线圈单元以及无线电力传输装置的制造方法_2

文档序号:9237596阅读:来源:国知局
元件。
[0032]如图2所示,送电线圈Lt具备磁芯Ct和绕组Wt。送电线圈Lt是以螺旋状卷绕的电磁铁线圈并将由铜或铝等的绞合线构成的绕组Wt卷绕在板状或棒状的磁芯Ct上而形成。送电线圈Lt的轴向相对于送电线圈Lt与后述的受电线圈单元Lrul的对置方向正交。根据与后述的受电线圈Lr之间的间距和所希望的电力传输效率等而适当地设定送电线圈Lt的匝数。另外,当本实施方式所涉及的无线电力传输装置SI适用于向电动汽车等车辆馈送电力的馈电设备时,送电线圈Lt配设在地中或地面附近。
[0033]接着,对无线受电装置Url的结构进行说明。受电线圈单元Lrul具有接受由送电线圈Lt供给的交流电力的功能。另外,当本实施方式所涉及的无线电力传输装置SI适用于向电动汽车等车辆馈送电力的馈电设备时,受电线圈单元Lrul搭载于车辆下部。受电线圈单元Lrul具备受电线圈Lr、导体板Sa及磁性体Fa。
[0034]如图2所示,受电线圈Lr具备磁芯Cr和绕组Wr。受电线圈Lr是以螺旋状卷绕的电磁铁线圈并将由铜或铝等的绞合线构成的绕组Wr卷绕在板状或棒状的磁芯Cr而形成。受电线圈Lr的轴向相对于送电线圈Lt与受电线圈单元Lrul的对置方向正交。根据与送电线圈Lt之间的间距和所希望的电力传输效率等而适当地设定受电线圈Lr的匝数。
[0035]导体板Sa沿着受电线圈Lr的轴而配置。具体而言,导体板Sa沿着受电线圈Lr的与和送电线圈Lt对置的面相反的一侧的面,以与受电线圈Lr的轴平行的方式配置。该导体板Sa作为用于防止送电线圈Lt或受电线圈Lr与后述的磁性体Fa的磁耦合变得过高的电磁屏蔽材料发挥作用。具体而言,导体板Sa作为通过感应电流、涡电流等消除磁场来抑制磁通通过的屏蔽材料发挥作用。因而,作为导体板Sa没有特别的限制,只要是表面作为电磁屏蔽材料发挥作用的非磁性的导体即可,可列举铝和铜、或者表面实施了镀锌的钢板等。在本实施方式中,从送电线圈Lt与受电线圈单元Lrul的对置方向观察时,送电线圈Lt的中心点与受电线圈单元Lrul的中心点重叠的情况下,受电线圈单元Lrul的导体板Sa的外轮廓位于比送电线圈Lt的磁芯Ct的外轮廓更靠外侧的位置。因此,通过导体板Sa,可更有效地抑制送电线圈Lt与后述的磁性体Fa的磁耦合变得过高,在由送电线圈Lt产生的磁通中不与受电线圈Lr交链的磁通将形成选择性地通过后述的磁性体Fa的磁路。其结果,抑制电力传输效率的下降且减小漏磁场的效果进一步得到提高。
[0036]磁性体Fa沿着导体板Sa的与和受电线圈Lr对置的面相反的面而配置。还有,为了形成磁阻较低的磁路,由相对磁导率较高的材质构成磁性体Fa。具体而言,若磁性体Fa的相对磁导率为I以上,则与周围空间相比,磁性体Fa的磁阻率较低,因此磁性体Fa形成磁阻较低的磁路,从而可得到减小漏磁场的效果。在本实施方式中,为了更有效地减小漏磁场,由铁或铁素体等相对磁导率比较高的材料构成磁性体Fa。另外,在本实施方式中,磁性体Fa由一块板构成,但不限于此,例如也可以将多块板进行分割配置。在任一情况下,都能够通过磁性体Fa形成磁阻较低的磁路。并且,也可以用由磁性体构成的设置在车辆下部附近的车辆的零部件来代替磁性体Fa。
[0037]还有,磁性体Fa具有第I部分F1A,该第I部分FlA位于比导体板Sa在受电线圈Lr的轴向上的一侧的外轮廓更靠外侧的位置,且从受电线圈Lr的轴向观察时,位于导体板Sa的与和受电线圈Lr对置的一侧相反的一侧。g卩,磁性体Fa比导体板Sa在受电线圈Lr的轴向上的一侧的外轮廓(图示左端)更向外侧(图示左侧)突出。
[0038]还有,磁性体Fa具有第2部分F2A,该第2部分F2A位于比导体板Sa在受电线圈Lr的轴向上的另一侧的外轮廓更靠外侧的位置,且从受电线圈Lr的轴向观察时,位于导体板Sa的与和受电线圈Lr对置的一侧相反的一侧。S卩,磁性体Fa比导体板Sa在受电线圈Lr的轴向上的另一侧的外轮廓(图示右端)更向外侧(图示右侧)突出。另外,在与受电线圈Lr的轴向正交的方向上,磁性体Fa可以比导体板Sa的外轮廓更向外侧突出,也可以不突出。在本实施方式中,在与受电线圈Lr的轴向正交的方向上,导体板Sa的长度与磁性体Fa的长度大致相等。
[0039]整流电路DB具有将受电线圈Lr接受的交流电力整流为直流电力的功能。作为整流电路DB,可列举具备使用二极管电桥的全波整流功能和使用电容器以及三端稳压器的电力平滑化功能的转换电路等。由该整流电路DB整流的直流电力输出至负荷R。在此,当本实施方式所涉及的无线电力传输装置SI适用于向电动汽车等车辆馈送电力的馈电设备时,作为负荷R可列举车辆所具有的二次电池。
[0040]接着,参照图2对本实施方式中的由送电线圈Lt产生的磁通和不必要的漏磁场的减小作用进行详细说明。
[0041]如图2所示,送电线圈Lt产生与受电线圈Lr交链的磁通Btl。通过该磁通Btl与受电线圈Lr交链,在受电线圈Lr的绕组Wr中产生电动势。而且,在受电线圈Lr中产生的电力通过整流电路DB进行整流并输出至负荷R。在此,导体板Sa沿着受电线圈Lr的与和送电线圈Lt对置的面相反的一侧的面而设置,因此可抑制因磁通Btl形成通过磁性体Fa的磁路而使与受电线圈Lr交链的磁通减少。即,通过导体板Sa,可抑制送电线圈Lt或受电线圈Lr与磁性体Fa的磁耦合变得过高,且能够防止送电线圈Lt与受电线圈Lr的磁耦合显著下降。其结果,可抑制电力传输效率的下降。尤其在本实施方式中,从送电线圈Lt与受电线圈Lr的对置方向观察时,导体板Sa的外轮廓位于比送电线圈Lt的磁芯Ct的外轮廓更靠外侧的位置。因而,能够抑制因磁通Btl形成通过磁性体Fa的磁路而使与受电线圈Lr交链的磁通减少。即,通过导体板Sa,可有效地抑制送电线圈Lt与磁性体Fa的磁耦合变得过高。
[0042]另一方面,如图2所示,送电线圈Lt产生不与受电线圈Lr交链而大圈环绕至远离受电线圈单元Lrul的地方的磁通Bnl。该大圈环绕至远离受电线圈单元Lrul的地方的磁通Bnl在远离受电线圈单元Lrul的地方形成不必要的漏磁场。还有,送电线圈Lt产生不与受电线圈Lr交链而通过磁性体Fa的磁通Bf I。该通过磁性体Fa的磁通Bfl在受电线圈单元Lrul的附近进行环绕,因此不会形成环绕至远离受电线圈单元Lrul的地方的磁路。
[0043]在此,磁性体Fa的磁阻率小于周围空间的磁阻率,因此通过磁性体Fa的磁路的磁阻变得小于大圈环绕至远离受电线圈单元Lrul的地方的磁路的磁阻。因而,通过磁性体Fa的磁通Bfl变多,而大圈环绕至远离受电线圈单元Lrul的地方的磁通Bnl变少。其结果,大圈环绕至远离受电线圈单元Lrul的磁通Bnl较少,因此远离受电线圈单元Lrul的地方的磁通密度较低,由远离受电线圈单元Lrul的地方的磁通密度表示的不必要的漏磁场的强度也会变低。
[0044]还有,磁性体Fa的第I以及第2部分F1A、F2A被配置为位于导体板Sa在受电线圈Lr轴向上的两端的外侧,因此在由送电线圈Lt产生的磁通中不与受电线圈Lr交链的磁通更容易形成通过磁性体Fa的磁路。即,第I以及第2部分F1A、F2A被配置为使通过磁性体Fa形成的磁路的磁阻变得更小。因而,能够更有效地减小不必要的漏磁场。
[0045]并且,在本实施方式中,从送电线圈Lt与受电线圈Lr的对置方向观察时,导体板Sa的外轮廓位于比送电线圈Lt的磁芯Ct的外轮廓更靠外侧的位置。因而,能够更有效地抑制与受电线圈Lr交链的磁通Btl形成通过磁性体Fa的磁路,并且不与受电线圈Lr交链的磁通将形成选择性地通过磁性体Fa的磁路。其结果,抑制电力传输效率的下降且减小漏磁场的效果进一步得到提高。
[0046]综上所述,在本实施方式中的受电线圈单元Lrul中,磁性体Fa具备位于比导体板Sa在受电线圈Lr的轴向上的一侧的外轮廓更靠外侧的位置的第I部分F1A、以及位于比导体板Sa在受电线圈Lr的轴向上的另一侧的外轮廓更靠外侧的位置的第2部分F2A,由此可形成磁阻较低的磁路。即,与大圈环绕至远离受电线圈单元Lrul的地方的磁路的磁阻相比,通过磁性体Fa的磁路的磁阻变小,由此大圈环绕至远离受电线圈单元Lrul的地方的磁通Bnl变少,其结果,在远离受电线圈单元Lrul的地方形成的不必要的漏磁场强度会下降。并且,通过沿着受电线圈Lr的轴而配置的非磁性的导体板Sa,可抑制送电线圈Lt或受电线圈Lr与磁性体Fa的磁耦合变得过高,因此能够防止送电线圈Lt与受电线圈Lr的磁耦合显著下降,其结果,可抑制电力传输效率的下降。
[0047]还有,在本实施方式中的受电线圈单元Lrul中,从送电线圈Lt与受电线圈Lr的对置方向观察时,导体板Sa的外轮廓位于比送电线圈Lt的磁芯Ct的外轮廓更靠外侧的位置。因而,通过导体板Sa,可更有效地抑制送电线圈Lt与磁性体Fa的磁耦合变得过高,在由送电线圈Lt产生的磁通中不与受电线圈Lr交链的磁通将形成选择性地通过磁性体Fa的磁路。其结果,抑制电力传输效率的下降且减小漏磁场的效果进一步得到提高。
[0048](第2实施方式)
[0049]接着,参照图3对本发明的第2实施方式所涉及的无线电力传输装置Slb进行说明。图3为在将本发明的第2实施方式所涉及的受电线圈单元与第I以及第2送电线圈和第I以及第2送电线圈的磁芯一同显示的截面图中,示意性地显示由第I以及第2送电线圈产生的磁通的图。但是,在该图中示意性地示出由第I以及第2送电线圈Lta、Ltb产生的磁通,而省略第I以及第2送电线圈Lta、Ltb以及受电线圈Lr的磁芯Ctb、Cr、以及磁性体Fa中的磁通的图示。还有,图3中,在由第I以及第2送电线圈Lta、Ltb产生的磁通中,作为代表性的磁通示出与受电线圈Lr交链的磁通Btlb、大圈环绕至远离受电线圈单元Lrul的地方的磁通
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