(57)【要約】【課題】受電装置の厚さの増大を抑制することが可能な構成を備える受電装置を提供する。【解決手段】受電部２１０は、板状に形成されたコアユニット２６０と、コアユニット２６０の送電部４１０側に配置された渦巻型コイル２５０と、渦巻型コイル２５０の内側端部から外部に引き出された引出線２５０ｂとを含み、コアユニット２６０は、渦巻型コイル２５０の径方向に延びるように形成された溝部ｇを有し、引出線２５０ｂは、溝部ｇに配索されて外部に引き出されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電コイルを有する送電部に対向した状態で前記送電部から非接触で電力を受電する受電部を有する受電装置であって、
前記受電部は、
板状に形成されたコアユニットと、
前記コアユニットの前記送電部側に配置された渦巻型コイルと、
前記渦巻型コイルの内側端部から外部に引き出された引出線と、
を含み、
前記コアユニットは、前記渦巻型コイルの径方向に延びるように形成された溝部を有し、
前記引出線は、前記溝部に配索されて外部に引き出されている、受電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で電力を送電装置から受電する受電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜７に開示されているように、非接触で電力を送受電する送電装置および受電装置を用いる電力伝送システムが知られている。特許文献６には、受電装置として、板状に形成されたフェライトコアと、このフェライトコアの表面に設けられた渦巻型のコイルとが用いられている。特許文献７には、携帯電話に設けられた非接触で電力を受電する電装置に、渦巻型のコイルが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５４８１５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４６１５４号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４６１４８号公報
【特許文献４】特開２０１３−１１０８２２号公報
【特許文献５】特開２０１３−１２６３２７号公報
【特許文献６】特開２０１１−２５８８０７号公報
【特許文献７】特開２０１３−１７５７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
渦巻型コイルは、一端から他端に向かうにつれて、径が大きくなるようにコイル線を巻回するように形成されている。コイル線は、内側の端部から外側に引き出されるが、この引き出し線は、コイルの上面を通過する。その結果、受電装置の厚さが厚くなる。
【０００５】
さらに、引き出し線は、コイルからの磁束を横切るように配置されることとなるから、引き出し線を鎖交する磁束によって発熱するおそれもある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、受電装置の厚さの増大を抑制することが可能な構成を備える、受電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この電力伝送システムにおいては、送電コイルを有する送電部に対向した状態で前記送電部から非接触で電力を受電する受電部を有する受電装置であって、上記受電部は、板状に形成されたコアユニットと、前記コアユニットの前記送電部側に配置された渦巻型コイルと、前記渦巻型コイルの内側端部から外部に引き出された引出線とを含み、前記コアユニットは、前記渦巻型コイルの径方向に延びるように形成された溝部を有し、前記引出線は、前記溝部に配索されて外部に引き出されている。
【０００８】
この構成によれば、渦巻型コイルの引出線は、溝部に配索されて外部に引き出されていることから、受電部の実質的な厚みは、コアユニットの厚さと渦巻型コイルの厚さの合計のみとなり、引出線の厚さは受電部の実質的な厚みに含まれない。その結果、受電部の厚さの増大を抑制し、これにより受電装置の厚さの増大を抑制することを可能とする。
【０００９】
また、溝部は、渦巻型コイルの径方向に延びるように形成されていることから、溝部に配索された引き出し線が、コイルからの磁束を横切ることはない。その結果、磁束による発熱の発生も抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
この電力伝送システムによれば、受電装置の厚さの増大を抑制することが可能な構成を備える、受電装置を提供することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態の電力伝送システムを模式的に示す図である。
【図２】実施の形態の受電部の構造を示す平面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】背景技術における受電部の構造を示す平面図である。
【図５】図４中のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【図６】実施の形態の送電部の構造を示す平面図である。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に基づいた実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。実施の形態の説明において、個数および量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数およびその量などに限定されない。実施の形態の説明において、同一の部品および相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１３】
図１を参照して、実施の形態１における電力伝送システム１０００について説明する。図１は、電力伝送システム１０００の全体構成を模式的に示す図である。電力伝送システム１０００は、電動車両１００（車両）および外部給電装置３００を備える。
【００１４】
（電動車両１００）
図１を参照して、電動車両１００は、車両本体１１０および受電装置２００を備える。車両本体１１０には、車両ＥＣＵ１２０（制御部）、整流器１３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、単に「コンバータ」と称する。）１４０、バッテリ１５０、パワーコントロールユニット（以下、単に「ＰＣＵ」と称する。）１６０、モータユニット１７０、および通信部１８０などが設けられる。受電装置２００は、受電コイル２５０を有し、車両本体１１０の底面に配置される。
【００１５】
外部給電装置３００は送電装置４００を含み、送電装置４００は送電コイル４５０を有している。受電装置２００の受電コイル２５０が送電装置４００の送電コイル４５０に対向した状態で、受電装置２００は送電装置４００から電力を非接触で受電する。受電装置２００は、受電部２１０と、受電部２１０に接続されたコンデンサ２２０と、後述のシールドとを有する。受電部２１０は、ソレノイド型のコアユニット２６０と受電コイル２５０とを有する。
【００１６】
受電コイル２５０は、浮遊容量を有し、整流器１３０に接続されている。受電コイル２５０の誘導係数と、受電コイル２５０の浮遊容量およびコンデンサ２２０の電気容量とによって、電気回路が形成される。コンデンサ２２０および受電コイル２５０は、直列に接続されるが、これらは並列に接続されていてもよい。
【００１７】
電力伝送システム１０００において、車両本体１１０が停止しているときに給電ボタンがオン状態に設定されたことを車両ＥＣＵ１２０が検出した場合、車両の動作モードは充電モードに切り替えられる。車両ＥＣＵ１２０は、通信部１８０を介して、外部給電装置３００によるバッテリ１５０の充電制御の実行を指示する。
【００１８】
（外部給電装置３００）
外部給電装置３００は、送電装置４００、高周波電力装置３１０、送電ＥＣＵ３２０、および通信部３２２を含む。高周波電力装置３１０は、交流電源３３０に接続される。交流電源３３０は、商用電源または独立電源装置等である。送電装置４００は、駐車スペース内に設けられ、高周波電力装置３１０に接続される。送電ＥＣＵ３２０は、高周波電力装置３１０などの駆動を制御する。
【００１９】
通信部３２２は、外部給電装置３００と電動車両１００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースである。通信部３２２は、電動車両１００の通信部１８０から送信されるバッテリ情報、送電の開始、継続、および停止を指示する信号、ならびに、送電電力の増加若しくは減少を指示する信号などを受信し、これらの情報を送電ＥＣＵ３２０へ出力する。
【００２０】
送電装置４００は、送電部４１０と、送電部４１０に接続されたコンデンサ４２０と、後述のシールドとを有する。送電部４１０は、ソレノイド型のコアユニット４４０と送電コイル４５０とを有する。送電コイル４５０は、浮遊容量を有し、高周波電力装置３１０に接続されている。送電コイル４５０の誘導係数と、送電コイル４５０の浮遊容量およびコンデンサ４２０の電気容量とによって、電気回路が形成される。コンデンサ４２０および送電コイル４５０は、直列に接続されるが、これらは並列に接続されていてもよい。
【００２１】
高周波電力装置３１０は、交流電源３３０から受ける電力を高周波の電力に変換し、変換した高周波電力を送電コイル４５０へ供給する。送電コイル４５０は、受電部２１０の受電コイル２５０へ、電磁誘導により非接触で電力を送電する。
【００２２】
このように送電装置４００において、高周波電力装置３１０は、交流電源３３０から受ける電力を高周波の電力に変換し、変換した高周波電力を送電コイル４５０へ供給する。送電部４１０および受電部２１０の各々は、コイル（４５０，２５０）とコンデンサ（４２０，２２０）とを含み、伝送周波数において共振するように設計されている。送電部４１０および受電部２１０の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。
【００２３】
（受電部２１０の構造）
図２を参照して、受電部２１０の構造について説明する。図２は、受電部２１０の構造を示す平面図、図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【００２４】
本実施の形態における受電部２１０は、板状に形成されたコアユニット２６０と、コアユニット２６０の送電部４１０側に配置された渦巻型コイル２５０と、渦巻型コイル２５０の外側端部から外部に引き出された引出線２５０ａと、渦巻型コイル２５０の内側端部から外部に引き出された引出線２５０ｂとを含む。
【００２５】
コアユニット２６０は、全体として板状の形状を有する。コアユニット２６０は、複数の分割コアが組み合わされ、この分割コアが絶縁紙により包囲されている。分割コアにはいずれもフェライトが用いられる。
【００２６】
本実施の形態のコアユニット２６０は、４枚のフェライトコア２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃ，２６０ｄが用いられ、各フェライトコア２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃ，２６０ｄの隣接するコア同士の間には、溝ｇが設けられている。なお、コアユニット２６０に１枚のフェライトコアを用い、表面に溝ｇを設けるようにしてもよい。溝ｇは、渦巻型コイル２５０の半径方向と一致するように設けられている。本実施の形態では、十字形状の溝の中心Ｃと、渦巻型コイル２５０の中心Ｃとは略一致している。
【００２７】
渦巻型コイル２５０の外側端部から外部に引き出された引出線２５０ａはそのまま、外部に設けられたコンデンサ２２０に接続される。渦巻型コイル２５０の内側端部から外部に引き出された引出線２５０ｂは、溝部ｇに配索されて外部に引き出される。
【００２８】
このように、渦巻型コイル２５０の引出線２５０ｂを、溝部ｇに配索して外部に引き出すことから、図３に示すように、受電部２１０の実質的な厚みは、コアユニット２６０の厚さと渦巻型コイル２５０の厚さの合計（Ｗ２）のみとなり、引出線２５０ｂの厚さは受電部２１０の実質的な厚みに含まれない。その結果、受電部２１０の厚さの増大を抑制し、これにより受電装置２００の厚さの増大を抑制することを可能とする。
【００２９】
さらに、溝部ｇは渦巻型コイル２５０の半径方向に延びていることから、引出線２５０ｂも渦巻型コイル２５０の半径方向に延びることとなる。渦巻型コイル２５０からの磁束は、平面視すると図２中の矢印Ｍで示すように、中心Ｃから放射状に射出するため、磁束の出射方向と引出線２５０ｂの配索される方向とが実質的に平行となる。その結果、引出線２５０ｂを鎖交する磁束の量を低減させることができる。これにより、磁束による発熱の発生を抑制することも可能となる。
【００３０】
図４および図５に、引出線２５０ｂを渦巻型コイル２５０の上に配索した場合を示す。引出線２５０ｂは、渦巻型コイル２５０の上を通過することから、受電部２１０の実質的な厚みは、コアユニット２６０の厚さと渦巻型コイル２５０の厚さだけでなく、引出線２５０ｂの厚さも加わった厚さ（Ｗ２）となり、受電部２１０の厚みが厚くなる。
【００３１】
また、引出線２５０ｂは、渦巻型コイル２５０からの磁束に鎖交することとなるため、磁束による発熱の発生を招くことになる。
【００３２】
（送電部４１０の構造）
図６および図７を参照して、送電部４１０の構造について説明する。図２および図３に示す受電部２１０の構造を、送電部４１０に適用することが可能である。図６は、送電部４１０の構造を示す平面図、図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【００３３】
本実施の形態における送電部４１０は、板状に形成されたコアユニット４６０と、コアユニット４６０の受電部２１０側に配置された渦巻型コイル４５０と、渦巻型コイル４５０の外側端部から外部に引き出された引出線４５０ａと、渦巻型コイル４５０の内側端部から外部に引き出された引出線４５０ｂとを含む。
【００３４】
コアユニット４６０は、全体として板状の形状を有する。コアユニット４６０は、複数の分割コアが組み合わされ、この分割コアが絶縁紙により包囲されている。分割コアにはいずれもフェライトが用いられる。
【００３５】
本実施の形態のコアユニット４６０は、４枚のフェライトコア４６０ａ，４６０ｂ，４６０ｃ，４６０ｄが用いられ、各フェライトコア４６０ａ，４６０ｂ，４６０ｃ，４６０ｄの隣接するコア同士の間には、溝ｇが設けられている。なお、コアユニット４６０に１枚のフェライトコアを用い、表面に溝ｇを設けるようにしてもよい。溝ｇは、渦巻型コイル４５０の半径方向と一致するように設けられている。本実施の形態では、十字形状の溝の中心Ｃと、渦巻型コイル４５０の中心Ｃとは略一致している。
【００３６】
渦巻型コイル４５０の外側端部から外部に引き出された引出線４５０ａはそのまま、外部に設けられたコンデンサ４２０に接続される。渦巻型コイル４５０の内側端部から外部に引き出された引出線４５０ｂは、溝部ｇに配索されて外部に引き出される。
【００３７】
このように、渦巻型コイル４５０の引出線４５０ｂを、溝部ｇに配索して外部に引き出すことから、図７に示すように、送電部４１０の実質的な厚みは、コアユニット４６０の厚さと渦巻型コイル４５０の厚さの合計（Ｗ１）のみとなり、引出線４５０ｂの厚さは送電部４１０の実質的な厚みに含まれない。その結果、送電部４１０の厚さの増大を抑制し、これにより送電装置４００の厚さの増大を抑制することを可能とする。
【００３８】
さらに、溝部ｇは渦巻型コイル４５０の半径方向に延びていることから、引出線４５０ｂも渦巻型コイル４５０の半径方向に延びることとなる。渦巻型コイル４５０からの磁束は、平面視すると図６中の矢印Ｍで示すように、中心Ｃから放射状に射出するため、磁束の出射方向と引出線４５０ｂの配索される方向とが実質的に平行となる。その結果、引出線４５０ｂを鎖交する磁束の量を低減させることができる。これにより、磁束による発熱の発生を抑制することも可能となる。
【００３９】
以上、各実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４０】
１００  電動車両、１１０  車両本体、１２０  車両ＥＣＵ、１３０  整流器、１４０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５０  バッテリ、１６０  パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、１７０  モータユニット、１８０，３２２  通信部、２００  受電装置、２１０  受電部、２２０，４２０  コンデンサ、２５０  受電コイル、２５０ａ，２５０ｂ，４５０ａ，４５０ｂ  引出線、２６０，４６０  コアユニット、２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃ，２６０ｄ，４６０ａ，４６０ｂ，４６０ｃ，４６０ｄ  フェライトコア、３００  外部給電装置、３１０  高周波電力装置、３２０  送電ＥＣＵ、３３０  交流電源、４００  送電装置、４１０  送電部、４５０  送電コイル、１０００  電力伝送システム、ｇ  溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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