JP2014116543A - Antenna and wireless power supply device - Google Patents

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Toshihiro Kimura
俊広 木村
Atsushi Sogabe
敦士 曽我部
Yoichi Hori
洋一 堀
Takehiro Imura
岳広 居村
Masaki Kato
昌樹 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique of easy-to-manufacture wireless power supply which enhances power transmission efficiency.SOLUTION: In a power transmission or reception antenna for wireless power supply, a conductor of circular cross section is formed in a planar spiral-shape having an air-core 26. The diameter ratio Di/Do of the innermost diameter Di and the outermost diameter Do of the planar spiral-shaped conductor falls within a range of 0.36-0.45. The gap between the conductors of n-th turn and (n+1)th turn of the antenna falls within a range of 0.5d-1.5d, where d is the diameter of the conductor.

Description

本発明は、アンテナおよびそのアンテナを備えるワイヤレス給電装置に関する。   The present invention relates to an antenna and a wireless power feeding apparatus including the antenna.

特許文献1に記載される自動車への非接触式電力供給装置は、地上に第1のコイル、供給電源、電源制御装置、供給指令部を備えた電気供給スタンドを設置し、車両に第2のコイル、充電制御回路、バッテリーを搭載する。この非接触式電力供給装置は、電気供給スタンドの供給指令部の操作により電源制御装置から供給電源へ制御信号を出力し、供給電源から第1のコイルに交流の励磁電流を供給し、誘導磁束を発生させる。この誘導磁束により第2のコイルに誘起される交流の誘導起電力を充電制御回路により直流へと変換し、得られる直流電流をバッテリーへと供給して充電する。   The non-contact type power supply device for an automobile described in Patent Document 1 has an electric supply stand provided with a first coil, a power supply, a power supply control device, and a supply command unit on the ground, and the vehicle has a second power supply stand. A coil, charge control circuit, and battery are installed. This non-contact power supply device outputs a control signal from the power supply control device to the supply power source by operating a supply command unit of the electricity supply stand, supplies an alternating excitation current from the supply power source to the first coil, and induces magnetic flux Is generated. The induction induced electromotive force induced in the second coil by the induced magnetic flux is converted into direct current by the charge control circuit, and the obtained direct current is supplied to the battery for charging.

特許文献2に記載される非接触電力伝送装置用コイルユニットは略円板状のコイルを有し、そのコイルはテープ状の導体部材を導体部材の幅広面が向かい合わせとなるように巻回されて形成される。   The coil unit for a non-contact power transmission device described in Patent Document 2 has a substantially disk-shaped coil, and the coil is wound around a tape-shaped conductor member so that the wide surfaces of the conductor members face each other. Formed.

特許文献3に記載される二次自己共振コイルおよび一次自己共振コイルの各々は、螺旋状のコイルを構成するコイル導線と、絶縁性の樹脂とを含む。樹脂は、コイル導線の端末部に近いほど厚みが増すようにテーパ状にコイル導線に被覆される。   Each of the secondary self-resonant coil and the primary self-resonant coil described in Patent Document 3 includes a coil conductor that forms a spiral coil and an insulating resin. The resin is coated on the coil conductor in a tapered shape so that the thickness increases as the end of the coil conductor is closer.

特許文献4に記載される共鳴コイルは、螺旋形状に形成され、共鳴現象によって相手方コイルに電力を送信するのに用いられる。この共鳴コイルは、巻回部間に一定の軸方向の導線間ギャップが設けられたコイル導線と、コイル導線の表面を被覆する被覆部材と、を有する。   The resonance coil described in Patent Document 4 is formed in a spiral shape, and is used to transmit power to the counterpart coil by a resonance phenomenon. The resonance coil includes a coil conductor in which a certain axial gap between conductors is provided between winding portions, and a covering member that covers the surface of the coil conductor.

特開平8−23890号公報JP-A-8-23890 特開2011−142177号公報JP 2011-142177 A 特開2010−73885号公報JP 2010-73885 A 特開2012−134250号公報JP 2012-134250 A

特許文献2に記載の技術は、テープ状の導体部材が対向するためコンデンサが形成されて抵抗が増し、送電効率が低下する可能性がある。特許文献3および特許文献4に記載の技術は、コイルが螺旋形状に形成されるため、車両や地面に取り付けづらく加工も容易ではない。   In the technique described in Patent Document 2, since a tape-shaped conductor member is opposed, a capacitor is formed, resistance is increased, and power transmission efficiency may be reduced. In the techniques described in Patent Document 3 and Patent Document 4, since the coil is formed in a spiral shape, it is difficult to process the coil on the vehicle or the ground.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易に製造でき、送電効率を高めるワイヤレス給電の技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a wireless power feeding technique that can be easily manufactured and enhances power transmission efficiency.

上記課題を解決するために、本発明のある態様のアンテナは、ワイヤレス給電用の送電または受電のためのアンテナであって、断面が円形の導線を、空芯を有する平面渦巻き形状に形成され、平面渦巻き形状の導線の最内径Diと最外径Doの内外径比Di/Doは、0.36から0.45までの範囲に収まる。   In order to solve the above-described problems, an antenna according to an aspect of the present invention is an antenna for power transmission or reception for wireless power feeding, and is formed of a conducting wire having a circular cross section in a plane spiral shape having an air core, The inner / outer diameter ratio Di / Do between the innermost diameter Di and the outermost diameter Do of the planar spiral conductor is within the range of 0.36 to 0.45.

この態様によると、アンテナを平面渦巻き形状に形成することで、螺旋状に形成するより容易に加工ができ、車両や地面への取り付け易い形状にできる。また、断面が円形の導線は安価であり、製造コストを抑えることができる。また、空芯を形成して、内外径比Di/Doは、0.36から0.45までの範囲に収まるように形成することで、送電効率を高めることができる。   According to this aspect, by forming the antenna in a planar spiral shape, the antenna can be processed more easily than the spiral shape, and can be easily attached to the vehicle or the ground. Moreover, the conducting wire having a circular cross section is inexpensive, and the manufacturing cost can be suppressed. Moreover, by forming an air core and forming the inner / outer diameter ratio Di / Do so as to be within the range of 0.36 to 0.45, the power transmission efficiency can be increased.

本発明によれば、容易に製造でき、かつ、送電効率を高めることができる。   According to this invention, it can manufacture easily and can improve power transmission efficiency.

実施形態の給電装置を用いたワイヤレス給電の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wireless electric power feeding using the electric power feeder of embodiment. 実施形態の送電アンテナを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the power transmission antenna of embodiment. アンテナにおける複数の導線素材のインピーダンスの比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the impedance of the some lead wire material in an antenna. 平角線により形成したアンテナの内外径比に応じた送電効率を示す図である。It is a figure which shows the power transmission efficiency according to the inner-outer diameter ratio of the antenna formed with the flat wire. 第1アンテナの内外径比と送電効率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inner-outer diameter ratio of a 1st antenna, and power transmission efficiency. 第2アンテナの内外径比と送電効率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inner-outer diameter ratio of a 2nd antenna, and power transmission efficiency. 第3アンテナの内外径比と送電効率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inner-outer diameter ratio of a 3rd antenna, and power transmission efficiency. 図5〜図7に示す測定結果を統合したものであって、アンテナの内外径比と送電効率の関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram obtained by integrating the measurement results shown in FIGS. 5 to 7 and showing the relationship between the inner / outer diameter ratio of the antenna and the power transmission efficiency. 変形例の送電アンテナを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the power transmission antenna of a modification. 各アンテナにおける導線の線間隙間と送電効率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the clearance gap between the conducting wires in each antenna, and power transmission efficiency. 変形例の給電装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric power feeder of a modification. 変形例の送電アンテナの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the power transmission antenna of a modification. 他の変形例の送電アンテナの正面図である。It is a front view of the power transmission antenna of another modification.

図1は、実施形態の給電装置10を用いたワイヤレス給電の構成を示す図である。地面には給電装置10が埋め込まれており、車両11の下部には、給電装置10から送電された電力信号を受信する受電装置22が設けられる。給電装置10は、ガソリンスタンドや駐車場などに設置される。本発明のワイヤレス給電は、電磁界共振方式や電磁誘導方式で実行されるが、実施形態では電磁界共振方式を用いて説明する。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of wireless power feeding using the power feeding device 10 of the embodiment. A power feeding device 10 is embedded in the ground, and a power receiving device 22 that receives a power signal transmitted from the power feeding device 10 is provided below the vehicle 11. The power feeding device 10 is installed in a gas station or a parking lot. The wireless power feeding according to the present invention is executed by an electromagnetic resonance method or an electromagnetic induction method. In the embodiment, the wireless power feeding will be described using an electromagnetic resonance method.

給電装置10は、送電アンテナ12、制御部14および制御部14に接続される電源部(不図示)を備える。制御部14は、送電アンテナ12からの送電を制御する。制御部14は、例えば外部装置(不図示)から送電開始を示す指令信号を受け取って送電を開始する。外部装置は、車両11の運転者により操作されるインターフェースを有し、運転者がインターフェース上の送電開始ボタンを押すと、送電開始を示す指令信号を制御部14に送出する。   The power feeding device 10 includes a power transmission antenna 12, a control unit 14, and a power supply unit (not shown) connected to the control unit 14. The control unit 14 controls power transmission from the power transmission antenna 12. For example, the control unit 14 receives a command signal indicating the start of power transmission from an external device (not shown) and starts power transmission. The external device has an interface operated by the driver of the vehicle 11, and sends a command signal indicating the start of power transmission to the control unit 14 when the driver presses a power transmission start button on the interface.

受電装置22は、受電アンテナ16、充電制御部18および電池20を備える。受電アンテナ16は、送電アンテナ12から送電された電力信号を受電する。充電制御部18は、受電した電力を交流から直流に変換し、電池20への充電を制御する。充電制御部18は、電池20の充電量を検出し、充電量を表示を運転者に表示する。運転者は電池20の充電量が充分であると判断すると外部装置のインタフェースから送電停止を指示し、制御部14は外部装置からの送電停止を示す指令信号を受信し、送電を停止する。このようにワイヤレス給電が実行される。   The power receiving device 22 includes a power receiving antenna 16, a charging control unit 18, and a battery 20. The power receiving antenna 16 receives the power signal transmitted from the power transmitting antenna 12. The charging control unit 18 converts the received power from alternating current to direct current, and controls charging to the battery 20. The charge control unit 18 detects the amount of charge of the battery 20 and displays the amount of charge on the driver. When the driver determines that the charged amount of the battery 20 is sufficient, the driver instructs the stop of power transmission from the interface of the external device, and the control unit 14 receives a command signal indicating the stop of power transmission from the external device, and stops power transmission. In this way, wireless power feeding is executed.

図2は、実施形態の送電アンテナ12を説明するための図である。図2(a)は送電アンテナ12の正面図であり、図2(b)は図2(a)に示す線分A−Aの送電アンテナ12の断面図であり、図2(c)は図2(b)に示す送電アンテナ12の部分拡大図である。なお以下の各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。   Drawing 2 is a figure for explaining power transmission antenna 12 of an embodiment. 2A is a front view of the power transmission antenna 12, FIG. 2B is a sectional view of the power transmission antenna 12 along the line AA shown in FIG. 2A, and FIG. It is the elements on larger scale of the power transmission antenna 12 shown to 2 (b). It should be noted that the same or equivalent components and members shown in the following drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate.

送電アンテナ12の導線には絶縁用の被覆が設けられるが、図2では被覆を図示していない。また、送電アンテナ12の巻数は図示する態様に限定されず、図2に示す巻数より多くてよい。送電アンテナ12の内径側の第1端末28、外径側の第2端末30は、制御部14に接続される。車両のワイヤレス給電では、たとえば300Vの電圧、10Aの電流が送電アンテナ12に使用される。そのため送電アンテナ12の導線はある程度の大きさが必要となり、直径が2.0mm〜3.5mmの導線が用いられる。   The conductor of the power transmission antenna 12 is provided with an insulating coating, but the coating is not shown in FIG. Moreover, the winding number of the power transmission antenna 12 is not limited to the aspect to show in figure, It may be more than the winding number shown in FIG. The first terminal 28 on the inner diameter side and the second terminal 30 on the outer diameter side of the power transmission antenna 12 are connected to the control unit 14. In the wireless power feeding of the vehicle, for example, a voltage of 300 V and a current of 10 A are used for the power transmission antenna 12. Therefore, the conducting wire of the power transmission antenna 12 needs to have a certain size, and a conducting wire having a diameter of 2.0 mm to 3.5 mm is used.

送電アンテナ12は、単層で平面渦巻き形状に形成される。図2(c)に示すように送電アンテナ12の導線は、撚り線(リッツ線)ではなく1本の単線で、断面は円形の丸線である。導線の素材として銅、アルミニウム、銅合金などの金属線で形成される。銅合金としては銅クラッドアルミ(以下、「CCA」という)がある。また、電導性を有する炭素材であるグラフェンや、透明電導膜の酸化インジウムスズなどの配線用材料を用いてもよい。断面が円形の単線は、撚り線と比べて安価である。また、単線で形成することで、アンテナの剛性を高くできる。また、平面状に形成することで、車両の下部への取り付け、および地面への設置が容易にできる。単層で形成することで、アンテナをより薄くできる。   The power transmission antenna 12 has a single layer and is formed in a plane spiral shape. As shown in FIG.2 (c), the conducting wire of the power transmission antenna 12 is not a stranded wire (Litz wire) but one single wire, and a cross section is a circular round wire. It is formed of a metal wire such as copper, aluminum, or copper alloy as a conductive wire material. Copper alloy includes copper clad aluminum (hereinafter referred to as “CCA”). Alternatively, a wiring material such as graphene, which is a carbon material having conductivity, or indium tin oxide of a transparent conductive film may be used. A single wire having a circular cross section is less expensive than a stranded wire. Moreover, the rigidity of an antenna can be made high by forming with a single wire. Moreover, by forming it in a planar shape, it can be easily attached to the lower part of the vehicle and installed on the ground. By forming it with a single layer, the antenna can be made thinner.

送電アンテナ12は、中央に空芯26が形成される。図2に示す最内径Diと最外径Doとの内外径比Di/Doは、0.45である。空芯26を形成することで、空芯部分も導線を巻いたアンテナと比べて送電効率を向上できる。最内径Diは第1端末28から測り、最外径Doは第2端末30から測り、制御部14への接続端子の位置が最内径および最外径の基準とする。   The power transmission antenna 12 has an air core 26 formed at the center. The inner / outer diameter ratio Di / Do between the innermost diameter Di and the outermost diameter Do shown in FIG. 2 is 0.45. By forming the air core 26, the air core portion can also improve power transmission efficiency as compared with an antenna wound with a conductive wire. The innermost diameter Di is measured from the first terminal 28, the outermost diameter Do is measured from the second terminal 30, and the position of the connection terminal to the control unit 14 is used as a reference for the innermost diameter and the outermost diameter.

また、図2(c)に示すように、n巻目と(n+1)巻目の導線には隙間が設けられる。nは自然数であり、第1端末28から1巻目が始まる。導線の線間隙間を確保することで、密着巻の平面渦巻き形状のアンテナと比べて、渦電流の影響を抑えて送電効率を向上できる。なお、導線の線間隙間には、外周の被覆の厚さは含まれない。導線の線間隙間には、その間隔を維持する絶縁材が設けられる。   Moreover, as shown in FIG.2 (c), a clearance gap is provided in the conducting wire of the nth roll and the (n + 1) th roll. n is a natural number, and the first volume starts from the first terminal 28. By securing the gap between the conductive wires, the effect of eddy current can be suppressed and the power transmission efficiency can be improved as compared with a flat spiral antenna having a close winding. Note that the thickness of the outer coating is not included between the gaps of the conductive wires. An insulating material is provided between the line gaps of the conductive wires to maintain the distance.

1巻目の導線12aと2巻目の導線12bの線間隙間32は、2巻目の導線12bと3巻目の導線12cの線間隙間34と同じである。送電アンテナ12において、n巻目と(n+1)巻目の導線の線間隙間は均等である。これにより加工が容易となる。   The inter-line gap 32 between the first winding conductor 12a and the second winding conductor 12b is the same as the inter-line gap 34 between the second winding conductor 12b and the third winding conductor 12c. In the power transmission antenna 12, the gaps between the n-th and (n + 1) -th lead wires are equal. This facilitates processing.

図3は、アンテナにおける複数の導線素材のインピーダンスの比較を示す。アルミニウム、CCAおよび銅それぞれにより形成されたアンテナを用いて周波数を変えた場合の、各アンテナのインピーダンスを測定した結果である。アルミニウム製アンテナ、CCA製アンテナは、銅製アンテナより安価で軽く、車両への搭載に適している。   FIG. 3 shows a comparison of impedances of a plurality of conductor materials in the antenna. It is the result of having measured the impedance of each antenna at the time of changing a frequency using the antenna formed with each of aluminum, CCA, and copper. Aluminum antennas and CCA antennas are cheaper and lighter than copper antennas and are suitable for mounting in vehicles.

20Hz(ヘルツ)および200Hzでの測定結果は、銅製アンテナのインピーダンスが低く、アルミニウム製アンテナおよびCCA製アンテナから乖離している。一方で、2kHz(キロヘルツ)、20kHz、200kHzでの測定結果では、各アンテナのインピーダンスが近い値となっている。したがって、2kHz〜200kHzの間の周波数をワイヤレス給電に用いれば、アルミニウム製アンテナおよびCCA製アンテナを用いても、銅製アンテナと近い性能を得ることができる。アルミニウム製アンテナおよびCCA製アンテナを用いることで銅製アンテナと比べてコストを抑えて、軽量化できる。さらに、20kHz〜200kHzでは、銅製アンテナとCCA製アンテナは同等のインピーダンスを示した。つまり、20kHz〜200kHzの間の周波数をワイヤレス給電に用いれば、CCA製アンテナを用いても、銅製アンテナと同等の性能を得ることができる。   The measurement results at 20 Hz (Hertz) and 200 Hz show that the impedance of the copper antenna is low, and is deviated from the aluminum antenna and the CCA antenna. On the other hand, in the measurement results at 2 kHz (kilohertz), 20 kHz, and 200 kHz, the impedance of each antenna is a close value. Therefore, if a frequency between 2 kHz and 200 kHz is used for wireless power feeding, performance close to that of a copper antenna can be obtained even when an aluminum antenna and a CCA antenna are used. By using an aluminum antenna and a CCA antenna, the cost can be reduced and the weight can be reduced compared to a copper antenna. Furthermore, at 20 kHz to 200 kHz, the copper antenna and the CCA antenna showed equivalent impedance. That is, if a frequency between 20 kHz and 200 kHz is used for wireless power feeding, even if a CCA antenna is used, performance equivalent to that of a copper antenna can be obtained.

図4は、平角線により形成したアンテナの内外径比に応じた送電効率を示す。図4に示す実験結果は平角線を単層の平面渦巻き状に形成した平角アンテナを用いて、内外径比に応じて送電効率がどのように変化するか示す。平角線の断面は長方形で、平角アンテナは長辺を持つ面が隣接するように巻回される。   FIG. 4 shows the power transmission efficiency according to the inner / outer diameter ratio of the antenna formed by a rectangular wire. The experimental results shown in FIG. 4 show how the power transmission efficiency changes according to the inner / outer diameter ratio using a rectangular antenna in which a rectangular wire is formed in a single layer plane spiral shape. The cross section of the flat wire is rectangular, and the flat antenna is wound so that the surfaces with long sides are adjacent.

実験方法について説明する。平角アンテナは、被覆された1本の平角線を密着巻で、渦巻き形状に巻かれる。密着巻とはn巻目と(n+1)巻目の導線の線間隙間をほとんど無い。この実験での平角アンテナでは、密着巻の後、スプリングバックにより線間隙間が約0.6mm発生した。1本の平角線の幅、すなわち巻いた後の平角線の径方向幅は、2mmである。   The experimental method will be described. A flat antenna is wound in a spiral shape by tightly winding a single covered flat wire. The tight winding has almost no gap between the n-th and (n + 1) -th lead wires. In the flat-angle antenna in this experiment, a gap between the lines was generated by about 0.6 mm due to the spring back after the tight winding. The width of one flat wire, that is, the radial width of the flat wire after being wound is 2 mm.

初めに、空芯をほとんど有しない状態の平角アンテナを作成し、その内径側の端末から切断して空芯を大きくして、内外径比を変化させた。内径を変化させ、外径は一定である。送電効率は、送電側のアンテナの供給電力と受電側のアンテナの受電電力をベクトル・ネットワーク・アナライザを用いて検出し、供給電力と受電電力の比較により算出した。送電側のアンテナと受電側のアンテナは、同じアクリル板を挟んで測定し、2つのアンテナの距離は常に一定で20cmにして測定している。送電側と受電側のアンテナは同じである。この送電効率の検出方法は、以降に示す他のアンテナの送電効率の検出に共通する。   First, a rectangular antenna having almost no air core was prepared, and the air core was enlarged by cutting from the end on the inner diameter side to change the inner / outer diameter ratio. The inner diameter is changed and the outer diameter is constant. The power transmission efficiency was calculated by detecting the power supplied to the antenna on the power transmission side and the power received from the antenna on the power receiving side using a vector network analyzer and comparing the supplied power and the received power. The antenna on the power transmission side and the antenna on the power reception side are measured with the same acrylic plate sandwiched between them, and the distance between the two antennas is always kept constant at 20 cm. The antenna on the power transmission side and the power reception side are the same. This method of detecting power transmission efficiency is common to detection of power transmission efficiency of other antennas described below.

発明者は、この実験結果から内外径比0.5付近に送電効率のピークがあるという知見を得た。一方で平角アンテナでは、送電効率が最高でも73%であり、高くならない。これは、平角線を用いたことで、平角線の隙間がコンデンサのように機能し、キャパシタが増えてインピーダンスが増したことが原因であると考え、発明者は、平角線を丸線に変更し、丸線により形成したアンテナについて、内外径比と送電効率の関係を測定した。   The inventor has obtained knowledge that there is a peak in power transmission efficiency near the inner / outer diameter ratio of 0.5 from the experimental results. On the other hand, with a rectangular antenna, the power transmission efficiency is 73% at the maximum, and does not increase. This is considered to be due to the fact that the use of a flat wire causes the gap between the flat wires to function like a capacitor, and the impedance increases due to an increase in capacitors, and the inventor changed the flat wire to a round wire. The relationship between the inner / outer diameter ratio and the power transmission efficiency was measured for the antenna formed by the round wire.

図5は、第1アンテナの内外径比と送電効率の関係を示す。第1アンテナの導線は丸線であり、その直径φは3.1mmである。また第1アンテナは、丸線により単層の平面渦巻き状に形成され、密着巻にて巻回されており、線間隙間は均等に0.3mmである。周波数が100kHz、いずれのアンテナのインダクタンスも364〜368μH(ミューヘンリー)の範囲である。   FIG. 5 shows the relationship between the inner / outer diameter ratio of the first antenna and the power transmission efficiency. The conducting wire of the first antenna is a round wire, and its diameter φ is 3.1 mm. The first antenna is formed by a round wire in a single layer plane spiral shape and wound by close winding, and the gap between the wires is uniformly 0.3 mm. The frequency is 100 kHz, and the inductance of any antenna is in the range of 364 to 368 μH (muhenry).

図5に示す角点は銅製の第1アンテナ、丸点はアルミニウム製の第1アンテナの測定結果である。発明者は、図4にて送電効率のピークを参考に、内外径比0.5で送電効率を測定した。いずれの測定結果も送電効率63〜67%と低かった。発明者は送電効率の低さは密着巻に原因があると考え、第1アンテナの測定を終えた。   The corner points shown in FIG. 5 are the measurement results of the first antenna made of copper, and the round points are the measurement results of the first antenna made of aluminum. The inventor measured the power transmission efficiency at an inner / outer diameter ratio of 0.5 with reference to the peak of the power transmission efficiency in FIG. All the measurement results were as low as 63 to 67%. The inventor considered that the low power transmission efficiency was caused by tight winding, and finished measuring the first antenna.

図6は、第2アンテナの内外径比と送電効率の関係を示す。第2アンテナの導線は丸線であり、その直径φは2.7mmである。また第2アンテナは、丸線により単層の平面渦巻き状に形成され、線間隙間は均等に1.7mmである。周波数が100kHzで、いずれのアンテナのインダクタンスも335〜356μHの範囲である。インダクタンスは、内径側の導線を切断するに応じて減少する。   FIG. 6 shows the relationship between the inner / outer diameter ratio of the second antenna and the power transmission efficiency. The conducting wire of the second antenna is a round wire, and its diameter φ is 2.7 mm. The second antenna is formed by a round wire in a single layer plane spiral shape, and the gap between the lines is 1.7 mm evenly. The frequency is 100 kHz, and the inductance of any antenna is in the range of 335 to 356 μH. Inductance decreases as the inner diameter side conductor is cut.

図6に示す角点は銅製の第2アンテナ、丸点はCCA製の第2アンテナの測定結果である。内外径比0.465にて送電効率が下がったので、発明者は内外径比0.45で送電効率のピークを示すと考え、第2アンテナの測定を終えた。図6では、内外径比を大きくすると、銅製とCCA製とで測定結果に逆転が生じている。すなわち、内外径比0.465で銅製の第2アンテナよりCCA製の第2アンテナの方が送電効率が良くなっている。   The corner points shown in FIG. 6 are the measurement results of the second antenna made of copper, and the round points are the measurement results of the second antenna made of CCA. Since the power transmission efficiency decreased at the inner / outer diameter ratio of 0.465, the inventor considered that the peak of the power transmission efficiency was exhibited at the inner / outer diameter ratio of 0.45, and the measurement of the second antenna was finished. In FIG. 6, when the inner / outer diameter ratio is increased, the measurement results are reversed between copper and CCA. In other words, the CCA second antenna has a better power transmission efficiency than the copper second antenna with an inner / outer diameter ratio of 0.465.

また図4に示す平角アンテナでは内外径比0.5近傍で送電効率のピークが示されたのに対し、丸線の第2アンテナでは送電効率のピークは銅製アンテナでもCCA製アンテナでも内外径比0.45近傍にあるため、発明者は丸線のアンテナでは、送電効率のピークが図4に示した内外径比0.5より小さい値にあるとの知見を得た。また、密着巻の第1アンテナより導線の線間隙間を大きくしたことで送電効率が86〜89%に向上している。   In addition, the square antenna shown in FIG. 4 shows a peak of power transmission efficiency near the inner / outer diameter ratio of 0.5, whereas the second antenna with a round line shows the peak of power transmission efficiency in both the copper antenna and the CCA antenna. Since it is in the vicinity of 0.45, the inventor has obtained knowledge that the peak of power transmission efficiency is smaller than the inner / outer diameter ratio 0.5 shown in FIG. In addition, the power transmission efficiency is improved to 86 to 89% by increasing the gap between the conductors compared to the first antenna of the closely wound winding.

図7は、第3アンテナの内外径比と送電効率の関係を示す。第3アンテナの導線は丸線であり、その直径φは3.1mmである。また第3アンテナは、丸線により単層の平面渦巻き状に形成され、線間隙間は均等に2.5mmである。図7に示す角点は銅製の第3アンテナ、黒丸点はCCA製の第3アンテナ、白丸点はアルミニウム製の第3アンテナの測定結果である。周波数が100kHzで、銅製およびアルミニウム製のアンテナのインダクタンスは383〜413μHの範囲で、CCA製の第3アンテナのインダクタンスは、298〜307μHの範囲である。   FIG. 7 shows the relationship between the inner / outer diameter ratio of the third antenna and the power transmission efficiency. The conducting wire of the third antenna is a round wire, and its diameter φ is 3.1 mm. The third antenna is formed in a single layer plane spiral shape by a round wire, and the gap between the lines is uniformly 2.5 mm. The corner points shown in FIG. 7 are the measurement results of the third antenna made of copper, the black circle points are the measurement results of the third antenna made of CCA, and the white circle points are the measurement results of the third antenna made of aluminum. The frequency is 100 kHz, the inductance of the copper and aluminum antennas is in the range of 383 to 413 μH, and the inductance of the third CCA antenna is in the range of 298 to 307 μH.

銅製第3アンテナは内外径比0.41近傍でピークが示され、CCA製第3アンテナは内外径比0.43近傍でピークが示され、アルミニウム製第3アンテナは内外径比0.39近傍でピークが示される。第3アンテナは、図6に示す第2アンテナより線間隙間が大きいため、銅製、アルミニウム製、CCA製のいずれのアンテナであっても送電効率が95〜97%の範囲と非常に高い。従っていずれの素材も送電効率に関しては実用化に適している。   The copper third antenna has a peak near the inner / outer diameter ratio of 0.41, the CCA third antenna has a peak near the inner / outer diameter ratio of 0.43, and the aluminum third antenna has an inner / outer diameter ratio of near 0.39. Shows a peak. Since the third antenna has a larger inter-line gap than the second antenna shown in FIG. 6, the power transmission efficiency is very high in the range of 95 to 97% regardless of whether the antenna is made of copper, aluminum, or CCA. Therefore, both materials are suitable for practical use in terms of power transmission efficiency.

図8は、図5〜図7に示す測定結果を統合したものであって、アンテナの内外径比と送電効率の関係を示す。図5〜図7に示す第1〜第3アンテナは、いずれも丸線で平面渦巻き形状であり、中央に空芯が形成されている。   FIG. 8 integrates the measurement results shown in FIGS. 5 to 7 and shows the relationship between the inner and outer diameter ratio of the antenna and the power transmission efficiency. Each of the first to third antennas shown in FIGS. 5 to 7 is a round spiral and has a plane spiral shape, and an air core is formed at the center.

送電効率が90%以上となる、平面渦巻き形状の導線の内外径比Di/Doは、0.36(R1)から0.45(R4)までの範囲に収まることが好ましい。これにより、丸線で平面渦巻き形状のアンテナの送電効率を高めることができる。   It is preferable that the inner / outer diameter ratio Di / Do of a plane spiral conductor wire having a power transmission efficiency of 90% or more falls within a range from 0.36 (R1) to 0.45 (R4). Thereby, the power transmission efficiency of a planar spiral antenna with a round wire can be improved.

より好ましくは、送電効率が95%以上となる、平面渦巻き形状の導線の内外径比Di/Doは、0.363(R2)から0.42(R3)までの範囲に収まることが好ましい。これにより、丸線で平面渦巻き形状のアンテナの送電効率をいっそう高めることができる。   More preferably, the inner / outer diameter ratio Di / Do of a plane spiral conductor wire with a power transmission efficiency of 95% or more is preferably in the range of 0.363 (R2) to 0.42 (R3). Thereby, the power transmission efficiency of a planar spiral antenna with a round wire can be further increased.

図9は、変形例の送電アンテナ24を説明するための図である。図9(a)は送電アンテナ24の正面図であり、図9(b)は図9(a)に示す線分A−Aの送電アンテナ24の断面図であり、図9(c)は図9(b)に示す送電アンテナ24の部分拡大図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining a power transmission antenna 24 according to a modification. 9A is a front view of the power transmission antenna 24, FIG. 9B is a cross-sectional view of the power transmission antenna 24 along the line AA shown in FIG. 9A, and FIG. It is the elements on larger scale of the power transmission antenna 24 shown to 9 (b).

送電アンテナ24の導線には絶縁用の被覆が設けられるが、図9では被覆を図示していない。送電アンテナ24の内径側の第1端末38、外径側の第2端末40は、制御部14に接続される。送電アンテナ24は、単層で平面渦巻き形状に形成される。図9(c)に示すように送電アンテナ24の導線は、1本の単線で、断面は円形の丸線である。   The conductor of the power transmission antenna 24 is provided with an insulating coating, but the coating is not shown in FIG. The first terminal 38 on the inner diameter side and the second terminal 40 on the outer diameter side of the power transmission antenna 24 are connected to the control unit 14. The power transmission antenna 24 is a single layer and is formed in a plane spiral shape. As shown in FIG. 9C, the conducting wire of the power transmission antenna 24 is a single single wire, and the cross section is a circular round wire.

送電アンテナ24は、中央に空芯36が形成される。図9に示す最内径Diと最外径Doとの内外径比Di/Doは、0.45である。図9(c)に示すように、n巻目と(n+1)巻目の導線には隙間が設けられる。第1端末38から1巻目が始まる。   The power transmission antenna 24 has an air core 36 formed at the center. The inner / outer diameter ratio Di / Do between the innermost diameter Di and the outermost diameter Do shown in FIG. 9 is 0.45. As shown in FIG. 9C, a gap is provided between the n-th and (n + 1) -th lead wires. The first volume starts from the first terminal 38.

1巻目の導線24aと2巻目の導線24bの線間隙間42は、導線24bより外径側の線間隙間より大きい。線間隙間42は、2巻目の導線24bと3巻目の導線24cの線間隙間44より大きく、外径側に向かって小さくなる。最外径側の7巻目の導線24eと6巻目の導線24dの線間隙間52が、各線間隙間42,44,46,48,50,52のうち最も小さい。これにより、送電アンテナ24の直径が大きくなることを抑えつつ、近接効果の影響が強い部分の線間隙間を大きくすることで送電効率を向上させることができる。   A gap 42 between the first wire 24a and the second wire 24b is larger than the gap on the outer diameter side of the wire 24b. The inter-line gap 42 is larger than the inter-line gap 44 between the second winding conductor 24b and the third winding conductor 24c, and decreases toward the outer diameter side. The inter-line gaps 52 between the seventh winding conductor 24e and the sixth winding conductor 24d on the outermost diameter side are the smallest among the inter-line gaps 42, 44, 46, 48, 50, 52. Thereby, power transmission efficiency can be improved by enlarging the gap between the lines where the influence of the proximity effect is strong while suppressing an increase in the diameter of the power transmission antenna 24.

送電アンテナ24の全巻数をmとして、(m+1)/2巻目より内径側の線間隙間の平均値は、(m+1)/2巻目より外径側の線間隙間の平均値より大きい。mは5以上の自然数である。(m+1)/2巻目より内径側の線間隙間の平均値は、図9ではm=7であるため、3つの線間隙間42,44,46の平均値であり、(m+1)/2巻目より外径側の線間隙間の平均値は、3つの線間隙間48,50,52の平均値である。なおmが偶数の場合、(m+1)/2を切り上げる。また、変形例としてmが偶数の場合、2.5巻目であれば、第1端末38から導線上を2.5回転した位置を基準として、内径側と外径側に分けて、線間隙間の平均値をそれぞれ算出してよい。   When the total number of turns of the power transmission antenna 24 is m, the average value between the line gaps on the inner diameter side from (m + 1) / 2 turns is larger than the average value between the line gaps on the outer diameter side from (m + 1) / 2 turns. m is a natural number of 5 or more. Since the average value between the line gaps on the inner diameter side from the (m + 1) / 2 roll is m = 7 in FIG. 9, it is the average value of the three line gaps 42, 44, 46, and (m + 1) / 2 The average value between the line gaps on the outer diameter side of the winding is the average value of the three line gaps 48, 50, 52. When m is an even number, (m + 1) / 2 is rounded up. Further, as a modification, when m is an even number, if it is the 2.5th winding, it is divided into an inner diameter side and an outer diameter side with reference to a position rotated 2.5 times on the conducting wire from the first terminal 38, You may calculate the average value of a clearance, respectively.

送電アンテナ24の線間隙間は、導線の直径dとして、1.5d以下に定められる。車両用のワイヤレス給電において、高電流・高電圧に耐えるよう、導線の直径dはある程度の大きくする必要がある。そのため線間隙間を1.5d以上にすると、送電アンテナ24の外径Doが大きくなりすぎて、車両の搭載に向かないおそれがある。さらにいっそうの送電アンテナ24の小型化を図るならば、送電アンテナ24の線間隙間は、導線の直径dより小さくなるように定められてもよい。また、送電アンテナ24の直径は1.5m以下にすることで通常車両に搭載しやすい。   The gap between the lines of the power transmission antenna 24 is set to 1.5 d or less as the diameter d of the conducting wire. In a wireless power supply for a vehicle, the diameter d of the conductive wire needs to be increased to some extent so as to withstand high current and high voltage. For this reason, if the gap between the lines is set to 1.5 d or more, the outer diameter Do of the power transmission antenna 24 becomes too large, which may not be suitable for mounting a vehicle. In order to further reduce the size of the power transmission antenna 24, the gap between the lines of the power transmission antenna 24 may be determined to be smaller than the diameter d of the conducting wire. Moreover, the diameter of the power transmission antenna 24 can be easily mounted on a normal vehicle by setting it to 1.5 m or less.

図10は、各アンテナにおける導線の線間隙間と送電効率の関係を示す。横軸に示す線間隙間は、導線の直径dに対する比である。なお、線間隙間L1は、図5に示した測定結果をプロットしたものであり、線間隙間L2は、図6に示す測定結果をプロットしたものであり、線間隙間L3は図7に示す測定結果をプロットしたものである。   FIG. 10 shows the relationship between the gap between the conductors of each antenna and the power transmission efficiency. The inter-line gap shown on the horizontal axis is a ratio to the diameter d of the conducting wire. The line gap L1 is a plot of the measurement results shown in FIG. 5, the line gap L2 is a plot of the measurement results shown in FIG. 6, and the line gap L3 is shown in FIG. The measurement results are plotted.

図10に示すように、線間隙間が大きくなれば送電効率が上昇し、飽和している。線間隙間L4では、ほぼ送電効率は約98%で飽和している。線間隙間L4以上に線間隙間を大きくしても近接効果の影響が小さくなるだけなので、送電効率は飽和したままである。   As shown in FIG. 10, when the gap between the lines is increased, the power transmission efficiency is increased and saturated. In the inter-line gap L4, the power transmission efficiency is saturated at about 98%. Even if the line gap is increased beyond the line gap L4, the effect of the proximity effect is only reduced, and the power transmission efficiency remains saturated.

送電効率が85%以上になる、n巻目と(n+1)巻目の導線の線間隙間は、0.5d以上である(d:導線の直径)。これにより、アンテナの送電効率を高めることができる。   The gap between the conductors of the n-th and (n + 1) -th conductors where the power transmission efficiency is 85% or more is 0.5d or more (d: the diameter of the conductor). Thereby, the power transmission efficiency of the antenna can be increased.

送電効率が90%以上になる、n巻目と(n+1)巻目の導線の線間隙間は、0.63d以上である。これにより、アンテナの送電効率をいっそう高めることができる。   The gap between the n-th and (n + 1) -th lead wires where the power transmission efficiency is 90% or more is 0.63d or more. Thereby, the power transmission efficiency of the antenna can be further increased.

図11は、変形例の給電装置84を説明するための図である。給電装置84は、平面渦巻き形状に巻かれた第1コイル60および第2コイル62を有する送電アンテナ82と、切替回路78と、制御部80とを備える。   FIG. 11 is a diagram for explaining a power supply device 84 according to a modification. The power feeding device 84 includes a power transmission antenna 82 having a first coil 60 and a second coil 62 wound in a plane spiral shape, a switching circuit 78, and a control unit 80.

制御部80は、切替回路78を介して送電アンテナ82への通電を制御する。切替回路78は、第1コイル60の入力端子および出力端子70と、第2コイル62の入力端子72および出力端子74とに接続され、第1コイル60および第2コイル62同士を連結する連結部に設けられる。   The control unit 80 controls energization to the power transmission antenna 82 via the switching circuit 78. The switching circuit 78 is connected to the input terminal and the output terminal 70 of the first coil 60 and the input terminal 72 and the output terminal 74 of the second coil 62, and connects the first coil 60 and the second coil 62. Is provided.

第1コイル60は、アンテナの異なる位置に接続された第1入力端子64、第2入力端子66および第3入力端子68と、出力端子70とを有する。いずれの端子も切替回路78を介して制御部80に接続される。切替回路78は、制御部80の指示に応じて所望の入力端子へ通電を切り替えることができる。   The first coil 60 has a first input terminal 64, a second input terminal 66 and a third input terminal 68 connected to different positions of the antenna, and an output terminal 70. Both terminals are connected to the control unit 80 via the switching circuit 78. The switching circuit 78 can switch energization to a desired input terminal in accordance with an instruction from the control unit 80.

第1入力端子64から出力端子70までの導線の長さは、第2入力端子66から出力端子70までの長さより長く、その差に応じてインダクタンスも減少する。つまり、第1入力端子64に通電した場合は、第2入力端子66に通電した場合より、第1コイル60にかかるインダクタンスが大きくなる。   The length of the conducting wire from the first input terminal 64 to the output terminal 70 is longer than the length from the second input terminal 66 to the output terminal 70, and the inductance also decreases according to the difference. That is, when the first input terminal 64 is energized, the inductance applied to the first coil 60 is greater than when the second input terminal 66 is energized.

インダクタンスが大きくなれば共振周波数が小さくなる。つまり、制御部80は、複数の入力端子のいずれかに選択的に通電することで、アンテナから出力する電力信号の周波数を変更することができる。これにより、車種によって受電装置22の共振周波数が異なる場合に、適宜、受電装置22の共振周波数に応じて給電装置84の周波数を変更することができる。   The resonance frequency decreases as the inductance increases. That is, the control unit 80 can change the frequency of the power signal output from the antenna by selectively energizing any of the plurality of input terminals. Thereby, when the resonance frequency of the power receiving device 22 differs depending on the vehicle type, the frequency of the power feeding device 84 can be appropriately changed according to the resonance frequency of the power receiving device 22.

第1入力端子64から出力端子70までのアンテナと、第3入力端子68から出力端子70までのアンテナでは、アンテナの最外径の位置が実質的に変化し、内外径比が変化している。ここで、各入力端子の位置は、導線の内外径比Di/Doが、0.36(R1)から0.45(R4)までの範囲に収まるように設定される。これにより、入力端子の位置を変化させた場合に高い送電効率を維持できる。   In the antenna from the first input terminal 64 to the output terminal 70 and the antenna from the third input terminal 68 to the output terminal 70, the position of the outermost diameter of the antenna substantially changes and the inner / outer diameter ratio changes. . Here, the position of each input terminal is set so that the inner / outer diameter ratio Di / Do of the conducting wire falls within the range of 0.36 (R1) to 0.45 (R4). Thereby, high power transmission efficiency can be maintained when the position of the input terminal is changed.

制御部80は、第1入力端子64、第2入力端子66および第3入力端子68のそれぞれに通電した場合の、周波数の情報を予め保持する。そして、制御部80は、送電開始を示す指令信号、および受電装置22の共振周波数の情報を受信すると、共振周波数の情報に応じた入力端子を選択し、出力する電力信号の周波数を共振周波数に合わせた後、送電を開始する。これにより、給電装置84の汎用性を高めることができる。   The control unit 80 holds in advance frequency information when the first input terminal 64, the second input terminal 66, and the third input terminal 68 are energized. And the control part 80 will select the input terminal according to the information of resonance frequency, if the command signal which shows the power transmission start, and the information of the resonance frequency of the power receiving apparatus 22, and will make the frequency of the electric power signal to output into a resonance frequency. After matching, start power transmission. Thereby, the versatility of the electric power feeder 84 can be improved.

切替回路78は、第1コイル60および第2コイル62を直列接続または並列接続に切り替える。第1コイル60および第2コイル62のインダクタンスを同じLであるとすると、直列接続では送電アンテナ82のインダクタンスは2Lとなり、並列接続では送電アンテナ82のインダクタンスはL/2となる。したがって、共振周波数は、直列接続と並列接続とで大きく変化し、この共振周波数の変化は、第1コイル60の入力端子を変更する場合より大きくなる。直列・並列接続の変更と、第1コイル60の入力端子の変更を組み合わせると、変更可能な周波数の範囲が広がり、給電装置84の汎用性をいっそう高めることができる。   The switching circuit 78 switches the first coil 60 and the second coil 62 to serial connection or parallel connection. Assuming that the inductances of the first coil 60 and the second coil 62 are the same L, the inductance of the power transmission antenna 82 is 2L in the serial connection, and the inductance of the power transmission antenna 82 is L / 2 in the parallel connection. Accordingly, the resonance frequency changes greatly between the series connection and the parallel connection, and the change in the resonance frequency becomes larger than when the input terminal of the first coil 60 is changed. By combining the change in series / parallel connection and the change in the input terminal of the first coil 60, the range of frequencies that can be changed is expanded, and the versatility of the power supply device 84 can be further enhanced.

このように制御部80は、切替回路78の切替制御により送電アンテナ82から出力する電力信号の周波数を変更する。これにより、給電装置84の汎用性を高めることができる。また、キャパシタを変更して共振周波数を変更することにより、容易にインピーダンスを変更することができる。   As described above, the control unit 80 changes the frequency of the power signal output from the power transmission antenna 82 by the switching control of the switching circuit 78. Thereby, the versatility of the electric power feeder 84 can be improved. Further, the impedance can be easily changed by changing the resonance frequency by changing the capacitor.

なお、図11の例では、第1コイル60の入力端子を複数の異なる位置に設けた態様を示したが、この態様に限られない。第1コイル60の出力端子を複数設け、それぞれ異なる位置に配置してもよい。   In the example of FIG. 11, a mode in which the input terminals of the first coil 60 are provided at a plurality of different positions is shown, but the present invention is not limited to this mode. A plurality of output terminals of the first coil 60 may be provided and arranged at different positions.

図12は、別の変形例の送電アンテナ86の部分断面図である。送電アンテナ86は、平面渦巻き形状に巻かれた第1コイル88および第2コイル90が2層に重ねられ、2層の導線の断面が千鳥配置される。隣接する導線との線間隙間89は一定に設けられる。千鳥配置により導線の線間隙間89を効率よくあけることができる。導線の線間隙間89は、0.5d〜1.5dの範囲に収められる。   FIG. 12 is a partial cross-sectional view of a power transmission antenna 86 of another modification. In the power transmission antenna 86, the first coil 88 and the second coil 90 wound in a plane spiral shape are stacked in two layers, and the cross sections of the two layers of conductors are staggered. A gap 89 between adjacent conductors is fixed. By the staggered arrangement, the gaps 89 between the conducting wires can be efficiently opened. The gap 89 between the conducting wires is within a range of 0.5d to 1.5d.

第1コイル88および第2コイル90は樹脂材92により固められる。第1コイル88および第2コイル90は、直列接続または並列接続で連結される。2つのコイルを重ねることで、単層の送電アンテナより送電アンテナ86の直径を小さくできる。   The first coil 88 and the second coil 90 are hardened by a resin material 92. The first coil 88 and the second coil 90 are connected in series connection or parallel connection. By superimposing the two coils, the diameter of the power transmission antenna 86 can be made smaller than that of the single-layer power transmission antenna.

図13は、他の変形例の送電アンテナ112の正面図である。送電アンテナ112は8角形の平面渦巻き形状に形成され、中央に空芯126を有する。送電アンテナ112の導線の断面は円形である。   FIG. 13 is a front view of a power transmission antenna 112 of another modification. The power transmission antenna 112 is formed in an octagonal plane spiral shape and has an air core 126 in the center. The cross section of the conducting wire of the power transmission antenna 112 is circular.

6角形以上、より好ましくは8角形以上の多角形渦巻き形状の送電アンテナ112であれば、正面から見て円形渦巻き形状の送電アンテナ12と比べて、ほぼ同等の効果を得ることができる。多角形渦巻き形状の送電アンテナ112は、折り曲げて形成することで容易に形成できる。   The polygonal spiral power transmission antenna 112 having a hexagonal shape or more, more preferably an octagonal shape or more, can obtain substantially the same effect as the circular spiral power transmission antenna 12 when viewed from the front. The polygonal spiral power transmission antenna 112 can be easily formed by being bent.

送電アンテナ112の最内径Diと最外径Doの内外径比Di/Doは、0.36から0.45までの範囲に収まることが好ましい。これにより、平面渦巻き形状のアンテナの送電効率を高めることができる。また、より好ましくは、平面渦巻き形状の導線の内外径比Di/Doは、0.363(R2)から0.42(R3)までの範囲に収まることが好ましい。これにより、平面渦巻き形状のアンテナの送電効率をいっそう高めることができる。   The inner / outer diameter ratio Di / Do between the innermost diameter Di and the outermost diameter Do of the power transmission antenna 112 is preferably within a range of 0.36 to 0.45. Thereby, the power transmission efficiency of a planar spiral antenna can be improved. More preferably, the inner / outer diameter ratio Di / Do of the planar spiral conductor is preferably in the range of 0.363 (R2) to 0.42 (R3). Thereby, the power transmission efficiency of the planar spiral antenna can be further increased.

また、n巻目と(n+1)巻目の導線の線間隙間は、0.5d以上、より好ましくは、0.63d以上である。これにより、アンテナの送電効率を高めることができる。   Further, the gap between the n-th and (n + 1) -th lead wires is 0.5d or more, more preferably 0.63d or more. Thereby, the power transmission efficiency of the antenna can be increased.

本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施例に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施例も本発明の範囲に含まれうる。また各変形例を組み合わせることも可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added to the embodiments based on the knowledge of those skilled in the art. Examples may also be included within the scope of the present invention. Moreover, it is also possible to combine each modification.

実施形態で説明した送電アンテナの構成は、受電アンテナに適用できる。   The configuration of the power transmitting antenna described in the embodiment can be applied to a power receiving antenna.

10 給電装置、 12 送電アンテナ、 14 制御部、 16 受電アンテナ、 18 充電制御部、 20 電池、 22 受電装置、 24 送電アンテナ、 26 空芯、 60 第1コイル、 62 第2コイル、 64 第1入力端子、 66 第2入力端子、 68 第3入力端子、 70 出力端子、 72 入力端子、 74 出力端子、 78 切替回路、 80 制御部、 82 送電アンテナ、 84 給電装置、 86 送電アンテナ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric power feeder, 12 Power transmission antenna, 14 Control part, 16 Power receiving antenna, 18 Charging control part, 20 Battery, 22 Power receiving apparatus, 24 Power transmission antenna, 26 Air core, 60 1st coil, 62 2nd coil, 64 1st input Terminal, 66 second input terminal, 68 third input terminal, 70 output terminal, 72 input terminal, 74 output terminal, 78 switching circuit, 80 control unit, 82 power transmission antenna, 84 power feeding device, 86 power transmission antenna.

Claims (7)

ワイヤレス給電用の送電または受電のためのアンテナであって、
断面が円形の導線を、空芯を有する平面渦巻き形状に形成され、
平面渦巻き形状の前記導線の最内径Diと最外径Doの内外径比Di/Doは、0.36から0.45までの範囲に収まることを特徴とするアンテナ。
An antenna for power transmission or reception for wireless power feeding,
A conductor having a circular cross section is formed into a plane spiral shape having an air core,
The antenna characterized in that the inner / outer diameter ratio Di / Do between the innermost diameter Di and the outermost diameter Do of the conducting wire having a plane spiral shape falls within a range of 0.36 to 0.45.
n巻目と(n+1)巻目の前記導線の線間隙間は、前記導線の直径dとして、0.5dから1.5dの範囲に収まることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
nは自然数である。
2. The antenna according to claim 1, wherein a gap between the conductors of the nth and (n + 1) th windings is within a range of 0.5d to 1.5d as a diameter d of the conductor.
n is a natural number.
前記内外径比Di/Doは、0.363から0.42までの範囲に収まることを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。   The antenna according to claim 1 or 2, wherein the inner / outer diameter ratio Di / Do falls within a range of 0.363 to 0.42. 前記導線は、単線であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のアンテナ。   The antenna according to claim 1, wherein the conducting wire is a single wire. 平面渦巻き形状に巻かれた前記導線が複数層に重ねられ、複数層の前記導線の断面が千鳥配置されることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のアンテナ。   The antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive wires wound in a planar spiral shape are stacked in a plurality of layers, and cross sections of the conductive wires in a plurality of layers are staggered. 請求項1から請求項5のいずれかに記載のアンテナを有するワイヤレス給電装置であって、
送電するための前記アンテナと、
前記アンテナからの送電を制御する制御部と、
前記制御部に接続される入力側または出力側の端子であって、前記アンテナの異なる位置に接続された複数の端子と、を備え、
前記制御部は、前記複数の端子のいずれかに選択的に通電することで、前記アンテナから出力する電力信号の周波数を変更することを特徴とするワイヤレス給電装置。
A wireless power feeder having the antenna according to any one of claims 1 to 5,
The antenna for transmitting power;
A control unit for controlling power transmission from the antenna;
A terminal on the input side or output side connected to the control unit, and a plurality of terminals connected to different positions of the antenna, and
The wireless power feeder, wherein the control unit changes the frequency of a power signal output from the antenna by selectively energizing any of the plurality of terminals.
前記アンテナは、
平面渦巻き形状の複数のコイルと、
前記コイル同士を連結する連結部に設けられ、前記コイルを直列接続または並列接続に切替る切替回路と、を有し、
前記制御部は、前記切替回路の切替制御により前記アンテナから出力する電力信号の周波数を変更することを特徴とする請求項6に記載のワイヤレス給電装置。
The antenna is
A plurality of planar spiral coils;
A switching circuit that is provided in a connecting portion that connects the coils to each other, and that switches the coils to a serial connection or a parallel connection;
The wireless power feeding apparatus according to claim 6, wherein the control unit changes a frequency of a power signal output from the antenna by switching control of the switching circuit.
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