JP2014197927A - Antenna - Google Patents

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博幸 山川
佐藤 健一郎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna for a power transmission system capable of improving transmission efficiency without heating a vehicle bottom part.SOLUTION: An antenna includes: a first substrate 300; a magnetic core 350; a second substrate 500 which sandwiches and holds the magnetic core 350 together with the first substrate 300; a main coil composed of a conductor wire 400 wound around a first axis so as to be locked to the first substrate 300 and the second substrate 500; and a plurality of sub coils composed of conductor wires 400 wound around a plurality of second axes included in a plane whose normal line is the first axis so as to be locked to the first substrate 300 and the second substrate 500.

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 type wireless power transmission system uses an antenna having the same resonance frequency of the power transmission side antenna as that of the power reception side antenna and a high Q value (100 or more), so that the power transmission side antenna is changed to 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

上記のような磁気共鳴方式の電力伝送システムを電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)などの車両に対する電力供給に用いる場合においては、送電用のアンテナは地中部に埋設され、また、受電用のアンテナは車両の底面部にレイアウトされることが想定される。   When the magnetic resonance type power transmission system as described above is used for power supply to vehicles such as an electric vehicle (EV) and a hybrid electric vehicle (HEV), a power transmission antenna is embedded in the ground and receives power. It is assumed that the antenna for use is laid out on the bottom of the vehicle.

しかしながら、特許文献1記載の構造のアンテナは、金属体からなる車両の底部に設置すると、電力伝送中にアンテナから漏洩した磁界が金属体に進入し、金属体内において当該磁界で誘導される電流によって、車両の底部を加熱させてしまう、という問題があった。   However, when the antenna having the structure described in Patent Document 1 is installed at the bottom of a vehicle made of a metal body, a magnetic field leaked from the antenna during power transmission enters the metal body, and current is induced in the metal body by the magnetic field. There was a problem of heating the bottom of the vehicle.

また、電力伝送中にアンテナから漏洩し金属体に進入する磁界によって、システムの電力伝送効率が抑制される、という問題もあった。   Another problem is that the power transmission efficiency of the system is suppressed by the magnetic field that leaks from the antenna and enters the metal body during power transmission.

上記問題を解決するために、本発明に係るアンテナは、第1基材と、磁性コアと、前記
第1基材とで前記磁性コアとを挟持する第2基材と、前記第1基材及び前記第2基材に係止されるようにして、巻回された導体線よりなるメインコイルと、を有することを特徴とする。
In order to solve the above problem, an antenna according to the present invention includes a first base material, a magnetic core, a second base material that sandwiches the magnetic core with the first base material, and the first base material. And a main coil made of a conductor wire wound so as to be locked to the second base material.

また、本発明に係るアンテナは、第1基材と、磁性コアと、前記第1基材とで前記磁性コアとを挟持する第2基材と、第1軸を中心とし、前記第1基材及び前記第2基材に係止されるようにして、巻回された導体線よりなるメインコイルと、前記第1軸を法線とする平面内に含まれる複数の第2軸を中心とし、前記第1基材及び前記第2基材に係止されるようにして、巻回された導体線よりなる複数のサブコイルと、を有することを特徴とする。   The antenna according to the present invention includes a first base, a magnetic core, a second base that sandwiches the magnetic core with the first base, the first base, and the first base. A main coil made of a conductor wire wound so as to be locked to the material and the second base material, and a plurality of second axes included in a plane having the first axis as a normal line. And a plurality of subcoils made of a conductor wire wound so as to be locked to the first base material and the second base material.

また、本発明に係るアンテナは、前記第1基材の厚さが前記第2基材の厚さに比べて薄いことを特徴とする。   Moreover, the antenna according to the present invention is characterized in that the thickness of the first base material is thinner than the thickness of the second base material.

また、本発明に係るアンテナは、前記第1基材の厚さが前記第2基材の厚さに比べて厚いことを特徴とする。   The antenna according to the present invention is characterized in that the thickness of the first base material is thicker than the thickness of the second base material.

また、本発明に係るアンテナは、前記導体線は絶縁被覆を有すると共に、前記磁性コアとは接触しないように配されることを特徴とする。   The antenna according to the present invention is characterized in that the conductor wire has an insulation coating and is arranged so as not to contact the magnetic core.

本発明に係るアンテナは、メインコイルと、複数のサブコイルと、を有し、メインコイルによる磁界を、複数のサブコイルによる磁界で補正するアンテナであり、このような本発明に係るアンテナによれば、車両底面にアンテナを装着した場合でも、アンテナ全体により発生する磁界には指向性があるので、電力伝送中にアンテナから漏洩し車両底部の金属体に進入する磁界を低減することが可能となり、車両底部を加熱させてしまうことがなく、加えて、システムの電力伝送効率を向上させることができる。   The antenna according to the present invention is an antenna that has a main coil and a plurality of subcoils, and corrects the magnetic field generated by the main coil with the magnetic fields generated by the plurality of subcoils. According to the antenna according to the present invention, Even when the antenna is mounted on the bottom of the vehicle, the magnetic field generated by the entire antenna is directional, so it is possible to reduce the magnetic field that leaks from the antenna during power transmission and enters the metal body at the bottom of the vehicle. The bottom is not heated, and in addition, the power transmission efficiency of the system can be improved.

本発明の実施形態に係るアンテナが用いられ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 in which an antenna according to an embodiment of the present invention is used. 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アンテナのコイルを造形するために利用される基材300を示す図である。It is a figure which shows the base material 300 utilized in order to model the coil of the antenna which concerns on embodiment of this invention. 基材300に形成されるメインコイルの概要を模式的に示す図である。4 is a diagram schematically showing an outline of a main coil formed on a base material 300. FIG. 基材300に形成されるサブコイルの概要を模式的に示す図である。4 is a diagram schematically showing an outline of a subcoil formed on a base material 300. FIG. 基材300に導体線400を巻回する際のパターンの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pattern at the time of winding the conductor wire 400 around the base material 300. FIG. 本発明の実施形態に係るアンテナを示す図である。It is a figure which shows the antenna which concerns on embodiment of this invention. メインコイル造形用突片320を設ける意義を説明する図である。It is a figure explaining the meaning which provides the protrusion 320 for main coil modeling. 本発明の他の実施形態に係るアンテナを示す図である。It is a figure which shows the antenna which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るアンテナを示す図である。It is a figure which shows the antenna which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るアンテナを示す図である。It is a figure which shows the antenna which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るアンテナの等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the antenna which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るアンテナのコイルを造形するために利用される基材300を示す図である。It is a figure which shows the base material 300 utilized in order to model the coil of the antenna which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るアンテナにおける第2基材500の取り付けを説明する図である。It is a figure explaining attachment of the 2nd substrate 500 in an antenna concerning other embodiments of the present invention. 基材300に導体線400を巻回する際のパターンの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pattern at the time of winding the conductor wire 400 around the base material 300. FIG. 基材300の厚さt1と第2基材500の厚さt2とに応じたアンテナの指向性の違いを説明する図である。Is a diagram illustrating the directivity of the difference in the antenna in accordance with the thickness t1 of the substrate 300 and the thickness t 2 of the second substrate 500.

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アンテナが用いられる電力伝送システムのブロック図である。なお、本発明に係るアンテナは、電力伝送システムを構成する受電側のアンテナと送電側のアンテナのいずれにも適用可能であるが、以下の実施形態においては受電側のアンテナに本発明のアンテナを適用した例につき説明する。   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 in which an antenna according to an embodiment of the present invention is used. The antenna according to the present invention can be applied to both a power receiving antenna and a power transmitting antenna constituting the power transmission system. However, in the following embodiments, the antenna of the present invention is used as the power receiving antenna. The applied example will be described.

本発明のアンテナが用いられる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 a power transmission system using the antenna 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。この電圧調整部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. Setting of the voltage generated by the voltage adjustment unit 102 can be controlled from the main control unit 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QA乃至QD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QAとスイッチング素子QBの間の接続部T1と、直列接続されたスイッチング素子QCとスイッチング素子QD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QA
とスイッチング素子QDがオンのとき、スイッチング素子QBとスイッチング素子QCがオ
フとされ、スイッチング素子QBとスイッチング素子QCがオンのとき、スイッチング素子QAとスイッチング素子QD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20kHz〜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 the switching of each switching element is about 20 kHz to several 1000 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QA乃至QD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、誘導性リア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 inductive reactance component, and resonates with the vehicle-mounted power reception antenna 201 arranged so as to face each other, so that the electric energy output from the power transmission antenna 105 is received by the power reception antenna. 201 can be sent.

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、本発明のアンテナは、送電アンテナ105及び受電アンテナ201の双方に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, the antenna of the present invention can be applied to both the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 201.

なお、以下の実施形態では、アンテナを構成するコイルに係る構成について詳しく説明するが、磁気共鳴方式で電力伝送を行うアンテナは、コイル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, the configuration related to the coil constituting the antenna will be described in detail. However, the antenna that performs power transmission by the magnetic resonance method is not limited to the inductance component of the coil, the capacitance component based on the floating capacity, or It also includes a capacitance component based on an intentionally added capacitor.

また、本発明に係るアンテナは、メインコイルMCと、複数のサブコイルSCからなるアンテナであり、メインコイルMCによる磁界を、複数のサブコイルSCによる磁界で補正することで、アンテナとしての指向性を持たせるようになっている。   The antenna according to the present invention is an antenna including a main coil MC and a plurality of subcoils SC, and has directivity as an antenna by correcting a magnetic field generated by the main coil MC with a magnetic field generated by the plurality of subcoils SC. It comes to let you.

まず、アンテナを構成するコイルを造形するために利用される基材300の構成について説明する。図3は本発明の実施形態に係るアンテナのコイルを造形するために利用される基材300を示す図である。なお、本実施形態においては、この基材300としては略円形であるものを例にとり説明するが、これに限定されるものではない。   First, the structure of the base material 300 used for modeling the coil which comprises an antenna is demonstrated. FIG. 3 is a view showing a base material 300 used for modeling an antenna coil according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the substrate 300 is described as an example of a substantially circular shape, but is not limited thereto.

基材300は、第1面301と、これと表裏の関係にある第2面302とを有する基板状の部材であり、例えばポリカーボネートやポリプロピレンなどの誘電正接が小さい材料を用いて構成することが好ましい。   The base material 300 is a substrate-like member having a first surface 301 and a second surface 302 that has a front and back relationship with the first surface 301. For example, the base material 300 can be configured using a material having a small dielectric loss tangent such as polycarbonate or polypropylene. preferable.

この基材300は、略円形の平板部をなす基部310と、この基部310から放射状に延出する複数の突片とから構成されている。   The base material 300 includes a base portion 310 that forms a substantially circular flat plate portion, and a plurality of projecting pieces that extend radially from the base portion 310.

これらの突片としては、メインコイル造形用突片320とサブコイル造形用突片330の2種類があり、基部310の周囲に、メインコイル造形用突片320とサブコイル造形用突片330とが交互に配列されるようになっている。なお、本実施形態においては、1個のメインコイル造形用突片320と、1個のサブコイル造形用突片330とが交互に、基部310周囲に配列される構成を例に説明しているが、このような例に限らず、例えば、後述する図15のように、連続した任意の個数のメインコイル造形用突片320と、1個のサブコイル造形用突片330とが交互に、基部310周囲に配列される構成や、これとは逆に、1個のメインコイル造形用突片320と、連続した任意の個数のサブコイル造形用突片330とが交互に、基部310周囲に配列される構成や、更には、連続した任意の個数のメインコイル造形用突片320と、連続した任意の個数のサブコイル造形用突片330とが交互に、基部310周囲に配列される構成についても本発明の範疇に含まれるものである。   As these protrusions, there are two types of protrusions 320 for main coil formation and protrusions 330 for subcoil formation. The main coil formation protrusions 320 and the subcoil formation protrusions 330 are alternately arranged around the base 310. To be arranged. In the present embodiment, one main coil shaping protrusion 320 and one sub-coil shaping protrusion 330 are described as an example in which they are alternately arranged around the base 310. Not limited to this example, for example, as shown in FIG. 15 to be described later, an arbitrary number of continuous main coil shaping protrusions 320 and one sub-coil shaping protrusion 330 are alternately formed on the base 310. On the contrary, one main coil shaping protrusion 320 and an arbitrary continuous number of sub-coil shaping protrusions 330 are alternately arranged around the base 310. The present invention also relates to a configuration, and further, a configuration in which an arbitrary number of continuous main coil modeling protrusions 320 and an arbitrary number of continuous sub coil modeling protrusions 330 are alternately arranged around the base 310. Included in category Is shall.

メインコイル造形用突片320は、基部310から放射状に延出する方向と略平行な2つの側部322と、基材300の外縁に相当する縁部325とを有している。また、サブコイル造形用突片330も、基部310から放射状に延出する方向と略平行な2つの側部
332と、基材300の外縁に相当する縁部335とを有している。
The main coil shaping protrusion 320 has two side portions 322 substantially parallel to a direction extending radially from the base portion 310, and an edge portion 325 corresponding to the outer edge of the substrate 300. Further, the sub-coil shaping projection piece 330 also has two side portions 332 substantially parallel to the direction extending radially from the base portion 310, and an edge portion 335 corresponding to the outer edge of the substrate 300.

メインコイル造形用突片320は、第1面301又は第2面302のいずれか一方側に導体線400が通され、導体線400を係止するために利用される。これにより、導体線400でメインコイルMCの形状が維持される。サブコイル造形用突片330は、導体線400を巻回するために利用され、これにより導体線400でサブコイルSCの形状が維持される。また、サブコイル造形用突片330で巻回された導体線400の一部や、サブコイル造形用突片330で係止される導体線400は、メインコイルMCとしても機能する。   The main coil shaping protrusion 320 is used to pass the conductor wire 400 on one side of the first surface 301 or the second surface 302 and to lock the conductor wire 400. Thereby, the shape of the main coil MC is maintained by the conductor wire 400. The sub-coil shaping projection piece 330 is used for winding the conductor wire 400, whereby the shape of the sub-coil SC is maintained by the conductor wire 400. Further, a part of the conductor wire 400 wound by the sub-coil shaping projection piece 330 and the conductor wire 400 locked by the sub-coil shaping projection piece 330 also function as the main coil MC.

以上のような、基材300を利用して、導体線400で形成されるメインコイルMCと、サブコイルSCの概要について説明する。図4は基材300に形成されるメインコイルMCの概要を模式的に示す図であり、図5は基材300に形成されるサブコイルSCの概要を模式的に示す図である。   An outline of the main coil MC and the subcoil SC formed of the conductor wire 400 using the base material 300 as described above will be described. FIG. 4 is a diagram schematically showing the outline of the main coil MC formed on the base material 300, and FIG. 5 is a diagram schematically showing the outline of the subcoil SC formed on the base material 300.

図4及び図5において、平面Pは、基材300の第1面301を含む面であり、第1軸
は平面Pの法線である。また、第2軸は平面P内に含まれる軸である。
4 and 5, the plane P is a plane including the first surface 301 of the substrate 300, and the first axis is a normal line of the plane P. The second axis is an axis included in the plane P.

メインコイルMCは、第1軸を中心として、これを周回する導体で形成されるものとして定義することができる。   The main coil MC can be defined as a conductor formed around the first axis.

図4の例では、メインコイルMCは、第1軸を中心として平面P内で渦巻き状をなす導
体により構成されているが、メインコイルMCは、第1軸を中心として、これを周回する導体により形成されればどのようなものであってもよい。例えば、メインコイルMCは、第1軸を中心として巻回されるソレノイド状のコイルであっても構わない。また、メインコイルMCの導電部としては、導体線ではなく、基材300に印刷した導体を用いることなども可能である。
In the example of FIG. 4, the main coil MC is configured by a spiral conductor in the plane P with the first axis as the center, but the main coil MC is a conductor that circulates around the first axis. As long as it is formed by, what kind of thing may be sufficient. For example, the main coil MC may be a solenoidal coil wound around the first axis. In addition, as the conductive portion of the main coil MC, it is possible to use a conductor printed on the base material 300 instead of a conductor wire.

上記のように構成されるメインコイルMCは、ある瞬間tに流れる電流Iによって、図
4に示すような向きの磁界Hmが形成される。
In the main coil MC configured as described above, a magnetic field Hm having a direction as shown in FIG. 4 is formed by the current I flowing at a certain instant t.

一方、サブコイルSCは、第2軸を中心として、これを周回する導体で形成されるものとして定義することができる。   On the other hand, the subcoil SC can be defined as a conductor formed around the second axis.

図5では、サブコイルSCは、第2軸を中心としたソレノイド状のコイルにより形成される例を示しているが、サブコイルSCは、第2軸を中心として、これを周回する導体により形成されればどのようなものであってもよい。   FIG. 5 shows an example in which the subcoil SC is formed by a solenoidal coil centered on the second axis. However, the subcoil SC is formed by a conductor that goes around the second axis. Anything may be used.

本実施形態に係るアンテナにおいては、上記のようなサブコイルSCとして、8個設けられるようになっているが、設けるサブコイルSC数に特に制限があるわけではない。   In the antenna according to the present embodiment, eight subcoils SC as described above are provided, but the number of subcoils SC to be provided is not particularly limited.

図面の最も右にあるサブコイルSCについては、ある瞬間tに流れる電流Iによって形
成される磁界Hsが図示してある。他のサブコイルSCについても、このサブコイルSCと同じように、第1軸から離れる方向に向いた磁界Hsが形成される。なお、いずれのサブコイルSCの磁界Hsのスカラー量は共通である。
For the rightmost subcoil SC in the drawing, the magnetic field Hs formed by the current I flowing at a certain instant t is shown. For the other subcoils SC, similarly to the subcoil SC, a magnetic field Hs directed in a direction away from the first axis is formed. Note that the scalar quantity of the magnetic field Hs of any subcoil SC is common.

本実施形態に係るアンテナにおいては、ある瞬間tに流れる電流Iによって形成される
磁界は、1つのメインコイルMCにより形成される磁界Hmと、8つのサブコイルSCにより形成される磁界Hsの合成により形成された合成磁界が発生する。
In the antenna according to the present embodiment, the magnetic field formed by the current I flowing at a certain instant t is formed by combining the magnetic field Hm formed by one main coil MC and the magnetic field Hs formed by eight subcoils SC. A synthesized magnetic field is generated.

このような合成磁界においては、平面Pの上面側では磁界Hmと磁界Hsとが相殺し、平面Pの下面側では磁界Hmと磁界Hsとが強め合うこととなるので、アンテナ全体により発生する磁界は、平面Pの下面側に広がる磁界となり、指向性が付与されたものとなる。ここで、磁界Hmと磁界Hsとが強め合う平面Pの下側を「放射側」と、また、磁界Hmと磁界Hsとが相殺し合う上側を「非放射側」と定義する。   In such a composite magnetic field, the magnetic field Hm and the magnetic field Hs cancel each other on the upper surface side of the plane P, and the magnetic field Hm and the magnetic field Hs strengthen each other on the lower surface side of the plane P. Becomes a magnetic field spreading on the lower surface side of the plane P, and is given directivity. Here, the lower side of the plane P where the magnetic field Hm and the magnetic field Hs are strengthened is defined as “radiation side”, and the upper side where the magnetic field Hm and the magnetic field Hs cancel each other is defined as “non-radiation side”.

このような本発明に係るアンテナを、送電アンテナ105と受電アンテナ201に適用すると、車両に搭載される側において、電力伝送中にアンテナから漏洩し車両底部の金属体に進入する磁界を低減することが可能となり、車両底部を加熱させてしまうことがなく、加えて、システムの電力伝送効率を向上させることができる。   When such an antenna according to the present invention is applied to the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 201, the magnetic field leaking from the antenna during power transmission and entering the metal body at the bottom of the vehicle is reduced on the side mounted on the vehicle. Therefore, the bottom of the vehicle is not heated, and in addition, the power transmission efficiency of the system can be improved.

次に、以上のように定義されるメインコイルMC、サブコイルSCを、基材300で造形する際の導体線400の巻回パターンの1例について図6を参照して説明する。   Next, an example of the winding pattern of the conductor wire 400 when the main coil MC and the subcoil SC defined as described above are formed with the base material 300 will be described with reference to FIG.

本実施形態においては、サブコイル造形用突片330に、透磁率と比抵抗が高いフェライト材料などの強磁性体材料からなる磁性コア350を取り付けた上で、図6に示すパターンで導体線400を巻回していく。導体線400としては、複数の導体素線を集合させた撚り線を用いている。   In the present embodiment, after attaching a magnetic core 350 made of a ferromagnetic material such as a ferrite material having a high magnetic permeability and specific resistance to the sub-coil forming projection piece 330, the conductor wire 400 is formed in the pattern shown in FIG. Wind it up. As the conductor wire 400, a stranded wire in which a plurality of conductor wires are assembled is used.

図6において、導体線400に示された矢印は、巻回する際の順序を示している。例えば、図中(a)から、導体線400を巻回し始めたとすると、まず、(a)から(b)にかけては、メインコイル造形用突片320の第1面301側において、導体線400を係止させる。   In FIG. 6, the arrow shown on the conductor wire 400 has shown the order at the time of winding. For example, assuming that the conductor wire 400 starts to be wound from (a) in the drawing, first, the conductor wire 400 is formed on the first surface 301 side of the main coil shaping projection piece 320 from (a) to (b). Lock.

続いて、(b)から(c)の区間においては、導体線400は、サブコイル造形用突片330の第2面→サブコイル造形用突片330の第1面→サブコイル造形用突片330の第2面のように、サブコイル造形用突片330の周囲に略1周半分にわたって巻回される。   Subsequently, in the section from (b) to (c), the conductor wire 400 is connected to the second surface of the sub-coil shaping projection piece 330 → the first surface of the sub-coil shaping projection piece 330 → the first of the sub-coil shaping projection piece 330. As in the case of the two surfaces, the coil is wound around the sub-coil forming projection piece 330 over approximately one and a half halves.

サブコイル造形用突片330で上記のように巻回されるコイルは、全体としてサブコイルSCとしての磁界を形成すると共に、サブコイル造形用突片330の第2面側に巻回されている導体線400分は、メインコイルMCとしての磁界も形成することとなる。   The coil wound as described above in the sub-coil shaping projection piece 330 forms a magnetic field as the sub-coil SC as a whole, and the conductor wire 400 wound on the second surface side of the sub-coil shaping projection piece 330. This also forms a magnetic field as the main coil MC.

以上のような巻回パターンにより、(c)→(d)→(e)→・・・と順次巻回する。基材300の全ての突片に対して基材300の周囲1周分、上記のよう巻回パターンでの巻回を行い、再び(a)に戻ったときには、突片が基部310から延出する方向に、ずらして、巻回を進めていく。   By the winding pattern as described above, winding is sequentially performed in the order of (c) → (d) → (e) →. When all the projecting pieces of the base material 300 are wound in the winding pattern as described above for one circumference around the base material 300, and when returning to (a) again, the projecting pieces extend from the base portion 310. Shift in the direction you want to go and proceed with the winding.

上記のようにして、基材300の周囲に略5周分の巻回を行ったものが、図7である。図7は本発明の実施形態に係るアンテナを示す図である。なお、基材300の周囲に巻回する巻回数はこれに限定されるものではない。   FIG. 7 shows a case where approximately five turns are wound around the base material 300 as described above. FIG. 7 is a diagram showing an antenna according to an embodiment of the present invention. Note that the number of windings around the substrate 300 is not limited to this.

以上のような本発明に係るアンテナは、メインコイルMCと、複数のサブコイルSCと、を有するアンテナであり、メインコイルMCによる磁界を、複数のサブコイルSCによる磁界で補正する。このような本発明に係るアンテナによれば、車両底面にアンテナを装着した場合でも、アンテナ全体により発生する磁界には指向性があるので、電力伝送中にアンテナから漏洩し車両底部の金属体に進入する磁界を低減することが可能となり、車両底部を加熱させてしまうことがなく、加えて、システムの電力伝送効率を向上させることができる。   The antenna according to the present invention as described above is an antenna having a main coil MC and a plurality of subcoils SC, and corrects the magnetic field generated by the main coil MC with the magnetic fields generated by the plurality of subcoils SC. According to such an antenna according to the present invention, even when the antenna is mounted on the bottom surface of the vehicle, the magnetic field generated by the entire antenna has directivity, so that it leaks from the antenna during power transmission and becomes a metal body at the bottom of the vehicle. The entering magnetic field can be reduced, the vehicle bottom is not heated, and the power transmission efficiency of the system can be improved.

ここで、本発明に係るアンテナにおいて、メインコイルMCの寄与によって形成されるインダクタンスLmと、複数のサブコイルSC(図の例では8個のサブコイルSC)の全ての寄与によって形成されるインダクタンスLsとの間には、Ls≦Lm≦2.5Lsの関係を持たせることが好ましい。   Here, in the antenna according to the present invention, the inductance Lm formed by the contribution of the main coil MC and the inductance Ls formed by all the contributions of the plurality of subcoils SC (eight subcoils SC in the illustrated example). It is preferable to have a relationship of Ls ≦ Lm ≦ 2.5Ls between them.

これは、本発明に係るアンテナを車両の底部に搭載し、送電アンテナ105と受電アンテナ201とを、実用範囲で向き合わせたときに、所定以上の電力伝送効率が得られるインダクタンスLmとインダクタンスLsとの関係である。   This is because when the antenna according to the present invention is mounted on the bottom of a vehicle and the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 201 are faced to each other in a practical range, an inductance Lm and an inductance Ls that can obtain a power transmission efficiency of a predetermined level or more are obtained. It is a relationship.

上記のような関係を成立させるためには、第1の方法としては、メインコイルMCを構成する周回する導体線400の配置を調整することを挙げることができる。図7に示す巻回パターンで説明すると、基材300の略中心Oと、導体線400との間の距離(図7におけるr)を種々調整することでインダクタンスLmを変更し、前記関係を満たすようにする。   In order to establish the above relationship, as a first method, it is possible to adjust the arrangement of the conductor wire 400 that circulates in the main coil MC. If it demonstrates with the winding pattern shown in FIG. 7, the inductance Lm will be changed by variously adjusting the distance (r in FIG. 7) between the approximate center O of the base material 300 and the conductor wire 400, and the said relationship will be satisfy | filled. Like that.

また、第2の方法としては、サブコイルSCを構成する周回する導体線400の配置を調整することを挙げることができる。より具体的には、サブコイル造形用突片330の形状・大きさを種々調整することで、サブコイル造形用突片330での導体線400の巻回形状を変えインダクタンスLsを変更し、前記関係を満たすようにする。   Moreover, as a 2nd method, adjusting arrangement | positioning of the conductor wire 400 to circulate which comprises the subcoil SC can be mentioned. More specifically, by adjusting the shape and size of the sub-coil shaping projection piece 330 in various ways, the winding shape of the conductor wire 400 in the sub-coil shaping projection piece 330 is changed, the inductance Ls is changed, and the above relationship is established. Try to meet.

また、第3の方法としては、メインコイルMCの周回数及びサブコイルSCの周回数を調整することで、前記関係を満たすようにすることを挙げることができる。   In addition, as a third method, the relationship can be satisfied by adjusting the number of turns of the main coil MC and the number of turns of the subcoil SC.

さらに、第4の方法としては、メインコイルMC又はサブコイルSCのいずれかの周回数を調整することで、前記関係を満たすようにすることを挙げることができる。   Further, as a fourth method, the relationship can be satisfied by adjusting the number of turns of either the main coil MC or the subcoil SC.

図6に示す巻回パターンで、サブコイルSCの周回数を調整する方法を説明する。例えば、図6に示す巻回パターンにおいて、(b)から(c)の区間においては、導体線400をサブコイル造形用突片330に巻回する際に、導体線400を略1周半分巻回するようにしていたが、例えば、サブコイルSCのインダクタンスLsを増加させようとする場合、サブコイル造形用突片330に巻回する導体線400を略2周半分とすることで、サブコイルSCのインダクタンスLsを調整することができる。   A method of adjusting the number of turns of the subcoil SC with the winding pattern shown in FIG. 6 will be described. For example, in the winding pattern shown in FIG. 6, in the sections (b) to (c), when the conductor wire 400 is wound around the sub-coil forming projection piece 330, the conductor wire 400 is wound approximately half a turn. However, for example, when the inductance Ls of the subcoil SC is to be increased, the conductor wire 400 wound around the subcoil shaping projection piece 330 is set to approximately two and a half halves so that the inductance Ls of the subcoil SC is obtained. Can be adjusted.

また、第5の方法としては、サブコイルSCを構成する導体の内周側に、磁性コア350を設けたり、或いは、これを省いたりすることでインダクタンスLsを変更し、前記関係を満たすようにすることを挙げることができる。   Further, as a fifth method, the inductance Ls is changed by providing the magnetic core 350 on the inner peripheral side of the conductor constituting the subcoil SC or by omitting it, so that the above relationship is satisfied. Can be mentioned.

さらに、第6の方法としては、サブコイルSCを構成する導体の内周側には磁性コア350を設けると共に、この磁性コア350の透磁率を調整したり、磁性コア350の大きさ及び形状を調整したりすることでインダクタンスLsを変更し、前記関係を満たすようにすることを挙げることができる。   Furthermore, as a sixth method, a magnetic core 350 is provided on the inner peripheral side of the conductor constituting the subcoil SC, and the magnetic permeability of the magnetic core 350 is adjusted, and the size and shape of the magnetic core 350 are adjusted. By changing the inductance Ls, the above relationship can be satisfied.

次に、メインコイル造形用突片320を設けるメリットについて説明する。図8はメインコイル造形用突片320を設ける意義を説明する図である。図8(A)はメインコイル造形用突片320が設けられている本発明に係るアンテナの巻回パターンを説明する図であり、図8(B)はメインコイル造形用突片320が設けられていない比較例に係るアンテナの巻回パターンを説明する図である。   Next, the merit of providing the main coil shaping protrusion 320 will be described. FIG. 8 is a diagram for explaining the significance of providing the main coil shaping protrusion 320. FIG. 8A is a view for explaining the winding pattern of the antenna according to the present invention in which the main coil shaping protrusion 320 is provided, and FIG. 8B is the main coil shaping protrusion 320 provided. It is a figure explaining the winding pattern of the antenna which concerns on the comparative example which is not.

また、図8(C)は基材300における各部の定義を説明する図である。基材300の略中心Oと、メインコイル造形用突片320(又はサブコイル造形用突片330)の縁部
335の中間点とを通る線に対する垂線が、メインコイル造形用突片320(又はサブコイル造形用突片330)を横切る長さを、突片の「幅」として定義する。
FIG. 8C illustrates the definition of each part in the substrate 300. A perpendicular to a line passing through the approximate center O of the substrate 300 and the intermediate point of the edge 335 of the main coil shaping protrusion 320 (or subcoil shaping protrusion 330) is the main coil shaping protrusion 320 (or subcoil). The length across the shaping protrusion 330) is defined as the “width” of the protrusion.

また、基材300の略中心Oと、メインコイル造形用突片320(又はサブコイル造形用突片330)の縁部335の中間点とを通る線が、基部310の端部から縁部335まで通る距離を、突片の「長さ」として定義する。   Further, a line passing through the approximate center O of the substrate 300 and the intermediate point of the edge 335 of the main coil shaping protrusion 320 (or the sub coil shaping protrusion 330) extends from the end of the base 310 to the edge 335. The distance traveled is defined as the “length” of the protrusion.

図8(A)と図8(B)とを比較するとわかるように、メインコイル造形用突片320が設けられている本発明に係るアンテナにおいては、導体線400は、基材300の略中心Oを中心とした円により近い形状となる。これにより、メインコイル造形用突片320が設けられている場合には、メインコイルMCの寄与により発生するインダクタンスLmをより増大させることが可能となる。   As can be seen from a comparison between FIG. 8A and FIG. 8B, in the antenna according to the present invention in which the main coil shaping protrusion 320 is provided, the conductor wire 400 is substantially at the center of the substrate 300. The shape is closer to a circle centered on O. Thereby, when the main coil shaping protrusion 320 is provided, the inductance Lm generated due to the contribution of the main coil MC can be further increased.

また、本実施形態においては、図8(C)に示すように、メインコイル造形用突片320及びサブコイル造形用突片330の幅は、基材300の外周縁に近いほど広くなるように構成することが好ましい。このように構成することで、基材300の主面に対して垂直な方向以外に放射される磁界の成分をより低減することが可能となると共に、導体線400が、基材300の略中心Oの方向へよる力が発生するためアンテナの振動強度を増大させることができる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 8C, the width of the main coil shaping protrusion 320 and the sub coil shaping protrusion 330 is configured to become wider as the outer peripheral edge of the base material 300 is closer. It is preferable to do. By configuring in this way, it is possible to further reduce the component of the magnetic field radiated in a direction other than the direction perpendicular to the main surface of the substrate 300, and the conductor wire 400 is substantially at the center of the substrate 300. Since a force in the direction of O is generated, the vibration intensity of the antenna can be increased.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図9は本発明の他の実施形態に係るアンテナを示す図である。   Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a diagram showing an antenna according to another embodiment of the present invention.

これまで、説明した実施形態においては、磁性コア350は、サブコイル造形用突片330の長さ以下であったが、本実施形態においては、磁性コア350の長さがサブコイル造形用突片330の長さより長く設定されると共に、基材300の基部310側に延在するようにしてサブコイル造形用突片330に取り付けられることを特徴としている。基材300の基部310側に延在した磁性コア350の部分は、図9においてPとして示されている部分である。   So far, in the embodiment described above, the magnetic core 350 is not longer than the length of the sub-coil shaping projection piece 330. However, in this embodiment, the length of the magnetic core 350 is the length of the sub-coil shaping projection piece 330. It is set longer than the length, and is attached to the sub-coil forming projection piece 330 so as to extend toward the base portion 310 side of the base material 300. A portion of the magnetic core 350 extending to the base portion 310 side of the substrate 300 is a portion indicated as P in FIG.

このような磁性コア350の長さ、配置によれば、基材300の中央に近い部分における磁界の漏れを低減することで、アンテナの指向性をより高めることが可能となる。   According to the length and arrangement of the magnetic core 350 as described above, the directivity of the antenna can be further improved by reducing the leakage of the magnetic field in the portion close to the center of the substrate 300.

また、図10は本発明の他の実施形態に係るアンテナを示す図である。図10に示す実施形態においては、磁性コア350の長さがサブコイル造形用突片330の長さより長く設定されると共に、サブコイル造形用突片330の縁部335から延在するようにしてサブコイル造形用突片330に取り付けられることを特徴としている。サブコイル造形用突片330の縁部335から延在した磁性コア350の部分は、図10においてQとして示されている部分である。   FIG. 10 is a diagram showing an antenna according to another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 10, the length of the magnetic core 350 is set to be longer than the length of the sub-coil shaping projection piece 330 and extends from the edge 335 of the sub-coil shaping projection piece 330. It is characterized by being attached to the projecting piece 330. A portion of the magnetic core 350 extending from the edge portion 335 of the sub-coil shaping projection piece 330 is a portion indicated as Q in FIG.

このような磁性コア350の長さ、配置によれば、基材300の外周縁に近い部分における磁界の漏れを低減することで、アンテナの指向性をより高めることが可能となる。   According to the length and arrangement of the magnetic core 350 as described above, the directivity of the antenna can be further improved by reducing the leakage of the magnetic field in the portion near the outer peripheral edge of the substrate 300.

なお、図9に示す実施形態と図10に示す実施形態を組み合わせた実施形態によっても、上記のようなアンテナの指向性を高める効果をよりいっそう期待することができる。   Note that the effect of increasing the directivity of the antenna as described above can be expected even more by the embodiment in which the embodiment shown in FIG. 9 and the embodiment shown in FIG. 10 are combined.

また、本発明に係るアンテナにおいては、磁性コア350をそれぞれの独立した別体のものとして複数用意して、個別の磁性コア350を、それぞれのサブコイル造形用突片330に取り付けることがよく、基材300の中心部で連結されたような一体側の磁性コアを用いることは好ましくない。   Further, in the antenna according to the present invention, it is preferable to prepare a plurality of magnetic cores 350 as independent separate bodies, and attach the individual magnetic cores 350 to the respective sub-coil forming protrusions 330. It is not preferable to use an integral-side magnetic core that is connected at the center of the material 300.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図11は本発明の他の実施形態に係るアンテナを示す図であり、図11(A)は他の実施形態アンテナのメインコイルMCを構成する部分を、また、図11(B)は他の実施形態のアンテナのサブコイルSCを構成する部分をそれぞれ示している。本実施形態に係るアンテナは、図11(A)と図11(B)とを重ね合わせたものである。   Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a diagram showing an antenna according to another embodiment of the present invention. FIG. 11 (A) shows a portion constituting the main coil MC of the antenna according to another embodiment, and FIG. 11 (B) shows another antenna. The part which comprises the subcoil SC of the antenna of embodiment is shown, respectively. The antenna according to this embodiment is obtained by superimposing FIGS. 11A and 11B.

また、図12は、本発明の他の実施形態に係るアンテナの等価回路を示す図である。図12において、LmはメインコイルMCによって形成されるインダクタンスであり、Lsはそれぞれ個別のサブコイルSCによって形成されるインダクタンスである。   FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit of an antenna according to another embodiment of the present invention. In FIG. 12, Lm is an inductance formed by the main coil MC, and Ls is an inductance formed by each individual subcoil SC.

これまで説明した実施形態においては、1つ基材300を用いて、図6に示す巻回パタ
ーンによって、アンテナのメインコイルMCと、サブコイルSCと同時的に形成していた。
In the embodiments described so far, the single substrate 300 is used to form the antenna main coil MC and the subcoil SC simultaneously with the winding pattern shown in FIG.

これに対して、図11及び図12に示す実施形態では、2つ基材300を用いて、それぞれの基材300に、メインコイルMCと、サブコイルSCとを独立的に形成している。   In contrast, in the embodiment shown in FIGS. 11 and 12, the two base materials 300 are used, and the main coil MC and the subcoil SC are independently formed on each base material 300.

図11(A)において、導体線400は、メインコイル造形用突片320及びサブコイル造形用突片330に係止されながら、渦巻き状に巻回されることで、まさに図4の模式図に示すメインコイルMCが形成されることとなる。   In FIG. 11 (A), the conductor wire 400 is spirally wound while being locked to the main coil shaping projection piece 320 and the sub coil shaping projection piece 330, and is exactly shown in the schematic diagram of FIG. The main coil MC is formed.

一方、サブコイルSCの形成には、サブコイル造形用突片330のみが利用される。本実施形態では、図11(B)に示すように、磁性コア350が取り付けられたサブコイル造形用突片330に、導体線400を巻き付けて、各サブコイル造形用突片330でそれぞれ独立したサブコイルSCを形成する。これらのサブコイルSCは、模式的には図5に示されるものと同等である。また、これらのサブコイルSCは、図12に示すように直列に接続される。   On the other hand, only the sub-coil forming projection piece 330 is used to form the sub-coil SC. In this embodiment, as shown in FIG. 11 (B), the conductor coil 400 is wound around the sub-coil shaping projection piece 330 to which the magnetic core 350 is attached, and each sub-coil shaping projection piece 330 has an independent sub-coil SC. Form. These subcoils SC are typically equivalent to those shown in FIG. Further, these subcoils SC are connected in series as shown in FIG.

さらに、図12に示すように、サブコイルSCの直列接続は、メインコイルMCとも直列接続される。なお、図12に示すように各コイルを接続する際には、図4及び図5で説明したような磁界が発生するように、これを行う。さらに、図11(A)のメインコイルMCと図11(B)のサブコイルSCとを、それぞれ重ね合わせて近接させることで、他の実施形態に係るアンテナが構成される。このような他の実施形態に係るアンテナによっても、これまで説明した実施形態と同様の効果を享受することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 12, the series connection of the subcoil SC is also connected in series with the main coil MC. In addition, when connecting each coil as shown in FIG. 12, this is performed so that the magnetic field as demonstrated in FIG.4 and FIG.5 may generate | occur | produce. Furthermore, the antenna according to another embodiment is configured by overlapping the main coil MC of FIG. 11A and the subcoil SC of FIG. Even with the antennas according to the other embodiments as described above, it is possible to receive the same effects as those of the embodiments described so far.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図13は本発明の他の実施形態に係るアンテナのコイルを造形するために利用される基材300を示す図である。図13において、先の実施形態と同様の参照番号が付されている構成については、同様のものであるので説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a view showing a base material 300 used for modeling an antenna coil according to another embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same reference numerals as those in the previous embodiment are the same as those in the previous embodiment, and a description thereof will be omitted.

他の実施形態に係るアンテナが、最初に説明した実施形態に係るアンテナと異なる第1の点は、最初に説明した実施形態に係るアンテナにおいては、基材300の周囲に、メインコイル造形用突片320とサブコイル造形用突片330とが交互に配列されているのに対して、他の実施形態に係るアンテナにおいては、基材300の周囲に、連続した複数個のメインコイル造形用突片320と1個のサブコイル造形用突片330とが交互に配列されることである。   The first point that the antenna according to the other embodiment differs from the antenna according to the first embodiment is that, in the antenna according to the first embodiment described above, the main coil shaping protrusion is formed around the base material 300. While the pieces 320 and the sub-coil shaping projection pieces 330 are alternately arranged, in the antenna according to another embodiment, a plurality of continuous main coil shaping projection pieces are provided around the base material 300. 320 and one sub-coil shaping projection piece 330 are alternately arranged.

特に、他の実施形態に係るアンテナにおいては、基材300の周囲に、連続して配列されるメインコイル造形用突片320の数が、奇数個であることが望ましい。図13に示す
実施形態においては、連続して配列されるメインコイル造形用突片320の数は3個である。
In particular, in an antenna according to another embodiment, it is desirable that the number of main coil shaping protrusions 320 continuously arranged around the base material 300 is an odd number. In the embodiment shown in FIG. 13, the number of main coil shaping protrusions 320 that are continuously arranged is three.

上記のように、基材300の周囲に連続して配列されるメインコイル造形用突片320の数を奇数個としておくと、図15に示すように導体線400を巻回する際に、導体線400が第1面301から第2面302へ、また、第2面302から第1面301へと、渡されるパターンが、基材300の周囲全周にわたり一様となるため、アンテナの製造効率が向上する。   As described above, when the number of main coil shaping protrusions 320 arranged continuously around the base material 300 is an odd number, the conductor wire 400 is wound when the conductor wire 400 is wound as shown in FIG. Since the pattern passed from the first surface 301 to the second surface 302 and from the second surface 302 to the first surface 301 is uniform over the entire circumference of the substrate 300, the antenna 400 is manufactured. Efficiency is improved.

また、他の実施形態に係るアンテナが、最初に説明した実施形態に係るアンテナと異なる第2の点は、第2基材500が用いられる点である。図14は本発明の他の実施形態に係るアンテナにおける第2基材500の取り付けを説明する図である。   In addition, the second point that the antenna according to the other embodiment is different from the antenna according to the first embodiment is that the second base material 500 is used. FIG. 14 is a view for explaining attachment of the second base material 500 in an antenna according to another embodiment of the present invention.

基材300同様、第2基材500は、第1面501と、これと表裏の関係にある第2面502とを有する基板状の部材であり、例えばポリカーボネートやポリプロピレンなどの誘電正接が小さい材料を用いて構成することが好ましい。   Similar to the base material 300, the second base material 500 is a substrate-like member having a first surface 501 and a second surface 502 in a front-back relationship with the first surface 501 and is a material having a small dielectric loss tangent, such as polycarbonate or polypropylene. It is preferable to configure using

この第2基材500は、略中央の平板部をなす基部510と、この基部510から放射状に延出する複数のサブコイル造形用突片530とから構成されている。第2基材500のサブコイル造形用突片530は、基材300のサブコイル造形用突片330とで磁性コア350を挟持するため、及び、導体線400を巻回するために利用される。   The second base material 500 includes a base portion 510 that forms a substantially central flat plate portion, and a plurality of sub-coil shaping projection pieces 530 that extend radially from the base portion 510. The sub-coil shaping projection piece 530 of the second base material 500 is used for sandwiching the magnetic core 350 with the sub-coil shaping projection piece 330 of the base material 300 and winding the conductor wire 400.

図14に示すように、基材300のサブコイル造形用突片330には、透磁率と比抵抗が高いフェライト材料などの強磁性体材料からなる磁性コア350を取り付けた上で、さらに、第2基材500を磁性コア350の上に取り付けて、基材300のサブコイル造形用突片330と第2基材500のサブコイル造形用突片530とで、磁性コア350を挟持させる。   As shown in FIG. 14, a magnetic coil 350 made of a ferromagnetic material such as a ferrite material having a high magnetic permeability and specific resistance is attached to the sub-coil forming projection piece 330 of the substrate 300, and then the second coil The base material 500 is attached on the magnetic core 350, and the magnetic core 350 is sandwiched between the sub-coil shaping projection piece 330 of the base material 300 and the sub-coil shaping projection piece 530 of the second base material 500.

さらに、他の実施形態に係るアンテナにおいては、基材300のサブコイル造形用突片330と第2基材500のサブコイル造形用突片530の外周囲に導体線400が巻回されることで、サブコイルSCの形状が維持される。これにより、造形されるサブコイルSCを構成する導体線400と、第2軸との間の距離は、基材300のみを使う場合に比べて増加し、その結果インダクタンス成分も増加することとなる。   Furthermore, in the antenna according to another embodiment, the conductor wire 400 is wound around the outer periphery of the sub-coil shaping projection piece 330 of the base material 300 and the sub-coil shaping projection piece 530 of the second base material 500, The shape of the subcoil SC is maintained. Thereby, the distance between the conductor wire 400 constituting the sub-coil SC to be shaped and the second axis is increased as compared with the case where only the base material 300 is used, and as a result, the inductance component also increases.

次に、他の実施形態に係るアンテナにおいて、メインコイルMC、サブコイルSCを、基材300及び第2基材500で造形する際の導体線400の巻回パターンの1例について図15を参照して説明する。   Next, in an antenna according to another embodiment, refer to FIG. 15 for an example of a winding pattern of the conductor wire 400 when forming the main coil MC and the subcoil SC with the base material 300 and the second base material 500. I will explain.

図15において、導体線400に示された矢印は、巻回する際の順序を示している。例えば、図中(a)から、導体線400を巻回し始めたとすると、まず、(a)から(b)にかけては、メインコイル造形用突片320の第1面301側において、導体線400を係止させる。   In FIG. 15, the arrows shown on the conductor wire 400 indicate the order of winding. For example, assuming that the conductor wire 400 starts to be wound from (a) in the drawing, first, the conductor wire 400 is formed on the first surface 301 side of the main coil shaping projection piece 320 from (a) to (b). Lock.

続いて、(b)から(c)の区間においては、導体線400は、基材300のサブコイル造形用突片330の第2面→第2基材500のサブコイル造形用突片530の第1面→基材300のサブコイル造形用突片330の第2面のように、基材300のサブコイル造形用突片330及び第2基材500のサブコイル造形用突片530の周囲に略1周半分にわたって巻回される。   Subsequently, in the sections (b) to (c), the conductor wire 400 is connected to the second surface of the sub-coil shaping projection piece 330 of the base material 300 → the first of the sub-coil shaping projection pieces 530 of the second base material 500. Surface → Sub-coil shaping projection piece 330 of the base material 300 and the sub-coil shaping projection piece 530 of the second base material 500, like the second surface of the sub-coil shaping projection piece 330 of the base material 300. Rolled over.

サブコイル造形用突片330で上記のように巻回されるコイルは、全体としてサブコイ
ルSCとしての磁界を形成すると共に、サブコイル造形用突片330の第2面側に巻回されている導体線400分は、メインコイルMCとしての磁界も形成することとなる。
The coil wound as described above in the sub-coil shaping projection piece 330 forms a magnetic field as the sub-coil SC as a whole, and the conductor wire 400 wound on the second surface side of the sub-coil shaping projection piece 330. This also forms a magnetic field as the main coil MC.

続いて、(c)から(d)にかけては、メインコイル造形用突片320の第1面301側において、導体線400を係止させる。   Subsequently, from (c) to (d), the conductor wire 400 is locked on the first surface 301 side of the main coil shaping projection piece 320.

続く、(d)から(e)にかけては、メインコイル造形用突片320の第2面302側において、導体線400を係止させる。   Subsequently, from (d) to (e), the conductor wire 400 is locked on the second surface 302 side of the main coil shaping protrusion 320.

続く、(e)から(f)にかけては、メインコイル造形用突片320の第1面301側において、導体線400を係止させる。   Subsequently, from (e) to (f), the conductor wire 400 is locked on the first surface 301 side of the main coil shaping protrusion 320.

以上のような巻回パターンにより、さらに(g)→(h)→(i)→・・・と順次巻回する。基材300、第2基材500の全ての突片に対して基材300の周囲1周分、上記のよう巻回パターンでの巻回を行い、再び(a)に戻ったときには、突片が基部310から延出する方向に、ずらして、巻回を進めていく。   By the winding pattern as described above, winding is further sequentially performed in the order of (g) → (h) → (i) →. When all the projecting pieces of the base material 300 and the second base material 500 are wound in the winding pattern as described above for one circumference around the base material 300, and when returning to (a) again, the projecting pieces Is shifted in the direction extending from the base 310 and the winding proceeds.

以上のように構成される他の実施形態に係るアンテナにおいても、これまでに説明したアンテナと同様の効果を享受することが可能であると共に、磁性コア350が2つの突片に挟持されるので製造性がよく、さらに、基材300のみを利用する場合に比べ、インダクタンス成分を増加させることも可能となる。   In the antenna according to another embodiment configured as described above, it is possible to enjoy the same effect as the antenna described so far, and the magnetic core 350 is sandwiched between the two projecting pieces. Manufacturability is good, and it is also possible to increase the inductance component as compared with the case where only the substrate 300 is used.

さらに、図15に示す実施形態においては、基材300の厚さt1と、第2基材500の厚さt2との設定を調整することでアンテナとしての指向性の強弱をつけることが可能
となる。
Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 15, it is possible to increase or decrease the directivity as an antenna by adjusting the setting of the thickness t 1 of the base material 300 and the thickness t 2 of the second base material 500. It becomes.

図16は基材300の厚さt1と第2基材500の厚さt2とに応じたアンテナの指向
性の違いを説明する図である。図16(A)乃至(C)はいずれも、図15における矢印の方向からアンテナをみた図である。また、図16(A)乃至(C)のいずれにおいても、アンテナの上側が非放射側であり、アンテナの下側が放射側である。
Figure 16 is a diagram for explaining the directivity of the difference in the antenna in accordance with the thickness t1 of the substrate 300 and the thickness t 2 of the second substrate 500. 16A to 16C are views in which the antenna is viewed from the direction of the arrow in FIG. 16A to 16C, the upper side of the antenna is the non-radiating side, and the lower side of the antenna is the radiating side.

図16(A)は、基材300の厚さt1と、第2基材500の厚さt2とが等しい場合
を示しており、この場合、標準的な指向性をアンテナに付与することができる。
FIG. 16 (A) and the thickness t1 of the substrate 300, the thickness t 2 of the second base member 500 shows a case are equal, in this case, be provided with a standard directional antenna it can.

図16(B)は、基材300の厚さt1が第2基材500の厚さt2に比べて薄い場合を示しており、この場合、先の標準的なアンテナの指向性に比べて、より強い指向性をアンテナに付与することができる。すなわち、アンテナの放射側の基材が、非放射側の基材に比べて、薄い場合に、より指向性を強めることができる。 FIG. 16B shows a case where the thickness t 1 of the base material 300 is thinner than the thickness t 2 of the second base material 500, and in this case, compared to the directivity of the previous standard antenna. Thus, stronger directivity can be imparted to the antenna. That is, when the substrate on the radiation side of the antenna is thinner than the substrate on the non-radiation side, the directivity can be further enhanced.

図16(C)は、基材300の厚さt1が第2基材500の厚さt2に比べて厚い場合を示しており、この場合、先の標準的なアンテナの指向性に比べて、より弱い指向性をアンテナに付与することができる。すなわち、アンテナの放射側の基材が、非放射側の基材に比べて、厚い場合に、より指向性を弱めることができる。 FIG. 16C shows a case where the thickness t 1 of the base material 300 is thicker than the thickness t 2 of the second base material 500, and in this case, compared to the directivity of the previous standard antenna. Thus, a weaker directivity can be imparted to the antenna. That is, when the substrate on the radiation side of the antenna is thicker than the substrate on the non-radiation side, the directivity can be further reduced.

以上のように、本実施形態によれば、これまで説明したメリットに加え、アンテナの指向性の強弱の設定を行い得るのでアンテナ設計の自由度が増す、というメリットが加わる。   As described above, according to the present embodiment, in addition to the merits described so far, the antenna directivity strength can be set, so that the degree of freedom in antenna design is increased.

また、本実施形態のように基材300と第2基材500とで、磁性コア350を挟持する構成である場合においては、絶縁被覆を有する導体線400であったとしても、導体線
400が磁性コア350と接触しないように構成することが肝要である。このようにしないと、電力伝送時において、アンテナの特性が安定しないことが経験的にわかっている。
In the case where the magnetic core 350 is sandwiched between the base material 300 and the second base material 500 as in the present embodiment, even if the conductor wire 400 has an insulating coating, the conductor wire 400 It is important to configure so as not to contact the magnetic core 350. If this is not done, it is empirically known that the antenna characteristics are not stable during power transmission.

以上、本発明に係るアンテナは、メインコイルMCと、複数のサブコイルSCと、を有し、メインコイルMCによる磁界を、複数のサブコイルSCによる磁界で補正するアンテナであり、このような本発明に係るアンテナによれば、車両底面にアンテナを装着した場合でも、アンテナ全体により発生する磁界には指向性があるので、電力伝送中にアンテナから漏洩し車両底部の金属体に進入する磁界を低減することが可能となり、車両底部を加熱させてしまうことがなく、加えて、システムの電力伝送効率を向上させることができる。   As described above, the antenna according to the present invention includes the main coil MC and the plurality of subcoils SC, and corrects the magnetic field generated by the main coil MC with the magnetic field generated by the plurality of subcoils SC. According to such an antenna, even when the antenna is mounted on the bottom surface of the vehicle, the magnetic field generated by the entire antenna has directivity, so that the magnetic field leaking from the antenna during power transmission and entering the metal body at the bottom of the vehicle is reduced. Therefore, the bottom of the vehicle is not heated, and in addition, the power transmission efficiency of the system can be improved.

100・・・電力伝送システム
101・・・AC/DC変換部
102・・・電圧調整部
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
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
300・・・基材
301・・・第1面
302・・・第2面
310・・・基部
320・・・メインコイル造形用突片
322・・・側部
325・・・縁部
330・・・サブコイル造形用突片
332・・・側部
335・・・縁部
350・・・磁性コア
400・・・導体線
500・・・第2基材
501・・・第1面
502・・・第2面
510・・・基部
530・・・サブコイル造形用突片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Power transmission system 101 ... AC / DC conversion part 102 ... Voltage adjustment part 103 ... Inverter part 104 ... Matching device 105 ... Power transmission antenna 110 ... Main control part 120- ..Communication unit 201 ... Receiving antenna 202 ... Rectification unit 203 ... Charge control unit 204 ... Battery 210 ... Main control unit 220 ... Communication unit 230 ... Interface unit 300 ... Base material 301 ... first surface 302 ... second surface 310 ... base 320 ... projection piece 322 for main coil shaping ... side portion 325 ... edge 330 ... sub-coil shaping Protruding piece 332... Side portion 335... Edge portion 350... Magnetic core 400... Conductor wire 500. ... Base 530 ... Subcoy Modeling projecting piece

Claims (5)

第1基材と、
磁性コアと、
前記第1基材とで前記磁性コアとを挟持する第2基材と、前記第1基材及び前記第2基材に係止されるようにして、巻回された導体線よりなるメインコイルと、を有することを特徴とするアンテナ。
A first substrate;
A magnetic core;
A main coil comprising a second base material sandwiching the magnetic core with the first base material, and a conductor wire wound around the first base material and the second base material. And an antenna.
第1基材と、
磁性コアと、
前記第1基材とで前記磁性コアとを挟持する第2基材と、
第1軸を中心とし、前記第1基材及び前記第2基材に係止されるようにして、巻回された導体線よりなるメインコイルと、
前記第1軸を法線とする平面内に含まれる複数の第2軸を中心とし、前記第1基材及び前記第2基材に係止されるようにして、巻回された導体線よりなる複数のサブコイルと、を有することを特徴とするアンテナ。
A first substrate;
A magnetic core;
A second base material sandwiching the magnetic core with the first base material;
A main coil composed of a conductor wire wound around the first axis and locked to the first base material and the second base material;
From a conductor wire wound around a plurality of second axes included in a plane having the first axis as a normal line and being locked to the first base material and the second base material A plurality of sub-coils.
前記第1基材の厚さが前記第2基材の厚さに比べて薄いことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアンテナ。 The antenna according to claim 1 or 2, wherein a thickness of the first base material is smaller than a thickness of the second base material. 前記第1基材の厚さが前記第2基材の厚さに比べて厚いことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアンテナ。 The antenna according to claim 1 or 2, wherein a thickness of the first base material is larger than a thickness of the second base material. 前記導体線は絶縁被覆を有すると共に、前記磁性コアとは接触しないように配されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のアンテナ。 The antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductor wire has an insulating coating and is disposed so as not to contact the magnetic core.
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