JP2015089259A

JP2015089259A - Antenna coil unit

Info

Publication number: JP2015089259A
Application number: JP2013226563A
Authority: JP
Inventors: 山川　博幸; Hiroyuki Yamakawa; 博幸山川; 佐藤　健一郎; Kenichiro Sato; 健一郎佐藤
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-07

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform power transmission with high efficiency while suppressing the leakage of an electromagnetic wave to a space other than a space required for power transmission when performing wireless power supply from a power supply circuit to a power reception circuit through a magnetic field.SOLUTION: An antenna coil unit 10 includes: a main antenna coil 4 for transmitting power through a magnetic field; a cancel antenna 8, disposed apart from the main antenna coil 4, for transmitting a cancel wave which is an electromagnetic wave coping with the frequency of a noise electromagnetic wave associated with a magnetic field, and whose phase has a reverse phase state to the phase of the noise electromagnetic wave; a power supply unit 6 for supplying power to the cancel antenna 8 either using a current generated by electromagnetic coupling with the magnetic field or using a current flowing through the main antenna coil 4. A distance D1 between the main antenna coil 4 and the power supply unit 6 is shorter than a distance D2 between the main antenna coil 4 and the cancel antenna 8.

Description

本発明は、電力等を伝送するアンテナコイルユニットに関する。 The present invention relates to an antenna coil unit that transmits electric power or the like.

携帯電話機、個人情報端末（ＰＤＡ）、電動アシスト自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車など、一箇所に据え置かれることなく移動可能な電気機器や電動装置は、内部に二次電池などの蓄電装置を有している。このような蓄電装置の充電は、多くの場合、例えば、機器や装置に設けられた充電口と、電力供給装置とをケーブル等で接続することによって行われる。しかし、近年、このようなケーブルを用いることなくワイヤレスで、つまり非接触で電力を供給する技術が注目されている。非接触で電力を供給する技術の１つに、磁界共鳴を利用したものがある。磁界共鳴は、共通の固有振動数（共振周波数）を有した一対の共振回路、例えば電力供給設備側の共振回路と、機器や装置側の共振回路とを磁界を介して共鳴させ、この磁界を介して電力を伝送する技術である。特開２００９−１０６１３６号公報（特許文献１）には、この磁界共鳴を利用して車両外部の電源から車両に非接触で給電する技術が開示されている。 Electric devices and electric devices that can be moved without being installed in one place, such as mobile phones, personal information terminals (PDAs), electric assist bicycles, electric vehicles, and hybrid vehicles, have power storage devices such as secondary batteries inside. ing. Such charging of the power storage device is often performed, for example, by connecting a charging port provided in an apparatus or device and a power supply device with a cable or the like. However, in recent years, a technique for supplying power wirelessly without using such a cable, that is, contactless, has been attracting attention. One technique for supplying electric power in a non-contact manner uses magnetic resonance. Magnetic field resonance is a resonance between a pair of resonance circuits having a common natural frequency (resonance frequency), for example, a resonance circuit on the power supply equipment side and a resonance circuit on the equipment or device side via a magnetic field. This is a technology for transmitting power via Japanese Patent Laying-Open No. 2009-106136 (Patent Document 1) discloses a technique for supplying power to a vehicle in a non-contact manner from a power source outside the vehicle using this magnetic field resonance.

ところで、磁界共鳴を利用した給電では、共振回路に備えられてアンテナとなる共振コイル（アンテナコイル）を含むコイルユニットの周囲に生じる磁界が電磁ノイズを生じさせる場合がある。例えば、車両に搭載されている電子機器等が電磁ノイズによる影響を受ける場合がある。また、磁界内に金属などの導電体が存在すると、導電体が加熱される可能性もある。例えば車両の底部にコイルユニットが設置された場合には、車両の底部の金属部品が加熱される場合がある。このため、給電側の共振回路と受電側の共振回路とを結合させるための磁界を形成する磁束を充分に確保すると共に、必要外の磁束はできるだけ漏洩しないように抑制されることが好ましい。 By the way, in power feeding using magnetic field resonance, a magnetic field generated around a coil unit including a resonance coil (antenna coil) provided in a resonance circuit and serving as an antenna may cause electromagnetic noise. For example, an electronic device or the like mounted on a vehicle may be affected by electromagnetic noise. Further, when a conductor such as a metal exists in the magnetic field, the conductor may be heated. For example, when the coil unit is installed at the bottom of the vehicle, the metal parts at the bottom of the vehicle may be heated. For this reason, it is preferable that a magnetic flux for forming a magnetic field for coupling the resonance circuit on the power supply side and the resonance circuit on the power reception side is sufficiently secured and that unnecessary magnetic flux is suppressed so as not to leak as much as possible.

特許文献１に開示されたコイルユニットは、共振コイルを複数備え、１つの共振コイルに生じる磁界とその他の少なくとも１つの共振コイルに生じる磁界とが互いに逆位相となるように配置されている。これによって、共振回路以外の場所での磁界が相殺され、漏洩磁界が低減される（特許文献１：第５〜１２段落、図１、図２等）。但し、磁界が相殺されるため、同じ電力を給電側の共振コイルに与えた場合の磁界の強さは低下し、給電の効率も低下する可能性がある。 The coil unit disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of resonance coils, and is arranged such that a magnetic field generated in one resonance coil and a magnetic field generated in at least one other resonance coil are in opposite phases. Thereby, the magnetic field in a place other than the resonant circuit is canceled out, and the leakage magnetic field is reduced (Patent Document 1: 5th to 12th paragraphs, FIG. 1, FIG. 2, etc.). However, since the magnetic field is canceled out, the strength of the magnetic field when the same power is applied to the resonance coil on the power supply side may be reduced, and the efficiency of power supply may be reduced.

特開２０１１−２３４４９６号公報JP 2011-23496 A

そこで、磁界を介して給電回路から受電回路へワイヤレス給電を行う際に、電力伝送に必要な空間以外の空間への電磁波の漏洩を抑制しつつ、高い効率で電力伝送を行うことが可能な非接触電力伝送技術が望まれる。 Therefore, when wireless power feeding is performed from a power feeding circuit to a power receiving circuit via a magnetic field, it is possible to perform power transmission with high efficiency while suppressing leakage of electromagnetic waves to spaces other than the space necessary for power transmission. Contact power transmission technology is desired.

上記課題に鑑みた本発明に係るアンテナコイルユニットの特徴構成は、
給電回路から受電回路へワイヤレス給電を行う給電装置用のアンテナコイルユニットであって、
導体線を周回させて構成されるコイルであり、前記給電回路と前記受電回路との間で磁界を介して電力を伝送する主アンテナコイルと、
前記主アンテナコイルとは離間して配置され、前記磁界に対応する電磁波であるノイズ性電磁波の周波数に対応し、位相が前記ノイズ性電磁波の位相に対して逆相状態となる電磁波であるキャンセル波を送信するキャンセルアンテナと、
前記磁界との電磁的結合により生成される電流を用いて、或いは前記主アンテナコイルに流れる電流を用いて、前記キャンセルアンテナに電力を供給する給電部と、を備え、
前記主アンテナコイルと前記給電部との距離が、前記主アンテナコイルと前記キャンセルアンテナとの距離よりも短い点にある。尚、逆相状態とは、ノイズ性電磁波の位相と、キャンセル波の位相との位相差が、１８０°±９０°未満（９０°＜位相差＜２７０°）となっている状態をいう。 In view of the above problems, the characteristic configuration of the antenna coil unit according to the present invention is as follows.
An antenna coil unit for a power feeding device that performs wireless power feeding from a power feeding circuit to a power receiving circuit,
A main antenna coil configured to circulate a conductor wire and transmit power via a magnetic field between the power feeding circuit and the power receiving circuit;
A cancellation wave that is disposed away from the main antenna coil, corresponds to the frequency of a noisy electromagnetic wave that is an electromagnetic wave corresponding to the magnetic field, and has a phase opposite to the phase of the noisy electromagnetic wave. With cancel antenna to send,
Using a current generated by electromagnetic coupling with the magnetic field, or using a current flowing through the main antenna coil, and a power feeding unit that supplies power to the cancellation antenna,
The distance between the main antenna coil and the power feeding unit is shorter than the distance between the main antenna coil and the cancel antenna. Note that the reverse phase state refers to a state in which the phase difference between the phase of the noisy electromagnetic wave and the phase of the cancellation wave is less than 180 ° ± 90 ° (90 ° <phase difference <270 °).

この構成によれば、給電部は、キャンセルアンテナよりも主アンテナコイルに近い位置で電力を調達し、キャンセルアンテナは給電部よりも主アンテナコイルから離れた位置でキャンセル波を送信する。つまり、主アンテナコイルに近く強い磁界が存在する場所、或いは主アンテナコイルに近く配線距離が短くできる場所で、キャンセル波を放射するための電力が調達される。また、電力伝送には大きく寄与しないことから磁界を弱くしたい場所、つまり主アンテナコイルから遠い場所でキャンセル波が放射される。本構成のように、主アンテナコイル、給電部、キャンセルアンテナを配置することによって、電力伝送に必要な空間以外の空間に漏洩した電磁波を減衰させることができる。 According to this configuration, the power supply unit procures power at a position closer to the main antenna coil than the cancel antenna, and the cancel antenna transmits a cancel wave at a position farther from the main antenna coil than the power supply unit. That is, electric power for radiating a cancel wave is procured in a place where a strong magnetic field exists near the main antenna coil or a place where the wiring distance can be shortened near the main antenna coil. In addition, since it does not greatly contribute to power transmission, a cancellation wave is radiated at a place where it is desired to weaken the magnetic field, that is, a place far from the main antenna coil. By disposing the main antenna coil, the power feeding unit, and the cancel antenna as in this configuration, it is possible to attenuate electromagnetic waves leaking into a space other than the space necessary for power transmission.

上述したように、電力伝送のための磁界は、主アンテナコイルに近いほど大きく、主アンテナコイルから離間するに従って小さくなる。そして、主アンテナコイルから離間した場所に達している磁界（電磁波）は、当該場所においてはノイズ（ノイズ性電磁波）として作用することになる。このノイズは、磁界と同様に、主アンテナコイルに近いほど大きく、主アンテナコイルから離間するに従って小さくなる。従って、主アンテナコイルから離間した場所におけるノイズを抑制する上では、当該場所におけるノイズ（ノイズ性電磁波）の強さに応じた強さのキャンセル波を送信すれば足りる。このキャンセル波を送信するための電力は、キャンセルアンテナに比べて主アンテナコイルに近い位置で取得される。従って、例えば当該電力が磁界との電磁的結合によって取得される場合でも、キャンセルアンテナの位置よりも強い磁界を利用して、充分な電力を得ることができる。この電力は、給電部が位置する場所において取得可能な最大電力に比べて小さい値で足りるので、本来の電力伝送を妨げる度合いは小さくなり、電力伝送の効率低下を抑制することができる。即ち、本構成によれば、磁界を介して給電回路から受電回路へワイヤレス給電を行う際に、電力伝送に必要な空間以外の空間への電磁波の漏洩を抑制しつつ、高い効率で電力伝送を行うことが可能となる。 As described above, the magnetic field for power transmission increases as the distance from the main antenna coil increases, and decreases as the distance from the main antenna coil increases. And the magnetic field (electromagnetic wave) which has reached the place away from the main antenna coil acts as noise (noise electromagnetic wave) at the place. Similar to the magnetic field, this noise increases as the distance from the main antenna coil increases, and decreases as the distance from the main antenna coil increases. Therefore, in order to suppress noise at a location away from the main antenna coil, it is sufficient to transmit a cancel wave having a strength corresponding to the strength of the noise (noise electromagnetic wave) at the location. The power for transmitting the cancel wave is acquired at a position closer to the main antenna coil than the cancel antenna. Therefore, for example, even when the power is obtained by electromagnetic coupling with a magnetic field, sufficient power can be obtained by using a magnetic field stronger than the position of the cancel antenna. Since this power has a smaller value than the maximum power that can be acquired at the place where the power feeding unit is located, the degree of hindering the original power transmission is reduced, and the reduction in power transmission efficiency can be suppressed. In other words, according to this configuration, when wireless power feeding is performed from a power feeding circuit to a power receiving circuit via a magnetic field, power transmission can be performed with high efficiency while suppressing leakage of electromagnetic waves to spaces other than the space necessary for power transmission. Can be done.

上述したように、キャンセル波は、ノイズ性電磁波の基本波成分の周波数に対応し、位相が当該ノイズ性電磁波の位相に対して逆相状態となる電磁波である。上述したように、ノイズ性電磁波は、電力伝送のために形成される磁界に対応する電磁波であり、給電部は、ノイズ性電磁波を取得することができる。従って、キャンセルアンテナから送信する前に、ノイズ性電磁波の基本波成分の位相を調整して、逆相状態となる電磁波が生成されると好適である。本発明に係るアンテナコイルユニットは、例えば、１つの態様として、前記キャンセルアンテナと前記給電部との間に、前記ノイズ性電磁波の位相に対して前記キャンセル波の位相を異ならせるための位相調整回路が接続されていると好適である。 As described above, the cancel wave is an electromagnetic wave that corresponds to the frequency of the fundamental wave component of the noisy electromagnetic wave and whose phase is in an opposite phase to the phase of the noisy electromagnetic wave. As described above, the noise electromagnetic wave is an electromagnetic wave corresponding to a magnetic field formed for power transmission, and the power feeding unit can acquire the noise electromagnetic wave. Therefore, before transmitting from the cancel antenna, it is preferable that the phase of the fundamental wave component of the noisy electromagnetic wave is adjusted to generate an electromagnetic wave that is in an antiphase state. The antenna coil unit according to the present invention includes, for example, as one aspect, a phase adjustment circuit for making a phase of the cancellation wave different from a phase of the noise electromagnetic wave between the cancellation antenna and the power feeding unit. Is preferably connected.

ここで、本発明に係るアンテナコイルユニットは、１つの態様として、前記給電部が、導体線を周回させて構成される給電用コイルを備え、前記給電用コイルが、前記磁界と電磁的に結合し、或いは前記主アンテナコイルに流れる電流により生じる磁界と電磁的に結合するように設けられていると好適である。このような給電用コイルを備えることにより、主アンテナコイルの導体線や、主アンテナコイルに接続される導体線を切断するような加工を加えること無く、アンテナコイルユニットを構成することができる。 Here, the antenna coil unit according to the present invention includes, as one aspect, the power feeding unit includes a power feeding coil configured by circling a conductor wire, and the power feeding coil is electromagnetically coupled to the magnetic field. Alternatively, it is preferably provided so as to be electromagnetically coupled to a magnetic field generated by a current flowing through the main antenna coil. By providing such a power feeding coil, the antenna coil unit can be configured without applying a process for cutting the conductor wire of the main antenna coil or the conductor wire connected to the main antenna coil.

キャンセルアンテナは、比較的構造が簡素で、広い範囲にキャンセル波を放射し易い構造であることが好ましい。例えば、1つの態様として、本発明に係るアンテナコイルユニットは、前記キャンセルアンテナが、開放型アンテナであると好適である。 It is preferable that the cancel antenna has a relatively simple structure and easily radiates a cancel wave over a wide range. For example, as one aspect, in the antenna coil unit according to the present invention, it is preferable that the cancel antenna is an open antenna.

上述したように、キャンセルアンテナは、主アンテナコイルから離れた位置において、電力伝送に必要な空間以外の空間へ漏洩してノイズとなる電磁波（ノイズ性電磁波）を抑制するためのキャンセル波を送信する。このようなノイズ性電磁波は、電力伝送に必要な空間の周囲に広がっているから、主アンテナコイルの周囲に存在する。従って、キャンセルアンテナは、主アンテナコイルの周囲に複数個、備えられていると好適である。1つの態様として、本発明に係るアンテナコイルユニットは、複数個の前記キャンセルアンテナが、前記主アンテナコイルの周囲に分散して配置されていると好適である。 As described above, the cancel antenna transmits a cancel wave for suppressing electromagnetic waves (noise electromagnetic waves) that leak into a space other than the space necessary for power transmission and become noise at a position away from the main antenna coil. . Such noisy electromagnetic waves spread around the space necessary for power transmission, and therefore exist around the main antenna coil. Therefore, it is preferable that a plurality of cancel antennas are provided around the main antenna coil. As one aspect, in the antenna coil unit according to the present invention, it is preferable that a plurality of the cancellation antennas are arranged around the main antenna coil.

ここで、１つの態様として、本発明に係るアンテナコイルユニットは、前記主アンテナコイルが、第１旋回軸を中心として導体線が周回し、当該第１旋回軸に沿った方向に扁平に構成されたコイルであり、前記キャンセルアンテナが、第２旋回軸を中心として導体線が周回し、当該第２旋回軸に沿った方向に扁平に構成されたコイルであって、前記第１旋回軸に直交し、扁平に周回する導体線に平行する前記主アンテナコイルの第１旋回面と、前記第２旋回軸に直交し、扁平に周回する導体線に平行する前記キャンセルアンテナの第２旋回面とが、１つの平面に沿って存在すると好適である。この構成によれば、主アンテナコイルとキャンセルアンテナとを含むアンテナコイルユニットの厚みを薄くすることができ、アンテナコイルユニットの小型化が実現できる。また、キャンセル波の放射方向も容易且つ適切に設定することができる。 Here, as one aspect, in the antenna coil unit according to the present invention, the main antenna coil is configured to be flat in a direction along the first turning axis, with the conductor wire circling around the first turning axis. The cancel antenna is a coil having a conductor wire that circulates around the second turning axis and is flattened in a direction along the second turning axis, and is orthogonal to the first turning axis. A first swiveling surface of the main antenna coil parallel to the conductor wire that circulates flatly, and a second swiveling surface of the cancel antenna that is orthogonal to the second swivel axis and parallel to the conductor wire circulating flatly. It preferably exists along one plane. According to this configuration, the thickness of the antenna coil unit including the main antenna coil and the cancel antenna can be reduced, and the antenna coil unit can be reduced in size. Also, the radiation direction of the cancellation wave can be set easily and appropriately.

ワイヤレス給電システムの構成を模式的に示すブロック図Block diagram schematically showing the configuration of the wireless power supply system 共振回路の等価回路図Resonant circuit equivalent circuit diagram アンテナコイルユニットの構成例を模式的に示す図The figure which shows the structural example of an antenna coil unit typically アンテナコイルユニットの別の構成例を模式的に示す図The figure which shows another structural example of an antenna coil unit typically アンテナコイルの構成を模式的に示す平面図Plan view schematically showing the configuration of the antenna coil アンテナコイルユニットの構成と伝送効率との関係を示す説明図Explanatory drawing showing the relationship between antenna coil unit configuration and transmission efficiency 給電部の構成例を模式的に示す図The figure which shows the structural example of an electric power feeding part typically 給電部の構成例を模式的に示す図The figure which shows the structural example of an electric power feeding part typically 給電部の構成例を模式的に示す図The figure which shows the structural example of an electric power feeding part typically 給電部の構成例を模式的に示す図The figure which shows the structural example of an electric power feeding part typically 給電部の構成例を模式的に示す図The figure which shows the structural example of an electric power feeding part typically 給電部の構成例を模式的に示す図The figure which shows the structural example of an electric power feeding part typically 移相器の構成例を模式的に示す図The figure which shows the structural example of the phase shifter typically 移相器を含むキャンセル波生成回路の構成例を模式的に示す図The figure which shows typically the structural example of the cancellation wave generation circuit containing a phase shifter キャンセルアンテナの一例を模式的に示す図The figure which shows an example of a cancellation antenna typically キャンセルアンテナの一例を模式的に示す図The figure which shows an example of a cancellation antenna typically キャンセルアンテナの一例を模式的に示す図The figure which shows an example of a cancellation antenna typically キャンセルアンテナの一例を模式的に示す図The figure which shows an example of a cancellation antenna typically キャンセルアンテナの一例を模式的に示す図The figure which shows an example of a cancellation antenna typically キャンセルアンテナの一例を模式的に示す図The figure which shows an example of a cancellation antenna typically アンテナコイルユニットを車両や給電施設に配置する例を模式的に示す図The figure which shows typically the example which arrange | positions an antenna coil unit in a vehicle or an electric power feeding facility 車両のバンパー部にキャンセルアンテナを配置する例を模式的に示す図The figure which shows typically the example which arrange | positions a cancellation antenna in the bumper part of a vehicle アンテナコイルユニットを給電施設に配置する例を模式的に示す図The figure which shows typically the example which arrange | positions an antenna coil unit in a feed facility

以下、本発明の実施形態を、電磁界共振結合（以下適宜“磁界共鳴”と略称する）を利用して、車両に対してワイヤレス給電（ワイヤレス電力伝送）を行うワイヤレス給電システム（電力伝送システム）を例として、図面に基づいて説明する。図１に示すように、ワイヤレス給電システム１は、給電施設に設置された給電システム２と、車両９の側に搭載された受電システム３とにより構成される。本実施形態では、給電システム２は、例えば、屋外施設であれば地面Ｇの近傍に、屋内施設であれば床面の近傍に設置されている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention is a wireless power feeding system (power transmission system) that performs wireless power feeding (wireless power transmission) to a vehicle using electromagnetic resonance coupling (hereinafter, abbreviated as “magnetic field resonance” as appropriate). Will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the wireless power feeding system 1 includes a power feeding system 2 installed in a power feeding facility and a power receiving system 3 mounted on the vehicle 9 side. In the present embodiment, for example, the power feeding system 2 is installed near the ground G if it is an outdoor facility, or near the floor surface if it is an indoor facility.

図１に示すように、給電システム２は、交流電源２１と、ドライバ回路２２と、給電側共振回路２５とを有して構成されている。給電側共振回路２５は、給電側共振コイル２４（給電用アンテナ）を有して構成されている。受電システム３は、受電側共振回路３５と、整流回路３２と、蓄電装置３１とを有して構成されている。受電側共振回路３５は、受電側共振コイル３４（受電用アンテナ）を有して構成されている。給電側共振回路２５と受電側共振回路３５とは、同じ固有振動数（共振周波数）を有する共振回路であり、両者を総称して共振回路５と称する。また、給電側共振コイル２４及び受電側共振コイル３４を総称して、共振コイル或いはアンテナコイル４（主アンテナコイル）と称する。 As shown in FIG. 1, the power supply system 2 includes an AC power supply 21, a driver circuit 22, and a power supply side resonance circuit 25. The power supply side resonance circuit 25 includes a power supply side resonance coil 24 (power supply antenna). The power receiving system 3 includes a power receiving side resonance circuit 35, a rectifier circuit 32, and a power storage device 31. The power reception side resonance circuit 35 includes a power reception side resonance coil 34 (power reception antenna). The power supply side resonance circuit 25 and the power reception side resonance circuit 35 are resonance circuits having the same natural frequency (resonance frequency), and are collectively referred to as a resonance circuit 5. The power supply side resonance coil 24 and the power reception side resonance coil 34 are collectively referred to as a resonance coil or an antenna coil 4 (main antenna coil).

給電システム２の交流電源２１は、例えば、電力会社が保有する商用の配電線網から供給される電源（系統電源）であり、その周波数は例えば５０Ｈｚや６０Ｈｚである。ドライバ回路２２は、５０Ｈｚや６０Ｈｚの系統電源の周波数を、給電側共振回路２５（共振回路５）の共振周波数に変換する回路であり、高周波電源回路により構成される。 The AC power supply 21 of the power supply system 2 is, for example, a power supply (system power supply) supplied from a commercial distribution network owned by an electric power company, and the frequency thereof is, for example, 50 Hz or 60 Hz. The driver circuit 22 is a circuit that converts the frequency of the system power supply of 50 Hz or 60 Hz into the resonance frequency of the power supply side resonance circuit 25 (resonance circuit 5), and is configured by a high frequency power supply circuit.

受電システム３の蓄電装置３１は、充放電可能な直流電源であり、例えばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池やキャパシタが利用される。一方、受電側共振回路３５が受電した電力は、受電側共振回路３５の共振周波数を有する交流電力である。整流回路３２は、この共振周波数を有する交流電力を直流電力に整流する。尚、ドライバ回路２２と給電側共振回路２５とを併せて、或いは給電システム２全体は、広義の給電回路に相当する。また、給電側共振回路２５は、狭義の給電回路に相当する。同様に、受電側共振回路３５と整流回路とを併せて、或いは受電システム３の全体は、広義の受電回路に相当する。また、受電側共振回路３５は、狭義の受電回路に相当する。 The power storage device 31 of the power receiving system 3 is a DC power source that can be charged and discharged, and for example, a secondary battery or a capacitor such as lithium ion or nickel metal hydride is used. On the other hand, the power received by the power reception side resonance circuit 35 is AC power having the resonance frequency of the power reception side resonance circuit 35. The rectifier circuit 32 rectifies AC power having this resonance frequency into DC power. The driver circuit 22 and the power supply side resonance circuit 25 together or the entire power supply system 2 corresponds to a power supply circuit in a broad sense. The power supply side resonance circuit 25 corresponds to a power supply circuit in a narrow sense. Similarly, the power receiving side resonance circuit 35 and the rectifier circuit together or the entire power receiving system 3 corresponds to a power receiving circuit in a broad sense. The power receiving side resonance circuit 35 corresponds to a power receiving circuit in a narrow sense.

車両９は、例えば、回転電機９１により駆動される電気自動車や、不図示の内燃機関及び回転電機９１により駆動されるハイブリッド自動車である。回転電機９１は、例えばインバータ９２などの回転電機駆動装置を介して蓄電装置３１に接続されている。本実施形態において、回転電機９１は、例えば３相交流回転電機であり、回転電機駆動装置は、直流と交流との間で電力を変換するインバータ９２を中核として構成されている。回転電機９１は、電動機及び発電機として機能することが可能である。 The vehicle 9 is, for example, an electric vehicle driven by a rotating electrical machine 91 or a hybrid vehicle driven by an internal combustion engine (not shown) and the rotating electrical machine 91. The rotating electrical machine 91 is connected to the power storage device 31 via a rotating electrical machine drive device such as an inverter 92, for example. In the present embodiment, the rotating electrical machine 91 is, for example, a three-phase AC rotating electrical machine, and the rotating electrical machine driving device is configured with an inverter 92 that converts power between direct current and alternating current as a core. The rotating electrical machine 91 can function as an electric motor and a generator.

ワイヤレス給電システム１は、一対の共振回路５（２５，３５）を、磁界を介して共鳴させ、当該磁界を介して給電するシステムである。尚、「磁性」を利用した「共鳴」技術としては、しばしば医療分野において用いられる磁気共鳴画像法（MRI：magnetic resonance imaging）が知られている。但し、ＭＲＩが「磁気スピンの共振」という物理的事象を利用しているのに対して、本実施形態における「磁界共鳴式給電装置」ではそのような物理的事象は利用しておらず、上述したように、２つの共振回路５を「磁界」を介して共鳴させる。従って、ここでは、いわゆるＭＲＩと明確に区別することも含めて、磁界における共鳴を利用して電力を伝送するワイヤレス給電システム１の伝送方式を「電磁界共振結合方式」又は「磁界共鳴方式」と称する。また、この伝送方式は、いわゆる「電磁誘導方式」とも異なる方式である。 The wireless power feeding system 1 is a system that resonates a pair of resonance circuits 5 (25, 35) via a magnetic field and feeds power via the magnetic field. As a “resonance” technique using “magnetism”, magnetic resonance imaging (MRI) often used in the medical field is known. However, whereas MRI uses the physical phenomenon of “magnetic resonance”, the “magnetic resonance power feeding device” in this embodiment does not use such a physical event. As described above, the two resonance circuits 5 are resonated via the “magnetic field”. Accordingly, here, the transmission method of the wireless power feeding system 1 that transmits power using resonance in a magnetic field, including clearly distinguishing from so-called MRI, is referred to as “electromagnetic resonance coupling method” or “magnetic resonance method”. Called. Further, this transmission method is different from the so-called “electromagnetic induction method”.

上述したように、給電側共振回路２５及び受電側共振回路３５は、同じ共振周波数を有する回路である。例えば、離間して配置された２つの音叉の内の一方を空気中で振動させると、他方の音叉も、空気を介して伝搬した振動に共鳴して振動するのと同様に、給電側共振回路２５と受電側共振回路３５とも共鳴する。より詳しくは、給電側共振回路２５の共振（電磁気的振動）により生じた磁界を介して受電側共振回路３５に伝搬した電磁気的振動に共鳴して、受電側共振回路３５も共振する（電磁気的に振動する）。 As described above, the power supply side resonance circuit 25 and the power reception side resonance circuit 35 are circuits having the same resonance frequency. For example, when one of two tuning forks arranged apart from each other is vibrated in the air, the other tuning fork also vibrates in resonance with vibration propagated through the air. 25 and the power receiving resonance circuit 35 also resonate. More specifically, the power receiving side resonance circuit 35 resonates in resonance with the electromagnetic vibration propagated to the power receiving side resonance circuit 35 via the magnetic field generated by the resonance (electromagnetic vibration) of the power supply side resonance circuit 25 (electromagnetic). To vibrate).

１つの好適な態様として、給電側共振回路２５及び受電側共振回路３５は、ＬＣ共振器として構成される。共振回路５は、例えば図２の等価回路に示すように、インダクタンス成分“Ｌ”を有するアンテナコイル４と、キャパシタンス成分“Ｃ”を有するコンデンサとを有して構成されている。 As one preferable aspect, the power supply side resonance circuit 25 and the power reception side resonance circuit 35 are configured as LC resonators. The resonance circuit 5 includes an antenna coil 4 having an inductance component “L” and a capacitor having a capacitance component “C”, for example, as shown in the equivalent circuit of FIG.

ところで、ワイヤレス給電システム１は、磁界を介して給電回路から受電回路へワイヤレス給電を行う際に、電力伝送に必要な空間以外の空間への電磁波の漏洩を抑制しつつ、高い効率で電力伝送を行うことが可能であることが好ましい。これを実現するため、本実施形態では、図３に示すようにアンテナコイル４と、キャンセルアンテナ８と、給電部６とを備えてアンテナコイルユニット１０が構成されている。 By the way, when the wireless power feeding system 1 performs wireless power feeding from the power feeding circuit to the power receiving circuit via a magnetic field, the wireless power feeding system 1 performs power transmission with high efficiency while suppressing leakage of electromagnetic waves to spaces other than the space necessary for power transmission. It is preferable to be able to do so. In order to realize this, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the antenna coil unit 10 includes the antenna coil 4, the cancel antenna 8, and the power feeding unit 6.

アンテナコイル４は、上述したように、導体線４０を周回させて構成されるコイルであり、給電回路（給電側共振回路２５）と受電回路（受電側共振回路３５）との間で磁界を介して電力を伝送する。キャンセルアンテナ８は、アンテナコイル４とは離間して配置され、ノイズ性電磁波の周波数に対応し、位相がノイズ性電磁波の位相に対して逆相状態となる電磁波であるキャンセル波を送信する。このノイズ性電磁波の周波数は、例えば、電力伝送のために形成される磁界に対応する電磁波である伝送波の基本波成分の周波数である場合もある。この場合には、キャンセル波の位相は、ノイズ性電磁波としての当該伝送波の位相に対して逆の位相（逆相状態）となる。尚、逆相状態とは、ノイズ性電磁波の位相と、キャンセル波の位相との位相差が、１８０°±９０°未満（９０°＜位相差＜２７０°）となっている状態をいう。給電部６は、電力伝送のために形成される磁界との電磁的結合により生成される電流を用いて、或いはアンテナコイル４に流れる電流を用いて、キャンセルアンテナ８に電力を供給する。アンテナコイル４と給電部６とキャンセルアンテナ８とは、アンテナコイル４と給電部６との距離が、アンテナコイル４とキャンセルアンテナ８との距離よりも短い状態で配置されている。 As described above, the antenna coil 4 is a coil configured by circling the conductor wire 40, and a magnetic field is interposed between the power supply circuit (power supply side resonance circuit 25) and the power reception circuit (power reception side resonance circuit 35). To transmit power. The cancel antenna 8 is arranged away from the antenna coil 4 and transmits a cancel wave corresponding to the frequency of the noisy electromagnetic wave and having an opposite phase to the phase of the noisy electromagnetic wave. The frequency of the noise electromagnetic wave may be, for example, the frequency of the fundamental wave component of the transmission wave that is an electromagnetic wave corresponding to a magnetic field formed for power transmission. In this case, the phase of the cancellation wave is opposite to the phase of the transmission wave as a noisy electromagnetic wave (an antiphase state). Note that the reverse phase state refers to a state in which the phase difference between the phase of the noisy electromagnetic wave and the phase of the cancellation wave is less than 180 ° ± 90 ° (90 ° <phase difference <270 °). The power supply unit 6 supplies power to the cancel antenna 8 using a current generated by electromagnetic coupling with a magnetic field formed for power transmission or using a current flowing through the antenna coil 4. The antenna coil 4, the power feeding unit 6, and the cancel antenna 8 are arranged such that the distance between the antenna coil 4 and the power feed unit 6 is shorter than the distance between the antenna coil 4 and the cancel antenna 8.

尚、図３に示すように、好ましくは、キャンセルアンテナ８と給電部６との間には、ノイズ性電磁波の位相に対してキャンセル波の位相を異ならせるための移相器７ｓ（位相調整回路）が備えられている。但し、給電部６において取得された電磁波の位相が、ノイズ性電磁波の位相に対して逆相状態であり、そのままの状態でキャンセルアンテナ８から送信可能であるような場合には、必ずしも、移相器７ｓのような位相調整回路を備えること無く構成されていてもよい。尚、本実施形態では、給電部６は、導体線を周回させて構成される給電用コイルである。図３に示す給電用コイルは、電力伝送のために形成される磁界と電磁的に結合するように設けられており、当該磁界との電磁的結合によって電流を生成する。 As shown in FIG. 3, it is preferable that a phase shifter 7s (phase adjustment circuit) is provided between the cancel antenna 8 and the power feeding unit 6 to make the cancel wave phase different from the phase of the noisy electromagnetic wave. ) Is provided. However, in the case where the phase of the electromagnetic wave acquired in the power feeding unit 6 is in a phase opposite to the phase of the noisy electromagnetic wave and can be transmitted from the cancel antenna 8 as it is, the phase shift is not necessarily performed. It may be configured without a phase adjustment circuit such as the device 7s. In the present embodiment, the power feeding unit 6 is a power feeding coil that is configured by rotating a conductor wire. The power supply coil shown in FIG. 3 is provided so as to be electromagnetically coupled to a magnetic field formed for power transmission, and generates a current by electromagnetic coupling with the magnetic field.

また、キャンセルアンテナ８と給電部６との間には、図４に示すように、移相器７ｓの他に種々の回路を加えたキャンセル波生成回路７が備えられていてもよい。ここでは、キャンセル波生成回路７として、バンドパスフィルタ７ｆ（ＢＰＦ）と、移相器７ｓと、ゲイン調整器７ｇと、整合器７ｍとを備えた形態を例示している。バンドパスフィルタ７ｆは、給電部６によって取得された信号から、キャンセル波に対応する帯域の信号を取り出すフィルタである。バンドパスフィルタ７ｆを通過した信号は、移相器７ｓによってキャンセル波の位相に調整され、ゲイン調整器７ｇによって必要な振幅に調整される。最後に、整合器７ｍにおいてキャンセルアンテナ８とのインピーダンス整合が行われ、キャンセル波はキャンセルアンテナ８を介して送信（放射）される。 Further, as shown in FIG. 4, a cancel wave generation circuit 7 in which various circuits are added in addition to the phase shifter 7s may be provided between the cancel antenna 8 and the power feeding unit 6. Here, an example in which the cancel wave generation circuit 7 includes a band pass filter 7f (BPF), a phase shifter 7s, a gain adjuster 7g, and a matching unit 7m is illustrated. The band pass filter 7 f is a filter that extracts a signal in a band corresponding to the cancel wave from the signal acquired by the power supply unit 6. The signal that has passed through the bandpass filter 7f is adjusted to the phase of the cancel wave by the phase shifter 7s, and adjusted to the required amplitude by the gain adjuster 7g. Finally, impedance matching with the cancellation antenna 8 is performed in the matching unit 7m, and the cancellation wave is transmitted (radiated) via the cancellation antenna 8.

ところで、本実施形態において、給電回路から受電回路へワイヤレス給電を行う電力伝送用のアンテナコイルユニット１０を構成するアンテナコイル４（主アンテナコイル）は、図５に模式的に示すように、放射状に配置された複数のアーム７２を有するアンテナフレーム７０に導体線４０が扁平渦巻き状に巻き回されたコイル４１を中核として構成されている。アンテナフレーム７０は、誘電正接（tanδ）が低く、低誘電率の素材、例えばポリプロピレン、ポリカーボネイト、ポリエチレンなどによって構成されている。アンテナフレーム７０は、アーム７２の放射方向に沿った放射面に対して一方側である伝送面Ｐ１と、伝送面Ｐ１とは反対側である反伝送面Ｐ２とを有している。本実施形態では、２つのアーム７２ごとに、伝送面Ｐ１の側と反伝送面Ｐ２の側とを交互に通るように、導体線４０が巻き回される。 By the way, in this embodiment, the antenna coil 4 (main antenna coil) which comprises the antenna coil unit 10 for electric power transmission which performs wireless electric power feeding from a power feeding circuit to a power receiving circuit is radial, as typically shown in FIG. A coil 41 in which a conductor wire 40 is wound in a flat spiral shape around an antenna frame 70 having a plurality of arms 72 arranged is configured as a core. The antenna frame 70 is made of a material having a low dielectric loss tangent (tan δ) and a low dielectric constant, such as polypropylene, polycarbonate, polyethylene, or the like. The antenna frame 70 has a transmission surface P1 on one side with respect to the radiation surface along the radiation direction of the arm 72, and an anti-transmission surface P2 on the opposite side to the transmission surface P1. In the present embodiment, the conductor wire 40 is wound so that the two arms 72 pass alternately on the transmission surface P1 side and the non-transmission surface P2 side.

また、アンテナコイル４は、反伝送面Ｐ２においてアンテナフレーム７０の放射面に沿って配置されたシールド部材７８を備えて構成されている。このシールド部材７８は、磁性体により構成されており、コイル４１の放射面に直交する方向に沿って、反伝送面Ｐ２の側に放射される電磁波を遮蔽又は減衰させる。組み立て時の公差や、電磁波の漏れも考慮すると、このシールド部材７８は、コイル４１の放射面に直交する方向から見たコイル４１の外形（巻き回された導体線４０の最も外側に位置する導体線４０により形成される形状）の径の少なくとも１倍、好ましくは１倍よりも大きな径を有しているとよい。 The antenna coil 4 includes a shield member 78 arranged along the radiation surface of the antenna frame 70 on the non-transmission surface P2. The shield member 78 is made of a magnetic material, and shields or attenuates electromagnetic waves radiated to the side opposite to the transmission surface P2 along a direction orthogonal to the radiation surface of the coil 41. In consideration of tolerance at the time of assembly and leakage of electromagnetic waves, the shield member 78 is an outer shape of the coil 41 as viewed from a direction orthogonal to the radiation surface of the coil 41 (the conductor located on the outermost side of the wound conductor wire 40). The diameter of the shape formed by the wire 40 is preferably at least 1 time, preferably larger than 1 time.

図５に示すように、本実施形態では、長軸側におけるコイル４１の外径は“ｄ１×２”であり、シールド部材７８の径は“ｄ３×２”である。また、短軸側におけるコイル４１の外径は“ｄ２×２”であり、シールド部材７８の径は“ｄ４×２”である。発明者らによる実験等によると、コイル４１の外径に対するシールド部材７８の径の割合（ｄ３／ｄ１、ｄ４／ｄ２）が“１．２”程度で、コイル４１のインダクタンス及びＥＳＲ（等価直列抵抗）の電気的特性の変化が少なくなり、“１．５”程度でほぼ安定する。つまり、電気的特性の安定性の観点からは、コイル４１の外径に対するシールド部材７８の径の割合は、少なくとも“１．２”程度を満足することが好ましく、不必要な大規模化を抑制する観点からは、この割合は大きくても“１．５”程度であることが好ましい。 As shown in FIG. 5, in this embodiment, the outer diameter of the coil 41 on the long axis side is “d1 × 2”, and the diameter of the shield member 78 is “d3 × 2”. Further, the outer diameter of the coil 41 on the short axis side is “d2 × 2”, and the diameter of the shield member 78 is “d4 × 2”. According to experiments by the inventors, the ratio of the diameter of the shield member 78 to the outer diameter of the coil 41 (d3 / d1, d4 / d2) is about “1.2”, and the inductance and ESR (equivalent series resistance) of the coil 41 are ) Changes in electrical characteristics, and is almost stable at about “1.5”. That is, from the viewpoint of the stability of the electrical characteristics, it is preferable that the ratio of the diameter of the shield member 78 to the outer diameter of the coil 41 satisfies at least about “1.2” and suppresses unnecessary enlargement. From this point of view, this ratio is preferably about “1.5” at most.

このように、アンテナコイル４の近傍においては、コイル４１の放射面に直交する方向に沿って、反伝送面Ｐ２の側に放射される電磁波が抑制される。しかし、アンテナコイル４から離間した場所における電磁波（ノイズ性電磁波）の抑制は充分とはいえない。そこで、本実施形態では、上述したように、さらにキャンセルアンテナ８と給電部６とを備えてアンテナコイルユニット１０が構成されている。 As described above, in the vicinity of the antenna coil 4, electromagnetic waves radiated toward the non-transmission surface P <b> 2 along the direction orthogonal to the radiation surface of the coil 41 are suppressed. However, it cannot be said that suppression of electromagnetic waves (noise electromagnetic waves) at a location separated from the antenna coil 4 is sufficient. Therefore, in the present embodiment, as described above, the antenna coil unit 10 is configured by further including the cancel antenna 8 and the power feeding unit 6.

図６は、アンテナコイル４からの距離とノイズ性電磁波（ノイズＮ）の強さとの関係、並びにノイズ性の電磁波を相殺するようにキャンセル波を送信した際の伝送効率への影響を示している。横軸は、アンテナコイル４の中心（例えば導体線４０を巻き回す軸）からの距離であり、給電部６はアンテナコイル４からの距離が“Ｄ１”の位置に配置され、キャンセルアンテナ８はアンテナコイル４からの距離が“Ｄ２”の位置に配置されていることを示している。つまり、給電部６はアンテナコイル４の近傍（Ｄ１）で電力を調達し、キャンセルアンテナ８は遠方（Ｄ２）でキャンセル波を送信する。換言すれば、強い磁界が存在するアンテナコイル４に近い場所で、キャンセル波を放射するための電力が調達され、磁界を弱くしたい場所、つまりアンテナコイル４から遠い場所でキャンセル波が放射される。 FIG. 6 shows the relationship between the distance from the antenna coil 4 and the strength of the noisy electromagnetic wave (noise N), and the influence on the transmission efficiency when a cancel wave is transmitted so as to cancel out the noisy electromagnetic wave. . The horizontal axis is the distance from the center of the antenna coil 4 (for example, the axis around which the conductor wire 40 is wound), the power feeding unit 6 is disposed at the position “D1” from the antenna coil 4, and the cancel antenna 8 is the antenna. It shows that the distance from the coil 4 is arranged at the position “D2”. That is, the power feeding unit 6 procures power near the antenna coil 4 (D1), and the cancel antenna 8 transmits a cancel wave far away (D2). In other words, electric power for radiating a cancellation wave is procured at a location near the antenna coil 4 where a strong magnetic field exists, and a cancellation wave is radiated at a location where it is desired to weaken the magnetic field, that is, a location far from the antenna coil 4.

図６に示すように、ノイズＮの電力はアンテナコイル４に近いほど大きく、アンテナコイル４から離間するに従って小さくなる。ノイズＮをキャンセルするためには、キャンセル波を送信する位置がアンテナコイル４に近いほど大きい電力（キャンセル電力Ｐ）が必要であり、アンテナコイル４から離間するに従って小さい電力で足りるようになる。例えば、アンテナコイル４の近傍、例えばアンテナコイル４からの距離が“Ｄ１”の位置と、“Ｄ２”の位置とを比較すれば、“Ｄ１”の方が“Ｄ２”に比べて磁界が強く、ノイズＮも大きいためにキャンセル波の電力（キャンセル電力Ｐ）もより大きくする必要がある。図６に示すように、キャンセル電力Ｐは、“Ｄ２”の位置における“Ｐ２”よりも、“Ｄ１”の位置における“Ｐ１”の方が大きい。 As shown in FIG. 6, the power of the noise N increases as the distance from the antenna coil 4 increases, and decreases as the distance from the antenna coil 4 increases. In order to cancel the noise N, the closer the position where the cancel wave is transmitted, the closer to the antenna coil 4, the larger the power (cancellation power P) is required. For example, if the position near the antenna coil 4, for example, the distance from the antenna coil 4, “D1” is compared with the position “D2”, “D1” has a stronger magnetic field than “D2”. Since the noise N is also large, it is necessary to increase the power of the cancellation wave (cancellation power P). As shown in FIG. 6, the cancellation power P is larger at “P1” at the position “D1” than at “P2” at the position “D2”.

キャンセル電力Ｐが大きくなると、アンテナコイル４を介した電力伝送のための磁界も弱められてしまうため、伝送効率を低下させる。従って、キャンセル波の放射は、伝送効率の低下が大きい領域“Ｒ１”ではなく、伝送効率の低下が比較的少ない領域“Ｒ２”において実施されることが好ましい。本実施形態のように、給電部６はアンテナコイル４の近傍（領域“Ｒ１”の範囲の位置“Ｄ１”）で電力を調達し、キャンセルアンテナ８は遠方（領域“Ｒ２”の範囲の位置“Ｄ２”）でキャンセル波を送信することによって、伝送効率への影響を抑制しつつ、ノイズＮを抑制することができる。 When the cancel power P is increased, the magnetic field for power transmission through the antenna coil 4 is also weakened, so that transmission efficiency is lowered. Therefore, the cancellation wave is preferably emitted not in the region “R1” where the decrease in transmission efficiency is large but in the region “R2” where the decrease in transmission efficiency is relatively small. As in the present embodiment, the power feeding unit 6 procures power in the vicinity of the antenna coil 4 (position “D1” in the range of the region “R1”), and the cancel antenna 8 is far away (position “in the range of the region“ R2 ”“ By transmitting a cancel wave at D2 ″), it is possible to suppress the noise N while suppressing the influence on the transmission efficiency.

例えば、“Ｄ１”の位置に給電部６（給電用コイル）とキャンセルアンテナ８とを兼ねたパッシブ型のキャンセルコイルを配置した場合、ノイズＮを抑制するために必要なキャンセル電力Ｐを確保すると共に、ノイズＮのキャンセル効果も充分に得られる。しかし、図６に示すように伝送効率への影響も大きく、伝送効率を大きく劣化させる。また、アンテナコイル４から離れた場所（例えば、領域“Ｒ２”の範囲など）にキャンセルコイルを配置した場合には、得られるキャンセル電力Ｐも小さくなるので、キャンセルコイルによるノイズ抑制効果が得られにくい。また、“Ｄ１”よりもアンテナコイル４に近い領域では、キャンセルコイルがリピータコイルとして作用した場合に、却ってノイズが増加する可能性もある。 For example, in the case where a passive type canceling coil serving as both the power feeding unit 6 (power feeding coil) and the canceling antenna 8 is arranged at the position “D1”, the canceling power P necessary for suppressing the noise N is secured. The effect of canceling noise N can be sufficiently obtained. However, as shown in FIG. 6, the influence on the transmission efficiency is large, and the transmission efficiency is greatly deteriorated. Further, when the cancel coil is arranged at a location away from the antenna coil 4 (for example, the range of the region “R2”), the cancel power P obtained is small, so that it is difficult to obtain a noise suppression effect by the cancel coil. . Further, in a region closer to the antenna coil 4 than “D1”, when the cancel coil acts as a repeater coil, noise may increase.

本実施形態のように、キャンセルアンテナ８と給電部６とを別々に備えてアンテナコイルユニット１０が構成されていると、パッシブ型のキャンセルコイルを利用した場合に比べて、伝送効率への影響を抑制しつつ、ノイズＮを抑制することができる。また、本実施形態では、キャンセルアンテナ８の配置位置の自由度も増すため、経年変化が生じた際の調整や給電施設の特性に応じた調整などへの対応も容易である。 If the antenna coil unit 10 is configured by separately providing the cancel antenna 8 and the power feeding unit 6 as in the present embodiment, the effect on the transmission efficiency is less than when a passive cancel coil is used. Noise N can be suppressed while suppressing. In this embodiment, since the degree of freedom of the arrangement position of the cancel antenna 8 is also increased, it is easy to cope with adjustment when a secular change occurs or adjustment according to the characteristics of the power feeding facility.

ところで、上記説明においては、給電部６が、導体線を周回させて構成される給電用コイルである場合を例示したが、給電部６は、種々の形態を採ることができる。以下、図７〜図１２に、給電部６の種々の形態を、給電用コイルも含めて例示する。 By the way, in the said description, although the case where the electric power feeding part 6 was a coil for electric power feeding comprised around a conductor wire was illustrated, the electric power feeding part 6 can take a various form. Hereinafter, various forms of the power feeding unit 6 including the power feeding coil are illustrated in FIGS.

図７〜図９は、電力伝送のために形成される磁界との電磁的結合により生成される電流を用いて、具体的には、導体線を周回させて構成される給電用コイルにより電力を取得する種々の形態を例示している。図７は、フェライトコアに導体線が巻き回されて構成されたコア付きコイル６ａにより給電用コイルが構成される例を示している。図８は、フェライトコアのようなコアを備えず、導体線のみで構成された空芯コイル６ｂにより給電用コイルが構成される例を示している。図７及び図８は、導体線が１周を超えて螺旋状に巻き回されてコイルが構成されている例を示しているが、図９に示すように、導体線の巻き数が１周以下の形態、例えば誘導ケーブル６ｃによって給電用コイルが構成されてもよい。 FIGS. 7 to 9 show that power is generated by a power supply coil that is formed by circulating a conductor wire by using a current generated by electromagnetic coupling with a magnetic field formed for power transmission. The various forms to acquire are illustrated. FIG. 7 shows an example in which a power feeding coil is configured by a cored coil 6a configured by winding a conductor wire around a ferrite core. FIG. 8 shows an example in which a power feeding coil is constituted by an air-core coil 6b which is not provided with a core such as a ferrite core and is constituted only by a conductor wire. 7 and 8 show an example in which the conductor wire is wound spirally over one turn to form a coil, but as shown in FIG. 9, the number of turns of the conductor wire is one turn. The feeding coil may be configured by the following form, for example, the induction cable 6c.

図１０は、アンテナコイル４に流れる電流を用いて、具体的には、アンテナコイル４に流れる電流によって生じる磁界との電磁的結合により生成される電流を用いて、電力を取得する形態を例示している。ここでは、図１０に示すように、導体線をアンテナコイル４の導体線４０に巻き付け、アンテナコイル４の導体線４０を一次導体とした二次導体６ｄにより給電部６が構成される例を示している。このような給電部６は、例えば、ＣＴ（Current Transformer）によって構成されてもよい。 FIG. 10 illustrates a mode in which power is acquired using a current flowing through the antenna coil 4, specifically, a current generated by electromagnetic coupling with a magnetic field generated by the current flowing through the antenna coil 4. ing. Here, as shown in FIG. 10, an example is shown in which a power supply unit 6 is configured by a secondary conductor 6d in which a conductor wire is wound around a conductor wire 40 of an antenna coil 4 and the conductor wire 40 of the antenna coil 4 is a primary conductor. ing. Such a power feeding unit 6 may be configured by, for example, a CT (Current Transformer).

図１１及び図１２は、アンテナコイル４に流れる電流、或いはアンテナコイル４につながる導体線に流れる電流を用いて、電力を取得する形態を例示している。図１１は、トランス６ｅを用いて給電部６を構成する形態を例示している。このようなトランス６ｅを用いる給電部６は、例えばＰＴ（Potential Transformer）によって構成することができる。図１２は、インバータ９２や整流回路３２、ドライバ回路２２とアンテナコイル４とを接続する配線から直接、電力を取得する形態を例示している。例えば、アンテナコイル４に接続される配線上に、抵抗器やインダクタやコンデンサなどの受動素子を直列に接続した受動回路６ｆの両端から電流を取り出してもよい。 FIG. 11 and FIG. 12 illustrate a mode in which power is acquired using a current flowing through the antenna coil 4 or a current flowing through a conductor wire connected to the antenna coil 4. FIG. 11 illustrates a configuration in which the power feeding unit 6 is configured using a transformer 6e. The power feeding unit 6 using such a transformer 6e can be configured by, for example, PT (Potential Transformer). FIG. 12 illustrates a mode in which power is acquired directly from the wiring connecting the inverter 92, the rectifier circuit 32, the driver circuit 22, and the antenna coil 4. For example, the current may be taken out from both ends of a passive circuit 6f in which passive elements such as resistors, inductors and capacitors are connected in series on the wiring connected to the antenna coil 4.

また、移相器７ｓ（位相調整回路）を含むキャンセル波生成回路７も種々の形態を採ることができる。ここでは、図１３及び図１４に、その構成例を示す。移相器７ｓは、複素インピーダンスを有するインダクタやコンデンサを含む受動素子を用いて構成することができる。図１３に例示するように、複数のインダクタと複数のコンデンサにより形成される回路により移相器７ｓを構成することができる。また、図１４に示すように、抵抗器を直列にコンデンサを並列に、交互に接続して形成されるはしご形回路により移相器７ｓが構成され、当該移相器の出力を、ゲイン調整器７ｇ及び整合器７ｍとして機能する演算増幅器に入力することによってキャンセル波生成回路７を構成することができる。尚、演算増幅器の他、ＦＥＴなどの能動素子を中核とした回路を利用して、キャンセル波生成回路７を構成することもできる。 Also, the cancellation wave generation circuit 7 including the phase shifter 7s (phase adjustment circuit) can take various forms. Here, FIG. 13 and FIG. 14 show configuration examples thereof. The phase shifter 7s can be configured using a passive element including an inductor or a capacitor having a complex impedance. As illustrated in FIG. 13, the phase shifter 7 s can be configured by a circuit formed by a plurality of inductors and a plurality of capacitors. Further, as shown in FIG. 14, a phase shifter 7s is constituted by a ladder circuit formed by alternately connecting resistors in series and capacitors in parallel, and the output of the phase shifter is converted into a gain adjuster. The cancel wave generation circuit 7 can be configured by inputting the signal to the operational amplifier functioning as 7g and the matching unit 7m. In addition to the operational amplifier, the cancel wave generating circuit 7 can be configured by using a circuit having an active element such as an FET as a core.

また、図３、図４、図６等においては、キャンセルアンテナ８をコイル型のアンテナとして例示したが、キャンセルアンテナ８も、図１５〜図２０に例示するように、種々の形態を採ることができる。図１５〜図１７は、ループ型のアンテナによって、キャンセルアンテナ８が構成される例を示している。図１５及び図１６は、コイルとコンデンサとによるＬＣ共振回路によってキャンセルアンテナ８を構成する例を示している。図１５は、ＬＣ直列共振回路８ａによりキャンセルアンテナ８が構成される例を示しており、図１６は、ＬＣ並列共振回路８ｂによりキャンセルアンテナ８が構成される例を示している。図１７は、コイルのみによるループアンテナ８ｃによりキャンセルアンテナ８が構成される例を示している。 Further, in FIGS. 3, 4, 6, and the like, the cancel antenna 8 is exemplified as a coil antenna, but the cancel antenna 8 may take various forms as illustrated in FIGS. 15 to 20. it can. 15 to 17 show examples in which the cancel antenna 8 is configured by a loop antenna. 15 and 16 show an example in which the cancel antenna 8 is configured by an LC resonance circuit including a coil and a capacitor. FIG. 15 shows an example in which the cancel antenna 8 is configured by the LC series resonant circuit 8a, and FIG. 16 shows an example in which the cancel antenna 8 is configured by the LC parallel resonant circuit 8b. FIG. 17 shows an example in which the cancel antenna 8 is configured by a loop antenna 8c using only a coil.

図１８〜図２０は、開放型のアンテナによってキャンセルアンテナ８が構成される形態を例示している。図１８は、ダイポールアンテナ８ｄによりキャンセルアンテナ８が構成される例を示している。ダイポールアンテナ８ｄは、送受信する電磁波の波長に応じてその長さが定まる。このため、キャンセル波が低周波数の場合にはアンテナ長が長くなり、設置が容易ではなくなる場合がある。この場合には、図１９に示すように、アンテナエレメントを螺旋状に巻いたコイル状アンテナ８ｅによりキャンセルアンテナ８を構成したり、図２０に示すように、アンテナエレメントを折り曲げてＬ型アンテナ８ｆを構成したりしてもよい。 18 to 20 illustrate an example in which the cancel antenna 8 is configured by an open antenna. FIG. 18 shows an example in which the cancel antenna 8 is configured by the dipole antenna 8d. The length of the dipole antenna 8d is determined according to the wavelength of electromagnetic waves to be transmitted and received. For this reason, when the cancellation wave has a low frequency, the antenna length becomes long, and installation may not be easy. In this case, as shown in FIG. 19, a cancel antenna 8 is configured by a coiled antenna 8e in which an antenna element is spirally wound, or an L-shaped antenna 8f is formed by bending the antenna element as shown in FIG. Or may be configured.

図２１〜図２３には、アンテナコイルユニットを車両９や給電施設に配置する例を示している。上述したように、キャンセルアンテナ８は、アンテナコイル４から離れた位置において、電力伝送に必要な空間以外の空間へ漏洩してノイズとなる電磁波を抑制するためのキャンセル波を送信する。このようなノイズとなる電磁波は、電力伝送に必要な空間の周囲に広がっているから、アンテナコイル４の周囲に存在する。従って、キャンセルアンテナ８は、アンテナコイル４の周囲に複数個、備えられていると好適である。 21 to 23 show an example in which the antenna coil unit is arranged in the vehicle 9 or the power feeding facility. As described above, the cancel antenna 8 transmits a cancel wave for suppressing electromagnetic waves that leak into a space other than the space necessary for power transmission and become noise at a position away from the antenna coil 4. The electromagnetic wave that becomes such noise spreads around the space necessary for power transmission and therefore exists around the antenna coil 4. Therefore, it is preferable that a plurality of cancel antennas 8 are provided around the antenna coil 4.

図２１では、複数個のキャンセルアンテナ８が、アンテナコイル４の周囲に分散して配置されている例を示している。例えば、車両９の水平方向の重心位置に、受電システム３のアンテナコイル４が設置され、車両９の前後それぞれのバンパーの角部に、キャンセルアンテナ８が配置されると好適である。或いは、給電施設における車両の駐車枠Ｗの中央部に給電システム２のアンテナコイル４が設置され、その周囲の均等位置にキャンセルアンテナ８が配置されると好適である。キャンセルアンテナ８は、受電システム３と給電システム２の何れか一方に設置されても良いし、双方に設置されてもよい。 FIG. 21 shows an example in which a plurality of cancel antennas 8 are distributed around the antenna coil 4. For example, it is preferable that the antenna coil 4 of the power receiving system 3 is installed at the position of the center of gravity in the horizontal direction of the vehicle 9, and the cancel antenna 8 is arranged at each corner of the bumper before and after the vehicle 9. Alternatively, it is preferable that the antenna coil 4 of the power feeding system 2 is installed at the center of the parking frame W of the vehicle in the power feeding facility, and the cancel antenna 8 is disposed at an equivalent position around the antenna coil 4. The cancel antenna 8 may be installed in one of the power receiving system 3 and the power feeding system 2, or may be installed in both.

図２２は、車両９にダイポールアンテナによるキャンセルアンテナ８（８ｄ）を搭載する例を示している。ダイポールアンテナは、構造的にある程度の長さが必要であるため、車両９に搭載される場合には、バンパー部の車幅方向の長さを利用して、図２２に示すように、車幅方向に延伸するように設置されると好適である。また、給電施設（ここでは駐車枠Ｗの中）に設置される場合には、図２３に示すように、駐車枠Ｗに駐車される車両９の幅方向の長さを利用して設置されると好適である。当然ながら、この例に限定されることなく、駐車枠Ｗに駐車される車両９の前後方向の長さを利用して設置されてもよい。 FIG. 22 shows an example in which a cancel antenna 8 (8d) using a dipole antenna is mounted on the vehicle 9. Since the dipole antenna needs a certain length in terms of structure, when it is mounted on the vehicle 9, as shown in FIG. It is preferable to be installed so as to extend in the direction. Further, when installed in a power supply facility (in this case, in the parking frame W), as shown in FIG. 23, it is installed using the length in the width direction of the vehicle 9 parked in the parking frame W. It is preferable. Of course, the present invention is not limited to this example, and the vehicle 9 may be installed using the length in the front-rear direction of the vehicle 9 parked in the parking frame W.

〔その他の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。 [Other Embodiments]
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. Note that the configuration of each embodiment described below is not limited to being applied independently, and can be applied in combination with the configuration of other embodiments as long as no contradiction arises.

（１）上記においては、電磁界共振結合（磁界共鳴）を利用して、車両に対してワイヤレス給電を行うワイヤレス給電システム１（電力伝送システム）を例として説明した。しかし、伝送方式はこの方式に限らず、例えば電磁誘導方式であってもよい。 (1) In the above description, the wireless power feeding system 1 (power transmission system) that performs wireless power feeding to the vehicle using electromagnetic resonance coupling (magnetic field resonance) has been described as an example. However, the transmission method is not limited to this method, and may be an electromagnetic induction method, for example.

（２）上記においては、アンテナコイル４がスパイダーコイルなどの扁平な形状である場合を例示した。キャンセルアンテナ８も、そのような扁平な形状のコイルを利用することができる。即ち、アンテナコイル４及びキャンセルアンテナ８が、旋回軸を中心として導体線が周回し、旋回軸に沿った方向に扁平に構成されたコイルであってもよい（第１旋回軸：アンテナコイル４の旋回軸、第２旋回軸：キャンセルアンテナ８の旋回軸）。ここで、旋回軸に直交し、扁平に周回する導体線に平行する面であって、電磁波を放射する（伝送する）側の面を旋回面とする（第１旋回面：アンテナコイル４の旋回面、第２旋回面：キャンセルアンテナ８の旋回面）。この際、アンテナコイル４の旋回面（伝送面Ｐ１に相当する）と、キャンセルアンテナ８の旋回面とが１つの平面に沿って存在すると、さらには、同一の平面上に存在すると好適である。アンテナコイル４とキャンセルアンテナ８とを含むアンテナコイルユニット１０の厚みを薄くすることができ、アンテナコイルユニット１０の小型化が実現できる。また、キャンセル波の放射方向も容易且つ適切に設定することができる。 (2) In the above, the case where the antenna coil 4 has a flat shape such as a spider coil is illustrated. The cancel antenna 8 can also use such a flat coil. That is, the antenna coil 4 and the cancel antenna 8 may be coils in which the conductor wire circulates around the turning axis and is flat in the direction along the turning axis (first turning axis: the antenna coil 4 of the antenna coil 4). Swivel axis, second swivel axis: swivel axis of cancel antenna 8). Here, the surface that is orthogonal to the pivot axis and is parallel to the conductor wire that circulates flatly and that radiates (transmits) electromagnetic waves is defined as the pivot surface (first pivot plane: pivot of the antenna coil 4). Plane, second turning surface: turning surface of the cancel antenna 8). At this time, it is preferable that the turning surface of the antenna coil 4 (corresponding to the transmission surface P1) and the turning surface of the cancel antenna 8 exist along one plane, and moreover, exist on the same plane. The thickness of the antenna coil unit 10 including the antenna coil 4 and the cancel antenna 8 can be reduced, and the antenna coil unit 10 can be downsized. Also, the radiation direction of the cancellation wave can be set easily and appropriately.

（３）上記においては、アンテナコイル４がスパイダーコイルなどの扁平な形状である場合を例示したが、円筒バネ型（ボビン型）のコイルであってもよい。 (3) In the above description, the antenna coil 4 is exemplified as a flat shape such as a spider coil, but may be a cylindrical spring type (bobbin type) coil.

（４）上記においては、ノイズ性電磁波の周波数が、電力伝送のために形成される磁界に対応する電磁波である伝送波の基本波成分の周波数である場合を例示した。しかし、ノイズ性電磁波の周波数は伝送波の基本波成分に限らず、高調波成分である場合もある。従って、キャンセル波の周波数は、基本波成分に限らず、基本波の高調波成分の周波数であってもよい。 (4) In the above, the case where the frequency of the noisy electromagnetic wave is the frequency of the fundamental wave component of the transmission wave that is an electromagnetic wave corresponding to the magnetic field formed for power transmission is illustrated. However, the frequency of the noisy electromagnetic wave is not limited to the fundamental wave component of the transmission wave, but may be a harmonic component. Therefore, the frequency of the cancellation wave is not limited to the fundamental wave component, and may be the frequency of the harmonic component of the fundamental wave.

（５）上記においては、車両に対してワイヤレス給電を行うワイヤレス給電システム１（電力伝送システム）を例として説明した。しかし、ワイヤレス給電システム１は、携帯電話機や個人情報端末（ＰＤＡ）などに給電する用途に適用することもできる。 (5) In the above, the wireless power feeding system 1 (power transmission system) that performs wireless power feeding to the vehicle has been described as an example. However, the wireless power supply system 1 can also be applied to applications such as supplying power to a mobile phone or a personal information terminal (PDA).

本発明は、給電回路から受電回路へワイヤレス給電を行う給電装置用のアンテナコイルユニットに利用することができる。 The present invention can be used in an antenna coil unit for a power feeding device that performs wireless power feeding from a power feeding circuit to a power receiving circuit.

１：ワイヤレス給電システム（給電装置）
２：給電システム（給電回路）
３：受電システム（受電回路）
４：アンテナコイル（主アンテナコイル）
５：共振回路
６：給電部
７ｓ：移相器（位相調整回路）
８：キャンセルアンテナ
８ｄ：ダイポールアンテナ（開放型アンテナ）
８ｅ：コイル状アンテナ（開放型アンテナ）
８ｆ：Ｌ型アンテナ（開放型アンテナ）
１０：アンテナコイルユニット
４０：導体線 1: Wireless power supply system (power supply device)
2: Power supply system (power supply circuit)
3: Power receiving system (power receiving circuit)
4: Antenna coil (main antenna coil)
5: Resonant circuit 6: Power feeding unit 7s: Phase shifter (phase adjustment circuit)
8: Cancel antenna 8d: Dipole antenna (open antenna)
8e: Coiled antenna (open antenna)
8f: L-shaped antenna (open antenna)
10: Antenna coil unit 40: Conductor wire

Claims

An antenna coil unit for a power feeding device that performs wireless power feeding from a power feeding circuit to a power receiving circuit,
A main antenna coil configured to circulate a conductor wire and transmit power via a magnetic field between the power feeding circuit and the power receiving circuit;
A cancellation wave that is disposed away from the main antenna coil, corresponds to the frequency of a noisy electromagnetic wave that is an electromagnetic wave corresponding to the magnetic field, and has a phase opposite to the phase of the noisy electromagnetic wave. With cancel antenna to send,
Using a current generated by electromagnetic coupling with the magnetic field, or using a current flowing through the main antenna coil, and a power feeding unit that supplies power to the cancellation antenna,
An antenna coil unit in which a distance between the main antenna coil and the power feeding unit is shorter than a distance between the main antenna coil and the cancel antenna.

2. The antenna coil unit according to claim 1, wherein a phase adjustment circuit for making a phase of the cancel wave different from a phase of the noisy electromagnetic wave is connected between the cancel antenna and the power feeding unit.

The power feeding unit includes a power feeding coil configured by circling a conductor wire,
The antenna coil unit according to claim 1 or 2, wherein the power supply coil is provided so as to be electromagnetically coupled to the magnetic field or to be electromagnetically coupled to a magnetic field generated by a current flowing through the main antenna coil.

The antenna coil unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the cancel antenna is an open antenna.

The antenna coil unit according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the cancellation antennas are distributed around the main antenna coil.

The main antenna coil is a coil in which a conductor wire circulates around a first turning axis and is flattened in a direction along the first turning axis.
The cancel antenna is a coil having a conductor wire that circulates around the second turning axis and is flat in a direction along the second turning axis.
The cancel antenna parallel to the first swivel plane of the main antenna coil that is orthogonal to the first swivel axis and parallel to the conductor wire that circulates flatly and to the conductor wire that is orthogonal to the second swivel axis and circulates flatly The antenna coil unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the second swivel plane is present along one plane.