JP2017070119A - Power transmission or power reception coil, wireless power transmission device using the same and rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線給電技術に関し、例えば、携帯端末などの小型携帯機器のバッテリに非接触により充電を行う無線充電や回転体などへの無線給電、さらに、無線給電中にデータ伝送を行う技術に関する。 The present invention relates to a wireless power feeding technology, for example, a wireless charging for charging a battery of a small portable device such as a portable terminal in a non-contact manner, a wireless power feeding to a rotating body, and a technology for performing data transmission during the wireless power feeding. .
携帯端末などの携帯機器などでは小型、薄型化が進んだ反面、充電の時のコネクタ接続が煩わしい状況にあり、無線給電による充電の要求が高まっている。 While portable devices such as portable terminals have been reduced in size and thickness, connector connection at the time of charging is troublesome, and the demand for charging by wireless power feeding is increasing.
無線給電においては、マイクロ波などの電波を用いるものや磁界結合を用いた電磁誘導方式などが検討されている。マイクロ波は伝送距離に優れるものの伝送効率が悪く実用化には至っていない。これに対し、電磁誘導方式は伝送距離が数ｃｍ程度であるが送受電に用いられるコイルの伝送効率は９０％程度の高い効率が得られていることから、無線充電には磁界結合による伝送が主流になると考えられる。 In wireless power feeding, devices using radio waves such as microwaves, electromagnetic induction methods using magnetic field coupling, and the like are being studied. Although microwaves have excellent transmission distance, transmission efficiency is poor and has not been put into practical use. In contrast, the electromagnetic induction method has a transmission distance of about several centimeters, but the transmission efficiency of the coil used for power transmission and reception is as high as about 90%. It will be mainstream.
また、電動機などの回転体では、故障予知などを目的に、シャフトにひずみゲージや加速度センサを実装して計測データを取得する回転体センシングの要求が高まっている。回転体センシングでは回転するセンサに対して電力供給とセンサデータの取得を行う必要がある。上記要求に対し、スリップリングなどの機械的接点を有する方式は、接点摩耗や接触状態により発生するノイズの影響があるため、無線による給電とデータ伝送を行うことが望ましい。 In addition, in a rotating body such as an electric motor, there is an increasing demand for rotating body sensing that acquires measurement data by mounting a strain gauge or an acceleration sensor on a shaft for the purpose of predicting a failure. In rotating body sensing, it is necessary to supply power and acquire sensor data for a rotating sensor. In response to the above requirements, a system having a mechanical contact such as a slip ring is affected by noise generated by contact wear or contact state, and therefore it is desirable to perform power feeding and data transmission by radio.
特許文献１には、回転体などの可動部において、非接触による給電を実現することが開示されている。図１３Ａ、Ｂはその構成を示したもので、複数の系統ごとに非接触による給電が可能な構成となっている。図において、３０は送受信部、５０は送信アンテナ、６０は受信アンテナである。図において、送信アンテナ５０は、送信側コイル８０ａから８０ｃと所定の透磁率の送信用スペーサ７０ａから７０ｃからなり、各送信側コイル８０ａから８０ｃはそれぞれ異なる径で構成され、回転体の軸心の周りに各々所定のギャップを有して重ねられている。送信側スペーサ７０ａから７０ｃは、系統ごとに送信側コイル８０ａから８０ｃによる磁束をコントロールするよう所定の透磁率の部材により構成され、各コイル間のギャップを確保している。同様に、受信アンテナ６０は、受信側コイル１００ａから１００ｃと所定の透磁率の受信用スペーサ９０ａから９０ｃからなり、各受信側コイル１００ａから１００ｃはそれぞれ異なる径で構成され、回転体の軸心の周りに送電側の各コイルと対になるように各々所定のギャップを有して重ねられている。受信側スペーサ９０ａから９０ｃは系統ごとに受信側コイル１００ａから１００ｃによる磁束をコントロールするよう所定の透磁率の部材により構成することで、各コイル間のギャップを確保している。
以上の構成で、送電側アンテナ５０と対となる可動部分となる受電側アンテナ６０との各コイル間の結合が強くなることで、各系統での無線給電が可能となる。
With the above configuration, the coupling between the coils of the power-receiving-
特許文献１では、可動部での非接触の給電が可能となるが、この構成を回転体の製品に適用することを考えた場合、送信アンテナ５０と受信アンテナ６０を回転体に実装するには回転体の端から各アンテナ内を通す必要がある。上記構造は新規製品に搭載する場合には、製造の工程の一つとして組み込めば良いが、既存製品への後付けを考えた場合、あるいは製品出荷前の検査や定期検査のときだけ計測したい場合などは、金属シャフトなどの回転部分を分解する必要があるため、アンテナコイルの着脱が煩わしいという課題があった。さらに製品搭載でも故障時などは交換が必要であるため、アンテナコイルの着脱は容易なほうが望ましい。着脱可能な構成としては、例えば、円筒形のコイルを上下２つに分離し、上下に分かれた巻き線間をそれぞれコネクタなどで接続する手法も考えられるが、回転体では回転による遠心力や回転時の振動等により接触不良となることが考えられるため、コネクタなどの使用は避けたい。
In
さらに、回転体としては主に金属シャフトなどが用いられるが、送信アンテナおよび受信アンテナは回転体の外周に巻きつけられる構成となるため、無線給電時に各アンテナに流れる電流による磁束のうち密度が大きくなるコイル中心部分に金属シャフトが配置されるため、シャフト表面に大きな渦電流が流れる。この渦電流により、シャフト表面から不要な電磁界が発生し、これが、他の無線機器などに干渉を与える恐れがある。また、これとは逆にシャフトに電動機などが接続されている場合、電動機の電機子コイルから発生した電磁界がシャフトを介して送電アンテナあるいは受電アンテナと結合して無線給電装置の回路が誤動作する恐れもある。このため、無線給電による金属シャフトを介した不要輻射を抑止する必要がある。また、無線給電の伝送効率が悪いと送電電力を増やす必要があるが、この場合、金属シャフトを介した電磁界の不要輻射も増えるので、コイル間の伝送効率を上げること、および、回転体の回転角による効率低下も抑える必要がある。 Furthermore, a metal shaft or the like is mainly used as the rotating body, but the transmitting antenna and the receiving antenna are wound around the outer periphery of the rotating body, so the density of the magnetic flux generated by the current flowing through each antenna during wireless power feeding is large. Since the metal shaft is arranged at the coil central portion, a large eddy current flows on the shaft surface. Due to the eddy current, an unnecessary electromagnetic field is generated from the shaft surface, which may cause interference with other wireless devices. On the contrary, when an electric motor or the like is connected to the shaft, the electromagnetic field generated from the armature coil of the electric motor is combined with the power transmitting antenna or the power receiving antenna via the shaft, and the circuit of the wireless power feeding device malfunctions. There is also a fear. For this reason, it is necessary to suppress unnecessary radiation through the metal shaft by wireless power feeding. In addition, if the transmission efficiency of wireless power feeding is poor, it is necessary to increase the transmission power, but in this case, the unnecessary radiation of the electromagnetic field through the metal shaft also increases, so the transmission efficiency between the coils is increased, and the rotating body It is also necessary to suppress the decrease in efficiency due to the rotation angle.
本発明は、回転体への送受電コイルの着脱が容易で、コイル間の伝送効率が高く、電磁界の不要輻射を抑止した無線電力供給装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wireless power supply apparatus in which a power transmission / reception coil can be easily attached to / detached from a rotating body, transmission efficiency between coils is high, and unnecessary radiation of an electromagnetic field is suppressed.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、本発明の送電または受電コイルの一例を挙げるならば、回転体に実装され磁気的結合を用いた無線給電に用いられる送電または受電コイルであって、これらのコイルは、前記回転体の円周方向に沿う三日月形状であり、前記コイルは閉ループを形成し、前記コイルの閉ループ中に前記回転体を含まないものであり、前記コイルは、コイル形状を変形しなくても前記回転体に実装可能なものである。
In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. If an example of the power transmission or power reception coil of the present invention is given, a power transmission or power reception coil mounted on a rotating body and used for wireless power feeding using magnetic coupling is described. These coils have a crescent shape along the circumferential direction of the rotating body, the coil forms a closed loop, and does not include the rotating body in the closed loop of the coil. It can be mounted on the rotating body without changing the coil shape.
また、本発明の無線電力伝送装置の一例を挙げるならば、磁気的結合により回転体に実装された送電コイルから受電コイルに無線給電を行う無線電力伝送装置であって、前記送電コイルおよび前記受電コイルの少なくとも一方は、前記回転体の円周方向に沿う三日月形状であり、コイルの閉ループ中に前記回転体を含まないものであり、コイル形状を変形しなくても前記回転体に実装可能なものである。 An example of the wireless power transmission device of the present invention is a wireless power transmission device that wirelessly feeds power to a power receiving coil from a power transmitting coil mounted on a rotating body by magnetic coupling, the power transmitting coil and the power receiving At least one of the coils has a crescent shape along the circumferential direction of the rotating body, does not include the rotating body in a closed loop of the coil, and can be mounted on the rotating body without changing the coil shape. Is.
本発明によれば、回転体に実装する送受電コイルの着脱が容易なコイル構造が得られる。また、シャフトに表面に流れる渦電流が抑えられることにより、シャフトからの電磁界の不要輻射が小さい送受電コイルが得られる。さらに、渦電流が抑えられること、および、各コイルに共振容量を用いて送電周波数と共振させることにより、コイル間の伝送効率が高い送受電コイルが得られる。さらに、コイルが対称構造であるため回転角による伝送効率変動の少ない送電および受電コイルを得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the coil structure with which the attachment / detachment of the power transmission / reception coil mounted in a rotary body is easy is obtained. In addition, since the eddy current flowing on the surface of the shaft is suppressed, a power transmission / reception coil with a small unnecessary radiation of the electromagnetic field from the shaft can be obtained. Furthermore, a transmission / reception coil having high transmission efficiency between the coils can be obtained by suppressing the eddy current and resonating each coil with the power transmission frequency by using a resonance capacity. Furthermore, since the coil has a symmetric structure, it is possible to obtain a power transmission and reception coil with little variation in transmission efficiency due to the rotation angle.
本発明の、金属シャフトなど回転体へのアンテナコイルの着脱が困難であるという課題を解決するため、回転体へのコイルの実装構造について検討を行った。図１３Ａ，Ｂで示した従来技術では、シャフトにコイルを巻きつける構造であり、コイルの閉ループの中にシャフトが存在することから、コイル実装にはシャフトの端部からコイルの内側を通す必要があり、シャフトを取り付けてある状態から外さなければならない。 In order to solve the problem that it is difficult to attach and detach the antenna coil to and from a rotating body such as a metal shaft of the present invention, the mounting structure of the coil on the rotating body has been studied. In the prior art shown in FIGS. 13A and 13B, the coil is wound around the shaft, and since the shaft exists in the closed loop of the coil, it is necessary to pass the inside of the coil from the end of the shaft for coil mounting. Yes, the shaft must be removed from the attached state.
従来のコイルが金属シャフトの外周に巻かれる構造に対し、図１４に示すようにコイルの閉ループの中にシャフトが存在しない構造が考えられる。図では、ループの一部を切り欠いたＣ字型に沿ってコイルが巻かれる構造である。しかし、この場合、コイルの切り欠き部分(図１４のａ−ａ’ 間)からシャフトを通す場合、切り欠き部分を広げなければコイルを通すことは困難であり、特にコイルを基板パターン化した場合はコイルの着脱は不可能である。 In contrast to the conventional structure in which the coil is wound around the outer periphery of the metal shaft, a structure in which the shaft does not exist in the closed loop of the coil as shown in FIG. 14 is conceivable. In the figure, the coil is wound along a C shape with a part of the loop cut out. However, in this case, when the shaft is passed from the notch portion of the coil (between aa ′ in FIG. 14), it is difficult to pass the coil unless the notch portion is widened. The coil cannot be attached or detached.
これに対し、図１５に示すようにコイルを三日月形状の複数構成（図では２つ）とすると切り欠き部分が図ではｂ−ｂ’とｃ−ｃ’の２箇所となるため、切り欠き部分ｂ−ｂ’間を広げることが容易となるためシャフトを取り外すことなく実装を可能とすることができる。さらに、図１５の構成ではコネクタなど用いることなく着脱が容易な構成が得られるため、回転による遠心力や振動に対しても従来技術と同様に強いと言える。 On the other hand, as shown in FIG. 15, when the coil has a plurality of crescent-shaped configurations (two in the figure), the notched parts are two parts bb ′ and cc ′ in the figure. Since it becomes easy to widen between bb ', mounting can be enabled without removing the shaft. Further, since the configuration of FIG. 15 can be easily attached and detached without using a connector or the like, it can be said that it is strong against centrifugal force and vibration due to rotation as well as the prior art.
また、金属シャフトからの電磁界の不要輻射が大きいという課題については、上述の着脱容易なコイル構成と同じように、コイルの閉ループの中にシャフトが含まれないようにするとともに、コイルを複数構成とし、さらに対称な形状でシャフトの外周に配置する構成とした。図１５は、上記構成条件も含まれており、コイルの閉ループの中にシャフトが含まれない構造であることから、コイルから生じる磁束密度は金属シャフト面では小さくなるので、シャフトからの不要輻射を抑えることが可能となる。さらに、コイルが対称構造となることから、図１５のｂ−ｃ間で生じる磁束とｂ’−ｃ’間で生じる磁束は同じ向きでシャフトの軸方向となるので、お互いが反発しあいシャフトの外側に磁束が向かうことでシャフト側の磁束が小さくなることから、より不要輻射を抑圧することが可能となる。 In addition, regarding the problem of unnecessary electromagnetic field radiation from the metal shaft, the coil is configured not to be included in the closed loop of the coil and a plurality of coils are configured in the same manner as the above-described easily detachable coil configuration. And a configuration in which it is arranged on the outer periphery of the shaft in a symmetric shape. FIG. 15 also includes the above-described configuration conditions. Since the shaft is not included in the closed loop of the coil, the magnetic flux density generated from the coil is small on the metal shaft surface, so unnecessary radiation from the shaft is reduced. It becomes possible to suppress. Further, since the coil has a symmetrical structure, the magnetic flux generated between bc and b'-c 'in FIG. 15 and the magnetic flux generated between b'-c' are in the same direction in the axial direction of the shaft. Since the magnetic flux on the shaft side becomes smaller due to the magnetic flux being directed to, unnecessary radiation can be further suppressed.
さらに、不要輻射の抑圧には、コイル間の伝送効率を向上すること、および、回転体の回転角による効率低下も抑える必要がある。コイル間効率向上は、上記複数コイル構造に対し、各コイルに送電周波数に共振する共振容量を付加してコイルの共振を利用する構成とした。また、共振回路が直列共振の場合は複数コイルを直列に、並列共振の場合は並列に接続する構成とした。これは各コイルが直列共振の場合は共振時にインピーダンスがかなり低くなるため、コイル同士の接続は並列に接続するとインピーダンスのより低いコイルに電流が偏ってしまうので直列に、また、各コイルが並列共振の場合は共振時にインピーダンスがかなり高くなるため、接続するコイル同士の接続は直列に接続するとインピーダンスの高いほうのコイルに電圧が偏ることから並列に接続するようにした。これにより複数コイル間での接続の影響を小さくすることで共振による高効率化が劣化しない構成とした。さらに、コイルの閉ループの中に金属シャフトが含まれない構成とすることでシャフトに流れる渦電流による損失が少なくなるので高効率化が図れる。また、コイルの回転角による効率変動は、複数コイルを対称な形状とすることで、コイル間の結合が角度によらず一定となることから、回転角による効率変動も抑えることが可能となる。 Furthermore, in order to suppress unnecessary radiation, it is necessary to improve the transmission efficiency between the coils and to suppress the decrease in efficiency due to the rotation angle of the rotating body. In order to improve the inter-coil efficiency, a resonance capacity that resonates with the power transmission frequency is added to each coil, and the resonance of the coil is used. In addition, a plurality of coils are connected in series when the resonance circuit is in series resonance, and are connected in parallel in the case of parallel resonance. This is because when the coils are in series resonance, the impedance is considerably low at the time of resonance. If the coils are connected in parallel, the current will be biased to the lower impedance coil. In this case, since the impedance becomes considerably high at resonance, the coils to be connected are connected in parallel because the voltage is biased to the higher impedance coil when connected in series. As a result, the influence of the connection between the plurality of coils is reduced, so that high efficiency due to resonance is not deteriorated. Furthermore, by adopting a configuration in which the metal shaft is not included in the closed loop of the coil, loss due to eddy current flowing in the shaft is reduced, so that high efficiency can be achieved. In addition, the efficiency variation due to the rotation angle of the coil can be suppressed by making the plurality of coils symmetrical, so that the coupling between the coils becomes constant regardless of the angle.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明を説明するための各図において、同一の機能を有するものは、なるべく同一の符号を付けて、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings for explaining the present invention, components having the same function are denoted by the same reference numerals as much as possible, and repeated description thereof is omitted.
図１には、無線電力伝送装置の第１の実施形態の構成を、図２には、無線給電部分の回路構成を示している。 FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment of the wireless power transmission apparatus, and FIG. 2 shows the circuit configuration of the wireless power feeding portion.
まず、無線電力伝送装置の回路構成を図２により説明する。図２において、１は第１の送電コイル、２は第２の送電コイル、３は第１の受電コイル、４は第２の受電コイル、１１０は第１の送電コイル基板、１１１は第２の送電コイル基板、１１２は第１の受電コイル基板、１１３は第２の受電コイル基板である。第１の送電コイル基板１１０上に第１の送電コイル１が、第２の送電コイル基板１１１上に第２の送電コイル２が、パターンにより形成されている。同様に、第１の受電コイル基板１１２上に第１の受電コイル３が、第２の受電コイル基板１１３の上に第２の受電コイル４が、パターンにより形成されている。そして、送電コイル１，２と受電コイル３，４がそれぞれ対となって対向して金属シャフト５の周上に実装されている。
First, the circuit configuration of the wireless power transmission apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 2, 1 is a first power transmission coil, 2 is a second power transmission coil, 3 is a first power reception coil, 4 is a second power reception coil, 110 is a first power transmission coil substrate, and 111 is a second power transmission coil. A power transmission coil substrate, 112 is a first power reception coil substrate, and 113 is a second power reception coil substrate. A first
送電回路部７は、発振器２０１、送電アンプ２０２、センサデータ出力端子２０３、受信機２０４、復調回路２０５、アンテナ２０６より構成されている。図の送電回路部７において、発振器２０１は送電アンプ２０２を介して高周波ケーブル１２０に接続され、高周波ケーブル１２０にはそれぞれ共振容量２１０、２１１を介して送電コイル１、２が接続されている。また、送電コイル１、２はそれぞれ金属シャフト５の外周に沿って対称に、かつ、それぞれのコイルの閉ループの中に金属シャフト５が含まれないように配置されている。さらに、受信機２０４は、アンテナ２０６が接続されるとともに、復調回路２０５を介してセンサデータ出力端子２０３に接続される。
The power
受電回路部８は、整流回路２３０、電源回路２３１、送信機２３２、変調回路２３３、アンテナ２３４から構成され、高周波ケーブル１２２は整流回路２３０の入力に接続され、さらに整流回路２３０の出力は電源回路２３１の入力に接続される。電源回路３２１の出力は、送信機２３２および変調回路２３３に接続されるとともに信号線１２１を介してセンサ６に接続される。また、高周波ケーブル１２２には、それぞれ共振容量２２０、２２１を介して受電コイル３、４が接続される。受電コイル３、４は、送電コイルと同様に、それぞれ金属シャフト５の外周に沿って対称に、かつ、それぞれのコイルの閉ループの中に金属シャフト５が含まれないように配置される。また、送信機２３２は、変調回路２３３と信号線１２１を介してセンサ６のデータ出力に接続される。
The power
次に無線電力伝送装置の構造について、図１を用いて説明する。図１において、１０１は軸受け、１０２はベアリング、１０３、１０４は第１と第２のセパレートタイプのカラー、１０５は受電回路部８を内蔵するための基板内蔵用溝である。図において金属シャフト５は、ベアリング１０２により回転可能な状態で軸受け１０１により本体に固定されており、さらに、第１の送電コイル基板１１０と第２の送電コイル基板１１１が軸受け１０１の側面にねじ止めなどにより固定される。また、第１送電コイル１と第２の送電コイル２に接続されている信号ケーブル１２０は、軸受け１０１の上部の平面部分に搭載された送電回路部７に接続される。
Next, the structure of the wireless power transmission apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1,
一方、第１のセパレートタイプのカラー１０３と第２のセパレートタイプのカラー１０４の側面には、それぞれ第１の受電コイル基板１１２と第２の送電コイル基板１１３がねじ止めなどにより実装され、さらに、第１のセパレートタイプのカラー１０３と第２のセパレートタイプのカラー１０４は金属シャフト５に固定される。また、受電回路部８は、基板内蔵用溝１０５によりカラーの内部に内蔵され、信号ケーブル１２２を介して第１の受電コイル３および第２の受電コイル４に接続される。また、金属シャフト５の表面に実装されたセンサ６は、信号線１２１により受電回路部８に接続される。なお、第１のセパレートタイプのカラー１０３と第２のセパレートタイプのカラー１０４は、第１の送電コイル１と第２の送電コイル２で構成される送電コイルと第１の受電コイル３と第２の受電コイル４で構成される受電コイル間で行われる磁気的結合による無線電力伝送が高効率となるコイル間距離に取り付けされている。
On the other hand, the first power receiving
次に回路の動作について図２を用いて説明する。図において、送電回路部７に搭載された発振器２０１は送電周波数に等しい周波数で発振し、送電アンプ２０２により増幅され、高周波ケーブル１２０と共振容量２１０、２１１を介して、第１の送電コイル１と第２の送電コイル２に給電される。このとき、対称構造となっている第１の送電コイル１と第２の送電コイル２はそれぞれ送電周波数と共振するように共振容量２１０、２１１の容量値を選んでいるため、送電周波数で送電された場合、磁界エネルギーとして最も効率よく送電される。
Next, the operation of the circuit will be described with reference to FIG. In the figure, the
送電周波数で送電された電力波は、第１の受電コイル３と第２の受電コイル４により受電され、共振容量２２０，２２１および高周波ケーブル１２２を介して整流回路２３０に入力される。入力された電力波は整流回路により直流に変換され、電源回路２３１に入力される。電源回路２３１では、入力された直流電圧がコイル間の結合条件等により電圧レベルが変動するため、一定の出力電圧に変換を行い、信号線１２１を介してセンサ６および送信機２３２、変調回路２３３に電力を供給する。なお、受電側も送電側と同じように、対称構造となっている第１の受電コイル３と第２の受電コイル４はそれぞれ送電周波数と共振するように共振容量２２０、２２１の容量値を選んでいるため、送電周波数で送電された電力を効率よく受電することが可能となる。
The power wave transmitted at the power transmission frequency is received by the first
次に、センサ６からのデータ伝送の動作について図２を用いて説明する。図において、金属シャフト５の表面に実装されたセンサ６からは、ひずみ量や加速度などに関係したセンサ電圧が出力され、変調回路２３３によりデータを変調して送信機２３２からアンテナ２３４を介して送信される。送信されたセンサ信号は送電回路部７のアンテナ２０６を介し受信機２０４で受信され、復調回路２０５により復調され、センサデータ出力端子２０３より出力される。
Next, the operation of data transmission from the
以上の構成では、送電回路部７から送電コイルにより無線で電力を送電し、受電コイルにより受電回路部８で電力を受電し、その電力を用いてセンサ６、送信機２３２および変調回路２３３に電力を供給する。また、センサ６からのセンサデータは送信機２３２から送信され、受信機２０４により受信し、センサデータ出力端子２０３よりセンサデータが出力される。
In the above configuration, power is transmitted wirelessly from the power
なお、図の無線電力伝送装置で用いられる送電の周波数は、数１０ｋＨｚから３０ＭＨｚ程度の周波数が適用可能であり、特に、ＩＳＭ帯である１３.５６ＭＨｚ等が適している。また、送電アンプ２０２は高効率が期待できるＤ級やＥ級のスイッチング方式のアンプが適しているが、無線機のパワーアンプなどに用いられているＡＢ級やＢ級のアナログ方式のアンプでもよい。また、データ伝送方式としては、２.４ＧＨｚ帯のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などが用いられ、センサ６にはひずみゲージや加速度センサなどが用いられる。
The frequency of power transmission used in the wireless power transmission apparatus shown in the figure can be a frequency of about several tens of kHz to 30 MHz, and 13.56 MHz, which is an ISM band, is particularly suitable. The
図１では、送電回路部７または受電回路部８を、送電コイル基板１１０，１１１または受電コイル基板１１２，１１３と離して配置したが、送電コイル基板１１０，１１１の表面に送電コイル１，２のパターンを形成するとともに裏面に送電回路部７のパターンを形成し、また、受電コイル基板１１２，１１３の表面に受電コイル３，４のパターンを形成するとともに裏面に受電回路部８のパターンを形成するようにしても良い。この場合は、送電コイルと送電回路部、或いは、受電コイルと受電回路部を一体として回転体に取り付け、取り外しを行うことができるので、取り扱いが簡単となる。
In FIG. 1, the power
次に、図３を用いて送電コイルおよび受電コイルの着脱容易な構成について説明する。図は、送受電コイルが対向している面で開いた断面を示した図である。図において、３０１、３０２は端子であり、その他、図２で示した第１の実施の形態と重複する部分には同じ符号を付し説明を省略する。図において、端子３０１、３０２はそれぞれ共振容量２１０，２１１を介してそれぞれ第１の送電コイル１および第２の送電コイル２に接続されている。図において、共振容量２１０，２１１が接続されている第１のコイル基板１１０と第２のコイル基板１１１の境界部分（図ではｃ−ｃ’の部分）に対し反対側の境界部分（ｂ−ｂ’の部分）は、送電コイル間で接続がないため、ｂ−ｂ’の部分を広く開けることができるので金属シャフト５を半径方向から通すことが可能となる。
Next, a configuration in which the power transmission coil and the power reception coil can be easily attached and detached will be described with reference to FIG. The figure is a view showing a cross section opened on the surface where the power transmitting and receiving coils face each other. In the figure,
次に、図４Ａを用いて送受電コイル間伝送の動作を説明する。図において、４０１は信号源、４０２は負荷抵抗であり、その他、図２および図３で示した第１の実施の形態と重複する部分には同じ符号を付し説明を省略する。図において、信号源４０１は共振容量２１０、２１１を介して第１の送電コイル１と第２の送電コイル２と接続される。この時、送電コイルのインダクタンスをＬ１、共振容量をＣ１，送電周波数をｆとすると、ｆ＝１／（２π√（Ｌ１Ｃ１）となるように共振容量Ｃ１の値を定めている。このため、図の場合、上下のコイルは共に直列共振状態となり、かつ、２つのコイルは直列接続されているため、図のように同じ方向で同位相の電流が流れるので、送電コイルに発生する磁束もシャフトの軸方向に平行でかつ同位相となり、さらに、送電周波数が共振周波数に等しい場合にコイルの流れる電流が最も大きくなる。
Next, the operation | movement of transmission / reception coil transmission is demonstrated using FIG. 4A. In the figure, 401 is a signal source, 402 is a load resistor, and other parts that are the same as those in the first embodiment shown in FIGS. In the figure, a
一方、受電コイルにも送電コイルと同様の構成のコイルを用いるとともに、共振容量２２０、２２１の両端に負荷抵抗４０２を接続し、さらに、受電コイルのインダクタンスをＬ２、共振容量をＣ２、送電周波数をｆとすると、ｆ＝１／（２π√（Ｌ２Ｃ２）となるように共振容量Ｃ２の値を定めている。
On the other hand, a coil having the same configuration as that of the power transmission coil is used as the power reception coil, and
このような構成とすることにより、送電コイルの磁束により受電側コイルで発生する起電力によって流れる電流の方向が同じくなるように接続し、かつ、送受電コイルの共振周波数を等しくして共振を利用することにより高効率な伝送特性を得ることができる。 By adopting such a configuration, it is connected so that the direction of the current flowing by the electromotive force generated in the power receiving coil by the magnetic flux of the power transmitting coil is the same, and the resonance frequency of the power transmitting and receiving coil is made equal to use resonance. By doing so, highly efficient transmission characteristics can be obtained.
次に、図４Ｂを用いて回転体に用いた場合に回転角によるコイル間効率の変動が小さい理由を説明する。図は、図４Ａで示したコイル構成を等価回路で示したもので、４１０、４１１は端子であり、その他、図２および図４Ａで示した第１の実施の形態と重複する部分には同じ符号を付し説明を省略する。図において、第１の受電コイル３および第２の受電コイル４はそれぞれ、共振容量２２０、２２１を介して端子４１０、４１１に接続されている。図において、第１の送電コイル１と第２の送電コイル２から構成される送電コイルと第１の受電コイル３と第２の受電コイル４から構成される受電コイルでは、主にｋ１からｋ４の４通りのコイル間結合が考えられる。図４Ａで示した回転角の場合は、ｋ１とｋ２のコイル間結合が強く、ｋ３とｋ４の結合は小さいと考えられる。この結合状態の回転角を０°とすると回転角が増していくと、ｋ１とｋ２のコイル間結合は弱くなり、その分、ｋ３とｋ４の結合は強くなる。そして、回転角が９０度の時、ｋ１からｋ４の結合はほぼ同じくなると考えられる。また、ｋ１からｋ４のコイル間の結合度の和は回転角によらずほぼ一定と考えられるため、回転角によるコイル間の効率変動は小さいと考えられる。
Next, the reason why the variation in inter-coil efficiency due to the rotation angle is small when used for a rotating body will be described with reference to FIG. 4B. The figure shows an equivalent circuit of the coil configuration shown in FIG. 4A.
次に、図１２Ａおよび図１２Ｂは、図１および図２で示した無線電力伝送装置の第１の実施の形態の効果を示すものである。図１２Ａは、コイル間の伝送特性の実験結果を示したもので、図の横軸は送受電コイルのコイル間距離、縦軸はコイル間の伝送効率であり、回転角を０°、４５°、９０°の３通りに変えて測定した結果を示すものである。なお、測定に用いたコイルは、金属シャフト径が５０ｍｍに対し、コイルの内径を７０ｍｍ、外径を１２０ｍｍ、コイルの巻き数は３ターンとし、伝送周波数は１３.５６ＭＨｚを用いた。図の特性よりコイル間距離２０ｍｍ付近でコイル間効率は８０％近くの比較的高効率な性能が得られており、さらに回転角による効率変動もほとんどないことから回転体の給電に用いることが可能であることが分かる。 Next, FIG. 12A and FIG. 12B show the effects of the first embodiment of the wireless power transmission device shown in FIG. 1 and FIG. FIG. 12A shows the experimental results of the transmission characteristics between the coils. The horizontal axis in the figure is the distance between the coils of the power transmission / reception coil, the vertical axis is the transmission efficiency between the coils, and the rotation angle is 0 °, 45 °. , Shows the measurement results obtained by changing the angle to 90 degrees. The coil used for the measurement had a metal shaft diameter of 50 mm, an inner diameter of the coil of 70 mm, an outer diameter of 120 mm, a number of turns of the coil of 3 turns, and a transmission frequency of 13.56 MHz. From the characteristics shown in the figure, a relatively high efficiency with a coil-to-coil efficiency of nearly 80% is obtained at a distance between the coils of 20 mm, and there is almost no fluctuation in efficiency due to the rotation angle. It turns out that it is.
さらに、図１２Ｂは、金属シャフトからの電磁界の漏洩レベルを測定した結果を示したものである。測定の方法は、送電コイルのみとし、送電コイルから約３０ｃｍ離れた金属シャフト上に数ターンのコイルをピックアップコイルとして巻くことでシャフトに漏れる電磁界レベルを検出できるようにしたものである。なお、測定はネットワークアナライザにより送電コイルとピックアップコイル間の伝送特性（Ｓ２１特性）を測定した結果を用いたもので、伝送特性のレベルが高い場合は漏洩レベルが大きいと考えられる。 Furthermore, FIG. 12B shows the result of measuring the leakage level of the electromagnetic field from the metal shaft. The measurement method is such that only the power transmission coil is used, and an electromagnetic field level leaking to the shaft can be detected by winding a coil of several turns as a pickup coil on a metal shaft about 30 cm away from the power transmission coil. The measurement is based on the result of measuring the transmission characteristic (S21 characteristic) between the power transmission coil and the pickup coil using a network analyzer, and it is considered that the leakage level is large when the transmission characteristic level is high.
図において、横軸は伝送周波数、縦軸は伝送特性であり、図から従来のシャフトに巻きつける構造では、伝送周波数帯である１３.５６ＭＨｚ帯付近ではコイルの共振現象により漏洩レベルが最も高くなることが分かる。これに対し、無線電力伝送装置の第１の実施の形態では、伝送周波数帯でむしろ漏洩レベルが低くなっていることが分かる。これは、金属シャフトの金属面が、コイルの外周部分で発生する磁界とコイルの内周部分で発生する磁界に影響を与えることでシャフトの表面に流れる渦電流が減少するためと考えられる。 In the figure, the horizontal axis is the transmission frequency, and the vertical axis is the transmission characteristic. From the figure, in the structure wound around the conventional shaft, the leakage level is highest in the vicinity of the 13.56 MHz band, which is the transmission frequency band, due to the resonance phenomenon of the coil. I understand that. On the other hand, in the first embodiment of the wireless power transmission apparatus, it can be seen that the leakage level is rather low in the transmission frequency band. This is presumably because the metal surface of the metal shaft affects the magnetic field generated at the outer peripheral portion of the coil and the magnetic field generated at the inner peripheral portion of the coil, thereby reducing the eddy current flowing on the surface of the shaft.
以上の結果から、回転角によらずコイル間の伝送効率が高く、さらに、金属シャフトからの電磁界の不要輻射が小さいコイル構成が得られることが分かる。 From the above results, it can be seen that a coil configuration can be obtained in which the transmission efficiency between the coils is high regardless of the rotation angle, and further, the unnecessary radiation of the electromagnetic field from the metal shaft is small.
以上のような構成とすることで、金属シャフトへの着脱が容易で、コイル間の伝送効率も高く、回転角によるコイル間の効率の変動が少なく、さらに、シャフトからの電磁界の不要輻射の小さい送受電コイルを得ることができる。 By adopting the configuration as described above, it is easy to attach and detach to / from the metal shaft, the transmission efficiency between the coils is high, the fluctuation of the efficiency between the coils due to the rotation angle is small, and the electromagnetic field from the shaft is unnecessary. A small power transmission / reception coil can be obtained.
次に図５は、図４Ａで示したコイルを変形した構成を示したものである。図において、５０１は共振容量であり、その他、図２および図４Ａで示した第１の実施の形態と重複する部分には同じ符号を付し説明を省略する。図５は図４Ａと比較して異なる点は、共振容量２１０と２１１は直列接続であるため、これら２つの容量をまとめた構成となっており、容量値としては約２分の１の大きさとなる。また、共振容量５０１はコイルの対称性を保つため、第１の送電コイル１と第２の送電コイル２の接続点に挿入する構成としている。
Next, FIG. 5 shows a configuration in which the coil shown in FIG. 4A is modified. In the figure,
以上の構成とすることにより、図４Ａで示した送受電コイルと同様の効果が得られる上に、共振容量を一つにまとめたことで部品点数を減らすことができるとともに、共振周波数の容量調整が１箇所で済むため調整も行いやすい送受電コイルを得ることができる。 With the above configuration, the same effect as that of the power transmission / reception coil shown in FIG. 4A can be obtained, and the number of components can be reduced by combining the resonance capacitors, and the resonance frequency can be adjusted. Therefore, a power transmission and reception coil that can be easily adjusted can be obtained.
次に図６は、図４Ａで示したコイルをさらに変形した構成を示したものである。図において、６０１、６０２は第１と第２の送電コイル、６０３は共振容量であり、その他、図２および図４Ａで示した第１の実施の形態と重複する部分には同じ符号を付し説明を省略する。図６は図４Ａと比較して異なる点は、第１と第２の送電コイル６０１、６０２が並列接続されており、共振容量６０３は、各々のコイルの並列共振容量を加えた値となっている。このため、送電コイルのインダクタンスをＬ、共振容量を２Ｃ、送電周波数をｆとすると、ｆ＝１／（２π√（ＬＣ）となるように共振容量２Ｃの値を定めている。
Next, FIG. 6 shows a configuration obtained by further modifying the coil shown in FIG. 4A. In the figure,
以上の構成では、図４Ａで示した送受電コイルと同様の効果が得られる上に、並列共振構成となるため、コイルが接続される受電回路部や送電回路部の入出力インピーダンスが高い場合、インピーダンス整合が取り易い送受電コイルを得ることができる。 In the above configuration, the same effect as the power transmission / reception coil shown in FIG. 4A can be obtained, and since the parallel resonance configuration is achieved, the input / output impedance of the power reception circuit unit and the power transmission circuit unit to which the coil is connected is high It is possible to obtain a power transmission / reception coil that facilitates impedance matching.
以上の図５および図６で示したコイル構成は、送電コイルおよび受電コイルに適用可能である。 The coil configuration shown in FIGS. 5 and 6 can be applied to a power transmission coil and a power reception coil.
図７には、無線電力伝送装置の第２の実施形態の回路構成を示したものである。図において、７０１は復調回路、７０２は変調回路であり、その他、図２および図４Ａで示した第１の実施の形態と重複する部分には同じ符号を付し説明を省略する。図７において図２と比較して異なる点は、センサ６からのセンサデータを変調回路７０２により変調して無線給電の受電コイルから送電コイルに伝送し、送電回路部７の復調回路７０１からセンサデータを取り出す構成となっている。このとき、無線給電に用いる周波数に送受電コイルが共振しているため、センサデータの伝送に用いる周波数が異なっている場合は、コイル間のデータ伝送の効率は低下するがコイル間が近距離であるため、データ伝送は可能である。この時のデータ伝送の変調方式としては、ＡＳＫ変調方式やＦＳＫ変調方式などの変調方式が用いられる。この時の送電周波数にＩＳＭ帯である１３.５６ＭＨｚを用いた場合、データ伝送の周波数に、例えば、ＦＭラジオの受信機の中間周波数に用いられている１０.７ＭＨｚの周波数を用いることでデータ伝送が可能となる。さらに、データ伝送を送電周波数と同じとし、受電側コイルのインピーダンスをセンサデータにより変化させることで送電電力の反射波が変わることを利用した主にＩＣカードなどで用いられる変調方式によってもデータ伝送が可能となる。
FIG. 7 shows a circuit configuration of the second embodiment of the wireless power transmission apparatus. In the figure,
本実施例によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られる上に、データ伝送に必要なアンテナを送受電コイルで供用することで、部品点数の削減や回路の簡略化が可能な無線電力伝送装置を得ることができる。なお、送受電コイルは、図５で示した直列共振の容量を一つにまとめた構成であっても、図６に示した並列共振構成のコイルであってもよい。 According to this example, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the number of parts can be reduced and the circuit can be simplified by using the antenna necessary for data transmission with the power transmission / reception coil. A wireless power transmission device can be obtained. Note that the power transmission / reception coil may have a configuration in which the series resonance capacitances illustrated in FIG. 5 are combined into one, or a parallel resonance configuration coil illustrated in FIG. 6.
図８には、無線電力伝送装置の第３の実施形態の回路構成を示したものである。図において、８０１は送電コイル、８１０は送電コイル基板、８１１は共振容量であり、その他、図２および図４Ａで示した第１の実施の形態と重複する部分には同じ符号を付し説明を省略する。 FIG. 8 shows a circuit configuration of a third embodiment of the wireless power transmission apparatus. In the figure, 801 is a power transmission coil, 810 is a power transmission coil substrate, 811 is a resonance capacitor, and other parts that are the same as those in the first embodiment shown in FIGS. Omitted.
図８は図２と比較して異なる点は、送電コイルが一つのコイル形状となっており、三日月形状の送電コイル基板８１０上に送電コイル８０１がパターンにより形成されており、共振周波数が送電周波数に等しくなるように共振容量８１１の値を選んでいる。図の送電コイルが１つの構成は、等価回路で考えた場合、図４Ｂにおいて、第２の送電コイル２および共振容量２１１を削除した構成となっているため、コイル間の結合もｋ１とｋ３のみとなる。この場合であっても、コイルの回転角に対し、コイル間結合のｋ１とｋ３の和は回転角によらずほぼ一定となるため、回転角による効率変動を小さくすることができる。
FIG. 8 differs from FIG. 2 in that the power transmission coil has a single coil shape, the
本実施例によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られるのに加え、送電コイルが１つで済むので、コイルの着脱がさらに容易な無線電力伝送装置を得ることができる。 According to this example, in addition to the same effects as those of the first embodiment, since only one power transmission coil is required, it is possible to obtain a wireless power transmission device in which the coil can be easily attached and detached.
上記は、送電コイルが１つの構成であったが、受電コイルが１つの構成としても同様の効果が得られる。 Although the above has one structure of the power transmission coil, the same effect can be obtained even if the structure of the power reception coil is one.
図９には、無線電力伝送装置の第４の実施形態の回路構成を示したものである。図において、９０１は給電コイル、９０２は共鳴コイル、９０３は共振容量であり、その他、図８および図４Ａで示した第３の実施の形態と重複する部分には同じ符号を付し説明を省略する。図９は図８と比較して異なる点は、送電コイルに従来の電磁誘導方式よりも距離特性に優れる磁気共鳴方式を用いた点であり、共鳴コイル９０２の両端には共振容量９０３が接続され、さらに共鳴コイル９０２の外側には給電コイル９０１を配置する構成となっている。さらに、共振容量９０３は共鳴コイル９０２のインダクタ成分と送電周波数に等しい周波数で共振するように容量値が選ばれている。
FIG. 9 shows a circuit configuration of a fourth embodiment of the wireless power transmission apparatus. In the figure,
次に、図１０Ａおよび図１０Ｂを用いて共鳴方式のコイル構成および動作を説明する。図１０Ａにおいて、給電コイル９０２が共鳴コイル９０１の外周に接近して巻かれているため、磁気的結合により共鳴コイル９０２から共鳴コイル９０１に給電電力が供給される。ここで、共鳴コイル９０１は共振容量９０３と共振回路を構成しているため、共鳴コイル９０１に共振電流が流れることで共鳴コイルからは強い磁界が発生する。このため、共鳴コイルから受電コイルへの電力伝送が高効率で可能となる。図１０Ｂには、この共鳴方式のコイルの等価回路を示したものである。一般的には、共鳴コイル９０１に接近して給電コイル９０２が配置され結合が大きいので、給電コイル９０２は、共鳴コイルの数ターンから１０数ターンに対し、１〜２ターン程度で給電が可能となっている。
Next, the resonance coil configuration and operation will be described with reference to FIGS. 10A and 10B. In FIG. 10A, since the feeding
本実施例によれば、図８で示した無線電力伝送装置の第３の実施形態と同様の効果が得られるのに加え、磁気共鳴方式を用いたことでコイル間距離を大きく取ることができるので、コイル実装がさらに容易な無線電力伝送装置を得ることができる。 According to the present example, the same effect as that of the third embodiment of the wireless power transmission device shown in FIG. 8 can be obtained, and the distance between the coils can be increased by using the magnetic resonance method. Therefore, it is possible to obtain a wireless power transmission device in which coil mounting is easier.
図１１は、図１および図２で示した無線電力伝送装置の第１の実施の形態を回転体に適用した場合の一例を示したものである。図において、１０は電動機、１１は軸継手、１２は軸受けであり、その他、図１および図２で示した第１の実施の形態と重複する部分には同じ符号を付し説明を省略する。図において、電動機１０の回転軸は軸継手１１により金属シャフト５と接続されるとともに、金属シャフト５は、ベアリングを内蔵した軸受け１２、１０１により回転が可能な状態で本体に固定されている。また、センサ６は、金属シャフト５に実装されており信号線１２１によりセパレートタイプのカラー１０３の溝に実装されている受電回路部８に接続されている。また、受電コイル基板１１２と１１３はセパレートタイプのカラー１０３、１０４に固定され、さらにカラーも金属シャフト５に固定されているので、受電コイル基板、センサおよび受電回路部等は、シャフトと一緒に回転する。一方、送電コイル基板は軸受け１０１に固定されるため、シャフトの回転に対し固定となる。
FIG. 11 shows an example in which the first embodiment of the wireless power transmission device shown in FIGS. 1 and 2 is applied to a rotating body. In the figure, 10 is an electric motor, 11 is a shaft coupling, and 12 is a bearing. In addition, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 and FIG. In the figure, the rotating shaft of the
本実施例によれば、電動機による金属シャフト５の状態をセンシングするためのセンサ６への無線給電とデータ伝送が可能であり、さらに、送受電コイルの着脱が容易でシャフトからの不要輻射の小さい無線電力伝送装置を得ることができる。
According to the present embodiment, it is possible to perform wireless power feeding and data transmission to the
１、２、６０１，６０２、８０１ 送電コイル
３、４ 受電コイル
５ 金属シャフト
６ センサ
７ 送電回路部
８ 送電回路部
１０ 電動機
１１ 軸継手
１２、１０１ 軸受け
３０ 送受信部
５０ 送信アンテナ
６０ 受信アンテナ
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ 送信用スペーサ
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ 送信側コイル
９０ａ、９０ｂ、９０ｃ 受信用スペーサ
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 受信側コイル
１０２ ベアリング
１０３ 第１のセパレートタイプのカラー
１０４ 第２のセパレートタイプのカラー
１０５ 基板内蔵用溝
１１０、１１１、８１０ 送電コイル基板
１１２、１１３ 受電コイル基板
１２０、１２２ 高周波ケーブル
１２１ 信号線
２０１、４０１ 発振器
２０２ 送電アンプ
２０３ センサデータ出力端子
２０４ 受信機
２０５、７０１ 復調回路
２０６、２３４ アンテナ
２１０、２１１、２２０、２２１、５０１、６０３、８１１、９０３ 共振容量
２３０ 整流回路
２３１ 電源回路
２３２ 送信機
２３３、７０２ 変調回路
３０１，３０２、４１０，４１１ 端子
４０２ 負荷抵抗
９０１ 給電コイル
９０２ 共鳴コイル
1, 2, 601, 602, 801
Claims (15)
これらのコイルは、前記回転体の円周方向に沿う三日月形状であり、
前記コイルは閉ループを形成し、前記コイルの閉ループ中に前記回転体を含まないものであり、
前記コイルは、コイル形状を変形しなくても前記回転体に実装可能であることを特徴とする送電または受電コイル。 A power transmitting or receiving coil mounted on a rotating body and used for wireless power feeding using magnetic coupling,
These coils have a crescent shape along the circumferential direction of the rotating body,
The coil forms a closed loop, and the rotating body is not included in the closed loop of the coil,
The coil can be mounted on the rotating body without changing the coil shape.
前記コイルは複数コイルからなり、
前記複数コイルは、回転体の円周方向に沿った形状で対称に配置され、
前記複数コイルに電流が流れることにより発生する磁束が回転体の軸方向に平行で同一方向であり、
前記回転体の外周に対し閉ループを作らないように前記複数コイルを接続したことを特徴とする送電または受電コイル。 The power transmission or power reception coil according to claim 1,
The coil comprises a plurality of coils,
The plurality of coils are arranged symmetrically in a shape along the circumferential direction of the rotating body,
Magnetic flux generated by current flowing through the plurality of coils is parallel to and in the same direction as the axial direction of the rotating body,
The power transmission or power reception coil, wherein the plurality of coils are connected so as not to form a closed loop with respect to the outer periphery of the rotating body.
前記複数コイルは、直列もしくは並列に共振容量を付加して共振回路を構成し、
前記共振回路が直列共振の場合は直列に、並列共振の場合は並列に各コイルを接続したことを特徴とする送電または受電コイル。 The power transmission or power reception coil according to claim 2,
The plurality of coils constitutes a resonance circuit by adding a resonance capacitor in series or in parallel,
A coil for transmitting or receiving power, wherein the coils are connected in series when the resonance circuit is in series resonance, and in parallel in the case of parallel resonance.
前記複数コイルは、少なくとも隣り合うコイル間で接続がない境界部分を有し、前記境界部分のコイルを離すことができるように構成し、
前記境界部分のコイルを離し回転体の半径方向からを前記回転体に通すことで、前記回転体にコイルを実装できるようにしたことを特徴とする送電または受電コイル。 The power transmission or power reception coil according to claim 2,
The plurality of coils have a boundary portion where there is no connection between at least adjacent coils, and the coils of the boundary portion can be separated,
A coil for transmitting or receiving power, wherein a coil can be mounted on the rotating body by separating the coil at the boundary portion and passing the rotating body from the radial direction of the rotating body.
前記コイルは１つのコイルからなり、
前記コイルは、直列もしくは並列に共振容量を付加した共振回路構成であることを特徴とする送電または受電コイル。 The power transmission or power reception coil according to claim 1,
The coil consists of one coil,
The coil has a resonance circuit configuration in which a resonance capacitor is added in series or in parallel.
前記コイルは、前記回転体の周方向に沿って巻かれた三日月形状の給電コイルと、その内側に巻かれた、両端に共振容量を付加した共鳴コイルとを備えることを特徴とする送電または受電コイル。 The power transmission or power reception coil according to claim 1,
The coil includes a crescent-shaped power supply coil wound along the circumferential direction of the rotating body, and a resonance coil wound inside thereof and having a resonance capacity added to both ends. coil.
前記コイルは、コイル基板の表面にコイルパターンを形成し、裏面に送電または受電回路パターンを形成したことを特徴とする送電または受電コイル。 The power transmission or power reception coil according to claim 1,
The coil has a coil pattern formed on the surface of a coil substrate and a power transmission or power reception circuit pattern formed on the back surface.
前記送電コイルおよび前記受電コイルの少なくとも一方は、
前記回転体の円周方向に沿う三日月形状であり、
コイルの閉ループ中に前記回転体を含まないものであり、
コイル形状を変形しなくても前記回転体に実装可能であることを特徴とする無線電力伝送装置。 A wireless power transmission device that wirelessly feeds power to a power receiving coil from a power transmitting coil mounted on a rotating body by magnetic coupling,
At least one of the power transmission coil and the power reception coil is:
It is a crescent shape along the circumferential direction of the rotating body,
The rotating body is not included in the closed loop of the coil,
A wireless power transmission apparatus that can be mounted on the rotating body without changing the coil shape.
前記コイルは複数コイルからなり、
前記複数コイルは、回転体の円周方向に沿った形状で対称に配置され、
前記複数コイルに電流が流れることにより発生する磁束が回転体の軸方向に平行で同一方向であり、
前記回転体の外周に対し閉ループを作らないように前記複数コイルを接続したことを特徴とする無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to claim 8,
The coil comprises a plurality of coils,
The plurality of coils are arranged symmetrically in a shape along the circumferential direction of the rotating body,
Magnetic flux generated by current flowing through the plurality of coils is parallel to and in the same direction as the axial direction of the rotating body,
The wireless power transmission device, wherein the plurality of coils are connected so as not to form a closed loop with respect to the outer periphery of the rotating body.
前記複数コイルは、少なくとも隣り合うコイル間で接続がない境界部分を有し、前記境界部分のコイルを離すことができるように構成し、
前記境界部分のコイルを離し回転体の半径方向からを前記回転体に通すことで、前記回転体にコイルを実装できるようにしたことを特徴とする無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to claim 9, wherein
The plurality of coils have a boundary portion where there is no connection between at least adjacent coils, and the coils of the boundary portion can be separated,
A wireless power transmission device characterized in that a coil can be mounted on the rotating body by separating the coil at the boundary portion and passing the rotating body from the radial direction of the rotating body.
前記複数コイルは、直列もしくは並列に共振容量を付加して共振回路を構成し、
前記共振回路が直列共振の場合は直列に、並列共振の場合は並列に各コイルを接続したことを特徴とする無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to claim 9, wherein
The plurality of coils constitutes a resonance circuit by adding a resonance capacitor in series or in parallel,
A wireless power transmission apparatus, wherein the resonance circuit is connected in series when the resonance circuit is in series resonance, and in parallel when the resonance circuit is in parallel resonance.
前記コイルは、前記回転体の周方向に沿って巻かれた三日月形状の給電コイルと、その内側に巻かれた、両端に共振容量を付加した共鳴コイルとを備えることを特徴とする無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to claim 8,
The coil includes a crescent-shaped power supply coil wound along the circumferential direction of the rotating body, and a resonance coil wound inside thereof and having a resonance capacity added to both ends. apparatus.
前記回転体にセンサと送信機を実装するとともに、送電部に受信機を設け、
前記送電コイルからの送電電力を前記受電コイルにより受電した電力により前記センサと前記送信機を駆動する構成であり、
前記センサからのセンサデータを前記送信機から前記受信機にデータを伝送することを特徴とする無線電力伝送装置 The wireless power transmission device according to any one of claims 8 to 12,
While mounting a sensor and a transmitter on the rotating body, a receiver is provided in a power transmission unit,
The power transmission power from the power transmission coil is configured to drive the sensor and the transmitter by the power received by the power reception coil,
A wireless power transmission device for transmitting sensor data from the sensor to the receiver from the transmitter
前記回転体にセンサと変調回路を実装するとともに、送電部に復調回路を設け、
前記送電コイルからの送電電力を前記受電コイルにより受電した電力により前記センサと前記変調回路を駆動する構成であり、
前記センサからのセンサデータを前記変調回路で変調し、前記受電コイルから前記送電コイルに伝送し、前記復調回路からセンサデータを取り出すことを特徴とする無線電力伝送装置。 The wireless power transmission device according to any one of claims 8 to 12,
While mounting a sensor and a modulation circuit on the rotating body, a demodulation circuit is provided on the power transmission unit,
The power transmission power from the power transmission coil is configured to drive the sensor and the modulation circuit with power received by the power reception coil,
A wireless power transmission apparatus, wherein sensor data from the sensor is modulated by the modulation circuit, transmitted from the power receiving coil to the power transmission coil, and sensor data is extracted from the demodulation circuit.
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