(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置であって、
送電コイルユニットと、
前記送電コイルユニットに接続される電気機器と、
前記送電コイルユニットおよび前記電気機器を収容する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記送電コイルユニットを送電側に、前記電気機器を前記送電側とは反対側の載置側に隔てるように設けられる電磁界シールドと、
を備え、
前記送電コイルユニットは、
渦巻き型の送電コイルおよび平板状のフェライトコアを含み、
前記電磁界シールドは、
前記フェライトコアの前記載置側の面に沿って延びる主壁と、
前記主壁の端部から前記載置側に延びる第１起立壁と、
前記第１起立壁の端部から前記主壁から遠ざかる方向に延びる延在壁と、
前記延在壁の一端から前記フェライトコアの端部からは離間し、前記フェライトコアを超えて前記送電側に延びる第２起立壁と、を含み、
前記第１起立壁は、前記フェライトコアの端部から前記フェライトコアの内部に向かって後退した位置から前記載置側に延びている、
送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で電力を受電装置に送電する送電装置に関する。
【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。特に、特許文献６に開示される送電装置は、基材と、この基材上に実装された素子と、この素子を覆うように設けられたシールドと、このシールド上に配置されたフェライトコアと、このフェライトコア上に搭載された送電コイルとを備えている。送電コイルには、平板状の渦巻きコイルが採用されている。
【０００３】
また、特許文献７に開示される送電装置および受電装置においては、送電コイルおよび受電コイルに、平板状の円形コイルが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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２０１４−０１１８５２号公報
【特許文献７】特開２０１４−０３９４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
円形コイルおよび渦巻きコイルの直下にシールドを配置した場合、コイルからの磁束によりシールドに渦電流が生じ、伝送効率が低下する。特に、コイル線の近傍や、コアの端部近傍では、磁界強度が強く、シールドで大きな渦電流が発生し、伝送効率が著しく低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コイルの近傍に設けられるシールドにおいて、磁束によりシールドに発生する渦電流を低減することを可能とする送電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この送電装置においては、受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置であって、送電コイルユニットと、上記送電コイルユニットに接続される電気機器と、上記送電コイルユニットおよび上記電気機器を収容する筐体と、上記筐体内に設けられ、上記送電コイルユニットを送電側に、上記電気機器を上記送電側とは反対側の載置側に隔てるように設けられる電磁界シールドと、を備える。
【０００８】
上記送電コイルユニットは、渦巻き型の送電コイルおよび板状のフェライトコアを含み、上記電磁界シールドは、上記フェライトコアの上記載置側の面に沿って延びる主壁と、上記主壁の端部から上記載置側に延びる第１起立壁と、上記第１起立壁の端部から上記主壁から遠ざかる方向に延びる延在壁と、上記延在壁の一端から上記フェライトコアの端部からは離間し、上記フェライトコアを超えて上記送電側に延びる第２起立壁とを含む。
【０００９】
上記第１起立壁は、上記フェライトコアの端部から上記フェライトコアの内部に向かって後退した位置から上記載置側に延びている。
【００１０】
この送電装置によれば、フェライトコアの端部において、電磁界シールドは、フェライトコアの端部からこのフェライトコアの内部に向かって後退した位置から第１起立壁、延在壁および第２起立壁が、フェライトコアの端部からは離間した状態で配置されることとなる。これにより、フェライトコアの端部からの電磁界シールドまでには所定の間隙が保たれ、磁束の強度が強い位置には電磁界シールドが配置されない構成となる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明においては、コイルの近傍に設けられる電磁界シールドにおいて、磁束によりシールドに発生する渦電流を低減することを可能とする送電装置を提供することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態における電力伝送システムを示す図である。
【図２】実施の形態における、送電装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】実施の形態における、受電装置の構成を示す斜視図である。
【図５】図４中のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に基づいた一例における実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、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、量などに限定されない。同一の部品、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。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。図においては、実際の寸法比率では記載しておらず、構造の理解を容易にするために、一部比率を異ならせて記載している。
【００１４】
以下に示す設備側（駐車場等）に設置される送電装置の構成は、車両側に載置される受電装置にも適用が可能である。送電装置において、載置面とは、設備（地面）側を意味し、表面側（送電側）とは、受電装置（車両）側を意味する。一方、受電装置において、載置面とは、車両側を意味し、表面側（受電側）とは、送電装置（地面）側を意味する。
【００１５】
以下に用いる各図において、図中の矢印Ｆの示す方向は、車両の前進方向および後進方向を示し、図中の矢印Ｗの示す方向は、車両の幅方向を示す。
【００１６】
（電力伝送システム１０００）
図１を参照して、非接触で電力を伝送する電力伝送システム１０００について説明する。電力伝送システム１０００は、電動車両１００に搭載される受電装置１０と、駐車場等の設備側に設置される送電装置５０とを備える。電動車両１００は、受電装置１０および車両本体１０５を含む。
【００１７】
（受電装置１０）
受電装置１０は、受電コイルユニット２００、および、受電コイルユニット２００により受電された電力を蓄える蓄電装置としてのバッテリ１５０との間に設けられる電気機器１１０を含む。受電コイルユニット２００は、受電コイル２５０および平板状のフェライトコア２６０を有する。受電コイル２５０には、渦巻き型コイルが用いられる。
【００１８】
電気機器１１０は、コンデンサ１２０、整流器１３０、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０等を有する。図示では、受電コイル２５０およびコンデンサ２２０は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。
【００１９】
車両本体１０５は、電気機器１１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に接続されるバッテリ１５０、パワーコントロールユニット１６０、モータユニット１７０、および通信部１８０などを含む。
【００２０】
受電コイル２５０の巻数は、受電コイル２５０と後述の送電コイル４５０との間の距離、ならびに受電コイル２５０と送電コイル４５０との共鳴強度を示すＱ値（たとえばＱ≧１００）およびその結合度を示す結合係数κなどが大きくなるように適宜設定される。受電コイル２５０は、整流器１３０に接続される。整流器１３０は、受電コイルユニット２００から供給される交流電流を直流電流に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に供給する。
【００２１】
（送電装置５０）
送電装置５０は、送電コイルユニット４００と電気機器３００とを含む。送電コイルユニット４００は、送電コイル４５０および平板状のフェライトコア４６０を有する。送電コイル４５０には、渦巻き型コイルが用いられる。
【００２２】
電気機器３００は、コンデンサ４２０、高周波電力装置３１０、送電ＥＣＵ３２０、および通信部３２２を備える。外部の交流電源３３０とは、コンセントプラグ３４０等を用いて着脱可能に接続される。図示では、送電コイル４５０およびコンデンサ４２０は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。
【００２３】
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、受電コイルユニット２００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。
【００２４】
（送電装置５０の詳細）
図２および図３を参照して、本実施の形態における送電装置５０の詳細構成について説明する。図２は、送電装置５０の構成を示す斜視図、図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【００２５】
図２を参照して、送電装置５０は、上記したように受電装置１０に非接触で電力を送電する送電コイルユニット４００と、送電コイルユニット４００に電力を供給し、外部電源に接続される電気機器３００とを有し、これらの送電コイルユニット４００および電気機器３００は、筐体６００の中に収容されている。したがって、本実施の形態における送電装置５０においては、送電コイルユニット４００および電気機器３００が一体化された構成を有している。筐体６００は、設置壁６１０、蓋部材６２０、および、側壁６３０を含む。
【００２６】
本実施の形態において、図１に示したように、電気機器３００は、高周波電力装置３１０、送電ＥＣＵ３２０、および通信部３２２を備えるが、これらの機器を構成するものとしては、スイッチング電源、ＰＦＣサブ基板、ファン、ＤＣ／ＲＦ部、５Ｖ／１５Ｖ電源、２４Ｖ電源、共鳴キャパシタ、ヒートシンク、フィルタインダクタ、ＳＣＵ、インターフェイス、および、入力制御部等が挙げられる。
【００２７】
図３を参照して、筐体６００内には、送電コイルユニット４００を送電側Ｓ２に、電気機器３００を送電側Ｓ２とは反対側の載置側Ｓ１に隔てるように設けられる電磁界シールド６６０が配置されている。
【００２８】
電磁界シールド６６０は、電磁界の通過を許容しないように銅等の材料に構成されている。電磁界シールド６６０は、フェライトコア４６０の載置側Ｓ１の面に沿って延びる主壁６６１と、主壁６６１の端部から載置側Ｓ１に延びる第１起立壁６６２と、第１起立壁６６２の端部から主壁６６１から遠ざかる方向に延びる延在壁６６３と、延在壁６６３の一端からフェライトコア４６０の端部４６０ｔからは離間し、フェライトコア４６０を超えて送電側Ｓ２に延びる第２起立壁６６４とを含んでいる。さらに、第１起立壁６６２は、フェライトコア４６０の端部４６０ｔからフェライトコア４６０の内部に向かって後退した位置（図中寸法Ｗ３）から載置側Ｓ１に延びている。
【００２９】
図３中において、フェライトコア４６０の端部４６０ｔから第２起立壁６６４までの距離をＷ１は、フェライトコア４６０の端部４６０ｔから放出される磁束に基づき適切な離間距離が計算されることから、フェライトコア４６０の載置側Ｓ１の面から延在壁６６３までの距離をＷ２、フェライトコア４６０の端部４６０ｔから第１起立壁６６２までの距離をＷ３とした場合には、Ｗ２およびＷ３の距離は、Ｗ１よりも大きく設けられることが好ましい。
【００３０】
このように、フェライトコア４６０の端部４６０ｔにおいて、電磁界シールド６６０は、フェライトコア４６０の端部４６０ｔからこのフェライトコア４６０の内部に向かって後退した位置から第１起立壁６６２、延在壁６６３および第２起立壁６６４が、フェライトコア４６０の端部４６０ｔからは離間した状態で配置されることとなる。これにより、フェライトコア４６０の端部４６０ｔからの電磁界シールド６６０までに所定の間隙が保たれ、磁束の強度が強い位置に電磁界シールド６６０が配置されない構成となる。
【００３１】
その結果、送電コイルの近傍に設けられる電磁界シールド６６０において、磁束により電磁界シールドに発生する渦電流を低減することが可能となり、シールド損を低減し、伝送効率の低下を低減させることが可能となる。
【００３２】
また、本実施の形態においては、第１起立壁６６２が略設置壁６１０に到達する位置にまで伸びて形成されていることから、フェライトコア４６０の載置側Ｓ１に位置する電気機器３００は、電磁界シールド６６０によって取り囲まれた状態となる。これにより、フェライトコア４６０の載置側Ｓ１に位置する電気機器３００の動作の安定性を確保することも可能となる。
【００３３】
また、筐体６００内に、送電コイルユニット４００および電気機器３００が一体化された送電装置５０において、電磁界による影響を低減させることが可能となる。
【００３４】
（受電装置１０の詳細）
図４および図５を参照して、本実施の形態における受電装置１０の詳細構成について説明する。図４は、受電装置１０の構成を示す斜視図、図５は、図４中のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【００３５】
図４を参照して、受電装置１０は、上記したように送電装置５０から非接触で電力を受電する受電コイルユニット２００と、受電コイルユニット２００に接続される電気機器１１０とを有し、これらの受電コイルユニット２００および電気機器１１０は、送電装置５０の場合と同様に筐体６００の中に収容されている。したがって、本実施の形態における受電装置１０においては、受電コイルユニット２００および電気機器１１０が一体化された構成を有している。筐体６００は、設置壁６１０、蓋部材６２０、および、側壁６３０を含む。
【００３６】
本実施の形態において、図１に示したように、電気機器１１０は、少なくとも、コンデンサ１２０、整流器１３０、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を含んでいる。
【００３７】
図５を参照して、筐体６００内には、受電コイルユニット２００を受電側Ｓ２に、電気機器１１０を受電側Ｓ２とは反対側の載置側Ｓ１に隔てるように設けられる電磁界シールド６６０が配置されている。
【００３８】
電磁界シールド６６０は、電磁界の通過を許容しないように銅等の材料に構成されている。電磁界シールド６６０は、フェライトコア２６０の載置側Ｓ１の面に沿って延びる主壁６６１と、主壁６６１の端部から載置側Ｓ１に延びる第１起立壁６６２と、第１起立壁６６２の端部から主壁６６１から遠ざかる方向に延びる延在壁６６３と、延在壁６６３の一端からフェライトコア２６０の端部４６０ｔからは離間し、フェライトコア２６０を超えて送電側Ｓ２に延びる第２起立壁６６４とを含んでいる。さらに、第１起立壁６６２は、フェライトコア２６０の端部４６０ｔからフェライトコア２６０の内部に向かって後退した位置（図中寸法Ｗ３）から載置側Ｓ１に延びている。
【００３９】
図５中において、フェライトコア２６０の端部２６０ｔから第２起立壁６６４までの距離をＷ１は、フェライトコア２６０の端部２６０ｔから放出される磁束に基づき適切な離間距離が計算されることから、フェライトコア２６０の載置側Ｓ１の面から延在壁６６３までの距離をＷ２、フェライトコア２６０の端部２６０ｔから第１起立壁６６２までの距離をＷ３とした場合には、Ｗ２およびＷ３の距離は、Ｗ１よりも大きく設けられることが好ましい。
【００４０】
このように、フェライトコア２６０の端部２６０ｔにおいて、電磁界シールド６６０は、フェライトコア２６０の端部２６０ｔからこのフェライトコア２６０の内部に向かって後退した位置から第１起立壁６６２、延在壁６６３および第２起立壁６６４が、フェライトコア２６０の端部２６０ｔからは離間した状態で配置されることとなる。これにより、フェライトコア２６０の端部２６０ｔからの電磁界シールド６６０までに所定の間隙が保たれ、磁束の強度が強い位置に電磁界シールド６６０が配置されない構成となる。
【００４１】
その結果、受電コイルの近傍に設けられる電磁界シールド６６０において、磁束により電磁界シールドに発生する渦電流を低減することが可能となり、シールド損を低減し、伝送効率の低下を低減させることが可能となる。
【００４２】
また、この受電装置１０においては、第１起立壁６６２が略設置壁６１０に到達する位置にまで伸びて形成されていることから、フェライトコア２６０の載置側Ｓ１に位置する電気機器１１０は、電磁界シールド６６０によって取り囲まれた状態となる。これにより、フェライトコア２６０の載置側Ｓ１に位置する電気機器１１０の動作の安定性を確保することも可能となる。
【００４３】
また、筐体６００内に、受電コイルユニット２００および電気機器１１０が一体化された受電装置１０において、電磁界による影響を低減させることが可能となる。
【００４４】
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】
【００４５】
１０  受電装置、５０  送電装置、１００  電動車両、１０５  車両本体、１１０，３００  電気機器、１２０，２２０，４２０  コンデンサ、１３０  整流器、１４０  コンバータ、１５０  バッテリ、１６０  パワーコントロールユニット、１７０  モータユニット、１８０，３２２  通信部、２００  受電コイルユニット、２５０  受電コイル、２６０，４６０  フェライトコア、３１０  高周波電力装置、３３０  交流電源、４００  送電コイルユニット、４５０  送電コイル、６００  筐体、６１０  設置壁、６２０  蓋体、６３０  側面壁、６６１  主壁、６６２  第１起立壁、６６３  延在壁、６６４  第２起立壁、１０００  電力伝送システム。
【図１】
0006331902.tif 000002
【図２】
0006331902.tif 000003
【図３】
0006331902.tif 000004
【図４】
0006331902.tif 000005
【図５】
0006331902.tif 000006