送電線(xiàn)圈單元以及無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸電力的送電線(xiàn)圈單元以及無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年，為了在沒(méi)有電纜等的機(jī)械接觸的情況下傳輸電力，利用相互對(duì)置的I次(送電)線(xiàn)圈和2次(受電)線(xiàn)圈之間的電磁感應(yīng)作用的無(wú)線(xiàn)電力傳輸技術(shù)引起了人們的關(guān)注，并且對(duì)能夠以高效率、低損失進(jìn)行電力傳輸?shù)募夹g(shù)開(kāi)發(fā)要求越來(lái)越高。
[0003]通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸電力時(shí)，由于送電線(xiàn)圈的漏磁通而形成在送電線(xiàn)圈周邊的不必要的漏磁場(chǎng)成了被關(guān)注的問(wèn)題。例如，當(dāng)無(wú)線(xiàn)電力傳輸技術(shù)適用于電動(dòng)汽車(chē)等的電力電子設(shè)備中的充電裝置時(shí)，由于要求傳輸大功率電力，需要在送電線(xiàn)圈流過(guò)大的電流，然而在這種情況下，因漏磁通而引起的不必要的漏磁場(chǎng)的強(qiáng)度也會(huì)變大，因此擔(dān)心引起電磁波干擾而對(duì)周?chē)碾娮觾x器等帶來(lái)不良影響。
[0004]為了解決上述問(wèn)題，例如專(zhuān)利文獻(xiàn)I (日本專(zhuān)利文獻(xiàn)特開(kāi)平09-74034號(hào)公報(bào))公開(kāi)了一種技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)與由電力傳輸用線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通相交鏈的噪聲抵消用線(xiàn)圈來(lái)消除因電力傳輸用線(xiàn)圈的漏磁通引起的噪聲。
[0005]然而，專(zhuān)利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的技術(shù)存在如下問(wèn)題:由電力傳輸用線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通與噪聲抵消用線(xiàn)圈相交鏈，因此有可能將甚至本來(lái)有助于電力傳輸?shù)拇磐ㄒ步o抵消掉，其結(jié)果，降低電力傳輸?shù)男省?br>[0006]因此，本發(fā)明是根據(jù)上述技術(shù)問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種送電線(xiàn)圈單元以及無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置，其可減少在遠(yuǎn)離送電線(xiàn)圈的地方形成的不必要的漏磁場(chǎng)的同時(shí)，抑制電力傳輸效率的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的送電線(xiàn)圈單元為一種通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸電力的送電線(xiàn)圈單元，該送電線(xiàn)圈單元具備:送電線(xiàn)圈，其繞組卷繞成平面狀；以及至少一對(duì)第I以及第2輔助線(xiàn)圈，其配置于送電線(xiàn)圈的背面?zhèn)?，并且從送電線(xiàn)圈的軸向觀(guān)察時(shí)，配置于由送電線(xiàn)圈的繞組劃分的區(qū)域的外側(cè)，第I以及第2輔助線(xiàn)圈的軸與送電線(xiàn)圈的軸不平行，送電線(xiàn)圈和第I以及第2輔助線(xiàn)圈的每一個(gè)同時(shí)產(chǎn)生在從送電線(xiàn)圈單元的中心朝向外側(cè)的方向上與上述各線(xiàn)圈交鏈的磁通。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，第I以及第2輔助線(xiàn)圈配置于送電線(xiàn)圈的背面?zhèn)龋⑶覐乃碗娋€(xiàn)圈的軸向觀(guān)察時(shí)，配置于由送電線(xiàn)圈的繞組劃分的區(qū)域的外側(cè)，第I以及第2輔助線(xiàn)圈的軸與送電線(xiàn)圈的軸不平行，送電線(xiàn)圈和第I以及第2輔助線(xiàn)圈的每一個(gè)同時(shí)產(chǎn)生在從送電線(xiàn)圈單元的中心朝向外側(cè)的方向上與上述各線(xiàn)圈交鏈的磁通。因此在遠(yuǎn)離送電線(xiàn)圈的地方，由送電線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的方向和由第I以及第2輔助線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的方向彼此相反，而在送電線(xiàn)圈的附近由送電線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的方向和由第I以及第2輔助線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的方向彼此相同。因而，在遠(yuǎn)離送電線(xiàn)圈的地方的磁場(chǎng)強(qiáng)度下降，而在送電線(xiàn)圈附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度升高。其結(jié)果，可減少在遠(yuǎn)離送電線(xiàn)圈的地方形成的不必要的漏磁場(chǎng)的同時(shí)，抑制電力傳輸效率的下降。
[0009]優(yōu)選為，第I以及第2輔助線(xiàn)圈的軸與送電線(xiàn)圈的軸大致正交。在這種情況下，由第I以及第2輔助線(xiàn)圈更容易產(chǎn)生環(huán)繞至遠(yuǎn)離第I以及第2輔助線(xiàn)圈的地方的磁通。因而，可進(jìn)一步提高減少在遠(yuǎn)離送電線(xiàn)圈的地方形成的不必要的漏磁場(chǎng)的效果。
[0010]優(yōu)選為，送電線(xiàn)圈和第I以及第2輔助線(xiàn)圈還分別具備磁芯，第I輔助線(xiàn)圈的磁芯與送電線(xiàn)圈的磁芯相連接，第2輔助線(xiàn)圈的磁芯與送電線(xiàn)圈的磁芯相連接。在這種情況下，由第I以及第2輔助線(xiàn)圈更容易產(chǎn)生增強(qiáng)在送電線(xiàn)圈和受電線(xiàn)圈之間形成的一部分磁場(chǎng)的磁通。也就是說(shuō)，在送電線(xiàn)圈和受電線(xiàn)圈之間由送電線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的方向和由輔助線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的方向變得大致相同。其結(jié)果，可進(jìn)一步抑制電力傳輸效率的下降。
[0011]更優(yōu)選為，從送電線(xiàn)圈的軸向觀(guān)察時(shí)，第I以及第2輔助線(xiàn)圈配置成使送電線(xiàn)圈介于其間。在這種情況下，第I以及第2輔助線(xiàn)圈配置在送電線(xiàn)圈的兩外側(cè)，因此可進(jìn)一步減少在遠(yuǎn)離送電線(xiàn)圈的地方形成的不必要的漏磁場(chǎng)。
[0012]優(yōu)選為，具備多對(duì)第I以及第2輔助線(xiàn)圈，將各個(gè)成對(duì)的第I輔助線(xiàn)圈和第2輔助線(xiàn)圈的中心彼此相連的假想線(xiàn)相互不平行。在這種情況下，因?yàn)槟軌驕p少遠(yuǎn)離送電線(xiàn)圈的地方的磁場(chǎng)的區(qū)域擴(kuò)大，所以可進(jìn)一步提高減少在遠(yuǎn)離送電線(xiàn)圈的地方形成的不必要的漏磁場(chǎng)的效果。
[0013]本發(fā)明所涉及的無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置具備上述的送電線(xiàn)圈單元和受電線(xiàn)圈。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置，其可減少在遠(yuǎn)離送電線(xiàn)圈的地方形成的不必要的漏磁場(chǎng)的同時(shí)，抑制電力傳輸效率的下降。
[0014]綜上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可減少在遠(yuǎn)離送電線(xiàn)圈的地方形成的不必要的漏磁場(chǎng)的同時(shí)，抑制電力傳輸效率的下降的送電線(xiàn)圈單元以及無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為將本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置與負(fù)荷一同顯示的系統(tǒng)配置圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的送電線(xiàn)圈單元的分解立體圖。
[0017]圖3為將沿圖2中的1-1線(xiàn)的送電線(xiàn)圈單元與受電線(xiàn)圈一同顯示的模式截面圖。
[0018]圖4a為在圖3中由送電線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的模式圖。
[0019]圖4b為在圖3中由送電線(xiàn)圈和第I以及第2輔助線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的模式圖。
[0020]圖5為將本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置與負(fù)荷一同顯示的系統(tǒng)配置圖。
[0021]圖6為將本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的送電線(xiàn)圈單元與第I及第2受電線(xiàn)圈一同顯示的模式截面圖，該圖相當(dāng)于圖3所示的第I實(shí)施方式所涉及的送電線(xiàn)圈單元沿圖2中的1-1線(xiàn)的模式截面圖。
[0022]圖7a為在圖6中由送電線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的模式圖。
[0023]圖7b為在圖6中由送電線(xiàn)圈和第I以及第2輔助線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的模式圖。
[0024]圖8為將本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置與負(fù)荷一同顯示的系統(tǒng)配置圖。
[0025]圖9為本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的送電線(xiàn)圈單元的分解立體圖。
[0026]圖1Oa為將沿圖9中的I1-1I線(xiàn)的送電線(xiàn)圈與受電線(xiàn)圈一同顯示的模式截面圖。
[0027]圖1Ob為將沿圖9中的II1-1II線(xiàn)的送電線(xiàn)圈與受電線(xiàn)圈一同顯示的模式截面圖。
[0028]圖1la為在圖1Oa中由送電線(xiàn)圈和第I以及第2輔助線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的模式圖。
[0029]圖1lb為在圖1Ob中由送電線(xiàn)圈和第I以及第2輔助線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通的模式圖。
[0030]圖12為將比較例I的送電線(xiàn)圈單元與受電線(xiàn)圈一同顯示的截面圖。
[0031]圖13為將比較例2的送電線(xiàn)圈單元與受電線(xiàn)圈一同顯示的截面圖。
[0032]圖14為本發(fā)明所涉及的實(shí)施例1和比較例1、2的電力傳輸效率以及漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)定結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面參照附圖對(duì)實(shí)施本發(fā)明的方式(實(shí)施方式)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外，在說(shuō)明中基本上相同的構(gòu)件或具有相同功能的構(gòu)件使用相同的符號(hào)并不再重復(fù)說(shuō)明。
[0034](第I實(shí)施方式)
[0035]首先，參照?qǐng)D1至圖3對(duì)本發(fā)明所涉及的第I實(shí)施方式的無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置SI的配置進(jìn)行說(shuō)明。圖1為將本發(fā)明所涉及的第I實(shí)施方式的無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置與負(fù)荷一同顯示的系統(tǒng)配置圖。圖2為本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的送電線(xiàn)圈單元的分解立體圖。圖3為將沿圖2中的1-1線(xiàn)的送電線(xiàn)圈單元與受電線(xiàn)圈一同顯示的模式截面圖。
[0036]如圖1所示，無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置SI具備無(wú)線(xiàn)送電裝置Utl和無(wú)線(xiàn)受電裝置Ur。無(wú)線(xiàn)送電裝置Utl具備電源PW、變頻器INV以及送電線(xiàn)圈單元Ltul。還有，無(wú)線(xiàn)受電裝置Ur具備受電線(xiàn)圈Lr和整流電路DB。
[0037]電源PW將直流電力供給至后述的變頻器INV。作為電源PW沒(méi)有特別的限制只要輸出直流電力即可?？梢粤信e，對(duì)商業(yè)用交流電源進(jìn)行整流和平滑的直流電源、二次電池、太陽(yáng)能光伏發(fā)電的直流電源、或者開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器等的開(kāi)關(guān)電源裝置等。
[0038]變頻器INV具有將由電源PW供給的輸入直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力的功能。在本實(shí)施方式中，變頻器INV將由電源PW供給的輸入直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力并供給至后述的送電線(xiàn)圈單元Ltul。作為變頻器INV由橋接多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成。作為構(gòu)成該開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)元件，可以列舉 MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor-Field EffectTransistor，金氧半場(chǎng)效晶體管)和 IBGT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)等兀件。
[0039]送電線(xiàn)圈單元Ltul具備送電線(xiàn)圈Lt、第I輔助線(xiàn)圈Lca、第2輔助線(xiàn)圈Lcb以及磁性體Fl。在本實(shí)施方式中，如圖1所示，送電線(xiàn)圈Lt和第I以及第2輔助線(xiàn)圈Lca、Lcb這三個(gè)線(xiàn)圈被串聯(lián)電連接。另外，當(dāng)本實(shí)施方式所涉及的無(wú)線(xiàn)電力傳輸裝置SI適用于對(duì)電動(dòng)車(chē)等的車(chē)輛供電的設(shè)備時(shí)，送電線(xiàn)圈單元Ltul配設(shè)在地中或地面附近。
[0040]接著，對(duì)送電線(xiàn)圈單元Ltul所具備的每個(gè)線(xiàn)圈進(jìn)行說(shuō)明。送電線(xiàn)圈Lt具備磁芯Ct和繞組Wt。送電線(xiàn)圈Lt是大致呈方形的平面狀的螺旋結(jié)構(gòu)的線(xiàn)圈并將由銅或鋁等的絞合線(xiàn)構(gòu)成的繞組Wta卷繞在磁芯Cta上而形成。送電線(xiàn)圈Lt的軸向與送電線(xiàn)圈Lt和后述的受電線(xiàn)圈Lr的對(duì)置方向平行。根據(jù)與后述的受電線(xiàn)圈Lr之間的間距和所希望的電力傳輸效率等而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定送電線(xiàn)圈Lt的匝數(shù)。
[0041]第I輔助線(xiàn)圈Lca具備磁芯Cca和繞組Wca。第I輔助線(xiàn)圈Lca是卷繞為螺旋狀的螺線(xiàn)管線(xiàn)圈并將由銅或鋁等的絞合線(xiàn)構(gòu)成的繞組Wca卷繞在板狀或棒狀的磁芯Cca上而形成。該第I輔助線(xiàn)圈Lca的軸向與送電線(xiàn)圈Lt的軸向不平行。通過(guò)這種配置，由第I輔助線(xiàn)圈Lca產(chǎn)生的磁通不與后述的受電線(xiàn)圈Lr交鏈而容易環(huán)繞至遠(yuǎn)離第I輔助線(xiàn)圈Lca的地方。在本實(shí)施方式中，第I輔助線(xiàn)圈Lca的軸向與送電線(xiàn)圈Lt的軸向正交。在這種情況下，由第I輔助線(xiàn)圈Lca更容易產(chǎn)生環(huán)繞至遠(yuǎn)離第I輔助線(xiàn)圈Lca的地方的磁通。
[0042]還有，第I輔助線(xiàn)圈Lca配置于送電線(xiàn)圈Lt的背面?zhèn)?。也就是說(shuō)，第I輔助線(xiàn)圈Lca配置于送電線(xiàn)圈Lt的與后述的受電線(xiàn)圈Lr對(duì)置的一側(cè)的相反側(cè)。通過(guò)這種配置，由第I輔助線(xiàn)圈Lca容易產(chǎn)生增強(qiáng)在送電線(xiàn)圈Lt與后述的受電線(xiàn)圈Lr之間產(chǎn)生的一部分磁場(chǎng)的磁通。其結(jié)果，能夠進(jìn)一步抑制電力傳輸效率的下降。
[0043]并且，當(dāng)送電線(xiàn)圈Lt產(chǎn)生在從送電線(xiàn)圈單元Ltul的中心朝向外側(cè)的方向上與送電線(xiàn)圈Lt交鏈的磁通時(shí)，第I輔助線(xiàn)圈Lca產(chǎn)生在從送電線(xiàn)圈單元Ltul的中心朝向外側(cè)的方向上與第I輔助線(xiàn)圈Lca交鏈的磁通。具體而言，在圖3中，當(dāng)由送電線(xiàn)圈Lt產(chǎn)生的磁通在從送電線(xiàn)圈Lt朝向后述的受電線(xiàn)圈Lr的方向(圖示朝上)上與送電線(xiàn)圈Lt交鏈時(shí)，由第I輔助線(xiàn)圈Lca產(chǎn)生的磁通在從送電線(xiàn)圈Lt朝向第I輔助線(xiàn)圈Lca的方向(圖示朝左)上與第I輔助線(xiàn)圈Lca交鏈即可。為了產(chǎn)生這樣的磁通，在圖3中，以使流過(guò)第I輔助線(xiàn)圈Lca的繞組Wca最靠近送電線(xiàn)圈Lt的繞組Wt的部分(圖示第I輔助線(xiàn)圈Lca的繞組Wca的上表面部分)的電流的方向與流過(guò)送電線(xiàn)圈Lt的繞組Wt最靠近第I輔助線(xiàn)圈Lca的繞組Wca的部分(圖示送電線(xiàn)圈Lt的繞組Wt的左側(cè)部分)的電流的方向相反的方式，將第I輔助線(xiàn)圈Lca的繞組Wc卷繞于磁芯Cca即可。另外，在本實(shí)施方式中，送電線(xiàn)圈Lt和第I輔助線(xiàn)圈Lca串聯(lián)電連接，因此通過(guò)如上述的送電線(xiàn)圈Lt和第I輔助線(xiàn)圈Lca的配置，當(dāng)送電線(xiàn)圈Lt產(chǎn)生在從送電線(xiàn)圈單元Ltul的外側(cè)朝向中心的方向上與送電線(xiàn)圈Lt交鏈的磁通時(shí)，第I輔助線(xiàn)圈Lca也會(huì)產(chǎn)生在從送電線(xiàn)圈單元Ltul的外側(cè)朝向中心的方向上與第I輔助線(xiàn)圈Lca交鏈的磁通。
[0044]第2輔助線(xiàn)圈Lcb具備磁芯Ccb和繞組Web。第2輔助線(xiàn)圈Lcb為將繞組卷繞成螺旋狀的螺線(xiàn)管線(xiàn)圈，在板狀或棒狀的磁芯Ccb上卷繞由銅和鋁等的絞合線(xiàn)構(gòu)成的繞組Wcb上而形成。該第2輔助線(xiàn)圈Lcb的軸向相對(duì)于送電線(xiàn)圈Lt的軸向不平行。通過(guò)這種配置，由第2輔助線(xiàn)圈Lcb產(chǎn)生的磁通不與后述的受電線(xiàn)圈Lr交鏈，而容易環(huán)繞至遠(yuǎn)離第2輔助線(xiàn)圈Lcb的地方。在本實(shí)施方式中，第2輔助線(xiàn)圈Lcb的軸向相對(duì)于送電線(xiàn)圈Lt的軸向正交。在這種情況下，由第2輔助線(xiàn)圈Lcb更容易產(chǎn)生環(huán)繞至遠(yuǎn)離第2輔助線(xiàn)圈Lcb的地方的磁通。