JP6098646B2

JP6098646B2 - トランスモジュール、受電装置および送電装置

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Inventors: 博宣高橋; 勉家木; 史聖川原
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Description

本発明は、複数のトランスで構成されるトランスモジュール、それを備えた受電装置および送電装置に関する。

送電装置から受電装置へワイヤレスで電力伝送を行うシステムとして、電界結合方式が知られている。この電界結合方式の電力伝送システムでは、送電装置のアクティブ電極から受電装置のアクティブ電極に電界を介して電力が伝送される。そして、電力伝送効率を高めるために、送電装置に昇圧回路を設け、受電装置で降圧回路を設けて高電圧伝送が行われる。また、受電装置の例としては、携帯電話機等の携帯電子機器が挙げられるが、近年、携帯電子機器は薄型化および小型化が進んでおり、それに伴い内蔵部品の薄型化および小型化も要求されている。このため、小型設計および低背設計された高耐電圧トランスが必要となる。

特許文献１には、高電圧用、大電流用の高周波トランスに関する発明が開示されている。この特許文献１に係る高周波トランスは、複数のトランスの１次巻線および２次巻線それぞれを直列接続または並列接続できる構成としてある。この構成により、トランスの変圧比を調整でき、低電圧大電流の高周波電力を出力する場合、および高電圧小電流の高周波電力を出力する場合の何れにも対応することができる。

特開２０１２−８００１１号公報

電界結合方式の電力伝送システムの場合、上述のように、受電装置は薄型化等が要求されるため、内蔵する部品配置スペースには制約がある。このため、部品間の距離を十分に確保できないことから、高電圧部で発生するノイズ等が低電圧部に影響を及ぼすといった問題があった。特許文献１では、トランスの変圧比を調整して高耐電圧トランスを実現することはできるが、前記のような問題を解決することはできない。

そこで、本発明の目的は、高電圧部と低電圧部との距離を確保して、高電圧部が低電圧部に及ぼす影響を低減するトランスモジュール、それを備えた受電装置および送電装置を提供することにある。

本発明は、複数のトランスそれぞれの１次巻線が直列接続または並列接続された１次巻線群と、前記複数のトランスそれぞれの２次巻線が直列接続または並列接続された２次巻線群とを備えたトランスモジュールにおいて、前記複数のトランスが一方向に配列実装された基板と、前記基板に設けられ、前記１次巻線群の第１端が接続された第１入力部と、前記基板に設けられ、前記２次巻線群の第１端および第２端が接続された第１出力部および第２出力部と、を備え、前記第１入力部と、前記第１出力部および前記第２出力部とは、間に前記複数のトランスが介在する位置に設けられていることを特徴とする。

この構成では、トランスモジュールの１次巻線群の第１端と２次巻線群との間の距離を、少なくとも複数のトランスが実装された領域分だけ確保することができる。これにより、トランスモジュールの１次側が高電圧部となり、２次側が低電圧部となる場合、高電圧部と低電圧部とを離して配置することができ、その結果、高電圧部で生じたノイズ等が低電圧部に及ぼす影響を低減できる。

また、各トランスの１次巻線および２次巻線を直列接続または並列接続して、トランスモジュールの１次巻線群および２次巻線群を構成することで、トランスモジュールのトランス容量を調整することができる。このため、小型（低背型）のトランスを用いても、トランスモジュールのトランス容量が不足することを回避でき、トランスモジュールの小型化（低背化）を実現できる。

前記基板に設けられ、前記１次巻線群の第２端が接続された第２入力部、を備え、前記第２入力部は、この第２入力部と前記第１入力部との間に前記複数のトランスが介在する位置に設けられている構成が好ましい。

この構成では、１次巻線群の第１端と第２端との距離を確保できる。このため、高電圧側の１次巻線群の一端と、基準電位側の他端とを離して配置することができ、その結果、高電圧部で生じたノイズ等が低電圧部に影響を及ぼすことを抑制できる。

前記基板に設けられ、前記１次巻線群の第２端が接続された第２入力部、を備え、前記第２入力部は、この第２入力部と前記第１出力部および前記第２出力部との間に前記複数のトランスが介在する位置に設けられている構成でもよい。

この構成では、１次巻線群の両端を近傍に配置することができるため、トランスモジュールの入力端子の実装が容易となる。

本発明は、複数のトランスそれぞれの１次巻線が直列接続または並列接続された１次巻線群と、前記複数のトランスそれぞれの２次巻線が直列接続または並列接続された２次巻線群とを備えたトランスモジュールにおいて、前記複数のトランスがｍ（ｍは２以上の整数）行ｎ（ｎは２以上の整数）列に配列実装された基板と、前記基板に設けられ、前記１次巻線群の第１端が接続された第１入力部と、前記基板に設けられ、前記２次巻線群の第１端および第２端が接続された第１出力部および第２出力部と、を備え、前記第１入力部と、前記第１出力部および前記第２出力部とは、間に前記複数のトランスが実装されたトランス実装領域を介在し、かつ、互いの距離が最長となる位置に設けられていることを特徴とする。

この構成では、トランスモジュールの１次巻線群の第１端と２次巻線群との間の距離を、少なくとも複数のトランスが実装された領域分だけ確保することができる。これにより、トランスモジュールの１次側が高電圧部となり、２次側が低電圧部となる場合、高電圧部と低電圧部とを離して配置することができ、その結果、高電圧部で生じたノイズ等が低電圧部に影響を及ぼすことを抑制できる。

前記基板に設けられ、前記１次巻線群の第２端が接続された第２入力部、を備え、前記第２入力部は、この第２入力部と前記第１出力部および前記第２出力部との間に前記領域が介在する位置に設けられている構成でもよい。

前記基板に設けられ、前記第１出力部および前記第２出力部に接続された整流平滑回路と、前記基板に設けられ、前記整流平滑回路により整流および平滑された出力電圧電流を負荷回路へ供給する負荷供給部と、を備え、前記整流平滑回路および前記負荷供給部は、これら整流平滑回路および負荷供給部と、前記第１入力部との間に、前記複数のトランス、前記第１出力部および前記第２出力部が介在する位置に設けられている構成でもよい。

この構成では、第１入力部と、整流平滑回路および負荷供給部との距離を確保することができる。これにより、第１入力部が高電圧部となり、整流平滑回路および負荷供給部が低電圧部となる場合、高電圧部と低電圧部とを離して配置することができ、その結果、高電圧部で生じたノイズ等が低電圧部に影響を及ぼすことを抑制できる。

本発明は、複数のトランスそれぞれの１次巻線が直列接続または並列接続された１次巻線群と、前記複数のトランスそれぞれの２次巻線が直列接続または並列接続された２次巻線群とを備えたトランスモジュールにおいて、前記複数のトランスが一方向に配列実装された基板と、前記基板に設けられ、前記１次巻線群の第１端および第２端が接続された第３入力部および第４入力部と、前記基板に設けられ、前記２次巻線群の第１端が接続された第３出力部と、を備え、前記第３入力部および前記第４入力部と、前記第３出力部とは、間に前記複数のトランスが介在する位置に設けられていることを特徴とする。

前記基板に設けられ、前記２次巻線群の第２端が接続された第４出力部、を備え、前記第４出力部は、この第４出力部と前記第３入力部との間に前記複数のトランスが介在する位置に設けられている構成でもよい。

この構成では、２次巻線群の第１端と第２端との距離を確保できる。このため、高電圧側の２次巻線群の一端と、基準電位側の他端とを離して配置することができ、その結果、高電圧部で生じたノイズ等が低電圧部に影響を及ぼすことを抑制できる。

前記基板に設けられ、前記２次巻線群の第２端が接続された第４出力部、を備え、前記第４出力部は、この第４出力部と前記第３入力部および前記第４入力部との間に前記複数のトランスが介在する位置に設けられている構成でもよい。

この構成では、２次巻線群の両端を近傍に配置することができるため、トランスモジュールの出力端子の実装が容易となる。

前記複数のトランスは、巻回軸方向を前記一方向に一致させて実装されている構成でもよい。

この構成では、複数のトランスの１次巻線および２次巻線を直列接続する場合、配線パターンの複雑化を回避できる。

前記複数のトランスは、巻回軸方向を前記一方向に直交させて実装されている構成でもよい。

この構成では、複数のトランスの１次巻線および２次巻線を並列接続する場合、配線パターンの複雑化を回避できる。

前記複数のトランスは、１次巻線の端子に対する２次巻線の端子の極性が同極性のトランスと、１次巻線の端子に対する２次巻線の端子の極性が逆極性のトランスと、を含む構成でもよい。

この構成では、配線パターンの複雑化を回避できる。

本発明によれば、高電圧部と低電圧部との距離を確保することで、高電圧部が低電圧部に及ぼす影響を低減できる。

実施形態１に係る受電装置の回路図回路モジュールの平面図降圧トランスの配線パターンを示す図別の例の回路モジュールの平面図別の例の回路モジュールが有する降圧トランスの配線パターンを示す図実施形態１に係る送電装置の回路図回路モジュールの平面図別の例の回路モジュールの平面図１次コイルが直列接続、２次コイルが並列接続された降圧トランスの回路図実施形態２に係る降圧トランスの配線パターンを示す図実施形態２に係る降圧トランスの配線パターンを示す図１次コイルおよび２次コイルが並列接続された降圧トランスの回路図実施形態３に係る降圧トランスの配線パターンを示す図実施形態３に係る降圧トランスの配線パターンを示す図１次コイルが並列接続、２次コイルが直列接続された降圧トランスの回路図実施形態３に係る降圧トランスの配線パターンを示す図実施形態３に係る降圧トランスの配線パターンを示す図４つのトランス素子が２行２列に配置された構成における配線パターンを示す図４つのトランス素子が２行２列に配置された構成における配線パターンを示す図４つのトランス素子が２行２列に配置された構成における配線パターンを示す図４つのトランス素子が２行２列に配置された構成における配線パターンを示す図

以下に説明する実施形態では、本発明に係るトランスモジュールをワイヤレス電力伝送システムに用いた例を示す。ワイヤレス電力伝送システムでは、受電装置を送電装置に載置することで、送電装置から受電装置へワイヤレスで電力伝送される。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る受電装置１０１の回路図を示す。受電装置１０１は負荷ＲＬを備えている。負荷ＲＬは二次電池であり、受電装置１０１は、その二次電池を備えた、例えば携帯電子機器である。携帯電子機器としては携帯電話機、ＰＤＡ、携帯音楽プレーヤ、ノート型ＰＣ、デジタルカメラなどが挙げられる。受電装置１０１は、送電装置からの伝送電力により二次電池を充電する。

受電装置１０１は、アクティブ電極（本発明の第１の電極）１１およびパッシブ電極（本発明の第２の電極）１２を備えている。アクティブ電極１１およびパッシブ電極１２は、受電装置１０１を送電装置に載置した場合に、送電装置が備えるアクティブ電極およびパッシブ電極と間隙を介して対向する。送電装置のアクティブ電極およびパッシブ電極には、高電圧（例えばＡＣ１０００Ｖ）が印加される。アクティブ電極１１が送電装置のアクティブ電極と対向することで、電極間に電界が生じる。この電界を介して送電装置から受電装置１０１へ電力が伝送される。

アクティブ電極１１およびパッシブ電極１２は、回路モジュール１０Ａに接続されている。回路モジュール１０Ａは、本発明に係るトランスモジュールに相当する。回路モジュール１０Ａは、降圧トランス１３Ａ、整流回路１４および電圧安定化回路１５を備え、アクティブ電極１１およびパッシブ電極１２に誘起される電圧を降圧し、整流平滑する。

降圧トランス１３Ａは二つのトランス素子１３１，１３２を有している。降圧トランス１３Ａの１次コイル（本発明に係る１次巻線群）は、トランス素子１３１，１３２の１次コイルＬ１１，Ｌ１２が直列接続されて構成されている。降圧トランス１３Ａの２次コイル（本発明に係る２次巻線群）は、トランス素子１３１，１３２の２次コイルＬ２１，Ｌ２２が直列接続されて構成されている。降圧トランス１３Ａは、１次コイルがアクティブ電極１１およびパッシブ電極１２に接続され、２次コイルが整流回路１４に接続されている。

なお、降圧トランス１３Ａの１次コイルにはキャパシタＣ１が接続されている。このキャパシタＣ１は、降圧トランス１３Ａの１次コイルおよび漏れインダクタンス（不図示）とで並列共振回路を構成している。

整流回路１４はダイオードブリッジを含み、電圧安定化回路１５はＤＣ−ＤＣコンバータを含む。電圧安定化回路１５は、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２に接続されている。出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２には負荷ＲＬが接続されている。負荷ＲＬには、アクティブ電極１１およびパッシブ電極１２に誘起される交流電圧が降圧トランス１３Ａで降圧され、整流回路１４および電圧安定化回路１５で整流平滑された電圧が印加される。

図２は回路モジュール１０Ａの平面図である。なお、図２では、図１に示すキャパシタＣ１の図示を省略している。

回路モジュール１０Ａは矩形状のプリント基板１７Ｐを備えている。プリント基板１７Ｐの長辺方向における一端（図中左側）には接続端子（本発明の第１入力部）１６Ａが設けられている。この接続端子１６Ａは、降圧トランス１３Ａの１次巻線の一端とアクティブ電極１１とを接続する端子である。また、プリント基板１７Ｐの長辺方向における他端（図中右側）には、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２が設けられている。すなわち、接続端子１６Ａと出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２とは、プリント基板１７Ｐにおける最も離れた位置に設けられている。

接続端子１６Ａと出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２との間には、降圧トランス１３Ａ、整流回路１４および電圧安定化回路１５が、プリント基板１７Ｐの長辺方向に沿って実装されている。また、降圧トランス１３Ａのトランス素子１３１，１３２は長辺方向に沿って実装されている。長辺方向において、降圧トランス１３Ａを挟んで接続端子１６Ａの反対側には、接続端子１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄが設けられている。接続端子（本発明の第２入力部）１６Ｂは、降圧トランス１３Ａの１次巻線の一端とパッシブ電極１２とを接続する端子である。接続端子（本発明の第１出力部および第２出力部）１６Ｃ，１６Ｄは、降圧トランス１３Ａの２次巻線と整流回路１４とを接続する端子である。

前記のように、送電装置のアクティブ電極およびパッシブ電極には高電圧（例えばＡＣ１０００Ｖ）が印加される。回路モジュール１０Ａは、アクティブ電極１１およびパッシブ電極１２に誘起される電圧を降圧して負荷ＲＬへ印加する。すなわち、回路モジュール１０Ａにおいて、接続端子１６Ａが高電圧部、接続端子１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ、整流回路１４、電圧安定化回路１５および出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２が低電圧部となる。したがって、プリント基板１７Ｐの高電圧部と低電圧部とは、降圧トランス１３Ａを挟んで配置される。

このように、回路モジュール１０Ａにおいて高電圧部と低電圧部との距離を確保することで、高電圧部で生じるノイズなどが、低電圧部に影響を及ぼすことを軽減できる。さらに、降圧トランス１３Ａの二つのトランス素子１３１，１３２を長辺方向に沿って配列することで、高電圧部と低電圧部との距離をより稼ぐことができ、高電圧部で生じるノイズなどが低電圧部に及ぼす影響をより効果的に低減できる。

図３は降圧トランス１３Ａの配線パターンを示す図である。トランス素子１３１，１３２は、巻回軸をプリント基板１７Ｐの長辺方向に一致させて実装されている。トランス素子１３１の１次コイルＬ１１の一端は接続端子１６Ａに接続されて、他端はトランス素子１３２の１次コイルＬ１２の一端に接続されている。トランス素子１３２の１次コイルＬ１２の他端は接続端子１６Ｂに接続されている。

トランス素子１３１の２次コイルＬ２１の一端は接続端子１６Ｄに接続され、他端はトランス素子１３２の２次コイルＬ２２の一端に接続されている。トランス素子１３２の２次コイルＬ２２の他端は、接続端子１６Ｃに接続されている。

上述したように、携帯電子機器である受電装置１０１の各部品は小型化・薄型化が要求される。このため、降圧トランス１３Ａも低背型とすることが望まれるが、仮に降圧トランス１３Ａが一つの素子であった場合、それを低背化すると、トランス容量が不足し、十分な出力電圧が得られないといった問題が生じる。本実施形態では、降圧トランス１３Ａを、二つのトランス素子１３１，１３２から構成することで、各トランス素子１３１，１３２を低背化しても、それらを接続することでトランス容量の不足を回避できる。また、構成する各素子を低背化することで、降圧トランス１３Ａ全体の低背化が可能となる。

また、図３に示すように、巻回軸をプリント基板１７Ｐの長辺方向に一致させてトランス素子１３１，１３２を配置することで、直列接続する１次コイルＬ１１、Ｌ１２の配線パターンと、直列接続する２次コイルＬ２１，Ｌ２２の配線パターンとをプリント基板１７Ｐの同一面（実装面）に形成しても、各配線パターンを交差させずに形成できるため、配線パターンが複雑にならない。

なお、回路モジュールは、高電圧部と低電圧部との距離、特に、降圧トランス１３Ａの１次側の高電位側の接続端子１６Ａと、２次側の接続端子１６Ｃ，１６Ｄとの距離を確保できる構成であればよく、上述の構成に限定されない。図４は、別の例の回路モジュール１０Ｂの平面図である。図５は、別の例の回路モジュール１０Ｂが有する降圧トランス１３Ｂの配線パターンを示す図である。図５に示す破線は、トランス素子１３１，１３２の２次コイルＬ１２，Ｌ２２を接続する配線パターンであり、プリント基板１７Ｐの裏面に形成されていることを示す。なお、プリント基板１７Ｐの実装面を表面とする。

この例では、１次側の基準電位側の接続端子１６Ｂは、接続端子１６Ａが設けられたプリント基板１７Ｐの端部に設けられている。また、降圧トランス１３Ｂが有するトランス素子１３１，１３２は、巻回軸をプリント基板１７Ｐの短辺方向に一致させて実装されている。さらに、プリント基板１７Ｐにおけるトランス素子１３１，１３２の間には、トランス素子１３１の２次コイルＬ２１とトランス素子１３２の１次コイルＬ１２との間の電位差による影響を防止するための長円形の穴１７Ｈが形成されている。

接続端子１６Ａ，１６Ｂをプリント基板１７Ｐの同じ側の端部に設けることで、回路モジュール１０Ａの入力端子を纏めることができる。

次に、受電装置１０１と対をなし、受電装置１０１へ電力を伝送する送電装置について説明する。

図６は、実施形態１に係る送電装置２０１の回路図を示す。送電装置２０１は、アクティブ電極（本発明の第３の電極）２１およびパッシブ電極（本発明の第４の電極）２２を備えている。アクティブ電極２１およびパッシブ電極２２は、受電装置１０１のアクティブ電極１１およびパッシブ電極１２と間隙を介して対向する。

アクティブ電極２１およびパッシブ電極２２は、回路モジュール２０Ａに接続されている。回路モジュール２０Ａは、本発明に係るトランスモジュールに相当する。回路モジュール２０Ａは、検出回路２３、インバータ回路２４、昇圧トランス２５および制御回路２６を備え、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２に接続された直流電源Ｖｉｎからの電圧（ＤＣ５ＶまたはＤＣ１２Ｖ）を交流電圧に変換し、昇圧してアクティブ電極２１およびパッシブ電極２２へ印加する。

検出回路２３は、直流電源Ｖｉｎからの入力電圧および入力電流を検出する。インバータ回路２４は、複数のスイッチング素子を備え、直流電圧を交流電圧に変換する。制御回路２６は、検出回路２３により検出された電圧、および、受電装置１０１側で検出された出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２からの出力電圧の情報を受け取り、それらに応じてインバータ回路２４をフィードバック制御する。

昇圧トランス２５は、トランス素子２５１，２５２を有している。昇圧トランス２５の１次コイル（本発明に係る１次巻線群）は、トランス素子２５１，２５２の１次コイルＬ３１，Ｌ３２が直列接続されて構成されている。昇圧トランス２５の２次コイル（本発明に係る２次巻線群）は、トランス素子２５１，２５２の２次コイルＬ４１，Ｌ４２が直列接続されて構成されている。昇圧トランス２５は、１次コイルがインバータ回路２４に接続され、２次コイルがアクティブ電極２１およびパッシブ電極２２に接続されている。

なお、昇圧トランス２５の２次コイルにはキャパシタＣ２が接続されている。このキャパシタＣ２は、昇圧トランス２５の２次コイルおよび漏れインダクタンス（不図示）とで直列共振回路を構成している。

図７は回路モジュール２０Ａの平面図である。なお、図７では、図６に示すキャパシタＣ２の図示を省略している。

回路モジュール２０Ａは矩形状のプリント基板２８Ｐを備えている。プリント基板２８Ｐの長辺方向における一端（図中左側）には入力端子ＩＮ１，ＩＮ２が設けられている。また、プリント基板２８Ｐの長辺方向における他端（図中右側）には、昇圧トランス２５の２次コイルとアクティブ電極２１とを接続する接続端子（本発明の第３出力部）２７Ａが設けられている。すなわち、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２と接続端子２７Ａとは、プリント基板２８Ｐにおける最も離れた位置に設けられている。

入力端子ＩＮ１，ＩＮ２と接続端子２７Ａとの間には、制御回路２６、検出回路２３、インバータ回路２４および昇圧トランス２５が長辺方向に沿って実装されている。また、昇圧トランス２５のトランス素子２５１，２５２は長辺方向に沿って実装されている。長辺方向において、昇圧トランス２５を挟んで接続端子２７Ａの反対側には、接続端子２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄが設けられている。接続端子（本発明の第４出力部）２７Ｂは、昇圧トランス２５の２次コイルの一端とパッシブ電極２２とを接続する端子である。接続端子（本発明の第３入力部および第４入力部）２７Ｃ，２７Ｄは、昇圧トランス２５の１次コイルとインバータ回路２４とを接続する端子である。

回路モジュール２０Ａは、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２から入力された電圧（ＤＣ５ＶまたはＤＣ１２Ｖ）を、昇圧トランス２５で高電圧（ＡＣ１０００Ｖ）に昇圧して、アクティブ電極２１およびパッシブ電極２２に印加する。すなわち、回路モジュール２０Ａにおいて、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２、制御回路２６、検出回路２３、インバータ回路２４および接続端子２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄが低電圧部、昇圧トランス２５の出力部としての接続端子２７Ａが高電圧部である。したがって、プリント基板２８Ｐの高電圧部と低電圧部とは、昇圧トランス２５を挟んで配置される。

このように、回路モジュール２０Ａにおいて高電圧部と低電圧部との距離を確保することで、高電圧部で生じるノイズなどが低電圧部に影響を及ぼすことを軽減できる。さらに、昇圧トランス２５の二つのトランス素子２５１，２５２を長辺方向に沿って配列することで、高電圧部と低電圧部との距離をより稼ぐことができ、高電圧部で生じるノイズなどが、低電圧部に影響を及ぼすことを軽減できる。

図８は、別の例の回路モジュール２０Ｂの平面図である。この例では、図４で説明した受電装置１０１と同様に、昇圧トランス２５の２次側の基準電位側となる接続端子２７Ｂは、接続端子２７Ａが設けられたプリント基板２８Ｐの同じ側の端部に設けられている。接続端子２７Ａ，２７Ｂをプリント基板２８Ｐの同じ側の端部に設けることで、回路モジュール２０Ｂの出力端子を纏めることができる。

なお、図７および図８に示す回路モジュール２０Ａ，２０Ｂが有する昇圧トランス２５の配線パターンは、受電装置１０１の回路モジュール１０Ａ，１０Ｂと同じであるため、説明は省略する。

（実施形態２）
以下に、本発明に係る実施形態２について説明する。本実施形態では、受電装置が備える回路モジュールの降圧トランスの構成が、実施形態１と相違している。具体的には、実施形態１に係る降圧トランス１３Ａは、２つのトランス素子１３１，１３２を有しているのに対し、本実施形態に係る降圧トランスは、４つのトランス素子を有している。本実施形態に係る降圧トランスの１次コイルおよび２次コイルは、４つのトランス素子それぞれの１次コイルおよび２次コイルが直列接続されていてもよいし、並列接続されていてもよい。

以下、降圧トランスの２次コイルが並列接続された場合、１次コイルおよび２次コイルがそれぞれ並列接続された場合、１次コイルが並列接続された場合について、それぞれ説明する。なお、送電装置の昇圧トランスについては、１次側が低電圧部、２次側が高電圧部であり、１次側が高電圧部、２次側が低電圧部である受電装置の降圧トランスの説明と同じであるため、本実施形態では、送電装置の説明は省略する。

図９は、１次コイルが直列接続、２次コイルが並列接続された降圧トランス１３Ｃの回路図である。

降圧トランス１３Ｃは、４つのトランス素子１３１．１３２，１３３，１３４を有している。降圧トランス１３Ｃの１次コイルは、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４の１次コイルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４が直列接続されて構成されている。降圧トランス１３Ｃの２次コイルは、直列接続されたトランス素子１３１，１３２の２次コイルＬ２１，Ｌ２２と、直列接続されたトランス素子１３３，１３４の２次コイルＬ２３，Ｌ２４とが並列接続されて構成されている。

このように、降圧トランス１３Ｃの１次コイルを直列接続することで、例えば、１次側にＡＣ１０００Ｖが印加された場合、各１次コイルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４にはＡＣ２５０Ｖが印加される。したがって、各トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４でのヒステリシス損を低減することができ、効率の良い電力伝送を実現できる。

図１０および図１１は、実施形態２に係る降圧トランス１３Ｃの配線パターンを示す図である。図１０は、巻回軸をプリント基板１７Ｐの長辺方向に一致させて、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４それぞれを配置した構成の配線パターンを示す。図１１は、巻回軸をプリント基板１７Ｐの短辺方向と一致させて、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４それぞれを配置した構成の配線パターンを示す。並列接続する場合、図１１に示すように、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４それぞれを配置することで、配線パターンの複雑化を回避できる。

図１２は、１次コイルおよび２次コイルが並列接続された降圧トランス１３Ｄの回路図である。

降圧トランス１３Ｄは、４つのトランス素子１３１，１３２，１３３，１３４を有している。降圧トランス１３Ｄの１次コイルは、直列接続されたトランス素子１３１，１３２の１次コイルＬ１１，Ｌ１２と、直列接続されたトランス素子１３３，１３４の１次コイルＬ１３，Ｌ１４とが並列接続されて構成されている。降圧トランス１３Ｄの２次コイルは、直列接続されたトランス素子１３１，１３２の２次コイルＬ２１，Ｌ２２と、直列接続されたトランス素子１３３，１３４の２次コイルＬ２３，Ｌ２４とが並列接続されて構成されている。

図１３および図１４は、実施形態３に係る降圧トランス１３Ｄの配線パターンを示す図である。図１３は、巻回軸をプリント基板１７Ｐの長辺方向に一致させて、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４それぞれを配置した構成の配線パターンを示す。図１４は、巻回軸をプリント基板１７Ｐの短辺方向と一致させて、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４それぞれを配置した構成の配線パターンを示す。

図１５は、１次コイルが並列接続、２次コイルが直列接続された降圧トランス１３Ｅの回路図である。

降圧トランス１３Ｅの１次コイルは、直列接続されたトランス素子１３１，１３２の１次コイルＬ１１，Ｌ１２と、直列接続されたトランス素子１３３，１３４の１次コイルＬ１３，Ｌ１４とが並列接続されて構成されている。降圧トランス１３Ｅの２次コイルは、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４の２次コイルＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４が直列接続されて構成されている。

図１６および図１７は、実施形態３に係る降圧トランス１３Ｅの配線パターンを示す図である。図１３は、巻回軸をプリント基板１７Ｐの長辺方向に一致させて、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４それぞれを配置した構成の配線パターンを示す。図１４は、巻回軸をプリント基板１７Ｐの短辺方向と一致させて、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４それぞれを配置した構成の配線パターンを示す。

図１０、図１１、図１３、図１４、図１６および図１７に示すように、降圧トランス１３Ｃの４つのトランス素子１３１，１３２，１３３，１３４をプリント基板１７Ｐの長辺方向に配列することで、高電圧部と低電圧部との距離を、実施形態１と比べて、さらに確保することができる。

また、図１０、図１３および図１６に示す構成の場合、高電圧部となる接続端子１６Ａと、低電圧部となる接続端子１６Ｂとの距離を確保して、高電圧部が低電圧部へ及ぼす影響を低減することができる。図１１、図１４および図１７に示す構成の場合、接続端子１６Ａ，１６Ｂをプリント基板１７Ｐの同じ側の端部に設けることで、回路モジュールの入力端子を纏めることができる。

なお、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４の実装方向は、上述したように、巻回軸方向がプリント基板１７Ｐの長辺方向または短辺方向の何れかに一致していなくてもよい。また、降圧トランスは、巻回軸方向がプリント基板１７Ｐの長辺方向に一致して配置されたトランス素子と、巻回軸方向が短辺方向に一致して配置されたトランス素子とが混在したものであってもよい。

以下、実施形態２の変形例について説明する。実施形態２では、降圧トランスの各トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４が一列（プリント基板１７Ｐの長辺方向）に配置されている構成について説明したが、降圧トランスが有する４つのトランス素子１３１，１３２，１３３，１３４が行列配置されていてもよい。

図１８、図１９、図２０および図２１は、４つのトランス素子１３１，１３２，１３３，１３４が２行２列に配置された構成における配線パターンを示す図である。図１８は、１次コイルおよび２次コイルが直列接続された降圧トランスの配線パターンを示す図である。図１９は、１次コイルが直列接続、２次コイルが並列接続された降圧トランスの配線パターンを示す図である。図２０は、１次コイルおよび２次コイルが並列接続された降圧トランスの配線パターンを示す図である。図２１は、１次コイルが並列接続、２次コイルが直列接続された降圧トランスの配線パターンを示す図である。

図１８〜図２１に示すように、接続端子１６Ａ，１６Ｂと、接続端子１６Ｃ，１６Ｄとの間には、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４が実装された領域が介在している。このため、プリント基板１７Ｐにおいて、高電圧部となる接続端子１６Ａ，１６Ｂと、低電圧部となる接続端子１６Ｃ，１６Ｄとの間の距離をより長くすることができる。

また、４つのトランス素子１３１，１３２，１３３，１３４を２行２列に配置した場合、トランス素子１３１，１３２，１３３，１３４の実装方向、または１次コイルの端子に対する２次コイルの端子の極性などは、適宜変更されている。例えば、図１８では、トランス素子１３１，１３２とトランス素子１３３，１３４とは、素子の方向が１８０度反対に実装されている。また、図２１では、トランス素子１３２，１３３は、１次コイルの端子に対する２次コイルの端子の極性が逆極性とされている。これにより、プリント基板１７Ｐの同一面に形成された降圧トランスの各配線パターンが交差しないようにでき、配線パターンの複雑化を低減できる。

なお、降圧トランスは、トランス素子を２行２列に配置するものに限られない。例えば、降圧トランスが６つのトランス素子を有している場合、トランス素子は２行３列または３行２列に配置してもよい。この場合、高電圧部となる接続端子と、低電圧部となる接続端子とは、行列配置されたトランス素子の実装領域において、最も距離が離れた位置に実装される。これにより、高電圧部と低電圧部との距離を確保でき、高電圧部が低電圧部に及ぼす影響を低減できる。また、上記では２行２列や２行３列、３行２列等のトランス素子について降圧トランスを例として述べているが、昇圧トランスにおいても同様に適用できる。

１０Ａ，１０Ｂ−回路モジュール（トランスモジュール）
１１−アクティブ電極（第１の電極）
１２−パッシブ電極（第２の電極）
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ−降圧トランス
１４−整流回路
１５−電圧安定化回路
１６Ａ−接続端子（第１入力部）
１６Ｂ−接続端子（第２入力部）
１６Ｃ−接続端子（第１出力部）
１６Ｄ−接続端子（第２出力部）
１７Ｐ−プリント基板
１７Ｈ−穴
２０Ａ，２０Ｂ−回路モジュール（トランスモジュール）
２１−アクティブ電極（第３の電極）
２２−パッシブ電極（第４の電極）
２３−検出回路
２４−インバータ回路
２５−昇圧トランス
２７Ａ−接続端子（第３出力部）
２７Ｂ−接続端子（第４出力部）
２７Ｃ−接続端子（第３入力部）
２７Ｄ−接続端子（第４入力部）
２８Ｐ−プリント基板
１０１−受電装置
２０１−送電装置
１３１，１３２，１３３，１３４−トランス素子
２５１，２５２−トランス素子
ＩＮ１，ＩＮ２−入力端子
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２−出力端子

Claims

複数のトランスそれぞれの１次巻線が直列接続または並列接続された１次巻線群と、前記複数のトランスそれぞれの２次巻線が直列接続または並列接続された２次巻線群とを備えた降圧型のトランスモジュールにおいて、
前記複数のトランスが一方向に配列実装された基板と、
前記基板に設けられ、前記１次巻線群の第１端および第２端が接続された第１入力部および第２入力部と、
前記基板に設けられ、前記２次巻線群の第１端および第２端が接続された第１出力部および第２出力部と、
を備え、
前記第１入力部と、前記第２入力部、前記第１出力部および前記第２出力部とは、間に前記複数のトランスが介在する位置であり、かつ、前記複数のトランスが一方向に配列実装された方向の両側にそれぞれ設けられている、
トランスモジュール。
前記基板に設けられ、前記第１出力部および前記第２出力部に接続された整流平滑回路と、
前記基板に設けられ、前記整流平滑回路により整流および平滑された出力電圧電流を負荷回路へ供給する負荷供給部と、
を備え、
前記整流平滑回路および前記負荷供給部は、
これら整流平滑回路および負荷供給部と、前記第１入力部との間に、前記複数のトランス、前記第１出力部および前記第２出力部が介在する位置に設けられている、
請求項１に記載のトランスモジュール。
複数のトランスそれぞれの１次巻線が直列接続または並列接続された１次巻線群と、前記複数のトランスそれぞれの２次巻線が直列接続または並列接続された２次巻線群とを備えた昇圧型のトランスモジュールにおいて、
前記複数のトランスが一方向に配列実装された基板と、
前記基板に設けられ、前記１次巻線群の第１端および第２端が接続された第３入力部および第４入力部と、
前記基板に設けられ、前記２次巻線群の第１端および第２端が接続された第３出力部および第４出力部と、
を備え、
前記第３入力部、前記第４入力部および前記第４出力部と、前記第３出力部とは、間に前記複数のトランスが介在する位置であり、かつ、前記複数のトランスが一方向に配列実装された方向の両側にそれぞれ設けられている、
トランスモジュール。
前記複数のトランスは、巻回軸方向を前記一方向に一致させて実装されている、
請求項１または３に記載のトランスモジュール。
前記複数のトランスは、巻回軸方向を前記一方向に直交させて実装されている、
請求項１または３に記載のトランスモジュール。
前記複数のトランスは、
１次巻線の端子に対する２次巻線の端子の極性が同極性のトランスと、
１次巻線の端子に対する２次巻線の端子の極性が逆極性のトランスと、
を含む、請求項１から５の何れかに記載のトランスモジュール。
複数のトランスそれぞれの１次巻線が直列接続または並列接続された１次巻線群と、前記複数のトランスそれぞれの２次巻線が直列接続または並列接続された２次巻線群と有した降圧型のトランスモジュールと、
前記１次巻線群の第１端に接続された第１の電極と、
前記１次巻線群の第２端に接続された第２の電極と、
前記２次巻線群の第１端および第２端に接続された整流平滑回路と、
前記整流平滑回路に接続された負荷と、
を備え、
前記第１の電極および前記第２の電極に誘起された電圧を前記トランスモジュールで降圧し、降圧した電圧を前記整流平滑回路で整流および平滑し、前記負荷へ供給する受電装置において、
前記トランスモジュールは、
前記複数のトランスが一方向に配列実装された基板と、
前記基板に設けられ、前記１次巻線群の第１端および第２端が接続された第１入力部および第２入力部と、
前記基板に設けられ、前記２次巻線群の第１端および第２端が接続された第１出力部および第２出力部と、
を有し、
前記第１入力部と、前記第２入力部、前記第１出力部および前記第２出力部とは、間に前記複数のトランスが介在する位置であり、かつ、前記複数のトランスが一方向に配列実装された方向の両側にそれぞれ設けられている、
受電装置。
複数のトランスそれぞれの１次巻線が直列接続または並列接続された１次巻線群と、前記複数のトランスそれぞれの２次巻線が直列接続または並列接続された２次巻線群と有した昇圧型のトランスモジュールと、
前記２次巻線群の第１端に接続された第３の電極と、
前記２次巻線群の第２端に接続された第４の電極と、
前記１次巻線群の第１端および第２端に接続されたインバータ回路と、
を備え、
前記インバータ回路で入力された直流電圧を交流電圧に変換し、前記トランスモジュールで昇圧した電圧を、前記第３の電極および前記第４の電極に印加する送電装置において、
前記トランスモジュールは、
前記複数のトランスが一方向に配列実装された基板と、
前記基板に設けられ、前記１次巻線群の第１端および第２端が接続された第３入力部および第４入力部と、
前記基板に設けられ、前記２次巻線群の第１端および第２端が接続された第３出力部および第４出力部と、
を有し、
前記第３入力部、前記第４入力部および前記第４出力部と、前記第３出力部とは、間に前記複数のトランスが介在する位置であり、かつ、前記複数のトランスが一方向に配列実装された方向の両側にそれぞれ設けられている、
送電装置。