JP6565464B2 - Coil structure, power transmitter, power receiver, and wireless power transmission system - Google Patents
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Description
この出願で言及する実施例は、コイル構造体、送電器、受電器および無線電力伝送システムに関する。 The embodiments referred to in this application relate to coil structures, power transmitters, power receivers, and wireless power transfer systems.
近年、電源供給や充電を行うために、無線で電力を伝送する無線電力伝送(ワイヤレス電力伝送:Wireless Power Transfer)技術が注目されている。例えば、携帯端末やノートパソコンを始めとした様々な電子機器や家電機器、或いは、自動車等の電力インフラ機器に対して、無線で電力伝送を行う無線電力伝送システムが研究・開発されている。 2. Description of the Related Art In recent years, wireless power transfer (Wireless Power Transfer) technology that transmits power wirelessly has attracted attention in order to supply power and charge. For example, wireless power transmission systems that wirelessly transmit power to various electronic devices such as mobile terminals and notebook computers, home appliances, and power infrastructure devices such as automobiles have been researched and developed.
従来、無線電力伝送技術としては、一般的に、電磁誘導を利用した技術や電波を利用した技術が知られているが、近年、送電器と受電器の距離をある程度離しつつ無線による電力伝送が可能な磁界共鳴(磁界共振)を用いたワイヤレス電力伝送が有望視されている。 Conventionally, as a wireless power transmission technique, a technique using electromagnetic induction or a technique using radio waves is generally known, but in recent years, wireless power transmission has been performed while separating the distance between the power transmitter and the power receiver to some extent. Wireless power transmission using possible magnetic field resonance (magnetic field resonance) is promising.
ところで、ワイヤレス電力伝送技術としては、様々な提案がなされている。 By the way, various proposals have been made for wireless power transmission technology.
前述したように、例えば、磁界共鳴を利用したワイヤレス電力伝送が注目されているが、送電器(送電共振コイル)から受電器(受電共振コイル)への給電を向上させるには、kQを増加させるのが好ましい。 As described above, for example, wireless power transmission using magnetic field resonance has attracted attention. To improve power feeding from a power transmitter (power transmission resonance coil) to a power receiver (power reception resonance coil), kQ is increased. Is preferred.
ここで、k(k値)は、電磁界の結合の程度を示し、その値が大きいほど、結合の程度が大きいことを示し、Q(Q値)は、電磁界の損失の程度を示し、その値が大きいほど、損失の程度が小さいことを示す。 Here, k (k value) indicates the degree of electromagnetic field coupling, the larger the value, the greater the degree of coupling, and Q (Q value), the degree of electromagnetic field loss, The larger the value, the smaller the degree of loss.
kQを増加させる方法としては、例えば、磁気コアの利用が考えられるが、多くの給電対象となる機器には、サイズや重量などに制限がある。例えば、送電コイル(送電共振コイル)と受電コイル(受電共振コイル)が対向する面直型(コイル対向型)においては、薄い板状のコアでは反磁界によって比透磁率αの効果が低減されてしまうため、大きな効果が得られない虞がある。 As a method for increasing kQ, for example, the use of a magnetic core is conceivable, but there are restrictions on the size and weight of many power supply target devices. For example, in the plane type (coil facing type) where the power transmission coil (power transmission resonance coil) and the power reception coil (power reception resonance coil) face each other, the effect of the relative permeability α is reduced by the demagnetizing field in the thin plate-shaped core. Therefore, there is a possibility that a great effect cannot be obtained.
また、コイル対向型において、kを増加するには、例えば、コイル面積を増加することが考えられるが、コイル面積の増加は、許容されるサイズによる制限を受け、また、放射損の増加を招くことにもなる。 Further, in order to increase k in the coil-facing type, for example, it is conceivable to increase the coil area. However, the increase in the coil area is limited by an allowable size, and causes an increase in radiation loss. It will also be a thing.
さらに、Qを増加するために、コイル抵抗Rを減少することも考えられるが、例えば、高価なコイル材料の使用によるコストの問題、或いは、コイルを太くする場合のサイズや重さの問題といった問題も生じる。 Further, it is conceivable to decrease the coil resistance R in order to increase the Q. However, for example, a problem of cost due to the use of an expensive coil material or a problem of size and weight when the coil is thickened. Also occurs.
一実施形態によれば、第1磁性体部と、前記第1磁性体部に対向する第2磁性体部と、前記第1磁性体部と前記第2磁性体部の間に設けられた第3磁性体部と、前記第3磁性体部に巻かれたコイルと、を有するコイル構造体が提供される。 According to one embodiment, a first magnetic body portion, a second magnetic body portion facing the first magnetic body portion, and a first magnetic body portion provided between the first magnetic body portion and the second magnetic body portion. A coil structure having a three magnetic body part and a coil wound around the third magnetic body part is provided.
前記コイル内の第3磁性体部の面積は、前記第1磁性体部および前記第2磁性体部の面積よりも小さくなっている。前記コイル内の第3磁性体部を透過する第1磁束と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部を透過する磁束のうちより大きい方の第2磁束の比が、前記コイル内の第3磁性体部の第1投影面積と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部のうちより大きい方の第2投影面積の比の4乗根よりも大きな値となっている。 The area of the third magnetic body portion in the coil is smaller than the areas of the first magnetic body portion and the second magnetic body portion. The ratio between the first magnetic flux that passes through the third magnetic body portion in the coil and the larger second magnetic flux among the magnetic fluxes that pass through the first magnetic body portion and the second magnetic body portion is within the coil. This is a value larger than the fourth root of the ratio of the first projected area of the third magnetic body portion to the larger second projected area of the first magnetic body portion and the second magnetic body portion. .
開示のコイル構造体、送電器、受電器および無線電力伝送システムは、kQを増加させることができるという効果を奏する。 The disclosed coil structure, power transmitter, power receiver, and wireless power transmission system have an effect that kQ can be increased.
まず、コイル構造体、送電器、受電器および無線電力伝送システムの実施例を詳述する前に、電力伝送システムの例を、図1および図2を参照して説明する。ここで、図1および図2では、受電電力(要望電力)が数ワット(W)〜数十Wのスマートフォンやノートパソコンを示して説明するが、後に詳述する本実施例は、これらに限定されず、さらに大電力を扱う家電製品や電気自動車等に対しても適用可能である。 First, before describing embodiments of a coil structure, a power transmitter, a power receiver, and a wireless power transmission system in detail, an example of a power transmission system will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIGS. 1 and 2 show and explain smartphones and notebook computers whose received power (required power) is several watts (W) to several tens of watts, but this embodiment described later in detail is limited to these. In addition, the present invention can be applied to household electric appliances, electric vehicles, and the like that handle higher power.
また、本実施例のコイル構造体は、例えば、磁界共鳴を用いた無線電力伝送システムにおける送電器の共振コイル、および、受電器の共振コイルのどちらか一方、或いは、両方の共振コイルに対して適用することができる。 In addition, the coil structure of the present embodiment is, for example, for either one of the resonance coil of the power transmitter and the resonance coil of the power receiver in the wireless power transmission system using magnetic field resonance, or both resonance coils. Can be applied.
図1は、電力伝送システムの例を模式的に示す図であり、図1(a)は、有線電力伝送(ワイヤー接続給電)システムの一例を示し、図1(b)は、無線電力伝送(ワイヤレス給電)システムの一例を示す。図1(a)および図1(b)において、参照符号2A1〜2C1は、それぞれ受電器を示す。 FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a power transmission system, FIG. 1 (a) shows an example of a wired power transmission (wire connection power supply) system, and FIG. 1 (b) shows a wireless power transmission ( An example of a wireless power supply system is shown. In FIG. 1A and FIG. 1B, reference numerals 2A1 to 2C1 denote power receivers, respectively.
ここで、受電器2A1は、例えば、受電電力が10Wのタブレットを示し、受電器2B1は、例えば、受電電力が50Wのノートパソコンを示し、受電器2C1は、例えば、受電電力が2.5Wのスマートフォンを示す。なお、受電電力は、例えば、それぞれの受電器2A1〜2C1における充電池(二次電池)を充電するための電力に相当する。 Here, the power receiver 2A1 represents, for example, a tablet with a received power of 10W, the power receiver 2B1 represents, for example, a notebook computer with a received power of 50W, and the power receiver 2C1 has, for example, a received power of 2.5W. Indicates a smartphone. The received power corresponds to, for example, power for charging a rechargeable battery (secondary battery) in each of the power receivers 2A1 to 2C1.
図1(a)に示されるように、通常、タブレット2A1やスマートフォン2C1の二次電池を充電する場合、例えば、パソコン(Personal Computer)のUSB(Universal Serial Bus)端子(または、専用電源等)3Aに対して電源ケーブル4A,4Cを介して接続する。また、ノートパソコン2B1の二次電池を充電する場合、例えば、専用の電源装置(AC-DC Converter)3Bに対して電源ケーブル4Bを介して接続する。
As shown in FIG. 1A, when charging the secondary battery of the tablet 2A1 or the smartphone 2C1, normally, for example, a personal computer USB (Universal Serial Bus) terminal (or a dedicated power source or the like) 3A Are connected via
すなわち、図1(a)に示されるように、携帯可能な受電器2A1〜2C1であっても、一般的に、電源ケーブル4A〜4Cを使用してUSB端子3Aや電源装置3Bからワイヤー接続により給電(有線電力伝送)を行っている。
That is, as shown in FIG. 1 (a), even if the portable power receivers 2A1 to 2C1 are generally connected by wire connection from the
ところで、近年、電磁誘導に代表される非接触給電技術の進歩により、例えば、シェーバーや電動歯ブラシ等でワイヤレス給電(無線電力伝送)が実用化されている。そこで、図1(b)に示されるように、例えば、送電器1A1から、タブレット2A1,ノートパソコン2B1およびスマートフォン2C1に対しても無線電力伝送することが考えられている。 By the way, in recent years, wireless power feeding (wireless power transmission) has been put into practical use, for example, with a shaver, an electric toothbrush, or the like, due to progress in non-contact power feeding technology represented by electromagnetic induction. Therefore, as shown in FIG. 1B, for example, it is considered to transmit wireless power from the power transmitter 1A1 to the tablet 2A1, the notebook computer 2B1, and the smartphone 2C1.
図2は、二次元および三次元の無線電力伝送システムの例を模式的に示す図である。ここで、図2(a)は、二次元無線電力伝送(二次元ワイヤレス給電)システムの一例を示し、例えば、上述したシェーバーや電動歯ブラシ等と同様に、電磁誘導により無線電力伝送を行う様子を示す。また、図2(b)は、三次元無線電力伝送(三次元ワイヤレス給電)システムの一例を模式的に示し、例えば、磁界共鳴を利用して無線電力伝送を行う様子を示す。 FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of a two-dimensional and three-dimensional wireless power transmission system. Here, FIG. 2 (a) shows an example of a two-dimensional wireless power transmission (two-dimensional wireless power feeding) system. For example, like the above-described shaver and electric toothbrush, the wireless power transmission is performed by electromagnetic induction. Show. FIG. 2B schematically shows an example of a three-dimensional wireless power transmission (three-dimensional wireless power feeding) system, for example, showing how wireless power transmission is performed using magnetic field resonance.
図2(a)に示されるように、電磁誘導を利用して無線電力伝送を行う場合には、非接触給電であっても送電距離が短いために、送電器1A2にほぼ接触している受電器だけが給電可能である。 As shown in FIG. 2 (a), when wireless power transmission is performed using electromagnetic induction, since the power transmission distance is short even with non-contact power feeding, the power receiver 1A2 is almost in contact with the power receiver. Only electric appliances can supply power.
すなわち、送電器(受電台)1A2上に置かれた受電器(ノートパソコン)2B2に対しては給電することができても、受電台1A2から離れたノートパソコン2B3に対しては給電することは困難である。このように、図2(a)に示す無線電力伝送システムは、受電台1A2上の自由な配置を可能とする二次元的なワイヤレス給電システムである。 In other words, even if power can be supplied to the power receiver (notebook computer) 2B2 placed on the power transmitter (power reception table) 1A2, power can be supplied to the notebook computer 2B3 that is remote from the power reception table 1A2. Have difficulty. As described above, the wireless power transmission system shown in FIG. 2A is a two-dimensional wireless power feeding system that allows free placement on the power receiving table 1A2.
図2(b)に示されるように、磁界共鳴を利用して無線電力伝送を行う場合には、送電器1A2から所定範囲内(図2(b)における破線の内側)に存在する複数の受電器に対して給電することが可能である。 As shown in FIG. 2 (b), when wireless power transmission is performed using magnetic field resonance, a plurality of receivers existing within a predetermined range from the power transmitter 1A2 (inside the broken line in FIG. 2 (b)). It is possible to supply power to the electric appliance.
すなわち、送電器1A3から所定範囲内のタブレット2A2,2A3、ノートパソコン2B2,2B3およびスマートフォン2C2に対して無線電力伝送することが可能である。なお、図2(b)では、1つの送電器1A3のみ描かれているが、複数の送電器により、様々な角度および位置の複数の受電器に対して、磁界共鳴または電界共鳴を利用して無線電力伝送を行うようになっている。 That is, wireless power can be transmitted from the power transmitter 1A3 to the tablets 2A2 and 2A3, the notebook computers 2B2 and 2B3, and the smartphone 2C2 within a predetermined range. In FIG. 2 (b), only one power transmitter 1A3 is depicted, but a plurality of power transmitters are used for a plurality of power receivers at various angles and positions using magnetic field resonance or electric field resonance. Wireless power transmission is performed.
このように、図2(b)に示す無線電力伝送システムは、例えば、磁界共鳴を利用することにより、電磁誘導を利用したものに比べて遠方の空間においても高い送電効率を得ることができる三次元的なワイヤレス給電システムである。 In this way, the wireless power transmission system shown in FIG. 2 (b) is, for example, a third order that can obtain higher power transmission efficiency in a distant space than that using electromagnetic induction by using magnetic field resonance. It is an original wireless power supply system.
以上において、本実施例の無線電力伝送システムは、例えば、複数の送電器(送電共振コイル)により、様々な角度および位置の複数の受電器(受電共振コイル)に対して、磁界共鳴を利用して無線電力伝送を行うシステムに限定されるものではない。すなわち、本実施例は、例えば、1つの受電器に対して1つの送電器を近接させ、磁界共鳴を利用して電力を無線送電するシステムに対しても適用することができる。 In the above, the wireless power transmission system of the present embodiment uses magnetic field resonance with respect to a plurality of power receivers (power receiving resonance coils) at various angles and positions by, for example, a plurality of power transmitters (power transmission resonance coils). Thus, the present invention is not limited to a system that performs wireless power transmission. That is, the present embodiment can be applied to, for example, a system in which one power transmitter is brought close to one power receiver and power is wirelessly transmitted using magnetic field resonance.
図3は、無線電力伝送システムにおける給電効率(送電効率:kQ)を説明するための図であり、縦軸は、効率(理想効率)を示し、横軸は、kQ(kとQの積:kQ値)を示す。ここで、k(k値)は、電磁界の結合の程度を示し、その値が大きいほど、結合の程度が大きいことを示す。また、Q(Q値)は、電磁界の損失の程度を示し、その値が大きいほど、損失の程度が小さいことを示す。なお、効率はkQで決まるが、効率=kQではななく、本明細書における効率kQ等の記載に関しては、効率がkQで決まるという意味で理解されたい。 FIG. 3 is a diagram for explaining the power feeding efficiency (power transmission efficiency: kQ) in the wireless power transmission system, where the vertical axis represents the efficiency (ideal efficiency), and the horizontal axis represents kQ (product of k and Q: kQ value). Here, k (k value) indicates the degree of electromagnetic field coupling, and the larger the value, the greater the degree of coupling. Q (Q value) indicates the degree of electromagnetic field loss, and the larger the value, the smaller the loss. The efficiency is determined by kQ, but not efficiency = kQ. Regarding the description of the efficiency kQ and the like in this specification, it should be understood that the efficiency is determined by kQ.
また、kQは、次の式(1)により表される。なお、ここで、Q1は、送電器のQ値を示し、Q2は、受電器のQ値を示す。
kQ=k×(Q1Q2)1/2 …… (1)
KQ is expressed by the following equation (1). Here, Q 1 indicates the Q value of the power transmitter, and Q 2 indicates the Q value of the power receiver.
kQ = k × (Q 1 Q 2 ) 1/2 …… (1)
また、kは、次の式(2)により表される。ここで、M12は、送電器と受電器の間の相互インダクタンスを示し、L1は、送電器の自己インダクタンス、そして、L2は、受電器の自己インダクタンスを示す。
k=M12/(L1L2)1/2 …… (2)
K is expressed by the following equation (2). Here, M 12 represents the mutual inductance between the power transmitter and the power receiver, L 1 represents the self-inductance of the power transmitter, and L 2 represents the self-inductance of the power receiver.
k = M 12 / (L 1 L 2 ) 1/2 (2)
さらに、Q1,Q2は、次の式(3)により表される。ここで、ωは、角振動数を示し、R1は、送電器の共振コイル抵抗(損失)、そして、R2は、受電器の共振コイル抵抗を示す。
Q1=ωL1/R1,Q2=ωL2/R2 …… (3)
Further, Q 1 and Q 2 are expressed by the following equation (3). Here, ω represents the angular frequency, R 1 represents the resonance coil resistance (loss) of the power transmitter, and R 2 represents the resonance coil resistance of the power receiver.
Q 1 = ωL 1 / R 1 , Q 2 = ωL 2 / R 2 (3)
図3に示されるように、例えば、送電:受電=1:1のワイヤレス給電において、効率とkQの間には、理論的な関係が確立されており、高い送電効率を実現するためには、kQを増加させるのが好ましいことが分かる。このkQを増加させる方法としては、例えば、磁気コアの利用が考えられるが、多くの給電対象となる機器には、サイズや重量などに制限がある。 As shown in FIG. 3, for example, in a wireless power transmission of power transmission: power reception = 1: 1, a theoretical relationship is established between efficiency and kQ, and in order to realize high power transmission efficiency, It can be seen that it is preferable to increase kQ. As a method for increasing the kQ, for example, the use of a magnetic core is conceivable, but there are restrictions on the size and weight of many power supply target devices.
例えば、送電コイル(送電共振コイル)と受電コイル(受電共振コイル)が対向する面直型(コイル対向型)においては、薄い板状のコアでは反磁界によって比透磁率αの効果が低減されてしまうため、大きな効果が得られない虞がある。 For example, in the plane type (coil facing type) where the power transmission coil (power transmission resonance coil) and the power reception coil (power reception resonance coil) face each other, the effect of the relative permeability α is reduced by the demagnetizing field in the thin plate-shaped core. Therefore, there is a possibility that a great effect cannot be obtained.
コイル対向型において、kを増加するには、例えば、コイル面積を増加することが考えられるが、コイル面積の増加は、許容されるサイズによる制限を受け、また、放射損の増加を招くことにもなる。 In order to increase k in the coil-facing type, for example, it is conceivable to increase the coil area. However, the increase in the coil area is limited by the allowable size and causes an increase in radiation loss. Also become.
また、Q(=ωL/R)を増加するには、例えば、角振動数(周波数)ωを増加することが考えられるが、周波数の増加は、標準規格や電源帯域による制限を受ける。さらに、自己インダクタンス(L)を増加することも考えられる。この場合、コイルの巻き数Nを増加すると、サイズによる制限や近接効果の問題があり、また、磁気コア(磁性体)を利用すると、サイズによる制限やコア損失による制限の問題が生じる。 In order to increase Q (= ωL / R), for example, it is conceivable to increase the angular frequency (frequency) ω, but the increase in frequency is limited by the standard or the power supply band. Further, it is conceivable to increase the self-inductance (L). In this case, when the number of turns N of the coil is increased, there are problems of limitation due to size and proximity effect, and when a magnetic core (magnetic material) is used, there are problems of limitation due to size and limitation due to core loss.
さらに、Qを増加するために、コイル抵抗Rを減少することも考えられるが、例えば、高価なコイル材料の使用によるコストの問題、或いは、コイルを太くする場合のサイズや重さの問題といった問題も生じる。 Further, it is conceivable to decrease the coil resistance R in order to increase the Q. However, for example, a problem of cost due to the use of an expensive coil material or a problem of size and weight when the coil is thickened. Also occurs.
このように、コイル設計において、kQを増加させる場合、主としてサイズ制限による限界があり、また、コイルの低抵抗化(例えば、純銅を超える材料開発)も実際にはかなり難しい。 As described above, when the kQ is increased in the coil design, there is a limit mainly due to the size limitation, and it is actually quite difficult to reduce the resistance of the coil (for example, material development exceeding pure copper).
以下、コイル構造体、送電器、受電器および無線電力伝送システムの実施例を、添付図面を参照して詳述する。図4は、本実施例に係るコイル構造体を模式的に示す図であり、図5は、図4に示すコイル構造体による鎖交磁束の収束を説明するための図である。図4において、参照符号51は第1磁性体部、52は第2磁性体部、53は第3磁性体部、そして、54はコイルを示す。
Hereinafter, embodiments of a coil structure, a power transmitter, a power receiver, and a wireless power transmission system will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the coil structure according to the present embodiment, and FIG. 5 is a diagram for explaining convergence of the interlinkage magnetic flux by the coil structure illustrated in FIG. 4. In FIG. 4,
ここで、図4(a)は、第3磁性体部53およびコイル54を透視して示すコイル構造体の斜視図であり、図4(b)は、コイル構造体の平面図であり、そして、図4(c)は、コイル構造体の側面図である。また、図5(a)は、コイル54に対する磁束(鎖交磁束)Φ0を模式的に示し、図5(b)は、コイル構造体に対する磁束Φ0を模式的に示す。
4A is a perspective view of the coil structure shown through the third
図4(a)〜図4(c)に示されるように、本実施例のコイル構造体は、第1磁性体部51、第1磁性体部51に対向する第2磁性体部52、第1磁性体部51と第2磁性体部52の間に設けられた第3磁性体部53、および、コイル54を有する。
As shown in FIG. 4A to FIG. 4C, the coil structure of this example includes a first
第1磁性体部51および第2磁性体部52は、例えば、それぞれシート形状の軟磁性体材料で形成され、第3磁性体部53は、ほぼ円柱形状の軟磁性体材料で形成されている。ここで、第1磁性体部51,第2磁性体部52および第3磁性体部53は、同じ軟磁性体材料で一体的に形成することができる。
The first
或いは、それぞれ独立に形成し、例えば、シート形状の第1磁性体部51および第2磁性体部52の間(例えば、ほぼ中央)に、円柱形状の第3磁性体部53を配置するようにしてもよい。この場合、例えば、第1および第2磁性体部52,53の材料(軟磁性体材料)と、第3磁性体部53の材料を異なるようにして形成することも可能である。
Alternatively, they are formed independently, and for example, the cylindrical third
なお、以下の記載では、簡略化のために、第1〜第3磁性体部51〜53は、同じ軟磁性体材料(同じ透磁率)で、全て平面形状が円形であるとし、また、第1および第2磁性体部51,52は同じ大きさ(面積:投影面積)とする。
In the following description, for the sake of simplification, it is assumed that the first to third
ここで、図3を参照して説明したように、効率(例えば、給電効率)kQは、kQ=k×(Q1Q2)1/2と表すことができ、k=M12/(L1L2)1/2,Q=(Q1Q2)1/2=ω(L1L2/R1R2)1/2となるため、kQは、次の式(4)により表される。
kQ=ωM12/(R1R2)1/2 …… (4)
Here, as described with reference to FIG. 3, the efficiency (for example, power supply efficiency) kQ can be expressed as kQ = k × (Q 1 Q 2 ) 1/2, and k = M 12 / (L 1 L 2 ) 1/2 , Q = (Q 1 Q 2 ) 1/2 = ω (L 1 L 2 / R 1 R 2 ) 1/2 , so kQ is expressed by the following equation (4). Is done.
kQ = ωM 12 / (R 1 R 2 ) 1/2 (4)
従って、効率kQを大きくするには、相互インダクタンスMを大きくし、コイル抵抗Rを小さくするのがよいことが分かる。 Therefore, it can be seen that in order to increase the efficiency kQ, it is better to increase the mutual inductance M and decrease the coil resistance R.
図5(a)および図5(b)に示されるように、第1磁性体部51および第2磁性体部52を透過(貫通,通過)する磁束が、コイル54内(コイル54内の第3磁性体部53)に絞り込まれるようになっている。すなわち、図5(a)および図5(b)に示されるように、鎖交磁束Φ0は、ある程度、コイル54内の第3磁性体部53(コア)に収束されることになる。
As shown in FIG. 5A and FIG. 5B, the magnetic flux passing through (passing through, passing through) the first
まず、相互インダクタンスMは、一次回路に単位電流I1を流したとき、二次回路に鎖交する磁束数N2Φ2で定義され、N2Φ2=MI1と表される。ここで、空芯で面積S0のコイル54における鎖交磁束をΦ0とし、第1および第2磁性体部52,53の上下面積(投影面積)をS0、そして、コイル54内の第3磁性体部53の中心面積をScとする。なお、コアの透磁率μcは、μc=αμ0と表され、第1および第2磁性体部51,52と第3磁性体部53の長さ比(外周比)βは、β=(Sc/S0)1/2と表される。
First, the mutual inductance M is defined by the number of magnetic fluxes N 2 Φ 2 linked to the secondary circuit when the unit current I 1 is passed through the primary circuit, and expressed as N 2 Φ 2 = MI 1 . Here, the flux linkage in the
磁束が第1および第2磁性体部51,52を上下(垂直方向)に通過するとして、上下方向の磁気抵抗(リラクタンス)を考える。一般的に、面積がSで、透磁率がμのリラクタンスRmは、Rm ∝ 1/(μS)で与えられる。
Assuming that the magnetic flux passes up and down (vertical direction) through the first and second
本実施例のコイル構造体は、中央部が第3磁性体部53と空気(比透磁率1)の並列接続であり、その上下に比透磁率αの第1および第2磁性体部51,52が直列に接続されているとする。この場合、コイル54内の第3磁性体部53を通過する磁束Φcは、Φ0のα/(α+β2−1)倍になると考えられる。
すなわち、Φcは、次の式(5)により表される。
Φc≒μcSc/[μ0(S0−Sc)+μcSc]×Φ0
≒α/[α+(β2−1)]×Φ0 …… (5)
In the coil structure of the present embodiment, the central portion is a parallel connection of the third
That is, Φc is expressed by the following equation (5).
Φc≈μcSc / [μ 0 (S 0 −Sc) + μc Sc] × Φ 0
≒ α / [α + (β 2 -1)] × Φ 0 (5)
従って、相互インダクタンスMc(=M12)は、次の式(6)により表される。
Mc≒α/(α+β2−1) …… (6)
一例として、α=100、β=10のとき、Mc=0.91M0となり、相互インダクタンスは元の約9割程度に保たれる、すなわち、約1割減程度で済むことが分かる。なお、上記は、簡便なモデルによる説明であり、定量的には、コア形状の効果などによって磁気抵抗モデルからのずれは起こり得るのはいうまでもない。
Therefore, the mutual inductance Mc (= M 12 ) is expressed by the following equation (6).
Mc≈α / (α + β 2 −1) (6)
As an example, when α = 100 and β = 10, Mc = 0.91M 0 , and it can be seen that the mutual inductance is maintained at about 90% of the original, that is, about 10% can be reduced. The above description is based on a simple model. Needless to say, deviation from the magnetoresistive model can occur quantitatively due to the effect of the core shape or the like.
図6は、本実施例のコイル構造体によるコイル抵抗の低減を説明するための図であり、第3磁性体部53に巻かれるコイル54の面積Sc(コイル径)と抵抗Rの関係を説明するためのものである。ここで、図6(a)は、コイル54の面積Sが大きい場合(S=S0)を示し、図6(b)は、コイル54の面積Sが小さい場合(S=S0/β2)を示す。
FIG. 6 is a diagram for explaining the reduction of the coil resistance by the coil structure of the present embodiment, and the relationship between the area Sc (coil diameter) of the
まず、コイル抵抗Rは、コイルの線長さに比例する。そこで、前述した空芯コイルの抵抗R0を使用すると、本実施例のコイル構造体におけるコイル54の抵抗Rcは、R0/βになると考えられる。例えば、β=10のときは、Rc=R0/10となる。つまり、コイル面積を1/100にすると、コイル抵抗は1/10に減少する。
First, the coil resistance R is proportional to the wire length of the coil. Therefore, when the above-described resistance R 0 of the air-core coil is used, the resistance R c of the
そこで、本実施例のコイル構造体を、例えば、図8および図9を参照して後述する送電器1(送電共振コイル11a)または受電器2(受電共振コイル21a)の一方に適用した場合を考える。
Therefore, for example, a case where the coil structure of the present embodiment is applied to one of the power transmitter 1 (power
このときの効率(送受電効率)kQをkcQcとすると、kcQcは、次の式(7)により表される。
kcQc=ωMc/(R1Rc)1/2
≒ωαM0/(α+β2−1)×(1/[(R1R0)/β]1/2
≒(αβ1/2)/(α+β2−1)×(ωM0)/(R1R0)1/2
≒(αβ1/2)/(α+β2−1)×k0Q0 …… (7)
If the efficiency (power transmission / reception efficiency) kQ at this time is kcQc, kcQc is expressed by the following equation (7).
kcQc = ωMc / (R 1 Rc) 1/2
≈ωαM 0 / (α + β 2 −1) × (1 / [(R 1 R 0 ) / β] 1/2
≈ (αβ 1/2 ) / (α + β 2 −1) × (ωM 0 ) / (R 1 R 0 ) 1/2
≒ (αβ 1/2 ) / (α + β 2 -1) x k 0 Q 0 (7)
従って、kcQcは、k0Q0のおよそ(αβ1/2)/(α+β2−1)倍になると考えることができる。一例として、α=100,β=10のとき、kcQc≒2.9k0Q0となる。つまり、kQを、もとの2.9倍に増大することが可能なのが分かる。これは、前述した式(4)において、βの増加による分子(M:M12)の減少よりも、分母(R:(R1R2)1/2)の減少の方が大きいためであるとして説明することができる。 Accordingly, kcQc can be considered to be approximately (αβ 1/2 ) / (α + β 2 −1) times k 0 Q 0 . As an example, when α = 100 and β = 10, kcQc≈2.9 k 0 Q 0 . That is, it can be seen that kQ can be increased to 2.9 times the original value. This is because, in the above-described formula (4), the denominator (R: (R 1 R 2 ) 1/2 ) decreases more than the numerator (M: M 12 ) decreases due to an increase in β. Can be described as
図7は、本実施例による効果を説明するための図であり、上述した式(7)のkcQc≒(αβ1/2)/(α+β2−1)×k0Q0において、(αβ1/2)/(α+β2−1)=X(α,β)とし、横軸に絞込み部の長さ比βを取り、縦軸に係数Xを取ったものである。そして、図7は、様々な比透磁率α=1〜10000およびXmaxに対するβ依存性を示している。 FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of the present embodiment. In the above equation (7), when kcQc≈ (αβ 1/2 ) / (α + β 2 −1) × k 0 Q 0 , (αβ 1 / 2 ) / (α + β 2 −1) = X (α, β), the horizontal axis represents the length ratio β of the narrowed portion, and the vertical axis represents the coefficient X. FIG. 7 shows various relative magnetic permeability α = 1 to 10000 and β dependency on Xmax.
すなわち、図7では、αの値1,100,200,400,600,800,1000,2000,5000,10000およびXmaxに対して、それぞれ特性曲線CL1,CL2,CL3,CL4,CL5,CL6,CL7,CL8,CL9,CL10およびCL11が描かれている。 In other words, in FIG. 7, the characteristic curves CL1, CL2, CL3, CL4, CL5, CL6, CL7 are respectively obtained for α values 1,100, 200, 400, 600, 800, 1000, 2000, 5000, 10000 and Xmax. , CL8, CL9, CL10 and CL11.
なお、これまでの説明は、コア損失が十分に小さく無視できる場合に基づいていたが、図7では、コア損失がある場合を考慮したもので、コア損失がある場合には、コイル抵抗が増えて見える。 The description so far has been based on the case where the core loss is sufficiently small and can be ignored. However, FIG. 7 considers the case where there is a core loss. If there is a core loss, the coil resistance increases. Looks.
ここで、コア損失によるコイル抵抗の増加分をR"とすると、図7に示されるように、コイル抵抗Rcは、Rc=R0/β"と表すことができ、その時のkcQcは、αβ"1/2/(α+β2−1)となる。これは、コア損失が無い場合の(β"/β)1/2倍である。 Here, assuming that the increase in the coil resistance due to the core loss is R ″, as shown in FIG. 7, the coil resistance Rc can be expressed as Rc = R 0 / β ″, and kcQc at that time is αβ ″. 1/2 / (α + β 2 −1), which is (β ″ / β) 1/2 times when there is no core loss.
一例として、α=100,β=10,β"=8のとき、kcQc=2.6k0Q0となる。つまり、αβ1/2/(α+β2−1)>(β"/β)1/2であれば、コア損失があっても十分に効率kQを増加させる効果があると言える。 As an example, when α = 100, β = 10, β ″ = 8, kcQc = 2.6 k 0 Q 0. That is, αβ 1/2 / (α + β 2 −1)> (β ″ / β) 1 If it is / 2 , it can be said that there is an effect of sufficiently increasing the efficiency kQ even if there is a core loss.
次に、本実施例が適用される無線電力伝送システムの例を、図8および図9を参照して説明する。なお、図8および図9では、1つの送電器1(ワイヤレス送電部11)および1つの受電器2(ワイヤレス受電部21)のみが描かれているが、本実施例は、複数の送電器1および複数の受電器2を含む無線電力伝送システムに対して適用できるのは前述した通りである。
Next, an example of a wireless power transmission system to which the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS. 8 and 9, only one power transmitter 1 (wireless power transmission unit 11) and one power receiver 2 (wireless power reception unit 21) are illustrated, but in this embodiment, a plurality of
図8は、無線電力伝送システムの一例を概略的に示すブロック図であり、参照符号1は一次側(送電器)を示し、2は二次側(受電器)を示す。図8に示されるように、送電器1は、ワイヤレス送電部11、高周波電源部12、送電制御部13および通信回路部(第1通信回路部)14を含む。また、受電器2は、ワイヤレス受電部21、受電回路部(整流部)22、受電制御部23および通信回路部(第2通信回路部)24を含む。
FIG. 8 is a block diagram schematically showing an example of a wireless power transmission system, in which
ワイヤレス送電部11は、電力供給コイル11bおよび送電共振コイル(送電コイル)11aを含み、また、ワイヤレス受電部21は、受電共振コイル(受電コイル)21aおよび電力取出コイル21bを含む。
The wireless
図8に示されるように、送電器1と受電器2は、例えば、送電共振コイル11aと受電共振コイル21aの間の磁界共鳴により、送電器1から受電器2に対してエネルギー(電力)の伝送を行う。
As illustrated in FIG. 8, the
送電器1と受電器2は、通信回路部14と通信回路部24により、通信(近距離通信)を行う。ここで、送電器1の送電共振コイル11aと受電器2の受電共振コイル21aによる電力の伝送距離(電力伝送範囲)は、送電器1の通信回路部14と受電器2の通信回路部24による通信距離(通信範囲)よりも短く設定される。
The
また、送電共振コイル11aおよび受電共振コイル21aによる電力伝送は、通信回路部14および24による通信とは独立した方式(Out-band通信)になっている。具体的に、送電共振コイル11aおよび21aによる電力伝送は、例えば、6.78MHzや85kHzの周波数帯域を使用し、通信回路部14および24による通信は、例えば、2.4GHzの周波数帯域を使用する。
Moreover, the power transmission by the power
この通信回路部14および24による通信としては、例えば、IEEE 802.11bに準拠するDSSS方式の無線LANやブルートゥース(Bluetooth(登録商標))を利用することができる。
As communication by the
なお、上述した無線電力伝送システムは、例えば、使用する周波数の波長の1/6程度の距離の近傍界(near field)において、送電器1の送電共振コイル11aと、受電器2の受電共振コイル21aによる磁界共鳴を利用して電力の伝送を行う。従って、電力伝送範囲(送電圏)は、電力伝送に使用する周波数に従って変化する。
In the wireless power transmission system described above, the power
高周波電源部12は、電力供給コイル11bに対して高周波の電力を供給し、電力供給コイル11bは、その電力供給コイル11bの至近に配設された送電共振コイル11aに対して電磁誘導を利用して電力を供給する。送電共振コイル11aは、受電共振コイル21aとの間に磁場共鳴を生じさせる送電周波数により、受電共振コイル21a(受電器2)に電力を伝送する。
The high-frequency
受電共振コイル21aは、その受電共振コイル21aの至近に配設された電力取出コイル21bに対して電磁誘導を利用して電力を供給する。電力取出コイル21bには受電回路部22が接続され、所定の電力が取り出される。なお、受電回路部22からの電力は、例えば、バッテリ部(負荷)25におけるバッテリの充電、或いは、受電器2の回路に対する電源出力等として利用される。
The power
ここで、送電器1の高周波電源部12は、送電制御部13により制御され、また、受電器2の受電回路部22は、受電制御部23により制御される。そして、送電制御部13および受電制御部23は、通信回路部14および24を介して接続され、送電器1から受電器2への電力伝送を好ましい状態で行うことができるように、様々な制御を行うようになっている。
Here, the high frequency
図9は、図8の無線電力伝送システムにおける伝送コイルの変形例を説明するための図であり、図9(a)および図9(b)は、3コイル構成の例を示し、図9(c)は、2コイル構成の例を示す。 FIG. 9 is a diagram for explaining a modification of the transmission coil in the wireless power transmission system of FIG. 8. FIGS. 9 (a) and 9 (b) show an example of a three-coil configuration. c) shows an example of a two-coil configuration.
すなわち、図8に示す無線電力伝送システムでは、ワイヤレス送電部11が電力供給コイル11bおよび送電共振コイル11aを含み、ワイヤレス受電部21が受電共振コイル21aおよび電力取出コイル21bを含んでいる。
That is, in the wireless power transmission system shown in FIG. 8, the wireless
これに対して、図9(a)の例では、ワイヤレス受電部21を1つのコイル(受電共振コイル:LC共振器)21aとし、図9(b)の例では、ワイヤレス送電部11を1つのコイル(送電共振コイル:LC共振器)11aとしている。
On the other hand, in the example of FIG. 9 (a), the wireless
さらに、図9(c)の例では、ワイヤレス受電部21を1つの受電共振コイル21aに設定すると共に、ワイヤレス送電部11を1つの送電共振コイル11aとしている。なお、図9(a)〜図9(c)は、単なる例であり、様々に変形することができるのはいうまでもない。
Further, in the example of FIG. 9C, the wireless
なお、本実施例のコイル構造体は、例えば、上述した図8および図9における送電共振コイル11aおよび受電共振コイル21aの少なくとも一方に適用することができる。すなわち、本実施例のコイル構造体は、送電共振コイル11aだけ、受電共振コイル21aだけ、或いは、送電共振コイル11aおよび受電共振コイル21aの両方に適用することができる。
The coil structure of the present embodiment can be applied to, for example, at least one of the power
図10は、本実施例のコイル構造体における条件の第1例を説明するための図であり、図10(a)は、平面図を示し、図10(b)は側面図を示す。まず、図10(a)に示されるように、コイル54内の第3磁性体部53の面積(第1投影面積)Scと、第1磁性体部51および第2磁性体部52のうちより大きい方の面積(第2投影面積)S0の比(Sc/S0)を求める。
FIG. 10 is a diagram for explaining a first example of conditions in the coil structure according to the present embodiment. FIG. 10 (a) shows a plan view and FIG. 10 (b) shows a side view. First, as shown in FIG. 10A, the area (first projected area) Sc of the third
次に、図10(b)に示されるように、コイル54内の第3磁性体部53を通過(透過)する磁束(第1磁束)Φcと、第1磁性体部51および第2磁性体部52を透過する磁束のうちより大きい方の磁束(第2磁束)Φ0の比(Φc/Φ0)を求める。
Next, as shown in FIG. 10B, the magnetic flux (first magnetic flux) Φc passing (transmitting) the third
そして、第1磁束Φcと第2磁束Φ0の比(Φc/Φ0)が、第1投影面積Scと第2投影面積S0の比(Sc/S0)の4乗根((Sc/S0)-1/4)よりも大きな値となる、Φc/Φ0>(Sc/S0)-1/4が成立するように規定する。なお、(Sc/S0)-1/4は、β1/2に相当する。 The ratio (Φc / Φ 0 ) of the first magnetic flux Φc and the second magnetic flux Φ 0 is the fourth root of the ratio (Sc / S 0 ) of the first projected area Sc and the second projected area S 0 ((Sc / It is specified that Φc / Φ 0 > (Sc / S 0 ) −1/4, which is a value larger than S 0 ) −1/4 ). Note that (Sc / S 0 ) −1/4 corresponds to β 1/2 .
このように、Φc/Φ0>(Sc/S0)-1/4が成立するように規定すれば、kQの値は、空芯の同じ面積のコイル(54)を使用した場合よりも大きなものとなる。さらに、前述した図7に示されるように、例えば、Φc/Φ0>(Sc/S0)-1/4×1.5、すなわち、1.5倍よりも大きくなるように規定すれば、より十分なkQが得られることになる。 Thus, if Φc / Φ 0 > (Sc / S 0 ) −1/4 is defined, the value of kQ is larger than when the coil (54) having the same area of the air core is used. It will be a thing. Furthermore, as shown in FIG. 7 described above, for example, Φc / Φ 0 > (Sc / S 0 ) −1/4 × 1.5, that is, if it is defined to be larger than 1.5 times, A more sufficient kQ can be obtained.
なお、図10では、第1磁性体部51および2磁性体部52の面積が異なる場合を考えたが、第1および第2磁性体部51,52が同じ形状(同じ投影面積)ならば、どちらか一方の面積をS0として適用するのはいうまでもない。これは、以下に説明する図11〜図13でも同様である。
In addition, in FIG. 10, although the case where the area of the 1st
図11は、本実施例のコイル構造体における条件の第2例を説明するための図であり、図11(a)は、平面図を示し、図11(b)は側面図を示す。まず、図11(a)に示されるように、コイル54の実効的な第1抵抗値Rcと、コイル54と同じ線材で第1磁性体部51および第2磁性体部52のうちより大きい方と等しくした空芯コイルの実質的な第2抵抗値R0の平方根(Rc/R0)-1/2を求める。
FIG. 11 is a diagram for explaining a second example of conditions in the coil structure according to the present embodiment, in which FIG. 11 (a) shows a plan view and FIG. 11 (b) shows a side view. First, as shown in FIG. 11A, the effective first resistance value Rc of the
すなわち、R0は、コイル54に使用した線材と同じ(材料,太さ等)の線材により第1磁性体部51および第2磁性体部52のうちより大きい外周長の空芯コイルにおける抵抗値に相当する。
That is, R 0 is a resistance value in an air-core coil having a larger outer peripheral length among the first
次に、図11(b)に示されるように(図10(b)を参照して説明したように)、コイル54内の第3磁性体部53を通過する第1磁束Φcと、第1磁性体部51および第2磁性体部52を透過する磁束のうちより大きい方の第2磁束Φ0の比(Φc/Φ0)を求める。
Next, as shown in FIG. 11 (b) (as described with reference to FIG. 10 (b)), the first magnetic flux Φc passing through the third
そして、第1磁束Φcと第2磁束Φ0の比(Φc/Φ0)が、第1抵抗値Rcと第2抵抗値R0の平方根(Rc/R0)-1/2よりも大きな値となる、Φc/Φ0>(Rc/R0)-1/2が成立するように規定する。なお、(Rc/R0)-1/2は、β1/2に相当する。 The ratio (Φc / Φ 0 ) between the first magnetic flux Φc and the second magnetic flux Φ 0 is larger than the square root (Rc / R 0 ) −1/2 of the first resistance value Rc and the second resistance value R 0. It is specified that Φc / Φ 0 > (Rc / R 0 ) −1/2 holds. Note that (Rc / R 0 ) −1/2 corresponds to β 1/2 .
このように、Φc/Φ0>(Rc/R0)-1/2が成立するように規定すれば、kQの値は、空芯の同じ面積のコイル(54)を使用した場合よりも大きなものとなる。さらに、例えば、Φc/Φ0>(Rc/R0)-1/2×1.5、すなわち、1.5倍よりも大きくなるように規定すれば、より十分なkQが得られることになる。 Thus, if it is defined that Φc / Φ 0 > (Rc / R 0 ) −1/2 holds, the value of kQ is larger than that when the coil (54) having the same area of the air core is used. It will be a thing. Further, for example, Φc / Φ 0 > (Rc / R 0 ) −1/2 × 1.5, that is, if it is specified to be larger than 1.5 times, a more sufficient kQ can be obtained. .
図12は、本実施例のコイル構造体における条件の第3例を説明するための図であり、図12(a)は、平面図を示し、図12(b)は側面図を示す。図12(a)に示される(図10(a)を参照して説明したのと同様)に、コイル54内の第3磁性体部53の第1投影面積Scと、第1磁性体部51および第2磁性体部52のうちより大きい方の第2投影面積S0の比(Sc/S0)を求める。
FIG. 12 is a diagram for explaining a third example of conditions in the coil structure according to the present embodiment. FIG. 12 (a) shows a plan view and FIG. 12 (b) shows a side view. As shown in FIG. 12A (as described with reference to FIG. 10A), the first projected area Sc of the third
そして、第1投影面積Scと第2投影面積S0の比(Sc/S0)の逆数(S0/Sc)の平方根(S0/Sc)-1/2が3以上となる((S0/Sc)-1/2≧3)ように規定する。ここで、(S0/Sc)-1/2は、βに相当する。 Then, the square root (S 0 / Sc) −1/2 of the reciprocal (S 0 / Sc) of the ratio (Sc / S 0 ) of the first projected area Sc to the second projected area S 0 is 3 or more ((S 0 / Sc) -1/2 ≧ 3) Here, (S 0 / Sc) −1/2 corresponds to β.
すなわち、前述した図7に示されるように、(S0/Sc)-1/2≧3であれば、kQを増大する効果は十分と考えられるが、5以上((S0/Sc)-1/2≧5)であれば、より一層好ましいものとなる。 That is, as shown in FIG. 7 described above, if (S 0 / Sc) −1/2 ≧ 3, the effect of increasing kQ is considered sufficient, but 5 or more ((S 0 / Sc) − 1/2 ≧ 5) is even more preferable.
図13は、本実施例のコイル構造体における条件の第4例を説明するための図であり、図13(a)は、平面図を示し、図13(b)は側面図を示す。図13(a)および図13(b)に示されるように、第3磁性体部53の第1外周(コイル54の線長さ)Lcと、第1磁性体部51および第2磁性体部52のうちより大きい方の第2外周L0の比(Lc/L0)を求める。
FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth example of conditions in the coil structure according to the present embodiment, in which FIG. 13 (a) shows a plan view and FIG. 13 (b) shows a side view. As shown in FIGS. 13A and 13B, the first outer periphery (the line length of the coil 54) Lc of the third
そして、第1外周Lcと第2外周L0の比(Lc/L0)が3以上となる(Lc/L0≧3)ように規定する。ここで、(Lc/L0)は、βに相当する。すなわち、上述した図12の場合と同様に、Lc/L0≧3であれば、kQを増大する効果は十分と考えられるが、5以上(Lc/L0≧5)であれば、より一層好ましいものとなる。 Then, the ratio (Lc / L 0 ) between the first outer periphery Lc and the second outer periphery L 0 is defined to be 3 or more (Lc / L 0 ≧ 3). Here, (Lc / L 0 ) corresponds to β. That is, as in the case of FIG. 12 described above, if Lc / L 0 ≧ 3, it is considered that the effect of increasing kQ is sufficient, but if it is 5 or more (Lc / L 0 ≧ 5), it is even more effective. This is preferable.
図10〜図13を参照して説明した本実施例のコイル構造体を規定する条件の第1例〜第4例は、例えば、コイル構造体を適用する装置の形状や大きさ、或いは、扱う電力や許容される容積や重量等の様々な要因により適切なものを利用することになる。 The first to fourth examples of the conditions for defining the coil structure according to the present embodiment described with reference to FIGS. 10 to 13 are, for example, the shape and size of the apparatus to which the coil structure is applied, or the handling. Depending on various factors such as electric power, allowable volume and weight, an appropriate one is used.
図14は、本実施例のコイル構造体における第3磁性体部の例を説明するための図であり、図14(a)は、コイル構造体の全体の断面図および平面図であり、図14(b)〜図14(d)は、第3磁性体部53およびコイル54を拡大して示す断面図である。
FIG. 14 is a view for explaining an example of the third magnetic body portion in the coil structure of the present embodiment, and FIG. 14 (a) is a sectional view and a plan view of the entire coil structure. 14 (b) to 14 (d) are cross-sectional views showing the third
図14(b)は、第3磁性体部53を円柱形状とし、第3磁性体部53の外側にコイル54を巻きつけた様子を示す。なお、コイル54は、第3磁性体部53の外側に密接するように複数回ヘリカル状に巻回してもよいが、コイル54同士が重なり合うようにスパイラル状に巻回してもよい。
FIG. 14B shows a state in which the third
ただし、コイルをヘリカル状に巻回する場合、第1および第2磁性体部51,52の磁界が絞り込まれるコイル54内の第3磁性体部53の面積Scは変化しないが、コイルをヘリカル状に巻回すると、実質的な面積Scが増大することになる。
However, when the coil is wound in a helical shape, the area Sc of the third
図14(c)および図14(d)は、第3磁性体部53の形状が第1および第2磁性体部51,52に接する両端よりもコイル54が巻かれる中央の径が小さくなるように、すなわち、第3磁性体部53の径が連続的に変化するように形成されている。
14 (c) and 14 (d), the shape of the third
すなわち、コイル54を第3磁性体部53の外側に複数回ヘリカル状に巻回するには、図14(a)の形状が好ましいが、コイル54を第3磁性体部53の外側に1回またはスパイラル状に巻回するには、図14(c)および図14(d)の方が好ましい。
That is, in order to helically wind the
これは、第1および第2磁性体部51,52の磁界をコイル54内の第3磁性体部53に絞り込むには、第1および第2磁性体部51,52と第3磁性体部53の径(軟磁性体材料)が連続的に変化している方が有利と考えられるからである。なお、図14に示す第3磁性体部の形状は、単なる例であり、様々に変形および変更することができるのはいうまでもない。
In order to narrow the magnetic field of the first and second
図15は、本実施例のコイル構造体における第1磁性体部および第2磁性体部の例を説明するための図であり、図15(e)は、上述してきた基本形状に相当し、図15(a)〜図15(d)は、変形例に相当する。なお、図15(e)は、後に、図16および図17を参照して説明するシミュレーションの計算条件に使用する個所も示している。 FIG. 15 is a diagram for explaining an example of the first magnetic body portion and the second magnetic body portion in the coil structure of the present embodiment, and FIG. 15 (e) corresponds to the basic shape described above, FIG. 15A to FIG. 15D correspond to modifications. FIG. 15 (e) also shows locations used for the simulation calculation conditions described later with reference to FIG. 16 and FIG.
まず、図15(a)に示す例は、第1および第2磁性体部51,52を、コイル構造体を適用する装置(例えば、スマートフォン等)の形状に対応させて、非対称形状としたものであり、図15(c)に示す例は、ほぼ矩形形状としたものである。
First, in the example shown in FIG. 15 (a), the first and second
すなわち、第1および第2磁性体部51,52は、例えば、ほぼ円形形状,楕円形状,矩形形状,多角形状または非対称形状とすることができる。ここで、例えば、矩形形状や多角形状とした場合において、角部を丸める等の様々な変更も可能である。
That is, the 1st and 2nd
また、図15(b)に示す例は、第1および第2磁性体部51,52に切欠き50Aを形成したものであり、図15(d)に示す例は、第1および第2磁性体部51,52にスリット50Bを形成したものである。なお、スリット50Bは、へこみ(凹部)としてもよい。
In the example shown in FIG. 15B, the first and second
このように、第1および第2磁性体部51,52は、必ずしも全て軟磁性体材料で形成(充填)されていなくても、前述した本実施例のコイル構造体の効果は発揮される。すなわち、本実施例のコイル構造体を、例えば、スマートフォンの受電共振コイル(21a)に適用する場合、図15(b)や図15(d)の形状とすることにより、第1および第2磁性体部51,52による重量を低減することが可能になる。
As described above, even if the first and second
以上において、第1磁性体部51および第2磁性体部52は、両方とも同じ形状でなくてもよいのはもちろんである。また、図15に示す第1および第2磁性体部の形状は、単なる例であり、様々に変形および変更することができるのはいうまでもない。
In the above, it goes without saying that the first
図16および図17は、本実施例のコイル構造体によるシミュレーションの例を示す図であり、図16(a)は計算条件を示し、図16(b)はシミュレーション結果を示し、そして、図17はシミュレーションにおける様々な数値およびkQの規格化を示す。 FIG. 16 and FIG. 17 are diagrams showing an example of simulation by the coil structure of this example, FIG. 16 (a) shows calculation conditions, FIG. 16 (b) shows simulation results, and FIG. Indicates various numerical values and kQ normalization in the simulation.
まず、図15(e)に示されるように、第1および第2磁性体部51,52の厚さをX,第3磁性体部53の厚さ(高さ)をY,第1および第2磁性体部51,52の直径をD0,そして、コイル54内の第3磁性体部53の直径をDcとする。
First, as shown in FIG. 15 (e), the thickness of the first and second
図16(a)に示されるように、シミュレーションの計算条件としては、周波数fを100kHz,軟磁性体の比透磁率μrを1000,Xを5mm,Yを10mm,そして,D0を100mmとして行った。 As shown in FIG. 16A, the calculation conditions for the simulation are as follows: the frequency f is 100 kHz, the relative magnetic permeability μr of the soft magnetic material is 1000, X is 5 mm, Y is 10 mm, and D 0 is 100 mm. It was.
また、コイル54の線幅を1mm,コイル54の線厚(1回巻く毎)を0.1mmtとし、さらに、送電コイルの直径を500mm,距離を100mmとした。なお、コイル54の内径として、コイル54内の第3磁性体部53の直径Dcに対して、コイル線幅の2倍(Dc+2)を設定した。
The line width of the
図16(b)は、図17に示されるように、β(=D0/Dc)が1,2,5,10,25と変化したとき、kQの変化を規格化したシミュレーション結果を示す。さらに、図16(b)は、本実施例を適用しない空芯コイル(μr=1)の場合も示している。 FIG. 16B shows a simulation result in which the change in kQ is normalized when β (= D 0 / Dc) is changed to 1, 2, 5, 10, 25 as shown in FIG. Further, FIG. 16B also shows the case of an air-core coil (μr = 1) to which this embodiment is not applied.
なお、図17において、R1は送電器の共振コイル抵抗(損失),R2は受電器の共振コイル抵抗,L1は送電器の自己インダクタンス,L2は受電器の自己インダクタンス,そして,M12は送電器と受電器の間の相互インダクタンスを示す。また、Q1は送電器のQ値(電磁界の損失の程度),Q2は受電器のQ値,kは電磁界の結合の程度,そして,kQと図3から効率(受電効率)が得られる。 In FIG. 17, R 1 is the resonance coil resistance (loss) of the power transmitter, R 2 is the resonance coil resistance of the power receiver, L 1 is the self-inductance of the power transmitter, L 2 is the self-inductance of the power receiver, and M 12 indicates the mutual inductance between the transmitter and the receiver. Q 1 is the Q value of the transmitter (the degree of electromagnetic field loss), Q 2 is the Q value of the receiver, k is the degree of electromagnetic field coupling, and kQ and the efficiency (power receiving efficiency) from FIG. can get.
このように、図16および図17に示すシミュレーションは、第1および第2磁性体部51,52の直径D0を100mmで固定し、コイル54内の第3磁性体部53の直径Dcを変化させてkQの計算を行った。
As described above, in the simulation shown in FIGS. 16 and 17, the diameter D 0 of the first and second
これにより、図16(b)に示されるように、空芯コイル(絞り込みの無い場合)と比較すると、本実施例のコイル構造体(本実施例のコイル構造体を受電共振コイルに適用した受電器)によれば、より大きなkQが得られることが分かる。 As a result, as shown in FIG. 16 (b), compared with an air-core coil (when there is no narrowing), the coil structure of this example (the coil structure of this example is applied to a power receiving resonance coil). It can be seen that a larger kQ can be obtained according to the electric appliance).
すなわち、本実施例を適用することにより、例えば、コアの厚さや外径を増大することなく、高効率化が可能性であると言うことができる。なお、上述したシミュレーションは、本実施例のコイル構造体を受電共振コイル(受電器)に適用した場合であるが、送電共振コイル(送電器)に適用した場合も同様の効果が得られるのはいうまでもない。 That is, by applying the present embodiment, it can be said that, for example, high efficiency can be achieved without increasing the thickness and outer diameter of the core. The above-described simulation is a case where the coil structure of the present embodiment is applied to a power receiving resonance coil (power receiver), but the same effect can be obtained when it is applied to a power transmission resonance coil (power transmitter). Needless to say.
すなわち、本実施例は、例えば、磁界共鳴を用いた無線電力伝送システムにおける送電器の共振コイルと受電器の共振コイルのどちらか一方、或いは、両方の共振コイルに対して適用することができる。 That is, the present embodiment can be applied to, for example, one of the resonance coil of the power transmitter and the resonance coil of the power receiver in the wireless power transmission system using magnetic field resonance, or both of the resonance coils.
以上の記載において、本実施例は、例えば、受電電力が数W〜数十Wのスマートフォンやノートパソコンだけでなく、さらに、大きな電力を扱う家電製品、或いは、自動車等の電力インフラ機器に対して、幅広く適用することが可能である。 In the above description, the present embodiment is not limited to smartphones and laptop computers with received power of several watts to several tens of watts, but also for home appliances that handle large amounts of power, or power infrastructure equipment such as automobiles. Can be widely applied.
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。 Although the embodiment has been described above, all examples and conditions described herein are described for the purpose of helping understanding of the concept of the invention applied to the invention and the technology. It is not intended to limit the scope of the invention. Nor does such a description of the specification indicate an advantage or disadvantage of the invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに、以下の付記を開示する。
(付記1)
第1磁性体部と、
前記第1磁性体部に対向する第2磁性体部と、
前記第1磁性体部と前記第2磁性体部の間に設けられた第3磁性体部と、
前記第3磁性体部に巻かれたコイルと、を有し、
前記コイル内の第3磁性体部の面積は、前記第1磁性体部および前記第2磁性体部の面積よりも小さい、
ことを特徴とするコイル構造体。
Regarding the embodiment including the above examples, the following supplementary notes are further disclosed.
(Appendix 1)
A first magnetic body part;
A second magnetic body portion facing the first magnetic body portion;
A third magnetic body portion provided between the first magnetic body portion and the second magnetic body portion;
A coil wound around the third magnetic part,
The area of the third magnetic body part in the coil is smaller than the areas of the first magnetic body part and the second magnetic body part,
The coil structure characterized by the above-mentioned.
(付記2)
前記第1磁性体部および前記第2磁性体部は、それぞれシート形状の軟磁性体材料で形成され、前記第3磁性体部は、ほぼ円柱形状の軟磁性体材料で形成され、
前記第1磁性体部および前記第2磁性体部を透過する磁束が、前記コイル内の第3磁性体部に絞り込まれるようになっている、
ことを特徴とする付記1に記載のコイル構造体。
(Appendix 2)
The first magnetic body portion and the second magnetic body portion are each formed of a sheet-shaped soft magnetic material, and the third magnetic body portion is formed of a substantially cylindrical soft magnetic material,
Magnetic flux that passes through the first magnetic body part and the second magnetic body part is narrowed down to the third magnetic body part in the coil.
The coil structure according to
(付記3)
前記第3磁性体部は、前記第1磁性体部および前記第2磁性体部に接する両端よりも,前記コイルが巻かれる中央の径が小さくなる形状とされている、
ことを特徴とする付記1または付記2に記載のコイル構造体。
(Appendix 3)
The third magnetic body portion has a shape in which a central diameter around which the coil is wound is smaller than both ends in contact with the first magnetic body portion and the second magnetic body portion.
The coil structure according to
(付記4)
前記第1磁性体部,前記第2磁性体部および前記第3磁性体部は、一体的に形成されている、
ことを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1項に記載のコイル構造体。
(Appendix 4)
The first magnetic body part, the second magnetic body part, and the third magnetic body part are integrally formed.
The coil structure according to any one of
(付記5)
前記コイル内の第3磁性体部を透過する第1磁束と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部を透過する磁束のうちより大きい方の第2磁束の比が、前記コイル内の第3磁性体部の第1投影面積と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部のうちより大きい方の第2投影面積の比の4乗根よりも大きな値となる、
ことを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1項に記載のコイル構造体。
(Appendix 5)
The ratio between the first magnetic flux that passes through the third magnetic body portion in the coil and the larger second magnetic flux among the magnetic fluxes that pass through the first magnetic body portion and the second magnetic body portion is within the coil. A value larger than the fourth root of the ratio of the first projected area of the third magnetic body portion and the larger second projected area of the first magnetic body portion and the second magnetic body portion,
The coil structure according to any one of
(付記6)
前記コイル内の第3磁性体部を透過する第1磁束と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部を透過する磁束のうちより大きい方の第2磁束の比が、前記コイルの実効的な第1抵抗値と,前記コイルと同じ線材で前記第1磁性体部および前記第2磁性体部のうちより大きい方と等しくした空芯コイルの第2抵抗値の平方根よりも大きな値となる、
ことを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1項に記載のコイル構造体。
(Appendix 6)
The ratio of the first magnetic flux that passes through the third magnetic body portion in the coil to the larger second magnetic flux of the magnetic flux that passes through the first magnetic body portion and the second magnetic body portion is An effective first resistance value and a value larger than the square root of the second resistance value of the air-core coil made equal to the larger one of the first magnetic part and the second magnetic part with the same wire as the coil Become
The coil structure according to any one of
(付記7)
前記コイル内の第3磁性体部の第1投影面積と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部のうちより大きい方の第2投影面積の比の逆数の平方根が3以上となる、
ことを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1項に記載のコイル構造体。
(Appendix 7)
The square root of the reciprocal of the ratio of the first projected area of the third magnetic body portion in the coil to the larger second projected area of the first magnetic body portion and the second magnetic body portion is 3 or more. ,
The coil structure according to any one of
(付記8)
前記第3磁性体部の第1外周と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部のうちより大きい方の第2外周の比が3以上となる、
ことを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1項に記載のコイル構造体。
(Appendix 8)
The ratio of the first outer periphery of the third magnetic body portion to the larger second outer periphery of the first magnetic body portion and the second magnetic body portion is 3 or more.
The coil structure according to any one of
(付記9)
前記第1磁性体部および前記第3磁性体部は、ほぼ円形形状,楕円形状,矩形形状,多角形状または非対称形状とされている、
ことを特徴とする付記1乃至付記8のいずれか1項に記載のコイル構造体。
(Appendix 9)
The first magnetic body part and the third magnetic body part are substantially circular, elliptical, rectangular, polygonal or asymmetrical,
The coil structure according to any one of
(付記10)
前記第1磁性体部および前記第2磁性体部は、少なくとも1つのスリット,へこみまたは切欠きを有する、
ことを特徴とする付記9に記載のコイル構造体。
(Appendix 10)
The first magnetic body part and the second magnetic body part have at least one slit, dent or notch,
The coil structure according to
(付記11)
受電器に対する電力を、磁界共鳴を利用して無線により送電する送電共振コイルを含む送電器であって、
前記送電共振コイルは、付記1乃至付記10のいずれか1項に記載のコイル構造体である、
ことを特徴とする送電器。
(Appendix 11)
A power transmitter including a power transmission resonance coil that wirelessly transmits power to a power receiver using magnetic field resonance,
The power transmission resonance coil is the coil structure according to any one of
A power transmitter characterized by that.
(付記12)
さらに、
前記送電共振コイルに対する電力を、電磁誘導を利用して供給する電力供給コイルと、
前記電力供給コイルに対して、高周波の電力を供給する高周波電源部と、を有する、
ことを特徴とする付記11に記載の送電器。
(Appendix 12)
further,
A power supply coil for supplying power to the power transmission resonance coil using electromagnetic induction;
A high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the power supply coil,
The power transmitter according to
(付記13)
さらに、
前記受電器との間で通信を行う通信回路部と、
前記通信回路部の出力に基づいて、前記高周波電源部を制御する送電制御部と、を有する、
ことを特徴とする付記12に記載の送電器。
(Appendix 13)
further,
A communication circuit unit for communicating with the power receiver;
A power transmission control unit that controls the high-frequency power supply unit based on the output of the communication circuit unit,
The power transmitter according to
(付記14)
送電器からの電力を、磁界共鳴を利用して無線により受電する受電共振コイルを含む受電器であって、
前記受電共振コイルは、付記1乃至付記10のいずれか1項に記載のコイル構造体である、
ことを特徴とする受電器。
(Appendix 14)
A power receiver including a power receiving resonance coil that receives power from a power transmitter wirelessly using magnetic field resonance,
The power receiving resonance coil is the coil structure according to any one of
A power receiver characterized by that.
(付記15)
さらに、
前記受電共振コイルからの電力を、電磁誘導を利用して受け取る電力取出コイルと、
前記電力取出コイルから取り出された電力を受け取る内部回路と、を有する、
ことを特徴とする付記14に記載の受電器。
(Appendix 15)
further,
A power extraction coil for receiving power from the power receiving resonance coil using electromagnetic induction;
An internal circuit for receiving power extracted from the power extraction coil,
15. The power receiver according to
(付記16)
さらに、
前記送電器との間で通信を行う通信回路部と、
前記電力取出コイルの出力および前記通信回路部の出力に基づいて、前記受電共振コイルを制御する受電制御部と、を有する、
ことを特徴とする付記15に記載の受電器。
(Appendix 16)
further,
A communication circuit unit for communicating with the power transmitter;
A power reception control unit that controls the power reception resonance coil based on the output of the power extraction coil and the output of the communication circuit unit,
The power receiver as set forth in
(付記17)
少なくとも1つの送電器、および、少なくとも1つの受電器を含む無線電力伝送システムであって、
前記送電器の少なくとも1つは、付記11乃至付記13のいずれか1項に記載の送電器であるか、或いは、
前記受電器の少なくとも1つは、付記14乃至付記16のいずれか1項に記載の受電器である、
ことを特徴とする無線電力伝送システム。
(Appendix 17)
A wireless power transfer system including at least one power transmitter and at least one power receiver,
At least one of the power transmitters is the power transmitter according to any one of
At least one of the power receivers is the power receiver according to any one of
A wireless power transmission system.
1 送電器(一次側:送電側)
1A1〜1A3 送電器
2 受電器(二次側:受電側)
2A1〜2A3,2B1〜2B3,2C1,2C2 受電器
11 ワイヤレス送電部
11a 送電共振コイル(LC共振器)
11b 電力供給コイル
12 高周波電源部
13 送電制御部
14 通信回路部(第1通信回路部)
21 ワイヤレス受電部
21a 受電共振コイル(LC共振器)
21b 電力取出コイル
22 受電回路部(整流部)
23 受電制御部
24 通信回路部(第2通信回路部)
25 バッテリ部(機器本体,負荷)
51 第1磁性体部
52 第2磁性体部
53 第3磁性体部
54 コイル
1 Power transmitter (primary side: power transmission side)
1A1 to
2A1-2A3, 2B1-2B3, 2C1,
11b
21 Wireless
21b
23 Power
25 Battery (device body, load)
51 First
Claims (11)
前記第1磁性体部に対向する第2磁性体部と、
前記第1磁性体部と前記第2磁性体部の間に設けられた第3磁性体部と、
前記第3磁性体部に巻かれたコイルと、を有し、
前記コイル内の第3磁性体部の面積は、前記第1磁性体部および前記第2磁性体部の面積よりも小さく、
前記コイル内の第3磁性体部を透過する第1磁束と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部を透過する磁束のうちより大きい方の第2磁束の比が、前記コイル内の第3磁性体部の第1投影面積と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部のうちより大きい方の第2投影面積の比の4乗根よりも大きな値となる、
ことを特徴とするコイル構造体。 A first magnetic body part;
A second magnetic body portion facing the first magnetic body portion;
A third magnetic body portion provided between the first magnetic body portion and the second magnetic body portion;
A coil wound around the third magnetic part,
The area of the third magnetic body in the coil, rather smaller than the area of the first magnetic body and the second magnetic body,
The ratio between the first magnetic flux that passes through the third magnetic body portion in the coil and the larger second magnetic flux among the magnetic fluxes that pass through the first magnetic body portion and the second magnetic body portion is within the coil. A value larger than the fourth root of the ratio of the first projected area of the third magnetic body portion and the larger second projected area of the first magnetic body portion and the second magnetic body portion ,
The coil structure characterized by the above-mentioned.
前記第1磁性体部に対向する第2磁性体部と、
前記第1磁性体部と前記第2磁性体部の間に設けられた第3磁性体部と、
前記第3磁性体部に巻かれたコイルと、を有し、
前記コイル内の第3磁性体部の面積は、前記第1磁性体部および前記第2磁性体部の面積よりも小さく、
前記コイル内の第3磁性体部を透過する第1磁束と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部を透過する磁束のうちより大きい方の第2磁束の比が、前記コイルの実効的な第1抵抗値と,前記コイルと同じ線材で前記第1磁性体部および前記第2磁性体部のうちより大きい方と等しくした空芯コイルの第2抵抗値の平方根よりも大きな値となる、
ことを特徴とするコイル構造体。 A first magnetic body part;
A second magnetic body portion facing the first magnetic body portion;
A third magnetic body portion provided between the first magnetic body portion and the second magnetic body portion;
A coil wound around the third magnetic part,
The area of the third magnetic body in the coil, rather smaller than the area of the first magnetic body and the second magnetic body,
The ratio of the first magnetic flux that passes through the third magnetic body portion in the coil to the larger second magnetic flux of the magnetic flux that passes through the first magnetic body portion and the second magnetic body portion is An effective first resistance value and a value larger than the square root of the second resistance value of the air-core coil made equal to the larger one of the first magnetic part and the second magnetic part with the same wire as the coil Become
The coil structure characterized by the above-mentioned.
前記第1磁性体部に対向する第2磁性体部と、
前記第1磁性体部と前記第2磁性体部の間に設けられた第3磁性体部と、
前記第3磁性体部に巻かれたコイルと、を有し、
前記コイル内の第3磁性体部の面積は、前記第1磁性体部および前記第2磁性体部の面積よりも小さく、
前記コイル内の第3磁性体部の第1投影面積と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部のうちより大きい方の第2投影面積の比の逆数の平方根が3以上となる、
ことを特徴とするコイル構造体。 A first magnetic body part;
A second magnetic body portion facing the first magnetic body portion;
A third magnetic body portion provided between the first magnetic body portion and the second magnetic body portion;
A coil wound around the third magnetic part,
The area of the third magnetic body in the coil, rather smaller than the area of the first magnetic body and the second magnetic body,
The square root of the reciprocal of the ratio of the first projected area of the third magnetic body portion in the coil to the larger second projected area of the first magnetic body portion and the second magnetic body portion is 3 or more. ,
The coil structure characterized by the above-mentioned.
前記第1磁性体部に対向する第2磁性体部と、
前記第1磁性体部と前記第2磁性体部の間に設けられた第3磁性体部と、
前記第3磁性体部に巻かれたコイルと、を有し、
前記コイル内の第3磁性体部の面積は、前記第1磁性体部および前記第2磁性体部の面積よりも小さく、
前記第3磁性体部の第1外周と,前記第1磁性体部および前記第2磁性体部のうちより大きい方の第2外周の比が3以上となる、
ことを特徴とするコイル構造体。 A first magnetic body part;
A second magnetic body portion facing the first magnetic body portion;
A third magnetic body portion provided between the first magnetic body portion and the second magnetic body portion;
A coil wound around the third magnetic part,
The area of the third magnetic body in the coil, rather smaller than the area of the first magnetic body and the second magnetic body,
The ratio of the first outer periphery of the third magnetic body portion to the larger second outer periphery of the first magnetic body portion and the second magnetic body portion is 3 or more .
The coil structure characterized by the above-mentioned.
前記第1磁性体部および前記第2磁性体部を透過する磁束が、前記コイル内の第3磁性体部に絞り込まれるようになっている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のコイル構造体。 The first magnetic body portion and the second magnetic body portion are each formed of a sheet-shaped soft magnetic material, and the third magnetic body portion is formed of a substantially cylindrical soft magnetic material,
Magnetic flux that passes through the first magnetic body part and the second magnetic body part is narrowed down to the third magnetic body part in the coil.
The coil structure according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のコイル構造体。 The third magnetic body portion has a shape in which a central diameter around which the coil is wound is smaller than both ends in contact with the first magnetic body portion and the second magnetic body portion.
The coil structure according to any one of claims 1 to 5, wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のコイル構造体。 The first magnetic body part and the third magnetic body part are substantially circular, elliptical, rectangular, polygonal or asymmetrical,
The coil structure according to any one of claims 1 to 6 , wherein:
ことを特徴とする請求項7に記載のコイル構造体。 The first magnetic body part and the second magnetic body part have at least one slit, dent or notch,
The coil structure according to claim 7 .
前記送電共振コイルは、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のコイル構造体である、
ことを特徴とする送電器。 A power transmitter including a power transmission resonance coil that wirelessly transmits power to a power receiver using magnetic field resonance,
The power transmission resonance coil is the coil structure according to any one of claims 1 to 8 .
A power transmitter characterized by that.
前記受電共振コイルは、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のコイル構造体である、
ことを特徴とする受電器。 A power receiver including a power receiving resonance coil that receives power from a power transmitter wirelessly using magnetic field resonance,
The power receiving resonance coil is the coil structure according to any one of claims 1 to 8 .
A power receiver characterized by that.
前記送電器の少なくとも1つは、請求項9に記載の送電器であるか、或いは、
前記受電器の少なくとも1つは、請求項10に記載の受電器である、
ことを特徴とする無線電力伝送システム。 A wireless power transfer system including at least one power transmitter and at least one power receiver,
At least one of the power transmitters is the power transmitter of claim 9 , or
At least one of the power receivers is a power receiver according to claim 10 .
A wireless power transmission system.
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