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【发明授权】线圈单元_丰田自动车株式会社_201810915741.0 

申请/专利权人:丰田自动车株式会社

申请日:2018-08-13

公开(公告)日:2022-09-20

公开(公告)号:CN109412277B

主分类号:H02J50/12

分类号:H02J50/12;H02J7/02

优先权:["20170815 JP 2017-156757"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2022.09.20#授权;2019.03.26#实质审查的生效;2019.03.01#公开

摘要:本发明涉及线圈单元。线圈单元包括:外壳上盖,该外壳上盖由树脂制成,该外壳包括将被附接到蓄电装置的外壳的附接表面;金属板,该金属板被设置在外壳中;线圈,该线圈相对于金属板与附接表面相反地定位;和金属构件,该金属构件被布置成包围位于金属板和外壳上盖之间的空间部。金属构件与由树脂制成的上盖一体地形成。

主权项:1.一种线圈单元,所述线圈单元将被附接到在外部设置的附接对象构件,所述线圈单元包括:外壳,所述外壳由树脂制成,所述外壳包括将被附接到所述附接对象构件的附接表面;金属板,所述金属板被设置在所述外壳中;线圈,所述线圈相对于所述金属板与所述附接表面相反地定位;以及金属构件,所述金属构件被布置在所述金属板和所述附接表面之间,并且与所述外壳一体地形成,所述金属构件被布置成包围位于所述金属板和所述外壳之间的空间,其中:所述外壳利用紧固构件被附接到所述附接对象构件,所述外壳的所述附接表面设置有插入部和紧固部,其中所述金属构件被设置在所述插入部处,并且,在所述外壳被附接到所述附接对象构件的同时,所述紧固部被来自所述紧固构件的紧固力压靠到所述附接对象构件上,并且在所述外壳没有被附接到所述附接对象构件的同时,所述附接表面的所述插入部相对于所述附接表面的所述紧固部向外突出。

全文数据:线圈单元本非临时申请基于在2017年8月15日向日本专利局提交的日本专利申请第2017-156757号,其全部内容通过引用并入本文。技术领域本公开涉及一种线圈单元,并且特别地涉及一种在电力传输系统中包括的线圈单元,该电力传输系统以非接触方式将电力从电力传输装置传输到电力接收装置。背景技术日本专利特开第2016-92214号公开了一种在电力传输系统中包括的线圈单元,该电力传输系统以非接触方式将电力从电力传输装置传输到电力接收装置。线圈单元包括线圈、电气仪器、在电气仪器的周围布置的金属构件电磁屏蔽构件和容纳这些部件的、由树脂制成的外壳。发明内容树脂不能切断电磁场。因此,在将电气仪器布置在由树脂制成的外壳中时,理想地是在外壳中设置被构造为切断电磁场的金属构件,以便抑制电磁场对电气仪器的影响。然而,当为每一个电气仪器布置如在日本专利特开第2016-92214号中那样的金属构件时,在外壳中容纳的部件的数目增加,这可能导致线圈单元的尺寸的不利增加。本公开是为了解决上述问题而作出的,并且本公开的目的在于抑制线圈单元的尺寸的增加,在该线圈单元中,线圈被容纳在由树脂制成的外壳中,同时在外壳中确保了布置电气仪器的空间。1根据本公开的线圈单元将被附接到在外部设置的附接对象构件,并且该线圈单元包括:外壳,所述外壳由树脂制成,该外壳包括将被附接到附接对象构件的附接表面;金属板,所述金属板被设置在外壳中;线圈,所述线圈相对于金属板与附接表面相反地定位;和金属构件,所述金属构件被布置在金属板和附接表面之间,并且与外壳一体地形成。金属构件被布置成包围位于金属板和外壳之间的空间。根据该构造,金属构件被布置成包围在金属板和外壳之间的空间。从线圈产生的电磁场通过环绕金属板而进入在金属板和外壳之间的空间中受到抑制。因此,在金属板和外壳之间的空间能够被用作较少可能受到电磁场影响的电气仪器布置空间。金属构件与由树脂制成的外壳一体地形成。因此,容纳在外壳中的部件的数目小于为每一个电气仪器布置独立于外壳的金属构件的实例中的数目。因此,能够抑制其中线圈被容纳在由树脂制成的外壳中的线圈单元的尺寸增加,同时在外壳中确保了布置电气仪器的空间。2在一个实施例中,外壳利用紧固构件被附接到附接对象构件。外壳的附接表面设置有插入部和紧固部,其中,所述金属构件被设置在所述插入部处,并且,在外壳被附接到附接对象构件的同时,所述紧固部被来自紧固构件的紧固力压靠到附接对象构件上。在外壳没有被附接到附接对象构件的同时,附接表面的插入部相对于附接表面的紧固部向外突出。根据该构造,在外壳没有被附接到附接对象构件的同时,附接表面的插入部设置金属构件的部分相对于附接表面的紧固部向外突出。因此,在将外壳附接到附接对象构件的同时,插入部在紧固部之前妨碍附接对象构件。在来自紧固构件的紧固力此后增加时,紧固部压靠在附接对象构件上,其中,在外壳中在紧固部和插入部之间的部分弹性地变形。因此,在外壳被附接到附接对象构件的同时紧固部压靠在附接对象构件上,插入部能够被外壳中的弹性变形部分的弹性力压靠在附接对象构件上。因此,在附接表面中,在插入部和附接对象构件之间的间隙能够减小。因此,能够适当地抑制从线圈产生的电磁场通过环绕金属板进入在金属板和外壳之间的空间中。3在一个实施例中,附接对象构件由金属制成。在附接表面的插入部中,金属构件通过外壳露出。根据该构造,金属构件在附接表面的插入部中通过外壳露出。因此,在外壳被附接到附接对象构件的同时,在附接表面的插入部处露出的金属构件能够直接地压靠在由金属制成的附接对象构件上。因此,能够更加适当地抑制从线圈产生的电磁场通过环绕金属板进入在金属板和外壳之间的空间中。当与附图相结合时,根据本公开的以下详细描述,本公开前面的和其它的目的、特征、方面和优点将变得更加清楚。附图说明图1是线圈单元所应用到的电力传输系统的总体视图。图2是示出电力传输系统的电气构造的图。图3是线圈单元的分解透视图。图4是从上方观察的线圈单元的透视图第一。图5是沿着图4中的线V-V的截面视图第一。图6是沿着图4中的线V-V的截面视图第二。图7是从上方观察的线圈单元的透视图第二。图8是从上方观察的线圈单元的透视图第三。图9是示出金属构件的构造的变型的图第一。图10是示出金属构件的构造的变型的图第二。图11是示出金属构件的构造的变型的图第三。具体实施方式将在下面参考附图详细地描述本公开的实施例。虽然将在下面描述多个实施例,但是最初地预期在每一个实施例中描述的特征的适当组合。在附图中相同或者对应的元件具有分配的相同的附图标记,并且其说明将不予重复。图1是根据本公开的实施例的线圈单元所应用到的电力传输系统1的总体视图。虽然以下代表性地描述了其中线圈单元被应用于电力传输系统1的实例,所述电力传输系统1以非接触方式将电力从车辆的外部的电力传输设施传输到车辆,但是根据本公开的线圈单元的应用不限于用于车辆的电力传输系统,而是还能够应用于其它电力传输系统。以下,在图1中用箭头U示出的方向可以称作“向上”或者“上表面”,并且用箭头D示出的方向可以称作“向下”或者“下表面”。电力传输系统1包括车辆2和用于电力传输的线圈单元3。线圈单元3被设定在地面上。车辆2包括用于电力接收的线圈单元4和蓄电装置5。蓄电装置5被布置在车辆2的地板面板6的下表面上。线圈单元4被附接到蓄电装置5的外壳由金属制成的下表面。用于电力传输的线圈单元3接收来自供电部8的电力供给。供电部8从交流AC电源7例如,商业系统电源接收电力,产生规定传输频率的AC电力,并且向线圈单元3供给电力。线圈单元3被构造为在车辆2被定位成使得车辆2的线圈单元4与线圈单元3相对的同时,通过磁场以非接触方式将电力传输到线圈单元4。用于电力接收的线圈单元4被构造为在车辆2被定位成使得线圈单元4与线圈单元3相对的同时,接收通过磁场从线圈单元3以非接触方式传输的电力。由线圈单元4接收的电力被存储在蓄电装置5中。图2是示出图1中所示的电力传输系统1的电气构造的图。用于电力传输的线圈单元3包括滤波电路24和谐振电路21。滤波电路24被设置在供电部8和谐振电路21之间,并且抑制从供电部8产生的谐波噪声。滤波电路24例如由包括电感器和电容器的LC电路实现。供电部8包括例如功率因数校正PFC电路和逆变器,所述逆变器将从PFC电路接收到的直流DC电力转换成规定传输频率例如,几十kHz的AC电力。谐振电路21包括线圈23和电容器22。在串联连接到线圈23时,电容器22与线圈23一起形成谐振器。表示由线圈23和电容器22实现的谐振器的谐振强度的Q值优选地不小于100。电容器22可以被并联连接到线圈23,并且当仅由线圈23形成期望的谐振状态时,不必设置电容器22。车辆2包括用于电力接收的线圈单元4、继电器15和蓄电装置5。线圈单元4包括谐振电路11和仪器10。仪器10包括滤波电路12和整流电路14。谐振电路11包括线圈16和电容器17。在串联连接到线圈16时,电容器17与线圈16一起形成谐振器。由线圈16和电容器17实现的谐振器的Q值也优选地不小于100。电容器17也可以被并联连接到线圈16,并且当仅由线圈16形成期望的谐振状态时,不必设置电容器17。滤波电路12被设置在谐振电路11和整流电路14之间,并且抑制在由谐振电路11的接收到电力时产生的谐波噪声。滤波电路12例如由包括电感器和电容器的LC电路实现。整流电路14对由谐振电路11接收的AC电力进行整流,并且向蓄电装置5输出整流的AC电力。与整流器一起地,整流电路14包括平滑电容器。蓄电装置5是存储高压系统的电力的可再充电DC电源,所述高压系统用于为车辆2产生驱动力。蓄电装置5包括二次电池,诸如锂离子电池或者镍金属氢化物电池。在线圈单元4的电力接收期间,蓄电装置5存储从整流电路14输出的电力。蓄电装置5将存储的电力供给到未示出的动力生成器。继电器15被设置在整流电路14和蓄电装置5之间。在线圈单元4的电力接收期间,继电器15接通变得导通。继电器15例如被设置在蓄电装置5的外壳中。在电力传输系统1中,规定传输频率的AC电力被从供电部8供给到线圈单元3。车辆2的线圈单元3和线圈单元4中的每一个包括线圈和电容器,并且被设计成在传输频率下谐振。在AC电力被从供电部8供给到线圈单元3时,通过在线圈单元3的线圈23和车辆2的线圈单元4的线圈16之间形成的磁场,能量电力被从线圈单元3传递到线圈单元4。传递到线圈单元4的能量电力通过仪器10被供给到蓄电装置5。图3是线圈单元4的分解透视图。在本实施例中代表性地描述了用于电力接收的线圈单元4。根据本实施例的线圈单元4的构造还能够应用于用于电力传输的线圈单元3。线圈单元4包括外壳30、线圈16、铁氧体板34、金属板35、传感器基板37和存储外壳70。外壳30由树脂构成,并且包括下盖31和上盖32。下盖31被布置在线圈单元4的下表面一侧上。上盖32被布置在线圈单元4的上表面一侧上。下盖31包括下壁38和侧壁39。侧壁39被形成为从下壁38的外周缘部向上竖立。线圈16通过嵌件成型与下盖31一体地形成,并且在下壁38中嵌入。线圈16是通过如下方式形成的扁平线圈:螺旋地缠绕线圈线从而包围竖直延伸的绕组轴线O1。中空部被设置在线圈16的中央部中。虽然在图3所示实例中为线圈16采用螺旋扁平线圈,但是能够为线圈16采用各种形状的线圈。铁氧体板34被布置在下盖31的下壁38的上表面上。铁氧体板34被设置成线圈16的芯铁氧体芯。铁氧体板34被形成为板状,并且包括线圈承载表面50和后表面51。线圈16被布置在线圈承载表面50一侧上。金属板35被布置在后表面51一侧上。金属板35被布置在铁氧体板34的后表面51一侧上。金属板35由金属诸如铝或者铝合金构成。金属板35被形成为板状,并且包括下表面52和上表面53。传感器基板37是布置有用于执行信号处理的低压系统的电路诸如被构造为检测从线圈16供给到蓄电装置5的电力的电压传感器和电流传感器均未示出的基板。传感器基板37被布置在金属板35的上表面53上。传感器基板37被形成为板状,并且包括下表面75和上表面76。存储外壳70被布置成横向于传感器基板37在线圈16的外周侧上。存储外壳70存储用于在线圈16和蓄电装置5之间连接的高压系统的一些电气仪器,诸如滤波电路12或者整流电路14。存储外壳70由金属诸如铝或者铝合金构成。上盖32被布置在传感器基板37的上表面76一侧和存储外壳70的上表面一侧上。上盖32与下盖31的组合形成外壳30。上盖32包括附接表面上表面77,所述附接表面上表面77要被附接到蓄电装置5的、由金属制成的外壳附接对象构件的下表面。多个紧固部79被设置在上盖32的附接表面77上,所述多个紧固部79被来自螺栓紧固构件90的紧固力压靠在蓄电装置5的外壳上。在该多个紧固部79被多个螺栓90压靠在蓄电装置5的外壳上时,上盖32被附接到蓄电装置5的外壳。图4是从上方观察的线圈单元4的透视图。进一步参考图4描述根据本实施例的线圈单元4的构造。除了上述图3中所示的特征之外,线圈单元4还包括金属构件屏蔽构件80。如在图4中所示,金属构件80被布置成框架状,以包围位于金属板35和外壳30上盖32之间的基本矩形的空间部36。图4未示出金属板35、传感器基板37和上盖32,以便便于理解在线圈16和金属构件80之间的二维位置关系。金属构件80包括分别地布置在空间部36的四个侧面上的第一金属构件至第四金属构件81至84。虽然在图4所示实例中第一金属构件至第四金属构件81至84相互分隔开,但是它们可以被相互联接而不分隔开。在本实施例中,邻近于第一金属构件至第四金属构件81至84的存储外壳70的第四金属构件84被划分成两个部分,非连续部85被置入该两个部分中。在非连续部85中,布置了将空间部36中的电气仪器传感器基板37和存储外壳70中的电气仪器滤波电路12相互电连接的线束。金属构件80第一金属构件至第四金属构件81至84与上盖32一体地形成,从而包围空间部36。图5是在上盖32没有被附接到蓄电装置5的外壳的同时沿着图4中的线V-V的截面视图。金属构件80在图5所示的实例中为第三金属构件83围绕空间部36布置,从而包围空间部36。金属构件80抑制从线圈16产生的电磁场通过环绕金属板35而进入空间部36中。因此,空间部36能够被用作较少可能受到电磁场影响的电气仪器布置空间。在本实施例中,空间部36被用作布置传感器基板37电气仪器的空间。金属构件80与由树脂制成的上盖32一体地形成。因此,容纳在外壳30中的部件的数目小于在设置独立于上盖32的金属构件的实例中的数目。因此,能够抑制线圈单元4的尺寸增加,同时在由树脂制成的外壳30中确保电气仪器布置空间。上盖32的附接表面77设置有插入部78和紧固部79,其中,金属构件80与所述插入部78一体地形成,并且,所述紧固部79相对于插入部78位于线圈16的外周边侧上。在附接表面77的插入部78中,金属构件80没有被树脂覆盖,而是通过上盖32露出。在金属板35一侧上,金属构件80没有被树脂覆盖,而是与金属板35直接接触。在上盖32没有被附接到蓄电装置5的外壳的同时,附接表面77的插入部78相对于附接表面77的紧固部79以距离D向上突出。距离D被设定为小的值,以便在上盖32被附接到蓄电装置5的外壳的同时,允许在上盖32中在紧固部79和插入部78之间的部分弹性地变形但是不在允许塑性变形的这种程度上。图6是在上盖32被附接到蓄电装置5的外壳的同时沿着图4中的线V-V的截面视图。如在上述的图5中所示,在上盖32没有被附接到蓄电装置5的外壳图5中所示的状态的同时,插入部78相对于紧固部79以距离D向上突出。因此,在将上盖32附接到蓄电装置5的外壳的同时,插入部78在紧固部79之前妨碍蓄电装置5的外壳。在插入部78妨碍蓄电装置5的外壳的同时,随着来自螺栓90的紧固力进一步增加,当在上盖32中在紧固部79和插入部78之间的部分弹性地变形时,紧固部79被压靠在蓄电装置5的外壳上。因此,在上盖32如在图6中所示被附接到蓄电装置5的外壳的同时,插入部78被上盖32的弹性变形部分在紧固部79和插入部78之间的部分的弹性力压靠在蓄电装置5的外壳上。因此,通过可靠地将插入部压靠在外壳上,能够使得在附接表面77的插入部78和蓄电装置5的外壳之间的间隙更小。因此,能够适当地抑制从线圈16产生的电磁场通过环绕金属板35进入空间部36中。在附接表面77的插入部78中,金属构件80没有被树脂覆盖,而是通过上盖32露出。因此,在上盖32被附接到蓄电装置5的外壳的同时,在附接表面77的插入部78处露出的金属构件80能够直接地被来自上盖32的弹性变形部分的弹性力压靠在蓄电装置5的由金属制成的外壳上。因此,能够更加适当地抑制从线圈16产生的电磁场通过环绕金属板35进入空间部36中。如以上阐述的,根据本实施例的线圈单元4包括:外壳30,所述外壳30由树脂制成,该外壳包括将被附接到蓄电装置5的外壳的附接表面77;金属板35,所述金属板35被设置在外壳30中;线圈16,所述线圈16相对于金属板35与附接表面77相反地定位;和金属构件80,所述金属构件80被布置成包围位于金属板35和外壳30上盖32之间的空间部36。因此,空间部36能够被用作较少可能受到电磁场影响的电气仪器布置空间。此外,金属构件80与由树脂制成的上盖32一体地形成。因此,容纳在外壳30中的部件的数目能够减少。因此,能够抑制线圈单元4的尺寸增加,同时在由树脂制成的外壳30中确保电气仪器布置空间。上述实施例示出如下实例,其中,邻近于存储外壳70的第四金属构件84被划分成两个部分,非连续部85被置入该两个部分中见图4。然而,第四金属构件84的构造不一定受到如此限制。图7是从上方观察的根据本变型的线圈单元4A的透视图。除了第三金属构件83和第四金属构件84已被分别地被第三金属构件83A和第四金属构件84A取代之外,图7所示线圈单元4A与上述图4所示线圈单元4相同。如在图7中所示,第四金属构件84A的中央部是连续的,而不设置第四金属构件84中的非连续部85。第四金属构件84可以因此是连续的而没有被划分。在图7中所示的实例中,第四金属构件84A被布置成更加靠近第三金属构件83A,并且在第四金属构件84A和第一金属构件81之间的间隙更大。将空间部36中的电气仪器和存储外壳70中的电气仪器相互电连接的线束被布置在这个间隙中。上述实施例示出其中横向于线圈16布置的存储外壳70与金属构件80分开地设置的实例见图4。然而,存储外壳70可以与金属构件80一起与上盖32一体地形成。图8是从上方观察的根据本变型的线圈单元4B的透视图。在图8所示线圈单元4B中,上述图4所示存储外壳70与上盖32一体地形成,使得存储外壳70还用作第四金属构件84。由此,容纳在外壳30中的部件的数目能够进一步减少。上述实施例示出其中在金属板35一侧和附接表面77一侧这两侧上金属构件80通过上盖32露出的实例见图5和图6。然而,金属构件80的构造不被如此限制。图9到图11是每一幅示出金属构件80的构造的变型的图。如在图9中所示,金属构件80可以被构造成在附接表面77一侧上露出,而没有被树脂覆盖,并且在金属板35一侧上被薄树脂覆盖。可替代地,如在图10中所示,金属构件80可以被构造成在附接表面77一侧和金属板35一侧这两侧上被薄树脂覆盖。可替代地,如在图11中所示,金属构件80可以被构造成在附接表面77一侧上被薄树脂覆盖,并且在金属板35一侧上露出,而没有被树脂覆盖。虽然已经描述了本公开的实施例,但是应该理解,在这里公开的实施例在每一个方面都是示意性的而非限制性的。本公开的范围由权利要求的术语限定,并且旨在包括在等价于权利要求的术语的范围和含义内的任何变型。

权利要求:1.一种线圈单元,所述线圈单元将被附接到在外部设置的附接对象构件,所述线圈单元包括:外壳,所述外壳由树脂制成,所述外壳包括将被附接到所述附接对象构件的附接表面;金属板,所述金属板被设置在所述外壳中;线圈,所述线圈相对于所述金属板与所述附接表面相反地定位;以及金属构件,所述金属构件被布置在所述金属板和所述附接表面之间,并且与所述外壳一体地形成,所述金属构件被布置成包围位于所述金属板和所述外壳之间的空间。2.根据权利要求1所述的线圈单元,其中:所述外壳利用紧固构件被附接到所述附接对象构件,所述外壳的所述附接表面设置有插入部和紧固部,其中所述金属构件被设置在所述插入部处,并且,在所述外壳被附接到所述附接对象构件的同时,所述紧固部被来自所述紧固构件的紧固力压靠到所述附接对象构件上,并且在所述外壳没有被附接到所述附接对象构件的同时,所述附接表面的所述插入部相对于所述附接表面的所述紧固部向外突出。3.根据权利要求2所述的线圈单元,其中:所述附接对象构件由金属制成,并且在所述附接表面的所述插入部中,所述金属构件通过所述外壳露出。

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