JP2020027813A - 電力伝送ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】非接触で電力を適正に伝送することができる電力伝送ユニットを提供する。【解決手段】第１コイルパターンは、第１内側パターン４２ａ〜４２ｃ、及び、第１内側パターン４２ａ〜４２ｃの外側に設けられる第１外側パターン４２ｄ〜４２ｆを有する。第２コイルパターンは、第２内側パターン４５ａ〜４５ｃ、及び、第２内側パターン４５ａ〜４５ｃの外側に設けられる第２外側パターン４５ｄ〜４５ｆを有する。第１及び第２コイルパターンは、第１内側パターン４２ａ〜４２ｃ及び第２外側パターン４５ｄ〜４５ｆが連結され、且つ、第１外側パターン４２ｄ〜４２ｆ及び第２内側パターン４５ａ〜４５ｃが連結される。そして、第１及び第２コイルパターンは、受電ユニットの電力伝送コイルパターンと非接触で電力を伝送する。【選択図】図５

Description

本発明は、電力伝送ユニットに関する。
従来、電力伝送ユニットとして、例えば、特許文献１には、非接触で電力を送電する送電装置が開示されている。送電装置は、電力を送電する送電コイルと、当該送電コイルに電力を供給する電力機器と、送電コイル及び電力機器を収容する筐体とを備える。送電装置は、送電コイルに相手側の受電コイルが対向配置された状態で、電磁誘導により非接触で送電コイルから受電コイルに電力を供給する。
特開２０１６−９２２１４号公報
ところで、上述の特許文献１に記載の送電装置は、例えば、非接触で電力を伝送する際に電力伝送効率が低下するおそれがあり、この点で更なる改善の余地がある。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、非接触で電力を適正に伝送することができる電力伝送ユニットを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電力伝送ユニットは、平板状に形成された第１基材、及び、軸線周りに渦巻状に前記第１基材に形成された第１コイルパターンを有する第１層と、平板状に形成された第２基材、及び、前記軸線周りに渦巻状に前記第２基材に形成された第２コイルパターンを有し前記第１層に積層される第２層と、を含んで構成される基板を備え、前記第１コイルパターンは、第１内側パターン、及び、前記第１内側パターンの外側に設けられる第１外側パターンを有し、前記第２コイルパターンは、第２内側パターン、及び、前記第２内側パターンの外側に設けられる第２外側パターンを有し、前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンは、前記第１内側パターン及び前記第２外側パターンが連結され、且つ、前記第１外側パターン及び前記第２内側パターンが連結され、相手側の電力伝送コイルパターンと非接触で電力を伝送することを特徴とする。
上記電力伝送ユニットにおいて、前記第１コイルパターンは、前記第１内側パターン及び前記第１外側パターンをそれぞれ前記第１基材の各層に複数積層し、前記第１内側パターン同士を連結し且つ前記第１外側パターン同士を連結し、前記第２コイルパターンは、前記第２内側パターン及び前記第２外側パターンをそれぞれ前記第２基材の各層に複数積層し、前記第２内側パターン同士を連結し且つ前記第２外側パターン同士を連結することが好ましい。
上記電力伝送ユニットにおいて、前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンは、前記第１内側パターンの前記軸線側の端部及び前記第２外側パターンの前記軸線側の端部が連結され、且つ、前記第１外側パターンの前記軸線側の端部及び前記第２内側パターンの前記軸線側の端部が連結されることが好ましい。
本発明に係る電力伝送ユニットにおいて、第１及び第２コイルパターンは、第１内側パターン及び第２外側パターンが連結され、且つ、第１外側パターン及び第２内側パターンが連結されるので、近接効果を抑制することができ、非接触で電力を適正に伝送することができる。
図１は、実施形態に係る電力伝送ユニットの構成例を示す断面図である。 図２は、実施形態に係る送電コイルパターンの構成例を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る送電コイルパターンの構成例を示す平面図である。 図４は、実施形態に係る送電コイルパターンの構成例を示す背面図である。 図５は、図３の一部拡大図である。 図６は、実施形態に係る送電コイルパターンの高周波抵抗（表皮効果）を示す図である。 図７Ａは、比較例に係る送電コイルパターン（１つのコイルパターン）の電流密度分布を示す図である。 図７Ｂは、実施形態に係る送電コイルパターン（３つのコイルパターン）の電流密度分布を示す図である。 図７Ｃは、実施形態に係る送電コイルパターン（６つのコイルパターン）の電流密度分布を示す図である。 図８は、実施形態に係る送電コイルパターンの高周波抵抗の増加率を示す図である。 図９は、実施形態に係る送電コイルパターンの高周波抵抗（近接効果）を示す図である。 図１０Ａは、比較例に係る送電コイルパターンの電流密度分布を示す図である。 図１０Ｂは、実施形態に係る送電コイルパターンの電流密度分布を示す図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
図面を参照しながら実施形態に係る電力伝送装置１について説明する。図１は、実施形態に係る電力伝送装置１の構成例を示す断面図である。図２は、実施形態に係る送電コイルパターン４０Ｃの構成例を示す斜視図である。図３は、実施形態に係る送電コイルパターン４０Ｃの構成例を示す平面図である。図４は、実施形態に係る送電コイルパターン４０Ｃの構成例を示す背面図である。図５は、図３の一部拡大図である。
実施形態に係る電力伝送装置１は、非接触で電力を伝送するものである。電力伝送装置１は、図１に示すように、電力伝送ニットとしての送電ユニット１Ａと、電力伝送ニットとしての受電ユニット１Ｂとを備える。送電ユニット１Ａは、受電ユニット１Ｂに対向して配置され、非接触で電力を送電するものである。受電ユニット１Ｂは、送電ユニット１Ａに対向して配置され、非接触で電力を受電するものである。送電ユニット１Ａ及び受電ユニット１Ｂは、同等の構成であるため、以下の説明では、送電ユニット１Ａについて説明し、受電ユニット１Ｂの詳細な説明を省略する。
送電ユニット１Ａは、図１に示すように、電線１０と、電子部品２０と、フェライト３０と、基板としての多層基板４０とを備える。電線１０は、電流を流す導線である。電線１０は、一端が電力を供給する電力供給部（図示省略）に接続され、他端が多層基板４０に接続されている。電線１０は、電力供給部から供給される電流を多層基板４０に流す。電子部品２０は、多層基板４０の実装面に実装され、電気的な処理を行う。
フェライト３０は、磁性材料を含む部材であり、例えば、酸化鉄と金属との複合酸化物である。フェライト３０は、例えば、矩形の板状に形成され、送電コイルパターン４０Ｃ（図２等参照）と同等の大きさに形成されている。フェライト３０は、送電コイルパターン４０Ｃの軸線Ｘに沿った軸線方向において、送電コイルパターン４０Ｃと対向して配置される。フェライト３０は、送電コイルパターン４０Ｃにより発生する磁束を通過させて当該磁束の損失を抑制する。
多層基板４０は、種々の電子部品２０が実装され、当該電子部品２０を電気的に接続する電子回路を構成するものであり、いわゆるプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）である。多層基板４０は、第１層４０Ａと、第２層４０Ｂとを含んで構成され、当該第１層４０Ａ及び第２層４０Ｂが積層され多層化されている。
第１層４０Ａは、第１基材４１と、第１コイルパターン４２とを有する。第１基材４１は、例えば、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、紙エポキシ樹脂やセラミック等の絶縁性の材料から構成され、平板状（膜状）に形成されている。第１基材４１は、銅箔等の導電性部材によって第１コイルパターン４２等の導体パターンが形成されている。
第１コイルパターン４２は、銅箔等の導電性部材によって第１基材４１に形成された導体パターンである。第１コイルパターン４２は、図２及び図３に示すように、軸線Ｘ周りに渦巻状に形成され且つ軸線方向から視て矩形状（正方形状）に形成されている。第１コイルパターン４２は、２層に構成され、例えば、上層コイルパターン４２Ａと、下層コイルパターン４２Ｂとを有する。上層コイルパターン４２Ａ及び下層コイルパターン４２Ｂは、それぞれが第１基材４１の各層に形成され積層されている。
上層コイルパターン４２Ａは、６つのコイルパターンが軸線Ｘ周りに渦巻状に形成されている。上層コイルパターン４２Ａは、例えば、図５に示すように、６つのコイルパターンとして、第１パターン４２ａ〜第６パターン４２ｆが形成されている。第１パターン４２ａは、最も内側に位置するパターンであり、第２パターン４２ｂは、２番目に内側に位置するパターンであり、第３パターン４２ｃは、３番目に内側に位置するパターンである。第４パターン４２ｄは、４番目に内側に位置するパターン、つまり、３番目に外側に位置するパターンであり、第５パターン４２ｅは、２番目に外側に位置するパターンであり、第６パターン４２ｆは、最も外側に位置するパターンである。上層コイルパターン４２Ａは、６つのコイルパターンが形成されているので、第１〜第３パターン４２ａ〜４２ｃが相対的に内側に位置し、第４〜第６パターン４２ｄ〜４２ｆが相対的に外側に位置するといえる。つまり、第１〜第３パターン４２ａ〜４２ｃは、第１内側パターンに対応し、第４〜第６パターン４２ｄ〜４２ｆは、第１外側パターンに対応する。
下層コイルパターン４２Ｂは、上層コイルパターン４２Ａと同等に構成され、上層コイルパターン４２Ａに連結されている。具体的には、下層コイルパターン４２Ｂは、６つのコイルパターンが軸線Ｘ周りに渦巻状に形成されている。下層コイルパターン４２Ｂは、例えば、図２及び図５に示すように、６つのコイルパターンとして、上層コイルパターン４２Ａと同様に、第１パターン４２ａ〜第６パターン４２ｆが形成されている。下層コイルパターン４２Ｂは、６つのコイルパターンが形成されているので、第１〜第３パターン４２ａ〜４２ｃが相対的に内側に位置し、第４〜第６パターン４２ｄ〜４２ｆが相対的に外側に位置するといえる。
第１コイルパターン４２は、上層コイルパターン４２Ａの第１〜第６パターン４２ａ〜４２ｆと、下層コイルパターン４２Ｂの第１〜第６パターン４２ａ〜４２ｆとを第１基材４１の各層に積層している。そして、第１コイルパターン４２は、上層コイルパターン４２Ａの第１〜第６パターン４２ａ〜４２ｆと、下層コイルパターン４２Ｂの第１〜第６パターン４２ａ〜４２ｆとをそれぞれ連結している。具体的には、第１コイルパターン４２は、上層コイルパターン４２Ａの第１パターン４２ａと下層コイルパターン４２Ｂの第１パターン４２ａとを連結し、上層コイルパターン４２Ａの第２パターン４２ｂと下層コイルパターン４２Ｂの第２パターン４２ｂとを連結し、上層コイルパターン４２Ａの第３パターン４２ｃと下層コイルパターン４２Ｂの第３パターン４２ｃとを連結している。また、第１コイルパターン４２は、上層コイルパターン４２Ａの第４パターン４２ｄと下層コイルパターン４２Ｂの第４パターン４２ｄとを連結し、上層コイルパターン４２Ａの第５パターン４２ｅと下層コイルパターン４２Ｂの第５パターン４２ｅとを連結し、上層コイルパターン４２Ａの第６パターン４２ｆと下層コイルパターン４２Ｂの第６パターン４２ｆとを連結している。
次に、第２層４０Ｂについて説明する。第２層４０Ｂは、第１層４０Ａと同等に構成されている。具体的には、第２層４０Ｂは、第２基材４４と、第２コイルパターン４５とを有する。第２基材４４は、例えば、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、紙エポキシ樹脂やセラミック等の絶縁性の材料から構成され、平板状（膜状）に形成されている。第２基材４４は、銅箔等の導電性部材によって第２コイルパターン４５等の導体パターンが形成されている。
第２コイルパターン４５は、銅箔等の導電性部材によって第２基材４４に形成された導体パターンである。第２コイルパターン４５は、図２及び図４に示すように、軸線Ｘ周りに渦巻状に形成され且つ軸線方向から視て矩形状（正方形状）に形成されている。第２コイルパターン４５は、２層に構成され、例えば、上層コイルパターン４５Ａと、下層コイルパターン４５Ｂとを有する。上層コイルパターン４５Ａ及び下層コイルパターン４５Ｂは、それぞれが第２基材４４の各層に形成され積層されている。
上層コイルパターン４５Ａは、６つのコイルパターンが軸線Ｘ周りに渦巻状に形成されている。上層コイルパターン４５Ａは、例えば、図５に示すように、６つのコイルパターンとして、第１パターン４５ａ〜第６パターン４５ｆが形成されている。第１パターン４５ａは、最も内側に位置するパターンであり、第２パターン４５ｂは、２番目に内側に位置するパターンであり、第３パターン４５ｃは、３番目に内側に位置するパターンである。第４パターン４５ｄは、４番目に内側に位置するパターン、つまり、３番目に外側に位置するパターンであり、第５パターン４５ｅは、２番目に外側に位置するパターンであり、第６パターン４５ｆは、最も外側に位置するパターンである。上層コイルパターン４５Ａは、６つのコイルパターンが形成されているので、第１〜第３パターン４５ａ〜４５ｃが相対的に内側に位置し、第４〜第６パターン４５ｄ〜４５ｆが相対的に外側に位置するといえる。つまり、第１〜第３パターン４５ａ〜４５ｃは、第２内側パターンに対応し、第４〜第６パターン４５ｄ〜４５ｆは、第２外側パターンに対応する。
下層コイルパターン４５Ｂは、上層コイルパターン４５Ａと同等に構成され、上層コイルパターン４５Ａに連結されている。具体的には、下層コイルパターン４５Ｂは、６つのコイルパターンが軸線Ｘ周りに渦巻状に形成されている。下層コイルパターン４５Ｂは、例えば、図２及び図５に示すように、６つのコイルパターンとして、上層コイルパターン４５Ａと同様に、第１パターン４５ａ〜第６パターン４５ｆが形成されている。下層コイルパターン４５Ｂは、６つのコイルパターンが形成されているので、第１〜第３パターン４５ａ〜４５ｃが相対的に内側に位置し、第４〜第６パターン４５ｄ〜４５ｆが相対的に外側に位置するといえる。
第２コイルパターン４５は、上層コイルパターン４５Ａの第１〜第６パターン４５ａ〜４５ｆと、下層コイルパターン４５Ｂの第１〜第６パターン４５ａ〜４５ｆとを第２基材４４の各層に積層している。そして、第２コイルパターン４５は、上層コイルパターン４５Ａの第１〜第６パターン４５ａ〜４５ｆと、下層コイルパターン４５Ｂの第１〜第６パターン４５ａ〜４５ｆとをそれぞれ連結している。具体的には、第２コイルパターン４５は、上層コイルパターン４５Ａの第１パターン４５ａと下層コイルパターン４５Ｂの第１パターン４５ａとを連結し、上層コイルパターン４５Ａの第２パターン４５ｂと下層コイルパターン４５Ｂの第２パターン４５ｂとを連結し、上層コイルパターン４５Ａの第３パターン４５ｃと下層コイルパターン４５Ｂの第３パターン４５ｃとを連結している。また、第１コイルパターン４２は、上層コイルパターン４５Ａの第４パターン４５ｄと下層コイルパターン４５Ｂの第４パターン４５ｄとを連結し、上層コイルパターン４５Ａの第５パターン４５ｅと下層コイルパターン４５Ｂの第５パターン４５ｅとを連結し、上層コイルパターン４５Ａの第６パターン４５ｆと下層コイルパターン４５Ｂの第６パターン４５ｆとを連結している。
そして、第１及び第２コイルパターン４２、４５は、第１コイルパターン４２の内側の第１〜第３パターン４２ａ〜４２ｃと第２コイルパターン４５の外側の第４〜第６パターン４５ｄ〜４５ｆとが連結される。第１及び第２コイルパターン４２、４５は、例えば、第１〜第３パターン４２ａ〜４２ｃの軸線Ｘ側の端部４２０ａ〜４２０ｃと、第４〜第６パターン４５ｄ〜４５ｆの軸線Ｘ側の端部４５０ｄ〜４５０ｆとが連結される。
また、第１及び第２コイルパターン４２、４５は、第１コイルパターン４２の外側の第４〜第６パターン４２ｄ〜４２ｆと、第２コイルパターン４５の内側の第１〜第３パターン４５ａ〜４５ｃとが連結される。第１及び第２コイルパターン４２、４５は、例えば、第４〜第６パターン４２ｄ〜４２ｆの軸線Ｘ側の端部４２０ｄ〜４２０ｆと、第１〜第３パターン４５ａ〜４５ｃの軸線Ｘ側の端部４５０ａ〜４５０ｃとが連結される。
具体的には、第１及び第２コイルパターン４２、４５は、第１コイルパターン４２の最も内側の第１パターン４２ａの端部４２０ａと第２コイルパターン４５の最も外側の第６パターン４５ｆの端部４５０ｆとが連結され、第１コイルパターン４２の２番目に内側の第２パターン４２ｂの端部４２０ｂと第２コイルパターン４５の２番目に外側の第５パターン４５ｅの端部４５０ｅとが連結され、第１コイルパターン４２の３番目に内側の第３パターン４２ｃの端部４２０ｃと第２コイルパターン４５の３番目に外側の第４パターン４５ｄの端部４５０ｄとが連結される。
また、第１及び第２コイルパターン４２、４５は、第１コイルパターン４２の最も外側の第６パターン４２ｆの端部４２０ｆと第２コイルパターン４５の最も内側の第１パターン４５ａの端部４５０ａとが連結され、第１コイルパターン４２の２番目に外側の第５パターン４２ｅの端部４２０ｅと第２コイルパターン４５の２番目に内側の第２パターン４５ｂの端部４５０ｂとが連結され、第１コイルパターン４２の３番目に外側の第４パターン４２ｄの端部４２０ｄと第２コイルパターン４５の３番目に内側の第３パターン４５ｃの端部４５０ｃとが連結される。また、第１コイルパターン４２は、軸線Ｘとは反対側の端部が端子４３に連結され、第２コイルパターン４５は、軸線Ｘとは反対側の端部が端子４６に連結されている。そして、第１及び第２コイルパターン４２、４５は、端子４３、４６を介して電力が供給され、受電ユニット１Ｂの電力伝送コイルパターンと非接触で電力を伝送する。
次に、送電コイルパターン４０Ｃの高周波抵抗（表皮効果）について説明する。図６は、実施形態に係る送電コイルパターン４０Ｃの高周波抵抗（表皮効果）を示す図である。図６では、縦軸が抵抗（ｍΩ）を表し、横軸が周波数（Ｈｚ）を表す。図６では、送電コイルパターン４０Ｃが１つのコイルパターン、３つのコイルパターン、及び、６つのコイルパターンに分割される場合について、それぞれの高周波抵抗を示している。なお、図６では、コイルパターンの個数を変更した場合についての結果であり、各コイルパターンの連結は従来と同様であり外側と内側とを連結していない。
送電コイルパターン４０Ｃは、図６に示すように、周波数が１００ｋＨｚ周辺においては３つのコイルパターンが最も小さい抵抗である。また、送電コイルパターン４０Ｃは、周波数が２００ｋＨｚを超えると６つのコイルパターン最も小さい抵抗である。これにより、送電コイルパターン４０Ｃは、周波数が１００ｋＨｚ周辺においては３つのコイルパターンを適用し、周波数が２００ｋＨｚを超える場合においては６つのコイルパターンを適用することが好ましいことが分かる。
図７Ａは、比較例に係る送電コイルパターン４０Ｄ（１つのコイルパターン）の電流密度分布を示す図である。図７Ｂは、実施形態に係る送電コイルパターン４０Ｅ（３つのコイルパターン）の電流密度分布を示す図である。図７Ｃは、実施形態に係る送電コイルパターン４０Ｃ（６つのコイルパターン）の電流密度分布を示す図である。図７Ａ〜図７Ｃでは、周波数が１２５ｋＨｚにおける電流密度分布を示している。図７Ａに示すように、送電コイルパターン４０Ｄ（１つのコイルパターン）に流れる電流は、コイルパターンの両側に集中しコイルパターンの中央部に流れ難くなっている。これにより、送電コイルパターン４０Ｄは、電流が流れる有効導体面積が相対的に小さくなり、高周波抵抗が相対的に大きくなる。一方、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、送電コイルパターン４０Ｅ（３つのコイルパターン）及び送電コイルパターン４０Ｃ（６つのコイルパターン）に流れる電流は、コイルパターンの一部に集中せずに均等に流れている。これにより、送電コイルパターン４０Ｅ、４０Ｃは、電流が流れる有効導体面積を維持することができ、高周波抵抗が大きくなることを抑制できる。この結果、送電コイルパターン４０Ｅ、４０Ｃは、表皮効果を抑制することができる。
図８は、実施形態に係る送電コイルパターン４０Ｃの高周波抵抗の増加率を示す図である。図８では、縦軸がＤＣ抵抗に対するＡＣ抵抗の比率（ＡＣ抵抗／ＤＣ抵抗）であり、横軸が周波数（Ｈｚ）である。図８では、送電コイルパターン４０Ｃが１つのコイルパターン、３つのコイルパターン、６つのコイルパターン、及び、リッツ線コイルである場合について、それぞれＡＣ抵抗／ＤＣ抵抗を示している。
送電コイルパターン４０Ｃは、周波数が２０ｋＨｚを超えると１つのコイルパターン及び３つのコイルパターンのＡＣ抵抗が上昇する。送電コイルパターン４０Ｃは、６０ｋＨｚを超えるとリッツ線コイルよりも３つのコイルパターンの抵抗が大きくなる。送電コイルパターン４０Ｃは、６つのコイルパターンの抵抗が最も小さいが、周波数が２００ｋＨｚを超えると６つのコイルパターンの抵抗がリッツ線コイルの抵抗よりも大きくなる。これにより、送電コイルパターン４０Ｃは、周波数が２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚにおいて、６つのコイルパターンが最も表皮効果を抑制できることが分かる。
次に、送電コイルパターン４０Ｃの高周波抵抗（近接効果）について説明する。図９は、実施形態に係る送電コイルパターン４０Ｃの高周波抵抗（近接効果）を示す図である。図９では、縦軸が抵抗（ｍΩ）を表し、横軸が周波数（ｋＨｚ）を表す。図９では、３つのコイルパターンに分割される場合において、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す送電コイルパターン４０Ｆ、４０Ｇにおけるそれぞれの高周波抵抗を示している。送電コイルパターン４０Ｆは、内側コイルパターン４７ａ同士及び外側コイルパターン４７ｃ同士を連結したコイルパターンである。送電コイルパターン４０Ｇは、内側コイルパターン４７ａと外側コイルパターン４７ｃとを連結したコイルパターンである。なお、送電コイルパターン４０Ｆ、４０Ｇは、中央コイルパターン４７ｂ同士を連結している。
送電コイルパターン４０Ｇは、図９に示すように、送電コイルパターン４０Ｆよりも高周波抵抗が小さいことが分かる。送電コイルパターン４０Ｇは、例えば、周波数が１００ｋＨｚの場合、送電コイルパターン４０Ｆよりも高周波抵抗が５２ｍΩ程度小さいことが分かる。また、送電コイルパターン４０Ｇは、周波数が２００ｋＨｚの場合、送電コイルパターン４０Ｆよりも高周波抵抗が８５ｍΩ程度小さいことが分かる。
図１０Ａは、比較例に係る送電コイルパターン４０Ｆの電流密度分布を示す図である。図１０Ｂは、実施形態に係る送電コイルパターン４０Ｇの電流密度分布を示す図である。図１０Ａに示すように、送電コイルパターン４０Ｆに流れる電流は、内側コイルパターン４７ａに集中し外側コイルパターン４７ｃに流れ難くなっている。これにより、送電コイルパターン４０Ｆは、電流が流れる有効導体面積が相対的に小さくなり、高周波抵抗が相対的に大きくなる。一方、図１０Ｂに示すように、送電コイルパターン４０Ｇに流れる電流は、内側コイルパターン４７ａに集中せずに均等に流れている。これにより、送電コイルパターン４０Ｇは、電流が流れる有効導体面積を維持することができ、高周波抵抗が大きくなることを抑制できる。この結果、送電コイルパターン４０Ｇは、近接効果を抑制することができる。
以上のように、実施形態に係る送電ユニット１Ａは、多層基板４０を備える。多層基板４０は、第１層４０Ａと、第２層４０Ｂとを含んで構成される。第１層４０Ａは、平板状に形成された第１基材４１、及び、軸線Ｘ周りに渦巻状に第１基材４１に形成された第１コイルパターン４２を有する。第２層４０Ｂは、平板状に形成された第２基材４４、及び、軸線Ｘ周りに渦巻状に第２基材４４に形成された第２コイルパターン４５を有し第１層４０Ａに積層される。第１コイルパターン４２は、第１〜第３パターン４２ａ〜４２ｃ、及び、当該第１〜第３パターン４２ａ〜４２ｃの外側に設けられる第４〜第６パターン４２ｄ〜４２ｆを有する。第２コイルパターン４５は、第１〜第３パターン４５ａ〜４５ｃ、及び、当該第１〜第３パターン４５ａ〜４５ｃの外側に設けられる第４〜第６パターン４５ｄ〜４５ｆを有する。第１及び第２コイルパターン４２、４５は、第１内側の第１〜第３パターン４２ａ〜４２ｃ及び第２外側の第４〜第６パターン４５ｄ〜４５ｆが連結され、且つ、第１外側の第４〜第６パターン４２ｄ〜４２ｆ及び第２内側の第１〜第３パターン４５ａ〜４５ｃが連結される。そして、第１及び第２コイルパターン４２、４５は、受電ユニット１Ｂの電力伝送コイルパターンと非接触で電力を伝送する。
この構成により、送電ユニット１Ａは、第１コイルパターン４２及び第２コイルパターン４５のそれぞれが複数のパターンを有することにより表皮効果を抑制できる。また、送電ユニット１Ａは、第１コイルパターン４２と第２コイルパターン４５とを連結することにより巻き数を増加することができる。送電ユニット１Ａは、パターン連結において内側と外側とを連結することにより磁束の影響を減少することができ近接効果を抑制できる。これにより、送電ユニット１Ａは、高周波抵抗を抑制することができ、発熱ロスを低減できる。この結果、送電ユニット１Ａは、電力伝送効率を向上することができ、非接触で電力を適正に伝送することができる。
また、送電ユニット１Ａは、リッツ線により形成したコイルと比較して、素線製造、エナメルコーティング工程、撚り工程、コイル巻工程、端末処理工程コイル接着工程を削減することができ、製造工程を簡素化することができる。従来のリッツ線により形成したコイルの場合には、電子部品２０を搭載する基板とコイルを搭載する基板とを別々の基板とし、これらの基板を連結する必要があった。これに対して、送電ユニット１Ａは、電子部品２０及び送電コイルパターン４０Ｃを同じ多層基板４０に形成することができ、多層基板４０を連結する工程を削減することができる。これにより、送電ユニット１Ａは、製造コスト及び検査コストを抑制することができる。
上記送電ユニット１Ａにおいて、第１コイルパターン４２は、第１〜第３パターン４２ａ〜４２ｃ及び第４〜第６パターン４２ｄ〜４２ｆをそれぞれ第１基材４１の各層に複数積層し、第１〜第３パターン４２ａ〜４２ｃ同士を連結し且つ第４〜第６パターン４２ｄ〜４２ｆ同士を連結する。第２コイルパターン４５は、第１〜第３パターン４５ａ〜４５ｃ及び第４〜第６パターン４５ｄ〜４５ｆをそれぞれ第２基材４４の各層に複数積層し、第１〜第３パターン４５ａ〜４５ｃ同士を連結し且つ第４〜第６パターン４５ｄ〜４５ｆ同士を連結する。この構成により、送電ユニット１Ａは、送電コイルパターン４０Ｃの断面積を増加することができ、送電電力量を増加することができる。
上記送電ユニット１Ａにおいて、第１及び第２コイルパターン４２、４５は、第１内側の第１〜第３パターン４２ａ〜４２ｃの軸線Ｘ側の端部４２０ａ〜４２０ｃ及び第２外側の第４〜第６パターン４５ｄ〜４５ｆの軸線Ｘ側の端部４５０ｄ〜４５０ｆが連結される。また、第１及び第２コイルパターン４２、４５は、第１外側の第４〜第６パターン４２ｄ〜４２ｆの軸線Ｘ側の端部４２０ｄ〜４２０ｆ及び第２内側の第１〜第３パターン４５ａ〜４５ｃの軸線Ｘ側の端部４５０ａ〜４５０ｃが連結される。この構成により、送電ユニット１Ａは、送電コイルパターン４０Ｃの軸線Ｘ側で第１コイルパターン４２と第２コイルパターン４５とを連結することができる。
なお、上記説明では、第１及び第２コイルパターン４２、４５は、軸線方向から視て矩形状（正方形状）に形成される例について説明したが、これに限定されず、例えば、軸線方向から視て円形状に形成されてもよい。
また、第１コイルパターン４２は、上層コイルパターン４２Ａ及び下層コイルパターン４２Ｂによる２層構成としたが、これに限定されず、１層構成又は３層以上の構成としてもよい。同様に、第２コイルパターン４５は、上層コイルパターン４５Ａ及び下層コイルパターン４５Ｂによる２層構成としたが、これに限定されず、１層構成又は３層以上の構成としてもよい。
１Ａ 送電ユニット
１Ｂ 受電ユニット
４０ 多層基板（基板）
４０Ａ 第１層
４０Ｂ 第２層
４１ 第１基材
４２ 第１コイルパターン
４４ 第２基材
４５ 第２コイルパターン
４２ａ〜４２ｃ 第１〜第３パターン（第１内側パターン）
４２ｄ〜４２ｆ 第４〜第６パターン（第１外側パターン）
４５ａ〜４５ｃ 第１〜第３パターン（第２内側パターン）
４５ｄ〜４５ｆ 第４〜第６パターン（第２外側パターン）
４２０ａ〜４２０ｃ 端部
４２０ｄ〜４２０ｆ 端部
４５０ａ〜４５０ｃ 端部
４５０ｄ〜４５０ｆ 端部
Ｘ 軸線

Claims (3)

  1. 平板状に形成された第１基材、及び、軸線周りに渦巻状に前記第１基材に形成された第１コイルパターンを有する第１層と、平板状に形成された第２基材、及び、前記軸線周りに渦巻状に前記第２基材に形成された第２コイルパターンを有し前記第１層に積層される第２層と、を含んで構成される基板を備え、
    前記第１コイルパターンは、第１内側パターン、及び、前記第１内側パターンの外側に設けられる第１外側パターンを有し、
    前記第２コイルパターンは、第２内側パターン、及び、前記第２内側パターンの外側に設けられる第２外側パターンを有し、
    前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンは、前記第１内側パターン及び前記第２外側パターンが連結され、且つ、前記第１外側パターン及び前記第２内側パターンが連結され、相手側の電力伝送コイルパターンと非接触で電力を伝送することを特徴とする電力伝送ユニット。
  2. 前記第１コイルパターンは、前記第１内側パターン及び前記第１外側パターンをそれぞれ前記第１基材の各層に複数積層し、前記第１内側パターン同士を連結し且つ前記第１外側パターン同士を連結し、
    前記第２コイルパターンは、前記第２内側パターン及び前記第２外側パターンをそれぞれ前記第２基材の各層に複数積層し、前記第２内側パターン同士を連結し且つ前記第２外側パターン同士を連結する請求項１に記載の電力伝送ユニット。
  3. 前記第１コイルパターン及び前記第２コイルパターンは、前記第１内側パターンの前記軸線側の端部及び前記第２外側パターンの前記軸線側の端部が連結され、且つ、前記第１外側パターンの前記軸線側の端部及び前記第２内側パターンの前記軸線側の端部が連結される請求項１又は２に記載の電力伝送ユニット。
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