无线电力传输装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及无线电力传输装置。根据一个实施例，提供了一种无线电力传输装置，包括：磁芯；缠绕所述磁芯的线圈；以及连接到所述线圈的至少一个电容器，其中在所述磁芯中在与所述线圈缠绕的部分不同的部分处形成凹口部分，并且所述电容器布置在所述凹口部分处或者布置为与所述凹口部分相对。
【专利说明】无线电力传输装置
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及无线电力传输装置。
【背景技术】
[0002]通过线圈之间的互感传输电力的无线电力传输装置是已知的。通常的情况是线圈缠绕磁芯而电容器连接到该线圈。通过与线圈串联、并联、或者串联和并联组合地连接，电容器用于线圈的谐振，或者用于匹配，以改善功率因子以及降低端子间电压。
[0003]常规地，通过将变压器的线圈从中心偏移来确保空间并且电容器的全部或部分布置在所述确保的空间中的磁芯结构是已知的。
[0004]然而，在上述布置电容器的方法中，存在电容器影响线圈之间的电力传输导致传输效率降低的问题。
[0005]概述
[0006]根据本公开一个实施例，提供了一种无线电力传输装置，包括:磁芯；缠绕所述磁芯的线圈；以及连接到所述线圈的至少一个电容器，其中在所述磁芯中在与所述线圈所缠绕的部分不同的部分处形成凹口部分，并且所述电容器布置在所述凹口部分处或者布置为与所述凹口部分相对。
[0007]根据本公开另一实施例，提供了一种无线电力传输装置，包括:磁芯；缠绕所述磁芯的线圈；以及连接到所述线圈的至少一个电容器，其中使所述磁芯中与所述线圈所缠绕的部分不同的部分至少部分地比所述线圈所缠绕的部分薄，以及所述电容器布置在所述磁芯的所述薄的部分处或者布置为与该部分相对。
[0008]根据本公开另一实施例，提供了一种无线电力传输装置，包括:设置有间隙的第一和第二磁芯块；缠绕所述第一和第二磁芯块的线圈；以及连接到所述线圈的至少一个电容器，其中所述电容器布置在所述第一和第二磁芯块之间的间隙中与所述线圈所缠绕的部分不同的部分处，或者布置为与该部分相对。
[0009]根据本公开另一实施例，提供了一种无线电力传输装置，包括:磁芯；线圈，所述线圈的端面中的一个与所述磁芯接触；以及连接到所述线圈的至少一个电容器，其中在所述磁芯中在所述线圈的内侧或者外侧的磁芯部分处形成凹口部分，并且所述电容器布置在所述凹口部分处或者布置为与所述凹口部分相对。
[0010]附图简要描述
[0011]图1是根据第一实施例的无线电力传输装置的透视图；
[0012]图2是图1所示的无线电力传输装置的平面图；
[0013]图3是示出了图1所示的无线电力传输装置的近电场分布的图；
[0014]图4是示出了图1所示的无线电力传输装置的近磁场分布的图；
[0015]图5是示出了改变电容器的连接配置的开关的示例的图；
[0016]图6是示出了电力接收装置的图，其中后级电路通过布线连接到图1所示的无线电力传输装置；[0017]图7是示出了图6所示的整流器从后级电路分开并且并入无线电力传输装置中的配置的图；
[0018]图8是示出了图7所示的平滑电容器从后级电路分开并且并入无线电力传输装置中的配置的图；
[0019]图9是示出了图1所示的无线电力传输装置的修改例的透视图；
[0020]图10是示出了图1所示的无线电力传输装置的另一修改例的平面图；
[0021]图11是示出了根据本本发明第二实施例的无线电力传输装置的配置的平面图；
[0022]图12是示出了根据第一实施例的电力传输装置的另一配置示例的透视图；以及
[0023]图13是示出了磁芯的配置示例的平面图。
【具体实施方式】
[0024]根据一个实施例，提供了一种无线电力传输装置，包括:磁芯；缠绕所述磁芯的线圈；以及，至少一个连接到所述线圈的电容器。
[0025]在所述磁芯中，在与所述线圈所缠绕的部分不同的部分处形成凹口部分。
[0026]所述电容器布置在所述凹口部分或者布置为与所述凹口部分相对。
[0027]以下将参考附图详细描述实施例。
[0028]图1是根据第一实施例的无线电力传输装置的透视图。图2是图1所示的无线电力传输装置的平面图。图示的无线电力传输装置是可以加载在电力接收装置或电力发送装置上的谐振器。
[0029]所述无线电力传输装置包括线圈11、磁芯12、电容器13和14、以及导体板10。磁芯12由例如铁氧体(ferrite)形成。磁芯12可以通过散布多个扁平的矩形单元块形成，或者，可以通过一个磁板物理地形成。磁芯12包括一对设有间隙的磁芯块12a和12b,以及在磁芯12a以及12b之间的磁芯块12c，并且所述磁芯块一体地形成。在这种情况下，由于磁芯块12c具有比磁芯块12a和12b短的长度，因此在磁芯12上形成了凹口部分15和
16。每一磁芯块可以通过散布多个单元块形成，或者可以使用磁性片。此外，可以堆叠磁性片来形成磁芯块或磁芯。根据磁芯块或磁芯的位置，可以堆叠不同尺寸的磁性片以形成厚度差。
[0030]线圈11缠绕在磁芯12上。线圈11大致是平的。线圈11的一个侧面安装在导体板10的表面上。在线圈11的长度方向，即，在与线圈11的横截面图垂直的方向上，电容器13和14布置在与线圈11的两个端面(开口面)分开的位置处。当线圈与轴垂直地缠绕时，线圈的端面是通过线圈的末端并与轴垂直的表面，并且是与包括线圈的线圈的内侧上的区域一致的表面。
[0031]更详细地，磁芯12在不同于线圈11所缠绕的部分中，在除了线圈11的宽度方向上的末端(在图1中的Y轴方向上的末端)的部分处具有凹口部分15和16。在图1的示例中，磁芯12在包括在线圈11的长度方向上的末端(在图1中的X轴方向上的末端)的部分处具有凹口部分15和16。凹口部分可以形成为不包括在线圈11的长度方向上的末端(以便在磁芯中形成孔)。电容器13和14布置在凹口部分15和16处。或者，电容器13和14可以布置为与凹口部分15和16相对(或面对)。S卩，电容器13和14可以布置在与磁芯12的表面垂直的方向上或者在与磁芯12的表面平行的方向上的X轴方向上与凹口部分15和16分离的位置处。图12示出了在与磁芯12的表面水平的X轴方向上在分离的位置处布置电容器的不例。电容器53和54布置为在X轴方向与磁芯12分离的位置处与凹口部分15和16相对。
[0032]电容器13和14在一端通过导线9a和9b连接到线圈11的两个端子(参照图2)。电容器13和14在另一端分别通过导线9c和9d连接到图中未示出的电路。具体地，当该无线电力传输装置加载在电力接收装置上时，电容器13和14可以在所述另一端连接到诸如整流器的电路。当该无线电力传输装置加载在电力发送装置上时，电容器13和14可以在所述另一端直接地或通过另一电路连接到诸如电源电路的电路。
[0033]图3示出了图1和图2中的无线电力传输装置在操作期间的近电场分布。图4示出了图1和图2所示的无线电力传输装置在操作期间的近磁场分布。这些分布是根据本发明的发明人进行的仿真的结果作成的。
[0034]随着距线圈11的端面的距离在线圈11的长度方向上的增加，线圈11形成的电磁场分布变弱。尽管电磁场随着在线圈11的宽度方向上与线圈11的分离而变弱，但是当在线圈11的长度方向上分离时电磁场分布的减弱效应更大。
[0035]通过在在线圈11的长度方向上分离的位置处形成凹口部分15和16，以及在凹口部分15和16处布置电容器13和14，可以将电容器13和14构建在无线电力传输装置中，同时抑制对线圈11的电特性的影响(例如，与对面的无线电力装置的线圈的耦合特性)，以及将整体尺寸抑制为小。由于线圈的磁场分布集中在磁芯存在的部分上，因此，通过形成凹口部分，与未形成凹口部分的情况相比，可以使凹口部分的位置处的磁场变弱。
[0036]作为磁芯12的修改例，仅包括设置有间隙的该对磁芯块12a和12b (参照图1或图2)而不存在磁芯块12c的配置也是可能的。当省略磁芯块12c时，即使磁芯损耗降低效果变低，也可以获得重量降低效果。通过增加磁芯中磁通量密度集中的位置(例如线圈缠绕的部分)处的厚度和降低磁通量密度，可以进一步降低磁芯损耗。图13(A)是取出并示出图1和图2中的磁芯12的平面图，图13⑶是从磁芯12去除磁芯块12c的结构的平面图。如图13⑶中所示，该对磁芯块12a和12b之间设置有间隙。因此，与图13(A)中的结构相t匕，可以获得重量降低的效果。此外，尽管在图13(B)中去除了整个磁芯块12c，但是也可以如图13(C)所示去除磁芯块12c的一部分。
[0037]尽管在图1和图2所示的示例中，在一个凹口部分处布置一个电容器，但是也可以在一个凹口部分处布置多个电容器。此外，用于选择所述多个电容器中的一个或多个以将其连接到线圈11的开关可以布置在凹口部分或者布置为与凹口部分相对。例如，如图5所示，通过开关SI和S2的转换，可以改变要连接的电容器的数量以改变电容(电容值)。这样，开关构建在无线电力传输装置中，同时降低了对线圈的电特性的影响。
[0038]图6示意性地示出了通过布线将后级电路连接到图1和图2所示的无线电力传输装置的配置。后级电路包括整流器17、平滑电容器18和负载19。通过无线电力传输装置从电力发送装置接收的电力通过整流器17和平滑电容器18转换为DC并供应到负载19。
[0039]图7示出了图6所示的整流器17从后级电路分离并且并入无线电力传输装置中的配置。整流器17包括两个整流器17A和17B，并且与电容器13和14类似地分别布置在弱电磁场分布的位置处。具体地，整流器17A和17B布置在图1所不的凹口部分15和16处，或者布置为与凹口部分15和16相对。整流器17A和17B分别连接到电容器13和14。这样，整流器17A和17B可以构建在无线电力传输装置中，同时抑制对线圈11的电特性的影响和将整体尺寸抑制为小。
[0040]图8是示出了图7所示的平滑电容器进一步从后级电路分离并且并入无线电力传输装置中的配置。与上面描述类似，平滑电容器28布置在弱电磁场分布的位置处。具体地，平滑电容器18布置在图1所示的凹口部分15和16处或者布置为与凹口部分15和16相对。平滑电容器18的两个端子分别连接到整流器17A和17B。这样，平滑电容器可以构建在无线电力传输装置中，同时抑制对线圈11的电特性的影响和将整体尺寸抑制较小。
[0041]无线电力传输装置可以是可附接到电力接收装置和电力发送装置和可从电力接收装置和电力发送装置拆卸的。当无线电力传输装置被配置为可附接和可拆卸时，至少线圈11和磁芯12以及电容器13和14配置为可一体地附接和拆卸。通过将电容器13和14配置为与线圈11和磁芯12 —体地附接和拆卸，可以降低用来将无线电力传输装置附接到电力接收装置和电力发送装置和从电力接收装置和电力发送装置拆卸的连接器的耐受电压或耐受电流。
[0042]图9是示出了图1和图2所示的无线电力传输装置的修改例的透视图。
[0043]在图1所示的无线电力传输装置中，磁芯12设置有凹口部分15和16。相反，在图9所示的装置中，在与图1中的凹口部分15和16对应的位置处，磁芯22的厚度降低。也就是说，在磁芯12中，使作为与线圈11所缠绕的部分不同的部分的块部分5和6的厚度比其它部分(特别是线圈11所缠绕的部分)薄。具体地，在与线圈11的宽度方向上的末端(在图1中的Y轴方向上的末端)不同的部分处形成薄的部分。在图9的示例中，磁芯22在包括在线圈11的长度方向上的末端(在图1中的X轴方向上的末端)的部分处具有薄的部分。通过降低厚度，减弱了该部分处的磁场分布，还确保了空间，并且电容器13和14布置在了开放空间中。因此，在抑制与面对的无线电力传输装置的磁耦合的降低同时，可以抑对线圈11的电特性的影响，以及可以进一步将整体尺寸抑制为小。
[0044]图10是示出了图1和图2所示的无线电力传输装置的另一修改例的平面图。
[0045]尽管在图1所示的无线电力传输装置中在磁芯中存在两个凹口部分并存在两个电容器，但是在该修改例中，在磁芯32中存在四个凹口部分33、34、35和36。
[0046]在四个凹口部分33、34、35和36处布置有电容器37、38、39和40。电容器37、38、39和40附接在导体板30上。电容器37的一端连接到线圈31的一端，电容器39的一端连接到线圈31的另一端。
[0047]电容器38的一端连接到电容器37的另一端。也就是说，电容器37和电容器38串联连接。电容器38的另一端连接到图中未示出的电路。
[0048]电容器40的一端连接到电容器39的另一端。也就是说，电容器39与电容器40串联连接。电容器40的另一端连接到图中未示出的电路。
[0049]图中未示出的电路，例如，在电力接收装置的情况下是诸如整流器的电路，或者在电力发送装置的情况下，是诸如电源产生电路的电路。
[0050]如上所述，在凹口部分33、34、35和36的区域中，线圈11的电磁场分布是弱的。因此，通过在凹口部分33、34、35和36处布置电容器，可以将整体尺寸(宽度和厚度)抑制为小，同时抑制对线圈31的电特性的影响。
[0051]尽管在该示例中示出了四个凹口部分和四个电容器，但是类似地，在三个、五个、六个或更多个的情况下也是可以实现的。
[0052]此外,尽管在一个凹口部分处布置一个电容器，但是也可以在一个凹口部分处布置多个电容器。
[0053]如前所述的，在一个凹口部分处，可以布置整流器、平滑电容器、切换电容器连接的开关、或其任何组合。
[0054]在图10的配置中，凹口部分的数量和电容器的数量是两个，将线圈31保持在它们之间，提供了对称的结构。该实施例并不限于此，可以是非对称结构，例如，在线圈的一侧有一个凹口部分和一个电容器，在相反一侧有两个凹口部分和两个电容器。
[0055]图11是示出了根据本发明第二实施例的无线电力传输装置的配置的平面图。
[0056]在磁芯42的表面上，布置线圈(水平缠绕的线圈)41。线圈41的两个端面中的一个与磁芯42接触。在磁芯42中，在线圈41的内侧上的磁芯部分处形成凹口部分46，在线圈41的外侧上的磁芯部分处形成凹口部分45。电容器43布置在凹口部分45处，电容器44布置在凹口部分46处。在所示的示例中，凹口部分的平面形状和尺寸与电容器的平面形状和尺寸大致相同。电容器可以布置为与凹口部分相对。
[0057]线圈41的一端从线圈41的内侧伸出并连接到电容器44的一端。线圈41的另一端伸出到线圈41的外侧并连接到电容器43的一端。电容器43的另一端和电容器44的另一端连接到图中未示出的电路。
[0058]由于线圈41的电磁场分布集中在磁芯存在的区域，因此通过在凹口部分45和46处布置电容器43和44，可以抑制对线圈41的电特性的影响，并且可以抑制装置尺寸。
[0059]代替凹口部分45和46,可以降低该部分处磁芯块的厚度以在薄的部分处布置电容器或者将电容器布置为与该部分相对。
[0060]本发明并不仅仅限于上述的实施例，可以在实现阶段利用修改的组件具体实现而不偏离其范围。此外，通过适当组合在上述实施例中公开的多个元素，可以形成不同的发明。例如，可以从实施例中所述的全部元素中消除某些元素。另外，相应地可以组合不同实施例中的元素。
【权利要求】
1.一种无线电力传输装置，包括: 磁芯； 缠绕所述磁芯的线圈；以及 连接到所述线圈的至少一个电容器， 其中 在所述磁芯中在与所述线圈所缠绕的部分不同的部分处形成凹口部分，并且 所述电容器布置在所述凹口部分处或者布置为与所述凹口部分相对。
2.根据权利要求1所述的装置， 其中所述凹口部分形成在所述磁芯中在不包括在所述线圈的宽度方向上的末端的部分处。
3.根据权利要求2所述的装置， 其中所述凹口部分形成在所述磁芯中在包括在所述线圈的长度方向上的末端的部分处。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括:连接到所述电容器的用于整流的二极管， 其中所述二极管布置在所述凹口部分处或者布置为与所述凹口部分相对。
5.根据权利要求4所述的装置，还包括:连接到所述二极管的平滑电容器， 其中所述平滑电容器布置在所述凹口部分处或者布置为与所述凹口部分相对。
6.根据权利要求1所述的装置，包括: 多个电容器；以及 开关，其选择所述电容器中的一个或多个以将其连接到所述线圈， 其中所述电容器和所述开关布置在所述凹口部分处或者布置为与所述凹口部分相对。
7.一种无线电力传输装置，包括: 磁芯； 缠绕所述磁芯的线圈；以及 连接到所述线圈的至少一个电容器， 其中 使所述磁芯中与所述线圈所缠绕的部分不同的部分至少部分地比所述线圈所缠绕的部分薄，以及 所述电容器布置在所述磁芯的所述薄的部分处或者布置为与该部分相对。
8.根据权利要求7所述的装置， 其中所述薄的部分是所述磁芯中不包括在所述线圈的宽度方向上的末端的部分。
9.根据权利要求8所述的装置， 其中所述薄的部分是所述磁芯中包括在所述线圈的长度方向上的末端的部分。
10.根据权利要求7所述的装置，包括:连接到所述电容器的用于整流的二极管， 其中所述二极管布置在所述薄的部分处或者布置为与该部分相对。
11.根据权利要求10所述的装置，还包括:连接到所述用于整流的二极管的平滑电容器， 其中所述平滑电容器布置在所述薄的部分处或者布置为与所述部分相对。
12.根据权利要求7所述的装置，包括:多个电容器；以及 开关，选择所述电容器中的一个或多个以将其连接到所述线圈， 其中所述电容器和所述开关布置在所述薄的部分处或者布置为与所述部分相对。
13.一种无线电力传输装置，包括: 设置有间隙的第一和第二磁芯块； 缠绕所述第一和第二磁芯块的线圈；以及 连接到所述线圈的至少一个电容器， 其中所述电容器布置在所述第一和第二磁芯块之间的间隙中与所述线圈所缠绕的部分不同的部分处，或者布置为与该部分相对。
14.根据权利要求13所述的装置，包括:连接到所述电容器的用于整流的二极管， 其中所述二极管布置在所述第一和第二磁芯块之间的间隙中与所述线圈所缠绕的部分不同的部分处，或者布置与该部分相对。
15.根据权利要求14所述的装置，还包括:连接到所述用于整流的二极管的平滑电容器， 其中所述平滑电容器布置在所述第一和第二磁芯块之间的间隙中与所述线圈所缠绕的部分不同的部分处，或者布置为与该部分相对。
16.根据权利要求13所 述的装置，包括: 多个电容器，其中的至少一个是所述至少一个电容器；以及 开关，布置为切换所述电容器之间的连接， 其中所述电容器和所述开关布置在所述第一和第二磁芯块之间的间隙中与所述线圈所缠绕的部分不同的部分处，或者布置与该部分相对。
17.一种无线电力传输装置，包括: 磁芯； 线圈，所述线圈的端面中的一个与所述磁芯接触；以及 连接到所述线圈的至少一个电容器， 其中 在所述磁芯中在所述线圈的内侧或者外侧的磁芯部分处形成凹口部分，并且 所述电容器布置在所述凹口部分处或者布置为与所述凹口部分相对。
【文档编号】H02J17/00GK103825367SQ201310571855
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2012年11月19日
【发明者】司城徹, 山田亚希子, 尾林秀一 申请人:株式会社东芝