專利名稱：電動(dòng)車充電的磁耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)車充電的磁耦合裝置。
一個(gè)實(shí)際用于電動(dòng)車充電的傳統(tǒng)的充電連接器包括一個(gè)車側(cè)連接器，它裝在電動(dòng)車上并與一個(gè)車電池連接；和一個(gè)電源連接器，它連接一個(gè)設(shè)在車外的充電電源。因此，當(dāng)車側(cè)連接器和電源連接器配合在一起時(shí)，充電電源向車電池供電，從而使得車電池充電。車側(cè)連接器和電源連接器的端子由一個(gè)插頭和插座配合結(jié)構(gòu)合適地連在一起而形成電路。然而，這個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的問題是這種配合有很大的電阻。
因此，提出一種不將這兩個(gè)連接器直接裝在一起進(jìn)行充電的方法，其中，車側(cè)連接器和電源連接器各包括一個(gè)芯和線圈，并且是通過兩個(gè)線圈間的電磁感應(yīng)電流由電源側(cè)向車側(cè)供電的。
然而在這情況下，需要設(shè)置磁路的芯和線圈，并且連接器的尺寸和重量增加。
而且，此法的車側(cè)連接器一直是裝在電動(dòng)車上。因此，如果車側(cè)連接器的尺寸增加，車體必須提供大的安裝空間，車體的設(shè)計(jì)也受到很大局限。另外，如果車側(cè)連接器的重量增加，運(yùn)行性能下降。
另外，在一些情況下，希望電源連接器是輕巧且便攜式的。這時(shí)，電源連接器要設(shè)計(jì)得較輕。
因此，本發(fā)明的目的是提供一個(gè)電動(dòng)車充電的磁耦合裝置，其中，充電側(cè)和電接受側(cè)之一是輕的。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種電動(dòng)車充電的磁耦合裝置，其中，電動(dòng)車電池裝置由一個(gè)外充電電源充電。當(dāng)具有連接到外充電電源的主線圈的充電耦合器裝到電動(dòng)車上設(shè)的電接受部分上時(shí)，該主線圈和設(shè)在電接受部分上的一個(gè)次級線圈可由一個(gè)磁路耦合在一起，該磁路穿過所述的主線圈和次級線圈。所述的電池裝置由主線圈被勵(lì)磁時(shí)在次級線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢充電。在電接受部分和充電耦合器中的一個(gè)上設(shè)置多個(gè)拼合芯，并當(dāng)充電耦合器裝到電接受部分上時(shí)，耦合在一起形成磁路。因此，沒有芯設(shè)置在充電耦合器和電接受部分中的另一個(gè)上。
根據(jù)本發(fā)明的磁耦合裝置，拼合芯包括一個(gè)固定芯和一個(gè)運(yùn)動(dòng)芯，運(yùn)動(dòng)芯可相對于固定芯運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)芯在它的軸線方向可運(yùn)動(dòng)以便被插入到線圈的空氣芯部分中。
拼合芯通常彼此間隔開，當(dāng)充電耦合器裝到電接受部分時(shí)連接在一起，使得主線圈和次級線圈間形成磁路。拼合芯都設(shè)在電接受部分和充電耦合器中的一個(gè)上。因此，電接受部分和充電耦合器中的另外一個(gè)不帶有任何拼合芯，因而減輕其重量。如果減輕了充電耦合器的重量，就可以很容易用手提取它。如果電接受部分重量減輕，包括電接受部分的電動(dòng)車的燃料消耗就得到了改善。
形成拼合芯的運(yùn)動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)芯可在它的軸線上運(yùn)動(dòng)。因此運(yùn)動(dòng)芯運(yùn)動(dòng)所需要的空間是細(xì)長的，不是寬的。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將在下面參照以下附圖加以說明，相似的標(biāo)號(hào)表示相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，其中圖1是示出本發(fā)明一個(gè)第一實(shí)施例的電接受部分和充電耦合器的透視圖；圖2是示出在充電耦合器裝到電接受部分之前的狀態(tài)的剖視圖；圖3是示出在充電耦合器裝到電接受部分的狀態(tài)的剖視圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的固定芯和運(yùn)動(dòng)芯的透視圖；圖5是示出變形的電接受部分和充電耦合器的剖視圖；和圖6是示出圖5示出的修改的充電耦合器裝到修改的電接受部分狀態(tài)的剖視圖。
現(xiàn)在參考


本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1示出一個(gè)充電耦合器10和一個(gè)電接受部分20，它們共同構(gòu)成一個(gè)本實(shí)施例的電動(dòng)車磁耦合裝置。
充電耦合器10設(shè)在一個(gè)充電電源線11的端部，電源線11由外充電裝置(未示出)伸出。一個(gè)連接充電電源線11的主線圈13，裝在充電耦合器10的殼體12內(nèi)。主線圈13纏繞在一個(gè)矩形截面的薄壁管狀體14上，一個(gè)空氣芯部分15形成于主線圈13中，并沿其軸線延伸。主線圈13固定在殼體12內(nèi)，它的軸線在上下的方向延伸。
在殼體12內(nèi)鄰近主線圈13的上下側(cè)分別形成空間16和16，它們與空氣芯部分15連通。這兩個(gè)空間16和16通過一對前開口17和17和上開口18向外部開放，前開口17和17形成在殼體12的前表面，上開口18形成在殼體12的上表面。
設(shè)置在電接受部分20上一個(gè)固定芯30，通過開口17插入到殼體12中。設(shè)置在電接受部分的一個(gè)運(yùn)動(dòng)芯40，通過上開口18插入殼體12。
電接受部分20具有一個(gè)開放部分21，它向電動(dòng)車車體的外表面開口。充電耦合器10通過開口部分在箭頭A所指方向(圖1)可插入到電接受部分20中。電接受部分20的開放部分21可由一個(gè)蓋28關(guān)閉。
固定芯30設(shè)在電接受部分20內(nèi)，并向內(nèi)設(shè)置在接受充電耦合器10的耦合器接受空間22內(nèi)。固定芯30是由例如燒結(jié)鐵粉末制造的，包括一個(gè)大致帶直角彎角的呈C形的方形截面的條形體。固定芯30固定在電接受部分20內(nèi)，使得C形體的垂直部分31在最深處，從而C形體水平部分32和32向開放部分21延伸。一個(gè)次級線圈24纏繞在垂直部分31上，次級線圈24的輸出端連接一個(gè)充電電路(未示出)。在次級線圈24中感生的高頻電動(dòng)勢由這個(gè)充電電路整流，從而向裝在電動(dòng)車上的一個(gè)電池(電池裝置)(未示出)充電。水平部分32和32的末端表面33和33位于同一平面上，運(yùn)動(dòng)芯40可與末端表面33和33滑動(dòng)接觸地運(yùn)動(dòng)。
電接受部分20具有一個(gè)垂直細(xì)長的空間22A，它位于耦合器接受空間22上，并與其相通。一個(gè)直線的驅(qū)動(dòng)裝置41(如一個(gè)缸體或一個(gè)滾珠絲杠)裝在垂直細(xì)長的空間22A上。運(yùn)動(dòng)芯40固定到直線驅(qū)動(dòng)裝置41的驅(qū)動(dòng)部分41A上。
運(yùn)動(dòng)芯40和固定芯30共同構(gòu)成一個(gè)拼合芯23。運(yùn)動(dòng)芯40是由燒結(jié)鐵粉末制成，包括一個(gè)方形截面的條形體。運(yùn)動(dòng)芯40的軸線在運(yùn)動(dòng)芯40的運(yùn)動(dòng)方向上延伸。運(yùn)動(dòng)芯在兩個(gè)位置間可滑動(dòng)，一個(gè)位置是運(yùn)動(dòng)芯40位于垂直細(xì)長的空間22A中(見圖2)，一個(gè)位置是運(yùn)動(dòng)芯40伸到耦合器接受空間中(圖3)，在那里運(yùn)動(dòng)芯40的相對端部分別面向固定芯30的末端表面33和33。
防止運(yùn)動(dòng)芯40圍繞它的軸線旋轉(zhuǎn)，使得運(yùn)動(dòng)芯40的方形截面體的一個(gè)平側(cè)表面42(見圖2)可面向固定芯30的末端表面33。在平側(cè)表面42的下端部形成一個(gè)傾斜表面43。傾斜表面43可引入到與末端表面33滑動(dòng)接觸中，運(yùn)動(dòng)芯40可與末端表面33滑動(dòng)接觸。
在耦合器接受空間22的上和下表面分別形成臺(tái)階部分25和25，分別在這些臺(tái)階部分25和25上形成鎖定件部分26和26。鎖定件部分26和26可分別接合在接合槽27中，槽27分別形成在充電耦合器10的上和下表面中，從而將充電耦合器10保持在一個(gè)正確的安裝狀態(tài)中。
當(dāng)充電耦合器10被正確安裝時(shí)，充電耦合器10的上開口面向運(yùn)動(dòng)芯40，使得運(yùn)動(dòng)芯40可插入到充電耦合器10中。在臺(tái)階部分25分別設(shè)置檢測傳感器(未示出)，判斷充電耦合器10是否被正確安裝。運(yùn)動(dòng)芯40按照檢測傳感器來的信號(hào)啟動(dòng)。直線驅(qū)動(dòng)裝置41根據(jù)由電源電池來的完成充電的信號(hào)啟動(dòng)，也可由一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)啟動(dòng)。
下面討論具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明實(shí)施例的工作過程。
為了電動(dòng)車的電池充電，將電動(dòng)車停在外充電裝置附近。懸掛在預(yù)定位置(如外充電裝置的側(cè)面)的充電耦合器10被放到電動(dòng)車的電接受部分20。電接受部分20的蓋子28打開，然后充電耦合器10推進(jìn)電接受部分20。
其結(jié)果，固定芯30的水平部分32分別通過前開口17和17插入充電耦合器10。當(dāng)水平部分32的末端表面33位于緊鄰它們的在充電耦合器10中的相應(yīng)空間16時(shí)，充電耦合器10即被正確地安裝，使得電接受部分20的鎖定件部分26分別在充電耦合器10中的接合槽27中接合，并且充電耦合器10的上開口18面向運(yùn)動(dòng)芯40。然后，檢測傳感器檢測這個(gè)狀態(tài)，直線驅(qū)動(dòng)裝置41根據(jù)這個(gè)檢測的信號(hào)啟動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)芯40向下推動(dòng)進(jìn)入充電耦合器10的空間16。
在空間16中，運(yùn)動(dòng)芯40的傾斜表面43與固定芯30進(jìn)入滑動(dòng)接觸，運(yùn)動(dòng)芯40與固定芯30的末端表面33進(jìn)入滑動(dòng)接觸，并向下運(yùn)動(dòng)。然后，運(yùn)動(dòng)芯40運(yùn)動(dòng)通過主線圈13的空氣芯部分15，緊靠空間16的底部。在這種狀態(tài)下，如圖3所示，固定芯30的兩個(gè)末端表面33和33分別保持與運(yùn)動(dòng)芯40的相對端部接觸，形成一個(gè)通過主線圈13和次級線圈24的閉環(huán)磁路。在這種狀態(tài)下，當(dāng)外充電裝置的電源打開時(shí)，主線圈13被勵(lì)磁，在兩個(gè)芯30和40中產(chǎn)生一個(gè)磁通量，使得電磁感應(yīng)電流流過次級線圈24，通過充電電路使電池裝置充電。
充電結(jié)束后，運(yùn)動(dòng)芯40由直線驅(qū)動(dòng)裝置41向上移動(dòng)，或撤回，收容在垂直細(xì)長的空間22A中。然后，充電耦合器10退出，返回到預(yù)定位置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下(1)因?yàn)闆]有芯設(shè)在由操作者搬動(dòng)的充電耦合器10上，充電耦合器10的重量比具有一個(gè)芯的傳統(tǒng)充電耦合器小，充電耦合器10可方便地移動(dòng)。
(2)在電動(dòng)車中，相對于磁路，由運(yùn)動(dòng)芯40占有的空間比固定芯占有的空間小(如圖3所示，運(yùn)動(dòng)芯40比固定芯30小的量相應(yīng)于水平部分32和32)，因此移動(dòng)運(yùn)動(dòng)芯40所需的空間較小。
(3)運(yùn)動(dòng)芯40具有一個(gè)窄的細(xì)長的空間，并在它的軸線方向可運(yùn)動(dòng)，因此芯40運(yùn)動(dòng)所需的空間是細(xì)長，在水平方向不寬。
(4)次級線圈24裝在固定芯30上，沒有線圈纏繞在運(yùn)動(dòng)芯40上，這防止一種情況，即，當(dāng)運(yùn)動(dòng)芯40運(yùn)動(dòng)時(shí)這個(gè)線圈的線被拉出。
(第二實(shí)施例)本發(fā)明第二實(shí)施例使用一個(gè)具有不同于第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)的固定芯。固定芯50和運(yùn)動(dòng)芯51示于圖4。在這個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，固定芯50和運(yùn)動(dòng)芯51都是L形。運(yùn)動(dòng)芯51具有一個(gè)倒L形，在箭頭B所指的方向可運(yùn)動(dòng)而與固定芯50接觸或脫離接觸。運(yùn)動(dòng)芯51的垂直部分和水平部分可在它們的端部與固定芯50的水平部分和垂直部分接觸，形成一個(gè)閉環(huán)磁路。其余的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同，在此不予說明。
采用這樣的結(jié)構(gòu)，充電耦合器也可與第一實(shí)施例一樣減輕重量。而且，固定芯50和運(yùn)動(dòng)芯51具有相同形狀，可采用共同的部件，減低了成本。
(其他實(shí)施例)本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，例如以下實(shí)施例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。而且，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可做出除了以下之外的各種改變。
(1)在本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例中，雖然在充電耦合器10裝到電接受部分20后，芯插入主線圈13的空氣芯部分15中，但這樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)也可以采用，即其中，隨著充電耦合器的安裝，芯插入到主線圈的空氣芯部分。更為特別地，如圖5和6所示，一個(gè)主線圈60的軸線位于充電耦合器61的安裝方向(如圖5箭頭所示)，固定芯63具有一個(gè)相同方向延伸的水平部分62。充電耦合器61裝到電接受部分65，使得固定芯63的水平部分62裝入主線圈60的空氣芯部分64。當(dāng)充電耦合器61這樣安裝時(shí)，如圖6所示，運(yùn)動(dòng)芯66移動(dòng)而接觸固定芯63。
(2)在本發(fā)明第一實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)芯40保持在與固定芯30的末端表面33的滑動(dòng)接觸中，從而消除了兩個(gè)芯30和40接觸表面間的間隙。然而，例如一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)也可以采用，其中，這兩個(gè)芯30和40不保持彼此滑動(dòng)接觸，而是兩個(gè)芯30和40中之一在一個(gè)方向可移動(dòng)以消除接觸表面間的間隙，這兩個(gè)芯由于一個(gè)電磁感應(yīng)的磁力相互吸引從而消除間隙。
(3)在本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例中，芯是設(shè)置在電動(dòng)車側(cè)，從而減輕電耦合器的重量。然而，例如芯可設(shè)置在充電耦合器上，在電接受部分不設(shè)置芯，即，電動(dòng)車側(cè)不設(shè)置芯。采用這樣的結(jié)構(gòu)，電動(dòng)車側(cè)的重量可減輕，并改善燃料消耗。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)車充電的磁耦合裝置，其中，電動(dòng)車電池裝置由一個(gè)外充電電源充電，磁耦合裝置包括一個(gè)充電耦合器，具有一連接到外充電電源的主線圈；一個(gè)設(shè)在電動(dòng)車上的電接受部分，可與所述充電耦合器連接，具有一個(gè)次級線圈；設(shè)置在電接受部分和充電耦合器之一上的拼合芯，當(dāng)電接受部分與充電耦合器相連時(shí)，所述拼合芯連接在一起形成磁路，所述磁路穿過所述主線圈和次級線圈，電磁耦合所述主線圈和所述次級線圈；其中，當(dāng)所述主線圈勵(lì)磁時(shí)，電池裝置由在所述次級線圈中感生的電動(dòng)勢充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合裝置，其中，所述拼合芯包括一個(gè)固定芯和一個(gè)相對于固定芯可移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)芯，運(yùn)動(dòng)芯在它的軸線方向可移動(dòng)，用于插入所述主線圈的空氣芯部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁耦合裝置，其中，所述固定芯包括一個(gè)C形的方形截面的條形件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁耦合裝置，其中，所述運(yùn)動(dòng)芯包括一個(gè)具有方形截面的柱形條。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁耦合裝置，其中，每個(gè)固定芯和運(yùn)動(dòng)芯都包括一個(gè)L形的條形件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合裝置，其中，所述拼合芯包括一個(gè)固定芯和一個(gè)運(yùn)動(dòng)芯，運(yùn)動(dòng)芯相對于固定芯可運(yùn)動(dòng)，其中，主線圈的軸線平行于所述充電耦合器和電接受部分的連接方向，固定芯包括沿所述安裝方向延伸的水平部分，所述水平部分可插入到所述主線圈的空氣芯部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合裝置，其中所述拼合芯包括一個(gè)固定芯和一個(gè)相對于固定芯可移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)芯，所述固定芯和運(yùn)動(dòng)芯由于電磁感應(yīng)的磁力相互吸引，消除它們間的任何間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合裝置，其中，所述拼合芯是設(shè)置在電接受部分上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁耦合裝置，其中，所述拼合芯是設(shè)置在所述充電耦合器上。
全文摘要
一個(gè)C形的固定芯設(shè)在電接受部分,一個(gè)次級線圈纏繞在固定芯的垂直部分。一個(gè)運(yùn)動(dòng)芯可在與固定芯的水平部分的末端表面滑動(dòng)接觸中垂直運(yùn)動(dòng)。一個(gè)具有一個(gè)空氣芯部分的主線圈,設(shè)在一個(gè)充電耦合器上。當(dāng)充電耦合器連接到電接受部分時(shí),運(yùn)動(dòng)芯向下運(yùn)動(dòng)穿過主線圈的空氣芯部分,運(yùn)動(dòng)芯的相對端部分別與固定芯的水平部分接觸。因此,在主和次級線圈間形成一個(gè)磁路。充電耦合器沒有芯,因而重量很輕。
文檔編號(hào)B60L11/18GK1203432SQ9810787
公開日1998年12月30日 申請日期1998年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月15日
發(fā)明者九鬼平次, 渡邊邦彥, 嶋田俊郎 申請人:住友電裝株式會(huì)社, 住友電氣工業(yè)株式會(huì)社