより、ボビン３３０及びボビン４３０が一体的にカバー１１０ｂに取り付けられて、コイルＬ１１０がカバー１１０ｂに支持固定される。言い換えると、コイルＬ１１０は、図５に示されるように、カバー１１０ｂに吊り下げられている。ここで、本実施形態においても、突部１１１ｂと突部１１２ｂの突出高さの差よりも磁性シールド材１２０の厚みを十分に薄く形成しておくことで、磁性シールド材１２０とカバー１１０ｂに吊り下げられているコイルＬ１１０との間にスペースが形成される。つまり、コイルＬ１１０と磁性シールド材１２０は、非接触状態で配置されている。
And the collar part 430e of the
巻線３４０は、銅やアルミニウムなどのリッツ線から構成され、複数のボビン３３０，４３０に設けられた巻線収納部３３０ｄ，４３０ｄに沿って連続して巻回されている。より具体的には、巻線３４０は、ボビン４３０の外周縁から中央部に向けて巻線収納部４３０ｄに沿って連続して巻回され、続いて、ボビン３３０の中央部から外周縁に向けて巻線収納部３３０ｄに沿って連続して巻回されている。すなわち、巻線３４０の一方の端部がボビン４３０の外周縁から引き出され、他方の端部がボビン３３０の外周縁から引き出される。
The winding 340 is made of a litz wire such as copper or aluminum, and is continuously wound along the winding
以上のように、本実施形態に係るコイルユニットＬ１００は、コイルＬ１１０が、平面状の複数のボビン３３０，４３０と、複数のボビン３３０，４３０に設けられた巻線収納部３３０ｄ，４３０ｄに沿って連続して巻回される巻線３４０と、を含み、複数のボビン３３０，４３０は、互いの巻線収納部３３０ｄ，４３０ｄが重なるように層状に配置され、且つ、カバー１１０ｂに一体的に支持固定されている。この場合、平面状の複数のボビン３３０，４３０が層状に配置され、複数のボビン３３０，４３０に設けられた巻線収納部３３０ｄ，４３０ｄに沿って巻線３４０が連続して巻回されていることから、装置の大型化を極力抑制しつつ、コイルＬ１１０の自己インダクタンスを増加させることができる。また、複数のボビン３３０，４３０は、互いの巻線収納部３３０ｄ，４３０ｄが重なるように層状に配置され、且つ、カバー１１０ｂに一体的に支持固定されていることから、層状に配置された複数のボビン３３０，４３０の互いの中心が一致することとなるため、複数のボビン３３０，４３０の層ごとに巻回された巻線３４０によって放射される磁束の相殺が抑制されるとともに、各層同士の結合が高まり自己インダクタンスを増加させることができる。
As described above, in the coil unit L100 according to the present embodiment, the coil L110 is provided along the plurality of
本発明に係るコイルユニットは、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への応用が可能である。 The coil unit according to the present invention can be applied to various products such as electric vehicles, other moving objects such as trains, home appliances, electronic devices, wireless communication devices, and toys.
１００…ワイヤレス送電装置、１１０，２１０…筐体、１１０ａ…ベースプレート（第１のパーツ）、１１０ｂ…カバー（第２のパーツ）、１１１ｂ，１１２ｂ…突部、１２０，２２０…磁性シールド材、１３０，３３０，４３０…ボビン、１３０ａ，３３０ａ…孔、１３０ｂ，３３０ｂ，４３０ｂ…突部、１３０ｃ，３３０ｃ，４３０ｃ…溝部、１３０ｄ，３３０ｄ，４３０ｄ…巻線収納部、１３０ｅ，３３０ｅ，４３０ｅ…鍔部、１４０，３４０…巻線、２００…ワイヤレス受電装置、２３０…整流器、２４０…充電器、２５０…蓄電器、４３０ａ…底面部、ＩＮＶ…インバータ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１００…コイルユニット、Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１１０…コイル、Ｎ１，Ｎ２…ネジ、Ｓ１…ワイヤレス電力伝送装置、ＶＧ…電源。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記筐体は、第１のパーツと第２のパーツとを有し、
前記磁性シールド材は、前記第１のパーツの内側面に設けられ、
前記コイルは、前記磁性シールド材に対して非接触、且つ、前記第１のパーツの前記第２のパーツへの取り付け位置とは異なる位置において、前記第２のパーツに取り付けられて支持固定されていることを特徴とするコイルユニット。 A box-shaped housing, and a coil and a magnetic shield material disposed in a housing space of the housing,
The housing has a first part and a second part,
The magnetic shield material is provided on the inner surface of the first part,
The coil is attached and supported and fixed to the second part at a position that is not in contact with the magnetic shield material and is different from the attachment position of the first part to the second part. Coil unit characterized by being.
前記複数のボビンは、互いの前記巻線収納部が重なるように層状に配置され、且つ、前記第２のパーツに一体的に支持固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のコイルユニット。 The coil includes a plurality of planar bobbins, and a winding wound continuously along a winding storage portion provided on the plurality of bobbins,
3. The plurality of bobbins are arranged in layers so that the winding housing portions overlap each other, and are integrally supported and fixed to the second part. Coil unit.
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