JP2011003947A - コイル通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１に、感度ゼロ点，その他の通信感度特性上の通信感度低下域，通信不能域が減少すると共に、第２に、これが簡単容易に実現され、第３に、電力供給磁場の影響を受けにくく電磁波障害も解消される、コイル通信装置を提案する。
【解決手段】このコイル通信装置２２は、通信時にエアギャップを介して対峙位置決めされる、コイル対を備えている。そして送信側コイル２３は、軸が９０度ずれた二相巻きコイルよりなり、９０度位相のずれた二相キャリア交流が通電され、もって回転磁界が生成されて、信号変調され変調信号が乗せられた電磁波を発射する。受信側コイル２４は、単相コイル又は二相巻きコイルよりなり、電磁誘導の相互誘導作用に基づき電磁波が入射して、変調信号が誘起される。送信側コイル２３や受信側コイル２４は、そのコイル面，磁界が、非接触給電装置のコイル面，磁界に対し直交する直交巻コイルよりなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイル通信装置に関する。すなわち、非接触給電装置等と共に使用される、信号伝送用のコイル通信装置に関するものである。

《技術的背景》
例えば電気自動車のバッテリーに対し、ケーブル等の機械的接触なしで、外部から電力を供給する非接触給電装置が、開発，実用化されている。この非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側，給電側コイルから２次側，受電側コイルへと、電力を供給する。
すなわち図７に示したように、非接触給電装置１では、地上の給電スタンド２等に定置された給電側コイル３での磁束形成により、エアギャップＧを存し、非接触で近接対峙位置せしめられると共に電気自動車等の電動車輌４に搭載された受電側コイル５に、誘導起電力を生成して、電力を供給する。
そして、このような非接触給電装置１では、給電に際し、給電に関する情報伝達が必要となる。すなわち、電動車輌４等の受電側６から、給電スタンド２の給電側７に対し、給電指示，要求電力等の給電情報の伝達が必要となる。

《従来技術》
このような給電情報伝達用の通信装置の従来技術については、次のとおり。まず前提として、非接触給電装置１に関連しての使用であることに鑑み、受電側６と給電側７間には、接続ケーブル等は存在しない。
そこで、この種従来技術の通信装置では、受電側６と給電側７間において、至近距離ではあるが一定距離間隔が存する外部空間Ｃを介して、給電情報の伝達が行われていた。外部空間Ｃを介して、電波通信方式，その他により、給電情報に関する通信信号の送受信が実施されていた。
しかしながら、このような従来技術の通信装置については、通信時に混信等の通信エラーが生じ易い、という難点が指摘されていた。すなわち、外部空間Ｃを経由するので、その分だけ通信距離が遠く長く、もって、外部，周囲，近くに存在する電子機器からの電磁波にて、電磁波障害，電波障害を受け易い、という難点があった。

《特許文献１》
このような状況に鑑み、本特許出願の発明者，出願人は、更に研究，開発を進め、次のの特許文献１に示されたコイル通信装置を、特許出願した。
この特許文献１のコイル通信装置８は、共に使用される非接触給電装置１を利用する。すなわち、図７中にも示したように、このコイル通信装置８は、給電に際し僅か数ｃｍ程度のエアギャップＧで対峙位置決めされる受電側コイル５付近に送信側コイル９を、給電側コイル３付近に受信側コイル１０を、それぞれ配設してなる。
もって、通信距離が極めて短いので、前述したこの種従来技術つまり外部空間Ｃを介した通信装置で多発していた通信エラーは、解消されるようになる。
これと共に、特許文献１のコイル通信装置８では、図３の（３）図，（４）図にも示したように、送信側コイル９や受信側コイル１０として、平板状の磁心コア１１，１２に巻回された直交巻コイルが採用されていた。もって、この送信側コイル９や受信側コイル１０は、そのコイル面そして磁界の向きｈが、非接触給電装置１の受電側コイル５や給電側コイル３のコイル面そして磁界の向きＨに対して、それぞれ直交してなる（図２の（２）図も参照）。
そこで、両者の磁束成分が直交しており、コイル通信装置８を非接触給電装置１近くに配設しても、非接触給電装置１の強い電磁波が通信ノイズとして作用することは、ほぼ回避される。なお、この特許文献１のコイル通信装置８では、このような電力供給磁場の電磁波対策として、上述した直交巻コイルの他に、平面略８の字形状のコイル９，１０も採用可能とされていた。

特開２００８−２８８８８９号公報

《問題点》
ところで、このような特許文献１に示された従来例のコイル通信装置８については、次の課題が指摘されていた。
《第１の問題点》
第１に、感度ゼロ点，その他の通信感度特性上の感度低下域，通信不能域が発生し易い、という問題が指摘されていた。
すなわち、特許文献１に示された従来例のコイル通信装置８にあっては、通信信号の送受信中に、途中で通信感度に凹凸が生じ、感度が大きく落ち込み低下して感度不良が生じ、一旦通信が途絶えたりすることが、多々あった。
このような感度ゼロ点，その他の感度低下域，通信不能域の発生原因としては、回転ずれやＸ，Ｙ方向の位置ずれが挙げられる。

これらについて、更に詳述する。従来例のコイル通信装置８では、通信時に、対をなす送信側コイル９と受信側コイル１０が、エアギャップＧを介し対峙位置決めされて、通信信号が送受信される。
その際、送信側コイル９と受信側コイル１０とが、理想的には、ずれ無く正確に対峙位置しているとベストであるが、実際上は多くの場合、回転ずれや前後，左右方向のずれが生じ易い。両コイル９，１０相互間で、Ｘ，Ｙ方向の相対的位置ずれや、Ｘ，Ｙ面内での相対的回転ずれが生じ易い。
そして、このような回転ずれ（角度ずれ）や、Ｘ方向の位置ずれ（距離寸法ずれ）や、Ｙ方向の位置ずれ（距離寸法ずれ）、が大きくなるに比例して、感度ゼロ点，その他の通信感度特性上の感度低下域，通信不能域が発生する。勿論、エアギャップＧの設定（上下等の間隔距離寸法）が、その前提となる。
従来例のコイル通信装置８は、このような感度低下域，通信不能域の発生が顕著であり、通信可能範囲が狭かった。例えば、図５の（１）図の関係図に示した角度θの回転ずれに基づき、（２）図の感度特性となり、（１）図に示したＸ方向の位置ずれに基づき、（３）図の感度特性となり、（１）図に示したＹ方向の位置ずれに基づき、（４）図の感度特性となっていた（図５の感度特性図については、後で詳述する）。
従来例のコイル通信装置８は、このような感度特性に鑑み、まず、回転ずれ，角度変化に弱く、安定通信実現のためには、両コイル９，１０間について、極く限られた角度ずれ範囲，角度制限内で、使用することを要していた。更に、限られたＸ方向やＹ方向の寸法ずれ範囲，制限内での、使用が求められていた。

《第２の問題点》
第２に、これらに鑑み、この特許文献１の従来例のコイル通信装置８においては、組み合わせ使用により、上述した第１の問題点克服が提案されていた。しかしながら、構造が複雑化すると共に、感度低下域，通信不能域発生が依然として多い、という問題が指摘されていた。
すなわち、この方式（例えばＤｕａｌ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ方式）は、送信側コイル９や受信側コイル１０について、それぞれ、前述した直交巻コイルや平面略８の字形状コイル等のコイル巻線形状の異なるコイルや、これらの取付面が異なるコイル等を、複数組み合わせ重ねて併用する。もって、各コイルそれぞれ固有の感度特性を、相互補完せんとする。
しかしながら結果的に、少なくとも使用コイルが倍増するので、その分、構造が複雑化，大型化し、部品点数も増加する。特に、送信側つまり受電側は、電気自動車等の電動車輌４に車載されることに鑑み、より一層のシンプル化，小型化，軽量化等が求められているが、これに反することになる。そして更に、依然として感度ゼロ点等の存在が指摘されていた。

《本発明について》
本発明のコイル通信装置は、このような実情に鑑み、上記した特許文献１を改良し、その課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、感度ゼロ点，その他の通信感度低下域，通信不能域が減少すると共に、第２に、これが簡単容易に実現され、第３に、しかも電力供給磁場の影響を受けにくく、電磁波障害も解消される、コイル通信装置を提案することを目的とする。

《請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。まず、請求項１については次のとおり。
請求項１のコイル通信装置は、通信時にエアギャップを介して対峙位置決めされるコイル対を備えている。そして送信側コイルは、軸が９０度ずれた二相巻きコイルよりなると共に、９０度位相のずれた二相キャリア交流が通電され、もって信号変調された変調信号が乗せられた電磁波を発射する。受信側コイルは、単相コイル又は二相巻きコイルよりなり、該電磁波が入射して該変調信号が誘起されること、を特徴とする。
請求項２については次のとおり。
請求項２のコイル通信装置は、通信時にエアギャップを介して対峙位置決めされるコイル対を備えている。そして送信側コイルは、軸が１２０度ずれた三相巻きコイルよりなると共に、三相キャリア交流が通電され、もって信号変調された変調信号が乗せられた電磁波を発射する。受信側コイルは、単相コイル，二相巻きコイル，又は三相巻きコイルよりなり、該電磁波が入射して該変調信号が誘起されること、を特徴とする。

請求項３については次のとおり。
請求項３のコイル通信装置は、請求項１又は請求項２において、該送信側コイルでは、発生する磁界が同一平面で回転する回転磁界が生成され、もって該回転磁界の電磁波に該変調信号が乗せられて発射される。そして該受信側コイルでは、入射した該電磁波によって該変調信号が誘起されること、を特徴とする。
請求項４については次のとおり。
請求項４のコイル通信装置は、請求項３において、該コイル通信装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき給電側コイルから受電側コイルに電力を供給する非接触給電装置と共に、使用される。そして該送信側コイルが、該受電側コイル付近に配設され、該受信側コイルが、該給電側コイル付近に配設されること、を特徴とする。
請求項５については次のとおり。
請求項５のコイル通信装置は、請求項４において、該コイル通信装置は、給電指示，要求電力，その他等の給電情報信号を伝送する。そして該送信側コイルが、該受電側コイルの中央空間に埋め込み配設され、該受信側コイルが、該給電側コイルの中央空間に埋め込み配設されていること、を特徴とする。
請求項６については次のとおり。
請求項６のコイル通信装置は、請求項４において、該送信側コイルおよび該受信側コイルは、コイル面そして発生する磁界が、該受電側コイルや該給電側コイルのコイル面そして発生する磁界に対し、それぞれ直交する位置関係の直交巻コイルよりなる。そして平板状のフェライトコア等の磁心コアに、表裏にわたり巻回されていること、を特徴とする。
請求項７については次のとおり。
請求項７のコイル通信装置は、請求項６において、該コイル通信装置は、信号伝送用の該電磁波以外の電磁波の影響を受けにくいと共に、該送信側コイルと該受信側コイル相互間の相対的回転ずれやＸ，Ｙ方向の相対的位置ずれに基づく、感度ゼロ点，その他の通信感度特性上の感度低下域，通信不能域発生が減少すること、を特徴とする。

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）このコイル通信装置は、非接触給電装置等に付設，使用される。
（２）そして通信時に、送信側コイルと受信側コイルが、エアギャップを介して対峙位置決めされる。
（３）もって、送信側コイルから受信側コイルに、例えば、給電指示，要求電力等の給電情報信号等が、送受信されて、給電側コイルから受電側コイルに電力が供給される。
（４）さてそこで、このコイル通信装置によると、次のようになる。まず、送信側コイルにおいて回転磁界が生成される。
（５）回転磁界が生成され、形成される合成磁界を利用して信号が伝送されるので、通信感度特性が補完され足し合わされ、もって広い通信可能範囲が得られるようになる。
（６）従って、送信側コイルと受信側コイル間で、回転ずれやＸ方向やＹ方向の位置ずれが存しても、通信感度特性上の感度低下域，通信不能域の発生は、減少する。
（７）そしてこれは、送信側コイルについて、９０度ずれた二相巻きコイルを採用して二相交流を通電するか、１２０度ずれた三相巻きコイルを採用して三相交流を通電することにより、簡単な構造により容易に実現される。
（８）更に、このコイル通信装置は、送信側コイルが、例えば非接触給電装置の受電側コイルの中央空間等に配設され、受信側コイルが、給電側コイルの中央空間等に配設される。もって、送受信がエアギャップを介して行われ、通信距離が極めて短いので、外部の電子機器の電磁波にて悪影響を受ける虞はない。
（９）又、送信側コイルや受信側コイルは、コイル面そして磁界が、非接触給電装置の受電側コイルや給電側コイルのコイル面そして磁界に対し、直交している。もって両者は磁束成分が直交するので、近くに配設しても、非接触給電装置の強い電磁波が、通信ノイズとして作用することは回避される。
（１０）さてそこで、本発明のコイル通信装置は、次の効果を発揮する。

《第１の効果》
第１に、感度ゼロ点，その他の通信感度特性上の感度低下域，通信不能域が、大きく減少する。
本発明のコイル通信装置は、送信側コイルで回転磁界を生成し、形成される合成磁界を利用して送受信するので、広い通信可能範囲が得られる。すなわち、送信側コイルと受信側コイル間で、回転ずれ（いわゆる角度ずれ）や、Ｘ，Ｙ方向の位置ずれ（いわゆる縦横ずれ）が存しても、通信信号の送受信中に、途中で通信感度に凹凸が生じることが少なく、感度が落ち込み低下することは大幅に減少する。感度不良や通信途絶えの発生は、ほぼ解消される。
前述したこの種従来例のコイル通信装置に比し、安定通信実現のために許容可能な回転ずれの限界，制限が広がり、Ｘ，Ｙ方向の位置ずれの限界，制限も広がり、通信感度特性上の通信可能範囲が拡大される。
特に、送信側つまり受電側は、電気自動車等の電動車輌に車載されることが多いことに鑑み、このような回転ずれやＸ，Ｙ方向の位置ずれが生じ易い状況にあり、通信可能範囲拡大の意義は大なるものがある。

《第２の効果》
第２に、これは簡単容易に実現される。本発明のコイル通信装置では、送信側コイルを所定の二相巻コイルとして二相交流を通電するか、又は、送信側コイルを所定の三相巻コイルとして三相交流を通電して、回転磁界を生成することにより、上述した第１の点が実現される。
すなわち、シンプル化，小型化，軽量化された簡単な構造により、容易に実現される。例えば、前述したこの種従来例のコイル通信装置のように、異なるコイルを複数組み合わせ重ねて併用する結果、使用コイルが増え、構造が複雑化し、部品点数も増えてしまうようなことなく、実現される。
特に、送信側つまり受電側は、電気自動車等の電動車輌に車載されることが多いことに鑑み、このようなシンプル化，小型化，軽量化の意義は、大なるものがある。

《第３の効果》
第３に、しかも電力給電磁場の影響を受けにくく、電磁波障害，電波障害も解消される。
まず、本発明のコイル通信装置は、送信側コイルや受信側コイルが、非接触給電装置の受電側コイルや給電側コイルの中央空間等に配設されている。もって、通信距離が極めて短いので、外部，周囲，近くの電子機器からの電磁波にて、電磁波障害や電波障害を受けることはない。
又、本発明のコイル通信装置は、送信側コイルや受信側コイルが直交巻コイルよりなり、そのコイル面，磁界が、非接触給電装置の受電側コイルや給電側コイルのコイル面，磁界と、直交している。もって、両者の大部分の磁束成分が直交しており、両者を近くに配設しても、非接触給電装置の強い電磁波が、影響を及ぼすことは殆どない。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

本発明に係るコイル通信装置について、発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、送信側回路のブロック図、（２）図は、受信側回路のブロック図である。 同発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、送信側の二相キャリア交流等の説明図、（２）図は、コイルの磁界や磁束等の説明図である。 同発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、二相巻，直交巻コイルの１例の斜視図、（２）図は、他の例の斜視図である。（３）図，（４）図は、この種従来例の説明に供し、（３）図は、直交巻コイルの１例の斜視図、（４）図は、他の例の斜視図である。 同発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、送信側と受信側の関係図、（２）図は、回転ずれの感度特性図、（３）図は、Ｘ（Ｙ）方向ずれの感度特性図である。 この種従来例の説明に供し、（１）図は、送信側と受信側の関係図、（２）図は、回転ずれの感度特性図、（３）図は、Ｘ方向ずれの感度特性図、（４）図は、Ｙ方向ずれの感度特性図である。 非接触給電装置等の説明に供し、コイル等の平面説明図である。 非接触給電装置等の説明に供し、（１）図は、全体説明図、（２）図は、構成ブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づき詳細に説明する。
《非接触給電装置１について》
本発明のコイル通信装置は、代表的には、非接触給電装置１において使用される。そこでまず、図６，図７を参照して、非接触給電装置１について説明しておく。
非接触給電装置１は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電側７から受電側６に、エアギャップＧを存して非接触で近接対峙位置しつつ、電力を供給する。給電側７は、地面等に定置されており、受電側６は、電動車輌４等の移動体に搭載されている。

このような非接触給電装置１について、更に詳述する。まず、１次側，トラック側，給電側７側は、図示の給電スタンド２，その他の給電エリアにおいて、地面，路面，床面，その他に、固定配置されている。これに対し、２次側，ピックアップ側，受電側６側は、電気自動車や電車等の電動車輌４，その他の移動体に搭載される。受電側６は、その駆動用の他、非駆動用としても利用可能であり、車載バッテリー１３に接続されるのが代表的であるが、直接各種の負荷に接続されることもある。
そして、給電側コイル３と受電側コイル５とは、給電に際し、例えば５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の僅かな間隙空間であるエアギャップＧを存しつつ、非接触で近接対峙位置決めされる。給電に際しては、受電側コイル５が、図示のように給電側コイル３上で停止される停止給電方式が代表的であり、停止給電方式の場合、給電側コイル３と受電側コイル５は、上下等で対をなす対称構造よりなる。
給電側コイル３は、高周波インバータが使用される電源に接続されている。受電側コイル５は、図示例ではバッテリー１３に接続されており、給電により充電されたバッテリー１３にて、走行用モータ１４が駆動される。図中１５は、交流を直流に変換するコンバータ、１６は、直流を交流に変換するインバータである。

電磁誘導の相互誘導作用については、次のとおり（図２の（２）図も参照）。給電に際し、近接対峙位置する給電側コイル３と受電側コイル５との間で、給電側コイル３での磁束Ｆ形成により受電側コイル５に誘導起電力を生成させ、もって給電側コイル３から受電側コイル５へと電力を供給することは、公知公用である。
すなわち、給電側コイル３に交流を励磁電流として通電することにより、磁界が給電側コイル３のコイル導線の周囲に生じ、磁束Ｆがコイル面に対して直角方向に形成される。そして、この磁束Ｆが、受電側コイル５を貫き鎖交することにより、誘導起電力が生成され、もって磁場が形成され磁界を利用して電力が送受される。非接触給電装置１では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電が実施される。
給電側７や受電側６の構造等については、次のとおり。給電側コイル３は、図６に示したように、略平板状で複数回ターン方式のフラット構造をなす。すなわち、絶縁されたコイル導線が、同一平面において並列化された平行位置関係を維持しつつ、円形や方形の渦巻き状に複数回巻回ターンされ、もって、全体的に凹凸のない平坦で肉厚の薄い扁平状のフラット構造をなすと共に、環状，略フランジ状をなしており、中央部に中央空間１７が形成されている。
給電側コイル３の磁心コア１８としては、フェライトコア等の強磁性体が用いられ、フラットな平板状そして環状，略フランジ状をなし、給電側コイル３と同心に配置されている。なお図６中、１９はモールド樹脂、２０は発泡材、２１はベースプレートである。
受電側コイル５，その他の受電側６の構造等については、図示例が停止給電方式であることに鑑み、上述した給電側７に準じる。
非接触給電装置１は、このようになっている。

《本発明の概要》
以下、本発明のコイル通信装置２２について、図１〜図７を参照して説明する。まず、本発明の概要について述べる。
このコイル通信装置２２の送信側コイル２３および受信側コイル２４は、まず、コイル面そして磁界が、非接触給電装置１の受電側コイル５や給電側コイル３のコイル面そして磁界に対し、それぞれ直交する直交巻コイルよりなり、磁心コア２５，２６に巻回されている。そして、送信側コイル２３で回転磁界が生成され、この回転磁界の電磁波に変調信号が乗せられて発射され、受信側コイル２４では、入射したこの電磁波によって変調信号が誘起される。
つまり、このコイル通信装置２２で採用される送信側コイル２３および受信側コイル２４は、共に直交巻コイルよりなると共に、更に送信側コイル２３は、このような直交巻コイルと回転磁界生成コイルとが複合されたコイルよりなる。
以下、このような本発明のコイル通信装置２２について、更に詳述する。

《コイル通信装置２２について》
まず、コイル通信装置２２について概説する。コイル通信装置２２は、図７等に示したように、代表的には、非接触給電装置１と共に使用される。そして、受電側６から給電側７への給電指示，要求電力，その他の給電情報の伝達用に使用される。コイル通信装置２２は、このような用途に鑑み、給電情報信号Ｓを受電側６から給電側７へ伝送する。
そしてコイル通信装置２２は、通信時にエアギャップＧを介して対峙位置決めされるコイル対２３，２４を備えている。そして、図１，図２の（２）図に示したように、送信側２７から受信側２８に、磁束Ｆ形成による電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電情報信号Ｓを送受信する（電磁誘導の相互誘導作用等については、非接触給電装置１について前述した所を参照）。
すなわち、送信側コイル２３から給電情報信号Ｓが乗せられた電磁波が発射され、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、この電磁波が受信側コイル２４に入射して、元の給電情報信号Ｓへと復調される。
そしてコイル通信装置２２は、図６，図７に示したように、非接触給電装置１に組み込み付設されている。すなわち送信側コイル２３が、非接触給電装置１の受電側コイル５付近に配設され、受信側コイル２４が、非接触給電装置１の給電側コイル３付近に配設されている。
代表的には、送信側コイル２３が、受電側コイル５の中央空間１７に埋め込み配設され、受信側コイル２４が、給電側コイル３の中央空間１７に埋め込み配設される。従って給電に際して、非接触給電装置１の受電側コイル５が給電側コイル３に、エアギャップＧを介して近接対峙位置決めされると、コイル通信装置２２の送信側コイル２３も受信側コイル２４に、エアギャップＧを介して近接対峙位置決めされることになる。
コイル通信装置２２は、概略このようになっている。

《直交巻きコイルについて》
次に、直交巻きコイルについて説明する。図３の（１）図，（２）図等に示したように、このコイル通信装置２２の送信側コイル２３と受信側コイル２４は、共に直交巻コイルよりなる。
すなわち、送信側コイル２３や受信側コイル２４のコイル導線は、図３の（１）図に示した例では、角形平板状のフェライトコア製の磁心コア２５，２６の外表面に対し、表裏にわたり複数本が平行に巻回されている。図３の（２）図に示した例では、円形平板状のフェライトコア製の磁心コア２５，２６の外表面に対し、表裏にわたり複数本のコイル導線が平行に巻回されている。（なお、図面上では更に、軸が９０度ずれた二相巻きコイルとして図示されているが、この点については後述する。）

さて、このコイル通信装置２２において、このように磁心コア２５に巻回された送信側コイル２３や、磁心コア２６に巻回された受信側コイル２４は、図２の（２）図に示したように、形成されるコイル面そして発生する磁界の向きｈが、非接触給電装置１の受電側コイル５や給電側コイル３について形成されるコイル面そして発生する磁界の向きＨに対し、それぞれ直交する位置関係となる。
すなわち、送信側コイル２３は受電側コイル５に対し、受信側コイル２４は給電側コイル３に対し、それぞれ直交巻きされた位置関係，形状関係となる。
そこで、信号伝送用のコイル２３，２４と、電力供給用のコイル５，３とは、それぞれ発生する大部分の磁束成分ｆと磁束成分Ｆとが、互いに斜行そして直交するようになる。つまり、送信側コイル２３，受信側コイル２４の磁束成分ｆは、受電側コイル５，給電側コイル３に対して鎖交すると共に、受電側コイル５，給電側コイル３の磁束成分Ｆは、送信側コイル２３，受信側コイル２４に対して鎖交する。
このように、両者の作用方向つまり磁束成分ｆ，Ｆが直交し、コイルに対して鎖交するので、互いの結合度が最小となり、相互間で影響を及ぼすことは殆どなくなる。
もって、このコイル通信装置２２は、非接触給電装置１と共に使用されるものの、非接触給電装置１の電力供給磁場による誘起電圧を発生させることなく、つまり電力供給磁場の電磁波に応答することなく、安定した通信が可能となる。
送信側コイル２３や受信側コイル２４は、このような直交巻きコイルよりなる。

《回転磁界等について》
次に、回転磁界等について、図１，図２の（１）図，図３の（１）図，（２）図を参照して、説明する。
このコイル通信装置２２で採用された送信側コイル２３は、上述したように直交巻コイルよりなると共に、回転磁界生成コイルでもある。
すなわち、このコイル通信装置２２では、送信側コイル２３において、発生する磁界が同一平面で回転する回転磁界が生成され、もって、この回転磁界の電磁波に給電情報信号Ｓの変調信号が乗せられて、発射される。受信側コイル２４では、この回転磁界の電磁波が入射して、変調信号が誘起される。

これらについて、更に詳述する。図示した送信側コイル２３は、軸が９０度ずれた二相巻きコイルよりなると共に、９０度位相のずれた二相キャリア交流が通電され、もって回転磁界が生成されて、変調信号が乗せられた電磁波を発射する。受信側コイル２４は、単相コイル又は軸が９０度ずれた二相巻きコイルよりなり、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、この電磁波が入射して変調信号が誘起される。
すなわち送信側コイル２３は、巻き数の等しい２組のコイルが、同一平面で９０度ずらして、磁心コア２５に対し二相巻きコイルとして巻回されている。そして、送信側コイル２３を構成する２組のコイルに対し、単相交流について９０度位相をずらした二相交流が、キャリア交流として通電される。図２の（１）図に示したように、ＡコイルとＢコイルの２組のコイルに、位相を９０度ずらした２つのキャリア電流Ａ，Ｂが流される。
これにより、この送信側コイル２３では、アンペアの周回路の法則により、２組それぞれのコイルに磁界が生じるが、この２組のコイルの磁界は、順次回転する回転磁界となって、合成磁界を形成する。

ところで、回転磁界の生成等については、図示によらず、次のように構成することも可能である。
図示とは異なり、送信側コイル２３は、軸が１２０度ずれた三相巻きコイルよりなると共に、三相キャリア交流が通電され、もって回転磁界が生成されて、信号変調された変調信号が乗せられた電磁波を発射する。受信側コイル２４は、単相コイル，軸が９０度ずれた二相巻きコイル，又は軸が１２０度ずれた三相巻きコイルよりなり、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、この電磁波が入射して、変調信号が誘起される。
すなわち送信側コイル２３は、巻き数の等しい３組のコイルが、同一平面で互いに１２０度ずつずらして、磁心コア２５に対し三相巻きコイルとして巻回される。そして、送信側コイル２３を構成する３組のコイルに対し、三相交流の１２０度位相のずれた各相が、キャリア交流として通電される。
これにより、このような送信側コイル２３では、３組のコイルそれぞれに磁界が生じるが、この３組のコイルの磁界は、順次回転する回転磁界となって、合成磁界を形成する。

前記した二相巻きコイルと二相キャリア交流に関し、図１に示した回路については、次のとおり。送信側２７では、まず、キャリア交流の搬送波２９について、位相シフト部３０にて、９０度位相の遅れた搬送波２９も生成される。
そして給電情報信号Ｓが、両変調部３１において、それぞれ位相のずれた搬送波２９を利用して、信号変調される。もって、二相巻きコイルよりなる送信側コイル２３から、変調信号が乗せられた回転磁界の電磁波が、それぞれエアギャップＧに向けて発射される。
受信側２８では、エアギャップＧを介し電磁誘導の相互誘導作用に基づき、この電磁波が受信側コイル２４に入射し、変調信号が誘起される。そして復調部３２で、元の給電情報信号Ｓへと復調される。
なお受信側コイル２４として、図示例では二相巻きコイルが使用されているが、単相コイルを使用しても良い。図示例では、二相巻きコイルの両相のコイル端を直列接続して使用している。図中３３は、特定周波数の変調信号のみを通過させるバンドパスフィルタである。
回転磁界等は、このようになっている。

《作用等》
本発明のコイル通信装置２２は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）このコイル通信装置２２は、非接触給電装置１等の設置対象に、付設して使用される。非接触給電装置１の場合は、その受電側６と給電側７間の給電情報の伝達用に、使用される（図７を参照）。

（２）そしてコイル通信装置２２は、通信時において、送信側２７の送信側コイル２３と、受信側２８の受信側コイル２４とが、僅か数ｃｍ程度のエアギャップＧを介して、対峙位置決めされる（図７を参照）。
非接触給電装置１にて使用される場合は、例えば、送信側コイル２３が受電側コイル５の中央空間１７に、受信側コイル２４が給電側コイル３の中央空間１７に、それぞれ埋め込み配設される（図６を参照）。

（３）もって、コイル通信装置２２の送信側コイル２３から受信側コイル２４に対し、通信信号が伝送される。
非接触給電装置１にて使用される場合は、給電指示，要求電力等の給電情報信号Ｓが、送受信される（図１を参照）。これに基づき、給電側コイル３から受電側コイル５へ電力が供給され、例えばバッテリー１３が充電される（図７を参照）。

（４）さてそこで、本発明のコイル通信装置２２によると、以下のようになる。まず、このコイル通信装置２２では、送信側コイル２３で回転磁界を生成して、給電情報信号Ｓを送受信する。
すなわち、軸が所定間隔でずれた二相巻きや三相巻きの送信側コイル２３を構成する各コイルに、二相交流や三相交流の各相を通電することにより、回転磁界を生成して、給電情報信号Ｓが乗せられた電磁波を、発射，入射，伝送する（図１，図２の（１）図，図３の（１）図，（２）図等を参照）。

（５）コイル通信装置２２では、このように回転磁界が生成され、もって形成される合成磁界を利用して、信号が伝送される。
そこで、二相巻きや三相巻きの送信側コイル２３を構成するコイル相互間で、コイル特性，通信感度特性が相互補完され，足し合わされ、もって通信感度特性上、広い通信可能範囲が得られるようになる。

（６）従って、送信側コイル２３と受信側コイル２４相互間において、回転ずれ（θ角度ずれ）、Ｘ方向の位置ずれ（距離寸法ずれ）、Ｙ方向の位置ずれ（距離寸法ずれ）が存しても（後述する図４の（１）図も参照）、感度ゼロ点，その他の通信感度特性上の感度低下域，通信不能域の発生が、大きく減少するようになる。もって通信感度特性上、このような感度低下域，通信不能域を除いた範囲、つまり通信可能範囲が拡大する（後述する図４の（２）図，（３）図も参照）。

（７）そしてこれは、送信側コイル２３について、図示のように、軸が９０度ずれた二相巻きコイルを採用して９０度位相のずれた二相交流を通電するか（図１，図２の（１）図，図３の（１）図，（２）図を参照）、又は、軸が１２０度ずれた三相巻きコイルを採用して三相交流を通電することにより、実現される。
すなわち、上述した通信可能範囲拡大が、シンプル化，小型化，軽量化された、簡単な構造により容易に実現される。

（８）更に、このコイル通信装置２２は、非接触給電装置１にて使用される場合、送信側コイル２３が、非接触給電装置１の受電側コイル５付近、例えばその中央空間１７に配設されている。又、受信側コイル２４が、非接触給電装置１の給電側コイル３付近、例えばその中央空間１７に配設されている（図６，図７を参照）。
もって送受信が、エアギャップＧを介して行われ、通信距離が５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度と極めて短い。従って、外部，周囲，近くに存在する他の電子機器からの電磁波にて、コイル通信装置２２の通信信号が、混信等の悪影響を受ける虞はない。

（９）又、このコイル通信装置２２は、送信側コイル２３や受信側コイル２４が、直交巻コイルよりなる。すなわち、そのコイル面そして発生する磁界の向きｈが、非接触給電装置１の受電側コイル５や給電側コイル３のコイル面そして発生する磁界の向きＨに対して、直交している（図２の（２）図を参照）。
もって、両者の大部分の磁束成分が直交するので、コイル通信装置２２を非接触給電装置１の近くに配設しても、非接触給電装置１にて発生する磁界が、通信ノイズとして作用することは回避される。電力供給磁場の強い電磁波が、コイル通信装置２２の通信信号に、悪影響を及ぼすことは防止される。
本発明の作用等については、以上のとおり。

次に、本発明の実施例について、説明する。
図４は、実施例のコイル通信装置２２のテスト結果等に関し、図５は、従来例のコイル通信装置８のテスト結果等に関する。
このテストでは、図４の（１）図や図５の（１）図に示した、送信側２７と受信側２８間について（イ）回転ずれや、（ロ），（ハ）Ｘ，Ｙ方向の位置ずれに基づく、感度を測定した。
すなわち図４では、本発明の実施例のコイル通信装置２２に関し、送信側コイル２３と受信側コイル２４相互間について、（イ）Ｘ，Ｙ面内での回転Ａｎｇｌｅずれ（θ ｄｅｇｒｅｅの角度ずれ）発生時や、（ロ）Ｘ方向ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎの位置ずれ（距離寸法ずれ）発生時や、（ハ）Ｙ方向ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎの位置ずれ（距離寸法ずれ）発生時、等について、それぞれ感度（Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ）を、測定した。
図５は、従来例のコイル通信装置８に関し、送信側コイル９と受信側コイル１０について、同様に測定した。
まず、テスト条件については次のとおり。
・送信側コイル２３のインダクタンスＬ_Ａ，Ｌ_Ｂ： １０．６μＨ，１０．３μＨ
・受信側コイル２４のインダクタンスＬ_Ａ，Ｌ_Ｂ： １０．１μＨ，９．２μＨ
・送信側コイル２３の巻き数，巻き長辺寸法： ５ｔｕｒｎ，５０ｍｍ
・受信側コイル２４の巻き数，巻き長辺寸法： ５ｔｕｒｎ，５０ｍｍ
・送信側コイル９，受信側コイル１０のインダクタンスＬ_１，Ｌ_２： １０．３μＨ，１０．１μＨ
・送信側コイル９，受信側コイル１０の巻き数，巻き長辺寸法： ５ｔｕｒｎ，５０ｍｍ

このようなテスト条件のもとで、（イ）回転ずれの角度や、（ロ）Ｘ方向ずれの距離寸法や、（ハ）Ｙ方向ずれの距離寸法を、それぞれ各種変化させ（勿論、エアギャップＧの各間隔距離寸法の設定が、その前提となる）、もって、対応する感度をそれぞれ測定した。すると、図４の（２）図，（３）図や、図５の（２）図，（３）図，（４）図に示したテスト結果が得られた。
そこで、図４の本発明の実施例の結果と図５の従来例の結果とを比較すると、通信感度特性上、本発明の通信可能範囲が遥かに広いことが、裏付けられた。
すなわち、まず（イ）回転ずれに関しては、次のとおり。すなわち、回転ずれが大きくなるに比例して、感度ゼロ点，その他の通信感度特性上の感度低下域，通信不能域の発生が、図５の（２）図に示したように、従来例のコイル通信装置８では、顕著に増加した。
これに対し、本発明の実施例のコイル通信装置２２では、図４の（２）図に示したように、その発生がより少ない結果となった。
又、（ロ），（ハ）Ｘ，Ｙ方向の位置ずれに関しても、次のとおり。すなわち、位置ずれが大きくなるに比例して、感度低下域，通信不能域の発生が、図５の（３）図，（４）図に示したように、従来例では顕著に増加した。
これに対し、実施例では、図４の（３）図に示したように、その発生がより少ない結果となった。
実施例については、以上のとおり。

１ 非接触給電装置
２ 給電スタンド
３ 給電側コイル
４ 電動車輌
５ 受電側コイル
６ 受電側
７ 給電側
８ コイル通信装置（従来例）
９ 送信側コイル（従来例）
１０ 受信側コイル（従来例）
１１ 磁心コア（従来例）
１２ 磁心コア（従来例）
１３ バッテリー
１４ モータ
１５ コンバータ
１６ インバータ
１７ 中央空間
１８ 磁心コア
１９ モールド樹脂
２０ 発泡材
２１ ベースプレート
２２ コイル通信装置（本発明）
２３ 送信側コイル（本発明）
２４ 受信側コイル（本発明）
２５ 磁心コア（本発明）
２６ 磁心コア（本発明）
２７ 送信側
２８ 受信側
２９ 搬送波
３０ 位相シフト部
３１ 変調部
３２ 復調部
３３ バンドパスフィルタ
Ｃ 外部空間
Ｆ 磁束（成分）
ｆ 磁束（成分）
Ｇ エアギャップ
Ｈ 磁界の向き
ｈ 磁界の向き
Ｓ 給電情報信号

Claims (7)

1. コイル通信装置であって、通信時にエアギャップを介して対峙位置決めされるコイル対を備えており、
   送信側コイルは、軸が９０度ずれた二相巻きコイルよりなると共に、９０度位相のずれた二相キャリア交流が通電され、もって信号変調され変調信号が乗せられた電磁波を発射し、受信側コイルは、単相コイル又は二相巻きコイルよりなり、該電磁波が入射して該変調信号が誘起されること、を特徴とするコイル通信装置。
2. コイル通信装置であって、通信時にエアギャップを介して対峙位置決めされるコイル対を備えており、
   送信側コイルは、軸が１２０度ずれた三相巻きコイルよりなると共に、三相キャリア交流が通電され、もって信号変調され変調信号が乗せられた電磁波を発射し、受信側コイルは、単相コイル，二相巻きコイル，又は三相巻きコイルよりなり、該電磁波が入射して該変調信号が誘起されること、を特徴とするコイル通信装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載したコイル通信装置において、該送信側コイルでは、発生する磁界が同一平面で回転する回転磁界が生成され、もって該回転磁界の電磁波に該変調信号が乗せられて発射され、該受信側コイルでは、入射した該電磁波によって該変調信号が誘起されること、を特徴とするコイル通信装置。
4. 請求項３に記載したコイル通信装置において、該コイル通信装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき給電側コイルから受電側コイルに電力を供給する非接触給電装置と共に、使用され、
   該送信側コイルが、該受電側コイル付近に配設され、該受信側コイルが、該給電側コイル付近に配設されること、を特徴とするコイル通信装置。
5. 請求項４に記載したコイル通信装置において、該コイル通信装置は、給電指示，要求電力，その他等の給電情報信号を伝送し、
   該送信側コイルが、該受電側コイルの中央空間に埋め込み配設され、該受信側コイルが、該給電側コイルの中央空間に埋め込み配設されていること、を特徴とするコイル通信装置。
6. 請求項４に記載したコイル通信装置において、該送信側コイルおよび該受信側コイルは、コイル面そして発生する磁界が、該受電側コイルや該給電側コイルのコイル面そして発生する磁界に対し、それぞれ直交する位置関係の直交巻コイルよりなり、
   平板状のフェライトコア等の磁心コアに、表裏にわたり巻回されていること、を特徴とするコイル通信装置。
7. 請求項６に記載したコイル通信装置において、該コイル通信装置は、信号伝送用の該電磁波以外の電磁波の影響を受けにくいと共に、該送信側コイルと該受信側コイル相互間の相対的回転ずれやＸ，Ｙ方向の位置ずれに基づく、感度ゼロ点，その他の通信感度特性上の感度低下域，通信不能域発生が減少すること、を特徴とするコイル通信装置。

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