JP2020047896A - Coil pair, power transmission device, power reception device and power transmission system - Google Patents

Coil pair, power transmission device, power reception device and power transmission system Download PDF

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Abstract

To provide a non-contact power transmission system which can optimize power transmission efficiency.SOLUTION: A power transmission coil for non-contact power transmission includes a power transmission open coil and a power transmission loop coil TL. The power transmission loop coil TL has a series connection in which an outside-inside copper thin film line TCL1, which is wound concentrically from the outer peripheral side toward the inner peripheral side, is connected to an inside-outside copper thin film line TCL2, which is wound concentrically from the inner peripheral side toward the outer peripheral side in the same winding direction as the outside-inside winding line TCL1. Each winding line is wound in a manner that the center of the winding of the outside-inside copper thin film line TCL1 coincides with the center of the winding of the inside-outside copper thin film line TCL2. In the power transmission loop coil TL, both end parts in the above series connection configure a connection terminal O1 and a connection terminal O2, respectively, at the outermost periphery.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、コイル対、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムの技術分野に属する。より詳細には、非接触型電力伝送用のコイル対並びに当該コイル対を用いた非接触型の送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムの技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of a coil pair, a power transmitting device, a power receiving device, and a power transmission system. More specifically, the present invention belongs to the technical field of a non-contact type power transmission coil pair, a non-contact type power transmission device and a power reception device using the coil pair, and a power transmission system.

近年、例えばリチウムイオン電池等からなる蓄電池を搭載した電気自動車が普及しつつある。このような電気自動車では、蓄電池に蓄えた電力を使ってモータを駆動して移動することとなるため、蓄電池への効率のよい充電が求められる。そこで、電気自動車に対して充電用プラグ等を物理的に接続することなくそれに搭載されている蓄電池を充電する方法として、互いに離隔して対向された受電コイルと送電コイルを用いる、いわゆるワイヤレス電力伝送に関する研究が行われている。ワイヤレス電力伝送の方式としては、一般には、電界結合方式、電磁誘導方式及び磁界共鳴方式等がある。これらの方式を、例えば使用周波数、水平及び垂直それぞれの方向の位置自由度並びに伝送効率等の観点から比較した場合、電気自動車に搭載されている蓄電池を充電するためのワイヤレス電力伝送の方式としては、コンデンサを使った電界結合方式又はコイルを使った磁界共鳴方式が有望視されており、これらに対する研究開発も活発に行われている。このような背景技術を開示した先行技術文献としては、例えば下記特許文献1が挙げられる。この特許文献1には、1回巻き(1ターン)のループコイルと、5.5回巻き(5.5ターン)のオープンコイルと、を用いて磁界共鳴方式により電力伝送を行うコイルが開示されている。   In recent years, electric vehicles equipped with a storage battery such as a lithium ion battery have become widespread. In such an electric vehicle, the motor is driven by using the electric power stored in the storage battery to move, so that efficient charging of the storage battery is required. As a method of charging a storage battery mounted on an electric vehicle without physically connecting a charging plug or the like to the electric vehicle, a so-called wireless power transmission using a power receiving coil and a power transmitting coil which are spaced apart from each other and opposed to each other. Research on is being conducted. In general, wireless power transmission methods include an electric field coupling method, an electromagnetic induction method, and a magnetic field resonance method. When these methods are compared in terms of, for example, operating frequency, positional freedom in each of horizontal and vertical directions, transmission efficiency, and the like, as a method of wireless power transmission for charging a storage battery mounted on an electric vehicle, An electric field coupling method using a capacitor or a magnetic field resonance method using a coil is expected to be promising, and research and development on these methods are being actively conducted. As a prior art document that discloses such a background technology, for example, Patent Document 1 below is given. Patent Document 1 discloses a coil that performs power transmission by a magnetic field resonance method using a single-turn (one-turn) loop coil and a 5.5-turn (5.5-turn) open coil. ing.

特開2011−200045号公報JP 2011-200045 A

一方、上述したような方式のワイヤレス電力伝送システムは、それが屋外で用いられるものである等の理由により、当該ワイヤレス電力伝送システムが用いられる国における電波法等の法規等に対応する必要がある。このとき上記法規等は、例えば人体への影響を考慮して漏洩磁界が予め決められた所定のレベル以下になるように規制している。また、広い汎用性を確保すべく、全ての送電コイルと受電コイルとの間における相互接続利用を可能とするためには、結果的に、両者が予め決められた所定範囲の周波数を利用する必要があり、このため上記所定範囲の周波数又は周波数帯域も、上記法規等としてのISO(International Organization for Standardization)又はIEC(International Electrotechnical Commission)等の国際機関の推奨に従う必要がある。更に、上記送電コイルと上記受電コイルとの間の所定の位置ずれも考慮した電力の伝送効率の下限値も上記国際機関により規定されているため、結果的に特定の周波数において高い電力の伝送効率が要求される。   On the other hand, the wireless power transmission system of the above-described method needs to comply with the regulations such as the Radio Law in the country where the wireless power transmission system is used, for example, because it is used outdoors. . At this time, the above-mentioned regulations regulate the leakage magnetic field to be equal to or lower than a predetermined level in consideration of, for example, the influence on the human body. In addition, in order to enable interconnection use between all the power transmission coils and the power reception coils in order to ensure wide versatility, as a result, both need to use a predetermined range of frequencies. For this reason, the predetermined range of frequencies or frequency bands also needs to follow the recommendations of international organizations such as ISO (International Organization for Standardization) or IEC (International Electrotechnical Commission) as the above regulations. Furthermore, since the lower limit value of the power transmission efficiency taking into account the predetermined positional deviation between the power transmission coil and the power reception coil is also specified by the international organization, as a result, the high power transmission efficiency at a specific frequency is obtained. Is required.

そこで本発明は、上記の要請に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、電力の伝送効率をより最適化することが可能な非接触型電力伝送用のコイル対並びに当該コイル対を用いた非接触型の送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムを提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described demand, and an example of the problem is a non-contact type power transmission coil pair that can further optimize power transmission efficiency, and a coil pair for the same. An object of the present invention is to provide a non-contact type power transmitting device, a power receiving device, and a power transmission system used.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、非接触型電力伝送用のコイル対において、送電又は受電用の第1コイルと、送電時には当該送電すべき電力が供給され、受電時には受電された電力が出力される第2コイルであって、前記第1コイルに対して同心に積層される第2コイルと、を備え、前記第2コイルは、当該第2コイルの外周側から内周側に向けて同心に巻回された外内巻回線と、当該第2コイルの内周側から外周側に向けて同心に且つ前記外内巻回線と同じ巻回方向に巻回された内外巻回線と、が接続されてなる直列接続を備え、前記第2コイルにおいて、前記直列接続における両端部のそれぞれが当該第2コイルの最外周部で外部接続用端子とされている。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 provides a coil pair for non-contact power transmission, a first coil for power transmission or reception, and power to be transmitted during power transmission, A second coil to which received power is output at the time of power reception, and a second coil concentrically laminated with respect to the first coil, wherein the second coil is provided on an outer peripheral side of the second coil. And the outer and inner windings concentrically wound toward the inner circumference side, and the second coil is wound concentrically from the inner circumference side to the outer circumference side and in the same winding direction as the outer and inner winding lines. And an internal / external winding circuit, and both ends of the second coil are external connection terminals at the outermost periphery of the second coil.

請求項1に記載の発明によれば、第1コイルに対して同心に積層される第2コイルが、外内巻回線と内外巻回線とが接続されてなる直列接続を備え、直列接続における両端部のそれぞれがコイル対の最外周部で外部接続用端子とされているので、コイル対全体としての電力の伝送効率をより最適化することができる。   According to the first aspect of the present invention, the second coil concentrically laminated with the first coil has a series connection in which the outer and inner windings and the inner and outer windings are connected, and both ends in the series connection. Since each of the portions is an external connection terminal at the outermost periphery of the coil pair, it is possible to further optimize the power transmission efficiency of the entire coil pair.

上記の課題を解決するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のコイル対において、前記外内巻回線及び前記内外巻回線は、それぞれ、前記第2コイルにおける当該外内巻回線の巻回の中心と当該内外巻回線の巻回の中心とが一致するように巻回されている。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 2 is the coil pair according to claim 1, wherein the outer and inner windings and the inner and outer windings are respectively formed by the outer and inner windings in the second coil. The winding is performed so that the center of the winding of the winding and the center of the winding of the inner and outer windings coincide with each other.

請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の作用に加えて、外内巻回線の巻回の中心と内外巻回線の巻回の中心とが一致するように各巻回線が巻回されているので、伝送効率を向上させることができる。   According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, each winding line is so arranged that the center of winding of the outer and inner winding lines coincides with the center of winding of the inner and outer winding lines. Is wound, so that transmission efficiency can be improved.

上記の課題を解決するために、請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のコイル対において、前記第2コイルでは、前記外内巻回線と前記内外巻回線とが、相互に絶縁されつつ一の層内で巻回されている。   In order to solve the above problem, according to a third aspect of the present invention, in the coil pair according to the first or second aspect, in the second coil, the outer and inner windings and the inner and outer windings are connected to each other. Are wound in one layer while being insulated from each other.

請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用に加えて、外内巻回線と内外巻回線とが、相互に絶縁されつつ一の層内で巻回されているので、コイル対全体としての電力の伝送効率の最適化とコイル対としての小型化とを両立することができる。   According to the invention described in claim 3, in addition to the effect of the invention described in claim 1 or 2, the outer and inner windings and the inner and outer windings are wound in one layer while being insulated from each other. Since the coil pair is turned, optimization of power transmission efficiency of the entire coil pair and miniaturization of the coil pair can be achieved at the same time.

上記の課題を解決するために、請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のコイル対において、前記第2コイルでは、前記外内巻回線が形成されている層と、前記内外巻回線が形成されている層と、が、絶縁部を挟んで積層されている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a coil pair according to the first or second aspect, wherein the second coil has a layer on which the outer and inner windings are formed. And the layer on which the inner and outer windings are formed are laminated with an insulating portion interposed therebetween.

請求項4に記載の発明によれば、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用に加えて、外内巻回線が形成されている層と内外巻回線が形成されている層とが絶縁部を挟んで積層されているので、コイル対全体としての電力の伝送効率をより最適化することができる。   According to the invention described in claim 4, in addition to the effect of the invention described in claim 1 or 2, the layer in which the outer and inner windings are formed and the layer in which the inner and outer windings are formed are different from each other. Since they are stacked with the insulating portion interposed therebetween, the power transmission efficiency of the coil pair as a whole can be further optimized.

上記の課題を解決するために、請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のコイル対において、前記コイル対の径方向における前記第2コイルの位置が、当該径方向における前記第1コイルの位置に相当する位置であり、前記第2コイルにおいて最外周に巻回された巻回線の前記径方向における位置が、前記第1コイルにおいて最外周に巻回された巻回線の前記径方向における位置に相当する位置とされ、前記第2コイルにおいて最内周に巻回された巻回線の前記径方向における位置が、前記第1コイルにおいて最内周に巻回された巻回線の前記径方向における位置に相当する位置とされている。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a coil pair according to any one of the first to fourth aspects, wherein the position of the second coil in a radial direction of the coil pair is set. Is the position corresponding to the position of the first coil in the radial direction, and the position in the radial direction of the winding wound around the outermost periphery in the second coil is the outermost periphery in the first coil. The position corresponding to the position in the radial direction of the wound winding, the radial position of the winding wound in the innermost circumference in the second coil, the innermost circumference in the first coil The position corresponds to the position in the radial direction of the wound winding line.

請求項5に記載の発明によれば、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、コイル対の径方向における第2コイルの位置が当該径方向における第1コイルの位置に相当する位置であり、第2コイルにおいて最外周に巻回された巻回線のコイル対の径方向における位置が第1コイルにおいて最外周に巻回された巻回線の当該径方向における位置に相当する位置とされ、第2コイルにおいて最内周に巻回された巻回線の当該径方向における位置が第1コイルにおいて最内周に巻回された巻回線の当該径方向における位置に相当する位置とされている。よって、結果的に、第2コイルにおいて最外周に巻回された巻回線と、第2コイルにおいて最内周に巻回された巻回線と、が離れることとなり、効果的に電力の伝送効率を最適化することができる。   According to the invention described in claim 5, in addition to the effect of the invention described in any one of claims 1 to 4, the position of the second coil in the radial direction of the coil pair is equal to the position of the second coil in the radial direction. The position corresponding to the position of one coil, and the radial position of the coil pair of the winding wound on the outermost circumference in the second coil is the radial direction of the winding wound on the outermost circumference in the first coil. , And the radial position of the innermost winding of the second coil is the radial position of the innermost winding of the first coil. It is a position corresponding to. Therefore, as a result, the winding wound on the outermost circumference in the second coil is separated from the winding wound on the innermost circumference in the second coil, and the power transmission efficiency is effectively reduced. Can be optimized.

上記の課題を解決するために、請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のコイル対において、前記外内巻回線及び前記内外巻回線それぞれの巻回数が、一回半以上三回以下であるように構成される。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a coil pair according to any one of the first to fifth aspects, wherein each of the outer and inner windings and the inner and outer windings is provided. The number of times is configured to be not less than one and a half and not more than three times.

請求項6に記載の発明によれば、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、外内巻回線及び内外巻回線それぞれの巻回数が一回半以上三回以下であるので、効果的に電力の伝送効率を最適化することができる。   According to the invention described in claim 6, in addition to the effect of the invention described in any one of claims 1 to 5, the number of turns of each of the outer and inner winding lines and the inner and outer winding lines is one and a half times or more. Since the number is three or less, power transmission efficiency can be effectively optimized.

上記の課題を解決するために、請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のコイル対において、前記第1コイルは、それぞれが同心に巻回された複数の巻回線が、絶縁部を挟んで積層されて構成されている。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a coil pair according to any one of the first to sixth aspects, wherein each of the first coils is concentrically wound. The plurality of windings are stacked with an insulating portion interposed therebetween.

請求項7に記載の発明によれば、請求項1から請求項6に記載の発明の作用に加えて、第1コイルが、それぞれが同心に巻回された複数の巻回線が絶縁部を挟んで積層されて構成されているので、コイル対としての電力の伝送効率及び反射率を向上させることができる。   According to the seventh aspect of the invention, in addition to the functions of the first to sixth aspects of the invention, the first coil includes a plurality of winding lines each concentrically wound with the insulating portion interposed therebetween. Therefore, the power transmission efficiency and the reflectivity of the coil pair can be improved.

上記の課題を解決するために、請求項8に記載の発明は、送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記送電装置において、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の前記コイル対である送電コイル対と、伝送すべき電力を前記送電コイル対に出力する出力手段と、を備える。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 8 is configured by a power transmission device and a power reception device separated from the power transmission device, and transmits power from the power transmission device to the power reception device in a non-contact manner. The power transmission device included in the power transmission system, wherein the power transmission coil pair as the coil pair according to any one of claims 1 to 7, and an output that outputs power to be transmitted to the power transmission coil pair. Means.

上記の課題を解決するために、請求項9に記載の発明は、送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記受電装置において、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の前記コイル対であって、前記送電装置に対向して配置される受電コイル対と、当該受電コイル対に接続された入力手段と、を備える。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 9 includes a power transmission device and a power reception device separated from the power transmission device, and transmits power from the power transmission device to the power reception device in a non-contact manner. In the power receiving device included in the power transmission system, the coil pair according to any one of claims 1 to 7, wherein the power receiving coil pair is disposed to face the power transmitting device, Input means connected to the power receiving coil pair.

上記の課題を解決するために、請求項10に記載の発明は、請求項8に記載の送電装置と、当該送電装置から離隔し、且つ前記送電コイル対に対向して配置される受電装置であって、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、を備える。   In order to solve the above problem, an invention according to claim 10 is a power transmission device according to claim 8 and a power reception device that is separated from the power transmission device and disposed to face the power transmission coil pair. And a power receiving device that receives the power transmitted from the power transmitting device.

上記の課題を解決するために、請求項11に記載の発明は、送電装置と、請求項9に記載の受電装置であって、前記送電装置から離隔し且つ前記受電コイル対が当該送電装置に対向して配置され、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、を備える。   In order to solve the above problem, an invention according to claim 11 is a power transmission device and the power reception device according to claim 9, wherein the power reception device is separated from the power transmission device and the power reception coil pair is connected to the power transmission device. And a power receiving device that is arranged to face and receives the power transmitted from the power transmitting device.

請求項8から請求項11のいずれか一項に記載の発明によれば、電力伝送システムを構成する送電装置に備えられた送電コイル体又は受電装置に備えられた受電コイル体の少なくともいずれか一方が請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のコイル体であるので、電力伝送システム全体としての電力の伝送効率を最適化することができる。   According to the invention as set forth in any one of claims 8 to 11, at least one of a power transmission coil body provided in a power transmission device constituting a power transmission system and a power reception coil body provided in a power reception device. Is a coil body according to any one of claims 1 to 7, so that the power transmission efficiency of the entire power transmission system can be optimized.

本発明によれば、第1コイルに対して同心に積層される第2コイルが、外内巻回線と内外巻回線とが接続されてなる直列接続を備え、直列接続における両端部のそれぞれがコイル対の最外周部で外部接続用端子とされている。   According to the present invention, the second coil concentrically laminated with the first coil includes a series connection in which the outer and inner windings and the inner and outer windings are connected, and each of both ends in the series connection is a coil. The outermost portion of the pair serves as an external connection terminal.

従って、コイル対全体としての電力の伝送効率を最適化することができる。   Therefore, the power transmission efficiency of the entire coil pair can be optimized.

第1実施形態の電力伝送システムの概要構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a power transmission system according to a first embodiment. 第1実施形態のコイルの構造を示す平面図(i)である。It is a top view (i) showing the structure of the coil of a 1st embodiment. 第1実施形態のコイルの構造を示す平面図(ii)である。It is a top view (ii) showing the structure of the coil of a 1st embodiment. 第1実施形態のコイルの構造を示す平面図(iii)である。It is a top view (iii) showing the structure of the coil of a 1st embodiment. 第1実施形態のコイルの構造を示す平面図(iv)である。It is a top view (iv) showing the structure of the coil of a 1st embodiment. 第1実施形態のコイルの構造を示す平面図(v)である。It is a top view (v) showing the structure of the coil of a 1st embodiment. 第1実施形態のコイルの構造を示す平面図(vi)である。It is a top view (vi) showing the structure of the coil of a 1st embodiment. 第1実施形態のコイルの構造を示す平面図(vii)である。It is a top view (vii) showing the structure of the coil of a 1st embodiment. 図6乃至図8のA−A’部分の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIGS. 6 to 8. 第1実施形態のコイルの構造による効果としての反射・伝送効率−周波数の関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship of the reflection / transmission efficiency-frequency as an effect by the structure of the coil of 1st Embodiment. 第2実施形態のコイルの構造を示す平面図(i)である。It is a top view (i) showing the structure of the coil of a 2nd embodiment. 第2実施形態のコイルの構造を示す平面図(ii)である。It is a top view (ii) showing the structure of the coil of a 2nd embodiment. 第2実施形態のコイルの構造を示す平面図(iii)である。It is a top view (iii) showing the structure of the coil of a 2nd embodiment. 第2実施形態のコイルの構造を示す平面図(iv)である。It is a top view (iv) showing the structure of the coil of a 2nd embodiment. 第3実施形態のコイルの構造を示す平面図である。It is a top view showing the structure of the coil of a 3rd embodiment. 第4実施形態のコイルの構造を示す平面図である。It is a top view showing the structure of the coil of a 4th embodiment. 第5実施形態のコイルの構造を示す平面図である。It is a top view showing the structure of the coil of a 5th embodiment. 第6実施形態のコイルの構造を示す平面図である。It is a top view showing the structure of the coil of a 6th embodiment. 第2実施形態乃至図6実施形態それぞれのコイルの構造による効果としての反射・伝送効率−周波数の関係を示すグラフ図である。FIG. 7 is a graph illustrating the relationship between reflection and transmission efficiency and frequency as an effect of the coil structure of each of the second to sixth embodiments.

次に、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、電気自動車に搭載されている充電池を充電するための電力を、当該充電池を備えた電気自動車に対して磁界共鳴方式により非接触で電送する電力伝送システムに対して、本発明を適用した場合の実施形態である。   Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Note that each embodiment described below is a power transmission method that transmits electric power for charging a rechargeable battery mounted on an electric vehicle to an electric vehicle equipped with the rechargeable battery in a non-contact manner by a magnetic field resonance method. This is an embodiment when the present invention is applied to a system.

ここで、各実施形態の磁界共鳴方式による電力伝送システムは、電力を送る送電コイルと、当該送電コイルから離隔して向き合うように(即ち対向するように)配置され且つ送電コイルから送られた電力を受電する受電コイルと、を備える。そして上記送電コイルは、後述する送電ループコイルと、後述する送電オープンコイルと、が、同心に積層されて構成されている。また上記受電コイルは、後述する受電オープンコイルと、後述する受電ループコイルと、が、同心に積層されて構成されている。   Here, the power transmission system based on the magnetic field resonance method of each embodiment includes a power transmission coil for transmitting power, and a power transmission coil that is disposed so as to be spaced apart from (ie opposed to) the power transmission coil and transmitted from the power transmission coil. And a power receiving coil for receiving power. The power transmission coil is configured by concentrically laminating a power transmission loop coil described later and a power transmission open coil described later. The power receiving coil is configured such that a power receiving open coil described later and a power receiving loop coil described later are concentrically stacked.

(I)第1実施形態
初めに、本発明に係る第1実施形態について、図1乃至図9を用いて説明する。
(I) First Embodiment First, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.

(i)第1実施形態の電力伝送システムの全体構成及び動作について
先ず、第1実施形態の電力伝送システムの全体構成及び動作について、図1を用いて説明する。なお図1は、第1実施形態の電力伝送システムの概要構成を示すブロック図である。
(I) Overall Configuration and Operation of Power Transmission System of First Embodiment First, the overall configuration and operation of the power transmission system of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the power transmission system according to the first embodiment.

図1に示すように、第1実施形態の電力伝送システムSは、受電部RV及び上記受電コイルRCを備えた受電装置Rと、送電部TR及び上記送電コイルTCを備えた送電装置Tと、により構成されている。このとき受電装置Rは上記電気自動車に搭載され、且つ当該電気自動車に搭載されている図示しない蓄電池に接続されている。一方送電装置Tは、当該電気自動車が移動又は停車する位置の地面に設置されている。そして、当該蓄電池を充電する場合、受電装置Rの受電コイルRCと送電装置Tの送電コイルTCとが対向するように、電気自動車が運転又は停車される。なお、第1実施形態の電力伝送システムSによる上記蓄電池の充電に際しては、停車している電気自動車に搭載されている受電装置Rに対して、その停車位置の下方の地面に設置された送電装置Tの送電コイルTCを介して、当該送電装置Tから電力を伝送するように構成することができる。またこの他、移動中の電気自動車に搭載されている受電装置Rに対して、その電気自動車が移動している道路の一定距離の区間に設置された複数の送電装置Tの送電コイルTCを介して、当該送電装置Tから連続的に電力を伝送するように構成してもよい。このとき、送電部TRが本発明の「出力手段」の一例に相当し、受電部RVが本発明の「入力手段」の一例に相当する。   As shown in FIG. 1, the power transmission system S of the first embodiment includes a power receiving device R including a power receiving unit RV and the power receiving coil RC, a power transmitting device T including a power transmitting unit TR and the power transmitting coil TC, It consists of. At this time, the power receiving device R is mounted on the electric vehicle and connected to a storage battery (not shown) mounted on the electric vehicle. On the other hand, the power transmission device T is installed on the ground at a position where the electric vehicle moves or stops. Then, when charging the storage battery, the electric vehicle is driven or stopped such that the power receiving coil RC of the power receiving device R and the power transmitting coil TC of the power transmitting device T face each other. When the storage battery is charged by the power transmission system S according to the first embodiment, the power transmission device installed on the ground below the stopped position with respect to the power reception device R mounted on the stopped electric vehicle. The power transmission device T can be configured to transmit power via the T power transmission coil TC. In addition, a power receiving device R mounted on a moving electric vehicle is transmitted via a power transmission coil TC of a plurality of power transmitting devices T installed in a section of a fixed distance on a road on which the electric vehicle is moving. Thus, the power transmission device T may be configured to transmit power continuously. At this time, the power transmitting unit TR corresponds to an example of the “output unit” of the present invention, and the power receiving unit RV corresponds to an example of the “input unit” of the present invention.

一方上記送電コイルTCは、送電ループコイルTLと、送電オープンコイルTOと、を備えている。また上記受電コイルRCは、受電オープンコイルROと、受電ループコイルRLと、を備えている。このとき送電ループコイルTLには、送電すべき電力が送電部TRから入力される。そして送電オープンコイルTOは、送電ループコイルTLに対して同心に積層され且つその両端が開放されている。他方受電オープンコイルROは、送電オープンコイルTOに対向するように配置され且つその両端が開放されている。そして受電ループコイルRLは、受電オープンコイルROに対して同心に積層され、且つ磁界共鳴方式により送電コイルTCから受電した電力を受電部RVに出力する。このとき、送電コイルTC又は受電コイルRCが本発明の「コイル対」の一例に相当し、送電オープンコイルTO又は受電オープンコイルROが本発明の「第1コイル」の一例に相当し、送電ループコイルTL又は受電ループコイルRLが本発明の「第2コイル」の一例に相当する。   On the other hand, the power transmission coil TC includes a power transmission loop coil TL and a power transmission open coil TO. The power receiving coil RC includes a power receiving open coil RO and a power receiving loop coil RL. At this time, the power to be transmitted is input from the power transmission unit TR to the power transmission loop coil TL. The power transmission open coil TO is stacked concentrically with respect to the power transmission loop coil TL, and both ends thereof are open. On the other hand, the power receiving open coil RO is arranged to face the power transmitting open coil TO, and both ends thereof are open. The power receiving loop coil RL is stacked concentrically with the power receiving open coil RO, and outputs power received from the power transmitting coil TC by a magnetic field resonance method to the power receiving unit RV. At this time, the power transmission coil TC or the power reception coil RC corresponds to an example of the “coil pair” of the present invention, and the power transmission open coil TO or the power reception open coil RO corresponds to an example of the “first coil” of the present invention. The coil TL or the power receiving loop coil RL corresponds to an example of the “second coil” of the present invention.

以上の構成において、送電装置Tの送電部TRは、例えば電力伝送システムSが用いられる国における上記法規等に対応しつつ、受電装置Rに伝送すべき電力を送電コイルTCに出力する。一方、上記磁界共鳴方式により送電コイルTCからの電力を受電した受電装置Rの受電コイルRCは、当該受電した電力を受電部RVに出力する。これにより受電部RVは、当該電力に対応した出力(例えば85キロヘルツの高周波電力となる)を、例えば図示しない電力変換ユニットによりDC(直流)電流に変換し、電気自動車の蓄電池に出力する。これにより当該蓄電池には、必要量の電力が充電される。   In the above configuration, the power transmission unit TR of the power transmission device T outputs power to be transmitted to the power reception device R to the power transmission coil TC while complying with, for example, the above-mentioned regulations in a country where the power transmission system S is used. On the other hand, the power receiving coil RC of the power receiving device R that has received the power from the power transmitting coil TC by the magnetic field resonance method outputs the received power to the power receiving unit RV. Thus, the power receiving unit RV converts an output corresponding to the power (for example, high-frequency power of 85 kHz) into a DC (direct current) current by a power conversion unit (not shown) and outputs the DC current to a storage battery of the electric vehicle. Thereby, the storage battery is charged with a necessary amount of power.

(ii)送電コイルTC(受電コイルRC)の構成について
次に、上述した第1実施形態の電力伝送システムSに用いられる、第1実施形態の送電コイルTC及び受電コイルRCの構成について、図2乃至図9を用いて説明する。なお、第1実施形態の送電コイルTCと受電コイルRCとは、基本的に同じ構成を備える。即ち、上記送電ループコイルTLの構成と上記受電ループコイルRLの構成とは基本的に同一である。また、上記送電オープンコイルTOの構成と上記受電オープンコイルROの構成とは基本的に同一である。更に、上記送電ループコイルTLと上記送電オープンコイルTOとの送電コイルTC内における位置関係と、上記受電ループコイルRLと上記受電オープンコイルROとの受電コイルRC内における位置関係と、は基本的に同一である。よって以下の説明では、送電コイルTCについて、その構造を説明する。また、図2乃至図8は第1実施形態の送電コイルTCの構造を示す平面図であり、図9は第1実施形態の送電コイルTCの構造を示す部分断面図である。なお図2乃至図8は、送電装置Tにおいて、送電部TR側から送電コイルTCを見た場合の平面図である。
(Ii) Configuration of power transmission coil TC (power reception coil RC) Next, the configuration of the power transmission coil TC and the power reception coil RC of the first embodiment used in the above-described power transmission system S of the first embodiment will be described with reference to FIG. This will be described with reference to FIGS. The power transmission coil TC and the power reception coil RC of the first embodiment have basically the same configuration. That is, the configuration of the power transmission loop coil TL and the configuration of the power reception loop coil RL are basically the same. The configuration of the power transmission open coil TO and the configuration of the power reception open coil RO are basically the same. Furthermore, the positional relationship between the power transmitting loop coil TL and the power transmitting open coil TO in the power transmitting coil TC and the positional relationship between the power receiving loop coil RL and the power receiving open coil RO in the power receiving coil RC are basically the same. Are identical. Therefore, in the following description, the structure of the power transmission coil TC will be described. 2 to 8 are plan views showing the structure of the power transmission coil TC of the first embodiment, and FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing the structure of the power transmission coil TC of the first embodiment. 2 to 8 are plan views of the power transmission device T when the power transmission coil TC is viewed from the power transmission unit TR side.

図2にその平面図を示すように、第1実施形態の送電コイルTCは、送電ループコイルTL(図1参照)と、送電オープンコイルTO(図1参照)と、が、図2の紙面方向に積層されて構成される。そして、送電ループコイルTLは、図2にその平面形状を示すループコイルTCL1と、図2において図示を省略するループコイルTCL2と、が、図2に示す絶縁性のフィルムBF1(詳細は後述する)を介して図2の紙面方向に積層されて構成される。また送電オープンコイルTOは、後述する二つのコイルCL1及びコイルCL2が、図2において図示を省略する絶縁性のフィルムBF3(詳細は後述する)を介して図2の紙面方向に積層されて構成される。そして、送電ループコイルTLと送電オープンコイルTOと間にも、フィルムBF1及びフィルムBF3と同じ材料からなり且つ図2において図示を省略する絶縁性のフィルムBF2(詳細は後述する)が積層されている。なお第1実施形態では、送電ループコイルTLを構成するループコイルTCL1とループコイルTCL2との間の絶縁のためにフィルムBF1を用い、送電ループコイルTLと送電オープンコイルTOとの間の絶縁のためにフィルムBF2を用い、更にコイルCL1とコイルCL2との間の絶縁のためにフィルムBF3を用いているが、これらの他に、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料をそれぞれの層間に用いることもできる。また、送電コイルTCとして発生した熱を効率良く放熱するため、例えばセラミック粒子等を分散した薄膜化材料を絶縁用として用いることもできる。更に、ループコイルTCL1、ループコイルTCL2、コイルCL1及びコイルCL2をそれぞれ構成する後述の銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。   As shown in a plan view in FIG. 2, the power transmission coil TC of the first embodiment has a power transmission loop coil TL (see FIG. 1) and a power transmission open coil TO (see FIG. 1) in the paper direction of FIG. 2. It is constituted by being laminated on. The power transmission loop coil TL includes a loop coil TCL1 whose planar shape is shown in FIG. 2 and a loop coil TCL2 not shown in FIG. 2 and an insulating film BF1 shown in FIG. 2 (details will be described later). Are stacked in the direction of the paper surface of FIG. The power transmission open coil TO is formed by laminating two coils CL1 and CL2 described later via an insulating film BF3 (details will be described later) not shown in FIG. You. Then, an insulating film BF2 (details will be described later), which is made of the same material as the films BF1 and BF3 and is not shown in FIG. 2, is also stacked between the power transmission loop coil TL and the power transmission open coil TO. . In the first embodiment, the film BF1 is used for insulation between the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 which constitute the power transmission loop coil TL, and the film BF1 is used for insulation between the power transmission loop coil TL and the power transmission open coil TO. Although a film BF2 is used for the insulation and a film BF3 is used for insulation between the coil CL1 and the coil CL2, an insulating material such as a glass epoxy material may be used between the respective layers. it can. In order to efficiently dissipate the heat generated by the power transmission coil TC, for example, a thin film material in which ceramic particles or the like are dispersed can be used for insulation. Furthermore, the centers of the windings of the below-described copper thin film wires constituting the loop coil TCL1, the loop coil TCL2, the coil CL1, and the coil CL2 are the same or substantially the same.

そして図2に示すように、送電ループコイルTLのループコイルTCL1は、その最外周端部(図2に示す場合は右辺部の中央)が、送電部TRに接続される接続用端子O1とされている。そしてループコイルTCL1は、当該接続用端子O1から始まる反時計回りに、その最外周部から最内周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に一回転半(1.5ターン)巻回されて構成されている。この、ループコイルTCL1を構成する銅薄膜線が、本発明の「外内巻回線」の一例に相当する。また、ループコイルTCL1を構成する上記銅薄膜線は、ループコイルTCL1の全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。更にループコイルTCL1では、図2におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに直線部が設けられており、それぞれの直線部が曲線部により接続されている。ここで、ループコイルTCL1を構成する上記銅薄膜線における一巻回目の銅薄膜線と、二巻回目の銅薄膜線との間の距離wは、ループコイルTCL1自体の位置が積層方向においてループコイルTCL2並びに送電オープンコイルTOのコイルCL1及びコイルCL2に重なる位置となる範囲において、なるべく長いことが望ましい。また、ループコイルTCL1の最内周部には、図2の紙面方向においてその直下に積層されているループコイルTCL2との間の電気的接続を構成するためのビアV1が接続されている。   Then, as shown in FIG. 2, the outermost peripheral end (the center of the right side in FIG. 2) of the loop coil TCL1 of the power transmission loop coil TL is a connection terminal O1 connected to the power transmission unit TR. ing. The loop coil TCL1 is, for example, a copper film wire spirally wound one turn and a half turn (1.5 turns) from the outermost peripheral portion toward the innermost peripheral portion, starting from the connection terminal O1. It is configured. This copper thin film wire constituting the loop coil TCL1 corresponds to an example of the “outer / inner winding circuit” of the present invention. The copper thin film wire forming the loop coil TCL1 has the same width and the same thickness over the entire circumference of the loop coil TCL1. Further, in the loop coil TCL1, linear portions are provided at each of the upper side, lower side, left side, and right side in FIG. 2, and the respective linear portions are connected by curved portions. Here, the distance w between the first turn copper thin film wire and the second turn copper thin film wire of the copper thin film wire constituting the loop coil TCL1 is determined by the position of the loop coil TCL1 itself in the stacking direction. It is desirable that the length be as long as possible in a range where the position overlaps the TCL2 and the coils CL1 and CL2 of the power transmission open coil TO. A via V1 is connected to the innermost peripheral portion of the loop coil TCL1 to form an electrical connection with the loop coil TCL2 stacked immediately below the innermost portion in the paper surface direction of FIG.

次に、上記フィルムBF1を介して上記ループコイルTCL1の直下に積層されている、送電ループコイルTLを構成するループコイルTCL2の構成について、図3を用いて説明する。なお図3は、当該ループコイルTCL2のみを取り出して示す平面図である。   Next, the configuration of the loop coil TCL2 that constitutes the power transmission loop coil TL and that is stacked immediately below the loop coil TCL1 via the film BF1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view showing only the loop coil TCL2.

図3に示すように、送電ループコイルTLのループコイルTCL2は、その最内周部に、上記ループコイルTCL1との電気的接続を構成するための上記ビアV1が接続されている。即ち、ループコイルTCL1とループコイルTCL2との接続は直列接続とされている。そしてループコイルTCL2は、当該ビアV1から始まる反時計回りに(即ち、ループコイルTCL1と同じ巻回方向に)、その最内周部から最外周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に一回転半(1.5ターン)巻回されて構成されている。またその最外周端部(図3に示す場合は右辺部の中央)が、送電部TRに接続されるもう一つの接続用端子O2とされている。この、ループコイルTCL2を構成する銅薄膜線が、本発明の「内外巻回線」の一例に相当する。また、ループコイルTCL2を構成する上記銅薄膜線は、ループコイルTCL2の全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。更にループコイルTCL2では、図3におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに直線部が設けられており、それぞれの直線部が曲線部により接続されている。ここで、ループコイルTCL2を構成する上記銅薄膜線における一巻回目の銅薄膜線と、二巻回目の銅薄膜線との間の距離は、ループコイルTCL1における当該距離w(図2参照)と同一である。   As shown in FIG. 3, the via V1 for forming an electrical connection with the loop coil TCL1 is connected to the innermost peripheral portion of the loop coil TCL2 of the power transmission loop coil TL. That is, the connection between the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 is connected in series. Then, in the loop coil TCL2, for example, a copper thin film wire spirally moves in a counterclockwise direction starting from the via V1 (that is, in the same winding direction as the loop coil TCL1) from the innermost periphery to the outermost periphery. It is configured by winding one and a half turns (1.5 turns). The outermost end (the center of the right side in FIG. 3) is another connection terminal O2 connected to the power transmission unit TR. The copper thin film wire constituting the loop coil TCL2 corresponds to an example of the “inner / outer winding” of the present invention. The copper thin film wire forming the loop coil TCL2 has the same width and the same thickness over the entire circumference of the loop coil TCL2. Further, in the loop coil TCL2, a straight portion is provided at each of the upper side, the lower side, the left side, and the right side in FIG. 3, and the respective straight portions are connected by a curved portion. Here, the distance between the first turn copper thin film wire and the second turn copper thin film wire in the copper thin film wire constituting the loop coil TCL2 is the distance w (see FIG. 2) in the loop coil TCL1. Are identical.

ここで、上記ループコイルTCL1及び上記ループコイルTCL2をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係としては、上記反時計周りに一回転半(1.5ターン)巻回されているループコイルTCL1の銅薄膜線の巻回の中心の位置と、同じ反時計周りに一回転半(1.5ターン)巻回されているループコイルTCL2の銅薄膜線の巻回の中心の位置と、が、略一致するように、それぞれの銅薄膜線が巻回されている。そして、それぞれの最内周部に接続されているビアV1により、ループコイルTCL1とループコイルTCL2とが直列に接続されている。これにより、ループコイルTCL1の最外周部から最内周部への巻回を、ビアV1を介して同じ巻回方向のまま層を変えてループコイルTCL2に繋げることで、ループコイルTCL2が最内周部から最外周部へ巻回されていることになる。そして、それぞれの最外周端部が、相互に隣接する位置で上記接続用端子O1及び上記接続用端子O2とされている。   Here, as a positional relationship between the copper thin film wires constituting the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2, respectively, the copper coil of the loop coil TCL1 wound one-half turn (1.5 turns) counterclockwise. The position of the center of the winding of the thin film wire substantially coincides with the position of the center of the winding of the copper thin film wire of the loop coil TCL2 wound one and a half turns (1.5 turns) counterclockwise. Each of the copper thin-film wires is wound so as to perform the same. The loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 are connected in series by vias V1 connected to the innermost peripheral portions. As a result, the winding from the outermost peripheral portion to the innermost peripheral portion of the loop coil TCL1 is connected to the loop coil TCL2 by changing the layer through the via V1 while maintaining the same winding direction. It means that it is wound from the peripheral part to the outermost peripheral part. The outermost ends of the outermost ends are the connection terminals O1 and O2 at positions adjacent to each other.

次に、上記フィルムBF2を介して上記送電ループコイルTLのループコイルTCL2の直下に積層されている、送電オープンコイルTOを構成するコイルCL1の構成について、図4を用いて説明する。なお図4は、当該コイルCL1のみを取り出して示す平面図である。   Next, the configuration of the coil CL1 that constitutes the power transmission open coil TO and that is stacked immediately below the loop coil TCL2 of the power transmission loop coil TL via the film BF2 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a plan view showing only the coil CL1.

図4に示すように、送電オープンコイルTOを構成するコイルCL1は、その最外周端部が開放端T1とされている。そしてコイルCL1は、当該開放端T1から始まる反時計回りに、その最外周部から最内周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に十回転半(10.5ターン)巻回されて構成されている。またその最内周部には、図4の紙面方向においてその直下に積層されているコイルCL2との間の電気的接続を構成するためのビアV2が接続されている。なおコイルCL1を構成する上記銅薄膜線は、コイルCL1の全周に渡って同一厚さ及び同一幅とされている。更にコイルCL1では、図4におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。   As shown in FIG. 4, the outermost peripheral end of the coil CL1 constituting the power transmission open coil TO is an open end T1. Then, for example, a copper thin film wire is spirally wound ten turns and a half (10.5 turns) from the outermost peripheral portion toward the innermost peripheral portion in a counterclockwise direction starting from the open end T1. It is configured. In addition, a via V2 for forming an electrical connection with the coil CL2 stacked immediately below in the direction of the paper surface of FIG. 4 is connected to the innermost peripheral portion. The copper thin film wire forming the coil CL1 has the same thickness and the same width all around the coil CL1. Further, in the coil CL1, the upper side, the lower side, the left side, and the right side in FIG. 4 are provided with parallel straight portions, respectively, and the straight portions are respectively connected by substantially concentric arc-shaped curved portions. I have.

次に、上記フィルムBF3を介して上記コイルCL1の直下に積層されているコイルCL2の構成について、図5を用いて説明する。なお図5は、当該コイルCL2のみを取り出して示す平面図である。   Next, the configuration of the coil CL2 laminated immediately below the coil CL1 via the film BF3 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a plan view showing only the coil CL2.

図5に示すように、上記コイルCL1と共に送電オープンコイルTOを構成するコイルCL2は、その最内周部に、上記コイルCL1との電気的接続を構成するための上記ビアV2が接続されている。即ち、コイルCL1とコイルCL2との接続は直列接続とされている。そしてコイルCL2は、当該ビアV2から始まる時計回りに(即ち、コイルCL1と反対の方向に)、その最内周部から最外周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に二回転半(2.5ターン)巻回されて構成されている。またその最外周端部が開放端T2とされている。なおコイルCL2を構成する上記銅薄膜線は、コイルCL2の全周に渡って同一厚さ及び同一幅とされている。更にコイルCL2では、図5におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。   As shown in FIG. 5, the coil CL2 which forms the power transmission open coil TO together with the coil CL1 has the via V2 connected to the innermost portion thereof for forming an electrical connection with the coil CL1. . That is, the connection between the coil CL1 and the coil CL2 is a series connection. Then, the coil CL2 is rotated clockwise starting from the via V2 (that is, in a direction opposite to the coil CL1) from the innermost peripheral portion to the outermost peripheral portion, for example, by a two-and-a-half turn of a copper thin film wire in a spiral shape. (2.5 turns). The outermost end is an open end T2. The copper thin film wire constituting the coil CL2 has the same thickness and the same width over the entire circumference of the coil CL2. Further, in the coil CL2, straight lines parallel to each other are provided on the upper side, the lower side, the left side, and the right side in FIG. 5, respectively, and the respective straight parts are respectively connected by substantially concentric arc-shaped curved parts. I have.

ここで、上記コイルCL1及び上記コイルCL2をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係としては、それらの巻回数が十回転半(10.5ターン)と二回転半(2.5ターン)で異なっているが、上記反時計方向に巻回されているコイルCL1の銅薄膜線の位置と、上記時計方向に巻回されているコイルCL2の銅薄膜線の位置と、が、コイルCL1及びコイルCL2それぞれの巻回の中心から見て一致するように、それぞれの銅薄膜線が巻回されている。そして、それぞれの最内周部に接続されているビアV2により、コイルCL1とコイルCL2とが直列に接続されている。これにより、コイルCL1の最外周部から最内周部への巻回を当該最内周部で反対方向に切り返す(折り返す)ことで、コイルCL2が最内周部から最外周部へ巻回されていることになる。このため結果として、図4及び図5に示すように、コイルCL1を構成する銅薄膜線の幅は、コイルCL2を構成する銅薄膜線の幅よりも狭くなっている。   Here, as for the positional relationship between the copper thin film wires constituting the coil CL1 and the coil CL2, the number of turns differs between ten and a half turns (10.5 turns) and two and a half turns (2.5 turns). However, the position of the copper thin film wire of the coil CL1 wound counterclockwise and the position of the copper thin film wire of the coil CL2 wound clockwise correspond to the coil CL1 and the coil CL2. Each copper thin film wire is wound so as to match when viewed from the center of each winding. The coil CL1 and the coil CL2 are connected in series by the via V2 connected to the innermost peripheral portion. Thereby, the coil CL2 is wound from the innermost peripheral portion to the outermost peripheral portion by turning (turning) the winding from the outermost peripheral portion to the innermost peripheral portion in the opposite direction at the innermost peripheral portion. Will be. Therefore, as a result, as shown in FIGS. 4 and 5, the width of the copper thin film line forming the coil CL1 is smaller than the width of the copper thin film line forming the coil CL2.

次に、上記送電ループコイルTL(即ちループコイルTCL1及びループコイルTCL2)並びに上記送電オープンコイルTO(即ち上記コイルCL1及び上記コイルCL2)をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図6乃至図8を用いて説明する。   Next, the positional relationship between the copper thin film wires constituting the power transmission loop coil TL (that is, the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2) and the power transmission open coil TO (that is, the coil CL1 and the coil CL2) will be described with reference to FIGS. This will be described with reference to FIG.

先ず、送電ループコイルTLのループコイルTCL1及びループコイルTCL2をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図6を用いて説明する。なお図6は、ループコイルTCL1と、ループコイルTCL2と、の重なり状況を示す平面図であり、ループコイルTCL1を実線で、その直下にフィルムBF1(図6において図示を省略する。)を介して積層されているループコイルTCL2を破線で、それぞれ示している。   First, the positional relationship between the copper thin film wires constituting the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 of the power transmission loop coil TL will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a plan view showing an overlapping state of the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2. The loop coil TCL1 is indicated by a solid line, and a film BF1 (not shown in FIG. 6) immediately below the loop coil TCL1. The stacked loop coils TCL2 are indicated by broken lines.

図6に破線で示すように、内周から外周に向けて銅薄膜線がループコイルTCL1と同じ巻回方向で一回転半(1.5ターン)巻回され且つその最内周部でビアV1によりループコイルTCL1と接続されるループコイルTCL2では、その二分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチ(即ち、各辺において隣り合う銅薄膜線の中心線の、巻回における径方向の距離。以下、同様。)の三分の一ずつその直線部の位置が外周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回され、接続用端子O2がそれぞれの巻回の最外周側に突出する形状とされている。一方図6に実線で示すように、外周から内周に向けて銅薄膜線が一回転半(1.5ターン)巻回され且つその最内周部でビアV1によりループコイルTCL2と接続されるループコイルTCL1では、その二分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの三分の一ずつその直線部の位置が内周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回され、接続用端子O1がその巻回の最外周側に突出する形状とされている。これらにより、ループコイルTCL1とループコイルTCL2とが積層されているループコイルTLでは、図6に示すように、左右それぞれの辺では、ループループコイルTCL1とループコイルTCL2を構成する銅薄膜線が重なるように積層されている。   As shown by the broken line in FIG. 6, the copper thin film wire is wound one and a half turns (1.5 turns) in the same winding direction as the loop coil TCL1 from the inner circumference to the outer circumference, and the via V1 is formed at the innermost circumference thereof. In the loop coil TCL2 connected to the loop coil TCL1, the pitch in the winding of the copper thin film wire (that is, the center line of the copper thin film wire adjacent on each side in the radial direction in the winding) Each of the curved portions is formed and the copper thin film wire is wound so that the position of the linear portion is shifted toward the outer peripheral side by one-third of the distance. Is formed in a shape protruding to the outermost peripheral side of the main body. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 6, a copper thin film wire is wound by one and a half turns (1.5 turns) from the outer periphery to the inner periphery, and is connected to the loop coil TCL2 by the via V1 at the innermost periphery. In the loop coil TCL1, each curved portion is formed such that the position of the linear portion is shifted toward the inner peripheral side by one third of the pitch in the winding of the copper thin film wire for each half turn thereof. Is wound, and the connection terminal O1 is shaped to protrude to the outermost peripheral side of the winding. As a result, in the loop coil TL in which the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 are stacked, as shown in FIG. 6, the copper thin film wires constituting the loop loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 overlap on each of the left and right sides. It is laminated as follows.

次に、上記ループコイルTC2及び上記送電オープンコイルTOのコイルCL1をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図7を用いて説明する。なお図7は、ループコイルTCL2と、コイルCL1と、の重なり状況を示す平面図であり、ループコイルTCL2を実線で、その直下にフィルムBF2(図7において図示を省略する。)を介して積層されているコイルCL1を破線で、それぞれ示している。   Next, the positional relationship between the copper thin film wires constituting the loop coil TC2 and the coil CL1 of the power transmission open coil TO will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a plan view showing the overlapping state of the loop coil TCL2 and the coil CL1, in which the loop coil TCL2 is laminated by a solid line and directly under the film BF2 (not shown in FIG. 7). Are indicated by broken lines, respectively.

図7に破線で示すように、外周から内周に向けて銅薄膜線が十回転半(10.5ターン)巻回され且つその最内周部でビアV2によりコイルCL2(図7において図示を省略する。)と接続されるコイルCL1では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が内周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。一方図7に実線で示すように、上記ループコイルTCL2を構成する銅薄膜線は、コイルCL1の外縁付近及び内縁付近を、当該外縁及び内縁にそれぞれ沿って積層されている。これらにより、ループコイルTCL2とコイルCL1とが積層されている送電オープンコイルTOでは、図7に示すように、上下左右それぞれの辺では、ループコイルTCL2とコイルCL1を構成する銅薄膜線が重なるように積層されている。   As shown by a broken line in FIG. 7, a copper thin film wire is wound ten and a half turns (10.5 turns) from the outer periphery to the inner periphery, and a coil CL2 (shown in FIG. The coil CL1 is connected to each of the curved lines so that the position of the linear portion is shifted toward the inner peripheral side by one-fourth of the pitch in the winding of the copper thin film wire every quarter turn. The portion is formed and the copper thin film wire is wound. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 7, the copper thin film wire constituting the loop coil TCL2 is laminated near the outer edge and the inner edge of the coil CL1 along the outer edge and the inner edge, respectively. As a result, in the power transmission open coil TO in which the loop coil TCL2 and the coil CL1 are stacked, as shown in FIG. 7, the copper thin film wires constituting the loop coil TCL2 and the coil CL1 overlap on each of the upper, lower, left, and right sides. Are laminated.

最後に、上記送電オープンコイルTOのコイルCL1及びコイルCL2をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図8を用いて説明する。なお図8は、コイルCL1と、コイルCL2と、の重なり状況を示す平面図であり、コイルCL1を実線で、その直下にフィルムBF3(図8において図示を省略する。)を介して積層されているコイルCL2を破線で、それぞれ示している。   Finally, the positional relationship between the copper thin film wires constituting the coil CL1 and the coil CL2 of the power transmission open coil TO will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a plan view showing the state of overlap between the coil CL1 and the coil CL2. The coil CL1 is shown by a solid line, and the coil CL1 is stacked immediately below the film BF3 (not shown in FIG. 8). Are indicated by broken lines.

図8に破線で示すように、内周から外周に向けて銅薄膜線が二回転半(2.5ターン)巻回され且つその最内周部でビアV2によりコイルCL1と接続されるコイルCL2では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が外周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されており、その最外周端部が開放端T2とされている。一方図8に実線で示すように、コイルCL1を構成する銅薄膜線は、コイルCL2の外縁付近及び内縁付近にそれぞれ沿って積層されており、その最外周端部が開放端T1とされている。これらにより、コイルCL1とコイルCL2とが積層されて構成される送電オープンコイルTOと、ループコイルTCL1とループコイルTCL2が積層されて構成される送電ループコイルTLと、が積層されている送電コイルTCでは、図6乃至図8に示すように、上下左右それぞれの辺では、送電ループコイルTL(ループコイルTCL1及びループコイルTCL2)を構成する銅薄膜線と、送電オープンコイルTO(コイルCL1及びコイルCL2)と、をそれぞれ構成する銅薄膜線が重なるように積層されている。   As shown by a broken line in FIG. 8, a coil CL2 is formed by winding a copper thin film wire two and a half turns (2.5 turns) from the inner circumference to the outer circumference and connecting to the coil CL1 by the via V2 at the innermost circumference. In each of the quarter rounds, each curved portion is formed and the copper thin film wire is wound so that the position of the straight line portion is shifted toward the outer peripheral side by one quarter of the pitch in the winding of the copper thin film wire. The outermost end is an open end T2. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 8, the copper thin film wires constituting the coil CL1 are laminated along the vicinity of the outer edge and the inner edge of the coil CL2, and the outermost end is an open end T1. . Thus, the power transmission coil TC in which the power transmission open coil TO formed by stacking the coil CL1 and the coil CL2 and the power transmission loop coil TL formed by stacking the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 are stacked. Then, as shown in FIGS. 6 to 8, on each of the upper, lower, left, and right sides, the copper thin film wire forming the power transmission loop coil TL (the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2) and the power transmission open coil TO (the coil CL1 and the coil CL2) ) Are stacked so that the copper thin film wires constituting the respective layers overlap.

次に、上記送電ループコイルTLと送電オープンコイルTOとの積層状態、並びにループコイルTCL1とループコイルTCL2との接続状態及びコイルCL1とコイルCL2との接続状態について、それぞれ、図6乃至図8に示すA−A’部分の断面図として、図9を用いて説明する。   Next, the stacked state of the power transmission loop coil TL and the power transmission open coil TO, the connection state of the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2, and the connection state of the coil CL1 and the coil CL2 are shown in FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ shown in FIG.

図9に示すように、図2乃至図8における左辺部では、先ず、ループコイルTCL1とループコイルTCL2とがフィルムBF1を挟んで積層されており、それぞれがビアV1により電気的に接続されている。このビアV1の位置で、同方向に巻回されているループコイルTCL1とループコイルTCL2とがフィルムBF1を挟んで接続されている。一方、送電オープンコイルTOのコイルCL1とコイルCL2とはフィルムBF3を挟んで積層されており、それぞれがビアV2により電気的に接続されている。このビアV2の位置で、コイルCL1の上記反時計方向の巻回が切り返されて(折り返されて)、コイルCL2の上記時計方向の巻回が形成されている。他方、コイルCL1及びコイルCL2からなる送電オープンコイルTOと、ループコイルTCL1及びループコイルTCL2からなる送電ループコイルTLとは、フィルムBF2を挟んで積層されている。このとき、送電ループコイルTLと、送電オープンコイルTOと、は、フィルムBF2により絶縁されている。   As shown in FIG. 9, on the left side in FIGS. 2 to 8, first, a loop coil TCL1 and a loop coil TCL2 are laminated with a film BF1 interposed therebetween, and each is electrically connected by a via V1. . At the position of the via V1, the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 wound in the same direction are connected across the film BF1. On the other hand, the coil CL1 and the coil CL2 of the power transmission open coil TO are laminated with the film BF3 interposed therebetween, and are electrically connected to each other by the via V2. At the position of the via V2, the above-described counterclockwise winding of the coil CL1 is turned back (turned back) to form the above-described clockwise winding of the coil CL2. On the other hand, the power transmission open coil TO including the coil CL1 and the coil CL2 and the power transmission loop coil TL including the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 are stacked with the film BF2 interposed therebetween. At this time, the power transmission loop coil TL and the power transmission open coil TO are insulated by the film BF2.

(iii)送電コイルTC及び受電コイルRCの製造方法について
次に、第1実施形態の送電コイルTC及び受電コイルRCの製造方法について説明する。
(Iii) Manufacturing method of power transmitting coil TC and power receiving coil RC Next, a method of manufacturing the power transmitting coil TC and the power receiving coil RC of the first embodiment will be described.

当該製造方法としては、基本的には従来と同様の、下記(a)−1乃至(a)−12の各工程を含む第1製造方法、又は下記(b)−1乃至(b)−14の各工程を含む第2製造方法等を用いることができる。なお、送電コイルTCの製造方法と受電コイルRCの製造方法とは基本的に同一であるので、以下の説明では、送電コイルTCの製造方法についてそれぞれ説明する。
(a)第1製造方法
(a)−1:フィルムBF1の両面全体に銅薄膜を形成する。
(a)−2:上記(a)−1で形成された銅薄膜(両面)の上にそれぞれレジストを塗布する。
(a)−3:上記(a)−2で塗布したレジストを、それぞれの面についてループコイルTCL1及びループコイルTCL2の銅薄膜線にパターニングする。
(a)−4:上記(a)−3のパターニング後にエッチング処理を施し、ループコイルTCL1及びループコイルTCL2としての銅薄膜線を形成する。
(a)−5:上記ビアV1を形成して送電ループコイルTLとする。
(a)−6:フィルムBF3の両面全体に銅薄膜を形成する。
(a)−7:上記(a)−6で形成された銅薄膜(両面)の上にそれぞれレジストを塗布する。
(a)−8:上記(a)−7で塗布したレジストを、それぞれの面についてコイルCL1及びコイルCL2の銅薄膜線にパターニングする。
(a)−9:上記(a)−8のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルCL1及びコイルCL2としての銅薄膜線を形成する。
(a)−10:上記ビアV2を形成して送電オープンコイルTOとする。
(a)−11:上記(a)−5の送電ループコイルTLと、上記(a)−10の送電オープンコイルTOと、を、フィルムBF2を間に挟んで貼り合わせ、送電コイルTCを形成する。
(a)−12:接続用端子O1及び接続用端子O2と、送電部TRと、を接続する。
(b)第2製造方法
(b)−1:フィルムBF1の両面全体に銅薄膜を形成する。
(b)−2:ビアV1に相当する位置にレーザ等により貫通穴を形成する。
(b)−3:貫通穴を含む全体に対して無電解銅めっき法および電解銅めっき法による銅めっき処理を施し、ビアV1を形成する。
(b)−4:上記(b)−3で形成された銅めっき(両面)の上にそれぞれレジストを塗布する。
(b)−5:上記(b)−4で塗布したレジストをループコイルTCL1及びループコイルTCL2の銅薄膜線にパターニングする。
(b)−6:上記(b)−5のパターニング後にエッチング処理を施し、ループコイルTCL1及びループコイルTCL2としての銅薄膜線を形成して送電ループコイルTLとする。
(b)−7:フィルムBF3の両面全体に銅薄膜を形成する。
(b)−8:ビアV2に相当する位置にレーザ等により貫通穴を形成する。
(b)−9:貫通穴を含む全体に対して無電解銅めっき法および電解銅めっき法による銅めっき処理を施し、ビアV2を形成する。
(b)−10:上記(b)−9で形成された銅めっき(両面)の上にそれぞれレジストを塗布する。
(b)−11:上記(b)−10で塗布したレジストをコイルCL1及びコイルCL2の銅薄膜線にパターニングする。
(b)−12:上記(b)−11のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルCL1及びコイルCL2としての銅薄膜線を形成して送電オープンコイルTOとする。
(b)−13:上記(b)−6の送電ループコイルTLと、上記(b)−12の送電オープコイルTOと、を、フィルムBF2を間に挟んで貼り合わせ、送電コイルTCを形成する。
(b)−14:接続用端子O1及び接続用端子O2と送電部TRとを接続する。
As the manufacturing method, a first manufacturing method including the following steps (a) -1 to (a) -12, or the following (b) -1 to (b) -14, which is basically the same as the conventional method. The second manufacturing method including the above steps can be used. In addition, since the manufacturing method of the power transmission coil TC and the manufacturing method of the power receiving coil RC are basically the same, the following description will each explain the manufacturing method of the power transmission coil TC.
(A) First manufacturing method (a) -1: A copper thin film is formed on both surfaces of the film BF1.
(A) -2: A resist is applied on each of the copper thin films (both surfaces) formed in (a) -1.
(A) -3: The resist applied in (a) -2 is patterned on the copper thin film wires of the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 on each surface.
(A) -4: After the patterning of (a) -3, an etching process is performed to form a copper thin film wire as the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2.
(A) -5: The via V1 is formed to be the power transmission loop coil TL.
(A) -6: A copper thin film is formed on both surfaces of the film BF3.
(A) -7: A resist is applied on each of the copper thin films (both surfaces) formed in (a) -6.
(A) -8: The resist applied in (a) -7 is patterned on the copper thin film wires of the coil CL1 and the coil CL2 on each surface.
(A) -9: After the patterning of (a) -8, an etching process is performed to form a copper thin film wire as the coil CL1 and the coil CL2.
(A) -10: The via V2 is formed to be the power transmission open coil TO.
(A) -11: The power transmission loop coil TL of (a) -5 and the power transmission open coil TO of (a) -10 are attached to each other with the film BF2 interposed therebetween to form the power transmission coil TC. .
(A) -12: The connection terminals O1 and O2 are connected to the power transmission unit TR.
(B) Second production method (b) -1: A copper thin film is formed on both surfaces of the film BF1.
(B) -2: A through hole is formed by a laser or the like at a position corresponding to the via V1.
(B) -3: The whole including the through-hole is subjected to a copper plating process by an electroless copper plating method and an electrolytic copper plating method to form a via V1.
(B) -4: A resist is applied on each of the copper plating (both surfaces) formed in (b) -3.
(B) -5: The resist applied in (b) -4 is patterned on the copper thin film wires of the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2.
(B) -6: After the patterning of the above (b) -5, an etching process is performed to form a copper thin film wire as the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 to form the power transmission loop coil TL.
(B) -7: A copper thin film is formed on both surfaces of the film BF3.
(B) -8: A through hole is formed at a position corresponding to the via V2 by a laser or the like.
(B) -9: The whole including the through holes is subjected to a copper plating process by an electroless copper plating method and an electrolytic copper plating method to form a via V2.
(B) -10: A resist is applied on the copper plating (both sides) formed in (b) -9.
(B) -11: The resist applied in (b) -10 is patterned on the copper thin film wires of the coil CL1 and the coil CL2.
(B) -12: After the patterning of the above (b) -11, an etching process is performed to form a copper thin film wire as the coil CL1 and the coil CL2 to form the power transmission open coil TO.
(B) -13: The power transmission loop coil TL of (b) -6 and the power transmission open coil TO of (b) -12 are bonded together with the film BF2 interposed therebetween to form the power transmission coil TC.
(B) -14: The connection terminals O1 and O2 are connected to the power transmission unit TR.

(iv)第1実施形態の電力伝送システムの効果について
次に、第1実施形態の送電コイルTC及び受電コイルRCを含む第1実施形態の電力伝送システムSを用いて電力伝送を行った場合の効果について、本願の発明者による実験結果(シミュレーション結果)を踏まえて、図10を用いて説明する。なお図10は、第1実施形態のコイルの構造による効果としての反射・伝送効率−周波数の関係を示すグラフ図である。また以下の説明では、第1実施形態の電力伝送システムSを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果を、従来例の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果に対比させつつ、説明する。ここで上記従来例としては、一辺が100ミリメートルの正方形形状で一回転(1ターン)巻き構造のループコイルと、当該ループコイルの中心軸と同軸に配置され且つ当該ループコイルと同じ一辺100ミリメートルの正方形形状で筒状に十回転半(10.5ターン)巻き構造のコイル及び二回転半(2.5ターン)巻き構造のコイルを含むオープンコイル(即ち、第1実施形態の送電オープンコイルTO又は受電オープンコイルROと同一構造のオープンコイル)と、からなる送電コイル及び受電コイルを含む電力伝送システムを用いた。
(Iv) Effects of the power transmission system of the first embodiment Next, a case where power transmission is performed using the power transmission system S of the first embodiment including the power transmission coil TC and the power reception coil RC of the first embodiment. Effects will be described with reference to FIG. 10 based on experimental results (simulation results) by the inventor of the present application. FIG. 10 is a graph showing the relationship between reflection / transmission efficiency and frequency as an effect of the structure of the coil of the first embodiment. Further, in the following description, a simulation result of the effect when the power transmission is performed using the power transmission system S of the first embodiment is described as a simulation of the effect when the power transmission is performed using the power transmission system of the related art. This will be described in comparison with the results. Here, as the above-mentioned conventional example, a loop coil having a square shape with one side of 100 millimeters and a single turn (one turn) winding structure, and a coil of 100 millimeters per side which is arranged coaxially with the center axis of the loop coil and is the same as the loop coil. An open coil including a coil having a ten-turn and half-turn (10.5 turn) winding structure and a two-turn and half-turn (2.5 turn) winding structure in a square shape (that is, the power transmission open coil TO of the first embodiment or (An open coil having the same structure as the power receiving open coil RO), and a power transmission system including a power transmitting coil and a power receiving coil.

図10に、反射率を示すSパラメータ(S11)と周波数との関係を◆マーク(第1実施形態)及び▲マーク(従来例)で示すと共に、電力の伝送効率を示すSパラメータ(S21)と周波数との関係を■マーク(第1実施形態)及び●マーク(従来例)で示すように、第1実施形態の送電コイルTC及び受電コイルRCを含む第1実施形態の電力伝送システムSを用いた場合では、共振周波数となる周波数(約1.65メガヘルツ)において、電力の伝送効率(SパラメータS21)が格段に向上しており、且つ反射率(SパラメータS11)も格段に低減されていることが判る。   In FIG. 10, the relationship between the S parameter (S11) indicating the reflectance and the frequency is indicated by a mark (first embodiment) and a mark (conventional example), and the S parameter (S21) indicating the power transmission efficiency. As shown by a mark (first embodiment) and a mark ● (conventional example) with respect to the frequency, the power transmission system S of the first embodiment including the power transmission coil TC and the power reception coil RC of the first embodiment is used. In this case, the power transmission efficiency (S-parameter S21) is remarkably improved and the reflectance (S-parameter S11) is also remarkably reduced at a frequency (about 1.65 MHz) that is a resonance frequency. You can see that.

以上説明したように、第1実施形態の送電コイルTC及び受電コイルRCを含む第1実施形態の電力伝送システムSを用いた電力伝送によれば、送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)に対して同心に積層される送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)が、その外周側から内周側に巻回されるループコイルTCL1と、その内周側から外周側に巻回されるループコイルTCL2と、が接続されてなる直列接続を備え、直列接続における両端部のそれぞれが送電コイルTC(又は受電コイルRC)の最外周部で接続用端子O1及び接続用端子O2とされているので、送電コイルTC(又は受電コイルRC)全体としての電力の伝送効率を向上させてより最適化することができる。   As described above, according to the power transmission using the power transmission system S of the first embodiment including the power transmission coil TC and the power reception coil RC of the first embodiment, the power transmission open coil TO (or the power reception open coil RO) is used. A power transmission loop coil TL (or a power reception loop coil RL) concentrically laminated is wound around a loop coil TCL1 from the outer circumference to an inner circumference, and a loop wound from the inner circumference to the outer circumference. And the coil TCL2 is connected in series, and both ends in the series connection are the connection terminal O1 and the connection terminal O2 at the outermost periphery of the power transmission coil TC (or the power reception coil RC). The power transmission efficiency of the power transmission coil TC (or the power reception coil RC) as a whole can be improved to further optimize the power transmission efficiency.

また、ループコイルTCL1の巻回の中心とループコイルTCL2の巻回の中心とが一致するように各銅薄膜線が巻回されているので、伝送効率を向上させることができる。   Further, since each copper thin film wire is wound such that the center of winding of the loop coil TCL1 and the center of winding of the loop coil TCL2 match, transmission efficiency can be improved.

更に、ループコイルTCL1が形成されている層とループコイルTCL2が形成されている層とが、絶縁性のフィルムBF1を挟んで積層されているので、送電コイルTC(又は受電コイルRC)全体としての電力の伝送効率をより最適化することができる。   Furthermore, since the layer on which the loop coil TCL1 is formed and the layer on which the loop coil TCL2 is formed are laminated with the insulating film BF1 interposed therebetween, the power transmitting coil TC (or the power receiving coil RC) as a whole is Power transmission efficiency can be further optimized.

更にまた、送電コイルTC(又は受電コイルRC)の径方向における送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)の位置が当該径方向における送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)の位置に相当する位置であり、送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)において最外周に巻回された銅薄膜線の送電コイルTC(又は受電コイル)の径方向における位置が送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)において最外周に巻回された銅薄膜線の当該径方向における位置に相当する位置とされ、送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)において最内周に巻回された銅薄膜線の送電コイルTC(又は受電コイル)の径方向における位置が送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)において最内周に巻回された銅薄膜線の当該径方向における位置に相当する位置とされているので、結果的に、送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)において最外周に巻回された銅薄膜線と最内周に巻回された銅薄膜線とが距離w(図2参照)だけ離れることとなり、効果的に電力の伝送効率を最適化することができる。   Furthermore, the position of the power transmitting loop coil TL (or the power receiving loop coil RL) in the radial direction of the power transmitting coil TC (or the power receiving coil RC) corresponds to the position of the power transmitting open coil TO (or the power receiving open coil RO) in the radial direction. The position in the radial direction of the power transmitting coil TC (or the power receiving coil) of the copper thin film wire wound on the outermost periphery of the power transmitting loop coil TL (or the power receiving loop coil RL) is the power transmitting open coil TO (or the power receiving open coil). RO), the position corresponding to the position in the radial direction of the copper thin film wire wound on the outermost periphery, and the position of the copper thin film wire wound on the innermost periphery in the power transmission loop coil TL (or the power reception loop coil RL). The radial position of the power transmission coil TC (or the power reception coil) is the power transmission open coil TO (or the power reception open coil). RO), the position corresponds to the position in the radial direction of the copper thin film wire wound on the innermost circumference, and consequently, the outermost circumference of the power transmission loop coil TL (or the power reception loop coil RL). The wound copper thin film wire and the innermost wound copper thin film wire are separated by a distance w (see FIG. 2), and the power transmission efficiency can be effectively optimized.

また、送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)が、それぞれが同心に巻回された複数の銅薄膜線により構成されるコイルCL1及びコイルCL2が絶縁性のフィルムBF3を挟んで積層されて構成されているので、送電コイルTC(又は受電コイルRC)としての電力の伝送効率及び反射率を向上させることができる。   Further, the power transmission open coil TO (or the power reception open coil RO) is configured by laminating a coil CL1 and a coil CL2 each formed by a plurality of copper thin film wires wound concentrically with an insulating film BF3 interposed therebetween. Therefore, the transmission efficiency and the reflectance of the power as the power transmission coil TC (or the power reception coil RC) can be improved.

(II)第2実施形態
次に、本発明の他の実施形態である第2実施形態の構成について、図11乃至図14を用いて説明する。
(II) Second Embodiment Next, the configuration of a second embodiment, which is another embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS.

以下に説明する第2実施形態の電力伝送システムは、上述した第1実施形態の電力伝送システムSに対して、第2実施形態の送電オープンコイル及び受電オープンコイルの構成のみが異なっており、その他の構成及びその製造方法は第1実施形態の電力伝送システムSと同様である。よって以下の説明では、当該構成が異なる部分についてのみ説明し、その他の当該同様の構成及び製造方法については説明を省略する。また、第1実施形態の電力伝送システムSと同様に、第2実施形態の送電オープンコイルの構成と第2実施形態の受電オープンコイルの構成とは基本的に同一である。よって以下の説明では、第2実施形態の送電オープンコイルについて、その構造を説明する。更に、図11乃至図14は第2実施形態の送電オープンコイルの構造を示す平面図であり、第2実施形態の送電装置において、第2実施形態の送電部側から第2実施形態の送電コイルを見た場合の平面図である。このとき、図11乃至図14では、第1実施形態の電力伝送システムSと同様の構成部材については、同様の部材番号を付している。   The power transmission system according to the second embodiment described below is different from the power transmission system S according to the first embodiment only in the configuration of the power transmission open coil and the power reception open coil according to the second embodiment. Is the same as in the power transmission system S of the first embodiment. Therefore, in the following description, only the part having the different configuration will be described, and the description of the other similar configuration and the manufacturing method will be omitted. Further, similarly to the power transmission system S of the first embodiment, the configuration of the power transmission open coil of the second embodiment and the configuration of the power reception open coil of the second embodiment are basically the same. Therefore, in the following description, the structure of the power transmission open coil of the second embodiment will be described. 11 to 14 are plan views showing the structure of the power transmission open coil of the second embodiment. In the power transmission device of the second embodiment, the power transmission coil of the second embodiment is viewed from the power transmission unit side of the second embodiment. It is a top view when seeing. At this time, in FIGS. 11 to 14, the same components as those of the power transmission system S of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

第2実施形態の送電コイルは、第1実施形態の送電ループコイルTLと同様の構成を備える第2実施形態の送電ループコイルと、図11乃至図14を用いてそれぞれの構成を説明する第2実施形態のコイルCL21及びコイルCL22を備える第2実施形態の送電オープンコイルと、が、第1実施形態の送電コイルTCと同様の絶縁性のフィルム(図11乃至図14において図示を省略する。)を介して図11乃至図14それぞれの紙面方向に積層されて構成される。また第2実施形態の送電オープンコイルは、二つの上記コイルCL21及びコイルCL22が、上記絶縁性のフィルムを介して図11乃至図14の紙面方向に積層されて構成される。なお第2実施形態でも、各上記フィルムの他に絶縁用として、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料やセラミック粒子等を分散した薄膜化材料を用いることもできる。更に、第2実施形態の送電ループコイル並びにコイルCL21及びコイルCL22をそれぞれ構成する銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。   The power transmission coil of the second embodiment has a configuration similar to that of the power transmission loop coil TL of the first embodiment, and a power transmission loop coil of the second embodiment, and a second configuration of each of which is described with reference to FIGS. The power transmission open coil of the second embodiment including the coil CL21 and the coil CL22 of the embodiment is the same insulating film as the power transmission coil TC of the first embodiment (not shown in FIGS. 11 to 14). 11 to 14 in the direction of the paper surface of FIG. Further, the power transmission open coil according to the second embodiment is configured such that the two coils CL21 and CL22 are stacked in the paper direction of FIGS. 11 to 14 via the insulating film. In the second embodiment, an insulating material such as a glass epoxy material or a thin film material in which ceramic particles or the like are dispersed may be used for insulation in addition to the above films. Furthermore, the centers of the windings of the copper thin film wires constituting the power transmission loop coil and the coils CL21 and CL22 of the second embodiment are the same or substantially the same.

次に、上記フィルムを介して第2実施形態の送電ループコイルの直下に積層されている、第2実施形態の送電オープンコイルを構成するコイルCL21の構成について、図11を用いて説明する。なお図11は、当該コイルCL21のみを取り出して示す平面図である。また図11では、図面の明確化のため、コイルCL21を構成する銅薄膜線の巻回の一部の記載を省略している。   Next, the configuration of a coil CL21 that is laminated immediately below the power transmission loop coil of the second embodiment via the film and that constitutes the power transmission open coil of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a plan view showing only the coil CL21. In FIG. 11, a part of the winding of the copper thin film wire forming the coil CL21 is omitted for clarification of the drawing.

図11に示すように、第2実施形態の送電オープンコイルを構成するコイルCL21は、その最外周端部が開放端T1とされている。そしてコイルCL21は、当該開放端T1から始まる反時計回りに、その最外周部から最内周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に十七回転半(17.5ターン)巻回されて構成されている。またその最内周部には、図11の紙面方向においてその直下に積層されているコイルCL22との間の電気的接続を構成するためのビアV2が接続されている。なおコイルCL21を構成する上記銅薄膜線は、コイルCL21の全周に渡って同一厚さとされているが、その幅は、コイルCL21の内側になるに従って太くなるように形成されている。更にコイルCL21では、図11におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルCL21を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルCL21の内側になるに従って太くなるように形成されている。   As shown in FIG. 11, a coil CL <b> 21 configuring the power transmission open coil of the second embodiment has an outermost end portion as an open end T <b> 1. In the coil CL21, for example, a copper thin film wire is spirally wound 17 times and a half (17.5 turns) from the outermost peripheral portion to the innermost peripheral portion in a counterclockwise direction starting from the open end T1. It is configured. In addition, a via V2 for forming an electrical connection with the coil CL22 stacked immediately below in the direction of the paper surface of FIG. 11 is connected to the innermost peripheral portion. The copper thin film wire forming the coil CL21 has the same thickness over the entire circumference of the coil CL21, but the width is formed so as to become wider as the coil CL21 is located inside. Further, in the coil CL21, straight lines parallel to each other are provided on the upper side, the lower side, the left side, and the right side in FIG. 11, respectively, and the respective straight parts are respectively connected by substantially concentric arc-shaped curved parts. I have. Then, the width of the copper thin film wire forming the coil CL21 is formed to be constant in the above-mentioned straight line portion and to become thicker in the above-mentioned curved portion as it goes inside the coil CL21.

次に、上記フィルムを介して上記コイルCL21の直下に積層されているコイルCL22の構成について、図12を用いて説明する。なお図12は、当該コイルCL22のみを取り出して示す平面図である。また図12では、図面の明確化のため、コイルCL22を構成する銅薄膜線の巻回の一部の記載を省略している。   Next, the configuration of the coil CL22 that is stacked immediately below the coil CL21 via the film will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a plan view showing only the coil CL22. In FIG. 12, for the sake of clarity of the drawing, a part of the winding of the copper thin film wire forming the coil CL22 is omitted.

図12に示すように、上記コイルCL21と共に第2実施形態の送電オープンコイルを構成するコイルCL22は、その最内周部に、上記コイルCL21との電気的接続を構成するための上記ビアV2が接続されている。即ち、コイルCL21とコイルCL22との接続は直列接続とされている。そしてコイルCL22は、当該ビアV2から始まる時計回りに(即ち、コイルCL21と反対の方向に)、その最内周部から最外周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に三回転半(3.5ターン)巻回されて構成されている。またその最外周端部が開放端T2とされている。なおコイルCL22を構成する上記銅薄膜線は、コイルCL22の全周に渡って同一厚さとされているが、その幅は、コイルCL22の外側になるに従って細くなるように形成されている。更にコイルCL22では、図12におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルCL22を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルCL22の外側になるに従って細くなるように形成されている。   As shown in FIG. 12, the coil CL22 that constitutes the power transmission open coil of the second embodiment together with the coil CL21 has the via V2 for forming an electrical connection with the coil CL21 at the innermost periphery thereof. It is connected. That is, the connection between the coil CL21 and the coil CL22 is a series connection. Then, the coil CL22 is rotated clockwise starting from the via V2 (that is, in the direction opposite to the coil CL21) from the innermost portion to the outermost portion, for example, by a three-and-a-half turn of a copper thin film wire in a spiral shape. (3.5 turns). The outermost end is an open end T2. The copper thin film wire forming the coil CL22 has the same thickness over the entire circumference of the coil CL22, but the width thereof is formed so as to become thinner toward the outside of the coil CL22. Further, in the coil CL22, straight lines parallel to each other are provided on the upper side, the lower side, the left side, and the right side in FIG. 12, and the respective straight parts are respectively connected by substantially concentric arc-shaped curved parts. I have. Then, the width of the copper thin film wire forming the coil CL22 is made constant at the straight portion, and is formed so as to become thinner toward the outside of the coil CL22 at the curved portion.

ここで、上記コイルCL21及び上記コイルCL22をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係としては、それらの巻回数が十七回転半(17.5ターン)と三回転半(3.5ターン)で異なっているが、上記反時計方向に巻回されているコイルCL21の銅薄膜線の位置と、上記時計方向に巻回されているコイルCL22の銅薄膜線の位置と、が、コイルCL21及びコイルCL22それぞれの巻回の中心から見て一致するように、それぞれの銅薄膜線が巻回されている。そして、それぞれの最内周部に接続されているビアV2により、コイルCL21とコイルCL22とが直列に接続されている。これにより、コイルCL21の最外周部から最内周部への巻回を当該最内周部で反対方向に切り返す(折り返す)ことで、コイルCL22が最内周部から最外周部へ巻回されていることになる。このため結果として、図11及び図12に示すように、コイルCL21を構成する銅薄膜線の幅は、コイルCL22を構成する銅薄膜線の幅よりも狭くなっている。   Here, as the positional relationship between the copper thin film wires constituting the coil CL21 and the coil CL22, respectively, the number of turns is seventeen and a half turns (17.5 turns) and three and a half turns (3.5 turns). Although different, the position of the copper thin film wire of the coil CL21 wound in the counterclockwise direction and the position of the copper thin film wire of the coil CL22 wound in the clockwise direction are the coil CL21 and the coil CL21. Each of the copper thin film wires is wound so as to coincide with each other when viewed from the center of each of the turns of the CL 22. The coil CL21 and the coil CL22 are connected in series by the via V2 connected to the innermost peripheral portion. Thereby, the coil CL22 is wound from the innermost peripheral portion to the outermost peripheral portion by turning (turning) the winding from the outermost peripheral portion to the innermost peripheral portion in the opposite direction at the innermost peripheral portion. Will be. Therefore, as a result, as shown in FIGS. 11 and 12, the width of the copper thin film line forming the coil CL21 is smaller than the width of the copper thin film line forming the coil CL22.

次に、第2実施形態の送電ループコイル並びに第2実施形態の送電オープンコイル(即ち上記コイルCL21及び上記コイルCL22)をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図13及び図14を用いて説明する。   Next, the positional relationship between the copper thin film wires constituting the power transmission loop coil of the second embodiment and the power transmission open coil (that is, the coil CL21 and the coil CL22) of the second embodiment will be described with reference to FIGS. Will be explained.

先ず、第2実施形態の送電ループコイルのループコイルTCL2及び第2実施形態の送電オープンコイルのコイルCL21をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図13を用いて説明する。なお図13は、ループコイルTCL2と、コイルCL21と、の重なり状況を示す平面図であり、ループコイルTCL2を実線で、その直下に絶縁性のフィルム(図13において図示を省略する。)を介して積層されているコイルCL21を破線で、それぞれ示している。   First, the positional relationship between the copper thin film wires constituting the loop coil TCL2 of the power transmission loop coil of the second embodiment and the coil CL21 of the power transmission open coil of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a plan view showing the overlapping state of the loop coil TCL2 and the coil CL21. The loop coil TCL2 is indicated by a solid line, and an insulating film (not shown in FIG. 13) is provided directly below the loop coil TCL2. The stacked coils CL21 are indicated by broken lines.

図13に破線で示すように、外周から内周に向けて銅薄膜線が十七回転半(17.5ターン)巻回され且つその最内周部でビアV2によりコイルCL22(図13において図示を省略する。)と接続されるコイルCL21では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が内周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。一方図13に実線で示すように、上記ループコイルTCL2を構成する銅薄膜線は、コイルCL21の外縁付近及び内縁付近を、当該外縁及び内縁にそれぞれ沿って積層されている。これらにより、ループコイルTCL2とコイルCL21とが積層されている第2実施形態の送電コイルでは、図13に示すように、上下左右それぞれの辺では、ループコイルTCL2とコイルCL21を構成する銅薄膜線が重なるように積層されている。   As shown by a broken line in FIG. 13, a copper thin film wire is wound seventeen turns and a half (17.5 turns) from the outer periphery to the inner periphery, and the coil CL22 (shown in FIG. The coil CL21 is connected to the coil CL21 so that the position of the linear portion is shifted toward the inner periphery by one-fourth of the pitch in the winding of the copper thin film wire every quarter turn. A curved portion is formed and the copper thin film wire is wound. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 13, the copper thin film wire constituting the loop coil TCL2 is laminated near the outer edge and the inner edge of the coil CL21 along the outer edge and the inner edge, respectively. Thus, in the power transmission coil according to the second embodiment in which the loop coil TCL2 and the coil CL21 are stacked, as shown in FIG. 13, the copper thin film wires forming the loop coil TCL2 and the coil CL21 on the upper, lower, left, and right sides, respectively. Are stacked so as to overlap.

次に、第2実施形態の送電オープンコイルのコイルCL21及びコイルCL22をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図14を用いて説明する。なお図14は、コイルCL21と、コイルCL22と、の重なり状況を示す平面図であり、コイルCL21を実線で、その直下に絶縁性のフィルム(図14において図示を省略する。)を介して積層されているコイルCL22を破線で、それぞれ示している。   Next, the positional relationship between the copper thin film wires constituting the coil CL21 and the coil CL22 of the power transmission open coil according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a plan view showing the state of overlap between the coil CL21 and the coil CL22. The coil CL21 is stacked with a solid line via an insulating film (not shown in FIG. 14). The indicated coils CL22 are indicated by broken lines.

図14に破線で示すように、内周から外周に向けて銅薄膜線が三回転半(3.5ターン)巻回され且つその最内周部でビアV2によりコイルCL21と接続されるコイルCL22では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が外周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されており、その最外周端部が開放端T2とされている。一方図14に実線で示すように、コイルCL21を構成する銅薄膜線は、コイルCL22の外縁付近及び内縁付近にそれぞれ沿って積層されており、その最外周端部が開放端T1とされている。これらにより、コイルCL21とコイルCL22とが積層されて構成された第2実施形態の送電オープンコイルと、上記ループコイルTCL2を含む第2実施形態の送電ループコイルと、が積層されている第2実施形態の送電コイルでは、図13及び図14に示すように、上下左右それぞれの辺では、第2実施形態の送電ループコイルを構成する銅薄膜線と、コイルCL21とコイルCL22それぞれを構成する銅薄膜線と、が重なるように積層されている。   As shown by the broken line in FIG. 14, the coil CL22 is wound three turns and a half (3.5 turns) from the inner circumference to the outer circumference, and connected to the coil CL21 by the via V2 at the innermost circumference. In each of the quarter rounds, each curved portion is formed and the copper thin film wire is wound so that the position of the straight line portion is shifted toward the outer peripheral side by one quarter of the pitch in the winding of the copper thin film wire. The outermost end is an open end T2. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 14, the copper thin film wires forming the coil CL21 are laminated along the vicinity of the outer edge and the inner edge of the coil CL22, respectively, and the outermost end thereof is an open end T1. . Thus, the second embodiment in which the power transmission open coil of the second embodiment configured by laminating the coil CL21 and the coil CL22 and the power transmission loop coil of the second embodiment including the loop coil TCL2 are laminated. In the power transmission coil of the embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, the copper thin film wire forming the power transmission loop coil of the second embodiment and the copper thin film forming each of the coil CL21 and the coil CL22 are disposed on the upper, lower, left, and right sides. The lines are stacked so as to overlap.

なお、第2実施形態の電力システムの構成による効果については、後ほど図19を用いて説明する。   The effect of the configuration of the power system according to the second embodiment will be described later with reference to FIG.

(III)第3実施形態乃至第6実施形態
次に、本発明の更に他の実施形態である第3実施形態乃至第6実施形態の構成について、それぞれ図15乃至図18を用いて説明する。
(III) Third to Sixth Embodiments Next, configurations of third to sixth embodiments, which are still other embodiments of the present invention, will be described with reference to FIGS. 15 to 18, respectively.

以下に説明する第3実施形態乃至第6実施形態の電力伝送システムは、上述した第2実施形態の電力伝送システムに対して、第3実施形態乃至第6実施形態の送電ループコイル及び受電ループコイルの構成のみが異なっており、その他の送電オープンコイル及び受電オープコイル等の構成並びにその製造方法は、第2実施形態の電力伝送システムと同様である。よって以下の説明では、当該構成が異なる各実施形態の送電ループコイル及び受電ループコイルについてのみその構成を説明し、送電オープンコイル及び受電オープンコイルを含むその他の構成及び製造方法については、それぞれの説明を省略する。また、第2実施形態の電力伝送システムと同様に、第3実施形態乃至第6実施形態の送電オープンコイルの構成と、第3実施形態乃至第6実施形態の受電オープンコイルの構成と、は基本的に同一である。よって以下の説明では、第3実施形態乃至第6実施形態それぞれの送電ループコイルについて、各構成を説明する。   The power transmission system according to the third to sixth embodiments described below is different from the power transmission system according to the second embodiment in the power transmission loop coil and the power reception loop coil according to the third embodiment to the sixth embodiment. Only the configuration of the second embodiment is different from that of the power transmission system according to the second embodiment. Therefore, in the following description, only the configuration of the power transmission loop coil and the power reception loop coil of each embodiment having a different configuration will be described, and other configurations including the power transmission open coil and the power reception open coil and the manufacturing method will be described. Is omitted. Further, similarly to the power transmission system of the second embodiment, the configuration of the power transmission open coil of the third to sixth embodiments and the configuration of the power reception open coil of the third to sixth embodiments are basically the same. Are identical. Therefore, in the following description, each configuration of the power transmission loop coil of each of the third to sixth embodiments will be described.

更に、図15は第3実施形態のコイルの構造を示す平面図であり、図16は第4実施形態のコイルの構造を示す平面図であり、図17は第5実施形態のコイルの構造を示す平面図であり、図18は第6実施形態のコイルの構造を示す平面図である。そして、図15乃至図18は、第3実施形態乃至第6実施形態それぞれの電力伝送システムにおける送電部側から当該各実施形態の送電コイルを見た場合の平面図である。このとき、図15乃至図18では、第2実施形態の電力伝送システムと同様の構成部材については、同様の部材番号を付している。   15 is a plan view showing the structure of the coil according to the third embodiment, FIG. 16 is a plan view showing the structure of the coil according to the fourth embodiment, and FIG. 17 is a plan view showing the structure of the coil according to the fifth embodiment. FIG. 18 is a plan view showing the structure of the coil according to the sixth embodiment. 15 to 18 are plan views of the power transmission system of each of the third to sixth embodiments when viewed from the power transmission unit side of the power transmission coil of each embodiment. At this time, in FIGS. 15 to 18, the same components as those of the power transmission system of the second embodiment are denoted by the same reference numerals.

なお、第3実施形態乃至第6実施形態の電力システムの構成による効果については、後ほど図19を用いて纏めて説明する。   The effects of the configuration of the power system according to the third to sixth embodiments will be collectively described later with reference to FIG.

(i)第3実施形態の送電ループコイルについて
先ず、第3実施形態の送電ループコイルの構成について、図15を用いて説明する。
(I) Regarding the power transmission loop coil of the third embodiment First, the configuration of the power transmission loop coil of the third embodiment will be described with reference to FIG.

第3実施形態の送電コイルは、図15にその平面図を示す第3実施形態の送電ループコイルTL3と、第2実施形態の送電オープンコイル(図11乃至図14参照。以下、同様。)と同様の構成を備える第3実施形態の送電オープンコイル(図15において図示を省略する。)と、が、図15において図示を省略する絶縁性のフィルムを介して、図15の紙面方向に積層されて構成される。そして送電ループコイルTL3は、図15にその平面形状を実線で示すループコイルTCL31と、図15にその平面形状を破線で示すループコイルTCL32と、が、図15において図示を省略する絶縁性のフィルムを介して、図15の紙面方向に積層されて構成される。なお第3実施形態においても、上記フィルムの他に、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料をそれぞれの層間に用いることもできるし、例えば上記セラミック粒子等を分散した薄膜化材料を絶縁用として用いることもできる。更に、ループコイルTCL31及びループコイルTCL32をそれぞれ構成する銅薄膜線の巻回の中心と、第3実施形態の送電オープンコイルを構成する銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。   The power transmission coil of the third embodiment has a power transmission loop coil TL3 of the third embodiment whose plan view is shown in FIG. 15 and a power transmission open coil of the second embodiment (see FIGS. 11 to 14; the same applies hereinafter). A power transmission open coil (not shown in FIG. 15) of the third embodiment having a similar configuration is laminated in the paper direction of FIG. 15 via an insulating film not shown in FIG. It is composed. The power transmission loop coil TL3 has a loop coil TCL31 whose planar shape is indicated by a solid line in FIG. 15 and a loop coil TCL32 whose planar shape is indicated by a broken line in FIG. Are laminated in the direction of the paper surface of FIG. In the third embodiment, in addition to the film, an insulating material such as a glass epoxy material can be used between the respective layers. For example, a thin film material in which the ceramic particles and the like are dispersed is used for insulation. You can also. Furthermore, the center of winding of the copper thin film wire forming each of the loop coil TCL31 and the loop coil TCL32 and the center of winding of the copper thin film wire forming the power transmission open coil of the third embodiment are the same or substantially the same. It has been.

以上の構成において、送電ループコイルTL3のループコイルTCL31は、図15に示すように第1実施形態又は第2実施形態のループコイルTCL1と同様の構成(即ち、その最外周端部が接続用端子O1とされた銅薄膜線が、直線部及び曲線部を含んで反時計方向に一回転半(1.5ターン)巻回され且つその最内周部にビアV1が接続された構成。以下、同様。)を備えている。また、送電ループコイルTL3のループコイルTCL32は、図15に示すように第1実施形態又は第2実施形態のループコイルTCL2と同様の構成(即ち、ビアV1に接続された最内周部から反時計方向に銅薄膜線が、直線部及び曲線部を含んで一回転半(1.5ターン)巻回され且つその最外周端部が接続用端子O2とされた構成。以下、同様。)を備えている。そして、上記ループコイルTCL31と上記ループコイルTCL32とは、上記フィルムを介して積層されており、それぞれの最内周部がビアV1を介して接続されている。即ち、積層された異なる層内でそれぞれ同じ巻回方向に巻回された上記ループコイルTCL31と上記ループコイルTCL32とは、ビアV1を介して直列接続とされている。   In the above configuration, the loop coil TCL31 of the power transmission loop coil TL3 has the same configuration as the loop coil TCL1 of the first embodiment or the second embodiment as shown in FIG. A structure in which a copper thin film wire O1 is wound one turn and a half (1.5 turns) in a counterclockwise direction including a straight portion and a curved portion, and a via V1 is connected to the innermost portion thereof. Similarly). As shown in FIG. 15, the loop coil TCL32 of the power transmission loop coil TL3 has the same configuration as the loop coil TCL2 of the first or second embodiment (that is, the loop coil TCL32 is opposite to the innermost peripheral portion connected to the via V1). A structure in which a copper thin film wire is wound clockwise one and a half turns (1.5 turns) including a straight line portion and a curved portion, and the outermost end is a connection terminal O2. Have. The loop coil TCL31 and the loop coil TCL32 are stacked via the film, and their innermost peripheral portions are connected via vias V1. That is, the loop coil TCL31 and the loop coil TCL32 wound in the same winding direction in different stacked layers are connected in series via the via V1.

一方図15に示すように、第3実施形態の送電ループコイルTL3では、上記ループコイルTCL31を構成する銅薄膜線と、上記ループコイルTCL32を構成する銅薄膜線と、が、平面視において例えば0.6ミリメートル程度の間隔を空けて近接するように、異なる層内に巻回されている。このとき図15に示すように、ループコイルTCL31を構成する銅薄膜線の一部とループコイルTCL31を構成する銅薄膜線の一部(例えば、それぞれの上辺部)は、平面視において重なるように巻回されている。   On the other hand, as shown in FIG. 15, in the power transmission loop coil TL3 of the third embodiment, the copper thin film wire forming the loop coil TCL31 and the copper thin film wire forming the loop coil TCL32 are, for example, 0 in plan view. Wound in different layers so as to be closely spaced at about 0.6 mm. At this time, as shown in FIG. 15, a part of the copper thin film wire forming the loop coil TCL31 and a part of the copper thin film wire forming the loop coil TCL31 (for example, each upper side portion) overlap each other in plan view. It is wound.

(ii)第4実施形態の送電ループコイルについて
次に、第4実施形態の送電ループコイルの構成について、図16を用いて説明する。
(Ii) Power Transmission Loop Coil of Fourth Embodiment Next, the configuration of the power transmission loop coil of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.

第4実施形態の送電コイルは、図16にその平面図を示す第4実施形態の送電ループコイルTL4と、第2実施形態の送電オープンコイルと同様の構成を備える第4実施形態の送電オープンコイル(図16において図示を省略する。)と、が、図16において図示を省略する絶縁性のフィルムを介して、図16の紙面方向に積層されて構成される。そして送電ループコイルTL4は、図16にその平面形状を実線で示すループコイルTCL41と、図16にその平面形状を破線で示すループコイルTCL42と、が、図16において図示を省略する絶縁性のフィルムを介して、図16の紙面方向に積層されて構成される。なお第4実施形態においても、上記フィルムの他に、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料をそれぞれの層間に用いることもできるし、例えば上記セラミック粒子等を分散した薄膜化材料を絶縁用として用いることもできる。更に、ループコイルTCL41及びループコイルTCL42をそれぞれ構成する銅薄膜線の巻回の中心と、第4実施形態の送電オープンコイルを構成する銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。   The power transmission coil of the fourth embodiment has a configuration similar to that of the power transmission open coil of the fourth embodiment, and a power transmission loop coil TL4 of the fourth embodiment whose plan view is shown in FIG. (Illustration is omitted in FIG. 16) is laminated in the direction of the paper surface of FIG. 16 via an insulating film not illustrated in FIG. The power transmission loop coil TL4 has a loop coil TCL41 whose plane shape is shown by a solid line in FIG. 16 and a loop coil TCL42 whose plane shape is shown by a broken line in FIG. Are laminated in the direction of the paper surface of FIG. In the fourth embodiment, in addition to the film, an insulating material such as a glass epoxy material can be used between the respective layers. For example, a thinned material in which the ceramic particles or the like are dispersed is used for insulation. You can also. Further, the center of the winding of the copper thin film wire constituting each of the loop coil TCL41 and the loop coil TCL42 and the center of the winding of the copper thin film wire constituting the power transmission open coil of the fourth embodiment are the same or substantially the same. It has been.

以上の構成において、送電ループコイルTL4のループコイルTCL41は、図16に示すように第1実施形態又は第2実施形態のループコイルTCL1と同様の構成を備えている。また、送電ループコイルTL4のループコイルTCL42は、図16に示すように第1実施形態又は第2実施形態のループコイルTCL2と同様の構成を備えている。そして、上記ループコイルTCL41と上記ループコイルTCL42とは、上記フィルムを介して積層されており、それぞれの最内周部がビアV1を介して接続されている。即ち、積層された異なる層内でそれぞれ同じ巻回方向に巻回された上記ループコイルTCL41と上記ループコイルTCL42とは、ビアV1を介して直列接続とされている。   In the above configuration, the loop coil TCL41 of the power transmission loop coil TL4 has the same configuration as the loop coil TCL1 of the first or second embodiment as shown in FIG. Further, the loop coil TCL42 of the power transmission loop coil TL4 has the same configuration as the loop coil TCL2 of the first embodiment or the second embodiment as shown in FIG. The loop coil TCL41 and the loop coil TCL42 are stacked via the film, and their innermost peripheral portions are connected via a via V1. That is, the loop coil TCL41 and the loop coil TCL42, which are wound in the same winding direction in different stacked layers, are connected in series via the via V1.

一方図16に示すように、第4実施形態の送電ループコイルTL4では、上記ループコイルTCL41を構成する銅薄膜線と、上記ループコイルTCL42を構成する銅薄膜線と、が、交差する部分を除いて平面視において重ならないように、異なる層内に巻回されている。ここで、第1実施形態のループコイルTCL1とループコイルTCL2においては、その一部の辺同士が平面視において重なるようにそれぞれの銅薄膜線が巻回されているが(図6参照)、このような重なりがない点が、第4実施形態のループコイルTCL41及びループコイルTCL42に特有の構成である。   On the other hand, as shown in FIG. 16, in the power transmission loop coil TL4 of the fourth embodiment, a portion where the copper thin film wire forming the loop coil TCL41 and the copper thin film wire forming the loop coil TCL42 intersect is excluded. So that they do not overlap in plan view. Here, in the loop coil TCL1 and the loop coil TCL2 of the first embodiment, the respective copper thin film wires are wound so that some sides thereof are overlapped in a plan view (see FIG. 6). The point that there is no such overlap is a configuration unique to the loop coil TCL41 and the loop coil TCL42 of the fourth embodiment.

(iii)第5実施形態の送電ループコイルについて
次に、第5実施形態の送電ループコイルの構成について、図17を用いて説明する。
(Iii) Regarding the power transmission loop coil of the fifth embodiment Next, the configuration of the power transmission loop coil of the fifth embodiment will be described with reference to FIG.

第5実施形態の送電コイルは、図17にその平面図を示す第5実施形態の送電ループコイルTL5と、第2実施形態の送電オープンコイルと同様の構成を備える第5実施形態の送電オープンコイル(図17において図示を省略する。)と、が、図17において図示を省略する絶縁性のフィルムを介して、図17の紙面方向に積層されて構成される。そして送電ループコイルTL5は、図17にその平面形状を実線で示す第1実施形態のループコイルTCL1と、図17にその平面形状を破線で示すループコイルTCL52と、が、図17において図示を省略する絶縁性のフィルムを介して、図17の紙面方向に積層されて構成される。なお第5実施形態においても、上記フィルムの他に、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料をそれぞれの層間に用いることもできるし、例えば上記セラミック粒子等を分散した薄膜化材料を絶縁用として用いることもできる。更に、ループコイルTCL1及びループコイルTCL52をそれぞれ構成する銅薄膜線の巻回の中心と、第5実施形態の送電オープンコイルを構成する銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。   The power transmission coil according to the fifth embodiment has a configuration similar to that of the power transmission open coil according to the fifth embodiment and a power transmission loop coil TL5 according to the fifth embodiment whose plan view is illustrated in FIG. 17. (Not shown in FIG. 17) is laminated in the direction of the paper surface of FIG. 17 via an insulating film not shown in FIG. The power transmission loop coil TL5 includes a loop coil TCL1 of the first embodiment whose planar shape is shown by a solid line in FIG. 17 and a loop coil TCL52 whose planar shape is shown by a broken line in FIG. It is configured by being laminated in the direction of the paper surface of FIG. In the fifth embodiment, in addition to the film, an insulating material such as a glass epoxy material may be used between the respective layers. For example, a thinned material in which the ceramic particles or the like are dispersed is used for insulation. You can also. Furthermore, the center of the winding of the copper thin film wire forming each of the loop coil TCL1 and the loop coil TCL52 and the center of the winding of the copper thin film wire forming the power transmission open coil of the fifth embodiment are the same or substantially the same. It has been.

以上の構成において、送電ループコイルTL5のループコイルTCL52は、図17に示すように、ループコイルTCL1と上記フィルムを挟んでビアV1を介して接続された最内周部から反時計方向に、直線部及び曲線部を含む銅薄膜線が半回転(0.5ターン)巻回され且つその最外周端部が接続用端子O2とされた構成を備えている。これに対してループコイルTCL1は、上述したように、その最外周端部が接続用端子O1とされた銅薄膜線が、直線部及び曲線部を含んで反時計方向に一回転半(1.5ターン)巻回され且つその最内周部にビアV1が接続された構成を備えている。そして、上記ループコイルTCL1と上記ループコイルTCL52とは、上記フィルムを介して積層されており、それぞれの最内周部がビアV1を介して接続されている。即ち、積層された異なる層内でそれぞれ同じ巻回方向に巻回された上記ループコイルTCL1と上記ループコイルTCL52とは、ビアV1を介して直列接続とされている。   In the above configuration, the loop coil TCL52 of the power transmission loop coil TL5 is, as shown in FIG. The structure is such that the copper thin film wire including the portion and the curved portion is wound by a half turn (0.5 turn), and the outermost end thereof is used as the connection terminal O2. On the other hand, as described above, in the loop coil TCL1, the copper thin film wire whose outermost end is the connection terminal O1 is rotated one and a half times in the counterclockwise direction (1. 5 turns) and the via V1 is connected to the innermost periphery of the winding. The loop coil TCL1 and the loop coil TCL52 are stacked via the film, and their innermost peripheral portions are connected via vias V1. That is, the loop coil TCL1 and the loop coil TCL52 wound in the same winding direction in different stacked layers are connected in series via the via V1.

一方図17に示すように、第5実施形態の送電ループコイルTL5では、上記ループコイルTCL1を構成する銅薄膜線と、上記ループコイルTCL52を構成する銅薄膜線と、が、交差する部分を除いて平面視において重ならないように、異なる層内に巻回されている。   On the other hand, as shown in FIG. 17, in the power transmission loop coil TL5 of the fifth embodiment, a portion where the copper thin film wire forming the loop coil TCL1 and the copper thin film wire forming the loop coil TCL52 intersect is excluded. So that they do not overlap in plan view.

(iv)第6実施形態の送電ループコイルについて
最後に、第6実施形態の送電ループコイルの構成について、図18を用いて説明する。
(Iv) Regarding the power transmission loop coil of the sixth embodiment Finally, the configuration of the power transmission loop coil of the sixth embodiment will be described with reference to FIG.

第6実施形態の送電コイルは、図18にその平面図を示す第6実施形態の送電ループコイルTL6と、第2実施形態の送電オープンコイルと同様の構成を備える第6実施形態の送電オープンコイル(図18において図示を省略する。)と、が、図18において図示を省略する絶縁性のフィルムを介して、図18の紙面方向に積層されて構成される。そして送電ループコイルTL6は、図18にその平面形状を実線で示すループコイルTCL61と、図18にその平面形状を破線で示すループコイルTCL62と、が、図18において図示を省略する絶縁性のフィルムを介して、図18の紙面方向に積層されて構成される。なお第6実施形態においても、上記フィルムの他に、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料をそれぞれの層間に用いることもできるし、例えば上記セラミック粒子等を分散した薄膜化材料を絶縁用として用いることもできる。更に、ループコイルTCL61及びループコイルTCL62をそれぞれ構成する銅薄膜線の巻回の中心と、第6実施形態の送電オープンコイルを構成する銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。   The power transmission coil according to the sixth embodiment has a configuration similar to that of the power transmission open coil according to the sixth embodiment, and a power transmission loop coil TL6 according to the sixth embodiment whose plan view is illustrated in FIG. 18. (Not shown in FIG. 18) are laminated in the paper direction of FIG. 18 via an insulating film not shown in FIG. The power transmission loop coil TL6 includes a loop coil TCL61 whose planar shape is indicated by a solid line in FIG. 18 and a loop coil TCL62 whose planar shape is indicated by a broken line in FIG. Are stacked in the direction of the paper surface of FIG. In the sixth embodiment, in addition to the film, an insulating material such as a glass epoxy material may be used between the respective layers. For example, a thin film material in which the ceramic particles or the like are dispersed is used for insulation. You can also. Furthermore, the center of the winding of the copper thin film wire forming each of the loop coil TCL61 and the loop coil TCL62 and the center of the winding of the copper thin film wire forming the power transmission open coil of the sixth embodiment are the same or substantially the same. It has been.

以上の構成において、送電ループコイルTL6のループコイルTCL61は、図18に示すように、その最外周端部が接続用端子O1とされた銅薄膜線が、直線部及び曲線部を含んで反時計方向に二回転(2ターン)巻回され且つその最内周部(接続用端子O1に近い側の辺上となる)にビアV1が接続された構成を備えている。また、送電ループコイルTL6のループコイルTCL62は、図18に示すように、ビアV1に接続された最内周部(下記接続用端子O2に近い側の辺上となる)から反時計方向に、銅薄膜線が直線部及び曲線部を含んで二回転(2ターン)巻回され、且つその最外周端部が、接続用端子O1に隣接する接続用端子O2とされた構成を備えている。そして、上記ループコイルTCL61と上記ループコイルTCL62とは、上記フィルムを介して積層されており、それぞれの最内周部がビアV1を介して接続されている。即ち、積層された異なる層内でそれぞれ同じ巻回方向に巻回された上記ループコイルTCL61と上記ループコイルTCL62とは、ビアV1を介して直列接続とされている。   In the above configuration, as shown in FIG. 18, the loop coil TCL61 of the power transmission loop coil TL6 is such that the copper thin film wire whose outermost peripheral portion is the connection terminal O1 has a counterclockwise shape including a straight portion and a curved portion. The winding is wound twice (2 turns) in the direction, and the via V1 is connected to the innermost portion (on the side closer to the connection terminal O1). As shown in FIG. 18, the loop coil TCL62 of the power transmission loop coil TL6 is arranged in a counterclockwise direction from the innermost periphery (on the side closer to the connection terminal O2 described below) connected to the via V1. The copper thin film wire is wound two turns (two turns) including a straight portion and a curved portion, and the outermost end is a connection terminal O2 adjacent to the connection terminal O1. The loop coil TCL61 and the loop coil TCL62 are stacked via the film, and their innermost peripheral portions are connected via vias V1. That is, the loop coil TCL61 and the loop coil TCL62 wound in the same winding direction in different stacked layers are connected in series via the via V1.

一方図18に示すように、第6実施形態の送電ループコイルTL6では、上記ループコイルTCL61を構成する銅薄膜線と、上記ループコイルTCL62を構成する銅薄膜線と、は、その一部(図18に例示する場合は右辺及び左辺)で平面視において重なるようにそれぞれの銅薄膜線が巻回されている。   On the other hand, as shown in FIG. 18, in the power transmission loop coil TL6 of the sixth embodiment, a copper thin film wire forming the loop coil TCL61 and a copper thin film wire forming the loop coil TCL62 are partially (FIG. 18, the copper thin film wires are wound so as to overlap each other in plan view on the right side and the left side.

(IV)第3実施形態乃至第6実施形態それぞれの電力伝送システムの効果について
次に、第3実施形態乃至第6実施形態の送電ループコイルを含む各実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果について、本願の発明者による実験結果(シミュレーション結果)を踏まえて、それぞれ図19及び下記表を用いて説明する。なお図19は、第2実施形態乃至図6実施形態それぞれのコイルの構造による効果としての反射・伝送効率−周波数の関係を示すグラフ図である。また以下の説明では、各実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果を、相互に対比させつつ説明する。
(IV) Effects of Power Transmission Systems of Third to Sixth Embodiments Next, power transmission is performed using the power transmission systems of the respective embodiments including the power transmission loop coils of the third to sixth embodiments. The effect obtained by performing the above will be described with reference to FIG. 19 and the following table, based on experimental results (simulation results) by the inventor of the present application. FIG. 19 is a graph showing the relationship between reflection / transmission efficiency and frequency as an effect of the coil structure of each of the second to sixth embodiments. In the following description, simulation results of effects obtained when power transmission is performed using the power transmission system of each embodiment will be described while being compared with each other.

このとき、表1に示されている第1伝送効率は、送電部TRから送電コイルTCに入力された送電すべき電力と、受電コイルRCにおいて受電されて受電部RVに出力された電力と、の比である。一方第2伝送効率は、送電部TRから送電コイルTCに入力された上記送電すべき電力から送電部TRにより反射された電力を差し引いた電力と、受電コイルRCにおいて受電されて受電部RVに出力された電力と、の比である。 At this time, the first transmission efficiency shown in Table 1 is based on the power to be transmitted from the power transmission unit TR to the power transmission coil TC, the power received by the power reception coil RC and output to the power reception unit RV, Is the ratio of On the other hand, the second transmission efficiency is obtained by subtracting the power reflected by the power transmission unit TR from the power to be transmitted input from the power transmission unit TR to the power transmission coil TC, and the power received by the power reception coil RC and output to the power reception unit RV. And the power applied.

ここで第1伝送効率及び第2伝送効率について、図19に示されている第2実施形態の場合を用いてより具体的に説明する。即ち、図19に示される第2実施形態についての実験結果では、送電部TRから出力された電力の反射率を示すSパラメータ(S11)の値は、「−11.7」となっている。これにより、送電部TRから出力された電力の約6.8%が送電コイルTCに入力されず、送電部TRに反射されていることが判る。このとき上記第1伝送効率では、この反射が考慮されておらず、更に、第2実施形態の場合は電力の伝送効率を示すSパラメータ(S21)の値が「−1.1」となっていることから、送電コイルTCに入力された送電すべき電力と、受電部RVに出力された電力と、の比である第1伝送効率は77.6%となる。これに対し第2伝送効率については、上記6.8%の反射が送電部TRに戻っているので、送電コイルTCに入力される電力は、送電部TRから出力された電力の93.2%であり、この結果、送電コイルTCと受電コイルRCとの間の第2伝送効率は、77.6/93.2≒83.2%になる。   Here, the first transmission efficiency and the second transmission efficiency will be described more specifically using the case of the second embodiment shown in FIG. That is, in the experimental results of the second embodiment illustrated in FIG. 19, the value of the S parameter (S11) indicating the reflectance of the power output from the power transmission unit TR is “−11.7”. Thus, it can be understood that about 6.8% of the power output from the power transmission unit TR is not input to the power transmission coil TC and is reflected by the power transmission unit TR. At this time, in the first transmission efficiency, the reflection is not considered, and in the case of the second embodiment, the value of the S parameter (S21) indicating the transmission efficiency of the power is "-1.1". Therefore, the first transmission efficiency, which is the ratio of the power to be transmitted to the power transmission coil TC to the power to be transmitted to the power receiving unit RV, is 77.6%. On the other hand, regarding the second transmission efficiency, since the reflection of 6.8% returns to the power transmission unit TR, the power input to the power transmission coil TC is 93.2% of the power output from the power transmission unit TR. As a result, the second transmission efficiency between the power transmitting coil TC and the power receiving coil RC is 77.6 / 93.2 ≒ 83.2%.

図19に、電力の反射率を示すSパラメータ(S11)と周波数との関係を□マーク(第2実施形態)及び○マーク(第3実施形態)並びに◇マーク(第4実施形態)で示すと共に、電力の伝送効率を示すSパラメータ(S21)と周波数との関係を■マーク(第2実施形態)及び○マーク(第3実施形態)並びに◆マーク(第4実施形態)で示し、更に表1に示すように、第1実施形態の送電ループコイルTL(図6参照)と同じ構成の第2実施形態の送電ループコイルを用いた場合と第4実施形態の送電ループコイルTL4を用いた場合は、それぞれ第2伝送効率が83パーセント(第2実施形態の場合)及び82パーセント(第4実施形態の場合)と高いのに対して、第3実施形態の送電ループコイルTL3を用いた場合は第2伝送効率が76パーセントとなっている。これらにより、一般に、送電ループコイル(又は受電ループコイル)を構成する二つの銅薄膜線の送電コイル(又は受電コイル)の径方向の間隔(例えば図2に示す距離w)は広い方が伝送効率が上がることが判る。これに対して、上記各銅薄膜線の少なくとも一部同士が、送電ループコイル(又は受電ループコイル)を平面視した場合に重なっている場合(第2実施形態参照)と、重なっていない場合(第4実施形態参照)と、では、伝送効率には影響がないことが判る。   In FIG. 19, the relationship between the frequency and the S parameter (S11) indicating the reflectivity of the power is indicated by a mark (second embodiment), a mark (third embodiment), and a mark (fourth embodiment). , The relationship between the S parameter (S21) indicating the power transmission efficiency and the frequency is indicated by a mark (second embodiment), a mark (third embodiment), and a mark (fourth embodiment). As shown in FIG. 6, when the power transmission loop coil TL of the second embodiment having the same configuration as the power transmission loop coil TL of the first embodiment (see FIG. 6) is used and when the power transmission loop coil TL4 of the fourth embodiment is used. The second transmission efficiency is as high as 83% (in the case of the second embodiment) and 82% (in the case of the fourth embodiment), respectively, whereas the second transmission efficiency is high when the power transmission loop coil TL3 of the third embodiment is used. 2 transmission effect There has been a 76 percent. Accordingly, in general, the larger the radial distance (for example, the distance w shown in FIG. 2) between the power transmitting coil (or the power receiving coil) of the two copper thin film wires constituting the power transmitting loop coil (or the power receiving loop coil), the higher the transmission efficiency It turns out that it goes up. On the other hand, at least a part of each of the copper thin film wires overlaps when the power transmission loop coil (or the power reception loop coil) is viewed in a plan view (see the second embodiment), and when it does not overlap ( It can be seen that there is no effect on the transmission efficiency.

一方、第2実施形態乃至第4実施形態と第5実施形態とを比較した場合、第2伝送効率は第5実施形態の方が低い。このことは、伝送効率については、送電ループコイル(又は受電ループコイル)を構成する二つの銅薄膜線は同じ巻回数である方が上がることが判る。   On the other hand, when the second to fourth embodiments are compared with the fifth embodiment, the second transmission efficiency is lower in the fifth embodiment. This indicates that the transmission efficiency of the two copper thin film wires constituting the power transmission loop coil (or the power reception loop coil) is increased with the same number of turns in terms of the transmission efficiency.

更に、第6実施形態の場合は第2伝送効率が94パーセントで最も高いが、これにより、送電ループコイル(又は受電ループコイル)を構成する二つの銅薄膜線の巻回数は、それぞれ二回転(2ターン)の方が、伝送効率が上がることが判る。ここで第6実施形態の場合は、第1伝送効率が例えば第2実施形態や第5実施形態よりも低いが、この点は、各送電ループコイル(又は各受電オープンコイル)におけるインピーダンスの調整により第1伝送効率を上げることが可能である。なお、送電ループコイル(又は受電ループコイル)を構成する二つの銅薄膜線の巻回数については、本願の発明者による他の実験結果では、それぞれの巻回数が二回転半(2.5ターン)である場合も高い伝送効率が得られている。これに対し、それぞれの巻回数を四回転半(4.5ターン)とした場合は、共振周波数が1.5メガヘルツの場合に第1伝送効率が33パーセントとなり第2伝送効率が75パーセントとなった。更に、送電ループコイル(又は受電ループコイル)を構成する二つの銅薄膜線それぞれの幅を太くして、各巻回において相隣接する銅薄膜線同士の間隔を狭くした場合は、共振周波数が1.0メガヘルツの場合に第1伝送効率が5パーセントとなり第2伝送効率が46パーセントとなった。これらによれば、巻回数を増やしすぎても伝送効率としては低下してしまい、また銅薄膜線同士の間隔を狭くすると伝送効率としては更に低下してしまうことが判った。   Furthermore, in the case of the sixth embodiment, the second transmission efficiency is the highest at 94%, and as a result, the number of turns of each of the two copper thin film wires constituting the power transmission loop coil (or the power reception loop coil) is two turns ( It can be seen that transmission efficiency is higher in (2 turns). Here, in the case of the sixth embodiment, the first transmission efficiency is lower than, for example, the second and fifth embodiments, but this point is due to the adjustment of the impedance of each power transmission loop coil (or each power reception open coil). It is possible to increase the first transmission efficiency. Regarding the number of turns of the two copper thin film wires constituting the power transmission loop coil (or the power receiving loop coil), according to another experimental result by the inventor of the present application, each of the turns was two and a half turns (2.5 turns). , High transmission efficiency is obtained. On the other hand, when the number of turns is four and a half (4.5 turns), the first transmission efficiency becomes 33% and the second transmission efficiency becomes 75% when the resonance frequency is 1.5 MHz. Was. Further, when the width of each of the two copper thin film wires constituting the power transmission loop coil (or the power receiving loop coil) is increased and the interval between the adjacent copper thin film wires in each winding is reduced, the resonance frequency becomes 1. At 0 MHz, the first transmission efficiency was 5% and the second transmission efficiency was 46%. According to these, it has been found that the transmission efficiency is reduced even if the number of turns is excessively increased, and the transmission efficiency is further reduced if the interval between the copper thin film wires is reduced.

以上の実験結果により、送電ループコイル(又は受電ループコイル)を構成する二つの銅薄膜線の巻回数としては、それぞれ同じ巻回数で、且つ一回転半(1.5ターン)以上三回転(3ターン)が最適値であることが判る。   From the above experimental results, the number of turns of the two copper thin film wires constituting the power transmission loop coil (or the power receiving loop coil) is the same, and is equal to or more than one and a half (1.5 turns) and three or more turns (3 turns). Turn) is the optimal value.

以上それぞれ説明したように、第2実施形態乃至第6実施形態の電力伝送システムによれば、送電ループコイル(又は受電ループコイル)を構成する二つの銅薄膜線の巻回数を一回転半(1.5ターン)以上三回転(3ターン)とすれば、効果的に電力の伝送効率を最適化することができる。   As described above, according to the power transmission systems of the second to sixth embodiments, the number of turns of two copper thin film wires constituting the power transmission loop coil (or the power reception loop coil) is increased by one and a half (1 rotation). .5 turns) or more and three turns (3 turns) can effectively optimize the power transmission efficiency.

なお上述した各実施形態では、送電ループコイル(又は受電ループコイル)を構成する各ループコイルが、絶縁性のフィルムを挟んで積層されていたが、これ以外に、各ループコイルが、ジャンパ線等を用いて相互に絶縁されつつ一の層内で巻回されていてもよい。この場合は、送電コイル(又は受電コイル)全体としての電力の伝送効率の最適化とそれらの小型化とを両立することができる。   In each of the above-described embodiments, the loop coils constituting the power transmission loop coil (or the power reception loop coil) are stacked with an insulating film interposed therebetween. In addition, each loop coil may be a jumper wire or the like. May be wound in one layer while being insulated from each other. In this case, it is possible to achieve both optimization of the power transmission efficiency of the entire power transmission coil (or the power reception coil) and miniaturization thereof.

また上述した各実施形態では、送電オープンコイル(又は受電オープンコイル)を構成する各コイルについて、それぞれの最外周部の開放端が巻回における同じ位置となり、それぞれの最内周部も巻回における同じ位置となるように構成したが、これ以外に、開放端の位置並びに最内周部の位置のいずれか又は双方が異なる位置に形成されていてもよい。   In each of the above-described embodiments, the open ends of the outermost peripheral portions of the respective coils constituting the power transmission open coil (or the power receiving open coil) are at the same position in the winding, and the respective innermost peripheral portions are also in the winding. Although configured to be at the same position, in addition to this, one or both of the position of the open end and the position of the innermost peripheral portion may be formed at different positions.

更に、上述した各実施形態における送電ループコイル(又は受電ループコイル)及び送電オープンコイル(又は受電オープンコイル)それぞれを構成する各コイルが形成されている層を入れ換えても(即ち、送電部又は受電部から見た当該各コイルの位置(順番)を入れ換えても)、各実施形態と同様の効果を得ることができる。   Furthermore, even if the layers on which the coils constituting the power transmission loop coil (or the power reception loop coil) and the power transmission open coil (or the power reception open coil) in each of the above-described embodiments are formed are exchanged (that is, the power transmission unit or the power reception coil). (Even if the positions (orders) of the coils as viewed from the part are interchanged), the same effect as in each embodiment can be obtained.

更にまた、上述した各実施形態において、送電ループコイル又は受電ループコイル、或いは、開放端とされている送電オープンコイル又は受電オープンコイルの端部に対して、直列又は並列にコンデンサを更に接続して、送電ループコイル又は受電ループコイル、或いは、送電オープンコイル又は受電オープンコイルとしての寄生容量を調整することで、共振周波数の低周波数化を図るように構成してもよい。このとき、送電オープンコイル又は受電オープンコイルとのいずれかの開放端に対して直列にコンデンサを接続する場合は、当該開放端のいずれかに接続されていないコンデンサの端子を開放端とすればよい。   Furthermore, in each of the above-described embodiments, a power transmission loop coil or a power reception loop coil, or an end of a power transmission open coil or a power reception open coil which is an open end, further connecting a capacitor in series or in parallel. By adjusting the parasitic capacitance as the power transmission loop coil or the power reception loop coil, or the power transmission open coil or the power reception open coil, the resonance frequency may be reduced. At this time, when a capacitor is connected in series to one of the open ends of the power transmitting open coil and the power receiving open coil, the terminal of the capacitor not connected to any of the open ends may be set as the open end. .

(V)変形形態
次に、本発明の変形形態について説明する。上述した各実施形態の電力伝送システムSの構成については、以下の(A)乃至(G)に示すような変形を加えてもよい。本発明の発明者は、当該各変形を加えても、上記電力伝送システムSと同等の効果を奏し得ることを確認している。
(V) Modification Next, a modification of the present invention will be described. The configuration of the power transmission system S of each embodiment described above may be modified as shown in the following (A) to (G). The inventor of the present invention has confirmed that the same effects as those of the power transmission system S can be obtained even when the respective modifications are added.

(A)第1変形形態
先ず第1変形形態として、例えば第1実施形態の送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)では、それぞれを構成するコイルCL1及びコイルCL2それぞれの巻回数を十回転半(10.5ターン)及び二回転半(2.5ターン)としたが、これら以外に、コイルCL1とコイルCL2が上記と異なる巻回数であってもよいし、コイルCL1の巻回数とコイルCL2の巻回数とが同じであってもよい。
(A) As a first variant first of variation, for example, in the power transmission open coil TO (or receiving an open coil RO) of the first embodiment, the coil CL1 and the coil CL2 respective windings constituting each ten half turns (10.5 turns) and two and a half turns (2.5 turns), but other than these, the number of turns of the coil CL1 and the coil CL2 may be different from the above, or the number of turns of the coil CL1 and the number of turns of the coil CL2 may be different. May be the same as the number of turns.

(B)第2変形形態
次に第2変形形態として、各実施形態の送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)では、例えば送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)とコイルCL1とを異なる層内に形成したが、これらを同じ層内に形成し、且つ送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)とコイルCL1とを同心に積層してもよい。
(B) Second Modification Next, as a second modification, in the power transmission open coil TO (or power reception open coil RO) of each embodiment, for example, the power transmission loop coil TL (or power reception loop coil RL) and the coil CL1 are different. Although formed in the layers, they may be formed in the same layer, and the power transmission loop coil TL (or the power reception loop coil RL) and the coil CL1 may be concentrically laminated.

(C)第3変形形態
次に第3変形形態として、各実施形態のコイルCL1(又はコイルCL21)とコイルCL2(又はコイルCL22)とは、それぞれの最内周部でビアV2により接続されていたが、これら以外に、コイルCL1(又はコイルCL21)とコイルCL2(又はコイルCL22)とが相互に絶縁されていてもよい。
(C) Third Modification Next, as a third modification, the coil CL1 (or the coil CL21) and the coil CL2 (or the coil CL22) of each embodiment are connected to each other by the via V2 at the innermost periphery. However, other than these, the coil CL1 (or the coil CL21) and the coil CL2 (or the coil CL22) may be insulated from each other.

(D)第4変形形態
次に第4変形形態として、例えば第1実施形態の送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)の側から見た第1実施形態のコイルCL1及びコイルCL2の順番を入れ換えてもよい。
(D) Fourth Modification Next, as a fourth modification, for example, the order of the coil CL1 and the coil CL2 of the first embodiment viewed from the power transmission loop coil TL (or the power reception loop coil RL) of the first embodiment will be described. They may be interchanged.

(E)第5変形形態
次に第5変形形態として、例えば第1実施形態の送電コイルTCにおける送電ループコイルTLの位置と送電オープンコイルTOの位置とを入れ換え、また、第1実施形態の受電コイルRCにおける受電ループコイルRLの位置と受電オープンコイルROの位置とを入れ換えてもよい。この第5変形形態の場合、第5変形形態の電力伝送システム全体としては、送電コイルの送電ループコイルTLと受電コイルの受電ループコイルRLとが相互に対向して配置されることになる。
(E) Fifth Modification Next, as a fifth modification, for example, the position of the power transmission loop coil TL and the position of the power transmission open coil TO in the power transmission coil TC of the first embodiment are exchanged, and the power reception of the first embodiment is performed. The position of the power receiving loop coil RL and the position of the power receiving open coil RO in the coil RC may be exchanged. In the case of the fifth modification, the power transmission loop coil TL of the power transmission coil and the power reception loop coil RL of the power reception coil are arranged to face each other in the entire power transmission system of the fifth modification.

(F)第6変形形態
次に第6変形形態として、各実施形態のコイルCL1(又はコイルCL21)及びコイルCL2(又はコイルCL22)では、それらの幅を、その外周から内周にかけて広くする構成としたが、これら以外に、コイルCL1(又はコイルCL21)及びコイルCL2(又はコイルCL22)の幅が全周に渡って同じでもよい。
(F) Sixth Modification Next, as a sixth modification, in the coil CL1 (or the coil CL21) and the coil CL2 (or the coil CL22) of each embodiment, the width is increased from the outer circumference to the inner circumference. However, besides these, the widths of the coil CL1 (or the coil CL21) and the coil CL2 (or the coil CL22) may be the same over the entire circumference.

(G)第7変形形態
最後に第7変形形態として、例えば第1実施形態において、開放端とされている送電オープンコイルTO又は受電オープンコイルTOの端部に対して直列又は並列に、或いは送電ループコイルTL又は受電ループコイルRLに対して並列に、それぞれコンデンサを更に接続して、送電ループコイルTO又は受電ループコイルRO、或いは送電オープンコイルTL又は受電オープンコイルRLとしての寄生容量を調整することで、共振周波数の低周波数化を図るように構成してもよい。このとき、送電オープンコイルTO又は受電オープンコイルROにおけるいずれかの開放端に対して直列にコンデンサを接続する場合は、当該開放端のいずれかに接続されていないコンデンサの端子を開放端とすればよい。
(G) Seventh Modification Finally, as a seventh modification, for example, in the first embodiment, in series or in parallel with the end of the power transmission open coil TO or the power reception open coil TO which is an open end, or power transmission. A capacitor is further connected in parallel with the loop coil TL or the power receiving loop coil RL to adjust the parasitic capacitance of the power transmitting loop coil TO or the power receiving loop coil RO, or the power transmitting open coil TL or the power receiving open coil RL. Thus, the resonance frequency may be reduced. At this time, when a capacitor is connected in series to any open end of the power transmitting open coil TO or the power receiving open coil RO, a terminal of a capacitor not connected to any of the open ends may be set as an open end. Good.

以上それぞれ説明したように、本発明は非接触の電力伝送の分野に利用することが可能であり、特に電気自動車に搭載された蓄電池を充電するための電力伝送の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。   As described above, the present invention can be used in the field of non-contact power transmission, and is particularly remarkable when applied to the field of power transmission for charging a storage battery mounted on an electric vehicle. The effect is obtained.

S 電力伝送システム
T 送電装置
R 受電装置
TR 送電部
TC 送電コイル
RV 受電部
RC 受電コイル
TL、TL3、TL4、TL5、TL6 送電ループコイル
TO 送電オープンコイル
RO 受電オープンコイル
RL 受電ループコイル
O1、O2 接続用端子
V1、V2 ビア
T1、T2 開放端
TCL1、TCL2、TCL31、TCL32、TCL41、TCL42、TCL52、TCL61、TCL62 ループコイル
CL1、CL2、CL21、CL22 コイル
BF1、BF2、BF3 フィルム
S power transmission system T power transmission device R power reception device TR power transmission unit TC power transmission coil RV power reception unit RC power reception coil TL, TL3, TL4, TL5, TL6 power transmission loop coil TO power transmission open coil RO power reception open coil RL power reception loop coil O1, O2 connection Terminals V1, V2 Vias T1, T2 Open end TCL1, TCL2, TCL31, TCL32, TCL41, TCL42, TCL52, TCL61, TCL62 Loop coil CL1, CL2, CL21, CL22 Coil BF1, BF2, BF3 Film

Claims (11)

非接触型電力伝送用のコイル対において、
送電又は受電用の第1コイルと、
送電時には当該送電すべき電力が供給され、受電時には受電された電力が出力される第2コイルであって、前記第1コイルに対して同心に積層される第2コイルと、
を備え、
前記第2コイルは、
当該第2コイルの外周側から内周側に向けて同心に巻回された外内巻回線と、
当該第2コイルの内周側から外周側に向けて同心に且つ前記外内巻回線と同じ巻回方向に巻回された内外巻回線と、
が接続されてなる直列接続を備え、
前記第2コイルにおいて、前記直列接続における両端部のそれぞれが当該第2コイルの最外周部で外部接続用端子とされていることを特徴とするコイル対。
In a coil pair for non-contact power transmission,
A first coil for transmitting or receiving power,
A second coil to which the power to be transmitted is supplied at the time of power transmission, and the received power is output at the time of power reception, and a second coil concentrically stacked with the first coil;
With
The second coil includes:
Outer and inner windings concentrically wound from the outer periphery to the inner periphery of the second coil;
An inner / outer winding wound concentrically from the inner circumference to the outer circumference of the second coil and in the same winding direction as the outer / inner winding;
Are connected in series,
In the second coil, each of both ends in the series connection is an external connection terminal at an outermost peripheral portion of the second coil.
請求項1に記載のコイル対において、
前記外内巻回線及び前記内外巻回線は、それぞれ、前記第2コイルにおける当該外内巻回線の巻回の中心と当該内外巻回線の巻回の中心とが一致するように巻回されていることを特徴とするコイル対。
The coil pair according to claim 1,
The outer and inner windings and the inner and outer windings are respectively wound so that the center of the winding of the outer and inner windings in the second coil coincides with the center of the winding of the inner and outer windings. A coil pair, characterized in that:
請求項1又は請求項2に記載のコイル対において、
前記第2コイルでは、前記外内巻回線と前記内外巻回線とが、相互に絶縁されつつ一の層内で巻回されていることを特徴とするコイル対。
In the coil pair according to claim 1 or 2,
In the second coil, the outer and inner windings and the inner and outer windings are wound in one layer while being insulated from each other.
請求項1又は請求項2に記載のコイル対において、
前記第2コイルでは、前記外内巻回線が形成されている層と、前記内外巻回線が形成されている層と、が、絶縁部を挟んで積層されていることを特徴とするコイル対。
In the coil pair according to claim 1 or 2,
In the second coil, a layer in which the outer and inner windings are formed and a layer in which the inner and outer windings are formed are stacked with an insulating portion interposed therebetween.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のコイル対において、
前記コイル対の径方向における前記第2コイルの位置が、当該径方向における前記第1コイルの位置に相当する位置であり、
前記第2コイルにおいて最外周に巻回された巻回線の前記径方向における位置が、前記第1コイルにおいて最外周に巻回された巻回線の前記径方向における位置に相当する位置とされ、
前記第2コイルにおいて最内周に巻回された巻回線の前記径方向における位置が、前記第1コイルにおいて最内周に巻回された巻回線の前記径方向における位置に相当する位置とされていることを特徴とするコイル対。
In the coil pair according to any one of claims 1 to 4,
The position of the second coil in the radial direction of the coil pair is a position corresponding to the position of the first coil in the radial direction,
The position in the radial direction of the winding wound around the outermost circumference in the second coil is a position corresponding to the position in the radial direction of the winding wound around the outermost circumference in the first coil,
The radial position of the winding wound on the innermost circumference of the second coil is a position corresponding to the radial position of the winding wound on the innermost circumference of the first coil. A coil pair.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のコイル対において、
前記外内巻回線及び前記内外巻回線それぞれの巻回数が、一回半以上三回以下であることを特徴とするコイル対。
In the coil pair according to any one of claims 1 to 5,
A coil pair, wherein the number of turns of each of the outer and inner windings and the inner and outer windings is one and a half or more and three or less.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のコイル対において、
前記第1コイルは、それぞれが同心に巻回された複数の巻回線が、絶縁部を挟んで積層されて構成されていることを特徴とするコイル対。
In the coil pair according to any one of claims 1 to 6,
A coil pair, wherein the first coil is formed by stacking a plurality of windings each concentrically wound with an insulating portion interposed therebetween.
送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記送電装置において、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の前記コイル対である送電コイル対と、
伝送すべき電力を前記送電コイル対に出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする送電装置。
In the power transmission device included in a power transmission system configured to include a power transmission device and a power reception device separated from the power transmission device, and to transmit power from the power transmission device to the power reception device in a non-contact manner.
A power transmission coil pair that is the coil pair according to any one of claims 1 to 7,
Output means for outputting power to be transmitted to the power transmission coil pair,
A power transmission device comprising:
送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記受電装置において、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の前記コイル対であって、前記送電装置に対向して配置される受電コイル対と、
当該受電コイル対に接続された入力手段と、
を備えることを特徴とする受電装置。
In the power receiving device included in a power transmission system configured to include a power transmitting device and a power receiving device separated from the power transmitting device, and to transmit power from the power transmitting device to the power receiving device in a non-contact manner.
The power receiving coil pair according to any one of claims 1 to 7, wherein the power receiving coil pair is disposed to face the power transmitting device.
Input means connected to the receiving coil pair,
A power receiving device comprising:
請求項8に記載の送電装置と、
当該送電装置から離隔し、且つ前記送電コイル対に対向して配置される受電装置であって、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、
を備えることを特徴とする非接触型の電力伝送システム。
A power transmission device according to claim 8,
A power receiving device that is separated from the power transmitting device and disposed to face the power transmitting coil pair, and a power receiving device that receives power transmitted from the power transmitting device;
A non-contact type power transmission system comprising:
送電装置と、
請求項9に記載の受電装置であって、前記送電装置から離隔し且つ前記受電コイル対が当該送電装置に対向して配置され、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、
を備えることを特徴とする非接触型の電力伝送システム。
A power transmission device,
The power receiving device according to claim 9, wherein the power receiving device is separated from the power transmitting device and the power receiving coil pair is arranged to face the power transmitting device, and receives power transmitted from the power transmitting device;
A non-contact type power transmission system comprising:
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