JP2013078234A - Planar coil, coil module with the same, power reception apparatus for contactless power transmission apparatus with the same, and contactless power transmission apparatus with the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a planar coil that can inhibit eddy-current loss thereof, a coil module comprising the same, a power reception apparatus for contactless power transmission apparatus comprising the same, and contactless power transmission apparatus comprising the same.SOLUTION: A secondary coil is a planar coil comprising conductor wires which are rectangular wires 43A, 43B with rectangular cross sections and are wound in a planar form, and the rectangular wires 43A, 43B have a plurality of notches 45 formed on upper faces 46A, 46B thereof and extending in the extending direction of the rectangular wires 43A, 43B.

Description

本発明は、断面長方形の平角線を導電線とし平面状に巻回されてなる平面コイル、およびこれを備えるコイルモジュール、およびこれを備える非接触式電力伝送装置の受電装置、およびこれを備える非接触式電力伝送装置に関する。   The present invention relates to a planar coil formed by winding a rectangular wire having a rectangular cross section into a conductive wire, a coil module including the same, a power receiving device of a non-contact power transmission device including the same, and a non-contact including the same The present invention relates to a contact-type power transmission device.

送電装置と受電装置とを電気的に非接触の状態とし、両装置間で電力の伝送を可能とする非接触式電力伝送装置が提案されている。この非接触式電力伝送装置の電力伝送は、送電装置および受電装置の双方に設けられたコイルの電磁誘導作用を利用して行われている。   There has been proposed a non-contact type power transmission device in which a power transmission device and a power reception device are in an electrically non-contact state and power can be transmitted between the two devices. The power transmission of this non-contact power transmission device is performed using the electromagnetic induction action of the coils provided in both the power transmission device and the power reception device.

ところで、非接触式電力伝送装置の多くは小型化が要求されるため、送電装置および受電装置に設けられるコイルとして一般に平面コイルが用いられている。例えば、こうした平面コイルとして、特許文献1には、導電線の断面の形状が円形である丸線を複数本並列に整列させ、これを平面状に巻回するようにしたものが記載されている。   By the way, since many non-contact-type electric power transmission apparatuses are requested | required of size reduction, generally a planar coil is used as a coil provided in a power transmission apparatus and a power receiving apparatus. For example, as such a planar coil, Patent Document 1 describes a configuration in which a plurality of round wires having a circular cross-sectional shape of conductive wires are aligned in parallel and wound in a planar shape. .

特開2010−16235号公報JP 2010-16235 A

しかし、導電線として丸線を用いて平面コイルを形成すると、導電線間の隙間の面積が大きくなるため、平面コイルの断面積に占める導電線の断面積の割合、すなわち占積率が低下する。その結果、導電線、ひいては平面コイルが発熱する。この点、導電線の断面の形状が正方形である角線を用いて平面コイルを形成した場合には、丸線を用いて平面コイルを形成した場合と比較して、導電線間の隙間の面積を減少させることができるため占積率を増加させることが可能になる。しかしながら、例えば複数の角線を並列に巻回することで平面コイルを形成する場合に、角線が個々に分離して捻れしまうことがあるため、その生産性が低下したり、丸線を用いた場合よりかえって導電線の占積率が低下したりしてしまうことになりかねない。   However, when a planar coil is formed using a round wire as the conductive wire, the area of the gap between the conductive wires increases, so the ratio of the cross-sectional area of the conductive wire to the cross-sectional area of the planar coil, that is, the space factor decreases. . As a result, the conductive wire, and thus the planar coil, generates heat. In this regard, when the planar coil is formed using a square wire having a square cross-sectional shape of the conductive wire, the area of the gap between the conductive wires is compared with the case where the planar coil is formed using a round wire. Can be reduced, so that the space factor can be increased. However, for example, when a planar coil is formed by winding a plurality of square wires in parallel, the square wires may be individually separated and twisted, resulting in a decrease in productivity or use of round wires. In other words, the space factor of the conductive wire may be reduced.

そこで、角線よりも断面積が大きい導電線である平角線を用いれば、角線よりも少ない本数で同じ占積率を有する平面コイルを形成することができる。すなわち、上述した生産性が低下することを抑制することができる。しかし、このように導電線として平角線を採用した場合には、導電線に磁束が通過することにより大きな渦電流が発生し易く、これが熱エネルギとして消費されることで渦電流損失が比較的大きくなる傾向がある。   Therefore, if a rectangular wire, which is a conductive wire having a larger cross-sectional area than a rectangular wire, is used, a planar coil having the same space factor can be formed with a smaller number than the rectangular wire. That is, it can suppress that productivity mentioned above falls. However, when a rectangular wire is adopted as the conductive wire in this way, a large eddy current is likely to be generated by the magnetic flux passing through the conductive wire, and this is consumed as heat energy, so that the eddy current loss is relatively large. Tend to be.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、渦電流損失を抑制することのできる平面コイル、およびこれを備えるコイルモジュール、およびこれを備える非接触式電力伝送装置の受電装置、およびこれを備える非接触式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 to solve the above-described problem, and is a planar coil capable of suppressing eddy current loss, a coil module including the same, and a power receiving device of a non-contact power transmission apparatus including the same, And it aims at providing a non-contact-type electric power transmission device provided with the same.

・本発明の平面コイルは、断面長方形の平角線を導電線としてこれを平面状に巻回してなる平面コイルにおいて、前記導電線は、その上面および下面のうち少なくとも一方にその延伸方向に延びる複数の切り込みが形成されてなることを特徴とする。   The planar coil of the present invention is a planar coil formed by winding a rectangular wire having a rectangular cross section as a conductive wire in a planar shape, and the conductive wire extends to at least one of the upper surface and the lower surface in the extending direction. It is characterized in that a notch is formed.

・この平面コイルにおいては、前記導電線を並行に整列させてそれらの端部を電気的に接続した集合導電線を平面状に巻回してなることが好ましい。
・この平面コイルにおいては、前記集合導電線は、外周側の前記導電線と内周側の前記導電線の位置が前記平面コイルの周方向の途中で入れ替わるよう巻回されてなることが好ましい。
-In this planar coil, it is preferable that the conductive wires are arranged in parallel and the collective conductive wires having their ends electrically connected are wound in a planar shape.
-In this planar coil, it is preferable that the said assembly conductive wire is wound so that the position of the said conductive wire of an outer peripheral side and the said conductive wire of an inner peripheral side may change in the middle of the circumferential direction of the said planar coil.

・この平面コイルにおいては、単一の前記導電線が前記平面コイルの周方向の途中で折り返されてなることが好ましい。
・この平面コイルにおいては、第1のコイルとこれに直列に接続される第2のコイルとを含み、前記第1のコイルと前記第2のコイルとが積層されてなることが好ましい。
-In this planar coil, it is preferable that the single said conductive wire is return | folded in the middle of the circumferential direction of the said planar coil.
The planar coil preferably includes a first coil and a second coil connected in series to the first coil, and the first coil and the second coil are laminated.

・この平面コイルにおいては、前記第1のコイルと前記第2のコイルとはその巻回方向が逆向きに設定されてなることが好ましい。
・本発明のコイルモジュールは、上述した平面コイルの前記上面および前記下面の少なくとも一方に漏れ磁束を低減するための磁性体が設けられていることを特徴とする。
In this planar coil, it is preferable that the winding direction of the first coil and the second coil is set to be opposite.
-The coil module of this invention is provided with the magnetic body for reducing a leakage magnetic flux in at least one of the said upper surface and the said lower surface of the planar coil mentioned above.

・本発明の非接触式電力伝送装置の受電装置は、送電装置から伝送される電力を受電コイルモジュールにより受ける非接触式電力伝送装置の受電装置であり、前記受電コイルモジュールとして、上述したコイルモジュールが設けられていることを特徴とする。   The power receiving device of the non-contact power transmission device of the present invention is a power receiving device of the non-contact power transmission device that receives power transmitted from the power transmission device by the power receiving coil module, and the coil module described above as the power receiving coil module Is provided.

・本発明の非接触式電力伝送装置は、送電装置および受電装置を備え、前記受電装置として、上述した受電装置が設けられていることを特徴とする。   -The non-contact-type electric power transmission apparatus of this invention is equipped with the power transmission apparatus and the power receiving apparatus, The power receiving apparatus mentioned above is provided as said power receiving apparatus, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、渦電流損失を抑制することのできる平面コイル、およびこれを備えるコイルモジュール、およびこれを備える非接触式電力伝送装置の受電装置、およびこれを備える非接触式電力伝送装置を提供することができる。   According to the present invention, a planar coil capable of suppressing eddy current loss, a coil module including the same, a power receiving device of a non-contact power transmission device including the same, and a non-contact power transmission device including the power receiving device. Can be provided.

本発明の一実施形態の非接触式電力伝送装置について、その断面構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the cross-sectional structure about the non-contact-type electric power transmission apparatus of one Embodiment of this invention. 2次側コイルの斜視構造を示す斜視図。The perspective view which shows the perspective structure of a secondary side coil. 図2の領域Xの拡大斜視構造を示す斜視図。The perspective view which shows the expansion perspective structure of the area | region X of FIG. (a)は従来の平角線の斜視構造を示す斜視図、(b)は本実施形態で用いられる平角線の斜視構造を示す斜視図。(A) is a perspective view which shows the perspective structure of the conventional flat wire, (b) is a perspective view which shows the perspective structure of the flat wire used by this embodiment. 比較例の非接触式電力伝送装置について、2次側コイルの等価回路を示す模式図。The schematic diagram which shows the equivalent circuit of a secondary side coil about the non-contact-type electric power transmission apparatus of a comparative example. 本実施形態の非接触式電力伝送装置について、2次側コイルの等価回路を示す模式図。The schematic diagram which shows the equivalent circuit of a secondary side coil about the non-contact-type electric power transmission apparatus of this embodiment. 本発明のその他の実施形態にかかる非接触式電力伝送装置について、2次側コイルの斜視構造を示す斜視図。The perspective view which shows the perspective structure of a secondary side coil about the non-contact-type electric power transmission apparatus concerning other embodiment of this invention. 同実施形態の非接触式電力伝送装置について、平面コイルの平面構造を示す平面図。The top view which shows the planar structure of a planar coil about the non-contact-type electric power transmission apparatus of the embodiment. 同実施形態の非接触式電力伝送装置について、平面コイルの平面構造を示す平面図。The top view which shows the planar structure of a planar coil about the non-contact-type electric power transmission apparatus of the embodiment. 同実施形態の非接触式電力伝送装置について、平角線の斜視構造を示す斜視図。The perspective view which shows the perspective structure of a flat wire about the non-contact-type electric power transmission apparatus of the embodiment. 同実施形態の非接触式電力伝送装置について、平角線の斜視構造を示す斜視図。The perspective view which shows the perspective structure of a flat wire about the non-contact-type electric power transmission apparatus of the embodiment. 同実施形態の非接触式電力伝送装置について、平角線の斜視構造を示す斜視図。The perspective view which shows the perspective structure of a flat wire about the non-contact-type electric power transmission apparatus of the embodiment. 同実施形態の非接触式電力伝送装置について、平角線の斜視構造を示す斜視図。The perspective view which shows the perspective structure of a flat wire about the non-contact-type electric power transmission apparatus of the embodiment.

図1を参照して、本発明にかかる非接触式電力伝送装置の全体構成について説明する。
非接触式電力伝送装置には、2次電池22を有する受電装置20と、受電装置20に電力を伝送する送電装置10とを備えている。図1では、受電装置20として携帯電話を例示している。
With reference to FIG. 1, the whole structure of the non-contact-type electric power transmission apparatus concerning this invention is demonstrated.
The non-contact power transmission device includes a power reception device 20 having a secondary battery 22 and a power transmission device 10 that transmits power to the power reception device 20. In FIG. 1, a mobile phone is illustrated as the power receiving device 20.

送電装置10には、受電装置20に電力および信号を伝送する1次側コイルモジュール30と、1次側コイルモジュール30をはじめとする各種の構成要素を収容するハウジング11とが設けられている。ハウジング11には、受電装置20を載せるための搭載面11Aが形成されている。   The power transmission device 10 is provided with a primary coil module 30 that transmits power and signals to the power receiving device 20 and a housing 11 that houses various components including the primary coil module 30. A mounting surface 11 </ b> A for mounting the power receiving device 20 is formed on the housing 11.

1次側コイルモジュール30において、電力が供給されることにより磁束を発生する1次側コイル31には、同1次側コイル31に発生する磁束の漏れを抑制する磁性体32が組み付けられている。この磁性体32は、1次側コイル31の底面に対向する底壁部分32Aと、1次側コイル31の外周を取り囲む周壁部分32Bとを有する。これら底壁部分32Aおよび周壁部分32Bはフェライト材料により形成されている。   In the primary coil module 30, a magnetic body 32 that suppresses leakage of magnetic flux generated in the primary side coil 31 is assembled to the primary side coil 31 that generates magnetic flux when electric power is supplied. . The magnetic body 32 includes a bottom wall portion 32 </ b> A that faces the bottom surface of the primary coil 31, and a peripheral wall portion 32 </ b> B that surrounds the outer periphery of the primary coil 31. The bottom wall portion 32A and the peripheral wall portion 32B are made of a ferrite material.

受電装置20には、送電装置10から伝送される電力および信号を受ける2次側コイルモジュール40と、2次側コイルモジュール40および2次電池22をはじめとする各種の構成要素を収容するハウジング21とが設けられている。なお、2次側コイルモジュール40は「受電コイルモジュール」に相当する。   The power receiving device 20 includes a secondary coil module 40 that receives power and signals transmitted from the power transmitting device 10, and a housing 21 that houses various components including the secondary coil module 40 and the secondary battery 22. And are provided. The secondary coil module 40 corresponds to a “power receiving coil module”.

2次側コイルモジュール40において、1次側コイル31に発生する磁束と鎖交することにより誘導電流が発生する2次側コイル41には、1次側コイル31に発生する磁束の漏れを抑制する磁性体42が組み付けられている。   In the secondary coil module 40, the secondary coil 41 that generates an induced current by interlinking with the magnetic flux generated in the primary coil 31 suppresses leakage of magnetic flux generated in the primary coil 31. A magnetic body 42 is assembled.

磁性体42には、2次側コイル41の底面が接触する接触面42Aが設けられている。磁性体42の外径は、2次側コイル41の外径よりも大きく設定されている。磁性体42としては、アモルファス材料により形成されたシート状のものが用いられている。   The magnetic body 42 is provided with a contact surface 42A with which the bottom surface of the secondary coil 41 contacts. The outer diameter of the magnetic body 42 is set larger than the outer diameter of the secondary coil 41. As the magnetic body 42, a sheet-like member made of an amorphous material is used.

次に、非接触式電力伝送装置の給電態様について説明する。
受電装置20が送電装置10の搭載面11Aに搭載されているとき、送電装置10の1次側コイルモジュール30と受電装置20の2次側コイルモジュール40とが対向する状態となる。そして、この状態において、1次側コイル31に交流電流が供給されることにより、1次側コイル31に高周波の交番磁束が発生する。そして、この交番磁束が2次側コイル41に鎖交することにより2次側コイル41において交番電力が発生する。この交番電力は、整流回路(図示略)により平滑化および整流されて2次電池22に供給される。
Next, a power supply mode of the non-contact power transmission apparatus will be described.
When the power receiving device 20 is mounted on the mounting surface 11 </ b> A of the power transmission device 10, the primary coil module 30 of the power transmission device 10 and the secondary coil module 40 of the power reception device 20 face each other. In this state, high-frequency alternating magnetic flux is generated in the primary coil 31 by supplying an alternating current to the primary coil 31. The alternating magnetic flux is linked to the secondary coil 41 to generate alternating power in the secondary coil 41. The alternating power is smoothed and rectified by a rectifier circuit (not shown) and supplied to the secondary battery 22.

図2を参照して、2次側コイル41の詳細な構成について説明する。以下では、2次側コイル41において、その中心線Cに直交する方向を「径方向」とする。また、径方向において中心線Cに向かう方向を「内方」とし、径方向において中心線Cから離れる方向を「外方」とする。さらに、2次側コイル41が内方から外方に向けて巻回される方向を巻回方向とする。   A detailed configuration of the secondary coil 41 will be described with reference to FIG. Hereinafter, in the secondary coil 41, the direction orthogonal to the center line C is referred to as a “radial direction”. In addition, a direction toward the center line C in the radial direction is “inward”, and a direction away from the center line C in the radial direction is “outward”. Furthermore, the direction in which the secondary coil 41 is wound from the inside toward the outside is defined as the winding direction.

2次側コイル41は、2本の導電線、具体的には断面長方形状の平角線43A,43Bを並行に整列させてそれらの端部51Aと端部51Bおよび端部61Aと端部61Bとを電気的に接続した集合導電線43を平面状に巻回することにより形成される平面コイルである。すなわち、2次側コイル41は、集合導電線43が巻回された第1のコイル50と、この第1のコイル50と直列に接続されるとともに第1のコイル50に積層される第2のコイル60と、第1のコイル50と第2のコイル60との境界に位置する連続部分44とを有している。第1のコイル50と第2のコイル60とはその巻回方向が逆向きに設定されている。すなわち、2次側コイル41の巻回方法はいわゆるアルファ巻きとなっている。   The secondary coil 41 is formed by aligning two conductive wires, specifically, rectangular wires 43A and 43B having a rectangular cross-section in parallel, and end portions 51A and 51B, and end portions 61A and 61B. Is a planar coil formed by winding a collective conductive wire 43 electrically connected to each other in a planar shape. That is, the secondary coil 41 includes a first coil 50 around which the collective conductive wire 43 is wound, and a second coil that is connected in series with the first coil 50 and stacked on the first coil 50. The coil 60 has a continuous portion 44 located at the boundary between the first coil 50 and the second coil 60. The winding direction of the first coil 50 and the second coil 60 is set to be opposite. That is, the winding method of the secondary coil 41 is so-called alpha winding.

連続部分44には、第1のコイル50における外周側の平角線43Aと第1のコイル50における内周側の平角線43Bの位置が、2次側コイル41の周方向において入れ替わる折り返し部44Aが設けられている。すなわち、こうした折り返し部44Aが形成されているため、第2のコイル60においては、平角線43Aが内周側に位置し、平角線43Bが外周側に位置する。   The continuous portion 44 has a folded portion 44A where the positions of the rectangular wire 43A on the outer peripheral side in the first coil 50 and the rectangular wire 43B on the inner peripheral side in the first coil 50 are interchanged in the circumferential direction of the secondary coil 41. Is provided. That is, since such a folded portion 44A is formed, in the second coil 60, the flat wire 43A is located on the inner peripheral side, and the flat wire 43B is located on the outer peripheral side.

図3を参照して、集合導電線43の形状について詳細に説明する。
集合導電線43を構成する平角線43A,43Bとしては、上面46A,46Bおよび下面47A,47Bを有するとともに断面の形状が長方形である銅線が用いられている。これら平角線43A,43Bは、その上面46A,46B、下面47A,47B、および側面がエナメル層(図示略)によって被覆されるとともに、さらにこのエナメル層は自己融着性を有した融着層(図示略)によって被覆されている。そのため、平角線43Aおよび平角線43Bはこの融着層により自己融着されている。
The shape of the collective conductive wire 43 will be described in detail with reference to FIG.
As the rectangular wires 43A and 43B constituting the collective conductive wire 43, copper wires having upper surfaces 46A and 46B and lower surfaces 47A and 47B and having a rectangular cross section are used. These rectangular wires 43A and 43B have their upper surfaces 46A and 46B, lower surfaces 47A and 47B, and side surfaces covered with an enamel layer (not shown), and the enamel layer has a self-bonding fusion layer ( (Not shown). Therefore, the flat wire 43A and the flat wire 43B are self-fused by this fusion layer.

平角線43A,43Bの上面46A,46Bには、集合導電線43の延伸方向に延びる複数の切り込み45が形成されている。この切り込み45の対向する切り込み面48A,48Bも、上面46A,46Bと同様にエナメル層によって被覆されている。このため、切り込み面48Aと切り込み面48Bとは電気的に絶縁状態となっている。   A plurality of cuts 45 extending in the extending direction of the collective conductive wires 43 are formed on the upper surfaces 46A and 46B of the flat wires 43A and 43B. The facing cut surfaces 48A and 48B of the cut 45 are also covered with an enamel layer in the same manner as the upper surfaces 46A and 46B. For this reason, the cut surface 48A and the cut surface 48B are electrically insulated.

また、切り込み45は、下面47A,47Bにまで達していない。すなわち、切り込み45は上面46A,46Bおよび下面47A,47Bを貫通していない。
図4を参照して、集合導電線43に発生する渦電流について説明する。
Further, the cut 45 does not reach the lower surfaces 47A and 47B. That is, the cut 45 does not penetrate the upper surfaces 46A and 46B and the lower surfaces 47A and 47B.
With reference to FIG. 4, the eddy current generated in the collective conductive wire 43 will be described.

図4(a)に示されるように、従来一般の平角線71A,71Bにより構成される集合導電線71の上面72A,72Bおよび下面73A,73Bには上述した切り込みは形成されていない。そのため、1次側コイル31に発生した磁束Bが集合導電線71を通過することにより広範囲にわたり渦電流W1が発生する。   As shown in FIG. 4A, the above-described cuts are not formed in the upper surfaces 72A and 72B and the lower surfaces 73A and 73B of the collective conductive wire 71 configured by conventional ordinary rectangular wires 71A and 71B. Therefore, when the magnetic flux B generated in the primary coil 31 passes through the collective conductive wire 71, an eddy current W1 is generated over a wide range.

その一方、図4(b)に示されるように、1次側コイル31に発生した磁束Bが集合導電線43を通過すると、渦電流W2が発生する。ここで、集合導電線43には、切り込み45が設けられているため、この切り込み45を跨ぐ渦電流の発生が抑制され、渦電流W2が発生する部位が小さくなる。すなわち、集合導電線43において渦電流W2の流れる部位の電気抵抗が大きくなるため、この渦電流W2は、図4(a)に示される切り込みが形成されていない集合導電線71と比較すると小さくなる。   On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the magnetic flux B generated in the primary coil 31 passes through the collective conductive wire 43, an eddy current W2 is generated. Here, since the notch 45 is provided in the collective conductive wire 43, the generation of eddy currents straddling the notch 45 is suppressed, and the portion where the eddy current W2 is generated is reduced. That is, since the electrical resistance of the portion where the eddy current W2 flows in the collective conductive line 43 is increased, the eddy current W2 is smaller than that of the collective conductive line 71 in which the notch shown in FIG. .

次に、図5を参照して、「比較コイル41X」、すなわち、本実施形態の非接触式電力伝送装置の2次側コイル41から折り返し部44Aが省略された構成の2次側コイルに発生する誘導電流について説明する。なお、以下の比較コイル41Xの説明において、本実施形態の2次側コイル41と共通する構成については同一の符号を付している。また、比較コイル41Xの構成を簡略化して説明を行うため、集合導電線43のターン数を2ターンから1ターンに変更している。   Next, referring to FIG. 5, “comparison coil 41 </ b> X”, that is, a secondary side coil having a configuration in which the turn-back portion 44 </ b> A is omitted from the secondary side coil 41 of the contactless power transmission device of this embodiment. The induced current will be described. In the following description of the comparison coil 41X, the same reference numerals are given to the components common to the secondary coil 41 of the present embodiment. Further, in order to simplify the description of the configuration of the comparison coil 41X, the number of turns of the collective conductive wire 43 is changed from 2 turns to 1 turn.

1次側コイル31に発生した磁束Bが比較コイル41Xの中心付近を通過することにより、集合導電線43には、電流IAが流れる。その一方、1次側コイル31に発生した磁束Bcが集合導電線43の間、すなわち、平角線43Aと平角線43Bとの間を通過することにより、これら平角線43A,43Bには誘導電流iaが流れようとする。この誘導電流iaは、第1のコイル50および第2のコイル60を周回するループ電流となって電流IAの流れを妨げる。その結果、こうしたループ電流の発生に起因する電力伝送損失の増大が避けられないものとなる。   When the magnetic flux B generated in the primary coil 31 passes near the center of the comparison coil 41X, the current IA flows through the collective conductive wire 43. On the other hand, when the magnetic flux Bc generated in the primary coil 31 passes between the collective conductive wires 43, that is, between the rectangular wire 43A and the rectangular wire 43B, the rectangular wire 43A, 43B has an induced current ia. Tries to flow. This induced current ia becomes a loop current that circulates around the first coil 50 and the second coil 60 and prevents the flow of the current IA. As a result, an increase in power transmission loss due to the generation of such a loop current is unavoidable.

次に、図6を参照して、2次側コイル41に発生する誘導電流について説明する。なお、2次側コイル41の構成を簡略化して説明を行うため、図5と同様に集合導電線43のターン数を2ターンから1ターンに変更している。   Next, an induced current generated in the secondary coil 41 will be described with reference to FIG. In order to simplify the description of the configuration of the secondary coil 41, the number of turns of the collective conductive wire 43 is changed from 2 turns to 1 turn as in FIG.

1次側コイル31に発生した磁束Bが2次側コイル41の中心付近を通過することにより、集合導電線43には、電流IAが流れる。その一方、1次側コイル31からの磁束Bcが集合導電線43の間、すなわち、平角線43Aと平角線43Bとの間を通過することにより、これら平角線43A,43Bには誘導電流iaが流れようとする。   When the magnetic flux B generated in the primary coil 31 passes near the center of the secondary coil 41, the current IA flows through the collective conductive wire 43. On the other hand, when the magnetic flux Bc from the primary coil 31 passes between the collective conductive wires 43, that is, between the flat wire 43A and the flat wire 43B, an induced current ia is generated in these flat wires 43A and 43B. Try to flow.

ここで、第1のコイル50に着目すると、誘導電流iaは連続部分44の折り返し部44Aに向けて流れ、その一方、第2のコイル60に着目すると、誘導電流iaは連続部分44の折り返し部44Aに向けて流れようとする。すなわち、第1のコイル50の誘導電流iaと第2のコイル60の誘導電流iaの流れの向きが逆になるため、これら相殺されることとなる。そのため、2次側コイル41においては、こうしたループ電流は発生しないか、比較コイル41Xに流れるループ電流と比較して相対的に極めて小さなループ電流しか流れないこととなる。その結果、こうしたループ電流の発生に起因する電力伝送損失の増大が抑制することができ、2次電池22に多くの電力を供給することができるようになる。
(実施形態の効果)
本実施形態の非接触式電力伝送装置によれば以下の効果が得られる。
Here, when focusing on the first coil 50, the induced current ia flows toward the folded portion 44 </ b> A of the continuous portion 44. On the other hand, when focusing on the second coil 60, the induced current ia flows on the folded portion of the continuous portion 44. It tries to flow toward 44A. That is, since the directions of the induced current ia of the first coil 50 and the induced current ia of the second coil 60 are reversed, these are canceled out. Therefore, in the secondary coil 41, such a loop current is not generated, or only a relatively small loop current flows as compared with the loop current flowing through the comparison coil 41X. As a result, an increase in power transmission loss due to the occurrence of such a loop current can be suppressed, and a large amount of power can be supplied to the secondary battery 22.
(Effect of embodiment)
According to the non-contact power transmission apparatus of the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)2次側コイル41は、断面長方形の平角線43A,43Bを導電線とし平面状に巻回してなる平面コイルであり、平角線43A,43Bは、その上面46A,46Bに平角線43A,43Bの延伸方向に延びる複数の切り込み45が形成されている。   (1) The secondary coil 41 is a planar coil formed by winding rectangular wires 43A and 43B having a rectangular cross section into a conductive wire, and the rectangular wires 43A and 43B are formed on the upper surfaces 46A and 46B of the rectangular wire 43A. , 43B extending in the extending direction is formed.

この構成によれば、導電線として平角線43A,43Bを採用しているため、例えば丸線を平面状に巻回した平面コイルと比較して導電線間に存在する隙間の面積が小さくなる。このため、平面コイルの断面積に占める導電線の断面積の割合、すなわち占積率を増加させることができ、2次側コイル41が発熱することを抑制することができる。   According to this configuration, since the rectangular wires 43A and 43B are employed as the conductive wires, the area of the gap existing between the conductive wires is smaller than that of, for example, a planar coil obtained by winding a round wire in a planar shape. For this reason, the ratio of the cross-sectional area of the conductive wire to the cross-sectional area of the planar coil, that is, the space factor can be increased, and the secondary coil 41 can be prevented from generating heat.

また、こうした導電線として平角線43A,43Bを採用した平面コイルにあっては、磁束が通過する際に導電線に大きな渦電流が発生し易く、これが熱エネルギとして消費されることで渦電流損失が比較的大きくなる傾向がある。この点、平角線43A,43Bの上面46A,46Bにその延伸方向に延びる切り込み45を複数形成することにより、これら切り込み45を跨ぐ渦電流の発生を抑制するようにしているため、渦電流の発生する部位が小さくなる。したがって、こうした切り込み45を有していない場合と比較して、渦電流の発生を抑制することができるようになり、上述したような渦電流損失の低減を図ることができる。   Further, in such a planar coil that employs rectangular wires 43A and 43B as the conductive wires, a large eddy current is likely to be generated in the conductive wires when the magnetic flux passes, and this is consumed as thermal energy, thereby eddy current loss. Tends to be relatively large. In this respect, since a plurality of cuts 45 extending in the extending direction are formed on the upper surfaces 46A and 46B of the rectangular wires 43A and 43B, the generation of eddy currents straddling the cuts 45 is suppressed. The part to do becomes small. Therefore, compared to the case where the notch 45 is not provided, the generation of eddy current can be suppressed, and the eddy current loss as described above can be reduced.

さらに、この平角線43A,43Bは、切り込み45が形成されていない部分によってその形状が維持されるため、例えば複数の丸線や角線を並列に巻回して2次側コイル41を形成する場合とは異なり、その形成時において平角線43A,43Bが個々に分離して規則正しい整列巻きとならなくなったり、角線を用いた場合における個々の導電線が捻れたりすることがないため、2次側コイル41における高い生産性効率を維持することができる。   Further, since the shape of the rectangular wires 43A and 43B is maintained by the portion where the notch 45 is not formed, for example, when the secondary coil 41 is formed by winding a plurality of round wires or square wires in parallel. Unlike the case where the rectangular wires 43A and 43B are individually separated at the time of the formation, the windings are not regularly aligned, and the individual conductive wires are not twisted when the square wires are used. High productivity efficiency in the coil 41 can be maintained.

(2)2次側コイル41は、平角線43A,43Bを並行に整列させてそれらの端部51Aと端部51Bおよび端部61Aと端部61Bとを電気的に接続した集合導電線43を平面状に巻回している。したがって、2次側コイル41の厚みが増大することを抑えつつ、同2次側コイル41に必要とされる巻き数を確保することができる。   (2) The secondary coil 41 includes the collective conductive wire 43 in which the rectangular wires 43A and 43B are aligned in parallel to electrically connect the end portions 51A and 51B and the end portions 61A and 61B. It is wound in a flat shape. Therefore, the number of turns required for the secondary coil 41 can be ensured while suppressing an increase in the thickness of the secondary coil 41.

(3)集合導電線43は、端部51Aと端部51Bにおける外周側の平角線43Aと平角線43Bの位置が端部61Aと端部61Bにおいて入れ替わるように、平角線43Aと平角線43Bの位置が2次側コイル41の周方向の途中で入れ替わるよう巻回されている。   (3) The collective conductive wire 43 is formed between the flat wire 43A and the flat wire 43B so that the positions of the flat wire 43A and the flat wire 43B on the outer peripheral side of the end portion 51A and the end portion 51B are interchanged at the end portion 61A and the end portion 61B. The coil is wound so that the position is changed in the middle of the secondary coil 41 in the circumferential direction.

集合導電線43を構成する平角線43A,43Bの間を磁束が通過すると、この磁束により平角線43A,43Bには誘導電流が発生しようとする。この点、本実施形態によれば、外周側の平角線43Aと内周側の平角線43Bの位置が集合導電線43の端部51A,51Bと端部61A,61Bとで入れ替わるため、こうした誘導電流が2次側コイル41の平角線43A,43Bを周回するループ電流の発生、さらにはこうしたループ電流の発生に起因する電力伝送損失の増大を抑制することができるようになる。   When the magnetic flux passes between the rectangular wires 43A and 43B constituting the collective conductive wire 43, an induced current tends to be generated in the rectangular wires 43A and 43B by this magnetic flux. In this regard, according to the present embodiment, the positions of the rectangular wire 43A on the outer peripheral side and the rectangular wire 43B on the inner peripheral side are switched between the end portions 51A and 51B and the end portions 61A and 61B of the collective conductive wire 43. Generation of a loop current in which the current circulates the rectangular wires 43A and 43B of the secondary coil 41, and an increase in power transmission loss due to the generation of the loop current can be suppressed.

(4)2次側コイル41は、第1のコイル50とこれに直列に接続される第2のコイル60とを含み、第1のコイル50と第2のコイル60とが積層されている。したがって、2次側コイル41の径方向の厚みが増大することを抑えつつ、2次側コイル41に必要とされる巻き数を確保することができる。   (4) The secondary coil 41 includes a first coil 50 and a second coil 60 connected in series thereto, and the first coil 50 and the second coil 60 are laminated. Therefore, the number of turns required for the secondary coil 41 can be secured while suppressing an increase in the radial thickness of the secondary coil 41.

(5)第1のコイル50と第2のコイル60とはその巻回方向が逆向きに設定されている。したがって、2次側コイル41は、集合導電線43の巻回方法が異なる、いわゆるアルファ巻きとなるため、集合導電線43の各端部51A,51Bおよび61A,61Bを2次側コイル41の内径部から引き出す必要がなくなる。したがって、このように平角線43A,43Bの各端部51A,51Bおよび端部61A,61Bを2次側コイル41の内径部から引き出すことに起因して2次側コイル41の厚みが増大することを抑制することができる。   (5) The winding direction of the first coil 50 and the second coil 60 is set to be opposite. Therefore, since the secondary coil 41 is a so-called alpha winding in which the winding method of the collective conductive wire 43 is different, each end 51A, 51B and 61A, 61B of the collective conductive wire 43 is connected to the inner diameter of the secondary coil 41. There is no need to pull out from the section. Therefore, the thickness of the secondary coil 41 is increased due to pulling out the end portions 51A and 51B and the end portions 61A and 61B of the rectangular wires 43A and 43B from the inner diameter portion of the secondary coil 41 in this way. Can be suppressed.

(6)2次側コイル41には、漏れ磁束を低減するための磁性体42が設けられている。したがって、2次側コイルモジュール40における漏れ磁束を低減することができ、こうした漏れ磁束の増大に伴う電力伝送効率の低下を抑制することができる。   (6) The secondary coil 41 is provided with a magnetic body 42 for reducing leakage magnetic flux. Therefore, the leakage magnetic flux in the secondary coil module 40 can be reduced, and the decrease in power transmission efficiency due to the increase in the leakage magnetic flux can be suppressed.

(その他の実施形態)
本発明の実施態様は、上記実施形態の内容に限られるものではなく、例えば以下のように変更することもできる。また、以下の変形例は上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
(Other embodiments)
The embodiment of the present invention is not limited to the contents of the above embodiment, and can be modified as follows, for example. Further, the following modified examples are not applied only to the above embodiment, and different modified examples can be implemented in combination with each other.

・図7に示されるように、2次側コイル41において、第1のコイル50と第2のコイル60との境界部分である連続部分44から折り返し部44Aを省略することができる。このとき、第1のコイル50および第2のコイル60ともに、平角線43Aが外周側に位置し、平角線43Bが内周側に位置する。こうした構成であっても、上記(1)、(2)および(4)〜(6)に準じた効果を奏することができる。   As shown in FIG. 7, in the secondary side coil 41, the folded portion 44 </ b> A can be omitted from the continuous portion 44 that is a boundary portion between the first coil 50 and the second coil 60. At this time, in both the first coil 50 and the second coil 60, the flat wire 43A is located on the outer peripheral side, and the flat wire 43B is located on the inner peripheral side. Even if it is such a structure, there can exist an effect according to said (1), (2) and (4)-(6).

・各平角線43A,43Bを周回するループ電流を抑制するため、換言すれば、平角線43A,43Bに流れようとする誘導電流を効果的に相殺するためには、上記実施形態のように、2次側コイル41を構成する集合導電線43の中心である連続部分44で平角線43Aと平角線43Bの位置を入れ替えることが好ましい。しかし、平角線43Aと平角線43Bの位置は、第1のコイル50または第2のコイル60の途中において入れ替えることもできる。   In order to suppress the loop current that circulates around each rectangular wire 43A, 43B, in other words, in order to effectively cancel the induced current that flows through the rectangular wires 43A, 43B, as in the above embodiment, It is preferable to replace the positions of the rectangular wire 43A and the rectangular wire 43B at the continuous portion 44 that is the center of the collective conductive wire 43 that constitutes the secondary coil 41. However, the positions of the flat wire 43 </ b> A and the flat wire 43 </ b> B can be switched in the middle of the first coil 50 or the second coil 60.

・2次側コイル41は、単一の平角線43Aを平面状に巻回するとともに、平角線43Aを2次側コイル41の周方向の途中で折り返すことにより形成してもよい。平角線43Aは、上面46Aに複数の切り込み45を有し集合導電線43に準じた構成であるため、上記(3)に準じた効果を奏することができる。また、この場合には、複数の切り込み45は、単一の平角線43Aの上面46Aおよび下面47Aのうち少なくとも一方に平角線43Aの全周にわたり形成されていることが好ましい。なお、折り返すとは、平角線43Aの上面46Aと下面47Aとが入れ替えられるように折り返されることを意味する。   The secondary coil 41 may be formed by winding a single rectangular wire 43 </ b> A in a planar shape and folding the rectangular wire 43 </ b> A in the middle of the secondary coil 41 in the circumferential direction. Since the flat wire 43A has a plurality of cuts 45 on the upper surface 46A and conforms to the collective conductive wire 43, the effect according to the above (3) can be achieved. In this case, it is preferable that the plurality of cuts 45 are formed on the entire circumference of the rectangular wire 43A on at least one of the upper surface 46A and the lower surface 47A of the single rectangular wire 43A. Note that “turning back” means turning back so that the upper surface 46A and the lower surface 47A of the flat wire 43A are interchanged.

・図8に示されるように、切り込み81を有する1本の平角線80を巻回することにより2次側コイル90を構成することができる。
・図9に示されるように、切り込み103を有するとともに、並行する2本の平角線101A,101Bにより構成される集合導電線101を巻回し、1層のみで2次側コイル110を構成することができる。このときには、平角線101A,101Bの周方向における中間部分102において2次側コイル110の周方向における内周と外周が入れ替わる。こうした構成であっても、上述したようなループ電流の発生を抑制することができる。
As shown in FIG. 8, the secondary coil 90 can be configured by winding a single rectangular wire 80 having a cut 81.
As shown in FIG. 9, the secondary coil 110 is formed by only one layer by winding the collective conductive wire 101 having the notch 103 and the two parallel rectangular wires 101A and 101B in parallel. Can do. At this time, the inner periphery and the outer periphery in the circumferential direction of the secondary coil 110 are interchanged in the intermediate portion 102 in the circumferential direction of the rectangular wires 101A and 101B. Even with such a configuration, the generation of the loop current as described above can be suppressed.

・図10に示されるように、平角線121Aと平角線121Bとにより構成される集合導電線121の上面122A,122Bと下面123A,123Bの両方に切り込み124を設けることができる。   As shown in FIG. 10, cuts 124 can be provided on both the upper surfaces 122A and 122B and the lower surfaces 123A and 123B of the collective conductive wire 121 composed of the flat wire 121A and the flat wire 121B.

・図11に示されるように、切り込み132を有する平角線131Aと切り込み133を有する平角線131Bを縦方向に並行して積層した集合導電線131を巻回することにより2次側コイルを形成することができる。   As shown in FIG. 11, a secondary coil is formed by winding a collective conductive wire 131 in which a flat wire 131A having a cut 132 and a flat wire 131B having a cut 133 are stacked in parallel in the vertical direction. be able to.

・図12に示されるように、切り込み142は、必ずしも平角線141の全周に渡って形成されている必要はない。すなわち、平角線の上面143および下面144の少なくとも一部に形成されていればよい。また、切り込み142は、平角線141が延びる方向と平行でなくてもよく、同方向と直交しない程度に所定角度傾斜していてもよい。   As shown in FIG. 12, the notch 142 does not necessarily have to be formed over the entire circumference of the flat wire 141. In other words, it may be formed on at least a part of the upper surface 143 and the lower surface 144 of the flat wire. Further, the notch 142 may not be parallel to the direction in which the flat wire 141 extends, and may be inclined at a predetermined angle so as not to be orthogonal to the same direction.

・図13に示されるように、切り込み152Aを、平角線151の端部151Aから端部151Bの途中まで形成するとともに、切り込み152Bを、平角線151の端部151Bから端部151Aの途中まで形成することができる。   As shown in FIG. 13, the cut 152A is formed from the end portion 151A of the flat wire 151 to the middle of the end portion 151B, and the cut 152B is formed from the end portion 151B of the flat wire 151 to the middle of the end portion 151A. can do.

・上記実施形態では、2次側コイルモジュール40の磁性体42としてシート状のものが用いられているが、1次側コイルモジュール30の磁性体32と同じ形状の磁性体を用いることもできる。   In the above embodiment, a sheet-like material is used as the magnetic body 42 of the secondary coil module 40, but a magnetic body having the same shape as the magnetic body 32 of the primary coil module 30 can also be used.

・平角線43A,43Bはアルミ線またはプリント配線基板のアルミ箔パターンや銅箔パターンであってもよい。
・集合導電線43を構成する平角線の本数は3本以上とするこができる。
The flat wires 43A and 43B may be aluminum wires or an aluminum foil pattern or a copper foil pattern of a printed wiring board.
The number of rectangular wires constituting the collective conductive wire 43 can be three or more.

・第1のコイル50と第2のコイル60の集合導電線43の巻回方向をそれぞれ反対の方向に変更することもできる。
・上記実施形態では、1次側コイルモジュール30から送信された電力および信号を2次側コイルモジュール40により受ける構成が用いられているが、これを次のように変更することもできる。すなわち、電力を受けるための第1の2次側コイルモジュール40Aと、信号を受けるための第2の2次側コイルモジュール40Bとを設けることもできる。この場合、送電装置10においては、各2次側コイルモジュール40A,40Bのそれぞれに対応する2つの1次側コイルモジュール30A,30Bが設けられる。
The winding direction of the collective conductive wire 43 of the first coil 50 and the second coil 60 can be changed to opposite directions.
In the above embodiment, a configuration is used in which the power and signals transmitted from the primary coil module 30 are received by the secondary coil module 40. However, this can be changed as follows. That is, a first secondary coil module 40A for receiving electric power and a second secondary coil module 40B for receiving signals can be provided. In this case, in the power transmission device 10, two primary coil modules 30A and 30B corresponding to the respective secondary coil modules 40A and 40B are provided.

・上記実施形態にて示した受電装置20は、携帯電話の他、それ以外の携帯情報端末、ポータブルオーディオプレーヤー、ICレコーダー、デジタルカメラ、電動歯ブラシ、およびシェーバー等々、非接触式電力伝送が行われる各種電気機器に用いることもできる。この場合には、送電装置10の大きさがこれらの受電装置に対応した大きさに変更される。   The power receiving device 20 shown in the above embodiment performs non-contact power transmission other than a mobile phone, such as a portable information terminal, a portable audio player, an IC recorder, a digital camera, an electric toothbrush, and a shaver. It can also be used for various electric devices. In this case, the size of the power transmission device 10 is changed to a size corresponding to these power reception devices.

10…送電装置、20…受電装置、40…2次側コイルモジュール(受電コイルモジュール)、41…2次側コイル(平面コイル)、42…磁性体、43…集合導電線、43A…平角線(導電線)、43B…平角線(導電線)、45…切り込み、46A…上面、46B…上面、47A…下面、47B…下面、50…第1のコイル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power transmission apparatus, 20 ... Power reception apparatus, 40 ... Secondary side coil module (power reception coil module), 41 ... Secondary side coil (planar coil), 42 ... Magnetic body, 43 ... Collective conductive wire, 43A ... Rectangular wire ( Conductive wire), 43B ... flat wire (conductive wire), 45 ... cut, 46A ... upper surface, 46B ... upper surface, 47A ... lower surface, 47B ... lower surface, 50 ... first coil.

Claims (9)

断面長方形の平角線を導電線としてこれを平面状に巻回してなる平面コイルにおいて、
前記導電線は、その上面および下面のうち少なくとも一方にその延伸方向に延びる複数の切り込みが形成されてなる
ことを特徴とする平面コイル。
In a planar coil formed by winding a rectangular wire with a rectangular cross section as a conductive wire in a planar shape,
The conductive coil is formed by forming a plurality of cuts extending in the extending direction on at least one of an upper surface and a lower surface of the conductive wire.
請求項1に記載の平面コイルにおいて、
前記導電線を並行に整列させてそれらの端部を電気的に接続した集合導電線を平面状に巻回してなる
ことを特徴とする平面コイル。
The planar coil according to claim 1, wherein
A planar coil, wherein the conductive wires are aligned in parallel, and the collective conductive wires having their ends electrically connected are wound in a planar shape.
請求項2に記載の平面コイルにおいて、
前記集合導電線は、外周側の前記導電線と内周側の前記導電線の位置が前記平面コイルの周方向の途中で入れ替わるよう巻回されてなる
ことを特徴とする平面コイル。
The planar coil according to claim 2,
The planar coil, wherein the collective conductive wire is wound so that the positions of the conductive wire on the outer peripheral side and the conductive wire on the inner peripheral side are interchanged in the middle of the circumferential direction of the planar coil.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の平面コイルにおいて、
単一の前記導電線が前記平面コイルの周方向の途中で折り返されてなる
ことを特徴とする平面コイル。
In the planar coil as described in any one of Claims 1-3,
The planar coil, wherein the single conductive wire is folded halfway along the circumferential direction of the planar coil.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の平面コイルとして第1のコイルとこれに直列に接続される第2のコイルとを含み、前記第1のコイルと前記第2のコイルとが積層されてなる
ことを特徴とする平面コイル。
5. A planar coil according to claim 1, comprising a first coil and a second coil connected in series therewith, wherein the first coil and the second coil are laminated. The planar coil characterized by being made.
請求項5に記載の平面コイルにおいて、
前記第1のコイルと前記第2のコイルとはその巻回方向が逆向きに設定されてなる
ことを特徴とする平面コイル。
The planar coil according to claim 5,
The planar coil, wherein the first coil and the second coil have their winding directions set in opposite directions.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の平面コイルの前記上面および前記下面の少なくとも一方に漏れ磁束を低減するための磁性体が設けられてなる
を特徴とするコイルモジュール。
A coil module comprising a magnetic body for reducing leakage magnetic flux on at least one of the upper surface and the lower surface of the planar coil according to any one of claims 1 to 6.
送電装置から伝送される電力を受電コイルモジュールにより受ける非接触式電力伝送装置の受電装置において、
前記受電コイルモジュールとして請求項7に記載のコイルモジュールが設けられる
を特徴とする非接触式電力伝送装置の受電装置。
In the power receiving device of the non-contact power transmission device that receives the power transmitted from the power transmitting device by the power receiving coil module,
The coil module of Claim 7 is provided as said power receiving coil module. The power receiving apparatus of the non-contact-type power transmission device characterized by these.
送電装置および受電装置を備える非接触式電力伝送装置において、
前記受電装置として請求項8に記載の受電装置が設けられる
ことを特徴とする非接触式電力伝送装置。
In a contactless power transmission device including a power transmission device and a power reception device,
The power receiving device according to claim 8 is provided as the power receiving device. A non-contact power transmission device.
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