特開 2018-190781 車両用磁性部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-190781(P2018-190781A)

(43)【公開日】2018年11月29日

(54)【発明の名称】車両用磁性部品

(51)【国際特許分類】

   H01F 38/14 20060101AFI20181102BHJP

   H01F 27/36 20060101ALI20181102BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20181102BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20181102BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20181102BHJP

【ＦＩ】

   H01F38/14

   H01F27/36 B

   B60M7/00 X

   B60L5/00 B

   B60L11/18 C

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2017-89925(P2017-89925)

(22)【出願日】2017年4月28日

(71)【出願人】

【識別番号】308013436

【氏名又は名称】小島プレス工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中根 俊介

(72)【発明者】

【氏名】藏本 公貴

(72)【発明者】

【氏名】田端 隆伸

(72)【発明者】

【氏名】東山 在徳

(72)【発明者】

【氏名】湯浅 浩章

(72)【発明者】

【氏名】常川 知恵美

【テーマコード（参考）】

5E058

5H105

5H125

【Ｆターム（参考）】

5E058CC13

5E058CC15

5E058DB03

5H105BA09

5H105BB05

5H105CC07

5H105CC19

5H105DD10

5H105EE15

5H125AA01

5H125AC26

5H125FF15

(57)【要約】

【課題】本発明は、非接触電力伝送コイルと共に用いられる磁性部品を適切な形状および大きさにすると共に、磁性部品における電力損失を低下させることを目的とする。
【解決手段】送電コイルユニットは、矩形の平坦な周回形状に形成された送電コイル１８に重なる４つの平坦な磁性体部２４を備えている。磁性体部２４は、送電コイル１８の角に対応する位置に配置されている。各磁性体部２４は、送電コイル１８の中心から、送電コイル１８の角に向かう方向に伸びる仮想線に関して対称な形状を有する一対の磁性体片１４を備えており、送電コイル１８の内側から外側に及んでいる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平坦な周回形状に形成された非接触電力伝送コイルに重なる複数の平坦な磁性体部を備え、
前記複数の磁性体部は、
前記非接触電力伝送コイルの周回方向に沿った複数の位置で、前記非接触電力伝送コイルに重ねて配置されており、
各前記磁性体部は、
前記非接触電力伝送コイルの内側から外側に及んでいることを特徴とする車両用磁性部品。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用磁性部品において、
各前記磁性体部は、
前記非接触電力伝送コイルの内側から外側に伸びる仮想線に関して対称な形状を有する一対の磁性体片を備えることを特徴とする車両用磁性部品。

【請求項3】

請求項１に記載の車両用磁性部品において、
前記非接触電力伝送コイルは、多角形の周回形状を有しており、
各前記磁性体部は、
前記多角形の角に対応する位置に配置されており、
前記非接触電力伝送コイルの内側から、前記多角形の角に向かう方向に伸びる仮想線に関して対称な形状を有する一対の磁性体片を備えることを特徴とする車両用磁性部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用磁性部品に関し、特に、非接触電力伝送コイルと共に用いられる部品に関する。

【背景技術】

【0002】

外部充電装置が搭載された電気自動車、ハイブリッド自動車等の電動車両が広く用いられている。外部充電装置には、商用電源コンセントから電力を取得するものが実用化されている。その他、一般家庭、公共施設、娯楽施設等における駐車場やサービスステーションに設けられた電力供給装置によって非接触給電を行うものが提案されている。

【0003】

以下の特許文献１に見られるように、非接触給電用の電力供給装置には、電力伝送用の電磁界を発生する送電コイルが設けられている。他方、電動車両には、電力伝送用の電磁界を受信する受電コイルが設けられている。電力供給装置から電動車両には、送電コイル側の回路と受電コイル側の回路との共鳴によって電力が伝送される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１０／０７４１０６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非接触給電用の送電コイルおよび受電コイル（以下、これらを併せて非接触電力伝送コイルという。）には、導線を平面状に周回させたものがある。図６には、導線４４を矩形状に周回させた非接触電力伝送コイル４０の例が示されている。導線４４は内側の一端Ｓから始まって１周する毎に１ピッチだけ外側を周回し外側の他端Ｅに至る。導線４４が周回する領域は、中心が欠損した矩形状となっている。非接触電力伝送コイル４０には、漏れ磁束を低減して伝送電力を増加させるため、導線４４が周回する領域に対向する磁性体板４２が配置されている。図６には、非接触電力伝送コイル４０と磁性体板４２とが直接重ねられた模式図が示されているが、実際には、プラスチック樹脂等の絶縁体で形成されたボビンに非接触電力伝送コイル４０が固定され、ボビンを挟んで非接触電力伝送コイル４０と磁性体板４２とが重ねられることが多い。

【0006】

磁性体板としては、様々な形状および大きさのものが製造されているものの、非接触電力伝送コイルの形状または大きさによっては、磁性体板の製造が困難となって製造コストが増加することがある。そこで、磁性体の小片を組み合わせて所望の形状および大きさの磁性体板を形成することも考えられる。しかし、磁性体の小片間にギャップが形成され、電力損失が増加してしまうことがある。

【0007】

本発明は、非接触電力伝送コイルと共に用いられる磁性部品を適切な形状および大きさにすると共に、磁性部品における電力損失を低下させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、平坦な周回形状に形成された非接触電力伝送コイルに重なる複数の平坦な磁性体部を備え、前記複数の磁性体部は、前記非接触電力伝送コイルの周回方向に沿った複数の位置で、前記非接触電力伝送コイルに重ねて配置されており、各前記磁性体部は、前記非接触電力伝送コイルの内側から外側に及んでいることを特徴とする。

【0009】

望ましくは、各前記磁性体部は、前記非接触電力伝送コイルの内側から外側に伸びる仮想線に関して対称な形状を有する一対の磁性体片を備える。

【0010】

望ましくは、前記非接触電力伝送コイルは、多角形の周回形状を有しており、各前記磁性体部は、前記多角形の角に対応する位置に配置されており、前記非接触電力伝送コイルの内側から、前記多角形の角に向かう方向に伸びる仮想線に関して対称な形状を有する一対の磁性体片を備える。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、非接触電力伝送コイルと共に用いられる磁性部品を適切な形状および大きさにすると共に、磁性部品における電力損失を低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】送電コイルユニットの分解斜視図である。

【図2】４対の磁性体片の平面図である。

【図3】磁性体片の形状を導出する過程を例示する図である。

【図4】送電コイルおよび各磁性体片を示す図である。

【図5】送電コイルと磁性体片とが重なる部分における断面を模式的に示す図である。

【図6】導線を矩形状に周回させた非接触電力伝送コイルの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１には、非接触給電用の電力供給装置に用いられる送電コイルユニット１０の分解斜視図が示されている。送電コイルユニット１０は、電気回路筐体１２、磁性体片１４、ボビン１６、送電コイル１８、および樹脂カバー２０を備えている。ボビン１６は、プラスチック樹脂等によって形成され、表面および裏面を必要に応じて凹ませ、あるいは突出させた形状を有している。ボビン１６には、平坦な矩形状に導線を周回させた送電コイル１８を受け入れるコイル溝２２が形成されている。送電コイル１８は、コイル溝２２に受け入れられた状態でボビン１６に固定される。

【0014】

電気回路筐体１２には、非接触給電を行うための電気回路が収容されている。電気回路筐体１２の上面の四隅のそれぞれには、一対の磁性体片１４が固定される。磁性体片１４は、フェライト、パーマロイ、鉄等の磁性材料によって平坦な板状に形成されている。電気回路筐体１２の上方がボビン１６で覆われることで、送電コイル１８の四隅のそれぞれに、ボビン１６を挟んで一対の磁性体片１４が対向する。

【0015】

送電コイル１８が固定されたボビン１６によって４対の磁性体片１４および電気回路筐体１２が覆われ、さらに、樹脂カバー２０によってボビン１６の上方が覆われることで、送電コイルユニット１０が組み立てられる。

【0016】

送電コイルユニット１０は、例えば、駐車場に配置される。非接触給電が可能な電動車両が送電コイルユニット１０の上方に停止することで、電動車両に搭載された受電コイルに送電コイル１８が対向し、送電コイル１８から受電コイルに非接触給電が行われる状態となる。

【0017】

図２には４対の磁性体片１４の平面図が示されている。４対の磁性体片１４は、送電コイルの周回方向に沿った４つの位置で、送電コイルに重ねて配置されている。すなわち、送電コイルの内側から送信コイルの四隅のそれぞれに向かう方向に一対の磁性体片１４が延伸し、各磁性体片１４は、送電コイルの内側から外側に及んでいる。１つの磁性体部２４としての一対の磁性体片１４は、中心Ｏから外側方向に伸びる仮想線２６に関して対称な形状を有している。仮想線２６に関して対称な一対の磁性体片１４の間にはギャップが設けられている。

【0018】

各磁性体片１４の形状は、例えば、図３（ａ）〜（ｄ）に示される過程を経て導かれる。すなわち、（ａ）矩形の磁性体板２８の中心に八角形の穴３０を設ける過程。（ｂ）八角形の穴３０の各頂点から外側方向に伸びる分割線３２で、磁性体板２８を分割する過程。なお、各分割線３２の方向は各頂点を二等分する線の方向である。（ｃ）磁性体板２８の各辺の中央に二等辺三角形状の切れ込み３４を設ける過程。（ｄ）各磁性体片１４に製造工程用または取り付け用の穴３６を設ける過程。

【0019】

図４には、送電コイル１８と各磁性体片１４とが重ねて示されている。各磁性体片１４はボビン１６を介して送電コイル１８と重なっているため、図４では各磁性体片１４が破線によって示されている。

【0020】

図５には、送電コイル１８と磁性体片１４とが重なる部分における断面が模式的に示されている。送電コイル１８の近傍には送電コイル１８を囲む磁束３８が発生し、この磁束３８が磁性体片１４によって形成される磁路を通る。磁性体片１４は空気よりも透磁率が大きいため、磁性体片１４内に磁束が集中する。

【0021】

このような構成によれば、送電コイル１８の四隅のそれぞれにおいて、磁性体片１４による磁路が形成される。一般に、矩形のコイルの四隅近傍では直線区間よりも磁束が広がり易い。本実施形態に係る送電コイルユニット１０では、送電コイル１８の四隅に対応する位置に磁性体片１４が配置されているため、送電コイル１８の四隅付近において磁性体片１４に磁束が集中する。これによって、漏れ磁束が低減され受電コイルへの伝送電力が増加する。

【0022】

また、送電コイル１８の周りに発生する磁束には、送電コイル１８を形成する導線の周囲を回る向きのものが多い。したがって、一対の磁性体片１４が形成するギャップを横切る磁束は少ないため、ギャップによって生じる電磁気的な損失が低減される。さらに、磁性体片１４は、送電コイル１８の四隅に対応する位置に配置されるのみであるため各磁性体片１４が小型となる。また、送電コイル１８の四隅においてギャップに関して対称な形状とされているため各磁性体片１４が同一の形状となり、必要な部品の種類が少なくなる。

【0023】

上記では、導線を矩形状に周回させた送電コイルについて説明したが、送電コイルは、その他の多角形状に周回させたものであってもよい。この場合、図３に示された過程と同様の過程によって、各磁性体片の形状が導かれる。例えば、送電コイルが、正ｎ角形状（ｎは３以上の整数）に周回させたものである場合、次の（ｉ）〜（ｉｖ）の過程によって各磁性体片の形状が導かれる。（ｉ）正ｎ角形の磁性体板の中心に２ｎ角形の穴を設ける過程。（ｉｉ）２ｎ角形の穴の各頂点から外側方向に伸びる分割線で、磁性体板を分割する過程。（ｉｉｉ）磁性体板の各辺の中央に切れ込みを設ける過程。および（ｉｖ）各磁性体片に製造工程用または取り付け用の穴を設ける過程。

【0024】

なお、上記では、送電コイルに用いられる磁性体片について説明したが、磁性体片は受電コイルに対して用いてもよい。

【符号の説明】

【0025】

１０ 送電コイルユニット、１２ 電気回路筐体、１４ 磁性体片、１６ ボビン、１８ 送電コイル、２０ 樹脂カバー、２２ コイル溝、２４ 磁性体部、２６ 仮想線、２８，４２ 磁性体板、３０ 八角形の穴、３２ 分割線、３４ 切れ込み、３６ 製造工程または取り付け用の穴、３８ 磁束、４０ 非接触電力伝送コイル、４４ 導線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】