CN104681258B - 线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种维持寄生电容的平衡性并且具有能够进行多层结构化的线圈构造的线圈。其是在各层具备由平面状卷绕多次的导线构成的绕组部(2a,2b)的层叠结构的线圈(11),各层的绕组部(2a,2b)由对于各层实施从最下层朝向最上层往相同卷绕方向单次卷绕的第1卷绕部分、以及对于各层实施从最上层朝向最下层往相同卷绕方向单次卷绕的第2卷绕部分构成,第1卷绕部分与第2卷绕部分的卷绕方向彼此相同,并且第1卷绕部分与第2卷绕部分在最上层或最下层连结。

Description

线圈
技术领域
本发明涉及用于非接触提供电力的非接触供电装置的发送电力用或接收电力用的线圈。
背景技术
近年来,从发送电力侧向接收电力侧非接触传送电力的非接触电力传送技术引人注目。例如,为了对搭载于电动汽车等的蓄电池进行充电而使用该非接触电力传送技术的非接触充电装置的开发日益盛行。在该非接触充电装置中,大多使用平面状构成的螺旋状的线圈作为发送电力用或接收电力用的线圈。但是,作为发送电力用或接收电力用的线圈,为了获得充分的特性,存在线圈尺寸变大的问题。
在专利文献1中,作为解决该问题的手段,公开了形成在第1层的螺旋状的线圈与形成在第2层的螺旋状的线圈串联连接而成的双层结构的线圈。这种螺旋状的线圈通常是在线圈平面的背面配置由磁性材料构成的磁性平板和由非磁性的金属材料构成的金属平板(例如,铝板及铜板)来使用,因而在线圈的导体与金属平板之间会产生寄生电容。而且,在双层结构的线圈中,形成在第1层的螺旋状的线圈的导体与金属平板的距离跟形成在第2层的螺旋状的线圈的导体与金属平板的距离不同,因此,形成在第1层的螺旋状的线圈的导体与金属平板之间所产生的寄生电容跟形成在第2层的螺旋状的线圈的导体与金属平板之间所产生的寄生电容会产生差异。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-86890号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
因此,在使用专利文献1中公开的双层结构的线圈进行电力传送的情况下,在该寄生电容的不平衡性的影响下,有时金属平板的对地电压变高。
因此,本发明的目的在于,提供一种维持与金属平板的寄生电容的平衡性并且具有能够进行多层结构化的线圈构造的线圈。另外,本发明的目的还在于提供一种生产效率良好的多层结构的线圈。
解决技术问题的手段
为了解决上述课题,本发明所涉及的线圈,其特征在于,是在各层具备由平面状卷绕多次的导线构成的绕组部,各层的所述绕组部由对于各层实施从最下层朝向最上层往相同卷绕方向单次卷绕的第1卷绕部分、以及对于各层实施从最上层朝向最下层往相同卷绕方向单次卷绕的第2卷绕部分构成,第1卷绕部分与第2卷绕部分的卷绕方向彼此相同,并且第1卷绕部分与第2卷绕部分在最上层或最下层连结。
在该结构中,能够将导线的各部分分散地分配在各层的绕组部。即,能够使从最下层到最上层的构成各层的绕组部的部分散布在从导线的一个端部到另一个端部之间,不会产生最下层的绕组部分配在接近于导线的一个端部的侧而最上层的绕组部分配在接近于导线的另一个端部的侧那样的偏颇。因此,也抑制了起因于线圈的构造的与金属平板的寄生电容的不平衡性。另外,由于各层的卷绕并行地进行,因此能够有效地制造多层结构的线圈。
优选地,相邻的上层和下层的所述绕组部可以经由绝缘构件而相对。根据该结构,由于相邻的上层和下层的所述绕组部被隔离,因此能够减少这些绕组部间的接近效应所引起的损失。
优选地,所述绝缘构件是设置有狭缝的平板状的构件,相邻的上层和下层的所述绕组部的导线经由所述狭缝而连结。
通过在平板状的构件设置狭缝,从而能够有效地形成各层的绕组部。另外,经由狭缝,导线在相邻的上层和下层的绕组部间被连结,因此也不会对导线赋予过度的压迫。
另外,本发明所涉及的线圈,其特征在于,是层叠结构的线圈,具备:骨架,其具有将各层的导线收纳部分隔的平板部;以及绕组部,其由平面状卷绕多次的导线构成,收纳于各层的所述导线收纳部,所述绕组部由对于各层实施从所述导线收纳部的最下层朝向最上层往相同卷绕方向单次卷绕的第1卷绕部分、以及对于各层实施从所述导线收纳部的最上层朝向最下层往相同卷绕方向单次卷绕的第2卷绕部分,第1卷绕部分与第2卷绕部分的卷绕方向彼此相同,并且第1卷绕部分与第2卷绕部分在所述导线收纳部的最上层或最下层连结。
在该结构中,能够将导线的各部分分散地分配在各层的收纳于导线收纳部的绕组部。因此,也抑制了起因于线圈的构造的寄生电容的不平衡性。此外,由于各层的导线收纳部被平板部隔离,因此能够减少相邻的上层和下层的绕组部间的接近效应所引起的损失。
另外,由于各层的导线收纳部的卷绕并行地进行,因此能够有效地制造多层结构的线圈。
优选地,所述平板部具有狭缝,相邻的上层和下层的收纳于所述导线收纳部的所述绕组部的导线经由所述狭缝而连结。
通过设置狭缝,能够有效地形成收纳于各层的导线收纳部的绕组部。另外,经由狭缝,导线在分别被收纳在相邻的上层和下层的导线收纳部的两个绕组部间被连结,因此,也不会对导线赋予过度的压迫。
发明的效果
根据本发明的多层结构的线圈,能够有效地制造与金属平板的寄生电容的分布更均匀的多层结构的线圈。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的双层结构的线圈的结构的分解图。
图2是表示第1实施方式所涉及的双层结构的线圈的截面的截面图。
图3是表示第2实施方式所涉及的双层结构的线圈的结构的分解图。
图4是表示第2实施方式所涉及的双层结构的线圈的截面的截面图。
图5是表示狭缝的截面的截面图。
图6是表示三层结构的线圈的截面的截面图。
图7是表示非接触电力传送电路的主要部分的电路图。
图8是表示发送电力线圈和接收电力线圈的结构的截面图。
图9是表示发送电力线圈和接收电力线圈的结构的截面图。
符号的说明:
1…骨架,1a,1b,1c…平板部,2…导线,2a,2b,2c…绕组部,3…狭缝,4…倒角部,10,30…发送电力线圈,11,21,31a,31b,41a,41b…线圈,12,22,32,42…磁性构件,13,23,33,43…金属平板,20,40…接收电力线圈。
具体实施方式
参照附图说明用于实施发明的方式。还有,本发明不受以下的实施方式中所说明的内容限定。另外,在以下的说明中,对于相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号,省略重复的说明。
图1是将本发明第1实施方式所涉及的双层结构的线圈各层分离而表示的分解图,图2是表示该线圈的a-a’截面的截面图。该双层结构的线圈具备通过卷绕导线2而形成的第1层(最下层)的绕组部2a和第2层(最上层)的绕组部2b。另外,该线圈的骨架1在平板部1a的上面侧具备第1层(最下层)的导线收纳部和第2层(最上层)的导线收纳部。而且,第1层(最下层)的绕组部2a收纳于第1层(最下层)的导线收纳部,第2层(最上层)的绕组部2b收纳于第2层(最上层)的导线收纳部。在此,导线收纳部是指收纳有各层的绕组的空间。即,在本实施方式中,具备收纳有第1层的绕组部2a的导线收纳部和收纳有第2层的绕组部2b的导线收纳部两个。
在该双层结构的线圈中,第1层(最下层)的绕组部2a的最内周的绕组与第2层(最上层)的绕组部2b的最内周的绕组(第1圈绕组)连结(直接连接),从绕组部2a的内周侧起第2圈的绕组(第2圈绕组)和从绕组部2b的内周侧起第2圈的绕组(第2圈绕组)连结(直接连接),以下同样地,相同的卷绕数的绕组彼此相互连结(直接连接)。另外,第1圈绕组与第2圈绕组在第2层(最上层)连结,第2圈绕组与第3圈绕组在第1层(最下层)连结,以下同样地,在第1层(最下层)或第2层(最上层)各卷绕数目的绕组连结于下一卷绕数目的绕组。
即,在本发明所涉及的n层结构的线圈(n为2以上的整数)中,各层的第j圈(j为1以上的整数)的绕组在相邻的层间相互连结,第j圈绕组与(j+1)圈绕组在第1层(最下层)或第n层(最上层)连结。另外,形成各层的绕组部的全部绕组往相同卷绕方向卷绕。因此,产生与将n层螺旋状的线圈重叠的情况大致同样的磁场。
接着,说明形成第1层(最下层)的绕组部2a和第2层(最上层)的绕组部2b的卷绕工序。还有,也可以从第1层(最下层)的绕组部2a和第2层(最上层)的绕组部2b中的任一个的卷绕开始卷绕工序,但在以下的说明中,从第1层(最下层)的绕组部2a的卷绕开始卷绕工序。另外,在以下的卷绕工序中,全部卷绕为相同方向的卷绕。
首先,说明从第1层(最下层)的绕组部2a的第1圈卷绕到第2层(最上层)绕组部2b的第1圈卷绕为止的工序。在该工序中,最先进行形成第1层(最下层)的绕组部2a的第1圈绕组a1的卷绕,接着,进行形成第2层(最上层)的绕组部2b的第1圈绕组b1的卷绕。这样,通过从最下层朝向最上层依次进行单次卷绕,从而在各层的绕组部形成有1圈量的绕组。以下,将该工序称为第1卷绕工序,在该第1卷绕工序中所形成的部分成为对于各层实施了从最下层朝向最上层往相同卷绕方向单次卷绕的第1卷绕部分。
下面,说明从第2层(最上层)的绕组部2b的第2圈卷绕到第1层(最下层)的绕组部2a的第2圈卷绕的工序。在该工序中,最先进行形成第2层(最上层)的绕组部2b的第2圈绕组b2的卷绕,接着,进行形成第1层(最下层)的绕组部2a的第2圈绕组a2的卷绕。这样,通过从最上层朝向最下层依次进行单次卷绕,在各层的绕组部形成有1圈量的绕组。以下,将该工序称为第2卷绕工序,在该第2卷绕工序中所形成的部分成为对于各层实施了从最上层朝向最下层往相同卷绕方向单次卷绕的第2卷绕部分。
这样,通过进行第1卷绕工序,形成第1层(最下层)的绕组部2a的第1圈绕组a1和第2层(最上层)的绕组部2b的第1圈绕组b1,接着,进行第2卷绕工序,由此形成第2层(最上层)的绕组部2b的第2圈绕组b2和第1层(最下层)的绕组部2a的第2圈绕组a2。以下同样地,通过交替地重复进行第1卷绕工序和第2卷绕工序,从而形成第1层(最下层)的绕组部2a的第3~6圈绕组a3~a6以及第2层(最上层)的绕组部2b的第3~6圈绕组b3~b6。所形成的第1层(最下层)的绕组部2a以及第2层(最上层)的绕组部2b成为平面状卷绕6圈而成的绕组部。该平面状的绕组部2a和绕组部2b在从最下层朝向最上层的方向上相对。即,绕组部2a和绕组部2b自从最下层朝向最上层的方向看,以相同的卷绕数的绕组彼此重合的方式形成。
如上所述,图1和图2所示的第1实施方式所涉及的双层结构的线圈,通过各进行3次第1卷绕工序和第2卷绕工序而形成。即,通过第1圈的第1卷绕工序,从而形成有第1层(最下层)的绕组部2a的第1圈绕组a1和第2层(最上层)的绕组部2b的第1圈绕组b1,通过第1圈的第2卷绕工序,从而形成有第2层(最上层)的绕组部2b的第2圈绕组b2和第1层(最下层)的绕组部2a的第2圈绕组a2。通过第2圈的第1卷绕工序,从而形成有第1层(最下层)的绕组部2a的第3圈绕组a3和第2层(最上层)的绕组部2b的第3圈绕组b3,通过第2圈的第2卷绕工序,从而形成有第2层(最上层)的绕组部2b的第4圈绕组b4和第1层(最下层)的绕组部2a的第4圈绕组a4。通过第3圈的第1卷绕工序,从而形成有第1层(最下层)的绕组部2a的第5圈绕组a5和第2层(最上层)的绕组部2b的第5圈绕组b5,通过第3圈的第2卷绕工序,从而形成有第2层(最上层)的绕组部2b的第6圈绕组b6和第1层(最下层)的绕组部2a的第6圈绕组a6。
还有,线圈绕组部2a,2b也可以按圆形、椭圆形、大致四边形等任一种形状来卷绕。另外,导线2也可以使用在绞合(Litz)线上包覆了绝缘管而成的导线。
图3是将本发明第2实施方式所涉及的双层结构的线圈各层分离而表示的分解图,图4是表示该线圈的A-A’截面的截面图。该双层结构的线圈具备通过卷绕导线2而形成的第1层(最下层)的绕组部2a和第2层(最上层)的绕组部2b。另外,该线圈的骨架1在平板部1b的下面侧(平板部1a和平板部1b之间)具备第1层(最下层)的导线收纳部,在平板部1b的上面侧具备第2层(最上层)的导线收纳部。即,第2实施方式所涉及的双层结构的线圈骨架1与第1实施方式的双层结构的线圈骨架1的不同点除了平板部1a以外还在于具备平板部1b。而且,第1层(最下层)的绕组部2a收纳于第1层(最下层)的导线收纳部,第2层(最上层)的绕组部2b收纳于第2层(最上层)的导线收纳部。
在该双层结构的线圈中,第1层(最下层)的绕组部2a的最内周的绕组与第2层(最上层)的绕组部2b的最内周的绕组(第1圈绕组)连结(直接连接),从绕组部2a的内周侧起第2根绕组(第2圈绕组)和从绕组部2b的内周侧起第2根绕组(第2圈绕组)连结(直接连接),以下同样地,相同卷绕数的绕组彼此相互连结(直接连接)。另外,第1圈绕组与第2圈绕组在第2层(最上层)连结,第2圈绕组与第3圈绕组在第1层(最下层)连结,以下同样地,在第1层(最下层)或第2层(最上层),各卷绕数的绕组连结于下一卷绕数的绕组。
即,在本发明所涉及的n层结构的线圈(n为2以上的整数)中,各层的第j圈(j为1以上的整数)的绕组在相邻的层间相互连结,第j圈绕组与第(j+1)圈绕组在第1层(最下层)或第n层(最上层)连结。另外,形成各层的绕组部的全部绕组往相同卷绕方向卷绕。因此,产生与将n层螺旋状的线圈重叠的情况大致同样的磁场。
下面,说明形成第1层(最下层)的绕组部2a和第2层(最上层)的绕组部2b的卷绕工序。另外,也可以从第1层(最下层)的绕组部2a和第2层(最上层)的绕组部2b的任一卷绕开始卷绕工序,但是,在以下的说明中,从第1层(最下层)的绕组部2a的卷绕开始卷绕工序。另外,在以下的卷绕工序中,所有卷绕为相同方向的卷绕。
首先,说明从第1层(最下层)的绕组部2a的第1圈卷绕到第2层(最上层)的绕组部2b的第1圈卷绕为止的工序。在该工序中,最先进行形成第1层(最下层)的绕组部2a的第1圈绕组a1的卷绕,接着,进行形成第2层(最上层)的绕组部2b的第1圈绕组b1的卷绕。这样,通过从最下层朝向最上层依次进行单次卷绕,从而在各层的绕组部形成有1圈量的绕组。以下,将该工序称为第1卷绕工序,在该第1卷绕工序所形成的部分成为对于各层实施了从最下层朝向最上层往相同卷绕方向单次卷绕的第1绕组部分。还有,从第1层(最下层)的绕组部2a的第1圈向第2层(最上层)的绕组部2b的第1圈移行时,导线2通过设置于平板部1b的狭缝3,由此从第1层(最下层)的导线收纳部进入第2层(最上层)的导线收纳部。
接着,说明从第2层(最上层)的绕组部2b的第2圈卷绕到第1层(最下层)的绕组部2a的第2圈卷绕为止的工序。在该工序中,最先进行形成第2层(最上层)的绕组部2b的第2圈绕组b2的卷绕,接着,进行形成第1层(最下层)的绕组部2a的第2圈绕组a2的卷绕。这样,通过从最上层朝向最下层依次地进行单次卷绕,从而在各层的绕组部形成有1圈量的绕组。以下,将该工序称为第2卷绕工序,在该第2卷绕工序所形成的部分成为对于各层实施了从最上层朝向最下层往相同卷绕方向单次卷绕的第2绕组部分。还有,从第2层(最上层)的绕组部2b的第2圈向第1层(最下层)的绕组部2a的第2圈移行时,导线2通过设置于平板部1b的狭缝3,由此从第2层(最上层)的导线收纳部进入第1层(最下层)的导线收纳部。
这样,通过进行第1卷绕工序,形成第1层(最下层)的绕组部2a的第1圈绕组a1和第2层(最上层)的绕组部2b的第1圈绕组b1,接着,通过进行第2卷绕工序,从而形成有第2层(最上层)的绕组部2b的第2圈绕组b2和第1层(最下层)的绕组部2a的第2圈绕组a2。以下同样地,通过交替地重复第1卷绕工序和第2卷绕工序,从而形成第1层(最下层)的绕组部2a的第3~6圈绕组a3~a6以及第2层(最上层)的绕组部2b的第3~6圈绕组b3~b6。所形成的第1层(最下层)的绕组部2a和第2层(最上层)的绕组部2b成为平面状卷绕6圈而成的绕组部。该平面状的绕组部2a与绕组部2b经由平板部1b而相对。
如以上所述,图3和图4所示的第2实施方式所涉及的双层结构的线圈,通过进行各3次第1卷绕工序和第2卷绕工序而形成。即,通过第1圈的第1卷绕工序,从而形成有第1层(最下层)的绕组部2a的第1圈绕组al和第2层(最上层)的绕组部2b的第1圈绕组b1,通过第1圈的第2卷绕工序,从而形成有第2层(最上层)的绕组部2b的第2圈绕组b2和第1层(最下层)的绕组部2a的第2圈绕组a2。通过第2圈的第1卷绕工序,从而形成有第1层(最下层)的绕组部2a的第3圈绕组a3和第2层(最上层)的绕组部2b的第3圈绕组b3,通过第2圈的第2卷绕工序,从而形成有第2层(最上层)的绕组部2b的第4圈绕组b4和第1层(最下层)的绕组部2a的第4圈绕组a4。通过第3圈的第1卷绕工序,从而形成有第1层(最下层)的绕组部2a的第5圈绕组a5和第2层(最上层)的绕组部2b的第5圈绕组b5,通过第3圈的第2卷绕工序,从而形成有第2层(最上层)的绕组部2b的第6圈绕组b6和第1层(最下层)的绕组部2a的第6圈绕组a6。
还有,线圈的绕组部2a,2b也可以按圆形、椭圆形、大致四边形等任一种形状来卷绕。另外,设置狭缝的部位没有特别限定,但优选设在导线2弯曲的部分(按大致四边形的形状卷绕的情况为其角部)的周边。另外,平板部1b的厚度优选考虑接近效果来决定,设置在平板部1b的狭缝3的导线2抵接的部分的角优选如图5所示进行倒角(用圆4包围的部分表示倒角后的部分)。作为导线2,优选使用绞合线。另外,导线2也可以使用在绞合线上包覆了绝缘管的导线。
下面,参照图6,说明形成3层结构的线圈的绕组部的卷绕工序。图6是3层结构的线圈的截面图,该3层结构的线圈具备第1层(最下层)的绕组部2a、第2层的绕组部2b和第3层(最上层)的绕组部2c。该3层结构的线圈也与图3和图4所示的双层结构的线圈同样地通过进行各3次第1卷绕工序和第2卷绕工序来形成。
首先,从第1卷绕工序起,按顺序依次进行形成第1层(最下层)的绕组部2a的第1圈绕组a1的卷绕、形成第2层的绕组部2b的第1圈绕组b1的卷绕以及形成第3层(最上层)的绕组部2c的第1圈绕组c1的卷绕。接着,从第2卷绕工序起,按顺序依次进行形成第3层(最上层)的绕组部2c的第2圈绕组c2的卷绕、形成第2层的绕组部2b的第2圈绕组b2的卷绕以及形成第1层(最下层)的绕组部2a的第2圈绕组a2的卷绕。以下同样地,通过交替地重复第1卷绕工序和第2卷绕工序,从而形成有第1层(最下层)的绕组部2a的第3~6圈绕组a3~a6、第2层的绕组部2b的第3~6圈绕组b3~b6以及第3层(最上层)的绕组部2c的第3~6圈绕组c3~c6。所形成的第1层(最下层)的绕组部2a、第2层的绕组部2b以及第3层(最上层)的绕组部2c成为平面状卷绕6次而成的绕组部。
这样,在3层结构的线圈的情况下,也能够通过交替地重复第1卷绕工序和第2卷绕工序来形成各层的绕组部。另外,在3层结构的情况下,在平板部1c也设置有狭缝。设置在平板部1c的狭缝与设置在平板部1b的狭缝设置在大致相同的位置。即,从垂直于平板部1c的方向看时,设置在平板部1c的狭缝和设置在平板部1b的狭缝大致重合。
另外,在4层以上的情况下,也可以通过交替地重复第1卷绕工序和第2卷绕工序来形成各层的绕组部。另外,形成在各层的绕组部的圈数可以根据进行第1卷绕工序和第2卷绕工序的次数而改变。例如,在将各层的绕组部的圈数设定为8圈的情况下,只要各进行4次第1卷绕工序和第2卷绕工序即可,在将各层的绕组部的圈数设定为9圈的情况下,在将第1卷绕工序和第2卷绕工序分别各进行4次后,再进行1次第1卷绕工序即可。还有,在要对各层的绕组部的圈数设置差异的情况下,在卷绕工序中跳过对于要减少圈数的绕组部的卷绕(例如,在第1层卷绕后,不进行第2层的卷绕而向第3层的卷绕移行),或者在中途停止最外周的卷绕工序即可。
接着,参照图7,就本发明所涉及的多层结构的线圈作为发送电力用的线圈,或者作为接收电力用的线圈来使用的非接触电力传输电路进行说明。在图7中,表示连接于发送电力线圈的主要电路、以及连接于接收电力线圈的主要电路。向发送电力线圈Lt提供交流电流的驱动电路由开关元件SW1~4构成。开关元件SW1与开关元件SW2串联连接,在其两端施加有输入电压Vin。同样地,开关元件SW3与开关元件SW4串联连接,在其两端施加输入电压Vin。在发送电力线圈Lt的一端连接有电容器Ct1的一端,在另一端连接有电容器Ct2的一端。电容器Ct1的另一端连接于开关元件SWI与开关元件SW2的连接点,电容器Ct2的另一端连接于开关元件SW3与开关元件SW4的连接点。在发送电力线圈Lt中流过的电流受开关元件SW1~4的开闭控制。
将由接收电力线圈Lr接收的电力提供给负载的接收电力电路由桥式二极管Dr和电容器Co构成。在接收电力线圈Lr的一端连接有电容器Cr1的一端,在另一端连接有电容器Cr2的一端。电容器Cr1的另一端连接于桥式二极管Dr的一个输入,电容器Cr2的另一端连接于桥式二极管Dr的另一个输入。在桥式二极管Dr的输出端子之间,连接有电容器Co。在接收电力线圈Lr中流过的电流被桥式二极管Dr全波整流,并且提供给电容器Co。
接着,说明开关元件SW1~4的开关动作。例如,开关元件SW1和开关元件SW4闭合且开关元件SW2和开关元件SW3断开期间,与开关元件SW1和开关元件SW4断开且开关元件SW2和开关元件SW3闭合的期间交替地重复。开关元件SW1和开关元件SW2的连接点与开关元件SW3和开关元件SW4的连接点之间的电压Vdr(以开关元件SW3与开关元件SW4的连接点侧为基准的电压)基于开关元件SW1~4的开闭而变化。在开关元件SW1和开关元件SW4闭合且开关元件SW2和开关元件SW3断开时,电压Vdr成为绝对值与输入电压Vin大致相等的正电压值。另一方面,在开关元件SW1和开关元件SW4断开且开关元件SW2和开关元件SW3闭合时,电压Vdr成为绝对值与输入电压Vin大致相等的负电压值。
基于该交流电压Vdr的交流电流在发送电力线圈Lt中流过,由此发送电力线圈Lt产生磁场。这时,在接收电力线圈Lr中流过基于发送电力线圈Lt所产生的磁场的交流电流,该电流被桥式二极管Dr全波整流,并且提供给电容器Co。
接着,参照图8和图9说明将本发明所涉及的多层结构的线圈作为图7所示的发送电力线圈Lt或者作为接收电力线圈Lr来使用的情况下的例子。图8和图9表示相对配置的发送线圈和接收线圈的截面图。在图8中,发送电力线圈Lt和接收电力线圈Lr均由1个线圈构成,在图9中,发送电力线圈Lt和接收电力线圈Lr均由2个线圈构成。
在图8的例中,使用双层结构的线圈11构成发送电力线圈10,使用双层结构的线圈21构成接收电力线圈20。发送电力线圈10由线圈11、磁性构件12以及金属平板13构成。磁性构件12和金属平板13在线圈11的与线圈21相对的侧的相反侧依次配置。接收电力线圈20由线圈21、磁性构件22以及金属平板23构成。磁性构件22和金属平板23在线圈21的与线圈11相对的侧的相反侧依次配置。这些金属平板13,23由铝板或铜板构成。
如果在用该结构进行非接触电力传输的情况下线圈的寄生电容的平衡性差,则有时金属平板13的对地电压或金属平板23的对地电压会变高。但是,本发明所涉及的多层结构的线圈由于寄生电容的平衡性良好,因此能够抑制金属平板13的对地电压或金属平板23的对地电压变高。
在图9的例中,使用双层结构的线圈31a,31b构成发送电力线圈30,使用双层结构的线圈41a、41b构成接收电力线圈40。发送电力线圈30由线圈31a,31b、磁性构件32以及金属平板33构成。磁性构件32和金属平板33在线圈31a,31b的与线圈41a、41b相对的侧的相反侧依次配置。接收电力线圈40由线圈41a,41b、磁性构件42以及金属平板43构成。磁性构件42和金属平板43在线圈41a,41b的与线圈31a、31b相对的侧的相反侧依次配置。还有,线圈41a所产生的磁场的方向和线圈41b所产生的磁场的方向以相互反方向的方式设定。还有,这些金属平板33,43由铝板或铜板构成。
线圈41a和线圈41b由从最外周侧的绕组引出的端部彼此相互连接。在这样连接的情况下,即使使线圈41a与线圈41b的最外周侧的绕组彼此接近,由于两者间的电压差小,因此也不需要实施特别的耐压保护等对策。另外,与发送电力线圈10和接收电力线圈20的情况同样地,也能够抑制金属平板33的对地电压或金属平板43的对地电压变高。
以上,说明了本发明所涉及的多层结构的线圈的实施方式,但本发明不限定于上述说明的实施方式,可以在不脱离其宗旨的范围内加以各种各样的变更。例如,就多层结构的层数、各层的绕组部的圈数而言,可以以各种各样的组合构成线圈。但是,优选各层的绕组部的圈数比多层结构的层数大。另外,就导线而言,也可以使用绞合线以外的线材。

Claims (5)

1.一种线圈,其特征在于,
是在各层具备由平面状卷绕多次的导线构成的绕组部的层叠结构的线圈,
各层的所述绕组部由对于各层实施从最下层朝向最上层往相同卷绕方向单次卷绕的第1卷绕部分、以及对于各层实施从最上层朝向最下层往相同卷绕方向单次卷绕的第2卷绕部分构成,第1卷绕部分与第2卷绕部分的卷绕方向彼此相同,并且第1卷绕部分与第2卷绕部分在最上层或者最下层连结,
各层的所述绕组部的圈数比多层结构的层数大。
2.如权利要求1所述的线圈,其特征在于,
相邻的上层和下层的所述绕组部经由绝缘构件而相对。
3.如权利要求2所述的线圈,其特征在于,
所述绝缘构件是设置有狭缝的平板状的构件,
相邻的上层和下层的所述绕组部的导线经由所述狭缝而连结。
4.一种线圈,其特征在于,
是层叠结构的线圈,
具备:
骨架,其具有将各层的导线收纳部分隔的平板部;以及
绕组部,其具有平面状卷绕多次的导线,收纳于各层的所述导线收纳部,
所述绕组部由对于各层实施从所述导线收纳部的最下层朝向最上层往相同卷绕方向单次卷绕的第1卷绕部分、以及对于各层实施从所述导线收纳部的最上层朝向最下层往相同卷绕方向单次卷绕的第2卷绕部分构成,第1卷绕部分与第2卷绕部分的卷绕方向彼此相同,并且第1卷绕部分与第2卷绕部分在所述导线收纳部的最上层或最下层连结,
各层的所述绕组部的圈数比多层结构的层数大。
5.如权利要求4所述的线圈,其特征在于,
所述平板部具有狭缝,
相邻的上层和下层的收纳于所述导线收纳部的所述绕组部的导线经由所述狭缝而连结。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160064137A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-03 Apple Inc. Capacitively balanced inductive charging coil
DE102015203796A1 (de) * 2015-03-03 2016-09-08 Siemens Aktiengesellschaft Verwendung und Anordnung von Pencake-Spulen zur drahtlosen Energieübertragung an Elektrofahrzeuge
CN108028124B (zh) * 2015-09-24 2020-11-03 株式会社富士 非接触供电用线圈及非接触供电系统
US10361588B2 (en) * 2015-12-07 2019-07-23 Qualcomm Incorporated Coupled resonator in a metal back cover
WO2017195581A1 (ja) * 2016-05-09 2017-11-16 有限会社アール・シー・エス 非接触給電装置および非接触給電システム
CN109313979B (zh) * 2016-09-21 2020-07-31 株式会社Ihi 线圈装置
JP2019207933A (ja) * 2018-05-29 2019-12-05 トヨタ自動車株式会社 コイルモジュールおよびコイルユニット
US11223222B2 (en) * 2019-09-13 2022-01-11 Texas Institute Of Science, Inc. Contactless charging apparatus and method for contactless charging
JP7462896B2 (ja) 2019-10-09 2024-04-08 国立大学法人 東京大学 無線受電システム、移動体、及び車輪
CN117501391A (zh) * 2021-02-03 2024-02-02 犀能新能源科技私人有限公司 一种用于无线电力传输的多层耦合器

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH377926A (de) * 1958-11-21 1964-05-31 Smit & Willem & Co Nv Transformatorwicklung
JPS4959963A (zh) * 1972-10-13 1974-06-11
US5124681A (en) * 1991-04-26 1992-06-23 Delta Electronics, Inc. Winding construction for a transformer
JPH06112057A (ja) * 1991-12-25 1994-04-22 Sumida Denki Kk コイル
JPH06204058A (ja) * 1993-01-06 1994-07-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd コイル部品
US5610433A (en) * 1995-03-13 1997-03-11 National Semiconductor Corporation Multi-turn, multi-level IC inductor with crossovers
KR100815890B1 (ko) 2001-03-31 2008-03-24 엘지.필립스 엘시디 주식회사 코일 권선방법과 이를 이용하여 코일이 권선된 트랜스포머및 액정표시장치의 인버터
JP2004047731A (ja) * 2002-07-11 2004-02-12 Canon Inc コイル部品およびその製造方法、並びに、電源装置
DE10304606B3 (de) * 2003-02-05 2004-06-03 Magnet-Physik Dr. Steingroever Gmbh Transformator zur Erzeugung hoher elektrischer Ströme
JP2004336984A (ja) * 2003-04-18 2004-11-25 Denso Corp コイル、その製造方法およびその製造装置、ティース、コアならびに回転電機
JP4396630B2 (ja) * 2005-12-26 2010-01-13 トヨタ自動車株式会社 巻線方法及びコイル
WO2008016089A1 (fr) * 2006-08-01 2008-02-07 Nec Corporation Élément inducteur, procédé de fabrication d'élément inducteur et dispositif à semi-conducteur sur lequel est monté l'élément inducteur
WO2008090995A1 (ja) * 2007-01-24 2008-07-31 Nec Corporation インダクタ
JP4451463B2 (ja) * 2007-04-13 2010-04-14 東光株式会社 非接触電力伝送装置の送電トランス
JP2010129692A (ja) * 2008-11-26 2010-06-10 Sanken Electric Co Ltd インダクタンス部品
JP5471283B2 (ja) 2009-10-19 2014-04-16 Tdk株式会社 ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置およびワイヤレス電力伝送システム
CN102087908A (zh) * 2009-12-08 2011-06-08 上海华虹Nec电子有限公司 堆叠式差分电感
JP5532422B2 (ja) * 2010-07-30 2014-06-25 スミダコーポレーション株式会社 コイル
JP5632089B2 (ja) * 2010-10-29 2014-11-26 クアルコム,インコーポレイテッド 結合寄生共振器を介する無線エネルギー伝達
KR101197796B1 (ko) 2011-06-30 2012-11-05 삼성전기주식회사 트랜스포머 및 이를 구비하는 디스플레이 장치
JP5490061B2 (ja) * 2011-07-12 2014-05-14 シャープ株式会社 画像形成装置のレジスト調整方法及び画像形成装置
BR112014014237B1 (pt) 2011-12-20 2021-02-17 Alstom Technology Ltd reator de núcleo de ar e processo de manufatura de um reator de núcleo de ar
KR20140011069A (ko) * 2012-07-17 2014-01-28 한국전자통신연구원 무선 전력 전송 장치
US9779869B2 (en) * 2013-07-25 2017-10-03 International Business Machines Corporation High efficiency on-chip 3D transformer structure

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Publication number Publication date
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