JP2018121036A - Non-contact power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、非接触型電力伝送装置に関する。 The present disclosure relates to a contactless power transmission device.
従来の非接触型電力伝送装置とは、それぞれ1対1で非接触に対向して送受電を行う送電コイルと受電コイルとを用い、対向したコイルの電磁誘導により電力(または信号)を伝送する技術である(特許文献1参照)。近年、このような技術を利用して、例えば、携帯電話やスマートフォンのバッテリーを非接触で充電する非接触充電器などが実用化されている。 The conventional non-contact type power transmission device uses a power transmission coil and a power reception coil that perform power transmission and reception in a one-to-one manner, facing each other in a non-contact manner, and transmits electric power (or signals) by electromagnetic induction of the opposed coils. Technology (see Patent Document 1). In recent years, using such a technique, for example, a non-contact charger for charging a battery of a mobile phone or a smartphone in a non-contact manner has been put into practical use.
本開示の非接触型電力伝送装置は、対向して配置される送電コイルと受電コイルとを含み、送電コイルの面積内に受電コイルが配置され、且つ送電コイルの短手側の辺の長さと、受電コイルの辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径が略一致する。 The contactless power transmission device of the present disclosure includes a power transmission coil and a power reception coil that are arranged to face each other, the power reception coil is disposed within the area of the power transmission coil, and the length of the side on the short side of the power transmission coil The length or diameter of at least one side of the sides of the power receiving coil is substantially the same.
非接触型電力伝送装置は、電磁誘導方式の場合、送電および受電コイルの形状が同じであり、対向した際に上下左右に位置ずれの無い状態が、最も送受電の効率が高くなる。送電および受電コイルに位置ずれが生じると、送受電の効率が著しく減少してしまう。 In the case of the electromagnetic induction system, the contactless power transmission device has the same shape of the power transmission and power reception coils, and the power transmission and reception efficiency is highest when there is no positional deviation in the vertical and horizontal directions when facing each other. When the power transmission and the power receiving coil are displaced, the power transmission / reception efficiency is significantly reduced.
複数の送受電を行う場合には、ほぼ同形の送電および受電コイルをそれぞれ同数用意し、この送電および受電コイルが1対1で向かい合う組合せを複数作って送受電する必要がある。そのため、1つの送電コイルと複数の受電コイルとから構成されるような1対複数の送受電ができない。さらに、特許文献1に記載のあるような、送電コイルと、送電コイルの0.3〜0.7倍の大きさの受電コイルとを対向させる非接触型電力伝送装置では、受電コイルの大きさが小さくなる。そのため、コイルの配線長が短くなり、送受電の効率が低くなってしまう。 When performing a plurality of power transmissions / receptions, it is necessary to prepare the same number of power transmission and reception coils having substantially the same shape, and to generate and transmit a plurality of combinations in which the power transmission and reception coils face each other on a one-to-one basis. Therefore, one-to-multiple power transmission / reception that includes one power transmission coil and a plurality of power reception coils cannot be performed. Furthermore, in the non-contact power transmission device in which a power transmission coil and a power reception coil having a size 0.3 to 0.7 times that of the power transmission coil are opposed to each other as described in Patent Document 1, the size of the power reception coil Becomes smaller. Therefore, the wiring length of the coil is shortened, and power transmission / reception efficiency is lowered.
これに対して、本開示の非接触型電力伝送装置では、送電コイルの面積内に受電コイルが配置され、且つ送電コイルの短手側の辺の長さと、受電コイルの辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径が略一致している。したがって、送電コイルと受電コイルの形状の違いを最小限に抑えることができ、1対1の送受電において、受電コイルの位置が送電コイルの長手方向にずれた場合であっても、送電コイルの長手側の辺の長さの範囲内であれば、送受電の効率が落ちない効果がある。また、1対複数の送受電においても、送電コイルの長手側の辺の長さの範囲内であれば、1つの送電コイルに対し受電コイルを複数配置できる。そのため、位置ずれによる送受電の効率が落ちない効果がある。 On the other hand, in the contactless power transmission device of the present disclosure, the power receiving coil is disposed within the area of the power transmission coil, and the length of the side on the short side of the power transmission coil and at least one side of the power receiving coil side The length or diameter is approximately the same. Therefore, the difference in shape between the power transmission coil and the power reception coil can be minimized, and even when the position of the power reception coil is shifted in the longitudinal direction of the power transmission coil in one-to-one power transmission / reception. If it is within the range of the length of the side on the long side, there is an effect that the efficiency of power transmission and reception is not lowered. Also, even in one-to-multiple power transmission / reception, a plurality of power reception coils can be arranged for one power transmission coil as long as the length is within the length of the long side of the power transmission coil. Therefore, there is an effect that the efficiency of power transmission / reception due to the positional deviation does not decrease.
本開示の一実施形態に係る非接触型電力伝送装置を、図1に基づいて説明する。図1(A)〜(C)に示す非接触型電力伝送装置10は、基板1aに設けた送電コイル2と、基板1bに設けた受電コイル3とを含み、送電コイル2と受電コイル3とが非接触に対向している。非接触型電力伝送装置10は、ワイヤレス給電(無線給電)用のコイルアンテナであり、例えばワイヤレス給電(無線給電)のQi規格(125kHz)や、ICタグなどに利用されるRF−ID(13.56MHz)で用いられる周波数帯において応用することができる。
A contactless power transmission device according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. A contactless
送電コイル2は、基板1aの同一層で渦巻状に設けられ、コンデンサや制御ICを含む制御回路部と配線で接続される。送電コイル2は、例えば銅などの金属で形成されている。この送電コイル2の短手側の辺の長さは、受電コイル3の辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径と略一致しており、且つ送電コイル2の長手側の辺が受電コイル3の辺の長さの2倍以上であるのがよい。このような送電コイル2の形状は、横長の長方形であるのがよい。
The
受電コイル3は、基板1bの同一層で渦巻状に設けられ、コンデンサや制御ICを含む制御回路基板と配線で接続される。受電コイル3は、例えば銅などの金属で形成されている。この受電コイル3は送電コイル2の面積内に配置される大きさであり、辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径が送電コイル2の短手側の辺の長さと略一致している。この略一致とは、受電コイル3の辺の長さが、送電コイル2の短手側の辺の長さに対して例えば0.9〜1.0倍程度であることを言う。この受電コイル3の形状は特に限定されないが、長方形、正方形、円形などであるのがよく、特に一辺と直径とが同じ長さでも、円より四角形の方が巻回したコイルの配線長が長くなるため正方形であるのがよい。
The power receiving
非接触型電力伝送装置10では、図1(A)〜(C)に示すように、受電コイル3は送電コイル2の異なる箇所に配置される。シミュレータ(ANSYS HFSS)により、図1(A)〜(C)に示す位置に受電コイル3を配置した場合の送受電の効率をシミュレーションした。その結果を図2に示す。図2において、P1のグラフは図1(A)の結果を示し、P2のグラフは図1(B)の結果を示し、P3のグラフは図1(C)の結果を示す。このとき、送受電するための周波数は、Qi規格(125kHz)の周波数帯である。送電コイル2は、平面視した場合に、長手側の辺が受電コイル3の一辺の2倍以上(シミュレーションにおける寸法は、送電コイル=10×20mm、受電コイル=10×10mm)である横長の長方形であり、受電コイル3は、平面視した場合に、送電コイル2の短手側の辺の長さを一辺とする正方形である。
In the non-contact
図2のグラフより、受電コイル3は、送電コイル2の異なる箇所P1〜P3(左、中央および右)のいずれに配置された場合であっても、送受電の効率に特に差が生じていないことがわかる。すなわち、受電コイル3は送電コイル2の面積の範囲内であり、且つ受電コイル3の一辺の長さが送電コイル2の短手側の辺の長さと一致していれば、どの位置に配置しても同じ効率で送受電することができる。これにより、受電コイル3と送電コイル2の厳密な位置合わせは不要となり、受電コイル3の配置する位置が送電コイル2の長手方向にずれた場合であっても、送電コイル2の面積の範囲内であれば送受電の効率が落ちることはない。
From the graph of FIG. 2, the
(別の実施形態)
図3に本開示の別の実施形態に係る非接触型電力伝送装置11を示す。なお、上述の非接触型電力伝送装置10で説明した部材については、同符号を付し詳細な説明は省略する。
(Another embodiment)
FIG. 3 illustrates a contactless power transmission device 11 according to another embodiment of the present disclosure. In addition, about the member demonstrated with the above-mentioned non-contact-type electric
図3に示すように、非接触型電力伝送装置11は、送電コイル2の位置P1〜P3に同時にそれぞれ3つの受電コイル31,32,33を対向させたものである。この受電コイル31〜33の辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径は、上記した受電コイル3と同様に送電コイル2の短手側の辺の長さと略一致する。受電コイル31〜33は全て送電コイル2の面積内に配置している。このときの送受電の効率をシミュレーションした結果を図4に示す。なお、送受電するための周波数は125kHzである。また、受電コイル31〜33の形状は、受電コイル3と同様に正方形または円形状であるのがよい。
As shown in FIG. 3, the contactless power transmission device 11 is configured such that three power receiving
図4のグラフより、複数の受電コイル31〜33を送電コイル2に同時に配置した場合であっても、それぞれの受電コイルの配置位置による効率に特に差が生じていないことがわかる。受電コイル3を単体で配置した場合(図2参照)よりも、グラフのピークが若干低くなっているのは、送電コイル2に対して同時に3つの受電コイル31〜33を配置しているためである。送受電の効率に大きな影響を及ぼしているわけではない。
From the graph of FIG. 4, it can be seen that even when the plurality of power receiving
このように、長手側を受電コイル3(31〜33)の一辺の長さまたは直径の2倍以上にした横長の送電コイル2の短手側の長さと、受電コイル3の辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径を略一致させ、送電コイル2と受電コイル3の形状の違いを最小限に抑えることで、1つの送電コイル2に対し、位置ずれすることなく受電コイル3を複数配置できる。そのため、1つの送電コイル2で複数の受電コイル3に電力の送受電ができる。
As described above, at least one side of the length of one side of the power receiving coil 3 (31 to 33) or the length of the short side of the horizontally long
以上、本発明の実施形態に係る非接触型電力伝送装置を詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の改良や変更が可能である。例えば、送電コイルの面積内に配置可能であれば、受電コイルは3つ以上配置してもよい。送電コイルあるいは受電コイルに磁性体シートなどを貼り付けてノイズの発生を抑制したり、送受電効率を向上させてもよい。さらに、RF−IDの周波数帯(13.56MHz)でも用いることができる。 As described above, the contactless power transmission device according to the embodiment of the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims. Improvements and changes are possible. For example, three or more power receiving coils may be disposed as long as they can be disposed within the area of the power transmitting coil. A magnetic sheet or the like may be attached to the power transmission coil or the power reception coil to suppress the generation of noise or improve power transmission / reception efficiency. Furthermore, it can also be used in the RF-ID frequency band (13.56 MHz).
1a、1b基板
2 送電コイル
3 受電コイル
31,32,33 受電コイル
10、11 非接触型電力伝送装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
送電コイルの面積内に受電コイルが配置され、且つ送電コイルの短手側の辺の長さと、受電コイルの辺のうち少なくとも一辺の長さまたは直径が略一致することを特徴とする非接触型電力伝送装置。 Including a power transmission coil and a power reception coil arranged opposite to each other;
A non-contact type wherein the power receiving coil is disposed within the area of the power transmitting coil, and the length of the short side of the power transmitting coil is substantially equal to the length or diameter of at least one side of the power receiving coil. Power transmission device.
Priority Applications (1)
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