JP2021077826A - Coil unit, power transmitting device, power receiving device and power transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、コイルユニット、送電装置、受電装置及び電力伝送システムに関する。 The present disclosure relates to coil units, power transmission devices, power receiving devices and power transmission systems.
ワイヤレスで電力を伝送するワイヤレス電力伝送技術が注目されている。ワイヤレス電力伝送技術は、送電装置から受電装置にワイヤレスで給電できるので、電車、電気自動車等の輸送機器、家電製品、電子機器、無線通信機器及び玩具といった様々な製品への応用が期待されている。ここで、送電又は受電に用いられるコイルユニットは、キャパシタとともに共振回路を構成するコイルと、コイルが発生する磁力線を収束させるフェライト等の磁性体とを備えることが一般的である。 Wireless power transfer technology, which transmits power wirelessly, is attracting attention. Since wireless power transmission technology can wirelessly supply power from a power transmission device to a power receiving device, it is expected to be applied to various products such as transportation equipment such as trains and electric vehicles, home appliances, electronic equipment, wireless communication equipment and toys. .. Here, the coil unit used for power transmission or power reception generally includes a coil that constitutes a resonance circuit together with a capacitor, and a magnetic material such as ferrite that converges the magnetic field lines generated by the coil.
特許文献1には、導線が軸線周りに渦巻状に設けられた電力伝送コイルと、電力伝送コイルに対向して設けられたフェライトとを備える電力伝送ユニットが開示されている。この電力伝送コイルは、内側から外側に向けて巻回されたコイル巻線部と、コイル巻線部の内側の端部と接続され、コイル巻線部の内側から外側に横断する中間部とを備える。特許文献1に開示された電力伝送ユニットでは、実質的にコイルの内側の端部をコイルの外側に引き出す役割を担う引出線である中間部が、コイルから見てフェライトとは反対側に配置される。
ここで、電力伝送ユニットの厚み方向(軸線が延びる方向)の長さを抑えるためには、特許文献1に記載された電力伝送ユニットは、コイルと引出線との間にフェライトが配置されるように変形されることが好適である。しかしながら、かかる構成では、引出線に流れる電流により生じる磁束の影響により、コイルの位置ずれに伴う相互インダクタンスの変化量が位置ずれの方向に依存し、位置ずれの方向によっては伝送効率が大幅に低下する。
Here, in order to suppress the length of the power transmission unit in the thickness direction (direction in which the axis extends), in the power transmission unit described in
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ワイヤレスで電力を伝送する電力伝送システムにおいて、コイルの位置ずれに伴う伝送効率の大幅な低下を抑制することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to suppress a significant decrease in transmission efficiency due to a misalignment of a coil in a power transmission system that transmits power wirelessly.
上記課題を解決するため、本開示の一実施態様に係るコイルユニットは、導線が第1軸の周りに渦巻状に巻回されて構成されるコイルと、前記コイルと対向し、第1開孔部を有する磁性体と、前記コイルの内周端から前記第1開孔部を通って前記第1軸に沿う方向に延びる第1引出部と、前記第1引出部との接続部分から前記第1軸から離れる方向に延びる第2引出部と、前記磁性体と前記第2引出部との間に配置される第1導体板と、を備える。 In order to solve the above problems, in the coil unit according to the embodiment of the present disclosure, a coil having a conducting wire spirally wound around a first axis and a coil facing the coil and having a first hole opened. From the connection portion between the magnetic material having the portion, the first extraction portion extending from the inner peripheral end of the coil through the first opening portion and in the direction along the first axis, and the first extraction portion, the first It includes a second drawer portion extending in a direction away from one axis, and a first conductor plate arranged between the magnetic material and the second drawer portion.
上記構成のコイルユニットによれば、コイルの位置ずれに伴う伝送効率の大幅な低下を抑制することができる。 According to the coil unit having the above configuration, it is possible to suppress a significant decrease in transmission efficiency due to the displacement of the coil.
以下、本開示に係る技術の実施の形態に係る電力伝送システムを、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態において、同一の構成部分には同一の符号を付す。また、各図に示した構成要素の大きさの比率及び形状は、実施の際と必ずしも同じではない。 Hereinafter, the power transmission system according to the embodiment of the technique according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same components are designated by the same reference numerals. In addition, the size ratio and shape of the components shown in each figure are not necessarily the same as those at the time of implementation.
(実施の形態1)
本実施の形態に係る電力伝送システムは、スマートフォン等のモバイル機器、EV(Electric Vehicle;電気?動?)、産業機器等、様々な装置の2次電池の充電に利用できる。以下、電力伝送システムが、EVの蓄電池の充電を実行する場合を例示する。
(Embodiment 1)
The power transmission system according to the present embodiment can be used for charging secondary batteries of various devices such as mobile devices such as smartphones, EVs (Electric Vehicles), and industrial devices. Hereinafter, a case where the power transmission system executes charging of the EV storage battery will be illustrated.
図1は、電気自動車400に備えられた蓄電池410の充電に用いられる電力伝送システム1000の概略構成を示す図である。電気自動車400は、リチウムイオン電池或いは鉛蓄電池等の蓄電池410に充電された電力により駆動されるモータを動力源として走行する。図1において、鉛直方向上向きの軸がZ軸、Z軸と直交し電気自動車400の進行方向に延びる軸がX軸、Z軸とX軸とに直交し、電気自動車400の右側から左側に延びる軸がY軸である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
図1に示すように、電力伝送システム1000は、磁気結合によりワイヤレスで送電装置100から受電装置200に送電するシステムである。電力伝送システム1000は、交流又は直流の商用電源300の電力を電気自動車400にワイヤレス送電(ワイヤレス給電)する送電装置100と、送電装置100が送電した電力を受けて蓄電池410を充電する受電装置200とを備える。なお、以下の説明においては、商用電源300が交流電源であるとする。
As shown in FIG. 1, the
送電装置100は、磁気結合によりワイヤレスで受電装置200に送電する装置である。送電装置100は、交流電力を電気自動車400に送電する送電コイルユニット10と、送電コイルユニット10に交流電力を供給する電力供給回路110と、を備える。電力供給回路110は、商用電源300が供給する商用交流電力の力率を改善する力率改善回路170と、送電コイルユニット10に供給する交流電力を発生するインバータ回路180と、を備える。送電装置100は、例えば、駐車場の床に固定される。
The
受電装置200は、磁気結合によりワイヤレスで送電装置100から受電する装置である。受電装置200は、送電装置100が送電した交流電力を受電する受電コイルユニット20と、受電コイルユニット20から供給された交流電力を直流電力に変換して蓄電池410に供給する整流回路270と、を備える。受電装置200は、例えば、電気自動車400のシャーシに固定される。
The
図2を参照して、電力伝送システム1000の構成と送電時における電力の流れとについて説明する。
With reference to FIG. 2, the configuration of the
商用電源300が生成した交流電力は、力率改善回路170により整流されて昇圧され、予め定められた電圧値を有する直流電力に変換される。力率改善回路170は、例えば、ダイオードブリッジを構成する複数のダイオードと、ダイオードブリッジが出力した電流を平滑化するキャパシタと、高周波成分の通過を抑制するインダクタと、電圧と電流との位相差を調整するMOS(Metal-Oxide-Semiconductor)−FET(Field-Effect Transistor)と、電流の逆流を抑制するダイオードと、インバータ回路180に出力される電流を平滑化する電解キャパシタとを備える。力率改善回路170が電力の変換により生成した直流電力は、インバータ回路180により予め定められた周波数の交流電力に変換される。この周波数は、例えば、75kHz〜90kHzの周波数である。インバータ回路180は、例えば、フルブリッジ回路を構成する複数のNチャネルパワーMOS−FETを備える。
The AC power generated by the
インバータ回路180が電力の変換により生成した交流電力は、送電コイルユニット10に供給される。送電コイルユニット10は、交流電圧の印加に伴って交流電流が流れることで交番磁束Φを誘起するコイル120と、コイル120の両端のそれぞれに設けられたキャパシタ111,112とを備える。キャパシタ111とコイル120とキャパシタ112とは、直列に接続され、共振回路を構成する。
The AC power generated by the
受電コイルユニット20は、コイル120が誘起した交番磁束Φの変化に応じて逆起電力を誘起するコイル220と、コイル220の両端のそれぞれに設けられたキャパシタ211,212とを備える。キャパシタ211とコイル220とキャパシタ212とは、直列に接続され、共振回路を構成する。電気自動車400が予め設定された位置に停止した状態では、コイル220はコイル120に対向し、コイル120が誘起した交番磁束Φがコイル220に鎖交する。
The power
整流回路270は、コイル220に誘起された逆起電力を整流し、直流電力を生成する。整流回路270が生成した直流電力は、蓄電池410に供給される。なお、受電装置200は、整流回路270と蓄電池410との間に、整流回路270から供給された直流電力を、蓄電池410を充電するための適切な直流電力に変換する充電回路を備えていてもよい。
The
次に、図3と図4とを参照して、コイル120とコイル120の周辺の部材とが一体化された送電コイルユニット10について説明する。なお、コイル220とコイル220の周辺の部材とが一体化された受電コイルユニット20は、基本的に、送電コイルユニット10と同様の構成であるため、適宜、説明を省略する。
Next, the power
図3は、送電コイルユニット10の上面図である。図4は、送電コイルユニット10を図3におけるA−A線で示す平面で切断したときの送電コイルユニット10の断面図である。送電コイルユニット10は、ケース11と、キャパシタ111と、キャパシタ112と、コイル120と、磁性体130と、導体板140とが一体化されたユニットである。
FIG. 3 is a top view of the power
ケース11は、キャパシタ111と、キャパシタ112と、コイル120と、磁性体130と、導体板140とを収納するケースである。なお、図3と図4とでは、理解を容易にするため、ケース11の外縁を点線で示し、ケース11に収納される部材をケース11に固定するための部材の図示を省略している。また、図3と図4とでは、理解を容易にするため、キャパシタ111とキャパシタ112との図示を省略している。なお、キャパシタ111は、例えば、ケース11内に設けられた基板上に設けられ、コイル120の一端と電力供給回路110とを結ぶ配線上の何れかの部分に設けられる。また、キャパシタ112は、例えば、上記基板上に設けられ、コイル120の他端と電力供給回路110とを結ぶ配線上の何れかの部分に設けられる。ケース11は、例えば、樹脂等の絶縁体により構成される。
The
コイル120は、導線122がコイル軸121周りに渦巻状に巻回されて構成される平面状のコイルである。コイル軸121はZ軸と平行であり、コイル120が有するコイル面はZ軸と直交する。導線122は、例えば、銅等の導体により構成される。なお、導線122は、樹脂等の絶縁体により表面が被覆される。コイル120は、本開示におけるコイル及び送電コイルの一例である。コイル軸121は、本開示における第1軸の一例である。導線122は、本開示における導線の一例である。
The
磁性体130は、軟磁性体である。磁性体130は、コイル120と対向するように、コイル120と近接して配置される。磁性体130は、コイル120が発生する磁力を通過させて磁力の損失を抑制する。磁性体130は、中央部分に孔が空いた板状であり、開孔部130Aを有する。磁性体130は、例えば、酸化鉄と金属との複合酸化物であるフェライトにより構成される。磁性体130は、本開示における磁性体の一例である。開孔部130Aは、本開示における第1開孔部の一例である。なお、磁性体130は、複数の磁性体個片の集合体で構成されていてもよく、この複数の磁性体個片を枠状に配置することで中央部分に開孔部130Aを有する磁性体130を構成してもよい。
The
図4に示すように導線122は、巻回部122Aと、引出部122Dと、引出部122Eと、引出部122Fとを備える。なお、図4では、図3におけるA−A線の断面を表す部分については、ハッチングを付して示している。また、理解を容易にするため、図4では、この断面に現れない部分、具体的には、引出部122D、引出部122E、引出部122Fを、ハッチングを付さずに示している。
As shown in FIG. 4, the
巻回部122Aは、導線122のうち、渦巻状に巻回される部分である。巻回部122Aが備える2つの端部のうち、内側に配置される端部である内周端を端部122Bとする。巻回部122Aが備える2つの端部のうち、外側に配置される端部である外周端を端部122Cとする。なお、本実施の形態では、適宜、コイル軸121に近い方を内側といい、コイル軸121から遠い方を外側という。引出部122Dは、導線122のうち、端部122Bから開孔部130Aを通ってコイル軸121に沿う方向に延びる部分である。図3と図4とにおいて、コイル軸121に沿う方向は、Z軸方向である。従って、引出部122Dは、導線122のうち、端部122BからZ軸方向の負の向きに延びる部分である。
The winding
引出部122Eは、導線122のうち、引出部122Dとの接続部分からコイル軸121から離れる方向に延びる部分である。コイル軸121から離れる方向は、例えば、コイル軸121と直交し、引出部122Dと引出部122Eとの接続部分を通過する平面内において、この平面とコイル軸121との交点からこの接続部分に向かう方向である。本実施の形態では、コイル軸121から離れる方向は、X軸の負の方向である。引出部122Fは、導線122のうち、端部122Cとの接続部分からコイル軸121から離れる方向に延びる部分である。
The lead-out
引出部122Eと引出部122Fとは、それぞれ、ケース11に設けられた孔を通りケース11の外部に出る。引出部122Dと引出部122Eとは、実質的にコイル120の内周端をケース11の外側に引き出す役割を担う。引出部122Fは、実質的にコイル120の外周端をケース11の外側に引き出す役割を担う。なお、図示を省略しているが、キャパシタ111とキャパシタ112とは、コイル120と電力供給回路110とを結ぶ配線上の何れかの部分に設けられる。例えば、キャパシタ111は、引出部122Fと電力供給回路110とを結ぶ配線上におけるケース11の内部に配置される部分に設けられる。また、例えば、キャパシタ112は、引出部122Eと電力供給回路110とを結ぶ配線上におけるケース11の内部に配置される部分に設けられる。端部122Bは、本開示におけるコイルの内周端の一例である。引出部122Dは、本開示における第1引出部の一例である。引出部122Eは、本開示における第2引出部の一例である。
The
導体板140は、磁性を強くは帯びない性質を有する常磁性体の金属で構成された板状の部材である。導体板140は、磁性体130と引出部122Eとの間に配置される。導体板140は、引出部122Eに流れる電流により生じる交番磁束Φが磁性体130内に入り込むことを抑制し、引出部122Eから生じる交番磁束Φが磁性体130内の磁束密度分布に与える影響を抑制する。つまり、導体板140は、磁性体130を引出部122Eから生じる交番磁束Φから遮蔽する。導体板140は、例えば、アルミニウムで構成された板状の部材である。導体板140は、本開示における第1導体板の一例である。
The
以下、導体板140の役割について詳細に説明する。電力伝送システム1000において、送電装置100から受電装置200への効率的な送電を実現するためには、コイル120とコイル220とが、予め定められた距離をおいて平行に対向する必要がある。ここで、コイル120のコイル軸121(以下、適宜「コイル軸A」とする。)と、コイル220のコイル軸(以下、適宜「コイル軸B」とする。)とが重なるときに、コイル120とコイル220とが交番磁束Φを介して最も密に結合し、最も効率的な送電が達成されるものとする。
Hereinafter, the role of the
コイル120とコイル220との磁気的な相互に結合の程度を示す結合係数を結合係数k(ただし、k=0〜1)とすると、コイル120とコイル220との相対的な位置関係の変化に伴って結合係数kも変化する。また、結合係数kが変化すると、コイル120とコイル220との相互インダクタンスも変化し、伝送効率も変化する。なお、本実施の形態では、コイル220がコイル120に対してずれるものとする。また、本実施の形態では、コイル220はZ軸方向にはずれず、Z軸方向における位置ずれはないものとする。
Assuming that the coupling coefficient k (where k = 0 to 1) indicates the degree of magnetic coupling between the
引出部122Eは、磁性体130に近接して配置される。このため、導体板140がない場合、引出部122Eは、磁性体130内の磁束密度分布に影響を与える。例えば、図3に示すように、引出部122Eがコイル軸121から見てX軸の負の方向に配置されている場合、コイル軸121よりもX軸の座標が小さい領域に誘起される交番磁束Φの分布と、コイル軸121よりもX軸の座標が大きい領域に誘起される交番磁束Φの分布とは対称にはならない。このように、導体板140がない場合、磁気分布に異方性が生じる。
The
このため、例えば、コイル軸Bがコイル軸Aと重なる位置からX軸の正の方向にAcmずれた場合の結合係数kの変化量と、コイル軸Bがコイル軸Aと重なる位置からX軸の負の方向にAcmずれた場合の結合係数kの変化量とは異なる。つまり、コイル220の位置ずれに伴う結合係数kの変化量は、コイル220の位置ずれの方向に依存する。このため、相互インダクタンスの変化量と伝送効率の変化量とも、コイル220の位置ずれの方向に依存する。
Therefore, for example, the amount of change in the coupling coefficient k when the coil shaft B deviates from the position where the coil shaft B overlaps the coil shaft A by A cm in the positive direction of the X axis, and the amount of change in the coupling coefficient k from the position where the coil shaft B overlaps the coil shaft A of the X axis. It is different from the amount of change in the coupling coefficient k when the deviation is A cm in the negative direction. That is, the amount of change in the coupling coefficient k due to the misalignment of the
つまり、導体板140がない場合、伝送効率が大幅に低下する位置ずれの方向が存在する可能性があり、位置ずれの方向によっては伝送効率が大幅に低下する可能性がある。従って、導体板140がない場合、位置ずれの許容範囲を狭めること、或いは、伝送効率の保証範囲を下げることが要求される。
That is, in the absence of the
しかしながら、本実施の形態では、引出部122Eに流れる電流により生じる交番磁束Φが磁性体130内に入り込むことが導体板140により抑制される。このため、引出部122Eに流れる電流により生じる交番磁束Φが磁性体130内の磁束密度分布に与える影響は小さく、磁気分布の異方性が低減される。このため、コイル120とコイル220との位置関係のずれに伴う、結合係数k、相互インダクタンス、伝送効率の変化量は、位置ずれの方向にあまり依存しない。従って、伝送効率が大幅に低下する位置ずれの方向が存在せず、位置ずれの方向がどの方向であっても伝送効率が大幅には低下しない。
However, in the present embodiment, the
本実施の形態では、引出部122Eに流れる電流により生じる交番磁束Φが磁性体130内に入り込むことが導体板140により抑制される。このため、本実施の形態によれば、磁気分布の異方性を低減することができ、コイル220の位置ずれに伴う伝送効率の大幅な低下が抑制される。
In the present embodiment, the
(実施の形態2)
実施の形態1では、コイル軸121が延びる方向からみて、磁性体130の外縁と導体板140の外縁とが大幅に異なる例について説明した。また、実施の形態1では、導体板140に生じる渦電流に起因する電力損失を考慮しない例について説明した。本実施の形態では、コイル軸121が延びる方向からみて、磁性体130の外縁と導体板の外縁とがほぼ重なり、導体板に生じる渦電流に起因する電力損失を考慮する例について説明する。なお、実施の形態1と同様の構成、機能等については、説明を省略又は簡略化する。以下、図5と図6とを参照して、本実施の形態に係る送電コイルユニット10Aについて説明する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, an example in which the outer edge of the
図5は、送電コイルユニット10Aの上面図である。図6は、送電コイルユニット10Aを図5におけるB−B線で示す平面で切断したときの送電コイルユニット10Aの断面図である。送電コイルユニット10Aは、ケース11と、キャパシタ111と、キャパシタ112と、コイル120と、磁性体130と、導体板141とが一体化されたユニットである。
FIG. 5 is a top view of the power
導体板141は、中央部分に孔が空いた板状であり、開孔部141Aを有する。コイル軸121が延びる方向からみて、導体板141の外縁は磁性体130の外縁とほぼ重なる。なお、コイル軸121が延びる方向からみて、導体板141の外縁は磁性体130の外縁よりも外側に位置していてもよい。導体板141は、磁性体130と対向するように、磁性体130と引出部122Eとの間に配置される。導体板141は、引出部122Eに流れる電流により生じる交番磁束Φが磁性体130内に入り込むことを抑制し、引出部122Eから生じる交番磁束Φが磁性体130内の磁束密度分布に与える影響を抑制する。つまり、導体板141は、磁性体130を引出部122Eから生じる交番磁束Φから遮蔽する。導体板141は、例えば、アルミニウム等の常磁性体の金属で構成される。導体板141は、本開示における第1導体板の一例である。開孔部141Aは、本開示における第2開孔部の一例である。
The
引出部122Dは、コイル120の内周端である端部122Bから開孔部130Aと開孔部141Aとを通ってコイル軸121に沿う方向に延びる。つまり、引出部122Dは、端部122Bから開孔部130Aと開孔部141Aとを通ってZ軸の負の方向に延びる。
The extraction portion 122D extends from the
本実施の形態では、磁性体130と導体板141との間の距離であるD1は、磁性体130の厚みであるT1未満である。このように、磁性体130と導体板141との間の距離が極めて短い場合、交番磁束Φに起因して導体板141で生じる渦電流が大きく、導体板141の発熱量が大きく、導体板141の発熱による電力損失が大きい。そこで、本実施の形態では、導体板141に交番磁束Φの密度が特に高い部分がなるべく生じないよう、導体板141の形状及び配置が採用されている。
In the present embodiment, D1, which is the distance between the
具体的には、本実施の形態では、コイル軸121が延びる方向から見て導体板141の引出部122Eと重なる部分におけるコイル軸121側の端部である端部141Bが、コイル軸121が延びる方向から見て磁性体130の引出部122Eと重なる部分におけるコイル軸121側の端部である端部130Bよりもコイル軸121から離れている。言い換えれば、端部141Bは端部130Bよりも外側に引っ込んでいる。端部141Bは、本開示における第1端部の一例である。端部130Bは、本開示における第2端部の一例である。
Specifically, in the present embodiment, the end portion 141B, which is the end portion on the
このような構成を実現するためは、開孔部141Aの開口面積を開孔部130Aの開口面積よりも大きくし、引出部122Eの配置場所にかかわらず、端部141Bが端部130Bよりも外側に配置されるようにすることが好適である。かかる構成によれば、導体板141の中でも交番磁束Φの密度が高くなりやすい端部141Bにおいても、渦電流がそれほど発生せず、発熱量がそれほど大きくならない。その結果、導体板141全体の発熱量が低減され、発熱による電力損失が低減される。ここで、端部141Bを端部130Bに対して、どの程度外側に配置するのかは、適宜、調整することができる。
In order to realize such a configuration, the opening area of the
例えば、コイル軸121が延びる方向から見たときの端部141Bと端部130Bとの間の距離であるS1が、磁性体130の厚さであるT1以下であることが好適である。かかる構成によれば、発熱による電力損失を低減しつつ、磁気分布の異方性を低減することができる。
For example, it is preferable that S1, which is the distance between the end portion 141B and the
なお、S1がT1を超えなくても発熱による電力損失が十分に低減可能であることは、予め定められた条件下での実験で確認済みである。この実験では、端部130Bに対する端部141Bの外側への引っ込み量であるS1と、導体板141で生じた渦電流による電力損失であるP1との対応関係を測定した。この実験では、S1が−T1であるときにP1が115W程度であり、S1が0であるときにP1が108W程度であり、S1が+T1であるときにP1が65W程度であるという測定結果が得られた。
It has been confirmed by experiments under predetermined conditions that the power loss due to heat generation can be sufficiently reduced even if S1 does not exceed T1. In this experiment, the correspondence between S1 which is the amount of retracting of the end 141B to the outside with respect to the
この測定結果から、電力損失を低減するためには端部141Bが端部130Bよりも外側に引っ込んでいることが望ましく、端部141Bが端部130Bよりも磁性体130の厚さ分だけ外側に引っ込んでいれば電力損失が十分に低減されることが分かる。また、端部141Bが端部130Bに対して外側に引っ込みすぎると、磁気分布の異方性が十分に低減されないことは明らかである。従って、発熱による電力損失の低減と磁気分布の異方性の低減とを両立するためには、端部141Bが端部130Bよりも磁性体130の厚さ以下の範囲内で外側に引っ込んでいることが好ましい。
From this measurement result, in order to reduce the power loss, it is desirable that the end portion 141B is retracted to the outside of the
本実施の形態によれば、送電コイルユニット10Aの厚みを抑えつつ、また、発熱による電力損失をあまり発生させずに、磁気分布の異方性を低減することができる。また、本実施の形態では、磁性体130と導体板141とがほぼ同様の形状及び大きさであるため、導体板141の送電コイルユニット10Aへの組み込みが容易である。
According to this embodiment, it is possible to reduce the anisotropy of the magnetic distribution while suppressing the thickness of the power
(実施の形態3)
実施の形態2では、磁性体130と導体板141との距離が近い場合において、磁気分布の異方性の低減のために、端部141Bの端部130Bに対する外側への引っ込み量であるS1を、磁性体130の厚さであるT1以下に抑える例について説明した。本実施の形態では、磁性体130と導体板との距離が近い場合において、磁気分布の異方性が生じにくい場合に、発熱による電力損失を大幅に低減する例について説明する。なお、実施の形態1,2と同様の構成、機能等については、説明を省略又は簡略化する。以下、図7と図8とを参照して、本実施の形態に係る送電コイルユニット10Bについて説明する。
(Embodiment 3)
In the second embodiment, when the distance between the
図7は、送電コイルユニット10Bの上面図である。図8は、送電コイルユニット10Bを図7におけるC−C線で示す平面で切断したときの送電コイルユニット10Bの断面図である。送電コイルユニット10Bは、ケース11と、キャパシタ111と、キャパシタ112と、コイル120と、磁性体130と、導体板142とが一体化されたユニットである。
FIG. 7 is a top view of the power
導体板142は、中央部分に孔が空いた板状であり、開孔部142Aを有する。開孔部142Aは、開孔部130Aよりも大きい。コイル軸121が延びる方向から見たときに導体板142の外縁と磁性体130の外縁とはほぼ重なる。なお、コイル軸121が延びる方向からみて、導体板142の外縁は磁性体130の外縁よりも外側に位置していてもよい。導体板142は、磁性体130と対向するように、磁性体130と引出部122Eとの間に配置される。導体板142は、引出部122Eに流れる電流により生じる交番磁束Φが磁性体130内に入り込むことを抑制し、引出部122Eから生じる交番磁束Φが磁性体130内の磁束密度分布に与える影響を抑制する。つまり、導体板142は、磁性体130を引出部122Eから生じる交番磁束Φから遮蔽する。導体板142は、例えば、アルミニウム等の常磁性体の金属で構成される。導体板142は、本開示における第1導体板の一例である。開孔部142Aは、本開示における第2開孔部の一例である。
The
引出部122Dは、コイル120の内周端である端部122Bから開孔部130Aと開孔部142Aとを通ってコイル軸121に沿う方向に延びる。つまり、引出部122Dは、端部122Bから開孔部130Aと開孔部142Aとを通ってZ軸の負の方向に延びる。本実施の形態における引出部122Dは、実施の形態2における引出部122Dよりも長い。そして、磁性体130と引出部122Dとの間の距離であるD2は、磁性体130の厚みであるT1よりも長い。
The extraction portion 122D extends from the
本実施の形態では、磁性体130と導体板142との間の距離であるD1は、磁性体130の厚みであるT1よりも短い。このように、磁性体130と導体板142との距離が極めて近い場合、交番磁束Φに起因して導体板142で生じる渦電流が大きく、導体板142の発熱量が大きく、導体板142の発熱による電力損失が大きい。そこで、本実施の形態では、導体板142に交番磁束Φの密度が特に高い部分がなるべく生じないように、導体板142の形状及び配置が工夫される。
In the present embodiment, D1, which is the distance between the
具体的には、本実施の形態では、コイル軸121が延びる方向から見て導体板142の引出部122Eと重なる部分におけるコイル軸121側の端部である端部142Bが、コイル軸121が延びる方向から見て磁性体130の引出部122Eと重なる部分におけるコイル軸121側の端部である端部130Bよりもコイル軸121から遠くする。端部142Bは、本開示における第1端部の一例である。端部130Bは、本開示における第2端部の一例である。
Specifically, in the present embodiment, the
ここで、本実施の形態では、D2がT1よりも長く、引出部122Eが磁性体130から十分に離れている。このため、引出部122Eに流れる電流により生じる交番磁束Φは、磁性体130における導体板142により遮蔽されない部分からも磁性体130内にはあまり入り込まない。つまり、本実施の形態では、引出部122Eから生じる交番磁束Φが磁性体130内の磁束密度分布に与える影響は小さく、磁気分布の異方性はあまり生じない。そこで、本実施の形態では、磁気分布の異方性の低減よりも、発熱による電力損失の低減を重視する。
Here, in the present embodiment, D2 is longer than T1, and the
具体的には、開孔部142Aの開孔面積を開孔部130Aの開孔面積よりも大幅に大きくし、開孔部142Aの縁が開孔部130Aの縁よりも外側に大幅に引っ込むようにする。つまり、端部142Bと端部130Bとの距離であるS1が、磁性体130の厚さであるT1を超えるようにする。かかる構成によれば、発熱による電力損失を十分に低減することができる。
Specifically, the opening area of the
本実施の形態によれば、発熱による電力損失を極力発生させずに、磁気分布の異方性を低減することができる。 According to this embodiment, the anisotropy of the magnetic distribution can be reduced without causing power loss due to heat generation as much as possible.
(実施の形態4)
実施の形態2,3では、発熱による電力損失が大きい場合に、発熱による電力損失を抑えつつ、磁気分布の異方性を低減する例について説明した。本実施の形態では、発熱による電力損失があまり大きくない場合に、磁気分布の異方性を低減する例について説明する。なお、実施の形態1−3と同様の構成、機能等については、説明を省略又は簡略化する。以下、図9と図10とを参照して、本実施の形態に係る送電コイルユニット10Cについて説明する。
(Embodiment 4)
In the second and third embodiments, when the power loss due to heat generation is large, an example of reducing the anisotropy of the magnetic distribution while suppressing the power loss due to heat generation has been described. In this embodiment, an example of reducing the anisotropy of the magnetic distribution when the power loss due to heat generation is not so large will be described. The description of the same configuration, functions, and the like as those in the first to third embodiments will be omitted or simplified. Hereinafter, the power transmission coil unit 10C according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
図9は、送電コイルユニット10Cの上面図である。図10は、送電コイルユニット10Cを図9におけるD−D線で示す平面で切断したときの送電コイルユニット10Cの断面図である。送電コイルユニット10Cは、ケース11と、キャパシタ111と、キャパシタ112と、コイル120と、磁性体130と、導体板143とが一体化されたユニットである。
FIG. 9 is a top view of the power transmission coil unit 10C. FIG. 10 is a cross-sectional view of the power transmission coil unit 10C when the power transmission coil unit 10C is cut along the plane shown by the DD line in FIG. The power transmission coil unit 10C is a unit in which a
導体板143は、中央部分に孔が空いた板状であり、開孔部143Aを有する。開孔部143Aの開孔面積は、開孔部130Aの開孔面積とほぼ同じである。導体板143は、磁性体130と対向するように、磁性体130と引出部122Eとの間に配置される。導体板143は、引出部122Eに流れる電流により生じる交番磁束Φが磁性体130内に入り込むことを抑制し、引出部122Eから生じる交番磁束Φが磁性体130内の磁束密度分布に与える影響を抑制する。つまり、導体板143は、磁性体130を引出部122Eから生じる交番磁束Φから遮蔽する。導体板143は、例えば、アルミニウム等の常磁性体の金属で構成される。導体板143は、本開示における第1導体板の一例である。開孔部143Aは、本開示における第2開孔部の一例である。
The
本実施の形態では、磁性体130と導体板143との間の距離であるD1は、磁性体130の厚みであるT1以上である。このように、磁性体130と導体板142との間の距離が長い場合、交番磁束Φに起因して導体板143で生じる渦電流が小さく、導体板143の発熱量が小さく、導体板143の発熱による電力損失が小さい。そこで、発熱による電力損失の低減よりも、磁気分布の異方性の低減を重視する。
In the present embodiment, D1, which is the distance between the
具体的には、本実施の形態では、コイル軸121が延びる方向から見たときに導体板143の引出部122Eと重なる部分におけるコイル軸121側の端部である端部143Bを、コイル軸121が延びる方向から見たときに磁性体130の引出部122Eと重なる部分におけるコイル軸121側の端部である端部130Bとを揃える。具体的には、開孔部143Aの開孔面積を開孔部130Aの開孔面積とほぼ同じ大きさにし、開孔部143Aの縁が開孔部130Aの縁と揃うようにする。つまり、コイル軸121が延びる方向から見て、端部130Bと端部143Bとが揃うようにする。かかる構成によれば、磁気分布の異方性を十分に低減することができる。端部143Bは、本開示における第1端部の一例である。端部130Bは、本開示における第2端部の一例である。
Specifically, in the present embodiment, the end portion 143B, which is the end portion on the
なお、D1がT1以上である場合に、発熱による電力損失が十分に小さいことは、予め定められた条件下での実験で確認済みである。この実験では、コイル軸121が延びる方向から見て端部130Bと端部143Bとを揃える前提において、磁性体130と導体板143との距離であるD1と、導体板143で生じた渦電流による電力損失であるP2との対応関係を測定した。この実験では、D1が0であるときにP2が108W程度であり、D1がT1であるときにP2が38W程度であり、D1がT1の2倍であるときにP2が25W程度であるという測定結果が得られた。
It has been confirmed by experiments under predetermined conditions that the power loss due to heat generation is sufficiently small when D1 is T1 or more. In this experiment, on the premise that the
この測定結果から、端部130Bと端部143Bとが揃っている場合、D1がT1以上であれば、発熱による電力損失が十分に小さいことが分かる。また、端部130Bと端部143Bとが揃っていれば、磁気分布の異方性が低減されることは明らかである。
From this measurement result, it can be seen that when the
本実施の形態によれば、発熱による電力損失の増大を抑制しつつ、磁気分布の異方性を低減することができる。 According to this embodiment, it is possible to reduce the anisotropy of the magnetic distribution while suppressing the increase in power loss due to heat generation.
(実施の形態5)
実施の形態4では、発熱による電力損失があまり大きくない場合に、磁気分布の異方性を低減する方法について説明した。本実施の形態では、発熱による電力損失があまり大きくない場合に、磁気分布の異方性を大幅に低減する例について説明する。なお、実施の形態1−4と同様の構成、機能等については、説明を省略又は簡略化する。以下、図11と図12とを参照して、本実施の形態に係る送電コイルユニット10Dについて説明する。
(Embodiment 5)
In the fourth embodiment, a method of reducing the anisotropy of the magnetic distribution when the power loss due to heat generation is not so large has been described. In this embodiment, an example in which the anisotropy of the magnetic distribution is significantly reduced when the power loss due to heat generation is not so large will be described. The description of the same configuration, functions, and the like as those in the first to fourth embodiments will be omitted or simplified. Hereinafter, the power transmission coil unit 10D according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
図11は、送電コイルユニット10Dの上面図である。図12は、送電コイルユニット10Dを図11におけるE−E線で示す平面で切断したときの送電コイルユニット10Dの断面図である。送電コイルユニット10Dは、ケース11と、キャパシタ111と、キャパシタ112と、コイル120と、磁性体130と、導体板144とが一体化されたユニットである。
FIG. 11 is a top view of the power transmission coil unit 10D. FIG. 12 is a cross-sectional view of the power transmission coil unit 10D when the power transmission coil unit 10D is cut along the plane shown by the line EE in FIG. The power transmission coil unit 10D is a unit in which a
導体板144は、中央部分に孔が空いた板状であり、開孔部144Aを有する。開孔部144Aの開孔面積は、開孔部130Aの開孔面積よりも小さい。導体板144は、磁性体130と対向するように、磁性体130と引出部122Eとの間に配置される。導体板144は、引出部122Eに流れる電流により生じる交番磁束Φが磁性体130内に入り込むことを抑制し、引出部122Eから生じる交番磁束Φが磁性体130内の磁束密度分布に与える影響を抑制する。つまり、導体板144は、磁性体130を引出部122Eから生じる交番磁束Φから遮蔽する。導体板144は、例えば、アルミニウム等の常磁性体の金属で構成される。導体板144は、本開示における第1導体板の一例である。開孔部144Aは、本開示における第2開孔部の一例である。
The
引出部122Dは、コイル120の内周端である端部122Bから開孔部130Aと開孔部144Aとを通ってコイル軸121に沿う方向に延びる。つまり、引出部122Dは、端部122Bから開孔部130Aと開孔部144Aとを通ってZ軸の負の方向に延びる。
The extraction portion 122D extends from the
本実施の形態では、磁性体130と導体板144との間の距離であるD1は、磁性体130の厚みであるT1以上である。このように、磁性体130と導体板144との間の距離が長い場合、交番磁束Φに起因して導体板144で生じる渦電流が小さく、導体板144の発熱量が小さく、導体板144の発熱による電力損失が小さい。そこで、発熱による電力損失の低減よりも、磁気分布の異方性の低減を重視する。
In the present embodiment, D1, which is the distance between the
具体的には、本実施の形態では、コイル軸121が延びる方向から見たときに導体板144の引出部122Eと重なる部分におけるコイル軸121側の端部である端部144Bを、コイル軸121が延びる方向から見たときに磁性体130の引出部122Eと重なる部分におけるコイル軸121側の端部である端部130Bよりも内側に突出させる。具体的には、開孔部144Aの開口面積を開孔部130Aの開孔面積よりも小さくし、開孔部144Aの縁が開孔部130Aの縁よりも内側に配置されるようにする。
Specifically, in the present embodiment, the
つまり、コイル軸121が延びる方向から見て、端部144Bが端部130Bよりもコイル軸121の近くに配置されるようにする。かかる構成によれば、磁気分布の異方性を大幅に低減することができる。端部144Bは、本開示における第1端部の一例である。端部130Bは、本開示における第2端部の一例である。
That is, the
本実施の形態によれば、発熱による電力損失をあまり発生させずに、磁気分布に生じる異方性を大幅に低減することができる。 According to this embodiment, the anisotropy generated in the magnetic distribution can be significantly reduced without causing much power loss due to heat generation.
(実施の形態6)
実施の形態5では、磁性体130を引出部122Eから生じる交番磁束Φから遮蔽する導体板144をケース11の内部に収納する例について説明した。本実施の形態では、ケース11の内部に収納された導体板144により磁性体130を交番磁束Φから遮蔽するとともに、ケースのベースプレートである導体板により交番磁束Φがケースの外部に漏れることを抑制する例について説明する。なお、実施の形態1−5と同様の構成、機能等については、説明を省略又は簡略化する。以下、図13を参照して、本実施の形態に係る送電コイルユニット10Eについて説明する。
(Embodiment 6)
In the fifth embodiment, an example in which the
図13は、送電コイルユニット10Eを実施の形態5と同様の平面で切断したときの送電コイルユニット10Eの断面図である。なお、送電コイルユニット10Eの上面図の図示は省略する。送電コイルユニット10Eは、ベースプレートとしての導体板148を含むケース11Aと、キャパシタ111と、キャパシタ112と、コイル120と、磁性体130と、導体板144とが一体化されたユニットである。つまり、送電コイルユニット10Eの構成は、送電コイルユニット10Dが備えるケース11に代えて、ベースプレートとしての導体板148を含むケース11Aを採用した構成である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of the power
導体板148は、ケース11Aのベースプレートであり、例えば、ケース11Aをボルトにより駐車場の床に固定するための部材である。導体板148は、板状の部材である。コイル軸121が延びる方向からみて、導体板148の外縁は、磁性体130の外縁と導体板144の外縁よりも外側に位置する。なお、コイル軸121が延びる方向から見て、導体板148の外縁は、磁性体130の外縁と導体板144の外縁とにほぼ重なっていてもよい。導体板148は、引出部122Eを介して導体板144と対向するように配置される。導体板144は、コイル120が誘起した交番磁束Φがケース11の外部に漏れることを抑制する。導体板148は、例えば、アルミニウム等の常磁性体の金属で構成される。導体板148は、本開示における第2導体板の一例である。
The
本実施の形態によれば、交番磁束Φがケース11の外部に漏れることを抑制しつつ、また、発熱による電力損失をあまり発生させずに、磁気分布の異方性を大幅に低減することができる。
According to the present embodiment, it is possible to significantly reduce the anisotropy of the magnetic distribution while suppressing the alternating magnetic flux Φ from leaking to the outside of the
(実施の形態7)
実施の形態1−6では、本開示における第1引出部と第2引出部とが、導線122により構成される例について説明した。本実施の形態では、本開示における第2引出部が、導線122以外の部材により構成される例について説明する。なお、実施の形態1−6と同様の構成、機能等については、説明を省略又は簡略化する。以下、図14と図15とを参照して、本実施の形態に係る送電コイルユニット10Fについて説明する。
(Embodiment 7)
In the first to sixth embodiments, an example in which the first drawer portion and the second drawer portion in the present disclosure are composed of the
図14は、送電コイルユニット10Fの上面図である。図15は、送電コイルユニット10Fを図14におけるF−F線で示す平面で切断したときの送電コイルユニット10Fの断面図である。送電コイルユニット10Fは、ケース11と、コイル120と、磁性体130と、導体板144と、基板150とが一体化されたユニットである。
FIG. 14 is a top view of the power
基板150は、送電装置100が備える各種の回路又はこれらの回路に含まれる各種の素子が搭載される回路基板である。例えば、基板150には、キャパシタ111とキャパシタ112と力率改善回路170とインバータ回路180とのうちの少なくとも1つが搭載される。本実施の形態では、基板150は、キャパシタ111とキャパシタ112とインバータ回路180とが搭載される。基板150は、本開示における基板の一例である。キャパシタ111とキャパシタ112とは、本開示におけるキャパシタの一例である。インバータ回路180は、本開示における電力供給回路の一例である。
The
基板150は、端子151と、端子152と、導体部153とを備える。端子151は、引出部122Dが備える2つの端部のうち端部122Bと接続されていない方の端部が接続される端子である。端子152は、導線154の一端が接続される端子である。導線154の他端は、ケース11に設けられた開孔部を通りケース11の外部に引き出され、ケース11の外部の回路等に接続される。
The
導体部153は、基板150上に設けられた導体により構成される部分である。導体部153は、引出部122Dとの接続部分からコイル軸121から離れる方向に延びる。引出部122Dと導体部153と導線154とは、実質的にコイル120の内周端をケース11の外側に引き出す役割を担う。導体部153は、端子151と端子152とを電気的に接続する構成であればどのような構成であってもよい。導体部153は、端子151と端子152とを接続する配線により構成されてもよい。或いは、導体部153は、端子151とキャパシタ111等の素子とを接続する配線と、キャパシタ111等の素子と、キャパシタ111等の素子と端子152とを接続する配線とにより構成されてもよい。
The
なお、基板150が備えるインバータ回路180等の回路は、導線154以外の導線であって、ケース11の外部に引き出される導線により、ケース11の外部の回路等に接続されてもよい。引出部122Dは、本開示における第1引出部の一例である。導体部153は、本開示における第2引出部の一例である。基板150は、本開示における基板の一例である。
The circuit such as the
本実施の形態では、導体部153に流れる電流により生じる交番磁束Φが磁性体130内に入り込むことが導体板144により抑制される。このため、本実施の形態によれば、磁気分布の異方性を低減することができ、コイル220の位置ずれに伴う伝送効率の大幅な低下が抑制される。
In the present embodiment, the
(実施の形態8)
実施の形態7では、送電装置100が備える送電コイルユニット10Fについて説明した。本実施の形態では、受電装置200が備えるコイルユニットについて説明する。なお、実施の形態1−7と同様の構成、機能等については、説明を省略又は簡略化する。以下、図16を参照して、本実施の形態に係る受電装置200が備える受電コイルユニット20Fの構成について説明する。受電コイルユニット20Fは、基本的に、送電コイルユニット10Fと同様の構成である。
(Embodiment 8)
In the seventh embodiment, the power
図16は、受電コイルユニット20Fを図14におけるF−F線で示す平面と同様の平面で切断したときの受電コイルユニット20Fの断面図である。受電コイルユニット20Fは、ケース21と、コイル220と、磁性体230と、導体板244と、基板250とが一体化されたユニットである。
FIG. 16 is a cross-sectional view of the power receiving
ケース21は、コイル220と、磁性体230と、導体板244と、基板250とを収納するケースである。なお、図16では、理解を容易にするため、ケース21の外縁を点線で示し、ケース21に収納される部材をケース21に固定するための部材の図示を省略している。ケース21は、例えば、樹脂等の絶縁体により構成される。
The
コイル220は、基本的に、コイル120と同様の構成である。コイル220は、導線222がコイル軸221周りに渦巻状に巻回されて構成される平面上のコイルである。コイル軸221はZ軸と平行であり、コイル220が有するコイル面はZ軸と直交する。導線222は、例えば、銅等の導体により構成される。なお、導線222は、樹脂等の絶縁体により表面が被覆される。コイル220は、本開示におけるコイル及び受電コイルの一例である。コイル軸221は、本開示における第1軸の一例である。導線222は、本開示における導線の一例である。
The
磁性体230は、基本的に、磁性体130と同様の構成である。磁性体230は、軟磁性体である。磁性体230は、コイル220と対向するように、コイル220と近接して配置される。磁性体230は、コイル120が発生する磁力を通過させて磁力の損失を抑制する。磁性体230は、中央部分に孔が空いた板状であり、開孔部230Aを有する。磁性体230は、例えば、酸化鉄と金属との複合酸化物であるフェライトにより構成される。磁性体230は、本開示における磁性体の一例である。開孔部230Aは、本開示における第1開孔部の一例である。なお、磁性体230は、複数の磁性体個片の集合体で構成されていてもよく、この複数の磁性体個片を枠状に配置することで中央部分に開孔部230Aを有する磁性体230を構成してもよい。
The
図16に示すように導線222は、巻回部222Aと、引出部222Dと、引出部222Fとを備える。巻回部222Aは、導線222のうち、渦巻状に巻回される部分である。巻回部222Aが備える2つの端部のうち、内側に配置される端部を端部222Bとする。巻回部222Aが備える2つの端部のうち、外側に配置される端部を端部222Cとする。引出部222Dは、導線222のうち、端部222Bから開孔部230Aと開孔部244Aとを通ってコイル軸221に沿う方向に延びる部分である。図16において、コイル軸221に沿う方向は、Z軸方向である。引出部222Fは、導線222のうち、端部222Cとの接続部分からコイル軸221から離れる方向に延びる部分である。
As shown in FIG. 16, the
引出部222Fは、ケース21に設けられた孔を通りケース21の外部に出る。引出部222Fは、実質的にコイル220の外周端をケース21の外側に引き出す役割を担う。端部222Bは、本開示におけるコイルの内周端の一例である。引出部222Dは、本開示における第1引出部の一例である。
The
導体板244は、基本的に、導体板144と同様の構成である。導体板244は、中央部分に孔が空いた板状であり、開孔部244Aを有する。開孔部244Aの開孔面積は、開孔部230Aの開孔面積よりも小さい。導体板244は、磁性体230と対向するように、磁性体230と導体部253との間に配置される。導体板244は、導体部253に流れる電流により生じる交番磁束Φが磁性体230内に入り込むことを抑制し、導体部253から生じる交番磁束Φが磁性体230内の磁束密度分布に与える影響を抑制する。つまり、導体板244は、磁性体230を導体部253から生じる交番磁束Φから遮蔽する。導体板244は、例えば、アルミニウム等の常磁性体の金属で構成される。導体板244は、本開示における第1導体板の一例である。開孔部244Aは、本開示における第2開孔部の一例である。
The
基板250は、受電装置200が備える各種の回路又はこれらの回路に含まれる各種の素子が搭載される電子基板である。例えば、基板250には、キャパシタ211とキャパシタ212と整流回路270とのうちの少なくとも1つが搭載される。本実施の形態では、基板250は、キャパシタ211とキャパシタ212と整流回路270とが搭載される。基板250は、本開示における基板の一例である。キャパシタ211とキャパシタ212とは、本開示におけるキャパシタの一例である。整流回路270は、本開示における整流回路の一例である。
The
基板250は、端子251と、端子252と、導体部253とを備える。端子251は、引出部222Dが備える2つの端部のうち端部222Bと接続されていない方の端部が接続される端子である。端子252は、導線254の一端が接続される端子である。導線254の他端は、ケース21に設けられた開孔部を通りケース21の外部に引き出され、ケース21の外部の回路等に接続される。
The
導体部253は、基板250上に設けられた導体により構成される部分である。導体部253は、引出部222Dとの接続部分からコイル軸221から離れる方向に延びる。引出部222Dと導体部253と導線254とは、実質的にコイル220の内周端をケース21の外側に引き出す役割を担う。導体部253は、端子251と端子252とを電気的に接続する構成であればどのような構成であってもよい。導体部253は、端子251と端子252とを接続する配線により構成されてもよい。或いは、導体部253は、端子251とキャパシタ211等の素子とを接続する配線と、キャパシタ211等の素子と、キャパシタ211等の素子と端子252とを接続する配線とにより構成されてもよい。
The
なお、基板250が備える整流回路270等の回路は、導線254以外の導線であって、ケース21の外部に引き出される導線により、ケース21の外部の回路等に接続されてもよい。引出部222Dは、本開示における第1引出部の一例である。導体部253は、本開示における第2引出部の一例である。基板250は、本開示における基板の一例である。
The circuit such as the
本実施の形態では、導体部253に流れる電流により生じる交番磁束Φが磁性体230内に入り込むことが導体板244により抑制される。このため、本実施の形態によれば、磁気分布の異方性を低減することができ、コイル220の位置ずれに伴う伝送効率の大幅な低下が抑制される。
In the present embodiment, the
(変形例)
以上、本開示の実施の形態を説明したが、本開示を実施するにあたっては、種々の形態による変形及び応用が可能である。本開示において、上記実施の形態において説明した構成、機能、動作のどの部分を採用するのかは任意である。また、本開示において、上述した構成、機能、動作のほか、更なる構成、機能、動作が採用されてもよい。また、上記実施の形態は、適宜、自由に組み合わせることができる。また、上記実施の形態で説明した構成要素の個数は、適宜、調整することができる。また、本開示において採用可能な素材、サイズ、電気的特性等が、上記実施の形態において示したものに限定されないことは勿論である。
(Modification example)
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, various modifications and applications are possible in carrying out the present disclosure. In the present disclosure, which part of the configuration, function, and operation described in the above embodiment is adopted is arbitrary. Further, in the present disclosure, in addition to the above-described configurations, functions, and operations, further configurations, functions, and operations may be adopted. In addition, the above-described embodiments can be freely combined as appropriate. In addition, the number of components described in the above embodiment can be adjusted as appropriate. Further, it goes without saying that the materials, sizes, electrical characteristics, and the like that can be adopted in the present disclosure are not limited to those shown in the above embodiments.
例えば、実施の形態1では、キャパシタ111とキャパシタ112とが送電コイルユニット10の内部に設けられ、キャパシタ211とキャパシタ212とが受電コイルユニット20の内部に設けられる例について説明した。キャパシタ111とキャパシタ112とのうちの一方又は双方が送電コイルユニット10の外部に設けられ、キャパシタ211とキャパシタ212とのうちの一方又は双方が受電コイルユニット20の外部に設けられてもよい。
For example, in the first embodiment, an example in which the capacitor 111 and the
例えば、実施の形態2では、開孔部141Aを有する導体板141を採用し、導体板141の内側の端部である端部141Bが磁性体130の内側の端部である端部130Bよりも外側に配置される例について説明した。実施の形態1と同様に、孔を有しない導体板140を採用し、実施の形態2と同様に、導体板140の内側の端部が磁性体130の内側の端部である端部130Bよりも外側に配置されてもよい。実施の形態3−7についても、孔を有しない導体板140を採用してもよい。
For example, in the second embodiment, the
実施の形態6では、交番磁束Φがケースの外部に漏れることを抑制する導体板として、ケースのベースプレートを構成する導体板148を採用する例について説明した。交番磁束Φがケースの外部に漏れることを抑制する導体板は、ケースのベースプレートを構成する導体板148に限られない。例えば、交番磁束Φがケースの外部に漏れることを抑制する導体板として、ケースの内部に設けられた導体板であって、引出部122Eを介して導体板144と対向するように配置された導体板を採用してもよい。
In the sixth embodiment, an example in which the
本開示のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載した発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present disclosure have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10,10A,10B,10C,10D,10E,10F 送電コイルユニット
11,11A,21 ケース
20,20F 受電コイルユニット
100 送電装置
111,112,211,212 キャパシタ
120,220 コイル
121,221 コイル軸
122,222,154,254 導線
122A,222A 巻回部
122B,122C,130B,141B,142B,143B,144B,222B,222C 端部
122D,122E,122F,222D,222F 引出部
130,230 磁性体
130A,141A,142A,143A,144A,230A,244A 開孔部
140,141,142,143,144,148,244 導体板
150,250 基板
151,152,251,252 端子
153,253 導体部
170 力率改善回路
180 インバータ回路
200 受電装置
270 整流回路
300 商用電源
400 電気自動車
410 蓄電池
1000 電力伝送システム
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F
Claims (19)
前記コイルと対向し、第1開孔部を有する磁性体と、
前記コイルの内周端から前記第1開孔部を通って前記第1軸に沿う方向に延びる第1引出部と、
前記第1引出部との接続部分から前記第1軸から離れる方向に延びる第2引出部と、
前記磁性体と前記第2引出部との間に配置される第1導体板と、を備える、
コイルユニット。 A coil in which a conducting wire is spirally wound around the first axis,
A magnetic material facing the coil and having a first opening,
A first extraction portion extending from the inner peripheral end of the coil through the first opening portion in a direction along the first axis, and a first extraction portion.
A second drawer extending from the connection portion with the first drawer in a direction away from the first axis,
A first conductor plate arranged between the magnetic material and the second drawer portion is provided.
Coil unit.
前記第1軸が延びる方向から見て前記第1導体板の前記第2引出部と重なる部分における前記第1軸の側の端部である第1端部は、前記第1軸が延びる方向から見て前記磁性体の前記第2引出部と重なる部分における前記第1軸の側の端部である第2端部よりも前記第1軸から離れている、
請求項1に記載のコイルユニット。 The distance between the magnetic material and the first conductor plate is less than the thickness of the magnetic material.
The first end, which is the end on the side of the first axis in the portion of the first conductor plate that overlaps with the second drawer when viewed from the direction in which the first axis extends, is from the direction in which the first axis extends. Seen, it is farther from the first axis than the second end, which is the end on the side of the first axis in the portion of the magnetic material that overlaps with the second drawer.
The coil unit according to claim 1.
前記第1引出部は、前記コイルの内周端から前記第1開孔部と前記第2開孔部とを通って前記第1軸に沿う方向に延びる、
請求項2に記載のコイルユニット。 The first conductor plate has a second opening portion and has a second opening portion.
The first extraction portion extends from the inner peripheral end of the coil through the first opening portion and the second opening portion in a direction along the first axis.
The coil unit according to claim 2.
請求項2又は3に記載のコイルユニット。 The distance between the first end portion and the second end portion when viewed from the direction in which the first axis extends is equal to or less than the thickness of the magnetic material.
The coil unit according to claim 2 or 3.
請求項2又は3に記載のコイルユニット。 The distance between the magnetic material and the second extraction portion is longer than the thickness of the magnetic material.
The coil unit according to claim 2 or 3.
請求項1に記載のコイルユニット。 The distance between the magnetic material and the first conductor plate is equal to or greater than the thickness of the magnetic material.
The coil unit according to claim 1.
請求項6に記載のコイルユニット。 The first end, which is the end on the side of the first axis in the portion of the first conductor plate that overlaps with the second drawer when viewed from the direction in which the first axis extends, is from the direction in which the first axis extends. Seen, it is closer to the first axis than the second end, which is the end on the side of the first axis in the portion of the magnetic material that overlaps with the second drawer.
The coil unit according to claim 6.
前記第1引出部は、前記コイルの内周端から前記第1開孔部と前記第2開孔部とを通って前記第1軸に沿う方向に延びる、
請求項6又は7に記載のコイルユニット。 The first conductor plate has a second opening portion and has a second opening portion.
The first extraction portion extends from the inner peripheral end of the coil through the first opening portion and the second opening portion in a direction along the first axis.
The coil unit according to claim 6 or 7.
前記第1引出部は、前記コイルの内周端から前記第1開孔部と前記第2開孔部とを通って前記第1軸に沿う方向に延び、
前記第2開孔部の開孔面積は、前記第1開孔部の開孔面積よりも小さい、
請求項6に記載のコイルユニット。 The first conductor plate has a second opening portion and has a second opening portion.
The first extraction portion extends from the inner peripheral end of the coil through the first opening portion and the second opening portion in a direction along the first axis.
The opening area of the second opening is smaller than the opening area of the first opening.
The coil unit according to claim 6.
請求項1から9の何れか1項に記載のコイルユニット。 A second conductor plate facing the first conductor plate is further provided with the second lead-out portion interposed therebetween.
The coil unit according to any one of claims 1 to 9.
請求項1から10の何れか1項に記載のコイルユニット。 The first lead-out portion and the second lead-out portion are composed of the conductor.
The coil unit according to any one of claims 1 to 10.
前記第2引出部は、前記導体部から構成される、
請求項1から10の何れか1項に記載のコイルユニット。 A substrate having a conductor portion connected to the first drawer portion is further provided.
The second drawer portion is composed of the conductor portion.
The coil unit according to any one of claims 1 to 10.
請求項12に記載のコイルユニット。 The substrate includes a capacitor that forms a resonant circuit with the coil.
The coil unit according to claim 12.
前記基板は、前記コイルに交流電力を供給する電力供給回路を含む、
請求項12又は13に記載のコイルユニット。 The coil is a power transmission coil.
The substrate includes a power supply circuit that supplies AC power to the coil.
The coil unit according to claim 12 or 13.
前記基板は、前記コイルが受電した交流電力を整流する整流回路を含む、
請求項12又は13に記載のコイルユニット。 The coil is a power receiving coil.
The substrate includes a rectifier circuit that rectifies the AC power received by the coil.
The coil unit according to claim 12 or 13.
送電装置。 The coil unit according to any one of claims 1 to 14 is provided.
Power transmission device.
受電装置。 The coil unit according to any one of claims 1 to 13 and 15.
Power receiving device.
前記送電装置から受電する受電装置と、を備える、
電力伝送システム。 The power transmission device according to claim 16 and
A power receiving device that receives power from the power transmitting device, and the like.
Power transmission system.
前記受電装置に送電する送電装置と、を備える、
電力伝送システム。 The power receiving device according to claim 17,
A power transmission device that transmits power to the power receiving device, and the like.
Power transmission system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019205343A JP2021077826A (en) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | Coil unit, power transmitting device, power receiving device and power transmission system |
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JP (1) | JP2021077826A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023243722A1 (en) * | 2022-06-17 | 2023-12-21 | 大日本印刷株式会社 | Coil component, power transmission device, power reception device, power transmission system, and power transmission method |
JP2023184390A (en) * | 2022-06-17 | 2023-12-28 | 大日本印刷株式会社 | Coil component, electric power transmission device, electric power reception device, electric power transmission system, and electric power transmission method |
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2019
- 2019-11-13 JP JP2019205343A patent/JP2021077826A/en active Pending
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