送电装置的制作方法

本发明涉及以非接触式传输电力的送电装置，特别是涉及对从该装置泄露的磁场实施对策的送电装置。

背景技术：

近年来，以非接触式从送电侧将电力传输到受电侧的非接触式电力传输技术备受关注。例如，在通过磁场进行的电力传输中，经由由送电侧的线圈产生的磁场从送电侧的线圈将电力传输到受电侧的线圈。在通过该磁场进行的电力传输中，由送电侧的线圈产生的磁场的一部分成为泄漏磁场，由该泄漏磁场会产生各种各样的问题。

作为其问题之一，可以列举由泄漏磁场引起的感应电流的发生。在专利文献1以及专利文献2中记载有下述问题，即，在以非接触式对电动汽车等移动体进行给电的非接触式给电装置中，感应电流在用于搭载有受电部的车体底板的铁板中流通，并且该铁板发热。并且公开有为了抑制该感应电流的发生而将铝板设置于受电部的背面的对策。另外，还存在由于感应电流所引起的电力损耗而导致非接触式给电装置的效率降低的问题。

在专利文献1以及专利文献2所公开的非接触式给电装置中，在垂直方向上从水平地设置于地面上的送电部向设置于车体底板下的受电部进行电力传输。因此，在专利文献1以及专利文献2中没有探讨设想了水平方向的电力传输的泄漏磁场对策。即，因为设想了在垂直方向上进行电力传输，所以没有对在地面的方向上泄露的磁场的影响进行探讨。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-172084号公报

专利文献2：日本特开2011-49230号公报

专利文献3：日本特开2010-183810号公报

技术实现要素：

发明想要解决的技术问题

然而，在如专利文献3所公开的非接触式给电装置中，由于初级线圈以及次级线圈相对于地面垂直设置，并且在水平方向上进行电力传输，所以在地面的方向上也会泄漏磁场。因此，不仅需要相对于在线圈的背面泄露的磁场的对策，而且还需要相对于在地面方向上泄露的磁场的对策。特别地，在用于室内的非接触式给电装置中，有可能在底板面使用了铁材料，在这样的情况下，铁材料中会流通感应电流，并且产生铁材料的发热或电力传输效率的降低的可能性提高。

因此，本发明的目的在于：在送电受电线圈相对于地面或者底板面垂直配置并且在水平方向上进行电力传输的非接触式给电装置中，降低在地面或者底板面的方向上泄露的磁场的影响。

解决技术问题的手段

为了解决上述技术问题，本发明所涉及的送电装置是一种相对于在行驶面上移动的移动体，在与该行驶面平行的电力传输方向上进行非接触式电力传输的送电装置，该送电装置具备：送电线圈，以线圈面与上述行驶面基本垂直的方式设置；屏蔽板，其至少一部分被配置于由以上述送电线圈的线圈面所定义的平面和以安装于上述移动体的受电线圈的线圈面所定义的平面所夹的上述行驶面上的区域内。

通过以上述形式配置屏蔽板，从而能够减少从送电线圈到受电线圈的电力传输中的损耗。

另外，上述本发明所涉及的送电装置中，优选上述屏蔽板以提高从上述送电线圈到上述受电线圈的电力传输效率的形式而配置。在此情况下，能够有效地减少从送电线圈到受电线圈的电力传输中的损耗。

另外，上述本发明所涉及的送电装置中，上述送电线圈可以以设置高度小于与上述行驶面基本垂直的方向的线圈外形的长度的方式而设置，其中，上述设置高度为从线圈外缘到上述行驶面的距离。在此情况下，也可以有效地减少从送电线圈到受电线圈的电力传输中的损耗。

另外，上述本发明所涉及的送电装置优选以从上述送电线圈的线圈面所定义的平面到上述屏蔽板的受电线圈侧的端部的长度大于设置高度的方式而设定。

通过这样将屏蔽板配置于到达行驶面的泄漏磁场强的部分，从而能够有效地减少从送电线圈到受电线圈的电力传输中的损耗。

另外，上述本发明所涉及的送电装置优选以上述屏蔽板的上表面成为与上述行驶面基本相同的平面的方式而设置。

如果这样设置，则不会在行驶面上产生高低差异，所以能够不对移动体的行驶产生不良影响来设置屏蔽板。

本发明所涉及的送电装置是一种在水平方向上进行非接触式电力传输的送电装置，具备：送电线圈，其以卷绕轴方向与上述水平方向大致平行的方式设置；以及屏蔽板，其具有在上述水平方向上扩展的主面并且其至少一部分被配置于位于由以上述送电线圈的线圈面所定义的平面和以与上述送电线圈相对的受电线圈的线圈面所定义的平面所夹的空间的垂直下方的区域内。

通过这样配置屏蔽板，从而就能够有效地减少从送电线圈到受电线圈的电力传输中的损耗。

发明效果

根据本发明，通过在行驶面设置屏蔽板从而能够减少由泄漏磁场引起的损耗，并且能够提高从送电线圈到受电线圈的电力传输效率。

附图说明

图1是用于说明本发明的非接触式给电系统的示意图。

图2是用于说明本发明的非接触式给电系统的截面图。

图3是用于说明送电线圈以及受电的示意图。

图4是用于说明送电线圈以及受电的配置的说明图。

图5a是用于说明设置屏蔽板的地方的说明图。

图5b是用于说明设置屏蔽板的地方的说明图。

图6是表示送电线圈、受电线圈以及这两种线圈的周围电路的示意电路图。

图7是用于说明被施加于送电线圈的电压的波形图。

符号说明

11.送电装置

12.送电线圈

13.移动体

14.受电线圈

15.屏蔽板

具体实施方式

以下参照附图来说明实施发明的方式。另外，本发明不受以下所述的实施方式中说明的内容的限定。另外，在以下说明中，对相同要素或者具有相同功能的要素标注相同符号，并省略重复的说明。

图1以及图2是用于说明向安装了本实施方式的非接触式给电装置的移动体进行电力传输的示意图以及截面图。图1示出了从上方观察安装有非接触式给电装置的受电线圈14的移动体13的情况，图2示出了图1中的a-a截面。如这两张附图所示，送电线圈12被组装到非接触式给电装置的送电装置11中。在将电力从送电线圈12传输到受电线圈14时，送电线圈12与受电线圈14磁耦合。但是，由送电线圈12生成的磁场不完全与受电线圈14相链接，其中一部分会成为泄漏磁场。为了防止由该磁场而在设置于底板侧或者地面侧的铁材料等中流通感应电流(涡电流)，在底板面或者地面(以下称为“行驶面”。)设置非磁性的导电板(以下称之为“屏蔽板”)。作为该屏蔽板例如能够使用铝板、铜板、含有铝或者铜的合金板、导电性的碳材料等。在本实施方式中，屏蔽板15被设置于送电线圈12与受电线圈14之间的行驶面上。即，关于屏蔽板15，其至少一部分被配置于由以送电线圈12的线圈面所定义的平面和以安装于移动体上的受电线圈14的线圈面所定义的平面所夹的行驶面上的区域内。由于是以在该屏蔽板15铺设到的地方和没有铺设到的地方不产生高低差异的方式配置，所以优选屏蔽板15被配置于形成在行驶面中的凹部内。在此情况下，屏蔽板15的上表面成为与行驶面基本相同的平面。另外，屏蔽板15优选与送电装置的机壳地线相电连接。

图3是表示送电线圈12和受电线圈14的一个例子的示意图。在该例子中，送电线圈12具备以漩涡状卷绕的卷绕线12a，受电线圈14具备以漩涡状卷绕的卷绕线14a。卷绕线12a的中心轴基本上垂直于送电线圈12的相对面(与受电线圈14相对的面)。同样，卷绕线14a的中心轴基本上垂直于受电线圈14的相对面(与送电线圈12相对的面)。另外，送电线圈12以卷绕线12a的中心轴基本上成为水平的形式而配置。同样，受电线圈14以卷绕线14a的中心轴基本上成为水平的形式而配置。因此，在从送电线圈12向受电线圈14的电力传输中，电力在水平方向上传输。

接下来，参照图4来说明更为显著地表示屏蔽板15的送电线圈12的设置状态。图4表示了从相对面侧观察送电线圈12的情况。在此，l表示送电线圈12的纵向(垂直方向)的长度，w表示送电线圈12的横向(水平方向)的长度。h表示从送电线圈12到行驶面的距离。即，l为与送电线圈12的移动体的行驶面基本垂直的方向的线圈外形的长度，h为设置高度，即，从送电线圈12的线圈外缘到移动体行驶面的距离。在此，到达行驶面的泄漏磁场的强度随着送电线圈12的纵向(垂直方向)的长度l变得越长而变得越强。另外，到达该行驶面的泄漏磁场的强度随着距离h变得越长而变得越弱。因此，在以送电线圈12的纵向(垂直方向)的长度l作为基准时的距离h的相对值较小时，屏蔽板15的效果表现得更为显著。总之，在距离h小于送电线圈12的纵向(垂直方向)的长度l(h＜l)时，屏蔽板15的效果表现得更为显著。

对于由屏蔽板15尺寸起到的效果的差别，如果尺寸变大，则效果变大；如果尺寸变小，则效果变小。例如，在关注非接触式给电装置的效率的情况下，如果屏蔽板15的尺寸变大，则效率上升，如果尺寸变小，则效率降低。因此，例如优选屏蔽板15的与送电线圈12的横向(水平方向)的边相并行的方向的长度至少与送电线圈12的横向(水平方向)的长度w相同。另外，优选屏蔽板15上的电力传输方向的长度为足以用屏蔽板15覆盖送电线圈12的送电面(与电力传输方向相垂直的线圈面)与受电线圈14的受电面(与电力传输方向相垂直的线圈面)之间的行驶面的长度。即，优选屏蔽板15上的电力传输方向的长度为与从送电线圈12的送电面(送电线圈的线圈面)到受电线圈14的受电面(受电线圈的线圈面)的长度相同的长度，或者大于该长度的长度。另外，在从送电线圈12的送电面到受电线圈14的受电面的长度发生变动的情况下，优选其最大值满足该条件。另外，在送电线圈12以及受电线圈14被容纳于框体内的情况下，送电面成为由送电线圈12的卷绕线12a形成的平面(以平面状卷绕的导线的受电线圈14侧的平面)，受电面成为由受电线圈14的卷绕线14a形成的平面(以平面状卷绕的导线的送电线圈12侧的平面)。

接下来，参照图5针对到达行驶面的泄漏磁场的强度强的范围进行说明。图5a表示从平行于行驶面且垂直于电力传输方向pd的方向观察送电线圈12的情况，图5b表示从垂直于行驶面的方向观察送电线圈12的情况。在这两个附图中，由送电线圈12的卷绕线12a所定义的送电面被设置成与行驶面基本垂直，电力传输方向pd与行驶面基本平行。送电线圈12的卷绕线12a被配置于距离行驶面为高度h的位置。在此，将从送电线圈12的送电面朝向电力传输方向pd的方向上的距离设为d1，将与电力传输方向pd垂直的方向的宽度设定为w1。在这样定义的情况下，在宽度w1与送电线圈12的卷绕线12a的宽度基本相同的范围内，在距离d1的值小于高度h的值的范围内到达行驶面的泄漏磁场的强度变得比较强。因此，如果将屏蔽板设置于该范围内，则可以改善从送电线圈到受电线圈的电力传输效率。另外，优选以从以送电线圈12的线圈面所定义的平面到屏蔽板15的受电线圈14侧的端部的长度大于设置高度h的方式进行设定。

如上所述，在本实施方式中，使用了将非接触式给电装置适用于移动体的例子进行了说明，但是并不限定于该例子，只要是在水平方向上进行电力传输的给电装置可以适用于各种各样产品。作为能够适用的产品，例如可以列举家电产品、便携式电子设备、玩具等，在以与送电装置相对的方式设置或者配置这些产品而进行给电的情况下也能够获得上述的作用效果。即，在以卷绕轴方向成为与水平方向基本平行的方式设置或者配置的送电受电线圈之间进行非接触式电力传输的非接触式给电装置中，具有在水平方向上扩展的主面，并且将屏蔽板配置于位于由以送电线圈的线圈面所定义的平面和以与送电线圈相对的受电线圈的线圈面所定义的平面所夹的空间的垂直下方的区域内的情况下，也能够获得上述的作用效果。

接着，参照图6针对将交流电流提供给送电线圈12的驱动电路以及将由受电线圈14受电的电力提供给电池等蓄电装置的受电电路进行说明。在此，驱动电路为组装入送电侧的装置中的电路，受电电路为组装入受电侧的装置中的电路。驱动电路是由开关元件sw1～4构成。开关元件sw1和开关元件sw2被串联连接，在其两端施加直流的输入电压vin。同样，开关元件sw3和开关元件sw4被串联连接，在其两端施加输入电压vin。在送电线圈lt(对应于送电线圈12)的一端连接电容器ct的一端，送电线圈lt的另一端被连接于开关元件sw3与开关元件sw4的连接点，电容器ct的另一端被连接于开关元件sw1与开关元件sw2的连接点。流过送电线圈lt的电流idr被开关元件sw1～4的开/关状态(on/off)控制。

受电电路是由桥式二极管(bridgediode)dr和电容器co构成。在受电线圈lr(对应于受电线圈14)的一端连接电容器cr的一端，受电线圈lr的另一端被连接于桥式二极管dr的一个输入端，电容器cr的另一端被连接于桥式二极管dr的另一个输入端。在桥式二极管dr的输出端子之间连接有电容器co。流过受电线圈lr的电流被桥式二极管dr全波整流，并被提供给电容器co。另外，在电容器co的后段经由dcdc转换器等连接电池等的蓄电装置。

另外，驱动电路以及受电电路也可以是如图6所示的电路结构以外的电路结构。例如，驱动电路可以使用半桥式(halfbridge)结构。另外，也可以在驱动电路的前段或者驱动电路与送电线圈之间追加用于改善功率因数的电路或用于调整阻抗的电路。

接下来，参照图7来说明开关元件sw1～4的开关动作。在图7所示的例子中，开关元件sw1和开关元件sw4同步开启关闭(on/off)。同样，开关元件sw2和开关元件sw3也同步开启关闭(on/off)。开关元件sw1和开关元件sw2的连接点与开关元件sw3和开关元件sw4的连接点之间的电压vdr(以开关元件sw3和开关元件sw4的连接点侧作为基准的电压)基于开关元件sw1～4的开启关闭(on/off)而变化。如图7所示，在开关元件sw1和开关元件sw4开启(on)并且开关元件sw2和开关元件sw3关闭(off)时，电压vdr成为绝对值与输入电压vin基本相等的正电压值。另一方面，在开关元件sw1和开关元件sw4关闭(off)并且开关元件sw2和开关元件sw3开启(on)的时候，电压vdr成为绝对值与输入电压vin基本相等的负电压值。

在图6所示的例子中，由送电线圈lt和电容器ct构成的谐振电路的谐振频率与由受电线圈lr和电容器cr构成的谐振电路的谐振频率被设定成基本相同的频率。该频率例如被设定为10khz～200khz左右。这样，驱动电路以与该谐振频率相接近的频率使开关元件sw1～4开启(on)以及关闭(off)。

以上针对本发明所涉及的非接触式给电系统的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述说明的实施方式，可以在不脱离本发明宗旨的范围内增加各种各样的变更。另外，针对构成非接触式给电装置的送电线圈和驱动电路以及控制装置的电路结构、构造、控制方式等，可以使用本领域技术人员能够容易设想的各种电路结构、构造、控制方式等。例如，作为送电线圈，可以使用螺旋形状或螺线管形状的线圈或者组合了这两种线圈的线圈、以及在这些线圈上组合了其它形状的线圈或电容器的线圈。