БЛОК КАТУШКИ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ. Российский патент 2018 года по МПК H01F38/14 B60L5/00 H01F27/08 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к блоку катушки для бесконтактной передачи электрической мощности.

Уровень техники

[0002] Международная публикация № WO2013/183665 раскрывает трансформатор для бесконтактной подачи электрической мощности, который включает в себя пару участков магнитных полюсов и участок сердечника между магнитными полюсами, предусмотренный между парой участков магнитных полюсов. Участок сердечника между магнитными полюсами формируется посредством поочередного размещения ферритового элемента и проводника тепла. Тепло, создаваемое вследствие потери в железе у участка сердечника между магнитными полюсами, может быть рассеяно наружу через проводники тепла.

Сущность изобретения

Техническая проблема

[0003] Однако, в вышеупомянутой традиционной технологии, проводник тепла выполнен из алюминия, и, таким образом, величина потокосцепления магнитного потока с катушкой уменьшается, и электромагнитные характеристики (такие как индуктивность и коэффициент связи) катушки могут ухудшаться, по сравнению со случаем, когда весь участок сердечника между магнитными полюсами выполнена из ферритового элемента.

[0004] Настоящее изобретение было реализовано, принимая во внимание вышеупомянутую проблему, и целью настоящего изобретения является улучшение характеристики рассеяния тепла катушки, и, в то же время, подавления ухудшения электромагнитных характеристик катушки.

Решение задачи

[0005] Аспект настоящего изобретения предоставляет блок катушки для бесконтактной передачи электрической мощности, который включает в себя некруглую плоскую катушку; элемент сердечника, выполненный из магнитного материала; и проводник тепла, который имеет более высокую теплопроводность, чем элемент сердечника. Катушка имеет угловую секцию и неугловую секцию на виде с осевого направления катушки, и элемент сердечника и проводник тепла располагаются обращенными к неугловой секции и угловой секции, соответственно, в осевом направлении катушки.

Полезные результаты изобретения

[0006] Во время операции бесконтактного получения электрической мощности или подачи электрической мощности, в области поблизости от плоской катушки в осевом направлении катушки, область с низкой плотностью магнитного потока более вероятно должна возникать в участке, соответствующем угловой секции (далее в данном документе область поблизости от угловой секции), чем в участкечасти, соответствующем неугловой секции (далее в данном документе область поблизости от неугловой секции). В вышеупомянутом блоке катушки проводник тепла располагается обращенным к угловой секции катушки, и, таким образом, проводник тепла может быть в непосредственной близости к катушке, в то же время пресекая воздействие на величину магнитного потока, проходящего через элемент сердечника. Поскольку проводник тепла имеет более высокую теплопроводность, чем элемент сердечника, тепло катушки может эффективно быть привнесено наружу. Таким образом, характеристика рассеяния тепла блока катушки может быть улучшена, в то же время пресекая ухудшение характеристики электромагнитного излучения катушки.

Краткое описание чертежей

[0007] Фиг. 1 - это схема, иллюстрирующая структуру блока катушки для бесконтактной подачи электрической мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, (a) -это вид сверху, (b) -это вид сбоку, и (c) -это вид в разрезе, взятый по линии A-A в (a).

Фиг. 2 - это схема, иллюстрирующая распределение плотности магнитного потока катушки в окрестной области в осевом направлении катушки во время операции бесконтактной подачи электрической мощности.

Фиг. 3 - это схема, иллюстрирующая структуру блока катушки для бесконтактной подачи электрической мощности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, (a) -это вид сверху, (b) -это вид сбоку, и (c) -это вид в разрезе, взятый по линии B-B в (a).

Фиг. 4 - это схема, иллюстрирующая структуру блока катушки для бесконтактной подачи электрической мощности согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, (a) -это вид сверху, а (b) -это вид сбоку.

Фиг. 5 - это схема, иллюстрирующая пример угловой секции и неугловой секции катушки.

Описание вариантов осуществления

[0008] Далее в данном документе, варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на чертежи.

[0009] <Первый вариант осуществления>

Блок U1 катушки для бесконтактной подачи электрической мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения является устройством, которое подает электрическую мощность бесконтактным образом электрическому транспортному средству, остановленному в предварительно определенной позиции. Когда высокочастотная электрическая мощность подается от блока подачи электрической мощности, блок U1 катушки подает электрическую мощность аккумулятору в транспортном средстве или т.п. через блок катушки для получения электрической мощности, установленный в электрическом транспортном средстве.

[0010] Как иллюстрировано в (a), (b) на фиг. 1, блок U1 катушки включает в себя секцию 10 катушки, имеющую ось X катушки, приблизительно параллельную вертикальному направлению, секцию 20 сердечника, которая поддерживает секцию 10 катушки, и опорную секцию 30, которая поддерживает секцию 10 катушки и секцию 20 сердечника на земле. Весь блок U1 катушки покрывается крышкой 40 блока, установленной на земле.

[0011] Секция 10 катушки включает в себя плоскую катушку 11, имеющую толщину в осевом направлении катушки. Катушка 11 имеет приблизительную форму пластины в целом и имеет главную поверхность 11a, перпендикулярную оси X катушки.

[0012] Обмоточный провод 13 катушки 11 является высокочастотным многожильным обмоточным проводом, намотанным в форме прямоугольной спирали на виде с осевого направления катушки, и занимает приблизительно прямоугольную кольцевую область на виде с осевого направления катушки. Катушка 11 имеет 4 угловые секции C, соответствующие углам прямоугольной кольцевой области, и 4 неугловые секции NC, соответствующие сторонам прямоугольной кольцевой области.

[0013] Каждая из угловых секций C включает в себя участок (далее в данном документе секцию локального максимального изгиба) 13ar, который имеет локальный максимальный изгиб на виде с осевого направления катушки, из самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a, и участок, расположенный между пограничной поверхностью P1 одной стороны и пограничной поверхностью P2 другой стороны снаружи для секции 13ar локального максимального изгиба из обмоточных проводов 13b-13e, отличных от самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a. Здесь, секция 13ar локального максимального изгиба из самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a является участком обмоточного провода 13a, имеющего изгиб больше среднего значения (далее в данном документе среднего значения изгиба) изгиба окружности обмоточного провода 13a. Пограничная поверхность P1 одной стороны является виртуальной плоской поверхностью, которая проходит через один конец секции 13ar локального максимального изгиба и является перпендикулярной направлению протяжения обмоточного провода 13a на конце, а пограничная поверхность P2 другой стороны является виртуальной плоской поверхностью, которая проходит через другой конец секции 13ar локального максимального изгиба и является перпендикулярной направлению протяжения обмоточного провода 13a на другом конце. Угловые секции C в этом варианте осуществления также включают в себя секцию 13er локального максимального изгиба самого внешнего кругового обмоточного провода 13e.

[0014] В отличие от этого, неугловые секции NC являются участками, отличными от угловых секций C. Следовательно, изгиб самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a, везде формирующего каждую неугловую секцию NC, меньше или равен вышеупомянутому среднему значению изгиба. В этом варианте осуществления каждая неугловая секция NC является приблизительно линейным участком, который вставляется между соседними угловыми секциями C.

[0015] Как иллюстрировано в (a)-(c) на фиг. 1, секция 20 сердечника предусматривается внизу (одна сторона в осевом направлении катушки) секции 10 катушки, приблизительно параллельно главной поверхности 11a катушки 11. Секция 20 сердечника имеет приблизительно прямоугольную пластинообразную форму, имеющую толщину в осевом направлении катушки, и 4 стороны, приблизительно параллельные соответствующим направлениям протяжения неугловых секций NC катушки 11 на виде с осевого направления катушки.

[0016] Секция 20 сердечника включает в себя ферритовый сердечник 21 (элемент сердечника из магнитного материала) и корпус 23 сердечника, который размещает ферритовый сердечник 21. Ферритовый сердечник 21 формирует слой магнитного материала, параллельный главной поверхности 11a катушки 11. Катушка 11 поддерживается верхней поверхностью корпуса 23 сердечника.

[0017] Корпус 23 сердечника включает в себя полимерный лоток 25, имеющий приблизительно прямоугольную внешнюю форму на виде с осевого направления катушки, и приблизительно прямоугольную пластинообразную полимерную крышку 27, которая покрывает верхний проем лотка 25. Лоток 25 включает в себя приблизительно прямоугольную пластинообразную донную пластину 25a и круговую секцию 25b стенки, предусмотренную перпендикулярно круговой кромке донной пластины 25a. Круговая кромка крышки 27 прикрепляется к круговой секции 25b стенки лотка 25 посредством крепежного инструмента из немагнитного материала или т.п. Верхняя поверхность крышки 27 находится в соприкосновении с обмоточным проводом 13 катушки 11, и размещающее пространство S для размещения ферритового сердечника 21 формируется между лотком 25 и крышкой 27. Донная пластина 25a лотка 25 снабжается отверстиями 25c в четырех углах, соответствующих угловым секциям C катушки 11, и верхний конец 31a позже описанного опорного элемента 31 вставляется в каждое из отверстий 25c.

[0018] Ферритовый сердечник 21 включает в себя множество ферритовых плиток 29 (элементов сердечника из магнитного материала), которыми покрывается вышеупомянутое размещающее пространство S. Каждая ферритовая плитка 29 имеет форму прямоугольного параллелепипеда с приблизительно квадратной донной поверхностью. Следует отметить, что некоторые ферритовые плитки 29, расположенные внутрь от самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a на виде с осевого направления катушки, могут быть утончены при необходимости согласно емкости, требуемой для блока U1 катушки.

[0019] В этом варианте осуществления множество ферритовых плиток 29 располагаются непосредственно под одним из обмоточных проводов 13a-13e (перекрывающимися с обмоточными проводами 13a-13e в проекции в осевом направлении катушки), которые формируют, по меньшей мере, неугловые секции NC катушки 11. В частности, верхняя поверхность ферритового сердечника 21 находится в позиции, обращенной к неугловым секциям NC катушки 11 в осевом направлении катушки с крышкой 27 корпуса 23 сердечника, вставленной между ними.

[0020] Как иллюстрировано в (a)-(c) на фиг. 1, опорная секция 30 предусматривается под секцией 10 катушки и поддерживает секцию 10 катушки и секцию 20 сердечника. Опорная секция 30 состоит из алюминиевых опорных элементов 31 (проводников тепла), предусмотренных в четырех углах секции 20 сердечника, и пластины 33 основания, соединенной с нижним концом опорных элементов 31 допускающим перенос тепла образом. Пластина 33 основания выполняется, например, из металла, такого как алюминий, и прикрепляется к земле крепежным элементом, таким как анкерный болт.

[0021] Каждый из опорных элементов 31 имеет призмоподобную форму, и верхний конец (секция ввода тепла проводника тепла) 31a вставляется в отверстие 25c лотка 25 корпуса 23 сердечника. Таким образом, ферритовый сердечник 21, который формирует слой магнитного материала, и верхние концы 31a опорного элемента 31 располагаются в том же слое в непосредственной близости друг к другу в направлении протяжения слоя магнитного материала. Другими словами, ферритовый сердечник 21 в позициях, соответствующих угловым секциям C катушки 11, заменяется опорными элементами 31.

[0022] Верхние концы 31a опорных элементов 31 находятся в позициях, обращенных к угловым секциям C катушки 11 в осевом направлении катушки, с крышкой 27 корпуса 23 сердечника, вставленной между ними. Т.е., верхние концы 31a располагаются расположенными непосредственно под одним из бмоточных проводов 13a-13e (перекрывающимися с обмоточными проводами 13a-13e в проекции в осевом направлении катушки), которые формируют, по меньшей мере, угловые секции C катушки 11. В частности, в этом варианте осуществления, по меньшей мере, часть верхних концов 31a опорного элемента располагается перекрывающейся самым внешним круговым обмоточным проводом 13e, который формирует угловые секции C на виде с осевого направления катушки.

[0023] Также, верхняя поверхность верхних концов 31a находится приблизительно вровень с верхней поверхностью ферритовых плиток 29, расположенных непосредственно под обмоточными проводами 13a-13e, формирующими неугловые секции NC, и находится в соприкосновении с нижней поверхностью (внутренней поверхностью) крышки 27 корпуса 23 сердечника. Также, поперечная поверхность верхних концов 31a находится в соприкосновении с поперечной поверхностью ферритовых плиток 29 в корпусе 23 сердечника.

[0024] Тепло может переноситься между опорными элементами 31 и катушкой 11 через поверхность соприкосновения между крышкой 27 корпуса 23 сердечника и обмоточным проводом 13, через поверхность соприкосновения между крышкой 27 и верхними концами 31a опорных элементов 31 и через крышку 27. Также, тепло может переноситься между опорными элементами 31 и ферритовым сердечником 21 через поверхность соприкосновения между верхними концами 31a опорных элементов 31 и ферритовыми пластинами 29. Следовательно, тепло, сформировавшееся в секции 10 катушки и секции 20 сердечника, рассеивается наружу (например, на землю) через опорные элементы 31 и пластину 33 основания. Каждый из опорных элементов 31 выполняется из алюминия и имеет более высокую теплопроводность, чем ферритовые плитки 29, короче говоря, ферритовый сердечник 21, и, таким образом, служит в качестве отличного проводника тепла. Также, нижняя поверхность пластины 33 основания находится в соприкосновении с землей на большой площади и, таким образом, служит в качестве отличной поверхности для рассеяния тепла.

[0025] Далее в данном документе будет описана эффективность работы в этом варианте осуществления.

[0026] Когда высокочастотная электрическая мощность для бесконтактной подачи электрической мощности подается к блоку U1 катушки согласно этому варианту осуществления, распределение плотности магнитного потока в периферийной области катушки 11 становится неоднородным. Фиг. 2 иллюстрирует распределение плотности магнитного потока и изображения (стрелки) типичных линий магнитной силы в окрестной области (уровень нижней поверхности катушки 11) в осевом направлении катушки для катушки 11. Следует отметить, что на фиг. 2, чем темнее цвет области, тем выше плотность магнитного потока. Как указано стрелками на фиг. 2, в областях, соответствующих угловым секциям C катушки 11, число линий магнитной силы на единицу объема ферритового сердечника 21 меньше в более внешней позиции (в позиции, более отдаленной от оси X катушки). Следовательно, область низкой плотности магнитного потока (например, область LD) вероятно должна возникать в областях поблизости от CP угловой секции, чем в областях NCP поблизости от неугловой секции. Также, обмоточный провод 13 формирует тепло вследствие своей потери на сопротивление (медной потери) во время операции бесконтактной подачи электрической мощности, таким образом, температура катушки 11 увеличивается.

[0027] В блоке U1 катушки согласно этому варианту осуществления каждый опорный элемент 31 располагается обращенным к угловой секции C катушки 11, и, таким образом, опорный элемент 31, который является проводником тепла, может быть в непосредственной близости к обмоточному проводу 13, который является нагревательным элементом, в то же время, пресекая воздействие на величину магнитного потока, проходящего через ферритовый сердечник 21. Также, поскольку опорный элемент 31 имеет более высокую теплопроводность, чем ферритовый сердечник 21, тепло обмоточного провода 13 может быть эффективно привнесено наружу. Таким образом, характеристика рассеяния тепла блока U1 катушки может быть улучшена, в то же время, пресекая ухудшение характеристики электромагнитного излучения катушки 11.

[0028] Как иллюстрировано на фиг. 2, распределение плотности магнитного потока в периферийной области катушки 11 имеет тенденцию быть ниже на участке, находящемся дальше наружу от областей, соответствующих угловым секциям C катушки 11. В этом варианте осуществления, по меньшей мере, часть опорных элементов 31 располагается перекрывающимися с самым внешним круговым обмоточным проводом 13e на виде с осевого направления катушки. Следовательно, опорные элементы 31 располагаются в области, имеющей более низкую плотность магнитного потока, и, таким образом, возможно пресекать ухудшение характеристики электромагнитного излучения катушки 11 более надежно.

[0029] Кроме того, в этом варианте осуществления, ферритовые плитки 29 в позициях, соответствующих угловым секциям C катушки 11, заменяются алюминиевыми опорными элементами 31, которые имеют более высокую теплопроводность, чем ферритовый сердечник 21. По этой причине, характеристика рассеяния тепла улучшается, поскольку тепловое сопротивление уменьшается на пути от обмоточного провода 13 катушки 11 к теплорассеивающей поверхности, по сравнению со случаем, когда ферритовые плитки 29 остаются в вышеупомянутых позициях.

[0030] Также, поскольку опорные элементы 31 выполняются из алюминия в этом варианте осуществления, характеристика рассеяния тепла улучшается, поскольку тепловое сопротивление уменьшается на пути от обмоточного провода 13 катушки 11 к теплорассеивающей поверхности, по сравнению со случаем, когда опорные элементы 31 выполняются, например, из полимера. В частности, в этом варианте осуществления, опорные элементы 31 соединяются с пластиной 33 основания, прикрепленной к земле, позволяющим перенос тепла образом, и, таким образом, тепло обмоточного провода 13 может быть эффективно рассеяно через пластину 33 основания.

[0031] Также, поскольку обмоточный провод 13 катушки 11 наматывается в форме прямоугольной спирали в этом варианте осуществления, более значительная площадь катушки для каждого витка (область, окруженная обмоточным проводом 13) может быть предоставлена в прямоугольной области, где вертикальный и горизонтальный размеры ограничиваются на виде сверху, и, таким образом, индуктивность катушки 11 может быть увеличена.

[0032] Кроме того, поскольку 4 неугловые секции NC являются приблизительно линейными в катушке 11 этого варианта осуществления, возможно обеспечивать большое различие между изгибом самого внешнего кругового обмоточного провода 13a и средним значением изгиба обмоточного провода 13a в каждой угловой секции C. Следовательно, тенденция относительного уменьшения в плотности магнитного потока является более очевидной в областях CP поблизости от угловой секции. Следовательно, возможно пресекать воздействие, выполняемое на характеристику электромагнитного излучения катушки 11, посредством опорных элементов 31, расположенных обращенными к угловым секциям C.

[0033] <Второй вариант осуществления>

Далее, блок U2 катушки для бесконтактной подачи электрической мощности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг. 3. Следует отметить, что любой компонент, имеющий ту же функцию, что и функция компонента, уже описанного выше, обозначается тем же символом, и описание пропускается.

[0034] Блок U2 катушки отличается от блока U1 катушки согласно первому варианту осуществления в том, что верхний конец 31Aa опорного элемента 31A (проводника тепла) располагается снаружи от самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a на виде с осевого направления катушки.

[0035] Как иллюстрировано в (a)-(c) на фиг. 3, аналогично опорным элементам 31 в первом варианте осуществления, опорные элементы 31A в этом варианте осуществления предусматриваются в четырех углах секции 20 сердечника. Опорные элементы 31A, каждый, имеют призмоподобную форму, и их верхние концы 31Aa вставляются в отверстия 25c, предусмотренные в четырех углах донной пластины 25a лотка 25 корпуса 23 сердечника. Верхние концы 31Aa обращены к угловым секциям C катушки 11 в осевом направлении катушки с крышкой 27 корпуса 23 сердечника, вставленной между ними.

[0036] В этом варианте осуществления верхние концы 31Aa опорных элементов 31A располагаются непосредственно под самым внешним круговым обмоточным проводом 13e (перекрывающимися с обмоточным проводом 13e в проекции в осевом направлении катушки), который формирует, по меньшей мере, угловые секции C катушки 11. Кроме того, верхние концы 31Aa позиционируются снаружи от самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a катушки 11 на виде с осевого направления катушки. В частности, самые внутренние концы 31AP верхних концов 31Aa позиционируются снаружи на виде с осевого направления катушки от самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a, который формирует угловые секции C катушки 11. Таким образом, верхние концы 31Aa опорных элементов 31A не позиционируются непосредственно под самым внутренним круговым обмоточным проводом 13a (не перекрываются с обмоточным проводом 13a в проекции в осевом направлении катушки), и опорные элементы 31A не присутствуют в участках CP1 (см. фиг. 2) внутри (ближе к оси X катушки) от областей CP поблизости от угловой секции. Вместо опорных элементов 31A ферритовые плитки 29a располагаются на участках CP1.

[0037] С блоком U2 катушки для бесконтактной подачи электрической мощности согласно этому варианту осуществления следующий результат может быть получен в дополнение к тому же результату первого варианта осуществления.

[0038] Как иллюстрировано на фиг. 2, в участке CP1 внутри областей CP поблизости от угловой секции, вероятно должна быть сформирована область с локально высокой плотностью магнитного потока. Поскольку опорные элементы 31A располагаются снаружи от самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a на виде с осевого направления катушки в этом варианте осуществления, ферритовый сердечник 21 может быть расположен в областях с высокой плотностью магнитного потока, которые формируются в участках CP1 внутри областей CP поблизости от угловой секции. Следовательно, возможно дополнительно пресекать ухудшение характеристики электромагнитного излучения катушки 11.

[0039] <Третий вариант осуществления>

Далее, блок U3 катушки для бесконтактной подачи электрической мощности согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг. 4. Следует отметить, что любой компонент, имеющий ту же функцию, что и функция компонента, уже описанного выше, обозначается тем же символом, и описание пропускается.

[0040] Блок U3 катушки отличается от блоков U1, U2 катушки согласно первому и второму вариантам осуществления, главным образом, в следующих двух моментах. В частности, первым моментом является то, что множество первых опорных элементов 31B располагаются обращенными к одной неугловой секции NC, и вторые ферритовые плитки 29d (элементы сердечника из магнитного материала), проходящие от внутренней стороны к наружной стороне катушки 11, располагаются между этими первыми опорными элементами 31B. Вторым моментом является то, что множество вторых опорных элементов 31C (проводников тепла) располагаются обращенными к одной угловой секции C, и третьи ферритовые плитки 29e (элементы из магнитного материала), проходящие от внутренней стороны к внешней стороне катушки 11, располагаются между этими вторыми опорными элементами 31C.

[0041] Как иллюстрировано в (a) и (b) на фиг. 4, ферритовый сердечник 21 в этом варианте осуществления включает в себя множество первых ферритовых плиток 29c, которым покрывается размещающее пространство S корпуса 23 сердечника, вторых ферритовых плиток 29d и третьих ферритовых плиток 29e.

[0042] Первые ферритовые плитки 29c, каждая, имеют форму прямоугольного параллелепипеда с приблизительно квадратной донной поверхностью, и прямоугольная область внутри самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a на виде с осевого направления катушки полностью покрывается первыми ферритовыми плитками 29c.

[0043] Вторые ферритовые плитки 29d располагаются с предварительно определенными интервалами в направлении протяжения каждой неугловой секции NC катушки 11, так, чтобы позиционироваться непосредственно под обмоточным проводом 13 (перекрываться с обмоточным проводом 13 в проекции в осевом направлении катушки), который формирует неугловые секции NC катушки 11. Вторые ферритовые плитки 29d, каждая, имеют форму прямоугольного параллелепипеда с приблизительно прямоугольной донной поверхностью и располагаются так, чтобы пересекать обмоточный провод 13, который формирует неугловые секции NC, на виде с осевого направления катушки. В частности, конец с внутренней стороны, более близкий к оси X катушки, каждой второй ферритовой плитки 29d находится в соприкосновении с одной из первых ферритовых плиток 29c, и формируется магнитный путь, проходящий от внутренней стороны к внешней стороне неугловой секции NC на виде с осевого направления катушки.

[0044] Третьи ферритовые плитки 29e располагаются так, чтобы быть расположенными непосредственно под обмоточным проводом 13 (перекрываться с обмоточным проводом 13 в проекции в осевом направлении катушки), который формирует угловые секции C катушки 11. Третьи ферритовые плитки 29e, каждая, имеют форму шестиугольной призмы с вытянутой шестиугольной донной поверхностью и располагаются так, чтобы пересекать обмоточный провод 13, который формирует угловые секции C на виде с осевого направления катушки, или протягиваться в направлении радиуса изгиба обмоточного провода 13, который формирует угловые секции C. Конец с внутренней стороны, более близкий к оси X катушки, каждой третьей ферритовой плитки 29e находится в соприкосновении с первой или второй ферритовой плиткой 29c, 29d, и формируется магнитный путь, проходящий радиально от внутренней стороны к внешней стороне угловой секции C на виде с осевого направления катушки. На обеих сторонах каждой третьей ферритовой плитки 29e формируются треугольные пространства между третьей ферритовой плиткой 29e и двумя ближайшими вторыми ферритовыми плитками 29d на виде с осевого направления катушки.

[0045] Верхняя поверхность каждой третьей ферритовой плитки 29e находится в позиции, обращенной к угловой секции C катушки 11 в осевом направлении катушки, с крышкой 27 корпуса 23 сердечника, вставленной между ними. Кроме того, верхняя поверхность каждой второй ферритовой плитки 29d находится в позиции, обращенной к неугловой секции NC катушки 11 в осевом направлении катушки, с крышкой 27 корпуса 23 сердечника, вставленной между ними.

[0046] В донной пластине 25a лотка 25 корпуса 23 сердечника отверстия 25c1, 25c2 предусматриваются в позициях, соответствующих вышеупомянутым пространствам, которые формируются между вторыми ферритовыми плитками 29d и между второй ферритовой плиткой 29d и третьей ферритовой плиткой 29e. Позже описанные верхние концы 31Ba первых опорных элементов 31B, каждый, вставляются в первое отверстие 25c1, соответствующее пространству между вторыми ферритовыми плитками 29d. Также, позже описанные верхние концы 31Ca второго опорного элемента 31C, каждый, вставляются в отверстие 25c2, соответствующее пространству между второй ферритовой плиткой 29d и третьей ферритовой плиткой 29e.

[0047] Как иллюстрировано в (a) и (b) на фиг. 4, опорная секция 30 включает в себя множество алюминиевых первых опорных элементов 31B и вторых опорных элементов 31C, и пластину 33 основания, соединенную с нижними концами первых и вторых опорных элементов 31B, 31C допускающим перенос тепла образом.

[0048] Каждая сторона секции 20 сердечника снабжается 3 наборами первых опорных элементов 31B, и секция 20 сердечника снабжается суммарно 12 наборами первых опорных элементов 31B. Каждый первый опорный элемент 31B имеет форму четырехугольной призмы, и его верхний конец 31Ba вставляется в первое отверстие 25c1 лотка 25.

[0049] Верхний конец 31Ba каждого первого опорного элемента 31B обращен к неугловой секции NC катушки 11 в осевом направлении катушки с крышкой 27 корпуса 23 сердечника, вставленной между ними, и располагается так, чтобы позиционироваться непосредственно под обмоточным проводом 13 (перекрываться с обмоточным проводом 13 в проекции в осевом направлении катушки), который формирует, по меньшей мере, неугловые секции NC. Также, верхняя поверхность верхнего конца 31Ba находится приблизительно вровень с верхней поверхностью вторых ферритовых плиток 29d и находится в соприкосновении с нижней поверхностью (внутренней поверхностью) крышки 27 корпуса 23 сердечника. Кроме того, поперечная поверхность верхнего конца 31Ba находится в соприкосновении с поперечными поверхностями первой и второй ферритовых плиток 29c, 29d.

[0050] Между тем, каждый из четырех углов секции 20 сердечника снабжается 2 наборами вторых опорных элементов 31C. Каждый второй опорный элемент 31C имеет форму треугольной призмы, и верхний конец 31Ca вставляется во второе отверстие 25c2 лотка 25.

[0051] Верхний конец 31Ca каждого второго опорного элемента 31C обращается к угловой секции C катушки 11 в осевом направлении катушки с крышкой 27 корпуса 23 сердечника, вставленной между ними, и располагается так, чтобы быть расположенным непосредственно под самым внешним круговым обмоточным проводом 13e (перекрываться с обмоточным проводом 13e в проекции в осевом направлении катушки), который формирует, по меньшей мере, угловые секции C. Также, верхняя поверхность верхнего конца 31Ca находится приблизительно вровень с верхними поверхностями вторых и третьих ферритовых плиток 29d, 29e и находится в соприкосновении с нижней поверхностью (внутренней поверхностью) крышки 27 корпуса 23 сердечника. Кроме того, поперечная поверхность верхнего конца 31Ca находится в соприкосновении с поперечными поверхностями первой и вторых и третьих ферритовых плиток 29d, 29e.

[0052] Также, тепло может переноситься между первыми и вторыми опорными элементами 31B, 31C и катушкой 11 через поверхность соприкосновения между крышкой 27 корпуса 23 сердечника и обмоточным проводом 13, поверхность соприкосновения между крышкой 27 и верхними концами 31Ba, 31Ca первых и вторых опорных элементов 31B, 31C и через крышку 27. Также, тепло может переноситься между первыми опорными элементами 31B и ферритовым сердечником 21 через поверхность соприкосновения между верхними концами 31Ba первых опорных элементов 31B и первых и вторых ферритовых плиток 29c, 29d. Кроме того, тепло может переноситься между вторыми опорными элементами 31C и ферритовым сердечником 21 через поверхность соприкосновения между верхними концами 31Ca вторых опорных элементов 31C и вторыми и третьими ферритовыми плитками 29d, 29e. Следовательно, тепло, сформировавшееся в секции 10 катушки и секции 20 сердечника, рассеивается наружу (например, на землю) через первые и вторые опорные элементы 31B, 31C и пластину 33 основания.

[0053] С блоком U3 катушки для бесконтактной подачи электрической мощности согласно этому варианту осуществления следующий результат может быть получен в дополнение к тому же результату первого и второго вариантов осуществления.

[0054] В этом варианте осуществления множество вторых опорных элементов 31C располагаются обращенными к угловой секции C катушки 11, и третья ферритовая плитка 29e, проходящая от внутренней стороны к внешней стороне катушки 11, располагается между этими вторыми опорными элементами 31C. Следовательно, в области, соответствующей каждой угловой секции C, магнитный путь вдоль протекания магнитного потока может быть сформирован с помощью меньшего количества магнитных материалов, и большой диапазон для второго опорного элемента 31C, который является хорошим проводником тепла, может быть обеспечен. Таким образом, характеристика рассеяния тепла блока U3 катушки может быть улучшена, в то же время пресекая ухудшение характеристики электромагнитного излучения катушки 11.

[0055] Также, в этом варианте осуществления, множество первых опорных элементов 31B располагаются обращенными к неугловой секции NC катушки 11, и вторая ферритовая плитка 29d, проходящая от внутренней стороны к наружной стороне катушки 11, располагается между этими первыми опорными элементами 31B. Следовательно, в области, соответствующей каждой неугловой секции NC, магнитный путь вдоль протекания магнитного потока может быть сформирован с помощью меньшего количества магнитных материалов, и большой диапазон для первого опорного элемента 31C, который является хорошим проводником тепла, может быть обеспечен.

[0056] <Угловая секция C и неугловая секция NC>

Угловые секции C плоской катушки 11 могут принимать различные формы согласно индуктивности, требуемой для катушки, и приемлемому изгибу (минимальному радиусу изгиба) обмоточного провода 13. Например, как иллюстрировано в (a) на фиг. 5, область, окруженная обмоточным проводом 13, может быть максимизирована для каждого витка посредством изгиба всех обмоточных проводов 13 от самого внутреннего до самого внешнего с минимальным радиусом изгиба с минимальным радиусом изгиба в предварительно определенных угловых областях. В этом случае, каждая угловая секция C включает в себя секцию 13ar локального максимального изгиба для самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a и участок, который позиционируется между пограничной поверхностью P1 одной стороны и пограничной поверхностью P2 другой стороны и находится снаружи секции 13ar локального максимального изгиба в других обмоточных проводах 13b-13e. Угловая секция C включает в себя секцию 13er локального максимального изгиба самого внешнего кругового обмоточного провода 13e. Также, каждая неугловая секция NC является участком, который вставляется пограничными поверхностями P1, P2 между соседними угловыми секциями C и формируется из приблизительно линейного обмоточного провода 13 в катушке 11 в (a) на фиг. 5.

[0057] Также, когда обмоточный провод 13 допускает изгиб, как иллюстрировано в (b) на фиг. 5, угловая секция C включает в себя участок, расположенный между пограничной поверхностью P1 одной стороны и пограничной поверхностью P2 другой стороны, которая проходит через точку изгиба самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a. Также, аналогично катушке 11 в (a) на фиг. 5, неугловая секция NC включает в себя участок, который вставляется пограничными поверхностями P1, P2 между соседними угловыми секциями C и формируется из приблизительно линейного обмоточного провода 13.

[0058] Также, как иллюстрировано в (c) на фиг. 5, обмоточный провод 13, формирующий неугловую секцию NC катушки 11, может быть слегка согнут для того, чтобы пресекать воздействия, такие как вибрация или тепловое расширение во время возбуждения. Даже в этом случае, каждая угловая секция C включает в себя секцию 13ar локального максимального изгиба для самого внутреннего кругового обмоточного провода 13a и участок, который позиционируется между пограничной поверхностью P1 одной стороны и пограничной поверхностью P2 другой стороны и находится снаружи секции 13ar локального максимального изгиба в других обмоточных проводах 13b-13e. Угловая секция C включает в себя часть секции 13er локального максимального изгиба самого внешнего кругового обмоточного провода 13e. Следует отметить, что каждый участок, окрашенный серым в (a)-(c) на фиг. 5, соответствует секции локального максимального изгиба каждого обмоточного провода.

[0059] Кроме того, когда минимальный радиус изгиба обмоточного провода является большим, или число витков обмоточного провода является большим, самый внутренний круговой обмоточный провод может быть круглым на виде с осевого направления катушки. В этом случае, один из обмоточных проводов, отличный от круглого обмоточного провода и который является некруглым и позиционируется самым внутренним на виде с осевого направления катушки, рассматривается как самый внутренний круговой обмоточный провод, и угловая секция C и неугловая секция NC могут быть определены.

[0060] Хотя варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше, эти варианты осуществления являются просто иллюстрациями для облегчения понимания настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления. Технические рамки настоящего изобретения включают в себя не только конкретные технические материалы раскрытые в вышеупомянутых вариантах осуществления, но также различные модификации, изменения, альтернативные технологии, которые могут быть легко получены из технических материалов.

[0061] Например, хотя блоки U1, U2, U3 катушек в вышеупомянутых вариантах осуществления являются блоками катушек для подачи электрической мощности, настоящее изобретение также является применимым к блоку катушки для получения электрической мощности, установленному в электрическом транспортном средстве. Например, блок катушки для получения электрической мощности может состоять из секции катушки, секции сердечника, предусмотренной над секцией катушки, и опорной секции, которая поддерживает секцию катушки и секцию сердечника посредством нижней поверхности кузова транспортного средства. Опорная секция может состоять из опорного элемента, вставленного в корпус сердечника (проводник тепла), и алюминиевого магнитного экрана, соединенного с опорным элементом и прикрепленным к нижней поверхности кузова транспортного средства. В блоке катушки тепло, формируемое в секции катушки и секции сердечника, рассеивается наружу (например, в воздух в окрестностях магнитного щита) через опорный элемент и магнитный экран.

[0062] Также, в вышеупомянутых вариантах осуществления, алюминиевые проводники тепла применяются в качестве опорных элементов 31, 31A, 31B, 31C. Однако, материал опорного элемента особенно не ограничивается, и элемент, имеющий более высокую теплопроводность, чем ферритовый сердечник 21, может быть применен. С точки зрения пресечения формирования тепла во время возбуждения, желательно, чтобы элемент имел низкую потерю на гистерезис и потерю на токи Фуко. Однако, необязательно, чтобы элемент был непременно немагнитным материалом. Следует отметить, что алюминиевый материал является наиболее подходящим с точки зрения затрат.

[0063] Кроме того, хотя катушка 11 из вышеупомянутых вариантов осуществления имеет приблизительно прямоугольную кольцевую форму на виде с осевого направления катушки, форма катушки особенно не ограничивается, и настоящее изобретение является применимым, когда форма является некруглой. Примеры некруглой формы включают в себя форму сектора, полукруглую форму и многоугольную форму. В многоугольной катушке угловая секция C формируется в каждом участке, соответствующем вершине, а неугловая секция NC формируется в каждом участке, соответствующем стороне. В катушке в форме сектора угловая секция C формируется в каждом участке, соответствующем точке пересечения между радиусом и дугой, в центральном угле, а неугловая секция NC формируется в каждом участке, соответствующей радиусу, дуге. В полукруглой катушке угловая секция C формируется в каждом участке, соответствующем обоим концам хорды, а неугловая секция NC формируется в каждом участке, соответствующем хорде, дуге. Следовательно, распределение плотности магнитного потока в периферийной области некруглой катушки становится неравномерным, и, подобно случаю прямоугольной кольцевой катушки, область, имеющая более низкую плотность магнитного потока, вероятно должна возникать в области поблизости от угловой секции. Следовательно, даже в таких катушках, проводник тепла располагается обращенным к угловой секции C, и, таким образом, проводник тепла может быть расположен в непосредственной близости к обмоточному проводу, который является нагревательным элементом, в то же время пресекая воздействие на величину магнитного потока, проходящего через элемент сердечника.

[0064] Хотя секция 10 катушки имеет единственную катушку 11 в вышеупомянутых вариантах осуществления, секция катушки может включать в себя две или более катушек, расположенных бок о бок в перпендикулярном направлении (горизонтальном направлении) к оси катушки. Хотя провод катушки 11 в вышеупомянутых вариантах осуществления намотан на 5 витков от самого внутреннего до самого внешнего, число обмоток особенно не ограничивается и может быть меньше 5 витков или больше 5 витков.

[0065] Кроме того, в вышеупомянутых вариантах осуществления, обмоточный провод 13 катушки 11 наматывается от самого внутреннего к самому внешнему без перекрывания в осевом направлении катушки. Однако, частично или во всей катушке, обмоточный провод может быть намотан с двум витками, перекрывающимися в осевом направлении катушки.

[0066] Также, в вышеупомянутых вариантах осуществления, характеристика электрической изоляции обеспечивается посредством вставки крышки 27 корпуса 23 сердечника между верхними концами 31a, 31Aa, 31Ba, 31Ca опорных элементов 31, 31A, 31B, 31C и катушкой 11. Однако, пока достаточная характеристика изоляции может обеспечиваться посредством покрытия самого обмоточного провода 13 изолирующим слоем, верхние поверхности опорных элементов 31, 31A, 31B, 31C могут быть в непосредственном соприкосновении с обмоточным проводом 13. Это вызывает дополнительное улучшение характеристики рассеяния тепла.

[0067] Кроме того, в вышеупомянутых вариантах осуществления, ферритовые плитки 29, обращенные к угловым секциям C катушки 11, заменяются опорными элементами 31, 31A, 31C, которые, таким образом, находятся в непосредственной близости к катушке 11. Однако, опорные элементы 31, 31A, 31C могут быть расположены в непосредственной близости к катушке посредством уменьшения толщины ферритовой плитки 29 (уменьшения высоты в осевом направлении катушки).

Промышленная применимость

[0068] Согласно настоящему изобретению может быть предоставлен блок катушки для бесконтактной передачи электрической мощности.

Список ссылочных знаков

[0069] U1, U2, U3 блок катушки для бесконтактной подачи электрической мощности

11 катушка (плоская катушка)

C угловая секция

NC неугловая секция

13, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e обмоточный провод

21 ферритовый сердечник (элемент сердечника из магнитного материала)

29 ферритовая плитка (элемент сердечника из магнитного материала)

29d вторая ферритовая плитка (элемент сердечника из магнитного материала)

29e третья ферритовая плитка (элемент сердечника из магнитного материала)

31 опорный элемент (проводник тепла)

31A опорный элемент (проводник тепла)

31C второй опорный элемент (проводник тепла)

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в улучшении рассеяния тепла и электромагнитных характеристик. Блок (U1, U2, U3) катушки для бесконтактной передачи электрической мощности включает в себя некруглую плоскую катушку (11); элемент (21, 29, 29d) сердечника, выполненный из магнитного материала; и проводник (31, 31A, 31C) тепла, который имеет более высокую теплопроводность, чем элемент (21, 29, 29d) сердечника. Катушка (11) имеет угловую секцию (C) и неугловую секцию (NC) на виде с осевого направления катушки, и элемент (21, 29, 29d) сердечника и проводник (31, 31A, 31C) тепла располагаются обращенными к неугловой секции (NC) и угловой секции (C) соответственно в осевом направлении катушки. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Блок (U1, U2, U3) катушки для бесконтактной передачи электрической мощности, содержащий:

некруглую плоскую катушку (11), которая имеет угловую секцию (C) и неугловую секцию (NC) на виде с осевого направления катушки;

элемент (21, 29, 29d) сердечника, выполненный из магнитного материала, расположенный обращенным к неугловой секции (NC) плоской катушки (11) в осевом направлении катушки; и

проводник (31, 31A, 31C) тепла, который располагается обращенным к угловой секции (C) плоской катушки (11) в осевом направлении катушки и который имеет более высокую теплопроводность, чем элемент (21, 29, 29d) сердечника.

2. Блок (U1, U2, U3) катушки для бесконтактной передачи электрической мощности по п. 1, в котором по меньшей мере часть проводника (31, 31A, 31C) тепла располагается так, чтобы перекрываться самым внешним кольцевым обмоточным проводом (13e) на виде с осевого направления катушки.

3. Блок (U1, U2, U3) катушки для бесконтактной передачи электрической мощности по п. 1 или 2, в котором проводник (31A, 31C) тепла расположен снаружи от самого внутреннего кругового обмоточного провода (13e) на виде с осевого направления катушки.

4. Блок (U1, U2, U3) катушки для бесконтактной передачи электрической мощности по любому из пп. 1-3, в котором множество частей проводника (31C) тепла расположены обращенными к угловой секции (C) и элемент (29e) из магнитного материала, проходящий от внутренней стороны к внешней стороне катушки (11), расположен между множеством частей проводника (31C) тепла.