JP2020150056A - コイル及びコイル対、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システム及びコイルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】非接触型電力伝送における共振周波数を所望される値に調整しつつ、その伝送効率を向上させることが可能なコイルを提供する。【解決手段】非接触型電力伝送用のコイルにおいて、外周側から内周側に向けて銅薄膜線が同心に複数回巻回されてなるコイルCL1と、内周側から外周側に向けて同心に且つコイルCL1と反対の巻回方向に銅薄膜線が複数回巻回されてなるコイルであって、フィルムを挟んでコイルCL1と同心に積層されたコイルCL2と、コイルCL1の銅薄膜線のフィルムと反対の面と、コイルCL2のフィルムと反対の面と、が、接続部材CTにより接続されている。【選択図】図7
Description
本発明は、コイル及びコイル対、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システム及びコイルの製造方法の技術分野に属する。より詳細には、非接触型電力伝送用のコイル及びコイル対、当該コイル対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及び当該コイルの製造方法の技術分野に属する。
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。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、例えば使用周波数、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。ここで、上記磁界共鳴方式による電力伝送では、伝送されるべき電力が供給又は取り出されるループコイルと、その両端が開放端とされているオープンコイルと、を積層した構造のコイルが用いられる。
一方、上記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、エッチング法を用いて製造されたシート状の非接触給電用コイルアンテナについて開示されている。
一方上記特許文献1には、積層構造のコイルやその製造方法については、開示も示唆もされていない。ここで上記積層構造のコイルを製造する場合、当該積層されているコイル同士を、その層間に配されている絶縁層を介して接続することが必要となる場合がある。一般にこのような接続を形成するためには、コイル自体を形成する前に、コイル同士の接続位置の絶縁層に孔を開け、例えば無電解めっき法で当該孔の内側壁面に銅薄層を形成し、その後、例えば電気めっき法で当該壁面の銅薄膜層の厚さを増し、これによりコイル同士の層間接続を完成させる工程が取られる。
しかしながら、上述したような工程を含む従来の製造方法では、i)コイル同士の絶縁層を跨いだ接続を形成するには複雑な工程が必要であり、従って製造コストが高くなるという問題点があった。また、ii)上記内側壁面の銅薄膜層の厚さが不十分となる場合があり、この場合には、コイルとしての製造後の使用時における振動や温度変化によりコイル間が断線し易いという問題もあった。更には、iii)コイル同士を接続する前にその接続位置を決定する必要があるため、例えば後の共振周波数の調整段階で当該調整のために接続位置(孔の位置)をずらすことができないという問題点もあった。
そこで本発明は、上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、ワイヤレス電力伝送に用いられる積層構造のコイルにおいて、製造コストの低減、コイルとしての耐久性の向上、及び共振周波数の調整(伝送効率の向上)の容易化が可能な非接触型電力伝送用のコイル及びコイル対並びに当該コイル対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及び当該コイルの製造方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、非接触型電力伝送用のコイルにおいて、前記コイルの外周側から内周側に向けて外内巻回線が複数回巻回されてなる外内巻回コイルと、前記コイルの内周側から外周側に向けて前記外内巻回線と反対の巻回方向に内外巻回線が複数回巻回されてなる内外巻回コイルであって、絶縁層を挟んで前記外内巻回コイルと積層された内外巻回コイルと、前記外内巻回線の前記絶縁層と反対の面と、前記内外巻回線の前記絶縁層と反対の面と、を、接続する接続部材と、を備える。
請求項1に記載の発明によれば、外内巻回コイルと、内外巻回コイルと、が、絶縁層を挟んで積層されており、外内巻回線の絶縁層と反対の面と、内外巻回線の絶縁層と反対の面と、が接続部材により接続されている。よって、外内巻回コイル及び内外巻回コイルそれぞれを形成後に接続部材により接続する構造とされているので、コイルとしての製造工程の簡略化による製造コストの低廉化、コイルとしての耐久性の向上、及び接続部材の接続位置の調整による共振周波数の調整(伝送効率の向上)の容易化が図れる。
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に記載のコイルにおいて、前記外内巻回線の巻回及び前記内外巻回線の巻回それぞれにおける前記接続部材との接続位置が、前記外内巻回コイル及び前記内外巻回コイルそれぞれの巻回線部分の前記コイルの径方向における中心よりも内側であり、且つ、前記コイルとしての共振周波数に対応したそれぞれの接続位置であるように構成される。
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、接続部材により接続される外内巻回線及び内外巻回線それぞれの巻回における当該接続部材との各接続位置が、外内巻回コイル及び内外巻回コイルそれぞれの巻回線部分のコイルの径方向における中心よりも内側であり、且つ、コイルとしての共振周波数に対応したそれぞれの接続位置とされている。よって、非接触型の電力伝送における共振周波数を所望される値に調整しつつ、その伝送効率を向上させることができる。
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に記載のコイルにおいて、各前記接続位置のそれぞれが、前記外内巻回コイル及び前記内外巻回コイルそれぞれの最も内側の巻回上、又は内側から二番目の巻回上のいずれかにあるように構成される。
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、外内巻回線及び内外巻回線と接続部材との各接続位置のそれぞれが、外内巻回コイル及び内外巻回コイルそれぞれの最も内側の巻回上、又は内側から二番目の巻回上のいずれかにあるので、非接触型の電力伝送における伝送効率をより向上させることができる。
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において、前記外内巻回コイルにおける前記外内巻回線の巻回数と、前記内外巻回コイルにおける前記内外巻回線の巻回数と、が異なっているように構成される。
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、外内巻回コイルにおける外内巻回線の巻回数と、内外巻回コイルにおける内外巻回線の巻回数と、が異なっていることで、外内巻回コイルと内外巻回コイルとで自己共振周波数を異ならせることができ、当該自己共振周波数の相違によるコイル間の相互共振周波数の低下により、コイル全体としての共振周波数を低減することができる。
上記の課題を解決するために、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のコイルにおいて、前記外内巻回線及び前記内外巻回線のそれぞれが、前記径方向に平たい薄膜線であるように構成される。
請求項5に記載の発明によれば、請求項4に記載の発明の作用に加えて、外内巻回線及び内外巻回線のそれぞれが、コイルの径方向に平たい薄膜線であるので、外内巻回コイルと内外巻回コイルとの間の相互共振周波数の低下を有効に行うことにより、コイル全体としての共振周波数を低減することができる。
上記の課題を解決するために、請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のコイルにおいて、前記接続部材は、前記外内巻回線及び前記内外巻回線それぞれの巻回方向に垂直な断面の形状がコの字型である導電性の接続部材であり、各前記接続位置の前記外内巻回線及び前記内外巻回線を前記絶縁層と共に挟み込むことで、前記外内巻回線と前記内外巻回線とを接続するように構成される。
請求項6に記載の発明によれば、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、接続部材が、外内巻回線及び内外巻回線それぞれの巻回方向に垂直な断面の形状がコの字型である導電性の接続部材であり、各接続位置の外内巻回線及び内外巻回線を絶縁層と共に挟み込むことで、外内巻回線と内外巻回線とを接続する。よって、絶縁層を挟んで外内巻回コイル及び内外巻回コイルを積層した後に、共振周波数の調整に必要な接続位置で外内巻回線と内外巻回線とを電気的に確実に接続することができる。
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1から請求項6のいずれか一項に記載のコイルと、前記コイルに対して同心に積層された第2コイルであって、送電時には当該送電すべき電力が供給され、受電時には受電された電力が出力される第2コイルと、を備える。
請求項7に記載の発明によれば、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のコイルと、当該コイルに対して同心に積層された第2コイルであって、送電時には当該送電すべき電力が供給され、受電時には受電された電力が出力される第2コイルと、を備えるので、当該コイル対としての伝送効率を更に向上させることができる。
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、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6のいずれか一項に記載の前記コイルを含む送電コイルと、送電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。
上記の課題を解決するために、請求項9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6のいずれか一項に記載の前記コイルを含み、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。
上記の課題を解決するために、請求項10に記載の発明は、請求項8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。
上記の課題を解決するために、請求項11に記載の発明は、送電装置と、請求項9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。
請求項8から請求項11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6のいずれか一項に記載のコイルであるので、電力伝送システムとして製造工程の簡略化による製造コストの低廉化、耐久性の向上、及び共振周波数の調整(伝送効率の向上)の容易化が図れる。
上記の課題を解決するために、請求項12に記載の発明は、非接触型電力伝送用のコイルの製造方法において、前記コイルの外周側から内周側に向けて外内巻回線が同心に複数回巻回されてなる外内巻回コイルと、前記コイルの内周側から外周側に向けて同心に且つ前記外内巻回線と反対の巻回方向に内外巻回線が複数回巻回されてなる内外巻回コイルと、を、絶縁層を挟んで同心に積層してコイル積層体を製造する第1工程と、前記コイル積層体内で積層されている前記外内巻回線の前記絶縁層と反対の面と、前記コイル積層体内で積層されている前記内外巻回線の前記絶縁層と反対の面と、を、接続部材で接続する第2工程と、を含む。
請求項12に記載の発明によれば、第1工程により製造されたコイル積層体内で積層されている外内巻回線の絶縁層と反対の面と、当該コイル積層体内で積層されている内外巻回線の絶縁層と反対の面と、を、接続部材で接続する。よって、外内巻回コイル及び内外巻回コイルそれぞれを形成後に接続部材により接続するので、コイルとしての製造工程の簡略化による製造コストの低廉化、コイルとしての耐久性の向上、及び接続部材の接続位置の調整による共振周波数の調整(伝送効率の向上)の容易化が図れる。
本発明によれば、外内巻回コイルと、内外巻回コイルと、が、絶縁層を挟んで積層されており、外内巻回線の絶縁層と反対の面と、内外巻回線の絶縁層と反対の面と、が接続部材により接続されている。
従って、外内巻回コイル及び内外巻回コイルそれぞれを形成後に接続部材により接続する構造とされているので、コイルとしての製造工程の簡略化による製造コストの低廉化、コイルとしての耐久性の向上、及び接続部材の接続位置の調整による共振周波数の調整(伝送効率の向上)の容易化が図れる。
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電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である。
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、同心に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、同心に積層されて構成されている。
(I)実施形態
初めに、本発明に係る実施形態について、図1乃至図8を用いて説明する。
初めに、本発明に係る実施形態について、図1乃至図8を用いて説明する。
(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
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。
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。
図1に示すように、実施形態の電力伝送システムSは、受電部RV及び上記受電コイルRCを備えた受電装置Rと、送電部TR及び上記送電コイルTCを備えた送電装置T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。
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。このとき送電ループコイルTLには、送電すべき電力が送電部TRから入力される。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が開放されている。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が開放されている。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、且つ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、送電コイルTC又は受電コイルRCが本発明の「コイル対」の一例、「送電コイル対」の一例及び「受電コイル対」の一例にそれぞれ相当し、送電オープンコイルTO又は受電オープンコイルROが本発明の「コイル」の一例に相当し、送電ループコイルTL又は受電ループコイルRLが本発明の「第2コイル」の一例に相当する。
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、高い電力伝送効率が要求される。
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。
(ii)送電コイルTC(受電コイルRC)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、実施形態の送電コイルTC及び受電コイルRCの構成について、図2乃至図6を用いて説明する。なお、実施形態の送電コイルTCと受電コイルRCとは、基本的に同じ構成を備える。即ち、上記送電ループコイルTLの構成と上記受電ループコイルRLの構成とは基本的に同一である。また、上記送電オープンコイルTOの構成と上記受電オープンコイルROの構成とは基本的に同一である。更に、上記送電ループコイルTLと上記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、上記受電ループコイルRLと上記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、は基本的に同一である。よって以下の説明では、送電コイルTCについて、その構造を説明する。また、図2乃至図6は実施形態の送電コイルTCの構造を示す平面図であり、図7は図6のA−A’部分の断面図であり、図8は実施形態の接続部材の構造を示す外観斜視図である。なお図2乃至図6は、送電装置Tにおいて、送電部TR側から送電コイルTCを見た場合の平面図である。
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、実施形態の送電コイルTC及び受電コイルRCの構成について、図2乃至図6を用いて説明する。なお、実施形態の送電コイルTCと受電コイルRCとは、基本的に同じ構成を備える。即ち、上記送電ループコイルTLの構成と上記受電ループコイルRLの構成とは基本的に同一である。また、上記送電オープンコイルTOの構成と上記受電オープンコイルROの構成とは基本的に同一である。更に、上記送電ループコイルTLと上記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、上記受電ループコイルRLと上記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、は基本的に同一である。よって以下の説明では、送電コイルTCについて、その構造を説明する。また、図2乃至図6は実施形態の送電コイルTCの構造を示す平面図であり、図7は図6のA−A’部分の断面図であり、図8は実施形態の接続部材の構造を示す外観斜視図である。なお図2乃至図6は、送電装置Tにおいて、送電部TR側から送電コイルTCを見た場合の平面図である。
図2にその平面図を示すように、実施形態の送電コイルTCは、送電ループコイルTLと、図2において図示されない送電オープンコイルTOと、が、絶縁性のフィルムBF1(詳細は後述する)を介して図2の紙面方向に積層されて構成される。また送電オープンコイルTOは、後述する二つのコイルCL1及びコイルCL2が、それぞれに絶縁性のフィルムBF2(詳細は後述する)を介して図2の紙面方向に積層されて構成される。なお実施形態では、送電ループコイルTLと送電オープンコイルTOとの間の絶縁のためにフィルムBF1を用い、コイルCL1とコイルCL2との間の絶縁のためにフィルムBF2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、送電コイルTC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、送電ループコイルTL、コイルCL1及びコイルCL2をそれぞれ構成する後述の銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。
そして図2に示すように、送電ループコイルTLは、例えば銅薄膜線が、同じ巻回方向且つ送電コイルTCの径方向の一方(即ち、その外周側から内周側に向けた方向又はその内周側から外周側に向けた方向のいずれか一方)に二回転(2ターン)巻回されて構成されており、その両端部(図2に示す場合は右辺部の中央上部)が送電コイルTCの最外周部に引き出されて、送電部TRに接続される接続用端子O1及び接続用端子O2とされている。このとき、送電ループコイルTLを構成する銅薄膜線が、図2に示す左辺部において相互に絶縁されつつ例えばジャンパー線を用いて交差されることで、当該銅薄膜線による上記同じ巻回方向の約二回転が形成されている。更に、送電ループコイルTLを構成する上記銅薄膜線は、送電ループコイルTLの全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。更にまた送電ループコイルTLでは、図2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。ここで、送電ループコイルTLを構成する上記銅薄膜線における一巻回目の銅薄膜線と、二巻回目の銅薄膜線との間の距離wは、送電ループコイルTL自体の位置が積層方向においてコイルCL1及びコイルCL2に重なる位置となる範囲において、なるべく長いことが望ましい。
次に、上記フィルムBF1を介して上記送電ループコイルTLの直下に積層されている、送電オープンコイルTOを構成するコイルCL1の構成について、図3を用いて説明する。なお図3は、当該コイルCL1のみを取り出して示す平面図である。また図3では、図面の明確化のため、コイルCL1を構成する銅薄膜線の巻回の一部の記載を省略している。なお、コイルCL1を構成する銅薄膜線が、本発明の「外内巻回線」の一例に相当する。
図3に示すように、送電オープンコイルTOを構成するコイルCL1は、その最外周部が開放端T1とされている。そしてコイルCL1は、当該開放端T1から始まる反時計回りに、その最外周部から最内周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に約十回転半(約10.5ターン)巻回されて構成されている。またその最内周端部は、実施形態の接続部材CTにより、図3の紙面方向においてその直下に積層されているコイルCL2の最内周端部に対して電気的に接続されている。このとき接続部材CTは、後述するように断面コの字形で且つ導通性の接続部材であり、コイルCL1の最内周端部におけるフィルムBF2と反対の面(換言すれば、コイルCL2と反対の面であり、図3手前側の面)と、コイルCL2の最内周端部におけるフィルムBF2と反対の面(換言すれば、コイルCL1と反対の面)と、を挟み込むように接続することで上記電気的接続を形成する。なおコイルCL1を構成する上記銅薄膜線は、コイルCL1の全周に渡って同一厚さとされているが、その幅は、コイルCL1の内側になるに従って太くなるように形成されている。更にコイルCL1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、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルCL1を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルCL1の内側になるに従って太くなるように形成されている。
次に、上記フィルムBF2を介して上記コイルCL1の直下に積層されているコイルCL2の構成について、図4を用いて説明する。なお図4は、当該コイルCL2のみを取り出して示す平面図である。また図4では、図面の明確化のため、コイルCL2を構成する銅薄膜線の巻回の一部の記載を省略している。
図4に示すように、上記コイルCL1と共に送電オープンコイルTOを構成するコイルCL2は、その最内周端部が上記接続部材CTにより上記コイルCL1の最内周端部に対して電気的に接続されている。このとき接続部材CTは、上述したようにコイルCL1の最内周端部におけるフィルムBF2と反対の面(換言すれば、コイルCL2と反対の面)と、コイルCL2の最内周端部におけるフィルムBF2と反対の面(換言すれば、コイルCL1と反対の面であり、図4奥側の面)と、を挟み込むように接続することで上記電気的接続を形成する。このときコイルCL1とコイルCL2とは、接続部材CTにより電気的に接続されることで、相互に直列接続を形成している。そしてコイルCL2は、接続部材CTによりコイルCL1と接続される位置から始まる時計回りに(即ち、コイルCL1と反対の方向に)、その最内周部から最外周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に約二回転半(約2.5ターン)巻回されて構成されている。またその最外周部が開放端T2とされている。この、コイルCL2を構成する銅薄膜線が、本発明の「内外巻回線」の一例に相当する。そして当該銅薄膜線は、コイルCL2の全周に渡って同一厚さとされているが、その幅は、コイルCL2の外側になるに従って細くなるように形成されている。更にコイルCL2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、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルCL2を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルCL2の外側になるに従って細くなるように形成されている。
ここで、上記コイルCL1及び上記コイルCL2をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係としては、上記反時計方向に巻回されているコイルCL1の銅薄膜線の巻回数(約十回転半)と、上記時計方向に巻回されているコイルCL2の銅薄膜線の巻回数(約二回転半)と、が異なるように、それぞれの銅薄膜線が巻回されている。このとき、コイルCL1の銅薄膜線とコイルCL2の銅薄膜線とは、それぞれの巻回数が異なることから、図3及び図4に示すように、コイルCL1の銅薄膜線の巻回におけるピッチ(即ち、コイルCL1の各辺において隣り合う銅薄膜線の中心線の、巻回における径方向の距離。以下、コイルCL1及びコイルCL2において同様。)はコイルCL2の銅薄膜線の巻回におけるピッチよりも狭くなっている。そして、それぞれの最内周端部に接続されている接続部材CTにより、コイルCL1とコイルCL2とが直列に接続されている。これにより、コイルCL1の最外周部から最内周部への巻回を当該最内周端部で反対方向に切り返す(折り返す)ことで、コイルCL2が最内周部から最外周部へ巻回されていることになる。
次に、上記送電ループコイルTL並びに上記送電オープンコイルTO(即ち上記コイルCL1及び上記コイルCL2)をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図5及び図6を用いて説明する。なお図5は、送電ループコイルTLと、コイルCL1と、の重なり状況を示す平面図であり、送電ループコイルTLを実線で、その直下にフィルムBF1(図5において図示を省略している)を介して積層されている送電オープンコイルTOのコイルCL1を破線で、それぞれ示している。また図6は、送電オープンコイルTOのコイルCL1と、コイルCL2と、の重なり状況を示す平面図であり、コイルCL1を実線で、その直下にフィルムBF2(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コイルCL2を破線で、それぞれ示している。
図5に破線で示すように、外周から内周に向けて巻回され且つその最内周端部で接続部材CTによりコイルCL2と接続されるコイルCL1では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつ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が巻回されている。一方図5に実線で示すように、送電ループコイルTLを構成する銅薄膜線(図2に示すように約二回転巻回される)は、コイルCL1における銅薄膜線部に沿って積層されており、接続用端子O1及び接続用端子O2がそれぞれ巻回の外側に突出する形状とされている。
次に図6に破線で示すように、内周から外周に向けて巻回され且つその最内周端部で接続部材CTによりコイルCL1と接続されるコイルCL2でも、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつ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が巻回されている。一方図6に実線で示すように、上記コイルCL1はコイルCL2における銅薄膜線部に沿って積層されており、接続部材CTによりそれらが直列に接続されている。
以上の図5及び図6に示したとおり、送電ループコイルTLと送電オープンコイルTOのコイルCL1及びコイルCL2とが積層されている送電コイルTCでは、上下左右それぞれの辺では、送電ループコイルTLと送電オープンコイルTO(コイルCL1及びコイルCL2)を構成する各銅薄膜線がそれぞれ略重なるように積層されている。
次に、上記コイルCL1とコイルCL2との積層状態、及びコイルCL1とコイルCL2との接続部材CTによる接続状態について、図5に示すA−A’部分の断面図としての図6乃至図8を用いて説明する。
図6に示すように、図3乃至図5における接続部材CTを含む部分(図6に示すA−A’部分)では、相互に上記ピッチが異なるコイルCL1とコイルCL2とがフィルムBF2を挟んで積層されている。このとき上述した通り、コイルCL1のピッチの方がコイルCL2のピッチより狭くなっている。そして、コイルCL1の最内周端部の銅薄膜線(図7に示すコイルCL1の右端の銅薄膜線)のフィルムBF2(換言すればコイルCL2)と反対の面と、コイルCL2の最内周端部の銅薄膜線(図7に示すコイルCL2の右側の銅薄膜線)のフィルムBF2(換言すればコイルCL1)と反対の面と、が、上記接続部材CTにより接続されている。これにより、コイルCL1及びコイルCL2による直列接続が形成されている。この接続部材CTによるコイルCL1とコイルCL2との接続状況をコイルCL1側から見た外観斜視図として示すと、図8に示すように、断面コの字形の上記接続部材CTにより、コイルCL2の最内周端部(図8では実際は見えていない)とコイルCL1の最内周端部とが接続されている。
なお、接続部材CTと、コイルCL1及びコイルCL2それぞれと、の接続位置(即ちコイルCL1及びコイルCL2上の接続部材CTとの接続位置)は、コイルCL1及びコイルCL2それぞれの銅薄膜線部分の送電オープンコイルTOの径方向における中心(例えば図3に示すコイルCL1の左辺部において一点鎖線で示す)よりも内側であり、且つ、後述する基準コイルとの間における送電コイルTCとしての共振周波数に対応したそれぞれの接続位置であるのが好ましい。
(II)変形形態
次に、本発明に係る変形形態について、図9及び図10を用いて説明する。なお、図9は第1変形形態等のコイルの構造を示す平面図であり、図10は第3変形形態のコイルの構造を示す平面図等である。このとき図9及び図10を用いた以下の説明においては、実施形態の送電コイルTCと同様の構成部材については、同様の部材番号を付して細部の説明を省略する。
次に、本発明に係る変形形態について、図9及び図10を用いて説明する。なお、図9は第1変形形態等のコイルの構造を示す平面図であり、図10は第3変形形態のコイルの構造を示す平面図等である。このとき図9及び図10を用いた以下の説明においては、実施形態の送電コイルTCと同様の構成部材については、同様の部材番号を付して細部の説明を省略する。
本発明の接続部材によるコイルCL1とコイルCL2との接続位置としては、実施形態の接続部材CTによる接続位置(即ちコイルCL1及びコイルCL2それぞれの最内周端部)の他に、上記基準コイルとの関係において所望される送電コイルTCの共振周波数に対応して、コイルCL1及びコイルCL2それぞれにおける最内周上の位置が用いられる。
先ず第1変形形態として図9(a)に示すように、実施形態の接続部材CTに代えて、コイルCL2(図9において図示を省略する。以下、図9及び図10において同様。)及びコイルCL1それぞれの最内周上の図9(a)に示す左上部を、接続部材CT1を用いて接続してもよい。この接続部材CT1の形状は、実施形態の接続部材CTと同様の断面コの字形とされている。
また第2変形形態として図9(b)に示すように、実施形態の接続部材CTに代えて、コイルCL2及びコイルCL1それぞれの最内周上の図9(b)に示す右上部を、接続部材CT2を用いて接続してもよい。この接続部材CT2の形状も、実施形態の接続部材CTと同様の断面コの字形とされている。
更に第3変形形態として図10(a)に示すように、実施形態の接続部材CTに代えて、コイルCL2及びコイルCL1それぞれの最内周上の図10(a)に示す右下部を、接続部材CT3を用いて接続してもよい。この接続部材CT3の形状も、実施形態の接続部材CTと同様の断面コの字形とされている。この接続部材CT3によるコイルCL1とコイルCL2との接続状況をコイルCL1側から見た外観斜視図(送電ループコイルTLを含む)として示すと、図10(b)に示すように、当該接続部材CT3により、コイルCL2の最内周(図10(b)では実際は見えてはいない)とコイルCL1の最内周とが接続されている。
(III)実施形態並びに第1変形形態及び第2変形形態それぞれの電力伝送システムの効果について
次に、実施形態並びに第1変形形態及び第2変形形態それぞれの送電コイルTC及び受電コイルRCを含む実施形態並びに第1変形形態及び第2変形形態それぞれ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)を踏まえて、図11を用いて説明する。なお図11は、実施形態並びに第1変形形態及び第2変形形態それぞれのコイルの構造による効果としての反射・伝送効率−周波数の関係を示す図である。
次に、実施形態並びに第1変形形態及び第2変形形態それぞれの送電コイルTC及び受電コイルRCを含む実施形態並びに第1変形形態及び第2変形形態それぞれ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)を踏まえて、図11を用いて説明する。なお図11は、実施形態並びに第1変形形態及び第2変形形態それぞれのコイルの構造による効果としての反射・伝送効率−周波数の関係を示す図である。
ここで以下の説明では、実施形態並びに第1変形形態及び第2変形形態それぞれ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、それぞれを対比させつつ説明する。このとき、図11に示すシミュレーション結果を得た実施形態並びに第1変形形態及び第2変形形態それぞれの送電コイルTC及び受電コイルRCの、図1乃至図10を用いて説明した諸元以外の主な諸元は以下の通りである。
(i)当該送電コイルTC及び受電コイルRCそれぞれの全体形状:一辺が150ミリメートルの正方形形状
(ii)送電ループコイルTL及び受電ループコイルRLを構成する銅薄膜線の幅:3ミリメートル
(iii)コイルCL1の銅薄膜線の幅:1ミリメートル乃至8ミリメートル
(iv)コイルCL2の銅薄膜線の幅:2ミリメートル乃至8ミリメートル
(i)当該送電コイルTC及び受電コイルRCそれぞれの全体形状:一辺が150ミリメートルの正方形形状
(ii)送電ループコイルTL及び受電ループコイルRLを構成する銅薄膜線の幅:3ミリメートル
(iii)コイルCL1の銅薄膜線の幅:1ミリメートル乃至8ミリメートル
(iv)コイルCL2の銅薄膜線の幅:2ミリメートル乃至8ミリメートル
図11に、反射率を示すSパラメータ(S11)と周波数との関係を▲マーク(実施形態)、▼マーク(第1変形形態)及び◆マーク(第2変形形態)で示すと共に、伝送効率を示すSパラメータ(S21)と共振周波数との関係を★マーク(実施形態)、●マーク(第1変形形態)及び■マーク(第2変形形態)で示すように、コイルCL1及びコイルCL2上の接続位置を変化させることで、伝送効率をほぼ同じ値に維持しつつ、それぞれの中心周波数を変更することができることが判る。より具体的に図11に例示する場合は、第2変形形態→第1変形形態→実施形態、の順に共振周波数を低くすることができることが判る。
(IV)送電コイルTC及び受電コイルRCの製造方法について
次に、実施形態及び各変形形態の送電コイルTC及び受電コイルRCの製造方法について、図12を用いて説明する。なお図12は、実施形態及び各変形形態のコイルの製造方法を示すフローチャートである。
次に、実施形態及び各変形形態の送電コイルTC及び受電コイルRCの製造方法について、図12を用いて説明する。なお図12は、実施形態及び各変形形態のコイルの製造方法を示すフローチャートである。
当該製造方法としては、図12に示すように、初めに、フィルムBF2を挟んで積層された状態で、コイルCL1及びコイルCL2が製造される(ステップS1)。より具体的にこのステップS1には、以下の(a)−1乃至(a)−4の工程が含まれる。また当該ステップS1が、本発明の「第1工程」乃至「第3工程」の一例にそれぞれ相当する。
(a)−1:フィルムBF2の両面全体に銅薄膜を形成する。
(a)−2:上記(a)−1で形成された銅薄膜(両面)の上にそれぞれレジストを塗布する。
(a)−3:上記(a)−2で塗布したレジストを、それぞれの面についてコイルCL1及びコイルCL2の銅薄膜線にパターニングする。
(a)−4:上記(a)−3のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルCL1及びコイルCL2としての銅薄膜線を形成する。
(a)−1:フィルムBF2の両面全体に銅薄膜を形成する。
(a)−2:上記(a)−1で形成された銅薄膜(両面)の上にそれぞれレジストを塗布する。
(a)−3:上記(a)−2で塗布したレジストを、それぞれの面についてコイルCL1及びコイルCL2の銅薄膜線にパターニングする。
(a)−4:上記(a)−3のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルCL1及びコイルCL2としての銅薄膜線を形成する。
次に、製造されたコイルCL1及びコイルCL2それぞれにおける、接続部材CTを用いた接続位置を決定する(ステップS2)。このステップS2としてより具体的には、ステップS1において製造されているコイルCL1及びコイルCL2からなるコイル積層体と予め設定された基準コイルとを予め設定された位置関係において対向させ、当該基準コイルとの共振周波数が、送電コイルTC又は受電コイルRCとして予め設定された共振周波数となるように、コイルCL1及びコイルCL2それぞれの接続位置が決定される。このステップS2が本発明の「第4工程」の一例に相当する。
次に、コイルCL1及びコイルCL2それぞれにおいて決定された上記接続位置において、接続部材CTにより当該コイルCL1と当該コイルCL2とを接続する(ステップS3。図3、図4、図7及び図8参照。)。
以上のステップS1乃至ステップS3により、実施形態及び各変形形態の送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)が完成する。このとき、上記ステップS3が本発明の「第5工程」の一例に相当する。
次に、上記ステップS1乃至上記ステップS3により製造された送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)に対して送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)を積層し、送電コイルTC(又は受電コイルRC)を製造する(ステップS4)。より具体的にステップS4には、以下の(a)−5乃至(a)−9の工程が含まれる。
(a)−5:フィルムBF1の片面全体に銅薄膜を形成する。
(a)−6:上記(a)−5で形成された銅薄膜の上にレジストを塗布する。
(a)−7:上記(a)−6で塗布したレジストを送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)の銅薄膜線にパターニングする。
(a)−8:上記(a)−7のパターニング後にエッチング処理を施し、送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)としての銅薄膜線を形成する。
(a)−9:上記送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)と、上記(a)−8の送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)と、を貼り合わせて送電コイルTC(又は受電コイルRC)を形成する。
(a)−5:フィルムBF1の片面全体に銅薄膜を形成する。
(a)−6:上記(a)−5で形成された銅薄膜の上にレジストを塗布する。
(a)−7:上記(a)−6で塗布したレジストを送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)の銅薄膜線にパターニングする。
(a)−8:上記(a)−7のパターニング後にエッチング処理を施し、送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)としての銅薄膜線を形成する。
(a)−9:上記送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)と、上記(a)−8の送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)と、を貼り合わせて送電コイルTC(又は受電コイルRC)を形成する。
その後、上記ステップS1乃至上記ステップS4により製造された送電コイル(又は受電コイルRC)それぞれの接続用端子O1及び接続用端子O2と、送電部TR(送電装置Tの場合)又は受電部RV(受電装置Rの場合)とを接続する(ステップS5)。
以上のステップS1乃至ステップS5により、実施形態及び各変形形態の送電コイルTC及び受電コイルRCがそれぞれ製造される。
以上説明したように、実施形態及び各変形形態の送電コイルTC及び受電コイルRCを含む実施形態及び各変形形態の電力伝送システムSによれば、コイルCL1と、コイルCL2と、が、フィルムBF2を挟んで積層されており、コイルCL1を構成する銅薄膜線のフィルムBF2と反対の面と、コイルCL2を構成する銅薄膜線のフィルムBF2と反対の面と、が接続部材CTにより接続されているので、コイルCL1及びコイルCL2それぞれを形成後に接続部材CTにより接続する構造とされていることで、送電コイルTC及び受電コイルRCとしての製造工程の簡略化による製造コストの低廉化、送電コイルTC及び受電コイルRCとしての耐久性の向上、及び接続部材CTの接続位置の調整による共振周波数の調整(伝送効率の向上)の容易化が図れる。
また、接続部材CTにより接続されるコイルCL1の銅薄膜線及びコイルCL2の銅薄膜線それぞれにおける各接続位置が、コイルCL1及びコイルCL2それぞれの銅薄膜線部分の送電コイルTC(又は受電コイルRC)の径方向における中心よりも内側であり、且つ、送電コイルTC(又は受電コイルRC)としての共振周波数に対応したそれぞれの接続位置とされているので、非接触型の電力伝送における共振周波数を所望される値に調整しつつ、その伝送効率を向上させることができる。
なお、コイルCL1及びコイルCL2と接続部材CTとの各接続位置のそれぞれを、コイルCL1及びコイルCL2それぞれの最も内側に巻回された銅薄膜線上、又は内側から二番目に巻回された銅薄膜線上のいずれかとする場合は、非接触型の電力伝送における伝送効率をより向上させることができる。
また、コイルCL1における銅薄膜線の巻回数(即ち約十回転半)と、コイルCL2における銅薄膜線の巻回数(即ち約二回転半)と、が異なっていることで、コイルCL1とコイルCL2とで自己共振周波数を異ならせることができ、当該自己共振周波数の相違によるコイルCL1及びコイルCL2間の相互共振周波数の低下により、送電コイルTC(又は受電コイルRC)全体としての共振周波数を低減することができる。
更に、コイルCL1の銅薄膜線及びコイルCL2の銅薄膜線のそれぞれが、送電コイルTC(又は受電コイルRC)の径方向に平たい銅薄膜線であるので、コイルCL1とコイルCL2との間の相互共振周波数の低下を有効に行うことにより、送電コイルTC(又は受電コイルRC)全体としての共振周波数を低減することができる。
更にまた、接続部材CT乃至接続部材CT3が、コイルCL1の銅薄膜線及びコイルCL2の銅薄膜線それぞれの巻回方向に垂直な断面の形状がコの字型である導電性の接続部材であり、各接続位置のコイルCL1の銅薄膜線及びコイルCL2の銅薄膜線をフィルムBF2と共に挟み込むことで、コイルCL1の銅薄膜線とコイルCL2の銅薄膜線とを接続するので、フィルムBF2を挟んでコイルCL1及びコイルCL2を積層した後に、共振周波数の調整に必要な接続位置でコイルCL1の銅薄膜線とコイルCL2の銅薄膜線とを電気的に確実に接続することができる(図12ステップS2及びステップS3参照)。
また、実施形態及び各変形形態の送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)と、当該送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)に対して同心に積層された送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)と、を備えるので、実施形態及び各変形形態の送電コイルTC(又は受電コイルRC)としての伝送効率を更に向上させることができる。
なお上述した実施形態及び各変形形態では、送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)を構成するコイルCL1及びコイルCL2について、それぞれの最外周部の開放端T1が巻回における同じ位置となり、それぞれの最内周端部も巻回における同じ位置となるように構成したが、これ以外に、開放端T1の位置並びに最内周端部の位置のいずれか又は双方が異なる位置に形成されていてもよい。
また、上述した実施形態及び各変形形態におけるコイルCL1及びコイルCL2が形成されている層を入れ換えても(即ち、送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)から見た当該コイルCL1及びコイルCL2の位置(順番)を入れ換えても)、実施形態及び各変形形態と同様の効果を得ることができる。
更に、上述した実施形態及び各変形形態では、コイルCL1(又はコイルCL2)の角部は丸みを帯びた形状とされていたが、これ以外に、各銅薄膜線が直角に曲がる角部を有するコイルにより構成される送電コイル(又は受電コイル)に対して本発明を適用することも可能である。
更にまた、上述した実施形態及び各変形形態の送電コイルTCにおける送電ループコイルTLの位置と送電オープンコイルTOの位置とを入れ換え、また、実施形態及び各変形形態の受電コイルRCにおける受電ループコイルRLの位置と受電オープンコイルROの位置とを入れ換えてもよい。この場合の電力伝送システム全体としては、送電コイルの送電ループコイルTLと受電コイルの受電ループコイルRLとが、電力伝送システムの内側で相互に対向して配置されることになる。
また、上述した実施形態及び各変形形態において、送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)に対して直列又は並列にコンデンサを更に接続して、或いは、開放端T1とされている送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)の端部に対して直列又は並列にコンデンサを更に接続して、送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)、或いは、送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)としての寄生容量を調整することで、共振周波数の更なる低周波数化を図るように構成してもよい。このとき、送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)の開放端T1に対して直列にコンデンサを接続する場合は、当該開放端T1のいずれかに接続されていないコンデンサの端子を開放端とすればよい。
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。
S 電力伝送システム
R 受電装置
T 送電装置
CT、CT1、CT2、CT3 接続部材
RV 受電部
RC 受電コイル
TR 送電部
TC 送電コイル
TL 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 受電ループコイル
O1、O2 接続用端子
BF1、BF2 フィルム
CL1、CL2 コイル
R 受電装置
T 送電装置
CT、CT1、CT2、CT3 接続部材
RV 受電部
RC 受電コイル
TR 送電部
TC 送電コイル
TL 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 受電ループコイル
O1、O2 接続用端子
BF1、BF2 フィルム
CL1、CL2 コイル
Claims (12)
- 非接触型電力伝送用のコイルにおいて、
前記コイルの外周側から内周側に向けて外内巻回線が複数回巻回されてなる外内巻回コイルと、
前記コイルの内周側から外周側に向けて前記外内巻回線と反対の巻回方向に内外巻回線が複数回巻回されてなる内外巻回コイルであって、絶縁層を挟んで前記外内巻回コイルと積層された内外巻回コイルと、
前記外内巻回線の前記絶縁層と反対の面と、前記内外巻回線の前記絶縁層と反対の面と、を、接続する接続部材と、
を備えることを特徴とするコイル。 - 請求項1に記載のコイルにおいて、
前記外内巻回線の巻回及び前記内外巻回線の巻回それぞれにおける前記接続部材との接続位置が、前記外内巻回コイル及び前記内外巻回コイルそれぞれの巻回線部分の前記コイルの径方向における中心よりも内側であり、且つ、前記コイルとしての共振周波数に対応したそれぞれの接続位置であることを特徴とするコイル。 - 請求項1又は請求項2に記載のコイルにおいて、
各前記接続位置のそれぞれが、前記外内巻回コイル及び前記内外巻回コイルそれぞれの最も内側の巻回上、又は内側から二番目の巻回上のいずれかにあることを特徴とするコイル。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のコイルにおいて、
前記外内巻回コイルにおける前記外内巻回線の巻回数と、前記内外巻回コイルにおける前記内外巻回線の巻回数と、が異なっていることを特徴とするコイル。 - 請求項4に記載のコイルにおいて、
前記外内巻回線及び前記内外巻回線のそれぞれが、前記径方向に平たい薄膜線であることを特徴とするコイル。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のコイルにおいて、
前記接続部材は、
前記外内巻回線及び前記内外巻回線それぞれの巻回方向に垂直な断面の形状がコの字型である導電性の接続部材であり、
各前記接続位置の前記外内巻回線及び前記内外巻回線を前記絶縁層と共に挟み込むことで、前記外内巻回線と前記内外巻回線とを接続することを特徴とするコイル。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のコイルと、
前記コイルに対して同心に積層された第2コイルであって、送電時には当該送電すべき電力が供給され、受電時には受電された電力が出力される第2コイルと、
を備えることを特徴とするコイル対。 - 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6のいずれか一項に記載の前記コイルを含む送電コイルと、
送電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。 - 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6のいずれか一項に記載の前記コイルを含み、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。 - 請求項8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。 - 送電装置と、
請求項9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。 - 非接触型電力伝送用のコイルの製造方法において、
前記コイルの外周側から内周側に向けて外内巻回線が同心に複数回巻回されてなる外内巻回コイルと、前記コイルの内周側から外周側に向けて同心に且つ前記外内巻回線と反対の巻回方向に内外巻回線が複数回巻回されてなる内外巻回コイルと、を、絶縁層を挟んで同心に積層してコイル積層体を製造する第1工程と、
前記コイル積層体内で積層されている前記外内巻回線の前記絶縁層と反対の面と、前記コイル積層体内で積層されている前記内外巻回線の前記絶縁層と反対の面と、を、接続部材で接続する第2工程と、
を含むことを特徴とする前記コイルの製造方法。
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JP2019044745A JP2020150056A (ja) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | コイル及びコイル対、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システム及びコイルの製造方法 |
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JP2019044745A JP2020150056A (ja) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | コイル及びコイル対、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システム及びコイルの製造方法 |
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JP2020150056A true JP2020150056A (ja) | 2020-09-17 |
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP2020150056A (ja) |
-
2019
- 2019-03-12 JP JP2019044745A patent/JP2020150056A/ja active Pending
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