本發(fā)明涉及受電裝置和送電裝置。
背景技術(shù):
以往,提出了一種以非接觸的方式從送電裝置向受電裝置輸送電力的非接觸電力送電系統(tǒng)(參照日本特開2013-154815、日本特開2013-146154、日本特開2013-146148、日本特開2013-110822、日本特開2013-126327、日本特開2013-51285)。
例如,日本特開2008-120239所記載的送電裝置包括:形成為長方形形狀的鐵氧體、和配置于鐵氧體的主表面的長圓形形狀的送電線圈。
鐵氧體的主表面包括一對長邊和一對短邊。在長邊,形成有朝向上方突出的側(cè)邊凸部,在主表面的中央部,也形成有朝向上方突出的中央凸部。
在送電線圈的中央部劃分出中空部,在從上方俯視時,送電線圈的外形形成為長圓形形狀。具體而言,送電線圈的外周緣部包括:一對側(cè)邊部、和連接各側(cè)邊部的各端部的一對圓弧部。
在送電線圈的中空部插入有鐵氧體的中央凸部,送電線圈以圍繞形成于鐵氧體的中央部的凸部的周圍的方式配置。送電線圈,以隨著從線圈的一端朝向另一端而圍繞中央凸部的周圍、并且隨著匝數(shù)增加而離開中央凸部的方式設置。此外,受電裝置也與送電裝置同樣地形成。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
在日本特開2008-120239所記載的送電裝置中,在向受電裝置輸送電力時,向送電線圈供給交流電。在送電線圈流有交流電流時,在送電線圈的周圍形成磁通。來自于送電線圈的磁通,從送電線圈的中心及其周圍呈輻射狀地出射。
在此,由于送電線圈形成為長圓形形狀,所以送電線圈的中心與側(cè)邊部之間的距離,比送電線圈的中心與圓弧部之間的距離短。
因此,從送電線圈的中心及其周圍出射的磁通中大多朝向送電線圈的側(cè)邊部側(cè)行進,之后,入射到鐵氧體的長邊部分。入射到鐵氧體的磁通,流經(jīng)鐵氧體內(nèi),達至送電線圈的中空部。這樣,大量的磁通以圍繞送電線圈的側(cè)邊部的周圍的方式流通。朝向送電線圈的圓弧部的磁通的一部分,在比圓弧部靠外側(cè)處入射到鐵氧體,通過鐵氧體內(nèi),再次,返回到卷繞軸線及其附近。
另一方面,由于朝向圓弧部的磁通路徑長,所以朝向圓弧部的磁通所通過的磁路徑的徑(與送電線圈相距的距離)易變長。在磁路徑的徑變大時,易接近與送電線圈相對配置的受電線圈,磁通變得易與受電線圈交鏈。通過來自于送電線圈的磁通與受電線圈交鏈,受電線圈接受電力。
這樣,在日本特開2008-120239所記載的送電裝置中,會產(chǎn)生在送電線圈的周圍自閉地流通的磁通多、與受電線圈交鏈的磁通少、耦合系數(shù)降低的這一問題。
受電裝置也與送電裝置同樣地構(gòu)成。因此,在受電線圈內(nèi)流有感應電流時,由該感應電流形成的磁通大多在受電線圈的側(cè)邊部的周圍自閉地流通。其結(jié)果是,會產(chǎn)生耦合系數(shù)變低的這一問題。
為了單純地增大耦合系數(shù),可考慮增大鐵氧體的大小,但鐵氧體材料為高價,從制造成本的觀點考慮,需要降低所使用的鐵氧體量。但是,若僅是降低了鐵氧體量,則反而有可能會招致耦合系數(shù)的惡化。
本發(fā)明提供一種具備包括圓弧部和邊部的線圈的受電裝置和送電裝置,能夠在謀求所需的鐵氧體量的降低的同時,獲得高的耦合系數(shù)。
用于解決問題的技術(shù)方案
本發(fā)明的受電裝置,在一個方面中,具備:鐵氧體,其包括在厚度方向上排列的第1主表面和第2主表面,為板狀;受電線圈,其配置于第1主表面。上述受電線圈,圍繞在厚度方向上延伸的卷繞軸線的周圍。在從在上述卷繞軸線的延伸方向上離開上述受電線圈的觀察位置觀察上述受電線圈時,上述受電線圈具有中空部,上述受電線圈的外周緣部,包括:多個彎曲部、和將相鄰的彎曲部彼此連接的邊部。在從上述觀察位置觀察上述鐵氧體時,上述鐵氧體,包括:從上述受電線圈的上述彎曲部向外突出的角部。在從上述觀察位置觀察上述受電線圈和上述鐵氧體時,在上述鐵氧體的外周緣部,在與邊部重疊的部分設有缺口部。上述受電線圈的周向上的上述缺口部的寬度,隨著朝向離開上述受電線圈的上述中空部的方向而變大。
在上述受電裝置中,在鐵氧體設有缺口部,所以能夠減少所需的鐵氧體量,可謀求制造成本的降低。接著,針對如上述那樣在謀求制造成本的降低的同時確保耦合系數(shù)的情形進行說明。
在上述受電裝置中,在受電線圈從送電線圈接受電力時,在受電線圈內(nèi)流有電流,由該電流在受電線圈的周圍形成磁通。在鐵氧體的外周緣部中的、與受電線圈的邊部重疊的部分,設有缺口部。因此,從卷繞軸線及其周圍朝向受電線圈的邊部側(cè)的磁通,在通過邊部的外側(cè)后,進而在通過缺口部后達至鐵氧體。另一方面,從卷繞軸線及其周圍朝向受電線圈的彎曲部側(cè)的磁通,由于鐵氧體的角部向受電線圈外伸出,所以在通過受電線圈的彎曲部的外側(cè)后,立即到達鐵氧體。
因此,朝向邊部側(cè)的磁路徑,相比朝向彎曲部側(cè)的磁路徑,在空氣中通過的長度易變長,磁阻易變高。
因此,朝向邊部側(cè)的磁通減少,該減少了的磁通變成通過受電線圈的角部側(cè)。其結(jié)果是,從卷繞軸線及其周圍朝向受電線圈的彎曲部側(cè)的磁通變多。在通過該磁路徑的磁通量變多時,從卷繞軸線及其周圍出射、通過遠離受電線圈的位置、入射到角部的磁通變多。
由于受電線圈的彎曲部與卷繞軸線之間的距離長,所以該磁路徑的徑(與受電線圈相距的距離)易變大。并且,由于隨著遠離受電線圈而變得接近送電線圈,所以隨著朝向受電線圈的彎曲部流通的磁通量增加,而與送電線圈交鏈的磁通也變多,耦合系數(shù)變大。
與送電線圈交鏈的磁通返回到受電裝置的鐵氧體的角部,從鐵氧體的角部入射的磁通朝向受電線圈的中空部流通。此時,變成磁通通過缺口部以外的部分。由于缺口部的寬度隨著朝向中空部而變窄,所以可抑制該磁通能夠流動的流路寬度變窄。這樣,可確保與送電線圈和受電線圈交鏈的磁通流動的路徑寬度,能夠確保高的耦合系數(shù)。
在上述受電裝置中可以是,在從上述觀察位置上述觀察鐵氧體和上述受電線圈時,上述缺口部以與受電線圈的邊部的中央部重疊的方式形成。
在上述受電裝置中,在受電線圈的外周緣部與卷繞軸線之間的距離中,邊部的中央與卷繞軸線之間的距離最短。在假如未設有缺口部的情況下,從卷繞軸線側(cè)朝向邊部的中央部的磁通量會變多,與送電線圈交鏈的磁通會變少。于是,通過在邊部的中央形成缺口部,能夠減少朝向邊部的中央的磁通量。其結(jié)果是,能夠增加朝向鐵氧體的角部的磁通量,也能夠增加與送電線圈交鏈的磁通量。
在上述受電裝置中可以是,在上述鐵氧體具有孔部??梢允牵趶纳鲜鲇^察位置觀察上述鐵氧體和上述受電線圈時,上述鐵氧體的上述孔部位于上述受電線圈的上述中空部內(nèi)??梢允牵鲜隹撞康闹芫壊?,包括:靠近上述中央部的第1部分和靠近上述角部的第2部分。上述中空部的周緣部與上述第2部分之間的距離,比上述中空部的上述內(nèi)周緣部與上述第1部分之間的距離長。
在上述受電裝置中,上述鐵氧體的孔部的周緣部中,第2部分比第1部分靠近卷繞軸線側(cè)。因此,在從中空部露出的鐵氧體中,在第2部分側(cè)露出的面積,比在第1部分側(cè)露出的面積大。從卷繞軸線及其周圍朝向鐵氧體的角部的磁通,通過第2部分,另一方面,第2部分的露出面積大。其結(jié)果是,即使從卷繞軸線及其周圍朝向角部的磁通增加,也能夠抑制發(fā)生磁飽和。由此,能夠增加與送電線圈交鏈的磁通量。
在上述受電裝置中可以是,在上述鐵氧體,具有從上述孔部達至上述角部的第1空隙部和從上述孔部達至上述缺口部的第2空隙部??梢允?,上述鐵氧體,包括在上述受電線圈的周向上間隔開地配置的多個鐵氧體片。
上述鐵氧體片,可以包括:位于上述角部的外周緣部的外周邊、形成上述孔部的上述周緣部的一部分的內(nèi)周邊、連接上述外周邊和上述內(nèi)周邊的斜邊、連接于上述外周邊且形成上述缺口部的周緣部的一部分的缺口邊、以及連接上述內(nèi)周邊和上述缺口邊的短邊。可以由以上述斜邊彼此間隔上述第1空隙部地相對的方式配置的兩個鐵氧體片的上述外周邊,形成上述角部的外周緣部??梢杂梢陨鲜龆踢叡舜碎g隔上述第2空隙部地相對的方式配置的兩個鐵氧體片的上述缺口邊,形成上述缺口部的周緣部。
在上述受電裝置中,能夠使相鄰的鐵氧體片的形狀一致,所以用一個模具就能夠形成各鐵氧體片。因此,能夠謀求制造成本的大幅度的降低。
根據(jù)本發(fā)明的受電裝置和送電裝置,對于具備包括圓弧部和邊部的線圈的受電裝置和送電裝置,能夠在謀求所需的鐵氧體量的降低的同時,獲得高的耦合系數(shù)。
以下,參照附圖,說明本發(fā)明的特征、效果以及技術(shù)上的、產(chǎn)業(yè)上的意義。在附圖中,同樣的附圖標記表示同樣的要素。
附圖說明
圖1是示出非接觸充電系統(tǒng)1的示意圖。
圖2是示意性地示出非接觸充電系統(tǒng)1的電路圖。
圖3是示出送電裝置3的立體圖。
圖4是示出送電裝置3的分解立體圖。
圖5是從圖4所示的觀察位置29觀察送電線圈12和鐵氧體22時看到的平面圖。
圖6是示出簡化地表示的送電線圈12和鐵氧體22的平面圖。
圖7是示出鐵氧體片45的平面圖。
圖8是以圖6所示的VIII-VIII線剖視送電裝置3時的剖視圖。
圖9,具體而言,是在從卷繞軸線O1通過空隙部44b和缺口部42的剖面觀察送電裝置3時看到的剖視圖。
圖10是示出線圈骨架23的下表面39的平面圖。
圖11是示出基板25的上表面的平面圖。
圖12是以圖6所示的XII-XII線剖視送電裝置3時的剖視圖。
圖13是示出受電裝置4的立體圖。
圖14是示出受電裝置4的分解立體圖。
圖15是從比受電線圈8和鐵氧體72靠下方處觀察受電線圈8和鐵氧體72時看到的平面圖。
圖16是示出簡化地表示的受電線圈8和鐵氧體72的平面圖。
圖17是示出鐵氧體片95的平面圖。
圖18是以圖16所示的XVIII-XVIII線剖視受電裝置4時的剖視圖。
圖19以圖16所示的XIX-XIX線剖視受電裝置4時的剖視圖。
圖20是示出線圈骨架73的上表面78的平面圖。
圖21是示出基板74的下表面的平面圖。
圖22是示出受電線圈8和送電線圈12被對準了的狀態(tài)的平面圖。
圖23是在圖22中以XXIII-XXIII線剖視送電裝置3和受電裝置4時的剖視圖。
圖24是在圖22中以XXIV-XXIV線剖視的剖視圖,是通過卷繞軸線O1、O2以及彎曲部40的剖視圖。
圖25是放大了圖23所示的受電裝置4的剖視圖。
圖26是放大了圖24所示的受電裝置4的剖視圖。
圖27是示出實施方式2的送電裝置3A的鐵氧體22A以及送電線圈12A的平面圖。
圖28是示出實施方式2的受電裝置4A的鐵氧體72A以及受電線圈8A的平面圖。
圖29是示出實施方式3的送電裝置3B的送電線圈12B以及鐵氧體22B的平面圖。
圖30是示出實施方式3的受電裝置4B的受電線圈8B以及鐵氧體72B的平面圖。
圖31是示出實施方式4的送電裝置3C的送電線圈12C以及鐵氧體22C的平面圖。
圖32是示出實施方式4的受電裝置4C的鐵氧體72C以及受電線圈8C的平面圖。
圖33是示出實施方式4的送電裝置3C的變形例的平面圖。
圖34是示出內(nèi)周邊51D及其周圍的結(jié)構(gòu)的放大圖。
圖35是示出圖32所示的受電裝置4C的變形例的平面圖。
圖36是示出送電裝置3E的鐵氧體22E以及送電線圈12E的平面圖。
圖37是示出送電裝置3F的平面圖。
圖38是示出鐵氧體的變形例的平面圖。
圖39是示出鐵氧體的變形例的平面圖。
圖40是示出送電裝置的變形例的平面圖。
圖41是示意性地示出非接觸充電系統(tǒng)1的變形例的立體圖。
圖42是表示實施例1~5以及比較例1~4的耦合系數(shù)的圖表。
圖43是示出比較例1的送電裝置3J的鐵氧體22J以及送電線圈12J的平面圖。
圖44是示出比較例2的送電裝置3K的鐵氧體22K以及送電線圈12K的平面圖。
圖45是示出比較例3的送電裝置3L的平面圖。
圖46是示出比較例4的送電裝置3M的平面圖。
具體實施方式
首先對于實施方式1的非接觸充電系統(tǒng)1進行說明。圖1是示出非接觸充電系統(tǒng)1的示意圖,圖2是示意性地示出非接觸充電系統(tǒng)1的電路圖。非接觸充電系統(tǒng)1具備:包括受電裝置4和電池7的車輛2、和連接于電源10的送電裝置3。
受電裝置4包括:諧振器5、和將諧振器5所接受的交流電轉(zhuǎn)換成直流電而供給給電池7的整流器6。
諧振器5是LC諧振器,包括連接于整流器6的受電線圈8和電容器9。諧振器5的Q值為100以上。
送電裝置3包括:諧振器14、和連接于電源10的變換器11。變換器11,對從電源10供給的交流電的頻率和電壓進行調(diào)整,并供給給諧振器14。諧振器14是LC諧振器,包括連接于變換器11的送電線圈12和電容器13。諧振器14的Q值也為100以上。此外,諧振器14的諧振頻率和諧振器5的諧振頻率實質(zhì)上一致。
此外,在圖1中“U”表示上方向U,“D”表示下方向D。“F”表示前方向F,“B”表示后方向B。“L”表示左方向L。此外,在圖2之后示出的“R”表示右方向R。
接著,使用圖3~圖12對送電裝置3的結(jié)構(gòu)進行說明。圖3是示出送電裝置3的立體圖,圖4是示出送電裝置3的分解立體圖。在該圖4中,送電裝置3包括:殼體20、收納于殼體20內(nèi)的支承板21、鐵氧體22以及線圈骨架(bobbin)23。
殼體20包括:金屬制的基板25、和以覆蓋基板25的上表面的方式配置的樹脂蓋24。
在基板25的上表面設置有多個支承壁26,在支承壁26上配置有金屬制的支承板21。
由支承壁26在支承板21與基板25之間劃分出空間,在支承板21和基板25之間配置有變換器11和電容器13。
支承板21由金屬材料形成,且形成為平板狀。支承板21的中央部包含朝向上方突出的凸部27。
鐵氧體22,以圍繞凸部27的周圍的方式配置于支承板21的上表面。鐵氧體22形成為板狀,鐵氧體22包括在鐵氧體22的厚度方向上排列的上表面(第1主表面)35和下表面(第2主表面)36。在上表面35配置有線圈骨架23。
線圈骨架23由樹脂等絕緣材料形成,且形成為板狀。線圈骨架23的上表面38具有呈螺旋狀延伸的線圈槽28,送電線圈12收納于該線圈槽28內(nèi)。
樹脂蓋24由樹脂材料形成,且由形成于送電線圈12的周圍的磁通所能夠通過的材料形成。
圖5是從圖4所示的觀察位置29觀察送電線圈12和鐵氧體22時看到的平面圖。如該圖5所示,送電線圈12以圍繞卷繞軸線O1的周圍的方式形成。此外,卷繞軸線O1在形成為板狀的鐵氧體22的厚度方向上延伸,在該圖5所示的例子中,卷繞軸線O1在上下方向上延伸。此外,圖4所示的觀察位置29,是在卷繞軸線O1延伸的方向上離開送電線圈12的位置。此外,在本實施方式1中,卷繞軸線O1位于送電線圈12的外周緣部的中心。另一方面,送電線圈12,只要以圍繞通過中空部37內(nèi)的軸線的周圍的方式形成即可,不一定必須卷繞軸線O1與送電線圈12的外周緣部的中心一致。
送電線圈12包括內(nèi)周端30和外周端31。在內(nèi)周端30,連接有與電容器13連接的引出線32,在外周端31,連接有與變換器11連接的引出線33。
送電線圈12,以隨著匝數(shù)從內(nèi)周端30朝向外周端31增加、而與卷繞軸線O1相距的距離變大的方式形成。
送電線圈12的外周緣部包括:多個彎曲部40、和將相鄰的彎曲部40彼此連接的邊部41。
這樣,送電線圈12是角部做成彎曲形狀的多邊形狀的螺旋型線圈,在送電線圈12的中央部,劃分出中空部37。
圖6是示出簡化地表示的送電線圈12和鐵氧體22的平面圖。如圖6所示,鐵氧體22的外周緣部是大致多邊形狀,鐵氧體22包括多個角部46。角部46,比送電線圈12的彎曲部40向外伸出。
在鐵氧體22的外周緣部,劃分出多個缺口部42。缺口部42位于鐵氧體22的角部46之間。以在從觀察位置29觀察送電線圈12和鐵氧體22時缺口部42與送電線圈12重疊的方式劃分出缺口部42。并且,缺口部42,位于與相鄰的彎曲部40間的中央部分重疊的位置,在該圖6所示的例子中,缺口部42,位于與邊部41的中央部48重疊的位置。這樣,在鐵氧體22設有多個缺口部42,所以與不設有缺口部42的鐵氧體相比,所需的鐵氧體材料少。其結(jié)果是,可謀求該鐵氧體22的制造成本的降低。
送電線圈12的周向上的缺口部42的寬度W1,隨著離開送電線圈12的中空部37而變大。
在鐵氧體22的中央部,劃分出孔部43,從孔部43呈輻射狀地延伸有第1空隙部44a、第2空隙部44b??撞?3位于中空部37內(nèi)。
第1空隙部44a、第2空隙部44b以卷繞軸線O1為中心呈輻射狀地延伸。第1空隙部44a達至角部46,第2空隙部44b連接于缺口部42。
鐵氧體22包括:在送電線圈12的周向上間隔開地配置的多個鐵氧體片45。各鐵氧體片45,以從送電線圈12的外周緣部達至送電線圈12的中空部37內(nèi)的方式長條狀地形成。
通過在送電線圈12的周向上相鄰的鐵氧體片45間隔開地配置,而劃分出第1空隙部44a和第2空隙部44b。
圖7是示出鐵氧體片45的平面圖。如該圖7所示,鐵氧體片45的外周緣部包括:外周邊50、內(nèi)周邊51、斜邊52、短邊53以及缺口邊54。
外周邊50位于鐵氧體22的外周緣部。內(nèi)周邊51形成孔部43的周緣部的一部分。斜邊52連接外周邊50的一端和內(nèi)周邊51的一端。缺口邊54形成缺口部42的周緣部的一部分,缺口邊54的一端連接于外周邊50的另一端。短邊53連接缺口邊54的另一端和內(nèi)周邊51的另一端。
第1空隙部44a由相鄰的鐵氧體片45的斜邊52劃分出,斜邊52與從卷繞軸線O1朝向角部46的假想線平行。第2空隙部44b由相鄰的鐵氧體片45的短邊53劃分出,短邊53與從卷繞軸線O1朝向邊部41的中央部48的假想線平行。
并且,由之間隔著第1空隙部44a地相鄰的鐵氧體片45的外周邊50劃分出角部46,由隔著第2空隙部44b地相鄰的鐵氧體片45的缺口邊54劃分出缺口部42。
另外,由在送電線圈12的周向上排列的鐵氧體片45的內(nèi)周邊51劃分出孔部43。
在各鐵素體片45中,由內(nèi)周邊51和短邊53形成角部69a,由內(nèi)周邊51和斜邊52形成角部69b。角部69a是孔部43的周緣部中最接近中央部48的部位,角部69b是孔部43的周緣部中最接近角部46的部位。
在該圖7所示的例子中,距離L11是角部69b與中空部37的周緣部之間的最短距離,距離L12是角部69a與中空部37的周緣部之間的最短距離。
并且,隨著從角部69a朝向角部69b,內(nèi)周邊51與中空部37之間的最短距離變大。
在此,如圖7的雙點劃線所示,將孔部43的周緣部與中空部37的周緣部之間的距離設為恒定(距離L12)且通過角部69a的假想線設為內(nèi)周邊51a。鐵氧體22中的位于角部69b及其附近的部分,位于比由雙點劃線所示的內(nèi)周邊51a靠卷繞軸線O1側(cè)。
送電線圈12的外周緣部包括:彎曲部40、和連接于彎曲部40并且呈直線狀地延伸的邊部41,拐點66位于彎曲部40與邊部41的分界部分。
在此,將通過卷繞軸線O1的、與邊部41垂直地交叉的假想線設為直線L3,將直線L3與邊部41的交點設為交點68。另外,將由缺口邊54和外周邊50形成的角部設為角部67。
并且,在將拐點66與角部67之間的距離設為距離L4,將交點68與角部67之間的距離設為距離L5時,距離L5為距離L4以下。在該圖7所示的例子中,缺口邊54與斜邊52平行。
外周邊50在比拐點66靠角部46的頂端部側(cè)也呈直線狀地延伸,另一方面,送電線圈12的彎曲部40彎曲。因此,角部46比送電線圈12向外突出。
圖8是在圖6所示的VIII-VIII線剖視送電裝置3時的剖視圖,具體而言,是以從卷繞軸線O1通過第1空隙部44a并通過角部46的剖面剖視送電裝置3時的剖視圖。
圖9是在圖6所示的IX-IX線剖視的剖視圖,具體而言,是以從卷繞軸線O1通過第2空隙部44b和缺口部42的剖面剖視送電裝置3時看到的剖視圖。
在圖8中將從卷繞軸線O1到送電線圈12的彎曲部40的距離設為距離L1、在圖9中將從卷繞軸線O1到送電線圈12的邊部41的距離設為距離L2時,距離L1比距離L2長。這樣距離L1和距離L2產(chǎn)生差值是因為送電線圈12的外形形成為多邊形狀。
如圖8所示,在支承板21的外周緣部,遍及全周地設置有離開鐵氧體22的下表面的臺階差部16。因此,鐵氧體22的下表面,沿著鐵氧體22的外周緣部從支承板21露出。
圖10是示出線圈骨架23的下表面39的平面圖。如該圖10所示,在線圈骨架23的下表面39,形成有圍繞圖6所示的各鐵氧體片45的周圍的壁部55。
壁部55包括:外框壁56、內(nèi)周壁57、斜邊壁58、短邊壁59以及缺口壁60。若線圈骨架23配置于鐵氧體22上,則外框壁56支承圖7所示的鐵氧體片45的外周邊50。內(nèi)周壁57支承各內(nèi)周邊51。斜邊壁58插入第1空隙部44a,支承鐵氧體片45的斜邊52。
并且,短邊壁59插入第2空隙部44b,支承鐵氧體片45的短邊53。而且,缺口壁60支承鐵氧體片45的缺口邊54。
圖11是示出基板25的上表面的平面圖。如該圖11所示,在基板25的上表面,形成有支承壁26。
支承壁26包括:外框壁61、內(nèi)周壁62、斜邊壁63、短邊壁64以及缺口壁65。
外框壁61位于圖10所示的外框壁56的下方。同樣,內(nèi)周壁62、斜邊壁63、短邊壁64以及缺口壁65,分別位于內(nèi)周壁57、斜邊壁58、短邊壁59以及缺口壁60的下方。
圖12是以圖6所示的XII-XII線剖視送電裝置3時的剖視圖。如該圖12所示,在線圈骨架23的下表面形成有壁部55,在線圈骨架23的上表面形成有線圈槽28。并且,在鐵氧體片45的周圍,配置有在線圈骨架23的下表面形成的斜邊壁58等的壁部55,在基板25,形成有之間隔著支承板21地支承壁部55的支承壁26。
并且,缺口壁60和斜邊壁58的間隔以比車輛2的車輪15的寬度窄的方式形成。
因此,在車輛2的車輪乘上樹脂蓋24的上方時,壁部55和支承壁26支承來自于車輪15的載荷。由此,可抑制線圈骨架23中的、位于壁部55和支承壁26之間的部分撓曲。由此,可抑制線圈骨架23和鐵氧體片45接觸,抑制鐵氧體片45破碎。
接著,使用圖13等,對受電裝置4的結(jié)構(gòu)進行說明。此外,由于受電裝置4和送電裝置3的構(gòu)成相似,所以簡單地對受電裝置4的結(jié)構(gòu)進行說明。
圖13是示出受電裝置4的立體圖,圖14是示出受電裝置4的分解立體圖。如圖14所示,受電裝置4包括:殼體70、收納于殼體70內(nèi)的支承板71、鐵氧體72以及線圈骨架73。
殼體70包括:金屬制的基板74、和以從基板74的下方覆蓋基板74的方式配置的樹脂板75。
在基板74的下表面,形成有支承壁76。支承板71配置于基板74的下表面。在支承板71的下表面配置有鐵氧體72。鐵氧體72,形成為平板狀,包括在鐵氧體72的厚度方向上排列的下表面81(第1主表面)和上表面82(第2主表面)。
在該鐵氧體72的下表面81側(cè),配置有線圈骨架73。在線圈骨架73的下表面77,形成有收納受電線圈8的線圈槽79。
圖15是從圖14所示的觀察位置98觀察受電線圈8和鐵氧體72時看到的平面圖。如該圖15所示,受電線圈8圍繞卷繞軸線O2的周圍。受電線圈8,包括內(nèi)端84和外端85,隨著匝數(shù)從內(nèi)端84朝向外端85增加、而離開卷繞軸線O2。此外,圖14所示的觀察位置98,是在卷繞軸線O2的延伸方向上離開受電線圈8的位置。
在內(nèi)端84,連接有與電容器9連接的引出線86,在外端85,連接有與整流器6連接的引出線87。
受電線圈8的外形形成為大致多邊形狀,受電線圈8的外周緣部包括:多個彎曲部88、和連接相鄰的彎曲部88的邊部89。
受電線圈8形成為中空狀,在受電線圈8的中央部,劃分出中空部90。
圖16是示出簡化地表示的受電線圈8和鐵氧體72的平面圖。在鐵氧體72的中央部劃分出孔部93。在從受電線圈8和鐵氧體72的下方觀察受電線圈8和鐵氧體72時,孔部93位于受電線圈8的中空部90內(nèi)。即,鐵氧體72的一部分從中空部90露出。
鐵氧體72的外形形成為大致多邊形狀,鐵氧體72包括多個角部91。在角部91之間劃分出缺口部92。在從下方仰視受電線圈8和鐵氧體72時,缺口部92以與受電線圈8重疊的方式配置。這樣,在鐵氧體72設有缺口部92,所以與不設有缺口部的鐵氧體相比,可謀求制造成本的降低。
在該圖16所示的例子中,缺口部92位于與相鄰的彎曲部88的中央部重疊的位置。具體而言,位于與邊部89的中央部96重疊的位置。
受電線圈8的周向上的缺口部92的寬度W2,隨著離開受電線圈8的中空部90而變大。
在鐵氧體72,劃分出從孔部93呈輻射狀地延伸的多個第1空隙部94a、第2空隙部94b。第1空隙部94a、第2空隙部94b,以卷繞軸線O2為中心呈輻射狀地延伸。第1空隙部94a達至角部91,第2空隙部94b達至缺口部92。
鐵氧體72包括:在受電線圈8的周向上間隔開地配置的多個鐵氧體片95。
圖17是示出鐵氧體片95的平面圖。如該圖17所示,鐵氧體片95包括:外周邊110、內(nèi)周邊111、斜邊112、短邊113以及缺口邊114。
外周邊110,形成角部91的外周緣部,并且形成鐵氧體72的外周緣部的一部分。內(nèi)周邊111形成孔部93的周緣部的一部分。斜邊112連接內(nèi)周邊111的一端和外周邊110的一端。
缺口邊114的一端連接于外周邊110的另一端,缺口邊114形成缺口部92的周緣部的一部分。短邊113連接內(nèi)周邊111的另一端和缺口邊114的另一端。缺口邊114和斜邊112相互平行。
由短邊113和內(nèi)周邊111形成角部118a,由內(nèi)周邊111和斜邊112形成角部118b。
并且,在孔部93的周緣部中,角部118a最靠近中央部96,角部118b最靠近角部91。
第1空隙部94a被劃分在相鄰的鐵氧體片95的斜邊112之間,第2空隙部94b被劃分在相鄰的鐵氧體片95的短邊113之間。
而且,缺口部92由相鄰的鐵氧體片95的缺口邊114劃分。
在此,在受電線圈8的外周緣部中,將位于彎曲部88和邊部89分界部分的拐點設為拐點115。另外,將由缺口邊114和外周邊110形成的角部設為角部116。
而且,將通過卷繞軸線O2的、與邊部89垂直地交叉的假想線設為直線L6,將該直線L6和邊部89的交點設為交點117。然后,在將拐點115與角部116之間的距離設為距離L7、將角部116與交點117之間的距離設為距離L8時,距離L8為距離L7以下。
而且,在將角部118a與中空部90的周緣部之間的最短距離設為距離L13、將角部118b與中空部90的周緣部之間的距離設為距離L14時,距離L14比距離L13長。
在此,如圖17的雙點劃線所示,以與中空部90的周緣部之間的距離成為恒定(距離L13)的方式形成內(nèi)周邊111a。若將該內(nèi)周邊111a與本實施方式的內(nèi)周邊111進行比較,則內(nèi)周邊111的位于角部118b及其周圍的部分比內(nèi)周邊111a向卷繞軸線O2側(cè)伸出。
在該圖17所示的例子中,隨著從角部118a朝向角部118b,中空部90和內(nèi)周邊111之間的距離從距離L13變?yōu)榫嚯xL14。即,以中空部90和內(nèi)周邊111之間的距離變長的方式,內(nèi)周邊111配置成相對于中空部90的周緣部傾斜。因此,隨著角部118a朝向角部118b,從中空部90露出的鐵氧體72的面積變大。
并且,由于缺口部92的寬度W2隨著朝向中空部90而變小,所以可抑制在從角部116到缺口部92的頂點部之間,流路寬度W4局部地變小。
圖18是以圖16所示的XVIII-XVIII線剖視受電裝置4時的剖視圖,具體而言,是以從卷繞軸線O2通過第1空隙部94a達至角部91的剖面、剖視受電裝置4的剖視圖。圖19是以圖16所示的XIX-XIX線剖視受電裝置4時的剖視圖,具體而言,是以從卷繞軸線O2通過第2空隙部94b和缺口部92的剖面、剖視受電裝置4時的剖視圖。
在圖18中,在支承板71的外周緣部,形成有以離開鐵氧體片95的上表面的方式形成的臺階差部120。并且,將從卷繞軸線O2到受電線圈8的彎曲部88的距離設為距離L9。
同樣,在圖19中將從卷繞軸線O2到受電線圈8的邊部89的距離設為距離L10時,距離L10比距離L9短。這是因為受電線圈8的外形形狀為大致多邊形狀,受電線圈8的彎曲部88位于比受電線圈8的邊部89遠離卷繞軸線O2的位置。
圖20是示出線圈骨架73的上表面78的平面圖。如該圖20所示,形成有圍繞各鐵氧體片95的周圍的壁部121。
圖21是示出基板74的下表面的平面圖。如該圖21所示,在基板74的下表面,形成有支承壁部121的支承壁122。
因此,在車輛2的行駛期間,即使石頭等異物與受電裝置4接觸,也能夠抑制外力施加于鐵氧體片95,抑制鐵氧體片95破碎。
如上所述,在送電裝置3和受電裝置4中,在各鐵氧體22、72劃分出缺口部42、92,所以可謀求制造成本的降低。接著,針對在電力傳輸時,利用本實施方式1的送電裝置3和受電裝置4,能夠獲得高的耦合系數(shù)的情況進行說明。
在圖1中,在以非接觸的方式從送電裝置3向受電裝置4送電時,在送電線圈12的上方配置受電線圈8。如圖22所示,在使送電線圈12和受電線圈8準確地對準了時,卷繞軸線O1和卷繞軸線O2一致。
并且,在圖1中,變換器11向諧振器14供給預定的頻率的交流電,在送電線圈12流有交流電流。在送電線圈12中流動的交流電流的頻率,例如設為諧振器14的諧振頻率。
在送電線圈12流有交流電流時,在送電線圈12的周圍形成磁通。在供給給送電線圈12的交流電流的頻率為諧振器14的諧振頻率時,在送電線圈12的周圍形成的磁場的頻率也成為諧振器14的諧振頻率。
在圖22中,在送電線圈12的周圍形成的磁通,從卷繞軸線O1及其周圍呈輻射狀地出射。
在此,卷繞軸線O1與邊部41之間的距離L2,比卷繞軸線O1與彎曲部40之間的距離L1短,尤其是,邊部41的中央部與卷繞軸線O1之間的距離為最短。
在此,針對從卷繞軸線O1及其附近朝向邊部41的中央部行進的磁路徑MP2和從卷繞軸線O1及其附近朝向彎曲部40行進的磁路徑MP1進行說明。
圖23是在圖22中以XXIII-XXIII線剖視送電裝置3和受電裝置4時的剖視圖,是通過卷繞軸線O1、O2以及邊部41的中央部的剖視圖。
在該圖23中,在鐵氧體22中的、與送電線圈12的邊部41的中央部相鄰的部分劃分出缺口部42。因此,通過磁路徑MP2的磁通MF,從卷繞軸線O1及其附近朝向邊部41的外側(cè)流通,進而在通過缺口部42內(nèi)后,入射到鐵氧體22。之后,返回到卷繞軸線O1及其附近。
圖24是在圖22中以XXIV-XXIV線剖視的剖視圖,是通過卷繞軸線O1、O2以及彎曲部40的剖視圖。如該圖24所示,通過磁路徑MP1的磁通MF,從卷繞軸線O1及其附近越過彎曲部40,入射到角部46。如圖7所示,鐵氧體22的角部46,以比送電線圈12的彎曲部40向外側(cè)伸出的方式形成。因此,通過磁路徑MP1的磁通MF,能夠在通過送電線圈12的彎曲部40的外側(cè)后,立即入射到角部46。入射到角部46的磁通MF,通過鐵氧體22內(nèi),再次返回到卷繞軸線O1以及卷繞軸線O1的附近。
在圖23和圖24中,磁路徑MP2需要通過缺口部42,所以磁路徑MP2相比磁路徑MP1在空氣中通過的距離長。
鐵氧體22的磁阻遠遠比空氣小,所以磁路徑MP1比磁路徑MP2磁阻小。
其結(jié)果是,相比通過磁路徑MP2的磁通量,通過磁路徑MP1的磁通量多。
在圖23中,將磁路徑MP2的徑設為徑R2,在圖24中,將磁路徑MP1的徑設為徑R1。在此,在磁通通過磁路徑MP2時,既存在通過靠近送電線圈12的位置的磁通MF,也存在通過遠離送電線圈12的位置的磁通MF。并且,磁路徑MP2的徑是指,在通過磁路徑MP2的磁通MF的磁通密度成為平均的路徑中,與送電線圈12之間的距離的最大值。同樣,磁路徑MP1的徑是指,在通過磁路徑MP1的磁通MF的磁通密度成為平均的路徑中,與送電線圈12之間的距離的最大值。
在此,由于卷繞軸線O1與邊部41之間的距離L2比卷繞軸線O1與彎曲部40之間的距離L1短,所以徑R1比徑R2長。
并且,通過設置缺口部42,從而通過磁路徑MP2的磁通量減少、通過磁路徑MP1的磁通量增加,這樣一來在通過磁路徑MP1的磁通MF中,通過遠離送電線圈12的位置的磁通量增加。其結(jié)果是,磁路徑MP1的徑R1也變大。隨著徑R1變大,很多的磁通MF靠近受電線圈8。
并且,相比于通過相距送電線圈12預定長度的位置、且流經(jīng)磁路徑MP1的磁路徑,與受電線圈8交鏈后返回到送電線圈12的磁路徑MP3的磁阻低。
其結(jié)果是,在送電線圈12的周圍形成的磁通MF的一部分與受電線圈8交鏈。尤其是,在通過磁路徑MP1的磁通量變多時,與受電線圈8交鏈的磁通量也變多。
這樣,通過在鐵氧體22的外周緣部中的、與送電線圈12的邊部41相鄰的位置設置缺口部42,能夠使朝向送電線圈12的角部46的磁通量增加,使與受電線圈8交鏈的磁通量增加。其結(jié)果是,與沒有形成缺口部42的情況相比,能夠提高送電線圈12和受電線圈8的耦合系數(shù)。
并且,通過來自于送電線圈12的磁通MF與受電線圈8交鏈,在受電線圈8產(chǎn)生感應電動勢,也在受電線圈8流有交流電流。
在此,在送電線圈12的周圍形成的磁場(磁通)的頻率為諧振器14的諧振頻率時,在受電線圈8產(chǎn)生的感應電動勢的頻率也會變成諧振器14的諧振頻率。在此,由于受電裝置4的諧振器5的諧振頻率與送電裝置3的諧振器14的諧振頻率一致,所以會在受電線圈8流有大的交流電流。
諧振電路的阻抗,在施加的電壓的頻率與該諧振電路的諧振頻率一致時(諧振狀態(tài)時)為最低。因此,在受電裝置4的諧振器5流有大的電流。而且,在本實施方式中,受電裝置4的諧振器5的Q值為100以上,所以與Q值低的諧振器相比,能夠提高在諧振狀態(tài)下諧振器5內(nèi)流有的電流量。由此,變成在受電線圈8流有大的交流電流。
通過如上所述在受電線圈8流有交流電流,在受電線圈8的周圍也形成有磁通MF。在該受電線圈8的周圍形成的磁通MF,以卷繞軸線O2為中心呈輻射狀地出射。
在此,如圖22所示,卷繞軸線O2與彎曲部88之間的距離L9,比卷繞軸線O2與邊部89之間的距離L10長。在此,針對經(jīng)由卷繞軸線O2以及彎曲部88側(cè)的磁路徑MP4和通過卷繞軸線O2以及邊部89側(cè)的磁路徑MP5進行說明。
圖25是放大了圖23所示的受電裝置4的剖視圖,圖26是放大了圖24所示的受電裝置4的剖視圖。
如圖25所示,磁路徑MP5,在通過受電線圈8的邊部89的外側(cè)后通過缺口部92。另一方面,如圖26所示,在磁路徑MP4中,在通過彎曲部88外側(cè)后,立即入射到鐵氧體72的角部91。其結(jié)果是,磁路徑MP4相比磁路徑MP5在空氣中通過的距離短,磁路徑MP4相比磁路徑MP5,磁阻低。因此,通過磁路徑MP4的磁通量,比通過磁路徑MP5的磁通量多。
在通過磁路徑MP4的磁通量變多時,從通過離開受電線圈8的位置的磁通MF也增加。其結(jié)果是,通過與送電線圈12交鏈的磁路徑MP6的磁通MF也會增加。
這樣,在受電裝置4中同樣,通過設置缺口部92,能夠?qū)⒂墒茈娋€圈8形成的磁通誘導至送電線圈12,能夠謀求受電線圈8和送電線圈12的耦合系數(shù)的提高。
如圖6所示,缺口部42位于與送電線圈12的邊部41的中央部48重疊的位置。假如缺口部42不位于該位置,則由于中央部48與卷繞軸線O1之間的距離短,而很多的磁通MF會流經(jīng)通過中央部48的外側(cè)的磁路徑。其結(jié)果是,與受電線圈8交鏈的磁通MF變少。
另一方面,在本實施方式的送電裝置3中,缺口部42位于與中央部48重疊的位置,所以能夠減少從卷繞軸線O1通過中央部48的外側(cè)的那樣的磁通MF,并且能夠增加與受電線圈8交鏈的磁通。
如上所述,根據(jù)本實施方式1的送電裝置3和受電裝置4,通過在各鐵氧體22、72設置缺口部42、92,能夠確保制造成本的降低以及高的耦合系數(shù)。此外,在本實施方式1中,對于在送電裝置3和受電裝置4都設有缺口部的例子進行了說明,但也可以在送電裝置3和受電裝置4的一方設置缺口部。接著,針對由送電裝置3和受電裝置4的各種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的作用效果進行說明。
如圖8所示,在支承板21的外周緣部形成有臺階差部16,所以磁通MF不僅能夠從圖7所示的角部46的上表面,還能夠從角部46的下表面和/或鐵氧體片45的外周邊50的下表面?zhèn)热肷洹_@樣,可確保磁通MF所能夠入射的面積大,所以能夠抑制磁通MF集中于一部分,從而能夠抑制在角部46及其周圍發(fā)生磁飽和。
此外,在受電裝置4中,如圖18所示,在支承板71的外周緣部形成有臺階差部120,所以能夠抑制在角部91及其周圍發(fā)生磁飽和。
另外,如圖7所示,缺口部42的寬度W1,以隨著朝向中空部37而變小的方式設置,所以可抑制磁通MF流經(jīng)鐵氧體22內(nèi)時的流路寬度W3變小,即使磁通MF從角部46的上表面以及下表面、和外周邊50的下表面?zhèn)热肷洌部梢种圃阼F氧體22內(nèi)發(fā)生磁飽和。
尤其是,距離L4為距離L5以上,鐵氧體片45A的缺口邊54和鐵氧體片45B的缺口邊54都與斜邊52平行,所以流路寬度W3在從角部67側(cè)到缺口部42的頂點部之間為恒定。
因此,也不會有局部地磁通MF的流路寬度變小的部分,磁通MF能夠在鐵氧體22內(nèi)良好地流通。與此相伴,能夠確保與受電線圈8交鏈的磁通的流路,確保高的耦合系數(shù)。
此外,在受電裝置4中也同樣,流路寬度W4從角部116到缺口部92的頂點部為恒定。因此,在受電裝置4中,也能夠抑制發(fā)生磁飽和,能夠確保高的耦合系數(shù)。
在圖7中,通過磁路徑MP1~MP3的磁通MF,從鐵氧體22中的自中空部37露出的部分出射。并且,通過磁路徑MP1和磁路徑MP3的磁通入射到角部46,通過磁路徑MP2的磁通,從缺口部42的周緣部入射到鐵氧體22。
通過磁路徑MP1和磁路徑MP3的磁通,主要通過鐵氧體22中的、位于角部69b和中空部37的周緣部之間的部分及其附近。另一方面,通過磁路徑MP2的磁通,主要通過鐵氧體22中的、位于角部69a和中空部37的周緣部之間的部分及其附近。流經(jīng)磁路徑MP1的磁通量和流經(jīng)磁路徑MP3的磁通量的合計的磁通量,比流經(jīng)磁路徑MP2的磁通量多。
另一方面,以隨著從角部69a側(cè)朝向角部69b側(cè)、而內(nèi)周邊51與中空部37的周緣部之間的距離變大的方式形成。其結(jié)果是,從中空部37露出的鐵氧體22的面積,角部69b側(cè)比角部69a側(cè)大。
因此,在從中空部37露出的鐵氧體22中,流經(jīng)磁路徑MP1、MP3的磁通出射的面積,比流經(jīng)磁路徑MP2的磁通MF出射的面積大。因此,能夠抑制在鐵氧體22中的從中空部37露出的部分發(fā)生磁飽和,能夠確保流經(jīng)磁路徑MP3的磁通流路。
在此,如圖24所示,磁路徑MP1通過比磁路徑MP3靠內(nèi)側(cè)處。因此,需要確保在比通過磁路徑MP1的磁通MF從鐵氧體22出射的位置靠卷繞軸線O1側(cè)、通過磁路徑MP3的磁通MF出射的部分。而且,需要確保在比通過磁路徑MP1的磁通MF入射到鐵氧體22的位置靠外側(cè)、通過磁路徑MP3的磁通入射到鐵氧體22的位置。
角部69b位于比內(nèi)周邊51a靠卷繞軸線O1側(cè)。因此,通過磁路徑MP1的磁通,能夠主要從自中空部37露出的鐵氧體22中的、比內(nèi)周邊51a靠中空部37的周緣側(cè)處出射,而且,通過磁路徑MP3的磁通,能夠從比內(nèi)周邊51a靠卷繞軸線O1側(cè)處出射。
外周邊50,在比拐點66靠角部46的頂端部側(cè)處也呈直線狀延伸,另一方面,送電線圈12的彎曲部40彎曲。
因此,通過磁路徑MP1的磁通,能夠入射到角部46中的、位于彎曲部40的附近的位置的區(qū)域R1,并且,通過磁路徑MP3的磁通,能夠入射到角部46中的、位于比區(qū)域R1靠外側(cè)的位置的區(qū)域R2。
這樣,通過使內(nèi)周邊51相對于中空部37的周緣部傾斜、并且使外周邊50呈直線狀,能夠使磁路徑MP1和磁路徑MP3通過的路徑為分別的路徑。由此,在鐵氧體22中,能夠抑制局部地產(chǎn)生很多的磁通MF輸入輸出的部分從而發(fā)生磁飽和。其結(jié)果是,能夠確保磁路徑MP3通過的流路,能夠獲得高的耦合系數(shù)。
此外,如圖17所示,在受電裝置4中也同樣,形成為:以距離L14比距離L13長的方式,內(nèi)周邊111相對于中空部90的周緣部傾斜。另外,外周邊110,在比拐點115靠角部91的頂端部側(cè)處也呈直線狀地形成。因此,在鐵氧體72中也能夠抑制發(fā)生磁飽和。
如圖6所示,鐵氧體22由形成為同一形狀的鐵氧體片45形成。各鐵氧體片45為同一形狀,所以用1種模具就能夠制造全部的鐵氧體片45,能夠謀求送電裝置3的制造成本的降低。
此外,在受電裝置4中,鐵氧體72也由同一形狀的鐵氧體片95形成,也能夠謀求受電裝置4的制造成本的降低。
鐵氧體22由多個鐵氧體片45形成,所以各鐵氧體片45的表面積比鐵氧體22的表面積小。
通常,制造板狀的鐵氧體的工序包括:向模具裝置的內(nèi)腔投入粉狀的鐵氧體材料的工序、將鐵氧體材料用模具裝置壓縮(擠壓)而形成壓縮成形體的工序、以及燒結(jié)壓縮成形體的燒結(jié)工序。
在此,若想形成大面積的鐵氧體板,則在向內(nèi)腔投入鐵氧體材料的工序中,鐵氧體材料的填充率易根據(jù)內(nèi)腔內(nèi)的位置而產(chǎn)生偏差。而且,在燒結(jié)工序中,在加熱面積大的壓縮成形體時,壓縮成形體的溫度分布易產(chǎn)生不均。其結(jié)果,在鐵氧體板易發(fā)生缺陷和/或龜裂,難以制造大面積的鐵氧體板。
另一方面,本實施方式1的鐵氧體22由多個鐵氧體片45形成,各鐵氧體片45比鐵氧體22小型。因此,能夠良好地制造鐵氧體片45。其結(jié)果是,能夠容易地制造鐵氧體22,且能夠謀求鐵氧體22的制造成本的降低。
在向搭載于車高度高的車輛2的受電裝置4輸送預定以上的電力時,需要使大量的磁通朝向受電裝置4出射,所以需要增大送電線圈12和鐵氧體22。這樣,在需要增大鐵氧體22的情況下,也能夠通過在能夠確保質(zhì)量的范圍內(nèi)增大各鐵氧體片45,來謀求鐵氧體22的大型化。
此外,在受電裝置4中也同樣,鐵氧體72由多個鐵氧體片95構(gòu)成,所以能夠獲得與送電裝置3同樣的作用效果。
此外,在上述實施方式1中,對在鐵氧體22、72的各邊部設置一個缺口部的例子進行了說明,但也可以在各邊部形成多個缺口部。另外,能夠采用各種形狀作為缺口部的形狀。
圖27是示出實施方式2的送電裝置3A的鐵氧體22A以及送電線圈12A的平面圖。如該圖27所示,鐵氧體22A的外周緣部包括多個角部46A,在鐵氧體22A的外周緣部,在角部46A之間劃分出多個缺口部42A。
各角部46A比送電線圈12A的彎曲部40A向外伸出,各缺口部42A位于與送電線圈12A的邊部41A重疊的位置。
送電線圈12A的周向上的缺口部42A的寬度,隨著接近卷繞軸線O1而變小。
鐵氧體22A包括:形成角部46A的多個鐵氧體片45A1、和配置于相鄰的角部46A之間的鐵氧體片45A2。角部46A,由隔著第1空隙部44a地相鄰的一對鐵氧體片45A1形成。
鐵氧體片45A2形成為長方形形狀。鐵氧體片45A1的缺口邊54A,以從送電線圈12A的角部67A朝向卷繞軸線O1延伸的方式形成。
在像這樣構(gòu)成的送電裝置3A中,能夠降低從卷繞軸線O1朝向送電線圈12A的邊部41A的磁通量,作為結(jié)果,能夠增加與受電線圈8A交鏈的磁通。
圖28是示出實施方式2的受電裝置4A的鐵氧體72A以及受電線圈8A的平面圖。
如圖28所示,鐵氧體72A的外周緣部包括多個角部91A,在鐵氧體72A的外周緣部,在角部91A之間劃分出多個缺口部92A。
各角部91A,以比受電線圈8A的彎曲部88A向外伸出的方式形成。
各缺口部92A位于與受電線圈8A重疊的位置,受電線圈8A的周向上的缺口部92A的寬度,隨著朝向卷繞軸線O2而變小。
鐵氧體72A包括:形成角部91A的多個鐵氧體片95A1、和配置于角部91A之間的鐵氧體片95A2。角部91A由一對鐵氧體片95A1形成。
根據(jù)圖28所示的受電裝置4A,能夠降低朝向受電線圈8A的邊部89A的磁通量,增加朝向送電線圈12A的磁通量。
因此,在實施方式2的受電裝置4A和送電裝置3A中,也能夠謀求耦合系數(shù)的提高。而且,由于劃分出多個缺口部42A、92A,所以也能夠謀求制造成本的降低。
圖29是示出實施方式3的送電裝置3B的送電線圈12B以及鐵氧體22B的平面圖。如該圖29所示,送電裝置3B包括送電線圈12B和鐵氧體22B。
鐵氧體22B包括角部46B,在鐵氧體22B的外周緣部中的、位于角部46B之間的部分,設有多個缺口部42B。
鐵氧體22B包括:形成角部46B的鐵氧體片45B1、和配置于相鄰的鐵氧體片45B1之間的鐵氧體片45B2。
由一個鐵氧體片45B1形成角部46B,而沒有像上述的實施方式1的送電裝置那樣劃分出通過角部46B的空隙部。
鐵氧體片45B2形成為梯形形狀,鐵氧體片45B2的外周緣部包括:內(nèi)周邊130、外周邊131、側(cè)邊132以及側(cè)邊133。
內(nèi)周邊130形成孔部43B的周緣部的一部分,外周邊131形成鐵氧體22B的外周緣部的一部分。內(nèi)周邊130的長度比外周邊131的長度短。
在此,以卷繞軸線O1位于側(cè)邊132的延長線上的方式形成側(cè)邊132,以卷繞軸線O1位于側(cè)邊133的延長線上的方式形成側(cè)邊133。
鐵氧體片45B1的外周緣部包括:形成角部46B的外側(cè)邊135、136、形成孔部43B的周緣部的一部分的短邊137、以及側(cè)邊138、139。
側(cè)邊138、139,以卷繞軸線O1位于側(cè)邊138、139的延長線上的方式形成。
圖30是示出實施方式3的受電裝置4B的受電線圈8B以及鐵氧體72B的平面圖。如該圖30所示,受電裝置4B的鐵氧體72B,與送電裝置3B的鐵氧體22B同樣地形成。
具體而言,鐵氧體72B包括多個角部91B。在鐵氧體72B的外周緣部,在相鄰的角部91B之間設有多個缺口部92B。
鐵氧體72B包括:形成角部91B的鐵氧體片95B1、和配置于相鄰的鐵氧體片95B1之間的鐵氧體片95B2。并且,角部91B由一個鐵氧體片95B1形成,與實施方式1的受電裝置4不同,沒有劃分出通過角部的空隙部。
在如上述那樣構(gòu)成的送電裝置3B和受電裝置4B中,在鐵氧體22B、72B,沒有劃分出通過各角部46B、91B的空隙部。因此,能夠增加在通過卷繞軸線O1、O2以及角部46B、91B的磁路徑中經(jīng)過的磁通量。與此相伴,能夠增加與送電線圈12B和受電線圈8B都交鏈的磁通,從而能夠謀求耦合系數(shù)的提高。
圖31是示出實施方式4的送電裝置3C的送電線圈12C以及鐵氧體22C的平面圖。如該圖31所示,鐵氧體22C包括多個角部46C,在鐵氧體22C的外周緣部,在位于角部46C之間的部分設有一個缺口部42C。缺口部42C設置在與送電線圈12C的邊部41C的中央部48C重疊的位置。
在鐵氧體22C的中央部劃分出孔部43C,孔部43C的周緣部,以沿著送電線圈12C的中空部37C的周緣部延伸的方式形成。在鐵氧體22C,劃分出從孔部43C朝向各角部46C延伸的第1空隙部44C。
鐵氧體22C,包括在送電線圈12C的周向上間隔開地配置的多個鐵氧體片45C。
鐵氧體片45C的外周緣部包括:外周邊50C、內(nèi)周邊51C、斜邊52C以及缺口邊54C。
角部46C,由以斜邊52C彼此相對的方式配置的一對鐵氧體片45C形成。各斜邊52C以之間隔著空隙部44C地相對的方式配置。
內(nèi)周邊51C形成孔部43C的周緣部的一部分,內(nèi)周邊51C沿著中空部37C的周緣部延伸。
缺口部42C由相鄰的鐵氧體片45C的缺口邊54C劃分出。各缺口邊54C以卷繞軸線O1位于各缺口邊54C的延長線上的方式形成。
在如上述那樣構(gòu)成的送電裝置3C中也同樣,在鐵氧體22C形成有缺口部42C,另外,各鐵氧體片45C形成為同一形狀,所以能夠謀求送電裝置3C的制造成本的降低。
而且,由于在鐵氧體22C的外周緣部設有缺口部42C,所以能夠增加在通過卷繞軸線O1和角部46C的磁路徑中流動的磁通量。與此相伴,能夠謀求耦合系數(shù)的提高。
圖32是示出實施方式4的受電裝置4C的鐵氧體72C以及受電線圈8C的平面圖。如該圖32所示,在鐵氧體72C的外周緣部,在角部91C之間的中央部設有缺口部92C,在鐵氧體72C的中央部劃分出孔部93C。
缺口部92C設于與受電線圈8C的邊部89C的中央部96C重疊的位置處??撞?3C的周緣部沿著受電線圈8C的中空部90C的周緣部延伸。在鐵氧體72C,劃分出從孔部93C朝向各角部91C延伸的第1空隙部94C。
并且,鐵氧體72C包括在受電線圈8C的周向上間隔開地配置的多個鐵氧體片95C。
在如上所述受電裝置4C中也同樣,各鐵氧體片95C為同一形狀,而且,設有缺口部92C,所以能夠謀求制造成本的降低。
而且,由于設有缺口部92C,所以能夠增加與送電線圈12C交鏈的磁通。
圖33是示出作為實施方式4的送電裝置3C的變形例的送電裝置3D平面圖。該圖33所示的送電裝置3D的鐵氧體片45D的內(nèi)周邊51D的形狀,與送電裝置3C的鐵氧體片45C的內(nèi)周邊51C的形狀不同。送電裝置3D的其他的結(jié)構(gòu),與送電裝置3C的結(jié)構(gòu)相同。
圖34是示出內(nèi)周邊51D及其周圍的結(jié)構(gòu)的放大圖。如該圖34所示,鐵氧體片45D的內(nèi)周邊51D包括:一端連接于缺口邊54D的邊部123、和與邊部123的另一端以及斜邊52D的一端連接的邊部124。
由邊部123和邊部124形成角部125,由邊部124和斜邊52D形成角部126。并且,由缺口邊54D和邊部123形成角部127。
邊部123沿著送電線圈12D的中空部37D的周緣部延伸。邊部124,以隨著從角部125朝向角部126而離開中空部37D的內(nèi)周緣的方式形成。
在內(nèi)周邊51D中,角部127最接近送電線圈12D的中央部48D。在內(nèi)周邊51D中,角部126最接近角部46D。
在將角部126與中空部37D的周緣部之間的距離設為距離L15、將角部127與中空部37D之間的距離設為距離L16時,距離L15比距離L16長。
在此,將鐵氧體22D與圖31所示的鐵氧體22C進行比較。鐵氧體22C的內(nèi)周邊51C沿著中空部37C的周緣部延伸,另一方面,在鐵氧體22D的內(nèi)周邊51D,形成有邊部124。
因此,鐵氧體22D的位于角部126及其附近的部分,比鐵氧體22C接近卷繞軸線O1。因此,鐵氧體22D相比鐵氧體22C,從中空部37C、37D露出的面積大。因此,能夠增加從卷繞軸線O1側(cè)朝向角部46D的磁通量,并且能夠增加與受電線圈交鏈的磁通。
圖35是示出圖32所示的受電裝置4C的變形例的平面圖。如該圖35所示,受電裝置4D包括鐵氧體72D和受電線圈8D,鐵氧體72D包括多個鐵氧體片95D。
鐵氧體片95D的外周緣部包括:外周邊110D、內(nèi)周邊111D、斜邊112D以及缺口邊114D。并且,內(nèi)周邊111D包括邊部128和邊部129。邊部128沿著中空部90D的周緣部延伸。邊部129,以隨著離開與邊部128的連接部分、而與中空部90D的周緣部之間的距離變長的方式形成。
因此,在受電裝置4D中,與送電裝置3D同樣地,也能夠增加與送電線圈12D交鏈的磁通量。
如圖6所示,在實施方式1等中,在鐵氧體22劃分出多個第1空隙部44a和多個第2空隙部44b,但這些第1空隙部44a和第2空隙部44b不是必須的結(jié)構(gòu)。
圖36是示出送電裝置3E的鐵氧體22E以及送電線圈12E的平面圖。如該圖36所示,在鐵氧體22E,沒有劃分出第1空隙部44a和第2空隙部44b。
由于在角部46E沒有劃分出第1空隙部44a,所以角部46E的面積比圖6所示的角部46的面積大。
因此,能夠增加從卷繞軸線O1朝向角部46E的磁通量,能夠增加與受電線圈交鏈的磁通量。
另外,在從角部46E入射的磁通MF返回至卷繞軸線O1的附近的過程中,磁通MF的流通不會被第2空隙部44b妨礙。因此,磁通MF,在從角部46E入射后,能夠通過各種路徑,返回到卷繞軸線O1及其附近。其結(jié)果是,在鐵氧體22E內(nèi),能夠謀求磁阻的降低。
此外,對于受電裝置4的鐵氧體,也可以與鐵氧體22E同樣地形成。
圖37是作為圖36所示的送電裝置3E的變形例的送電裝置3F。在該送電裝置3F的鐵氧體22F,劃分出第2空隙部44b,另一方面,沒有劃分出第1空隙部44a。
鐵氧體22F包括:在送電線圈12F的周向上排列的四個鐵氧體片45F。在相鄰的鐵氧體片45F之間,劃分出第2空隙部44b。
這樣,通過使鐵氧體22F由多個鐵氧體片45F構(gòu)成,也能夠應對使送電裝置3F大型化的情況。而且,由于沒有劃分出第1空隙部44a,所以能夠謀求與受電線圈交鏈的磁通的增加。
在上述實施方式1~5中,鐵氧體22的外周緣部由直線狀的邊部構(gòu)成,但如圖38所示,鐵氧體22的外周緣部也可以形成為曲線狀、圓弧狀。此外,對于受電裝置4的鐵氧體72的外周緣部,也同樣地可以形成為曲線狀或圓弧狀。
在上述實施方式1~5中,鐵氧體的邊部與送電線圈或受電線圈的邊部一致,但如圖39所示,也可以使鐵氧體22形成為比送電線圈12大。在該情況下同樣,在從送電線圈12和鐵氧體22的上方觀察送電線圈12和鐵氧體22時,缺口部42的一部分與送電線圈12重疊。此外,在上述實施方式1等中,通過形成為鐵氧體的邊部與送電線圈或受電線圈的邊部在上下方向上重疊,可謀求送電裝置3和受電裝置4的小型化。而且,為了在鐵氧體的邊部磁通也能夠進入,如圖9等所示,在支承鐵氧體的支承板形成臺階差部16。
在上述實施方式1~5中,設于鐵氧體的缺口部,是與受電線圈以及送電線圈的外周緣部的邊部的一部分重疊的程度的大小,但可以采用各種大小作為缺口部的大小。
圖40是示出送電裝置的變形例的平面圖。如該圖40所示,送電裝置3G包括:鐵氧體22G、和配置于鐵氧體22G的上表面的送電線圈12G。
鐵氧體22G包括多個角部46G,鐵氧體22G的外周緣部包括在角部46G之間設置的缺口部42G。如該圖40所示,在從送電線圈12G和鐵氧體22G的上方觀察缺口部42G和送電線圈12G時,缺口部42G位于送電線圈12G的邊部41G的整體的范圍。
此外,該缺口部42G的寬度,以隨著朝向送電線圈12G的中空部37G而變小的方式形成。因此,入射到角部46G的磁通所流動的流路寬度,隨著從角部46G的頂端部朝向中空部37G而變大,能夠使磁通良好地流通。
此外,在上述實施方式中,對于送電線圈和受電線圈由一個螺旋型線圈構(gòu)成的例子進行了說明,但也可以使送電線圈和受電線圈由多個螺旋形線圈構(gòu)成。
圖41是示意性地示出非接觸充電系統(tǒng)1的變形例的立體圖。該圖41所示的非接觸充電系統(tǒng)1H包括送電裝置3H和受電裝置4H。
送電裝置3H包括:形成為板狀的鐵氧體160、和配置于該鐵氧體160的上表面的送電線圈單元145。
送電線圈單元145包括:送電線圈146、和連接于送電線圈146的送電線圈147。在送電線圈146的中央部,劃分出中空部190,在送電線圈147的中央部也劃分出中空部191。
送電線圈146,包括內(nèi)端148和外端149,圍繞卷繞軸線O1A的周圍。而且,送電線圈146以匝數(shù)隨著從內(nèi)端148朝向外端149增加、而離開卷繞軸線O1A的方式形成。
送電線圈147包括外端150和內(nèi)端151,外端150連接于外端149。送電線圈147,以圍繞卷繞軸線O1B的周圍的方式形成,以匝數(shù)隨著從外端150朝向內(nèi)端151增加而與卷繞軸線O1B的距離變短的方式形成。
并且,在送電線圈146中從內(nèi)端148朝向外端149的卷繞方向與在送電線圈147中從外端150朝向內(nèi)端151的卷繞方向是相反的方向。
送電線圈146的外周緣部包括:一對彎曲部152、153和一對邊部154、155。送電線圈147的外周緣部也包括:一對彎曲部156、157和一對邊部158、159。并且,缺口部161、162位于鐵氧體160的外周緣部中的、與邊部158、154重疊的部分。
受電裝置4H包括:鐵氧體170、和配置于鐵氧體170的下表面的受電線圈單元140。
受電線圈單元140包括受電線圈141和受電線圈142。在受電線圈141的中央部劃分出中空部192,在受電線圈142的中央部也劃分出中空部193。受電線圈141,包括內(nèi)端171和外端172,以圍繞卷繞軸線O2A的周圍的方式形成。受電線圈142,包括外端173和內(nèi)端174,以圍繞卷繞軸線O2B的周圍的方式形成。受電線圈141的外端172與受電線圈142的外端173連接。
從外端172朝向內(nèi)端171的受電線圈141的卷繞方向與從外端173朝向內(nèi)端174的受電線圈142的卷繞方向,是相反的方向。
受電線圈141的外周緣部包括:一對彎曲部175、176和一對邊部177、178。受電線圈142的外周緣部也包括:一對彎曲部180、181和一對邊部182、183。
在鐵氧體170的外周緣部,以與邊部182、177重疊的方式形成有缺口部184、185。
在如上述那樣構(gòu)成的非接觸充電系統(tǒng)1H中,在從送電裝置3H向受電裝置4H輸送電力時,向送電線圈單元145供給交流電流。
送電線圈146與送電線圈147的卷繞方向是相反的方向,受電線圈141的卷繞方向與受電線圈142的卷繞方向是相反的方向。
因此,從送電線圈146的中空部190出射的磁通MF,通過受電線圈141的中空部192,入射到鐵氧體170內(nèi)。之后,從受電線圈142的中空部193出射,進入送電線圈147的中空部191內(nèi)。之后,進入鐵氧體160內(nèi)。通過像這樣地磁通MF流通,受電線圈單元140接受電力。
此時,磁通的一部分,設為在邊部154的周圍自閉地流通、或在邊部158的周圍自閉地流通。
另一方面,由于在鐵氧體160設有缺口部161、162,所以可降低上述那樣的以自閉方式流通的磁通量。
與此相伴,在經(jīng)過中空部190和中空部191的磁路徑中通過的磁通量變多。在流經(jīng)該磁路徑的磁通量變多時,通過從送電線圈單元145離開的位置的、入射到中空部191的磁通MF變多。
在從送電線圈單元145離開時,變得接近受電線圈單元140。其結(jié)果是,從中空部190出射的磁通入射到受電線圈141的中空部192的磁通也增加,耦合系數(shù)提高。
這樣,本發(fā)明也可以采用各種線圈。此外,在上述實施方式1~5中,針對鐵氧體的外形形狀以及線圈為大致正方形形狀的例子進行了說明,但可以適用于長方形形狀、五邊形以及六邊形等多邊形形狀的鐵氧體以及線圈。
針對實施例的送電裝置和受電裝置的耦合系數(shù)、以及比較例的送電裝置和受電裝置的耦合系數(shù)進行說明。
圖42是示出實施例1~5和比較例1~4的耦合系數(shù)的圖表。該圖表是模擬結(jié)果,使用JMAG(注冊商標)作為電磁場分析軟件。
實施例1的送電裝置是圖27所示的送電裝置3A,受電裝置是圖28所示的受電裝置4A。
實施例2的送電裝置是圖6所示的送電裝置3,受電裝置是圖16所示的受電裝置4。
實施例3的送電裝置是圖29所示的送電裝置3B,受電裝置是圖30所示的受電裝置4B。
實施例4的送電裝置是圖31所示的送電裝置3C,受電裝置是圖32所示的受電裝置4C。
實施例5的送電裝置是圖33所示的送電裝置3D,受電裝置是圖35所示的受電裝置4D。
接著,對各比較例1~4進行說明。圖43是示出比較例1的送電裝置3J的鐵氧體22J以及送電線圈12J的平面圖。在該鐵氧體22J,缺口部和空隙部都沒有設置。比較例1的受電裝置,是與送電裝置3J相同的結(jié)構(gòu)。
圖44是示出比較例2的送電裝置3K的鐵氧體22K以及送電線圈12K的平面圖。在鐵氧體22K,劃分出第1空隙部44a、第2空隙部44b,另一方面,沒有設置缺口部。比較例2的受電裝置,是與送電裝置3K相同的結(jié)構(gòu)。
圖45是示出比較例3的送電裝置3L的平面圖。送電裝置3L包括送電線圈12L和鐵氧體22L。鐵氧體22L包括多個鐵氧體片45L。
在鐵氧體22L,設有第2空隙部44b和缺口部42L。缺口部42L位于與送電線圈12L的彎曲部40L重疊的位置。缺口部42L以從孔部43L達至鐵氧體22L的外周緣部的方式設置。
在鐵氧體22L的中央,劃分出孔部43L,孔部43L的周緣部以沿著送電線圈12L的中空部37L延伸的方式形成。此外,比較例3的受電裝置,是與送電裝置3L相同的結(jié)構(gòu)。
圖46是示出比較例4的送電裝置3M的平面圖。送電裝置3M中,鐵氧體22M包括多個鐵氧體片45M。鐵氧體片45M的內(nèi)周邊194,形成鐵氧體22M的孔部43M的周緣部的一部分。
內(nèi)周邊194包括:邊部195、和連接于邊部195的邊部196。邊部195沿著送電線圈的中空部37M延伸。并且,以隨著從邊部195和邊部196的連接部分朝向邊部196的另一端、而與中空部37M相距的距離變長的方式,邊部196傾斜。
送電裝置3M的除內(nèi)周邊194以外的結(jié)構(gòu),是與圖45所示的送電裝置3L相同的結(jié)構(gòu)。另外,比較例4的受電裝置,是與送電裝置3M相同的結(jié)構(gòu)。
在此,在比較例1和比較例2的送電裝置3J、3K中,在鐵氧體22J、22K沒有設置缺口部,相比實施例1~5的送電裝置來說制造成本高。
比較例3和比較例4的送電裝置3L、3M和受電裝置之間的耦合系數(shù),比實施例1~5的耦合系數(shù)低。
這是因為在比較例3和比較例4中,缺口部位于鐵氧體的角部,與送電線圈和受電線圈都交鏈的磁通所通過的磁路徑的磁阻高。另一方面,在實施例1~5中,缺口部不設于鐵氧體的角部,而設于與送電線圈的邊部重疊的部分。由此,可確保高的耦合系數(shù)。
從圖42可知實施例2比實施例1、3耦合系數(shù)高。在實施例2中,以與線圈的邊部的中央部重疊的方式設有缺口部。另一方面,在實施例1、3中,以與位于線圈的邊部的中央部的兩側(cè)的部分重疊的方式設有缺口部。這樣,在實施例2中,缺口部位于與線圈的邊部的中央部重疊的部分,能夠進一步確保高的耦合系數(shù)。
從圖42可知在實施例4、5中,實施例5比實施例4耦合系數(shù)高。這是因為如圖34所示,鐵氧體以角部126位于比角部125靠卷繞軸線O1側(cè)的方式形成。此外,對于通過采用該結(jié)構(gòu)能夠提高耦合系數(shù)的這一點,也可以通過對比較例3和比較例4進行比較得知。而且,在實施例2中,也采用了該結(jié)構(gòu),提高了耦合系數(shù)。
這樣,可知:通過使缺口部位于與送電線圈的邊部重疊的位置,能夠謀求制造成本的降低以及確保耦合系數(shù)。
以上,對基于本發(fā)明的各實施方式進行了說明,但本次公開的各實施方式在所有方面都是例示而不是限制性的內(nèi)容。
本發(fā)明能夠適用于送電裝置和受電裝置。