专利名称：电动汽车充电用磁性结合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用电磁感应对电动汽车进行充电的电动汽车用磁性结合装置。
近年，作为电动汽车的充电系统，开发了利用电磁感应的非接触型装置，其中一例为如日本专利特开平6-14470号公报所展示的装置。该装置如图36所示，包括与充电用电源相连接的初级线圈组件和配置在电动汽车的车身侧的次级线圈组件，充电时通过将初级线圈组件插入车身侧，使初级铁心3和次级铁心4成为接合状态而构成一个磁路，在这种状态下，在初级线圈5上通过交流电流，以非接触的方式使次级线圈6产生电动势。
但是，上述结构可以说是接合面对置型，在初级线圈组件1插入时，由于初级线圈组件和次级线圈组件的各铁心3、4的接合面从相对状态接近，因此初级线圈组件1插入深度的微小误差对两铁心3、4之间的间隙直接有影响。磁路的间隙大小对磁阻有很大影响，因此插入深度稍小于设定值就会引起磁通泄漏迅速增大等，使磁路的特性产生很大变化。
另外，这种结构还存在以下问题，由于初级线圈组件1的铁心3的接合面是露出的，因此容易在其上附着异物，这会使磁路接合部的间隙增大，且不利于对其清扫。
上述现有装置的结构是使扁平的初级线圈组件和次级线圈组件对置，因此插入方向的投影面积大，为配置次级线圈组件，电动汽车的外面必须设有大面积的区域，使电动汽车的结构或外形设计上受到很大限制。
而且，一旦在初级铁心和次级铁心的接合部分形成间隙，则损失增大，效率降低。因此，希望在将初级线圈组件插入电动汽车的状态下，初级铁心和次级铁心尽量无间隙地进行接合。
本发明是鉴于上述情况而研制的，其目的在于提供一种电动汽车充电用磁性结合装置，该装置可以避免磁路接合部的间隙因初级线圈组件的插入状态而发生变化，可以避免对磁路的特性产生影响。
本发明的另一个目的在于防止因初级及次级铁心的接合面的不干净而使磁路接合部的间隙增大。
本发明的还有一个目的在于减小初级线圈组件插入方向的投影面积，提高电动汽车的结构及外形设计上的自由度。
本发明的还有一个目的在于提供一种可以高效率地进行充电的电动汽车充电用磁性结合装置。
为实现上述目的，本发明涉及的电动汽车充电用磁性结合装置通过充电用电源对电动汽车的蓄电装置进行充电，该装置设有初级线圈组件和次级线圈组件，所述初级线圈组件包括初级铁心和初级线圈，所述次级线圈组件包括设置在电动汽车上的次级铁心和次级线圈，通过将所述初级线圈组件插入电动汽车从而使初级和次级两铁心接合，而构成闭环状的磁路，在这种状态下用充电用电源对所述初级线圈进行激磁，在次级线圈上产生电动势而对蓄电装置进行充电，所述电动汽车充电用磁性结合装置中的初级及次级两铁心的接合面是沿着初级线圈组件的插入方向形成的。
在本发明中，初级及次级铁心的接合面是沿着初级线圈组件的插入方向形成的。因此，其插入深度的误差只表现为接合面有效面积的微小变化，与插入深度的误差直接表现为间隙大小的现有的接合面对置型相比，其影响极小。
另外，本发明涉及的电动汽车充电用磁性结合装置包括初级线圈组件和次级线圈组件，所述初级线圈组件是将初级线圈卷绕在初级铁心上而构成的，所述次级线圈组件是将次级线圈卷绕在设置于电动汽车上的次级铁心上而构成的，通过将所述初级线圈组件插入电动汽车侧以使初级及次级铁心接合，而构成闭环状的磁路，在这种状态下，用充电用电源对所述初级线圈进行激磁，在次级线圈上产生电动势而对电动汽车的动力用蓄电装置进行充电，所述电动汽车充电用磁性结合装置中，将初级线圈组件的插入方向设定为沿着所述初级线圈组件的长度方向。
这样，减小了插入方向上的投影面积，减小了为收容初级线圈组件而设在电车外面的结构的尺寸，在电动汽车的结构和外形设计上提高了自由度。
另外，本发明涉及的电动汽车充电用磁性结合装置包括初级线圈组件和次级线圈组件，所述初级线圈组件是将初级线圈卷绕在初级铁心上而构成的，所述次级线圈组件是将次级线圈卷绕在设置于电动汽车上的次级铁心上而构成的，通过将所述初级线圈组件插入电动汽车侧以使初级及次级两铁心接合，而构成闭环状的磁路，在这种状态下，用充电用电源对所述初级线圈进行激磁，在次级线圈上产生电动势，对电动汽车的动力用蓄电装置进行充电，所述电动汽车充电用磁性结合装置，在初级线圈组件或次级线圈组件上设有擦拭部件，所述擦试部件用于在插入初级线圈组件时擦拭对方侧铁心的接合面。
根据这种结构，将初级线圈组件插入电动汽车一侧时，在其插入过程中，擦拭部件擦拭对方铁心的接合面，每次充电操作时可自动地去除接合面的污物。其结果，可防止因污物造成的间隙增大，并可防止磁路的磁特性的变化。
还有，本发明涉及的电动汽车充电用磁性结合装置包括初级线圈组件和次级线圈组件，所述初级线圈组件是将初级线圈卷绕在初级铁心上而构成的，所述次级线圈组件是将次级线圈卷绕在设置于电动汽车上的次级铁心上而构成的，通过将所述初级线圈组件插入电动汽车侧以使初级及次级两铁心接合，而构成闭环状的磁路，在这种状态下，通过用充电用电源对所述初级线圈进行激磁，在次级线圈上产生电动势而对蓄电装置进行充电，所述电动汽车充电用磁性结合装置设有施力部件，所述施力部件用于在将所述初级线圈组件插入电动汽车的状态下对所述初级铁心或次级铁心的至少一方、向相互接合的方向施力。
根据这种结构，当将初级线圈组件插入电动汽车时，初级铁心或次级铁心的至少一方，向相互接合的方向施力。因此，在插入初级线圈组件的状态下，可以使初级铁心和次级铁心紧密接合，可抑制功率损失，并可提高充电效率。
附图的简要说明
图1是概略地表示本发明充电系统的侧视图；图2是表示本发明的实施例1的初级及次级线圈组件的轴测图；图3是本发明的实施例1的各线圈组件的纵向截面图；图4是表示本发明的实施例1的初级线圈组件插入状态的纵向截面图；图5是表示本发明的实施例2的初级及次级线圈组件的轴测图；图6是表示本发明的实施例2的各线圈组件的纵向截面图；图7是表示本发明的实施例2的擦拭部件作用的主要部分放大纵向截面图8是表示本发明的实施例3的铁心的截面图；图9是表示本发明的实施例4的铁心的截面图；图10是表示本发明的实施例5的铁心的截面图；图11是表示本发明的实施例6的铁心的轴测图；图12是表示本发明的实施例7的铁心的轴测图；图13是表示本发明的实施例8的铁心的轴测图；图14是按图13的I-I线剖开的截面图；图15是按图13的II-II线剖开的截面图；图16是表示本发明的实施例9的初级线圈组件及次级级线圈组件的轴测图；图17是表示本发明的实施例9的各组件配置在电动汽车收容部内状态的侧视图；图18是表示本发明的实施例10的初级线圈组件及次级级线圈组件的轴测图；图19是表示本发明的实施例11的初级线圈组件及次级级线圈组件的轴测图；图20是表示本发明的实施例12的轴测图；图21是按图20的III-III线剖开的截面图；图22是表示本发明的实施例13的铁心的截面图；图23是表示本发明的实施例14的铁心的截面图；图24是表示本发明的实施例15的铁心的截面图；图25是表示本发明的实施例16的铁心的截面图；图26是表示本发明的实施例17的铁心的轴测图；图27是表示本发明的实施例18的铁心的轴测图；图28是表示本发明的实施例19的铁心的轴测图；图29是表示本发明的实施例20的各线圈组件的纵向截面图；图30是表示本发明的实施例20的擦拭部件作用的主要部分的放大纵向截面图；图31是表示本发明的其它实施例的初级及次级线圈组件的截面图；图32是表示本发明的其它实施例的初级及次级线圈组件的截面图；图33是表示本发明的其它实施例的初级线圈组件及次级级线圈组件的轴测图；图34表示本发明的另一个实施例的初级线圈组件及次级级线圈组件的轴测图；图35是表示本发明涉及的施力部件的其它实施例的纵向截面图；图36是表示现有电动汽车充电用磁性结合装置的截面图。
下面参照图1至图4对本发明的实施例1进行说明。
本系统的总体结构如图1所示，在电动汽车EV的车身外部设有由例如盖11可开闭的收容部12，在该收容部中可插入并固定后述的初级线圈组件30。初级线圈组件30上连接有充电用电缆40，该电缆与充电用高频电源装置相连接。
如图2、图3、图4所示，在电动汽车EV的所述收容部12上安装有形成向外侧敞开的凹部13a的收容罩13，次级线圈组件20配置在所述收容罩13内。该次级线圈组件20是将次级线圈卷绕在由例如工业纯铁(ferrite)等制成的次级铁心21上而构成的，次级铁心22的输出接头与用于对电动汽车EV的动力用蓄电装置一动力蓄电池(图中未示出)进行充电的充电电路相连接，对次级线圈22所感应的高频电动势进行整流后可对其动力蓄电池进行充电。
如图2及图3所示，所述次级铁心21作成例如将四棱柱弯成L形的形状，将该L形次级铁心的长边作为横边固定在收容罩13内，L形次级铁心的短边在凹部13a的内侧向下延伸，其下端贯穿收容罩13，并从凹部13a稍微突出。另外，L形次级铁心的长边的前端下部，通过形成于收容罩13的敞开端一侧的开口部13b而向凹部13a内露出。且在该收容罩13的凹部13a的底部安装有板簧14，该板簧在向上的方向(次级线圈组件20一侧)上对插入凹部13a内的初级线圈组件30施力。
另外，所述初级线圈组件30是在扁平箱形状的壳31内收容了初级线圈32和初级铁心33而构成的。初级铁心33使用与所述次级铁心21相同的材料，使L形初级铁心的长边沿着壳31的前后方向并固定在壳31上，L形初级铁心的短边在壳31的底部向上延伸，在其上卷绕初级线圈32。该初级线圈32扁平地配置在纵轴上，从侧向看时是沿插入方向为细长形状。
另外，L形初级铁心短边的上端面贯通壳31并向外部突出，L形长边的前端上部通过在壳31前端形成的开口部31a向外露出。因此，将该初级线圈组件30沿着初级铁心33的长度方向插入电动汽车EV的收容罩13的凹部13a内时，初级铁心33长边的前端上部与次级铁心21短边的下端面边滑动、边成为对置状态，并且初级铁心33短边的上部与次级铁心21长边的前端下部也边滑动、边成为对置状态。当初级线圈组件30插入到与收容罩13内的台阶部13c相接触的最里面时(参照图4)，通过设在其凹部13a底部的板簧14对初级线圈组件30向上方施力，使两铁心21、33的相对面基本上相接合，通过两铁心21、33形成闭合的单一回路的磁路。在此，通过充电用电缆40对初级线圈32进行激磁，则次级线圈22上产生电动势，于是电动汽车EV的动力用蓄电池被充电。
并且，将接收各铁心21、33短边侧端面的收容罩13的开口部13b及壳31的开口部31a做得大一些，以便能接收各端面，特别是在初级线圈组件30的插入方向上设定为比各端面足够长。
所述充电用电缆40贯穿筒部38，所述筒部突设在壳31的底部并与所述底部成为一体，它兼用作手柄，充电用电缆40导入壳31内并与内部的初级线圈32相连接。
本实施例采用如上所述的结构，其作用及效果如下。
(1)在将初级线圈组件30插入收容罩13内的过程中，初级铁心33的接合面相对于次级铁心21的接合面是通过滑动达到对置状态的。因此，即使因初级线圈组件30的插入深度不足而使初级铁心33的接合面位置与设计上的位置相比在插入方向上前后错位，该“错位”对接合面的间隙大小完全没有影响，仅仅表现为接合面的有效面积的微小变化，与插入深度的误差直接表现为间隙大小的现有的接合面对置型相比，其影响极小。
而且，特别是在本实施例中，使收容罩13及壳31的开口部13b、13a在插入方向上的尺寸比铁心21、38各端面在同方向上的尺寸要长，因此，即使在插入方向上稍有错位，各端面也常常成为在全区域内与对方侧铁心相接合的状态，插入方向上的位置错位的允许范围十分大。
(2)另外，在本实施例中，将初级铁心33设定成L形，将初级线圈组件30的插入方向设定成沿着初级铁心33的长度方向，因此可以减小初级线圈组件30及次级线圈组件20在插入方向上的投影面积。这意味着为接收初级线圈组件30而设在电动汽车EV上的收容部12在车身表面上所占的面积减小了，因此提高了电动汽车EV的结构和外形设计上的自由度。
(3)将初级线圈组件30插入收容罩13的凹部13a内时，在其插入过程中，初级线圈组件30通过板簧14向上方施力。并且，当初级线圈组件30被推到与台阶部13c相接触的位置而完全被收容在凹部13a内时，次级铁心21短边的下端面通过开口部31a与初级铁心33长边的前端上部相接合，初级铁心33短边的上端面通过开口部13b与次级铁心21长边的前端下部相接触。也就是说由于初级线圈组件30通过板簧14向上方施力而使初级铁心33和次级铁心21的对置面接合成紧密接合的状态。由此，利用两铁心21、33形成闭合的单一回路的磁路，通过充电用电缆40对初级线圈32进行激磁时，在次级线圈22上产生电动势，于是，电动汽车EV的动力用蓄电池被充电。
因此，在本实施例中，由于通过板簧14将初级线圈组件30向上方施力，使初级铁心33和次级铁心21无间隙地紧密接合，因此可以抑制磁路的磁阻增大并抑制功率损失，可提高充电效率。
图5至图7表示本发明的实施例2。
实施例2在实施例1的结构中增设了擦拭部件，这是与实施例1不同之处，其它都与实施例1相同，因此相同的部分用同样的符号表示，并省略重复说明。
擦拭部件60的结构是在底部61的上面安装例如用毛毡等制成的清理头62，该清理头分别安装在初级铁心33及次级铁心21的各长边及短边的前面，共设有4个清理头。将各清理头62的上端设定成一定高度使得当初级线圈组件30插入时可与对方侧的铁心21、33相接触，从图6所示的状态将初级线圈组件30插入时，在其插入过程中，如图7所示，双方的清理头62擦拭对方侧的铁心21、33的接合面。
因此根据本实施例，每次插入初级线圈组件30时，在插入过程中由擦拭部件60的清理头62擦拭各铁心21、33的接合面而去除污物。其结果，可使各铁心21、33的接合面相互紧密接合而以最小的间隙进行接触，还可以取得减小磁阻的效果。
图8表示本发明的实施例3，与所述实施例1不同之处在于初级及次级铁心33、21的形状都是在初级线圈组件30插入方向上的尺寸较长的E形。
下面几点与所述实施例1相同，即初级和次级铁心33、21的各接合面是沿着初级线圈组件30的插入方向形成，初级和次级两线圈32、22设置在当初级线圈组件30插入时与对方侧不发生干扰的位置上，沿着初级线圈组件30的长度方向设定其插入方向。
因此，即使初级线圈组件30在插入方向上发生位置错位，磁路特性的影响也极小。另外，可以减小初级线圈组件30及次级线圈组件20在插入方向上的投影面积，因此可以减小电动汽车EV的收容部12在车身表面上所占的面积，从而提高电动汽车EV的结构和外形设计上的自由度。
图9表示本发明的实施例4。该实施例与实施例1的不同之处在于初级及次级铁心33、21的形状是在初级线圈组件30的插入方向上的尺寸较长的方U形。
下面几点与实施例1相同，即初级和次级铁心33、21的各接合面是沿着初级线圈组件30的插入方向形成的，初级和次级线圈32、22设置在当初级线圈组件30插入时与对方侧不发生干扰的位置上，沿着初级线圈组件30的长度方向设定其插入方向。
因此，在本实施例中，即使初级线圈组件30在插入方向上发生位置错位，对磁路特性的影响也极小。另外，可以使初级线圈组件30及次级线圈组件20在插入方向上的投影面积减小，因此可使电动汽车EV的收容部12在车身表面上所占的面积减小，从而提高电动汽车EV的结构和外形设计上的自由度。
图10表示本发明的实施例5。该实施例与实施例1的不同之处在于，初级及次级铁心33、21的形状是在初级线圈组件30插入方向上的尺寸较长的F形。
下面几点与所述实施例1相同，即初级和次级铁心33、21的各接合面沿着初级线圈组件30的插入方向形成，初级和次级线圈32、22设置在当初级线圈组件30插入时与相对侧不发生干扰的位置上，沿着初级线圈组件30的长度方向设定其插入方向。
因此，在本实施例中，即使初级线圈组件30在插入方向上发生位置错位，对磁路特性的影响也极小。另外，可以使初级线圈组件30及次级线圈组件20在插入方向上的投影面积减小，因此，可使电动汽车EV的收容部12在车身表面上所占的面积减小，从而提高电动汽车EV的结构和外形设计上的自由度。
图11表示本发明的实施例6。在该实施例中初级及次级铁心33、21的形状与实施例1不同。
在所述实施例1中，两铁心33、21呈方形，但在本实施例中，以此作为基础，采用把圆棒弯曲成L形的形状。在这种情况下，由于必须使L形的短边与长边的侧面相接合，因此在长边的侧面形成平坦面21a、33a，使各短边的端面紧密接合在该平坦面上。
下面几点与实施例1相同，即初级和次级铁心33、21的各接合面沿着初级线圈组件30的插入方向形成，初级和次级线圈32、22设定在当初级线圈组件30插入时与对方侧不发生干扰的位置上，沿着初级线圈组件30的纵向设定其插入方向。
因此，在本实施例中，即使初级线圈组件30在插入方向上发生位置错位，对磁路特性的影响也极小。另外，可以减小初级线圈组件30及次级线圈组件20在插入方向上的投影面积，因此可减小电动汽车EV的收容部12在车体表面上所占的面积，从而提高电动汽车EV的结构和外形设计上的自由度。而且，如上所述，铁心21、33为圆柱状，因此把线圈22、32与铁心分别卷绕后往铁心上安装的操作简单，并可提高线圈22、32与铁心33、21的紧密配合程度。
图12表示本发明的实施例7，它与实施例1的不同之处是初级和次级铁心33、21的形状以及各线圈22、32的卷绕位置。
两铁心33、21与所述实施例6一样，作成将圆棒弯曲成L形的形状，在长边的侧面形成平坦面21a、33a，使各短边的端面在该平坦面上滑动而成为对置状态。另外，初级线圈和次级线圈卷绕在各铁心33、21的长边上，成为在轴向上较长的螺旋状线圈，这样可尽量减小初级线圈组件30在插入方向上的投影面积。当然，将初级线圈及次级线圈32、22设定在当初级线圈组件30插入时与对方侧不发生干扰的位置上，以及沿着初级线圈组件30的长度方向设定其插入方向这两点是与所述实施例1相同的。在本实施例中，若初级线圈组件30在插入方向上发生位置错位，对磁路特性的影响也很小，而且可以提高电动汽车EV的结构和外形设计上的自由度。另外，由于各铁心33、21呈圆棒状，因此与所述实施例一样，可使线圈卷绕操作及往铁心上安装的操作简单，与铁心22、32的配合紧密性提高。
图13至图15表示本发明的实施例8，各铁心33、21就整体而言呈L形，但其长边为方柱状，短边是截面为椭圆的圆柱状。因此，由图14和图15可清楚地看到，卷绕在短边上的各线圈32、22是沿着初级线圈组件30的插入方向而横向伸长的椭圆状。
根据这样的结构，可以使初级线圈组件30在插入方向上的投影面积更加减小，使电动汽车EV在结构和外形设计上的自由度更加提高。当然，以下两点与实施例1是相同的，即将初级及次级线圈32、22设定在当初级线圈组件30插入时与对方侧不发生干扰的位置上，以及沿着初级线圈组件30的长度方向设定其插入方向。在本实施例中，即使初级线圈组件30在插入方向上发生位置错位，对磁路特性的影响也很小，而且使电动汽车EV的结构和外形设计上的自由度提高。另外，由于短边是截面为椭圆形的圆柱状，因此与实施例6相同，可使线圈卷绕操作和往铁心上安装的操作简单，与铁心21和33的配合性紧密提高。
下面参照图16和图17对本发明的实施例9进行说明。
次级级线圈组件20包括次级铁心21和次级线圈22。次级铁心21由例如工业纯铁等制成，它呈方U字形，该次级铁心21设有一对脚部21B，该脚部21B是从底部21A的两端垂直延伸而形成的，横穿磁路的次级铁心的截面为四方形。次级线圈22由利兹(Litz)线构成，卷绕在一侧的脚部21B上，并与电动汽车的未图示的充电电路相连接，利用在次级线圈上所感应的电动势可对电动汽车的动力用蓄电池进行充电。
另外，初级线圈组件30由初级铁心33和初级线圈32构成，被未图示的盖子覆盖着。该初级铁心33也是用工业纯铁制成的，呈截面为方形的方柱状，在其中间部位卷绕有初级线圈32，该初级线圈是由利兹线卷成的。该初级线圈组件30是这样进行安装的，即从图16的实线所示的状态向箭头方向移动，如双点划线所示地跨越在次级铁心21的两脚部21B的各前端之间，初级铁心31与次级铁心21的接合面是沿着初级线圈组件30的安装方向(箭头方向)而形成的。另外，所述初级线圈32与未图示的充电用电源相连接，电动汽车充电时在初级线圈上流过高频电流，可以进行激磁。
如图17所示，所述次级级线圈组件20配置在收容部A的下方，所述收容部凹设在电动汽车车身B的规定部位，次级铁心21的两脚部21B的前端面(结合面)朝向收容部A内并呈露出的状态。并且，该次级级线圈组件20的次级铁心21的两接合面与初级线圈组件30的安装方向成正交，成为横列配置，因此次级级线圈组件20相对于初级线圈组件的安装方向来说，为薄型的配置。
根据本实施例，由于使初级线圈组件30的初级铁心33在与其安装方向(A)垂直交叉的方向上，沿着长度方向进行安装，因此插入行程短，要求电动汽车的收容部A具有的深度尺寸较浅就可以了。另外，由于次级级线圈组件20相对于初级线圈组件30的安装方向来说是薄型的配置，因此收容部A的下方区域的空间也可较狭小，可以将整体的配置空间设定为进入深度较小的空间。其结果，可以大大提高载置在电动汽车上时的设计的自由度，可以考虑外形等将受电部设在所希望的部位。
而且，在本实施例中，在将初级线圈组件30插入收容部A内的过程中，初级铁心33的接合面相对于次级铁心21的接合面通过滑动达到对置状态。因此，即使初级线圈组件30的插入深度不足而使初级铁心33的接合面的位置与设计上的位置相比在插入方向上前后错位，但该“错位”对接合面的间隙大小完全没有影响，仅仅产生接合面的有效面积的微小变化，同因插入深度的误差直接表现为间隙大小的现有的接合面对置型相比，其影响极小。
图18表示本发明的实施例10。该实施例与实施例9的不同之处是初级及次级铁心33、21的形状。
次级铁心21与实施例9的次级铁心相比，两脚部21B较长，初级铁心33比实施例1的初级铁心要短，以便于可插入其脚部21B之间。采用该结构，也是使初级线圈组件30的初级铁心33在与其安装方向(A)垂直交错的方向上沿长度方向安装，因此要求电动汽车的收容部A的进入深度较薄就可以。另外，次级级线圈组件20在初级线圈组件30的安装方向上也为薄型的配置，因此，总的说来，可将总体的配置空间设定成进入深度较小的空间。
因此，与实施例9一样，可大大提高载置在电动汽车上时的设计的自由度，另外，由于初级铁心33相对于次级铁心21通过滑动而达到对置状态，因此，即使插入深度有误差，也不会造成磁阻急剧增大，与直接表现为间隙大小的现有的接合面对置型相比，其影响极小。
图19表示本发明的实施例11，该实施例与实施例9的不同之处是初级及次级铁心33、21的形状。
初级及次级铁心33、21都为相同形状的L形，初级及次级线圈32、22卷绕在其长边33C、21C上。使初级线圈组件30沿着图中箭头方向移动、变成安装在次级级线圈组件20中的状态时，如图中双点划线所示，初级铁心33的长边33C的前端与次级铁心21的短边21D的前端侧面接合，初级铁心33的短边33D的前端与次级铁心21的长边21C的前端侧面相接合，构成长方形的闭环磁路。
采用该结构，由于也使初级线圈组件30的初级铁心33在与其安装方向(A)相垂直交错的方向上按长度方向安装，因此，电动汽车的收容部A的进入深度较小即可。另外，次级级线圈组件20在初级线圈组件30的安装方向上也是薄型的配置，因此，总的说来可将总体的配置空间设定为进入深度较小的空间。
这样，与实施例9一样，可大大提高载置在电动汽车上时的设计的自由度。另外，初级铁心33相对于次级铁心21是通过滑动达到对置状态的，因此，即使插入深度有误差，也不会导致磁阻急剧增大，与直接表现为间隙大小的现有的接合面对置型相比，其影响极小。
图20和图21表示本发明的实施例12。在本实施例中，初级及次级铁心33、21从整体上看都呈L形，但其长边为平板状，其短边为圆柱状。平板状长边的宽度设定得比卷绕在短边上的各线圈22、32的外径要大，如图21所示，各线圈22、32的端面与铁心21、33的长边相接触。
另外，以下几点与实施例1相同，即初级及次级铁心33、21的各接合面是沿着初级线圈组件30的插入方向形成，初级线圈及次级线圈32、 22设定在初级线圈组件30插入时与对方侧不产生干扰的位置，设定其插入方向为沿着初级线圈组件30的长度方向。
因此，采用本实施例，也可获得以下效果即使初级线圈组件30在插入方向上发生位置错位，对磁路特性的影响也极小；另外，可以使初级线圈组件30及次级线圈组件20在插入方向上的投影面积减小，因此可减小电动汽车EV的收容部12在本身表面上所占的面积，并可提高电动汽车EV在结构和外形设计上的自由度。
而且，由于各线圈32、22的端面与铁心33、21相接触，因此可促进线圈32、22与铁心33、21之间的热传递，可防止局部升温。也就是说，例如次却线圈32、22时，同时也可冷却铁心33、21，反之，冷却铁心33、21时，同时也可冷却线圈32、22。另外，卷绕线圈32、22部分的铁心33、21是圆柱状的，因此，可将线圈32、22与铁心分开进行卷绕，然后再安装到铁心上，这样作业简单，并且还可提高线圈的22、32与铁心21、33的配合紧密性。
图22表示本发明的实施例13，在该实施例中，初级及次级铁心33、21都呈L形，各线圈32、22分别卷绕在各铁心的垂直边上。这样，初级线圈组件成为图中在左右方向上的尺寸较长的形状，规定插入方向为沿着其长度方向的方向(参照图中箭头)。
因此，减小了设在电动汽车EV上的接收初级线圈组件用的收容部在车身表面上所占的面积，并可提高在设计电动汽车EV的结构和外形时的自由度。
图23表示本发明的实施例14。在该实施例中，初级及次级铁心33、21都呈L形，各线圈32、22卷绕在各铁心的垂直边上。另外，初级铁心33的垂直边的上端面与次级铁心21长边的前端下部相对置，因此，其接合面沿着初级线圈组件的插入方向形成。当然，初级线圈及次级线圈32、22的位置设为使初级线圈组件插入时与对方侧不发生干扰，如图23中双点划线所示地进行接合。
根据该结构，也可减小设在电动汽车EV上的接收初级线圈组件用的收容部在车身表面上所占的面积，并可提高在设计电动汽车EV的结构和外形时的自由度。
图24表示本发明的实施例15。该实施例与所述实施例14的不同之处是初级线圈32的卷绕位置，它与实施例14相差90度地线圈卷绕在L字形长边上。
根据该结构，也可减小设在电动汽车EV上的接收初级线圈组件用的收容部在车身表面上所占的面积，并可提高在设计电动汽车EV的结构和外形时的自由度，并且可使初级线圈组件更加小型化。
图25表示本发明的实施例16。本实施例与所述实施例1的不同之处在于各铁心21、33的接合面相对于初级线圈组件的插入方向倾斜45度角。
根据该结构，也可减小设在电动汽车EV上的接收初级线圈组件用的收容部在车身表面上所占的面积，可提高在设计在电动汽车EV的结构和外形时的自由度，而且可使初级线圈组件更加小型化。另外，插入方向的定位误差对接合面间隙大小的影响，比接合面对置型结构更小。接合面与插入方向构成的角度不限于45度，也可以是其它任何倾斜角度。
图26表示本发明的实施例17。本实施例与所述实施例1的不同之处在于各铁心21、33的形状。在各铁心21、33的一侧端部形成沿初级线圈组件的插入方向延伸的突板35，同时在另一侧端部形成使该突板部沿初级线圈组件的插入方向进入的槽36，在初级线圈组件内初级铁心33的突板35被配置在前面。
根据该结构，通过初级线圈组件的插入，两铁心21、33的突板35进入槽36内，因此两铁心21、33的接合面沿着初级线圈组件的插入方向形成。另外，由于通过突板35与槽36的嵌合而形成接合面，因此可以增大接合部的面积。
图27表示本发明的实施例18。本实施例与实施例1的不同之处还是各铁心21、33的形状，在各铁心21、33的一侧端部形成沿着初级线圈组件30的插入方向延伸的突条37，同时在另一侧端部形成使所述突条37沿初级线圈组件30的插入方向进入的槽38，在初级线圈组件30内初级铁心33的突板35被配置在前面。
该突条37的两侧设有使垂直于延长方向的截面为三角形的倾斜面，这样，突条37在插入槽38内的状态下，各铁心21、33向相互接近的方向施力，则由于这些倾斜面而使各铁心21、33正好对中心。另外，该突条不限于截面为三角形，即使截面为半圆形的突条，也可获得与上述相同的作用效果。
图28表示本发明的实施例19。本实施例与实施例1的不同之处仍然是各铁心21、33的形状。在各铁心21、33的一侧端部设有向初级线圈组件30的插入方向突出的半球状突部39a，并在另一侧端部设有使所述半球状突部39a进入的凹部39b。
根据该结构，通过使初级线圈组件30向箭头方向移动，半球状突部39a开始插入凹部39b内时，即使初级线圈组件30和次级线圈组件20相互错位，在半球状突部39a与凹部39b的嵌合过程中，该错位也能自动地被修正，在定位的状态下进行接合。在这种情况下，由于突部39a是半球状的，因此，不管初级线圈组件30向何方向错位，也能确实地发挥定位的作用。
图29和图30表示本发明的实施例20。
所述实施例1的结构为通过板簧14向初级铁心33朝与次级铁心21接合的方向施力。在本实施例中，变为通过螺旋弹簧51向次级铁心21朝与初级铁心33接合的方向施力的结构。其它方面与实施例1相同，相同部分用相同符号表示，省略重复的说明。
实施例20的次级线圈22与实施例1一样，卷绕在L形的次级铁心21的短边上的，并与其短边之间形成很小的间隙。也就是说，次级铁心21相对于次级线圈22可上下移动。另外，在该上下可移动地配置的次级铁心21的上侧，在与收容罩13的顶面之间配设螺旋弹簧51，对次级铁心21向下施力。将螺旋弹簧51的直径设定为比次级铁心21的长边尺寸稍小，对次级铁心21的整个长边向下施力。
另外，收容罩13内的凹部13a的高度基本上与内侧的初级线圈组件30的壳31的前端部分厚度相等，基本上设定为与入口附近壳31的底部的厚度相等。这样，初级线圈组件30可紧密地插在凹部13a内。
初级铁心33及次级铁心21的长边的前端边缘被切掉锥角形成导向面52，对置的次级铁心21及初级铁心33的短边分别由所述导向面52导向，使初级铁心33的前端上表面与次级铁心21的前端下表面易于接合。
另外，卷绕在初级铁心33上的初级线圈32是由内表面绝缘的导电管53卷绕数圈构成的。在所述导电管53的端部嵌合有致冷剂供应管54，并且在导电管53中的在与致冷剂供给管54的连接处附近，通过例如钎焊等作业连接有通电用接头55，在所述通电用接头上通过铆接固定了充电用电缆40的芯线，可对初级线圈32进行激磁。所述两根致冷剂供给管54沿着充电用电缆40以一体形式延伸出来，其端部与未图示的循环泵和散热装置相连接，以构成封闭回路。这样，运转循环泵时，产生以下这样的致冷剂循环系统，即冷却水通过充电用缆40的去路侧的致冷剂供给供给管54而流入导电管53内，再通过充电用电缆40的归路侧的致冷剂供给管54，从散热装置返回到循环泵，因此，在导电管53上所产生的热量被冷却水带走，在散热装置中被发散掉。这样，可有效地冷却初级线圈32。
根据以上的结构的本实施例，其作用及效果如下当将初级线圈组件30插入收容罩13的凹部13a内时，在该插入过程中，次级铁心21及初级铁心33的短边分别与初级铁心33及次级铁心21的导向面52接触。进一步将初级线圈组件30向内侧推入时，随着初级线圈组件30的插入，次级铁心21和初级铁心33的短边分别由导向面52导向而与初级铁心33的前端上表面和次级铁心21的前端下表面相接触。这时，次级铁心21抵抗螺旋弹簧51的作用力而向上抬高。这样，初级铁心33与次级铁心21的相对面由于螺旋弹簧51的弹力作用而接合成紧密接合状态，形成闭合的单一环路的磁路(参照图32)。另外，通过充电用电缆40对初级线圈32进行激磁时，在次级线圈22上产生电动势，于是，可对电动汽车EV的动力用蓄电池进行充电。
因此，根据本实施例，通过螺旋弹簧51对次级铁心21向下方施力，使初级铁心33与次级铁心21无间隙地紧密接合，可抑制磁路的磁阻增大，从而可防止电力损失，并提高充电效率。而且，使螺旋弹簧51的直径比次级铁心21的长边长度稍小，对整个次级铁心21施力，因此次级铁心21不会被施力成为倾斜状态，可稳定地使两铁心33、21接合成紧密接合状态。另外，由于对次级铁心21直接施力，因此可确实地使两铁心33、21成为紧密接合状态。
本发明不限于通过上面阐述和图示的实施例，例如下述实施例也包含在本发明的技术范围之内，另外，除下述以外，在不超出要点的范围内也可作种种变更并实施。
(1)在上述各实施例中，设在初级线圈组件30的壳31上的开口部31a及电动汽车EV上的收容罩13的开口部13b是敞开的，但也可以在其上设置挡板，所述挡板用于在不充电时将所述敞口关闭起来。这样，可以防止异物附着在各铁心的接合面上，因此可以抑制接合部的磁性间隙的增大。
(2)在所述实施例1至实施例19中，初级及次级线圈32、22是将普通的磁导线卷绕起来构成的，但在各线圈32、22上流过高频电流时产生集肤效应，线圈截面的中心部分几乎失去作为电流通路的功能，利用这一点，在全部实施例中也可与实施例20一样，用中空的导电管构成线圈32、22，并在其内部流过冷却用的水和油等致冷剂。
具体地说，可考虑如图31和图32所示的结构。在此，初级线圈组件30与实施例1和实施例2一样，在初级铁心33上卷绕初级线圈32构成的，但所述初级线圈32是由内表面绝缘的导电管70卷绕数圈构成的。并且，在所述导电管70的端部嵌合有致冷剂供给管71，同时在导电管70中的在与致冷剂供给管71的连结处附近，通过例如钎焊等作业连接有通电用接头72，在所述通电用接头上铆接充电用电缆40的芯线，可以对初级线圈32进行激磁。另外，所述两根致冷剂供给管71沿着充电用电缆40以一体的形式延伸出来，其端部与未图示的循环泵和散热装置相连接以构成闭合回路。
因此，运转循环泵时，产生这样的致冷剂循环流，即冷却水通过充电用电缆40去路侧的致冷剂供给管71，流入导电管70内，再通过充电用电缆40归路侧的致冷剂供给管71，从散热装置返回循环泵。这样，在导电管70上所产生的热量被冷却水带走，在散热装置中被发散掉。因此，可有效地冷却初级线圈32。而且，由于高频电流本来因集肤效应而偏向导电管70的外周侧而流过电流，因此导电管70即使为中空的，也不会增大导体电阻。
另外，也可以使次级线圈22也同样由导电管70构成，并流过冷却水进行冷却。
(3)在所述实施例2中，初级及次级线圈组件双方设擦拭部件，但也可以在至少一方设擦拭部件。例如在图5中，充电用电源一侧的铁芯的接合面具有露在外部的形状，因此也可以只能擦拭设在车体侧的次级线圈组件地、只在初级线圈组件上设置擦拭部件，由此降低次级线圈组件的成本。
(4)在所述实施例9至实施例11中，如图33及图34所示的的其它实施例那样，使初级和次级铁心33、21的形状进一步变化，也可以得到与上述同样的效果。
(5)所述实施例20中，使螺旋弹簧51的尺寸比次级铁心21的长边尺寸稍小，这样，利用比较大的螺旋弹簧51对次级铁心21施力。但也可以如图35所示，前后配设两个小型的螺旋弹簧61，这样对次级铁心21向下施力。在这种情况下，由于次级铁心21的前后两侧被均匀地向下施力，因此次级铁心21不会成为倾斜状态，可以稳定地使两铁心33、21接合成紧密接合的状态。图35中，与实施例20相同的部分用同一符号表示，并省略说明。
(6)所述实施例1具有下述的结构，即通过设在收容罩13内侧底部的板簧14，对初级线圈组件30向上施力。但也可以将施力部件设在初级线圈组件30的底面，通过该施力部件顶在初级线圈组件的底面与收容罩13的内侧底部之间而对初级线圈组件30向上施力。
(7)所述实施例1具有下述的结构，即通过板簧14对初级线圈组件30向上施力，而使初级铁心30向与次级铁心21相接合的方向施力。但也可以作成下述结构，即在初级线圈组件30一侧的壳31内设置直接对初级铁心33向上施力的施力部件。
(8)也可以作成将实施例1和实施例20结合起来的结构，即，通过板簧14对初级线圈组件30向上施力，同时通过螺旋弹簧51对次级铁心21向下施力。
(9)在所述实施例20中，次级铁心向初级铁心33一侧施力，也可以与此相反，将初级线圈32固定在壳31内，使初级铁心33向次级铁心21一侧施力，另外，也可以作成双方的铁心33、21进行施力的结构。
(10)本发明的施力部件，在实施例1中是板簧14，在实施例20中是螺旋弹簧51，此外，施力部件也可以是橡胶、海绵、或封入气体的橡胶袋等弹性体。
(11)在上述各实施例中，将电动汽车侧的收容部A概略地表示为敞口，也可以在此处设一挡板，该挡板用于在不充电时将该开口关闭起来。这样，可以防止异物附着在铁心的接合面上，因此，可以抑制接合面磁性间隙的增大。
权利要求
1.一种电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，它包括初级线圈组件，具有初级铁芯和卷绕在所述初级铁芯上的初级线圈并设置在充电用电源一侧；次级线圈组件，包括次级铁芯和卷绕在所述次级铁芯上的次级线圈并设置在电动汽车上，并且，通过将所述初级线圈组件插入车辆中以使所述初级铁芯和次级铁芯接合，而构成闭环状磁路，而且，所述初级铁芯及次级铁芯具有在连接状态下相互接触的接合面，且所述初级和次级铁芯的接合面是在所述初级线圈组件的插入方向上形成的。
2.如权利要求1所述的电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，所述初级线圈组件的插入方向与所述初级线圈组件的长度方向平行。
3.如权利要求1所述的电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，所述初级线圈组件的插入方向与所述初级线圈组件的长度方向相交叉。
4.如权利要求3所述的电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，所述初级线圈组件插入方向上的所述次级铁芯的长度，与所述次级铁芯的厚度相当，以使在连接状态下所述初级及次级线圈组件的进入深度较浅。
5.一种电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，它包括初级线圈组件，具有初级铁芯和卷绕在所述初级铁芯上的初级线圈并设置在充电用电源一侧；次级线圈组件，包括次级铁芯和卷绕在所述次级铁芯上的次级线圈并设置在电动汽车上，并且，通过将所述初级线圈组件插入车辆中以使所述初级铁芯和次级铁芯接合，而构成闭环状磁路，而且，所述初级线圈组件的插入方向与所述初级线圈组件的长度方向平行。
6.如权利要求5所述的电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，所述初级铁芯包括在所述初级线圈组件的插入方向上延伸的脚部和以弯曲状态同所述脚部相连的连接部，所述脚部比所述连接部长。
7.如权利要求6所述的电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，所述初级线圈使其在初级线圈组件插入方向上的截面为扁平状地卷绕在所述初级铁芯上，由此减小插入方向上的所述初级线圈组件的投影面积。
8.如权利要求6所述的电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，所述初级线圈在所述脚部卷绕一圈，由此减小插入方向上的所述初级线圈组件的投影面积。
9.一种电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，它包括初级线圈组件，具有初级铁芯和卷绕在所述初级铁芯上的初级线圈并设置在充电用电源一侧；次级线圈组件，包括次级铁芯和卷绕在所述次级铁芯上的次级线圈并设置在电动汽车上，并且，通过将所述初级线圈组件插入车辆中以使所述初级铁芯和次级铁芯接合，而构成闭环状磁路，所述初级和次级铁芯分别具有在连接状态下相互接触的接合面，而且，所述初级和次级线圈组件的至少一方设置着在所述初级线圈组件插入时擦拭对方侧铁芯的接合面的擦拭部件。
10.如权利要求9所述的电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，所述擦拭部件设置在两铁芯相互连接之前能够擦拭对方侧铁芯的所述接合面的位置上。
11.一种电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，它包括初级线圈组件，具有初级铁芯和卷绕在所述初级铁芯上的初级线圈并设置在充电用电源一侧；次级线圈组件，包括次级铁芯和卷绕在所述次级铁芯上的次级线圈并设置在电动汽车上，并且，通过将所述初级线圈组件插入车辆中以使所述初级铁芯和次级铁芯接合，而构成闭环状磁路，所述电动汽车充电用磁性结合装置还包括施力部件，所述施力部件在连接状态下朝所述铁芯相互连接的方向对所述初级和次级铁芯的至少一方施加作用力。
12.如权利要求11所述的电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，所述施力部件设在所述初级线圈组件插入的收容罩内，朝使所述初级和所述次级铁芯相互连接的方向对所述初级线圈组件施加作用力。
13.如权利要求11所述的电动汽车充电用磁性结合装置，其特征在于，所述初级和次级线圈组件的至少一方的所述铁芯相对于所述线圈可移动，在连接状态下所述线圈被固定，同时所述铁芯向与对方铁芯接合的方向施加作用力。
全文摘要
一种电动汽车充电用磁性结合装置,可利用初级线圈组件的插入状态,防止初级铁芯与次级铁芯的间隙变化。还可防止铁芯接合面上附着污物并减小初级线圈组件在插入方向上的投影面积。电动汽车的收容部内插入初级线圈组件并定位,沿初级线圈组件的插入方向形成初级及次级两铁芯的接合面,将初级线圈及次级线圈设置在初级线圈组件插入时与对方侧不发生干扰的位置上。还设有擦拭各接合面的擦拭部件,初级线圈组件的插入方向为沿其长度方向。
文档编号H01F38/14GK1185677SQ9711730
公开日1998年6月24日 申请日期1997年8月7日 优先权日1996年8月7日
发明者渡辺邦彦, 九鬼平次, 有坂秋司, 田俊郎 申请人:住友电装株式会社, 住友电气工业株式会社