(57)【要約】【課題】電力伝送ユニットの温度上昇を抑制することができる電力伝送ユニット及びコイル用磁性部材を提供する。【解決手段】電力伝送ユニット１は、コイル軸線Ｘ周りに渦巻状に設けられ非接触で電力を伝送する電力伝送コイル２０と、電力伝送コイル２０に設けられ磁性材料を含むフェライト４０と、を備える。そして、フェライト４０は、コイル軸線Ｘに交差する交差方向に沿って設けられる本体部４１と、本体部４１に設けられコイル軸線Ｘ周りに環状に形成され電力伝送コイル２０の内側に位置する壁部４２とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル軸線周りに渦巻状に設けられ非接触で電力を伝送する電力伝送コイルと、
前記電力伝送コイルに設けられ磁性材料を含む磁性部材と、を備え、
前記磁性部材は、
前記コイル軸線に交差する方向に沿って形成された本体部と、
前記本体部に設けられ前記コイル軸線周りに環状に形成され前記電力伝送コイルの内側に位置する壁部と、
を有することを特徴とする電力伝送ユニット。
【請求項２】
無線通信を行う通信モジュールを備え、
前記本体部は、前記コイル軸線上に開口部を有し、
前記通信モジュールは、前記開口部に設けられ、
前記壁部は、前記通信モジュールを囲うように設けられる請求項１に記載の電力伝送ユニット。
【請求項３】
前記壁部は、
前記コイル軸線に沿った方向であるコイル軸線方向に沿って前記本体部から突出し、前記コイル軸線に直交する方向から見た場合、前記壁部の前記本体部とは反対側の端部が、前記電力伝送コイル及び前記通信モジュールよりも前記本体部とは反対側に位置している請求項２に記載の電力伝送ユニット。
【請求項４】
コイル軸線周りに渦巻状に形成され非接触で電力を伝送する電力伝送コイルに設けられ磁性材料を含む磁性部材を備え、
前記磁性部材は、
前記コイル軸線に交差する方向に沿って形成された本体部と、
前記本体部に設けられ前記コイル軸線周りに環状に形成され前記電力伝送コイルの内側に位置する壁部と、
を有することを特徴とするコイル用磁性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力伝送ユニット及びコイル用磁性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触で電力の伝送を行う電力伝送ユニットがある。電力伝送ユニットは、例えば、渦巻状に形成された電力伝送コイルと、電力伝送コイルに設けられ磁性材料を含むフェライトとを備える（例えば、特許文献１）。電力伝送ユニットは、電力伝送コイルを用いて電磁誘導や磁界共鳴等により非接触で電力を伝送する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４９４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の電力伝送ユニットは、電力伝送コイルから発生する磁力により渦電流が発生し、この渦電流の発生により電力伝送ユニットの温度が上昇する傾向があり、この点で更なる改善の余地がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力伝送ユニットの温度上昇を抑制することができる電力伝送ユニット及びコイル用磁性部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電力伝送ユニットは、コイル軸線周りに渦巻状に設けられ非接触で電力を伝送する電力伝送コイルと、前記電力伝送コイルに設けられ磁性材料を含む磁性部材と、を備え、前記磁性部材は、前記コイル軸線に交差する方向に沿って形成された本体部と、前記本体部に設けられ前記コイル軸線周りに環状に形成され前記電力伝送コイルの内側に位置する壁部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、上記電力伝送ユニットにおいて、無線通信を行う通信モジュールを備え、前記本体部は、前記コイル軸線上に開口部を有し、前記通信モジュールは、前記開口部に設けられ、前記壁部は、前記通信モジュールを囲うように設けられることが好ましい。
【０００８】
また、上記電力伝送ユニットにおいて、前記壁部は、前記コイル軸線に沿った方向であるコイル軸線方向に沿って前記本体部から突出し、前記コイル軸線に直交する方向から見た場合、前記壁部の前記本体部とは反対側の端部が、前記電力伝送コイル及び前記通信モジュールよりも前記本体部とは反対側に位置していることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係るコイル用磁性部材は、コイル軸線周りに渦巻状に形成され非接触で電力を伝送する電力伝送コイルに設けられ磁性材料を含む磁性部材を備え、前記磁性部材は、前記コイル軸線に交差する方向に沿って形成された本体部と、前記本体部に設けられ前記コイル軸線周りに環状に形成され前記電力伝送コイルの内側に位置する壁部と、を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電力伝送ユニット及びコイル用磁性部材は、磁性部材が、本体部に設けられコイル軸線周りに環状に形成され電力伝送コイルの内側に位置する壁部を備えるので、電力伝送コイルから発生する磁力が電力伝送コイルの内側に分布することを抑制することができ、電力伝送コイルの内側に渦電流が流れることを抑制できる。この結果、電力伝送ユニットは、電力伝送ユニットの温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る電力伝送ユニットの構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る電力伝送ユニットの構成例を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る電力伝送システムの構成例を示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態に係る上昇温度例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１３】
〔実施形態〕
実施形態に係る電力伝送ユニット１について説明する。電力伝送ユニット１は、非接触で電力を伝送し且つ信号を無線通信するユニットである。電力伝送ユニット１は、電力を送電する送電側、又は、電力を受電する受電側として機能する。電力伝送ユニット１は、例えば、図示しない車両に設けられた蓄電池を充電する場合に使用される。この場合、受電側の電力伝送ユニット１は、例えば、車両の底面部に設置され、車両の蓄電池に接続される。また、送電側の電力伝送ユニット１は、例えば、図示しない充電ステーションの地面に設置され、電源に接続される。送電側の電力伝送ユニット１は、受電側の電力伝送ユニット１と対向した状態で、電源から供給される電力を電磁誘導や磁気共鳴等により受電側の電力伝送ユニット１に送電する。受電側の電力伝送ユニット１は、送電側の電力伝送ユニット１から送電された電力を受電し、受電した電力を車両の蓄電池に出力する。以下の説明において、電力伝送ユニット１は、送電側と受電側とにおいて主要な構成が同等の構成であるので、特段断りがない限り、送電側と受電側とを区別することなく説明する。
【００１４】
電力伝送ユニット１は、図１及び図２に示すように、基板１０と、電力伝送コイル２０と、通信モジュールとしての通信カプラ３０と、磁性部材（コイル用磁性部材）としてのフェライト４０とを備えている。なお、説明の理解を容易にするために、電力伝送ユニット１は、筐体を取り外した状態で図示している。
【００１５】
ここで、コイル軸線方向は、コイル軸線Ｘに沿った方向である。コイル軸線方向は、コイル軸線方向の上側が基板１０側であり、コイル軸線方向の下側が電力伝送コイル２０側である。交差方向は、コイル軸線方向に交差する方向である。直交方向は、コイル軸線方向に直交する方向である。
【００１６】
基板１０は、種々の電子部品が実装され、当該電子部品を電気的に接続する電子回路を構成するものであり、いわゆるプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）である。基板１０は、例えば、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、紙エポキシ樹脂やセラミック等の絶縁性の材料からなる絶縁層に銅箔等の導電性部材によって配線パターン（プリントパターン）が形成されている。基板１０は、電力伝送コイル２０に電気的に接続されている。
【００１７】
電力伝送コイル２０は、非接触で電力を伝送するコイルである。電力伝送コイル２０は、電流が流れる導体線がコイル軸線Ｘ周りに渦巻状に設けられている。電力伝送コイル２０は、導体線が渦巻状に形成されたコイル巻線部２１と、導体線の巻始め側の端部である巻始め端部２２と、導体線の巻終り側の端部である巻終り端部２３とを備えている。電力伝送コイル２０は、基板１０の回路に電気的に接続されている。例えば、電力伝送コイル２０は、巻始め端部２２及び巻終り端部２３が、基板１０に実装された電子部品に配線を介して接続されている。
【００１８】
通信カプラ３０は、相手側の通信カプラ３０と無線通信を行うアンテナである。通信カプラ３０は、例えば、近接無線転送技術であるＴｒａｎｓｆｅｒＪｅｔ（登録商標）を使用する。通信カプラ３０は、後述するフェライト４０の開口部４３に設けられる。通信カプラ３０は、通信基板３１と、結合電極３２と、同軸コネクタ３３とを備えている。
【００１９】
通信基板３１は、矩形状に形成され、通信用の回路が形成されている。結合電極３２は、通信基板３１の回路に接続され、通信に用いる電荷を蓄積する導電性の部材である。結合電極３２は、円形の電極板３２ａと、電極板３２ａの略中央からコイル軸線方向に沿って延在した電極棒３２ｂとを備えている。結合電極３２は、電極棒３２ｂの電極板３２ａとは反対側の端部が、通信基板３１の回路に接続されている。同軸コネクタ３３は、通信基板３１の結合電極３２とは反対側に設けられ、通信基板３１の回路と図示しないケーブルとを接続するコネクタである。
【００２０】
フェライト４０は、電力伝送コイル２０により発生する磁力を通し磁力の損失を抑制する磁性部材である。フェライト４０は、磁性材料を含む部材であり、例えば、酸化鉄と金属との複合酸化物である。フェライト４０は、電力伝送コイル２０に設けられ、本体部４１と、壁部４２とを備えている。本体部４１は、板状に形成され、交差方向に沿って設けられている。本体部４１は、電力伝送コイル２０に対向し、コイル軸線方向から見た場合、コイル巻線部２１の全体と重なる部分を有している。本体部４１は、例えば、矩形状且つ板状の４枚のフェライト板４１ａ〜４１ｄから構成されている。本体部４１は、各フェライト板４１ａ〜４１ｄがコイル軸線Ｘ上に開口部４３を有するようにコイル軸線Ｘ周りに交差方向（例えば直交方向）に沿って並べられる。例えば、本体部４１は、第１フェライト板４１ａと第２フェライト板４１ｂとが平行に並べられ、第３フェライト板４１ｃと第４フェライト板４１ｄとが平行に並べられ、第１及び第２フェライト板４１ａ、４１ｂと第３及び第４フェライト板４１ｃ、４１ｄとが直交して並べられ、第１〜第４フェライト板４１ａ〜４１ｄにより囲まれる開口部４３を形成している。この開口部４３には、通信カプラ３０が配置される。
【００２１】
壁部４２は、コイル軸線方向に沿って本体部４１から電力伝送コイル２０側に突出し、電力伝送コイル２０の内側に設けられている。壁部４２は、通信カプラ３０を囲うようにコイル軸線Ｘ周りに環状に形成されている。例えば、壁部４２は、直方体形状である棒状の４本のフェライト棒４２ａから構成されている。壁部４２は、各フェライト棒４２ａがコイル軸線Ｘ周りに環状に連結されている。壁部４２は、コイル軸線方向から見た場合、通信カプラ３０の矩形状の通信基板３１の形状に合わせて、矩形状に形成されている。壁部４２は、交差方向（直交方向）から見た場合、壁部４２の本体部４１とは反対側の端部４２ｂが、電力伝送コイル２０及び通信カプラ３０よりも本体部４１とは反対側に位置している。例えば、壁部４２は、端部４２ｂが通信カプラ３０の電極板３２ａよりもコイル軸線方向の下側に突出している。
【００２２】
電力伝送ユニット１Ａは、図３に示すように、コイル軸線方向に沿って相手側の電力伝送ユニット１Ｂに対向して配置される。つまり、電力伝送ユニット１Ａの通信カプラ３０と、電力伝送ユニット１Ｂの通信カプラ３０とが通信可能に対向して配置され、且つ、電力伝送ユニット１Ａの電力伝送コイル２０と、電力伝送ユニット１Ｂの電力伝送コイル２０とが電力伝送可能に対向して配置される。電力伝送ユニット１Ａと電力伝送ユニット１Ｂとは、電力伝送ユニット１Ａと電力伝送ユニット１Ｂとの間に障害物が介在しない状態で対向配置される場合や、電力伝送ユニット１Ａと電力伝送ユニット１Ｂとの間に非導電部材である障害物が介在した状態で対向配置される場合がある。なお、電力伝送ユニット１Ａと電力伝送ユニット１Ｂとは、略同様の構成であり、使用態様に応じて、電気信号を送信する送信側又は電気信号を受信する受信側として機能する。また、電力伝送ユニット１Ａと電力伝送ユニット１Ｂとは、使用態様に応じて、電力を送電する送電側又は電力を受電する受電側として機能する。
【００２３】
次に、電力伝送ユニット１（１Ａ、１Ｂ）の動作例について説明する。電力伝送ユニット１Ａは、電気信号の送信及び電力の受電を行い、電力伝送ユニット１Ｂは、電気信号の受信及び電力の送電を行う例について説明する。
【００２４】
電力伝送ユニット１Ａの通信カプラ３０は、同軸コネクタ３３に接続されたケーブルから電気信号が入力されると、結合電極３２に電荷を蓄積する。電力伝送ユニット１Ａと電力伝送ユニット１Ｂとがコイル軸線方向に対向した状態で、電力伝送ユニット１Ａの通信カプラ３０は、結合電極３２に蓄積された電荷を電気信号として電力伝送ユニット１Ｂの通信カプラ３０に送信する。電力伝送ユニット１Ｂの通信カプラ３０は、電力伝送ユニット１Ａの通信カプラ３０から送信された電気信号を受信し、同軸コネクタ３３に接続されたケーブルを介して電気信号を出力する。
【００２５】
また、図示しない交流電源は、電力伝送用の回路を介して電力伝送ユニット１Ｂの電力伝送コイル２０に電力を供給する。電力伝送コイル２０に電流が流れると磁界が発生し、この磁界により生じた誘導起電力によって電力伝送ユニット１Ａの電力伝送コイル２０に電流が流れ電力が伝送される。
【００２６】
次に、電力伝送コイル２０及び通信カプラ３０の上昇温度について、実施形態と比較例とを比較しながら説明する。比較例に係る電力伝送ユニット（図示せず）は、フェライト４０の壁部４２が設けられていない電力伝送ユニットである。
【００２７】
図４に示すように、実施形態に係る送信側の通信カプラ３０の上昇温度Ｔ１が、比較例に係る送信側の通信カプラの上昇温度Ｔ２よりも低下し、実施形態に係る受信側の通信カプラ３０の上昇温度Ｔ３が、比較例に係る受信側の通信カプラの上昇温度Ｔ４よりも低下した。また、実施形態に係る送電側の電力伝送コイル２０の上昇温度Ｔ５が、比較例に係る送電側の電力伝送コイルの上昇温度Ｔ６よりも低下し、実施形態に係る受電側の電力伝送コイル２０の上昇温度Ｔ７が、比較例に係る受電側の電力伝送コイルの上昇温度Ｔ８よりも低下した。このように、実施形態に係る電力伝送ユニット１は、比較例に係る電力伝送ユニットよりも、送信側及び受信側の通信カプラ３０の上昇温度が低下すると共に、送電側及び受電側の電力伝送コイル２０の上昇温度が低下した。
【００２８】
以上のように、実施形態に係る電力伝送ユニット１によれば、コイル軸線Ｘ周りに渦巻状に設けられ非接触で電力を伝送する電力伝送コイル２０と、電力伝送コイル２０に設けられ磁性材料を含むフェライト４０と、を備える。そして、フェライト４０は、コイル軸線Ｘに交差する交差方向に沿って設けられる本体部４１と、本体部４１に設けられコイル軸線Ｘ周りに環状に形成され電力伝送コイル２０の内側に位置する壁部４２とを有する。これにより、電力伝送ユニット１は、フェライト４０の壁部４２により、電力伝送コイル２０から発生する磁力が電力伝送コイル２０の内側に分布することを抑制できる。従って、電力伝送ユニット１は、電力伝送コイル２０による磁界の変動を打ち消す磁界を発生させる渦電流が電力伝送コイル２０の内側に流れることを抑制できるので、電力伝送コイル２０の温度上昇を抑制することができる。この結果、電力伝送ユニット１は、電力伝送ユニット１の温度上昇を抑制することができる。
【００２９】
また、電力伝送ユニット１によれば、無線通信を行う通信カプラ３０を備え、本体部４１は、コイル軸線Ｘ上に開口部４３を有し、通信カプラ３０は、開口部４３に設けられ、壁部４２は、通信カプラ３０を囲うように設けられる。これにより、電力伝送ユニット１は、フェライト４０の壁部４２により、電力伝送コイル２０から発生する磁力が通信カプラ３０に影響することを抑制できる。従って、電力伝送ユニット１は、通信カプラ３０に渦電流が流れることを抑制できるので、通信カプラ３０の温度上昇を抑制することができる。この結果、電力伝送ユニット１は、電力伝送ユニット１の温度上昇を抑制することができる。
【００３０】
また、電力伝送ユニット１によれば、コイル軸線方向に沿って本体部４１から突出し、コイル軸線Ｘに直交する方向から見た場合、壁部４２の本体部４１とは反対側の端部４２ｂが、電力伝送コイル２０及び通信カプラ３０よりも本体部４１とは反対側に位置している。これにより、電力伝送ユニット１は、電力伝送コイル２０から発生する磁力が電力伝送コイル２０の内側に分布することを効果的に抑制でき、且つ、通信カプラ３０に影響することを効果的に抑制できる。
【００３１】
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。基板１０は、プリント回路基板であるものとして説明したがこれに限定されない。例えば、基板１０は、絶縁性の樹脂材の内部に導電性の金属材のバスバが内蔵され当該バスバによって種々の回路が構成されたインサートバスバ基板等であってもよい。
【００３２】
また、フェライト４０は、複数のフェライト板４１ａ〜４１ｄから構成される例について説明したが、これに限定されない。フェライト４０は、１枚のフェライト板から構成され、当該フェライト板に孔を開けて開口部４３を設け、当該開口部４３の周りに壁部４２を設けてもよい。
【００３３】
また、壁部４２は、コイル軸線方向から見た場合、矩形状に形成される例について説明したが、これに限定されない。例えば、壁部４２は、他の多角形の形状でもよいし、円形や楕円形でもよい。
【００３４】
また、壁部４２は、複数のフェライト棒４２ａから構成される例について説明したが、これに限定されない。例えば、壁部４２は、本体部４１と一体形成されてもよい。
【００３５】
また、壁部４２の端部４２ｂが、電力伝送コイル２０及び通信カプラ３０よりも本体部４１とは反対側に位置している状態で、本体部４１とは反対側に当該端部４２ｂを更に突出させても、通信カプラ３０及び電力伝送コイル２０の上昇温度は、ほとんど変化が見られなかった。これにより、電力伝送ユニット１は、壁部４２の端部４２ｂが、電力伝送コイル２０及び通信カプラ３０よりも本体部４１とは反対側に位置（突出）している状態で、突出量を最も少なくすることで小型化することができる。
【００３６】
〔参考例〕
参考例として、送電側又は受電側のいずれか一方側の電力伝送ユニット１のみにフェライト４０の壁部４２を設けた場合、フェライト４０の壁部４２を設けない側の電力伝送ユニット１の温度が著しく上昇した。このため、送信側又は受信側のいずれか一方側の電力伝送ユニット１のフェライト４０のみに壁部４２を設けることは難しく、送信側及び受信側の両方の電力伝送ユニット１のフェライト４０に壁部４２を設ける必要がある。
【符号の説明】
【００３７】
１、１Ａ  電力伝送ユニット
１０  基板
２０  電力伝送コイル
３０  通信カプラ
４０  フェライト
４１  本体部
４２  壁部
４２ｂ  端部
４３  開口部
Ｘ  コイル軸線
【図１】
2018133519.tif 000003
【図２】
2018133519.tif 000004
【図３】
2018133519.tif 000005
【図４】
2018133519.tif 000006