JP6834698B2 - 磁気結合装置およびこれを用いたワイヤレス電力伝送システム - Google Patents
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Description
10 送電側コイルユニット
11 送電コイル
12 受信コイル
13 磁性コア(第1の磁性体)
13a 磁性コアの貫通孔
14 導線
15 磁性コア(第2の磁性体)
16 導線
17 電磁気遮蔽部材
20 受電側コイルユニット
21 受電コイル
22 送信コイル
23 磁性コア(第1の磁性体)
23a 磁性コアの貫通孔
24 導線
25 磁性コア(第2の磁性体)
26 導線
27 電磁気遮蔽部材
30 回転シャフト
30a フランジ部
31 回転ボビン
31a 回転ボビンの上面部
31b 回転ボビンの外側側面部
31c 回転ボビンの内側側面部
32 固定ボビン
32a 固定ボビンの底面部
32b 固定ボビンの外側側面部
32c 固定ボビンの内側側面部
33a 中間磁性体
33a1 第1の円筒磁性層
33a2 第2の円筒磁性層
33b 内側磁性体
33c 外側磁性体
33d 上面磁性体
33e 底面磁性体
40 非回転体
50 電磁気遮蔽部材
61 フレキシブル基板
62 導体パターン
100 ワイヤレス電力伝送システム
110 ワイヤレス送電装置
111 送電回路
112 電源回路
113 電圧変換回路
114 制御回路
120 ワイヤレス受電装置
121 受電回路
122 信号生成回路
123 発振回路
124 電源電圧生成回路
130 負荷
Claims (25)
- 第1のコイルユニットと、
第1のコイルユニットとの間で電力または信号をワイヤレス伝送する第2のコイルユニットとを備え、
前記第1および第2のコイルユニットの各々は、第1および第2のコイルを有し、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第1のコイル同士は磁気結合しており、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第2のコイル同士は磁気結合しており、
前記第1および第2のコイルユニットの少なくとも一方は、前記第1のコイルと前記第2のコイルとの間の磁気結合を阻止する位置に配置された電磁気遮蔽部材を有し、
前記電磁気遮蔽部材は、前記第1および第2のコイルユニットが対向する方向から見た前記第2のコイルの形成領域を全面的に覆っており、
前記第1のコイルは、第1の方向にコイル軸を有するスパイラルコイルであり、
前記第2のコイルは、前記第1の方向と直交する第2の方向にコイル軸を有するソレノイドコイルであり、
前記第1の方向から見て、前記ソレノイドコイルの前記第2の方向のサイズは、前記スパイラルコイルの開口部の前記第2の方向のサイズよりも大きく、
前記第1の方向から見て、前記ソレノイドコイルの前記第1の方向および前記第2の方向と直交する第3の方向のサイズは、前記スパイラルコイルの開口部の前記第3の方向のサイズよりも小さいことを特徴とする磁気結合装置。 - 前記電磁気遮蔽部材は、前記第1のコイルよりも前記第2のコイルに近接して配置されている、請求項1に記載の磁気結合装置。
- 前記第1および第2のコイルユニットの少なくとも一方は、前記スパイラルコイルと鎖交する磁束の磁路を構成する第1の磁性体と、前記ソレノイドコイルと鎖交する磁束の磁路を構成する第2の磁性体とをさらに備え、
前記スパイラルコイルは前記第1の磁性体の主面に形成されており、
前記ソレノイドコイルは前記第2の磁性体に巻回されており、
前記第1の方向から見て、前記第2の磁性体の前記第2の方向のサイズは、前記第1の磁性体の前記第2の方向のよりも大きく、
前記第1の方向から見て、前記第2の磁性体の前記第3の方向のサイズは、前記スパイラルコイルの開口部の前記第3の方向のサイズよりも小さい、請求項1または2に記載の磁気結合装置。 - 前記第1のコイルユニットの前記ソレノイドコイルおよび前記第2のコイルユニットの前記ソレノイドコイルは、前記第1のコイルユニットの前記スパイラルコイルと前記第2のコイルユニットの前記スパイラルコイルに挟まれた空間内に設けられている、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の磁気結合装置。
- 前記電磁気遮蔽部材は、前記第1のコイルユニット内の前記第1のコイルと前記第2のコイルとの間および前記第2のコイルユニット内の前記第1のコイルと前記第2のコイルとの間の少なくとも一方に配置されている、請求項4に記載の磁気結合装置。
- 第1のコイルユニットと、
第1のコイルユニットとの間で電力または信号をワイヤレス伝送する第2のコイルユニットとを備え、
前記第1および第2のコイルユニットの各々は、第1および第2のコイルを有し、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第1のコイル同士は磁気結合しており、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第2のコイル同士は磁気結合しており、
前記第1および第2のコイルユニットの少なくとも一方は、前記第1のコイルと前記第2のコイルとの間の磁気結合を阻止する位置に配置された電磁気遮蔽部材を有し、
前記電磁気遮蔽部材は、前記第1および第2のコイルユニットが対向する方向から見た前記第2のコイルの形成領域を全面的に覆っており、
前記第1のコイルは、第1の方向にコイル軸を有する第1のソレノイドコイルであり、
前記第2のコイルは、前記第1の方向と直交する第2の方向にコイル軸を有する第2のソレノイドコイルであり、
前記第1および第2のコイルユニットの少なくとも一方は、前記第1のソレノイドコイルと鎖交する磁束の磁路を構成する第1の磁性体と、前記第2のソレノイドコイルと鎖交する磁束の磁路を構成する第2の磁性体とをさらに備え、
前記第1のソレノイドコイルは前記第1の磁性体に巻回されており、
前記第2のソレノイドコイルは前記第2の磁性体に巻回されており、
前記第1の方向および前記第2の方向と直交する第3の方向から見て、前記電磁気遮蔽部材は、前記第2の磁性体を覆うように構成されていることを特徴とする磁気結合装置。 - 前記第3の方向から見て、前記第1のソレノイドコイルの前記第1の方向のサイズは、前記第2のソレノイドコイルの前記第1の方向のサイズよりも大きく、
前記第3の方向から見て、前記第1のソレノイドコイルの前記第2の方向のサイズは、前記第2のソレノイドコイルの前記第2の方向のサイズよりも小さい、請求項6に記載の磁気結合装置。 - 前記第3の方向から見て、前記第1の磁性体の前記第1の方向のサイズは、前記第2の磁性体の前記第1の方向のサイズよりも大きく、
前記第3の方向から見て、前記第1の磁性体の前記第2の方向のサイズは、前記第2の磁性体の前記第2の方向のサイズよりも小さい、請求項7に記載の磁気結合装置。 - 前記第3の方向から見て、前記第2のソレノイドコイルの平面サイズは、前記第1のソレノイドコイルの平面サイズよりも小さい、請求項6に記載の磁気結合装置。
- 前記第3の方向から見て、前記第2の磁性体の平面サイズは、前記第1の磁性体の平面サイズよりも小さい、請求項9に記載の磁気結合装置。
- 前記第1のコイルユニットの前記第2のソレノイドコイルおよび前記第2のコイルユニットの前記第2のソレノイドコイルは、前記第1のコイルユニットの前記第1のソレノイドコイルと前記第2のコイルユニットの前記第1のソレノイドコイルに挟まれた空間内に設けられている、請求項6ないし10のいずれか一項に記載の磁気結合装置。
- 第1のコイルユニットと、
第1のコイルユニットとの間で電力または信号をワイヤレス伝送する第2のコイルユニットとを備え、
前記第1および第2のコイルユニットの各々は、第1および第2のコイルを有し、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第1のコイル同士は磁気結合しており、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第2のコイル同士は磁気結合しており、
前記第1および第2のコイルユニットの少なくとも一方は、前記第1のコイルと前記第2のコイルとの間の磁気結合を阻止する位置に配置された電磁気遮蔽部材を有し、
前記第1のコイルは、第1の方向にコイル軸を有するスパイラルコイルであり、
前記第2のコイルは、前記第1の方向と直交する第2の方向にコイル軸を有するソレノイドコイルであり、
前記第1の方向から見て、前記ソレノイドコイルの前記第2の方向のサイズは、前記スパイラルコイルの開口部の前記第2の方向のサイズよりも大きく、
前記第1の方向から見て、前記ソレノイドコイルの前記第1の方向および前記第2の方向と直交する第3の方向のサイズは、前記スパイラルコイルの開口部の前記第3の方向のサイズよりも小さいことを特徴とする磁気結合装置。 - 前記第1および第2のコイルユニットの少なくとも一方は、前記スパイラルコイルと鎖交する磁束の磁路を構成する第1の磁性体と、前記ソレノイドコイルと鎖交する磁束の磁路を構成する第2の磁性体とをさらに備え、
前記スパイラルコイルは前記第1の磁性体の主面に形成されており、
前記ソレノイドコイルは前記第2の磁性体に巻回されており、
前記第1の方向から見て、前記第2の磁性体の前記第2の方向のサイズは、前記第1の磁性体の前記第2の方向のよりも大きく、
前記第1の方向から見て、前記第2の磁性体の前記第3の方向のサイズは、前記スパイラルコイルの開口部の前記第3の方向のサイズよりも小さい、請求項12に記載の磁気結合装置。 - 第1のコイルユニットと、
第1のコイルユニットとの間で電力または信号をワイヤレス伝送する第2のコイルユニットとを備え、
前記第1および第2のコイルユニットの各々は、第1および第2のコイルを有し、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第1のコイル同士は磁気結合しており、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第2のコイル同士は磁気結合しており、
前記第1および第2のコイルユニットの少なくとも一方は、前記第1のコイルと前記第2のコイルとの間の磁気結合を阻止する位置に配置された電磁気遮蔽部材を有し、
前記第1のコイルは、第1の方向にコイル軸を有する第1のソレノイドコイルであり、
前記第2のコイルは、前記第1の方向と直交する第2の方向にコイル軸を有する第2のソレノイドコイルであり、
前記第1および第2のコイルユニットの少なくとも一方は、前記第1のソレノイドコイルと鎖交する磁束の磁路を構成する第1の磁性体と、前記第2のソレノイドコイルと鎖交する磁束の磁路を構成する第2の磁性体とをさらに備え、
前記第1のソレノイドコイルは前記第1の磁性体に巻回されており、
前記第2のソレノイドコイルは前記第2の磁性体に巻回されており、
前記第1の方向および前記第2の方向と直交する第3の方向から見て、前記電磁気遮蔽部材は、前記第2の磁性体を覆うように構成されていることを特徴とする磁気結合装置。 - 前記第3の方向から見て、前記第1のソレノイドコイルの前記第1の方向のサイズは、前記第2のソレノイドコイルの前記第1の方向のサイズよりも大きく、
前記第3の方向から見て、前記第1のソレノイドコイルの前記第2の方向のサイズは、前記第2のソレノイドコイルの前記第2の方向のサイズよりも小さい、請求項14に記載の磁気結合装置。 - 前記第3の方向から見て、前記第1の磁性体の前記第1の方向のサイズは、前記第2の磁性体の前記第1の方向のサイズよりも大きく、
前記第3の方向から見て、前記第1の磁性体の前記第2の方向のサイズは、前記第2の磁性体の前記第2の方向のサイズよりも小さい、請求項15に記載の磁気結合装置。 - 前記第3の方向から見て、前記第2のソレノイドコイルの平面サイズは、前記第1のソレノイドコイルの平面サイズよりも小さい、請求項14に記載の磁気結合装置。
- 前記第3の方向から見て、前記第2の磁性体の平面サイズは、前記第1の磁性体の平面サイズよりも小さい、請求項17に記載の磁気結合装置。
- 前記第1のコイルユニットの前記第2のソレノイドコイルおよび前記第2のコイルユニットの前記第2のソレノイドコイルは、前記第1のコイルユニットの前記第1のソレノイドコイルと前記第2のコイルユニットの前記第1のソレノイドコイルに挟まれた空間内に設けられている、請求項15ないし18のいずれか一項に記載の磁気結合装置。
- 第1のコイルユニットと、
第1のコイルユニットとの間で電力または信号をワイヤレス伝送する第2のコイルユニットと、
回転軸を中心に回転する第1の支持体と、
前記第1の支持体と一緒に回転しない第2の支持体を備え、
前記第1および第2のコイルユニットの一方は前記第1の支持体に設けられており、
前記第1および第2のコイルユニットの他方は前記第2の支持体に設けられており、
前記第1および第2のコイルユニットの各々は、第1および第2のコイルを有し、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第1のコイル同士は磁気結合しており、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第2のコイル同士は磁気結合しており、
前記第1および第2のコイルユニットの少なくとも一方は、前記第1のコイルと前記第2のコイルとの間の磁気結合を阻止する位置に配置された電磁気遮蔽部材を有し、
前記第1のコイルは、ソレノイドコイルであり、
前記第2のコイルは、円筒面に形成されたループコイルであり、
前記ソレノイドコイルのコイル軸は、前記回転軸方向に延在しており、
前記ループコイルのコイル軸は、前記回転軸と直交する径方向に放射状に延在しており、
前記第1および第2コイルユニットの各々の前記第1のコイルは、前記電磁気遮蔽部材を介して、前記第1および第2コイルユニットの各々の前記第2のコイルよりも前記径方向の外側に配置されており、
前記電磁気遮蔽部材は、前記第1および第2のコイルユニットの前記第1のコイルと、前記第1および第2のコイルユニットの前記第2のコイルとの間に配置された略円筒状の部材であり、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第1のコイルと、前記第1および第2のコイルユニットの前記第2のコイルとの間には中間磁性体が配置されており、
前記中間磁性体は、第1の円筒磁性層と、前記第1の円筒磁性層よりも前記径方向の内側に配置された第2の円筒磁性層とを有し、
前記電磁気遮蔽部材は、前記第1の円筒磁性層と前記第2の円筒磁性層との間に配置されていることを特徴とする磁気結合装置。 - 前記第1および第2のコイルユニットの前記第1のコイルは電力伝送を行うコイルであり、
前記第1および第2のコイルユニットの前記第2のコイルは信号伝送を行うコイルである、請求項1ないし20のいずれか一項に記載の磁気結合装置。 - 前記第1コイルユニットの前記第1のコイルは、電力伝送を行う送電コイルであり、
前記第2コイルユニットの前記第1のコイルは、電力伝送を行う受電コイルであり、
前記第1コイルユニットの前記第2のコイルは、信号伝送を行う受信コイルであり、
前記第2コイルユニットの前記第2のコイルは、信号伝送を行う送信コイルである、請求項21に記載の磁気結合装置。 - 前記信号伝送の周波数は、前記電力伝送の周波数よりも10倍以上高い、請求項21または22に記載の磁気結合装置。
- 前記信号伝送は、前記電力伝送中に行われる、請求項21ないし23のいずれか一項に記載の磁気結合装置。
- 請求項22に記載の磁気結合装置と、
入力直流電圧を交流電圧に変換して前記送電コイルに供給する送電回路と、
前記受信コイルが受信した交流信号に基づき、前記送電回路から出力される交流電圧を制御する制御回路と、
前記受電コイルに発生した交流電圧を直流電圧に変換する受電回路と、
前記受電回路の出力電圧または出力電流の大きさを示す交流信号を生成する信号生成回路と、を備えるワイヤレス電力伝送システム。
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