JP2000114079A - 電磁誘導型コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定して電力を送電でき、かつ、小型化が可
能な電磁誘導型コネクタを提供する。 【解決手段】 両コア２１，３２の突き合わせ面（先端
面２１Ｃと先端面３２Ｅ、前面２１Ｄと先端面３２Ｄ）
同士は、一方が他方よりも広くなるように設定されてい
る。これにより、コネクタ１３，１４がクリアランスＣ
１の方向にずれて突き合わせられても、一方のコアの突
き合わせ面（先端面３２Ｅ、前面２１Ｄ）は、相手コア
の突き合わせ面（先端面２１Ｃ、先端面３２Ｄ）よりも
広いから、相手コアが一方のコアの突き合わせ面からは
み出ることなく接合されて、最低限の突き合わせ面積が
確保され、もって安定した電力の送電が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導を利用し
て電力を授受するコネクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のコネクタの一例として、実開平
６−４４３０１号公報に掲載された電気自動車充電用の
コネクタが知られている。このコネクタは、図１１及び
図１２に示すように、二次コイルユニット１を備えた二
次側コネクタ２に、一次コイルユニット３を備えた一次
側コネクタ４を嵌合することにより、両コイルユニット
１，３に備えた一次、二次の両コア１Ａ，３Ａが嵌合方
向で突き合わせ状態となり、磁気結合可能となってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に嵌合
部分には、嵌合方向と直交する方向にクリアランスが設
けられているから、両コネクタ２，４がずれて結合され
る場合がある。すると、両コア１Ａ，３Ａの対向面１
Ｂ，３Ｂ同士がずれて突き合わせ面積が減少し、磁気ヒ
ステリシス損が増して送電効率が低下する問題がある。
一方、最低限の突き合わせ面積を確保すべく両コア１
Ａ，３Ａを大きくすると、コネクタ全体が大きくなって
しまう。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、安定して電力を送電でき、かつ、小型化が可能な電
磁誘導型コネクタの提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、二次コイルユニットを備え
た二次側コネクタに、一次コイルユニットを備えた一次
側コネクタを嵌合することにより、両コイルユニットに
備えた一次、二次の両コアが嵌合方向で突き合わせ状態
となり、磁気結合可能となる電磁誘導型コネクタにおい
て、一方のコアのうち相手コアとの突き合わせ面を、そ
の相手コアの突き合わせ面よりも広く形成したところに
特徴を有する。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１記載の電
磁誘導型コネクタにおいて、一方のコアは円板部の中心
から円柱部を突出させてなると共に、他方のコアは円筒
部の一端を奥壁で閉塞してなり、円筒部の先端面と円板
部、及び、円柱部の先端面と奥壁とが突き合わされる構
成とされており、円板部は、円筒部分の先端面よりも広
く形成されているところに特徴を有する。

【０００７】

【発明の作用及び効果】＜請求項１の発明＞一次側コネ
クタと二次側コネクタとを嵌合すると、一次、二次の両
コアが嵌合方向で突き合わされて磁気結合可能となる。
ここで、嵌合方向と直交する方向のクリアランスによっ
てコネクタがずれた場合は、突き合わせ面に沿ってコア
同士がずれる。ところが、一方のコアの突き合わせ面
は、相手コアの突き合わせ面よりも広いから、相手コア
が一方のコアの突き合わせ面からはみ出ることなく接合
され、最低限の突き合わせ面積が確保される。これによ
り、一次側コネクタと二次側コネクタとの間で、安定し
て電力が送電される。しかも、一方のコアの突き合わせ
面だけを広くし、相手コアを大きくしなくて済むから、
相手コアを備えた一次側又は二次側のコネクタを小型軽
量化できる。

【０００８】＜請求項２の発明＞一次側コネクタと二次
側コネクタとを嵌合すると、一方のコアの円柱部の先端
面が他方のコアの奥壁に突き合わされ、かつ、一方のコ
アの円板部が他方のコアの円筒部の先端面に突き合わさ
れて磁気結合可能となる。ここで、嵌合方向と直交する
方向のクリアランスによってコネクタがずれても、円板
部は、円筒部の先端面よりも広く形成されているから、
円筒部が円板部からはみ出ることなく接合され、最低限
の突き合わせ面積が確保される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図１〜図９を参照して説明する。図１に示すように、
電気自動車ＥＶの車体外側部に例えば蓋１１にて開閉可
能な受容部１２が形成され、その内部には車両側コネク
タ１３が配されている。また、電源装置６０から延びた
充電ケーブル１５の先端には、電源側コネクタ１４が備
えられており、これら両コネクタ１３，１４によって、
本実施形態の電磁誘導型コネクタが構成されている。

【００１０】車両側コネクタ１３は、全体が図２に示さ
れており、アルミニウム合金製の二次ケース３０に二次
コイルユニット３１を保持して備えている。二次コイル
ユニット３１は、図３に示すように、二次コア３２及び
二次コイル３３からなる。二次コア３２はフェライト製
であって、図３に示すように円筒部３２Ａの一端を奥壁
３２Ｂによって閉塞した形状をなしている。また、二次
コア３２の奥壁３２Ｂの中心には、円筒部３２Ａの開放
口側に向けて円錐台突部３２Ｃが突設されている。そし
て、円筒部３２Ａの先端面３２Ｄと円錐台突部３２Ｃの
先端面３２Ｅが、本発明に係る相手コアとの突き合わせ
面をなしており、これらについては、後に詳しく述べ
る。

【００１１】二次コイル３３は二次ボビン３４に巻回さ
れて、前記二次コア３２の円筒部３２Ａの内周面に嵌着
されており、この二次ボビン３４の空芯部３４Ａに前記
一次コイル２２が嵌入される。また、二次コイル３３の
図示しないリード線は、二次コア３２の奥壁３２Ｂ及び
二次ケース３０の奥壁３２Ｂに形成した貫通孔３５Ａ，
３５Ｂを介して二次ケース３０の背面側に延ばされ、そ
こで電気自動車ＥＶのバッテリ（図示せず）を充電する
ための充電回路から延びた電線に接続されている。そし
て、二次コイル３３に誘導される高周波起電力を整流し
てそのバッテリが充電される。

【００１２】一方、電源側コネクタ１４は、図２に全体
が示されており、アルミニウム合金製の一次ケース１６
の前面に一次コイルユニット１７を保持して備えると共
に、その一次ケース１６の背面に樹脂カバー１８及び樹
脂ケース１９をネジ止めして備え、前記樹脂ケース１９
の後端から前記一次ケース１６の上面に亘ってハンドル
部２０が湾曲して差し渡された構造となっている。

【００１３】一次コイルユニット１７は、一次コア２１
及び一次コイル２２からなる。一次コア２１はフェライ
ト製であって、図４に示すように円板部２１Ａの前面２
１Ｄの中心から円柱部２１Ｂを突出させた形状をなして
いる。そして、円板部２１Ａの前面２１Ｄと円柱部２１
Ｂの先端面２１Ｃが、本発明に係る相手コアとの突き合
わせ面をなしており、これらについては後に詳しく述べ
る。

【００１４】一次コイル２２は、予め一次ボビン２３に
巻回されると共に外面をコイルカバー２４によって覆わ
れており、その一次コア２１の前記円柱部２１Ｂに嵌着
されている。そして、一次コイル２２から延びた図示し
ないリード線は、コア２１の円板部２１Ａ及び一次ケー
ス１６の奥面に形成した貫通孔２５Ａ，２５Ｂを介して
一次ケース１６の背面側に延び、充電ケーブル１５（図
１参照）を介して充電用電源装置６０に接続されてい
る。そして、充電用電源装置６０から一次コイル２２に
高周波電流を流して励磁することができる。また、前述
したように一次コイル２２は二次コイル３３の空芯部３
４Ａ内に嵌合されるようになっており、図６に示すよう
に、その空芯部３４Ａの内面と一次コイル２２（正確に
は、カバー２４）の外面との間には、クリアランスＣ１
が設けられている。

【００１５】さて、両コア２１，３２の突き合わせ面
（先端面２１Ｃと先端面３２Ｅ、前面２１Ｄと先端面３
２Ｄ）同士は、一方が他方よりも広くなるように設定さ
れている。即ち、図６に示すように、一次コア２１にお
ける円板部２１Ａの外径寸法Ｄ１は、前記二次コア３２
における円筒部３２Ａの外径寸法Ｄ２よりも大きく設定
されている。具体的には、円板部２１Ａの外径寸法Ｄ１
は、円筒部３２Ａの外径寸法Ｄ２に前記クリアランスＣ
１，Ｃ１を加えた寸法以上に大きく設定されている。ま
た、二次コア３２における円錐台突部３２Ｃの先端面３
２Ｅの径寸法Ｄ３は、一次コア２１における円柱部２１
Ｂの先端面２１Ｃの径寸法Ｄ４よりも大きく設定されて
いる。具体的には、先端面３２Ｅの径寸法Ｄ３は、先端
面２１Ｃの径寸法Ｄ４にやはり前記クリアランスＣ１，
Ｃ１を加えた寸法以上に大きく設定されている。

【００１６】本実施形態の構成は以上の通りであり、次
にその作用を説明する。電気自動車ＥＶの充電を行う場
合には、受容部１２の蓋１１を開放し、ここに収容され
た車両側コネクタ１３に電源側コネクタ１４を押しつけ
る。すると、一次コイル２２が二次コイル３３の空芯部
３４Ａ内に進入する。ここで、一次コイル２２と空芯部
３４Ａとの間には、クリアランスＣ１（図６参照）が設
けられているから、嵌合抵抗を受けずに容易に電源側コ
ネクタ１４を押し込める。そして、図７に示すように、
一次コイル２２が巻回された円柱部２１Ｂの先端面２１
Ｃが、二次コア３２における円錐台突部３２Ｃの先端面
３２Ｅに突き合わせされ、かつ、二次コア３２における
円筒部３２Ａの先端面３２Ｄが、一次コア２１における
円板部２１Ａの前面２１Ｄに突き合わされる。これによ
り、両コア２１，３２にて一次コイル２２及び二次コイ
ル３３を貫通する閉ループ状の磁気回路が構成される。

【００１７】この状態で、充電用電源装置６０の充電開
始スイッチをオン操作すると、一次コイル２２によって
励起された高周波磁束が、二次コイル３３に鎖交して起
電力を発生し、これにて電気自動車ＥＶの蓄電装置を充
電することができる。

【００１８】さて、電源側コネクタ１４と車両側コネク
タ１３とが前記クリアランスＣ１の範囲で嵌合方向と直
交する方向にずれた状態で結合される場合がある（図８
参照）。このとき、両コア２１，３２の突き合わせ面に
沿って一次コア２１がずれる。ところが、一次コア２１
における円板部２１Ａの径寸法Ｄ１は、二次コア３２に
おける円筒部３２Ａの先端面３２Ｄの径寸法Ｄ２にクリ
アランスＣ１，Ｃ１を加えた寸法以上に大きく設定して
あるから、図８に示すように、円筒部３２Ａの先端面３
２Ｄが円板部２１Ａの前面２１Ｄからはみ出ることなく
接合される。また、二次コア３２における円錐台突部３
２Ｃの先端面３２Ｅの径寸法Ｄ３は、一次コア２１にお
ける円柱部２１Ｂの先端面２１Ｃの径寸法Ｄ４にクリア
ランスＣ１，Ｃ１を加えた寸法以上に大きく設定してあ
るから、同図に示すように、円柱部２１Ｂの先端面２１
Ｃが、円錐台突部３２Ｃの先端面３２Ｅからはみ出るこ
となく接合される。これらにより、最低限の突き合わせ
面積が確保される。

【００１９】従って、この状態で、充電開始スイッチを
オン操作しても、一次コイル２２によって励起された高
周波磁束が、前述した正規のコネクタ結合状態と同じよ
うに、二次コイル３３に鎖交して起電力を発生する。

【００２０】このように本実施形態によれば、電源側コ
ネクタ１４と車両側コネクタ１３との間で、安定して電
力が送電される。また、一次コア２１の円板部２１Ａだ
けを広くし、二次コア３２の円筒部３２Ａは大きくしな
くて済むから、車両側コネクタ１３を小型軽量化にする
ことができる。

【００２１】＜他の実施形態＞本発明は、前記実施形態
に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するよ
うな実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、
下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実
施することができる。

【００２２】（１）前記実施形態では、円板部２１Ａの
外径Ｄ１を円筒部３２Ａの外径Ｄ２よりも大きくしてあ
るが、円筒部３２Ａの外径Ｄ２を円板部２１Ａの外径Ｄ
１よりも大きくしてもよい。但し、円板部２１Ａの厚さ
寸法の方が、円筒部３２Ａの長さ寸法よりも小さいか
ら、前記実施形態のように円板部２１Ａの外径Ｄ１を大
きくする方が一次、二次の両コア全体の体積を小さくす
ることができる。

【００２３】（２）前記実施形態では、両コイルユニッ
ト自体に断面円形の凹凸嵌合部を備えたものを例示した
が、例えば、コネクタのケース同士に凹凸嵌合部があ
り、両コイルユニット同士は嵌合されずに突き合わされ
るだけのものに本発明を適用してもよい。その例とし
て、図１０に示すように、同図の矢印の方向で一次側コ
ネクタのケース（図示せず）と、二次側コネクタのケー
ス（図示せず）とが嵌合されるようになっており、各ケ
ースにＣ字型のコア５０，５１を備え、各コア５０，５
１に備えた先端面５０Ａ，５１Ａ同士を突き合わせる構
成のものに本発明を適用してもよい。この場合、例え
ば、一方のコア５０の先端面５０Ａを、他方のコア５１
の先端面５１Ａよりも広くすればよい。

【００２４】（３）前記実施形態では、電気自動車を充
電するためのコネクタに本発明を適用した例を示した
が、それ以外に例えば自動車のパワーウィンドウ用の動
力モータに電力を供給するために、車体本体に備えた交
流回路の出力線の端末に一次コイルユニットを備えると
共に、自動車のドアに内蔵した前記動力モータの入力線
の端末に二次コイルユニットを備え、自動車の組立時に
両コイルユニットを結合する構成のコネクタにも適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る充電システムを示す
概略的な斜視図

【図２】車両側コネクタと電源側コネクタの斜視図

【図３】車両側コネクタの分解斜視図

【図４】電源側コネクタの分解斜視図

【図５】一次コイルユニットの分解側断面図

【図６】両コイルユニットを示す側断面図

【図７】両コアを接合した状態の側断面図

【図８】両コアがずれて接合された状態を示す側断面図

【図９】両コネクタ，の離脱状態を示す側断面図

【図１０】（Ａ）変形例に係る両コイルユニットを示す
側断面図 （Ｂ）その両コイルユニットがずれて突き合わされた状
態を示す側断面図

【図１１】従来のコネクタを示す斜視図

【図１２】その側断面図

【符号の説明】

１３…車両側コネクタ（二次側コネクタ） １４…電源側コネクタ（二次側コネクタ） １７…一次コイルユニット ２１…一次コア ２１Ａ…円板部 ２１Ｂ…円柱部 ２１Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ…先端面（突き合わせ面） ２１Ｄ…前面（突き合わせ面） ３１…二次コイルユニット ３２…二次コア ３２Ａ…円筒部 ３２Ｂ…奥壁 ５０，５１…コア ５０Ａ，５１Ａ…先端面（突き合わせ面） ＥＶ…電気自動車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 九鬼 平次 愛知県名古屋市南区菊住一丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 (72)発明者 嶋田 俊郎 愛知県名古屋市南区菊住一丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 (72)発明者 岩元 富夫 愛知県名古屋市南区菊住一丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 (72)発明者 陳 登 愛知県名古屋市南区菊住一丁目７番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 FA03 FA06 GB08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次コイルユニットを備えた二次側コネ
   クタに、一次コイルユニットを備えた一次側コネクタを
   嵌合することにより、両コイルユニットに備えた一次、
   二次の両コアが嵌合方向で突き合わせ状態となり、磁気
   結合可能となる電磁誘導型コネクタにおいて、 一方のコアのうち相手コアとの突き合わせ面を、その相
   手コアの突き合わせ面よりも広く形成したことを特徴と
   する電磁誘導型コネクタ。
2. 【請求項２】 前記一方のコアは円板部の中心から円柱
   部を突出させてなると共に、前記他方のコアは円筒部の
   一端を奥壁で閉塞してなり、 前記円筒部の先端面と前記円板部、及び、前記円柱部の
   先端面と前記奥壁とが突き合わされる構成とされてお
   り、 前記円板部は、前記円筒部分の開放端面よりも広く形成
   されていることを特徴とする請求項１記載の電磁誘導型
   コネクタ。