线圈单元以及无线电力传输装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉以及一种线圈单元以及无线电力传输装置。
【背景技术】
[0002]近年，为了在没有电缆等的机械接触的情况下供给电力，利用相互对置的I次(送电)线圈和2次(受电)线圈之间的电磁感应作用的无线电力传输技术引起了人们的关注，预测将作为用于对搭载于电动汽车(EV !Electric Vehicle)和插电式混合动力汽车(PHEV:Plug-1n Hybrid Electric Vehicle)上的二次电池进行充电的馈电装置而被广泛利用。
[0003]然而，当无线电力传输技术作为向电动汽车等馈送电力的馈电装置而适用时，可以设想设置在地面等的送电线圈与搭载于电动汽车等的受电线圈之间的位置关系未必一定恒定。如此，当产生送电线圈与受电线圈的位置偏移时，线圈之间的磁耦合将显著下降，其结果，存在电力传输效率下降的问题。
[0004]针对于此，专利文献I (日本专利文献特开2010-172084号公报)中提出了一种使用在平面上隔开间隔配置的多个磁芯的非接触馈电装置的技术。专利文献I所记载的非接触馈电装置中公开了多个磁芯作为将间隙包含于尺寸的、大小被扩大的磁芯发挥作用，因此能够很好地应对位置偏移。
[0005]在专利文献I所公开的技术中，通过使用在平面上隔开间隔配置有多个磁芯且在多个磁芯上以螺旋状卷绕有绕组的线圈，能够提高电力传输效率。但是，在磁芯上以螺旋状卷绕有绕组的线圈的情况下，容易产生环绕至远离线圈的地方的磁通，因此存在在远离线圈的地方容易形成不必要的漏磁场的问题。尤其在无线电力传输技术适用于电动汽车等电力电子设备中的充电装置时，由于要求大电力传输，需要使大电流流过线圈，因此在远离线圈的地方形成的漏磁场强度也会变高，具有引起电磁波障碍而对周围的电子仪器等带来不良影响的忧虑。
[0006]因此，本发明是根据上述技术问题而提出的，其目的在于抑制电力传输效率的下降，并且减小在远离线圈单元的地方形成的不必要的漏磁场。
【发明内容】
[0007]本发明所涉及的线圈单元为一种用于从送电侧向受电侧进行无线电力传输的线圈单元，其特征在于，具备:并列设置的第I以及第2线圈，其在电流流过时所产生的磁场的方向相互成为相反方向；非磁性的导体板，其沿着第I以及第2线圈的并列方向而配置；以及磁性体，其中，磁性体具有第I部分和第2部分，该第I部分位于比导体板在第I以及第2线圈的并列方向上的一侧的外轮廓更靠外侧的位置，该第2部分位于比导体板在第I以及第2线圈的并列方向上的另一侧的外轮廓更靠外侧的位置，从第I以及第2线圈的并列方向观察时，第I以及第2部分位于导体板的与和线圈对置的一侧相反的一侧。
[0008]根据本发明，磁性体具有位于比导体板在第I以及第2线圈的并列方向上的一侧的外轮廓更靠外侧的位置的第I部分、以及位于比导体板在第I以及第2线圈的并列方向上的另一侧的外轮廓更靠外侧的位置的第2部分，由此可形成磁阻较低的磁路。S卩，与大圈环绕至远离线圈单元的地方的磁路的磁阻相比，通过磁性体的磁路的磁阻会变小。因而，磁通容易形成通过磁性体的磁路，并且磁通难以形成大圈环绕至远离线圈单元的地方的磁路。其结果，远离线圈单元的地方的磁通密度会降低，因此在远离线圈单元的地方形成的不必要的漏磁场强度下降。并且，通过沿着第I以及第2线圈的并列方向而配置的非磁性的导体板，可抑制线圈与磁性体的磁耦合变得过高，因此能够防止在无线电力传输中送电侧与受电侧的磁耦合显著下降，其结果，可抑制电力传输效率的下降。
[0009]优选为，磁性体还具备位于第I部分与第2部分之间的第3部分，第I以及第2部分的磁导率的虚数成分值小于第3部分的磁导率的虚数成分值为好。S卩，由于磁性体的第I以及第2部分磁导率的虚数成分值较小，因此即使在第I以及第2部分的磁通密度变高的情况下，第I以及第2部分中的损失以及发热也较小。因而，即使线圈单元位置偏移而位于比导体板的外轮廓更靠外侧的位置的第I或第2部分的磁通密度局部变高，也能够抑制第I以及第2部分中的损失以及发热。
[0010]优选为，在第I以及第2线圈和导体板之间还具备沿着第I以及第2线圈的并列方向而配置的磁芯为好。在这种情况下，第I以及第2线圈的电感变高，并且第I线圈与第2线圈的磁耦合变高。其结果能够有效地传输电力。
[0011]本发明所涉及的无线电力传输装置为通过送电线圈单元与受电线圈单元对置以无线方式传输电力的无线电力传输装置，其特征在于，具备:并列设置的第I以及第2送电线圈，其在电流流过时所产生的磁场的方向相互成为相反方向；送电线圈单元，其具备沿着第I以及第2线圈的并列方向而配置的磁芯；以及受电线圈单元，其由上述线圈单元构成，其中，从送电线圈单元与受电线圈单元的对置方向观察时，受电线圈单元的导体板的外轮廓位于比送电线圈单元的磁芯的外轮廓更靠外侧的位置。
[0012]根据本发明，通过导体板，可更有效地抑制第I以及第2送电线圈与磁性体的磁耦合变得过高，在由第I以及第2送电线圈产生的磁通中不与受电线圈交链的磁通将形成选择性地通过磁性体的磁路。其结果，抑制电力传输效率的下降且减少漏磁场的效果进一步得到提高。
[0013]本发明所涉及的无线电力传输装置为通过送电线圈与受电线圈单元对置以无线方式传输电力的无线电力传输装置，其特征在于，该无线电力传输装置具备:并列设置的第I以及第2送电线圈，其在磁芯上卷绕有绕组；以及受电线圈单元，其由上述线圈单元构成，其中，从送电线圈与受电线圈单元的对置方向观察时，受电线圈单元的导体板的外轮廓位于比磁芯的外轮廓更靠外侧的位置。
[0014]根据本发明，通过导体板，可更有效地抑制送电线圈与磁性体的磁耦合变得过高，在由送电线圈产生的磁通中不与受电线圈交链的磁通将形成选择性地通过磁性体的磁路。其结果，抑制电力传输效率的下降且减小漏磁场的效果进一步得到提高。
[0015]本发明所涉及的无线电力传输装置为通过送电线圈单元与受电线圈对置以无线方式传输电力的无线电力传输装置，其特征在于，该无线电力传输装置具备:送电线圈单元，其由上述线圈单元构成；以及受电线圈，其中，送电线圈单元的线圈具有磁芯，从送电线圈单元与受电线圈的对置方向观察时，送电线圈单元的导体板的外轮廓位于比磁芯的外轮廓更靠外侧的位置。
[0016]根据本发明，通过导体板，可更有效地抑制送电线圈单元所具备的线圈与磁性体的磁耦合变得过高，在由送电线圈单元所具备的线圈产生的磁通中不与受电线圈交链的磁通将形成选择性地通过磁性体的磁路。其结果，抑制电力传输效率的下降且减小漏磁场的效果进一步得到提高。
[0017]综上所述，根据本发明，可提供一种能够抑制电力传输效率的下降，并且减小在远离线圈单元的地方形成的不必要的漏磁场。
【附图说明】
[0018]图1为将本发明的第I实施方式所涉及的适用线圈单元的无线电力传输装置与负荷一同显示的系统配置图。
[0019]图2为在将本发明的第I实施方式所涉及的受电线圈单元与送电线圈单元一同显示的截面图中，示意性地显示由送电线圈产生的磁通的图。
[0020]图3为在将本发明的第2实施方式所涉及的受电线圈单元与送电线圈一同显示的截面图中，示意性地显示由送电线圈产生的磁通的图。
[0021]图4为在将本发明的第3实施方式所涉及的送电线圈单元与受电线圈单元一同显示的截面图中，示意性地显示由送电线圈产生的磁通的图。
[0022]图5为在将本发明的第4实施方式所涉及的受电线圈单元与送电线圈单元一同显示的截面图中，示意性地显示由送电线圈产生的磁通的图。
[0023]图6为示意性地显示图5中送电线圈单元和受电线圈单元发生位置偏移时由送电线圈产生的磁通的图。
[0024]图7为比较例的受电线圈单元和送电线圈单元的截面图。
[0025]图8为实施例和比较例的漏磁场强度以及电力传输效率的测定结果。
【具体实施方式】
[0026]参照附图对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细说明。另外，在说明中对具有相同的构件或相同的功能的构件使用相同的符号并省略重复说明。
[0027](第I实施方式)
[0028]首先，参照图1以及图2对本发明的第I实施方式所涉及的无线电力传输装置SI的整体结构进行说明。另外，在本实施方式中，对本发明所涉及的线圈单元适用于无线电力传输装置中的受电线圈单元的例子进行说明。图1为将本发明的第I实施方式所涉及的无线电力传输装置与负荷一同显示的系统配置图。图2为显示本发明的第I实施方式所涉及的无线电力传输装置中的送电线圈单元和受电线圈单元的示意截面图。另外，图2中示意性地示出由第I以及第2送电线圈Lta、Ltb产生的磁通，而省略了送电线圈单元Ltul以及受电线圈单元Lrul的磁芯Ct、Cr和磁性体Fa中的磁通的图示。还有，图2中，在由第I以及第2送电线圈Lta、Ltb产生的磁通中，作为代表性的磁通示出与第I以及第2受电线圈Lra>Lrb交链的磁通Btl、大圈环绕至远离受电线圈单元Lrul的地方的磁通Bnl、以及通过磁性体Fa的磁通Bfl。
[0029]如图1所示，无线电力传输装置SI具有无线送电装置Utl和无线受电装置Url。
[0030]无线送电装置Utl具有电源PW、变频器INV及送电线圈单元Ltul。无线受电装置Url具有受电线圈单元Lrul和整流电路DB。
[0031]首先，对无线送电装置Utl的结构进行说明。电源PW将直流电力供给至后述的变频器INV。作为电源PW没有特别的限制，只要输出直流电力即可，可列举对商业用交流电源进行整流和平滑的直流电源、二次电池、太阳能光伏发电的直流电源、或者开关转换器等的开关电源装置等。
[0032]变频器INV具有将由电源PW供给的输入直流电力转换为交流电力的功能。在本实施方式中，变频器INV将由电源PW供给的输入直流电力转换为交流电力并供给至后述的第I以及第2送电线圈Lta、Ltb0作为变频器INV由桥接多个开关元件的开关电路构成。作为构成该开关电路的开关元件，例如可列举MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，金氧半场效晶体管)和 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)等元件。
[0033]如图2所示，送电线圈单元Ltul具备第I以及第2送电线圈Lta、Ltb和磁芯Ct。第I以及第2送电线圈Lta、Ltb在同一个平面上并列设置，且第I以及第2送电线圈Lta、Ltb的轴均与送电线圈单元Ltul和受电线圈单元Lrul的对置方向平行。在本实施方式中，第I以及第2送电线圈Lta、Ltb将由铜或铝等的绞合线构成的绕组卷绕成平面状而形成。根据与受电线圈单元Lrul之间的间距和所希望的电力传输效率等适当地设定第I以及第2送电线圈Lta、Ltb的匝数。另外，当本实施方式所涉及的无线电力传输装置SI适用于向电动汽车等车辆馈送电力的馈电设备时，送电线圈单元Ltul配设在地中或地面附近，且通过第I以及第2送电线圈Lta、Ltb与受电线圈单元Lrul对置以无线方式传输电力。
[0034]还有，第I送电线圈Lta和第2送电线圈Ltb的在电流流过时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。在本实施方式中，第I送电线圈Lta和第2送电线圈Ltb电性地串联连接。即，当第I送电线圈Lta和第2送电线圈Ltb的卷绕方向为相同方向时，被连接为流过第I送电线圈Lta的电流的方向和流