JP2015012656A - ワイヤレス電力伝送装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、図1は、本発明の第一実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の断面図である。
本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置1は、下記のような給電部10及び受電部20を備える。
(給電部10)
一次巻線11、及び、対向する二つの主面21S,21S’を持つ一次磁性体コア21を有する給電側コイル41と、対向する二つの主面51S,51S’を持つ給電側シールド材51とを含む。一次磁性体コア21の持つ主面の一方21S’と給電側シールド材51の持つ主面の一方51Sとが互いに対向して配置されている。
一次巻線11は、平面状に巻回され、かつ、一次磁性体コア21の持つ主面のうち、給電側シールド材51と対向する側の面21S’とは反対側の面21S上に設けられる線材である。一次巻線11は、一次磁性体コア21の持つ主面21Sに略平行となる対向する二つの主面11S,11S’を持つ。
(受電部20)
二次巻線12、及び、対向する二つの主面22S,22S’を持つ二次磁性体コア22を有する受電側コイル42と、対向する二つの主面52S,52S’を持つ受電側シールド材52とを含み、二次磁性体コア22の持つ主面の一方22S’と受電側シールド材52の持つ主面の一方52Sとが互いに対向し、かつ、受電側コイル42と受電側シールド材52とが重なって配置されている。
二次巻線12は、平面状に巻回され、かつ、二次磁性体コア22の持つ主面のうち、受電側シールド材52が設けられた側の面22S’とは反対側の面22S上に設けられる線材である。二次巻線12は、二次磁性体コア22の持つ主面22Sに略平行となる対向する二つの主面12S,12S’を持つ。
二次巻線がこのように配置されていることにより、本実施形態において、「受電側コイル42と受電側シールド材52とが重なって配置されている」とは、二次磁性体コア22の主面の一方22S’と受電側シールド材52の主面の一方52Sとが接して受電側コイル42と受電側シールド材52とが積層されていることを意味する。
給電部10と受電部20とは、一次巻線11と二次巻線12とを介して、一次磁性体コア21の持つ主面の他方21Sと二次磁性体コア22の持つ主面の他方22Sとが互い対向し、かつ略平行に配置されており、給電側シールド材51の給電側コイル41との対向面51Sから、給電側コイル41の給電側シールド材51との対向面41S’までの距離l1は、受電側シールド材52の受電側コイル42との対向面52Sから、受電側コイル42の受電側シールド材52との対向面42S’までの距離よりも長い。
また、本実施形態において、「受電側シールド材52の受電側コイル42との対向面52S」とは、二次巻線が上述のように配置されていることにより、受電側シールド材52の二次磁性体コア22との対向面52Sを意味する。また、「受電側コイル42の受電側シールド材52との対向面42S’」とは、二次磁性体コア22の受電側シールド材52との対向面22S’を意味する。
ここで、図2は、本発明の第二実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の断面図である。
本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置2は、下記のような給電部10及び受電部20を備える。
(給電部10)
一次巻線11、及び、対向する二つの主面21S,21S’を持つ一次磁性体コア21を有する給電側コイル41と、対向する二つの主面51S,51S’を持つ給電側シールド材51とを含む。一次磁性体コア21の持つ主面の一方21S’と給電側シールド材51の持つ主面の一方51Sとが互いに対向して配置されている。
一次巻線11は、一次磁性体コア21の持つ二つの主面21S,21S’を複数回横切って、一次磁性体コア21の周囲を螺旋状に巻回される線材である。
(受電部20)
二次巻線12、及び、対向する二つの主面22S,22S’を持つ二次磁性体コア22を有する受電側コイル42と、対向する二つの主面52S,52S’を持つ受電側シールド材52とを含み、二次磁性体コア22の持つ主面の一方22S’と受電側シールド材52の持つ主面の一方52Sとが互いに対向し、かつ、受電側コイル42と受電側シールド材52とが重なって配置されている。
二次巻線12は、二次磁性体コア22の持つ二つの主面22S,22S’を複数回横切って、二次磁性体コア22の周囲を螺旋状に巻回される線材である。二次巻線がこのように配置されていることにより、本実施形態において、「受電側コイル42と受電側シールド材52とが重なって配置されている」とは、二次巻線12の長軸方向に伸びた巻線の接線を含み、受電側シールド材52の持つ主面の一方52Sに平行である、受電側シールド材52と最も近接した仮想面12S’と、受電側シールド材52の一方の主面52Sとが接して、受電側コイル42と受電側シールド材52とが積層されていることを意味する。
給電部10と受電部20とは、一次巻線11と二次巻線12とを介して、一次磁性体コア11の持つ主面の他方21Sと二次磁性体コアの持つ主面の他方22Sとが互い対向し、かつ略平行に配置されており、給電側シールド材51の給電側コイル41との対向面51Sから、給電側コイル41の給電側シールド材51との対向面41S’までの距離l2は、受電側シールド材52の受電側コイル42との対向面52Sから、受電側コイル42の受電側シールド材52との対向面42S’までの距離よりも長い。
また、本実施形態において、「受電側コイル42の受電側シールド材52との対向面42S’」とは、二次巻線が上述のように配置されていることにより、二次巻線12の長軸方向に伸びた巻線の接線を含み、受電側シールド材52の持つ主面の一方52Sに平行である、受電側シールド材52と最も近接した仮想面12S’を意味する。また、「受電側シールド材52の受電側コイル42との対向面52S」とは、二次巻線が上述のように配置されていることにより、給電シールド材52の上記仮想面12S’との対向面を意味する。
以下のような給電側コイルと給電側シールド材とを用い、給電部を準備した。また、以下のような受電側コイルと受電側シールド材とを用い、受電部を準備した。
(給電部)
給電側コイル:縦40cm、横40cm、厚さ2mmのフェライト板(一次磁性体コア)の主面の一方に、縦35cm、横35cm、厚さ5mmの平面状の巻線(一次巻線)を接着した。
給電側シールド材:縦40cm、横40cm、厚さ2mmのアルミニウム板を用いた。
(受電部)
受電側コイル:縦25cm、横25cm、厚さ2mmのフェライト板(二次磁性体コア)の主面の一方に、縦20cm、横20cm、厚さ5mmの平面状の巻線(二次巻線)を接着した。
受電側シールド材:縦25cm、横25cm、厚さ2mmのアルミニウム板を用いた。
以下のような方法で、給電側コイルのインダクタンス(LTX)及びQ値(QTX)を測定した。まず、図1に示すような給電側コイルの平面状の一次巻線に、受電側コイルの平面状の二次巻線が対向するように給電側コイル及び受電側コイルを配置した。給電側コイルと受電側コイルとは略平行であり、給電側コイルの平面状の一次巻線の主面11Sから、受電側コイルの平面状の二次巻線の主面12Sまでの距離を10cmとした。
次に、給電側シールド材を、その主面の一方が、一次磁性体コアの二つの主面のうち、平面状の一次巻線が設けられた側とは反対側の面から0cm、1cm、2cm、3cm、4cm、5cmに位置するよう変化させて配置した(すなわち、給電側シールド材の給電側コイル(一次磁性体コア)との対向面から、給電側コイル(一次磁性体コア)の給電側シールド材との対向面までの距離:0cm、1cm、2cm、3cm、4cm、5cm)。
一方、受電側シールド材を、その主面の一方が、二次磁性体コアの二つの主面のうち、平面状の巻線が設けられた側とは反対側の面と接するように配置した(すなわち、受電側シールド材の受電側コイル(二次磁性体コア)との対向面から、受電側コイル(二次磁性体コア)の受電側シールド材との対向面までの距離:0cm)。
給電側コイルの一次巻線は、巻線の両端にLCRメータ(Agilent社製 商品名:4294A PRICISION IMPEADANCE ANALYZER)を接続し、受電側コイルの二次巻線においては、その両端同士を接触させた。受電側シールド材と受電側コイルとの距離を、上述したように変化させながら給電側コイルのインダクタンスLTX及びQTXを測定した。測定においては、周波数f=85kHzの交流電流を印加した。なお、LTXとQTXとの間には、測定時に与える交流電流の周波数fと、給電側コイルの巻線の抵抗rTXとの間に、下記式(1)で表される関係がある。
QTX=2πfLTX/r (1)
Claims (3)
- 一次巻線、及び、対向する二つの主面を持つ一次磁性体コアを有する給電側コイルと、対向する二つの主面を持つ給電側シールド材とを含み、かつ、前記一次磁性体コアの持つ前記主面の一方と前記給電側シールド材の持つ前記主面の一方とが互いに対向して配置された給電部と、
二次巻線、及び、対向する二つの主面を持つ二次磁性体コアを有する受電側コイルと、対向する二つの主面を持つ受電側シールド材とを含み、前記二次磁性体コアの持つ前記主面の一方と前記受電側シールド材の持つ前記主面の一方とが互いに対向し、かつ、前記受電側コイルと前記受電側シールド材とが重なって配置された受電部と、を備え、
前記給電部と前記受電部とは、前記一次巻線と前記二次巻線とを介して、前記一次磁性体コアの持つ前記主面の他方と前記二次磁性体コアの持つ前記主面の他方とが互い対向するように配置されており、
前記給電側シールド材の前記給電側コイルとの対向面から、前記給電側コイルの前記給電側シールド材との対向面までの距離は、
前記受電側シールド材の前記受電側コイルとの対向面から、前記受電側コイルの前記受電側シールド材との対向面までの距離よりも長い、ワイヤレス電力伝送装置。 - 前記一次巻線は、平面状に巻回され、かつ、前記一次磁性体コアの持つ前記主面のうち、前記給電側シールド材と対向する側の面とは反対側の面上に設けられる線材であり、
前記二次巻線は、平面状に巻回され、かつ、前記二次磁性体コアの持つ前記主面のうち、前記受電側シールド材が設けられた側の面とは反対側の面上に設けられる線材である、請求項1に記載のワイヤレス電力伝送装置。 - 前記一次巻線は、前記一次磁性体コアの持つ前記二つの主面を複数回横切って、前記一次磁性体コアの周囲を螺旋状に巻回される線材であり、
前記二次巻線は、前記二次磁性体コアの持つ前記二つの主面を複数回横切って、前記二次磁性体コアの周囲を螺旋状に巻回される線材である、請求項1に記載のワイヤレス電力伝送装置。
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