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JP6460373B2 - Coil unit and wireless power transmission device - Google Patents

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JP6460373B2 JP2014143788A JP2014143788A JP6460373B2 JP 6460373 B2 JP6460373 B2 JP 6460373B2 JP 2014143788 A JP2014143788 A JP 2014143788A JP 2014143788 A JP2014143788 A JP 2014143788A JP 6460373 B2 JP6460373 B2 JP 6460373B2
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Description

本発明は、ワイヤレスで電力を伝送するためのコイルユニットおよびワイヤレス電力伝送装置に関するものである。   The present invention relates to a coil unit and a wireless power transmission device for wirelessly transmitting power.

近年、ケーブル等の機械的接触なしで電力を送電するために、相対させた1次(送電)コイルと2次(受電)コイルの間の電磁誘導作用を利用したワイヤレス電力伝送技術が注目されており、電気自動車(EV:Electric Vehicle)やプラグインハイブリッド車(PHEV:Plug−in Hybrid Electric Vehicle)に搭載された二次電池を充電するための給電装置としての利用の拡大が見込まれている。   In recent years, in order to transmit electric power without mechanical contact such as a cable, wireless power transmission technology using electromagnetic induction action between a primary (power transmission) coil and a secondary (power reception) coil that have been opposed has attracted attention. Therefore, the use as a power supply device for charging a secondary battery mounted on an electric vehicle (EV) or a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) is expected to be expanded.

しかしながら、ワイヤレス電力伝送技術を電気自動車等のパワーエレクトロニクス装置における充電装置へ適応した場合においては、大電力伝送が要求されるためにコイルに大電流を流す必要があることから、コイルから離れた場所に形成される漏洩磁界強度も高くなり、周囲の電子機器等に悪影響を及ぼす電磁波障害が生じる虞があった。   However, when the wireless power transmission technology is applied to a charging device in a power electronics device such as an electric vehicle, a large current needs to flow through the coil because high power transmission is required. As a result, the strength of the leakage magnetic field formed on the substrate increases, which may cause electromagnetic interference that adversely affects surrounding electronic devices.

これに対して、特許文献1では、共鳴法を用いた非接触給電において、複数のコイルを含み、対向配置される第1の共振コイルと電磁共鳴を行なうための第2の共振コイルを備え、複数のコイルのうちの第1のコイルは、複数のコイルのうちの第1のコイルと異なる他のコイルの少なくとも1つとは、第1の共振コイルに対向する面に対して、発生する磁界が逆位相となるように配置されるコイルユニットにより、漏洩電磁場を低減する技術が提案されている。   On the other hand, Patent Document 1 includes a plurality of coils in non-contact power feeding using a resonance method, and includes a second resonance coil for performing electromagnetic resonance with a first resonance coil arranged oppositely, The first coil of the plurality of coils is different from at least one of the other coils different from the first coil of the plurality of coils with a magnetic field generated against the surface facing the first resonance coil. There has been proposed a technique for reducing a leakage electromagnetic field by using a coil unit arranged so as to have an opposite phase.

特開2011−234496号公報JP 2011-23496 A

しかしながら、特許文献1に開示される技術のように、車両側および給電装置側の双方を、発生する磁界が逆位相となるように配置される複数のコイルで構成する(特許文献1の図17等参照)と、車両に搭載されるコイルが大型化するとともに、重量が重くなることから、車両に搭載される部品の小型・軽量化の要求を満足できないという課題があった。   However, like the technique disclosed in Patent Literature 1, both the vehicle side and the power feeding device side are configured with a plurality of coils arranged so that the generated magnetic fields are in opposite phases (FIG. 17 of Patent Literature 1). Etc.) and the coil mounted on the vehicle increases in size and weight, so that there is a problem that the requirements for reducing the size and weight of the components mounted on the vehicle cannot be satisfied.

また、特許文献1に開示される技術のように、給電装置側のみ、発生する磁界が逆位相となるように配置される複数のコイルで構成する(特許文献1の図19等参照)と、車両側から発生する漏洩電磁場の低減が不十分という課題があった。   Further, as in the technique disclosed in Patent Document 1, only the power feeding device side is configured with a plurality of coils arranged so that the generated magnetic field is in reverse phase (see FIG. 19 of Patent Document 1). There was a problem that the leakage electromagnetic field generated from the vehicle side was insufficiently reduced.

そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、対向配置されるコイルの大型化および重量化を抑制しつつ、対向配置されるコイルから発生する不要な漏洩磁界の低減が可能なコイルユニットおよびワイヤレス電力伝送装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and can suppress an unnecessary leakage magnetic field generated from the opposed coils while suppressing the increase in size and weight of the opposed coils. An object is to provide a unit and a wireless power transmission device.

本発明に係るコイルユニットは、第1のコイルと、第1のコイルに接続される共振キャパシタと、第1のコイルと磁気結合する第2のコイルと、外部から電流が供給される第2のコイルと、第2のコイルに電気的に接続される補助コイルと、を備え、第1のコイルと第2のコイルは、磁気結合し、補助コイルは、電磁共鳴によって第1のコイルとの間でワイヤレスにて電力の送受電が行われる他のコイルが発生する磁界と逆位相の磁界を発生することを特徴とする。   The coil unit according to the present invention includes a first coil, a resonant capacitor connected to the first coil, a second coil magnetically coupled to the first coil, and a second current supplied from the outside. A coil and an auxiliary coil electrically connected to the second coil, wherein the first coil and the second coil are magnetically coupled, and the auxiliary coil is coupled to the first coil by electromagnetic resonance. And generating a magnetic field having a phase opposite to that of a magnetic field generated by another coil that transmits and receives power wirelessly.

本発明によれば、補助コイルが、電磁共鳴によって第1のコイルとの間でワイヤレスにて電力の送受電が行われる他のコイルが発生する磁界と逆位相の磁界を発生している。ここで、第1のコイルは共振キャパシタに接続され、且つ、第2のコイルと磁気結合するため、第1のコイルに流れる電流の位相は、第2のコイルに流れる電流の位相に対して位相が90度ずれる。さらに、電磁共鳴によって第1のコイルとの間でワイヤレスにて電力の送受電が行われる他のコイルに流れる電流の位相は、第1のコイルに流れる電流の位相に対して位相が90度ずれる。このとき、第2のコイルに流れる電流の位相と他のコイルに流れる電流の位相は逆位相となる。したがって、補助コイルを第2のコイルに電気的に接続して、補助コイルに流れる電流の位相を第2のコイルに流れる電流の位相と同位相とすることにより、補助コイルに流れる電流の位相は他のコイルに流れる電流の位相と逆位相となる。つまり、補助コイルにより、他のコイルが発生する磁界と逆位相の磁界を発生することとなる。そのため、他のコイルが発生する不要な漏洩磁界を低減することができる。その結果、対向配置されるコイルの大型化および重量化を抑制しつつ、対向配置されるコイルから発生する不要な漏洩磁界の低減ができる。   According to the present invention, the auxiliary coil generates a magnetic field having a phase opposite to that of the magnetic field generated by another coil that performs wireless power transmission / reception with the first coil by electromagnetic resonance. Here, since the first coil is connected to the resonant capacitor and magnetically coupled to the second coil, the phase of the current flowing through the first coil is the same as the phase of the current flowing through the second coil. Is shifted 90 degrees. Furthermore, the phase of the current flowing through the other coil that is wirelessly transmitting and receiving power to and from the first coil by electromagnetic resonance is 90 degrees out of phase with the phase of the current flowing through the first coil. . At this time, the phase of the current flowing through the second coil is opposite to the phase of the current flowing through the other coil. Therefore, by electrically connecting the auxiliary coil to the second coil and making the phase of the current flowing through the auxiliary coil the same as the phase of the current flowing through the second coil, the phase of the current flowing through the auxiliary coil is The phase of the current flowing through the other coil is opposite to that of the current. That is, the auxiliary coil generates a magnetic field having the opposite phase to the magnetic field generated by the other coils. Therefore, an unnecessary leakage magnetic field generated by another coil can be reduced. As a result, an unnecessary leakage magnetic field generated from the opposed coils can be reduced while suppressing an increase in size and weight of the opposed coils.

好ましくは、第1および第2のコイルと補助コイルとの磁気結合を抑制する電磁遮蔽板をさらに備えるとよい。この場合、第1および第2のコイルと補助コイルとの間の不要な電磁的干渉を低減することができるので、他のコイルが発生する不要な漏洩磁界をより確実に低減することができる。   Preferably, an electromagnetic shielding plate that suppresses magnetic coupling between the first and second coils and the auxiliary coil is further provided. In this case, since unnecessary electromagnetic interference between the first and second coils and the auxiliary coil can be reduced, an unnecessary leakage magnetic field generated by other coils can be more reliably reduced.

好ましくは、第1のコイルは、互いに電気的に接続された第1および第2の巻線を含み、第1の巻線と第2の巻線は、互いに逆位相の磁界を発生するとよい。この場合、互いに逆位相の磁界を発生する第1の巻線と第2の巻線により、第1のコイルが発生する不要な漏洩磁界を低減することができる。   Preferably, the first coil includes first and second windings that are electrically connected to each other, and the first winding and the second winding may generate magnetic fields having opposite phases to each other. In this case, an unnecessary leakage magnetic field generated by the first coil can be reduced by the first winding and the second winding that generate magnetic fields having phases opposite to each other.

より好ましくは、第1のコイルは、第1の巻線の背面側に配置される第3の巻線と、第2の巻線の背面側に配置される第4の巻線と、をさらに備え、第1〜第4の巻線は、電気的に直列接続されており、第1および第2の巻線は、第1および第2の巻線をともに鎖交する第1の磁束を発生し、第3の巻線は、第1の巻線に鎖交する第2の磁束を発生し、第4の巻線は、第2の巻線に鎖交する第3の磁束を発生し、第2および第3の磁束の周回方向は、第1の磁束の周回方向とは逆向きとなるように構成されるとよい。この場合、第2の磁束は第1の巻線近傍の磁界を強め、第3の磁束は第2の巻線近傍の磁界を強める。一方、第1のコイルから離れた場所では、互いに周回方向が逆向きである第1の磁束と第2および第3の磁束が打消し合うために磁界を弱め合う。その結果、電力伝送効率を低下させることなく、第1のコイルが発生する漏洩磁界を一層低減することができる。   More preferably, the first coil further includes a third winding disposed on the back side of the first winding, and a fourth winding disposed on the back side of the second winding. The first to fourth windings are electrically connected in series, and the first and second windings generate a first magnetic flux that links the first and second windings together. And the third winding generates a second magnetic flux interlinking with the first winding, the fourth winding generates a third magnetic flux interlinking with the second winding, The circulation directions of the second and third magnetic fluxes may be configured to be opposite to the circulation direction of the first magnetic flux. In this case, the second magnetic flux strengthens the magnetic field near the first winding, and the third magnetic flux strengthens the magnetic field near the second winding. On the other hand, in a place away from the first coil, the first magnetic flux and the second and third magnetic fluxes whose rotation directions are opposite to each other cancel each other, so that the magnetic fields are weakened. As a result, the leakage magnetic field generated by the first coil can be further reduced without reducing the power transmission efficiency.

より好ましくは、第3の巻線の軸方向は、第1の巻線の軸方向と略直交し、第4の巻線の軸方向は、第2の巻線の軸方向と略直交するように構成されるとよい。この場合、第3および第4の巻線により、第1のコイルから離れた場所にまで周回する第2の磁束および第3の磁束を発生させ易くなる。その結果、第1のコイルが発生する漏洩磁界をより一層低減することができる。   More preferably, the axial direction of the third winding is substantially orthogonal to the axial direction of the first winding, and the axial direction of the fourth winding is substantially orthogonal to the axial direction of the second winding. It is good to be configured. In this case, the third and fourth windings facilitate the generation of the second magnetic flux and the third magnetic flux that circulate to a place away from the first coil. As a result, the leakage magnetic field generated by the first coil can be further reduced.

本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、ワイヤレス送電装置からワイヤレス受電装置にワイヤレスにて電力が伝送されるワイヤレス電力伝送装置であって、ワイヤレス送電装置は、上記コイルユニットを有することを特徴とする。   A wireless power transmission apparatus according to the present invention is a wireless power transmission apparatus that wirelessly transmits power from a wireless power transmission apparatus to a wireless power reception apparatus, and the wireless power transmission apparatus includes the coil unit.

本発明によれば、ワイヤレス受電装置に搭載されることとなる受電コイルの大型化および重量化を抑制しつつ、受電コイルから発生する不要な漏洩磁界を低減することができるワイヤレス電力伝送装置を提供することができる。   According to the present invention, there is provided a wireless power transmission device capable of reducing an unnecessary leakage magnetic field generated from the power receiving coil while suppressing an increase in size and weight of the power receiving coil to be mounted on the wireless power receiving device. can do.

以上のように、本発明によれば、対向配置されるコイルの大型化および重量化を抑制しつつ、対向配置されるコイルから発生する不要な漏洩磁界の低減が可能なコイルユニットおよびワイヤレス電力伝送装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, the coil unit and the wireless power transmission capable of reducing unnecessary leakage magnetic field generated from the opposed coils while suppressing the increase in size and weight of the opposed coils. An apparatus can be provided.

本発明の第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を示すシステム模式構成図である。1 is a schematic system configuration diagram showing a wireless power transmission device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置において、コイルユニットを受電コイルとともに示す断面図である。In the wireless power transmission device according to the first embodiment of the present invention, it is a cross-sectional view showing a coil unit together with a power receiving coil. 図2において、インバータの出力電流位相が0度のときに各コイルが発生する磁界の向きを模式的に示した図である。In FIG. 2, it is the figure which showed typically direction of the magnetic field which each coil generate | occur | produces when the output current phase of an inverter is 0 degree | times. 図2において、インバータの出力電流位相が90度のときに各コイルが発生する磁界の向きを模式的に示した図である。In FIG. 2, it is the figure which showed typically direction of the magnetic field which each coil generate | occur | produces when the output current phase of an inverter is 90 degree | times. 本発明の第2実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を示すシステム模式構成図である。It is a system model block diagram which shows the wireless power transmission apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置において、コイルユニットを受電コイルとともに示す断面図である。It is sectional drawing which shows a coil unit with a receiving coil in the wireless power transmission apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図5において、インバータの出力電流位相が0度のときに各コイルが発生する磁界の向きを模式的に示した図である。In FIG. 5, it is the figure which showed typically direction of the magnetic field which each coil generate | occur | produces when the output current phase of an inverter is 0 degree | times. 図5において、インバータの出力電流位相が90度のときに各コイルが発生する磁界の向きを模式的に示した図である。In FIG. 5, it is the figure which showed typically direction of the magnetic field which each coil generate | occur | produces when the output current phase of an inverter is 90 degree | times. 図5において、インバータの出力電流位相が90度のときに第1〜4の巻線が発生する磁束を模式的に示した図である。In FIG. 5, it is the figure which showed typically the magnetic flux which the 1st-4th coil | winding generate | occur | produces when the output current phase of an inverter is 90 degree | times.

本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.

(第1実施形態)
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S1の構成について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を示すシステム模式構成図である。図2は、本発明の第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置において、コイルユニットを受電コイルとともに示す断面図である。なお、本発明に係るコイルユニットは、ワイヤレス電力伝送装置におけるワイヤレス送電装置あるいはワイヤレス受電装置のいずれにも適用可能であるが、ここでは、本発明に係るコイルユニットをワイヤレス送電装置に適用した例を用いて説明する。
(First embodiment)
First, the configuration of the wireless power transmission device S1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a schematic system configuration diagram showing a wireless power transmission device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a coil unit and a receiving coil in the wireless power transmission device according to the first embodiment of the present invention. The coil unit according to the present invention can be applied to either a wireless power transmission device or a wireless power reception device in a wireless power transmission device, but here, an example in which the coil unit according to the present invention is applied to a wireless power transmission device. It explains using.

ワイヤレス電力伝送装置S1は、図1に示されるように、ワイヤレス送電装置Ut1と、ワイヤレス受電装置Ur1と、を有する。   As illustrated in FIG. 1, the wireless power transmission device S1 includes a wireless power transmission device Ut1 and a wireless power reception device Ur1.

ワイヤレス送電装置Ut1は、電源PW1と、インバータINV1と、コイルユニットLtu1と、を有する。ワイヤレス受電装置Ur1は、受電コイルLrと、共振キャパシタCrと、整流回路DBと、負荷Rと、を有する。ワイヤレス電力伝送装置S1は、ワイヤレス送電装置Ut1のコイルユニットLtu1とワイヤレス受電装置Ur1の受電コイルLrが対向することにより、ワイヤレス送電装置Ut1からワイヤレス受電装置Ur1にワイヤレスにて電力が伝送される。   The wireless power transmission device Ut1 includes a power source PW1, an inverter INV1, and a coil unit Ltu1. The wireless power receiving device Ur1 includes a power receiving coil Lr, a resonant capacitor Cr, a rectifier circuit DB, and a load R. The wireless power transmission device S1 wirelessly transmits power from the wireless power transmission device Ut1 to the wireless power reception device Ur1 when the coil unit Ltu1 of the wireless power transmission device Ut1 and the power reception coil Lr of the wireless power reception device Ur1 face each other.

まず、ワイヤレス送電装置Ut1について説明する。電源PW1は、直流電力を後述するインバータINV1に供給する。電源PW1としては、直流電力を出力するものであれば特に制限されず、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、あるいはスイッチングコンバータ等のスイッチング電源装置などが挙げられる。   First, the wireless power transmission device Ut1 will be described. The power supply PW1 supplies DC power to an inverter INV1 described later. The power source PW1 is not particularly limited as long as it outputs DC power, and is a DC power source rectified and smoothed from a commercial AC power source, a secondary battery, a DC power source generated by photovoltaic power, or a switching power source device such as a switching converter. Is mentioned.

インバータINV1は、電源PW1から供給される入力直流電力を交流電力に変換する機能を有している。インバータINV1としては、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路から構成される。このスイッチング回路を構成するスイッチング素子としては、例えばMOS−FET(Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor)やIBGT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの素子が挙げられる。インバータINV1は、電源PW1から供給される入力直流電力を交流電力に変換し、後述するコイルユニットLtu1に供給する。なお、インバータINV1とコイルユニットLtu1の間には、回路の力率を向上させるためのキャパシタ(図示しない)が挿入されてもよい。   The inverter INV1 has a function of converting input DC power supplied from the power source PW1 into AC power. The inverter INV1 includes a switching circuit in which a plurality of switching elements are bridge-connected. Examples of the switching elements constituting the switching circuit include elements such as MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor) and IBGT (Insulated Gate Bipolar Transistor). The inverter INV1 converts input DC power supplied from the power source PW1 into AC power and supplies the AC power to a coil unit Ltu1 described later. A capacitor (not shown) for improving the power factor of the circuit may be inserted between the inverter INV1 and the coil unit Ltu1.

コイルユニットLtu1は、図1および図2に示されるように、第1のコイルLtrと、共振キャパシタCtrと、第2のコイルLteと、補助コイルLnと、電磁遮蔽板Sと、第1の磁性コアFtと、第2の磁性コアFnと、を有する。なお、第1のコイルLtrと、第2のコイルLteと、補助コイルLnと、電磁遮蔽板Sは、コイルユニットLtu1と後述する受電コイルLrとの対向方向と直交する方向から見て、後述する受電コイルLrに近い側から、第1のコイルLtr、第2のコイルLte、電磁遮蔽板S、補助コイルLnの順で配置されている。すなわち、補助コイルLnが後述する受電コイルLrと最も離れた位置に配置されることとなる。このコイルユニットLtu1は、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S1を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、地中または地面近傍に配設されることとなる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the coil unit Ltu1 includes a first coil Ltr, a resonance capacitor Ctr, a second coil Lte, an auxiliary coil Ln, an electromagnetic shielding plate S, and a first magnetic plate. It has a core Ft and a second magnetic core Fn. The first coil Ltr, the second coil Lte, the auxiliary coil Ln, and the electromagnetic shielding plate S will be described later when viewed from a direction orthogonal to the facing direction of the coil unit Ltu1 and a power receiving coil Lr described later. From the side close to the power receiving coil Lr, the first coil Ltr, the second coil Lte, the electromagnetic shielding plate S, and the auxiliary coil Ln are arranged in this order. That is, the auxiliary coil Ln is arranged at a position farthest from the power receiving coil Lr described later. When the wireless power transmission device S1 according to this embodiment is applied to a power supply facility for a vehicle such as an electric vehicle, the coil unit Ltu1 is disposed in the ground or in the vicinity of the ground.

第1のコイルLtrは、電磁共鳴によって後述する受電コイルLrへワイヤレスで電力を送電する機能を有する。すなわち、第1のコイルLtrが送電コイルとして機能することとなる。本実施形態においては、第1のコイルLtrは互いに電気的に接続された第1の巻線LtrAおよび第2の巻線LtrBを含む。第1および第2の巻線LtrA,LtrBは、コイルユニットLtu1と後述する受電コイルLrとの対向方向と直交する方向に並置された平面状のスパイラル構造のコイルであり、銅やアルミニウム等のリッツ線を巻回して形成されている。第1および第2の巻線LtrA,LtrBの巻数は、コイルユニットLtu1と後述する受電コイルLrとの間の離間距離や所望の電力伝送効率などに基づいて適宜設定される。なお、第1の巻線LtrAの巻回方向と第2の巻線LtrBの巻回方向は互いに逆向きとなっており、第1および第2の巻線LtrA,LtrBの軸方向は、共にコイルユニットLtu1と後述する受電コイルLrとの対向方向と平行となっている。すなわち、第1のコイルLtrに電流が流れたとき、第1の巻線LtrAと第2の巻線LtrBは、互いに逆位相の磁界を発生することとなる。そのため、互いに逆位相の磁界を発生する第1の巻線LtrAと第2の巻線LtrBにより、第1のコイルLtrが発生する漏洩磁界を低減することができる。   The first coil Ltr has a function of wirelessly transmitting power to a power receiving coil Lr described later by electromagnetic resonance. That is, the first coil Ltr functions as a power transmission coil. In the present embodiment, the first coil Ltr includes a first winding LtrA and a second winding LtrB that are electrically connected to each other. The first and second windings LtrA and LtrB are planar spiral coils juxtaposed in a direction orthogonal to the facing direction of the coil unit Ltu1 and a power receiving coil Lr described later, and are made of a litz such as copper or aluminum. It is formed by winding a wire. The number of turns of the first and second windings LtrA and LtrB is appropriately set based on a separation distance between the coil unit Ltu1 and a power receiving coil Lr described later, desired power transmission efficiency, and the like. The winding direction of the first winding LtrA and the winding direction of the second winding LtrB are opposite to each other, and the axial directions of the first and second windings LtrA and LtrB are both coils. It is parallel to the facing direction of the unit Ltu1 and a power receiving coil Lr described later. That is, when a current flows through the first coil Ltr, the first winding LtrA and the second winding LtrB generate magnetic fields having opposite phases to each other. Therefore, the leakage magnetic field generated by the first coil Ltr can be reduced by the first winding LtrA and the second winding LtrB that generate magnetic fields having phases opposite to each other.

共振キャパシタCtrは、第1のコイルLtrに電気的に接続されている。共振キャパシタCtrの静電容量は、第1のコイルLtrのインピーダンスに対して、インバータINV1から供給される電流の周波数で共振するように設定される。本実施形態では、共振キャパシタCtrは、第1のコイルLtrの第1および第2の巻線LtrA,LtrBと直列に接続されているが、これに限られることなく、共振キャパシタCtrは、第1のコイルLtrの第1および第2の巻線LtrA,LtrBと並列に接続されてもよい。いずれの場合においても、第1のコイルLtrのインピーダンスに対して、インバータINV1から供給される電流の周波数で共振するように共振キャパシタCtrの静電容量が設定されていればよい。   The resonant capacitor Ctr is electrically connected to the first coil Ltr. The capacitance of the resonance capacitor Ctr is set so as to resonate with the impedance of the first coil Ltr at the frequency of the current supplied from the inverter INV1. In the present embodiment, the resonant capacitor Ctr is connected in series with the first and second windings LtrA and LtrB of the first coil Ltr. However, the present invention is not limited to this, and the resonant capacitor Ctr The first and second windings LtrA and LtrB of the second coil Ltr may be connected in parallel. In any case, the capacitance of the resonance capacitor Ctr may be set so that the impedance of the first coil Ltr resonates at the frequency of the current supplied from the inverter INV1.

第2のコイルLteは、インバータINV1に電気的に接続されている。この第2のコイルLteは、第1のコイルLtrの近傍に配置されているため、第1のコイルLtrと強く磁気結合している。本実施形態においては、第2のコイルLteは、電気的に直列接続された2つの巻線LteA,LteBを含む。巻線LteAの軸は、第1のコイルLtrの第1の巻線LtrAの軸と一致し、巻線LteBの軸は、第1のコイルLtrの第2の巻線LtrBの軸と一致するように配置され、巻線LteAの巻回方向と巻線LteBの巻回方向は互いに逆向きとなっている。このように構成されることにより、第2のコイルLteにインバータINV1から交流電流が供給されると、電磁誘導の原理により、第1のコイルLtrに起電力が発生し、第1のコイルLtrに交流電流が流れる。すなわち、第2のコイルLteはインバータINV1から供給される電力を第1のコイルLtrに供給する役割を果たすこととなる。また、第2のコイルLteの巻線LteA,LteBの巻数は、第1のコイルLtrの第1および第2の巻線LtrA,LtrBの巻数に比べて少なく設定されている。ここで、第1のコイルLtrには共振キャパシタCtrが接続されているため、第2のコイルLteから見た第1のコイルLtrの電気的なインピーダンスは非常に小さいので、第2のコイルLteが有する巻線LteA,LteBの巻数が少なくても、第1のコイルLtrにはワイヤレス電力伝送のために十分な電流を発生させることができる。なお、本実施形態では、第2のコイルLteが2つの巻線LteA,LteBから構成されているが、巻線LteAあるいは巻線LteBのいずれか一方のみから構成されていてもよい。   The second coil Lte is electrically connected to the inverter INV1. Since the second coil Lte is disposed in the vicinity of the first coil Ltr, it is strongly magnetically coupled to the first coil Ltr. In the present embodiment, the second coil Lte includes two windings LteA and LteB that are electrically connected in series. The axis of the winding LteA coincides with the axis of the first winding LtrA of the first coil Ltr, and the axis of the winding LteB coincides with the axis of the second winding LtrB of the first coil Ltr. The winding direction of the winding LteA and the winding direction of the winding LteB are opposite to each other. With this configuration, when an alternating current is supplied from the inverter INV1 to the second coil Lte, an electromotive force is generated in the first coil Ltr and the first coil Ltr is generated according to the principle of electromagnetic induction. AC current flows. That is, the second coil Lte serves to supply the power supplied from the inverter INV1 to the first coil Ltr. Further, the number of turns of the windings LteA and LteB of the second coil Lte is set smaller than the number of turns of the first and second windings LtrA and LtrB of the first coil Ltr. Here, since the resonance capacitor Ctr is connected to the first coil Ltr, the electrical impedance of the first coil Ltr viewed from the second coil Lte is very small. Even if the number of turns of the windings LteA and LteB is small, the first coil Ltr can generate a sufficient current for wireless power transmission. In the present embodiment, the second coil Lte is configured by two windings LteA and LteB, but may be configured by only one of the winding LteA and the winding LteB.

補助コイルLnは、第2のコイルLteと電気的に接続されている。本実施形態においては、図1に示されるように、補助コイルLnは、第2のコイルLteの巻線LteAと巻線LteBに直列に接続されている。この補助コイルLnは、ソレノイド構造のコイルであり、銅やアルミニウム等のリッツ線を螺旋状に巻回して形成されている。補助コイルLnの軸方向は、後述する受電コイルLrの軸方向と略一致しており、本実施形態においては、補助コイルLnの軸方向は、コイルユニットLtu1と後述する受電コイルLrとの対向方向と直交する方向であって、補助コイルLnの軸方向は、第1のコイルLtrの第1および第2の巻線LtrA,LtrBの軸方向および第2のコイルLteの巻線LteA,LteBの軸方向と直交する方向である。この補助コイルLnは、後述する受電コイルLrが発生する磁界と逆位相の磁界を発生する。ここで、補助コイルLnが発生する磁界を、後述する受電コイルLrが発生する磁界と逆位相とするためには、補助コイルLnの巻線の巻回方向を、後述する受電コイルLrの巻線の巻回方向と同じ方向とすればよい。補助コイルLnの巻数は、コイルユニットLtu1と後述する受電コイルLrとの間の離間距離や所望の漏洩磁界低減効果などに基づいて適宜設定される。   The auxiliary coil Ln is electrically connected to the second coil Lte. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the auxiliary coil Ln is connected in series to the winding LteA and the winding LteB of the second coil Lte. The auxiliary coil Ln is a solenoid-structured coil, and is formed by spirally winding a litz wire such as copper or aluminum. The axial direction of the auxiliary coil Ln substantially coincides with the axial direction of the power receiving coil Lr described later. In the present embodiment, the axial direction of the auxiliary coil Ln is the opposing direction of the coil unit Ltu1 and the power receiving coil Lr described later. The axial direction of the auxiliary coil Ln is the axial direction of the first and second windings LtrA and LtrB of the first coil Ltr and the axis of the windings LteA and LteB of the second coil Lte. It is a direction orthogonal to the direction. The auxiliary coil Ln generates a magnetic field having an opposite phase to the magnetic field generated by the power receiving coil Lr described later. Here, in order to set the magnetic field generated by the auxiliary coil Ln in reverse phase to the magnetic field generated by the power receiving coil Lr described later, the winding direction of the winding of the auxiliary coil Ln is set to the winding of the power receiving coil Lr described later. The direction may be the same as the winding direction. The number of turns of the auxiliary coil Ln is appropriately set based on a separation distance between the coil unit Ltu1 and a power receiving coil Lr described later, a desired leakage magnetic field reduction effect, and the like.

電磁遮蔽板Sは、第1のコイルLtrおよび第2のコイルLteと補助コイルLnとの間であって、補助コイルLnの軸方向に沿って配置される。具体的には、電磁遮蔽板Sは、後術する第1の磁性コアFtと補助コイルLnの間に配置される。この電磁遮蔽板Sは、第1のコイルLtrおよび第2のコイルLteと補助コイルLnの不要な磁気結合を抑制するシールド材として機能する。言い換えれば、電磁遮蔽板Sは、誘導電流、渦電流などにより磁界を打消して磁束の通過を抑制するシールド材として機能する。これにより、第1のコイルLtrおよび第2のコイルLteと補助コイルLnとの間の不要な電磁的干渉を低減することができる。このような電磁遮蔽板Sとしては、表面が電磁シールド材として機能する非磁性の導体であれば特に制限されず、銅やアルミニウム、あるいは表面に亜鉛メッキを施した鋼板等が挙げられる。なお、第2のコイルLteと補助コイルLnを電気的に接続する配線は、電磁遮蔽板Sに空けた穴を貫通するように引き回してもよく、電磁遮蔽板Sを迂回して引き回してもよい。   The electromagnetic shielding plate S is disposed between the first coil Ltr and the second coil Lte and the auxiliary coil Ln and along the axial direction of the auxiliary coil Ln. Specifically, the electromagnetic shielding plate S is disposed between the first magnetic core Ft and the auxiliary coil Ln to be operated later. The electromagnetic shielding plate S functions as a shielding material that suppresses unnecessary magnetic coupling between the first coil Ltr, the second coil Lte, and the auxiliary coil Ln. In other words, the electromagnetic shielding plate S functions as a shield material that cancels the magnetic field by an induced current, an eddy current, or the like and suppresses the passage of magnetic flux. Thereby, unnecessary electromagnetic interference between the first coil Ltr and the second coil Lte and the auxiliary coil Ln can be reduced. The electromagnetic shielding plate S is not particularly limited as long as the surface is a nonmagnetic conductor that functions as an electromagnetic shielding material, and examples thereof include copper, aluminum, and a steel plate having a surface galvanized. It should be noted that the wiring that electrically connects the second coil Lte and the auxiliary coil Ln may be routed so as to penetrate the hole formed in the electromagnetic shielding plate S, or may be routed around the electromagnetic shielding plate S. .

第1の磁性コアFtは、フェライト等の磁性体により構成され、板状の両端に突起部を有する略U字形状を呈しており、一方の突起部が第1のコイルLtrの第1の巻線LteAおよび第2のコイルLteの巻線LteAの軸を貫通し、他方の突起部が第1のコイルLtrの第2の巻線LtrBおよび第2のコイルLteの巻線LteBの軸を貫通するように配置されている。つまり、第1の磁性コアFtは、第1のコイルLtrの第1および第2の巻線LtrA,LtrBと第2のコイルLteの巻線LteA,LteBのコアとして機能する。そのため、第1の磁性コアFtによって、第1のコイルLtrの第1の巻線LtrAと第2のコイルLteの巻線LteAの磁気結合度および第1のコイルLtrの第2の巻線LtrBと第2のコイルLteの巻線LteBの磁気結合度が向上させることができ、第1のコイルLtrによってワイヤレス電力伝送のための磁束を効率良く発生させることができる。   The first magnetic core Ft is made of a magnetic material such as ferrite and has a substantially U shape having protrusions at both ends of the plate shape. One protrusion is the first winding of the first coil Ltr. The line LteA and the axis of the winding LteA of the second coil Lte pass through, and the other protrusion penetrates the axis of the second winding LtrB of the first coil Ltr and the winding LteB of the second coil Lte. Are arranged as follows. That is, the first magnetic core Ft functions as a core of the first and second windings LtrA and LtrB of the first coil Ltr and the windings LteA and LteB of the second coil Lte. Therefore, by the first magnetic core Ft, the magnetic coupling degree of the first winding LtrA of the first coil Ltr and the winding LteA of the second coil Lte and the second winding LtrB of the first coil Ltr The magnetic coupling degree of the winding LteB of the second coil Lte can be improved, and the magnetic flux for wireless power transmission can be efficiently generated by the first coil Ltr.

第2の磁性コアFnは、板状または棒状のフェライト等の磁性体により構成され、補助コイルLnの軸を貫通するように配置されている。つまり、第2の磁性コアFnは、補助コイルLnのコアとして機能する。そのため、補助コイルLnによって、後述する受電コイルLrが発生する漏洩磁界を低減するための磁束を効率良く発生させることができる。   The second magnetic core Fn is made of a magnetic material such as a plate-like or rod-like ferrite, and is disposed so as to penetrate the axis of the auxiliary coil Ln. That is, the second magnetic core Fn functions as the core of the auxiliary coil Ln. Therefore, the auxiliary coil Ln can efficiently generate a magnetic flux for reducing a leakage magnetic field generated by the power receiving coil Lr described later.

続いて、ワイヤレス受電装置Ur1の構成について説明する。なお、本実施形態において、電磁共鳴によって第1のコイルとの間で電力の送受電が行われる他のコイルとは、受電コイルLrのことを意味する。受電コイルLrは、ソレノイド構造のコイルであり、銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Wrを第3の磁性コアFrに螺旋状に巻回して形成されている。受電コイルLrの軸方向は、コイルユニットLtu1と受電コイルLrとの対向方向に対して直交する方向である。受電コイルLrの巻数は、コイルユニットLtu1と受電コイルLrとの間の離間距離や所望の電力伝送効率などに基づいて適宜設定される。このように構成される受電コイルLrは、第1のコイルLtrから送電された交流電力を受電する機能を有している。また、受電コイルLrは、後述する整流回路DBに電気的に接続されている。なお、受電コイルLrは、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S1を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、車両下部に搭載されることとなる。ここで、第3の磁性コアFrは、板状または棒状のフェライト等の磁性体により構成され、受電コイルLrの軸を貫通するように配置されている。つまり、第3の磁性コアFrは、受電コイルLrのコアとして機能する。そのため、第1のコイルLtrが発生する磁束が選択的に第3の磁性コアFrを通過する磁路を形成することから、受電コイルLrに鎖交する磁束が増加し、電力伝送効率を向上させることができる。   Next, the configuration of the wireless power receiving device Ur1 will be described. In the present embodiment, the other coil that transmits and receives power to and from the first coil by electromagnetic resonance means the power receiving coil Lr. The power receiving coil Lr is a coil having a solenoid structure, and is formed by winding a winding Wr made of a litz wire such as copper or aluminum around the third magnetic core Fr in a spiral shape. The axial direction of the power receiving coil Lr is a direction orthogonal to the facing direction of the coil unit Ltu1 and the power receiving coil Lr. The number of turns of the power receiving coil Lr is appropriately set based on the distance between the coil unit Ltu1 and the power receiving coil Lr, the desired power transmission efficiency, and the like. The power receiving coil Lr configured as described above has a function of receiving AC power transmitted from the first coil Ltr. Further, the power receiving coil Lr is electrically connected to a rectifier circuit DB described later. In addition, when the wireless power transmission device S1 according to the present embodiment is applied to a power supply facility for a vehicle such as an electric vehicle, the power receiving coil Lr is mounted on the lower portion of the vehicle. Here, the third magnetic core Fr is made of a magnetic material such as a plate-like or rod-like ferrite, and is disposed so as to penetrate the shaft of the power receiving coil Lr. That is, the third magnetic core Fr functions as the core of the power receiving coil Lr. Therefore, since the magnetic flux generated by the first coil Ltr selectively forms a magnetic path that passes through the third magnetic core Fr, the magnetic flux interlinked with the power receiving coil Lr is increased, and the power transmission efficiency is improved. be able to.

共振キャパシタCrは、受電コイルLrと後述する整流回路DBの間に挿入されている。共振キャパシタCrの静電容量は、受電コイルLrのインピーダンスに対して、インバータINV1から供給される電流の周波数で共振するように設定される。これにより、受電コイルLrが電磁共鳴によって第1のコイルLtrとの間でワイヤレスにて電力の伝送が行われる。本実施形態では、共振キャパシタCrは受電コイルLrと並列に接続されているが、共振キャパシタCrは、受電コイルLrと直列に接続されてもよい。いずれの場合においても、受電コイルLrのインピーダンスに対して、インバータINV1から供給される電流の周波数で共振するように共振キャパシタCrの静電容量が設定されていればよい。   The resonant capacitor Cr is inserted between the power receiving coil Lr and a rectifier circuit DB described later. The capacitance of the resonance capacitor Cr is set so as to resonate at the frequency of the current supplied from the inverter INV1 with respect to the impedance of the power receiving coil Lr. As a result, power is transmitted wirelessly between the power receiving coil Lr and the first coil Ltr by electromagnetic resonance. In this embodiment, the resonance capacitor Cr is connected in parallel with the power receiving coil Lr, but the resonance capacitor Cr may be connected in series with the power receiving coil Lr. In any case, the capacitance of the resonance capacitor Cr may be set so that the impedance of the power receiving coil Lr resonates at the frequency of the current supplied from the inverter INV1.

整流回路DBは、受電コイルLrが受電した交流電力を直流電力に整流する機能を有している。整流回路DBとしては、ダイオードブリッジを用いた全波整流機能と、コンデンサおよび三端子レギュレータを用いた電力平滑化機能を備えた変換回路などが挙げられる。この整流回路DBにより整流された直流電力は、負荷Rに出力される。ここで、負荷Rとしては、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S1を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、車両が有する二次電池が挙げられる。   The rectifier circuit DB has a function of rectifying AC power received by the power receiving coil Lr into DC power. Examples of the rectifier circuit DB include a conversion circuit having a full-wave rectification function using a diode bridge and a power smoothing function using a capacitor and a three-terminal regulator. The DC power rectified by the rectifier circuit DB is output to the load R. Here, as the load R, when the wireless power transmission device S1 according to the present embodiment is applied to a power supply facility for a vehicle such as an electric vehicle, a secondary battery included in the vehicle may be used.

続いて、図3を参照して、本実施形態における第1のコイルLtr、第2のコイルLte、補助コイルLn、受電コイルLrのそれぞれが発生する磁界と、不要な漏洩磁界の低減作用について詳細に説明する。図3aは、図2において、インバータの出力電流位相が0度のときに各コイルが発生する磁界の向きを模式的に示した図である。図3bは、図2において、インバータの出力電流位相が90度のときに各コイルが発生する磁界の向きを模式的に示した図である。なお、図3aおよび図3bにおいて、説明の便宜上、第1の磁性コアFt、第2の磁性コアFn、および第3の磁性コアFrは省略している。   Next, with reference to FIG. 3, details of the magnetic field generated by each of the first coil Ltr, the second coil Lte, the auxiliary coil Ln, and the power receiving coil Lr and the action of reducing unnecessary leakage magnetic fields in the present embodiment. Explained. FIG. 3a is a diagram schematically showing the direction of the magnetic field generated by each coil when the output current phase of the inverter is 0 degree in FIG. FIG. 3b is a diagram schematically showing the direction of the magnetic field generated by each coil when the output current phase of the inverter is 90 degrees in FIG. 3A and 3B, the first magnetic core Ft, the second magnetic core Fn, and the third magnetic core Fr are omitted for convenience of explanation.

インバータINV1の出力電流位相が0度のとき、すなわち正弦波状のインバータINV1の出力電流瞬時値が最大となるとき、図3aに示されるように、第2のコイルLteの巻線LteA,LteBに発生する磁界HLteA,HLteBと、補助コイルLnに発生する磁界HLnの強度が最大となる。なお、磁界HLteAと磁界HLteBは互いに逆位相の磁界であり、コイルユニットLtu1と受電コイルLrとの対向方向に平行な向きである。また、磁界HLnは、コイルユニットLtu1と受電コイルLrとの対向方向に直交する向きである。またさらには、第2のコイルLteの巻線LteA,LteBの巻数は少ないため、磁界HLteAと磁界HLteBの強度は低い。したがって、第2のコイルLteにより、コイルユニットLtu1から離れた場所に形成される漏洩磁界強度も低く、影響は小さい。   When the output current phase of the inverter INV1 is 0 degree, that is, when the instantaneous output current value of the sinusoidal inverter INV1 is the maximum, as shown in FIG. 3a, it is generated in the windings LteA and LteB of the second coil Lte. The strengths of the magnetic fields HLteA and HLteB and the magnetic field HLn generated in the auxiliary coil Ln are maximized. The magnetic field HLteA and the magnetic field HLteB are magnetic fields having opposite phases to each other, and are parallel to the facing direction of the coil unit Ltu1 and the power receiving coil Lr. The magnetic field HLn is in a direction orthogonal to the facing direction of the coil unit Ltu1 and the power receiving coil Lr. Furthermore, since the number of turns of the windings LteA and LteB of the second coil Lte is small, the strength of the magnetic field HLteA and the magnetic field HLteB is low. Therefore, the strength of the leakage magnetic field formed at a location away from the coil unit Ltu1 by the second coil Lte is also low, and the influence is small.

次に、第2のコイルLteの巻線LteAが第1のコイルLtrの第1の巻線LtrAと磁気結合し、第2のコイルLteの巻線LteBが第1のコイルLtrの第2の巻線LtrBと磁気結合するため、磁界HLteAおよび磁界HLteBにより第1のコイルLtrの第1の巻線LtrAおよび第1のコイルLtrの第2の巻線LtrBに電流が流れて第1の巻線LteAおよび第2の巻線LteBに磁界が発生する。このとき、第1のコイルLtrには共振キャパシタCtrが接続されているため、第2のコイルLteから見た第1のコイルLtrの電気的なインピーダンスは非常に小さいので、磁界HLteAと磁界HLteBの強度が低くても、第1のコイルLtrの第1および第2の巻線LtrA,LtrBには十分な電流が流れ、比較的高い強度の磁界が発生する。   Next, the winding LteA of the second coil Lte is magnetically coupled to the first winding LtrA of the first coil Ltr, and the winding LteB of the second coil Lte is the second winding of the first coil Ltr. Since the magnetic coupling is performed with the line LtrB, a current flows through the first winding LtrA of the first coil Ltr and the second winding LtrB of the first coil Ltr by the magnetic field HLteA and the magnetic field HLteB, and the first winding LteA. A magnetic field is generated in the second winding LteB. At this time, since the resonance capacitor Ctr is connected to the first coil Ltr, the electrical impedance of the first coil Ltr viewed from the second coil Lte is very small, so that the magnetic field HLteA and the magnetic field HLteB are Even if the strength is low, a sufficient current flows through the first and second windings LtrA and LtrB of the first coil Ltr, and a relatively high strength magnetic field is generated.

また、第1のコイルLtrには共振キャパシタCtrが接続されているため、第1および第2の巻線LtrA,LtrBの電流および発生磁界の位相は、第2のコイルLteに流れる電流の位相に対して90度ずれる。すなわち、図3bに示されるように、インバータINV1の出力電流位相が90度のとき、第1のコイルLtrの第1および第2の巻線LtrA,LtrBのそれぞれが発生する磁界HLtrA,HLtrBの強度が最大となる。なお、磁界HLtrAと磁界HLtrBは、互いに逆位相の磁界であり、コイルユニットLtu1と受電コイルLrとの対向方向に平行な向きである。したがって、第1のコイルLtrが発生する漏洩磁界を低減することができる。   Further, since the resonance capacitor Ctr is connected to the first coil Ltr, the currents of the first and second windings LtrA and LtrB and the phase of the generated magnetic field are the same as the phase of the current flowing through the second coil Lte. It is 90 degrees off. That is, as shown in FIG. 3b, when the output current phase of the inverter INV1 is 90 degrees, the strengths of the magnetic fields HLtrA and HLtrB generated by the first and second windings LtrA and LtrB of the first coil Ltr, respectively. Is the maximum. It should be noted that the magnetic field HLtrA and the magnetic field HLtrB are magnetic fields having opposite phases to each other, and are parallel to the facing direction of the coil unit Ltu1 and the power receiving coil Lr. Therefore, the leakage magnetic field generated by the first coil Ltr can be reduced.

さらに、磁界HLtrAと磁界HLtrBは、互いに逆位相の磁界のため、磁界HLtrAと磁界HLtrBによって、第1のコイルLtrの第1および第2の巻線LtrA,LtrBを共に鎖交する第1の磁束が発生する。この第1の磁束が受電コイルLrにも鎖交することで、受電コイルLrに起電力が生じて電流が流れる。そして、受電コイルLrに生じた電流は、整流回路DBによって整流されて負荷Rに電力が出力される。ここで、第1のコイルLtrと補助コイルLnとの間には磁気結合を抑制する電磁遮蔽板が設置されているため、磁界HLtrAと磁界HLtrBによって発生する第1の磁束が補助コイルLnに鎖交することは抑制される。   Further, since the magnetic field HLtrA and the magnetic field HLtrB are in opposite phases, the first magnetic flux that links the first and second windings LtrA and LtrB of the first coil Ltr together by the magnetic field HLtrA and the magnetic field HLtrB. Will occur. The first magnetic flux is also linked to the power receiving coil Lr, so that an electromotive force is generated in the power receiving coil Lr and a current flows. The current generated in the power receiving coil Lr is rectified by the rectifier circuit DB and power is output to the load R. Here, since an electromagnetic shielding plate for suppressing magnetic coupling is installed between the first coil Ltr and the auxiliary coil Ln, the first magnetic flux generated by the magnetic field HLtrA and the magnetic field HLtrB is chained to the auxiliary coil Ln. Intercourse is suppressed.

またさらには、受電コイルLrには共振キャパシタCrが接続されているため、受電コイルLrに流れる電流の位相は、第1のコイルLtrに流れる電流の位相に対して90度ずれる。すなわち、図3aに示されるように、インバータINV1の出力電流位相が0度のとき、受電コイルLrに流れる電流によって発生する磁界HLrの強度が最大となる。具体的には、第2のコイルLteおよび補助コイルLnに流れる電流の位相と第1のコイルLtrに流れる電流の位相は90度ずれ、第1のコイルLtrに流れる電流の位相と受電コイルLrに流れる電流の位相は90度ずれるため、補助コイルLnに流れる電流と受電コイルLrに流れる電流は互いに逆位相となる。ここで、補助コイルLnの軸方向は受電コイルLrの軸方向と一致しており、補助コイルLnの巻線の巻回方向と受電コイルLrの巻線の巻回方向は同じ方向であるので、補助コイルLnと受電コイルLrに互いに逆位相となる電流が流れることで、補助コイルLnが発生する磁界HLnと受電コイルLrが発生する磁界HLrも互いに逆位相となる。つまり、補助コイルLnは、電磁共鳴によって第1のコイルLtrとの間でワイヤレスにて電力の送受電が行われるコイルである受電コイルLrが発生する磁界HLrと逆位相の磁界HLnを発生する。そのため、ワイヤレス電力伝送装置S1から離れた場所においては、受電コイルLrが発生する磁界HLrと補助コイルLnが発生する磁界HLnが互いに打消し合うことで、漏洩磁界が低減される。   Furthermore, since the resonance capacitor Cr is connected to the power receiving coil Lr, the phase of the current flowing through the power receiving coil Lr is shifted by 90 degrees with respect to the phase of the current flowing through the first coil Ltr. That is, as shown in FIG. 3a, when the output current phase of the inverter INV1 is 0 degree, the intensity of the magnetic field HLr generated by the current flowing through the power receiving coil Lr is maximized. Specifically, the phase of the current flowing through the second coil Lte and the auxiliary coil Ln and the phase of the current flowing through the first coil Ltr are shifted by 90 degrees, and the phase of the current flowing through the first coil Ltr and the receiving coil Lr Since the phase of the flowing current is shifted by 90 degrees, the current flowing through the auxiliary coil Ln and the current flowing through the power receiving coil Lr are opposite to each other. Here, the axial direction of the auxiliary coil Ln coincides with the axial direction of the power receiving coil Lr, and the winding direction of the winding of the auxiliary coil Ln and the winding direction of the winding of the power receiving coil Lr are the same direction. When currents having opposite phases flow through the auxiliary coil Ln and the power receiving coil Lr, the magnetic field HLn generated by the auxiliary coil Ln and the magnetic field HLr generated by the power receiving coil Lr are also opposite in phase. That is, the auxiliary coil Ln generates a magnetic field HLn having a phase opposite to that of the magnetic field HLr generated by the power receiving coil Lr, which is a coil that wirelessly transmits and receives power to and from the first coil Ltr by electromagnetic resonance. Therefore, at a place away from the wireless power transmission device S1, the magnetic field HLr generated by the power receiving coil Lr and the magnetic field HLn generated by the auxiliary coil Ln cancel each other, thereby reducing the leakage magnetic field.

以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S1は、コイルユニットLtu1における補助コイルLnが、電磁共鳴によって第1のコイルLtrとの間でワイヤレスにて電力の送受電が行われる他のコイルである受電コイルLrが発生する磁界HLrと逆位相の磁界HLnを発生している。ここで、第1のコイルLtrは共振キャパシタCtrに接続され、且つ、第2のコイルLteと磁気結合するため、第1のコイルLtrに流れる電流の位相は、第2のコイルLteに流れる電流の位相に対して位相が90度ずれる。さらに、電磁共鳴によって第1のコイルLtrとの間でワイヤレスにて電力の送受電が行われる他のコイルである受電コイルLrに流れる電流の位相は、第1のコイルLtrに流れる電流の位相に対して位相が90度ずれる。このとき、第2のコイルLteに流れる電流の位相と他のコイルである受電コイルLrに流れる電流の位相は逆位相となる。したがって、補助コイルLnを第2のコイルLteに電気的に接続して、補助コイルLnに流れる電流の位相を第2のコイルLteに流れる電流の位相と同位相とすることにより、補助コイルLnに流れる電流の位相は他のコイルである受電コイルLrに流れる電流の位相と逆位相となる。つまり、補助コイルLnにより、他のコイルである受電コイルLrが発生する磁界HLrと逆位相の磁界HLnを発生することとなる。そのため、他のコイルである受電コイルLrが発生する不要な漏洩磁界を低減することができる。その結果、対向配置されるコイルである受電コイルLrの大型化および重量化を抑制しつつ、対向配置されるコイルである受電コイルLrから発生する不要な漏洩磁界の低減ができる。   As described above, in the wireless power transmission device S1 according to this embodiment, the auxiliary coil Ln in the coil unit Ltu1 transmits and receives power wirelessly between the first coil Ltr and the first coil Ltr by electromagnetic resonance. A magnetic field HLn having a phase opposite to that of the magnetic field HLr generated by the power receiving coil Lr, which is a coil, is generated. Here, since the first coil Ltr is connected to the resonance capacitor Ctr and is magnetically coupled to the second coil Lte, the phase of the current flowing through the first coil Ltr is the same as the current flowing through the second coil Lte. The phase is 90 degrees out of phase. Further, the phase of the current flowing through the power receiving coil Lr, which is another coil that wirelessly transmits and receives power to and from the first coil Ltr by electromagnetic resonance, is the phase of the current flowing through the first coil Ltr. On the other hand, the phase is shifted by 90 degrees. At this time, the phase of the current flowing through the second coil Lte is opposite to the phase of the current flowing through the power receiving coil Lr, which is another coil. Accordingly, the auxiliary coil Ln is electrically connected to the second coil Lte, and the phase of the current flowing through the auxiliary coil Ln is set to the same phase as the current flowing through the second coil Lte. The phase of the flowing current is opposite to the phase of the current flowing through the power receiving coil Lr, which is another coil. That is, the auxiliary coil Ln generates a magnetic field HLn having a phase opposite to that of the magnetic field HLr generated by the power receiving coil Lr, which is another coil. Therefore, an unnecessary leakage magnetic field generated by the power receiving coil Lr, which is another coil, can be reduced. As a result, it is possible to reduce an unnecessary leakage magnetic field generated from the power receiving coil Lr, which is a coil disposed oppositely, while suppressing an increase in size and weight of the power receiving coil Lr, which is a coil disposed oppositely.

また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S1においては、第1のコイルLtrおよび第2のコイルLteと補助コイルLnとの磁気結合を抑制する電磁遮蔽板Sを備えている。そのため、第1のコイルLtrおよび第2のコイルLteと補助コイルLnとの間の不要な電磁的干渉を低減することができるので、他のコイルである受電コイルLrが発生する不要な漏洩磁界をより確実に低減することができる。   In addition, the wireless power transmission device S1 according to the present embodiment includes an electromagnetic shielding plate S that suppresses magnetic coupling between the first coil Ltr, the second coil Lte, and the auxiliary coil Ln. Therefore, since unnecessary electromagnetic interference between the first coil Ltr and the second coil Lte and the auxiliary coil Ln can be reduced, an unnecessary leakage magnetic field generated by the power receiving coil Lr which is another coil is reduced. It can reduce more reliably.

さらに、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S1においては、第1のコイルLtrは、互いに電気的に接続された第1および第2の巻線LtrA,LtrBを含み、第1の巻線LtrAと第2の巻線LtrBは、互いに逆位相の磁界HLtrAと磁界HLtrBを発生する。そのため、互いに逆位相の磁界HLtrAと磁界HLtrBを発生する第1の巻線LtrAと第2の巻線LtrBにより、第1のコイルLtrが発生する不要な漏洩磁界を低減することができる。   Furthermore, in the wireless power transmission device S1 according to the present embodiment, the first coil Ltr includes first and second windings LtrA and LtrB that are electrically connected to each other, and the first winding LtrA and the first winding LtrA. The second winding LtrB generates a magnetic field HLtrA and a magnetic field HLtrB having opposite phases. Therefore, an unnecessary leakage magnetic field generated by the first coil Ltr can be reduced by the first winding LtrA and the second winding LtrB that generate the magnetic field HLtrA and the magnetic field HLtrB having opposite phases to each other.

(第2実施形態)
次に、図4および図5を参照して、本発明の第2実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S2の構成について説明する。図4は、本発明の第2実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を示すシステム模式構成図である。図5は、本発明の第2実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置において、コイルユニットを受電コイルとともに示す断面図である。なお、本発明に係るコイルユニットは、ワイヤレス電力伝送装置におけるワイヤレス送電装置あるいはワイヤレス受電装置のいずれにも適用可能であるが、ここでは、本発明に係るコイルユニットをワイヤレス送電装置に適用した例を用いて説明する。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the wireless power transmission device S2 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic system configuration diagram showing a wireless power transmission device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a coil unit together with a power receiving coil in a wireless power transmission device according to a second embodiment of the present invention. The coil unit according to the present invention can be applied to either a wireless power transmission device or a wireless power reception device in a wireless power transmission device, but here, an example in which the coil unit according to the present invention is applied to a wireless power transmission device. It explains using.

ワイヤレス電力伝送装置S2は、図4に示されるように、ワイヤレス送電装置Ut2と、ワイヤレス受電装置Ur1と、を有する。ワイヤレス送電装置Ut2は、電源PW1と、インバータINV1と、コイルユニットLtu2と、を有する。ワイヤレス受電装置Ur1は、受電コイルLrと、共振キャパシタCrと、整流回路DBと、負荷Rと、を有する。ワイヤレス電力伝送装置S2は、ワイヤレス送電装置Ut2のコイルユニットLtu2とワイヤレス受電装置Ur1の受電コイルLrが対向することにより、ワイヤレス送電装置Ut2からワイヤレス受電装置Ur1にワイヤレスにて電力が伝送される。ここで、電源PW1、インバータINV1、受電コイルLr、共振キャパシタCr、整流回路DB、負荷Rの構成は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S1と同様である。第2実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S2では、コイルユニットLtu1に代えて、コイルユニットLtu2を備えている点において、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S1と相違する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、本実施形態においても、電磁共鳴によって第1のコイルとの間で電力の送受電が行われる他のコイルとは、第1実施形態と同様、受電コイルLrのことを意味する。   As illustrated in FIG. 4, the wireless power transmission device S2 includes a wireless power transmission device Ut2 and a wireless power reception device Ur1. The wireless power transmitting apparatus Ut2 includes a power supply PW1, an inverter INV1, and a coil unit Ltu2. The wireless power receiving device Ur1 includes a power receiving coil Lr, a resonant capacitor Cr, a rectifier circuit DB, and a load R. The wireless power transmission device S2 wirelessly transmits power from the wireless power transmission device Ut2 to the wireless power reception device Ur1 when the coil unit Ltu2 of the wireless power transmission device Ut2 and the power reception coil Lr of the wireless power reception device Ur1 face each other. Here, the configurations of the power source PW1, the inverter INV1, the power receiving coil Lr, the resonant capacitor Cr, the rectifier circuit DB, and the load R are the same as those of the wireless power transmission device S1 according to the first embodiment. The wireless power transmission device S2 according to the second embodiment is different from the wireless power transmission device S1 according to the first embodiment in that a coil unit Ltu2 is provided instead of the coil unit Ltu1. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment. In the present embodiment, the other coil that transmits and receives power to and from the first coil by electromagnetic resonance means the power receiving coil Lr as in the first embodiment.

コイルユニットLtu2は、第1のコイルLtrと、共振キャパシタCtrと、第2のコイルLteと、補助コイルLnと、電磁遮蔽板Sと、第1の磁性コアFtと、第2の磁性コアFnと、第4の磁性コアFtCと、第5の磁性コアFtDと、を有する。ここで、共振キャパシタCtrと、第2のコイルLteと、補助コイルLnと、電磁遮蔽板Sと、第1の磁性コアFnと、第2の磁性コアFnの構成は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S1と同様である。   The coil unit Ltu2 includes a first coil Ltr, a resonant capacitor Ctr, a second coil Lte, an auxiliary coil Ln, an electromagnetic shielding plate S, a first magnetic core Ft, and a second magnetic core Fn. , A fourth magnetic core FtC, and a fifth magnetic core FtD. Here, the configurations of the resonant capacitor Ctr, the second coil Lte, the auxiliary coil Ln, the electromagnetic shielding plate S, the first magnetic core Fn, and the second magnetic core Fn are related to the first embodiment. This is the same as the wireless power transmission device S1.

第1のコイルLtrは、第1の巻線LtrAと、第2の巻線LtrBと、第3の巻線LtrCと、第4の巻線LtrDと、を含む。本実施形態では、第1の巻線LtrA、第2の巻線LtrB、第3の巻線LtrC、第4の巻線LtrD、および共振キャパシタCtrが電気的に直列に接続されている。ここで、第1および第2の巻線LtrA,LtrBの構成は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S1の第1のコイルLtrが有する第1および第2の巻線LtrA,LtrBと同様である。   The first coil Ltr includes a first winding LtrA, a second winding LtrB, a third winding LtrC, and a fourth winding LtrD. In the present embodiment, the first winding LtrA, the second winding LtrB, the third winding LtrC, the fourth winding LtrD, and the resonance capacitor Ctr are electrically connected in series. Here, the configurations of the first and second windings LtrA and LtrB are the same as the first and second windings LtrA and LtrB of the first coil Ltr of the wireless power transmission device S1 according to the first embodiment. It is.

第3の巻線LtrCは、第1の巻線LtrAの背面側に配置されている。すなわち、第3の巻線LtrCは、第1の巻線LtrAの受電コイルLrと対向する面とは反対面側に配置されている。より具体的には、第3の巻線LtrCは、図5に示されるように、コイルユニットLtu2と受電コイルLrとの対向方向から見て、第1の巻線LtrAと重なり合うように配置されている。この第3の巻線LtrCは、ソレノイド構造のコイルであり、銅やアルミニウム等のリッツ線を螺旋状に巻回して形成されている。また、第3の巻線LtrCの軸方向は、コイルユニットLtu2と受電コイルLrとの対向方向と直交する方向である。すなわち、第3の巻線LtrCの軸方向は、第1の巻線LtrAの軸方向と直交する方向である。そのため、第3の巻線LtrCにより、第3の巻線LtrCから離れた場所にまで周回する磁束をより発生させ易くなり、第1のコイルLtrが発生する漏洩磁界をより一層低減することができる。またさらには、第3の巻線LtrCの巻数は、所望の漏洩磁界低減効果などに基づいて適宜設定される。   The third winding LtrC is disposed on the back side of the first winding LtrA. That is, the third winding LtrC is disposed on the opposite side of the surface of the first winding LtrA that faces the power receiving coil Lr. More specifically, as shown in FIG. 5, the third winding LtrC is disposed so as to overlap the first winding LtrA when viewed from the facing direction of the coil unit Ltu2 and the power receiving coil Lr. Yes. The third winding LtrC is a solenoid-structured coil and is formed by spirally winding a litz wire such as copper or aluminum. The axial direction of the third winding LtrC is a direction orthogonal to the facing direction of the coil unit Ltu2 and the power receiving coil Lr. That is, the axial direction of the third winding LtrC is a direction orthogonal to the axial direction of the first winding LtrA. Therefore, the third winding LtrC can more easily generate a magnetic flux that circulates to a place away from the third winding LtrC, and the leakage magnetic field generated by the first coil Ltr can be further reduced. . Furthermore, the number of turns of the third winding LtrC is appropriately set based on a desired leakage magnetic field reduction effect or the like.

ここで、第3の巻線LtrCは、第1の巻線LtrAに鎖交する第2の磁束を発生する。具体的には、図5において、第1の巻線LtrAが、第1の巻線LtrAから受電コイルLrに向かう方向(図示上向き)の磁界を発生しているときには、第3の巻線LtrCが、第3の巻線LtrCから第1の巻線LtrAに向かう方向(図示右向き)の磁界を発生すれば、第3の巻線LtrCは、第1の巻線LtrAに鎖交する第2の磁束を発生することとなる。一方、第1の巻線LtrAが、受電コイルLrから第1の巻線LtrAに向かう方向(図示下向き)の磁界を発生しているときには、第3の巻線LtrCが、第1の巻線LtrAから第3の巻線LtrCに向かう方向(図示左向き)の磁界を発生すれば、第3の巻線LtrCは、第1の巻線LtrAに鎖交する第2の磁束を発生することとなる。このような磁界を発生させるには、第3の巻線LtrCにおける第1の巻線LtrAと最も近接する部分(図示第3の巻線LtrCの上面部分)を通過する電流の向きが、第1の巻線LtrAにおける第3の巻線LtrCと最も近接する部分(図示第1の巻線LtrAの左側部分)を通過する電流の向きと同じとなるように、リッツ線の巻回方向を選択して第3の巻線LtrCを構成すればよい。また、第3の巻線LtrCは、第3の巻線LtrCが発生する第2の磁束の周回方向が、第1および第2の巻線LtrA,LtrBが発生する第1の磁束の周回方向とは逆向きとなるように配置されている。このような磁束とするためには、受電コイルLrから見て、第1の巻線LtrAと第2の巻線LtrBの並び方向において、第1の巻線LtrAの中心から第2の巻線LtrBの中心へ向かう方向とは反対側にずれた位置に第3の巻線LtrCが配置されればよい。   Here, the third winding LtrC generates a second magnetic flux interlinking with the first winding LtrA. Specifically, in FIG. 5, when the first winding LtrA generates a magnetic field in the direction from the first winding LtrA toward the power receiving coil Lr (upward in the drawing), the third winding LtrC If a magnetic field in the direction from the third winding LtrC toward the first winding LtrA (rightward in the figure) is generated, the third winding LtrC is linked to the first winding LtrA by the second magnetic flux. Will be generated. On the other hand, when the first winding LtrA generates a magnetic field in the direction (downward in the drawing) from the power receiving coil Lr to the first winding LtrA, the third winding LtrC is converted into the first winding LtrA. If a magnetic field in the direction (leftward in the figure) from the first to the third winding LtrC is generated, the third winding LtrC generates a second magnetic flux interlinking with the first winding LtrA. In order to generate such a magnetic field, the direction of the current passing through the portion of the third winding LtrC that is closest to the first winding LtrA (the upper surface portion of the third winding LtrC in the drawing) is the first direction. The winding direction of the litz wire is selected so that the direction of the current passing through the portion closest to the third winding LtrC (the left portion of the first winding LtrA in the figure) in the winding LtrA of The third winding LtrC may be configured. Further, in the third winding LtrC, the circulation direction of the second magnetic flux generated by the third winding LtrC is the same as the rotation direction of the first magnetic flux generated by the first and second windings LtrA and LtrB. Are arranged in the opposite direction. In order to obtain such a magnetic flux, the second winding LtrB from the center of the first winding LtrA in the arrangement direction of the first winding LtrA and the second winding LtrB as seen from the power receiving coil Lr. The third winding LtrC only needs to be arranged at a position shifted to the opposite side to the direction toward the center.

第4の巻線LtrDは、第2の巻線LtrBの背面側に配置されている。すなわち、第4の巻線LtrDは、第2の巻線LtrBの受電コイルLrと対向する面とは反対面側に配置されている。より具体的には、第4の巻線LtrDは、図5に示されるように、コイルユニットLtu2と受電コイルLrとの対向方向から見て、第2の巻線LtrBと重なり合うように配置されている。この第4の巻線LtrDは、ソレノイド構造のコイルであり、銅やアルミニウム等のリッツ線を螺旋状に巻回して形成されている。また、第4の巻線LtrDの軸方向は、コイルユニットLtu2と受電コイルLrとの対向方向と直交する方向である。すなわち、第4の巻線LtrDの軸方向は、第2の巻線LtrBの軸方向と直交する方向である。そのため、第4の巻線LtrDにより、第4の巻線LtrDから離れた場所にまで周回する磁束をより発生させ易くなり、第1のコイルLtrが発生する漏洩磁界をより一層低減することができる。またさらには、第4の巻線LtrDの巻数は、所望の漏洩磁界低減効果などに基づいて適宜設定される。   The fourth winding LtrD is disposed on the back side of the second winding LtrB. That is, the fourth winding LtrD is disposed on the opposite side of the surface of the second winding LtrB that faces the power receiving coil Lr. More specifically, as shown in FIG. 5, the fourth winding LtrD is disposed so as to overlap the second winding LtrB when viewed from the opposing direction of the coil unit Ltu2 and the power receiving coil Lr. Yes. The fourth winding LtrD is a solenoid-structured coil, and is formed by spirally winding a litz wire such as copper or aluminum. The axial direction of the fourth winding LtrD is a direction orthogonal to the facing direction of the coil unit Ltu2 and the power receiving coil Lr. That is, the axial direction of the fourth winding LtrD is a direction orthogonal to the axial direction of the second winding LtrB. Therefore, the fourth winding LtrD can more easily generate a magnetic flux that circulates to a place away from the fourth winding LtrD, and the leakage magnetic field generated by the first coil Ltr can be further reduced. . Furthermore, the number of turns of the fourth winding LtrD is appropriately set based on a desired leakage magnetic field reduction effect or the like.

ここで、第4の巻線LtrDは、第2の巻線LtrBに鎖交する第3の磁束を発生する。具体的には、図5において、第2の巻線LtrBが、第2の巻線LtrBから受電コイルLrに向かう方向(図示上向き)の磁界を発生しているときには、第4の巻線LtrDが、第4の巻線LtrDから第2の巻線LtrBに向かう方向(図示左向き)の磁界を発生すれば、第4の巻線LtrDは、第2の巻線LtrBに鎖交する第3の磁束を発生することとなる。一方、第2の巻線LtrBが、受電コイルLrから第2の巻線LtrBに向かう方向(図示下向き)の磁界を発生しているときには、第4の巻線LtrDが、第2の巻線LtrBから第4の巻線LtrDに向かう方向(図示右向き)の磁界を発生すれば、第4の巻線LtrDは、第2の巻線LtrBに鎖交する第3の磁束を発生することとなる。このような磁界を発生させるには、第4の巻線LtrDにおける第2の巻線LtrBと最も近接する部分(図示第4の巻線LtrDの上面部分)を通過する電流の向きが、第2の巻線LtrBにおける第4の巻線LtrDと最も近接する部分(図示第2の巻線LtrBの右側部分)を通過する電流の向きと同じとなるように、リッツ線の巻回方向を選択して第4の巻線LtrDを構成すればよい。また、第4の巻線LtrDは、第4の巻線LtrDが発生する第3の磁束の周回方向が、第1および第2の巻線LtrA,LtrBが発生する第1の磁束の周回方向とは逆向きとなるように配置されている。このような磁束とするためには、受電コイルLrから見て、第1の巻線LtrAと第2の巻線LtrBの並び方向において、第2の巻線LtrBの中心から第1の巻線LtrAの中心へ向かう方向とは反対側にずれた位置に第4の巻線LtrDが配置されればよい。   Here, the fourth winding LtrD generates a third magnetic flux interlinking with the second winding LtrB. Specifically, in FIG. 5, when the second winding LtrB generates a magnetic field in the direction (upward in the drawing) from the second winding LtrB to the power receiving coil Lr, the fourth winding LtrD If a magnetic field is generated in the direction from the fourth winding LtrD toward the second winding LtrB (leftward in the figure), the fourth winding LtrD is linked to the second winding LtrB by the third magnetic flux. Will be generated. On the other hand, when the second winding LtrB generates a magnetic field in the direction (downward in the drawing) from the power receiving coil Lr to the second winding LtrB, the fourth winding LtrD is converted into the second winding LtrB. If a magnetic field is generated in a direction (rightward in the figure) from the first to the fourth winding LtrD, the fourth winding LtrD generates a third magnetic flux interlinking with the second winding LtrB. In order to generate such a magnetic field, the direction of the current passing through the portion of the fourth winding LtrD that is closest to the second winding LtrB (the upper surface portion of the fourth winding LtrD in the drawing) is The winding direction of the litz wire is selected so that the direction of the current passing through the portion closest to the fourth winding LtrD in the winding LtrB (the right side portion of the second winding LtrB shown in the drawing) is the same. The fourth winding LtrD may be configured. Further, in the fourth winding LtrD, the circulation direction of the third magnetic flux generated by the fourth winding LtrD is the same as the rotation direction of the first magnetic flux generated by the first and second windings LtrA and LtrB. Are arranged in the opposite direction. In order to obtain such a magnetic flux, the first winding LtrA from the center of the second winding LtrB in the arrangement direction of the first winding LtrA and the second winding LtrB as seen from the power receiving coil Lr. The fourth winding LtrD has only to be arranged at a position shifted to the opposite side to the direction toward the center.

第4の磁性コアFtCは、板状または棒状のフェライト等の磁性体により構成され、第3の巻線LtrCの軸を貫通するように配置されている。つまり、第4の磁性コアFtCは、第1のコイルLtrの第3の巻線LtrCのコアとして機能する。そのため、第3の巻線LtrCによって、漏洩磁界を低減するための磁束が効率良く発生する。また、第4の磁性コアFtCは、第1の磁性コアFtに接続されている。したがって、第3の巻線LtrCは、第1の巻線LtrAに鎖交する第2の磁束を効率良く発生することができる。なお、第4の磁性コアFtCと第1の磁性コアFtは一体的に形成されていてもよい。   The fourth magnetic core FtC is made of a magnetic material such as plate-like or rod-like ferrite, and is arranged so as to penetrate the axis of the third winding LtrC. That is, the fourth magnetic core FtC functions as the core of the third winding LtrC of the first coil Ltr. Therefore, the magnetic flux for reducing the leakage magnetic field is efficiently generated by the third winding LtrC. The fourth magnetic core FtC is connected to the first magnetic core Ft. Therefore, the third winding LtrC can efficiently generate the second magnetic flux interlinking with the first winding LtrA. Note that the fourth magnetic core FtC and the first magnetic core Ft may be integrally formed.

第5の磁性コアFtDは、板状または棒状のフェライト等の磁性体により構成され、第4の巻線LtrDの軸を貫通するように配置されている。つまり、第5の磁性コアFtDは、第1のコイルLtrの第4の巻線LtrDのコアとして機能する。そのため、第4の巻線LtrDによって、漏洩磁界を低減するための磁束が効率良く発生する。また、第5の磁性コアFtDは、第1の磁性コアFtに接続されている。したがって、第4の巻線LtrDは、第2の巻線LtrBに鎖交する第3の磁束を効率良く発生することができる。なお、第5の磁性コアFtDと第1の磁性コアFtは一体的に形成されていてもよい。   The fifth magnetic core FtD is made of a magnetic material such as a plate-like or rod-like ferrite, and is disposed so as to penetrate the axis of the fourth winding LtrD. That is, the fifth magnetic core FtD functions as the core of the fourth winding LtrD of the first coil Ltr. Therefore, a magnetic flux for reducing the leakage magnetic field is efficiently generated by the fourth winding LtrD. The fifth magnetic core FtD is connected to the first magnetic core Ft. Therefore, the fourth winding LtrD can efficiently generate the third magnetic flux interlinking with the second winding LtrB. Note that the fifth magnetic core FtD and the first magnetic core Ft may be integrally formed.

続いて、図6を参照して、本実施形態における第1のコイルLtr、第2のコイルLte、補助コイルLn、受電コイルLrのそれぞれが発生する磁界と、不要な漏洩磁界の低減作用について詳細に説明する。図6aは、図5において、インバータの出力電流位相が0度のときに各コイルが発生する磁界の向きを模式的に示した図である。図6bは、図5において、インバータの出力電流位相が90度のときに各コイルが発生する磁界の向きを模式的に示した図である。なお、図6aおよび図6bにおいて、説明の便宜上、第1の磁性コアFt、第2の磁性コアFn、第3の磁性コアFr、第4の磁性コアFtC、および第5の磁性コアFtDは省略している。   Next, with reference to FIG. 6, details of the magnetic field generated by each of the first coil Ltr, the second coil Lte, the auxiliary coil Ln, and the power receiving coil Lr and the action of reducing unnecessary leakage magnetic fields in the present embodiment. Explained. FIG. 6a is a diagram schematically showing the direction of the magnetic field generated by each coil when the output current phase of the inverter is 0 degree in FIG. FIG. 6b is a diagram schematically showing the direction of the magnetic field generated by each coil when the output current phase of the inverter is 90 degrees in FIG. In FIGS. 6a and 6b, the first magnetic core Ft, the second magnetic core Fn, the third magnetic core Fr, the fourth magnetic core FtC, and the fifth magnetic core FtD are omitted for convenience of explanation. doing.

インバータINV1の出力電流位相が0度のとき、すなわち正弦波状のインバータINV1の出力電流瞬時値が最大となるとき、図6aに示されるように、第2のコイルLteの巻線LteA,LteBに発生する磁界HLteA,HLteBと、補助コイルLnに発生する磁界HLnの強度が最大となる。なお、磁界HLteAと磁界HLteBは互いに逆位相の磁界であり、コイルユニットLtu2と受電コイルLrとの対向方向に平行な向きである。また、磁界HLnは、コイルユニットLtu2と受電コイルLrとの対向方向に直交する向きである。またさらには、第2のコイルLteの巻線LteA,LteBの巻数は少ないため、磁界HLteAと磁界HLteBの強度は低い。したがって、第2のコイルLteにより、コイルユニットLtu2から離れた場所に形成される漏洩磁界強度も低く、影響は小さい。   When the output current phase of the inverter INV1 is 0 degree, that is, when the output current instantaneous value of the sinusoidal inverter INV1 is the maximum, as shown in FIG. 6a, it occurs in the windings LteA and LteB of the second coil Lte. The strengths of the magnetic fields HLteA and HLteB and the magnetic field HLn generated in the auxiliary coil Ln are maximized. The magnetic field HLteA and the magnetic field HLteB are magnetic fields with opposite phases, and are parallel to the facing direction of the coil unit Ltu2 and the power receiving coil Lr. The magnetic field HLn is in a direction orthogonal to the facing direction of the coil unit Ltu2 and the power receiving coil Lr. Furthermore, since the number of turns of the windings LteA and LteB of the second coil Lte is small, the strength of the magnetic field HLteA and the magnetic field HLteB is low. Therefore, the strength of the leakage magnetic field formed at a location away from the coil unit Ltu2 by the second coil Lte is also low, and the influence is small.

次に、第2のコイルLteの巻線LteAが第1のコイルLtrの第1の巻線LtrAと磁気結合し、第2のコイルLteの巻線LteBが第1のコイルLtrの第2の巻線LtrBと磁気結合するため、磁界HLteAおよび磁界HLteBにより第1のコイルLtrの第1の巻線LtrA、第2の巻線LteB、第3の巻線LtrC、および第4の巻線LtrDに電流が流れて第1の巻線LtrA、第2の巻線LteB、第3の巻線LtrC、および第4の巻線LtrDに磁界が発生する。ここで、第1のコイルLtrは共振キャパシタCtrに接続されているため、第2のコイルLteから見た第1のコイルLtrの電気的なインピーダンスは非常に小さいので、磁界HLteAと磁界HLteBの強度が低くても、第1のコイルLtrの第1の巻線LtrA、第2の巻線LteB、第3の巻線LtrC、および第4の巻線LtrDには十分な電流が流れ、比較的高い強度の磁界が発生する。   Next, the winding LteA of the second coil Lte is magnetically coupled to the first winding LtrA of the first coil Ltr, and the winding LteB of the second coil Lte is the second winding of the first coil Ltr. In order to magnetically couple with the line LtrB, a current is supplied to the first winding LtrA, the second winding LteB, the third winding LtrC, and the fourth winding LtrD of the first coil Ltr by the magnetic field HLteA and the magnetic field HLteB. Flows, and a magnetic field is generated in the first winding LtrA, the second winding LteB, the third winding LtrC, and the fourth winding LtrD. Here, since the first coil Ltr is connected to the resonance capacitor Ctr, the electrical impedance of the first coil Ltr viewed from the second coil Lte is very small, so the strengths of the magnetic field HLteA and the magnetic field HLteB. Even if the current is low, a sufficient current flows through the first winding LtrA, the second winding LteB, the third winding LtrC, and the fourth winding LtrD of the first coil Ltr, which is relatively high. A strong magnetic field is generated.

また、第1のコイルLtrには共振キャパシタCtrが接続されているため、第1の巻線LtrA、第2の巻線LteB、第3の巻線LtrC、および第4の巻線LtrDの電流および発生磁界の位相は、第2のコイルLteに流れる電流の位相に対して90度ずれる。すなわち、図6bに示されるように、インバータINV1の出力電流位相が90度のとき、第1のコイルLtrの第1の巻線LtrA、第2の巻線LteB、第3の巻線LtrC、および第4の巻線LtrDのそれぞれが発生する磁界HLtrA,HLtrB,HLtrC,磁界HLtrDの強度が最大となる。なお、磁界HLtrAと磁界HLtrBは、互いに逆位相の磁界であり、コイルユニットLtu2と受電コイルLrとの対向方向に平行な向きである。したがって、第1のコイルLtrが発生する漏洩磁界を低減することができる。   In addition, since the resonance capacitor Ctr is connected to the first coil Ltr, the currents of the first winding LtrA, the second winding LteB, the third winding LtrC, and the fourth winding LtrD and The phase of the generated magnetic field is shifted by 90 degrees with respect to the phase of the current flowing through the second coil Lte. That is, as shown in FIG. 6b, when the output current phase of the inverter INV1 is 90 degrees, the first winding LtrA, the second winding LteB, the third winding LtrC of the first coil Ltr, and The strengths of the magnetic fields HLtrA, HLtrB, HLtrC, and the magnetic field HLtrD generated by each of the fourth windings LtrD are maximized. Note that the magnetic field HLtrA and the magnetic field HLtrB are magnetic fields having opposite phases to each other, and are parallel to the facing direction of the coil unit Ltu2 and the power receiving coil Lr. Therefore, the leakage magnetic field generated by the first coil Ltr can be reduced.

さらに、磁界HLtrAと磁界HLtrBは、互いに逆位相の磁界のため、磁界HLtrAと磁界HLtrBによって、第1のコイルLtrの第1および第2の巻線LtrA,LtrBを共に鎖交する第1の磁束が発生する。この第1の磁束が受電コイルLrにも鎖交することで、受電コイルLrに起電力が生じて電流が流れる。そして、受電コイルLrに生じた電流は、整流回路DBによって整流されて負荷Rに電力が出力される。ここで、第1のコイルLtrと補助コイルLnとの間には磁気結合を抑制する電磁遮蔽板が設置されているため、磁界HLtrAと磁界HLtrBによって発生する第1の磁束が補助コイルLnに鎖交することは抑制される。   Further, since the magnetic field HLtrA and the magnetic field HLtrB are in opposite phases, the first magnetic flux that links the first and second windings LtrA and LtrB of the first coil Ltr together by the magnetic field HLtrA and the magnetic field HLtrB. Will occur. The first magnetic flux is also linked to the power receiving coil Lr, so that an electromotive force is generated in the power receiving coil Lr and a current flows. The current generated in the power receiving coil Lr is rectified by the rectifier circuit DB and power is output to the load R. Here, since an electromagnetic shielding plate for suppressing magnetic coupling is installed between the first coil Ltr and the auxiliary coil Ln, the first magnetic flux generated by the magnetic field HLtrA and the magnetic field HLtrB is chained to the auxiliary coil Ln. Intercourse is suppressed.

またさらには、受電コイルLrには共振キャパシタCrが接続されているため、受電コイルLrに流れる電流の位相は、第1のコイルLtrに流れる電流の位相に対して90度ずれる。すなわち、図6aに示されるように、インバータINV1の出力電流位相が0度のとき、受電コイルLrに流れる電流によって発生する磁界HLrの強度が最大となる。具体的には、第2のコイルLteおよび補助コイルLnに流れる電流の位相と第1のコイルLtrに流れる電流の位相は90度ずれ、第1のコイルLtrに流れる電流の位相と受電コイルLrに流れる電流の位相は90度ずれるため、補助コイルLnに流れる電流と受電コイルLrに流れる電流は互いに逆位相となる。ここで、補助コイルLnの軸方向は受電コイルLrの軸方向と一致しており、補助コイルLnの巻線の巻回方向と受電コイルLrの巻線の巻回方向は同じ方向であるので、補助コイルLnと受電コイルLrに互いに逆位相となる電流が流れることで、補助コイルLnが発生する磁界HLnと受電コイルLrが発生する磁界HLrも互いに逆位相となる。つまり、補助コイルLnは、電磁共鳴によって第1のコイルLtrとの間でワイヤレスにて電力の送受電が行われるコイルである受電コイルLrが発生する磁界HLrと逆位相の磁界HLnを発生する。そのため、ワイヤレス電力伝送装置S1から離れた場所においては、受電コイルLrが発生する磁界HLrと補助コイルLnが発生する磁界HLnが互いに打消し合うことで、漏洩磁界が低減される。   Furthermore, since the resonance capacitor Cr is connected to the power receiving coil Lr, the phase of the current flowing through the power receiving coil Lr is shifted by 90 degrees with respect to the phase of the current flowing through the first coil Ltr. That is, as shown in FIG. 6a, when the output current phase of the inverter INV1 is 0 degree, the intensity of the magnetic field HLr generated by the current flowing through the power receiving coil Lr is maximized. Specifically, the phase of the current flowing through the second coil Lte and the auxiliary coil Ln and the phase of the current flowing through the first coil Ltr are shifted by 90 degrees, and the phase of the current flowing through the first coil Ltr and the receiving coil Lr Since the phase of the flowing current is shifted by 90 degrees, the current flowing through the auxiliary coil Ln and the current flowing through the power receiving coil Lr are opposite to each other. Here, the axial direction of the auxiliary coil Ln coincides with the axial direction of the power receiving coil Lr, and the winding direction of the winding of the auxiliary coil Ln and the winding direction of the winding of the power receiving coil Lr are the same direction. When currents having opposite phases flow through the auxiliary coil Ln and the power receiving coil Lr, the magnetic field HLn generated by the auxiliary coil Ln and the magnetic field HLr generated by the power receiving coil Lr are also opposite in phase. That is, the auxiliary coil Ln generates a magnetic field HLn having a phase opposite to that of the magnetic field HLr generated by the power receiving coil Lr, which is a coil that wirelessly transmits and receives power to and from the first coil Ltr by electromagnetic resonance. Therefore, at a place away from the wireless power transmission device S1, the magnetic field HLr generated by the power receiving coil Lr and the magnetic field HLn generated by the auxiliary coil Ln cancel each other, thereby reducing the leakage magnetic field.

続いて、図7を参照して、第1のコイルLtrが発生する漏洩磁界の低減について、詳細に説明する。図7は、図5において、インバータの出力電流位相が90度のときに第1〜4の巻線が発生する磁束を模式的に示した図である。ただし、図7中、第1の磁性コアFt、第2の磁性コアFn、第3の磁性コアFr、第4の磁性コアFtC、および第5の磁性コアFtDの中における磁束の図示は省略している。また、図7では、第1および第2の巻線LtrA,LtrBが発生する第1の磁束のうち、体表的なものとして磁束Bt1a〜Bt1dを示し、第3および第4の巻線LtrC,LtrDが発生する第2および第3の磁束のうち、代表的なものとして磁束Bc1a〜Bc1dを模式的に示している。ただし、これらの磁束は、それぞれの磁束の向きのみを模式的に示したものであって、磁束密度を示すものではない。   Next, with reference to FIG. 7, the reduction of the leakage magnetic field generated by the first coil Ltr will be described in detail. FIG. 7 is a diagram schematically showing the magnetic flux generated by the first to fourth windings when the output current phase of the inverter is 90 degrees in FIG. However, in FIG. 7, illustration of magnetic flux in the first magnetic core Ft, the second magnetic core Fn, the third magnetic core Fr, the fourth magnetic core FtC, and the fifth magnetic core FtD is omitted. ing. Further, in FIG. 7, magnetic fluxes Bt1a to Bt1d are shown as body surfaces out of the first magnetic fluxes generated by the first and second windings LtrA and LtrB, and the third and fourth windings LtrC, Of the second and third magnetic fluxes generated by LtrD, magnetic fluxes Bc1a to Bc1d are schematically shown as representative ones. However, these magnetic fluxes schematically show only the direction of each magnetic flux, and do not show the magnetic flux density.

図7に示されるように、第1および第2の巻線LtrA,LtrBは、第1および第2の巻線LtrA,LtrBをともに鎖交する第1の磁束Bt1a〜Bt1dを発生している。このうち、第1の磁束Bt1a,Bt1bが受電コイルLrに鎖交する磁束であり、この第1の磁束Bt1a,Bt1bが受電コイルLrに鎖交することで、受電コイルLrに起電力が生じる。一方、本実施形態においては、第1および第2の巻線LtrA,LtrBは平面状に巻回された巻線であるため、第1および第2の巻線LtrA,LtrBは受電コイルLrに鎖交せずに、第1のコイルLtrから離れた場所にまで大きく周回する第1の磁束Bt1c,Bt1dも発生している。この第1の磁束Bt1c,Bt1dは第1のコイルLtrから離れた場所に不要な漏洩磁界を形成する磁束となる。   As shown in FIG. 7, the first and second windings LtrA and LtrB generate first magnetic fluxes Bt1a to Bt1d that link the first and second windings LtrA and LtrB together. Among these, the first magnetic fluxes Bt1a and Bt1b are magnetic fluxes linked to the power receiving coil Lr, and the first magnetic fluxes Bt1a and Bt1b are linked to the power receiving coil Lr, whereby an electromotive force is generated in the power receiving coil Lr. On the other hand, in the present embodiment, since the first and second windings LtrA and LtrB are wound in a plane, the first and second windings LtrA and LtrB are connected to the power receiving coil Lr. The first magnetic fluxes Bt1c and Bt1d that largely circulate up to a place away from the first coil Ltr are also generated. The first magnetic fluxes Bt1c and Bt1d become magnetic fluxes that form an unnecessary leakage magnetic field in a place away from the first coil Ltr.

第3の巻線LtrCは、第3の巻線LtrCと第1の巻線LtrAをともに鎖交する第2の磁束Bc1a,Bc1bを発生している。第3の巻線LtrCは、第1の巻線LtrAの背面側であって、受電コイルLrから見て第1の巻線LtrAと第2の巻線LtrBの並び方向において、第1の巻線LtrAの中心から第2の巻線LtrBの中心へ向かう方向とは反対側にずれた位置に配置されているので、第3の磁束Bc1a,Bc1bの周回方向は、第1の磁束Bt1a〜Bt1dの周回方向とは逆向きとなる。また、本実施形態においては、第3の巻線LtrCの軸方向は第1の巻線LtrAの軸方向と直交しているため、第2の磁束Bc1a,Bc1bは第1のコイルLtrから離れた場所にまで大きく周回し易くなる。   The third winding LtrC generates second magnetic fluxes Bc1a and Bc1b that link the third winding LtrC and the first winding LtrA together. The third winding LtrC is on the back side of the first winding LtrA and is the first winding in the direction in which the first winding LtrA and the second winding LtrB are viewed from the power receiving coil Lr. Since the third magnetic fluxes Bc1a and Bc1b are arranged around the first magnetic fluxes Bt1a to Bt1d because the third magnetic fluxes Bc1a and Bc1b are arranged at positions shifted from the center of the LtrA toward the center of the second winding LtrB. The direction is the opposite of the direction of rotation. In the present embodiment, since the axial direction of the third winding LtrC is orthogonal to the axial direction of the first winding LtrA, the second magnetic fluxes Bc1a and Bc1b are separated from the first coil Ltr. It becomes easy to go around to the place.

第4の巻線LtrDは、第4の巻線LtrDと第2の巻線LtrBをともに鎖交する第3の磁束Bc1c,Bc1dを発生している。第4の巻線LtrDは、第2の巻線LtrBの背面側であって、受電コイルLrから見て第1の巻線LtrAと第2の巻線LtrBの並び方向において、第2の巻線LtrBの中心から第1の巻線LtrAの中心へ向かう方向とは反対側にずれた位置に配置されているので、第3の磁束Bc1a,Bc1bの周回方向は、第1の磁束Bt1a〜Bt1dの周回方向とは逆向きとなる。また、本実施形態においては、第4の巻線LtrDの軸方向は第2の巻線LtrBの軸方向と直交しているため、第3の磁束Bc1c,Bc1dは第1のコイルLtrから離れた場所にまで大きく周回し易くなる。   The fourth winding LtrD generates third magnetic fluxes Bc1c and Bc1d that link the fourth winding LtrD and the second winding LtrB together. The fourth winding LtrD is on the back side of the second winding LtrB, and is the second winding in the arrangement direction of the first winding LtrA and the second winding LtrB when viewed from the power receiving coil Lr. Since the third magnetic fluxes Bc1a and Bc1b are arranged around the first magnetic fluxes Bt1a to Bt1d because the third magnetic fluxes Bc1a and Bc1b are arranged at positions shifted from the center of the LtrB toward the opposite side to the direction of the first winding LtrA. The direction is the opposite of the direction of rotation. In the present embodiment, since the axial direction of the fourth winding LtrD is orthogonal to the axial direction of the second winding LtrB, the third magnetic fluxes Bc1c and Bc1d are separated from the first coil Ltr. It becomes easy to go around to the place.

ここで、図7に示されるように、第1のコイルLtrの近傍では、第1の磁束Bt1a〜Bt1dと第2および第3の磁束Bc1a〜Bc1dはほぼ同じ向きである。すなわち、第2の磁束Bc1a,Bc1bは第1の巻線LtrA近傍の磁界を強め、第3の磁束Bc1c,Bc1dは第2の巻線LtrB近傍の磁界を強める。したがって、第3および第4の巻線LtrC,LtrDにより、電力伝送効率が低下することは抑制される。一方、第1のコイルLtrから離れた場所では、第1の磁束Bt1c,Bt1dと第2および第3の磁束Bc1a〜Bc1dは互いに逆向きである。その結果、コイルユニットLtu2から離れた場所では、第1の磁束Bt1c,Bt1dと第2および第3の磁束Bc1a〜Bc1dが互いに打消し合い、磁束密度が低くなる。その結果、第1のコイルLtrから離れた場所の磁束密度によって示される漏洩磁界強度も低くなる。すなわち、第3および第4の巻線LtrC,LtrDにより、第1および第2の巻線LtrA,LtrBが発生する磁界のうち、漏洩磁界のみが選択的に低減され、第1のコイルLtrが発生する漏洩磁界を一層低減することができる。特に、本実施形態においては、第3および第4の巻線LtrC,LtrDの軸方向は、第1および第2の巻線LtrA,LtrBの軸方向に直交する方向であるため、第2および第3の磁束Bc1a〜Bc1dは第1のコイルLtrから離れた場所にまで大きく周回し易くなり、第1のコイル243が発生する漏洩磁界をより一層低減することができる。   Here, as shown in FIG. 7, in the vicinity of the first coil Ltr, the first magnetic fluxes Bt1a to Bt1d and the second and third magnetic fluxes Bc1a to Bc1d are substantially in the same direction. That is, the second magnetic fluxes Bc1a and Bc1b strengthen the magnetic field in the vicinity of the first winding LtrA, and the third magnetic fluxes Bc1c and Bc1d strengthen the magnetic field in the vicinity of the second winding LtrB. Therefore, the third and fourth windings LtrC and LtrD are prevented from reducing the power transmission efficiency. On the other hand, in a place away from the first coil Ltr, the first magnetic fluxes Bt1c and Bt1d and the second and third magnetic fluxes Bc1a to Bc1d are opposite to each other. As a result, the first magnetic fluxes Bt1c and Bt1d and the second and third magnetic fluxes Bc1a to Bc1d cancel each other at a place away from the coil unit Ltu2, and the magnetic flux density is lowered. As a result, the leakage magnetic field strength indicated by the magnetic flux density away from the first coil Ltr is also reduced. That is, of the magnetic fields generated by the first and second windings LtrA and LtrB, only the leakage magnetic field is selectively reduced by the third and fourth windings LtrC and LtrD, and the first coil Ltr is generated. The leakage magnetic field can be further reduced. In particular, in the present embodiment, since the axial directions of the third and fourth windings LtrC and LtrD are orthogonal to the axial directions of the first and second windings LtrA and LtrB, The magnetic fluxes Bc1a to Bc1d of No. 3 are easily circulated to a place away from the first coil Ltr, and the leakage magnetic field generated by the first coil 243 can be further reduced.

以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置S2は、コイルユニットLtu2における補助コイルLnが、電磁共鳴によって第1のコイルLtrとの間でワイヤレスにて電力の送受電が行われる他のコイルである受電コイルLrが発生する磁界HLrと逆位相の磁界HLnを発生している。ここで、第1のコイルLtrは共振キャパシタCtrに接続され、且つ、第2のコイルLteと磁気結合するため、第1のコイルLtrに流れる電流の位相は、第2のコイルLteに流れる電流の位相に対して位相が90度ずれる。さらに、電磁共鳴によって第1のコイルLtrとの間でワイヤレスにて電力の送受電が行われる他のコイルである受電コイルLrに流れる電流の位相は、第1のコイルLtrに流れる電流の位相に対して位相が90度ずれる。このとき、第2のコイルLteに流れる電流の位相と他のコイルである受電コイルLrに流れる電流の位相は逆位相となる。したがって、補助コイルLnを第2のコイルLteに電気的に接続して、補助コイルLnに流れる電流の位相を第2のコイルLteに流れる電流の位相と同位相とすることにより、補助コイルLnに流れる電流の位相は他のコイルである受電コイルLrに流れる電流の位相と逆位相となる。つまり、補助コイルLnにより、他のコイルである受電コイルLrが発生する磁界HLrと逆位相の磁界HLnを発生することとなる。そのため、他のコイルである受電コイルLrが発生する不要な漏洩磁界を低減することができる。その結果、対向配置されるコイルである受電コイルLrの大型化および重量化を抑制しつつ、対向配置されるコイルである受電コイルLrから発生する不要な漏洩磁界の低減ができる。   As described above, in the wireless power transmission device S2 according to the present embodiment, the auxiliary coil Ln in the coil unit Ltu2 transmits and receives power wirelessly with the first coil Ltr by electromagnetic resonance. A magnetic field HLn having a phase opposite to that of the magnetic field HLr generated by the power receiving coil Lr, which is a coil, is generated. Here, since the first coil Ltr is connected to the resonance capacitor Ctr and is magnetically coupled to the second coil Lte, the phase of the current flowing through the first coil Ltr is the same as the current flowing through the second coil Lte. The phase is 90 degrees out of phase. Further, the phase of the current flowing through the power receiving coil Lr, which is another coil that wirelessly transmits and receives power to and from the first coil Ltr by electromagnetic resonance, is the phase of the current flowing through the first coil Ltr. On the other hand, the phase is shifted by 90 degrees. At this time, the phase of the current flowing through the second coil Lte is opposite to the phase of the current flowing through the power receiving coil Lr, which is another coil. Accordingly, the auxiliary coil Ln is electrically connected to the second coil Lte, and the phase of the current flowing through the auxiliary coil Ln is set to the same phase as the current flowing through the second coil Lte. The phase of the flowing current is opposite to the phase of the current flowing through the power receiving coil Lr, which is another coil. That is, the auxiliary coil Ln generates a magnetic field HLn having a phase opposite to that of the magnetic field HLr generated by the power receiving coil Lr, which is another coil. Therefore, an unnecessary leakage magnetic field generated by the power receiving coil Lr, which is another coil, can be reduced. As a result, it is possible to reduce an unnecessary leakage magnetic field generated from the power receiving coil Lr, which is a coil disposed oppositely, while suppressing an increase in size and weight of the power receiving coil Lr, which is a coil disposed oppositely.

また、本発明に係るワイヤレス電力伝送装置S2においては、コイルユニットLtu2における第1のコイルLtrは、第1の巻線LtrAの背面側に配置される第3の巻線LtrCと、第2の巻線LtrBの背面側に配置される第4の巻線LtrDと、を備え、第1の巻線LtrA、第2の巻線LtrB、第3の巻線LtrC、および第4の巻線LtrDは、電気的に直列接続されており、第1および第2の巻線LtrA,LtrBは、第1および第2の巻線LtrA,LtrBをともに鎖交する第1の磁束Bt1a〜Bt1dを発生し、第3の巻線LtrCは、第1の巻線LtrAに鎖交する第2の磁束Bc1a,Bc1bを発生し、第4の巻線LtrDは、第2の巻線LtrBに鎖交する第3の磁束Bc1c,Bc1dを発生し、第2および第3の磁束Bc1a〜Bc1dの周回方向は、第1の磁束Bt1a〜Bt1dの周回方向とは逆向きとなるように構成されている。そのため、第2の磁束Bc1a,Bc1bは第1の巻線LtrA近傍の磁界を強め、第3の磁束Bc1c,Bc1dは第2の巻線LtrB近傍の磁界を強める。一方、第1のコイルLtrから離れた場所では、互いに周回方向が逆向きである第1の磁束Bt1a〜Bt1dと第2および第3の磁束Bc1a〜Bc1dが打消し合うために磁界を弱め合う。その結果、電力伝送効率を低下させることなく、第1のコイルLtrが発生する漏洩磁界を一層低減することができる。   In the wireless power transmission device S2 according to the present invention, the first coil Ltr in the coil unit Ltu2 includes the third winding LtrC arranged on the back side of the first winding LtrA and the second winding. A fourth winding LtrD disposed on the back side of the line LtrB, and the first winding LtrA, the second winding LtrB, the third winding LtrC, and the fourth winding LtrD are: The first and second windings LtrA and LtrB are electrically connected in series, and generate first magnetic fluxes Bt1a to Bt1d that link the first and second windings LtrA and LtrB together. The third winding LtrC generates second magnetic fluxes Bc1a and Bc1b interlinking with the first winding LtrA, and the fourth winding LtrD is the third magnetic flux interlinking with the second winding LtrB. Bc1c and Bc1d are generated and the second Preliminary circumferential direction of the third magnetic flux Bc1a~Bc1d is the circumferential direction of the first magnetic flux Bt1a~Bt1d is configured to be opposite to. Therefore, the second magnetic fluxes Bc1a and Bc1b strengthen the magnetic field in the vicinity of the first winding LtrA, and the third magnetic fluxes Bc1c and Bc1d strengthen the magnetic field in the vicinity of the second winding LtrB. On the other hand, in a place away from the first coil Ltr, the first and second magnetic fluxes Bc1a to Bc1d whose directions of rotation are opposite to each other and the second and third magnetic fluxes Bc1a to Bc1d cancel each other. As a result, the leakage magnetic field generated by the first coil Ltr can be further reduced without reducing the power transmission efficiency.

さらに、本発明に係るワイヤレス電力伝送装置S2においては、コイルユニットLtu2における第3の巻線LtrCの軸方向は、第1の巻線LtrAの軸方向と略直交し、第4の巻線LtrDの軸方向は、第2の巻線LtrBの軸方向と略直交するように構成されている。そのため、第3および第4の巻線LtrC,LtrDにより、第1のコイルLtrから離れた場所にまで周回する第2の磁束Bc1a,Bc1bおよび第3の磁束Bc1c,Bc1dを発生させ易くなる。その結果、第1のコイルLtrが発生する漏洩磁界をより一層低減することができる。   Further, in the wireless power transmission device S2 according to the present invention, the axial direction of the third winding LtrC in the coil unit Ltu2 is substantially orthogonal to the axial direction of the first winding LtrA, and the fourth winding LtrD The axial direction is configured to be substantially orthogonal to the axial direction of the second winding LtrB. Therefore, the third and fourth windings LtrC and LtrD can easily generate the second magnetic fluxes Bc1a and Bc1b and the third magnetic fluxes Bc1c and Bc1d that circulate to a place away from the first coil Ltr. As a result, the leakage magnetic field generated by the first coil Ltr can be further reduced.

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。   The present invention has been described based on the embodiments. It will be understood by those skilled in the art that the embodiments are illustrative, and that various modifications and changes are possible within the scope of the claims of the present invention, and that such modifications and changes are also within the scope of the claims of the present invention. By the way. Accordingly, the description and drawings herein are to be regarded as illustrative rather than restrictive.

例えば、「電磁共鳴によって送受電を行う」とは、少なくともワイヤレスで電力を受電するコイルにキャパシタを接続して任意の周波数で共振させることで、キャパシタが無い場合に比べてより効率良くワイヤレス電力伝送を行うことを意味する。ただし、共振周波数とコイルに流れる電流の周波数がある程度ずれたとしても、コイルのインピーダンスとキャパシタのインピーダンスが打消し合うことで、キャパシタが無い場合に比べてより効率良くワイヤレス電力伝送を行うことが可能である。すなわち、ここで言う「電磁共鳴によって送受電を行う」とは、共振キャパシタが電気的に接続されたコイルにより電力伝送を行うことを意図しており、厳密に共振周波数とコイルに流れる電流の周波数が一致しない場合を排除する意味ではない。なお、電磁共鳴によるワイヤレス電力伝送において、送電コイルと受電コイルの位相差が厳密に90度と一致しなくても、本発明によるノイズ低減効果を得ることができることは理解されるべきである。   For example, “power transmission / reception by electromagnetic resonance” means that a capacitor is connected to a coil that receives power at least wirelessly and resonates at an arbitrary frequency, so that wireless power transmission is more efficient than when there is no capacitor. Means to do. However, even if the resonant frequency and the frequency of the current flowing through the coil deviate to some extent, wireless power transmission can be performed more efficiently than when there is no capacitor by canceling the impedance of the coil and the impedance of the capacitor. It is. In other words, the term “power transmission / reception by electromagnetic resonance” is intended to transmit power by a coil to which a resonance capacitor is electrically connected. Strictly, the resonance frequency and the frequency of the current flowing through the coil are used. It does not mean to exclude the case where does not match. It should be understood that the noise reduction effect of the present invention can be obtained even when the phase difference between the power transmission coil and the power reception coil does not exactly match 90 degrees in wireless power transmission by electromagnetic resonance.

S1,S2…ワイヤレス電力伝送装置、UtLtu10…ワイヤレス送電装置、PW1…電源、INV1…インバータ、LtuLte0…コイルユニット、Ltr,Ltr…第1のコイル、LtrA…第1の巻線、LtrB…第2の巻線、Ctr…共振キャパシタ、Lte…第2のコイル、LteA,LteB…巻線、Ln…補助コイル、S…電磁遮蔽板、Ft…第1の磁性コア、Fn…第2の磁性コア、Ur1…ワイヤレス受電装置、Lr…受電コイル、Wr…受電コイルの巻線、Fr…第3の磁性コア、Cr…共振キャパシタ、DB…整流回路、R…負荷、LtrC…第3の巻線、LtrD…第4の巻線、FtC…第4の磁性コア、FtD…第5の磁性コア、HLtrA…第1の巻線が発生する磁界、HLtrB…第2の巻線が発生する磁界、HLteA,HLteB…第2のコイルが発生する磁界、HLn…補助コイルが発生する磁界、HLr…受電コイルが発生する磁界、HLtrC…第3の巻線が発生する磁界、HLtrD…第4の巻線が発生する磁界、Bt1a〜Bt1d…第1の磁束、Bc1a,Bc1b…第2の磁束、Bc1c,Bc1d…第3の磁束。   S1, S2 ... Wireless power transmission device, UtLtu10 ... Wireless power transmission device, PW1 ... Power source, INV1 ... Inverter, LtuLte0 ... Coil unit, Ltr, Ltr ... First coil, LtrA ... First winding, LtrB ... Second Winding, Ctr ... Resonant capacitor, Lte ... Second coil, LteA, LteB ... Winding, Ln ... Auxiliary coil, S ... Electromagnetic shielding plate, Ft ... First magnetic core, Fn ... Second magnetic core, Ur1 ... wireless power receiving device, Lr ... receiving coil, Wr ... winding of receiving coil, Fr ... third magnetic core, Cr ... resonant capacitor, DB ... rectifier circuit, R ... load, LtrC ... third winding, LtrD ... Fourth winding, FtC ... fourth magnetic core, FtD ... fifth magnetic core, HLtrA ... magnetic field generated by the first winding, HLtrB ... second winding is generated. HLteA, HLteB ... magnetic field generated by the second coil, HLn ... magnetic field generated by the auxiliary coil, HLr ... magnetic field generated by the receiving coil, HLtrC ... magnetic field generated by the third winding, HLtrD ... fourth Magnetic field generated by the windings, Bt1a to Bt1d, first magnetic flux, Bc1a, Bc1b, second magnetic flux, Bc1c, Bc1d, third magnetic flux.

Claims (6)

第1のコイルと、
前記第1のコイルに接続される共振キャパシタと、
外部から電流が供給される第2のコイルと、
前記第2のコイルに電気的に接続される補助コイルと、を備え、
前記第1のコイルと前記第2のコイルは、磁気結合し、
前記補助コイルは、電磁共鳴によって第1のコイルとの間でワイヤレスにて電力の送受電が行われる他のコイルが発生する磁界と逆位相の磁界を発生することを特徴とするコイルユニット。
A first coil;
A resonant capacitor connected to the first coil;
A second coil to which current is supplied from the outside;
An auxiliary coil electrically connected to the second coil,
The first coil and the second coil are magnetically coupled,
The auxiliary coil generates a magnetic field having a phase opposite to a magnetic field generated by another coil that wirelessly transmits and receives electric power to and from the first coil by electromagnetic resonance.
前記第1および第2のコイルと前記補助コイルとの磁気結合を抑制する電磁遮蔽板をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のコイルユニット。   The coil unit according to claim 1, further comprising an electromagnetic shielding plate that suppresses magnetic coupling between the first and second coils and the auxiliary coil. 前記第1のコイルは、互いに電気的に接続された第1および第2の巻線を含み、
前記第1の巻線と前記第2の巻線は、互いに逆位相の磁界を発生することを特徴とする請求項1または2に記載のコイルユニット。
The first coil includes first and second windings electrically connected to each other;
The coil unit according to claim 1 or 2, wherein the first winding and the second winding generate magnetic fields having opposite phases to each other.
前記第1のコイルは、前記第1の巻線の背面側に配置される第3の巻線と、前記第2の巻線の背面側に配置される第4の巻線と、をさらに備え、
前記第1〜第4の巻線は、電気的に直列接続されており、
前記第1および第2の巻線は、前記第1および第2の巻線をともに鎖交する第1の磁束を発生し、
前記第3の巻線は、前記第1の巻線に鎖交する第2の磁束を発生し、
前記第4の巻線は、前記第2の巻線に鎖交する第3の磁束を発生し、
前記第2および第3の磁束の周回方向は、前記第1の磁束の周回方向とは逆向きであることを特徴とする請求項3に記載のコイルユニット。
The first coil further includes a third winding disposed on the back side of the first winding and a fourth winding disposed on the back side of the second winding. ,
The first to fourth windings are electrically connected in series,
The first and second windings generate a first magnetic flux that links the first and second windings together;
The third winding generates a second magnetic flux interlinking with the first winding;
The fourth winding generates a third magnetic flux interlinking with the second winding,
The coil unit according to claim 3, wherein a circulation direction of the second and third magnetic fluxes is opposite to a circulation direction of the first magnetic flux.
前記第3の巻線の軸方向は、前記第1の巻線の軸方向と略直交し、
前記第4の巻線の軸方向は、前記第2の巻線の軸方向と略直交することを特徴とする請求項4に記載のコイルユニット。
The axial direction of the third winding is substantially orthogonal to the axial direction of the first winding,
5. The coil unit according to claim 4, wherein an axial direction of the fourth winding is substantially orthogonal to an axial direction of the second winding.
ワイヤレス送電装置からワイヤレス受電装置にワイヤレスにて電力が伝送されるワイヤレス電力伝送装置であって、
前記ワイヤレス送電装置は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のコイルユニットを有することを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
A wireless power transmission device in which power is transmitted wirelessly from a wireless power transmission device to a wireless power reception device,
The said wireless power transmission apparatus has the coil unit as described in any one of Claims 1-5, The wireless power transmission apparatus characterized by the above-mentioned.
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