CN107004496B - 受电装置和送电装置 - Google Patents

Abstract

电力从送电装置以非接触方式传送到受电装置，所述受电装置包括：铁素体，所述铁素体呈板状设置并且具有第一主表面和第二主表面；设置在所述铁素体的所述第一主表面上的环形线圈；和设置在所述铁素体的所述第二主表面上的遮蔽物，其中所述线圈的外周部相对于所述铁素体的外周部位于内侧，使得所述第一主表面的一部分在所述铁素体的外周部侧露出；并且所述遮蔽物的外周侧包括设置在离开所述铁素体的所述第二主表面的位置处的阶梯部，使得所述第二主表面的一部分在所述铁素体的外周部侧露出。

Description

受电装置和送电装置

技术领域

本发明涉及在电力传送系统中使用的受电装置和送电装置，所述电力传送系统包括以非接触方式从所述送电装置受电的所述受电装置。

背景技术

作为使用以非接触方式送电和受电的送电装置和受电装置的电力传送系统，存在日本专利申请公报No.2013-154815(JP 2013-154815 A)、日本专利申请公报No.2013-146154(JP 2013-146154 A)、日本专利申请公报No.2013-146148(JP 2013-146148 A)、日本专利申请公报No.2013-110822(JP 2013-110822 A)、日本专利申请公报No.2013-126327(JP 2013-126327 A)、日本专利No.5592242和日本专利申请公报No.2008-120239(JP2008-120239 A)等。

例如，日本专利No.5592242中公开的受电装置包括向下方开口的开口部、设置在遮蔽物的顶板中的铁素体和配置在铁素体的下表面上的圆形线圈。

此外，JP 2008-120239 A中公开的受电装置包括由铝制成的基板、设置在基板上的铁素体芯和卷绕在铁素体芯周围的线圈，并且采用基板的外周从铁素体芯的外周悬垂的构型。

该受电装置中采用的铁素体芯的外周端在俯视图中相对于遮蔽物的外周端位于内侧。即，遮蔽物的外周端相对于铁素体芯的外周端位于外侧。因此，在电力传送系统中的电力传送时，来自线圈的磁通撞击遮蔽物，这可能导致涡电流损失。送电装置可能具有类似问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题而完成，并且提供了一种能在电力传送系统中的电力传送时抑制来自线圈的磁通与线圈自身和遮蔽物的交联并且能减少涡电流损失的受电装置和送电装置。

鉴于这种情况，本发明的一个方面提供了一种各自都包括铁素体、线圈和遮蔽物的受电装置和送电装置。所述铁素体呈板状设置并且具有第一主表面和第二主表面。所述线圈设置在所述铁素体的所述第一主表面上并且呈环状。所述遮蔽物设置在所述铁素体的所述第二主表面上。所述线圈的外周部相对于所述铁素体的外周部位于内侧，使得所述第一主表面的一部分在所述铁素体的外周部侧露出。所述遮蔽物的外周侧包括设置在离开所述铁素体的所述第二主表面的位置处的阶梯部，使得所述第二主表面的一部分在所述铁素体的外周部侧露出。

根据如上所述的受电装置和送电装置的构型，在铁素体的外周部侧，在环形线圈的外周部侧设置有铁素体的第一主表面的一部分和第二主表面的一部分露出的区域。由此，从线圈产生的磁通容易被诱导从第一主表面和第二主表面的露出部分返回铁素体。因此，可以减少由于从线圈的内周部侧产生的磁通在线圈的外周部侧与线圈自身和遮蔽物的交联而引起的涡电流损失。特别地，由于阶梯部位于铁素体的第二主表面与遮蔽物之间，所以可以抑制进入第二主表面的磁通撞击遮蔽物。

因此，在使用具有上述结构的受电装置和送电装置的电力传送系统中，在电力传送时抑制了来自线圈的磁通与线圈自身和遮蔽物的交联。因此，这可以减少涡电流损失。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1是示出根据作为本发明一个例子的实施方式的电力传送系统的视图；

图2是示出根据该实施方式的受电装置的构型的透视图；

图3是示出根据该实施方式的送电装置的构型的透视图；

图4是沿图2中的箭头IV-IV截取的截面图；

图5是图4中由V包围的区域的放大截面图；

图6是相关技术中的放大截面图，对应于图4中由V包围的区域；

图7是沿图3中的箭头VII-VII截取的截面图；以及

图8是图7中由VII包围的区域的放大截面图。

具体实施方式

以下参照附图说明作为基于本发明的一个例子的实施方式。此外，在以下说明的实施方式中谈及个数、量等的情况下，本发明的范围不必局限于该个数、量等，除非另外指出。对相同构件及与其相当的构件赋予相同的附图标记，并且可能不再重复多余的说明。从一开始就计划适当组合地使用实施方式中的构型。附图未以实际的尺寸比率示出，但它们中的一些以不同比率示出以便于对结构的理解。

在以下使用的各图中，其中的箭头F所示的方向表示包括车辆的前进方向和后退方向的车辆前后方向，并且其中的箭头W所示的方向表示包括垂直于车辆前后方向的车辆左右方向的车辆宽度方向。

现在参照图1，以下说明用于以非接触方式传送电力的电力传送系统1000。电力传送系统1000包括将要装设在电动车辆100中的受电装置10和设置在诸如停车场的设施侧的送电装置50。电动车辆100包括受电装置10和车体105。

受电装置10包括线圈单元200和电气设备110。电气设备110设置在线圈单元200与用作储存由线圈单元200接收的电力的蓄电装置的电池150之间。线圈单元200包括线圈250和平板状的铁素体260。在本实施方式中，采用具有呈大致矩形的环状形态的外观的螺旋线圈作为线圈250。电气设备110包括电容器120、整流器130、DC/DC变换器140等等。图中，线圈250与电容器220串联连接，但它们可彼此并联连接。

车体105包括与电气设备110的DC/DC变换器140连接的电池150、电力控制单元160、电动机单元170、通信部180等等。

线圈250的绕组数被适当地设定成使得线圈250与后述的线圈450之间的距离、表示线圈250与线圈450之间的共振强度的Q值(例如，Q≥100)、表示其间的联接度的联接系数(κ)等大。线圈250经由电容器220与整流器130连接。整流器130将从线圈单元200供给的交流电流变换为直流电流，并且将它供给到DC/DC变换器140。

送电装置50包括线圈单元400和电气设备300。线圈单元400包括线圈450和平板状的铁素体460。在本实施方式中，采用具有呈大致矩形的环状形态的外观的螺旋线圈作为线圈450。电气设备300包括电容器420、高频电力装置310、送电ECU 320和通信部322。电气设备300利用塞340等与外部的交流电源330可分离地连接。图中，线圈450与电容器420串联连接，但它们可彼此并联连接。

高频电力装置310将从交流电源330接受的电力变换成高频电力，并且将这样变换的高频电力供给到线圈450。线圈450通过电磁感应以非接触方式向线圈单元200的线圈250送电。

现在参照图2说明本实施方式中的受电装置10的构型。图2是示出受电装置10的构型的透视图。注意，受电装置10通常设置在车辆的底面上，并且线圈250配置成与线圈450对向(参见图1)。然而，在图2中，出于说明的目的，以上下翻转的方式示出了受电装置10。

如上所述，受电装置10包括以非接触方式从送电装置50接收电力的线圈单元200，和与线圈单元200连接的电气设备110，并且线圈单元200和电气设备110收纳在壳体600中。因此，本实施方式的受电装置10具有线圈单元200与电气设备110一体化的构型。壳体600包括装设壁610、盖部件620和侧壁630。

采用螺旋线圈的线圈250具有矩形环状的外形，其中线圈线C2卷绕成包围沿车辆的上下方向延伸的受电绕组轴线CL2。在壳体600内，电气设备110相对于线圈单元200配置在车辆前后方向上。在图2中，电气设备110配置在前后方向上的两个分开的位置，但电气设备110可相对于线圈单元200配置在车辆前后方向上的前侧或后侧，或者可配置在车辆宽度方向上。

现在参照图3说明本实施方式中的送电装置50的构型。图3是示出送电装置50的构型的透视图。送电装置50包括如上所述以非接触方式向受电装置10传送电力的线圈单元400和与线圈单元400连接的电气设备300。线圈单元400和电气设备300收纳在壳体600中。因此，本实施方式的送电装置50具有线圈单元400与电气设备300一体化的构型。壳体600包括装设壁610、盖部件620和侧壁630。

采用螺旋线圈的线圈450具有矩形环状的外形，其中线圈线C1卷绕成包围沿车辆的上下方向延伸的送电卷绕轴线CL1。在壳体600内，电气设备300相对于线圈单元400配置在车辆前后方向上。在图3中，电气设备300配置在前后方向上的两个分开的位置，但电气设备300可相对于线圈单元400配置在车辆前侧或车辆后侧，或者可配置在车辆宽度方向上。

现在参照图4和5说明受电装置10的内部构型。图4是沿图2中的箭头IV-IV截取的截面图，图5是图4中由V包围的区域的放大截面图。

现在参照图4和5说明本实施方式中的受电装置10。受电装置10包括铁素体260、线圈250和遮蔽物640。铁素体260在俯视图中呈矩形和板状形成，并且具有第一主表面260A(图中的上侧)和第二主表面260B(图中的下侧)。线圈250设置在铁素体260的第一主表面260A上。遮蔽物640设置在铁素体260的第二主表面260B上。

铁素体260设置有朝第一主表面260A侧突出的凸部260a。线圈250配置成包围凸部260a的外周面260b。

线圈250构造成使得线圈线C2利用树脂绕线筒251卷绕成包围受电绕组轴线CL2。使用铜线等作为线圈线C2。

铁素体260、线圈250和遮蔽物640收纳在壳体600中。壳体600利用由诸如铝的金属制成的装设壁610和树脂盖部件620构成，并且树脂侧壁630(参见图2)配置在纸面垂直方向上。遮蔽物640由诸如铝或铜的金属材料制成。

在壳体600中，在遮蔽物640的与铁素体260相对的一侧形成有收纳部600B，电气设备110收纳在其中。此外，在本实施方式中，由于铁素体260设置有朝第一主表面260A侧突出的凸部260a，所以在遮蔽物640与凸部260a之间也形成了预定空间，使得电气设备110可配置在该区域中。

如图5所示，线圈250的外周部T1相对于铁素体260的外周部F1位于内侧，使得第一主表面260A的一部分在铁素体260的外周部F1侧露出。这里，线圈250的外周部T1的位置表示除绕线筒251的厚度以外的位于最外周的线圈线C2的最外侧位置。

此外，在遮蔽物640中，遮蔽物640的外周侧包括设置在离开铁素体260的第二主表面260B的位置处并从遮蔽物主体640a延伸的阶梯部640D。因此，第二主表面260B的一部分在铁素体260的外周部F1侧露出。

因此，在铁素体260的外周部侧，在环形线圈250的外周部侧形成有铁素体260的第一主表面260A的一部分(具有长度R1)和第二主表面260B的一部分(具有长度L1)露出的区域。由此，从线圈250生成的磁通M容易被诱导从第一主表面260A和第二主表面260B的露出部分返回铁素体260。因此，可以减少由于从线圈250的内周部侧产生的磁通在线圈250的外周部侧与线圈250自身和遮蔽物640的交联而引起的涡电流损失。

例如，如图6所示，在线圈250的外周部T1和铁素体260的外周部F1被制成彼此齐平(T1与F1一致)的情况下，从线圈250的内周部侧产生的磁通M在线圈250的外周部侧与线圈250自身和遮蔽物640交联。这相应地引起涡电流损失。

如图5所示，在本实施方式中，在环形线圈250的外周部侧形成有铁素体260的第一主表面260A的一部分(具有长度R1)和第二主表面260B的一部分(具有长度L1)露出的区域。这相应地减少了与线圈250和遮蔽物640的磁通交联，由此可以抑制表示线圈250与线圈450之间的共振强度的Q值的降低。

此外，参照图5，阶梯部640D包括立壁640b和延伸部640c。立壁640b沿离开铁素体260的第二主表面260B的方向延伸。延伸部640c自立壁640b平行于遮蔽物主体640a延伸。线圈250的外周部T1相对于立壁640b的设置位置S1位于内侧。这扩大了铁素体260的第一主表面260A露出的区域。因此，这允许磁通成功进入铁素体260，由此可以抑制磁通泄漏的发生。

此外，在线圈250的外周侧的铁素体260的第一主表面260A露出的面积比第二主表面从遮蔽物露出的面积宽。这可以抑制从第二主表面260B侧进入的磁通量并且减少进入延伸部640c的磁通量。

此外，立壁640b的立壁长度H1可以在从立壁640b到铁素体260的外周部F1的铁素体露出长度L1以上。由此，即使在磁通M从铁素体260的外周部F1的外侧流回到铁素体260的第二主表面260B侧的情况下，也可以避免与遮蔽物640的延伸部640c的交联。

一般而言，磁场强度在第二主表面侧变高的区域在铁素体的外周边缘周围的半径L1的圆弧内。因此，通过将立壁长度H1设定为在铁素体露出长度L1以上，可以抑制具有高磁场强度的区域到达遮蔽物640。

另一方面，立壁640b的立壁长度H1可以在从立壁640b到铁素体260的外周部F1的铁素体露出长度L1以下。这抑制了遮蔽物640的高度，由此可以抑制壳体600的厚度(高度)。此外，在壳体600的高度是确定高度的情况下，可以通过抑制立壁长度H1小来增大遮蔽物640的延伸部640c下方的收纳部600B的空间容量。

此外，在铁素体260的外周面260b与线圈250的内周部T2之间可设置有铁素体260的第一主表面260A部分地露出的间隙S。间隙S的长度R2可以在位于铁素体260的外周部F1侧的第一主表面260A的露出部分的长度R1以上。这可以良好地确保从线圈250出射的磁路。

注意，铁素体260采用设置了朝第一主表面260A侧突出的凸部260a的构型，但铁素体260不必局限于此构型，并且可以是平板状的铁素体。

注意，本实施方式被示出为使得遮蔽物与铁素体相接触。然而，在遮蔽物与铁素体之间可配置绝缘部件。这可以抑制流经铁素体的磁通进入遮蔽物，由此可以实现损失降低。

现在参照图7和8说明送电装置50的内部构型。图7是沿图3中的箭头VII-VII截取的截面图，图8是图7中由VIII包围的区域的放大截面图。

现在参照图7和8说明本实施方式中的送电装置50。送电装置50在俯视图中呈矩形和板状形成。送电装置50包括铁素体460、环形线圈450和遮蔽物640。铁素体460具有第一主表面460A(图中的上侧)和第二主表面460B(图中的下侧)。线圈450设置在铁素体460的第一主表面460A上。遮蔽物640设置在铁素体460的第二主表面460B上。

铁素体460设置有朝第一主表面460A侧突出的凸部460a。线圈450配设成包围凸部460a的外周面460b。

线圈450构造成使得线圈线C1利用树脂绕线筒451卷绕成包围送电绕组轴线CL1。使用铜线等作为线圈线C1。

铁素体460、线圈450和遮蔽物640收纳在壳体600中。壳体600利用由诸如铝的金属制成的装设壁610和树脂盖部件620构成，并且树脂侧壁630(参见图3)配置在纸面垂直方向上。遮蔽物640由诸如铝或铜的金属材料制成。

在壳体600中，在遮蔽物640的与铁素体460相对的一侧形成有收纳部600B，电气设备300收纳在其中。此外，在本实施方式中，铁素体460设置有朝第一主表面460A侧突出的凸部460a。因此，在遮蔽物640与凸部460a之间形成了预定空间，使得电气设备300可配置在该区域中。

如图8所示，线圈450的外周部T1相对于铁素体460的外周部F1位于内侧，使得第一主表面460A的一部分在铁素体460的外周部F1侧露出。这里，线圈450的外周部T1的位置表示除绕线筒451的厚度以外的位于最外周的线圈线C1的最外侧位置。

此外，在遮蔽物640中，遮蔽物640的外周侧包括设置在离开铁素体460的第二主表面460B的位置处并从遮蔽物主体640a延伸的阶梯部640D。因此，第二主表面460B的一部分在铁素体460的外周部F1侧露出。

因此，在铁素体460的外周部侧，在环形线圈450的外周部侧形成有铁素体460的第一主表面460A的一部分(具有长度R1)和第二主表面460B的一部分(具有长度L1)露出的区域。由此，从线圈450生成的磁通M容易被诱导从第一主表面460A和第二主表面460B的露出部分返回铁素体460。因此，可以减少由于从线圈450的内周部侧产生的磁通在线圈450的外周部侧与线圈450自身和遮蔽物640的交联而引起的涡电流损失。

如图8所示，在环形线圈450的外周部侧形成有铁素体460的第一主表面460A的一部分(具有长度R1)和第二主表面460B的一部分(具有长度L1)露出的区域。这相应地减少了与线圈450和遮蔽物640的磁通交联，由此可以抑制表示线圈250与线圈450之间的共振强度的Q值的降低。

此外，参照图8，以下说明阶梯部640D。阶梯部640D包括立壁640b和延伸部640c，并且线圈450的外周部T1相对于立壁640b的设置位置S1位于内侧。立壁640b沿离开铁素体460的第二主表面460B的方向延伸。延伸部640c自立壁640b平行于遮蔽物主体640a延伸。这扩大了铁素体460的第一主表面460A露出的区域，使得磁通成功进入铁素体460。因此，这可以抑制磁通泄漏的发生。

此外，立壁640b的立壁长度H1可以在从立壁640b到铁素体460的外周部F1的铁素体露出长度L1以上。由此，即使在磁通M从铁素体460的外周部F1的外侧流回到铁素体460的第二主表面460B侧的情况下，也可以避免与遮蔽物640的延伸部640c的交联。

另一方面，立壁640b的立壁长度H1可以在从立壁640b到铁素体460的外周部F1的铁素体露出长度L1以下。这抑制了遮蔽物640的高度，由此可以抑制壳体600的厚度(高度)。此外，可以增大遮蔽物640的延伸部640c下方的收纳部600B的空间容量。

此外，在铁素体460的外周面460b与线圈450的内周部T2之间可设置有铁素体460的第一主表面460A部分地露出的间隙S。间隙S的长度R2可以在位于铁素体460的外周部F1侧的第一主表面460A的露出部分的长度R1以上。这可以良好地确保从线圈450出射的磁路。

注意，铁素体460采用设置了朝第一主表面460A侧突出的凸部460a的构型，但铁素体460不必局限于此构型，并且可以是平板状的铁素体。

上面已说明了实施方式，但本文中公开的实施方式在所有方面仅为示例且不是限制性的。本发明的技术范围通过权利要求示出，并且旨在包含在与权利要求相当的含义和范围内完成的所有改型。

Claims (8)

1.一种受电装置，电力从送电装置以非接触方式传送到所述受电装置，所述受电装置的特征在于包括：

呈板状设置的铁素体，所述铁素体具有第一主表面和第二主表面；

设置在所述铁素体的所述第一主表面上的线圈，所述线圈呈环状；和

设置在所述铁素体的所述第二主表面上的遮蔽物，其中：

所述线圈的外周部相对于所述铁素体的外周部位于内侧，使得所述第一主表面的一部分在所述铁素体的外周部侧露出；

所述遮蔽物的外周侧包括设置在离开所述铁素体的所述第二主表面的位置处的阶梯部，使得所述第二主表面的一部分在所述铁素体的外周部侧露出，

所述阶梯部包括沿离开所述铁素体的所述第二主表面的方向延伸的立壁；并且

所述线圈的外周部相对于所述立壁的设置位置位于内侧。

2.根据权利要求1所述的受电装置，其特征在于：

所述立壁的长度在从所述立壁到所述铁素体的外周部的铁素体露出长度以上。

3.根据权利要求1所述的受电装置，其特征在于还包括：

壳体，所述壳体构造成收纳所述铁素体、所述线圈和所述遮蔽物，所述壳体设置有构造成收纳配置在所述遮蔽物的与所述铁素体相对的侧的设备的收纳部，其中

所述立壁的长度在从所述立壁到所述铁素体的外周部的铁素体露出长度以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的受电装置，其特征在于：

所述铁素体设置有朝第一主表面侧突出的凸部；

所述线圈配设成包围所述凸部的外周面；

在所述外周面与所述线圈的内周部之间设置有间隙，所述铁素体的所述第一主表面的一部分在该间隙处露出；并且

所述间隙的长度在位于所述铁素体的外周部侧的所述第一主表面的露出部分的长度以上。

5.一种构造成以非接触方式向受电装置传送电力的送电装置，所述送电装置的特征在于包括：

呈板状设置的铁素体，所述铁素体具有第一主表面和第二主表面；

设置在所述铁素体的所述第一主表面上的线圈，所述线圈呈环状；和

设置在所述铁素体的所述第二主表面上的遮蔽物，其中：

所述线圈的外周部相对于所述铁素体的外周部位于内侧，使得所述第一主表面的一部分在所述铁素体的外周部侧露出；

所述遮蔽物的外周侧包括设置在离开所述铁素体的所述第二主表面的位置处的阶梯部，使得所述第二主表面的一部分在所述铁素体的外周部侧露出，

所述阶梯部包括沿离开所述铁素体的所述第二主表面的方向延伸的立壁；并且

所述线圈的外周部相对于所述立壁的设置位置位于内侧。

6.根据权利要求5所述的送电装置，其特征在于：

所述立壁的长度在从所述立壁到所述铁素体的外周部的铁素体露出长度以上。

7.根据权利要求5所述的送电装置，其特征在于还包括：

壳体，所述壳体构造成收纳所述铁素体、所述线圈和所述遮蔽物，所述壳体设置有构造成收纳配置在所述遮蔽物的与所述铁素体相对的侧的设备的收纳部，其中

所述立壁的长度在从所述立壁到所述铁素体的外周部的铁素体露出长度以下。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的送电装置，其特征在于：

所述铁素体设置有朝第一主表面侧突出的凸部；

所述线圈配设成包围所述凸部的外周面；

在所述外周面与所述线圈的内周部之间设置有间隙，所述铁素体的所述第一主表面的一部分在该间隙处露出；并且

所述间隙的长度在位于所述铁素体的外周部侧的所述第一主表面的露出部分的长度以上。