[go: up one dir, main page]

JP7628246B2 - Power supply device - Google Patents

Power supply device Download PDF

Info

Publication number
JP7628246B2
JP7628246B2 JP2021053692A JP2021053692A JP7628246B2 JP 7628246 B2 JP7628246 B2 JP 7628246B2 JP 2021053692 A JP2021053692 A JP 2021053692A JP 2021053692 A JP2021053692 A JP 2021053692A JP 7628246 B2 JP7628246 B2 JP 7628246B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
power supply
shield member
coil
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021053692A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022150893A (en
Inventor
一郎 村山
隆晴 竹下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
APERD CORPORATION
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
APERD CORPORATION
Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by APERD CORPORATION, Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical APERD CORPORATION
Priority to JP2021053692A priority Critical patent/JP7628246B2/en
Publication of JP2022150893A publication Critical patent/JP2022150893A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7628246B2 publication Critical patent/JP7628246B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Description

本発明は、ワイヤレスで給電を行う給電装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that supplies power wirelessly.

近年、電気自動車(EV)や自動搬送車(AGV)等に搭載されたバッテリに給電するシステムとして、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス給電(非接点型給電)が採用されている。 In recent years, wireless power supply (non-contact power supply) that does not require power cords or power transmission cables has been adopted as a system for supplying power to batteries installed in electric vehicles (EVs) and automated guided vehicles (AGVs).

例えば特許文献1には、電磁共鳴を利用する給電装置が開示されている。給電装置は、給電設備に設けられた給電部と、車両に搭載された受電部とを備える。 For example, Patent Document 1 discloses a power supply device that uses electromagnetic resonance. The power supply device includes a power supply unit provided in the power supply equipment and a power receiving unit mounted on the vehicle.

給電部は、電源からの高周波電力が供給される給電側コイルユニットを備える。給電側コイルユニットは、給電側コイルと、この給電側コイルが巻回された給電側コアと、給電側コイル及び給電側コアを収容する給電側シールドケースと、を備える。 The power supply unit includes a power supply coil unit to which high-frequency power is supplied from a power source. The power supply coil unit includes a power supply coil, a power supply core around which the power supply coil is wound, and a power supply shield case that houses the power supply coil and the power supply core.

給電側シールドケースは、銅やアルミを用いた金属シールドから構成されている。給電側シールドケースは、給電側コイルが巻回された給電側コアの一部を覆う底壁と、底壁の周縁から立設する立壁とを備え、一部が開口された箱型に構成されている(同文献の段落0021参照)。 The power supply side shield case is made of a metal shield using copper or aluminum. The power supply side shield case has a bottom wall that covers a part of the power supply side core around which the power supply side coil is wound, and a standing wall that stands up from the periphery of the bottom wall, and is configured in a box shape with a part open (see paragraph 0021 of the same document).

受電部は、受電側コイルユニットを備える。受電側コイルユニットは、給電側コイルと電磁共鳴する受電側コイルと、この受電側コイルが巻回された受電側コアと、受電側コイル及び受電側コアを収容する受電側シールドケースと、を備える。 The power receiving section includes a power receiving coil unit. The power receiving coil unit includes a power receiving coil that electromagnetically resonates with the power supply coil, a power receiving core around which the power receiving coil is wound, and a power receiving shield case that houses the power receiving coil and the power receiving core.

受電側シールドケースは、給電側シールドケースと同様に、金属シールドから構成されている。受電側シールドケースは、受電側コイルの一部を覆う底壁と、底壁の周縁から立設する立壁とを備え、一部が開口された箱型に構成されている(同文献の段落0027参照)。 The power-receiving shield case, like the power-feeding shield case, is made of a metal shield. The power-receiving shield case has a bottom wall that covers part of the power-receiving coil and a standing wall that stands upright from the periphery of the bottom wall, and is configured in a box shape with a part open (see paragraph 0027 of the same document).

特開2014-179438号公報JP 2014-179438 A

従来の給電装置において、給電側シールドケース及び受電側シールドケースは、一部が開口した構成であることから、給電側コイルの一部及び受電側コイルの一部が各シールドケースから露出した状態となる。このため、各コイルの露出部分から漏れ磁束が生じ、電力の伝送効率の低下を招いていた。 In conventional power supply devices, the power supply shield case and the power receiving shield case are partially open, so that part of the power supply coil and part of the power receiving coil are exposed from each shield case. This causes leakage flux from the exposed parts of each coil, resulting in a decrease in power transmission efficiency.

本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであり、給電装置の漏れ磁束を低減させることを技術的課題とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its technical objective is to reduce leakage magnetic flux in power supply devices.

本発明は上記の課題を解決するためのものであり、給電コイルと、受電コイルと、前記給電コイルが巻回される第一コアと、前記受電コイルが巻回される第二コアと、前記給電コイルの全周及び前記受電コイルの全周を被覆するシールド部材と、を備える給電装置であって、前記シールド部材は、導電体と、絶縁体とを備え、前記導電体は、互いに対向するように配置される、第一端部及び第二端部を有し、前記絶縁体は、前記第一端部と前記第二端部との間に配されることを特徴とする。 The present invention is intended to solve the above problems, and provides a power supply device including a power supply coil, a power receiving coil, a first core around which the power supply coil is wound, a second core around which the power receiving coil is wound, and a shielding member that covers the entire circumference of the power supply coil and the entire circumference of the power receiving coil, the shielding member including a conductor and an insulator, the conductor having a first end and a second end that are arranged to face each other, and the insulator being disposed between the first end and the second end.

かかる構成によれば、第一コアに巻回された給電コイルの全周及び第二コアに巻回された受電コイルの全周をシールド部材によって被覆することで、各コイル及び各コアの露出をなくし、給電装置の漏れ磁束を低減させることができる。また、シールド部材に係る第一端部と第二端部とが導通しないように絶縁体によって絶縁することで、給電時に導電体に生じる渦電流を抑制することができる。以上により、給電装置による電力の伝送効率を向上させることが可能となる。 According to this configuration, by covering the entire circumference of the power supply coil wound around the first core and the entire circumference of the power receiving coil wound around the second core with a shielding material, it is possible to eliminate exposure of each coil and each core and reduce leakage flux of the power supply device. In addition, by insulating the first end and second end of the shielding material with an insulator so that they are not conductive, it is possible to suppress eddy currents that occur in the conductor when power is supplied. As a result, it is possible to improve the power transmission efficiency of the power supply device.

上記の給電装置は、前記第一コア又は前記第二コアを給電可能な位置に案内するためのガイド部を備えていてもよい。このガイド部によって、各コイル及び各コアを給電可能な位置に精度良く配することが可能となる。 The power supply device may include a guide portion for guiding the first core or the second core to a position where power can be supplied. This guide portion makes it possible to precisely position each coil and each core at a position where power can be supplied.

本発明によれば、給電装置の漏れ磁束を低減させることができる。 The present invention makes it possible to reduce leakage magnetic flux from the power supply device.

給電装置の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a power supply device. 給電装置の磁界結合部を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a magnetic field coupling portion of the power supply device. 図2のIII-III矢視線に係る断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2. 図2のIV-IV矢視線に係る断面図である。4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2. シールド部材の平面図である。FIG. 他の実施形態に係る給電装置の磁界結合部を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a magnetic field coupling portion of a power supply device according to another embodiment. 図6のVII-VII矢視線に係る断面図である。7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6. 他の実施形態に係る給電装置の磁界結合部を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a magnetic field coupling portion of a power supply device according to another embodiment. 他の実施形態に係る給電装置の磁界結合部を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a magnetic field coupling portion of a power supply device according to another embodiment. 他の実施形態に係る給電装置の磁界結合部を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a magnetic field coupling portion of a power supply device according to another embodiment. 他の実施形態に係る給電装置の磁界結合部を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a magnetic field coupling portion of a power supply device according to another embodiment. 他の実施形態に係る給電装置の磁界結合部を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a magnetic field coupling portion of a power supply device according to another embodiment. 漏れインダクタンスの測定結果を示すグラフである。13 is a graph showing measurement results of leakage inductance. 励磁インダクタンスの測定結果を示すグラフである。13 is a graph showing measurement results of excitation inductance.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図1乃至図5は、本発明に係る給電装置の一実施形態を示す。本実施形態では、磁界結合型の給電装置を例示する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Figs. 1 to 5 show an embodiment of a power supply device according to the present invention. In this embodiment, a magnetic field coupling type power supply device is illustrated.

給電装置は、例えば電気自動車(EV)、自動搬送車(AGV)等の充電システムに利用することができる。これに限らず、給電装置は、他の電力供給システムに利用することが可能である。本実施形態では、一例として、給電装置が自動搬送車の充電システムに使用された場合について説明する。 The power supply device can be used in charging systems for electric vehicles (EVs), automated guided vehicles (AGVs), and the like. However, the power supply device can also be used in other power supply systems. In this embodiment, as an example, a case where the power supply device is used in a charging system for an automated guided vehicle will be described.

図1に示すように、給電装置1は、充電ステーションに備えられる一次回路としての給電部2と、自動搬送車に備えられる二次回路としての受電部3と、磁界結合によって給電部2から受電部3への電力の伝送を可能にする磁界結合部4と、を備える。 As shown in FIG. 1, the power supply device 1 includes a power supply unit 2 as a primary circuit provided in the charging station, a power receiving unit 3 as a secondary circuit provided in the automated guided vehicle, and a magnetic field coupling unit 4 that enables the transmission of power from the power supply unit 2 to the power receiving unit 3 by magnetic field coupling.

給電部2は、例えば電源5及びスイッチング回路6を備える。スイッチング回路6は、例えば四個のスイッチング素子7a及びダイオード7bを含むHブリッジ回路と、キャパシタ7cとにより構成される。給電部2は、電源5により印加される直流電圧をスイッチング回路6によって方形波交流電圧に変換する。 The power supply unit 2 includes, for example, a power source 5 and a switching circuit 6. The switching circuit 6 is configured with, for example, an H-bridge circuit including four switching elements 7a and a diode 7b, and a capacitor 7c. The power supply unit 2 converts the DC voltage applied by the power source 5 into a square wave AC voltage by the switching circuit 6.

受電部3は、例えば整流回路8及び二次電池としてのバッテリ10を備える。整流回路8は、共振キャパシタ9aをそれぞれ並列に接続した四個のダイオード9bと、平滑キャパシタ9cとにより構成される。受電部3は、給電部2から伝送される交流電圧を整流回路8によって直流電圧に変換し、バッテリ10の充電を行う。 The power receiving unit 3 includes, for example, a rectifier circuit 8 and a battery 10 as a secondary battery. The rectifier circuit 8 is composed of four diodes 9b each connected in parallel with a resonant capacitor 9a, and a smoothing capacitor 9c. The power receiving unit 3 converts the AC voltage transmitted from the power supply unit 2 to a DC voltage using the rectifier circuit 8, and charges the battery 10.

図2乃至図4に示すように、磁界結合部4は、給電部2に接続される給電コイル11と、給電コイル11が巻回される第一コア12と、受電部3に接続される受電コイル13と、受電コイル13が巻回される第二コア14と、漏れ磁束を抑制するためのシールド部材15a,15bと、を備える。 As shown in Figures 2 to 4, the magnetic field coupling unit 4 includes a power supply coil 11 connected to the power supply unit 2, a first core 12 around which the power supply coil 11 is wound, a power receiving coil 13 connected to the power receiving unit 3, a second core 14 around which the power receiving coil 13 is wound, and shield members 15a and 15b for suppressing leakage magnetic flux.

給電コイル11及び受電コイル13は、絶縁電線により構成されており、所定の巻数で各コア12,14に巻回されている。 The power supply coil 11 and the power receiving coil 13 are made of insulated wire and are wound around each core 12, 14 with a predetermined number of turns.

第一コア12及び第二コア14は、例えばフェライト等の磁性体により構成される。各コア12,14は、平面視においてU字形状に構成されている。第一コア12は、一対の直線部16と、直線部16同士を繋ぐ連結部17とを有する。同様に、第二コア14は、一対の直線部18と、直線部18同士を繋ぐ連結部19とを有する。各コア12,14の各直線部16,18は、その突出端部に端面16a,18aを有する。 The first core 12 and the second core 14 are made of a magnetic material such as ferrite. Each core 12, 14 is U-shaped in plan view. The first core 12 has a pair of straight portions 16 and a connecting portion 17 that connects the straight portions 16 together. Similarly, the second core 14 has a pair of straight portions 18 and a connecting portion 19 that connects the straight portions 18 together. Each straight portion 16, 18 of each core 12, 14 has an end face 16a, 18a at its protruding end.

図4に示すように、各コア12,14の断面は、矩形状に構成されているが、この形状に限定されるものではない。各コア12,14は、各々、矩形状の各辺に対応して、第一面12a,14a、第二面12b,14b、第三面12c,14c及び第四面12d,14dを有する。 As shown in FIG. 4, the cross section of each core 12, 14 is rectangular, but is not limited to this shape. Each core 12, 14 has a first surface 12a, 14a, a second surface 12b, 14b, a third surface 12c, 14c, and a fourth surface 12d, 14d, which correspond to each side of the rectangle.

シールド部材15a,15bは、給電コイル11及び第一コア12を被覆する第一シールド部材15aと、受電コイル13及び第二コア14を被覆する第二シールド部材15bとを含む。 The shielding members 15a and 15b include a first shielding member 15a that covers the power supply coil 11 and the first core 12, and a second shielding member 15b that covers the power receiving coil 13 and the second core 14.

図3及び図4に示すように、各シールド部材15a,15bは、導電体20と、絶縁体21とを備える。導電体20は、例えば金属箔、金属シート等により構成される。導電体20に用いられる金属の例としては、アルミニウム、銅等が挙げられる。 As shown in Figs. 3 and 4, each shield member 15a, 15b includes a conductor 20 and an insulator 21. The conductor 20 is made of, for example, a metal foil, a metal sheet, etc. Examples of metals used for the conductor 20 include aluminum, copper, etc.

絶縁体21は、絶縁性の接着材を導電体20に塗布すること、あるいは絶縁性を有するポリウレタン等の樹脂シートや樹脂膜を導電体20に張り付けること等により、絶縁体21と一体に構成される。 The insulator 21 is formed integrally with the conductor 20 by applying an insulating adhesive to the conductor 20, or by attaching an insulating resin sheet or film such as polyurethane to the conductor 20.

図5は、各コイル11,13及び各コア12,14に取り付けられる前のシールド部材15a,15bを示す。各シールド部材15a,15bの導電体20は、平面視において矩形状に構成されるが、この形状に限定されず、他の形状を有していてもよい。導電体20は、第一端部20aと、第二端部20bを有する。各端部20a,20bは、絶縁体21によって、その表裏両面及び端面が被覆されている。 Figure 5 shows the shield members 15a, 15b before being attached to each coil 11, 13 and each core 12, 14. The conductor 20 of each shield member 15a, 15b is configured to be rectangular in a plan view, but is not limited to this shape and may have other shapes. The conductor 20 has a first end 20a and a second end 20b. Both the front and back sides and the end faces of each end 20a, 20b are covered with an insulator 21.

図4に示すように、各シールド部材15a,15bが各コア12,14に取り付けられた状態において、導電体20の第一端部20aと第二端部20bとは、互いに重なり合っている。この状態において、第一端部20aと第二端部20bは、その厚さ方向又は各コイル11,13の径方向において対向している。絶縁体21は、この対向する第一端部20aと第二端部20bの間に位置して両者を絶縁する。 As shown in FIG. 4, when each shield member 15a, 15b is attached to each core 12, 14, the first end 20a and the second end 20b of the conductor 20 overlap each other. In this state, the first end 20a and the second end 20b face each other in the thickness direction or the radial direction of each coil 11, 13. The insulator 21 is located between the opposing first end 20a and second end 20b to insulate them from each other.

この状態において、給電コイル11は、その全周が第一シールド部材15aによって被覆されている。また、給電コイル11が巻回された第一コア12の第一面12a乃至第四面12dの全てが第一シールド部材15aによって被覆されている。受電コイル13は、その全周が第二シールド部材15bによって被覆されている。また、受電コイル13が巻回された第二コア14は、第一面14a乃至第四面14dの全てが第二シールド部材15bによって被覆されている。 In this state, the entire circumference of the power supply coil 11 is covered by the first shield member 15a. In addition, the first surface 12a to the fourth surface 12d of the first core 12 around which the power supply coil 11 is wound are all covered by the first shield member 15a. The power receiving coil 13 is covered by the second shield member 15b all around. In addition, the second core 14 around which the power receiving coil 13 is wound is covered by the second shield member 15b all around which the first surface 14a to the fourth surface 14d of the second core 14 are all covered by the second shield member 15b.

なお、第一コア12における直線部16の端面16aには、第一シールド部材15aが重ねられていない。また、第二コア14における直線部18の端面18aには、第二シールド部材15bが重ねられていない。 The first shield member 15a is not overlapped on the end face 16a of the straight portion 16 of the first core 12. The second shield member 15b is not overlapped on the end face 18a of the straight portion 18 of the second core 14.

バッテリ10の充電が必要となった場合、給電コイル11、第一コア12、受電コイル13及び第二コア14は、給電が可能となる位置(以下、「給電位置」という)に配される。図2及び図3は、給電位置に配された各コイル11,13及び各コア12,14を示している。 When it becomes necessary to charge the battery 10, the power supply coil 11, the first core 12, the power receiving coil 13, and the second core 14 are arranged in positions where power can be supplied (hereinafter referred to as "power supply positions"). Figures 2 and 3 show the coils 11, 13 and the cores 12, 14 arranged in the power supply positions.

給電位置において、第二コア14における直線部18の端面18aは、第一コア12における直線部16の端面16aと対向している。本実施形態において、第二コア14の端面18aは、第一コア12の端面16aと接触しているが、この構成に限定されない。給電が可能である限り、第二コア14の端面18aは、給電位置において第一コア12の端面16bから離間されてもよい。 In the power supply position, the end face 18a of the straight portion 18 in the second core 14 faces the end face 16a of the straight portion 16 in the first core 12. In this embodiment, the end face 18a of the second core 14 contacts the end face 16a of the first core 12, but this configuration is not limited. As long as power supply is possible, the end face 18a of the second core 14 may be separated from the end face 16b of the first core 12 in the power supply position.

以上説明した本実施形態に係る給電装置1によれば、給電コイル11の全周及び受電コイル13の全周をシールド部材15a,15bによって被覆することで、給電コイル11及び受電コイル13の露出をなくすことができる。これにより、給電装置1の漏れ磁束を低減させることが可能となる。 According to the power supply device 1 according to the present embodiment described above, the entire circumference of the power supply coil 11 and the entire circumference of the power receiving coil 13 are covered with the shielding members 15a and 15b, so that the power supply coil 11 and the power receiving coil 13 are not exposed. This makes it possible to reduce the leakage magnetic flux of the power supply device 1.

また、各コイル11,13により生じる磁界を、導電体20によって各コア12,14に向けて反射させることができる。さらに、シールド部材15a,15bに係る第一端部20aと第二端部20bとが導通しないように絶縁体21によって絶縁することで、給電時において導電体20に生じる渦電流を抑制することができる。これにより、磁界結合部4における結合係数を高めることができ、給電装置1による電力の伝送を効率良く行うことが可能となる。 The magnetic field generated by each coil 11, 13 can be reflected toward each core 12, 14 by the conductor 20. Furthermore, the first end 20a and the second end 20b of the shield members 15a, 15b are insulated by the insulator 21 so that they are not conductive, thereby suppressing eddy currents generated in the conductor 20 during power supply. This increases the coupling coefficient in the magnetic field coupling section 4, enabling the power supply device 1 to transmit power efficiently.

図6乃至図12は、本発明に係る給電装置(磁界結合部)の他の実施形態を示す。 Figures 6 to 12 show other embodiments of the power supply device (magnetic field coupling unit) according to the present invention.

図6及び図7に示す例では、磁界結合部4のシールド部材15a~15cは、上記の第一シールド部材15a及び第二シールド部材15bの他、第一コア12における直線部16の一部と第二コア14における直線部18の一部とを被覆する第三シールド部材15cを含む。本例において、各コア12,14の直線部16,18は、連結部17,19側の一部が第一シールド部材15a及び第二シールド部材15bによって被覆され、端面16a,18a側の一部が第三シールド部材15cによって被覆される。 6 and 7, the shield members 15a to 15c of the magnetic field coupling portion 4 include the first shield member 15a and the second shield member 15b described above, as well as a third shield member 15c that covers a part of the straight portion 16 of the first core 12 and a part of the straight portion 18 of the second core 14. In this example, the straight portions 16, 18 of each core 12, 14 are partially covered on the connecting portion 17, 19 side by the first shield member 15a and the second shield member 15b, and partially covered on the end face 16a, 18a side by the third shield member 15c.

第三シールド部材15cは、筒状又は管状に構成されており、第一コア12の直線部16の一部及び第二コア14の直線部18の一部を収容可能な空間を内側に有する。第三シールド部材15cは、第一コア12の直線部16を挿入可能な第一開口部22と、第二コア14の直線部18を挿入可能な第二開口部23とを有する。第三シールド部材15cは、第一開口部22に第一コア12の直線部16の一部が挿入された状態で、この第一コア12に固定されている。 The third shield member 15c is configured in a cylindrical or tubular shape and has a space inside that can accommodate a part of the straight portion 16 of the first core 12 and a part of the straight portion 18 of the second core 14. The third shield member 15c has a first opening 22 into which the straight portion 16 of the first core 12 can be inserted, and a second opening 23 into which the straight portion 18 of the second core 14 can be inserted. The third shield member 15c is fixed to the first core 12 with a part of the straight portion 16 of the first core 12 inserted into the first opening 22.

なお、各コア12,14の各直線部16,18において第三シールド部材15cに収容される部分には、各コイル11,13は巻回されていない。 In addition, the coils 11 and 13 are not wound around the straight sections 16 and 18 of the cores 12 and 14 that are housed in the third shield member 15c.

図6は、第二コア14が給電位置に配される直前の状態を示している。この状態から、第二コア14における直線部18の端部(端面18a)を第三シールド部材15cの第二開口部23に挿入することで、第三シールド部材15cは第二コア14を給電位置へと案内することができる。すなわち、第三シールド部材15cは、第二コア14を給電位置へと案内するガイド部としても機能する。さらに第三シールド部材15cは、第二コア14が給電位置へと配された後において、第一コア12の端面16aと第二コア14の端面18aとがずれることなく接触するように、各コア12,14の位置決めを行うことができる。 Figure 6 shows the state immediately before the second core 14 is placed in the power supply position. From this state, the end (end face 18a) of the straight portion 18 of the second core 14 is inserted into the second opening 23 of the third shield member 15c, so that the third shield member 15c can guide the second core 14 to the power supply position. In other words, the third shield member 15c also functions as a guide portion that guides the second core 14 to the power supply position. Furthermore, the third shield member 15c can position each core 12, 14 so that the end face 16a of the first core 12 and the end face 18a of the second core 14 are in contact without misalignment after the second core 14 is placed in the power supply position.

図7に示すように、第三シールド部材15cは、第一シールド部材15a及び第二シールド部材15bと同様に、導電体20及び絶縁体21を備える。本例において、導電体20の第一端部20aと第二端部20bとは重なり合っていない。第一端部20aと第二端部20bは、絶縁体21を介して各コイル11,13の周方向において対向している。絶縁体21は、第一端部20aと第二端部20bとの間に位置し、両者を連結している。第三シールド部材15cは、この例に限らず、第一シールド部材15a及び第二シールド部材15bと同様に、第一端部20aと第二端部20bとが絶縁体21を介して重なり合う構造を有していてもよい。 As shown in FIG. 7, the third shielding member 15c includes a conductor 20 and an insulator 21, similar to the first shielding member 15a and the second shielding member 15b. In this example, the first end 20a and the second end 20b of the conductor 20 do not overlap. The first end 20a and the second end 20b face each other in the circumferential direction of each coil 11, 13 via the insulator 21. The insulator 21 is located between the first end 20a and the second end 20b and connects them. The third shielding member 15c is not limited to this example, and may have a structure in which the first end 20a and the second end 20b overlap each other via the insulator 21, similar to the first shielding member 15a and the second shielding member 15b.

図8に示す例では、磁界結合部4の第二コア14における直線部18の端部に第三シールド部材15cが固定されている。第二コア14における直線部18の一部は、予め第三シールド部材15cの第二開口部23から挿入されている。この状態で、第三シールド部材15cは、第二コア14の直線部18に固定されている。 In the example shown in FIG. 8, the third shield member 15c is fixed to the end of the straight portion 18 of the second core 14 of the magnetic field coupling portion 4. A part of the straight portion 18 of the second core 14 is inserted in advance from the second opening 23 of the third shield member 15c. In this state, the third shield member 15c is fixed to the straight portion 18 of the second core 14.

受電コイル13及び第二コア14を給電位置まで移動させる際、第二コア14は第一コア12へと接近し、第三シールド部材15cの第二開口部23には、第一コア12における直線部16の端部が挿入される。その後、第二コア14は、その直線部18の端面18aが第一コア12における直線部16の端面16aに接触する給電位置まで、第三シールド部材15cに案内されつつ移動する。 When the receiving coil 13 and the second core 14 are moved to the power supply position, the second core 14 approaches the first core 12, and the end of the straight portion 16 of the first core 12 is inserted into the second opening 23 of the third shield member 15c. The second core 14 then moves while being guided by the third shield member 15c to the power supply position where the end face 18a of the straight portion 18 contacts the end face 16a of the straight portion 16 of the first core 12.

図9に示す例では、磁界結合部4における第三シールド部材15cの導電体20は、第一コア12の直線部16の一部及び第二コア14の直線部18の一部が挿入される第一の部分24と、第一の部分24と一体に構成される第二の部分25とを備える。 In the example shown in FIG. 9, the conductor 20 of the third shield member 15c in the magnetic field coupling portion 4 includes a first portion 24 into which a portion of the straight portion 16 of the first core 12 and a portion of the straight portion 18 of the second core 14 are inserted, and a second portion 25 that is integral with the first portion 24.

第一の部分24は、図6及び図7に例示した第三シールド部材15cと同様に、第一開口部22及び第二開口部23を有する。第三シールド部材15cは、予め第一コア12における直線部16の一部を第一の部分24の第一開口部22から挿入した状態で、この直線部16に固定されている。 The first portion 24 has a first opening 22 and a second opening 23, similar to the third shielding member 15c illustrated in Figures 6 and 7. The third shielding member 15c is fixed to the straight portion 16 of the first core 12 with a portion of the straight portion 16 already inserted through the first opening 22 of the first portion 24.

第二の部分25は、第二コア14の直線部18を第一の部分24の第二開口部23に案内するガイド部として機能する。第二の部分25の内面25aは、第一の部分24に対して所定の角度で傾斜している。 The second portion 25 functions as a guide portion that guides the straight portion 18 of the second core 14 to the second opening 23 of the first portion 24. The inner surface 25a of the second portion 25 is inclined at a predetermined angle with respect to the first portion 24.

受電コイル13及び第二コア14を給電位置まで移動させる際、第二コア14の位置が所期の位置からずれていると、第二コア14における直線部18の一部は、第三シールド部材15cの第一の部分24に挿入される前に、まず第二の部分25の内面25aに接触する。 When the receiving coil 13 and the second core 14 are moved to the power supply position, if the position of the second core 14 is deviated from the intended position, a part of the straight portion 18 of the second core 14 first comes into contact with the inner surface 25a of the second portion 25 before being inserted into the first portion 24 of the third shield member 15c.

その後、第二コア14の直線部18は、第二コア14の移動に伴って第二の部分25の内面25aと接触した状態で摺動し、第一の部分24の第二開口部23まで案内される。これにより、第二コア14の位置ずれを修正しながら、この第二コア14を給電位置まで正確に移動させることが可能となる。 Then, as the second core 14 moves, the straight portion 18 of the second core 14 slides in contact with the inner surface 25a of the second portion 25 and is guided to the second opening 23 of the first portion 24. This makes it possible to accurately move the second core 14 to the power supply position while correcting any misalignment of the second core 14.

図10に示す例では、磁界結合部4における第三シールド部材15cの導電体20は、第一の部分24と、第二の部分25と、第三の部分26とを有する。第一の部分24の構成は、図6及び図7に示す第三シールド部材15cと同じである。 In the example shown in FIG. 10, the conductor 20 of the third shielding member 15c in the magnetic field coupling portion 4 has a first portion 24, a second portion 25, and a third portion 26. The configuration of the first portion 24 is the same as that of the third shielding member 15c shown in FIGS. 6 and 7.

第二の部分25は、第一の部分24の第一開口部22側に形成されている。第二の部分25は、第一コア12における直線部16の一部を被覆する第一シールド部材15aの外側に重ねられている。すなわち、第二の部分25は、第一シールド部材15aの一部を被覆する被覆部として機能する。第二の部分25は、第一シールド部材15aの一部に固定されている。 The second portion 25 is formed on the first opening 22 side of the first portion 24. The second portion 25 is overlapped on the outside of the first shield member 15a that covers a portion of the straight portion 16 of the first core 12. In other words, the second portion 25 functions as a covering portion that covers a portion of the first shield member 15a. The second portion 25 is fixed to a portion of the first shield member 15a.

第三の部分26は、第一の部分24の第二開口部23側に形成されている。第三の部分26は、第二コア14が給電位置に配された場合に、第二コア14における直線部18の一部を被覆する第二シールド部材15bの外側に重ねられる。すなわち、第三の部分26は、第二シールド部材15bの一部を被覆する被覆部として機能する。 The third portion 26 is formed on the second opening 23 side of the first portion 24. When the second core 14 is placed in the power supply position, the third portion 26 is overlapped on the outside of the second shield member 15b that covers a portion of the straight portion 18 of the second core 14. In other words, the third portion 26 functions as a covering portion that covers a portion of the second shield member 15b.

受電コイル13及び第二コア14を給電位置まで移動させる際、第二コア14における直線部18の端部は、第三シールド部材15cの内部に第三の部分26から挿入される。直線部18の端部は、第三の部分26の内面に接触することなく、この第三の部分26の内部を通過する。その後、この直線部18の端部は、第一の部分24の第二開口部23に挿入される。さらに、第二コア14の直線部18を被覆している第二シールド部材15bの一部が第三シールド部材15cに係る第三の部分26の内側に挿入される。 When the receiving coil 13 and the second core 14 are moved to the power supply position, the end of the straight portion 18 of the second core 14 is inserted into the third shield member 15c from the third portion 26. The end of the straight portion 18 passes through the inside of the third portion 26 without contacting the inner surface of the third portion 26. The end of the straight portion 18 is then inserted into the second opening 23 of the first portion 24. Furthermore, a part of the second shield member 15b covering the straight portion 18 of the second core 14 is inserted into the inside of the third portion 26 related to the third shield member 15c.

第二コア14における直線部18の端面18aが、第一コア12における直線部16の端面16aと接触する給電位置まで移動すると、第二シールド部材15bの一部は、第三シールド部材15cの第三の部分26によって被覆された状態となる。 When the end face 18a of the straight portion 18 of the second core 14 moves to the power supply position where it contacts the end face 16a of the straight portion 16 of the first core 12, a portion of the second shield member 15b becomes covered by the third portion 26 of the third shield member 15c.

図11に示す例では、磁界結合部4における二つの第三シールド部材15cのうち、一方の第三シールド部材15cが第一コア12に係る一対の直線部16の一方に予め固定され、他方の第三シールド部材15cが第二コア14に係る一対の直線部18の一方に予め固定されている。 In the example shown in FIG. 11, of the two third shield members 15c in the magnetic field coupling portion 4, one third shield member 15c is pre-fixed to one of a pair of straight portions 16 associated with the first core 12, and the other third shield member 15c is pre-fixed to one of a pair of straight portions 18 associated with the second core 14.

受電コイル13及び第二コア14を給電位置まで移動させる際、第二コア14を第一コア12に接近させると、第二コア14に設けられている第三シールド部材15cの第一開口部22に、対向する第一コア12における直線部16の端部が挿入される。また、第一コア12に設けられている第三シールド部材15cの第二開口部23に、対向する第二コア14における直線部18の端部が挿入される。第二コア14は、各第三シールド部材15cに案内されつつ、給電位置まで移動する。 When the receiving coil 13 and the second core 14 are moved to the power supply position, the second core 14 is brought close to the first core 12, and the end of the straight portion 16 of the opposing first core 12 is inserted into the first opening 22 of the third shield member 15c provided on the second core 14. Also, the end of the straight portion 18 of the opposing second core 14 is inserted into the second opening 23 of the third shield member 15c provided on the first core 12. The second core 14 moves to the power supply position while being guided by each third shield member 15c.

図12に示す例において、シールド部材15a~15dは、既述した第一シールド部材15a乃至第三シールド部材15cの他、第三シールド部材15cに係合する第四シールド部材15dを含む。第三シールド部材15cは、第一コア12の直線部16に予め固定されており、第四シールド部材15dは、第二コア14の直線部18に予め固定されている。 In the example shown in FIG. 12, the shield members 15a to 15d include the first shield member 15a to the third shield member 15c already described, as well as a fourth shield member 15d that engages with the third shield member 15c. The third shield member 15c is pre-fixed to the straight portion 16 of the first core 12, and the fourth shield member 15d is pre-fixed to the straight portion 18 of the second core 14.

第四シールド部材15dは、第二コア14の直線部18が挿入される第一開口部27と、第三シールド部材15cが挿入される第二開口部28とを有する。第四シールド部材15dは、第一開口部27に第二コア14の直線部18が挿入された状態で、この直線部18に固定されている。第二コア14の直線部18は、その一部が第四シールド部材15dの内側に収容されている。この状態において、第四シールド部材15dの内面は、第二コア14の第一面14a乃至第四面14dに接触せず、これらの面14a~14dから離間されている。すなわち、第四シールド部材15dの内面と、第二コア14の各面14a~14dとの間には、第三シールド部材15cの一部が挿入される隙間が形成されている。 The fourth shield member 15d has a first opening 27 into which the straight portion 18 of the second core 14 is inserted, and a second opening 28 into which the third shield member 15c is inserted. The fourth shield member 15d is fixed to the straight portion 18 of the second core 14 with the straight portion 18 inserted into the first opening 27. A portion of the straight portion 18 of the second core 14 is housed inside the fourth shield member 15d. In this state, the inner surface of the fourth shield member 15d does not contact the first surface 14a to the fourth surface 14d of the second core 14, and is separated from these surfaces 14a to 14d. In other words, a gap is formed between the inner surface of the fourth shield member 15d and each surface 14a to 14d of the second core 14, into which a portion of the third shield member 15c is inserted.

受電コイル13及び第二コア14を給電位置まで移動させる際、第二コア14を第一コア12に接近させると、第一コア12の直線部16に固定されている第三シールド部材15cが第四シールド部材15dの第二開口部28に挿入される。 When the receiving coil 13 and the second core 14 are moved to the power supply position, the second core 14 is brought close to the first core 12, and the third shield member 15c fixed to the straight portion 16 of the first core 12 is inserted into the second opening 28 of the fourth shield member 15d.

第二コア14が第一コア12に向かってさらに移動すると、第四シールド部材15dは、第三シールド部材15cの外面によって案内されつつ、第一コア12に接近する。これにより、第四シールド部材15dの内部に位置する第二コア14の直線部18は、第三シールド部材15cの第二開口部23に挿入される。その後、第二コア14は、その直線部18の端面18aが第一コア12の直線部16の端面16aと接触する給電位置まで移動する。 As the second core 14 moves further toward the first core 12, the fourth shield member 15d approaches the first core 12 while being guided by the outer surface of the third shield member 15c. As a result, the straight portion 18 of the second core 14 located inside the fourth shield member 15d is inserted into the second opening 23 of the third shield member 15c. The second core 14 then moves to a power supply position where the end face 18a of the straight portion 18 contacts the end face 16a of the straight portion 16 of the first core 12.

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, nor is it limited to the above-mentioned effects. Various modifications of the present invention are possible without departing from the spirit of the present invention.

上記の実施形態では、第一シールド部材15a乃至第四シールド部材15dが別々の部材により構成された例を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、第三シールド部材15c又は第四シールド部材15dは、第一シールド部材15a又は第二シールド部材15bと一体に構成されてもよい。 In the above embodiment, the first shielding member 15a to the fourth shielding member 15d are configured as separate members, but the present invention is not limited to this configuration. For example, the third shielding member 15c or the fourth shielding member 15d may be configured integrally with the first shielding member 15a or the second shielding member 15b.

上記の実施形態では、導電体20の各端部20a,20bのみを被覆する絶縁体21を例示したが、これに限らず、絶縁体21は、導電体20の全面(各端部20a,20b及び表面、裏面の全て)を被覆してもよい。 In the above embodiment, the insulator 21 covers only the ends 20a, 20b of the conductor 20, but this is not limited thereto, and the insulator 21 may cover the entire surface of the conductor 20 (the ends 20a, 20b and both the front and back surfaces).

上記実施形態では、第二コア14が第一コア12に向かって移動する構成を備えた給電装置1を例示したが、本発明はこの構成に限定されない。給電装置1は、第一コア12が第二コア14に向かって移動するように構成されてもよく、第一コア12及び第二コア14の双方が移動可能に構成されてもよい。 In the above embodiment, the power supply device 1 is configured so that the second core 14 moves toward the first core 12, but the present invention is not limited to this configuration. The power supply device 1 may be configured so that the first core 12 moves toward the second core 14, or so that both the first core 12 and the second core 14 are movable.

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 The following describes an example of the present invention, but the present invention is not limited to this example.

本発明者らは、本発明の効果を確認するために、給電装置の電磁結合部における励磁インダクタンス及び漏れインダクタンスの測定を行った。好適な電力伝送を実現するには、電磁結合部における漏れインダクタンスを低減させ、かつ励磁インダクタンスが低減しないことが望ましい。 To confirm the effects of the present invention, the inventors measured the excitation inductance and leakage inductance at the electromagnetic coupling part of the power supply device. To achieve optimal power transmission, it is desirable to reduce the leakage inductance at the electromagnetic coupling part while preventing the excitation inductance from decreasing.

図2で例示した給電装置における給電コイル、第一コア、受電コイル及び第二コアを、シールド部材としてのアルミニウム箔によって被覆したものを実施例とした。実施例では、アルミニウム箔の端部同士を重ね合わせ、この端部間に絶縁性の樹脂を配置した。また、各コイル及び各コアをシールド部材によって被覆していない給電装置を比較例1として用意した。さらに、各コイル及び各コアを被覆するアルミニウム箔の端部同士を重ね合わせ、絶縁体を介することなく、この端部同士を接触(導通)させた給電装置を比較例2とした。各例における給電コイルと受電コイルとの巻数比は、50:9である。 In the example, the power supply coil, first core, receiving coil, and second core in the power supply device illustrated in FIG. 2 were covered with aluminum foil as a shielding material. In the example, the ends of the aluminum foil were overlapped, and insulating resin was placed between the ends. In addition, a power supply device in which the coils and cores were not covered with a shielding material was prepared as Comparative Example 1. Furthermore, a power supply device in which the ends of the aluminum foil covering each coil and each core were overlapped, and these ends were in contact (conducted) without an insulator between them was prepared as Comparative Example 2. The turns ratio of the power supply coil and the receiving coil in each example was 50:9.

測定結果を図13及び図14に示す。図13は、漏れインダクタンスと周波数の関係を示し、図14は、励磁インダクタンスと周波数の関係を示す。 The measurement results are shown in Figures 13 and 14. Figure 13 shows the relationship between leakage inductance and frequency, and Figure 14 shows the relationship between excitation inductance and frequency.

図13に示すように、例えば周波数10000~100000Hzの範囲における漏れインダクタンスを比較すると、実施例は、比較例1よりも漏れインダクタンスが小さいことが判る。一方、実施例は、比較例2と比較して漏れインダクタンスが大きい。 As shown in Figure 13, for example, when comparing leakage inductance in the frequency range of 10,000 to 100,000 Hz, it can be seen that the leakage inductance of the embodiment is smaller than that of comparative example 1. On the other hand, the leakage inductance of the embodiment is larger than that of comparative example 2.

また、図14に示すように、励磁インダクタンスを比較すると、実施例の励磁インダクタンスは、比較例1の励磁インダクタンスと同程度であり、かつ比較例2の励磁インダクタンスよりも大きい。比較例2は、実施例よりも漏れインダクタンスが大きいものの、励磁インダクタンスか大幅に低下してしまうため、高効率の電力伝送に適していないことが判明した。 As shown in Figure 14, when comparing the excitation inductance, the excitation inductance of the embodiment is similar to that of Comparative Example 1 and is larger than that of Comparative Example 2. Although Comparative Example 2 has a larger leakage inductance than the embodiment, the excitation inductance is significantly reduced, and it was found that it is not suitable for highly efficient power transmission.

以上によれば、実施例は、励磁インダクタンスを高く維持した状態で、漏れインダクタンスを低下させることが可能となった。 As a result of the above, the embodiment is able to reduce leakage inductance while maintaining high excitation inductance.

1 給電装置
11 給電コイル
12 第一コア
13 受電コイル
14 第二コア
15a 第一シールド部材
15b 第二シールド部材
15c 第三シールド部材(ガイド部)
15d 第四シールド部材(ガイド部)
20 導電体
20a 導電体の第一端部
20b 導電体の第二端部
21 絶縁体
REFERENCE SIGNS LIST 1: power supply device 11: power supply coil 12: first core 13: power receiving coil 14: second core 15a: first shield member 15b: second shield member 15c: third shield member (guide portion)
15d Fourth shield member (guide portion)
20 Conductor 20a First end of conductor 20b Second end of conductor 21 Insulator

Claims (2)

給電コイルと、
受電コイルと、
前記給電コイルが巻回される第一コアと、
前記受電コイルが巻回される第二コアと、
前記給電コイルの全周及び前記受電コイルの全周を被覆するシールド部材と、を備える給電装置であって、
前記シールド部材は、導電体と、絶縁体とを備え、
前記導電体は、互いに対向するように配置される、第一端部及び第二端部を有し、
前記絶縁体は、前記第一端部と前記第二端部との間に配されることを特徴とする給電装置。
A feeding coil;
A receiving coil;
a first core around which the power supply coil is wound;
A second core around which the power receiving coil is wound;
a shield member that covers an entire periphery of the power supply coil and an entire periphery of the power receiving coil,
The shield member includes a conductor and an insulator.
The electrical conductor has a first end and a second end disposed opposite each other;
The power supply device, wherein the insulator is disposed between the first end and the second end.
前記第一コア又は前記第二コアを給電可能な位置に案内するためのガイド部を備える請求項1に記載の給電装置。
The power supply device according to claim 1 , further comprising a guide portion for guiding the first core or the second core to a position where power can be supplied.
JP2021053692A 2021-03-26 2021-03-26 Power supply device Active JP7628246B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021053692A JP7628246B2 (en) 2021-03-26 2021-03-26 Power supply device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021053692A JP7628246B2 (en) 2021-03-26 2021-03-26 Power supply device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022150893A JP2022150893A (en) 2022-10-07
JP7628246B2 true JP7628246B2 (en) 2025-02-10

Family

ID=83465064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021053692A Active JP7628246B2 (en) 2021-03-26 2021-03-26 Power supply device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7628246B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150102892A1 (en) 2013-10-14 2015-04-16 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Magnetic sheet, wireless charging sheet and method for manufacturing magnetic sheet
WO2018092192A1 (en) 2016-11-15 2018-05-24 富士機械製造株式会社 Non-contact power supply connection unit, non-contact power supply device, and operating machine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150102892A1 (en) 2013-10-14 2015-04-16 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Magnetic sheet, wireless charging sheet and method for manufacturing magnetic sheet
WO2018092192A1 (en) 2016-11-15 2018-05-24 富士機械製造株式会社 Non-contact power supply connection unit, non-contact power supply device, and operating machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022150893A (en) 2022-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101934018B1 (en) Power reception apparatus and power transmission apparatus
EP2927917B1 (en) Power receiving device and power transmission device
US10270290B2 (en) Power supply device
US20150279555A1 (en) Coil unit and wireless power transmission device
JP6151246B2 (en) Contactless power transformer
JP2017168522A (en) Coil device
WO2014142233A1 (en) Coil unit and non-contact power supply apparatus
WO2015040650A1 (en) Contactless power transmission device
EP3438996A1 (en) A device for a wireless power transfer system for a vehicle
JP6179160B2 (en) Wireless power transmission equipment
JP2020080340A (en) Coil unit
JP7628246B2 (en) Power supply device
JP6232779B2 (en) Coil unit
JP2013215073A (en) Feeding apparatus and power reception apparatus for non-contact power transmission system
JP2017183476A (en) Coil unit, wireless power feeding device, wireless power receiving device, and wireless power transmission device
JP6684579B2 (en) Contactless power supply system
WO2016136568A1 (en) Circuit device and power transmission system
WO2021199405A1 (en) In-vehicle charger
US10937591B2 (en) Coil unit, wireless power transmission device, wireless power receiving device, and wireless power transmission system
JP5595893B2 (en) Resonant coil and non-contact power transmission device having the same
JP6968391B1 (en) Contactless power supply coil unit and contactless power supply system
JP6587895B2 (en) Contactless power supply system
JP2014093797A (en) Power transmission system
US20250033500A1 (en) Transformer for on-board charger of electric vehicle
JP7059759B2 (en) Coil unit, wireless power transmission device, wireless power receiving device and wireless power transmission system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240206

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20241227

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250121

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7628246

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150