Title:
Spuleneinrichtung und Spulensystem
Kind Code:
T5


Abstract:

Eine Spuleneinrichtung gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung weist einen Spulenbereich mit einer Leitung und einem Halteelement, das die Leitung hält, auf, und es ist ein Kühlströmungskanal, durch welchen ein Kühlfluid strömt, in dem Halteelement vorgesehen. embedded image




Inventors:
Ueda, Akio (Tokyo, JP)
Tokura, Susumu (Tokyo, JP)
Nishimura, Kenji (Tokyo, IT)
Niizuma, Motonao (Tokyo, JP)
Araki, Jun (Tokyo, JP)
Application Number:
DE112016003866T
Publication Date:
05/17/2018
Filing Date:
08/19/2016
Assignee:
IHI Corporation (Tokyo, JP)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB, 80802, München, DE
Claims:
Eine Spuleneinrichtung, mit:
einem Spulenbereich mit einer Leitung und einem Halteelement, das die Leitung hält,
wobei ein Kühlströmungskanal, durch welchen ein Kühlfluid strömt, in dem Halteelement vorgesehen ist.

Die Spuleneinrichtung nach Anspruch 1,
wobei das Halteelement ein erstes Gebiet, in welchem die Leitung gehalten wird, und ein zweites Gebiet außerhalb des ersten Gebiets aufweist, und
der Kühlströmungskanal in dem zweiten Gebiet vorgesehen ist.

Die Spuleneinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Kühlströmungskanal so vorgesehen ist, dass er das erste Gebiet umgibt.

Die Spuleneinrichtung nach Anspruch 1,
wobei das Halteelement ein erstes Gebiet, in welchem die Leitung gehalten wird, und ein zweites Gebiet außerhalb des ersten Gebiets aufweist, und
der Kühlströmungskanal sich von einem zentralen Bereich des ersten Gebiets zu dem zweiten Gebiet erstreckt.

Die Spuleneinrichtung nach Anspruch 1,
wobei die Leitung in dem Halteelement gewickelt ist und mehrere Erstreckungsbereiche, die benachbart zueinander liegen, aufweist, und
der Kühlströmungskanal zwischen den mehreren Erstreckungsbereichen der Leitung vorgesehen ist.

Die Spuleneinrichtung nach Anspruch 1,
wobei die Leitung mehrere Erstreckungsbereiche aufweist, die sich in dem Halteelement erstrecken, und
der Kühlströmungskanal so vorgesehen ist, dass er eine Außenumfangsfläche mindestens eines der Erstreckungsbereiche umgibt.

Die Spuleneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kühlströmungskanal mehrere Strömungskanalbereiche mit unterschiedlichen Strömungskanaldurchmessern aufweist.

Die Spuleneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner umfasst:
ein Gehäuse, das den Spulenbereich aufnimmt,
wobei der Kühlströmungskanal von dem Gehäuse nach außen führt.

Eine erste Spuleneinrichtung, mit:
einem ersten Spulenbereich;
einem Gehäuse, das den ersten Spulenbereich aufnimmt; und
einem Kühlmittel, das im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Kühlmittel Fließfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit besitzt.

Die erste Spuleneinrichtung nach Anspruch 9, wobei das Kühlmittel ein Kühlfluid und ein Magnetpulver, das in dem Kühlfluid verteilt ist, enthält.

Die erste Spuleneinrichtung nach Anspruch 10, wobei das Magnetpulver mit einer Oberflächenbehandlung, die eine Affinität zu dem Kühlfluid verringert, behandelt ist.

Die erste Spuleneinrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
wobei der erste Spulenbereich eine Leitung und ein Halteelement, das die Leitung hält, aufweist,
wobei die Leitung des ersten Spulenbereichs in einer ebenen Spiralform in dem Halteelement gewickelt ist,
wobei die erste Spuleneinrichtung ferner ein Begrenzungselement aufweist, das eine Mittelachse der gewickelten Leitung so umgibt, dass Durchgang des Kühlfluids möglich und Durchgang des Magnetpulvers beschränkt ist, wobei das Magnetpulver außerhalb des Begrenzungselements vorhanden ist, und
das Begrenzungselement Bewegungsmöglichkeit des Magnetpulvers auf Seite der Mittelachse beschränkt.

Ein Spulensystem, mit:
der ersten Spuleneinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12; und
einer zweiten Spuleneinrichtung mit einem zweiten Spulenbereich,
wobei eine Phase und/oder eine Amplitude eines Stroms, der durch den ersten Spulenbereich der ersten Spuleneinrichtung fließt, und eines Stroms, der durch den zweiten Spulenbereich der zweiten Spuleneinrichtung fließt, sich voneinander unterscheiden.

Das Spulensystem nach Anspruch 13, wobei das Spulensystem einem Spulensystem entspricht, das eine drahtlose Leistungsübertragung zwischen der ersten Spuleneinrichtung und der zweiten Spuleneinrichtung ausführt, wobei das Spulensystem ferner umfasst:
eine Leistungsversorgungseinheit, die mit der ersten Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung verbunden ist, wobei die Leistungsversorgungseinheit ausgebildet ist, eine Frequenz eines der ersten Spuleneinrichtung eingeprägten Stroms zwischen einer ersten Frequenz zur drahtlosen Leistungsübertragung und einer zweiten Frequenz, die kleiner als die erste Frequenz ist, umzuschalten.

Das Spulensystem nach Anspruch 13, wobei das Spulensystem einem Spulensystem entspricht, das eine drahtlose Leistungsübertragung zwischen der ersten Spuleneinrichtung und der zweiten Spuleneinrichtung ausführt, wobei das Spulensystem ferner umfasst:
eine Leistungsversorgungseinheit, die mit der zweiten Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung verbunden ist, wobei die Leistungsversorgungseinheit ausgebildet ist, eine Frequenz eines der zweiten Spuleneinrichtung eingeprägten Stroms zwischen einer ersten Frequenz zur drahtlosen Leistungsübertragung und einer zweiten Frequenz, die kleiner als die erste Frequenz ist, umzuschalten.

Description:
Technisches Gebiet

Diese Offenbarung betrifft eine Spuleneinrichtung und ein Spulensystem.

Stand der Technik

Ein System zur drahtlosen Leistungsübertragung weist eine Spuleneinrichtung zur Leistungsübertragung, die einem Teil eines Leistungsübertragers entspricht, und eine Spuleneinrichtung für den Leistungsempfang, die einem Teil eines Leistungsempfängers entspricht, auf, und es wird eine drahtlose Leistungsversorgung unter Anwendung einer magnetischen Kopplung zwischen Spulen in einem elektromagnetischen Induktionsschema, einem magnetischen Resonanzschema, und dergleichen eingerichtet. In einer derartigen Spuleneinrichtung wird durch den Innenwiderstand einer Spule Wärme erzeugt und eine Temperatur im Inneren der Spuleneinrichtung steigt an. Als Folge davon wird beispielsweise die Ummantelung einer Leitung beeinträchtigt und die elektrische Isolationseigenschaft wird herabgesetzt.

Eine Spuleneinrichtung, die einen reduzierten Temperaturanstieg einer Spule aufweist, ist aus einer konventionellen Spuleneinrichtung (siehe beispielsweise Patentschrift 1) bekannt. Die in der Patentschrift 1 beschriebene Spuleneinrichtung weist ein Schutzelement, etwa ein Gehäuse zur Aufnahme der Spule auf. Ein Strömungskanal, durch den Flüssigkeit, etwa Wasser, strömt, ist zur Kühlung der erwärmten Spule in dem Schutzelement vorgesehen.

ZitatlistePatentliteratur

Patentschrift 1: ungeprüfte offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Nr. 2012-228123

Überblick über die ErfindungTechnisches Problem

In der zuvor beschriebenen Spuleneinrichtung wird in der Spule (einer Leitung oder einem Spulenbereich) erzeugte Wärme auf ein Fluid in dem Strömungskanal des Schutzelements übertragen, nachdem die zwischen der Leitung und dem Schutzelement vorhandene Luft durchlaufen wurde. Das heißt, es ist Luft in dem Übertragungsweg der von der Leitung erzeugten Wärme vorhanden. Aus diesem Grunde ist die Kühleffizienz der Leitung beeinträchtigt.

Es ist eine Aufgabe dieser Offenbarung eine Spuleneinrichtung bereitzustellen, in der die Kühleffizienz einer Leitung oder eines Spulenbereichs verbessert werden kann.

Lösung des Problems

Eine Spuleneinrichtung gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung umfasst einen Spulenbereich mit einer Leitung bzw. einem elektrischen Leiter und einem Halteelement, das die Leitung hält, wobei ein Kühlströmungskanal, durch den ein Kühlfluid strömt, in dem Halteelement vorgesehen ist.

Eine erste Spuleneinrichtung gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung umfasst einen ersten Spulenbereich, ein Gehäuse, das den ersten Spulenbereich aufnimmt, und ein Kühlmittel, das im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und Fließfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit besitzt.

Wirkungen der Erfindung

Gemäß einigen Aspekten dieser Offenbarung ist es möglich, die Kühleffizienz in einer Leitung oder einem Spulenbereich zu verbessern.

Figurenliste

  • 1 ist eine Ansicht eines Gesamtaufbaus einer Spuleneinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Offenbarung.
  • 2 ist eine Draufsicht der Spuleneinrichtung der 1.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der 2.
  • 4 ist eine Draufsicht der Spuleneinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Offenbarung.
  • 5 ist eine Draufsicht einer Spuleneinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Offenbarung.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VI-VI der 5.
  • 7 ist eine Draufsicht einer Spuleneinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Offenbarung.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VIII-VIII der 7.
  • 9 ist eine Draufsicht einer Spuleneinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform dieser Offenbarung.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie X-X der 9.
  • 11A, 11B und 11C sind Draufsichten von Modifizierungen der Spuleneinrichtung der 4.
  • 12 ist eine Blockansicht, die einen Aufbau eines Spulensystems gemäß einer sechsten Ausführungsform dieser Offenbarung darstellt.
  • 13 ist eine Seitenschnittansicht, die eine Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung und eine Spuleneinrichtung auf Seite des Leistungsempfangs der 12 zeigt.
  • 14 ist eine Draufsicht, die die Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung der 12 darstellt.
  • 15 ist eine Seitenquerschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem eine Fehljustierung in dem Spulensystem der 12 auftritt.
  • 16 ist eine Seitenschnittansicht, die eine Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung und eine Spuleneinrichtung auf Seite des Leistungsempfangs zeigt, die in einem Spulensystem gemäß einer siebten Ausführungsform dieser Offenbarung enthalten sind.
  • 17 ist eine Draufsicht, die die Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung der 16 zeigt.
  • 18A und 18B sind Seitenschnittansichten, die Modifizierungen des Spulensystems der 12 zeigen.

Beschreibung von Ausführungsformen

Eine Spuleneinrichtung gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung weist einen Spulenbereich mit einer Leitung und einem Halteelement, das die Leitung hält, auf, wobei ein Kühlströmungskanal, durch welchen ein Kühlfluid strömt, in dem Halteelement vorgesehen ist.

In dieser Spuleneinrichtung ist der Kühlströmungskanal, durch welchen ein Strömungsfluid strömt, in dem Haltelement vorgesehen. Durch diesen Aufbau wird Wärme, die in der Leitung erzeugt wird, direkt auf das Kühlfluid in dem Kühlströmungskanal, der durch das Haltelement verläuft, übertragen. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung zu verbessern.

In einigen Aspekten beinhaltet das Halteelement ein erstes Gebiet, in welchem die Leitung gehalten wird, und ein zweites Gebiet außerhalb des ersten Gebiets, und der Kühlströmungskanal ist in dem zweiten Gebiet vorgesehen. In diesem Falle wird das erste Gebiet durch die Leitung erwärmt und das zweite Gebiet wird durch das Kühlfluid gekühlt. Aus diesem Grunde wird ein Temperaturgradient zwischen dem ersten und dem zweiten Gebiet erzeugt. Aufgrund dieses Temperaturgradienten kann die Wärme der Leitung widerstandsarm auf das Kühlfluid übertragen werden. Durch diesen Aufbau ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung in zuverlässiger Weise zu verbessern.

In einigen Aspekten ist der Kühlströmungskanal so vorgesehen, dass er das erste Gebiet umschließt. In diesem Falle strömt das Kühlfluid um das erste Gebiet herum. Aus diesem Grunde wird die Wärme der Leitung so übertragen, dass sie in Richtung zum Rand bzw. Außenumfang des ersten Gebiets verteilt wird. Daher ist es möglich, die Kühlwirkung für die Leitung weiter zu verbessern.

In einigen Aspekten beinhaltet das Halteelement ein erstes Gebiet, in welchem die Leitung gehalten wird, und ein zweites Gebiet außerhalb des ersten Gebiets, und der Kühlströmungskanal erstreckt sich von einem zentralen Bereich des ersten Gebiets zu dem zweiten Gebiet. Wärme wird in dem zentralen Bereich des ersten Gebiets effizient eingefangen und die Temperatur steigt an. Wenn aus diesem Grunde das Kühlfluid von der Seite des zentralen Bereichs des ersten Gebiets aus zugeführt wird, ist es möglich, den zentralen Bereich des ersten Gebiets zu kühlen, in welchem die Temperatur mit hoher Wahrscheinlichkeit ansteigt, während das Kühlvermögen des Kühlfluids hoch ist. Daher kann die Kühleffizienz für die Leitung weiter verbessert werden. Der Außenumfang des ersten Gebiets hat eine geringere Wahrscheinlichkeit für einen Temperaturanstieg im Vergleich zu dem zentralen Bereich des ersten Gebiets. Aus diesem Grunde kann der Außenumfang des ersten Gebiets bzw. der äußere Bereich des ersten Gebiets in ausreichender Weise gekühlt werden, selbst wenn das Kühlfluid den zentralen Bereich des ersten Gebiets durchläuft.

In einigen Aspekten ist die Leitung in dem Halteelement aufgewickelt und weist mehrere Erstreckungsbereiche benachbart zueinander auf, und der Kühlströmungskanal ist zwischen den mehreren Erstreckungsbereichen der Leitung vorgesehen. Da in diesem Falle ein Abstand zwischen der Leitung (Erstreckungsbereich) und dem Kühlströmungskanal (eine Länge eines Wärmeübertragungswegs) klein wird, ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung weiter zu verbessern.

In einigen Aspekten beinhaltet die Leitung mehrere Erstreckungsbereiche, die sich in dem Halteelement erstrecken, und der Kühlströmungskanal ist so vorgesehen, dass er eine Außenumfangsfläche zumindest eines der Erstreckungsbereiche umschließt. In diesem Falle strömt das Kühlfluid um die Leitung herum. Aus diesem Grunde wird die Wärme der Leitung in Richtung zum Rand des Leiters übertragen. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung weiter zu verbessern.

In einigen Aspekten beinhaltet der Kühlströmungskanal mehrere Strömungskanalbereiche mit unterschiedlichen Strömungskanaldurchmessern. In diesem Falle kann in einem Gebiet, in welchem die Temperatur des Halteelements mit großer Wahrscheinlichkeit ansteigt, ein Strömungskanaldurchmesser eines Strömungskanalbereichs kleiner sein, um eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids zu erhöhen, wodurch die Kühlwirkung für die Leitung verbessert wird. Andererseits kann in einem Gebiet, in welchem die Temperatur des Halteelements nur selten ansteigt, ein Strömungskanaldurchmesser eines Strömungskanalbereichs größer sein, um einen Druckverlust in dem Kühlströmungskanal zu verringern, wodurch eine widerstandsarme Zirkulation des Kühlfluids sichergestellt ist.

In einigen Aspekten beinhaltet die Spuleneinrichtung ferner ein Gehäuse, das den Spulenbereich aufnimmt, in welchem der Kühlströmungskanal von dem Gehäuse nach außen führt. In diesem Falle wird das Kühlfluid von außerhalb des Gehäuses zugeführt und somit kann das Kühlfluid, das auf eine gewünschte Temperatur außerhalb des Gehäuses eingestellt ist, in das Gehäuse eingeführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung in zuverlässiger Weise zu verbessern.

Eine erste Spuleneinrichtung gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung weist einen ersten Spulenbereich, ein Gehäuse, das den ersten Spulenbereich aufnimmt, und ein Kühlmittel auf, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Kühlmittel Fluidität bzw. Fließfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit hat.

Die erste Spuleneinrichtung liegt innerhalb des Gehäuses und weist ein Kühlmittel mit Fließfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit auf. Durch diesen Aufbau wird Wärme, die in dem ersten Spulenbereich erzeugt wird, durch das Kühlmittel in den Außenbereich des Gehäuses abgestrahlt bzw. abgeführt. Daher kann die Kühleffizienz für den ersten Spulenbereich verbessert werden.

In einigen Aspekten enthält das Kühlmittel ein Kühlfluid und ein Magnetpulver bzw. magnetisierbares Pulver, das in dem Kühlfluid enthalten ist, so dass eine Mischung entsteht. Da das Kühlmittel das Magnetpulver enthält, wird die Wärmeleitfähigkeit des Kühlmittels verbessert. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz für den ersten Spulenbereich weiter zu verbessern.

In einigen Aspekten wird das Magnetpulver mit einer Oberflächenbehandlung bearbeitet, die die Affinität zu dem Kühlfluid verringert. Durch diesen Aufbau wird ein Zusammenklumpen zwischen Magnetpulverteilchen unterdrückt, und es besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass ein Wirbelstrom in dem Magnetpulver entsteht. Folglich wird die Wärmeerzeugung durch das Magnetpulver reduziert.

In einigen Aspekten beinhaltet der erste Spulenbereich einen elektrischen Leiter bzw. eine Leitung und ein Halteelement, das die Leitung hält, wobei die Leitung des ersten Spulenbereichs in Form einer ebenen Spirale in dem Halteelement gewickelt ist, wobei die erste Spuleneinrichtung ferner ein Begrenzungselement aufweist, das eine Mittelachse der gewickelten Leitung umgibt, so dass ein Durchgang des Kühlfluids möglich ist und ein Durchgang des Magnetpulvers begrenzt wird, wobei das Magnetpulver außerhalb des Begrenzungselements vorhanden ist, und wobei das Begrenzungselement die Bewegung des Magnetpulvers zur Seite der Mittelachse hin begrenzt. Auf diese Weise kann das Magnetpulver von einem Magnetpol, der um die Mittelachse der gewickelten Leitung herum vorhanden ist, wegbewegt werden. Aus diesem Grunde ist es möglich, einen Rückfluss eines Magnetflusses, der durch einen Magnetpol der ersten Spuleneinrichtung erzeugt wird, zu dem anderen Magnetpol der ersten Spuleneinrichtung zu unterbrechen bzw. zu reduzieren, ohne dass ein zweiter Spulenbereich aufgrund eines Einflusses des Magnetpulvers durchlaufen wird.

Ein Spulensystem gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung beinhaltet die erste Spuleneinrichtung und eine zweite Spuleneinrichtung mit einem zweiten Spulenbereich, in welchem eine Phase und/oder eine Amplitude unterschiedlich ist zwischen einem durch den ersten Spulenbereich der ersten Spuleneinrichtung fließenden Strom und einem durch den zweiten Spulenbereich der zweiten Spuleneinrichtung fließenden Strom.

Wenn ein Strom jeweils durch den ersten und den zweiten Spulenbereich fließt, wird ein Magnetfeld jeweils durch die erste und zweite Spuleneinrichtung erzeugt, und eine magnetische Kraft wird in einem Magnetpulverbereich erzeugt, der in einem Magnetfeld mit Gradienten vorhanden ist. In diesem Spulensystem unterscheiden sich die Phase und/oder die Amplitude zwischen dem durch den ersten Spulenbereich fließenden Strom und den durch den zweiten Spulenbereich fließenden Strom, oder Richtungen und Größen von Gradienten von Magnetfeldern, die durch diese Ströme erzeugt werden, unterscheiden sich voneinander, so dass eine Differenz zwischen magnetischen Kräften, die auf das Magnetpulver wirken, auftritt und ein magnetischer Gradient zwischen der erste und der zweiten Spuleneinrichtung erzeugt wird. Eine Richtung des magnetischen Gradienten wird zwischen dem ersten und dem zweiten Spulenbereich wiederholt umgekehrt mit einer Periode eines Stroms (Wechselstrom), der jeweils durch den ersten und den zweiten Spulenbereich fließt. Da das Magnetpulver durch eine Spuleneinrichtung auf einer Seite mit stärkerer Magnetkraft angezogen wird, wird eine Richtung, in der das Magnetpulver angezogen wird, entsprechend der Periode des Stroms wiederholt invertiert. Aus diesem Grunde wird eine Bewegungsrichtung des Magnetpulvers geändert und ein Kühlmittel wird gemischt bzw. hin und her bewegt. Auf diese Weise bleibt ein erwärmtes Kühlmittel nicht auf einer Seite in der Nähe des ersten Spulenbereichs, und nicht erwärmtes Kühlmittel bewegt sich zu einer Seite in der Nähe des ersten Spulenbereichs. Als Folge davon ist es möglich, die Kühleffizienz für den ersten Spulenbereich zu verbessern.

Das Spulensystem gemäß einigen Aspekten ist ein Spulensystem, das eine drahtlose Leistungsübertragung zwischen der ersten Spuleneinrichtung und der zweiten Spuleneinrichtung ausführt, und das ferner eine Leistungsversorgungseinheit aufweist, die mit der ersten Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung verbunden und ausgebildet ist, eine Frequenz eines Stroms, der der ersten Spuleneinrichtung zugeleitet ist, zwischen einer ersten Frequenz für drahtlose Leistungsübertragung und einer zweiten Frequenz, die kleiner als die erste Frequenz ist, umzuschalten. Wenn der Strom mit der zweiten Frequenz der ersten Spuleneinrichtung zugeleitet wird, wird ein Zeitpunkt, an welchem eine Richtung eines magnetischen Gradienten, der zwischen der ersten und der zweiten Spuleneinrichtung erzeugt wird, im Vergleich zu einem Falle verzögert, in welchem der Strom mit der ersten Frequenz der ersten Spuleneinrichtung zugeleitet wird, und es wird ein Zeitpunkt verzögert, an welchem die Richtung umgekehrt wird, in welcher das Magnetpulver angezogen wird. Anders ausgedrückt, eine Bewegungsstrecke des Magnetpulvers wird durch Umschalten der Frequenz des Stroms auf die zweite Frequenz vergrößert im Vergleich zu dem Falle mit der ersten Frequenz. Durch diesen Aufbau nimmt eine Bewegungsstrecke eines Kühlfluids zu, und somit wird das Kühlmittel weiter durchmischt. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz für den ersten Spulenbereich weiter zu verbessern.

Das Spulensystem gemäß einigen Aspekten ist ein Spulensystem, das eine drahtlose Leistungsübertragung zwischen der ersten Spuleneinrichtung und der zweiten Spuleneinrichtung ausführt und das ferner eine Leitungsversorgungseinheit aufweist, die mit der zweiten Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung verbunden und in der Lage ist, eine Frequenz eines der zweiten Spuleneinrichtung zugeführten Stroms zwischen einer ersten Frequenz für die drahtlose Leistungsübertragung und einer zweiten Frequenz, die kleiner als die erste Frequenz ist, umzuschalten. Wenn der Strom mit der zweiten Frequenz der zweiten Spuleneinrichtung zugeleitet wird, wird ein Zeitpunkt, an welchem eine Richtung eines magnetischen Gradienten, der zwischen den jeweiligen Spuleneinrichtungen erzeugt wird, umgekehrt wird, im Vergleich zu einem Falle verzögert, in welchem der Strom mit der ersten Frequenz der zweiten Spuleneinrichtung zugeleitet wird, und ein Zeitpunkt, an welchem die Richtung umgedreht wird, in der das Magnetpulver angezogen wird, wird verzögert. Anders ausgedrückt, es wird eine Bewegungsstrecke des Magnetpulvers vergrößert, indem die Frequenz des Stromes auf die zweite Frequenz umgeschaltet wird, im Vergleich zu dem Fall der ersten Frequenz. Mit diesem Aufbau nimmt eine Bewegungsstrecke des Kühlfluids zu, und somit kann das Kühlmittel weiter durchmischt werden. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz des ersten Spulenbereichs weiter zu verbessern.

Im Weiteren werden Ausführungsformen der Offenbarung mit Verweis auf die Zeichnungen beschrieben. Bei der Beschreibung der Zeichnungen sind für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet und eine wiederholte Beschreibung davon wird weggelassen.

[Erste Ausführungsform]

Eine Spuleneinrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform wird nun mit Verweis auf 1 bis 3 beschrieben. Beispielsweise wird die Spuleneinrichtung 1 in einem System zur drahtlosen Leistungsübertragung verwendet. Das System zur drahtlosen Leistungsübertragung ist ein System zur Zufuhr von Leistung von einem Leistungsübertrager zu einem Leistungsempfänger. Der Leistungsübertrager und der Leistungsempfänger sind in einer vertikalen Richtung voneinander beabstandet. Der Leistungsübertrager ist auf einem Parkplatz, und dergleichen montiert, und der Leistungsempfänger ist in einem Elektrofahrzeug montiert. Das System zur drahtlosen Leistungsübertragung ist ausgebildet, dem Elektrofahrzeug EV bei Ankunft an dem Parkplatz, und dergleichen, Leistung unter Anwendung des magnetischen Resonanzschemas, eines elektromagnetischen Induktionsschemas, und dergleichen, zuzuführen. Die Spuleneinrichtung 1 wird als eine Spuleneinrichtung für die Leistungsübertragung, die einem Teil des Leistungsübertragers entspricht, und/oder eine Spuleneinrichtung für den Leistungsempfang, die einem Teil des Leistungsempfängers entspricht, verwendet. Bezüglich der Koordinaten in den Figuren gilt, dass eine Richtung, in der die Spuleneinrichtung zur Leistungsübertragung der Spuleneinrichtung für den Leistungsempfang zum Zeitpunkt der Leistungszufuhr zugewandt ist, als die vertikale Richtung Z festgelegt ist. Richtungen senkrecht zu der vertikalen Richtung Z sind als eine Richtung X und eine Richtung Y festgelegt. Die Richtung X und die Richtung Y sind senkrecht zueinander. Ein Beispiel des Systems zur drahtlosen Leistungsübertragung (Spulensystem) ist in der sechsten und der siebten Ausführungsform beschrieben.

Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Spuleneinrichtung 1 einen flachen plattenförmigen Spulenbereich 2, ein flaches plattenförmiges magnetisches Element bzw. magnetisierbares Element 6, auf welchem der Spulenbereich 2 angeordnet ist, und ein Gehäuse 7, das den Spulenbereich 2 und das magnetische Element 6 aufnimmt. Der Spulenbereich 2 weist einen elektrischen Leiter bzw. eine Leitung 10 und ein Halteelement 20 auf, das die Leitung 10 hält. Das magnetische Element 6 führt und bündelt Feldlinien der magnetischen Kraft, die in dem Spulenbereich 2 erzeugt wird. Beispielsweise ist das magnetische Element 6 ein magnetisches Material (eine Ferritplatte, und dergleichen).

Beispielsweise hat das Gehäuse 7 die Form eines flachen rechteckigen Parallelepipeds und weist ein flaches plattenförmiges Basiselement 7a und eine Abdeckung 7b, die den Spulenbereich 2 abdeckt, auf. Der Spulenbereich 2 ist auf dem Basiselement 7a angeordnet, wobei das magnetische Element 6 dazwischen angeordnet ist. Das Basiselement 7a gewährleistet die Festigkeit der Spuleneinrichtung 1 und verhindert, dass ein Magnetfluss aufgrund des Spulenbereichs 2 an einer hinteren Seite des Basiselements 7a (einer gegenüberliegenden Seite zu der Seite der Abdeckung 7b) austritt. Beispielsweise ist das Basiselement 7a aus einem nicht magnetischen und elektrisch leitenden Material (Kupfer, Aluminium, und dergleichen) hergestellt. Die Abdeckung 7b hat eine Öffnung auf Seite des Basiselements 7a und ist einer Oberfläche des Spulenbereichs 2 (eine Oberfläche auf Seite der Abdeckung 7b) zugewandt. Beispielsweise ist die Abdeckung 7b aus einem nichtmagnetischen und isolierenden Material (Polyphenylen-Sulfid-Harz, und dergleichen) hergestellt. Durch einen Randbereich des Basiselements 7a und einen Randbereich der Öffnung der Abdeckung 7b, die miteinander verbunden sind, ist ein Aufnahmeraum für den Spulenbereich 2 und das magnetische Element 6 gebildet.

Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Spuleneinrichtung 1 ferner einen Wärmetauscher 8, eine Versorgungsleitung 3 und eine Auslassleitung 4, die mit dem Wärmetauscher 8 verbunden sind, und eine Pumpe 5. Der Wärmetauscher 8 stellt ein Kühlfluid, das im Inneren umgewälzt wird, auf eine gewünschte Temperatur bzw. Solltemperatur ein. Beispielsweise wird isolierendes Öl als das Kühlfluid verwendet. Das Kühlfluid ist nicht darauf beschränkt und kann ein beliebiges Fluid sein, das Wärmeübertragungsfähigkeiten besitzt. Beispielsweise kann das Kühlfluid Wasser sein. Der Wärmetauscher 8 ist außerhalb des Gehäuses 7 angeordnet. Endbereiche der Versorgungsleitung 3 und der Auslassleitung 4 sind im Inneren des Wärmetauschers 8 miteinander verbunden. Die anderen Endbereiche der Versorgungsleitung 3 und der Auslassleitung 4 treten in die Abdeckung 7b ein. Die Versorgungsleitung bzw. Zuführleitung 3, die Auslassleitung 4 und ein Kühlströmungskanal 30, der in dem Haltelement 20 vorgesehen ist, bilden einen Zirkulationsströmungskanal zum Umwälzen des Kühlfluids. Die Pumpe 5 ist in dem Zirkulationsströmungskanal vorgesehen. Beispielsweise ist die Pumpe 5 in der Auslassleitung 4 vorgesehen. Wenn die Pumpe 5 angetrieben bzw. angesteuert wird, zirkuliert das Kühlfluid durch den Zirkulationsströmungskanal.

Als Nächstes wird eine detaillierte Beschreibung der Leitung 10 und des Halteelements 20, die in dem Spulenbereich 2 enthalten sind, angegeben.

Wie in 2 gezeigt, ist die Leitung 10 in Form einer ebenen Spirale auf einer Oberflächenseite des Halteelements 20 aufgewickelt. In 2 ist die Darstellung der Abdeckung 7b weggelassen. Die Leitung 10 ist in einer im Wesentlichen rechteckigen Form aufgewickelt. Der Spulenbereich 2 ist ein Spulenbereich des umlaufenden Typs. In dem Spulenbereich des umlaufenden Typs 2 kann die Leitung 10 in diversen Formen aufgewickelt sein, etwa in einer rechteckigen Form, einer Kreisform, einer elliptischen Form etc., wenn die Betrachtung aus einer Wickelungsachsenrichtung (die vertikale Richtung Z) aus erfolgt. Beispielsweise kann ein einziger Draht aus Kupfer oder Aluminium, ein Litzendraht, eine Stromschiene, und dergleichen als die Leitung 10 verwendet werden.

Die Leitung 10 kann als Litzendraht vorgesehen sein. Insbesondere kann in dem System zur drahtlosen Leistungsübertragung bewerkstelligt werden, dass ein Hochfrequenzstrom (beispielsweise in der Größenordnung von kHz oder höher) zu der Spuleneinrichtung 1 fließt, um eine Vergrößerung der Leistungsübertragungsstrecke, eine Verbesserung der Übertragungseffizienz, und dergleichen zu erreichen. Generell gilt, wenn ein Strom, der durch die Leitung 10 fließt, mit Hochfrequenz vorgesehen ist, wird der Oberflächeneffekt bzw. Skin-Effekt, der in der Leitung 10 auftritt, groß. Wenn der Oberflächeneffekt ansteigt, nimmt der Widerstand der Leitung 10 zu, und Wärmeverluste werden höher. Der Anstieg der Wärmeverluste führt zu einer Abnahme der Leistungseffizienz des gesamten Systems zur drahtlosen Leistungsübertragung (beispielsweise ein Verhältnis einer Batterieeingangsleistung auf Seite des Leistungsempfängers zu einer Ausgangsleistung auf Seite des Leistungsübertragers). Der Litzendraht wird verwendet, um den Oberflächeneffekt zu reduzieren. Der Litzendraht wird hergestellt, indem mehrere Leiterelemente, die zueinander isoliert sind, verdrillt werden.

Es wird nun eine detailliertere Beschreibung der Anordnung der Leitung 10 in dem Spulenbereich 2 angegeben. Die Leitung 10 beinhaltet mehrere erste Erstreckungsbereiche 11, mehrere zweite Erstreckungsbereiche 12, mehrere dritte Erstreckungsbereiche 13, mehrere vierte Erstreckungsbereiche 14, einen ersten Ausgangsbereich 15 und einen zweiten Ausgangsbereich 16. Beispielsweise sind die ersten Erstreckungsbereiche 11, die zweiten Erstreckungsbereiche 12, die dritten Erstreckungsbereiche 13 und die vierten Erstreckungsbereiche 14 in geradlinig ausgeführt und sind in jeweiligen Teilen des Umfangs der Leitung 10 enthalten, indem sie in geordneter Reihenfolge aneinandergrenzen. Die ersten Erstreckungsbereiche 11 und die dritten Erstreckungsbereiche 13 erstrecken sich entlang einer Richtung Y. Die zweiten Erstreckungsbereiche 12 und die vierten Erstreckungsbereiche 14 erstrecken sich entlang einer Richtung X. Gebogene Bereiche, die im Wesentlichen in rechten Winkeln gekrümmt sind, sind zwischen den ersten Erstreckungsbereichen 11 und den zweiten Erstreckungsbereichen 12, zwischen den zweiten Erstreckungsbereichen 12 und den dritten Erstreckungsbereichen 13, zwischen den dritten Erstreckungsbereichen 13 und den vierten Erstreckungsbereichen 14 und zwischen den vierten Erstreckungsbereichen 14 und den ersten Erstreckungsbereichen 11 entsprechend vorgesehen. Die mehreren ersten Erstreckungsbereiche 11 sind parallel zueinander und haben einen vorbestimmten Abstand. Die mehreren zweiten Erstreckungsbereiche 12 sind parallel zueinander und haben einen vorbestimmten Abstand. Die mehreren dritten Erstreckungsbereiche 13 sind parallel zueinander und haben einen vorbestimmten Abstand. Die mehreren vierten Erstreckungsbereiche 14 sind parallel zueinander und haben einen vorbestimmten Abstand.

Der erste Ausgangsbereich 15 ist aus einem abgewandten Ende der ersten Erstreckungsbereiche 11, die auf einer innersten Seite der Leitung 10 angeordnet sind, zu einer Seite einer hinteren Oberfläche hin (einer Oberfläche auf Seite des Basiselements 7a) des Halteelements 20 herausgeführt. Der erste Ausgangsbereich 15 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckungsrichtung der ersten Erstreckungsbereiche 11 und ist von dem Haltelement 20 nach außen herausgeführt. Der zweite Ausgangsbereich 16 ist aus einem abgewandten Ende der dritten Erstreckungsbereiche 13, das an der Außenseite liegt, herausgeführt. Der zweite Ausgangsbereich 16 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckungsrichtung der dritten Erstreckungsbereiche 13 und ist von dem Halteelement 20 nach außen herausgeführt. Der erste Ausgangsbereich 15 und der zweite Ausgangsbereich 16 sind in der gleichen Richtung herausgeführt und sind beispielsweise an einer Seite herausgeführt, an der die vierten Erstreckungsbereiche 14 angeordnet sind.

Beispielsweise hat das Halteelement 20 die Form einer rechteckigen flachen Platte. Das Halteelement 20 hat ein erstes Gebiet A, in welchem die Leitung 10 gehalten wird, und hat ein zweites Gebiet B, das außerhalb des ersten Gebiets A liegt. Die Leitung 10 ist in dem ersten Gebiet A gewickelt und die Leitung 10 ist in dem zweiten Gebiet B nicht gewickelt. Das erste Gebiet A ist in einem zentralen Bereich des Halteelements 20 angeordnet, und das zweite Gebiet B ist so angeordnet, dass es das erste Gebiet A umschließt. Eine Mitte des ersten Gebiets A liegt gegebenenfalls nicht genau in der Mitte des Halteelements 20. Die Mitte des ersten Gebiets A kann zu der Mitte des Halteelements 20 verschoben sein.

Genauer gesagt, wie in 3 dargestellt ist, weist das Halteelement 20 ein oberes Element 21 und ein unteres Element 22 auf. Das obere Element 21 und das untere Element 22 bilden ein Paar aus rechteckigen flachen plattenförmigen Elementen mit im Wesentlichen gleicher Größe. Das obere Element 21 und das untere Element 22 haben eine Zwei-Schicht-Struktur. Das Halteelement 20 ist durch eine hintere Fläche des oberen Elements 21 und eine Vorderfläche des unteren Elements 22 gebildet, die einander zugewandt und miteinander in Kontakt sind. Eine Vorderfläche des oberen Elements 21 entspricht einer Vorderfläche des Halteelements 20 und eine hintere Fläche des unteren Elements 22 entspricht einer hinteren Fläche des Halteelements 20. Beispielsweise sind das obere Element 21 und das untere Element 22 aus einem nicht magnetischen und isolierenden Material (Polyphenylen-Sulfid-Harz, und dergleichen) hergestellt. Das erste Gebiet A des Halteelements 20 enthält zentrale Bereiche des oberen Elements 21 und des unteren Elements 22, und das zweite Gebiet B des Halteelements 20 beinhaltet die Außenbereiche bzw. Außenumfänge des oberen Elements und des unteren Elements 22.

Eine Nut bzw. Rille 21a zur Aufnahme der Leitung 10 ist auf dem oberen Element 21 vorgesehen. Die Nut 21a ist zur Seite der Vorderfläche des Halteelements 20 hin offen. Beispielsweise ist eine Form eines Querschnitts senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Nut 21a eine im Wesentlichen rechteckige Form, deren eine Seite offen ist. Die Querschnittsform der Nut 21a ist nicht darauf beschränkt und kann im Wesentlichen einer U-Form, und dergleichen entsprechen. Eine Seitenfläche oder eine Bodenfläche der Nut 21a kann mit der aufgenommenen Leitung 10 in Kontakt sein.

Der Kühlströmungskanal 30, durch den das Kühlfluid strömt, ist in dem Halteelement 20 vorgesehen. Wie in 2 dargestellt, entspricht der Kühlströmungskanal 30 einem Strömungskanal und ist in dem zweiten Gebiet so vorgesehen, dass er das erste Gebiet A umschließt. Beispielsweise ist eine Form eines Querschnitts senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Kühlströmungskanals 30 im Wesentlichen eine rechteckige Form. Die Querschnittsform des Kühlströmungskanals 30 ist nicht darauf beschränkt und kann im Wesentlichen einer U-Form, und dergleichen entsprechen.

Der Kühlströmungskanal 30 beinhaltet einen Einströmungsbereich 31 und einen Ausströmungsbereich 37, die auf Seite der ersten Erstreckungsbereiche 11 vorgesehen sind, und weist ferner einen ersten geraden Bereich 32, einen zweiten geraden Bereich 33, einen dritten geraden Bereich 34, einen vierten geraden Bereich 35 und einen fünften geraden Bereich 36 auf, die sich zusammenhängend so erstrecken, dass sie das erste Gebiet A umschließen. Der erste gerade Bereich 32, der zweite gerade Bereich 33, der dritte gerade Bereich 34, der vierte gerade Bereich 35 und der fünfte gerade Bereich 36 sind in geordneter Reihenfolge zwischen der Einströmungsbereich 31 und dem Ausströmungsbereich 37 miteinander verbunden und bilden als Ganzes eine rechteckige Form.

Der erste gerade Bereich 32 und der fünfte gerade Bereich 36 erstrecken sich entlang eines ersten Erstreckungsbereichs 11, der auf der äußersten Seite angeordnet ist. Der zweite gerade Bereich 33 erstreckt sich entlang eines zweiten Erstreckungsbereichs 12, der auf einer äußersten Seite angeordnet ist. Der dritte gerade Bereich 34 erstreckt sich entlang eines dritten Erstreckungsbereichs 13, der auf einer äußersten Seite angeordnet ist. Der vierte gerade Bereich 35 erstreckt sich entlang eines vierten Erstreckungsbereichs 14, der auf einer äußersten Seite angeordnet ist. Entsprechende Verbindungsbereiche (d. h., gebogene Bereiche) des Einströmungsbereichs 31, des Ausströmungsbereiches 37 und der jeweiligen geraden Bereiche 32, 33, 34, 35 und 36 haben gekrümmte Formen, so dass der Strömungswiderstand für das Kühlfluid reduziert wird. Der Einströmungsbereich 31 führt zu einem Ende der Versorgungsleitung 3, das in dem Inneren des Gehäuses 7 angeordnet ist. Der Ausströmungsbereich 37 führt zu einem Ende der Auslassleitung 4, das im Inneren des Gehäuses 7 angeordnet ist.

Der Kühlströmungskanal 30 ist durch eine Nut bzw. Rille, die in dem unteren Element 22 vorgesehen ist, und durch einen hinteren Flächenbereich des oberen Elements 21 gebildet, der einen offenen Bereich der Nut auf Seite der Vorderfläche schließt. Der Kühlströmungskanal 30 ist in dem Halteelement 20 enthalten. Ein Dichtelement (nicht dargestellt), etwa eine Dichtung, ein O-Ring, und dergleichen, ist zwischen dem oberen Element 21 und dem unteren Element 22 entlang des Kühlströmungskanals 30 derart vorgesehen, dass das Kühlfluid nicht aus dem Halteelement 20 austritt. Auf diese Weise ist die Leitung 10 in dem oberen Element 21 vorgesehen, während andererseits der Kühlströmungskanal 30 in dem unteren Element 22 vorgesehen ist. Daher unterscheiden sich die Positionen der Leitung 10 und des Kühlströmungskanals 30 in der Richtung der Wicklungsachse der Leitung 10 voneinander.

Bei der Spuleneinrichtung 1, die in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut ist, wird das Kühlfluid in der Versorgungsleitung 3 und der Auslassleitung 4 und dem Kühlströmungskanal 30, der in dem Halteelement 20 vorgesehen ist, umgewälzt. Insbesondere strömt zunächst das Kühlfluid, das von dem Inneren des Wärmetauschers 8 herausströmt, durch die Versorgungsleitung 3. Nachfolgend strömt das Kühlfluid durch den Einströmungsbereich 31, die entsprechenden geraden Bereiche 32, 33, 34, 35 und 36 und den Ausströmungsbereich 37 in dieser Reihenfolge. Das Kühlfluid, das aus dem Kühlströmungskanal 30 herausströmt, kehrt über die Auslassleitung 4 in das Innere des Wärmetauschers 8 zurück. In diesem Falle wird die in der Leitung 10 erzeugte Wärme über die Seitenfläche und/oder die Bodenfläche der Nut 21a auf das Halteelement 20 übertragen. Die auf das Halteelement 20 übertragene Wärme wird auf das Kühlfluid, das in den Kühlströmungskanal 30 strömt, übertragen. Das Kühlfluid mit einer Temperatur, die aufgrund der Wärmeübertragung aus der Leitung 10 erhöht ist, wird wiederum in dem Wärmetauscher 8 gekühlt.

Wie zuvor beschrieben ist, ist in der Spuleneinrichtung 1 der Kühlströmungskanal 30, durch welchen das Kühlfluid strömt, in dem Halteelement 20 vorgesehen. Durch diesen Aufbau wird die in der Leitung 10 erzeugte Wärme durch das Halteelement 20 direkt auf das Kühlfluid in dem Kühlströmungskanal 30 übertragen. Insbesondere ist in der Spuleneinrichtung 1 die Seitenfläche und/oder die Bodenfläche der Nut 21a mit der Leitung 10 in Kontakt. Aus diesem Grunde ist keine Luft in dem Übertragungsweg der in der Leitung 10 erzeugten Wärme vorhanden. Selbst wenn Luft in dem Übertragungsweg der Wärme vorhanden ist, ist ein Anteil der Luft in dem Übertragungsweg klein. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 zu verbessern.

Das Halteelement 20 hat das erste Gebiet A, in welchem die Leitung 10 gehalten wird, und das zweite Gebiet B außerhalb des ersten Gebiets A, und der Kühlströmungskanal 30 ist in dem zweiten Gebiet B vorgesehen. Das erste Gebiet A wird durch die Leitung 10 erwärmt und das zweite Gebiet B wird durch das Kühlfluid gekühlt. Aus diesem Grunde wird ein Temperaturgradient zwischen dem ersten Gebiet A und dem zweiten Gebiet B erzeugt. Aufgrund dieses Temperaturgradienten wird die Wärme der Leitung 10 widerstandsarm auf das Kühlfluid übertragen. Auf diese Weise ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 zuverlässig zu verbessern.

Der Kühlströmungskanal 30 ist so vorgesehen, dass er das erste Gebiet A umgibt. Durch diesen Aufbau strömt das Kühlfluid um das erste Gebiet A herum. Aus diesem Grunde wird die Wärme der Leitung 10 so übertragen, dass sie in Richtung zu einem Rand des ersten Gebiets A verteilt wird. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 weiter zu verbessern.

Der Kühlströmungskanal 30 führt aus dem Gehäuse 7 heraus. Mit diesem Aufbau wird das Kühlfluid von außerhalb des Gehäuses 7 zugeführt und somit kann das Kühlfluid, das außerhalb des Gehäuses 7 auf eine Solltemperatur eingestellt wird, dem Gehäuse 7 zugeführt werden. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 zuverlässig zu verbessern.

Der Kühlströmungskanal 30 ist in dem zweiten Gebiet B vorgesehen. Durch diesen Aufbau kann die Leitung 10 in dem ersten Gebiet A dicht gewickelt werden. Folglich ist es möglich, ein gewünschtes Leistungsübertragungsverhalten durch Vergrößern einer Induktivität einzurichten.

Wenn der Kühlströmungskanal 30 in dem zweiten Gebiet B vorgesehen ist, behindern sich die Leitung 10 und der Kühlströmungskanal 30 nicht gegenseitig, da das zweite Gebiet B die Leitung 10 nicht enthält. Aus diesem Grunde kann der Kühlströmungskanal 30 in dem oberen Element 21 anstatt in dem unteren Element 22 vorgesehen werden. Beispielsweise kann eine Nut in dem oberen Element 21 derart vorgesehen sein, dass die hintere Fläche des oberen Elements 21 offen ist, und ein offener Bereich des oberen Elements 21 kann durch die Vorderfläche des unteren Elements 22 verschlossen werden. Da der Kühlströmungskanal 30 nicht in dem unteren Element 22 vorgesehen ist, kann in diesem Falle eine Dicke bzw. Stärke des unteren Elements 22 reduziert werden. Daher können die Leitung 10, die von dem Halteelement 20 gehalten wird, und das magnetische Element 6 dicht aneinander angeordnet werden. Wenn auf diese Weise die Leitung 10 und der Kühlströmungskanal 30 an im Wesentlichen der gleichen Position in der vertikalen Richtung Z vorgesehen sind (wenn der Kühlströmungskanal 30 nicht zwischen der Leitung 10 und dem magnetischen Element 6 in der vertikalen Richtung Z vorgesehen ist), dann können die Leitung 10 und das magnetische Element 6 nahe aneinander angeordnet werden. Auf diese Weise ist es möglich, ein gewünschtes Leistungsübertragungsverhalten durch Vergrößern einer Induktivität einzurichten.

Der Kühlströmungskanal 30 ist in dem Halteelement 20 enthalten und steht auf Seite der Abdeckung 7b nicht hervor. Das heißt, der Kühlströmungskanal 30 ist nicht zwischen der Abdeckung 7b und der Leitung 10 in der vertikalen Richtung Z vorgesehen. Wenn der Kühlströmungskanal 30 zwischen der Abdeckung 7b und der Leitung 10 vorgesehen ist, müssen die Abdeckung 7b und die Leitung 10 entsprechend dem Maß voneinander getrennt sein, gemäß dem der Kühlströmungskanal 30 auf Seite der Abdeckung 7b einen Überstand hat. Anders ausgedrückt, der Aufnahmeraum zwischen dem Basiselement 7a und der Abdeckung 7b muss vergrößert werden, und eine Dicke der Abdeckung 7b in der vertikalen Richtung Z nimmt zu. In diesem Falle behindert die Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung den Durchgang für einenFußgänger, und die Spuleneinrichtung auf Seite des Leistungsempfangs kann mit einem Bordstein, einem Hindernis auf der Straße, und dergleichen kollidieren. Da der Kühlströmungskanal 30 auf Seite der Abdeckung 7b nicht hervorsteht, ist es möglich, die Dicke der Abdeckung 7b zu reduzieren und die Einwirkung aufgrund des Durchgehens oder einen Kontakt mit einem Hindernis zu reduzieren. Selbst wenn ein Abstand zwischen der Spuleneinrichtung für die Leistungsübertragung und der Spuleneinrichtung für den Leistungsempfang auf einen Sollwert festgelegt ist, kann ferner ein Abstand zwischen Abdeckungen dieser Spuleneinrichtungen als ein Abstand zwischen den Spuleneinrichtungen gemessen werden. Wenn in diesem Falle die Abdeckung 7b und die Leitung 10 voneinander beabstandet sind, sind die Leitung 10 der Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung und die Leitung 10 der Spuleneinrichtung auf Seite des Leistungsempfangs voneinander getrennt, und ein Kopplungskoeffizient zwischen der Spuleneinrichtung wird dadurch klein. Aus diesem Grunde nimmt die Leistungseffizienz ab. Da der Kühlströmungskanal 30 nicht auf der Seite der Abdeckung 7b hervorsteht, kann eine Verminderung der Leistungseffizienz unterdrückt werden.

[Zweite Ausführungsform]

Mit Verweis auf 4 wird nun eine Spuleneinrichtung 1A gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. In 4 ist die Darstellung der Abdeckung 7b weggelassen. Der Kühlströmungskanal 30 der ersten Ausführungsform ist in dem zweiten Gebiet B so vorgesehen, dass er das erste Gebiet A umgibt. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Spuleneinrichtung 1A zwei Kühlströmungskanäle 40. Die Kühlströmungskanäle 40 sind in dem zweiten Gebiet B auf Seite eines ersten Erstreckungsbereichs 11 und auf Seite eines dritten Erstreckungsbereiches 13 entsprechend vorgesehen. Die Spuleneinrichtung 1A unterscheidet sich in diesem Punkt von der Spuleneinrichtung 1.

Die Kühlströmungskanäle 40 sind im Wesentlichen U-förmige Strömungskanäle. Insbesondere weist der Kühlströmungskanal 40 auf Seite des ersten Erstreckungsbereichs 11 einen geraden Bereich 42 auf, der sich entlang eines ersten Erstreckungsbereichs 11 erstreckt, der auf einer äußersten Seite liegt, und weist einen Einströmungsbereich 41, der sich von einem Ende des geraden Bereichs 42 zu einem Rand eines Halteelements 20 auf Seite des ersten Erstreckungsbereichs 11 erstreckt, und einen Ausströmungsbereich 43 auf, der sich von dem anderen Ende des geraden Bereichs 42 zu dem Rand des Halteelements 20 auf Seite des ersten Erstreckungsbereichs 11 erstreckt. Der Kühlströmungskanal 40 auf Seite des dritten Erstreckungsbereichs 13 weist einen geraden Bereich 42, der sich entlang eines dritten Erstreckungsbereichs 13, der auf einer äußersten Seite angeordnet ist, und einen Einströmungsbereich 41, der sich von einem Ende des geraden Bereichs 42 zu einem Rand eines Halteelements 20 auf Seite des dritten Erstreckungsbereichs 13 erstreckt, und einen Ausströmungsbereich 43 auf, der sich von dem anderen Ende des geraden Bereichs 42 zu dem Rand des Halteelements 20 auf Seite des dritten Erstreckungsbereichs 13 erstreckt. Jeder Einströmungsbereich 41 führt zu einem Endbereich einer Zuführleitung bzw. Versorgungsleitung 3, und jeder Ausströmungsbereich 43 führt zu einem Endbereich einer Auslassleitung 4. Mit diesem Aufbau strömt ein Kühlfluid, das durch den Einströmungsbereich 41 hereinströmt, durch den geraden Bereich 42 aus dem Ausströmungsbereich 43 heraus.

In der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die gleichen Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform zu erreichen. Genauer gesagt, die in einer Leitung 10 erzeugte Wärme wird durch das Halteelement 20 direkt auf das Kühlfluid in dem Kühlströmungskanal 40 übertragen. Folglich ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 zu verbessern. Ferner ist der Kühlströmungskanal 40 in dem zweiten Gebiet B vorgesehen, wie dies auch in der ersten Ausführungsform der Fall ist. Aus diesem Grunde wird ein Temperaturgradient zwischen einem ersten Gebiet A und dem zweiten Gebiet B erzeugt. Aufgrund dieses Temperaturgradienten wird die Wärme der Leitung 10 widerstandsarm auf das Kühlfluid übertragen. Auf diese Weise ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 in zuverlässiger Weise zu verbessern.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der Kühlströmungskanal 40 jeweils auf Seite des ersten Erstreckungsbereichs 11 und auf Seite des dritten Erstreckungsbereichs 13 in dem zweiten Gebiet B vorgesehen. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Kühlströmungskanal 40 an einer beliebigen Position in dem zweiten Gebiet B vorgesehen sein.

[Dritte Ausführungsform]

Mit Verweis auf 5 und 6 wird nun eine Spuleneinrichtung 1B gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. In 5 ist die Darstellung der Abdeckung 7b weggelassen. Der Kühlströmungskanal 30 der ersten Ausführungsform liegt in dem zweiten Gebiet B, so dass das erste Gebiet A umschlossen wird. Jedoch erstreckt sich ein Kühlströmungskanal 50 der vorliegenden Ausführungsform von einem zentralen Bereich eines ersten Gebiets A zu einem zweiten Gebiet B. Der zentrale Bereich des ersten Gebiets A bezeichnet ein Gebiet, das von jeweiligen Erstreckungsbereichen 11, 12, 13 und 14 umgeben ist, die auf innersten Seiten liegen, und ein äußerer Rand des ersten Gebiets A bezeichnet ein Gebiet, das nicht das zentrale Gebiet in dem ersten Gebiet A ist. Während die Leitung 10 der ersten Ausführungsform in der Nut 21a aufgenommen ist, die auf Seite der Vorderfläche des oberen Elements 21 beispielsweise offen ist, ist ferner eine Leitung 10 der vorliegenden Ausführungsform in dem oberen Element 21 durch Umspritzen eingebaut, und ist in einem Halteelement 20 nicht freigelegt. Die Spuleneinrichtung 1B unterscheidet sich in diesem Punkt von der Spuleneinrichtung 1.

Der Kühlströmungskanal 50 ist ein Strömungskanal, der von einer Vorderfläche (obere Fläche) des Halteelements 20 zu einer Seitenfläche durch das Innere hindurch verläuft. Der Kühlströmungskanal 50 weist einen Strahlungsbereich 52, der sich in einer ebenen radialen Form im Wesentlichen parallel zu der Vorderfläche des Halteelements 20 auf der Leitung 10 im Inneren des Halteelements 20 verteilt, einen rahmenförmigen Außenbereich 53, der jedes abgewandte Ende des Strahlungsbereiche 52 im Inneren des Halteelements 20 umgibt, einen Einströmungsbereich 51, der sich von einem zentralen Bereich des Strahlungsbereichs 52 zu der Vorderfläche des Halteelements 20 erstreckt, und einen Ausströmungsbereich 54 auf, der sich von dem Außenrand bzw. Außenumfang 53 zu einer Stirnfläche des Halteelements 20 lateral erstreckt. Jeder geradlinige Teil, der sich von dem zentralen Bereich des Strahlungsbereichs 52 radial erstreckt, erstreckt sich von dem zentralen Bereich des ersten Gebiets A zu dem zweiten Gebiet B.

Genauer gesagt, der Einströmungsbereich 51 ist eine Durchgangsbohrung, die in einem zentralen Bereich des oberen Elements 21 vorgesehen ist. Der Einströmungsbereich 51 führt zu einem Endbereich einer Versorgungsleitung 3. Der Strahlungsbereich 52, der äußere Rand 53 und der Ausströmungsbereich 54 sind durch Nuten gebildet, die auf Seite einer Vorderfläche eines unteren Elements 22 und eines hinteren Flächenbereichs des oberen Elements 21, der offene Bereiche der Nuten auf Seite der Vorderfläche schließt, gebildet. Der Ausströmungsbereich 37 führt zu einem Endbereich einer Auslassleitung 4.

In der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die gleichen Wirkungen wie diejenigen der ersten Ausführungsform zu erreichen. Genauer gesagt, Wärme, die in der Leitung 10 erzeugt wird, wird durch das Halteelement 20 direkt auf ein Kühlfluid in dem Kühlströmungskanal 50 übertragen. Folglich ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 zu verbessern.

Ferner erstreckt sich in der vorliegenden Ausführungsform der Kühlströmungskanal 50 von dem zentralen Bereich des ersten Gebiets A zu dem zweiten Gebiet B. Genauer gesagt, jeder geradlinige Teil, der radial von dem zentralen Bereich des Strahlungsbereichs 52 ausgeht, erstreckt sich von dem zentralen Bereich des ersten Gebiets A zu dem zweiten Gebiet B. Ferner wird Wärme effizient aufgefangen und die Temperatur im zentralen Bereich des ersten Gebiets A steigt an. Wenn aus diesem Grunde das Kühlfluid von der Seite des zentralen Bereichs des ersten Gebiets A aus zugeführt wird, ist es möglich, den zentralen Bereich des ersten Gebiets A zu kühlen, der mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Temperaturzunahme aufweist, während die Kühlkapazität des Kühlfluids hoch ist. Daher kann die Kühleffizienz für die Leitung 10 weiter verbessert werden. Der äußere Rand des ersten Gebiets A weist mit kleinerer Wahrscheinlichkeit eine Temperaturzunahme auf im Vergleich zu dem zentralen Bereich des ersten Gebiets A. Aus diesem Grunde kann der äußere Rand des ersten Gebiets A in ausreichender Weise gekühlt werden, selbst wenn das Kühlfluid verwendet wird, das durch den zentralen Bereich des ersten Gebiets A hindurchtritt.

Eine Zirkulationsrichtung des Kühlfluids kann in geeigneter Weise entsprechend einer Temperaturverteilung des Halteelements 20 geändert werden. Wenn beispielsweise der äußere Rand des ersten Gebiets A mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Temperaturzunahme im Vergleich zu dem zentralen Bereich des ersten Gebiets A aufgrund der Wicklungsweise etc., der Leitung 10 zeigt, kann das Kühlfluid von dem Ausströmungsbereich 54 zugeführt werden, und das Kühlfluid kann über den Einströmungsbereich 51 abgeführt werden.

[Vierte Ausführungsform]

Mit Verweis auf 7 und 8 wird nun eine Spuleneinrichtung 1C gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. In 7 ist die Darstellung der Abdeckung 7b weggelassen. Der Kühlströmungskanal 30 der ersten Ausführungsform liegt in dem zweiten Gebiet B so, dass das erste Gebiet A umschlossen wird. Jedoch ist der Kühlströmungskanal 60 der vorliegenden Ausführungsform jeweils in einem Teil zwischen benachbarten ersten Erstreckungsbereichen 11, einem Teil zwischen benachbarten zweiten Erstreckungsbereichen 12, einem Teil zwischen benachbarten dritten Erstreckungsbereichen 13 und einem Teil zwischen benachbarten vierten Erstreckungsbereichen 14 vorgesehen. Während die Leitung 10 der ersten Ausführungsform in der Nut 21a, die auf Seite der Vorderfläche des oberen Elements 21 offen ist, aufgenommen ist, ist ferner eine Leitung 10 der vorliegenden Ausführungsform mit einer Nut abgedeckt, die auf Seite einer hinteren Fläche eines oberen Elements 21 offen und auf Seite einer Vorderfläche eines unteren Elements 22 an einer Position, die der Nut zugewandt ist, offen ist. Aus diesem Grunde ist die Leitung 10 in einem Halteelement 20 eingebaut und liegt in dem Halteelement 20 nicht frei. Die Spuleneinrichtung 1C unterscheidet sich in diesem Punkt von der Spuleneinrichtung 1.

Der Kühlströmungskanal 60 ist in einer ebenen Spiralform im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des Halteelements 20 im Inneren des Halteelements 20 vorgesehen. Beispielsweise ist der Kühlströmungskanal 60 in einer im Wesentlichen rechteckigen Form gewickelt. Genauer gesagt, der Kühlströmungskanal 60 beinhaltet mehrere erste gerade Bereiche 61, mehrere zweite gerade Bereiche 62, mehrere dritte gerade Bereiche 63, mehrere vierte gerade Bereiche 64 und einen Ausströmungsbereich 65. Beispielsweise sind die ersten geraden Bereiche 61, die zweiten geraden Bereiche 62, die dritten geraden Bereiche 63 und die vierten geraden Bereiche 64 als gerade Leitungen ausgebildet und sind in jeweiligen Teilen eines Umfangs des Kühlströmungskanals 60 enthalten, indem sie in geordneter Folge zusammenhängend ausgebildet sind. Gebogene Bereiche, die im Wesentlichen mit rechten Winkeln gekrümmt sind, sind zwischen den ersten geraden Bereichen 61 und den zweiten geraden Bereichen 62, zwischen den zweiten geraden Bereichen 62 und den dritten geraden Bereichen 63 und zwischen den dritten geraden Bereichen 63 und den vierten geraden Bereichen 64 entsprechend vorgesehen. Die ersten geraden Bereiche 61 erstrecken sich zwischen den benachbarten dritten Erstreckungsbereichen 13, die zweiten geraden Bereiche 62 erstrecken sich zwischen den benachbarten zweiten Erstreckungsbereichen 12, die dritten geraden Bereiche 63 erstrecken sich zwischen den benachbarten ersten Erstreckungsbereichen 11 und die vierten geraden Bereiche 64 erstrecken sich zwischen den benachbarten vierten Erstreckungsbereichen 14.

Beispielsweise erstreckt sich ein erster gerader Bereich 61, der auf einer äußersten Seite angeordnet ist, in dem Halteelement 20 bis zu einer Stirnfläche der vierten Erstreckungsbereiche 14. Dieser erste gerade Bereich 61 führt zu einem Endbereich einer Versorgungsleitung 3. Ein dritter gerader Bereich 63, der auf einer innersten Seite liegt, führt zu dem Ausströmungsbereich 65. Der Ausströmungsbereich 65 erstreckt sich bis zu einem zentralen Bereich eines ersten Gebiets A in dem Halteelement 20. Der Ausströmungsbereich 65 führt zu einer Auslassleitung 4, die unter einem Basiselement 7a angeordnet ist, durch eine Bohrung 6a, die in einem zentralen Bereich eines magnetischen Elements 6 angeordnet ist, und durch eine Bohrung 7c, die in einem zentralen Bereich des Basiselements 7a liegt. Die ersten geraden Bereiche 61, die zweiten geraden Bereiche 62, die dritten geraden Bereiche 63, die vierten geraden Bereiche 64 und der Ausströmungsbereich 65 sind durch Nuten, die in dem unteren Element 22 vorgesehen sind und durch einen hinteren Flächenbereich des oberen Elements 21 gebildet, der offene Bereiche der Nuten auf Seite einer Vorderfläche verschließt.

In der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die gleichen Wirkungen wie diejenigen der ersten Ausführungsform zu erreichen. Genauer gesagt, Wärme, die in der Leitung 10 erzeugt wird, wird durch das Halteelement 20 direkt auf ein Kühlfluid in dem Kühlströmungskanal 60 übertragen. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 zu verbessern.

Ferner ist der Kühlströmungskanal 60 jeweils in dem Teil zwischen den benachbarten ersten Erstreckungsbereichen 11, dem Teil zwischen den benachbarten zweiten Erstreckungsbereichen 12, dem Teil zwischen den benachbarten dritten Erstreckungsbereichen 13 und dem Teil zwischen den benachbarten vierten Erstreckungsbereichen 14 vorgesehen. Selbst wenn der Kühlströmungskanal 60 nur in dem zweiten Gebiet B vorgesehen ist, ist es bei diesem Aufbau möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 weiter zu verbessern, da ein Abstand zwischen der Leitung 10 und dem Kühlströmungskanal 60 in dem ersten Gebiet A (eine Länge des Wärmeübertragungsweges) klein wird.

Der Kühlströmungskanal 60 kann in dem Teil zwischen den benachbarten ersten Erstreckungsbereichen 11 und/oder dem Teil zwischen den benachbarten zweiten Erstreckungsbereichen 12 und/oder dem Teil zwischen den benachbarten dritten Erstreckungsbereichen 13 und/oder dem Teil zwischen den benachbarten vierten Erstreckungsbereichen 14 vorgesehen sein.

[Fünfte Ausführungsform]

Mit Verweis auf 9 und 10 wird nun eine Spuleneinrichtung 1D gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. In 9 ist die Darstellung der Abdeckung 7b weggelassen. Der Kühlströmungskanal 30 der ersten Ausführungsform liegt in dem zweiten Gebiet B derart, dass das erste Gebiet A umschlossen wird. Jedoch ist ein Kühlströmungskanal 70 der vorliegenden Ausführungsform so vorgesehen, dass er eine Außenumfangsfläche 10a jeweils der Erstreckungsbereiche 11, 12, 13 und 14 umschließt. Ferner ist die Leitung 10 der ersten Ausführungsform in der Nut 21a enthalten, die in Richtung zu der Vorderfläche des oberen Elements 21 offen ist. Ein Halteelement 20 der vorliegenden Ausführungsform enthält ferner ein Zwischenelement 23 zwischen einem oberen Element 21 und einem unteren Element 22. Beispielsweise ist eine Leitung 10 durch Umspritzen in dem Zwischenelement 23 eingebaut. Anders ausgedrückt, die Leitung 10 ist in dem Halteelement 20 nicht freigelegt. Die Spuleneinrichtung 1D unterscheidet sich in diesem Punkt von der Spuleneinrichtung 1.

Der Kühlströmungskanal 70 liegt im Inneren des Halteelements 20. Insbesondere beinhaltet der Kühlströmungskanal 70 mehrere Einströmungsbereiche 71, die über der Leitung 10 liegen, mehrere Weiterleitungsbereiche 72, wovon jeder auf einer Seite der Leitung 10 angeordnet ist, und mehrere Ausströmungsbereiche 73, die unter der Leitung 10 liegen. Die Einströmungsbereiche 71, die Weiterleitungsbereiche 72 und die Ausströmungsbereiche 73 sind in geordneter Reihenfolge miteinander verbunden.

Die mehreren Einströmungsbereiche 71 erstrecken sich im Wesentlichen horizontal (Richtung X) in Form einer geraden Linie von einer Oberseite des ersten Erstreckungsbereichs 11 zu einer Oberseite des dritten Erstreckungsbereichs 13 und sind mit einem vorbestimmten Abstand entlang einer Erstreckungsrichtung (Richtung Y) des ersten Erstreckungsbereichs 11 und des dritten Erstreckungsbereichs 13 vorgesehen. Die mehreren Weiterleitungsbereiche 72 erstrecken sich im Wesentlichen vertikal (vertikale Richtung Z) von den Einströmungsbereichen 71 nach unten, indem sie zwischen benachbarten ersten Erstreckungsbereichen 11 und zwischen benachbarten dritten Erstreckungsbereichen 13 hindurch verlaufen. Die Ausströmungsbereiche 73 erstrecken sich im Wesentlichen horizontal (Richtung X) in Form einer geraden Linie von unterhalb des ersten Erstreckungsbereichs 11 des unteren vierten Erstreckungsbereichs, und sie sind mit einem vorbestimmten Abstand entlang der Erstreckungsrichtung (Richtung Y) des ersten Erstreckungsbereichs 11 und des dritten Erstreckungsbereichs 13 vorgesehen. Auf diese Weise sind entsprechende Außenumfangsflächen 10a der ersten Erstreckungsbereiche 11 und der dritten Erstreckungsbereiche 13 von den Einströmungsbereichen 71, den Weiterleitungsbereichen 72 und den Ausströmungsbereichen 73 umgeben.

Jeder der Einströmungsbereiche 71 ist durch eine geradlinige Rille bzw. Nut, die in dem oberen Element 21 vorgesehen ist, und einem Vorderflächenbereich des Zwischenelements 23 gebildet, der einen offenen Bereich der Nut auf Seite der hinteren Fläche verschließt. Die mehreren Weiterleitungsbereiche 72 entsprechen Durchgangsbohrungen mit einem vorbestimmten Durchmesser in der Dickenrichtung des Zwischenelements 23. Jeder der Ausströmungsbereiche 73 ist durch eine geradlinige Nut bzw. Rille, die auf dem unteren Element 22 vorgesehen ist, und einen hinteren Flächenbereich des Zwischenelements 23 gebildet, der einen offenen Bereich der Nut auf Seite der Vorderfläche verschließt.

Die mehreren Einströmungsbereiche 71 führen zu Endbereichen mehrerer Zweigdurchführungen 3a und die mehreren Ausströmungsbereiche 73 führen zu Endbereichen mehrerer Zweigdurchgänge 4a. Die Zweigdurchgänge 3a und 4a sind durch Durchführung durch ein Basiselement 7a zu dem Außenbereich eines Gehäuses 7 freigelegt. Die Zweigdurchgänge 3a führen zu einer Versorgungsleitung 3 über einen Verbinder 9 außen an dem Gehäuse 7, und die Zweigdurchgänge 4a führen über den Verbinder 9 an der Außenseite des Gehäuses 7 zu einer Auslassleitung 4.

In der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die gleichen Wirkungen wie diejenigen der ersten Ausführungsform zu erreichen. Insbesondere wird Wärme, die in der Leitung 10 erzeugt wird, durch das Halteelement 20 direkt auf ein Kühlfluid in dem Kühlströmungskanal 7 übertragen. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 zu verbessern.

Ferner ist der Kühlströmungskanal 70 so vorgesehen, dass er die Außenumfangsfläche 10a aller Erstreckungsbereiche 11 und 13 umschließt. Bei diesem Aufbau strömt das Kühlfluid um die Leitung 10 herum. Aus diesem Grunde wird die Wärme der Leitung 10 in Richtung eines Randbereichs der Leitung 10 verteilt. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 weiter zu verbessern.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der Kühlströmungskanal 70 so vorgesehen, dass er die Außenumfangsfläche 10a aller Erweiterungsbereiche 11 und 13 umschließt. Jedoch kann der Kühlströmungskanal 70 so vorgesehen sein, dass er die Außenumfangsflächen 10a aller Erstreckungsbereiche 11, 12, 13 und 14 umschließt. Alternativ kann der Kühlströmungskanal 70 so vorgesehen sein, dass er mindestens einen Erstreckungsbereich (ferner nur einen Teil des Erstreckungsbereichs) umschließt.

In der vorliegenden Ausführungsform ist angenommen, dass jeder der Weiterleitungsbereiche 72 einen vorbestimmten Durchmesser hat. Jedoch kann beispielsweise bei den entsprechenden Weiterleitungsbereichen 72 ein Weiterleitungsbereich 72, der näher an den Zweigdurchgängen 3a liegt, einen kleineren Durchmesser haben und ein Weiterleitungsbereich 72, der weiter weg von den Zweigdurchgängen 3a liegt, kann einen größeren Durchmesser aufweisen. Durch diesen Aufbau können die Durchflussraten des Kühlfluids, das in den jeweiligen Weiterleitungsbereichen 72 strömt, ausgeglichen werden. Daher ist es möglich, ein räumliches Variieren der Kühleffizienz für die Leitung 10 zu reduzieren.

Zuvor sind die erste bis fünfte Ausführungsform dieser Offenbarung beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt.

In der zweiten Ausführungsform (siehe 4) sind in dem zweiten Gebiet B die Kühlströmungskanäle 40 auf Seite des ersten Erstreckungsbereichs 11 und auf Seite des dritten Erstreckungsbereichs 13 vorgesehen. Jedoch kann beispielsweise, wie in 11A dargestellt ist, der Kühlströmungskanal 40 auf Seite des ersten Erstreckungsbereichs 11 zweifach parallel angeordnet sein, und der Kühlströmungskanal 40 auf Seite des dritten Erstreckungsbereichs 13 kann auch doppelt parallel angeordnet sein. Durch diesen Aufbau ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 weiter zu verbessern.

In der zweiten Ausführungsform beinhaltet der Kühlströmungskanal 40 den Einströmungsbereich 41, der auf einer Endseite des geraden Bereichs 42 angeordnet ist, und den Ausströmungsbereich 43, der auf der anderen Endseite des geraden Bereichs 42 liegt. Jedoch kann, wie beispielsweise in 11B dargestellt ist, der Einströmungsbereich 41 an einem zentralen Bereich des geraden Bereichs 42 vorgesehen sein, und es können zwei Ausströmungsbereiche 43 an jeweiligen Enden des geraden Bereichs 42 vorgesehen sein. Bei diesem Aufbau ist ein Abstand von dem Einstellungsbereich 41 zu dem Ausströmungsbereich 43 nur die Hälfte im Vergleich zum Falle der zweiten Ausführungsform. Daher kann das Kühlfluid im Bereich des Ausströmungsbereichs 43 eine hohe Kühlkapazität beibehalten.

Der Kühlströmungskanal 40 kann mehrere Strömungskanalbereiche mit unterschiedlichen Strömungskanaldurchmessern aufweisen. Insbesondere kann, wie in 11B dargestellt ist, ein Strömungskanaldurchmesser des geraden Bereichs 42 kleiner sein als ein Strömungskanaldurchmesser des Einströmungsbereichs 41. In einem Gebiet, in welchem die Temperatur des Halteelements 20 mit hoher Wahrscheinlichkeit ansteigt (ein Gebiet in der Nähe der Leitung 10), kann der Strömungskanaldurchmesser des geraden Bereichs 42 kleiner sein, um eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids zu erhöhen, wodurch die Kühleffizienz für die Leitung 10 verbessert wird. Andererseits kann in einem Gebiet, in welchem die Temperatur des Halteelements 20 selten ansteigt (ein Gebiet, das weit von der Leitung 10 entfernt ist), der Strömungskanaldurchmesser des Einströmungsbereichs 41 größer sein, um damit einen Druckverlust des Kühlströmungskanals 40 zu reduzieren, wodurch eine widerstandsarme Zirkulation des Kühlfluids gewährleistet ist.

Wie in 11C dargestellt ist, kann in dem Kühlströmungskanal 40 der 11B der gerade Bereich 42 doppelt und parallel angeordnet sein. Das heißt, zwei gerade Bereiche 42 können sich von einem Ausströmungsbereich 43 zu dem anderen Ausströmungsbereich 43 erstrecken. Der Einströmungsbereich 41 führt zu den beiden geraden Bereichen 42 an zentralen Bereichen der jeweiligen geraden Bereiche 42. Durch diesen Aufbau ist es möglich, die Kühleffizienz für die Leitung 10 weiter zu verbessern.

Zuvor sind nur Modifizierungen der zweiten Ausführungsform beschrieben. Jedoch sind die technischen Ideen davon nicht auf die zweite Ausführungsform beschränkt und könne auf andere zuvor beschriebene Ausführungsformen angewendet werden.

In der ersten und der zweiten Ausführungsform haben das obere Element 21 und das untere Element 22 eine Zwei-Schicht-Struktur. Jedoch weist beispielsweise das Halteelement 20 nur in dem zweiten Gebiet B gegebenenfalls eine Zweit-Schicht-Struktur auf. In diesem Falle ist beispielsweise das untere Element ein Element mit einem rechteckigen plattenförmigen Hauptteil und einem rechteckigen Vorsprung, der aus einem zentralen Bereich des Hauptteils hervorsteht. Das obere Element ist ein rechteckiges rahmenförmiges Element, das einen Seitenbereich des Vorsprungs umgibt.

In den vorhergehenden Ausführungsformen wird der Spulenbereich des umlaufenden bzw. ebenen Typs 2 verwendet. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, einen Elektromagnet-Spulenbereich zu verwenden, in welchem eine Leitung spiralförmig in dreidimensionaler räumlicher Weise gewickelt ist. In diesem Falle entspricht eine Form des Halteelements, das die Leitung hält, einer Form einer flachen quadratischen Röhre, einer Zylinderform, einer elliptischen Zylinderform und dergleichen.

In den vorhergehenden Ausführungsformen ist die Pumpe 5 vorgesehen, um eine Strömung des Kühlfluids zwangsweise hervorzurufen. Es kann jedoch ein Unterschied im Flüssigkeitsspiegel, und dergleichen, verwendet werden, und die Pumpe 5 ist gegebenenfalls nicht vorgesehen. Es kann eine spezielle Leistungsversorgungsleitung als eine Leistungsversorgung der Pumpe 5 verlegt sein, oder es kann Leistung mittels drahtloser Leistungsübertragung eingesetzt werden. Da die Pumpe 5 nur in Drehung versetzt werden muss, wenn Wärme erzeugt wird, d. h., während der Leistungszufuhr, ist es effizient, die Pumpe 5 entsprechend der Leistungseinspeisung anzutreiben bzw. anzusteuern.

In den vorhergehenden Ausführungsformen bilden die Versorgungsleitung 3, die Auslassleitung 4 und der Kühlströmungskanal, der in dem Halteelement vorgesehen ist, den Zirkulationsströmungskanal zum Umwälzen des Kühlfluids. Jedoch können die Versorgungsleitung 3, die Auslassleitung 4 und der Kühlströmungskanal einen Strömungskanal bilden, in welchem das Kühlfluid nicht umgewälzt wird. Der Kühlströmungskanal ist nicht auf die zuvor beschriebenen Bauweisen der jeweiligen Ausführungsformen beschränkt und kann einen beliebigen Aufbau aufweisen, sofern der Kühlströmungskanal in dem Halteelement vorgesehen ist.

Wenn eine Spuleneinrichtung, die in dem Fahrzeug montiert ist, gekühlt wird, kann ein Kühlmittel zum Kühlen eines Fahrzeugs (beispielsweise eines Motors) als das Kühlfluid verwendet werden. Wenn eine Spuleneinrichtung in einem Objekt montiert ist, das unter Wasser bewegbar ist und gekühlt wird, kann Wasser (Meerwasser) verwendet werden, das um das unter Wasser bewegbare Objekt herum vorhanden ist. Eine Temperatur kann bewusst durch eine Einstellung der Kühlkapazität entsprechend einer Fehljustierung und dergleichen zwischen Spuleneinrichtungen eingestellt werden, um damit nährungsweise eine Spulencharakteristik zu erreichen, die für die Leistungseinspeisung geeignet ist.

Es ist möglich, ein Peltier-Element mit zwei Metallplatten und einer Metallelektrode und einem Halbleiter, der dazwischen vorgesehen ist, bereitzustellen. In diesem Falle wird eine Metallplatte mit einem Kühlströmungskanal einer Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung in Kontakt gebracht. Anschließend wird Wärme aus einem Kühlfluid, das Wärme absorbiert, auf die eine Metallplatte übertragen. Die andere Metallplatte ist der Einwirkung der Umgebung ausgesetzt. Bei diesem Aufbau wird eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Metallplatten erzeugt, und es erfolgt eine Leistungserzeugung unter Nutzung des Seebeck-Effekts. Daher kann Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt werden und somit kann die Energie effizient genutzt werden.

In den vorhergehenden Ausführungsformen ist eine Beschreibung angegeben für einen Fall, in welchem die Spuleneinrichtung dieser Offenbarung auf das System zur drahtlosen Leistungsübertragung angewendet wird. Jedoch ist die Anmeldung nicht auf das System zur drahtlosen Leistungsübertragung beschränkt. Beispielsweise kann die Spuleneinrichtung dieser Offenbarung auf ein induktives Heizsystem oder ein Wirbelstromfehlererfassungssystem angewendet werden.

In den vorhergehenden Ausführungsformen ist eine Beschreibung für einen Fall angegeben, in welchem der Kühlströmungskanal von dem Gehäuse nach außen führt. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Kühlströmungskanal kann im Inneren des Gehäuses vorgesehen sein. Der Kühlströmungskanal kann so ausgebildet sein, dass das Kühlfluid im Inneren des Gehäuses umgewälzt wird. Beispielsweise kann jede Komponente, die in 1 dargestellt ist, im Inneren des Gehäuses vorgesehen sein.

[Sechste Ausführungsform]

Mit Verweis auf 12 wird ein System zur drahtlosen Leistungsübertragung (Spulensystem) 101 gemäß einer sechsten Ausführungsform beschrieben. Das System zur drahtlosen Leistungsübertragung 101 ist ein System zum Laden einer Batterie, die in einem Fahrzeug montiert ist, etwa in einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Fahrzeug, und dergleichen.

Wie in 12 dargestellt, weist das System zur drahtlosen Leistungsübertragung 101 einen Leistungsübertrager 103, der auf einer Bodenfläche montiert ist, und einen Leistungsempfänger 104 auf, der auf Seite eines Fahrzeugs 102 vorgesehen ist. Wenn das Fahrzeug 102, das sich über Grund bewegt, an einer vorbestimmten Position anhält (eine Position, an der eine elektromagnetische Kopplungsschaltung ausgebildet ist, die nachfolgend beschrieben ist), dann überträgt der Leistungsübertrager 103 drahtlos Leistung (Leistung zum Laden einer Batterie 109) zu dem Leistungsempfänger 104 des Fahrzeugs 102.

Der Leistungsübertrager 103 umfasst eine Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung und eine Leistungsversorgungseinheit 110, die mit der Spuleneinrichtung 105 verbunden ist. Die Spuleneinrichtung 105 ist auf der Bodenfläche montiert. Die Leistungsversorgungseinheit 110 umfasst eine externe Leistungsversorgung 111, eine Gleichrichterschaltung 112, eine Leistungsübertragungsschaltung 113 und eine Steuerung 114. Die externe Leistungsversorgung 111 ist eine Leistungsversorgung zur Zuführung von Leistung, die zur Erzeugung von Leistung erforderlich ist, die auf das Fahrzeug 102 zu übertragen ist. Beispielsweise ist die externe Leistungsversorgung 111 eine Leistungsversorgung, die eine Einphasen-AC-Leistung, etwa in einer kommerziellen AC-Leistungsversorgung, bereitstellt. Die externe Leistungsversorgung 111 ist nicht auf eine Einphasen-AC-Leistungsquelle beschränkt, und kann einer Leistungsversorgung entsprechen, die Drei-Phasen-AC-Leistung bereitstellt.

Die Gleichrichterschaltung 112 ist eine Schaltung, die AC-Leistung, die von der externen Leistungsversorgung 111 bereitgestellt wird, gleichrichtet und die gleichgerichtete Leistung in eine DC-Leistung bzw. Gleichspannungsleistung umwandelt. Die Gleichrichterschaltung 112 kann die Funktion einer Leistungsfaktorkorrektur (PFC) oder die Funktion einer Aufwärtswandlung/Abwärtswandlung haben. Es kann eine DC-Leistungsquelle bzw. Gleichstromleistungsquelle, etwa eine Brennstoffzelle, eine Solarzelle, und dergleichen, als die externe Leistungsversorgung 111 verwendet werden. In diesem Falle kann die Gleichrichterschaltung 112 weggelassen werden. Wenn ferner die externe Leistungsversorgung 111 der DC-Leistungsquelle entspricht, kann eine DC-Wandlerschaltung (DC/DC-Wandler bzw. Gleichspannungs/Gleichspannungs-Wandler) anstelle der Gleichrichterschaltung 112 vorgesehen werden.

Die Leistungsübertragungsschaltung 113 speist Leistung, die aus der Gleichrichterschaltung 112 zugeführt wird, in das Fahrzeug 102 über eine elektromagnetische Kopplungsschaltung ein, die durch die Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung und eine Spuleneinrichtung 106 auf Seite der Leistungsempfangsseite, die in dem Fahrzeug 102 vorgesehen ist, gebildet ist. Beispielsweise enthält die Leistungsübertragungsschaltung 113 eine Umrichter-Schaltung, um Gleichspannungsleistung aus der Gleichrichterschaltung 112 in eine AC-Leistung bzw. Wechselspannungsleistung mit einer höheren Frequenz als diejenige der AC-Leistung der externen Leistungsversorgung 111 (Hochfrequenzleistung) umzuwandeln, und sie überträgt die umgewandelte AC-Leistung zu der Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung. Auf diese Weise wird eine drahtlose Leistungsübertragung zwischen der Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung und der Spuleneinrichtung 106 auf Seite des Leistungsempfangs ausgeführt. Die Leistungsübertragungsschaltung 113 kann einen Resonanzkondensator aufweisen, der zusammen mit einem Spulenbereich 120 (siehe 13), der in der Spuleneinrichtung 105 auf einer Ausgangsseite der Umrichter-Schaltung enthalten ist, eine leistungsübertragungsseitige Resonanzschaltung bildet.

Beispielweise ist die Steuerung 114 eine elektronische Steuereinheit mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), und dergleichen. Die Steuerung 114 steuert die Leistungszufuhr aus der Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung zu der Spuleneinrichtung 106 auf Seite des Leistungsempfangs. Die Steuerung 114 steuert jede Schaltung (die Leistungsübertragungsschaltung 113, und dergleichen) der Leistungsversorgungseinheit 110 derart, dass die Größe der aus der Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung zu der Spuleneinrichtung 106 auf Seite des Leistungsempfangs zugeführte Leistung geeignet geändert wird. Wenn beispielsweise eine ungewöhnliche Abweichung in einer Schaltung auf Seite des Leistungsempfangs (in der Spuleneinrichtung 106 und/oder einer Leistungsempfangsschaltung 107 und/oder einer Ladeschaltung 108) oder in der Batterie 109 und dergleichen auftritt, dann kann die Steuerung 114 einen Steuervorgang so ausführen, dass die Leistungszufuhr aus der Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung zu der Spuleneinrichtung 106 auf Seite des Leistungsempfangs unterbrochen wird.

Ferner steuert die Steuerung 114 die Umrichterschaltung der Leistungsübertragungsschaltung 113 derart, dass eine Frequenz eines der Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung zugeführten Stroms zwischen einer ersten Frequenz für die drahtlose Leistungsübertragung und einer zweiten Frequenz, die niedriger als die erste Frequenz ist, umgeschaltet wird. Die erste Frequenz ist eine Frequenz zum geeigneten Ausführen einer drahtlosen Leistungsübertragung zwischen der Spuleneinrichtung 105 und der Spuleneinrichtung 106. Beispielsweise ist die erste Frequenz so festgelegt, dass gewisse Umstände, etwa gesetzliche Regelungen und dergleichen berücksichtigt sind. Beispielsweise liegt die erste Frequenz bei ungefähr 100 kHz. Die zweite Frequenz kann einer niedrigen Frequenz entsprechen, bei der das Magnetpulver effizient reagiert (sich besser in Bewegung versetzen lässt). Beispielsweise kann die zweite Frequenz einigen 10 Hz bis einigen kHz entsprechen. Die Steuerung 114 steuert die Leistungsübertragungsschaltung 113 derart, dass die Frequenz des der Spuleneinrichtung 105 zugeführten Stroms grundsätzlich auf die erste Frequenz während der drahtlosen Leistungsübertragung festgelegt wird, und die Frequenz wird auf die zweite Frequenz beispielsweise nur in einer vorbestimmten Zeitspanne zu einem vorbestimmten Zeitpunkt umgeschaltet. Beispielsweise entspricht die vorbestimmte Zeitspanne ungefähr einer Sekunde. Beispielsweise entspricht der vorbestimmte Zeitpunkt einer Zeit, an der die Spuleneinrichtung 105 eine vorbestimmte Temperatur erreicht.

Wenn sich die Spuleneinrichtung 105 und die Spuleneinrichtung 106 einander näheren, wird eine elektromagnetische Kopplungsschaltung gebildet, und der Spulenbereich 120 (siehe 13), der in der Spuleneinrichtung 105 enthalten ist, und ein Spulenbereich 140 (siehe 13), der in der Spuleneinrichtung 106 enthalten ist, werden dadurch nahe aneinander positioniert. Diese elektromagnetische Kopplungsschaltung bezeichnet eine Schaltung, in der die Spulenbereiche 120 und 140 elektrisch miteinander gekoppelt sind, so dass eine drahtlose Leistungsspeisung von dem Spulenbereich 120 auf Seite der Leistungsübertragung in den Spulenbereich 140 auf Seite des Leistungsempfangs erfolgt. Die elektromagnetische Kopplungsschaltung kann einer Schaltung entsprechen, die eine Leistungsspeisung unter Anwendung eines „elektromagnetischen Induktionsschemas“ ausführt, oder einer Schaltung entsprechen, die eine Leistungseinspeisung unter Anwendung eines „magnetischen Resonanzschemas“ ausführt.

Das Fahrzeug 102 weist den Leistungsempfänger 104 auf. Das Fahrzeug 102 enthält Komponenten, die für das Fahren erforderlich sind, etwa einen Elektromotor, einen Bediengriff, eine Bremse, und dergleichen. In 12 ist die Darstellung dieser Komponenten weggelassen. Der Leistungsempfänger 104 beinhaltet die Spuleneinrichtung 106, die Leistungsempfangsschaltung 107 und die Ladeschaltung 108. Die Spuleneinrichtung 106 empfängt Leistung (AC-Leistung bzw. Wechselspannungsleistung), die drahtlos aus der Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung zugeführt wird.

Die Leistungsempfangsschaltung 107 wandelt AC-Leistung aus der Spuleneinrichtung 106 in DC-Leistung bzw. Gleichspannungsleistung um und gibt die umgewandelte Leistung an die Ladeschaltung 108 aus. Die Leistungsempfangsschaltung 107 kann einen Resonanzkondensator aufweisen, der in einer leistungsempfangsseitigen Resonanzschaltung zusammen mit dem Spulenbereich 140 auf Seite des Leistungsempfangs enthalten ist. Die Kapazität des Resonanzkondensators der Leistungsempfangsschaltung 107 kann so festgelegt sein, dass eine Resonanzfrequenz der leistungsempfangsseitigen Resonanzschaltung gleich ist zu der Resonanzfrequenz der leistungsempfangsseitigen Resonanzschaltung.

Die Ladeschaltung 108 hat einen Eingangsanschluss, der mit einem Ausgangsanschluss der Leistungsempfangsschaltung 107 verbunden ist, und hat einen Ausgangsanschluss, der mit einem Eingangsanschluss der Batterie 109 verbunden ist, und sie wandelt Leistung (DC-Leistung) aus der Ladeschaltung 108 in eine gewünschte Leistung um, so dass die umgewandelte Leistung der Batterie 109 zugeführt wird. Die Batterie 109 ist eine wiederaufladbare Batterie (beispielsweise eine Sekundärbatterie, etwa Lithiumionenbatterie, eine Nickelhydridbatterie, und dergleichen), die in dem Fahrzeug 102 montiert ist, und sie liefert Leistung an einen Fahrelektromotor (nicht dargestellt), und dergleichen. Die Ladeschaltung 108 wird auf der Grundlage eines Leistungsempfangssteuerprogramms, das im Voraus erstellt ist, mittels einer Leistungsempfangssteuerung (nicht dargestellt) gesteuert.

Mit Verweis auf 13 und 14 werden als Nächstes die Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung und die Spuleneinrichtung 106 auf Seite des Leistungsempfangs beschrieben.

Die Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung ist auf der Bodenfläche montiert. Wie in 13 dargestellt, weist die Spuleneinrichtung 105 den Spulenbereich 120 mit flacher Plattenform, ein plattenförmiges magnetisches Element 115, auf welchem der Spulenbereich 120 angeordnet ist, ein Gehäuse 116, das den Spulenbereich 120 und das magnetische Element 115 aufnimmt, und ein Kühlmittel 130 auf, das in dem Gehäuse 116 angeordnet ist.

Der Spulenbereich 120 beinhaltet eine Leitung 121 und ein Halteelement 122, das die Leitung 121 hält. Beispielsweise hat das Halteelement 122 eine rechteckige flache Plattenform. Wie in 14 dargestellt, ist die Leitung 121 in einer ebenen Spiralform auf Seite einer Vorderfläche des Halteelements 122 aufgewickelt. Die Leitung 121 ist in einer im Wesentlichen rechteckigen Form gewickelt. Der Spulenbereich 120 entspricht einem Spulenbereich des umlaufenden Typs bzw. des ebenen bzw. planaren Typs. In dem Spulenbereich 120 des ebenen Typs kann die Leitung 121 in verschiedenen Formen gewickelt sein, etwa in rechteckiger Form, in Kreisform, in elliptischer Form und dergleichen, wenn die Betrachtung in Richtung einer Wicklungsachse (Mittelachse) L1 der gewickelten Leitung 121 erfolgt. Beispielweise ist ein Einzeldraht aus Kupfer oder Aluminium, ein Litzendraht, eine Stromschiene, und dergleichen als die Leitung 121 verwendet.

Die Leitung 121 kann dem Litzendraht entsprechen. Insbesondere ist es in dem System zur drahtlosen Leistungsübertragung möglich, dass ein Strom mit Hochfrequenz (beispielsweise von der Größenordnung kHz oder höher) zu der Spuleneinrichtung 105 fließt, um eine Ausweitung einer Leistungsübertragungsstrecke, eine Verbesserung der Übertragungseffizienz, und dergleichen zu erreichen. Im Allgemeinen gilt, dass wenn ein Strom, der durch die Leitung 121 fließt, Hochfrequenz hat, der Oberflächeneffekt bzw. Skin-Effekt, der in der Leitung 121 auftritt, zunimmt. Wenn der Oberflächeneffekt zunimmt, steigt der Widerstand in der Leitung 121 an und es steigen auch die Wärmeverluste an. Die Zunahme der Wärmeverluste führt zu einer Verringerung der Leistungseffizienz des gesamten Systems zur drahtlosen Leistungsübertragung 101 (beispielsweise ein Verhältnis der Eingangsleistung einer Batterie 109 auf Seite des Leistungsempfängers 104 zu einer Leistungsabgabe auf Seite des Leistungsübertragers 103). Der Litzendraht wird verwendet, um den Oberflächeneffekt zu reduzieren. Der Litzendraht wird durch Verdrillen mehrerer Leiterelemente, die zueinander isoliert sind, gebildet.

Die Leitung 121 weist mehrere geradlinige Erstreckungsbereiche 121a und zwei Ausgangsbereiche 121b auf. Jeder der mehreren Erstreckungsbereiche 121a ist in vier im Wesentlichen als Rechteck geformten Seiten enthalten, die jeweils den Umfang der Leitung 121 bilden. Ein gebogener Bereich, der im Wesentlichen mit rechtem Winkel gebogen ist, ist zwischen den jeweiligen Erstreckungsbereichen 121a vorgesehen. Die mehreren gradlinigen Erstreckungsbereiche 121a sind jeweils im Umfang der Leitung 121 enthalten, indem sie in geordneter Reihenfolge durch die gebogenen Bereiche miteinander verbunden sind. Benachbarte Erstreckungsbereiche 121a, die eine Seite auf gleicher Seite bilden, sind parallel zueinander und haben einen vorbestimmten Abstand. Einer der Ausgangsbereiche 121b erstreckt sich von einem abgewandten Ende eines Erstreckungsbereichs 121a, der auf einer innersten Seite angeordnet ist, zu einer Seite der hinteren Fläche des Halteelements 122 und verläuft zu einer Außenseite des Halteelements 122. Der andere der Ausgangsbereiche 121b erstreckt sich von einem abgewandte Ende eines Erstreckungsbereichs 121a, der auf einer äußersten Seite liegt, und verläuft zur Außenseite des Halteelements 122.

Wie zuvor beschrieben ist, hat beispielsweise das Halteelement 122 eine rechteckige Plattenform und hält die Leitung 121 auf der Seite der Vorderfläche. Die Vorderfläche des Halteelements 122 ist der Seite des Fahrzeugs 102 (der Spuleneinrichtung 106) zugewandt. Eine Nut bzw. Rille 122a zur Aufnahme der Leitung 121 ist auf dem Halteelement 122 vorgesehen. Die Nut 122a ist auf Seite der Vorderfläche des Halteelement 122 offen. Beispielsweise ist das Halteelement 122 aus einem nicht magnetischen und isolierenden Material (Polyphenylen-Sulfid-Harz oder dergleichen) hergestellt.

Das magnetische Element 115 führt und bündelt Feldlinien der magnetischen Kraft, die von dem Spulenbereich 120 erzeugt wird. Beispielsweise ist das magnetische Element 115 eine Ferritplatte oder dergleichen.

Das Gehäuse 116 hat beispielsweise eine Form eines flachen rechteckigen Parallelepipeds und beinhaltet ein flaches plattenförmiges Basiselement 117 und eine Abdeckung 118, die den Spulenbereich 120 abdeckt, wie in 13 dargestellt ist. Das Basiselement 117 gewährleistet die Festigkeit der Spuleneinrichtung 105 und verhindert, dass magnetischer Fluss aufgrund des Spulenbereichs 120 auf einer hinteren Seite des Basiselements 117 (eine Seite gegenüberliegend zu einer Seite der Abdeckung 118) austritt. Der Spulenbereich 120 ist auf dem Basiselement 117 angeordnet, wobei das magnetische Element 115 dazwischen liegt. Beispielsweise ist das Basiselement 117 aus einem nicht magnetischen und elektrisch leitenden Material (Kupfer, Aluminium, oder dergleichen) hergestellt. Die Abdeckung 118 hat eine Öffnung auf Seite des Basiselements 117 und eine Innenfläche der Abdeckung 118 ist an der Vorderfläche vorgesehen und einer Seitenfläche des Halteelements 122 zugewandet, ist aber davon beabstandet. Beispielsweise ist die Abdeckung 118 aus einem nicht magnetischen und isolierenden Material (Polyphenylen-Sulfid-Harz, oder dergleichen) hergestellt. Durch Verbinden eines Randbereichs des Basiselements 117 und eines Randbereichs der Öffnung der Abdeckung 118 wird ein Aufnahmeraum für den Spulenbereich 120 und das magnetische Element 115 gebildet.

Das Kühlmittel 130 hat Fließfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Insbesondere hat das Kühlmittel 130 eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft. Die im Vergleich zu Luft höhere Wärmeleitfähigkeit bedeutet, dass die Wärmeleitfähigkeit des Kühlmittels 130 höher ist als diejenige der Luft, wenn Wärmeleitfähigkeiten in einer Umgebung mit gleichem Druck und gleicher Temperatur gemessen werden. Das Kühlmittel 130 ist zwischen dem Gehäuse 116 und dem Spulenbereich 120 angeordnet. Genauer gesagt, das Kühlmittel 130 liegt im Inneren eines Gebiets, das von der Innenfläche der Abdeckung 118 und der Vorderfläche und der Seitenfläche des Halteelements 122 umschlossen ist. Beispielsweise ist das Kühlmittel 130 zwischen dem Gehäuse 116 und dem Spulenbereich 120 durch eine Bohrung (nicht dargestellt), die in der Abdeckung 118 vorgesehen ist, dicht eingeschlossen. Das Kühlmittel 130 ist zwischen dem Gehäuse 116 und dem Spulenbereich 120 mit der Fähigkeit eingeschlossen, dass es mit geringem Widerstand strömen kann. Das Kühlmittel 130 kann in dem gesamten Gebiet zwischen dem Gehäuse 116 und dem Spulenbereich 120 dicht eingeschlossen (eingefüllt) sein oder kann in einem Teil davon dicht eingeschlossen sein, sofern das widerstandsarme Strömen möglich ist.

Das Kühlmittel 130 enthält ein Kühlfluid 131 und Magnetpulver 132, das in dem Kühlfluid 131 verteilt ist. Beispielsweise kann das Kühlfluid 131 einem isolierenden Öl entsprechen. Das isolierende Öl hat eine äußerst geringe elektrische Leitfähigkeit und es ist daher möglich, nachteilige Einflüsse auf die Leitung 121 zu reduzieren. Das Kühlfluid 131 ist nicht darauf beschränkt und kann einem Fluid entsprechen, das Fließfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit hat. Beispielsweise kann das Kühlfluid 131 einer Flüssigkeit, etwa Wasser, flüssigem Ammoniak, oder dergleichen, oder einem Gas, etwa Ammoniak, Methan und dergleichen entsprechen. Wenn das Kühlfluid 131 eine Substanz, etwa Wasser ist, das Elektrizität leitet, ist beispielsweise die Leitung 121 mit einem Isolator beschichtet. Wenn eine Flüssigkeit als das Kühlfluid 131 verwendet wird, ist die Spuleneinrichtung 105 sehr gut gegen Stoßaufnahme von außen geschützt, und Ausdehnung und Kontraktion aufgrund einer Änderung des Außendrucks werden im Vergleich zu Gas unterdrückt.

Das Magnetpulver 132 ist ein Pulver, das magnetisch bzw. magnetisierbar ist. Beispielsweise entspricht ein „Pulver“ einer Massenteilchen mit einem Durchmesser von mehreren nm bis mehrere hundert µm, und kann „Teilchen“ oder „Körnern“ entsprechen. Die Wärmeleitfähigkeit des Magnetpulvers 132 kann höher oder niedriger oder gleich der Wärmeleitfähigkeit des Kühlfluids 131 sein. Das Magnetpulver 132 enthält einen Hauptbestandteil 132a und eine Außenschicht 132b, das eine Außenumfangsfläche des Hauptbestandteils 132a bedeckt. Beispielsweise kann ein Material, etwa ein Ferrit, als das Hauptbestandteil 132a verwendet werden. Die Außenschicht 132b ist eine Schicht, die einer Oberflächenbehandlung unterzogen ist, die die Affinität zu dem Kühlfluid 131 verringert. Anders ausgedrückt, das Magnetpulver 132 ist mit einer Oberflächenbehandlung behandelt, die die Affinität zu dem Kühlfluid 131 reduziert. Wenn Öl (isolierendes Öl) als das Kühlfluid 131 verwendet wird, dann ist das Magnetpulver 132 mit einer Oberflächenbehandlung behandelt, die ein hydrophiles Verhalten hervorruft. Wenn Wasser als das Kühlfluid 131 verwendet wird, dann ist das Magnetpulver 132 mit einer Oberflächenbehandlung behandelt, das hydrophobes Verhalten hervorruft.

Wie zuvor beschrieben ist, ist die Spuleneinrichtung 106 auf Seite des Leistungsempfangs in dem Fahrzeug 102 vorgesehen. Die Spuleneinrichtung 106 hat den gleichen Aufbau wie die Spuleneinrichtung 105. Das heißt, die Spuleneinrichtung 106 weist den Spulenbereich 140 mit flacher Plattenform, ein flaches plattenförmiges magnetisches Element 161, auf welchem der Spulenbereich 140 angeordnet ist, ein Gehäuse 162, das den Spulenbereich 140 und das magnetische Element 161 aufnimmt, und ein Kühlmittel 150 auf, das im Inneren des Gehäuses 160 angeordnet ist.

Der Spulenbereich 140 weist eine Leitung 141 und ein Halteelement 142 auf, das die Leitung 141 auf Seite einer Vorderfläche hält. Beispielsweise hat das Halteelement 142 eine rechteckige flache Plattenform, und eine Vorderfläche des Halteelements 142 ist der Seite der Spuleneinrichtung 105 zugewandt. Die Leitung 141 ist in ebener Spiralform auf Seite der Vorderfläche des Halteelements 142 gewickelt. Beispielsweise hat das Gehäuse 116 die Form eines flachen rechteckigen Parallelepipeds und weist ein flaches plattenförmiges Basiselement 163 und eine Abdeckung 164, die den Spulenbereich 140 bedeckt, auf. Das Kühlmittel 150 enthält ein Kühlfluid 151 und ein Magnetpulver 152, das in dem Kühlfluid 151 verteilt ist. Das Kühlmittel 150 (d. h., das Kühlfluid 151 und das Magnetpulver 152) kann den gleichen Aufbau haben wie das Kühlmittel 130 oder kann sich im Aufbau davon unterscheiden. Eine weitere detaillierte Beschreibung jeder Komponente stimmt teilweise mit der Beschreibung jeder Komponente der Spuleneinrichtung 105 überein und wird daher weggelassen.

In dem System zur drahtlosen Leistungsübertragung 101, das in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut ist, wird, wenn ein Strom durch die Leitung 131 der Spuleneinrichtung 105 aufgrund der Leistungsversorgungseinheit 110 fließt, Wärme in der Leitung 121 durch den elektrischen Widerstand der Leitung 121 erzeugt. Die in der Leitung 121 erzeugte Wärme wird auf das Halteelement 122 übertragen und wird anschließend über das Kühlmittel 131 in den Außenbereich des Gehäuses 116 abgegeben bzw. abgestrahlt.

Wenn ein Strom durch die Leitung 121 fließt, wird ein magnetischer Fluss im Spulenbereich 120 erzeugt. Der magnetische Fluss in dem Spulenbereich 120 erstreckt sich von einem Magnetpol des Spulenbereichs 120, der um die Wicklungsachse L1 herum vorhanden ist, zu einem Magnetpol des Spulenbereichs 140, der um eine Wicklungsachse L2 herum vorhanden ist, und erzeugt eine Verbindung zu dem Spulenbereich 140 der Spuleneinrichtung 106. Auf diese Weise sind die Spulenbereiche 120 und 140 elektromagnetisch miteinander gekoppelt. In diesem Falle fließt ein Strom (beispielsweise ein induzierter Strom) durch die Leitung 141 des Spulenbereichs 140. Eine Phase des Stroms, der durch den Spulenbereich 120 der Spuleneinrichtung 105 fließt, und eine Phase des Stroms, der durch den Spulenbereich 140 der Spuleneinrichtung 106 fließt, können verschieden voneinander sein. Wenn ein Strom durch die Leitung 141 fließt, wird in der Leitung 141 Wärme erzeugt. Die in der Leitung 141 erzeugte Wärme wird auf das Halteelement 142 übertragen und wird anschließend in den Außenbereich des Gehäuses 162 über das Kühlmittel 150 abgeführt.

Wie zuvor beschrieben ist, sind die Spuleneinrichtungen 105 und 106 im Inneren der Gehäuse 116 und 162 angeordnet und enthalten Kühlmittel 130 und 150, die Fließfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit haben. Wenn Ströme durch die Spulenbereiche 120 und 140 der Spuleneinrichtungen 105 und 106 fließen (insbesondere in den Leitungen 121 und 141), wird Wärme in den Spulenbereichen 120 und 140 erzeugt. Die in den Spulenbereichen 120 und 140 erzeugte Wärme wird in den Außenbereich der Gehäuse 116 und 162 über die Kühlmittel 130 und 150 abgeführt. Daher kann die Kühleffizienz der Spulenbereiche 120 und 140 (insbesondere für die Leitungen 121 und 141) verbessert werden.

Die Kühlmittel 130 und 150 besitzen Fließfähigkeit. Beispielsweise unterscheiden sich die Kühlmittel 130 und 150 von einem wärmeleitenden isolierendem Harz, und dergleichen, das auf einer Oberfläche innerhalb des Gehäuses als Schicht aufgetragen ist und keine Fließfähigkeit hat. Wenn Wärme in den Leitungen 121 und 141 erzeugt wird, werden die Kühlmittel 130 und 150 erwärmt. In diesem Falle werden die Kühlmittel 130 und 150 innerhalb der Gehäuse 116 und 162 aufgrund der natürlichen Konvektion, die durch eine Temperaturdifferenz hervorgerufen wird, in Bewegung versetzt. Auf diese Weise bleiben die erwärmten Kühlmittel 130 und 150 nicht auf entsprechenden Seiten, die nahe an den Spulenbereichen 120 und 140 liegen, und die nicht erwärmten Kühlmittel 130 und 150 strömen sich zu den Orten, die nahe an den Spulenbereichen 120 und 140 liegen. Als Folge davon kann die Kühleffizienz der Spulenbereiche 120 und 140 verbessert werden.

Die Kühlmittel 130 und 150 enthalten die Kühlfluide 131 und 151 und die Magnetpulver 132 und 152, die entsprechend in den Kühlfluiden 131 und 151 verteilt sind. Die Wärmeleitfähigkeiten der Magnetpulver 132 und 152 können in einigen Fällen höher sein als die Wärmeleitfähigkeiten der Kühlfluide 131 und 151. Dadurch, dass die Kühlmittel 130 und 150 derartige Magnetpulver 132 und 152 enthalten, werden die Wärmeleitfähigkeiten der Kühlmittel 130 und 150 verbessert. Daher kann die Kühleffizienz der Spulenbereiche 120 und 140 weiter verbessert werden.

Das Magnetpulver 132 der Spuleneinrichtung 105 wird durch den Magnetpol des Spulenbereichs 120, der um die Wicklungsachse L1 herum vorhanden ist, während des drahtlosen Leistungsübertrags angezogen und wird auf einer Bahn des magnetischen Flusses zwischen den Spulenbereichen 120 und 140 geführt. In ähnlicher Weise wird das Magnetpulver 152 der Spuleneinrichtung 106 durch den Magnetpol des Spulenbereichs 140, der um die Wicklungsachse L2 herum vorhanden ist, während des drahtlosen Leistungsübertrags angezogen und wird auf der Bahn des magnetischen Flusses zwischen den Spulenbereichen 120 und 140 geführt. Dadurch, dass die Magnetpulver 132 und 152 auf der Bahn des magnetischen Flusses angeordnet werden, kann der Umlauf des magnetischen Flusses entsprechend verkürzt werden. Aus diesem Grunde besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass der magnetische Fluss aus dem Spulenbereich 120 eine Verbindung mit dem Spulenbereich 140 herstellt. Das heißt, ein Kopplungskoeffizient zwischen den Spulenbereichen 120 und 140 kann erhöht werden. Folglich kann das Leistungsübertragungsverhalten verbessert werden.

Die Magnetpulver 132 und 152 sind einer Oberflächenbehandlung unterworfen, um die Affinität zwischen den Magnetpulvern 132 und 152 und den Kühlfluiden 131 und 151 zu verringern. Durch diesen Aufbau wird eine Verklumpung des Magnetpulvers 132 und eine Verklumpung des Magnetpulvers 152 reduziert, und Wirbelströme treten mit geringerer Wahrscheinlichkeit in den Magnetpulvern 132 und 152 auf. Folglich wird die Wärmeerzeugung durch die Magnetpulver 132 und 152 reduziert.

Wenn ein Strom jeweils durch die Spulenbereiche 120 und 140 der entsprechenden Spuleneinrichtungen 105 und 160 fließt, wird ein Magnetfeld jeweils durch die Spuleneinrichtungen 105 und 106 erzeugt, und es wird eine magnetische Kraft jeweils in den Magnetpulvern 132 und 152, die in einem Gradienten des Magnetfeldes vorhanden sind, erzeugt. In dem System zur drahtlosen Leistungsübertragung 101 unterscheiden sich die Phasen der Ströme, die durch die Spulenbereiche 120 und 140 fließen, oder die Richtungen und Beträge der Gradienten der Magnetfelder, die durch diese Ströme hervorgerufen werden, unterscheiden sich voneinander, so dass eine Differenz zwischen magnetischen Kräften, die auf die Magnetpulver 132 und 152 einwirken, auftritt, und es wird ein Gradient des Magnetfeldes zwischen den jeweiligen Spuleneinrichtungen 105 und 106 erzeugt. Eine Richtung des magnetischen Gradienten wird zwischen den jeweiligen Spuleneinrichtungen 105 und 106 entsprechend einer Periode eines Stroms (Wechselstrom), der jeweils durch die Leitungen 121 und 141 fließt, ständig umgekehrt. Da die Magnetpulver 132 und 152 durch die Spuleneinrichtungen 105 und 106 entsprechend auf Seite der höheren Magnetkraft angezogen werden, werden Richtungen, in die die Magnetpulver 132 und 152 angezogen werden, entsprechend der Periode des Stroms ständig umgekehrt. Aus diesem Grunde ändern sich die Bewegungsrichtungen der Magnetpulverbestandteile 132 und 152. Beispielsweise können die Magnetpulver 132 und 152 schwingen. Die Kühlmittel 130 und 150 werden durch die Bewegung der Magnetpulver 132 und 152 in Bewegung versetzt bzw. gemischt. Auf diese Weise bleiben die erwärmten Bereiche der Kühlmittel 30 und 150 nicht an Orten, die in der Nähe der Spulenbereiche 120 und 140 liegen, und die nicht erwärmten Bereiche der Kühlmittel 130 und 150 bewegen sich zu den Stellen, die in der Nähe des Halteelements liegen. Daher kann die Kühleffizienz der Spulenbereiche 120 und 140 verbessert werden.

Das System zur drahtlosen Leistungsübertragung 101 weist die Leistungsversorgungseinheit 110 auf, die in der Lage ist, die Frequenz des Stroms, der der Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung zugeführt wird, zwischen der ersten Frequenz für den drahtlosen Leistungsübertrag und der zweiten Frequenz, die niedriger als die erste Frequenz ist, umzuschalten. Wenn der Strom mit der zweiten Frequenz der Spuleneinrichtung 105 zugeleitet wird, wird ein Zeitpunkt, an welchem eine Richtung des magnetischen Gradienten umgekehrt wird, der zwischen den jeweiligen Spuleneinrichtungen 105 und 106 erzeugt wird, verzögert im Vergleich zu dem Falle, in welchem der Strom mit der ersten Frequenz der Spuleneinrichtung 105 zugeleitet wird, und ein Zeitpunkt, an welchem die Richtungen umgekehrt werden, in denen die Magnetpulver 132 und 150 eine Anziehung erfahren, wird verzögert. Anders ausgedrückt, Bewegungsstrecken der Magnetpulverteilchen 132 und 152 werden durch Umschalten der Frequenz des Stroms auf die zweite Frequenz im Vergleich zu dem Fall der ersten Frequenz vergrößert. Durch diese Maßnahme vergrößern sich die Bewegungsstrecken der Kühlfluide 131 und 151 und somit werden die Kühlmittel 130 und 150 weiter in Bewegung versetzt bzw. vermischt. Daher kann die Kühleffizienz der Kühlbereiche 120 und 140 verbessert werden.

Es wird nun eine Beschreibung angegeben für den Fall, in welchem eine Fehljustierung bei den Spuleneinrichtungen 105 und 106 auftritt. Wie in 15 gezeigt ist, bezeichnet ein Fall, in welchem die Fehljustierung für die Spuleneinrichtungen 105 und 106 auftritt, einen Fall, in welchem die Spuleneinrichtungen 105 und106 in einer Richtung senkrecht zu den Wicklungsachsen L1 und L2 zueinander verschoben sind. Teile der Spuleneinrichtungen 105 und 106 überlappen miteinander, wenn die Betrachtung aus Richtungen der Wicklungsachsen L1 und L2 aus erfolgt. In diesem Falle erstreckt sich der magnetische Fluss aus dem Spulenbereich 120 von dem Magnetpol des Spulenbereichs 120, der um die Wicklungsachse L1 herum vorhanden ist, in Richtung zu dem Magnetpol des Spulenbereichs 140, der um die Wicklungsachse L2 herum vorhanden ist, und stellt eine Verbindung mit dem Spulenbereich 140 der Spuleneinrichtung 106 her. Jedoch wird der Weg des magnetischen Flusses zwischen den Spulenbereichen 120 und 140 länger im Vergleich zu dem Fall, in welchem keine Fehljustierung für die Spuleneinrichtungen 105 und 106 auftritt.

Wenn ein Strom jeweils durch die Leitungen 121 und 141 der entsprechenden Spuleneinrichtungen 105 und 106 fließt, wird jeweils von den Spuleneinrichtungen 105 und 106 ein Magnetfeld erzeugt, und es wird eine magnetische Kraft in jeweils den Magnetpulvern 132 und 152, die in einem Gradienten des magnetischen Feldes liegen, erzeugt. Bei dem System zur drahtlosen Leistungsübertragung 101 sind die Phasen der Ströme, die durch die Spulenbereiche 120 und 140 fließen, unterschiedlich zueinander, oder die Richtungen und Beträge der Gradienten der Magnetfelder, die von diesen Strömen hervorgerufen werden, sind unterschiedlich zueinander, so dass eine Differenz zwischen Magnetkräften, die auf die Magnetpulver 132 und 152 wirken, auftritt, und es wird ein Gradient des Magnetfelds zwischen den jeweiligen Spuleneinrichtungen 105 und 106 erzeugt. In der Spuleneinrichtung 105 nimmt in einer Richtung senkrecht zu der Wicklungsachse L1 die magnetische Kraft in Richtung zu der Spuleneinrichtung 106 zu, und die magnetische Kraft in Richtung zu einer Seite, die weiter von der Spuleneinrichtung 106 entfernt ist, nimmt ab. In der Spuleneinrichtung 106 steigt in einer Richtung, die senkrecht zu der Wicklungsachse L2 steht, die magnetische Kraft in Richtung zu der Spuleneinrichtung 105 an, und die magnetische Kraft in Richtung zu einer Seite, die weiter von der Spuleneinrichtung 105 entfernt ist, nimmt ab. Folglich bewegt sich das Magnetpulver 132 der Spuleneinrichtung 105 in Richtung zur Seite der Spuleneinrichtung 106 einschließlich des Kanals des magnetischen Flusses, und das Magnetpulver 152 der Spuleneinrichtung 106 mit dem Kanal des magnetischen Flusses bewegt sich in Richtung zu der Seite der Spuleneinrichtung 105. Dadurch, dass die Magnetpulver 132 und 152 in dem Kanal des magnetischen Flusses angeordnet sind, wird der Weg bzw. Kanal des magnetischen Flusses entsprechend verkürzt. Das heißt, eine Weglänge des magnetischen Flusses von dem Spulenbereich 120 ist um ein Gebiet kürzer, in welchem das Magnetpulver 132 vorhanden ist, und ist um ein Gebiet kürzer, in welchem das Magnetpulver 152 vorhanden ist. Auf diese Weise steigt aufgrund des Vorhandenseins der Magnetpulver 132 und 152 die Wahrscheinlichkeit, dass der magnetische Fluss aus dem Spulenbereich 120 an den Spulenbereich 140 koppelt. Anders ausgedrückt, ein Abnahme des Kopplungskoeffizienten zwischen den Spulenbereichen 120 und 140 wird reduziert. Folglich ist es möglich, eine Abnahme des Leistungsübertragungsverhaltens zu unterdrücken.

[Siebte Ausführungsform]

Mit Verweis auf 16 und 17 wird eine Spuleneinrichtung 105A gemäß einer siebten Ausführungsform beschrieben. Wie in 16 und 17 dargestellt ist, kann die Spuleneinrichtung 105A ferner ein Begrenzungselement 171 aufweisen, das eine Wicklungsachse L1 eines Leiters 121 umgibt, so dass Durchgang eines Kühlfluids 131 möglich ist, der Durchgang eines Magnetpulvers 132 jedoch beschränkt wird.

Das Begrenzungselement 171 ist zwischen einer Oberfläche eines Halteelements 122 und einer Innenfläche einer Abdeckung 118 angeordnet. Wie in 17 gezeigt, ist das Begrenzungselement 171 ein im Wesentlichen rechteckiges Ringelement. Das Begrenzungselement 171 erstreckt sich um vier Erstreckungsbereiche 121a, die einen äußersten Umfang bilden, so dass die gewickelte Leitung 121 umschlossen wird, wenn die Betrachtung in einer Richtung der Wicklungsachse L1 erfolgt. Beispielsweise wird ein Filter, und dergleichen, als das Begrenzungselement 171 verwendet. Das Magnetpulver 132 ist außerhalb des Begrenzungselements 171 vorhanden. Das Begrenzungselement 171 grenzt die Bewegungsmöglichkeit des Magnetpulvers 132 auf die Seite der Wicklungsachse L1 mittels einer Öffnung eines Loches des Filters ein, indem diese Öffnung kleiner ist als eine Größe des Magnetpulvers bzw. der Magnetpulverteilchen 132. Das Begrenzungselement 171 ermöglicht den Durchgang des Kühlfluids 131 durch die Öffnung der Bohrung des Filters, indem diese Öffnung größer als eine Teilchengröße des Kühlfluids 131 ist.

Auf diese Weise kann das Magnetpulver 132 von einem Magnetpol, der um die Wicklungsachse L1 der gewickelten Leitung 121 herum vorhanden ist, wegbewegt werden. Aus diesem Grunde ist es möglich, zu verhindern, dass der von einem Magnetpol der Spuleneinrichtung 105A erzeugte magnetische Fluss zu dem anderen Magnetpol der Spuleneinrichtung 105A zurückläuft, ohne dass er durch eine Spuleneinrichtung 106 (sogenannter selbst-rückkehrender magnetischer Fluss) aufgrund eines Einflusses des Magnetpulvers 132 verläuft. Aus diesem Grunde besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass der magnetische Fluss aus einem Spulenbereich 120 der Spuleneinrichtung 105A an einen Spulenbereich 140 der Spuleneinrichtung 106 koppelt. Das heißt, es ist möglich, einen Kopplungskoeffizienten zwischen den Spulenbereichen 120 und 140 zu erhöhen. Folglich ist es möglich, das Leistungsübertragungsverhalten zu verbessern.

Selbst wenn angenommen wird, dass das Begrenzungselement 171 sich um vier Erstreckungsbereiche 121a, die den äußersten Umfang bilden, herum erstreckt, so dass die gewickelte Leitung 121 bei Betrachtung in Richtung der Wicklungsachse L1 umschlossen wird, so kann das Begrenzungselement 171 weiterhin auf Seite der Wicklungsachse L1 angeordnet sein, wenn der selbst-rückkehrende Anteil des magnetischen Flusses innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt. Das Begrenzungselement 171 kann nahe an einem Teil um einen Randbereich des Halteelements 122 herum angeordnet sein, um in zuverlässigerer Weise den selbst-rückkehrenden Anteil des magnetischen Flusses zu reduzieren.

Es sind zuvor die sechste und die siebte Ausführungsform dieser Offenbarung beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt.

Obwohl die Kühlmittel 130 und 150 zwischen dem Gehäuse 116 und dem Spulenbereich 120 und zwischen dem Gehäuse 162 und dem Spulenbereich 140 in der vorhergehenden sechsten und siebten Ausführungsform angeordnet sind, ist dies ein Beispiel, und die Kühlmittel 130 und 150 können an beliebigen Position innerhalb der Gehäuse 116 und 162 angeordnet sein. Wie beispielsweise in 18A dargestellt ist, kann das Kühlmittel im Inneren eines Halteelements 123 des Spulenbereichs 120 vorgesehen sein. Das Halteelement 123 weist eine Rille bzw. eine Nut 123a auf, die auf einer Oberflächenseite des Halteelements 123 offen ist. Die Leitung 121 und ein Rohr 181 mit isolierender Eigenschaft sind so miteinander in Kontakt, dass sie in einer Tiefenrichtung der Nut 123a zueinander benachbart sind und in der Nut 123a aufgenommen sind. Das Kühlmittel 130 ist in dem Rohr 181 enthalten. Durch diesen Aufbau wird Wärme, die in der Leitung 121 erzeugt wird, rasch über das Rohr 181 auf das Kühlmittel 130 übertragen. Daher kann die Kühleffizienz des Spulenbereichs 120 weiter verbessert werden. Wenn die Leitung 121 mit einem Isolator ummantelt ist, muss das Rohr 181 keine isolierende Eigenschaft besitzen.

Wie in 18B gezeigt, kann das Kühlmittel 130 im Inneren eines Halteelements 124 des Spulenbereichs 120 vorgesehen sein. Das Halteelement 124 weist eine Nut 124a auf, die auf Seite der Oberfläche des Halteelements 124 offen ist. Die Leitung 121 und ein Rohr 181 mit isolierender Eigenschaft sind so miteinander in Kontakt, dass sie benachbart zueinander in einer Richtung parallel zu einer Oberfläche des Halteelements 124 liegen und in der Nut 124a aufgenommen sind. Das Kühlmittel 130 ist in dem Rohr 181 enthalten. Durch diese Aufbau kann Wärme, die in der Leitung 121 erzeugt wird, über das Rohr 181 rasch auf das Kühlmittel 130 übertragen werden. Dadurch kann die Kühleffizienz des Spulenbereichs 120 weiter verbessert werden. Wenn die Leitung 121 mit einem Isolator ummantelt ist, muss das Rohr 181 keine isolierende Eigenschaft besitzen.

Das Kühlmittel 130 kann im Inneren des magnetischen Elements 115 angeordnet sein. Wenn in diesem Falle Wärme in der Leitung 121 erzeugt wird, wird diese über das Halteelement 122 und das magnetische Element 115 auf das Kühlmittel 130 übertragen. Wärme aus der Leitung 121 wird nicht direkt auf das Kühlmittel 130 übertragen. Jedoch ist keine Luft oder es ist kaum Luft in einem Wärmeübertragungsweg vorhanden. Daher kann die Kühleffizienz des Spulenbereichs 120 verbessert werden. Die Leitung 121 kann hohl sein und das Kühlmittel 130 kann im Inneren der Leitung 121 vorhanden sein.

In der vorhergehenden sechsten und siebten Ausführungsform wird angenommen, dass die Phase des durch den Spulenbereich 120 der Spuleneinrichtung 105 fließenden Stroms unterschiedlich zu der Phase des durch den Spulenbereich 140 der Spuleneinrichtung 106 fließenden Stroms sein kann. Jedoch können sich die Phase und/oder die Amplitude zwischen dem durch den Spulenbereich 120 fließenden Strom und dem durch den Spulenbereich 140 fließenden Strom unterscheiden. In diesem Falle wird ähnlich zu der vorhergehenden Beschreibung ein magnetischer Gradient zwischen den entsprechenden Spuleneinrichtungen 105 und 106 erzeugt, und somit ändern sich Bewegungsrichtungen der Magnetpulver 132 und 152. Als Folge davon können die Kühlmittel 130 und 150 gemischt werden. Daher ist es möglich, die Kühleffizienz der Spulenbereiche 120 und 140 zu verbessern.

In der vorhergehenden sechsten und siebten Ausführungsform ist angenommen, dass die Spuleneinrichtungen 105 und 106 den gleichen Aufbau besitzen. Jedoch kann ein Aufbau gemäß dieser Offenbarung beispielsweise lediglich auf die Spuleneinrichtung 105 oder lediglich auf die Spuleneinrichtung 106 angewendet werden. Wenn beispielsweise das Kühlmittel 130 nur in der Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung vorgesehen ist, ist es dennoch möglich, die Kühleffizienz des Spulenbereichs 120 auf Seite der Leistungsübertragung zu verbessern. Wenn das Kühlmittel 150 nur in der Spuleneinrichtung 106 auf Seite des Leistungsempfangs vorgesehen ist, ist es möglich, die Kühleffizienz des Spulenbereichs 140 auf Seite des Leistungsempfangs zu verbessern. Wenn ein Kühlmittel mit Magnetpulver (das Magnetpulver 132 oder das Magnetpulver 152) in einer der Spuleneinrichtungen 105 und 106 vorgesehen ist, ändert sich eine Bewegungsrichtung des Magnetpulvers in einer der Spuleneinrichtungen in Reaktion auf eine Umkehr eines Magnetfeldgradienten. Wenn ferner eine Frequenz eines der Spuleneinrichtung 105 zugeführten Stromes zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz umgeschaltet wird, nimmt eine Bewegungsstrecke des Magnetpulvers in einer der Spuleneinrichtungen zu. Aufgrund des Auftretens dieser Wirkungen ist es möglich, die Kühleffizienz des Spulenbereichs in einer der Spuleneinrichtungen weiter zu verbessern. Das Begrenzungselement, das den Durchgang des Magnetpulvers beschränkt, ist gegebenenfalls nur in der Spuleneinrichtung auf Seite des Leistungsempfangs oder in beiden Spuleneinrichtung auf Seite der Leistungsübertragung und auf Seite des Leistungsempfangs vorgesehen.

In der vorhergehenden sechsten und siebten Ausführungsform sind die Spulenbereiche 120 und 140 des umlaufenden Typs bzw. planaren Typs verwendet. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, einen Elektromagnet-Spulenbereich zu verwenden, in welchem eine Leitung spiralförmig in dreidimensional räumlicher Weise gewickelt ist. In diesem Falle kann die Form des Halteelements, das die Leitung hält, einer flachen quadratischen Rohrform, einer zylindrischen Form, einer elliptischen zylindrischen Form, oder dergleichen entsprechen.

In der vorhergehenden sechsten und siebten Ausführungsform ist angenommen, dass die Kühlmittel 130 und 150 im Inneren der Gehäuse 116 und 162 vorhanden sind. Jedoch können die Kühlmittel innerhalb und außerhalb der Gehäuse 116 und 162 umgewälzt werden. Beispielsweise kann das Rohr 181, das in 18 dargestellt ist, von den Gehäusen 116 und 162 nach außen verlängert werden, und die Kühlmittel 130 und 150 können innerhalb und außerhalb des Gehäuses 116 umgewälzt werden.

Es ist möglich, ein Peltier-Element mit zwei Metallplatten und einer Metallelektrode und einem dazwischen vorgesehenen Halbleiter vorzusehen. In diesem Falle wird eine der Metallplatten indirekt oder direkt mit dem Kühlmittel 130 der Spuleneinrichtung 105 auf Seite der Leistungsübertragung in Kontakt gebracht. Anschließend wird Wärme aus demjenigen Kühlmittel 130, das Wärme aufnimmt, auf die eine Metallplatte übertragen. Die andere Metallplatte ist der Einwirkung der Umgebung ausgesetzt. Durch diesen Aufbau wird eine Temperaturdifferenz zwischen den zwei Metallplatten erzeugt, und es erfolgt eine Leistungserzeugung unter Nutzung des Seebeck-Effekts. Daher kann Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt werden, und Energie kann in effizienter Weise benutzt werden.

In der vorhergehenden sechsten und siebten Ausführungsform ist eine Beschreibung angegeben für einen Fall, in welchem diese Offenbarung auf ein System zur drahtlosen Leistungsübertragung aus dem Bereich von Spulensystemen angewendet wird. Jedoch ist die Anwendung nicht auf ein System zur drahtlosen Leistungsübertragung beschränkt. Beispielsweise kann diese Offenbarung auf ein Spulensystem in Form eines induktiven Heizsystems, eines Wirbelstrom-Defekterkennungssystems, und dergleichen angewendet werden.

Industrielle Anwendbarkeit

Gemäß einigen Aspekten dieser Offenbarung ist es möglich, die Kühleffizienz eines Leiters oder eines Spulenbereichs zu verbessern.

Bezugszeichenliste

1
Spuleneinrichtung
2
Spulenbereich
3
Versorgungsleitung bzw. Zufuhrleitung
4
Auslassleitung
5
Pumpe
6
Magnetisches Element
6a
Bohrung
7
Gehäuse
7a
Basiselement
7b
Abdeckung
7c
Bohrung
8
Wärmetauscher
9
Verbinder
10
Leitung bzw. elektrischer Leiter
10a
Außenumfangsfläche
11
Erster Erstreckungsbereich
12
Zweiter Erstreckungsbereich
13
Dritter Erstreckungsbereich
14
Vierter Erstreckungsbereich
15
Erster Ausgangsbereich
16
Zweiter Ausgangsbereich
20
Halteelement
21
Oberes Element
21a
Rille bzw. Nut
22
Unteres Element
23
Zwischenelement
30
Kühlströmungskanal
31
Einströmungsbereich
32
Erster gerader Bereich
33
Zweiter gerader Bereich
34
Dritter gerader Bereich
35
Vierter gerader Bereich
36
Fünfter gerader Bereich
37
Ausströmungsbereich
40
Kühlströmungskanal
41
Einströmungsbereich
42
Gerader Bereich
43
Ausströmungsbereich
50
Kühlströmungskanal
51
Einströmungsbereich
52
Strahlungsbereich bzw. Abgabebereich
53
Äußerer Rand bzw. äußere Peripherie
54
Ausströmungsbereich
60
Kühlströmungskanal
61
Erster gerader Bereich
62
Zweiter gerader Bereich
63
Dritter gerader Bereich
64
Vierter gerader Bereich
65
Ausströmungsbereich
70
Kühlströmungskanal
71
Einströmungsbereich
72
Weiterleitungsbereich
73
Ausströmungsbereich
A
Erstes Gebiet
B
Zweites Gebiet
101
System zur drahtlosen Leistungsübertragung
102
Fahrzeug
103
Leistungsübertrager
104
Leistungsempfänger
105
Spuleneinrichtung
106
Spuleneinrichtung
107
Leistungsempfangsschaltung
108
Ladeschaltung
109
Batterie
110
Leistungsversorgungseinheit
111
Externe Leistungsversorgung
112
Gleichrichterschaltung
113
Leistungsübertragungsschaltung
114
Steuerung
115
Magnetisches Element
116
Gehäuse
117
Basiselement
118
Abdeckung
120
Spulenbereich
121
Leitung bzw. elektrischer Leiter
122
Halteelement
123
Halteelement
124
Halteelement
130
Kühlmittel
131
Kühlfluid
132
Magnetpulver bzw. magnetisierbares Pulver
132a
Hauptbestandteil
132b
Außenschicht
140
Spulenbereich
141
Leitung bzw. elektrischer Leiter
142
Halteelement
150
Kühlmittel
151
Kühlfluid
152
Magnetpulver bzw. magnetisierbares Pulver
161
Magnetisches Element
162
Gehäuse
163
Basiselement
164
Abdeckung
171
Begrenzungselement
181
Rohr
L1
Wicklungsachse (Mittelachse)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • JP 2012228123 [0004]