JP7722935B2 - Contactless power supply device - Google Patents
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Description
本発明は、非接触給電装置に関する。 The present invention relates to a contactless power supply device.
特許文献1には、非接触給電装置において、送電コイルと受電コイルとがスパイラルコイルで、受電コイルが直接的または間接的に金属製部材に取り付けられており、金属製部材の表面の、受電コイルの取り付け位置を中心とする一定の範囲に非導電性磁性薄膜が形成されており、非導電性磁性薄膜の形状が送電コイルの形状を車幅方向へ引き延ばした形状とした技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technology for a contactless power transfer device in which the power transmission coil and power receiving coil are spiral coils, the power receiving coil is attached directly or indirectly to a metal member, a non-conductive magnetic thin film is formed on the surface of the metal member in a certain area centered on the attachment position of the power receiving coil, and the shape of the non-conductive magnetic thin film is the same as the shape of the power transmission coil extended in the vehicle width direction.
磁性体薄膜がコイルの背面でコイルを覆うように配置されていると、磁束密度が高くなり、磁性体の効果が小さくなる。 If a thin magnetic film is placed on the back of the coil so that it covers the coil, the magnetic flux density will be high and the effect of the magnetic material will be reduced.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、磁性体の効果が小さくなることを抑制することができる非接触給電装置を提供することである。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a contactless power supply device that can prevent the effectiveness of magnetic materials from being reduced.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る非接触給電装置は、送電コイルから受電コイルに非接触で給電する非接触給電装置であって、前記受電コイルは、巻き回し軸線の周囲を囲むように巻き線を巻き回して形成されており、前記巻き回し軸線と交差するように、前記受電コイルに対して前記送電コイル側とは反対側に配置された第1磁性体と、前記受電コイル及び前記第1磁性体とは非接触で配置され、且つ、前記巻き回し軸線と直交する方向で、前記受電コイルの内周と外周との間のコイル幅の半分の位置よりも外側に前記受電コイルに対して配置された第2磁性体と、を備えることを特徴とするものである。 To solve the above-mentioned problems and achieve the object, the contactless power supply device of the present invention is a contactless power supply device that supplies power contactlessly from a power transmission coil to a power receiving coil, wherein the power receiving coil is formed by winding a wire around a winding axis, and is characterized by comprising: a first magnetic body that is arranged on the opposite side of the power receiving coil from the power transmission coil so as to intersect with the winding axis; and a second magnetic body that is arranged in a non-contact manner with the power receiving coil and the first magnetic body, and is arranged with respect to the power receiving coil outside a position half the coil width between the inner and outer circumferences of the power receiving coil in a direction perpendicular to the winding axis.
これにより、第2磁性体が無い場合よりもコイル間の伝送効率を向上させつつ、第2磁性体の磁束密度を低減させることができ、磁性体の効果が小さくなることを抑制することができる。 This improves the transmission efficiency between the coils compared to when the second magnetic body is not present, while reducing the magnetic flux density of the second magnetic body, thereby preventing the effectiveness of the magnetic body from being reduced.
また、上記において、前記第2磁性体は、前記第1磁性体に対して前記受電コイル側とは反対側に配置されていてもよい。 Furthermore, in the above, the second magnetic body may be arranged on the opposite side of the first magnetic body from the receiving coil side.
これにより、第1磁性体に対して受電コイル側とは反対側に第2磁性体を配置した構成で、磁性体の効果が小さくなることを抑制することができる。 This prevents the effect of the magnetic body from being reduced in a configuration in which the second magnetic body is placed on the opposite side of the first magnetic body from the receiving coil side.
また、上記において、前記第2磁性体は、前記受電コイルに対して前記第1磁性体側とは反対側に配置されていてもよい。 Furthermore, in the above, the second magnetic body may be arranged on the opposite side of the power receiving coil from the first magnetic body.
これにより、受電コイルに対して第1磁性体側とは反対側に第2磁性体を配置した構成で、磁性体の効果が小さくなることを抑制することができる。 This prevents the effect of the magnetic body from being reduced in a configuration in which the second magnetic body is placed on the opposite side of the receiving coil from the first magnetic body.
また、上記において、前記巻き回し軸線と同方向に延在し、一端部が前記第1磁性体と接触または非接触で、他端部が前記第2磁性体と非接触で配置された中継磁性体を備えるようにしてもよい。 Furthermore, in the above, an intermediate magnetic body may be provided that extends in the same direction as the winding axis, with one end in contact or not in contact with the first magnetic body and the other end in not in contact with the second magnetic body.
これにより、中継磁性体が無い場合よりも、第2磁性体の最大磁束密度を、より低減させることができる。 This allows the maximum magnetic flux density of the second magnetic body to be reduced more than if there were no intermediate magnetic body.
また、上記において、前記巻き回し軸線と直交する方向で、前記中継磁性体の前記他端部から前記第2磁性体に沿って伸長する伸長部を有するようにしてもよい。 Furthermore, in the above, an extension portion may be provided that extends from the other end of the relay magnetic body along the second magnetic body in a direction perpendicular to the winding axis.
これにより、伸長部が無い場合よりも、コイル間の伝送効率が向上するとともに、第2磁性体の最大磁束密度を低減させることができる。 This improves the transmission efficiency between the coils and reduces the maximum magnetic flux density of the second magnetic body compared to when the extension is not present.
本発明に係る非接触給電装置は、磁性体の効果が小さくなることを抑制することができるという効果を奏する。 The non-contact power supply device according to the present invention has the advantage of being able to prevent the effectiveness of the magnetic material from being reduced.
(実施形態1)
以下に、本発明に係る非接触給電装置の実施形態1について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
(Embodiment 1)
A first embodiment of a contactless power supply device according to the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to this embodiment.
図1は、実施形態1に係る非接触給電装置10の概略構成を示した図である。実施形態1に係る非接触給電装置10は、モータジェネレータ2及びバッテリ3を搭載した車両1に設けられた、車両側コイルである受電コイル41を有する非接触受電装置4と、車両1が走行可能な走行路である道路6に車両進行方向に沿って複数設置された、地上側コイルである送電コイル51を有する非接触送電装置5とによって構成されている。なお、非接触受電装置4及び非接触送電装置5の基本的な構成としては、周知の構成を採用することができる。非接触受電装置4は、送電コイル51を有する非接触送電装置5の送電コイル52から送電(供給)される電力を、受電コイル41によって非接触で受電することができる。そして、非接触送電装置5から非接触受電装置4が受電した電力は、モータジェネレータ2及びバッテリ3に供給される。 1 is a diagram showing the schematic configuration of a contactless power transfer device 10 according to the first embodiment. The contactless power transfer device 10 according to the first embodiment is configured with a contactless power receiving device 4 having a power receiving coil 41, which is a vehicle-side coil, provided on a vehicle 1 equipped with a motor generator 2 and a battery 3, and a plurality of contactless power transmitting devices 5 having power transmitting coils 51, which are ground-side coils, installed along the vehicle's traveling direction on a road 6, which is a road on which the vehicle 1 can travel. Note that well-known configurations can be used as the basic configurations of the contactless power receiving device 4 and the contactless power transmitting device 5. The contactless power receiving device 4 can contactlessly receive power transmitted (supplied) from a power transmitting coil 52 of the contactless power transmitting device 5 having a power transmitting coil 51, via the power receiving coil 41. The power received by the contactless power receiving device 4 from the contactless power transmitting device 5 is then supplied to the motor generator 2 and the battery 3.
図2は、非接触受電装置4と非接触送電装置5とを示した図である。図3(a)は、受電コイル41の下面視を示した図である。図3(b)は、受電コイル41の上面視を示した図である。 Fig. 2 is a diagram showing the contactless power receiving device 4 and the contactless power transmitting device 5. Fig. 3(a) is a diagram showing a bottom view of the power receiving coil 41. Fig. 3(b) is a diagram showing a top view of the power receiving coil 41.
非接触受電装置4は、図2、図3(a)及び図3(b)に示すように、巻き回し型の受電コイル41、第1磁性体42、及び、第2磁性体43などを有している。また、本実施形態においては、少なくとも、受電コイル41、第1磁性体42、及び、第2磁性体43によって受電コイルユニットが構成されている。 As shown in Figures 2, 3(a), and 3(b), the contactless power receiving device 4 includes a wound power receiving coil 41, a first magnetic body 42, and a second magnetic body 43. In this embodiment, at least the power receiving coil 41, the first magnetic body 42, and the second magnetic body 43 form a power receiving coil unit.
本実施形態において、受電コイル41は、巻き回し軸線AXの周囲を囲むように巻き線を同一平面上で正方形状に巻き回すことにより形成された平板状の渦巻きコイルであり、巻き線により囲まれた空芯部を有する。なお、図2中の「径方向」は、巻き線を巻き回して形成された渦巻きコイルである受電コイル41の径方向を示している。また、図2中の「軸線方向」は、受電コイル41の巻き回し軸線の延びる方向を示している。そして、以下の説明において、特に断りのない限り、「径方向」は受電コイル41の径方向とし、「軸線方向」は受電コイル41の巻き回し軸線の延びる方向とする。 In this embodiment, the power receiving coil 41 is a flat spiral coil formed by winding a wire in a square shape on the same plane around the winding axis AX, and has an air core surrounded by the wire. The "radial direction" in FIG. 2 refers to the radial direction of the power receiving coil 41, which is a spiral coil formed by winding a wire. The "axial direction" in FIG. 2 refers to the direction in which the winding axis of the power receiving coil 41 extends. In the following description, unless otherwise specified, the "radial direction" refers to the radial direction of the power receiving coil 41, and the "axial direction" refers to the direction in which the winding axis of the power receiving coil 41 extends.
第1磁性体42は、例えば、フェライトなどの強磁性体により形成された板状のベースコアであって正方形状を有する。第1磁性体42は、巻き回し軸線AXと交差するように、軸線方向で受電コイル41の上面側(受電コイル41に対して送電コイル51側とは反対側)に、少なくとも受電コイル41の投影面上に位置する(少なくとも受電コイル41を覆う)ように配置されている。また、受電コイル41と第1磁性体42とは、空隙または樹脂を介して直接接触しないように配置されている。 The first magnetic body 42 is a square, plate-shaped base core made of a ferromagnetic material such as ferrite. The first magnetic body 42 is arranged on the upper surface of the receiving coil 41 in the axial direction (on the opposite side of the receiving coil 41 from the transmitting coil 51) so as to intersect with the winding axis AX, and is positioned at least on the projection plane of the receiving coil 41 (covering at least the receiving coil 41). The receiving coil 41 and the first magnetic body 42 are arranged so as not to come into direct contact with each other via an air gap or resin.
第2磁性体43は、例えば、フェライトなどの強磁性体により形成された板状の複数の部材により構成された追加コアである。第2磁性体43は、軸線方向で第1磁性体42に対して受電コイル41側とは反対側(第1磁性体42の上面側)に、空隙または樹脂を介して受電コイル41及び第1磁性体42と直接接触しないように配置されている。また、第2磁性体43は、正方形状の受電コイル41における一辺の径方向の幅(太さ)をwとしたとき、径方向で受電コイル41における一辺の幅半分w/2の位置よりも径方向外側に位置するように配置されている。言い換えると、第2磁性体43は、受電コイル41及び第1磁性体42とは非接触で配置され、且つ、巻き回し軸線AXと直交する方向で、受電コイル41の内周と外周との間のコイル幅の半分の位置よりも外側に受電コイル41に対して配置されている。なお、受電コイル41の一辺の幅半分w/2の位置よりも径方向内側は、前記空芯部も含めて第2磁性体43を配置してはいけない禁止領域となっている。 The second magnetic body 43 is an additional core composed of multiple plate-shaped members made of a ferromagnetic material such as ferrite. The second magnetic body 43 is positioned on the axially opposite side of the first magnetic body 42 from the power receiving coil 41 (the upper surface side of the first magnetic body 42) so as not to come into direct contact with the power receiving coil 41 and the first magnetic body 42 via a gap or resin. Furthermore, the second magnetic body 43 is positioned radially outward from a position that is half the width (thickness) of one side of the square-shaped power receiving coil 41 (w/2), where w is the radial width (thickness) of one side of the power receiving coil 41. In other words, the second magnetic body 43 is positioned without contact with the power receiving coil 41 and the first magnetic body 42, and is positioned relative to the power receiving coil 41 outside a position that is half the coil width between the inner and outer circumferences of the power receiving coil 41 in a direction perpendicular to the winding axis AX. Furthermore, the area radially inward from the position where w/2 is half the width of one side of the power receiving coil 41, including the air-core portion, is a prohibited area where the second magnetic body 43 must not be placed.
非接触送電装置5は、図2に示すように、巻き回し型の送電コイル51などを有している。本実施形態において、送電コイル51は、巻き線を同一平面上で正方形状に巻き回すことにより形成された平板状の渦巻きコイルであり、巻き線により囲まれた空芯部を有する。また、送電コイル51の平面方向の大きさは、受電コイル41の平面方向の大きさよりも大きい。 As shown in FIG. 2, the contactless power transmission device 5 includes a wound power transmission coil 51. In this embodiment, the power transmission coil 51 is a flat spiral coil formed by winding a wire in a square shape on the same plane, and has an air core surrounded by the wire. Furthermore, the planar size of the power transmission coil 51 is larger than the planar size of the power receiving coil 41.
図4(a)は、受電コイル41に対して100[%]のオーバーラップ率で第2磁性体43を配置した場合を示した図である。図4(b)は、受電コイル41に対して50[%]のオーバーラップ率で第2磁性体43を配置した場合を示した図である。図4(c)は、受電コイル41に対して0[%]のオーバーラップ率で第2磁性体43を配置した場合を示した図である。なお、受電コイル41に対する第2磁性体43のオーバーラップ率とは、径方向で受電コイル41における一辺を第2磁性体43が覆っている割合を表している。例えば、オーバータップ率が100[%]とは、図4(a)に示すように、径方向で受電コイル41における一辺の全てを第2磁性体43が覆っている状態を表している。また、オーバーラップ率が50[%]とは、図4(b)に示すように、径方向で受電コイル41における一辺の外側から幅半分の位置までを第2磁性体43が覆っている状態を表している。また、オーバーラップ率が0[%]とは、図4(b)に示すように、径方向で受電コイル41における一辺を第2磁性体43が覆っておらず、受電コイル41の端面と第2磁性体43の端面とが径方向で同じ位置に位置する状態を表している。 Figure 4(a) shows a case where the second magnetic body 43 is arranged with an overlap ratio of 100% with respect to the receiving coil 41. Figure 4(b) shows a case where the second magnetic body 43 is arranged with an overlap ratio of 50% with respect to the receiving coil 41. Figure 4(c) shows a case where the second magnetic body 43 is arranged with an overlap ratio of 0% with respect to the receiving coil 41. The overlap ratio of the second magnetic body 43 with respect to the receiving coil 41 represents the proportion of one side of the receiving coil 41 that is covered by the second magnetic body 43 in the radial direction. For example, an overtap ratio of 100% represents a state in which the second magnetic body 43 covers the entire side of the receiving coil 41 in the radial direction, as shown in Figure 4(a). An overlap ratio of 50% represents a state in which the second magnetic body 43 covers from the outside to half the width of one side of the receiving coil 41 in the radial direction, as shown in Figure 4(b). Furthermore, an overlap rate of 0% indicates a state in which the second magnetic body 43 does not cover one side of the power receiving coil 41 in the radial direction, and the end face of the power receiving coil 41 and the end face of the second magnetic body 43 are positioned at the same radial position, as shown in Figure 4(b).
図5は、受電コイル41に対する第2磁性体43のオーバーラップ率と、コイル間の伝送効率との関係を示したグラフである。図6は、受電コイル41に対する第2磁性体43のオーバーラップ率と、第2磁性体43の最大磁束密度との関係を示したグラフである。なお、解析条件としては、第1磁性体42の厚みを5[mm]とし、第2磁性体43の厚みを1[mm]としている。 Figure 5 is a graph showing the relationship between the overlap ratio of the second magnetic body 43 with respect to the receiving coil 41 and the transmission efficiency between the coils. Figure 6 is a graph showing the relationship between the overlap ratio of the second magnetic body 43 with respect to the receiving coil 41 and the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43. Note that the analysis conditions were a thickness of 5 mm for the first magnetic body 42 and a thickness of 1 mm for the second magnetic body 43.
図5に示すように、受電コイル41に対する第2磁性体43のオーバーラップ率と、コイル間(送電コイル51と受電コイル41との間)の伝送効率との関係は、第2磁性体43が有ることによって、オーバーラップ率によらず第2磁性体43が無い場合よりもコイル間の伝送効率が向上し、その伝送効率はオーバーラップ率によらず同等であることがわかる。 As shown in Figure 5, the relationship between the overlap ratio of the second magnetic body 43 relative to the receiving coil 41 and the transmission efficiency between the coils (between the transmitting coil 51 and the receiving coil 41) shows that the presence of the second magnetic body 43 improves the transmission efficiency between the coils compared to when the second magnetic body 43 is not present, regardless of the overlap ratio, and that the transmission efficiency is equivalent regardless of the overlap ratio.
また、図6に示すように、受電コイル41に対する第2磁性体43のオーバーラップ率と、第2磁性体43の最大磁束密度との関係は、オーバーラップ率が50[%]よりも小さいと第2磁性体43の最大磁束密度を低減させることができ、オーバーラップ率が0[%]では第2磁性体43の最大磁束密度を15[%]低減させることができるのがわかる。 Furthermore, as shown in Figure 6, the relationship between the overlap rate of the second magnetic body 43 relative to the receiving coil 41 and the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 is such that when the overlap rate is less than 50%, the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 can be reduced, and when the overlap rate is 0%, the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 can be reduced by 15%.
よって、実施形態に係る非接触給電装置10においては、径方向で受電コイル41における一辺の幅半分の位置よりも外側に位置するように、言い換えると、受電コイル41に対する第2磁性体43のオーバーラップ率が50[%]よりも小さくなるように、第2磁性体43を配置している。これにより、第2磁性体43が無い場合よりもコイル間の伝送効率を向上させつつ、第2磁性体43の磁束密度を低減させることができ、磁性体の効果が小さくなることを抑制することができる。 Therefore, in the contactless power transfer device 10 according to this embodiment, the second magnetic body 43 is positioned radially outward from the position halfway along the width of one side of the power receiving coil 41; in other words, the overlap rate of the second magnetic body 43 with respect to the power receiving coil 41 is less than 50%. This improves the transmission efficiency between the coils compared to when the second magnetic body 43 is not present, while reducing the magnetic flux density of the second magnetic body 43, thereby preventing the effect of the magnetic body from being reduced.
(実施形態2)
次に、本発明に係る非接触給電装置の実施形態2について説明する。なお、実施形態2に係る非接触給電装置10において、実施形態1と同様の部分については説明を適宜省略する。
(Embodiment 2)
Next, a contactless power supply device according to a second embodiment of the present invention will be described. Note that, in the contactless power supply device 10 according to the second embodiment, descriptions of the same parts as those in the first embodiment will be omitted as appropriate.
図7は、実施形態2に係る非接触受電装置4と非接触送電装置5とを示した図である。 Figure 7 shows a contactless power receiving device 4 and a contactless power transmitting device 5 according to embodiment 2.
実施形態2に係る非接触給電装置10においては、図7に示すように、軸線方向で受電コイル41の上面側に第1磁性体42が配置されており、軸線方向で受電コイル41の下面側(受電コイル41に対して第1磁性体42側とは反対側)に第2磁性体43が配置されている。第2磁性体43は、空隙または樹脂を介して受電コイル41及び第1磁性体42と直接接触しないように設けられている。また、本実施形態において、第2磁性体43は、径方向で受電コイル41における一辺を覆わずに(受電コイル41の投影面上を外して)、受電コイル41の端面と第2磁性体43の端面とが径方向で同じ位置に位置する状態、すなわち、オーバーラップ率が0[%]の状態で配置されている。 In the contactless power transfer device 10 according to the second embodiment, as shown in FIG. 7 , the first magnetic body 42 is disposed on the upper surface of the power receiving coil 41 in the axial direction, and the second magnetic body 43 is disposed on the lower surface of the power receiving coil 41 in the axial direction (the side of the power receiving coil 41 opposite the first magnetic body 42). The second magnetic body 43 is disposed so as not to come into direct contact with the power receiving coil 41 and the first magnetic body 42 via a gap or resin. In addition, in this embodiment, the second magnetic body 43 is disposed so as not to cover one side of the power receiving coil 41 in the radial direction (apart from the projection plane of the power receiving coil 41), and so that the end face of the power receiving coil 41 and the end face of the second magnetic body 43 are positioned at the same radial position, i.e., the overlap rate is 0%.
図8は、受電コイル41の端部と第2磁性体43の端部との位置関係を説明するための図である。図9は、第2磁性体43の端部位置と磁束密度との関係を示したグラフである。図10は、第2磁性体43の端部位置と伝送効率との関係を示したグラフである。 Figure 8 is a diagram illustrating the positional relationship between the end of the receiving coil 41 and the end of the second magnetic body 43. Figure 9 is a graph showing the relationship between the end position of the second magnetic body 43 and magnetic flux density. Figure 10 is a graph showing the relationship between the end position of the second magnetic body 43 and transmission efficiency.
本実施形態においては、図8に示すように、受電コイル41の端面の位置を基準0[mm]とし、径方向で受電コイル41の端面よりも受電コイル41から遠ざかる側を正側とし、径方向で受電コイル41の端面よりも受電コイル41に近づく側を負側としている。そして、本実施形態では、受電コイル41の端面から第2磁性体43の端面がどれだけ離れた距離にあるかによって、第2磁性体43の端部位置を規定している。そして、ここでは、径方向で受電コイル41における一辺の幅wを40[mm]としたとき、径方向で基準0[mm]から負側へ20[mm](-20[mm])の位置が、径方向で受電コイル41における一辺の幅半分の位置となる。 In this embodiment, as shown in FIG. 8 , the position of the end face of the power receiving coil 41 is set as the reference 0 mm, the side farther from the end face of the power receiving coil 41 in the radial direction is set as the positive side, and the side closer to the power receiving coil 41 in the radial direction is set as the negative side. In this embodiment, the end position of the second magnetic body 43 is determined based on the distance between the end face of the power receiving coil 41 and the end face of the second magnetic body 43. Here, when the width w of one side of the power receiving coil 41 in the radial direction is 40 mm, the position 20 mm (-20 mm) from the reference 0 mm toward the negative side in the radial direction is the position at half the width of one side of the power receiving coil 41 in the radial direction.
図9及び図10に示すように、第2磁性体43の端部位置が負側に位置し、径方向で受電コイル41における一辺の幅半分の位置(-20[mm])よりも、さらに負側に第2磁性体43の端部位置が位置すると、急激に第2磁性体43の磁束密度が上昇し、且つ、コイル間の伝送効率が下がることがわかる。 As shown in Figures 9 and 10, when the end position of the second magnetic body 43 is located on the negative side and is located further negative in the radial direction than the position at half the width of one side of the receiving coil 41 (-20 mm), the magnetic flux density of the second magnetic body 43 increases sharply and the transmission efficiency between the coils decreases.
よって、実施形態2に係る非接触給電装置10のように、第2磁性体43を受電コイル41の下面側に配置した構成であっても、径方向で受電コイル41における一辺の幅半分の位置よりも外側に、第2磁性体43の端部を位置させることによって、第2磁性体43が無い場合よりもコイル間の伝送効率を向上させつつ、第2磁性体43の磁束密度を低減させることができ、磁性体の効果が小さくなることを抑制することができる。 Thus, even in a configuration in which the second magnetic body 43 is disposed on the underside of the power receiving coil 41, as in the case of the contactless power transfer device 10 according to embodiment 2, by positioning the end of the second magnetic body 43 radially outward from the position that is half the width of one side of the power receiving coil 41, it is possible to improve the transmission efficiency between the coils compared to when the second magnetic body 43 is not present, while reducing the magnetic flux density of the second magnetic body 43, thereby preventing the effect of the magnetic body from being reduced.
(実施形態3)
次に、本発明に係る非接触給電装置10の実施形態3について説明する。なお、実施形態3に係る非接触給電装置10において、実施形態1及び2と同様の部分については説明を適宜省略する。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the contactless power supply device 10 according to the present invention will be described. Note that, in the contactless power supply device 10 according to the third embodiment, descriptions of the same parts as those in the first and second embodiments will be omitted as appropriate.
図11は、第1磁性体42と第2磁性体43との間に中継磁性体44を設けた場合を示した図である。 Figure 11 shows an example in which a relay magnetic body 44 is provided between a first magnetic body 42 and a second magnetic body 43.
実施形態3に係る非接触給電装置10の非接触受電装置4においては、図11に示すように、軸線方向で受電コイル41の上面側に第1磁性体42が配置されており、軸線方向で受電コイル41の下面側(受電コイル41に対して第1磁性体42側とは反対側)に第2磁性体43が配置されている。第2磁性体43は、径方向で受電コイル41における一辺を覆わずに(受電コイル41の投影面上を外して)、受電コイル41の端面と第2磁性体43の端面とが径方向で同じ位置に位置する状態、すなわち、オーバーラップ率が0[%]の状態で配置されている。 In the contactless power receiving device 4 of the contactless power supply device 10 according to embodiment 3, as shown in FIG. 11 , a first magnetic body 42 is arranged on the upper surface of the power receiving coil 41 in the axial direction, and a second magnetic body 43 is arranged on the lower surface of the power receiving coil 41 in the axial direction (the opposite side of the power receiving coil 41 from the first magnetic body 42). The second magnetic body 43 is arranged so as not to cover one side of the power receiving coil 41 in the radial direction (apart from the projection plane of the power receiving coil 41), and so that the end face of the power receiving coil 41 and the end face of the second magnetic body 43 are positioned at the same radial position, i.e., the overlap rate is 0%.
また、本実施形態においては、軸線方向(巻き回し軸線AXと同方向)に延在しており、第1磁性体42の端面と一端部の側面が接触し、他端部の端面が第2磁性体43と対向する板状の中継磁性体44が設けられている。中継磁性体44は、空隙または樹脂を介して第2磁性体43と直接接触しないように配置されている。なお、中継磁性体44は、第1磁性体42に対して接触していても良いし、離れていても良い。また、実施形態3に係る非接触給電装置10では、少なくとも、受電コイル41と第1磁性体42と第2磁性体43と中継磁性体44とによって受電コイルユニットが構成されている。 In this embodiment, a plate-shaped relay magnetic body 44 is provided that extends in the axial direction (the same direction as the winding axis AX), with one end side surface in contact with the end face of the first magnetic body 42 and the other end surface facing the second magnetic body 43. The relay magnetic body 44 is arranged so as not to come into direct contact with the second magnetic body 43 via a gap or resin. The relay magnetic body 44 may be in contact with the first magnetic body 42 or may be separated from it. In the contactless power transfer device 10 according to embodiment 3, a receiving coil unit is formed by at least the receiving coil 41, the first magnetic body 42, the second magnetic body 43, and the relay magnetic body 44.
図12は、中継磁性体44の有無と、コイル間の伝送効率との関係を示したグラフである。図12に示すように、中継磁性体44が有る場合のほうが、中継磁性体44が無い場合よりもコイル間の伝送効率が向上することがわかる。 Figure 12 is a graph showing the relationship between the presence or absence of relay magnetic material 44 and the transmission efficiency between coils. As shown in Figure 12, it can be seen that the transmission efficiency between coils is improved when relay magnetic material 44 is present compared to when relay magnetic material 44 is not present.
図13は、中継磁性体44の有無と、第2磁性体43の最大磁束密度との関係を示したグラフである。図13に示すように、第2磁性体43の最大磁束密度は、中継磁性体44が有る場合のほうが、中継磁性体44が無い場合よりも低減することがわかる。 Figure 13 is a graph showing the relationship between the presence or absence of the relay magnetic body 44 and the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43. As shown in Figure 13, the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 is lower when the relay magnetic body 44 is present than when the relay magnetic body 44 is not present.
よって、実施形態3に係る非接触給電装置10においては、第1磁性体42と第2磁性体43とに加えて中継磁性体44を設けることにより、中継磁性体44を設けない場合よりもコイル間の伝送効率を向上させつつ、第2磁性体43の最大磁束密度を低減させることができ、磁性体の効果が小さくなることを抑制することができる。 Therefore, in the contactless power supply device 10 according to embodiment 3, by providing the relay magnetic body 44 in addition to the first magnetic body 42 and the second magnetic body 43, it is possible to improve the transmission efficiency between the coils compared to when the relay magnetic body 44 is not provided, while reducing the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43, thereby preventing the effect of the magnetic body from being reduced.
図14は、受電コイル41の端部と第2磁性体43の端部と中継磁性体44の端部との位置関係を説明するための図である。 Figure 14 is a diagram illustrating the positional relationship between the end of the receiving coil 41, the end of the second magnetic body 43, and the end of the relay magnetic body 44.
本実施形態においては、図14に示すように、受電コイル41の端面の位置を基準0[mm]とし、径方向で受電コイル41の端面よりも受電コイル41から遠ざかる側を正側とし、径方向で受電コイル41の端面よりも受電コイル41に近づく側を負側としている。そして、本実施形態では、受電コイル41の端面から第2磁性体43の端面がどれだけ離れた距離にあるかによって、第2磁性体43の端部位置を規定している。そして、ここでは、径方向で受電コイル41における一辺の幅wを40[mm]としたとき、径方向で基準0[mm]から負側へ20[mm](-20[mm])の位置が、径方向で受電コイル41における一辺の幅半分の位置となる。また、第1磁性体42の端面が、径方向で基準0[mm]から正側へ10[mm](+10[mm])の位置に位置している。また、この第1磁性体42の端面と接触して設けられた中継磁性体44の端部位置は、径方向で基準0[mm]から正側へ15[mm](+15[mm])の位置に位置している。 In this embodiment, as shown in FIG. 14 , the position of the end face of the receiving coil 41 is defined as the reference 0 mm. The radial side farther from the end face of the receiving coil 41 is defined as the positive side, and the radial side closer to the receiving coil 41 is defined as the negative side. In this embodiment, the end position of the second magnetic body 43 is determined based on the distance between the end face of the second magnetic body 43 and the end face of the receiving coil 41. Here, if the width w of one side of the receiving coil 41 in the radial direction is 40 mm, then a position 20 mm (-20 mm) negative from the reference 0 mm in the radial direction corresponds to half the width of one side of the receiving coil 41 in the radial direction. Furthermore, the end face of the first magnetic body 42 is located 10 mm (+10 mm) positive from the reference 0 mm in the radial direction. Furthermore, the end position of the relay magnetic body 44, which is provided in contact with the end face of this first magnetic body 42, is located 15 mm (+15 mm) radially from the reference 0 mm toward the positive side.
図15は、第2磁性体43の端部位置と、コイル間の伝送効率との関係を示したグラフである。図16は、第2磁性体43の端部位置と、第2磁性体43の最大磁束密度との関係を示したグラフである。 Figure 15 is a graph showing the relationship between the end position of the second magnetic body 43 and the transmission efficiency between the coils. Figure 16 is a graph showing the relationship between the end position of the second magnetic body 43 and the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43.
図15及び図16に示すように、第2磁性体43の端部位置を中継磁性体44の端部位置よりも正側(径方向で外側)に位置させることによって、コイル間の伝送効率は若干下がるが、第2磁性体43の最大磁束密度を、より低減させることができるのがわかる。 As shown in Figures 15 and 16, by positioning the end position of the second magnetic body 43 on the positive side (radially outward) of the end position of the relay magnetic body 44, the transmission efficiency between the coils decreases slightly, but it is clear that the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 can be further reduced.
(実施形態4)
次に、本発明に係る非接触給電装置10の実施形態4について説明する。なお、実施形態4に係る非接触給電装置10において、実施形態1、2及び3と同様の部分については説明を適宜省略する。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the contactless power supply device 10 according to the present invention will be described. Note that, in the contactless power supply device 10 according to the fourth embodiment, descriptions of the same parts as those in the first, second and third embodiments will be omitted as appropriate.
図17は、中継磁性体44を第2磁性体43に沿って伸長させた場合を示した図である。 Figure 17 shows the relay magnetic body 44 extended along the second magnetic body 43.
実施形態4に係る非接触給電装置10においては、図17に示すように、第2磁性体43が軸線方向で受電コイル41に対して送電コイル51側に配置されている。また、第1磁性体42は、軸線方向で受電コイル41に対して送電コイル51側とは反対側に配置されている。また、第2磁性体43は、受電コイル41に対してオーバーラップせずに配置、言い換えると、受電コイル41の投影面上を外して第2磁性体43が配置されている。 In the contactless power transfer device 10 according to embodiment 4, as shown in FIG. 17 , the second magnetic body 43 is disposed on the power transmission coil 51 side of the power receiving coil 41 in the axial direction. The first magnetic body 42 is disposed on the opposite side of the power receiving coil 41 from the power transmission coil 51 side in the axial direction. The second magnetic body 43 is disposed so as not to overlap the power receiving coil 41; in other words, the second magnetic body 43 is disposed outside the projection plane of the power receiving coil 41.
また、実施形態4に係る非接触給電装置10においては、軸線方向で第1磁性体42と第2磁性体43との間に、第1磁性体42と第2磁性体43とを中継する中継磁性体44を備えている。中継磁性体44は、空隙または樹脂を介して、受電コイル41と直接接触しないように配置されている。さらに、中継磁性体44は、空隙または樹脂を介して、第2磁性体43と直接接触しないように配置されている。例えば、中継磁性体44と第2磁性体43との接触の有無以外の条件を同じにして解析を行った結果、中継磁性体44と第2磁性体43とを直接接触させた場合には、磁束密度が300[mT]となり、中継磁性体44と第2磁性体43とを接触させない場合には、磁束密度が199[mT]となった。なお、第1磁性体42と中継磁性体44とは、接触しても良いし、離れていても良い。 The contactless power supply device 10 according to the fourth embodiment also includes a relay magnetic body 44 that connects the first magnetic body 42 and the second magnetic body 43 in the axial direction and is located between the first magnetic body 42 and the second magnetic body 43. The relay magnetic body 44 is arranged via a gap or resin to avoid direct contact with the power receiving coil 41. Furthermore, the relay magnetic body 44 is arranged via a gap or resin to avoid direct contact with the second magnetic body 43. For example, an analysis was performed under the same conditions except for whether the relay magnetic body 44 and the second magnetic body 43 were in contact. When the relay magnetic body 44 and the second magnetic body 43 were in direct contact, the magnetic flux density was 300 mT, and when the relay magnetic body 44 and the second magnetic body 43 were not in contact, the magnetic flux density was 199 mT. The first magnetic body 42 and the relay magnetic body 44 may be in contact or may be separated.
また、実施形態4に係る非接触給電装置10においては、図17に示すように、中継磁性体44の第2磁性体43側の端部から、径方向で第2磁性体43に沿って伸長する伸長部45を有している。なお、中継磁性体44と伸長部45とは、一体で形成されていても良いし、別体で形成されていてもよい。また、実施形態4に係る非接触給電装置10では、少なくとも、受電コイル41と第1磁性体42と第2磁性体43と中継磁性体44と伸長部45とによって受電コイルユニットが構成されている。 Furthermore, as shown in FIG. 17 , the contactless power transfer device 10 according to embodiment 4 has an extension portion 45 that extends radially along the second magnetic body 43 from the end of the relay magnetic body 44 on the second magnetic body 43 side. The relay magnetic body 44 and the extension portion 45 may be formed integrally or separately. Furthermore, in the contactless power transfer device 10 according to embodiment 4, the power receiving coil unit is configured by at least the power receiving coil 41, the first magnetic body 42, the second magnetic body 43, the relay magnetic body 44, and the extension portion 45.
受電コイル41の周辺は磁束密度が上がりやすいため、図17に示すように、中継磁性体44の第2磁性体43側の端部から、径方向で伸長部45を第2磁性体43に沿って受電コイル41から遠ざかる方向へ伸長させることによって、磁束密度を下げることが可能である。そのため、本実施形態では、中継磁性体44と第2磁性体43との位置関係を固定にした状態で、中継磁性体44の第2磁性体43側の端部から、径方向で伸長部45を第2磁性体43に沿って伸長したときにおける、磁束密度と、コイル間の伝送効率との解析を行った。 Since magnetic flux density tends to increase around the receiving coil 41, as shown in FIG. 17 , it is possible to reduce the magnetic flux density by extending the extension portion 45 radially from the end of the relay magnetic body 44 on the second magnetic body 43 side along the second magnetic body 43 in a direction away from the receiving coil 41. Therefore, in this embodiment, with the positional relationship between the relay magnetic body 44 and the second magnetic body 43 fixed, an analysis was conducted of the magnetic flux density and transmission efficiency between the coils when the extension portion 45 radially extends along the second magnetic body 43 from the end of the relay magnetic body 44 on the second magnetic body 43 side.
なお、径方向で伸長部45の第2磁性体43に沿った伸長量の条件としては、0[mm]、20[mm]、40[mm]、60[mm]、80[mm]、100[mm]とした。また、各伸長量の条件に対し、軸線方向での中継磁性体44(伸長部45)と第2磁性体43との間の隙間(GAP)の大きさの条件として、1[mm]、2[mm]、3[mm]、4[mm]、5[mm]とした。 The radial extension of the extension portion 45 along the second magnetic body 43 was set to 0 mm, 20 mm, 40 mm, 60 mm, 80 mm, and 100 mm. For each extension, the axial gap (GAP) between the relay magnetic body 44 (extension portion 45) and the second magnetic body 43 was set to 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, and 5 mm.
図18(a)は、径方向で伸長部45の第2磁性体43に沿った伸長量が0[mm]の場合を示した図である。図18(b)は、径方向で伸長部45の第2磁性体43に沿った伸長量が20[mm]の場合を示した図である。図18(c)は、径方向で伸長部45の第2磁性体43に沿った伸長量が40[mm]の場合を示した図である。 Figure 18(a) shows the case where the extension amount of the extension portion 45 along the second magnetic body 43 in the radial direction is 0 mm. Figure 18(b) shows the case where the extension amount of the extension portion 45 along the second magnetic body 43 in the radial direction is 20 mm. Figure 18(c) shows the case where the extension amount of the extension portion 45 along the second magnetic body 43 in the radial direction is 40 mm.
図19は、径方向で伸長部45の第2磁性体43に沿った伸長量と、コイル間の伝送効率との関係を示したグラフである。図20は、径方向で伸長部45の第2磁性体43に沿った伸長量と、第2磁性体43の最大磁束密度との関係を示したグラフである。 Figure 19 is a graph showing the relationship between the amount of extension of the extension portion 45 along the second magnetic body 43 in the radial direction and the transmission efficiency between the coils. Figure 20 is a graph showing the relationship between the amount of extension of the extension portion 45 along the second magnetic body 43 in the radial direction and the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43.
図19及び図20に示すように、中継磁性体44と第2磁性体43との間の隙間(GAP)の大きさによらず、径方向で伸長部45の第2磁性体43に沿った伸長量が大きくなるほど、コイル間の伝送効率が向上するとともに、第2磁性体43の最大磁束密度が低減することがわかる。 As shown in Figures 19 and 20, regardless of the size of the gap (GAP) between the relay magnetic body 44 and the second magnetic body 43, the greater the radial extension of the extension portion 45 along the second magnetic body 43, the more the transmission efficiency between the coils improves and the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 decreases.
また、本実施形態では、中継磁性体44の側面から径方向で20[mm]離れた位置で、中継磁性体44の端部と第2磁性体43の端部との位置を一致させた点を0と置き、第2磁性体43の位置を固定したまま、径方向で伸長部45を第2磁性体43に沿って伸長していき、第2磁性体43に対する伸長部45のオーバーラップ量に応じた、コイル間の伝送効率と、第2磁性体43の最大磁束密度の解析を行った。 In addition, in this embodiment, the point where the end of the relay magnetic body 44 and the end of the second magnetic body 43 are aligned at a position 20 mm radially away from the side of the relay magnetic body 44 is set to 0, and while the position of the second magnetic body 43 is kept fixed, the extension portion 45 is extended radially along the second magnetic body 43, and the transmission efficiency between the coils and the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 are analyzed according to the amount of overlap of the extension portion 45 with the second magnetic body 43.
図21(a)は、第2磁性体43に対する伸長部45のオーバーラップ量が0[mm]の場合を示した図である。図21(b)は、第2磁性体43に対する伸長部45のオーバーラップ量が20[mm]の場合を示した図である。図21(c)は、第2磁性体43に対する伸長部45のオーバーラップ量が40[mm]の場合を示した図である。図21(d)は、第2磁性体43に対する伸長部45のオーバーラップ量が60[mm]の場合を示した図である。図21(e)は、第2磁性体43に対する伸長部45のオーバーラップ量が80[mm]の場合を示した図である。 Figure 21(a) is a diagram showing the case where the overlap amount of the extension portion 45 with respect to the second magnetic body 43 is 0 mm. Figure 21(b) is a diagram showing the case where the overlap amount of the extension portion 45 with respect to the second magnetic body 43 is 20 mm. Figure 21(c) is a diagram showing the case where the overlap amount of the extension portion 45 with respect to the second magnetic body 43 is 40 mm. Figure 21(d) is a diagram showing the case where the overlap amount of the extension portion 45 with respect to the second magnetic body 43 is 60 mm. Figure 21(e) is a diagram showing the case where the overlap amount of the extension portion 45 with respect to the second magnetic body 43 is 80 mm.
図22は、第2磁性体43に対する伸長部45のオーバーラップ量と、第2磁性体43の最大磁束密度との関係を示したグラフである。図23は、第2磁性体43に対する伸長部45のオーバーラップ量と、コイル間の伝送効率との関係を示したグラフである。 Figure 22 is a graph showing the relationship between the overlap amount of the extension portion 45 with respect to the second magnetic body 43 and the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43. Figure 23 is a graph showing the relationship between the overlap amount of the extension portion 45 with respect to the second magnetic body 43 and the transmission efficiency between the coils.
図22に示すように、軸線方向での中継磁性体44(伸長部45)と第2磁性体43との間の隙間(GAP)の大きさによらず、径方向で伸長部45を第2磁性体43に沿って伸長させて、一旦、第2磁性体43に対して伸長部45がオーバーラップすると、オーバーラップ量が20[mm]までは、第2磁性体43の最大磁束密度は増加する。そして、さらに径方向で伸長部45を第2磁性体43に沿って伸長してオーバーラップさせていき、オーバーラップ量が20[mm]を超えると、第2磁性体43の最大磁束密度は低減していくことがわかる。 As shown in Figure 22, regardless of the size of the gap (GAP) between the intermediate magnetic body 44 (extension portion 45) and the second magnetic body 43 in the axial direction, once the extension portion 45 is extended radially along the second magnetic body 43 and overlaps the second magnetic body 43, the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 increases up to an overlap amount of 20 mm. Then, as the extension portion 45 is further extended radially along the second magnetic body 43 to overlap it, and the overlap amount exceeds 20 mm, the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 decreases.
また、図23に示すように、軸線方向での中継磁性体44(伸長部45)と第2磁性体43との間の隙間(GAP)の大きさによらず、第2磁性体43に対して伸長部45をオーバーラップさせない配置(オーバーラップ量が0[mm])に比べて、径方向で中継磁性体44の伸長部45を第2磁性体43に沿って伸長し、第2磁性体43に対して伸長部45をオーバーラップさせるほど、コイル間の伝送効率は高くなることがわかる。 Furthermore, as shown in Figure 23, regardless of the size of the gap (GAP) between the relay magnetic body 44 (extension portion 45) and the second magnetic body 43 in the axial direction, the transmission efficiency between the coils increases when the extension portion 45 of the relay magnetic body 44 extends radially along the second magnetic body 43 and overlaps with the second magnetic body 43, compared to an arrangement in which the extension portion 45 does not overlap with the second magnetic body 43 (overlap amount 0 [mm]).
(実施形態5)
次に、本発明に係る非接触給電装置10の実施形態5について説明する。なお、実施形態5に係る非接触給電装置10において、実施形態1、2、3及び4と同様の部分については説明を適宜省略する。
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the contactless power supply device 10 according to the present invention will be described. Note that, in the contactless power supply device 10 according to the fifth embodiment, descriptions of the same parts as those in the first, second, third and fourth embodiments will be omitted as appropriate.
次に、図24(a)~図24(d)に示すように軸線方向で受電コイル41の上面側に異なる形状で第2磁性体43を設けた場合について、第2磁性体43の最大磁束密度の解析を行った。図24(a)は、第1磁性体42の対向する二辺に対応させて第2磁性体43を設けた場合を示した図である。図24(b)は、第1磁性体42の四辺に対応させて第2磁性体43を設けた場合を示した図である。図24(c)は、第1磁性体42の対向する二辺に対応させて、第1磁性体42の辺の長さよりも長い第2磁性体43を設けた場合を示した図である。図24(d)は、第1磁性体42の周りを囲むように第2磁性体43を設けた場合を示した図である。 Next, we analyzed the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 when the second magnetic body 43 was provided in different shapes on the upper surface of the power receiving coil 41 in the axial direction, as shown in Figures 24(a) to 24(d). Figure 24(a) shows a case where the second magnetic body 43 is provided to correspond to two opposing sides of the first magnetic body 42. Figure 24(b) shows a case where the second magnetic body 43 is provided to correspond to four sides of the first magnetic body 42. Figure 24(c) shows a case where the second magnetic body 43, which is longer than the length of the sides of the first magnetic body 42, is provided to correspond to two opposing sides of the first magnetic body 42. Figure 24(d) shows a case where the second magnetic body 43 is provided to surround the first magnetic body 42.
図24(a)に示すように第1磁性体42に対して第2磁性体43を設けた場合には、第2磁性体43の最大磁束密度が344[mT]であった。また、図24(b)に示すように第1磁性体42に対して第2磁性体43を設けた場合には、第2磁性体43の最大磁束密度が260[mT]であった。また、図24(c)に示すように第1磁性体42に対して第2磁性体43を設けた場合には、第2磁性体43の最大磁束密度が1754[mT]であった。また、図24(d)に示すように第1磁性体42に対して第2磁性体43を設けた場合には、第2磁性体43の最大磁束密度が269[mT]であった。これにより、第1磁性体42に対する第2磁性体43の設けかたとして、図24(b)、図24(d)、図24(a)、図24(c)の順で、第2磁性体43の最大磁束密度が低くなることがわかる。また、図24(b)に示すように第1磁性体42に対して第2磁性体43の設けかたが、第2磁性体43の最大磁束密度が最も低くなる設けかたであると言える。 When the second magnetic body 43 was provided relative to the first magnetic body 42 as shown in FIG. 24(a), the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 was 344 mT. When the second magnetic body 43 was provided relative to the first magnetic body 42 as shown in FIG. 24(b), the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 was 260 mT. When the second magnetic body 43 was provided relative to the first magnetic body 42 as shown in FIG. 24(c), the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 was 1754 mT. When the second magnetic body 43 was provided relative to the first magnetic body 42 as shown in FIG. 24(d), the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 was 269 mT. This shows that the maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43 decreases in the order of Figures 24(b), 24(d), 24(a), and 24(c) when the second magnetic body 43 is disposed relative to the first magnetic body 42. Furthermore, it can be said that the manner in which the second magnetic body 43 is disposed relative to the first magnetic body 42 as shown in Figure 24(b) results in the lowest maximum magnetic flux density of the second magnetic body 43.
次に、本実施形態においては、口型、十型、I型、工型のそれぞれの第2磁性体43の形状と、第2磁性体43のサイズとをパラメータとして条件を振って、第2磁性体43の形状別の伝送効率向上の効果の検証を実施した。 Next, in this embodiment, the effect of improving transmission efficiency depending on the shape of the second magnetic body 43 was verified by varying the conditions using the shape of the second magnetic body 43 (M-shaped, X-shaped, I-shaped, and C-shaped) and the size of the second magnetic body 43 as parameters.
図25(a)は、口型の第2磁性体43を50[%]伸長で設けた場合を示した図である。図25(b)は、口型の第2磁性体43を100[%]伸長で設けた場合を示した図である。図25(c)は、口型の第2磁性体43を200[%]伸長で設けた場合を示した図である。 Figure 25(a) shows the case where the mouth-shaped second magnetic body 43 is provided at 50% elongation. Figure 25(b) shows the case where the mouth-shaped second magnetic body 43 is provided at 100% elongation. Figure 25(c) shows the case where the mouth-shaped second magnetic body 43 is provided at 200% elongation.
図26(a)は、十型の第2磁性体43を50[%]伸長で設けた場合を示した図である。図26(b)は、十型の第2磁性体43を100[%]伸長で設けた場合を示した図である。図26(c)は、十型の第2磁性体43を200[%]伸長で設けた場合を示した図である。 Figure 26(a) shows a cross-shaped second magnetic body 43 with a 50% elongation. Figure 26(b) shows a cross-shaped second magnetic body 43 with a 100% elongation. Figure 26(c) shows a cross-shaped second magnetic body 43 with a 200% elongation.
図27(a)は、I型の第2磁性体43を50[%]伸長で設けた場合を示した図である。図27(b)は、I型の第2磁性体43を100[%]伸長で設けた場合を示した図である。図27(c)は、I型の第2磁性体43を200[%]伸長で設けた場合を示した図である。 Figure 27(a) shows an example where the I-shaped second magnetic body 43 is provided at 50% elongation. Figure 27(b) shows an example where the I-shaped second magnetic body 43 is provided at 100% elongation. Figure 27(c) shows an example where the I-shaped second magnetic body 43 is provided at 200% elongation.
図28(a)は、工型の第2磁性体43を50[%]伸長で設けた場合を示した図である。図28(b)は、工型の第2磁性体43を100[%]伸長で設けた場合を示した図である。図28(c)は、工型の第2磁性体43を200[%]伸長で設けた場合を示した図である。 Figure 28(a) shows the case where the second magnetic body 43 of the mold is provided at 50% elongation. Figure 28(b) shows the case where the second magnetic body 43 of the mold is provided at 100% elongation. Figure 28(c) shows the case where the second magnetic body 43 of the mold is provided at 200% elongation.
図25~図28では、受電コイル41の寸法(第1磁性体42の寸法)を400[mm]×400[mm]とし、送電コイル51の寸法を700[mm]×700[mm]として、受電コイル41の端部から第2磁性体43を伸長させて、送電コイル51の寸法と同じ寸法になる条件を100[%]伸長とし、100[%]伸長の半分の長さを50[%]伸長、100[%]伸長の二倍の長さを200[%]伸長とした。 In Figures 25 to 28, the dimensions of the receiving coil 41 (the dimensions of the first magnetic body 42) are 400 mm x 400 mm, and the dimensions of the transmitting coil 51 are 700 mm x 700 mm. The condition under which the second magnetic body 43 is extended from the end of the receiving coil 41 to the same dimensions as the transmitting coil 51 is defined as 100% extension, half the length of 100% extension is defined as 50% extension, and twice the length of 100% extension is defined as 200% extension.
図29は、送電コイル51に対する受電コイルユニットの位置ずれ条件の一部を示した図である。なお、図29に示した受電コイルユニットは、少なくとも、受電コイル41、第1磁性体42、及び、第2磁性体43によって構成されている。また、送電コイル51に対する受電コイルユニットの位置ずれは、送電コイル51の中心点O5に対する受電コイルユニット(受電コイル41)の中心点O4のX方向とY方向とのずれ量である。 Fig. 29 is a diagram showing some of the conditions for misalignment of the power receiving coil unit with respect to the power transmitting coil 51. The power receiving coil unit shown in Fig. 29 is composed of at least the power receiving coil 41, a first magnetic body 42, and a second magnetic body 43. The misalignment of the power receiving coil unit with respect to the power transmitting coil 51 is the amount of misalignment in the X and Y directions of the center point O4 of the power receiving coil unit (power receiving coil 41) with respect to the center point O5 of the power transmitting coil 51.
送電コイル51に対する受電コイルユニットの位置ずれの解析条件として、Y方向は0[mm]、175[mm]、350[mm]、X方向は0[mm]、87.5[mm]、175[mm]、262.5[mm]、350[mm]を位置ずれ条件として設定し、X方向とY方向との位置ずれの組み合わせをそれぞれ解析し、全ての解析条件の平均値(平均伝送効率)をグラフにまとめて示した。 The analysis conditions for the positional misalignment of the receiving coil unit relative to the transmitting coil 51 were set as 0 mm, 175 mm, and 350 mm in the Y direction, and 0 mm, 87.5 mm, 175 mm, 262.5 mm, and 350 mm in the X direction. Each combination of positional misalignment in the X and Y directions was analyzed, and the average value (average transmission efficiency) for all analysis conditions was plotted in a graph.
図30及び図31に解析結果を示す。図30は、第2磁性体43の伸長割合と平均伝送効率との関係を示したグラフである。なお、図30中、(1)は工型の第2磁性体43であり、(2)はI型の第2磁性体43であり、(3)は十型の第2磁性体43であり、(4)は口型の第2磁性体である。また、図30では、横軸を第2磁性体43の伸長割合としたときの伝送効率カーブを示している。 The analysis results are shown in Figures 30 and 31. Figure 30 is a graph showing the relationship between the elongation rate of the second magnetic body 43 and the average transmission efficiency. In Figure 30, (1) is the second magnetic body 43 with a cross shape, (2) is the second magnetic body 43 with an I shape, (3) is the second magnetic body 43 with a cross shape, and (4) is the second magnetic body with a mouth shape. Figure 30 also shows the transmission efficiency curve when the horizontal axis represents the elongation rate of the second magnetic body 43.
図31は、第2磁性体43の面積と平均伝送効率との関係を示したグラフである。なお、図31中、(1)は工型の第2磁性体43であり、(2)はI型の第2磁性体43であり、(3)は十型の第2磁性体43であり、(4)は口型の第2磁性体である。また、図31では、横軸を第2磁性体43の面積としたときの伝送効率カーブを示している。 Figure 31 is a graph showing the relationship between the area of the second magnetic body 43 and the average transmission efficiency. In Figure 31, (1) is a square-shaped second magnetic body 43, (2) is an I-shaped second magnetic body 43, (3) is a cross-shaped second magnetic body 43, and (4) is a square-shaped second magnetic body. Figure 31 also shows a transmission efficiency curve when the horizontal axis represents the area of the second magnetic body 43.
図30から分かるように、第2磁性体43の形状が口型の場合に伸長割合に対して最も平均伝送効率が良くなり、十型、工型、I型と続く結果となった。また、伸長割合=受電コイルユニットの1辺の長さとも言えるため、車両1へ搭載する際に受電コイルユニットの1辺の長さが取れない条件下では、口型が好適な形状と言える。 As can be seen from Figure 30, the average transmission efficiency for each extension ratio was highest when the second magnetic body 43 was a mouth shape, followed by a cross shape, a square shape, and an I shape. Furthermore, since the extension ratio can be said to be equal to the length of one side of the power receiving coil unit, the mouth shape can be said to be the ideal shape when the length of one side of the power receiving coil unit cannot be adjusted when installing it in the vehicle 1.
また、図31から分かるように、第2磁性体43の形状が口型の場合に解析条件上(伸長割合~225[%])では到達する伝送効率が最も高いが、同様に第2磁性体43の面積も必要となる。そのため、車両1に搭載する際の受電コイルユニットのサイズに余裕があるのであれば、第2磁性体43の形状として、十型、I型、工型、特にI型及び工型は効果的であると言える。 Furthermore, as can be seen from Figure 31, when the shape of the second magnetic body 43 is a square, the highest transmission efficiency is achieved under the analysis conditions (extension ratio of up to 225%]), but the area of the second magnetic body 43 also needs to be large. Therefore, if there is room for the size of the power receiving coil unit when installed in the vehicle 1, it can be said that shapes of the second magnetic body 43 that are cross-shaped, I-shaped, and J-shaped, and especially I-shaped and J-shaped, are effective.
1 車両
2 モータジェネレータ
3 バッテリ
4 非接触受電装置
5 非接触送電装置
6 道路
10 非接触給電装置
41 受電コイル
42 第1磁性体
43 第2磁性体
44 中継磁性体
45 伸長部
51 送電コイル
REFERENCE SIGNS LIST 1 vehicle 2 motor generator 3 battery 4 non-contact power receiving device 5 non-contact power transmitting device 6 road 10 non-contact power feeding device 41 power receiving coil 42 first magnetic body 43 second magnetic body 44 relay magnetic body 45 extension portion 51 power transmitting coil
Claims (3)
前記受電コイルは、巻き回し軸線の周囲を囲むように巻き線を巻き回して形成されており、
前記巻き回し軸線と交差するように、前記受電コイルに対して前記送電コイル側とは反対側に配置された第1磁性体と、
前記受電コイル及び前記第1磁性体とは非接触で配置され、且つ、前記巻き回し軸線と直交する方向で、前記受電コイルの内周と外周との間のコイル幅の半分の位置よりも外側に前記受電コイルに対して配置された第2磁性体と、
を備え、
前記第2磁性体は、前記第1磁性体に対して前記受電コイル側とは反対側に配置されていることを特徴とする非接触給電装置。 A contactless power supply device that supplies power from a power transmitting coil to a power receiving coil in a contactless manner,
The power receiving coil is formed by winding a wire around a winding axis,
a first magnetic body arranged on an opposite side of the power receiving coil from the power transmitting coil so as to intersect with the winding axis;
a second magnetic body that is disposed in a non-contact state with the power receiving coil and the first magnetic body, and that is disposed with respect to the power receiving coil outside a position that is half the coil width between an inner circumference and an outer circumference of the power receiving coil in a direction perpendicular to the winding axis;
Equipped with
The non-contact power supply device , wherein the second magnetic body is disposed on the opposite side of the first magnetic body from the power receiving coil side .
前記受電コイルは、巻き回し軸線の周囲を囲むように巻き線を巻き回して形成されており、
前記巻き回し軸線と交差するように、前記受電コイルに対して前記送電コイル側とは反対側に配置された第1磁性体と、
前記受電コイル及び前記第1磁性体とは非接触で配置され、且つ、前記巻き回し軸線と直交する方向で、前記受電コイルの内周と外周との間のコイル幅の半分の位置よりも外側に前記受電コイルに対して配置された第2磁性体と、
を備え、
前記第2磁性体は、前記受電コイルに対して前記第1磁性体側とは反対側に配置されており、
前記巻き回し軸線と同方向に延在し、一端部が前記第1磁性体と接触または非接触で、他端部が前記第2磁性体と非接触で配置された中継磁性体を備えることを特徴とする非接触給電装置。 A contactless power supply device that supplies power from a power transmitting coil to a power receiving coil in a contactless manner,
The power receiving coil is formed by winding a wire around a winding axis,
a first magnetic body arranged on an opposite side of the power receiving coil from the power transmitting coil so as to intersect with the winding axis;
a second magnetic body that is disposed in a non-contact state with the power receiving coil and the first magnetic body, and that is disposed with respect to the power receiving coil outside a position that is half the coil width between an inner circumference and an outer circumference of the power receiving coil in a direction perpendicular to the winding axis;
Equipped with
the second magnetic body is disposed on the opposite side of the power receiving coil from the first magnetic body side,
A contactless power supply device characterized by including a relay magnetic body extending in the same direction as the winding axis, one end of which is in contact or non-contact with the first magnetic body, and the other end of which is in non- contact with the second magnetic body.
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| JP2022006638A JP7722935B2 (en) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | Contactless power supply device |
Applications Claiming Priority (1)
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