受电装置的制作方法

文档序号:13702898阅读:106来源:国知局
技术领域本发明涉及以非接触的方式从设置于车辆外部的送电装置接受电力的受电装置。

背景技术:
已知以非接触的方式传送电力的受电装置和送电装置。这些装置分别具备芯和卷绕于芯的线圈。如下述的专利文献1所公开那样,作为线圈(线圈线),通常采用截面形状为圆形的线圈。在下述的专利文献2、3中,公开了一种截面形状为圆形的利兹线。该利兹线由多条漆包线等捻合而成。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2013-154815号公报专利文献2:日本实开平04-099311号公报专利文献3:日本特开平08-022720号公报

技术实现要素:
发明要解决的问题受电装置配置于车辆的底面,所以从与地面的干涉、车高限制等观点考虑追求薄型化。在采用了所谓的螺线管式的线圈单元的受电装置中,至少需要芯厚度和线圈线径的2倍的厚度。由于以往使用圆形的线圈作为线圈线,所以线圈线径部分的厚度厚,阻碍了使受电装置薄型化。本发明是鉴于如上所述的情况而实现的,其目的在于提供一种能够谋求薄型化的受电装置。用于解决问题的手段受电装置具备:平板状的芯;和线圈,其呈螺旋状卷绕于上述芯,卷绕中心轴沿着水平方向延伸。上述线圈以在用与上述线圈的延伸方向垂直的平面剖视上述线圈的情况下具有长边部和短边部的方式形成为平板状。上述线圈以上述长边部与上述芯的表面相对的方式卷绕于上述芯。发明的效果根据上述的结构,配置成线圈的长边部与芯的表面相对,所以与例如使用具有相同截面积的圆形的线圈(线圈线)的情况相比,能够谋求薄型化。附图说明图1是示意性地表示实施方式的电力传送系统的图。图2是表示实施方式的电动车辆的仰视图。图3是沿着图2中的III-III线剖视的向视剖视图。图4是表示比较例的受电装置的剖视图。图5是表示第1变形例的受电装置的剖视图。图6是表示第2变形例的受电装置的剖视图。图7是表示第3变形例的受电装置的剖视图。图8是表示第4变形例的受电装置所使用的受电线圈的立体图。图9是表示第4变形例的受电装置的立体图。图10是表示第5变形例的受电装置所使用的受电线圈的立体图。图11是用于对第5变形例的受电装置所使用的受电线圈的制造方法(空管压出)进行说明的剖视图。图12是用于对第5变形例的受电装置所使用的受电线圈的制造方法(实心压出)进行说明的剖视图。具体实施方式以下,参照附图对实施方式进行说明。在提及个数和量等的情况下,除了特别记载的情况以外,本发明的范围不一定限定于该个数和该量等。有时对相同部件和相当部件标注相同参照附图标记,不反复进行重复的说明。(电力传送系统1000)图1是示意性地表示应用了实施方式的受电装置200的电力传送系统1000的整体结构的图。电力传送系统1000具备电动车辆100和外部供电装置300。电动车辆100包括车辆主体110和受电装置200。车辆主体110具有车辆ECU120、整流器130、DC/DC转换器140、电池150、功率控制单元160、马达单元170以及通信部180等。受电装置200与整流器130连接。受电装置200具有受电线圈250(线圈),该受电装置200配置于车辆主体110的底面。外部供电装置300包括送电装置400、高频电力装置310、送电ECU320以及通信部322。高频电力装置310与交流电源330连接。送电装置400设置于驻车空间内,与高频电力装置310连接。送电装置400包括送电部410和收纳送电部410的壳体(未图示)。送电部410具有螺线管式的线圈单元430、以及与线圈单元430连接的电容器420。线圈单元430包括使用铁氧体(ferrite)制作的平板状的芯440、将芯440夹持并固定的树脂制的固定部件(未图示)以及送电线圈450,所述送电线圈450形成为隔着所述固定部件呈螺旋状卷绕于芯440,且围绕卷绕中心轴(未图示)的周围。在电力传送系统1000中,在受电线圈250与送电线圈450相对的状态下,受电装置200以非接触的方式从送电装置400接受电力。例如,在车辆主体110处于停止的期间车辆ECU120检测到了供电按钮被设定成了接通状态的情况下,车辆的工作模式被切换成充电模式。车辆ECU120经由通信部180和通信部322指示外部供电装置300执行对电池150的充电控制。(受电装置200)参照图2和图3,更详细地对受电装置200进行说明。图2是表示电动车辆100的仰视图,图3是沿着图2中的III-III线剖视的向视剖视图。在图2和图3中,“D”表示铅垂方向下方D。“L”表示车辆左方向L。“R”表示车辆右方向R。“F”表示车辆前进方向F。“B”表示车辆后退方向B。“U”表示铅垂方向上方U。关于这些,在后述的图4~图7中也通用。参照图2,车辆主体110具有底面112。底面112是指在电动车辆100的车轮与地面接触的状态下,从在铅垂方向下方D远离地面的位置观察车辆主体110时,车辆主体110中的能够看见的区域。在底面112设置有地板面板114等。受电装置200设置于车辆主体110的底面112。为了将受电装置200固定于底面112,可以将受电装置200固定于地板面板114,也可以将受电装置200悬架于纵梁或横梁。参照图2和图3,受电装置200包括受电部210和收纳受电部210的壳体280。壳体280包括:收纳部281(图3),其具有朝向下方开口的形状;和底部287(图3),其封闭收纳部281的开口。收纳部281由铜等金属制的部件构成,底部287由树脂制的部件构成。受电部210具有螺线管式的线圈单元230、以及与线圈单元230连接的电容器220(也参照图1)。线圈单元230包括使用铁氧体制作的平板状的芯240、将芯240夹持并固定的树脂制的固定部件260(参照图3)以及受电线圈250,所述受电线圈250形成为隔着固定部件260呈螺旋状卷绕于芯240,且围绕卷绕中心轴O2(参照图2)的周围。受电线圈250的卷绕中心轴O2沿着水平方向延伸。换言之,在电动车辆100配置于水平的地面上的状态下,受电线圈250的卷绕中心轴O2与水平方向平行。在本实施方式中,卷绕中心轴O2也与车辆主体110的前后方向平行。谋求送电线圈450(参照图1)的卷绕中心轴也沿着水平方向延伸,在电动车辆100驻车于驻车空间内的能够进行电力传送的预定位置的情况下,受电线圈250的卷绕中心轴O2与送电线圈450(图1)的卷绕中心轴成为彼此平行。上述的水平方向不限于完全的水平方向,也包括大致水平方向。大致水平方向包括相对于水平方向在大于0°且为±15°以下的范围内偏离的状态。各个卷绕中心轴,优选相对于水平方向在-10°以上且10°以下的角度范围内延伸,更优选相对于水平方向在-5°以上且5°以下的角度范围内延伸,最好是沿着水平方向延伸。如图3所示,受电线圈250具有所谓的扁立线圈(edgewisecoil)的形状。受电线圈250以在用与受电线圈250的延伸方向垂直的平面剖视受电线圈250的情况下具有长边部251和短边部252的方式形成为平板状。受电线圈250的截面形状是长方形,具有2个长边部251和2个短边部252。长边部251的长度比短边部252的长度长。受电线圈250以长边部251与芯240的表面(隔着固定部件260)相对的方式,隔着固定部件260卷绕于芯240。即,受电线圈250配置成长边部251沿着平板状的芯240的表面。作为形成为具有长边部251和短边部252的平板状的受电线圈250,不限于截面形状为长方形的线圈,也可以采用截面形状为长圆形的线圈。长圆形是以使长方形的4个角部具有圆角的方式使该长方形变形而得到的形状。若在截面形状中是纵横的长度不同且具有长边部251和短边部252的形状,则作为形成为平板状的受电线圈250,也可以具有除了长方形和长圆形以外的形状。此处所说的“边”不限于直线状的部位,也包括曲线状的部位。即,若在截面形状中是具有长边方向且具有长边部251和短边部252的形状,则作为形成为平板状的受电线圈250,例如也可以具有椭圆形状。具有以上所述的截面形状的受电线圈250例如以如下方式构成,即捆扎多根细的铜线而制作铜线束,将该铜线束卷绕于固定部件260的周围。受电线圈250不限于该结构,也可以通过如下方式构成,即捆扎多根细的铜线而制作铜线束,由绝缘体覆盖该铜线束而构成线圈线,将该线圈线卷绕于固定部件260的周围。受电线圈250也可以通过如下方式构成,即捆扎多根细的利兹线束而构成线圈线,将该线圈线卷绕于固定部件260的周围。在上述的受电装置200中,配置成受电线圈250的长边部251与芯240(固定部件260)的表面相对。磁通量密度=磁通量/(线圈截面积×匝数),因此,例如在对用于得到同一磁通量密度的条件进行比较的情况下,即在对使用受电线圈250和使用具有与受电线圈250相同的线圈截面积的圆形的线圈(线圈线)的情况进行比较的情况下,在使用受电线圈250的情况下,能够使受电装置的厚度方向上的尺寸值较小,所以能够谋求受电装置的薄型化。图4是表示作为比较例的具备呈圆形的受电线圈250G的受电装置200G的剖视图。受电线圈250G不具有长边部和短边部,所以难以实现薄型化。因此,能够使图3中所示的受电装置200的厚度H1比受电装置200G的厚度H2小。可以说,实施方式的受电装置200能够配置于比比较例的受电装置200G小的(厚度薄的)空间内,在与地面的干涉、车高限制等方面优越。图5是表示第1变形例的受电装置200A的剖视图。在受电装置200A中,使用受电线圈250A。受电线圈250A与上述的受电线圈250(图3)的情况同样,具有长边部251和短边部252,而且在表面设置有套255(外皮绝缘体)。相邻的受电线圈250A(线圈部分)紧密地配置成彼此接触。由于能够减小线圈线间隙,所以例如能够通过增多匝数来增大磁通量密度。或者,在不增大磁通量密度的情况下,能够通过将受电线圈紧密地配置来减小受电装置的在卷绕中心轴的延伸方向上的尺寸。即,能够在抑制受电装置的厚度变厚的同时,也减小受电装置在卷绕中心轴的延伸方向上的尺寸。图6是表示第2变形例的受电装置200B的剖视图。在受电装置200B中,也使用受电线圈250A。受电线圈250A以形成卷绕于内侧的部位和卷绕于外侧的部位的方式卷绕成双层(多层)。通过有效利用受电线圈250A为平板状这一特征,也能够实现这样的布置,能够增加磁通量密度、减小受电装置在卷绕中心轴的延伸方向上的尺寸、或者在抑制受电装置的厚度变厚的同时减小受电装置在卷绕中心轴的延伸方向上的尺寸。图7是表示第3变形例的受电装置200C的剖视图。在受电装置200C中,也使用受电线圈250A。受电线圈250A虽然具有所谓的1层卷绕构造,但以相邻的受电线圈250A的线圈部分彼此局部重叠的方式卷绕。根据该结构,也能够增加磁通量密度、减小受电装置在卷绕中心轴的延伸方向上的尺寸、或者在抑制受电装置的厚度变厚的同时减小受电装置在卷绕中心轴的延伸方向上的尺寸。在图6和图7所示的例子中,根据需要,也可以设为3层卷绕的构造,也可以采用3层卷绕以上的多层构造。图8是表示第4变形例的受电装置200D(参照图9)中所使用的受电线圈250B的立体图。图9是表示第4变形例的受电装置200D的立体图。为了方便起见,在图9中未图示受电装置200D的壳体等。如图8和图9所示,受电线圈250D具有所谓的扁平编织线(flatbraidingwire)的构造。具体而言,受电线圈250D包括:基体材料253,其具有扁平的带状的形状;和多根单线254,其呈编织状卷绕于基体材料253的周围。单线254是具有导电性的细线,使多根单线254集束,将其编织或捻合并卷绕于基体材料253的周围。受电线圈250B也与上述的受电线圈250(图3)的情况同样,具有长边部251和短边部252,隔着固定部件260呈螺旋状卷绕于芯240的周围(参照图9)。根据受电线圈250D的结构,也能够抑制受电装置的厚度变厚。即,在对将使用受电线圈250B的情况和使用具有与受电线圈250B相同的线圈截面积的圆形的线圈(线圈线)的情况进行比较时,由于使用受电线圈250B的情况能够使受电装置的厚度方向上的尺寸值较小,所以能够谋求受电装置的薄型化。在使用受电线圈250B的情况下,也可得到不容易受到邻近效应的影响这一优点。邻近效应是指在从邻近配置的导体处产生的磁场的影响下,交流阻抗(高频阻抗)增加、发热量增加的现象。根据受电线圈250B,即使产生了邻近效应,该邻近效应也会向对内部的邻近效应分散(换而言之,邻近效应向对同一束内的其他电流的效应分散),所以能够减少对外部的邻近效应(对在其他束中流动的电流的效应)。其结果,交流阻抗(高频阻抗)变小,发热量降低,所以能够实现散热性优异的结构。此外,在开头所述的专利文献2(日本实开平04-099311号公报)、专利文献3(日本特开平08-022720号公报)的结构中,使用了截面形状为圆形的利兹线。在使用截面形状为圆形的利兹线的情况下,不仅受电装置变厚,也认为交流阻抗(高频阻抗)会因邻近效应的影响而变大。图10是表示第5变形例的受电装置(未图示)中所使用的受电线圈250C的立体图。受电线圈250C除了具有上述的受电线圈250B(图8)的结构以外,还具有具备绝缘性的套255。套255将基体材料253和卷绕于基体材料253的单线254包覆,对其进行保护。设将上述的第4变形例的受电线圈250B(参照图8、图9)卷绕于固定部件260(芯240)的周围。固定部件260的端部(与受电线圈250B的弯折部分对应的部分)有时具有带棱角的形状。由于受电线圈250B的单线254没有被包覆而露出,所以单线254有时会被固定部件260的端部刮擦或钩挂。对此,由于本变形例的受电线圈250C(图10)的单线254被套255包覆并保护,所以单线254不会被固定部件260的端部刮擦或钩挂。能够抑制单线254受到损伤、单线254发生断线,所以可谋求受电线圈250C的长寿命化。受电线圈250C既可以通过空管压出(图11)来制作,也可以通过实心压出(图12)来制作。参照图11,在通过空管压出来制作受电线圈250C的情况下,准备管头270和心棒271。卷绕有单线254的基体材料253在有余热的状态下配置于管头270中,由心棒271进行定位。然后,流入管头270的内表面与心棒271的外表面之间的绝缘性的树脂(聚乙烯树脂等)被从管头270的开口部朝向图11的纸面右侧呈管状挤压出,并因冷却而固化。卷绕有单线254的基体材料253被套255包覆。参照图12,在通过实心压出来制作受电线圈250C的情况下,准备管头272和心棒273。心棒273的端部(心棒273中的位于图12的纸面右侧的端部)位于管头272的内部。卷绕有单线254的基体材料253在有余热的状态下配置于管头272中,由心棒273进行定位。然后,流入管头272的内表面与心棒273的外表面之间的树脂被从管头272的开口部朝向图12的纸面右侧挤压出,并因冷却而固化。卷绕有单线254的基体材料253被套255包覆。此处,在实心压出(图12)的情况下,在单线254(图10)的周围包覆树脂时,单线254被施加有从树脂对其进行按压的那样的压力,相邻的单线254之间的间隙被树脂填补。在通过实心压出形成套255的情况下,会对单线254(利兹线)施加压力。因此,从更切实地防止单线254断线这一观点考虑,优选通过空管压出来制作受电线圈250C。在空管压出(图11)的情况下,在卷绕有单线254的基体材料253的周围将树脂呈管状挤压出,套255的包覆厚度大致恒定。因此,与实心压出的情况相比,能够降低单线254与套255之间的密合力。在将受电线圈250C卷绕于固定部件260(芯240)时,由于单线254与套255之间的密合力低,所以也可抑制在固定部件260的端部附近受电线圈250C的单线254被施加有局部的应力,能够更切实地防止单线254断线。在以上的实施方式和各个变形例中,基于受电线圈以在截面形状中具有长边部和短边部的方式形成为平板状、且以受电线圈的长边部与芯的表面相对的方式卷绕这一结构进行了说明,但这样的结构也能够同样适用于送电装置的送电线圈。即,根据送电线圈以在截面形状中具有长边部和短边部的方式形成为平板状、且以送电线圈的长边部与芯的表面相对的方式卷绕这一结构,能够谋求送电装置的薄型化。以上,对基于本发明的实施方式和变形例进行了说明,但本次公开的实施方式和变形例的所有点都是例示而非限制性的内容。本发明的技术范围由权利要求书来表示,意在包括与权利要求书均等的含义以及范围内的所有变更。附图标记说明100、电动车辆;110、车辆主体;112、底面;114、地板面板;130、整流器;200、200A、200B、200C、200D、200G、受电装置;210、受电部;220、420、电容器;230、430、线圈单元;240、440、芯;250、250A、250B、250C、250D、250G、受电线圈(线圈);251、长边部;252、短边部;253、基体材料;254、单线;255、套;260、固定部件;270、272、管头;271、273心棒;280、壳体;400、送电装置;410、送电部;450、送电线圈;H1、H2、厚度;O2、卷绕中心轴。
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