專利名稱：自諧振線圈、非接觸電力傳輸裝置以及車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過磁場(chǎng)的共振進(jìn)行電力傳輸?shù)姆墙佑|電力傳輸裝置所使用的自諧振線圈、具備該自諧振線圈的非接觸電力傳輸裝置以及具備該非接觸電力傳輸裝置的車輛。
背景技術(shù)：
作為考慮環(huán)境的車輛，電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車等電動(dòng)車輛受到廣泛關(guān)注。這些車輛搭載有產(chǎn)生行駛驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)、和存儲(chǔ)向該電動(dòng)機(jī)供給的電力的能夠再充電的蓄電裝置?；旌蟿?dòng)力車是還將內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)一起作為動(dòng)力源來(lái)搭載的車輛，是還將燃料電池與蓄電裝置一起作為車輛驅(qū)動(dòng)用的直流電源來(lái)搭載的車輛。在混合動(dòng)力車中，已知有能夠與電動(dòng)汽車同樣地從車輛外部的電源對(duì)車載的蓄電裝置進(jìn)行充電的車輛。例如已知所謂的“插電式混合動(dòng)力車”，該“插電式混合動(dòng)力車”能夠通過充電電纜連接設(shè)置于房屋的電源插座和設(shè)置于車輛的充電口，從一般家庭的電源對(duì)蓄電裝置進(jìn)行充電。另一方面，作為送電方法，近年來(lái)不使用電源軟線、送電電纜的無(wú)線送電受到注目。作為該無(wú)線送電技術(shù)，作為最有希望的技術(shù)已知如下三種技術(shù)使用電磁感應(yīng)的送電、 使用電磁波的送電、以及基于共振法的送電。其中，共振法是在電磁場(chǎng)(接近場(chǎng))中使一對(duì)共振器(例如一對(duì)自諧振線圈)共振、通過電磁場(chǎng)送電的非接觸的送電技術(shù)，能夠以較長(zhǎng)的距離(例如數(shù)m)輸送數(shù)kW的大電力(參照專利文獻(xiàn)1及非專利文獻(xiàn)1)。作為基于電磁感應(yīng)的相互感應(yīng)作用進(jìn)行送電的非接觸供電裝置，可以列舉日本特開2008-87733號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)幻記載的非接觸供電裝置。該非接觸供電裝置從供電側(cè)的初級(jí)線圈向受電側(cè)的次級(jí)線圈供給電力。初級(jí)線圈及次級(jí)線圈的截面形狀是圓形。專利文獻(xiàn)1 日本特開2008-87733號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 國(guó)際公開第2007/008646號(hào)小冊(cè)子非專利文獻(xiàn) 1 :Andre Kurs et al. , "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances”，[online]，2007 年 7 月 6 日，SCIENCE，第 317 卷， p. 83-86，[2007 年9 月 12 日檢索]，互聯(lián)網(wǎng) <URL :http://www. sciencemag. org/cgi/ reprint/317/5834/83. pdf>

發(fā)明內(nèi)容
上述采用共振法的無(wú)線送電裝置及受電裝置具有通過電磁場(chǎng)傳輸電力的自諧振線圈。對(duì)于該自諧振線圈的截面形狀，與自諧振線圈的延伸方向垂直的截面呈圓形形狀。而且，在受電及送電時(shí)，高頻的電流在自諧振線圈中流動(dòng)。在此，已知高頻的電流在線圈內(nèi)流通時(shí)，電流密度在線圈的表面較高，越遠(yuǎn)離表面越低(趨膚效應(yīng))。因此，在上述日本特開2008-87733號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)記載的初級(jí)線圈及次級(jí)線圈中，電流流動(dòng)的區(qū)域較小，但電阻較高。進(jìn)一步，上述無(wú)線送電裝置、受電裝置多被搭載使用于車輛等，迫切需要實(shí)現(xiàn)裝置自身的緊湊化。本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的發(fā)明，其目的是提供一種自諧振線圈、具有該自諧振線圈的非接觸電力傳輸裝置以及具有該非接觸電力傳輸裝置的車輛，其能夠謀求降低自諧振線圈的電阻、并謀求緊湊化。本發(fā)明的自諧振線圈是用于通過磁場(chǎng)的共振傳輸電力的非接觸電力傳輸裝置的自諧振線圈。并且，將與延伸方向垂直的截面的截面形狀為圓形、且對(duì)該截面進(jìn)行規(guī)定的圓周的長(zhǎng)度與對(duì)在垂直于自諧振線圈的延伸方向的截面上剖切觀察時(shí)的自諧振線圈的截面的外周緣進(jìn)行規(guī)定的線段的長(zhǎng)度相等的線圈設(shè)為假想線圈。與上述自諧振線圈的延伸方向垂直的截面上的該自諧振線圈的徑向的寬度和軸向的長(zhǎng)度中的至少一方比假想線圈的截面的直徑小。在其他方式中，本發(fā)明的自諧振線圈是用于通過磁場(chǎng)的共振傳輸電力的非接觸電力傳輸裝置的自諧振線圈。并且，上述自諧振線圈具有彼此相對(duì)向的第一主表面和第二主表面，自諧振線圈的截面中，通過第一主表面和第二主表面之間的中心的中心線中的至少一部分沿與假想軸線交叉的方向延伸，所述假想軸線沿自諧振線圈的徑向延伸。在其他方式中，本發(fā)明的自諧振線圈是用于通過磁場(chǎng)的共振傳輸電力的非接觸電力傳輸裝置的自諧振線圈。并且，與上述自諧振線圈的延伸方向垂直的自諧振線圈的截面形狀為使主表面沿自諧振線圈的軸向排列的板狀部件朝向自諧振線圈的軸向彎折或彎曲而得到的形狀。在其他方式中，本發(fā)明的自諧振線圈是用于通過磁場(chǎng)的共振傳輸電力的非接觸電力傳輸裝置的自諧振線圈。并且，與自諧振線圈的延伸方向垂直的自諧振線圈的截面形狀為大致U字形狀或大致V字形狀。優(yōu)選通過使上述自諧振線圈的截面形狀為大致U字形狀或大致V字形狀，從而規(guī)定出朝向自諧振線圈的一側(cè)的軸向開口的槽部，槽部容納自諧振線圈中的、在軸向上與槽部所在的部分相鄰的部分的至少一部分。優(yōu)選隨著從上述自諧振線圈的一側(cè)的軸向的端部側(cè)向另一側(cè)的軸向的端部側(cè)，槽部的底部的曲率變小。 優(yōu)選還具有配置在上述第一主表面和第二主表面之間的電介質(zhì)。本發(fā)明的非接觸電力傳輸裝置具有上述的自諧振線圈；和初級(jí)線圈，其與自諧振線圈之間通過電磁感應(yīng)傳輸電力。根據(jù)本發(fā)明的自諧振線圈、非接觸電力傳輸裝置以及非接觸電力傳輸裝置，能夠謀求降低電阻，并且能夠謀求線圈自身的緊湊化。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的供電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是用于說(shuō)明基于共振法的送電的原理的圖。圖3是表示距電流源(磁流源)的距離和電磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系的圖。圖4是示意表示次級(jí)自諧振線圈110的立體圖。
圖5是與次級(jí)自諧振線圈110的延伸方向垂直的截面上的次級(jí)自諧振線圈110的剖視圖。圖6是表示沿中心軸線01方向剖切次級(jí)自諧振線圈110的一部分而得到的剖視圖。圖7是表示次級(jí)自諧振線圈110的卷繞狀態(tài)的變形例的剖視圖。圖8是表示次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀的第1變形例的剖視圖。圖9是表示次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀的第2變形例的剖視圖。圖10是表示次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀的第3變形例的剖視圖。圖11是表示次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀的第4變形例的剖視圖。圖12是表示次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀的第5變形例的剖視圖。符號(hào)說(shuō)明100電動(dòng)車輛，110次級(jí)自諧振線圈，120次級(jí)線圈，130整流器，140轉(zhuǎn)換器，150蓄電裝置，170馬達(dá)，190通信裝置，200供電裝置，210交流電源，220高頻電力驅(qū)動(dòng)器，230初級(jí)線圈，240初級(jí)自諧振線圈，250通信裝置，310高頻電源，317第，320初級(jí)線圈，330初級(jí)自諧振線圈，340次級(jí)自諧振線圈，350次級(jí)線圈，360負(fù)載，404電容器，420,421主表面， 422、425、426底部，423、424、427、428軸向延伸部，430非接觸受電裝置，440假想圓線圈， 441假想方形線圈，445電介質(zhì)，446槽部，500中心線。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。對(duì)圖中相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的符號(hào)，并且不重復(fù)其說(shuō)明。圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的供電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。參照?qǐng)D1，該供電系統(tǒng)具有設(shè)置于電動(dòng)車輛100的非接觸受電裝置(非接觸電力傳輸裝置)；和設(shè)置于車輛外部的供電裝置(非接觸電力傳輸裝置)200。非接觸受電裝置包括次級(jí)自諧振線圈110、次級(jí)線圈120、 整流器130、DC/DC轉(zhuǎn)換器140、蓄電裝置150。另外，電動(dòng)車輛100還包括受電裝置、功率控制單元(以下也稱為“PCU (Power Control Unit) ”)160、馬達(dá) 170、車輛 ECU (Electronic Control Unit 電子控制單元)180、通信裝置190。次級(jí)自諧振線圈110設(shè)置于車體下部，但如果供電裝置200設(shè)置于車輛上方，則次級(jí)自諧振線圈110也可以設(shè)置于車體上部。次級(jí)自諧振線圈110是兩端開路(非連接)的 LC諧振線圈，經(jīng)由電磁場(chǎng)與供電裝置200的初級(jí)自諧振線圈240 (后述)進(jìn)行共振，由此從供電裝置200接受電力。次級(jí)自諧振線圈110的電容分量取為線圈的寄生電容，但也可以設(shè)置與線圈的兩端連接的電容器。次級(jí)自諧振線圈110基于與供電裝置200的初級(jí)自諧振線圈240的距離和/或初級(jí)自諧振線圈240及次級(jí)自諧振線圈110的共振頻率等，適當(dāng)設(shè)定其卷數(shù)，使得表示初級(jí)自諧振線圈240和次級(jí)自諧振線圈110的共振強(qiáng)度的Q值(例如，Q > 100)及表示其耦合度的κ等變大。次級(jí)線圈120與次級(jí)自諧振線圈110配置在同軸上，通過電磁感應(yīng)與次級(jí)自諧振線圈110磁耦合。該次級(jí)線圈120通過電磁感應(yīng)取出通過次級(jí)自諧振線圈110接受的電力， 并向整流器130輸出。整流器130對(duì)通過次級(jí)線圈120取出的交流電力進(jìn)行整流。
DC/DC轉(zhuǎn)換器140基于來(lái)自車輛E⑶180的控制信號(hào)，將通過整流器130整流后的電力變換成蓄電裝置150的電壓電平，并向蓄電裝置150輸出。在車輛行駛期間中從供電裝置200受電的情況下(該情況下，供電裝置200配置在例如車輛上方或側(cè)方)，DC/DC轉(zhuǎn)換器140可以將通過整流器130整流后的電力變換成系統(tǒng)電壓并直接向P⑶160供給。另外，DC/DC轉(zhuǎn)換器140不是必須的，也可以為使通過次級(jí)線圈120取出的交流電力在被整流器130整流后直接提供給蓄電裝置150。蓄電裝置150是能夠再充電的直流電源，包括例如鋰離子或鎳氫等的二次電池。 蓄電裝置150除了存儲(chǔ)從DC/DC轉(zhuǎn)換器140供給的電力之外，也存儲(chǔ)通過馬達(dá)170發(fā)電產(chǎn)生的再生電力。而且，蓄電裝置150將其存儲(chǔ)的電力向P⑶160供給。作為蓄電裝置150也可以采用大容量的電容器，只要是能暫時(shí)存儲(chǔ)從供電裝置200供給的電力和/或來(lái)自馬達(dá) 170的再生電力、能夠?qū)⑵浯鎯?chǔ)的電力向PCU160供給的電力緩沖器，則可以是任意的裝置。P⑶160通過從蓄電裝置150輸出的電力或從DC/DC轉(zhuǎn)換器140直接供給的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)170。另外，P⑶160對(duì)由馬達(dá)170發(fā)電產(chǎn)生的再生電力進(jìn)行整流并向蓄電裝置 150輸出，對(duì)蓄電裝置150進(jìn)行充電。馬達(dá)170被P⑶160驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生車輛驅(qū)動(dòng)力并向驅(qū)動(dòng)輪輸出。另外，馬達(dá)170利用從驅(qū)動(dòng)輪和/或未圖示的發(fā)動(dòng)機(jī)接受的動(dòng)能進(jìn)行發(fā)電，并將其發(fā)電產(chǎn)生的再生電力向P⑶160輸出。車輛ECU180在車輛行駛時(shí)，基于車輛的行駛狀況和/或蓄電裝置150的充電狀態(tài) (以下也稱為“SOC(Mate Of Charge))控制PCU160。通信裝置190是用于與車輛外部的供電裝置200進(jìn)行無(wú)線通信的通信接口。另一方面，供電裝置200包括交流電源210、高頻電力驅(qū)動(dòng)器220、初級(jí)線圈230、初級(jí)自諧振線圈M0、通信裝置250、EC似60。交流電源210是車輛外部的電源，例如是系統(tǒng)電源。高頻電力驅(qū)動(dòng)器220將從交流電源210接受的電力變換成高頻電力，并將其變換得到的高頻電力向初級(jí)線圈230供給。 高頻電力驅(qū)動(dòng)器220生成的高頻電力的頻率例如是IM 10數(shù)MHz。初級(jí)線圈230與初級(jí)自諧振線圈240配置在同軸上，通過電磁感應(yīng)與初級(jí)自諧振線圈240磁耦合。而且，初級(jí)線圈230通過電磁感應(yīng)向初級(jí)自諧振線圈240供給從高頻電力驅(qū)動(dòng)器220供給的高頻電力。初級(jí)自諧振線圈240配設(shè)在地面附近，但在從車輛上方向電動(dòng)車輛100供電的情況下，初級(jí)自諧振線圈240也可以配置在車輛上方。初級(jí)自諧振線圈240也是兩端開路(非連接)的LC諧振線圈，經(jīng)由電動(dòng)車輛100的次級(jí)自諧振線圈110和電磁場(chǎng)進(jìn)行共振，由此向電動(dòng)車輛100輸送電力。初級(jí)自諧振線圈240的電容分量也設(shè)為線圈的寄生電容，但也可以設(shè)置與線圈的兩端連接的電容器。 該初級(jí)自諧振線圈240也基于與電動(dòng)車輛100的次級(jí)自諧振線圈110的距離和/ 或初級(jí)自諧振線圈240及次級(jí)自諧振線圈110的共振頻率等，適當(dāng)設(shè)定其卷數(shù)，使得Q值 (例如，Q > 100)及耦合度κ等變大。 通信裝置250是用于與供電目標(biāo)的電動(dòng)車輛100進(jìn)行無(wú)線通信的通信接口。 ECU260控制高頻電力驅(qū)動(dòng)器220，使得電動(dòng)車輛100的接受電力變?yōu)槟繕?biāo)值。具體而言， ECU260通過通信裝置250從電動(dòng)車輛100取得電動(dòng)車輛100的接受電力及其目標(biāo)值，控制高頻電力驅(qū)動(dòng)器220的輸出，使得電動(dòng)車輛100的接受電力與目標(biāo)值一致。另外，ECU260能夠?qū)⒐╇娧b置200的阻抗值向電動(dòng)車輛100發(fā)送。圖2是用于說(shuō)明基于共振法的送電的原理的圖。參照?qǐng)D2，在該共振法中，與兩個(gè)音叉共振的情況同樣地，具有相同的固有頻率的兩個(gè)LC諧振線圈在電磁場(chǎng)(接近場(chǎng))中共振，由此從一個(gè)線圈向另一個(gè)線圈經(jīng)由電磁場(chǎng)傳送電力。具體而言，將初級(jí)線圈320與高頻電源310連接，向通過電磁感應(yīng)與初級(jí)線圈320 磁耦合的初級(jí)自諧振線圈330供給IM 10數(shù)MHz的高頻電力。初級(jí)自諧振線圈330是基于線圈自身的電感和寄生電容的LC諧振器，經(jīng)由電磁場(chǎng)(接近場(chǎng))與具有與初級(jí)自諧振線圈330相同的共振頻率的次級(jí)自諧振線圈340進(jìn)行共振。于是，從初級(jí)自諧振線圈330 向次級(jí)自諧振線圈340經(jīng)由電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)移能量(電力)。向次級(jí)自諧振線圈340轉(zhuǎn)移的能量 (電力)被通過電磁感應(yīng)與次級(jí)自諧振線圈340磁耦合的次級(jí)線圈350取出，并向負(fù)載360 供給。在表示初級(jí)自諧振線圈330和次級(jí)自諧振線圈340的共振強(qiáng)度的Q值比例如100大時(shí)，能實(shí)現(xiàn)基于共振法的送電，。對(duì)與圖1的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明，圖1的交流電源210及高頻電力驅(qū)動(dòng)器220相當(dāng)于圖2的高頻電源310。另外，圖1的初級(jí)線圈230及初級(jí)自諧振線圈240分別相當(dāng)于圖2 的初級(jí)線圈320及初級(jí)自諧振線圈330，圖1的次級(jí)自諧振線圈110及次級(jí)線圈120分別相當(dāng)于圖2的次級(jí)自諧振線圈340及次級(jí)線圈350。而且，圖1的整流器130以后作為負(fù)載 360而總括性地進(jìn)行表示。圖3是表示距電流源(磁流源)的距離和電磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系的圖。參照?qǐng)D3，電磁場(chǎng)包括三個(gè)分量。曲線kl是與距波源的距離成反比的分量，被稱為“輻射電場(chǎng)”。曲線k2 是與距波源的距離的平方成反比的分量，被稱為“感應(yīng)電場(chǎng)”。另外，曲線k3是與距波源的距離的立方成反比的分量，被稱為“靜電場(chǎng)”?！办o電場(chǎng)”是電磁波的強(qiáng)度隨著距波源的距離而急劇減少的區(qū)域，在共振法中，利用該“靜電場(chǎng)”支配的接近場(chǎng)(evanescent field，漸逝場(chǎng))進(jìn)行能量(電力)的傳送。艮口， 在“靜電場(chǎng)”支配的接近場(chǎng)中，通過使具有相同固有頻率的一對(duì)共振器(例如一對(duì)LC諧振線圈)共振，從一個(gè)共振器(初級(jí)自諧振線圈)向另一個(gè)共振器(次級(jí)自諧振線圈)傳送能量(電力)。由于該“靜電場(chǎng)”不向遠(yuǎn)方傳播能量，所以與通過將能量傳播到遠(yuǎn)方的“輻射電場(chǎng)”傳送能量(電力)的電磁波相比，共振法能夠以更少的能量損失進(jìn)行送電。非接觸受電裝置430包括圖1所示的次級(jí)自諧振線圈110及次級(jí)線圈120。在車輛搭載有從送電線圈接受電力的非接觸受電裝置，該送電線圈從車輛外部的電源接受電力并進(jìn)行送電。圖4是示意地表示次級(jí)自諧振線圈110的立體圖，如圖4所示，次級(jí)自諧振線圈 110是以中心軸線01為中心進(jìn)行卷繞而形成的。圖5是與次級(jí)自諧振線圈110的延伸方向垂直的截面上的次級(jí)自諧振線圈110的剖視圖。如圖5所示，與次級(jí)自諧振線圈110的延伸方向垂直的截面450呈大致U字形狀。在此，圖5的點(diǎn)劃線所示的假想圓線圈440與次級(jí)自諧振線圈110同樣地呈螺旋狀延伸，進(jìn)而，與延伸方向垂直的截面的形狀呈圓形。而且，對(duì)該假想圓線圈440的截面中的外周緣部進(jìn)行規(guī)定的圓周的長(zhǎng)度取為對(duì)次級(jí)自諧振線圈110的截面450的外周緣部進(jìn)行規(guī)定的線段的長(zhǎng)度。在此，一般已知高頻電流在線圈線內(nèi)流動(dòng)時(shí)，電流主要是在線圈線的表面流動(dòng)(趨膚效應(yīng))。由于假想圓線圈440的截面的圓周長(zhǎng)度、和次級(jí)自諧振線圈110的截面的外周緣部的長(zhǎng)度一致，所以高頻電流在假想圓線圈440內(nèi)流動(dòng)時(shí)的電阻、和高頻電流在次級(jí)自諧振線圈110內(nèi)流動(dòng)時(shí)的阻力一致。另一方面，從該圖5可知，次級(jí)自諧振線圈110的截面450的面積被被抑制得比假想圓線圈440的截面的面積小，次級(jí)自諧振線圈110與假想圓線圈440相比實(shí)現(xiàn)了緊湊化。 具體而言，次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀與假想圓線圈440的截面形狀相比，在徑向的寬度及軸向的高度上都實(shí)現(xiàn)了緊湊化。在此，對(duì)與截面450的面積相等的假想圓線圈的與線圈的延伸方向垂直的截面的截面積、和次級(jí)自諧振線圈110與線圈的延伸方向垂直的截面的截面積進(jìn)行比較。該情況下，與對(duì)該假想圓線圈的截面的外周緣部進(jìn)行規(guī)定的線段的長(zhǎng)度相比，對(duì)次級(jí)自諧振線圈 110的截面450的外周緣部進(jìn)行規(guī)定的線段的長(zhǎng)度更長(zhǎng)。由此，高頻電流流動(dòng)時(shí)的次級(jí)自諧振線圈110的電阻能夠被抑制得比該假想圓線圈的阻力低。這樣，通過使次級(jí)自諧振線圈110呈U字形狀，由此能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊化及對(duì)于高頻電流的低電阻化。次級(jí)自諧振線圈110呈使圖5的虛線所示的假想方形線圈441的徑向兩端部向軸向彎曲而得到的形狀。假想方形線圈441也設(shè)為與次級(jí)自諧振線圈110同樣地呈螺旋狀卷繞的線圈。另外，與假想方形線圈441的延伸方向垂直的截面上的截面形狀是主表面442及主表面443 排列在中心軸線01方向上的長(zhǎng)方形形狀。而且，次級(jí)自諧振線圈110設(shè)為使排列在假想方形線圈441的徑向上的端部向軸向彎曲而得到的形狀，因此對(duì)假想方形線圈441的截面的外周緣部進(jìn)行規(guī)定的線段的長(zhǎng)度、和對(duì)次級(jí)自諧振線圈110的截面450的外周緣部進(jìn)行規(guī)定的線段的長(zhǎng)度相等。隨之，根據(jù)上述趨膚效應(yīng)，對(duì)于高頻電流的假想方形線圈441的電阻、和次級(jí)自諧振線圈110的電阻變?yōu)橄嗟取Ａ硪环矫?，次?jí)自諧振線圈110以使沿假想方形線圈441的徑向排列的端部的至少一方端部向中心軸線01方向彎折或彎曲的方式而彎曲，因此次級(jí)自諧振線圈110的截面 450的徑向L2的寬度小于假想方形線圈441的徑向的寬度，實(shí)現(xiàn)了次級(jí)自諧振線圈110的徑向的緊湊化。特別是，次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀呈大致U字形狀，在次級(jí)自諧振線圈110 中，沿徑向排列的兩端部向中心軸線01方向彎折，因此實(shí)現(xiàn)了減小截面450的徑向的尺寸。次級(jí)自諧振線圈110中，以在中心軸線01方向上相互對(duì)向的方式設(shè)置主表面420、 主表面421，主表面420及主表面421都呈圓弧狀彎曲。而且，通過主表面420規(guī)定出槽部 446。該槽部446形成為朝向中心軸線01方向中的一方的軸向Ll開口。圖6是表示沿中心軸線01方向剖切次級(jí)自諧振線圈110的一部分而得到的剖視圖。如圖6所示，在規(guī)定槽部446的主表面420、和次級(jí)自諧振線圈110中的與該主表面420在一方的軸向Ll上相鄰的主表面421之間，充填有電介質(zhì)445。由此，不需要另外設(shè)置電容器，就能夠構(gòu)成具有預(yù)定容量的寄生電容，能夠設(shè)為次級(jí)自諧振線圈110的電容分量。作為電介質(zhì)能采用硅等。
在此，形成為在次級(jí)自諧振線圈110中，隨著從一方的軸向Ll側(cè)的端部朝向另一方的端部，規(guī)定槽部446的底部的曲率變小。具體而言，形成為底部P1、底部P2和底部P3 分別從次級(jí)自諧振線圈110的一方的軸向Ll側(cè)的端部向另一方的端部側(cè)依次排列，曲率半徑R1、R2、R3依次變大。因此，隨著從一方的軸向Ll側(cè)朝向另一方的端部側(cè)，槽部446的開
口寬度變大。由此，槽部446能夠容納次級(jí)自諧振線圈110中的、相對(duì)于該槽部446位于一方的軸向Ll側(cè)的部分中的至少一部分。這樣，通過在槽部446內(nèi)容納次級(jí)自諧振線圈110的一部分，由此能減小次級(jí)自諧振線圈110的中心軸線01方向的尺寸。這樣，通過將中心軸線 01方向的尺寸抑制得較小，即使搭載于車輛的底板，也能夠抑制從底板大幅度突出。在該圖6所示的例子中，次級(jí)自諧振線圈110形成為使次級(jí)自諧振線圈110的一部分進(jìn)入槽部446內(nèi)，但也可以以使次級(jí)自諧振線圈110的一部分不進(jìn)入槽部446內(nèi)方式卷繞次級(jí)自諧振線圈110。圖7是表示次級(jí)自諧振線圈110的卷繞狀態(tài)的變形例的剖視圖。如該圖7所示，次級(jí)自諧振線圈110在中心軸線01方向上隔開間隔地卷繞。由此，主表面420及主表面421 都向外側(cè)開放，能夠從主表面420及主表面421向外部散熱。如圖7的虛線所示，在主表面420和主表面421之間也可以充填電介質(zhì)445。該情況下，在電介質(zhì)445的表面中，沿次級(jí)自諧振線圈110的徑向排列的側(cè)面向外部露出。而且，從次級(jí)自諧振線圈110的主表面420、421傳遞到電介質(zhì)445的熱從電介質(zhì)445的側(cè)面向外部散熱。在上述圖5及圖7所示的例子中，次級(jí)自諧振線圈110相互對(duì)向，具有向外側(cè)開放的主表面420、421，通過主表面420和主表面421的中間的中心線500的至少一部分以與沿次級(jí)自諧振線圈110的徑向延伸的假想軸線02交叉的方式延伸。在中心線500沿與假想軸線02交叉的方向延伸的部分中，徑向矢量分量變小，其結(jié)果，次級(jí)自諧振線圈110的徑向的寬度變小。特別是，在圖5及圖7所示的例子中，在次級(jí)自諧振線圈110中，在底部422以外的部分中，由于中心線500沿與假想軸線02交叉的方向延伸，所以大幅度地實(shí)現(xiàn)了徑向的寬度的降低。而且，由于各主表面420、421向外側(cè)開放，所以能夠直接或通過電介質(zhì)等其他部件向外部氣體散熱。圖8是表示次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀的第1變形例的剖視圖。如圖8所示， 也可以形成為截面M字形狀。在該圖8所示的例子中，形成有多個(gè)底部422、425、426，在與各底部422、425、似6在徑向上相鄰的部分，分別形成有沿與假想軸線02交叉的方向延伸的軸向延伸部 423、424、427、428。這樣，通過使假想方形線圈441向中心軸線01方向多次彎折或彎曲，能夠抑制中心軸線01方向的尺寸變大，并能夠使徑向的寬度降低。圖9是表示次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀的第2變形例的剖視圖。如圖9所示， 不僅可以是使假想方形線圈441彎曲得到的形狀，也可以是通過使其彎折得到的形狀。圖10是表示次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀的第3變形例的剖視圖。如圖10所示，不限于使假想方形線圈441變形得到的形狀，也可以是使截面形狀為長(zhǎng)圓形狀的假想線圈或截面形狀為橢圓形狀的假想線圈變形而得到的形狀。
圖11是表示次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀的第4變形例的剖視圖。如圖11所示，也可以是以假想方形線圈441的中心線500與假想軸線02交叉的方式，通過使假想方形線圈441傾斜而得到的形狀。這樣，通過以傾斜的方式變形，次級(jí)自諧振線圈110的徑向的寬度能夠被抑制得比假想方形線圈441的徑向的寬度小，能夠?qū)崿F(xiàn)徑向的緊湊化。圖12是表示次級(jí)自諧振線圈110的截面形狀的第5變形例的剖視圖。在該圖12 所示的例子中，在次級(jí)自諧振線圈110的外周面形成有多個(gè)凹部(凹陷部)或凸部。這樣形成的次級(jí)自諧振線圈110的截面積能夠被抑制得比假想圓線圈440的截面積小，能夠?qū)崿F(xiàn)次級(jí)自諧振線圈110的緊湊化。在圖4至圖12中，對(duì)次級(jí)自諧振線圈110的形狀進(jìn)行了說(shuō)明，但也能夠?qū)⒃摯渭?jí)自諧振線圈Iio的形狀適用于初級(jí)自諧振線圈240。而且，上述各實(shí)施方式所示的非接觸受電裝置能夠搭載于各種電動(dòng)車輛。作為電動(dòng)車輛，除了能夠通過動(dòng)力分割裝置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力進(jìn)行分割而傳遞至驅(qū)動(dòng)輪和電動(dòng)發(fā)電機(jī)的串聯(lián)/并聯(lián)型的混合動(dòng)力車以外，也能夠適用其他形式的混合動(dòng)力車。即，本發(fā)明也能夠適用于例如僅為了驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)而使用發(fā)動(dòng)機(jī)、僅以電動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生車輛的驅(qū)動(dòng)力的所謂的串聯(lián)型的混合動(dòng)力車、或只是發(fā)動(dòng)機(jī)生成的動(dòng)能中的再生能量作為電能回收的混合動(dòng)力車、或?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力而馬達(dá)根據(jù)需要進(jìn)行輔助的馬達(dá)輔助型的混合動(dòng)力車等。另外，本發(fā)明也能夠適用于不具有發(fā)動(dòng)機(jī)而只利用電力進(jìn)行行駛的電動(dòng)汽車、或作為直流電源在蓄電裝置的基礎(chǔ)上還具有燃料電池的燃料電池車。另外，本發(fā)明也能夠適用于不具有升壓轉(zhuǎn)換器的電動(dòng)車輛。應(yīng)該認(rèn)為，本次公開的實(shí)施方式在所有方面都只是例示而并非限制性的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍并不是由上述實(shí)施方式的說(shuō)明而是由權(quán)利要求所表示的，包括與權(quán)利要求同等的含義和范圍內(nèi)的所有變更。
權(quán)利要求
1.一種自諧振線圈(110、240)，該自諧振線圈(110,240)用于能夠通過磁場(chǎng)的共振進(jìn)行輸送電力和接受電力中的至少一方的非接觸電力傳輸裝置，其中，將與延伸方向垂直的截面的截面形狀為圓形、且對(duì)該截面進(jìn)行規(guī)定的圓周的長(zhǎng)度與對(duì)在垂直于所述自諧振線圈(110340)的延伸方向的截面上剖切觀察時(shí)的所述自諧振線圈 (110,240)的截面的外周緣進(jìn)行規(guī)定的線段的長(zhǎng)度相等的線圈設(shè)為假想線圈040)，與所述自諧振線圈(110J40)的延伸方向垂直的截面上的該自諧振線圈(110J40)的徑向的寬度和軸向的長(zhǎng)度中的至少一方比所述假想線圈的截面的直徑小。
2.一種自諧振線圈(110、240)，該自諧振線圈(110J40)用于能夠通過磁場(chǎng)的共振進(jìn)行輸送電力和接受電力中的至少一方的非接觸電力傳輸裝置，其中，所述自諧振線圈(110J40)具有彼此相對(duì)向的第一主表面和第二主表面020、421)，通過所述第一主表面(420)和所述第二主表面(421)之間的中心的中心線(500)中的至少一部分沿與假想軸線(02)交叉的方向延伸，所述假想軸線(02)沿所述自諧振線圈 (110,240)的徑向延伸。
3.一種自諧振線圈(110、240)，該自諧振線圈(110J40)用于能夠通過磁場(chǎng)的共振進(jìn)行輸送電力和接受電力中的至少一方的非接觸電力傳輸裝置，其中，與所述自諧振線圈(110J40)的延伸方向垂直的所述自諧振線圈(110J40)的截面形狀為使主表面沿所述自諧振線圈(110J40)的軸向排列的板狀部件(441)朝向所述自諧振線圈(110440)的軸向彎折或彎曲而得到的形狀。
4.一種自諧振線圈(110、240)，該自諧振線圈(110J40)用于能夠通過磁場(chǎng)的共振進(jìn)行輸送電力和接受電力中的至少一方的非接觸電力傳輸裝置，其中，與所述自諧振線圈(110J40)的延伸方向垂直的所述自諧振線圈(110J40)的截面形狀為大致U字形狀或大致V字形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自諧振線圈(110、240)，其中，通過使所述自諧振線圈(110440)的截面形狀為大致U字形狀或大致V字形狀，從而規(guī)定出朝向所述自諧振線圈(110440)的一側(cè)的軸向開口的槽部，所述槽部容納所述自諧振線圈(110340)中的、在所述軸向上與所述槽部所在的部分相鄰的部分的至少一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自諧振線圈(110、240)，其中，隨著從所述自諧振線圈(110、M0)的所述一側(cè)的軸向的端部側(cè)向另一側(cè)的軸向的端部側(cè)，所述槽部的底部的曲率變小。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自諧振線圈(110、240)，其中，還具有配置在所述第一主表面(420)和所述第二主表面021)之間的電介質(zhì)045)。
8.一種非接觸電力傳輸裝置，具有權(quán)利要求4所述的自諧振線圈(110,240)；和初級(jí)線圈，其與所述自諧振線圈(110440)之間通過電磁感應(yīng)傳輸電力。
9.一種具有權(quán)利要求8所述的非接觸電力傳輸裝置的車輛。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自諧振線圈、非接觸電力傳輸裝置以及車輛。自諧振線圈(110，240)被用于能夠通過磁場(chǎng)的共振進(jìn)行輸送電力或接受電力中的至少一方的非接觸電力傳輸裝置，將與延伸方向垂直的截面的截面形狀為圓形、且對(duì)該截面進(jìn)行規(guī)定的圓周的長(zhǎng)度與對(duì)在垂直于自諧振線圈(110、240)的延伸方向的截面上剖切觀察時(shí)的自諧振線圈(110、240)的截面的外周緣進(jìn)行規(guī)定的線段的長(zhǎng)度相等的線圈設(shè)為假想線圈(440)，與自諧振線圈(110、240)的延伸方向垂直的截面上的該自諧振線圈(110、240)的徑向的寬度和軸向的長(zhǎng)度中的至少一方比假想線圈的截面的直徑小。
文檔編號(hào)H02J17/00GK102171777SQ20088013137
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2008年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月2日
發(fā)明者佐佐木將, 石川哲浩 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社