JP2019134139A - コイルユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】フェライト板を支持または固定する構造を含むコイルユニットにおいて、フェライト板の温度上昇の抑制が図られたコイルユニットを提供する。【解決手段】コイルユニットは、厚さ方向に間隔をあけて位置する第1主表面および第2主表面を含むフェライト板47と、第1主表面および第2主表面を通る巻回軸線の周囲を取り囲むように形成されると共に、第1主表面に配置されたコイル17と、フェライト板47を支持する支持部80とを備え、フェライト板47には、支持部80が入り込む挿入部80が形成されており、フェライト板47はコイル17から張り出すように形成されており、挿入部80およびコイル17を平面視すると、挿入部80は、挿入部80の少なくとも一部がコイル17と重ならないように形成された。【選択図】図6
Description
本開示は、コイルユニットに関する。
従来から送電側コイルユニットから受電側コイルユニットに非接触で電力を送電する非接触送電システムが各種提案されている(特許文献1〜5)。
特開2017−126596号公報に記載された送電側コイルユニットは、フェライト板と、フェライト板の上面に配置された送電コイルとを含む。
コイルは、中空状の平板コイルが採用されている。具体的には、コイルは、上下方向に延びる巻回軸線の周囲を取り囲むように形成されており、コイルの中央部には中空部が形成されている。
フェライト板は板状に形成されており、フェライト板は、4つの角部と、各角部間に位置する切欠部とを含む。このように形成されたフェライト板を用いると、送電時に、各角部を通る磁束量を増やすことができ、結果として、受電側コイルユニットとの結合係数を高めることができる。
上記のコイルユニットにおいて、送電時にコイルに交流電流が流れ、フェライト板内を磁束が流れる。この際、フェライト板内の磁束密度は、コイルの下方に位置する部分において高くなる。
その一方で、フェライトを固定するために、たとえば、フェライト板に貫通孔を形成して、この貫通孔にボスなどを挿入することが考えられる。
フェライト板において、貫通孔が形成された部分においては、磁束の流通することができる面積が小さくなる。そのため、貫通孔をコイルの下方に形成すると、フェライト板のうち磁束密度が高い部分において、磁束の流通することができる面積が小さくなることになり、磁束密度がさらに高くなる。
磁束密度が高くなると、当該部分の温度が高くなり、温度が高くなると磁気抵抗が高くなる。磁気抵抗が高くなると、さらに、温度が高くなる。
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、フェライト板を支持または固定する構造を含むコイルユニットにおいて、フェライト板の温度上昇の抑制が図られたコイルユニットを提供することである。
本開示に係るコイルユニットは、厚さ方向に間隔をあけて位置する第1主表面および第2主表面を含むフェライト板と、前記第1主表面および前記第2主表面を通る巻回軸線の周囲を取り囲むように形成されると共に、前記第1主表面に配置されたコイルと、前記フェライト板を支持する支持部とを備える。上記フェライト板には、前記支持部が入り込む挿入部が形成されており、前記フェライト板は前記コイルから張り出すように形成されており、前記挿入部および前記コイルを平面視すると、前記挿入部は、前記挿入部の少なくとも一部が前記コイルと重ならないように形成された。
上記のコイルユニットにおいては、フェライト板のうち、挿入部の周囲を流れる磁束量は少ない。そのため、挿入部を形成することで、磁束が流れる流路面積が小さくなったとしても、磁束密度が高くなることを抑制することができる。その結果、フェライト板のうち、挿入部の周囲に位置する部分において、温度が高くなることを抑制することができる。
本開示に係るコイルユニットによれば、フェライト板を支持または固定することができと共に、フェライト板の温度上昇の抑制を図ることができる。
図1から図11を用いて、本実施の形態に係るコイルユニットについて説明する。図1から図11に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図1は、非接触送電システム1を模式的に示す模式図である。非接触送電システム1は、車両2に設けられた受電用のコイルユニット3と、送電用のコイルユニット4とを備える。
車両2は、コイルユニット4と、蓄電装置5とを含む。蓄電装置5は、車両2のフロアパネル6の下面に配置されている。コイルユニット4は、蓄電装置5の下面に配置されている。
図2は、非接触送電システム1を模式的に示す回路図である。コイルユニット4は、共振回路10と、フィルタ11と、変換器12とを含む。共振回路10は、受電コイル16と、キャパシタ17とを含む。受電コイル16およびキャパシタ17は、互いに直列に接続されている。共振回路10のQ値は、たとえば、100以上である。
フィルタ11は、たとえば、LCフィルタである。変換器12は、交流電力を直流電力に変換する整流器である。
コイルユニット3は、共振回路20と、フィルタ21と、変換器22とを含む。共振回路20は、送電コイル23およびキャパシタ24を含む。送電コイル23およびキャパシタ24は互いに直列に接続されている。共振回路20のQ値は、たとえば、100以上である。フィルタ21は、たとえば、LCフィルタである。変換器22はインバータを含む。
上記のように構成された非接触送電システム1において、コイルユニット3からコイルユニット4に電力を送電する場合について簡単に説明する。
電源7から変換器22に交流電力が供給される。変換器22は、供給された交流電力の電圧を昇圧し、さらに、たとえば、周波数を85kHz程度にする。フィルタ21は変換器22から供給された交流電流からノイズを除去して、共振回路20に供給する。共振回路20に交流電力が供給されると、送電コイル23の周囲に電磁界が形成される。
共振回路20の周囲に形成された電磁界が受電コイル16に達すると、受電コイル16に交流電流である受電電流が流れる。フィルタ11は、共振回路10から供給される交流電力からノイズを除去して変換器12に供給する。変換器12は、供給された交流電力を直流電力に変換して、蓄電装置5に供給する。
次に、コイルユニット4の構成について説明する。図3は、コイルユニット4を模式的に示す分解斜視図である。
コイルユニット4は、収容ケース30と、受電コイル16と、フェライト板34と、シールド板35と、基板36と、フィルタ11と、変換器12と、キャパシタ17とを含む。
収容ケース30は、アンダーカバー31およびアッパーカバー32を含む。アッパーカバー32は、ボルト37によって蓄電装置5のケースに固定されている。アッパーカバー32は樹脂などによって形成されている。
アンダーカバー31は、樹脂蓋40および金属蓋41を含む。樹脂蓋40および金属蓋41は、車両2の幅方向に隣り合うように配置されている。
樹脂蓋40およびアッパーカバー32の間に、フェライト板34と、シールド板35と、基板36とが配置されている。金属蓋41およびアッパーカバー32の間のフィルタ11および変換器12が配置されている。
樹脂蓋40は、底板42と、周壁部43と、保持部材44とを含む。底板42は、平板状に形成されている。周壁部43は、底板42の外周縁部から上方に延びるように形成されており、底板42の外周に沿って環状に形成されている。保持部材44は、底板42の上面に形成されている。なお、保持部材44は、後述するように複数の支持部を含む。
なお、樹脂蓋40は、樹脂によって形成されており、保持部材44も樹脂によって形成されている。
受電コイル16は、底板42内に埋め込まれている。受電コイル16は、上下方向に延びる巻回軸線O1の周囲を取り囲むように形成されている。なお、受電コイル16の中央部には、中空部38が形成されている。
フェライト板34は、底板42の上面に配置されている。フェライト板34は、板状に形成されており、下面50(第1主表面)および上面(第2主表面)51を含む。下面50および上面51は、フェライト板34の厚さ方向に間隔をあけて配置されている。なお、受電コイル16の巻回軸線O1は、下面50および上面51を通るように配置されており、受電コイル16は、フェライト板34の下面50に配置されている。
フェライト板34は、複数の角部39を含み、各角部39の間には、切欠部49が形成されている。フェライト板34の中央部には、中空部33が形成されている。
なお、この図3に示す例においては、フェライト板34は、複数の角フェライト板45を含み、各角フェライト板45は巻回軸線O1の周囲を取り囲むように環状に配置されている。切欠部49は、隣り合う角部39の間に形成されている。
各角フェライト板45は、分割フェライト板46および分割フェライト板47を含み、分割フェライト板46および分割フェライト板47の間には、隙間48が形成されている。隙間48は、中空部33からフェライト板34の外周に達しており、各隙間48は巻回軸線O1を中心として放射状に延びるように形成されている。
シールド板35は、フェライト板34の上面51に配置されている。シールド板35は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。シールド板35は、下面52および上面53を含む。
基板36は、シールド板35の上面53に配置されている。基板36には、キャパシタ17が形成されている。キャパシタ17は、たとえば、複数のセラミックコンデンサによって形成されている。
図4は、アンダーカバー31を示す平面図であり、図5は、アンダーカバー31にフェライト板34を配置した状態を示す平面図である。図4および図5に示すように、各分割フェライト板46,47は保持部材44によって支持されている。
図6は、図5の一部の構成を拡大視した平面図である。この図6に示すように、分割フェライト板47は、内辺70と、傾斜辺71と、側辺72と、外辺73と、側辺74とを含む。
側辺74は、受電コイル16のコイル線が延びる方向に対して、垂直または実質的に垂直な方向に延びるように形成されている。側辺74には、挿入部80が形成されている。挿入部80は、凹むように形成されている。
外辺73は、フェライト板34の角部39の一部を形成している。側辺72は、側辺74と平行に延びるように形成されており、切欠部49の内周縁部の一部を形成している。内辺70は、中空部33の内周縁部の一部を形成している。傾斜辺71は、内辺70および側辺72を接続するように形成されている。
分割フェライト板46は、分割フェライト板47と対称的に形成されている。分割フェライト板46は、内辺75と、傾斜辺76と、側辺77と、外辺78と、側辺79とを含む。
側辺79は、受電コイル16のコイル線が延びる方向に垂直に延びるように形成されている。側辺79は側辺74と平行となるように形成されており、側辺79および側辺74によって、隙間48が形成されている。側辺79には、挿入部81が形成されている。挿入部81は、凹むように形成されており、挿入部80および挿入部81は、互いに対向するように形成されている。
外辺78は、外辺73と共に角部39を形成している。側辺77は、側辺79と平行となるように形成されており、側辺77は切欠部49の内周縁部の一部を形成している。内辺75は中空部33の内周縁部の一部を形成している。傾斜辺76は、側辺77および内辺75を接続するように形成されている。
保持部材44は、分割フェライト板47,46を支持する複数の支持部60,61,62,63,64,65,66を含む。
支持部61,62は、側辺72を支持するように設けられている。支持部63,64は、隙間48に挿入されており、側辺74および側辺79を支持するように設けられている。支持部65,66は、側辺77を支持するように設けられている。支持部60は、挿入部80から挿入部81に亘って延びるように形成されており、挿入部80および挿入部81に挿入されている。
このように、複数の支持部60〜66によって、分割フェライト板47および分割フェライト板46が支持されている。
挿入部80および受電コイル16を平面視すると、挿入部80は、挿入部80の少なくとも一部が受電コイル16と重ならないように、形成されている。この図6に示す例においては、挿入部80の一部が受電コイル16の外周縁部18よりも外側に位置している。
図7は、図6のVII−VII線における断面図である。この図7に示すように、挿入部80と、受電コイル16の外周縁部18とが上下方向に重なりあっている。
なお、挿入部80の位置としては、上記の例に限られない。図8は、挿入部80の形成位置の第1変形例を示す。図8に示す例においては、挿入部80は、受電コイル16の外周縁部18よりも外側に位置しており、挿入部80は外周縁部18と上下方向に重なっていない。
図9は、挿入部80の形成位置の第2変形例を示す断面図である。この図9に示す例においては、挿入部81の外周端と、受電コイル16の外周縁部18とが上下方向に一致している。
図7から図9は、「挿入部80の少なくとも一部が受電コイル16と重なり合っていない」場合を例示したものである。図7から図9は、挿入部80が外周縁部18側に形成された例について説明したが、挿入部80を受電コイル16の内周縁部19側に形成してもよい。なお、図6に示す挿入部81も挿入部80と同様に形成されている。
図10は、受電時における受電コイル16および分割フェライト板47を示す断面図である。この図10において、位置P1は、分割フェライト板47のうち、受電コイル16の幅方向の中央部の上方に位置する。位置P2は、分割フェライト板47のうち、外周縁部18の上方に位置する。位置P3は、分割フェライト板47のうち、内周縁部19の上方に位置する。
受電時には、受電コイル16に交流電流が流れる。これに伴い、受電コイル16の周囲には、受電コイル16を取り囲むように磁束MF1,MF2、MF3が形成される。
なお、磁束MF1は、受電コイル16の直近を取り囲むように形成されており、磁束MF2は、磁束MF1の外側に形成されている。磁束MF3は、磁束MF2の外側に形成されている。そして、各磁束MF1〜MF3は、分割フェライト板47内において、中空部33側から角部39に向かう方向、または、角部39側から中空部33側に向かう方向に、主に流れる。
この図10からも明らかなように、位置P2,P3を流れる磁束量は、位置P1を流れる磁束量よりも少ないことが分かる。
図11は、受電時における分割フェライト板46,47内における磁束密度分布を模式的に示す平面図である。図11において、領域R1は、最も磁束密度が高い領域を示す。領域R2、領域R3、領域R4に向かうにつれて、順次、磁束密度が低い領域を示す。
分割フェライト板46,47において、受電コイル16の幅方向の中央部の下方から、外周縁部18側に向かうにつれて、磁束密度が小さくなることが分かる。同様に、内周縁部19側に向かうにつれて、磁束密度が小さくなることが分かる。
ここで、挿入部80,81が形成された部分においては、挿入部80,81によって、磁束が流れる流路面積が小さくなっている。その一方で、図10において説明したように、位置P2を流れる磁束量は少ない。
その結果、図11からも明らかなように、分割フェライト板47のうち、挿入部80,81の周囲における磁束密度は、位置P3における磁束密度よりも低いことが分かる。
そのため、分割フェライト板47,46のうち挿入部80,81の周囲に位置する部分の温度が高くなることが抑制されている。
このように、挿入部80,81の周囲の温度が高くなることを抑制することができ、温度上昇に伴う、磁気抵抗の上昇をも抑制することができる。
上記の実施の形態においては、挿入部80,81は、側辺74,79に凹みを形成することで形成されているが、貫通孔を形成するようにしてもよい。すなわち、「挿入部」とは、切欠部および貫通孔のいずれも含むものである。
なお、本実施の形態においては、受電側のコイルユニット3について説明したが、送電側のコイルユニット4にも適用することもできる。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
1 非接触送電システム、2 車両、3,4 コイルユニット、5 蓄電装置、6 フロアパネル、7 電源、10,20 共振回路、11,21 フィルタ、12,22 変換器、16 受電コイル、17,24 キャパシタ、18 外周縁部、19 内周縁部、23 送電コイル、30 収容ケース、31 アンダーカバー、32 アッパーカバー、33,38 中空部、34 フェライト板、35 シールド板、36 基板、37 ボルト、39 角部、40 樹脂蓋、41 金属蓋、42 底板、43 周壁部、44 保持部材、45 角フェライト板、46,47 分割フェライト板、48 隙間、49 切欠部、50,52 下面、51,53 上面、60,61,62,63,64,65,66 支持部、70,75 内辺、71,76 傾斜辺、72,74,77,79 側辺、73,78 外辺、80,81 挿入部、MF1,MF2,MF3 磁束、O1 巻回軸線、P1,P2,P3 位置、R1,R2,R3,R4 領域。
Claims (1)
- 厚さ方向に間隔をあけて位置する第1主表面および第2主表面を含むフェライト板と、
前記第1主表面および前記第2主表面を通る巻回軸線の周囲を取り囲むように形成されると共に、前記第1主表面に配置されたコイルと、
前記フェライト板を支持する支持部と、
を備え、
前記フェライト板には、前記支持部が入り込む挿入部が形成されており、
前記フェライト板は前記コイルから張り出すように形成されており、
前記挿入部および前記コイルを平面視すると、前記挿入部は、前記挿入部の少なくとも一部が前記コイルと重ならないように形成された、コイルユニット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018017479A JP2019134139A (ja) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | コイルユニット |
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JP2018017479A JP2019134139A (ja) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | コイルユニット |
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JP2018017479A Pending JP2019134139A (ja) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | コイルユニット |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7452475B2 (ja) | 2021-03-10 | 2024-03-19 | 株式会社デンソー | コイルユニット |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017228716A (ja) * | 2016-06-24 | 2017-12-28 | トヨタ自動車株式会社 | コイルユニット |
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- 2018-02-02 JP JP2018017479A patent/JP2019134139A/ja active Pending
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