JP2012210118A

JP2012210118A - Antenna

Info

Publication number: JP2012210118A
Application number: JP2011075211A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamakawa; 博幸山川
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-25

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna that prevents a reduction in power transfer efficiency without accumulation of heat generated by coils.SOLUTION: An antenna includes: a coil case 260; a coil body 270 that is housed in the coil case 260; a loop coil 312 that is housed in the coil case 260 and has a resonant frequency different from a resonant frequency of the coil body 270; a motor that is connected to the loop coil 312; and a fan that is provided on a rotating shaft of the motor.

Description

本発明は、磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムに用いられ、電力の受電又は送電を行うアンテナに関する。 The present invention relates to an antenna that is used in a magnetic resonance wireless power transmission system and receives power or transmits power.

近年、電源コードなどを用いることなく、ワイヤレスで電力（電気エネルギー）を伝送する技術の開発が盛んとなっている。ワイヤレスで電力を伝送する方式の中でも、特に注目されている技術として、磁気共鳴方式と呼ばれるものがある。この磁気共鳴方式は２００７年にマサチューセッツ工科大学の研究グループが提案したものであり、これに関連する技術は、例えば、特許文献１（特表２００９−５０１５１０号公報）に開示されている。 In recent years, development of technology for transmitting electric power (electric energy) wirelessly without using a power cord or the like has become active. Among wireless transmission methods, there is a technique called magnetic resonance as a technology that has attracted particular attention. This magnetic resonance method was proposed by a research group of Massachusetts Institute of Technology in 2007, and a technology related to this is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-501510.

磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムは、送電側アンテナの共振周波数と、受電側アンテナの共振周波数とを同一とし、高いＱ値（１００以上）のアンテナを用いることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うものであり、電力伝送距離を数十ｃｍ〜数ｍとすることが可能であることが大きな特徴の一つである。 The magnetic resonance wireless power transmission system uses a high Q factor (100 or more) antenna with the same resonance frequency of the power transmission side antenna and that of the power reception side antenna. On the other hand, energy transmission is performed efficiently, and one of the major features is that the power transmission distance can be several tens of centimeters to several meters.

上記のような磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムに用いるアンテナの具体的な構成についてもこれまでいくつか提案がされてきた。例えば、特許文献２（特開２０１０−７３９７６号公報）には、ワイヤレスで給電回路から受電回路へ電力を送信するワイヤレス電力伝送装置の、前記給電回路及び受電回路にそれぞれ設けられる通信コイルの構造において、比誘電率が１よりも大きい材質のプリント基板と、前記プリント基板の第１の層に設けられ、少なくとも１ループをなす導電パターンで形成された一次コイルと、前記プリント基板の第２の層に設けられ、渦巻き形状をなす導電パターンで形成された共鳴コイルと、を備えることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置の通信コイル構造が開示されている。
特表２００９−５０１５１０号公報特開２０１０−７３９７６号公報 Some proposals have been made on the specific configuration of the antenna used in the above-described magnetic resonance type wireless power transmission system. For example, Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-73976) discloses a structure of a communication coil provided in each of the power feeding circuit and the power receiving circuit of a wireless power transmission apparatus that wirelessly transmits power from the power feeding circuit to the power receiving circuit. A printed circuit board made of a material having a relative dielectric constant greater than 1, a primary coil provided on the first layer of the printed circuit board and formed of a conductive pattern forming at least one loop, and a second layer of the printed circuit board And a resonance coil formed of a conductive pattern having a spiral shape. The communication coil structure of the wireless power transmission device is disclosed.
Special table 2009-501510 JP 2010-73976 A

上記のようなワイヤレス電力伝送システムでは、比較的周波数が高い交流電力が用いられるために、送電コイル或いは受電コイルがオーム損によって発熱すると共に、さらに発熱により電力伝送の効率が低下する。そこで、ワイヤレス電力伝送システムで用いる送電コイル、受電コイルを冷却する必要があるが、従来の技術ではコイルが冷却される構造とはなっておらず、コイルの発熱が蓄積されてしまい、電力伝送効率が低下する、という問題があった。 In the wireless power transmission system as described above, since AC power having a relatively high frequency is used, the power transmission coil or the power reception coil generates heat due to ohmic loss, and further, the efficiency of power transmission decreases due to heat generation. Therefore, it is necessary to cool the power transmission coil and the power reception coil used in the wireless power transmission system, but the conventional technology does not have a structure for cooling the coil, and the heat generation of the coil is accumulated, resulting in the power transmission efficiency. There has been a problem of lowering.

上記問題を解決するために、請求項１に係る発明は、ケースと、前記ケースに収納されるコイルと、前記ケースに収納されると共に、前記コイルの共振周波数と異なる共振周波数を有するループコイルと、前記ループコイルに接続されたモーターと、前記モーターの回転軸に設けられるファンと、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problem, an invention according to claim 1 includes a case, a coil housed in the case, a loop coil housed in the case and having a resonance frequency different from the resonance frequency of the coil. And a motor connected to the loop coil, and a fan provided on a rotating shaft of the motor.

また、請求項２に係る発明は、ケースと、前記ケースに収納されるコイルと、前記ケースに収納されると共に、前記コイルの共振周波数と異なる共振周波数を有するループコイ
ルと、前記ループコイルに接続されたペルティエ素子と、を有することを特徴とする。 The invention according to claim 2 is a case, a coil housed in the case, a loop coil housed in the case and having a resonance frequency different from the resonance frequency of the coil, and connected to the loop coil. And a Peltier element.

本発明に係る電力伝送システムによれば、ループコイルで発生する起電力で回転するファンによって、コイルが冷却されるので、コイルの発熱が蓄積されることなく、電力伝送効率低下を抑制することができる。 According to the power transmission system of the present invention, the coil is cooled by the fan that is rotated by the electromotive force generated in the loop coil, so that it is possible to suppress a decrease in power transmission efficiency without accumulating heat generated in the coil. it can.

本発明の実施形態に係る電力伝送システムのブロック図である。1 is a block diagram of a power transmission system according to an embodiment of the present invention. 電力伝送システムのインバーター部を示す図である。It is a figure which shows the inverter part of an electric power transmission system. 本発明の実施形態に係る電力伝送システムで用いる受電アンテナ２０１の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the receiving antenna 201 used with the electric power transmission system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電力伝送システムで用いる受電アンテナ２０１による電力伝送の様子を示す断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section which shows the mode of the electric power transmission by the power receiving antenna 201 used with the electric power transmission system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る受電アンテナ２０１に設けられる回路基板３１０に設けられる回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure provided in the circuit board 310 provided in the power receiving antenna 201 which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る電力伝送システムのブロック図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a power transmission system according to an embodiment of the present invention.

本発明の電力伝送システムとしては、例えば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの車両への充電のためのシステムが想定されている。電力伝送システムは、上記のような車両に対して電力を非接触で伝送するため、当該車両を停車させることが可能な停車スペースに設けられる。車両充電用のスペースである当該停車スペースには、送電アンテナ１０５などが地中部に埋設されるような構成となっている。車両のユーザーはこの電力伝送システムが設けられている停車スペースに車両を停車させて、車両に搭載されている受電アンテナ２０１と、前記送電アンテナ１０５とを対向させることによって電力伝送システムからの電力を受電する。車両を停車スペースに停車させる際には、車両搭載の受電アンテナ２０１が、送電アンテナ１０５に対して最も伝送効率が良い位置関係となるようにする。 As the power transmission system of the present invention, for example, a system for charging a vehicle such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV) is assumed. Since the electric power transmission system transmits electric power to the vehicle as described above in a non-contact manner, the electric power transmission system is provided in a stop space where the vehicle can be stopped. The stop space, which is a vehicle charging space, is configured such that the power transmission antenna 105 and the like are buried in the ground. A user of the vehicle stops the vehicle in a stop space where the power transmission system is provided, and makes the power reception antenna 201 mounted on the vehicle and the power transmission antenna 105 face each other to thereby generate power from the power transmission system. Receive power. When the vehicle is stopped in the stop space, the power receiving antenna 201 mounted on the vehicle has a positional relationship with the highest transmission efficiency with respect to the power transmission antenna 105.

電力伝送システムでは、電力伝送システム１００側の送電アンテナ１０５から、受電側システム２００側の受電アンテナ２０１へ効率的に電力を伝送する際、送電アンテナ１０５の共振周波数と、受電アンテナ２０１の共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うようにする。 In the power transmission system, when power is efficiently transmitted from the power transmission antenna 105 on the power transmission system 100 side to the power reception antenna 201 on the power reception side system 200 side, the resonance frequency of the power transmission antenna 105 and the resonance frequency of the power reception antenna 201 are By making the same, energy transmission is efficiently performed from the power transmission side antenna to the power reception side antenna.

電力伝送システム１００におけるＡＣ／ＤＣ変換部１０１は、入力される商用電源を一定の直流に変換するコンバータである。このＡＣ／ＤＣ変換部１０１からの出力は高電圧発生部１０２において、所定の電圧に昇圧されたりする。この高電圧発生部１０２で生成される電圧の設定は主制御部１１０から制御可能となっている。 The AC / DC conversion unit 101 in the power transmission system 100 is a converter that converts an input commercial power source into a constant direct current. The output from the AC / DC converter 101 is boosted to a predetermined voltage in the high voltage generator 102. The setting of the voltage generated by the high voltage generator 102 can be controlled from the main controller 110.

インバーター部１０３は、高電圧発生部１０２から供給される高電圧から所定の交流電圧を生成して、整合器１０４に入力する。図２は電力伝送システムのインバーター部を示す図である。インバーター部１０３は、例えば図２に示すように、フルブリッジ方式で接続されたＱ_A乃至Ｑ_Dからなる４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって構成されている。 The inverter unit 103 generates a predetermined AC voltage from the high voltage supplied from the high voltage generation unit 102 and inputs it to the matching unit 104. FIG. 2 is a diagram illustrating an inverter unit of the power transmission system. For example, as shown in FIG. 2, the inverter unit 103 includes four field effect transistors (FETs) composed of Q _{A to} Q _D connected in a full bridge system.

本実施形態においては、直列接続されたスイッチング素子Ｑ_Aとスイッチング素子Ｑ_Bの間の接続部Ｔ１と、直列接続されたスイッチング素子Ｑ_Cとスイッチング素子Ｑ_Dとの間の
接続部Ｔ２との間に整合器１０４が接続される構成となっており、スイッチング素子Ｑ_A
とスイッチング素子Ｑ_Dがオンのとき、スイッチング素子Ｑ_Bとスイッチング素子Ｑ_Cがオ
フとされ、スイッチング素子Ｑ_Bとスイッチング素子Ｑ_Cがオンのとき、スイッチング素子Ｑ_Aとスイッチング素子Ｑ_Dがオフとされることで、接続部Ｔ１と接続部Ｔ２との間に矩形波の交流電圧を発生させる。なお、本実施形態においては、各スイッチング素子のスイッチングによって生成される矩形波の周波数の範囲は数１００ｋＨｚ〜数１０００ｋＨｚ程度である。 In the present embodiment, between the connection portion T1 between the switching elements Q _A and Q _B connected in series and the connection portion T2 between the switching elements Q _C and Q _D connected in series. The matching device 104 is connected to the switching element Q _A.
When the switching element Q _D is on, the switching element Q _B and the switching element Q _C are off. When the switching element Q _B and the switching element Q _C are on, the switching element Q _A and the switching element Q _D are off. As a result, a rectangular wave AC voltage is generated between the connection portion T1 and the connection portion T2. In the present embodiment, the range of the frequency of the rectangular wave generated by switching of each switching element is about several hundred kHz to several thousand kHz.

上記のようなインバーター部１０３を構成するスイッチング素子Ｑ_A乃至Ｑ_Dに対する駆動信号は主制御部１１０から入力されるようになっている。また、インバーター部１０３を駆動させるための周波数は主制御部１１０から制御することができるようになっている。 Drive signals for the switching elements Q _{A to} Q _D constituting the inverter unit 103 as described above are input from the main control unit 110. The frequency for driving the inverter unit 103 can be controlled from the main control unit 110.

整合器１０４は、所定の回路定数を有する受動素子から構成され、インバーター部１０３からの出力が入力される。そして、整合器１０４からの出力は送電アンテナ１０５に供給される。整合器１０４を構成する受動素子の回路定数は、主制御部１１０からの指令に基づいて調整することができるようになっている。主制御部１１０は、送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１とが共振するように整合器１０４に対する指令を行う。 The matching unit 104 is composed of a passive element having a predetermined circuit constant, and receives an output from the inverter unit 103. The output from the matching unit 104 is supplied to the power transmission antenna 105. The circuit constants of the passive elements constituting the matching unit 104 can be adjusted based on a command from the main control unit 110. The main control unit 110 instructs the matching unit 104 so that the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 201 resonate.

送電アンテナ１０５は、インダクタンス成分を有するコイルから構成されており、対向するようにして配置される車両搭載の受電アンテナ２０１と共鳴することで、送電アンテナ１０５から出力される電気エネルギーを受電アンテナ２０１に送ることができるようになっている。 The power transmission antenna 105 is composed of a coil having an inductance component, and resonates with the vehicle-mounted power reception antenna 201 arranged so as to face each other, whereby electric energy output from the power transmission antenna 105 is supplied to the power reception antenna 201. You can send.

電力伝送システム１００の主制御部１１０はＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭなどからなる汎用の情報処理部である。この主制御部１１０は、図示されている主制御部１１０と接続される各構成と協働するように動作する。 The main control unit 110 of the power transmission system 100 is a general-purpose information processing unit that includes a CPU, a ROM that holds a program that runs on the CPU, and a RAM that is a work area of the CPU. The main control unit 110 operates in cooperation with the components connected to the main control unit 110 shown in the figure.

また、通信部１２０は車両側の通信部２２０と無線通信を行い、車両との間でデータの送受を可能にする構成である。通信部１２０によって受信したデータは主制御部１１０に転送され、また、主制御部１１０は所定情報を通信部１２０を介して車両側に送信することができるようになっている。 The communication unit 120 is configured to perform wireless communication with the vehicle-side communication unit 220 so that data can be transmitted to and received from the vehicle. Data received by the communication unit 120 is transferred to the main control unit 110, and the main control unit 110 can transmit predetermined information to the vehicle side via the communication unit 120.

次に、車両側に設けられている構成について説明する。車両の受電側のシステムにおいて、受電アンテナ２０１は、送電アンテナ１０５と共鳴することによって、送電アンテナ１０５から出力される電気エネルギーを受電するものである。このような受電アンテナ２０１は、車両の底面部に取り付けられるようになっている。 Next, a configuration provided on the vehicle side will be described. In the system on the power receiving side of the vehicle, the power receiving antenna 201 receives electric energy output from the power transmitting antenna 105 by resonating with the power transmitting antenna 105. Such a power receiving antenna 201 is adapted to be attached to the bottom portion of the vehicle.

受電アンテナ２０１で受電された交流電力は、整流部２０２において整流され、整流された電力は充電制御部２０３を通してバッテリー２０４に蓄電されるようになっている。充電制御部２０３は主制御部２１０からの指令に基づいてバッテリー２０４の蓄電を制御する。また、充電制御部２０３はバッテリー２０４の残量管理なども行い得るように構成される。 The AC power received by the power receiving antenna 201 is rectified by the rectification unit 202, and the rectified power is stored in the battery 204 through the charge control unit 203. The charging control unit 203 controls the storage of the battery 204 based on a command from the main control unit 210. In addition, the charging control unit 203 is configured to perform the remaining amount management of the battery 204 and the like.

主制御部２１０はＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭなどからなる汎用の情報処理部である。この主制御部２１０は、図示されている主制御部２１０と接続される各構成と協働するように動作する。 The main control unit 210 is a general-purpose information processing unit that includes a CPU, a ROM that holds programs that run on the CPU, and a RAM that is a work area of the CPU. The main controller 210 operates in cooperation with the components connected to the main controller 210 shown in the figure.

インターフェイス部２３０は、車両の運転席部に設けられ、ユーザー（運転者）に対し
所定の情報などを提供したり、或いは、ユーザーからの操作・入力を受け付けたりするものであり、表示装置、ボタン類、タッチパネル、スピーカーなどで構成されるものである。ユーザーによる所定の操作が実行されると、インターフェイス部２３０から操作データとして主制御部２１０に送られ処理される。また、ユーザーに所定の情報を提供する際には、主制御部２１０からインターフェイス部２３０に対して、所定情報を表示するための表示指示データが送信される。 The interface unit 230 is provided in the driver's seat of the vehicle and provides predetermined information to the user (driver) or accepts operation / input from the user. A touch panel, a speaker, and the like. When a predetermined operation by the user is executed, it is sent as operation data from the interface unit 230 to the main control unit 210 and processed. Further, when providing predetermined information to the user, display instruction data for displaying the predetermined information is transmitted from the main control unit 210 to the interface unit 230.

また、車両側の通信部２２０は送電側の通信部１２０と無線通信を行い、送電側のシステムとの間でデータの送受を可能にする構成である。通信部２２０によって受信したデータは主制御部２１０に転送され、また、主制御部２１０は所定情報を通信部２２０を介して送電システム側に送信することができるようになっている。 Further, the vehicle-side communication unit 220 is configured to perform wireless communication with the power transmission-side communication unit 120 and to transmit and receive data to and from the power transmission-side system. Data received by the communication unit 220 is transferred to the main control unit 210, and the main control unit 210 can transmit predetermined information to the power transmission system side via the communication unit 220.

電力伝送システムで、電力を受電しようとするユーザーは、上記のような送電側のシステムが設けられている停車スペースに車両を停車させ、インターフェイス部２３０から充電を実行する旨の入力を行う。これを受けた主制御部２１０は、充電制御部２０３からのバッテリー２０４の残量を取得し、バッテリー２０４の充電に必要な電力量を算出する。算出された電力量と送電を依頼する旨の情報は、車両側の通信部２２０から送電側のシステムの通信部１２０に送信される。これを受信した送電側システムの主制御部１１０は高電圧発生部１０２、インバーター部１０３、整合器１０４を制御することで、車両側に電力を伝送するようになっている。 In the power transmission system, a user who wants to receive power inputs the information indicating that charging is performed from the interface unit 230 by stopping the vehicle in the stop space where the power transmission side system as described above is provided. Receiving this, the main control unit 210 obtains the remaining amount of the battery 204 from the charge control unit 203 and calculates the amount of power necessary for charging the battery 204. The calculated amount of power and information to request power transmission are transmitted from the vehicle side communication unit 220 to the communication unit 120 of the power transmission side system. The main control unit 110 of the power transmission side system that has received the information controls the high voltage generation unit 102, the inverter unit 103, and the matching unit 104 to transmit power to the vehicle side.

次に、以上のように構成される電力伝送システム１００で用いるアンテナの具体的な構成について説明する。以下、受電アンテナ２０１に本発明の構成を採用した例について説明するが、本発明のアンテナは送電アンテナ１０５に対しても適用し得るものである。 Next, a specific configuration of the antenna used in the power transmission system 100 configured as described above will be described. Hereinafter, although the example which employ | adopted the structure of this invention for the power receiving antenna 201 is demonstrated, the antenna of this invention is applicable also to the power transmission antenna 105. FIG.

図３は本発明の実施形態に係る受電アンテナ２０１の分解斜視図であり、図４は本発明の実施形態に係る受電アンテナ２０１による電力伝送の様子を示す断面の模式図であり、図４における矢印は磁力線を模式的に示している。また図５は本発明の実施形態に係る受電アンテナ２０１に設けられる回路基板３１０に設けられる回路構成を示す図である。 3 is an exploded perspective view of the power receiving antenna 201 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state of power transmission by the power receiving antenna 201 according to the embodiment of the present invention. The arrows schematically show the lines of magnetic force. FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration provided on the circuit board 310 provided in the power receiving antenna 201 according to the embodiment of the present invention.

なお、以下の実施形態では、コイル体２７０として矩形平板状のものを例に説明するが、本発明のアンテナはこのような形状のコイルに限定されるものではない。例えば、コイル体２７０として円形平板状のものなども利用し得る。このようなコイル体２７０は、受電アンテナ２０１における磁気共鳴アンテナ部として機能する。この「磁気共鳴アンテナ部」は、コイル体２７０のインダクタンス成分のみならず、その浮游容量に基づくキャパシタンス成分、或いは意図的に追加したコンデンサに基づくキャパシタンス成分をも含むものである。 In the following embodiments, a rectangular flat plate is described as an example of the coil body 270, but the antenna of the present invention is not limited to such a coil. For example, a circular flat plate or the like can be used as the coil body 270. Such a coil body 270 functions as a magnetic resonance antenna unit in the power receiving antenna 201. This “magnetic resonance antenna section” includes not only the inductance component of the coil body 270 but also a capacitance component based on its floating capacity, or a capacitance component based on an intentionally added capacitor.

コイルケース２６０は、受電アンテナ２０１のインダクタンス成分を有するコイル体２７０を収容するために用いられるものである。このコイルケース２６０は、例えばポリカーボネートなどの樹脂により構成される開口を有する箱体の形状をなしている。コイルケース２６０の矩形状の底板部２６１の各辺からは側板部２６２が、前記底板部２６１に対して垂直方向に延在するようにして設けられている。そして、コイルケース２６０の上方においては、側板部２６２に囲まれるような上方開口部２６３が構成されている。コイルケース２６０にパッケージされた受電アンテナ２０１はこの上方開口部２６３側で車両本体部に取り付けられる。コイルケース２６０を車両本体部に取り付けるためには、従来周知の任意の方法を用いることができる。なお、上方開口部２６３の周囲には、車両本体部への取り付け性を向上するために、フランジ部材などを設けるようにしても良い。 The coil case 260 is used to accommodate the coil body 270 having the inductance component of the power receiving antenna 201. The coil case 260 has a box shape having an opening made of a resin such as polycarbonate. From each side of the rectangular bottom plate portion 261 of the coil case 260, a side plate portion 262 is provided so as to extend in a direction perpendicular to the bottom plate portion 261. An upper opening 263 is formed above the coil case 260 so as to be surrounded by the side plate 262. The power receiving antenna 201 packaged in the coil case 260 is attached to the vehicle main body at the upper opening 263 side. In order to attach the coil case 260 to the vehicle main body, any conventionally known method can be used. A flange member or the like may be provided around the upper opening 263 in order to improve attachment to the vehicle main body.

コイル体２７０は、ガラスエポキシ製の矩形平板状の基材２７１と、この基材２７１上
に形成される渦巻き状の導電部２７２とから構成されている。渦巻き状をなす導電部２７２の内周側の第１端部２７３、及び外周側の第２端部２７４には導電線路（不図示）が電気接続される。これにより、受電アンテナ２０１によって受電した電力を整流部２０２へと導けるようになっている。このようなコイル体２７０はコイルケース２６０の矩形状の底板部２６１上に載置され、適当な固着手段によって底板部２６１上に固着される。 The coil body 270 includes a rectangular flat plate-like base material 271 made of glass epoxy and a spiral conductive portion 272 formed on the base material 271. A conductive line (not shown) is electrically connected to the first end portion 273 on the inner peripheral side and the second end portion 274 on the outer peripheral side of the conductive portion 272 having a spiral shape. As a result, the power received by the power receiving antenna 201 can be guided to the rectifying unit 202. Such a coil body 270 is placed on the rectangular bottom plate portion 261 of the coil case 260 and fixed on the bottom plate portion 261 by an appropriate fixing means.

磁性シールド体２８０は、中抜き部２８５を有する平板状の磁性部材である。この磁性シールド体２８０を構成するためには、比抵抗が大きく、透磁率が大きく、磁気ヒステリシスが小さいものが望ましく、例えばフェライトなどの磁性材料を用いることができる。磁性シールド体２８０は、コイルケース２６０に対して適当な手段により固着されることで、コイル体２７０の上方にある程度の空間を空けて配されるようになっている。このようなレイアウトにより、送電アンテナ１０５側で発生する磁力線は、磁性シールド体２８０を透過する率が高くなり、送電アンテナ１０５から受電アンテナ２０１への電力伝送において、車両本体部を構成する金属物による磁力線への影響が軽微となる。 The magnetic shield body 280 is a flat magnetic member having a hollow portion 285. In order to configure the magnetic shield body 280, it is desirable that the specific resistance is large, the magnetic permeability is large, and the magnetic hysteresis is small. For example, a magnetic material such as ferrite can be used. The magnetic shield body 280 is arranged with a certain amount of space above the coil body 270 by being fixed to the coil case 260 by an appropriate means. With such a layout, the lines of magnetic force generated on the power transmission antenna 105 side have a high rate of transmission through the magnetic shield body 280, and in power transmission from the power transmission antenna 105 to the power reception antenna 201, the metal lines constituting the vehicle main body portion are used. The effect on the magnetic field lines is minimal.

回路基板３１０には、ワンループのループコイル３１２と、このループコイル３１２中に直列接続された整流素子３１３、モーター３１５、及びループコイル３１２中に並列接続されたコンデンサ３１４とからなる回路３１１が設けられている。回路基板３１０上の回路３１１は、物理的には、積層方向からみてコイル体２７０の中抜き部２７５と重なるように配置されている。 The circuit board 310 is provided with a circuit 311 including a one-loop loop coil 312, a rectifying element 313 connected in series in the loop coil 312, a motor 315, and a capacitor 314 connected in parallel in the loop coil 312. ing. The circuit 311 on the circuit board 310 is physically disposed so as to overlap the hollow portion 275 of the coil body 270 when viewed from the stacking direction.

送電アンテナ１０５により生成される交流磁界により、ループコイル３１２中には起電力が発生する。整流素子３１３は、ループコイル３１２中で発生する起電力のうち一方向のみの電流をコンデンサ３１４とモーター３１５に流すことで、コンデンサ３１４に電荷が蓄積されると共に、モーター３１５を回転させる。コンデンサ３１４に蓄積された電荷は、先の起電力のうち他方向に電流が流されているときにおいても、モーター３１５を回転させるために利用される。モーター３１５に取り付けられたファン３１６は、コイル体２７０に送風するように構成されている。 An electromotive force is generated in the loop coil 312 by the AC magnetic field generated by the power transmission antenna 105. The rectifying element 313 causes a current in only one direction out of the electromotive force generated in the loop coil 312 to flow through the capacitor 314 and the motor 315, whereby electric charge is accumulated in the capacitor 314 and the motor 315 is rotated. The electric charge accumulated in the capacitor 314 is used to rotate the motor 315 even when a current is flowing in the other direction among the previous electromotive forces. A fan 316 attached to the motor 315 is configured to blow air to the coil body 270.

ループコイル３１２は、コイル体２７０の共振周波数と異なる共振周波数となるように構成されている。これにより、コイル体２７０から漏洩する磁界をループコイル３１２で消費することができ、アンテナ周囲における車両金属部などの温度上昇を抑制することが可能となる。 The loop coil 312 is configured to have a resonance frequency different from the resonance frequency of the coil body 270. Thereby, the magnetic field leaking from the coil body 270 can be consumed by the loop coil 312, and the temperature rise of the vehicle metal part and the like around the antenna can be suppressed.

このような本発明に係る受電アンテナ２０１によれば、ループコイル３１２で発生する起電力で回転するファン３１６によって、コイル体２７０が冷却されるので、コイルの発熱が蓄積されることなく、電力伝送効率低下を抑制することができる。 According to the power receiving antenna 201 according to the present invention as described above, the coil body 270 is cooled by the fan 316 rotated by the electromotive force generated in the loop coil 312, so that the heat transmission can be performed without accumulating heat generated in the coil. A decrease in efficiency can be suppressed.

また、コイルケース２６０の上方開口部２６３においては、前記上方開口部２６３を覆うような矩形平板状の金属体蓋部２９０が、シールド体２８０の上方に所定距離をおいて配されるようになっている。このような金属体蓋部２９０に用いる金属材料として任意のものを用いることとができるが、本実施形態においては、例えばアルミニウムを用いている。 In addition, in the upper opening 263 of the coil case 260, a rectangular plate-shaped metal body lid 290 that covers the upper opening 263 is arranged above the shield body 280 at a predetermined distance. ing. Any material can be used as the metal material used for the metal body lid 290. In this embodiment, for example, aluminum is used.

また、上記のような受電アンテナ２０１の構造は、電力伝送システム１００を構成する送電側のアンテナにも適用されている。この場合、図４に示すように、送電アンテナ１０５は、受電アンテナ２０１と水平面に対して面対称（鏡像対称）となるような構造とされている。 Further, the structure of the power receiving antenna 201 as described above is also applied to the power transmission side antenna constituting the power transmission system 100. In this case, as shown in FIG. 4, the power transmission antenna 105 is configured to be plane symmetric (mirror image symmetric) with respect to the power receiving antenna 201 and the horizontal plane.

送電アンテナ１０５においても、受電側同様に、コイル体１７０がコイルケース１６０
に配され、これと所定距離離されて磁性シールド体１８０が設けられると共に、さらにその下方部に回路基板３１０が配され、金属体蓋部１９０によってコイルケース１６０が封止された構造とすることができる。 Also in the power transmission antenna 105, the coil body 170 is the coil case 160, as in the power receiving side.
The magnetic shield body 180 is provided at a predetermined distance from the magnetic shield body 180, the circuit board 310 is further disposed below the magnetic shield body 180, and the coil case 160 is sealed by the metal body lid 190. Can do.

以上、本発明に係る送電アンテナ、受電アンテナによれば、ループコイルで発生する起電力で回転するファンによって、コイルが冷却されるので、コイルの発熱が蓄積されることなく、電力伝送効率低下を抑制することができる。 As described above, according to the power transmitting antenna and the power receiving antenna according to the present invention, the coil is cooled by the fan that is rotated by the electromotive force generated in the loop coil. Can be suppressed.

なお、以上で説明した実施形態においては、ループコイルで発生する起電力でモーターを回転し、この回転軸に取り付けられたファンを回し、ファンによって発生する気流によりコイル体を冷却する構成であったが、ループコイル中にペルティエ素子を接続し、ループコイルで発生する起電力でペルティエ素子を冷却させて、コイル体を冷却する構成とすることもできる。このような構成によっても、先の実施形態と同様の効果を享受することができる。 In the embodiment described above, the motor is rotated by the electromotive force generated in the loop coil, the fan attached to the rotating shaft is rotated, and the coil body is cooled by the airflow generated by the fan. However, it is also possible to connect the Peltier element in the loop coil, cool the Peltier element with the electromotive force generated in the loop coil, and cool the coil body. Even with such a configuration, it is possible to enjoy the same effects as in the previous embodiment.

１００・・・電力伝送システム
１０１・・・ＡＣ／ＤＣ変換部
１０２・・・高電圧発生部
１０３・・・インバーター部
１０４・・・整合器
１０５・・・送電アンテナ
１１０・・・主制御部
１２０・・・通信部
１６０・・・コイルケース
１７０・・・コイル体
１８０・・・磁性シールド体
１９０・・・金属体蓋部
２０１・・・受電アンテナ
２０２・・・整流部
２０３・・・充電制御部
２０４・・・バッテリー
２１０・・・主制御部
２２０・・・通信部
２３０・・・インターフェイス部
２６０・・・コイルケース
２６１・・・底板部
２６２・・・側板部
２６３・・・（上方）開口部
２７０・・・コイル体
２７１・・・基材
２７２・・・導電部
２７３・・・第１端部
２７４・・・第２端部
２８０・・・磁性シールド体
２８５・・・中抜き部
２９０・・・金属体蓋部
３１０・・・回路基板
３１１・・・回路
３１２・・・ループコイル
３１３・・・整流素子
３１４・・・コンデンサ
３１５・・・モーター
３１６・・・ファン DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Electric power transmission system 101 ... AC / DC conversion part 102 ... High voltage generation part 103 ... Inverter part 104 ... Matching device 105 ... Power transmission antenna 110 ... Main control part 120 ... Communication unit 160 ... Coil case 170 ... Coil body 180 ... Magnetic shield 190 ... Metal body lid part 201 ... Receiving antenna 202 ... Rectification part 203 ... Charge control Unit 204 ... Battery 210 ... Main control unit 220 ... Communication unit 230 ... Interface unit 260 ... Coil case 261 ... Bottom plate portion 262 ... Side plate portion 263 ... (Upper) Opening 270 ... Coil body 271 ... Base material 272 ... Conductive part 273 ... First end 274 ... Second end 280 ... Magnetic shield body 285 ... Hollow part 290 ・- metal body cover 310 ... circuit board 311 ... circuit 312 ... loop coils 313 ... rectifying element 314 ... capacitor 315 ... motor 316 ... fan

Claims

Case and
A coil housed in the case;
A loop coil housed in the case and having a resonance frequency different from the resonance frequency of the coil;
A motor connected to the loop coil;
And an fan provided on a rotating shaft of the motor.

Case and
A coil housed in the case;
A loop coil housed in the case and having a resonance frequency different from the resonance frequency of the coil;
An antenna comprising: a Peltier element connected to the loop coil.