JP2022072731A - Coil device, power transmission device and power receiving device, and power transmission system - Google Patents

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Abstract

To provide a coil device and the like capable of stable wireless power transmission while achieving further cost reduction by reducing the number of capacitors, in addition to weight reduction and cost reduction by using a coil consisting of a winding of a thin film conductor winding line.SOLUTION: A power receiving coil RC for non-contact power transmission by a magnetic field resonance method includes a series resonance capacitor CR1 in which a power receiving loop coil RL1 and a power receiving loop coil RL2 each of which is configured by winding a copper thin film wire are laminated with an insulating film sandwiched therebetween, and that is connected between the power receiving loop coil RL1 and the power receiving loop coil RL2, and a difference in inductance between the power receiving loop coil RL1 and the power receiving loop coil RL2 connected to the series resonance capacitor CR1 is set to be equal to or less than a predetermined threshold value.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、コイル装置、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、磁界共鳴方式による非接触型の電力伝送に用いられるコイル装置及び当該コイル装置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 fields of coil devices, power transmission devices and power receiving devices, and power transmission systems. More specifically, it belongs to the technical field of a coil device used for non-contact type power transmission by a magnetic field resonance method, a non-contact type power transmission device and a power receiving device using the coil device, 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。 In recent years, electric vehicles equipped with storage batteries such as lithium-ion batteries have become widespread. In such an electric vehicle, the electric power stored in the storage battery is used to drive and move the motor, so that the storage battery is required to be charged efficiently. Therefore, as a method of charging the storage battery mounted on an electric vehicle without physically connecting a charging plug or the like, so-called wireless power transmission using a power receiving coil and a power transmission coil that are separated from each other and opposed to each other is used. Is being researched.

ここで、上記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、例えば送受電される電力の周波数、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、一回(1ターン)巻きのループコイルと、五回半(5.5ターン)巻き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。 Here, as the wireless power transmission method, there are generally an electric field coupling method, an electromagnetic induction method, a magnetic field resonance method, and the like. When these methods are compared from the viewpoints of, for example, the frequency of power transmitted and received, the degree of positional freedom in each of the horizontal and vertical directions, and the transmission efficiency, wireless power for charging the storage battery mounted on the electric vehicle is used. As a transmission method, an electric field coupling method using a capacitor or a magnetic field resonance method using a coil is promising, and research and development on these are being actively carried out. Examples of the prior art document that discloses such a background technique include the following Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a coil that transmits power by a magnetic field resonance method using a loop coil with one (1 turn) winding and an open coil with five and a half turns (5.5 turns). There is.

一方、電気自動車用の上述したワイヤレス電力伝送(非接触給電)では、最小でも3.7キロワットの高出力の電力を伝送すること(即ちコイルに流すこと)が必要とされる。よって、このような高出力の電力(電流)を流す結果として導体(コイル)の抵抗が高くなると、ジュール熱の発生によりコイルとしての損失が大きくなり、ワイヤレス電力伝送としての効率を低下させてしまうことになる。 On the other hand, the above-mentioned wireless power transmission (contactless power supply) for electric vehicles requires transmission of high output power of at least 3.7 kW (that is, flowing through a coil). Therefore, if the resistance of the conductor (coil) becomes high as a result of passing such high output power (current), the loss as a coil becomes large due to the generation of Joule heat, and the efficiency of wireless power transmission is lowered. It will be.

そこで、上記コイルとしての損失に起因する抵抗を低減するための手法として、コイル自体を撚り線(いわゆるリッツ線)を用いて構成することが考えられる。しかしながら、上記受電コイルが自家用車に搭載されること等を考慮したとき、上記撚り線を用いてコイルを構成することは、コイルとしての重量増加や高価格化を招来する。この問題点を解決するための従来技術としては、例えば銅からなる薄膜導体と絶縁層とを積層したコア材を、いわゆるフォトリソグラフィ法を用いて上記コイルの形状にパターニング及びエッチングすることで、当該薄膜導体からなる巻回線が平面内で巻回されてなるコイルを絶縁層上に製造することが考えられる。 Therefore, as a method for reducing the resistance caused by the loss of the coil, it is conceivable to configure the coil itself by using a stranded wire (so-called litz wire). However, considering that the power receiving coil is mounted on a private car, the configuration of the coil using the stranded wire leads to an increase in weight and a high price of the coil. As a conventional technique for solving this problem, for example, a core material in which a thin film conductor made of copper and an insulating layer are laminated is patterned and etched into the shape of the coil by using a so-called photolithography method. It is conceivable to manufacture a coil on the insulating layer in which a winding line made of a thin film conductor is wound in a plane.

他方、上記ワイヤレス電力伝送により送受電される電力の周波数は、それを担う機器ごとに例えば法律により予め定められており、上記電気自動車に対する電力伝送の場合には85キロヘルツの高周波とされている。ここで一般に、高周波の電流を導体に流すと、その電流密度は、導体の表面で高く、表面からその中心に向かうほど低くなることが知られている。またこの点については、電流の周波数が高くなるほど電流が表面へ集中することとなるので、この結果として、その導体の交流抵抗は高くなってしまう。この現象は、いわゆる「導体の表皮効果」として知られているところである。なお以下の説明において、高周波の電流を導体に流す際の当該導体における交流抵抗を、単に「インピーダンス」と称する。そして、上述した絶縁層上に形成されたコイルを用いたワイヤレス電力伝送において、高周波(例えば上記85キロヘルツ)の電流を用いつつ高出力の電力を伝送しようとすると、当該高出力の電力(電流)を流す結果として上記表皮効果によって導体(上記コイル)の抵抗が更に高くなることで、上記ジュール熱に起因するコイルとしての損失が更に大きくなり、この点でもワイヤレス電力伝送としての効率を低下させてしまう。 On the other hand, the frequency of the power transmitted and received by the wireless power transmission is predetermined by, for example, by law for each device responsible for the wireless power transmission, and is set to a high frequency of 85 kHz in the case of power transmission to the electric vehicle. Here, it is generally known that when a high-frequency current is passed through a conductor, the current density is high on the surface of the conductor and decreases toward the center of the conductor. Regarding this point, the higher the frequency of the current, the more the current concentrates on the surface, and as a result, the AC resistance of the conductor increases. This phenomenon is known as the so-called "skin effect of conductors". In the following description, the AC resistance in the conductor when a high frequency current is passed through the conductor is simply referred to as "impedance". Then, in the wireless power transmission using the coil formed on the insulating layer described above, when a high output power is to be transmitted while using a high frequency (for example, 85 kilohertz) current, the high output power (current) is used. As a result of the current, the resistance of the conductor (the coil) becomes higher due to the skin effect, and the loss as the coil due to the Joule heat becomes larger, which also reduces the efficiency of wireless power transmission. It ends up.

また、上記表皮効果と同様にワイヤレス電力伝送としての効率を低下させてしまう電気的な現象としては、コイルとしての巻回において薄膜導体同士が近接することに起因する、いわゆる「導体の近接効果」が挙げられる。よって、この近接効果によるインピーダンスの上昇についても、対策を講じる必要がある。 Further, as an electrical phenomenon that reduces the efficiency of wireless power transmission as in the above skin effect, the so-called "conductor proximity effect" caused by the close proximity of thin film conductors in winding as a coil. Can be mentioned. Therefore, it is necessary to take measures against the increase in impedance due to this proximity effect.

このとき、上記コイルにおいて上記インピーダンスを低減する一方法としては、例えば巻回によりコイルを構成する薄膜導体の幅(線幅)を広くすることが考えられる。ここで、上記磁界共鳴方式によるワイヤレス電力伝送に積層化されたコイルを用いる場合、当該コイル自体としては必要なインダクタンスを有する必要がある。これに対し、例えば上記電気自動車に搭載する際の大きさの制限等により、当該コイルとしての上記線幅を広くすることにも限界があり、よって薄膜導体からなるコイルが一層だけだと当該コイルとして必要な巻回数(換言すれば、必要なインダクタンス)が得られない。このため、薄膜導体の巻回線が巻回されてなるコイルを複数層化する必要が出てくる。 At this time, as one method of reducing the impedance in the coil, for example, it is conceivable to widen the width (line width) of the thin film conductor constituting the coil by winding. Here, when a laminated coil is used for wireless power transmission by the magnetic field resonance method, the coil itself needs to have a necessary inductance. On the other hand, for example, there is a limit to widening the line width as the coil due to the limitation of the size when mounted on the electric vehicle, and therefore, if there is only one coil made of a thin film conductor, the coil is used. In other words, the required number of turns (in other words, the required inductance) cannot be obtained. For this reason, it becomes necessary to make a plurality of layers of coils formed by winding a winding line of a thin film conductor.

ここで、磁界共鳴方式によるワイヤレス電力伝送においては、その共振における安定性の要求から、必要なインダクタンスを有するコイルとコンデンサとが、回路上において対称性を有することが求められる。 Here, in wireless power transmission by the magnetic field resonance method, it is required that the coil and the capacitor having the required inductance have symmetry on the circuit due to the requirement of stability in the resonance.

特開2011-200045号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-2000

しかしながら、上記複数層化されたコイルを用いた磁界共鳴方式によるワイヤレス電力伝送において、上記対称性を担保するためにコイルごとにコンデンサを接続することを考えると、結果として同じ容量のコンデンサがコイルの数分だけ必要となり、ワイヤレス電力伝送を行う電力伝送システムとしてコストアップとなるという問題点があった。 However, in the wireless power transmission by the magnetic field resonance method using the multi-layered coil, considering connecting a capacitor for each coil in order to ensure the symmetry, as a result, a capacitor having the same capacity is used as the coil. Only a few minutes are required, and there is a problem that the cost increases as a power transmission system that performs wireless power transmission.

そこで本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、薄膜導体の巻回線の巻回からなるコイルを用いることによる軽量化及び低コスト化に加えて、コンデンサの数を減らすことによる更なる低コスト化を実現しつつ、ワイヤレス電力伝送を安定的に行うことが可能なコイル装置及び当該コイル装置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。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and one example of the problem is a capacitor in addition to weight reduction and cost reduction by using a coil composed of a coil of a winding line of a thin-film conductor. A coil device that can stably perform wireless power transmission, a non-contact type transmission device and power receiving device using the coil device, and a power transmission system while realizing further cost reduction by reducing the number of Is to provide.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、磁界共鳴方式による非接触型電力伝送用のコイル装置において、薄膜導体からなる巻回線の巻回によりそれぞれが構成された偶数のコイルであって、絶縁層を挟んで積層されたコイルと、相隣接して積層された二つの前記コイル間に接続された共振用の容量手段と、を備え、前記容量手段に接続された二つの前記コイル間のインダクタンスの差が予め設定された閾値以下であるように構成される。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is an even number of coils configured by winding a winding line made of a thin film conductor in a coil device for non-contact power transmission by a magnetic field resonance method. A coil comprising a coil laminated with an insulating layer interposed therebetween and a capacitance means for resonance connected between two coils laminated adjacent to each other, and connected to the capacitance means. The difference in inductance between the two coils is configured to be less than or equal to a preset threshold.

請求項1に記載の発明によれば、薄膜導体からなる巻回線の巻回によりそれぞれが構成された偶数のコイルが積層されており、相隣接して積層された二つのコイル間に容量手段が接続されており、その容量手段に接続された二つのコイル間のインダクタンスの差が既定閾値以下とされている。よって、磁界共鳴方式に必要な容量手段を、相隣接して積層され且つインダクタンス差が既定閾値以下である二つのコイル間に接続することで、薄膜導体製の巻回線を用いることによる軽量化及び低コスト化に加えて、容量手段の数を減らすことによる更なる低コスト化を実現しつつ、非接触型電力伝送を安定的に行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, an even number of coils each configured by winding a winding line made of a thin film conductor are laminated, and a capacitance means is provided between two coils laminated adjacent to each other. It is connected, and the difference in inductance between the two coils connected to the capacitive means is set to be equal to or less than the predetermined threshold value. Therefore, by connecting the capacitive means required for the magnetic field resonance method between two coils stacked adjacent to each other and having an inductance difference of less than the predetermined threshold, weight reduction and weight reduction by using a winding line made of a thin film conductor can be achieved. In addition to cost reduction, non-contact power transmission can be stably performed while further cost reduction is realized by reducing the number of capacitance means.

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に記載のコイル装置において、前記閾値として、前記容量手段に接続された一方の前記コイルのインダクタンスが、当該接続された他方の前記コイルのインダクタンスの2倍以下であるように構成される。 In order to solve the above-mentioned problems, in the invention according to claim 2, in the coil device according to claim 1, the inductance of one of the coils connected to the capacitance means is connected as the threshold value. On the other hand, it is configured to be less than twice the inductance of the coil.

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、容量手段に接続された一方のコイルのインダクタンスが他方のコイルのインダクタンスの2倍以下であるので、磁界共鳴方式による非接触型電力伝送を効率的且つ安定的に行うことができる。 According to the invention of claim 2, in addition to the action of the invention of claim 1, since the inductance of one coil connected to the capacitive means is not more than twice the inductance of the other coil, the magnetic field. Non-contact power transmission by the resonance method can be performed efficiently and stably.

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に記載のコイル装置において、前記閾値として、前記容量手段に接続された一方の前記コイルのインダクタンスが、当該接続された他方の前記コイルのインダクタンスの1.5倍以下であるように構成される。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 3 has the coil device according to claim 1 or 2, wherein the inductance of one of the coils connected to the capacitive means is used as the threshold value. , 1.5 times or less the inductance of the other connected coil.

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、容量手段に接続された一方のコイルのインダクタンスが他方のコイルのインダクタンスの1.5倍以下であるので、磁界共鳴方式による非接触型電力伝送をより効率的且つ安定的に行うことができる。 According to the invention of claim 3, in addition to the action of the invention of claim 1 or 2, the inductance of one coil connected to the capacitive means is 1.5 times the inductance of the other coil. Since it is as follows, non-contact type power transmission by the magnetic field resonance method can be performed more efficiently and stably.

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から請求項3のいずれか一項に記載のコイル装置において、各前記コイルの前記巻回線における巻回の中心の位置が、各前記コイルの巻回面に垂直な方向において一致しており、前記容量手段に接続された一方の前記コイルにおける巻回線の巻回数が、当該接続された他方の前記コイルにおける巻回線の巻回数の2倍以下であるように構成される。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 4 is the center of winding of each of the coils in the winding line in the coil device according to any one of claims 1 to 3. The position coincides in the direction perpendicular to the winding surface of each of the coils, and the number of windings of the winding line in one of the coils connected to the capacitive means is the winding line in the other connected coil. It is configured to be less than twice the number of turns of.

請求項4に記載の発明によれば、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、各コイルの巻回線における巻回の中心の位置が、各コイルの巻回面に垂直な方向において一致しており、容量手段に接続された一方のコイルにおける巻回線の巻回数が、当該接続された他方のコイルにおける巻回線の巻回数の2倍以下であるので、磁界共鳴方式による非接触型電力伝送をより効率的且つ安定的に行うことができる。 According to the invention of claim 4, in addition to the action of the invention of any one of claims 1 to 3, the position of the center of winding in the winding line of each coil is the position of the center of winding of each coil. Since they match in the direction perpendicular to the winding surface, the number of windings of the winding line in one coil connected to the capacitive means is less than twice the number of windings of the winding line in the other connected coil. , Non-contact power transmission by the magnetic field resonance method can be performed more efficiently and stably.

上記の課題を解決するために、請求項5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4のいずれか一項に記載の前記コイル装置を含む送電コイルであって、前記受電装置に対向して配置される送電コイルと、伝送すべき電力を前記送電コイルに出力する出力手段と、を備える。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 5 is composed of a power transmission device and a power receiving device separated from the power transmission device, and transmits power from the power transmission device to the power receiving device in a non-contact manner. A power transmission coil including the coil device according to any one of claims 1 to 4, wherein the power transmission device included in the power transmission system is arranged so as to face the power receiving device. And an output means for outputting the electric power to be transmitted to the power transmission coil.

上記の課題を解決するために、請求項6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4のいずれか一項に記載の前記コイル装置を含む受電コイルであって、前記送電装置に対向して配置される受電コイルと、当該受電コイルに接続された入力手段と、を備える。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 6 is composed of a power transmission device and a power receiving device separated from the power transmission device, and transmits power from the power transmission device to the power receiving device in a non-contact manner. A power receiving coil including the coil device according to any one of claims 1 to 4, wherein the power receiving device included in the power transmission system is arranged so as to face the power transmission device. And an input means connected to the power receiving coil.

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5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 problems, the invention according to claim 7 is the power transmission device according to claim 5 and a power receiving device that is separated from the power transmission device and is arranged so as to face the power transmission coil. A power receiving device for receiving the electric power transmitted from the power transmitting device is provided.

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、請求項6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 problems, the invention according to claim 8 is the power transmission device and the power receiving device according to claim 6, which are separated from the power transmission device and the power receiving coil faces the power transmission device. It is provided with a power receiving device for receiving the electric power transmitted from the power transmitting device.

請求項5から請求項8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又は受電装置に備えられた受電コイルの少なくともいずれか一方が請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のコイル装置を含むので、当該送電コイル又は当該受電コイルを対向させて非接触型の電力伝送を行った場合に、薄膜導体製の巻回線を用いることによる軽量化及び低コスト化に加えて、容量手段の数を減らすことによる更なる低コスト化を実現しつつ、非接触型電力伝送を安定的に行うことができる。 According to the invention according to any one of claims 5 to 8, at least one of the transmission coil provided in the power transmission device constituting the power transmission system and the power receiving coil provided in the power receiving device is claimed. Since the coil device according to any one of claims 1 to 4, the coil device made of a thin film conductor is used when the transmission coil or the power receiving coil is opposed to each other to perform non-contact power transmission. In addition to weight reduction and cost reduction by using it, it is possible to stably perform non-contact power transmission while realizing further cost reduction by reducing the number of capacity means.

本発明によれば、薄膜導体からなる巻回線の巻回によりそれぞれが構成された偶数のコイルが積層されており、相隣接して積層された二つのコイル間に容量手段が接続されており、その容量手段に接続された二つのコイル間のインダクタンスの差が既定閾値以下とされている。 According to the present invention, an even number of coils each configured by winding a winding line made of a thin film conductor are laminated, and a capacitive means is connected between two coils laminated adjacent to each other. The difference in inductance between the two coils connected to the capacitive means is set to be less than or equal to the predetermined threshold.

従って、磁界共鳴方式に必要な容量手段を、相隣接して積層され且つインダクタンス差が既定閾値以下である二つのコイル間に接続することで、薄膜導体製の巻回線を用いることによる軽量化及び低コスト化に加えて、容量手段の数を減らすことによる更なる低コスト化を実現しつつ、非接触型電力伝送を安定的に行うことができる。 Therefore, by connecting the capacitive means required for the magnetic field resonance method between two coils stacked adjacent to each other and having an inductance difference of less than the predetermined threshold, weight reduction and weight reduction by using a winding line made of a thin film conductor can be achieved. In addition to cost reduction, non-contact power transmission can be stably performed while further cost reduction is realized by reducing the number of capacitance means.

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。It is a block diagram which shows the outline structure of the power transmission system of an embodiment. 実施形態の送電装置の構成を示す回路図等であり、(a)は当該回路図であり、(b)は実施形態の受電装置の構成を示す回路図等である。It is a circuit diagram or the like which shows the structure of the power transmission device of an embodiment, (a) is the circuit diagram, and (b) is a circuit diagram or the like which shows the structure of the power receiving device of an embodiment. 実施形態の受電コイルの構造を示す平面図(i)である。It is a top view (i) which shows the structure of the power receiving coil of an embodiment. 実施形態のループコイルの構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the loop coil of an embodiment. 実施形態のオープンコイルの構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the open coil of an embodiment. 実施形態の受電コイルの構造を示す平面図(ii)である。It is a top view (ii) which shows the structure of the power receiving coil of an embodiment. 従来例の送電装置及び受電装置それぞれの構成を示す回路図等である。It is a circuit diagram and the like which show the structure of each of the power transmission device and the power receiving device of the conventional example. 変形形態の受電装置の構成を示す回路図等である。It is a circuit diagram or the like which shows the structure of the power receiving device of a modified form.

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、以下に説明する実施形態及び変形形態は、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伝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及び変形形態である。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments and modifications described below, the electric power for charging the rechargeable battery mounted on the electric vehicle is transmitted to the electric vehicle equipped with the rechargeable battery in a non-contact manner by a magnetic field resonance method. It is an embodiment and a modification when this invention is applied to a power transmission system.

ここで、実施形態及び変形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、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、積層されて構成されている。更に、上記送電ループコイル及び上記送電オープンコイル、並びに上記記受電オープンコイル及び上記受電ループコイルには、それぞれ、上記磁界共鳴方式に用いられる後述する共振コンデンサ(即ち、直列共振コンデンサ又は並列共振コンデンサ)が接続されている。 Here, the electric power transmission system by the magnetic field resonance method of the embodiment and the modified form is arranged so as to be separated from the power transmission coil and face each other (that is, facing each other) and is sent from the power transmission coil. It is equipped with a power receiving coil that receives the generated power. The power transmission coil is composed of a power transmission loop coil, which will be described later, and a power transmission open coil, which will be described later, laminated. Further, the power receiving coil is configured by laminating a power receiving open coil described later and a power receiving loop coil described later. Further, the transmission loop coil and the transmission open coil, and the above-mentioned power receiving open coil and the above power receiving loop coil are each a resonance capacitor (that is, a series resonance capacitor or a parallel resonance capacitor) described later used in the magnetic field resonance method. Is connected.

[実施形態]
初めに、本発明の実施形態について、図1乃至図6を用いて説明する。
[Embodiment]
First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

(I)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、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、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 the power transmission system of the embodiment
First, the overall configuration and operation of the power transmission system of the embodiment will be described with reference to FIG. Note that FIG. 1 is a block diagram showing an outline configuration of the power transmission system of the embodiment.

図1に示すように、実施形態の電力伝送システムSは、送電部TR及び上記送電コイルTCを備えた送電装置Tと、受電部RV及び上記受電コイルRCを備えた受電装置R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、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。また、送電コイルTC及び受電コイルRCのそれぞれが、本発明の「コイル装置」の一例に相当する。 As shown in FIG. 1, the power transmission system S of the embodiment includes a power transmission device T including a power transmission unit TR and the power transmission coil TC, and a power reception device R including a power reception unit RV and the power reception coil RC. Has been done. At this time, the power receiving device R is mounted on the electric vehicle and is 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 where the electric vehicle moves or stops. Then, when charging the storage battery, the electric vehicle is operated or stopped so that the power receiving coil RC of the power receiving device R and the power transmission coil TC of the power transmission device T face each other. When charging the storage battery by the power transmission system S of the embodiment, the power transmission device T installed on the ground below the stop position of the power receiving device R mounted on the stopped electric vehicle is used. It can be configured to transmit electric power from the power transmission device T via the power transmission coil TC. In addition, for the power receiving device R mounted on the moving electric vehicle, via the power transmission coil TC of a plurality of power transmission devices T installed in a certain distance section of the road on which the electric vehicle is moving. Therefore, it may be configured to continuously transmit electric power from the power transmission device T. At this time, the power transmission unit TR corresponds to an example of the "output means" of the present invention, and the power receiving unit RV corresponds to an example of the "input means" of the present invention. Further, each of the power transmission coil TC and the power reception coil RC corresponds to an example of the "coil device" 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。以上の構成において、送電ループコイルTL及び受電ループコイルRLのそれぞれが、本発明の「コイル」の一例に相当する。そして、送電ループコイルTLの外部接続端子の一方には送電すべき電力が送電部TRから入力され、当該外部接続端子の他方には後述する態様で一の上記共振コンデンサが接続されている。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には後述する態様で他の上記共振コンデンサが接続されている。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には後述する態様で一の上記共振コンデンサが接続されている。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、その外部接続端子の一方は受電部RVに接続されており、当該外部接続端子の他方には後述するよう態様で他の上記共振コンデンサが接続されている。そして受電ループコイルRLは、受電オープンコイルROを介して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、送電オープンコイルTOは、送電ループコイルTLに流れる電流を低減することで上記インピーダンス(ジュール熱による損失。以下同じ。)を低減するためのオープンコイルである。また受電オープンコイルROは、電力伝送システムSを用いた電力伝送中において受電ループコイルRLに流れる電流を低減することで、上記インピーダンスを低減するためのオープンコイルである。 On the other hand, the power transmission coil TC includes a power transmission loop coil TL and a power transmission open coil TO. Further, the power receiving coil RC includes a power receiving open coil RO and a power receiving loop coil RL. In the above configuration, each of the power transmission loop coil TL and the power reception loop coil RL corresponds to an example of the "coil" of the present invention. The power to be transmitted is input from the power transmission unit TR to one of the external connection terminals of the power transmission loop coil TL, and the above-mentioned resonance capacitor is connected to the other of the external connection terminals in the manner described later. The power transmission open coil TO is concentrically laminated with respect to the power transmission loop coil TL, and other resonance capacitors are connected to both ends thereof in a manner described later. On the other hand, the power receiving open coil RO is arranged so as to face the power transmission open coil TO, and one of the above-mentioned resonance capacitors is connected to both ends thereof in a manner described later. The power receiving loop coil RL is concentrically laminated with respect to the power receiving open coil RO, one of the external connection terminals is connected to the power receiving unit RV, and the other of the external connection terminals is the other in the manner described later. The above resonance capacitor is connected. Then, the power receiving loop coil RL outputs the power received from the power transmission coil TC to the power receiving unit RV via the power receiving open coil RO by the magnetic field resonance method. At this time, the power transmission open coil TO is an open coil for reducing the impedance (loss due to Joule heat; the same applies hereinafter) by reducing the current flowing through the power transmission loop coil TL. Further, the power receiving open coil RO is an open coil for reducing the impedance by reducing the current flowing through the power receiving loop coil RL during power transmission using the power transmission system S.

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電波法等の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。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、全ての送電装置Tと上記受電装置Rとの間における相互接続利用が可能となるためには、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は、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。また、送電コイルTCと受電コイルRCとの間の所定の位置ずれも考慮した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、電力伝送システムSとしても高い伝送効率が要求される。 In the above configuration, the power transmission unit TR of the power transmission device T outputs the power to be transmitted to the power reception device R to the power transmission coil TC while complying with the regulations such as the Radio Law in the country where the power transmission system S is used. .. At this time, the above-mentioned regulations and the like regulate the leakage magnetic field so as to be below a predetermined level in consideration of the influence on the human body, for example. Further, in order to be able to use the interconnection between all the power transmission devices T and the power receiving device R, as a result, it is necessary for both to use a frequency within a predetermined range, which is why. The frequency or frequency band in the predetermined range must follow the recommendations of international organizations such as ISO (International Organization for Standardization) or IEC (International Electrotechnical Commission) as the above-mentioned regulations. Further, since the lower limit value of the transmission efficiency in consideration of the predetermined positional deviation between the power transmission coil TC and the power reception coil RC is also defined by the above-mentioned international organization, high transmission efficiency is required for the power transmission system S as well.

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、上記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。 On the other hand, the power receiving coil RC of the power receiving device R that has received the power from the power transmission coil TC by the magnetic field resonance method outputs the received power to the power receiving unit RV. As a result, the power receiving unit RV converts the output corresponding to the electric power (for example, the high frequency power of 85 kilohertz) into a DC (direct current) current by a power conversion unit (not shown) and outputs the output to the storage battery of the electric vehicle. .. As a result, the storage battery is charged with a required amount of electric power.

(II)受電コイルRC(送電コイルTC)の構成について
次に、上述した実施形態の電力伝送システムSに用いられる、実施形態の受電コイルRC及び送電コイルTCの構成について、図2乃至図6を用いて説明する。なお、図2は実施形態の送電装置Tの構成を示す回路図等であり、図3及び図6は実施形態の受電コイルRCの構造を示す平面図である。また、図4は実施形態のループコイルの構造を示す平面図であり、図5は実施形態のオープンコイルの構造を示す平面図である。なお図3乃至図6は、受電装置Rにおいて、受電部RV側から受電コイルRCを見た場合の平面図である。
(II) Configuration of power receiving coil RC (power transmission coil TC)
Next, the configurations of the power receiving coil RC and the power transmission coil TC of the embodiment used in the power transmission system S of the above-described embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 6. Note that FIG. 2 is a circuit diagram or the like showing the configuration of the power transmission device T of the embodiment, and FIGS. 3 and 6 are plan views showing the structure of the power receiving coil RC of the embodiment. Further, FIG. 4 is a plan view showing the structure of the loop coil of the embodiment, and FIG. 5 is a plan view showing the structure of the open coil of the embodiment. 3 to 6 are plan views of the power receiving device R when the power receiving coil RC is viewed from the power receiving unit RV side.

初めに、送電コイルTCを含む送電装置Tの具体的な構成について、図2(a)に示す回路図等を用いて説明する。図2(a)に回路図として示すように、送電コイルTCは、それぞれが銅薄膜線の巻回により構成され且つ後述する絶縁性のフィルムを介して当該巻回の中心が一致するように積層された、二つの送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2を備えている。これら送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2においては、受電コイルRCに対向する位置に送電コイルTCがある場合において、送電コイルTCから見た受電コイルRCの方向に対してそれぞれの巻回面が垂直となるように、銅薄膜線が巻回されている。そして、送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2の一方の端子は上述したように送電部TRに接続されており、送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2の他方の端子には上述したように直列共振コンデンサCT1が接続されている。 First, a specific configuration of the power transmission device T including the power transmission coil TC will be described with reference to the circuit diagram and the like shown in FIG. 2A. As shown as a circuit diagram in FIG. 2A, the power transmission coil TCs are each composed of wound copper thin film wires and laminated so that the centers of the wounds coincide with each other via an insulating film described later. It is provided with two power transmission loop coils TL1 and power transmission loop coil TL2. In these power transmission loop coil TL1 and power transmission loop coil TL2, when the power transmission coil TC is located at a position facing the power reception coil RC, the winding surfaces of the power transmission loop coil TL1 and the power transmission loop coil TL2 are perpendicular to the direction of the power transmission coil RC as seen from the power transmission coil TC. The copper thin film wire is wound so as to be. One terminal of the power transmission loop coil TL1 and the power transmission loop coil TL2 is connected to the power transmission unit TR as described above, and the other terminal of the power transmission loop coil TL1 and the power transmission loop coil TL2 is connected in series as described above. The capacitor CT1 is connected.

また、送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2には、上述したように送電オープンコイルTOが、同心に且つ絶縁性のフィルムを介して積層されている。そして、送電オープンコイルTOの両端には、上述した直列共振コンデンサCT2が接続されている。なお、送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2並びに送電オープンコイルTOそれぞれの具体的な構成(形状等)は、同様の構成を備える受電ループコイルRL及び受電オープンコイルROそれぞれの構成(形状等)として、後ほど図3乃至図6を用いて詳述する。 Further, as described above, the power transmission open coil TO is concentrically laminated on the power transmission loop coil TL1 and the power transmission loop coil TL2 via an insulating film. The series resonance capacitor CT2 described above is connected to both ends of the power transmission open coil TO. The specific configurations (shape, etc.) of the power transmission loop coil TL1, the power transmission loop coil TL2, and the power transmission open coil TO are as the configurations (shape, etc.) of the power receiving loop coil RL and the power receiving open coil RO having the same configuration. Will be described in detail later with reference to FIGS. 3 to 6.

ここで、送電ループコイルTL1における銅薄膜線の巻回数と、送電ループコイルTL2における銅薄膜線の巻回数と、の関係は、一方が他方の二倍以下、好ましくは一倍半以下であることが好ましい。また、送電ループコイルTL1のインダクタンスと、送電ループコイルTL2のインダクタンスと、の関係も、一方が他方の二倍以下、好ましくは一倍半以下であることが好ましい。 Here, the relationship between the number of turns of the copper thin film wire in the power transmission loop coil TL1 and the number of turns of the copper thin film wire in the power transmission loop coil TL2 is that one is twice or less, preferably one and a half times or less. Is preferable. Further, the relationship between the inductance of the power transmission loop coil TL1 and the inductance of the power transmission loop coil TL2 is preferably not more than twice, preferably not more than one and a half times that of the other.

次に、受電コイルRCを含む受電装置Rの具体的な構成について、図2(b)に示す回路図等を用いて説明する。図2(b)に回路図として示すように、受電コイルRCは、それぞれが銅薄膜線の巻回により構成され且つ後述する絶縁性のフィルムを介して当該巻回の中心が一致するように積層された、二つの受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2を備えている。これら受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2においては、送電コイルTCに対向する位置に受電コイルRCがある場合において、受電コイルRCから見た送電コイルTCの方向に対してそれぞれの巻回面が垂直となるように、銅薄膜線が巻回されている。そして、受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2の外部接続端子O1及び外部接続端子O2は上述したように受電部RVに接続されており、受電ループコイルRL1の接続端子TR1及び受電ループコイルRL2の接続端子TR2には上述したように直列共振コンデンサCR1が接続されている。 Next, a specific configuration of the power receiving device R including the power receiving coil RC will be described with reference to the circuit diagram and the like shown in FIG. 2 (b). As shown as a circuit diagram in FIG. 2B, the power receiving coils RC are each composed of wound copper thin film wires, and are laminated so that the centers of the windings coincide with each other via an insulating film described later. It is provided with two power receiving loop coils RL1 and a power receiving loop coil RL2. In these power receiving loop coil RL1 and power receiving loop coil RL2, when the power receiving coil RC is located at a position facing the power transmission coil TC, the winding surfaces of the power receiving loop coil RL1 and the power receiving loop coil RL2 are perpendicular to the direction of the power transmission coil TC as seen from the power receiving coil RC. The copper thin film wire is wound so as to be. The external connection terminal O1 and the external connection terminal O2 of the power receiving loop coil RL1 and the power receiving loop coil RL2 are connected to the power receiving unit RV as described above, and the connection terminal TR1 and the power receiving loop coil RL2 of the power receiving loop coil RL1 are connected. As described above, the series resonance capacitor CR1 is connected to the terminal TR2.

また、受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2には、上述したように受電オープンコイルROが同心に且つ絶縁性のフィルムを介して積層されている。そして、受電オープンコイルROの両端は、上述した直列共振コンデンサCR2が接続される接続端子T1及び接続端子T2とされている。 Further, as described above, the power receiving open coil RO is concentrically laminated on the power receiving loop coil RL1 and the power receiving loop coil RL2 via an insulating film. Both ends of the power receiving open coil RO are a connection terminal T1 and a connection terminal T2 to which the above-mentioned series resonance capacitor CR2 is connected.

ここで、受電ループコイルRL1における銅薄膜線の巻回数と、受電ループコイルRL2における銅薄膜線の巻回数と、の関係は、一方が他方の二倍以下、好ましくは一倍半以下であることが好ましい。また、受電ループコイルRL1のインダクタンスと、受電ループコイルRL2のインダクタンスと、の関係も、一方が他方の二倍以下、好ましくは一倍半以下であることが好ましい。 Here, the relationship between the number of windings of the copper thin film wire in the power receiving loop coil RL1 and the number of windings of the copper thin film wire in the power receiving loop coil RL2 is that one is twice or less, preferably one and a half times or less. Is preferable. Further, the relationship between the inductance of the power receiving loop coil RL1 and the inductance of the power receiving loop coil RL2 is preferably not more than twice, preferably not more than one and a half times that of the other.

次に、送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2並びに送電オープンコイルTOそれぞれの具体的な構成(形状等)、並びに受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2並びに受電オープンコイルROそれぞれの具体的な構成(形状等)について、図3乃至図6を用いて説明する。なお、送電ループコイルTL1の構成と受電ループコイルRL1の構成とは、それぞれ自体の大きさを除き同一である。また、送電ループコイルTL2の構成と受電ループコイルRL2の構成とは、それらの巻回数及びそれぞれ自体の大きさを除き同一である。更に、送電オープンコイルTOの構成と受電オープンコイルROの構成とは、それらの巻回数及びそれぞれ自体の大きさを除き同一である。更にまた、送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2と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、受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2と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同一である。よって以下の説明では、受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2並びに受電オープンコイルROについて、それぞれの構成(形状等)を説明する。 Next, the specific configurations (shape, etc.) of the power transmission loop coil TL1, the power transmission loop coil TL2, and the power transmission open coil TO, and the specific configurations of the power reception loop coil RL1, the power reception loop coil RL2, and the power reception open coil RO (the shape, etc.) The shape and the like) will be described with reference to FIGS. 3 to 6. The configuration of the power transmission loop coil TL1 and the configuration of the power reception loop coil RL1 are the same except for their own sizes. Further, the configuration of the power transmission loop coil TL2 and the configuration of the power reception loop coil RL2 are the same except for the number of turns thereof and the size of each of them. Further, the configuration of the power transmission open coil TO and the configuration of the power reception open coil RO are the same except for the number of turns thereof and the size of each of them. Furthermore, the positional relationship between the power transmission loop coil TL1 and the power transmission loop coil TL2 and the power transmission open coil TO in the power transmission coil TC, and the position of the power reception loop coil RL1 and the power reception loop coil RL2 and the power reception open coil RO in the power reception coil RC. The relationship is the same. Therefore, in the following description, the configurations (shapes, etc.) of the power receiving loop coil RL1, the power receiving loop coil RL2, and the power receiving open coil RO will be described.

図3にその平面図を示すように、実施形態の受電コイルRCは、後述する並行する二本の例えば銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12により構成されている受電ループコイルRL1と、図3において図示されない受電ループコイルRL2と、が、絶縁性の上記フィルムBF(詳細は後述する)を介して図3の紙面に垂直な方向に積層されて構成される。更に、受電コイルRCにおいては、図3において図示されない受電オープンコイルROが、受電ループコイルRL2の直下に、図3において図示されない絶縁性のフィルムを介して図3の紙面に垂直な方向に更に積層されている。この構成において、銅薄膜線TL11及び銅薄膜線TL12が、本発明の「巻回線」の一例に相当する。なお実施形態では、受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2との間の絶縁のためにフィルムBFを用い、更に受電ループコイルRL2と受電オープンコイルROとの間の絶縁のために同様のフィルムを用いているが、これらの他に、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料を用いることもできる。また、受電コイルRC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用いることもできる。更に適切な空隙保持材を用いて、必要な空隙を介して積層するように構成してもよい。更にまた、受電ループコイルRL1を構成する銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12の巻回の中心と、受電ループコイルRL2及び受電オープンコイルROをそれぞれ構成する後述の銅薄膜線の巻回の中心とは、相互に同一又は略同一とされている。 As shown in the plan view of FIG. 3, the power receiving coil RC of the embodiment includes a power receiving loop coil RL1 composed of two parallel parallel copper thin film wires RL11 and a copper thin film wire RL12, which will be described later, and FIG. A power receiving loop coil RL2 (not shown) is laminated in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 3 via the insulating film BF (details will be described later). Further, in the power receiving coil RC, the power receiving open coil RO (not shown in FIG. 3) is further laminated directly under the power receiving loop coil RL2 via an insulating film (not shown in FIG. 3) in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Has been done. In this configuration, the copper thin film wire TL11 and the copper thin film wire TL12 correspond to an example of the "winding line" of the present invention. In the embodiment, a film BF is used for insulation between the power receiving loop coil RL1 and the power receiving loop coil RL2, and a similar film is used for insulation between the power receiving loop coil RL2 and the power receiving open coil RO. However, in addition to these, an insulating material such as a glass epoxy material can also be used. Further, in order to efficiently dissipate the heat generated as the power receiving coil RC, for example, a thin film material in which ceramic particles or the like are dispersed can be used. Further, an appropriate void holding material may be used so as to be laminated through the required voids. Furthermore, the center of winding of the copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12 constituting the power receiving loop coil RL1 and the winding center of the copper thin film wire described later constituting the power receiving loop coil RL2 and the power receiving open coil RO, respectively. Are the same or substantially the same as each other.

図3に示すように、受電ループコイルRL1は、受電コイルRCの同じ層内を相互に並行して巻回されている銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12により構成されており、その最外周部の一辺に、銅薄膜線RL11の一端と銅薄膜線RL12の一端とを接続すると共に受電部RVに接続される外部接続端子O1(図2(b)参照)と、銅薄膜線RL11の他端と銅薄膜線RL12の他端とを接続すると共に上記直列共振コンデンサCR1の一端が接続される接続端子TR1(図2(b)参照)と、を有している。そして受電ループコイルRL1は、銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12が並行して三回転(3ターン)巻回されて構成されており、銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12それぞれの両端部(図3に示す場合は右辺部の中央)が外部接続端子O1及び接続端子TR1に接続されている。なお銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12のそれぞれは、受電ループコイルRL1の全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。また、受電ループコイルRL1における銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12の交差部分(図3において一部破線で示す二カ所)については、絶縁層を介した層間接続又はジャンパ線を用いた接続により、当該交差部分における絶縁性を維持しつつ、銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12が交差される。更に銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12のそれぞれでは、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。 As shown in FIG. 3, the power receiving loop coil RL1 is composed of a copper thin film wire RL11 and a copper thin film wire RL12 wound in parallel with each other in the same layer of the power receiving coil RC, and the outermost peripheral portion thereof. An external connection terminal O1 (see FIG. 2B) that connects one end of the copper thin film wire RL11 and one end of the copper thin film wire RL12 to one side and is connected to the power receiving unit RV, and the other end of the copper thin film wire RL11. It has a connection terminal TR1 (see FIG. 2B) to which the other end of the copper thin film wire RL12 is connected and one end of the series resonance capacitor CR1 is connected. The power receiving loop coil RL1 is configured by winding the copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12 three times (3 turns) in parallel, and both ends of each of the copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12 (FIG. In the case shown in 3, the center of the right side portion) is connected to the external connection terminal O1 and the connection terminal TR1. The copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12 each have the same width and the same thickness over the entire circumference of the power receiving loop coil RL1. Further, the intersecting portions of the copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12 in the power receiving loop coil RL1 (two locations shown by a broken line in FIG. 3) are connected by an interlayer connection via an insulating layer or a connection using a jumper wire. The copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12 are crossed while maintaining the insulating property at the intersecting portion. Further, in each of the copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12, a straight line portion is provided on each of the upper side portion, the lower side portion, the left side portion and the right side portion in FIG. 3, and each straight line portion is connected by a curved portion. There is.

次に、フィルムBFを介して受電ループコイルRL1の直下に積層されている、受電ループコイルRL2の構成について、図4を用いて説明する。なお図4は、当該受電ループコイルRL2のみを取り出して示す平面図である。 Next, the configuration of the power receiving loop coil RL2 laminated directly under the power receiving loop coil RL1 via the film BF will be described with reference to FIG. Note that FIG. 4 is a plan view showing only the power receiving loop coil RL2 taken out.

図4に示すように、受電ループコイルRL2は、受電コイルRCの同じ層内を相互に並行して巻回されている銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22により構成されており、その最外周部の一辺に、銅薄膜線RL21の一端と銅薄膜線RL22の一端とを接続すると共に上記直列共振コンデンサCR1の他端が接続される接続端子TR2(図2(b)参照)と、銅薄膜線RL21の他端と銅薄膜線RL22他端端とを接続すると共に受電部RVに接続される外部接続端子O2(図2(b)参照)と、を有している。そして受電ループコイルRL2は、銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22が並行して二回転(2ターン)巻回されて構成されており、銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22それぞれの両端部(図4に示す場合は右辺部の中央)が外部接続端子O2及び接続端子TR2に接続されている。なお銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22のそれぞれは、受電ループコイルRL2の全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。また、受電ループコイルRL2における銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22の交差部分(図4において一部破線で示す一カ所)については、絶縁層を介した層間接続又はジャンパ線を用いた接続により、当該交差部分における絶縁性を維持しつつ、銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22が交差される。
更に銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22のそれぞれでは、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。
As shown in FIG. 4, the power receiving loop coil RL2 is composed of a copper thin film wire RL21 and a copper thin film wire RL22 wound in parallel with each other in the same layer of the power receiving coil RC, and the outermost peripheral portion thereof. A connection terminal TR2 (see FIG. 2B) to which one end of the copper thin film wire RL21 and one end of the copper thin film wire RL22 are connected to one side and the other end of the series resonance capacitor CR1 is connected, and the copper thin film wire. It has an external connection terminal O2 (see FIG. 2B) that connects the other end of the RL 21 and the other end of the copper thin film wire RL22 and is connected to the power receiving unit RV. The power receiving loop coil RL2 is configured by winding the copper thin film wire RL21 and the copper thin film wire RL22 twice (two turns) in parallel, and both ends of each of the copper thin film wire RL21 and the copper thin film wire RL22 (FIG. In the case shown in 4, the center of the right side portion) is connected to the external connection terminal O2 and the connection terminal TR2. The copper thin film wire RL21 and the copper thin film wire RL22 each have the same width and the same thickness over the entire circumference of the power receiving loop coil RL2. Further, at the intersection of the copper thin film wire RL21 and the copper thin film wire RL22 in the power receiving loop coil RL2 (one place shown by a broken line in FIG. 4), an interlayer connection via an insulating layer or a connection using a jumper wire is used. The copper thin film wire RL21 and the copper thin film wire RL22 are crossed while maintaining the insulating property at the intersecting portion.
Further, in each of the copper thin film wire RL21 and the copper thin film wire RL22, a straight line portion is provided on each of the upper side portion, the lower side portion, the left side portion and the right side portion in FIG. 4, and each straight line portion is connected by a curved portion. There is.

次に、図示しないフィルムを介して受電ループコイルRL2の直下に積層されている受電オープンコイルROの構成について、図5を用いて説明する。なお図5は、当該受電オープンコイルROのみを取り出して示す平面図である。 Next, the configuration of the power receiving open coil RO laminated directly under the power receiving loop coil RL2 via a film (not shown) will be described with reference to FIG. Note that FIG. 5 is a plan view showing only the power receiving open coil RO taken out.

図5に示すように、受電オープンコイルROは、受電コイルRCの同じ層内を相互に並行して巻回されている銅薄膜線ROLにより構成されており、当該銅薄膜線ROLの最外周部及び最内周部のそれぞれが、直列共振コンデンサCR2に接続される接続端子T1及び接続端子T2(図2(b)参照)とされている。そして受電オープンコイルROは、銅薄膜線ROLが十二回転(12ターン)巻回されて構成されている。なお銅薄膜線ROLは、受電オープンコイルROの全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。更に銅薄膜線ROL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。 As shown in FIG. 5, the power receiving open coil RO is composed of a copper thin film wire ROL wound in parallel with each other in the same layer of the power receiving coil RC, and the outermost peripheral portion of the copper thin film wire ROL. And each of the innermost peripheral portion is a connection terminal T1 and a connection terminal T2 (see FIG. 2B) connected to the series resonance capacitor CR2. The power receiving open coil RO is configured by winding a copper thin film wire ROL 12 times (12 turns). The copper thin film wire ROL has the same width and the same thickness over the entire circumference of the power receiving open coil RO. Further, in the copper thin film wire ROL, a straight line portion is provided on each of the upper side portion, the lower side portion, the left side portion, and the right side portion in FIG. 5, and each straight line portion is connected by a curved portion.

次に、受電ループコイルRL1(即ち銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12)、受電ループコイルRL2(即ち銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22)並びに受電オープンコイルRO(即ち銅薄膜線ROL)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、受電ループコイルRL1、受電ループコイルRL2及び受電オープンコイルRO相互の重なり状況を示す平面図であり、受電ループコイルRL1(銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12)を実線で、その直下にフィルムBF(図6において図示を省略している)を介して積層されている受電ループコイルRL2(銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22)を破線で、受電ループコイルRL2の直下にフィルム(図6において図示を省略している)を介して更に積層されている受電オープンコイルRO(銅薄膜線ROL)を一点鎖線で、それぞれ示している。 Next, the power receiving loop coil RL1 (that is, the copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12), the power receiving loop coil RL2 (that is, the copper thin film wire RL21 and the copper thin film wire RL22), and the power receiving open coil RO (that is, the copper thin film wire ROLL) The positional relationship will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a plan view showing the overlapping state of the power receiving loop coil RL1, the power receiving loop coil RL2, and the power receiving open coil RO, and the power receiving loop coil RL1 (copper thin film wire RL11 and copper thin film wire RL12) is shown by a solid line. The power receiving loop coil RL2 (copper thin film wire RL21 and copper thin film wire RL22) laminated directly under the film BF (not shown in FIG. 6) is shown by a broken line, and the film (copper thin film wire RL21 and copper thin film wire RL22) is directly below the power receiving loop coil RL2. The power receiving open coil RO (copper thin film wire ROLL) further laminated via (not shown in FIG. 6) is shown by a single point chain wire.

図6に実線で示すように、銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12が、外部接続端子O1から反時計回りに外周から内周に向けて一回転半(1.5ターン)巻回され、その後、内周から外周に迎えて一回転半(1.5ターン)巻回されて接続端子TR1に接続される受電ループコイルRL1では、その一周ごとに、銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12の巻回における一のピッチ(即ち、各辺における銅薄膜線RL11と銅薄膜線RL12との間の中心間の、巻回における径方向の距離。以下、同様。)分だけその直線部の位置が内周側又は外周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線RL11及び銅薄膜線RL12が巻回されている。一方図6に破線で示すように、銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22が、接続端子TR2から反時計回りに外周から内周に向けて一回転(1ターン)巻回され、その後、内周から外周に迎えて一回転(1ターン)巻回されて外部接続端子O2に接続される受電ループコイルRL2では、その一周ごとに、銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22の巻回における一のピッチ分だけその直線部の位置が内周側又は外周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線RL21及び銅薄膜線RL22が巻回されている。そして図6に示すように、接続端子TR1及び接続端子TR2には直列共振コンデンサCR1が接続される。 As shown by the solid wire in FIG. 6, the copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12 are wound one and a half turns (1.5 turns) counterclockwise from the outer circumference to the inner circumference from the external connection terminal O1. In the power receiving loop coil RL1 which is wound one and a half turns (1.5 turns) from the inner circumference to the outer circumference and connected to the connection terminal TR1, the copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12 are wound every one round. The position of the straight portion is inward by one pitch in one turn (that is, the radial distance in winding between the centers between the copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12 on each side. The same applies hereinafter). Each curved portion is formed so as to be displaced toward the peripheral side or the outer peripheral side, and the copper thin film wire RL11 and the copper thin film wire RL12 are wound. On the other hand, as shown by the broken line in FIG. 6, the copper thin film wire RL21 and the copper thin film wire RL22 are wound counterclockwise from the connection terminal TR2 from the outer circumference to the inner circumference by one rotation (1 turn), and then the inner circumference. In the power receiving loop coil RL2, which is wound one turn (one turn) from the outer circumference and connected to the external connection terminal O2, one pitch in the winding of the copper thin film wire RL21 and the copper thin film wire RL22 for each round. Each curved portion is formed so that the position of the straight portion is shifted to the inner peripheral side or the outer peripheral side by the amount, and the copper thin film wire RL21 and the copper thin film wire RL22 are wound. Then, as shown in FIG. 6, a series resonance capacitor CR1 is connected to the connection terminal TR1 and the connection terminal TR2.

次に図6に一点鎖線で示すように、銅薄膜線ROLが、接続端子T1から反時計回りに外周から内周に向けて十二回転(12ターン)巻回され、その最内周部が接続端子T2とされる受電オープンコイルROでは、その一周ごとに、銅薄膜線ROLの巻回における一のピッチ分だけ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ROLが巻回されている。そして図5に示すように、接続端子T1及び接続端子T2には直列共振コンデンサCR2が接続される。 Next, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 6, the copper thin film wire ROL is wound 12 turns (12 turns) counterclockwise from the outer circumference to the inner circumference from the connection terminal T1, and the innermost circumference thereof is wound. In the power receiving open coil RO, which is the connection terminal T2, each curved portion is formed so that the position of the straight portion is shifted toward the inner circumference by one pitch in the winding of the copper thin film wire ROL. The copper thin film wire ROL is wound around. Then, as shown in FIG. 5, a series resonance capacitor CR2 is connected to the connection terminal T1 and the connection terminal T2.

なお、実施形態の受電コイルRC及び送電コイルTC(各直列共振コンデンサを含む)の製造に当たっては、基本的には従来と同様の、いわゆるフォトリソグラフィ技術を用いた製造方法を用いることができる。 In manufacturing the power receiving coil RC and the power transmitting coil TC (including each series resonance capacitor) of the embodiment, basically the same manufacturing method as in the conventional method using the so-called photolithography technique can be used.

次に、実施形態の受電コイルRC及び送電コイルTCを含む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。以下、同様。)を踏まえて、図7を用いて説明する。なお、以下の説明では、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、従来例の送電装置及び受電装置を含む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。また図7は、上記従来例の送電装置及び受電装置を含む電力伝送システムの構成を示す回路図等である。 Next, regarding the effect of power transmission using the power transmission system S of the embodiment including the power receiving coil RC and the power transmission coil TC of the embodiment, the experimental results by the inventor of the present application (simulation results; the same applies hereinafter). ), This will be described with reference to FIG. 7. In the following description, the simulation result of the effect when the power transmission is performed using the power transmission system S of the embodiment is performed by using the power transmission system including the power transmission device and the power reception device of the conventional example. This will be explained while comparing it with the simulation result of the effect of the case. Further, FIG. 7 is a circuit diagram or the like showing the configuration of a power transmission system including the power transmission device and the power reception device of the above-mentioned conventional example.

このとき従来例の電力伝送システムSXは、図7に示すように、実施形態の送電装置Tと同様の送電部TRに直列共振コンデンサCTX1及び直列共振コンデンサCTX2を介して接続された送電ループコイルTLXを備えた送電装置TXと、実施形態の受電装置Rと同様の受電部RVに直列共振コンデンサCRX1及び直列共振コンデンサCRX2並びに並列共振コンデンサCRX3を介して接続された受電ループコイルRLXを備えた受電装置RXと、により構成されている。そして本願の発明者は、実施例の実験として、以下に示す各諸元を有する電力伝送システムS及び電力伝送システムSXを用いて電力伝送を行い、それぞれの伝送効率を算出した。 At this time, as shown in FIG. 7, the power transmission system SX of the conventional example is a transmission loop coil TLX connected to the transmission unit TR similar to the transmission device T of the embodiment via the series resonance capacitor CTX1 and the series resonance capacitor CTX2. A power receiving device including a power receiving loop coil RLX connected to a power receiving unit RV similar to the power receiving device R of the embodiment via a series resonance capacitor CRX1 and a series resonance capacitor CRX2 and a parallel resonance capacitor CRX3. It is composed of RX and. Then, as an experiment of the example, the inventor of the present application performed power transmission using the power transmission system S and the power transmission system SX having the following specifications, and calculated the transmission efficiency of each.

(1)実施例として実験結果が示される受電コイルRC及び送電コイルTCの諸元
・送電コイルTCの全体形状:570ミリメートル×470ミリメートルの方形
・受電コイルRCの全体形状:320ミリメートル×320ミリメートルの方形
・送電ループコイルTL1の巻回数:4
・受電ループコイルRL1の巻回数:3(図3参照)
・送電ループコイルTL2及び受電ループコイルRL2それぞれの巻回数:共に2(図4参照)
・送電オープンコイルTOの巻回数:13
・受電オープンコイルROの巻回数:12(図5参照)
・送電ループコイルTL1のインダクタンス:13.9マイクロヘンリー(μH)
・受電ループコイルRL1のインダクタンス:2.5マイクロヘンリー
・送電ループコイルTL2のインダクタンス:4.5マイクロヘンリー
・受電ループコイルRL2のインダクタンス:4.2マイクロヘンリー
・送電ループコイルTL1と送電ループコイルTL2を合わせたインダクタンス:33.7マイクロヘンリー
・受電ループコイルRL1と受電ループコイルRL2を合わせたインダクタンス:11.8マイクロヘンリー
・送電オープンコイルTOのインダクタンス:147.5マイクロヘンリー
・受電オープンコイルROのインダクタンス:67.8マイクロヘンリー
・送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2並びに受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2それぞれにおける銅薄膜線RL11等の線幅:全て8ミリメートル
・送電オープンコイルTO及び受電オープンコイルROそれぞれにおける銅薄膜線ROL等の線幅:共に8ミリメートル
・送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2並びに受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2それぞれにおける、一の巻回において相隣接する銅薄膜線(例えば、銅薄膜線RL11と銅薄膜線RL12)の間隔:全て4ミリメートル
・送電ループコイルTL1及び受電ループコイルRL1におけるピッチ:共に18ミリメートル
・送電ループコイルTL2及び受電ループコイルRL2におけるピッチ:共に10ミリメートル
・送電オープンコイルTO及び受電オープンコイルROにおけるピッチ:共に10ミリメートル
・受電ループコイルRL1等における各銅薄膜線RL11等の厚さ:全て0.2ミリメートル
・直列共振コンデンサCT1の静電容量:84ナノファラッド(nF)
・直列共振コンデンサCR1の静電容量:330ナノファラッド
・直列共振コンデンサCT2の静電容量:5ナノファラッド
・直列共振コンデンサCR2の静電容量:15ナノファラッド
(1) Specifications of power receiving coil RC and power transmission coil TC for which experimental results are shown as examples.
-Overall shape of power transmission coil TC: 570 mm x 470 mm square-Overall shape of power receiving coil RC: 320 mm x 320 mm square-Number of turns of power transmission loop coil TL1: 4
-Number of turns of the power receiving loop coil RL1: 3 (see FIG. 3)
-Number of turns of each of the power transmission loop coil TL2 and the power reception loop coil RL2: 2 (see FIG. 4).
・ Number of turns of power transmission open coil TO: 13
-Number of turns of the power receiving open coil RO: 12 (see Fig. 5)
-Inductance of power transmission loop coil TL1: 13.9 microhenry (μH)
・ Intensity of power receiving loop coil RL1: 2.5 microhenry ・ Inductivity of power transmission loop coil TL2: 4.5 microhenry ・ Intensity of power receiving loop coil RL2: 4.2 microhenry ・ Transmission loop coil TL1 and power transmission loop coil TL2 Combined inductance: 33.7 microhenry, combined inductance of power receiving loop coil RL1 and power receiving loop coil RL2: 11.8 microhenry, inductance of transmission open coil TO: 147.5 microhenry, inductance of power receiving open coil RO: 67.8 Micro Henry ・ Line width of copper thin film wire RL11 etc. in each of power transmission loop coil TL1 and power transmission loop coil TL2 and power receiving loop coil RL1 and power receiving loop coil RL2: all 8 mm ・ power transmission open coil TO and power receiving open coil RO respectively Wire width of copper thin film wire ROLL, etc .: 8 mm in both-Transmission loop coil TL1 and transmission loop coil TL2, and power receiving loop coil RL1 and power receiving loop coil RL2, respectively, in one winding, adjacent copper thin film wires (for example, Spacing between copper thin film wire RL11 and copper thin film wire RL12): all 4 mm ・ Pitch in transmission loop coil TL1 and power receiving loop coil RL1: both 18 mm ・ Pitch in transmission loop coil TL2 and power receiving loop coil RL2: both 10 mm ・ Transmission Pitch in open coil TO and power receiving open coil RO: both 10 mm ・ Thickness of each copper thin film wire RL11 etc. in power receiving loop coil RL1 etc .: 0.2 mm in all ・ Capacity of series resonance capacitor CT1: 84 nanofarad ( nF)
・ Capacitance of series resonance capacitor CR1: 330 nanofarad ・ Capacitance of series resonance capacitor CT2: 5 nanofarad ・ Capacitance of series resonance capacitor CR2: 15 nanofarad

(2)従来例として実験結果が示される受電コイルRC及び送電コイルTCの諸元
なお、従来例としての送電コイルの構造及び受電コイルの構造は、共振コンデンサの部分を除き、基本的に実施例の送電コイルTCの構造及び受電コイルRCの構造と同一である。
・送電ループコイルTLXの全体形状:570ミリメートル×470ミリメートルの方形
・受電ループコイルRLXの全体形状:320ミリメートル×320ミリメートルの方形
・送電ループコイルTLXの巻回数:4
・受電ループコイルRLXの巻回数:3
・送電ループコイルTLXのインダクタンス:33.7マイクロヘンリー
・受電ループコイルRLXのインダクタンス:11.8マイクロヘンリー
・送電ループコイルTLX及び受電ループコイルRLXそれぞれにおける銅薄膜線の線幅:全て8ミリメートル
・送電ループコイルTLX及び受電ループコイルRLXにおけるピッチ:共に18ミリメートル
・送電ループコイルTLX及び受電ループコイルRLXにおける各銅薄膜線の厚さ:全て0.2ミリメートル
・直列共振コンデンサCTX1及び直列共振コンデンサCTX2の静電容量:共に168ナノファラッド
・直列共振コンデンサCRX1及び直列共振コンデンサCRX2の静電容量:共に660ナノファラッド
(2) Specifications of power receiving coil RC and power transmission coil TC for which experimental results are shown as conventional examples.
The structure of the power transmission coil and the structure of the power receiving coil as a conventional example are basically the same as the structure of the power transmission coil TC and the structure of the power receiving coil RC of the embodiment except for the part of the resonance capacitor.
-Overall shape of power transmission loop coil TLX: 570 mm x 470 mm square-Overall shape of power receiving loop coil RLX: 320 mm x 320 mm square-Number of turns of power transmission loop coil TLX: 4
-Number of turns of the power receiving loop coil RLX: 3
・ Induction of transmission loop coil TLX: 33.7 microhenry ・ Intensity of power receiving loop coil RLX: 11.8 microhenry ・ Line width of copper thin film wire in each of transmission loop coil TLX and power receiving loop coil RLX: all 8 mm ・ Transmission Pitch in loop coil TLX and power receiving loop coil RLX: 18 mm in both cases ・ Thickness of each copper thin film wire in transmission loop coil TLX and power receiving loop coil RLX: all 0.2 mm ・ Static series resonance capacitor CTX1 and series resonance capacitor CTX2 Capacitance: 168 nanofarads ・ Capacitance of series resonance capacitor CRX1 and series resonance capacitor CRX2: 660 nanofarads

そして以下の表1に示すように、実施例の電力伝送システムSを用いた場合は、従来例の電力伝送システムSXを用いた場合に対して、その数を半分とし静電容量も半分とした直列共振コンデンサCT1及び直列共振コンデンサCR1を用いて、同等の伝送効率を得ることができている。

Figure 2022072731000002
Then, as shown in Table 1 below, when the power transmission system S of the embodiment is used, the number is halved and the capacitance is also halved as compared with the case of using the power transmission system SX of the conventional example. The same transmission efficiency can be obtained by using the series resonance capacitor CT1 and the series resonance capacitor CR1.
Figure 2022072731000002

以上それぞれ説明したように、実施形態の受電コイルRC及び送電コイルTCを含む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、銅薄膜線RL11等の巻回によりそれぞれが構成された二つの受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2(送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2)が積層されており、相隣接して積層された受電ループコイルRL1と受電ループコイルRL2との間(送電ループコイルTL1と送電ループコイルTL2との間)に直列共振コンデンサCR1(直列共振コンデンサCT1)が接続されており、その直列共振コンデンサCR1(直列共振コンデンサCT1)に接続された受電ループコイルRL1と受電ループコイルRL2との間(送電ループコイルTL1と送電ループコイルTL2との間)のインダクタンスの差が、一方が他方の二倍以下、好ましくは一倍半以下とされている。よって、磁界共鳴方式に必要な直列共振コンデンサを、相隣接して積層され且つインダクタンス差が既定閾値以下である受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2の間(送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2の間)に接続することで、銅薄膜線RL11等を用いることによる軽量化及び低コスト化に加えて、直列共振コンデンサの数を減らすことによる更なる低コスト化を実現しつつ、非接触型電力伝送を安定的に行うことができる。 As described above, according to the power transmission using the power transmission system S of the embodiment including the power receiving coil RC and the power transmission coil TC of the embodiment, each of them is configured by winding the copper thin film wire RL11 or the like. One power receiving loop coil RL1 and a power receiving loop coil RL2 (transmission loop coil TL1 and power transmission loop coil TL2) are laminated, and between the power receiving loop coil RL1 and the power receiving loop coil RL2 laminated adjacent to each other (transmission loop coil). A series resonance capacitor CR1 (series resonance capacitor CT1) is connected between the TL1 and the transmission loop coil TL2), and the power receiving loop coil RL1 and the power receiving loop coil connected to the series resonance capacitor CR1 (series resonance capacitor CT1). The difference in inductance between the RL2 (between the transmission loop coil TL1 and the transmission loop coil TL2) is not more than twice that of the other, preferably not more than one and a half times. Therefore, the series resonance capacitors required for the magnetic field resonance method are stacked adjacent to each other and the inductance difference is equal to or less than the predetermined threshold value between the power receiving loop coil RL1 and the power receiving loop coil RL2 (the transmission loop coil TL1 and the transmission loop coil TL2). By connecting to (between), in addition to weight reduction and cost reduction by using copper thin film wire RL11 etc., further cost reduction by reducing the number of series resonant capacitors is realized, and non-contact type power supply is realized. The transmission can be performed stably.

更に、上記インダクタンスの差が一倍半以下とする場合は、磁界共鳴方式による非接触型電力伝送をより効率的且つ安定的に行うことができる。 Further, when the difference in inductance is one and a half or less, non-contact power transmission by the magnetic field resonance method can be performed more efficiently and stably.

更にまた、受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2(送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2)それぞれにおける巻回の中心の位置が、各巻回面に垂直な方向において一致しており(図6参照)、且つ上記インダクタンスの差につき、一方が他方の二倍以下であるので、磁界共鳴方式による非接触型電力伝送を更に効率的且つ安定的に行うことができる。 Furthermore, the positions of the winding centers of the power receiving loop coil RL1 and the power receiving loop coil RL2 (power transmission loop coil TL1 and power transmission loop coil TL2) coincide with each other in the direction perpendicular to each winding surface (see FIG. 6). Moreover, since one of the above inductance differences is less than twice that of the other, non-contact power transmission by the magnetic field resonance method can be performed more efficiently and stably.

[変形形態]
次に、本発明の変形形態について、図8を用いて説明する。なお図8は、変形形態の受電装置の構成を示す回路図等である。また図8において、実施形態の受電装置Rと同様の部材については、同様の部材番号を付して細部の説明を省略する。
[Transformation]
Next, a modified form of the present invention will be described with reference to FIG. Note that FIG. 8 is a circuit diagram or the like showing the configuration of the power receiving device in the modified form. Further, in FIG. 8, the same members as those of the power receiving device R of the embodiment are designated by the same member numbers, and detailed description thereof will be omitted.

変形形態の受電装置RMとしては、上述した実施形態の電力伝送システムSにおける受電装置Rの受電オープンコイルRO及び直列共振コンデンサCR2に代えて、図7に示す並列共振コンデンサCPを備える受電コイルRMCを用いてもよい。なお、変形形態の送電装置としては、実施形態の送電装置Tと同様の構成を備えるものを用いるのが好ましい。以上の構成を備える変形形態の受電装置RMを用いても、実施形態の受電装置Rを用いる実施形態の電力伝送システムSと同様の効果を奏することができる。 As the modified form of the power receiving device RM, a power receiving coil RMC provided with the parallel resonance capacitor CP shown in FIG. 7 is used instead of the power receiving open coil RO and the series resonance capacitor CR2 of the power receiving device R in the power transmission system S of the above-described embodiment. You may use it. As the modified power transmission device, it is preferable to use a power transmission device having the same configuration as that of the power transmission device T of the embodiment. Even if the modified power receiving device RM having the above configuration is used, the same effect as that of the power transmission system S of the embodiment using the power receiving device R of the embodiment can be obtained.

また、他の変形形態として、実施形態の送電コイルTCは送電ループコイルTL1及び送電ループコイルTL2(即ち二層の送電ループコイル)を備え、実施形態の受電コイルRCは受電ループコイルRL1及び受電ループコイルRL2(即ち二層の送電ループコイル)を備えていたが、これらに加えて、送電コイルが四層以上偶数の送電ループコイルを備え、受電コイルが四層以上の偶数の受電ループコイルを備える場合に本発明を適用することも可能である。この場合は、実施形態の直列共振コンデンサCR1等に相当する直列共振コンデンサが、相隣接して積層されている二層のループコイル(送電ループコイル又は受電ループコイル)の間に接続されていればよい。 Further, as another modification, the power transmission coil TC of the embodiment includes a power transmission loop coil TL1 and a power transmission loop coil TL2 (that is, a two-layer power transmission loop coil), and the power receiving coil RC of the embodiment has a power receiving loop coil RL1 and a power receiving loop. The coil RL2 (that is, a two-layer power transmission loop coil) was provided, but in addition to these, the power transmission coil has four or more layers and an even number of power transmission loop coils, and the power receiving coil has four or more layers and an even number of power receiving loop coils. It is also possible to apply the present invention in some cases. In this case, if a series resonance capacitor corresponding to the series resonance capacitor CR1 or the like of the embodiment is connected between two layers of loop coils (power transmission loop coil or power reception loop coil) stacked adjacent to each other. 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 in the field of power transmission for charging a storage battery mounted on an electric vehicle. The effect is obtained.

S、SX 電力伝送システム
T 送電装置
R、RM 受電装置
TR 送電部
TC 送電コイル
RV 受電部
RC、RMC 受電コイル
TL、TL1、TL2 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、RL1、RL2 受電ループコイル
CT1、CT2、CR1、CR2 直列共振コンデンサ
CP,CRX3 並列共振コンデンサ
O1、O2 外部接続端子
TR1、TR2、T1、T2 接続端子
RL11、RL12、RL21、RL22、ROL 銅薄膜線
BF フィルム
S, SX Power transmission system T Transmission device R, RM Power receiving device TR Transmission unit TC Transmission coil RV Power receiving unit RC, RMC Power receiving coil TL, TL1, TL2 Transmission loop coil TO Transmission open coil RO Power receiving open coil RL, RL1, RL2 Loop coil CT1, CT2, CR1, CR2 Series resonance capacitor CP, CRX3 Parallel resonance capacitor O1, O2 External connection terminal TR1, TR2, T1, T2 Connection terminal RL11, RL12, RL21, RL22, ROLL Copper thin film wire BF film

Claims (8)

磁界共鳴方式による非接触型電力伝送用のコイル装置において、
薄膜導体からなる巻回線の巻回によりそれぞれが構成された偶数のコイルであって、絶縁層を挟んで積層されたコイルと、
相隣接して積層された二つの前記コイル間に接続された共振用の容量手段と、
を備え、
前記容量手段に接続された二つの前記コイル間のインダクタンスの差が予め設定された閾値以下であることを特徴とするコイル装置。
In a coil device for non-contact power transmission by the magnetic field resonance method
An even number of coils, each of which is configured by winding a winding line made of a thin film conductor, and a coil laminated with an insulating layer sandwiched between them.
Capacitive means for resonance connected between the two coils stacked adjacent to each other, and
Equipped with
A coil device, characterized in that the difference in inductance between the two coils connected to the capacitive means is equal to or less than a preset threshold value.
請求項1に記載のコイル装置において、
前記閾値として、前記容量手段に接続された一方の前記コイルのインダクタンスが、当該接続された他方の前記コイルのインダクタンスの2倍以下であることを特徴とするコイル装置。
In the coil device according to claim 1,
As the threshold value, the coil device is characterized in that the inductance of one of the coils connected to the capacitance means is not more than twice the inductance of the other connected coil.
請求項1又は請求項2に記載のコイル装置において、
前記閾値として、前記容量手段に接続された一方の前記コイルのインダクタンスが、当該接続された他方の前記コイルのインダクタンスの1.5倍以下であることを特徴とするコイル装置。
In the coil device according to claim 1 or 2.
As the threshold value, the coil device is characterized in that the inductance of one of the coils connected to the capacitance means is 1.5 times or less the inductance of the other connected coil.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のコイル装置において、
各前記コイルの前記巻回線における巻回の中心の位置が、各前記コイルの巻回面に垂直な方向において一致しており、
前記容量手段に接続された一方の前記コイルにおける巻回線の巻回数が、当該接続された他方の前記コイルにおける巻回線の巻回数の2倍以下であることを特徴とするコイル装置。
The coil device according to any one of claims 1 to 3.
The position of the center of winding of each coil in the winding line coincides with the direction perpendicular to the winding surface of each coil.
A coil device characterized in that the number of windings of a winding line in one of the coils connected to the capacitive means is twice or less the number of windings of a winding line in the other connected coil.
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4のいずれか一項に記載の前記コイル装置を含む送電コイルであって、前記受電装置に対向して配置される送電コイルと、
伝送すべき電力を前記送電コイル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 the power transmission system, which is composed of 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.
A power transmission coil including the coil device according to any one of claims 1 to 4, wherein the power transmission coil is arranged so as to face the power receiving device.
An output means that outputs the power to be transmitted to the power transmission coil,
A power transmission device characterized by being equipped with.
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4のいずれか一項に記載の前記コイル装置を含む受電コイルであって、前記送電装置に対向して配置される受電コイルと、
当該受電コイル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 the power transmission system, which is composed of a power transmitting device and a power receiving device separated from the power transmitting device, and transmits power from the power transmitting device to the power receiving device in a non-contact manner.
A power receiving coil including the coil device according to any one of claims 1 to 4, wherein the power receiving coil is arranged so as to face the power transmission device.
The input means connected to the power receiving coil and
A power receiving device characterized by being provided with.
請求項5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。
The power transmission device according to claim 5 and
A power receiving device that is separated from the power transmission device and is arranged so as to face the power transmission coil and that receives power transmitted from the power transmission device.
A non-contact power transmission system characterized by being equipped with.
送電装置と、
請求項6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。
Power transmission equipment and
The power receiving device according to claim 6, wherein the power receiving coil is arranged so as to be separated from the power transmission device and the power receiving coil is opposed to the power transmission device, and receives power transmitted from the power transmission device.
A non-contact power transmission system characterized by being equipped with.
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