JP2012080671A - Non-contact power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
広範囲で電力伝送を行うことができる非接触電力伝送装置に関する。 The present invention relates to a non-contact power transmission apparatus capable of performing power transmission over a wide range.
近年、携帯電話やデジタルカメラ、ノートパソコンなどの電子機器に対して非接触で電力を伝送する方式が普及してきている。送電装置に内蔵される送電コイルから発生する交流磁場により、電子機器に内蔵される受電コイルに電力を伝送する。そのため、受電コイルは送電コイルに近接させて配置する必要がある。受電コイルと送電コイルの相対位置がずれると、受電コイルの出力が大きく低下してしまう。 In recent years, a method for transmitting power in a contactless manner to an electronic device such as a mobile phone, a digital camera, or a laptop computer has become widespread. Electric power is transmitted to the power receiving coil built in the electronic device by an alternating magnetic field generated from the power transmitting coil built in the power transmitting device. For this reason, the power receiving coil needs to be disposed close to the power transmitting coil. When the relative position of the power receiving coil and the power transmitting coil is shifted, the output of the power receiving coil is greatly reduced.
特許文献1には、電子機器を送電装置のケース上面のどこに載せても、送電コイルを移動させることにより位置決めを行う方法が記載されている。特許文献2には、複数の送電コイルを設け、受電コイルを載置した位置に対応する送電コイルのみを駆動する方法が記載されている。しかし、いずれも送電装置の構造が複雑であり、コストアップとなってしまう。
特許文献3には、薄板形状の磁性材料に送電コイルを巻回した送電装置により電力伝送を行う方法が記載されている。図5は、送電コイルと受電コイルの位置関係を示す図である。図中の矢印は磁束の向きを示す。送電コイル51は平板状コア52に巻回されている。受電コイル61a、61bは、それぞれ薄板形状のコア62a、62bに巻回されている。送電コイル51により、平板状コア52の側方に水平方向の磁場が形成される。この水平方向の磁場が形成される領域内において、受電コイル61aの巻軸と磁場の方向を合わせることで、位置ずれによる受電能力の低下を抑制している。
Patent Document 3 describes a method of transmitting power by a power transmission device in which a power transmission coil is wound around a thin plate-shaped magnetic material. FIG. 5 is a diagram illustrating a positional relationship between the power transmission coil and the power reception coil. The arrows in the figure indicate the direction of the magnetic flux. The
しかし、送電コイル51が形成する磁束の向きと受電コイルの巻軸の向きがずれてしまうと、受電コイルに鎖交する磁束が減少し、伝送効率が低下してしまう。特に、受電コイル61bのように、磁束の向きと巻軸が90°になると、受電コイル61bに電力がほとんど伝送されなくなってしまう。
However, if the direction of the magnetic flux formed by the
本発明はこのような問題を考慮してなされたものであり、簡易な構成であるとともに、広範囲で受電コイルの向きによらず効率良く電力伝送を行うことができる非接触電力伝送装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and provides a non-contact power transmission apparatus that has a simple configuration and can efficiently perform power transmission over a wide range regardless of the direction of the power receiving coil. For the purpose.
本発明はこのような目的を達成するため、送電コイルから受電コイルに対して電磁誘導により電力の供給を行なう非接触電力伝送装置において、略平行な交流磁場が発生する領域を形成する送電コイルと、十字型コアの一方の対向するアームに巻回された第1の受電コイルと、前記十字型コアの他方の対向するアームに巻回された第2の受電コイルを備え、前記領域内に第1の受電コイルおよび第2の受電コイルを配置することを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention provides a non-contact power transmission apparatus that supplies power from a power transmission coil to a power reception coil by electromagnetic induction, and a power transmission coil that forms a region in which a substantially parallel alternating magnetic field is generated. A first power receiving coil wound around one opposing arm of the cruciform core and a second power receiving coil wound around the other opposing arm of the cruciform core, 1 receiving coil and 2nd receiving coil are arrange | positioned, It is characterized by the above-mentioned.
本発明によると、簡易な構成であるとともに、広範囲で受電コイルの向きによらず効率良く電力伝送を行うことができる。 According to the present invention, it has a simple configuration and can efficiently transmit power over a wide range regardless of the direction of the power receiving coil.
本発明の一実施例における受電コイルについて説明する。図1は受電コイルの斜視図である。十字型コア12に第1の受電コイル11と第2の受電コイル21が巻回されている。S1、F1はそれぞれ第1の受電コイル11の巻始めと巻終りを示す。また、S2、F2はそれぞれ第2の受電コイル21の巻始めと巻終りを示す。各受電コイルは、十字型コア12の対向するアーム部にそれぞれ巻回されている。
A power receiving coil according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view of a power receiving coil. A first
第1の受電コイル11は、十字型コア12の一方の対向するアームの一端部から十字型コア12の中央部を通って、一方の対向するアームの他端部に向かって巻回されている。 第2の受電コイル21は、十字型コア12の他方の対向するアームの一端部から十字型コア12の中央部を通って、他方の対向するアームの他端部に向かって巻回されている。第1の受電コイル11の巻軸と第2の受電コイル21の巻軸は略直交するように構成されている。第1の受電コイル11と第2の受電コイル21はそれぞれ十字型コア12の異なるアームに巻回されるため、受電部の厚みを薄くすることができる。
The first
次に、本発明の一実施例における送電コイルおよび受電コイルについて説明する。図2は送電コイルと受電コイルの関係を示す斜視図である。図中の矢印は送電コイル51により生成される磁束の向きを示す。送電コイル51は平板状コア52に巻回されている。送電コイル51により、平板状コア52の側方に水平方向に略平行な交流磁場が形成される。第1の受電コイル11と第2の受電コイル21は、送電コイル51の表面上に載置することにより、水平方向の磁束が流れる領域内に配置される。すなわち、送電コイルから発生する磁束の向きと、第1の受電コイルおよび第2の受電コイルの巻軸が同一平面上になるように配置する。
Next, a power transmission coil and a power reception coil in one embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a perspective view showing the relationship between the power transmission coil and the power reception coil. The arrow in the figure indicates the direction of the magnetic flux generated by the
図2に示すように、第2の受電コイル21の巻軸は磁束の向きに対して90°のとき、第2の受電コイル21に磁束は鎖交せず、電力がほとんど伝送されない。しかし、第1の受電コイル11の巻軸は磁束の向きと同一になるため、第1の受電コイル11に対して、電力が効率よく伝送される。
As shown in FIG. 2, when the winding axis of the second
図示していないが、第1の受電コイル11の巻軸が磁束の向きに対して90°になる場合には、第1の受電コイル11に磁束は鎖交せず、電力がほとんど伝送されない。しかし、第2の受電コイル21の巻軸は磁束の向きと同一になるため、第2の受電コイル21に対して、電力が効率よく伝送される。
Although not shown, when the winding axis of the first
次に、図2における受電コイルを水平方向に45°回転させた場合について説明する。図3はそのときの送電コイルと受電コイルの関係を示す斜視図である。図中の矢印は送電コイル51により生成される磁束の向きを示す。第1の受電コイル11と第2の受電コイル21の巻軸は、送電コイル51により生成される磁束の向きに対し、それぞれ45°の位置にある。第1の受電コイル11の巻軸の向きと磁束の向きに傾きがある分、図2と比較して第1の受電コイル11を貫く磁束は減少し、伝送される電力は減少する。一方、第2の受電コイル21については、図2と比較して第2の受電コイル21を貫く磁束は増加し、伝送される電力は増加する。このように、十字型コア12の対向するアームの両方で磁束を受けることができる。そのため、水平方向に受電コイルの向きが回転した場合にも、効率が大きく低下することなく電力伝送を行うことができる。
Next, a case where the power receiving coil in FIG. 2 is rotated by 45 ° in the horizontal direction will be described. FIG. 3 is a perspective view showing the relationship between the power transmission coil and the power reception coil at that time. The arrow in the figure indicates the direction of the magnetic flux generated by the
次に、本発明の受電コイルを用いた受電装置の回路について説明する。図4は本発明の一実施例における送電装置および受電装置の回路図である。送電装置50は、駆動回路56と送電コイル51を備える。駆動回路56は、直流電源Vinより直流電圧が供給され、送電コイル51に交流電力を供給する。駆動回路56は、図示したような自励発振回路ではなく、他励発振回路を用いてもよい。
Next, a circuit of a power receiving device using the power receiving coil of the present invention will be described. FIG. 4 is a circuit diagram of a power transmitting device and a power receiving device in one embodiment of the present invention. The power transmission device 50 includes a
受電装置10は、第1の受電コイル11、第2の受電コイル21、共振コンデンサ15、25、整流素子16、26、平滑コンデンサ17を備える。第1の受電コイル11および第2の受電コイル21には、それぞれ共振コンデンサ15、25が並列に接続されている。また、第1の受電コイル11および第2の受電コイル21はそれぞれ整流素子16、26を介して並列に接続されている。送電コイル51により発生する交流磁束によって、第1の受電コイル11および第2の受電コイル21に発生する誘導起電力は、それぞれ整流素子16、26により整流され、その出力は合成される。各整流素子16、26の出力は、平滑コンデンサ17により平滑化され、受電装置10の出力電圧Voutが得られる。
The power receiving device 10 includes a first
本発明は、十字型コア12に2つの受電コイルを巻回している。これにより、従来では受電コイルの向きを一方向に合わせておく必要があったが、受電コイルが回転しても受電能力が大きく低下することがなくなる。特に、受電コイルを水平方向に90°回転させた場合でも受電能力が低下することがなくなる。また、送電コイル51上すなわち略平行な交流磁場が生成される領域内であれば、広い範囲で受電可能とすることができる。送電コイルは、平板状コア52に送電コイル51を巻回するだけの簡易な構成とすることができる。そのため、薄型化が可能であり、安価に非接触電力伝送のシステムを構成することができる。
In the present invention, two power receiving coils are wound around the
水平方向の磁束が流れる領域内に各受電コイルを配置するため、十字型コア12の大きさは、平板状コア52の大きさと比較して同じ程度か、または小さくするとよい。十字型コア12および平板状コア52は、それぞれ磁性材料であれば磁性シートやフェライトコア、アモルファスコアなどを用いてもよい。送電コイル51を巻回するコア52は平板状としたが、略平行な交流磁場が生成される領域を形成することができるのであれば、どのような形状を用いてもよい。
In order to arrange each receiving coil in the region where the magnetic flux in the horizontal direction flows, the size of the
10 受電装置
11 第1の受電コイル
12 十字型コア
15、25 共振コンデンサ
16、26 整流素子
17 平滑コンデンサ
21 第2の受電コイル
50 送電装置
51 送電コイル
52 平板状コア
56 駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (4)
略平行な交流磁場が発生する領域を形成する送電コイルと、
十字型コアの一方の対向するアームに巻回された第1の受電コイルと、
前記十字型コアの他方の対向するアームに巻回された第2の受電コイルを備え、
前記領域内に第1の受電コイルおよび第2の受電コイルを配置することを特徴とする非接触電力伝送装置。 In a non-contact power transmission device that supplies power from a power transmission coil to a power reception coil by electromagnetic induction,
A power transmission coil that forms a region in which a substantially parallel alternating magnetic field is generated;
A first power receiving coil wound around one opposing arm of the cross-shaped core;
A second power receiving coil wound around the other opposing arm of the cross-shaped core;
A contactless power transmission device, wherein a first power receiving coil and a second power receiving coil are disposed in the region.
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