JP5592242B2 - Power receiving device, power transmitting device, and wireless power transmission system - Google Patents

Power receiving device, power transmitting device, and wireless power transmission system Download PDF

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Description

本発明は、受電装置、送電装置、及び無線電力伝送システムに関する。   The present invention relates to a power reception device, a power transmission device, and a wireless power transmission system.

大気汚染や化石燃料の枯渇に対する懸念から、環境に配慮した車両として電気自動車やハイブリッド車などの電動車両が注目されている。この種の電動車両は、例えば二次電池に蓄えた電力で走行するタイプのものが公知である。また、ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な車両が知られている。   Electric vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles are attracting attention as environmentally friendly vehicles due to concerns over air pollution and fossil fuel depletion. As this type of electric vehicle, for example, a type that travels with electric power stored in a secondary battery is known. Also, in hybrid vehicles, vehicles that can charge an in-vehicle power storage device from a power source outside the vehicle are known, as in electric vehicles.

送電技術として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電技術が近年注目されている。例えば、自動車に搭載されている二次電池を充電する技術として、走行路に設けられた給電部から非接触で給電を受けて充電する技術(例えば、特許文献1を参照)がある。そして、このワイヤレス送電技術としては、磁界共鳴により離間している機器へ高い伝送効率で電力を送る技術が開発されている(例えば、特許文献2を参照)。   In recent years, wireless power transmission technology that does not use a power cord or a power transmission cable has attracted attention as a power transmission technology. For example, as a technique for charging a secondary battery mounted on an automobile, there is a technique for charging by receiving power from a power supply unit provided on a traveling path in a non-contact manner (see, for example, Patent Document 1). And as this wireless power transmission technique, the technique of sending electric power with high transmission efficiency to the apparatus spaced apart by magnetic field resonance is developed (for example, refer patent document 2).

特開2008−120357号公報JP 2008-120357 A 特開2008−301918号公報JP 2008-301918 A 特開2006−42519号公報JP 2006-42519 A 特開2009−005475号公報JP 2009-005475 A

このようなコイル間の電磁誘導による無線電力伝送(ワイヤレス送電)方式では、送電側と受電側の接点の露出が不要となる利点があるものの、送電側及び受電側のコイル間隔(送電距離)が大きくなると電力の伝送効率(以下、「送電効率」ともいう)が極端に低下するのが現状である。   In such a wireless power transmission (wireless power transmission) method using electromagnetic induction between coils, there is an advantage that it is not necessary to expose the contacts on the power transmission side and the power reception side, but the coil interval (power transmission distance) between the power transmission side and the power reception side is The current situation is that the power transmission efficiency (hereinafter also referred to as “transmission efficiency”) extremely decreases as the value increases.

電磁誘導方式の無線電力伝送(ワイヤレス送電)システムの他、共振周波数を合わせたコイル間(送電側回路〜受電側回路間)における磁界共鳴(磁気共鳴、磁場共鳴、磁界共振ともいう)を利用した磁界共鳴方式のワイヤレス送電システムが開発されている。磁界共鳴方式によるワイヤレス送電では、電磁誘導方式に比べて送電側共鳴コイル及び受電側共鳴コイルを離間させた場合の電力の伝送効率(以下、「送電効率」という。)の低下が小さく、送電側共鳴コイル及び受電側共鳴コイルを離間させる距離、すなわち送電距離を上記電磁誘導方式に比べて大きくしても送電効率を維持できるという特徴がある。   In addition to the electromagnetic induction wireless power transmission (wireless power transmission) system, magnetic resonance (also referred to as magnetic resonance, magnetic field resonance, and magnetic field resonance) between the coils that match the resonance frequency (between the power transmission side circuit and the power reception side circuit) was used. Magnetic resonance wireless transmission systems have been developed. In wireless power transmission using the magnetic field resonance method, the power transmission efficiency (hereinafter referred to as “power transmission efficiency”) when the power transmission resonance coil and the power reception resonance coil are separated from each other is smaller than that of the electromagnetic induction method. There is a feature that power transmission efficiency can be maintained even if the distance separating the resonance coil and the power reception resonance coil, that is, the power transmission distance is larger than that of the electromagnetic induction method.

更に、近年では、電磁誘導方式および磁界共鳴方式を組み合わせた方式を採用した無線電力伝送システムも提案されている。この種の無線電力伝送システムは、送電装置側に、電源から給電される送電側電磁誘導コイルと、電磁誘導によって送電側電磁誘導コイルから給電される送電側共鳴コイルを備え、受電装置側に、送電側共鳴コイルとの間で発生する磁界共鳴により送電側共鳴コイルからの電力を受電する受電側共鳴コイルと、受電側共鳴コイルが受電した電力を電磁誘導によって取り出す受電側電磁誘導コイルを備えるシステム構成を挙げることができる。以下、本明細書においては、送電側電磁誘導コイル及び受電側電磁誘導コイルを「電磁誘導コイル」と総称し、送電側共鳴コイル及び受電側共鳴コイルを「磁界共鳴コイル」と総称する場合がある。   Furthermore, in recent years, a wireless power transmission system that employs a system that combines an electromagnetic induction system and a magnetic field resonance system has also been proposed. This type of wireless power transmission system includes, on the power transmission device side, a power transmission side electromagnetic induction coil that is fed from a power source, and a power transmission side resonance coil that is fed from the power transmission side electromagnetic induction coil by electromagnetic induction. A system including a power receiving side resonance coil that receives power from the power transmission side resonance coil by magnetic field resonance generated between the power transmission side resonance coil and a power receiving side electromagnetic induction coil that extracts the power received by the power receiving side resonance coil by electromagnetic induction A configuration can be mentioned. Hereinafter, in this specification, the power transmission side electromagnetic induction coil and the power reception side electromagnetic induction coil may be collectively referred to as “electromagnetic induction coil”, and the power transmission side resonance coil and the power reception side resonance coil may be collectively referred to as “magnetic field resonance coil”. .

上記4コイル構成の無線電力伝送システムでは、一次コイルが送電側共鳴コイルと磁気的に結合され、二次コイルが受電側共鳴コイルと磁気的に結合される。ところで、電力の伝送効率(以下、「送電効率」ともいう)を可及的に高めるには、磁界共鳴を利用して送受電を行う送電側共鳴コイルと受電側共鳴コイルとの間の距離であるコイル間距離等の各種条件に応じて、受電側電磁誘導コイル及び受電側共鳴コイル間の結合係数、或いは、送電側電磁誘導コイル及び送電側共鳴コイル間の結合係数を適切な値に調整する必要がある。   In the four-coil wireless power transmission system, the primary coil is magnetically coupled to the power transmission side resonance coil, and the secondary coil is magnetically coupled to the power reception side resonance coil. By the way, in order to increase the power transmission efficiency (hereinafter also referred to as “power transmission efficiency”) as much as possible, the distance between the power transmission side resonance coil that performs power transmission and reception using magnetic field resonance and the power reception side resonance coil is increased. Adjust the coupling coefficient between the power reception side electromagnetic induction coil and the power reception side resonance coil or the coupling coefficient between the power transmission side electromagnetic induction coil and the power transmission side resonance coil to an appropriate value according to various conditions such as the distance between the coils. There is a need.

しかしながら、コイルケースの収容スペースによる制約からも、磁気的に結合されるコイル同士の結合係数を最適値まで充分に高めることは難しいのが実情である。特に、コイル抵抗低減のため、直径のより大きなコイルを採用することも多く、その場合には、上記結合係数を調整する自由度がより狭いものとなってしまう。   However, in reality, it is difficult to sufficiently increase the coupling coefficient between coils that are magnetically coupled to the optimum value due to the limitation due to the space for accommodating the coil case. In particular, in order to reduce coil resistance, a coil having a larger diameter is often employed, and in that case, the degree of freedom for adjusting the coupling coefficient is narrower.

本発明は、上記した問題に鑑みてなされてものであって、その目的は、無線電力伝送において、磁気的に結合されるコイル同士の結合係数を良好に高めることが可能な技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a technique capable of satisfactorily increasing the coupling coefficient between magnetically coupled coils in wireless power transmission. It is in.

本発明は、磁界共鳴によって送電又は受電を行う磁界共鳴コイルを渦巻き状に巻回すと共に、その磁界共鳴コイルと磁気的に結合される電磁誘導コイルを磁界共鳴コイルに編み込むように配置することで、相互の結合を高めるようにした。   In the present invention, a magnetic field resonance coil that transmits or receives power by magnetic field resonance is wound in a spiral shape, and an electromagnetic induction coil that is magnetically coupled to the magnetic field resonance coil is arranged to be knitted into the magnetic field resonance coil. Increased mutual bond.

より詳細には、本発明は、送電装置から電力を無線で受電する受電装置において、前記送電装置から送電される電力を、前記送電装置に設けられた送電側共鳴コイルとの間で発生する磁界共鳴により受電する受電側共鳴コイルと、前記受電側共鳴コイルが受電した電力を電磁誘導によって取り出す受電側電磁誘導コイルと、を備え、前記受電側共鳴コイルは渦巻き状に巻回されており、前記受電側電磁誘導コイルは、少なくとも、前記受電側共鳴コイルにおける一の周回面と同一面内に配置されると共にその周回面において隣接する該受電側共鳴コイルの線材間に挟まれて配置されるか、又は、前記受電側共鳴コイルによって形成される渦巻き面と直交する方向に前記受電側共鳴コイルの線材と重なるように配置されることを特徴とする受電装置である。   More specifically, the present invention relates to a magnetic field generated between a power transmission device and a power transmission resonance coil provided in the power transmission device in a power reception device that wirelessly receives power from the power transmission device. A power receiving side resonance coil that receives power by resonance, and a power receiving side electromagnetic induction coil that extracts power received by the power receiving side resonance coil by electromagnetic induction, and the power receiving side resonance coil is wound in a spiral shape, Is the power receiving side electromagnetic induction coil at least disposed in the same plane as the one circumferential surface of the power receiving side resonance coil and is sandwiched between the wires of the power receiving side resonance coil adjacent to each other in the circumferential surface? Alternatively, the power receiving device is disposed so as to overlap with a wire of the power receiving resonance coil in a direction orthogonal to a spiral surface formed by the power receiving resonance coil. It is the location.

上記のように構成することで、受電側電磁誘導コイルは、受電側共鳴コイルの渦巻き径方向、或いは、受電側共鳴コイルによって形成される渦巻き面と直交する方向の少なくとも何れかにおいて受電側共鳴コイルと相対することになる。これにより、受電側電磁誘導コイルと受電側共鳴コイルの間の結合を強めることができる。よって、受電側電磁誘導コイル及び受電側共鳴コイル間の結合係数を所望の値に一致させ、或いは可及的に近づけることが可能となる。   By configuring as described above, the power receiving side electromagnetic induction coil can receive the power receiving side resonance coil in at least one of the spiral diameter direction of the power receiving side resonance coil and the direction orthogonal to the spiral surface formed by the power receiving side resonance coil. Will be opposite. Thereby, the coupling | bonding between a receiving side electromagnetic induction coil and a receiving side resonance coil can be strengthened. Therefore, it becomes possible to make the coupling coefficient between the power receiving side electromagnetic induction coil and the power receiving side resonance coil coincide with a desired value or to make it as close as possible.

また、本発明に係る受電装置において、前記受電側共鳴コイルは複層渦巻き状に巻回されていても良い。この場合、前記受電側電磁誘導コイルは、前記受電側共鳴コイルにおける一の周回面と同一面内に配置され、且つ、前記受電側共鳴コイルによって形成される渦巻き面と直交する方向に前記受電側共鳴コイルの線材と重なるように配置されても良い。   Further, in the power receiving device according to the present invention, the power receiving side resonance coil may be wound in a multilayered spiral shape. In this case, the power receiving side electromagnetic induction coil is disposed in the same plane as one of the circumferential surfaces of the power receiving side resonance coil, and the power receiving side in a direction orthogonal to the spiral surface formed by the power receiving side resonance coil. You may arrange | position so that it may overlap with the wire of a resonance coil.

更に、前記受電側共鳴コイルは、コイルの積層方向に互いに隣接する周回面を周回する部分同士が千鳥状に配置されていても良い。この場合、前記受電側電磁誘導コイルは、前記受電側共鳴コイルの同一周回面において隣接する該受電側共鳴コイルの線材間に挟まれて配置されていても良い。   Furthermore, in the power receiving side resonance coil, portions that circulate around the circumferential surfaces adjacent to each other in the coil stacking direction may be arranged in a staggered manner. In this case, the power receiving side electromagnetic induction coil may be disposed so as to be sandwiched between wires of the power receiving side resonance coil adjacent to each other on the same circumferential surface of the power receiving side resonance coil.

また、本発明は、受電装置に電力を無線で送電する送信装置において、電源から給電される送電側電磁誘導コイルと、電磁誘導によって前記送電側電磁誘導コイルから給電され、前記受電装置側に設けられた受電側共鳴コイルとの間で発生する磁界共鳴によって該受電側共鳴コイルに送電する送電側共鳴コイルと、を備え、前記送電側共鳴コイルは渦巻き状に巻回されており、前記送電側電磁誘導コイルは、少なくとも、前記送電側共鳴コイルにおける一の周回面と同一面内に配置されると共にその周回面において隣接する該送電側共鳴コイルの線材間に挟まれて配置されるか、又は、前記送電側共鳴コイルによって形成される渦巻き面と直交する方向に前記送電側共鳴コイルの線材と重なるように配置されることを特徴とする送電装置である。   Further, the present invention provides a transmitting device that wirelessly transmits power to a power receiving device, a power transmission side electromagnetic induction coil fed from a power source, and a power feeding from the power transmission side electromagnetic induction coil by electromagnetic induction, provided on the power receiving device side. A power transmission side resonance coil that transmits power to the power reception side resonance coil by magnetic field resonance generated between the power transmission side resonance coil and the power transmission side resonance coil, the power transmission side resonance coil being wound in a spiral shape, The electromagnetic induction coil is disposed at least in the same plane as the one circumferential surface of the power transmission side resonance coil and is disposed between the wires of the power transmission side resonance coil adjacent to each other on the circumferential surface, or The power transmission device, wherein the power transmission device is disposed so as to overlap with a wire rod of the power transmission side resonance coil in a direction orthogonal to a spiral surface formed by the power transmission side resonance coil .

上記のように構成することで、送電側電磁誘導コイルは、送電側共鳴コイルの渦巻き径方向、或いは、送電側共鳴コイルによって形成される渦巻き面と直交する方向の少なくとも何れかにおいて送電側共鳴コイルと相対することになる。これにより、送電側電磁誘導コイルと送電側共鳴コイルの間の結合を強めることができる。よって、送電側電磁誘導コイル及び送電側共鳴コイル間の結合係数を所望の値に一致させ、或いは可及的に近づけることが可能となる。   By configuring as described above, the power transmission side electromagnetic induction coil can be used in at least one of the spiral diameter direction of the power transmission side resonance coil and the direction orthogonal to the spiral surface formed by the power transmission side resonance coil. Will be opposite. Thereby, the coupling between the power transmission side electromagnetic induction coil and the power transmission side resonance coil can be strengthened. Therefore, the coupling coefficient between the power transmission side electromagnetic induction coil and the power transmission side resonance coil can be made to coincide with a desired value or as close as possible.

また、本発明に係る送電装置において、前記送電側共鳴コイルは複層渦巻き状に巻回されていても良い。この場合、前記送電側電磁誘導コイルは、前記送電側共鳴コイルにおける一の周回面と同一面内に配置され、且つ、前記送電側共鳴コイルによって形成される渦巻き面と直交する方向に前記送電側共鳴コイルの線材と重なるように配置されても良い。   Moreover, the power transmission apparatus which concerns on this invention WHEREIN: The said power transmission side resonance coil may be wound by the multilayered spiral shape. In this case, the power transmission side electromagnetic induction coil is disposed in the same plane as the one circumferential surface of the power transmission side resonance coil, and the power transmission side in a direction orthogonal to the spiral surface formed by the power transmission side resonance coil. You may arrange | position so that it may overlap with the wire of a resonance coil.

更に、前記送電側共鳴コイルは、コイルの積層方向に互いに隣接する周回面を周回する部分同士が千鳥状に配置されていても良い。この場合、前記送電側電磁誘導コイルは、前記送電側共鳴コイルの同一周回面において隣接する該送電側共鳴コイルの線材間に挟まれて配置されていても良い。   Furthermore, the power transmission side resonance coils may be arranged in a zigzag manner at portions that circulate around the circumferential surfaces adjacent to each other in the coil stacking direction. In this case, the power transmission side electromagnetic induction coil may be disposed between the wires of the power transmission side resonance coil adjacent to each other on the same circumferential surface of the power transmission side resonance coil.

また、本発明は、送電装置と受電装置とを備える無線電力伝送システムにおいて、前記送電装置は、電源から給電される送電側電磁誘導コイル、及び電磁誘導によって前記送電側電磁誘導コイルから給電される送電側共鳴コイルを有し、前記受電装置は、前記送電側共鳴コイルとの間で発生する磁界共鳴により該送電側共鳴コイルから受電する受電側共鳴コイル、及び前記受電側共鳴コイルが受電した電力を電磁誘導によって取り出す受電側電磁誘導コイルを有し、前記受電側共鳴コイルは渦巻き状に巻回されており、前記受電側電磁誘導コイルは、少なくとも、前記受電側共鳴コイルにおける一の周回面と同一面内に配置されると共にその周回面において隣接する該受電側共鳴コイルの線材間に挟まれて配置されるか、又は、前記受電側共鳴コイルによって形成される渦巻き面と直交する方向に前記受電側共鳴コイルの線材と重なるように配置されることを特徴とする無線電力伝送システムである。   According to the present invention, in a wireless power transmission system including a power transmission device and a power reception device, the power transmission device is fed from the power transmission side electromagnetic induction coil by a power transmission side electromagnetic induction coil and electromagnetic induction. The power receiving device includes a power transmission side resonance coil, and the power reception device receives power from the power transmission side resonance coil by magnetic field resonance generated between the power transmission side resonance coil and the power received by the power reception side resonance coil. A power-receiving-side electromagnetic induction coil that takes out the electromagnetic wave by electromagnetic induction, the power-receiving-side resonance coil is wound in a spiral shape, and the power-receiving-side electromagnetic induction coil includes at least one circumferential surface of the power-receiving-side resonance coil Arranged on the same plane and sandwiched between the wires of the power receiving resonance coil adjacent to each other on the circuit surface, or the power receiving side A wireless power transmission system, characterized in that it is arranged so as to overlap with the wires of the power receiving side resonance coil in a direction perpendicular to the spiral surface formed by the coil.

本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせることができる。   The means for solving the problems in the present invention can be combined as much as possible.

本発明によれば、無線電力伝送において、磁気的に結合されるコイル同士の結合係数を良好に高めることができる。   According to the present invention, in wireless power transmission, the coupling coefficient between magnetically coupled coils can be improved satisfactorily.

第一実施形態に係る無線電力伝送システムの構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless power transmission system according to a first embodiment. 地面に埋め込まれた送電装置から受電装置へ送電する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that it transmits to a receiving device from the power transmission apparatus embedded in the ground. 第一実施形態に係る送電用コイルケース及び受電用コイルケースの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the coil case for power transmission which concerns on 1st embodiment, and the coil case for power reception. 第一実施形態に係る送電用コイルケースに収容されている送電コイルの平面的な配置状態を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the planar arrangement | positioning state of the power transmission coil accommodated in the coil case for power transmission which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係る受電用コイルケースに収容されている受電コイルの平面的な配置状態を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the planar arrangement | positioning state of the receiving coil accommodated in the coil case for power receiving which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態の第一変形例に係る送電用コイルケース及び受電用コイルケースの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the coil case for power transmission and the coil case for power reception which concern on the 1st modification of 1st embodiment. 第一実施形態の第二変形例に係る送電用コイルケース及び受電用コイルケースの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the coil case for power transmission and the coil case for power reception which concern on the 2nd modification of 1st embodiment. 第一実施形態の第三変形例に係る送電用コイルケース及び受電用コイルケースの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the coil case for power transmission and the coil case for power reception which concern on the 3rd modification of 1st embodiment. 第二実施形態に係る送電用コイルケース及び受電用コイルケースの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the coil case for power transmission which concerns on 2nd embodiment, and the coil case for power reception. 第三実施形態に係る送電用コイルケース及び受電用コイルケースの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the coil case for power transmission which concerns on 3rd embodiment, and the coil case for power reception. 実施形態に係る各コイルパターンと送電効率との関係をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the relationship between each coil pattern which concerns on embodiment, and power transmission efficiency. 第四コイルパターンを説明するための構成図である。It is a block diagram for demonstrating a 4th coil pattern.

以下、本発明に係る無線電力伝送システムの実施の形態について、図面に基づいて例示的に詳しく説明する。なお、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、本実施形態に係る無線電力伝送システムは、車載バッテリに充電される電力を車両側にワイヤレス(無線)で送電するためのワイヤレス送電システムであり、送電装置は車両が停止する位置の地面側に、受電装置は車両側に設けられる。但し、本発明に係る無線電力伝送システムは車両用途に限定されず、家電、情報機器、玩具等、電力を用いる様々な機器に適用することが可能である。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a wireless power transmission system according to the present invention will be exemplarily described in detail based on the drawings. Note that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified. is not. In addition, the wireless power transmission system according to the present embodiment is a wireless power transmission system for wirelessly transmitting the power charged in the in-vehicle battery to the vehicle side, and the power transmission device is on the ground side where the vehicle stops. In addition, the power receiving device is provided on the vehicle side. However, the wireless power transmission system according to the present invention is not limited to vehicle applications, and can be applied to various devices using electric power, such as home appliances, information devices, and toys.

<第一実施形態>
図1は、本実施形態に係る無線電力伝送システム1の構成を示す図である。無線電力伝送システム1は、大きく分けて送電装置10および受電装置20を備える。受電装置20は、例えば電動車両(以下、単に「車両」ともいう)30の車体下部に設けられ、送電装置10は、車両30が停止する位置(例えば、駐車スペース)の地面側に設けられている。
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless power transmission system 1 according to the present embodiment. The wireless power transmission system 1 includes a power transmission device 10 and a power reception device 20 roughly. The power receiving device 20 is provided, for example, in a lower part of a vehicle body of an electric vehicle (hereinafter also simply referred to as “vehicle”) 30, and the power transmitting device 10 is provided on the ground side at a position where the vehicle 30 stops (for example, a parking space). Yes.

送電装置10は、アンテナ11、データ送受信ユニット12、コンバータ13、送電アンプ14、送電コイル15、共振制御ユニット16、送電コントローラ17、および発振回路18を備える。また、受電装置20は、受電コントローラ27、受電コイル25、共振制御ユニット26、整流回路28、DC/DCコンバータ29、アンテナ21およびデータ送受信ユニット22を備える。   The power transmission device 10 includes an antenna 11, a data transmission / reception unit 12, a converter 13, a power transmission amplifier 14, a power transmission coil 15, a resonance control unit 16, a power transmission controller 17, and an oscillation circuit 18. The power receiving device 20 includes a power receiving controller 27, a power receiving coil 25, a resonance control unit 26, a rectifier circuit 28, a DC / DC converter 29, an antenna 21, and a data transmission / reception unit 22.

まず、送電装置10について説明する。送電コイル15は、例えば、駐車スペースの車止めを基準とした所定位置等、車両が停止した場合の位置合わせが容易な位置に、車両底面に設けられた受電コイル25に対向するように設けられている。   First, the power transmission device 10 will be described. The power transmission coil 15 is provided so as to face the power receiving coil 25 provided on the bottom surface of the vehicle at a position where the alignment is easy when the vehicle stops, such as a predetermined position with respect to the parking stop of the parking space. Yes.

送電コントローラ17は、発振回路18、共振制御ユニット16、コンバータ13を制御するコンピュータである。データ送受信ユニット12は、アンテナ11に接続された、無線通信のための通信インターフェースである。また、コンバータ13は、外部電源から供給された交流の電力を直流電流へ変換して送電アンプ14へ送る装置である。なお、コンバータ13による出力電圧は、送電コントローラ17によって制御される。また、送電
アンプ14は、コンバータ13から送られた電力を、発振回路18から与えられた周波数で、送電コイル15へ入力する装置である。ここで、発振回路18によって与えられる周波数は、送電コントローラ17によって制御される。
The power transmission controller 17 is a computer that controls the oscillation circuit 18, the resonance control unit 16, and the converter 13. The data transmission / reception unit 12 is a communication interface connected to the antenna 11 for wireless communication. The converter 13 is a device that converts AC power supplied from an external power source into DC current and sends it to the power transmission amplifier 14. The output voltage from the converter 13 is controlled by the power transmission controller 17. The power transmission amplifier 14 is a device that inputs the power transmitted from the converter 13 to the power transmission coil 15 at a frequency given from the oscillation circuit 18. Here, the frequency given by the oscillation circuit 18 is controlled by the power transmission controller 17.

共振制御ユニット16は、送電コントローラ17による指示に従って、送電コイル15に設けられた可変容量コンデンサC1の容量を制御する等の方法で、送電装置10の共振周波数を、発振回路18の発振周波数と一致するように制御する装置である。また、発振回路18は、送電コントローラ17による指示に従って、送電コイル15へ発振される周波数を目標値となるように制御する。   The resonance control unit 16 matches the resonance frequency of the power transmission device 10 with the oscillation frequency of the oscillation circuit 18 by a method such as controlling the capacity of the variable capacitor C1 provided in the power transmission coil 15 in accordance with an instruction from the power transmission controller 17. It is the device which controls to do. Further, the oscillation circuit 18 controls the frequency oscillated to the power transmission coil 15 to a target value in accordance with an instruction from the power transmission controller 17.

一方、受電装置20における共振制御ユニット26は、前述の共振制御ユニット16と同様に、受電コントローラ27による指示に従って受電装置20の共振周波数を発振回路18の発振周波数と一致するように制御する装置である。その結果、送電装置10の共振周波数と受電装置20の共振周波数とは一致するように制御され、磁界共鳴による無線電力伝送が可能となる。ここで、受電コイル25は、車両底面の、地面に設置された送電装置10と対向する位置に設けられることが好ましい。   On the other hand, the resonance control unit 26 in the power reception device 20 is a device that controls the resonance frequency of the power reception device 20 to coincide with the oscillation frequency of the oscillation circuit 18 in accordance with an instruction from the power reception controller 27, similarly to the resonance control unit 16 described above. is there. As a result, the resonance frequency of the power transmission device 10 and the resonance frequency of the power reception device 20 are controlled to coincide with each other, and wireless power transmission by magnetic field resonance becomes possible. Here, the power receiving coil 25 is preferably provided at a position on the bottom surface of the vehicle facing the power transmission device 10 installed on the ground.

また、受電装置20は、車載の充放電制御装置31を介して、バッテリ33と接続されている。なお、充放電制御装置31は、マイクロコンピュータ(マイコン)を有しており、アクセル操作に応じてバッテリ33から車両駆動用の電力を放電させ、また、ブレーキが操作された場合には、車輪を駆動し車両を前進あるいは後退させるためのモータ32によって発電された電力がバッテリ33に充電されるように制御する。また、バッテリ33は再充電可能な直流電源であり、例えばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池等で実現でき、また、大容量のキャパシタ等も適宜採用することができる。   The power receiving device 20 is connected to a battery 33 via an in-vehicle charge / discharge control device 31. Note that the charge / discharge control device 31 has a microcomputer, and discharges electric power for driving the vehicle from the battery 33 in response to the accelerator operation. Control is performed so that the battery 33 is charged with the electric power generated by the motor 32 for driving and moving the vehicle forward or backward. Further, the battery 33 is a rechargeable DC power source, which can be realized by a secondary battery such as lithium ion or nickel hydride, for example, and a large capacity capacitor or the like can be appropriately employed.

受電コントローラ27は、共振制御ユニット26、整流回路28およびDC/DCコンバータ29を制御するコンピュータである。データ送受信ユニット22は、アンテナ21に接続された、無線通信のための通信インターフェースである。また、受電コイル25には、送電コイル15との間の磁界共鳴によって電流が流れる。受電コントローラ27は、受電コイル25と送電コイル15との間で磁界共鳴を発生させるために、受電コイル25の共振周波数が送電装置10側と一致するように共振制御ユニット26を制御する。   The power receiving controller 27 is a computer that controls the resonance control unit 26, the rectifier circuit 28, and the DC / DC converter 29. The data transmission / reception unit 22 is a communication interface connected to the antenna 21 for wireless communication. Further, a current flows through the power receiving coil 25 due to magnetic field resonance with the power transmitting coil 15. The power reception controller 27 controls the resonance control unit 26 so that the resonance frequency of the power reception coil 25 coincides with that of the power transmission device 10 in order to generate magnetic field resonance between the power reception coil 25 and the power transmission coil 15.

図示のように、送電コイル15は、一次コイル15a(送電側電磁誘導コイル)と送電側共鳴コイル15bから構成されている。送電側共鳴コイル15bの両端には可変容量コンデンサC1が接続されている。また、一次コイル15aは送電側共鳴コイル15bの内側に配置されている。また、受電コイル25は、二次コイル25a(受電側電磁誘導コイル)と受電側共鳴コイル25bから構成されている。受電側共鳴コイル25bの両端には可変容量コンデンサC2が接続されている。また、二次コイル25aは受電側共鳴コイル25bの内側に配置されている。   As illustrated, the power transmission coil 15 includes a primary coil 15a (power transmission side electromagnetic induction coil) and a power transmission side resonance coil 15b. A variable capacitor C1 is connected to both ends of the power transmission side resonance coil 15b. Moreover, the primary coil 15a is arrange | positioned inside the power transmission side resonance coil 15b. The power receiving coil 25 includes a secondary coil 25a (power receiving side electromagnetic induction coil) and a power receiving side resonance coil 25b. A variable capacitor C2 is connected to both ends of the power receiving resonance coil 25b. The secondary coil 25a is disposed inside the power receiving resonance coil 25b.

一次コイル15aは、送電アンプ14から直接電力が与えられるコイルである。送電アンプ14によって一次コイル15aに電流が流されると、一次コイル15aに流れる磁気変動により送電側共鳴コイル15bに電磁誘導が発生し、送電側共鳴コイル15bに高周波電流が流れるようになる。その際、共振制御ユニット16は、送電コントローラ17による指示に従って可変容量コンデンサC1の容量を制御し、送電側共鳴コイル15bの共振周波数を外部電源からの供給電力に対して発振回路18が付与する発振周波数と一致するように制御する。更に、共振制御ユニット26は、受電コントローラ27による指示に従って可変容量コンデンサC2の容量を制御し、受電側共鳴コイル25bの共振周波数が送電側共鳴コイル15bの共振周波数と一致するように制御する。その結果、送電側共鳴コイル15bと受電側共鳴コイル25bとの間で磁界共鳴が発生して両者間のインピーダ
ンスが小さくなり、受電側共鳴コイル25bに大電流が効率良く流れるようになる。
The primary coil 15 a is a coil to which power is directly supplied from the power transmission amplifier 14. When a current is passed through the primary coil 15a by the power transmission amplifier 14, electromagnetic induction occurs in the power transmission resonance coil 15b due to magnetic fluctuations flowing through the primary coil 15a, and a high frequency current flows through the power transmission resonance coil 15b. At that time, the resonance control unit 16 controls the capacitance of the variable capacitor C1 according to the instruction from the power transmission controller 17, and the oscillation circuit 18 applies the resonance frequency of the power transmission side resonance coil 15b to the power supplied from the external power source. Control to match the frequency. Further, the resonance control unit 26 controls the capacitance of the variable capacitor C2 in accordance with an instruction from the power receiving controller 27, and controls so that the resonance frequency of the power receiving resonance coil 25b matches the resonance frequency of the power transmission resonance coil 15b. As a result, magnetic field resonance occurs between the power transmission resonance coil 15b and the power reception resonance coil 25b, the impedance between them decreases, and a large current efficiently flows through the power reception resonance coil 25b.

上記のように磁界共鳴によって受電側共鳴コイル25bに電流が流れると、受電側共鳴コイル25bに流れる電流によって生じる磁気変動によって二次コイル25aに電磁誘導が発生し、この二次コイル25aに電流が流れることとなる。二次コイル25aは、受電側共鳴コイル25bにより受電された電力を電磁誘導により取り出して整流回路28へ出力する。ここで、受電コイル25とバッテリ33との間には、整流回路28およびDC/DCコンバータ29が介在している。整流回路28は、二次コイル25aによって取出された交流電力を整流する。DC/DCコンバータ29は、受電コントローラ27からの制御信号に基づいて、整流回路28によって整流された電力をバッテリ33の電圧レベルに変換してバッテリ33へ出力する。また、受電コントローラ27は、例えば車載バッテリ33側によって取り出される電力を一定に保つように整流回路28およびDC/DCコンバータ29を制御することができる。   As described above, when a current flows in the power receiving resonance coil 25b due to magnetic field resonance, electromagnetic induction is generated in the secondary coil 25a due to magnetic fluctuations caused by the current flowing in the power receiving resonance coil 25b, and the current flows in the secondary coil 25a. It will flow. The secondary coil 25a takes out the electric power received by the power receiving resonance coil 25b by electromagnetic induction and outputs it to the rectifier circuit 28. Here, a rectifier circuit 28 and a DC / DC converter 29 are interposed between the power receiving coil 25 and the battery 33. The rectifier circuit 28 rectifies the AC power extracted by the secondary coil 25a. The DC / DC converter 29 converts the power rectified by the rectifier circuit 28 into a voltage level of the battery 33 based on the control signal from the power receiving controller 27 and outputs the voltage to the battery 33. Further, the power receiving controller 27 can control the rectifier circuit 28 and the DC / DC converter 29 so as to keep the electric power taken out by the in-vehicle battery 33 side constant, for example.

上記のように構成される本実施形態に係る無線電力伝送システム1において、送電コイル15は、例えば、駐車スペースの車止めを基準とした所定位置等、車両30が停止した場合の位置合わせが容易な位置に、車両底面に設けられた受電コイル25に対向するように設けられている。送電コイル15と受電コイル25とがこのような所定の対向位置関係になると、例えば車室内に設けられた通信開始ボタン(図示省略)がユーザによって押されることをトリガーとして、送電コントローラ17と受電コントローラ27が各送受信ユニット12,22を介して互いに通信を開始する。そして、上記した如く送電装置10及び受電装置20との間に発生する磁界共鳴を利用して無線で送電装置10から受電装置20へと電力を伝送し、受電装置20が受電した電力をバッテリ33等に供給することができるようになっている。   In the wireless power transmission system 1 according to the present embodiment configured as described above, the power transmission coil 15 can be easily aligned when the vehicle 30 is stopped, such as a predetermined position based on the parking stop of the parking space. It is provided at a position so as to face the power receiving coil 25 provided on the bottom surface of the vehicle. When the power transmission coil 15 and the power reception coil 25 are in such a predetermined opposing positional relationship, for example, when a communication start button (not shown) provided in the passenger compartment is pressed by the user, the power transmission controller 17 and the power reception controller are triggered. 27 starts communication with each other via the transmission / reception units 12 and 22. Then, as described above, electric power is wirelessly transmitted from the power transmitting device 10 to the power receiving device 20 using the magnetic field resonance generated between the power transmitting device 10 and the power receiving device 20, and the power received by the power receiving device 20 is transferred to the battery 33. Etc. can be supplied.

無線電力伝送システム1では、送電アンプ14から電力が直接給電されるコイルおよび受電側の負荷抵抗に直接接続されたコイル(ここでは、一次コイル15a及び二次コイル25a)と、磁界共鳴による電力伝送に用いられるコイル(ここでは、送電側共鳴コイル15b及び受電側共鳴コイル25b)を物理的に接続せず、電磁結合によって接続することで、送電アンプ14や負荷抵抗等の構成によって磁界共鳴に用いるコイルの共振周波数等に悪影響が及ぶことを抑制している。   In the wireless power transmission system 1, a coil to which power is directly supplied from the power transmission amplifier 14 and a coil directly connected to the load resistance on the power receiving side (here, the primary coil 15 a and the secondary coil 25 a), and power transmission by magnetic resonance. The coils (here, the power transmission side resonance coil 15b and the power reception side resonance coil 25b) used in the above are not physically connected, but are connected by electromagnetic coupling, so that they are used for magnetic field resonance by the configuration of the power transmission amplifier 14, load resistance, and the like. An adverse effect on the resonance frequency of the coil is suppressed.

次に、送電コイル15及び受電コイル25の詳細構成について説明する。図2は、地面に埋め込まれた送電装置から受電装置へ送電する様子を示す図である。図3は、第一実施形態に係る送電用コイルケース及び受電用コイルケースの構成を示す断面図である。図2、図3に示されるように、送信装置10側においては送電コイル15(一次コイル15a及び送電側共鳴コイル15b)が送電用コイルケース150に収容されている。一方、受信装置20側においては受電コイル25(二次コイル25a、受電側共鳴コイル25b)が受電用コイルケース250に収容されている。送電コイル15及び受電コイル25は、いずれも導電性線材のコイル導線によって形成されており、その外表面は絶縁加工(絶縁皮膜)されており、コイル導線の外表面同士が接触したとしても導電経路の乱れ、ショート等の不具合が防止されるような構造となっている。また、送電コイル15及び受電コイル25の各コイルケース内への支持固定は、例えば樹脂等の絶縁性材料を用いて形成される支持固定部材(図示省略)等によって行われる。   Next, detailed configurations of the power transmission coil 15 and the power reception coil 25 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a state where power is transmitted from the power transmission device embedded in the ground to the power reception device. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating configurations of a power transmission coil case and a power reception coil case according to the first embodiment. As shown in FIGS. 2 and 3, the power transmission coil 15 (primary coil 15 a and power transmission resonance coil 15 b) is housed in a power transmission coil case 150 on the transmission device 10 side. On the other hand, on the receiving device 20 side, the power receiving coil 25 (secondary coil 25a, power receiving side resonance coil 25b) is accommodated in the power receiving coil case 250. The power transmission coil 15 and the power receiving coil 25 are both formed by a coil conductor made of a conductive wire, and the outer surface thereof is insulated (insulating film). Even if the outer surfaces of the coil conductors are in contact with each other, the conductive path It has a structure that prevents problems such as disturbances and shorts. Further, the support and fixing of the power transmission coil 15 and the power reception coil 25 in each coil case is performed by a support fixing member (not shown) formed using an insulating material such as resin, for example.

送信装置10から受信装置20への磁界共鳴を用いたワイヤレス送電が行われる際、送電用コイルケース150及び受電用コイルケース250は、図2及び図3に示されるように対向配置された状態となる。図示の例では、送電用コイルケース150及び受電用コイルケース250は直方体に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば円柱形状等の他の形状を適宜採用しても構わない。また、各コイルケース150,250の
材質としては例えば樹脂を採用することができる。
When wireless power transmission using magnetic field resonance from the transmission device 10 to the reception device 20 is performed, the power transmission coil case 150 and the power reception coil case 250 are arranged so as to face each other as shown in FIGS. Become. In the illustrated example, the power transmitting coil case 150 and the power receiving coil case 250 are formed in a rectangular parallelepiped shape, but the present invention is not limited to this, and other shapes such as a cylindrical shape may be adopted as appropriate. . Moreover, as a material of each coil case 150,250, resin can be employ | adopted, for example.

送電用コイルケース150は、天板151、底板152、周壁153から構成されている。同様に、受信用コイルケース250は、天板251、底板252、周壁253から構成されている。ここで、天板151,251は、ワイヤレス送電時において互いに対向(対峙)する面であり、この面を「正面」として定義する。底板152,252は、それぞれ天板151、251と相対する面であり、この面を「背面」として定義する。   The power transmission coil case 150 includes a top plate 151, a bottom plate 152, and a peripheral wall 153. Similarly, the receiving coil case 250 includes a top plate 251, a bottom plate 252, and a peripheral wall 253. Here, the top plates 151 and 251 are surfaces facing (opposite) each other at the time of wireless power transmission, and these surfaces are defined as “front”. The bottom plates 152 and 252 are surfaces facing the top plates 151 and 251, respectively, and are defined as “back surfaces”.

送電用コイルケース150において、底板152の内側には、この底板152に沿うようにしてシールド部材(以下、「第一シールド部材」という)155が設置されている。第一シールド部材155は、非磁性かつ導電性を有している。第一シールド部材155は、例えばアルミニウム金属によって構成されているが、これに限られない。また、第一シールド部材155の内側、即ち第一シールド部材155の底板152側には、磁性体コア部材154が配置されている。   In the power transmission coil case 150, a shield member (hereinafter, referred to as “first shield member”) 155 is installed along the bottom plate 152 inside the bottom plate 152. The first shield member 155 is nonmagnetic and conductive. The first shield member 155 is made of, for example, aluminum metal, but is not limited thereto. Further, a magnetic core member 154 is disposed inside the first shield member 155, that is, on the bottom plate 152 side of the first shield member 155.

次に、受電用コイルケース250においても、導電用コイルケース150と同様なシールド部材(以下、「第二シールド部材」という)255、磁性体コア部材254が設けられている。即ち、受電用コイルケース250の底板252の内側にはこれに沿うように第二シールド部材255が設置されており、さらに第二シールド部材255の底板252側には、磁性体コア部材254が配置されている。第二シールド部材253は、第一シールド部材155と同様、非磁性かつ導電性を有しており、例えばアルミニウム金属によって構成されている。   Next, the power receiving coil case 250 is also provided with a shield member (hereinafter referred to as “second shield member”) 255 and a magnetic core member 254 similar to those of the conductive coil case 150. That is, the second shield member 255 is installed along the inner side of the bottom plate 252 of the power receiving coil case 250, and the magnetic core member 254 is disposed on the bottom plate 252 side of the second shield member 255. Has been. Similar to the first shield member 155, the second shield member 253 is nonmagnetic and conductive, and is made of, for example, aluminum metal.

各磁性体コア部材154,254は、例えばフェライトに代表されるような透磁率が大の強磁性体よりなり、磁束の高密度化機能やガイド機能を発揮する部材である。また、各シールド部材155,255は、導電体であってかつ非磁性体からなる部材であり、例えばアルミニウム等の金属材料によって構成されている。各シールド部材155,255は、送信装置10から受信装置20へ電力をワイヤレス送電する際に、外部に漏洩しようとする電磁波、即ちワイヤレス送電に寄与しなかった電磁波を、渦電流を発生させることで熱エネルギーに変換することで、送電に寄与しなかった電磁波の外部への漏洩を抑制する。   Each of the magnetic core members 154 and 254 is a member made of a ferromagnetic material having a large magnetic permeability such as ferrite, for example, and exhibiting a function of increasing the density of magnetic flux and a guide function. Moreover, each shield member 155,255 is a member which is a conductor and is made of a non-magnetic material, and is made of a metal material such as aluminum, for example. Each of the shield members 155 and 255 generates an eddy current from an electromagnetic wave that is about to leak to the outside, that is, an electromagnetic wave that has not contributed to the wireless power transmission when the power is wirelessly transmitted from the transmission device 10 to the reception device 20. By converting to thermal energy, leakage of electromagnetic waves that did not contribute to power transmission to the outside is suppressed.

送電用コイルケース150には、一次コイル15a及び送電側共鳴コイル15bが収容されており、これらは共通のコイル周回軸AXLを中心に巻回されている。送電側共鳴コイル15bは、コイル周回軸AXLを中心に複層渦巻き状に巻回されており、その巻数(周回数、ターン数)は5ターンに設定されている。この巻数は、特定の数に限定されない。送電側共鳴コイル15bを形成するコイル導線の各ターンに相当する部分を、内側から(コイル周回軸AXLに近い順から)第1周回部#1〜第5周回部#5と呼ぶことにする。図3に示すように、送電側共鳴コイル15bは、送電用コイルケース150内において二つの周回面に跨るように積層されている。ここで、底板152に近い方の周回面を第一周回面ST1と称し、遠い方の周回面を第二周回面ST2と称する。第一周回面ST1及び第二周回面ST2の双方は、送電側共鳴コイル15bによって形成される渦巻き面と言える。   The power transmission coil case 150 accommodates a primary coil 15a and a power transmission side resonance coil 15b, which are wound around a common coil rotation axis AXL. The power transmission side resonance coil 15b is wound in a multilayered spiral shape around the coil rotation axis AXL, and the number of turns (the number of turns, the number of turns) is set to 5 turns. The number of turns is not limited to a specific number. The part corresponding to each turn of the coil conducting wire forming the power transmission side resonance coil 15b will be referred to as the first circulation part # 1 to the fifth circulation part # 5 from the inside (from the order close to the coil rotation axis AXL). As shown in FIG. 3, the power transmission side resonance coil 15 b is stacked so as to straddle two circumferential surfaces in the power transmission coil case 150. Here, the circumferential surface closer to the bottom plate 152 is referred to as a first circumferential surface ST1, and the far circumferential surface is referred to as a second circumferential surface ST2. It can be said that both the first circumferential surface ST1 and the second circumferential surface ST2 are spiral surfaces formed by the power transmission resonance coil 15b.

また、第一周回面ST1及び第二周回面ST2の法線方向を送電側共鳴コイル15bの「積層方向Dbu」と定義する。この構成では、送電側共鳴コイル15bの積層方向がコイル周回軸AXLと平行となり、かつ、送電側共鳴コイル15bの「渦巻き径方向Dsr」に直交している。「渦巻き径方向」とは、送電側共鳴コイル15bによって形成される渦巻きの径方向を指す。   Moreover, the normal direction of 1st surrounding surface ST1 and 2nd surrounding surface ST2 is defined as "the lamination direction Dbu" of the power transmission side resonance coil 15b. In this configuration, the stacking direction of the power transmission side resonance coil 15b is parallel to the coil rotation axis AXL and is orthogonal to the “spiral radial direction Dsr” of the power transmission side resonance coil 15b. The “spiral radial direction” refers to the radial direction of the spiral formed by the power transmission side resonance coil 15b.

図4は、送電用コイルケース150に収容されている送電コイル15の平面的な配置状態を説明するための説明図であり、送電用コイルケース150を受電装置20側から透視したときの送電側共鳴コイル15b及び一次コイル15aの平面的な配置状態を模式的に表した図である。図4に示す送電側共鳴コイル15bにおいて、第一周回面ST1を周回する部分を鎖線で示し、第二周回面ST2を周回する部分を実線にて示す。また、図中の破線は、一次コイル15aを表す。   FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a planar arrangement state of the power transmission coil 15 accommodated in the power transmission coil case 150, and shows the power transmission side when the power transmission coil case 150 is seen through from the power receiving device 20 side. It is the figure which represented typically the planar arrangement | positioning state of the resonance coil 15b and the primary coil 15a. In the power transmission side resonance coil 15b shown in FIG. 4, a portion that circulates around the first circumferential surface ST1 is indicated by a chain line, and a portion that circulates around the second circumferential surface ST2 is indicated by a solid line. Moreover, the broken line in a figure represents the primary coil 15a.

送電側共鳴コイル15bは、その第2周回部#2及び第4周回部#4(図4中、鎖線で図示)が第一周回面ST1を周回するように、また、第1周回部#1、第3周回部#3、第5周回部#5(図4中、実線で図示)が第二周回面ST2を周回するように巻回されている。送電側共鳴コイル15bは、その積層方向Dbuに互いに隣接する周回面内、即ち、第一周回面ST1及び第二周回面ST2を周回する部分同士が渦巻き径方向Dsrに沿って千鳥状に配置されている。図3に示す例では、第二周回面ST2を周回する第1周回部#1、第3周回部#3、第5周回部#5と、第一周回面ST1を周回する第2周回部#2、第4周回部#4とが、渦巻き径方向Dsrに沿って互い違いに配置される。この千鳥配置によれば、送電側共鳴コイル15bのうち、積層方向Dbuに互いに隣接する周回面(第一周回面ST1及び第二周回面ST2)を周回するコイル導線部分同士が、積層方向Dbu(上下方向)に重ならないように配置されている。   The power transmission-side resonance coil 15b is configured so that the second circuit portion # 2 and the fourth circuit portion # 4 (shown by a chain line in FIG. 4) circulate around the first circuit surface ST1, and the first circuit portion # 1. 1, 3rd winding part # 3 and 5th winding part # 5 (illustrated by a solid line in FIG. 4) are wound so as to go around the second winding surface ST2. The power transmission resonance coil 15b is arranged in a zigzag manner along the spiral radial direction Dsr in the circumferential surfaces adjacent to each other in the stacking direction Dbu, that is, the portions that circulate around the first circumferential surface ST1 and the second circumferential surface ST2. Has been. In the example shown in FIG. 3, the first circulation part # 1, the third circulation part # 3, the fifth circulation part # 5 that circulate around the second circulation surface ST2, and the second circulation part that circulates around the first circulation surface ST1. # 2 and the fourth turning portion # 4 are alternately arranged along the spiral radial direction Dsr. According to this staggered arrangement, among the power transmission side resonance coils 15b, coil conductor portions that circulate around the circumferential surfaces (the first circumferential surface ST1 and the second circumferential surface ST2) adjacent to each other in the stacking direction Dbu are arranged in the stacking direction Dbu. It is arranged so as not to overlap (vertical direction).

一次コイル15aは、第一周回面ST1に配置され、かつ、送電側共鳴コイル15bにおける第1周回部#1よりも更に内側の部分を周回している。図3及び図4においては、一次コイル15aにおける巻数(周回数、ターン数)が1ターンに設定されているが、これに限定されるものではなく、巻数を複数ターンとしても良い。一次コイル15aは、送電用コイルケース150の底板152に設けられたコネクタ156と接続されている。コネクタ156は、配線ケーブルを介して送電アンプ14と接続されている。則ち、一次コイル15aと送電アンプ14がコネクタ156を介して接続されている。なお、コネクタ156を用いずに、直接引き出したコイル用導線を送電アンプ14と接続しても良い。   The primary coil 15a is arrange | positioned at 1st surrounding surface ST1, and is circulating in the part further inside than 1st surrounding part # 1 in the power transmission side resonance coil 15b. In FIGS. 3 and 4, the number of turns (number of turns, number of turns) in the primary coil 15a is set to one turn, but the present invention is not limited to this, and the number of turns may be a plurality of turns. The primary coil 15 a is connected to a connector 156 provided on the bottom plate 152 of the power transmission coil case 150. The connector 156 is connected to the power transmission amplifier 14 via a wiring cable. That is, the primary coil 15 a and the power transmission amplifier 14 are connected via the connector 156. Instead of using the connector 156, the coil lead wire directly drawn out may be connected to the power transmission amplifier 14.

送電側共鳴コイル15bを千鳥状に配置する際のコイル導線の巻線順序については、第一周回面ST1を周回するターンを全て巻いてから第二周回面ST2を周回するターンを巻くようにしても良いし、第一積層面、第二積層面、第一積層面、・・・の如く第一周回面ST1を周回するターンと第二周回面ST2を周回するターンとを交互に巻くようにしても良い。   As for the winding order of the coil conductors when arranging the power transmission side resonance coils 15b in a staggered manner, all the turns that circulate around the first circumferential surface ST1 are wound, and then the turns that circulate around the second circumferential surface ST2 are wound. Alternatively, a turn that circulates around the first circumferential surface ST1 and a turn that circulates around the second circumferential surface ST2 like the first laminated surface, the second laminated surface, the first laminated surface,. You may do it.

一方、受電用コイルケース250には、二次コイル25a及び受電側共鳴コイル25bが収容されており、これらは共通のコイル周回軸AXL’を中心に巻回されている。受電側共鳴コイル25bは、コイル周回軸AXL’を中心に渦巻き状に巻回されており、その巻数(周回数、ターン数)は5ターンに設定されている。この巻数は、特定の数に限定されない。本明細書では、受電側共鳴コイル25bにおいて、各ターンに該当する部分を内側から(コイル周回軸AXL’に近い順から)第1周回部#1’〜第5周回部#5’と呼ぶ。図3に示すように、受電側共鳴コイル25bは、受電用コイルケース250内において二つの周回面に跨るように積層されている。ここで、底板252に近い方の周回面を第一周回面ST1’と称し、遠い方の周回面を第二周回面ST2’と称する。また、第一周回面ST1及び第二周回面ST2は、受電側共鳴コイル25bによって形成される渦巻き面と言える。   On the other hand, the power receiving coil case 250 houses a secondary coil 25a and a power receiving side resonance coil 25b, which are wound around a common coil rotation axis AXL '. The power receiving side resonance coil 25b is wound in a spiral around the coil rotation axis AXL ', and the number of turns (number of turns, number of turns) is set to 5 turns. The number of turns is not limited to a specific number. In the present specification, in the power-receiving-side resonance coil 25b, portions corresponding to the respective turns are referred to as a first turn portion # 1 'to a fifth turn portion # 5' from the inside (from the order close to the coil turn axis AXL '). As shown in FIG. 3, the power receiving side resonance coil 25 b is laminated so as to straddle two circumferential surfaces in the power receiving coil case 250. Here, the circumferential surface closer to the bottom plate 252 is referred to as a first circumferential surface ST1 ', and the far circumferential surface is referred to as a second circumferential surface ST2'. Moreover, it can be said that 1st surrounding surface ST1 and 2nd surrounding surface ST2 are the spiral surfaces formed of the receiving side resonance coil 25b.

第一周回面ST1’及び第二周回面ST2’の各々は、受電用コイルケース250の底板252に平行となるように設定しているが、これに限定されるものではない。以下、第一周回面ST1’及び第二周回面ST2’の法線方向を受電側共鳴コイル25bの「積層方向Dbu’」と呼ぶ。この構成では、受電側共鳴コイル25bの積層方向Dbu’はコ
イル周回軸AXL’と平行となり、かつ、受電側共鳴コイル25bの「渦巻き径方向Dsr’」に直交している。「渦巻き径方向Dsr’」は、受電側共鳴コイル25bによって形成される渦巻きの径方向を指す。
Although each of 1st surrounding surface ST1 'and 2nd surrounding surface ST2' is set so that it may become parallel to the baseplate 252 of the coil case 250 for electric power reception, it is not limited to this. Hereinafter, the normal direction of the first circumferential surface ST1 ′ and the second circumferential surface ST2 ′ is referred to as the “lamination direction Dbu ′” of the power receiving resonance coil 25b. In this configuration, the lamination direction Dbu ′ of the power reception resonance coil 25b is parallel to the coil rotation axis AXL ′ and is orthogonal to the “spiral radial direction Dsr ′” of the power reception resonance coil 25b. The “spiral radial direction Dsr ′” refers to the radial direction of the spiral formed by the power receiving resonance coil 25b.

図5は、受電用コイルケース250に収容されている受電コイル25の平面的な配置状態を説明するための説明図であり、受電用コイルケース250を送電装置10側から送電用コイルケース150を透視したときの受電側共鳴コイル25b及び二次コイル25aの平面的な配置状態を模式的に表した図である。図5に示す受電側共鳴コイル25bにおいて、第一周回面ST1’を周回する部分を鎖線で示し、第二周回面ST2を’周回する部分を実線にて示す。また、図中の破線は、二次コイル25aを表す。   FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a planar arrangement state of the power receiving coil 25 housed in the power receiving coil case 250. The power receiving coil case 250 is connected to the power transmitting coil case 150 from the power transmitting device 10 side. It is the figure which represented typically the planar arrangement | positioning state of the receiving side resonance coil 25b and the secondary coil 25a when seeing through. In the power receiving resonance coil 25b shown in FIG. 5, a portion that circulates around the first circumferential surface ST1 'is indicated by a chain line, and a portion that circulates around the second circumferential surface ST2 is indicated by a solid line. Moreover, the broken line in a figure represents the secondary coil 25a.

受電側共鳴コイル25bは、その第2周回部#2’及び第4周回部#4’(図5中、鎖線で図示)が第一周回面ST1’を周回するように、また、第1周回部#1’、第3周回部#3’、第5周回部#5’(図5中、実線で図示)が第二周回面ST2’を周回するように巻回されている。受電側共鳴コイル25bは、その積層方向Dbu’に互いに隣接する周回面内、即ち第一周回面ST1’及び第二周回面ST2’を周回する部分同士が渦巻き径方向Dsr’に沿って千鳥状に配置されている。即ち、ここでは、第二周回面ST2’を周回する第1周回部#1’、第3周回部#3’、第5周回部#5’と、第一周回面ST1’を周回する第2周回部#2’、第4周回部#4’とが、渦巻き径方向Dsr’に沿って互い違いに配置される。このような千鳥配置により、受電側共鳴コイル25bのうち、積層方向Dbu’に互いに隣接する第一周回面ST1’及び第二周回面ST2’を周回する部分同士が、積層方向Dbu’(上下方向)に重ならないようになっている。   The power-receiving-side resonance coil 25b is configured so that the second circuit part # 2 ′ and the fourth circuit part # 4 ′ (shown by a chain line in FIG. 5) circulate around the first circuit surface ST1 ′. Circumference part # 1 ′, third circulation part # 3 ′, and fifth circulation part # 5 ′ (illustrated by a solid line in FIG. 5) are wound around the second circumferential surface ST2 ′. The power-receiving-side resonance coil 25b is staggered along the spiral radial direction Dsr 'in the circumferential surfaces adjacent to each other in the stacking direction Dbu', that is, the portions surrounding the first circumferential surface ST1 'and the second circumferential surface ST2'. Arranged in a shape. That is, here, the first circulation part # 1 ′, the third circulation part # 3 ′, the fifth circulation part # 5 ′, and the first circulation surface ST1 ′ that circulate around the second circulation surface ST2 ′. The two round portions # 2 ′ and the fourth round portion # 4 ′ are alternately arranged along the spiral radial direction Dsr ′. With such a staggered arrangement, portions of the power-receiving-side resonance coil 25b that circulate around the first circumferential surface ST1 ′ and the second circumferential surface ST2 ′ that are adjacent to each other in the stacking direction Dbu ′ are stacked in the stacking direction Dbu ′ (up and down Direction).

二次コイル25aは受電側共鳴コイル25bにおける一の周回面と同一面内(第一周回面ST1’)に配置されている。また、この構成例では、その巻数が1ターンに設定されているが、巻数を複数ターンとしても良い。二次コイル25aは、受電用コイルケース250の底板252に設けられたコネクタ256に接続されている。コネクタ256は、配線ケーブルを介して整流回路28と接続されており、このコネクタ256を介して二次コイル25aと整流回路28が接続されている。なお、コネクタ256を用いず、直接引き出したコイル用導線を整流回路28と接続しても良い。また、受電側共鳴コイル25bを千鳥状に配置する際のコイル導線の巻線順序については、第一周回面ST1’を周回するターンを全て巻いてから第二周回面ST2’を周回するターンを巻くようにしても良いし、第一積層面、第二積層面、第一積層面、・・・の如く第一周回面ST1’を周回するターンと第二周回面ST2’を周回するターンとを交互に巻くようにしても良い。   The secondary coil 25a is disposed in the same plane (first circumferential surface ST1 ') as the one circumferential surface in the power receiving resonance coil 25b. In this configuration example, the number of turns is set to 1 turn, but the number of turns may be a plurality of turns. The secondary coil 25 a is connected to a connector 256 provided on the bottom plate 252 of the power receiving coil case 250. The connector 256 is connected to the rectifier circuit 28 via a wiring cable, and the secondary coil 25a and the rectifier circuit 28 are connected via this connector 256. Note that the coil lead wire directly drawn out may be connected to the rectifier circuit 28 without using the connector 256. Further, regarding the winding sequence of the coil conductors when the power-receiving-side resonance coils 25b are arranged in a staggered pattern, all the turns that circulate around the first circumferential surface ST1 ′ are wound and then the turns that circulate around the second circumferential surface ST2 ′. May be wound, or the first laminated surface, the second laminated surface, the first laminated surface,... The turn that circulates the first circumferential surface ST1 ′ and the second circumferential surface ST2 ′. You may make it wind a turn alternately.

送電コイル15(一次コイル15a、送電側共鳴コイル15b)、及び受電コイル25(二次コイル25a、受電側共鳴コイル25b)は、これらを形成するコイル導線が中空構造となっている。無線電力伝送システム1では、各コイルに高周波の電流が流れるため、「表皮効果」によってコイル導線表面の電流密度が高くなる。そこで、このように各コイルを中空構造にすることで、全体の重量を増加させることなく電流密度の大きな領域を増やすことで、送電効率の向上を図るようにしている。但し、各コイルにこのような中空構造を採用しなくてもなんら問題なく、また、例えば比較的流れる電流量の多い磁界共鳴に関わる送電側共鳴コイル15b及び受電側共鳴コイル25bのみを中空構造とするようにしても良い。   The power transmission coil 15 (primary coil 15a and power transmission side resonance coil 15b) and the power reception coil 25 (secondary coil 25a and power reception side resonance coil 25b) have a hollow coil conductor. In the wireless power transmission system 1, since a high-frequency current flows through each coil, the current density on the surface of the coil conductor is increased by the “skin effect”. Thus, by making each coil a hollow structure in this way, the power transmission efficiency is improved by increasing a region having a large current density without increasing the overall weight. However, there is no problem even if such a hollow structure is not adopted for each coil. For example, only the power transmission side resonance coil 15b and the power reception side resonance coil 25b related to magnetic field resonance with a relatively large amount of flowing current are made to have a hollow structure. You may make it do.

また、送電側共鳴コイル15bにおける各周回部#1〜#5同士、或いは、受電側共鳴コイル25bにおける各周回部#1’〜#5’同士が互いに近接すると、「近接効果」に起因してコイル抵抗の増加を招く場合がある。「近接効果」とは、導体が過度に近接配置された場合に、電流の大きさ、向き、周波数等により各導体に流れる電流の密度分布が変化する現象である。   Moreover, if each circumference part # 1- # 5 in the power transmission side resonance coil 15b or each circumference part # 1 '-# 5' in the power reception side resonance coil 25b adjoins each other, it will originate in a "proximity effect". There may be an increase in coil resistance. The “proximity effect” is a phenomenon in which the density distribution of the current flowing through each conductor changes depending on the magnitude, direction, frequency, etc. of the current when the conductors are arranged too close together.

これに対しては、上記のように送電側共鳴コイル15bを千鳥状に配置することで第1周回部#1〜第5周回部#5の各々同士の隙間を確保するようにし、近接効果によって送電側共鳴コイル15bを流れる電流抵抗が大きくなることを抑えるようにしている。同様に、受電側共鳴コイル25bを千鳥状に配置することで第1周回部#1’〜第5周回部#5’の各々同士の隙間を確保するようにし、受電側共鳴コイル25bの電流抵抗が大きくなることを抑えるようにしている。   For this, by arranging the power transmission side resonance coils 15b in a staggered manner as described above, the clearance between each of the first circulation part # 1 to the fifth circulation part # 5 is ensured, and by the proximity effect An increase in the resistance of the current flowing through the power transmission resonance coil 15b is suppressed. Similarly, by arranging the power reception side resonance coils 25b in a staggered manner, a clearance between each of the first circulation part # 1 ′ to the fifth circulation part # 5 ′ is ensured, and the current resistance of the power reception resonance coil 25b. I try to suppress the growth of.

ここで、ワイヤレス送電時において互いに対峙する送電側共鳴コイル15bと受電側共鳴コイル25bとの間の内法寸法を「コイル間距離」と称する。このコイル間距離は、送電効率を可及的に高めることの可能な、二次コイル25a及び受電側共鳴コイル25b間の結合係数(以下、「受電側結合係数」という)に影響を及ぼすパラメータの一つであるが、従来では受電側結合係数をその最適値まで高めることが容易でなかった。   Here, the internal dimension between the power transmission side resonance coil 15b and the power reception side resonance coil 25b facing each other at the time of wireless power transmission is referred to as an “inter-coil distance”. This inter-coil distance is a parameter that affects the coupling coefficient between the secondary coil 25a and the power-receiving resonance coil 25b (hereinafter referred to as “power-receiving-side coupling coefficient”) that can increase the power transmission efficiency as much as possible. Although it is one, it was not easy to raise a receiving side coupling coefficient to the optimal value conventionally.

そこで、本実施形態に係る無線電力伝送システム1では、二次コイル25aを、少なくとも、受電側共鳴コイル25bの一の周回面と同一面内に配置すると共にその周回面おいて隣接する受電側共鳴コイル25bのコイル導線間に挟まれて配置されるか、又は、受電側共鳴コイル25bによって形成される渦巻き面と直交する方向(積層方向Dbu’)に受電側共鳴コイル25bのコイル導線と重なる(相対する)ように配置するようにして、両コイルの結合を高めるようにした。より詳しくは、二次コイル25aを、受電側共鳴コイル25bにおける一の周回面(第一周回面ST1’)と同一面内に配置し、且つ、受電側共鳴コイル25bにおける他の周回面(第二周回面ST2’)を周回する部分とその積層方向Dbu’に関して重なるように配置するようにした。   Therefore, in the wireless power transmission system 1 according to the present embodiment, the secondary coil 25a is disposed at least in the same plane as the one surface of the power reception side resonance coil 25b and is adjacent to the power reception side resonance on the circuit surface. The coil 25b is disposed between the coil conductors, or overlaps with the coil conductor of the power reception side resonance coil 25b in a direction perpendicular to the spiral surface formed by the power reception side resonance coil 25b (stacking direction Dbu ′) ( It was arranged so as to be opposed to each other so as to enhance the coupling between both coils. More specifically, the secondary coil 25a is disposed in the same plane as the one circumferential surface (first circumferential surface ST1 ′) of the power reception side resonance coil 25b, and the other circumferential surface of the power reception side resonance coil 25b ( The portion that circulates around the second circumferential surface ST2 ′) and the stacking direction Dbu ′ are arranged so as to overlap each other.

これによれば、二次コイル25aを、第1周回部#1’と積層方向Dbu’の双方に受電側共鳴コイル25bと重なるように配置させることができるので、両コイル間の磁気的結合度合いを容易に高めることができる。これにより、受電側結合係数の調整可能幅を充分に確保することができるようになり、受電側結合係数を例えばコイル間距離に応じた最適値に精度良く一致させ、あるいは、最適値に近似させることができる。   According to this, since the secondary coil 25a can be disposed so as to overlap the power receiving side resonance coil 25b in both the first circuit portion # 1 ′ and the stacking direction Dbu ′, the degree of magnetic coupling between the two coils Can be easily increased. As a result, the adjustable range of the power receiving side coupling coefficient can be sufficiently secured, and the power receiving side coupling coefficient is accurately matched with, for example, the optimum value according to the distance between the coils, or approximated to the optimum value. be able to.

上記までの例では、千鳥状に配置された受電側共鳴コイル25bに対して二次コイル25aを編み込むように配置することにより受電側結合係数を高めるようにしたが、同様に、千鳥状に配置された送電側共鳴コイル15bに対して一次コイル25aを編み込むように配置することで、一次コイル25aと送電側共鳴コイル15bとの間の結合係数(以下、「送電側結合係数」と称する)を高めることも可能である。   In the above examples, the power receiving side coupling coefficient is increased by arranging the secondary coil 25a into the power receiving side resonance coil 25b arranged in a zigzag shape. By arranging the primary coil 25a so as to be woven into the transmitted power resonance coil 15b, a coupling coefficient between the primary coil 25a and the power transmission resonance coil 15b (hereinafter referred to as “power transmission side coupling coefficient”) is obtained. It can also be increased.

その場合、一次コイル15aを、送電側共鳴コイル15bにおける一の周回面と同一面内(例えば第一周回面ST1)に配置し、送電側共鳴コイル15bにおける他の周回面(例えば第二周回面ST2)を周回する部分と積層方向Dbuに関して重なるように配置すると良い。このようにすることで、送電装置10における一次コイル15aが、送電側共鳴コイル15bにおける積層方向Dbuと渦巻き径方向Dsrの双方向に関して、送電側共鳴コイル15bを形成するコイル導線と相対するようになる。その結果、送電側結合係数を従来に比べて高めることができるため、その調整可能幅を拡大することができるのである。   In that case, the primary coil 15a is arranged in the same plane (for example, the first circumferential surface ST1) as the one circumferential surface in the power transmission side resonance coil 15b, and another circumferential surface (for example, the second circulation surface) in the power transmission side resonance coil 15b. It is preferable to arrange so as to overlap with the portion around the surface ST2) in the stacking direction Dbu. By doing in this way, the primary coil 15a in the power transmission apparatus 10 is opposed to the coil conductor forming the power transmission side resonance coil 15b in both directions of the stacking direction Dbu and the spiral diameter direction Dsr in the power transmission side resonance coil 15b. Become. As a result, since the power transmission side coupling coefficient can be increased as compared with the conventional one, the adjustable range can be expanded.

尚、本実施形態においては、送電側共鳴コイル15b及び受電側共鳴コイル25bの積層数を3層以上としても良い。その場合においても、二次コイル25a(一次コイル15a)を、受電側共鳴コイル25b(送電側共鳴コイル15b)における一の周回面と同一面内に配置し、かつ、受電側共鳴コイル25b(送電側共鳴コイル15b)における他の周回面を周回する部分とその積層方向Dbuに関して重なるように配置することで、受電
側結合係数(送電側結合係数)を良好に高めることができる。
In the present embodiment, the number of stacked power transmission resonance coils 15b and power reception resonance coils 25b may be three or more. Even in such a case, the secondary coil 25a (primary coil 15a) is disposed in the same plane as the one circumferential surface of the power reception side resonance coil 25b (power transmission side resonance coil 15b), and the power reception side resonance coil 25b (power transmission). The power receiving side coupling coefficient (power transmission side coupling coefficient) can be improved satisfactorily by arranging the part of the side resonance coil 15b so as to overlap with the portion around the other circumferential surface in the stacking direction Dbu.

図6は、第一変形例に係る送電用コイルケース150及び受電用コイルケース250の断面を示す図である。この図の構成例では、送電側共鳴コイル15b及び受電側共鳴コイル25bは共に2層渦巻き状に巻回されているが、千鳥配置とはされていない。本変形例では、図示のように、送電側共鳴コイル15bと受電側共鳴コイル25bが共に2層からなる格子状(グリッド状)に配置されている。   FIG. 6 is a view showing a cross section of the power transmission coil case 150 and the power reception coil case 250 according to the first modification. In the configuration example of this figure, the power transmission side resonance coil 15b and the power reception side resonance coil 25b are both wound in a two-layer spiral, but are not in a staggered arrangement. In this modification, as shown in the figure, the power transmission side resonance coil 15b and the power reception side resonance coil 25b are both arranged in a lattice shape (grid shape) composed of two layers.

そして、送電側共鳴コイル15bを構成するコイル導線の各周回部のうち、第2周回部#2及び第5周回部#5が第一周回面ST1を周回し、第1周回部#1、第3周回部#3、第4周回部#4が第二周回面ST2を周回するように配置されている。一次コイル15aは、このように格子状に形成された送電側共鳴コイル15bに編み込まれるように配置されている。また、受電側共鳴コイル25bを構成するコイル導線の各周回部のうち、第2周回部#2’及び第5周回部#5’が第一周回面ST1’を周回し、第1周回部#1’、第3周回部#3’、第4周回部#4’が第二周回面ST2’を周回するように配置されている。二次コイル25aは、このように格子状に形成された受電側共鳴コイル25bに編み込まれるように配置されている。   And among each circumference part of the coil conducting wire which constitutes power transmission side resonance coil 15b, 2nd turn part # 2 and 5th turn part # 5 go around 1st turn surface ST1, 1st turn part # 1, The 3rd circuit part # 3 and the 4th circuit part # 4 are arranged so as to circulate around the second circuit surface ST2. The primary coil 15a is arranged so as to be knitted into the power transmission side resonance coil 15b formed in a lattice shape in this way. In addition, among the respective coiled portions of the coil conducting wire constituting the power receiving resonance coil 25b, the second loop portion # 2 ′ and the fifth loop portion # 5 ′ circulate around the first loop surface ST1 ′, and the first loop portion # 1 ′, the third circulation portion # 3 ′, and the fourth circulation portion # 4 ′ are arranged so as to circulate around the second circulation surface ST2 ′. The secondary coil 25a is arranged so as to be knitted into the power receiving side resonance coil 25b formed in a lattice shape in this way.

図示の構成では、二次コイル25aが、受電側共鳴コイル25bの積層方向Dbu’に関しては第3周回部#3’と重なり合い、渦巻き径方向Dsr’に関しては第2周回部#2’と第5周回部#5’の双方に重なり合うように配置されるため、その受電側結合係数を充分に高めることができる。そして、送電装置10側においても、一次コイル15aが、送電側共鳴コイル15bの積層方向Dbuに関しては第3周回部#3と重なり合い、渦巻き径方向Dsrに関しては第2周回部#2と第5周回部#5の双方に重なり合うように配置されるため、その送電側結合係数を充分に高めることができる。   In the configuration shown in the figure, the secondary coil 25a overlaps with the third winding portion # 3 ′ with respect to the stacking direction Dbu ′ of the power receiving resonance coil 25b, and with the second winding portion # 2 ′ and the fifth winding with respect to the spiral radial direction Dsr ′. Since it arrange | positions so that it may overlap with both surrounding part # 5 ', the receiving side coupling coefficient can fully be raised. Also on the power transmission device 10 side, the primary coil 15a overlaps with the third circulation portion # 3 in the stacking direction Dbu of the power transmission side resonance coil 15b, and the second circulation portion # 2 and the fifth rotation in the spiral radial direction Dsr. Since it arrange | positions so that it may overlap with both parts # 5, the power transmission side coupling coefficient can fully be raised.

また、図7は、第二変形例に係る送電用コイルケース及び受電用コイルケースの断面を示す図である。図示のように、送電側共鳴コイル15b及び受電側共鳴コイル25bは単層渦巻き状に巻回されている。本変形例においては、送電側共鳴コイル15bは、コイル周回軸AXLを中心に第一周回面ST1を5ターンするように構成されており、各ターンを内側から第1周回部#1〜第5周回部#5と呼ぶ。一方、受電側共鳴コイル25bは、コイル周回軸AXL’を中心に第一周回面ST1’を5ターンするように構成されており、各ターンを内側から第1周回部#1’〜第5周回部#5’と呼ぶ。   Moreover, FIG. 7 is a figure which shows the cross section of the coil case for power transmission and the coil case for power reception which concern on a 2nd modification. As illustrated, the power transmission side resonance coil 15b and the power reception side resonance coil 25b are wound in a single layer spiral. In the present modification, the power transmission resonance coil 15b is configured to make five turns on the first circumferential surface ST1 around the coil circumferential axis AXL. Called the 5-turn section # 5. On the other hand, the power-receiving-side resonance coil 25b is configured to make five turns on the first turning surface ST1 ′ around the coil turning axis AXL ′, and each turn starts from the first turning portion # 1 ′ to the fifth. It will be called Circumference part # 5 ′.

ここで、一次コイル15aは送電側共鳴コイル15bが周回する第一周回面ST1内に配置されると共に、第一周回面ST1を周回する送電側共鳴コイル15bの第3周回部#3と第4周回部#4の間に挟まれるように配置されている。一方、二次コイル25aは受電側共鳴コイル25bが周回する第一周回面ST1’内に配置されると共に、第一周回面ST1’を周回する送電側共鳴コイル15bの第3周回部#3’と第4周回部#4’の間に挟まれるように配置されている。   Here, the primary coil 15a is arranged in the first circuit surface ST1 around which the power transmission side resonance coil 15b circulates, and the third circuit part # 3 of the power transmission side resonance coil 15b that circulates around the first circuit surface ST1. It arrange | positions so that it may be pinched | interposed between 4th surrounding part # 4. On the other hand, the secondary coil 25a is arranged in the first surrounding surface ST1 ′ around which the power receiving side resonance coil 25b circulates, and the third turning portion # of the power transmission side resonance coil 15b around the first surrounding surface ST1 ′. It is arranged so as to be sandwiched between 3 ′ and the fourth turning portion # 4 ′.

上記のように各コイルを配置することで、一次コイル15aは、送電側共鳴コイル15bと渦巻き径方向Dsrに関して第3周回部#3と第4周回部#4’の双方に重なり合うように配置されるので、その送電側結合係数を良好に高めることができる。また、二次コイル25aは、受電側共鳴コイル25bと渦巻き径方向Dsr’に関して第3周回部#3’と第4周回部#4’の双方に重なり合うように配置されるので、その受電側結合係数を良好に高めることができる。   By disposing each coil as described above, the primary coil 15a is disposed so as to overlap both the third circulation portion # 3 and the fourth circulation portion # 4 ′ with respect to the power transmission side resonance coil 15b and the spiral radial direction Dsr. Therefore, the power transmission side coupling coefficient can be improved satisfactorily. Further, since the secondary coil 25a is arranged so as to overlap both the third winding portion # 3 ′ and the fourth winding portion # 4 ′ with respect to the power receiving side resonance coil 25b and the spiral radial direction Dsr ′, the power receiving side coupling The coefficient can be increased satisfactorily.

また、図8は、第三変形例に係る送電用コイルケース及び受電用コイルケースの断面を示す図である。送電装置10側では、コイル周回軸AXLを中心として単層渦巻き状に第
一周回面ST1を巻回されている送電側共鳴コイル15bに対して、送電側共鳴コイル15bにより形成される渦巻き面(第一周回面ST1)と直交する方向(コイル周回軸AXL)に一次コイル15aを重ねて配置するようにした。具体的には、一次コイル15aを、送電側共鳴コイル15bにおける第3周回部#3の上方に配置することで双方が上下方向に重なり合う結果、送電側結合係数が良好に高められるようになっている。
Moreover, FIG. 8 is a figure which shows the cross section of the coil case for power transmission and the coil case for power reception which concern on a 3rd modification. On the power transmission device 10 side, a spiral surface formed by the power transmission side resonance coil 15b with respect to the power transmission side resonance coil 15b in which the first circumferential surface ST1 is wound in a single-layer spiral shape around the coil rotation axis AXL. The primary coil 15a is arranged so as to overlap in a direction (coil rotation axis AXL) orthogonal to the (first rotation surface ST1). Specifically, by arranging the primary coil 15a above the third turn portion # 3 in the power transmission resonance coil 15b, the two overlap each other in the vertical direction, so that the power transmission side coupling coefficient is improved satisfactorily. Yes.

また、受電装置20側では、コイル周回軸AXL’を中心として単層渦巻き状に第一周回面ST1’を巻回されている受電側共鳴コイル25bに対して、受電側共鳴コイル25bにより形成される渦巻き面(第一周回面ST1’)と直交する方向(コイル周回軸AXL’)に二次コイル25aを重ねて配置するようにした。具体的には、二次コイル25a、受電側共鳴コイル25bにおける第3周回部#3’の下方に配置することで双方が上下方向に重なり合う結果、受電側結合係数が良好に高められるようになっている。   Further, on the power reception device 20 side, the power reception side resonance coil 25b is formed with respect to the power reception side resonance coil 25b wound around the first circumferential surface ST1 ′ around the coil rotation axis AXL ′. The secondary coil 25a is arranged so as to overlap in a direction (coil rotation axis AXL ′) orthogonal to the spiral surface (first rotation surface ST1 ′). Specifically, as a result of the two overlapping in the vertical direction by disposing them below the third circuit # 3 ′ in the secondary coil 25a and the power reception resonance coil 25b, the power reception side coupling coefficient can be improved satisfactorily. ing.

<第二実施形態>
次に、第二実施形態について説明する。図9は、第二実施形態に係る送電用コイルケース及び受電用コイルケースの構成を示す断面図である。既に説明した構成については、同一符号を付すことでその詳細な説明を省略する。本実施形態では、受電装置20における二次コイル25aの配置方法、即ち、二次コイル25aの受電側共鳴コイル25bとの相対関係だけが相違し、他の構成は図3に示した構成例と同様である。本構成例では、二次コイル25aが、千鳥配置されている受電側共鳴コイル25bの同一周回面(図示の例では、第一周回面ST1’)において渦巻き径方向Dsr’に互いに隣接するコイル導線の線材間(図示の例では、第2周回部#2’及び第4周回部#4’との間)に挟まれ、且つ、受電側共鳴コイル25bにおける他の周回面(図示の例では、第二周回面ST2’)を周回する部分とその積層方向Dbu’に関して重なるようにして配置される。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating configurations of a power transmission coil case and a power reception coil case according to the second embodiment. About the structure already demonstrated, the detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol. In the present embodiment, the arrangement method of the secondary coil 25a in the power receiving device 20, that is, only the relative relationship between the secondary coil 25a and the power receiving resonance coil 25b is different, and the other configuration is the same as the configuration example shown in FIG. It is the same. In this configuration example, the secondary coil 25a is a coil adjacent to each other in the spiral radial direction Dsr 'on the same circumferential surface (the first circumferential surface ST1' in the illustrated example) of the power-receiving resonance coil 25b arranged in a staggered manner. It is sandwiched between the wire rods of the conductive wires (between the second loop portion # 2 ′ and the fourth loop portion # 4 ′ in the illustrated example), and the other loop surface (in the illustrated example, in the power receiving side resonance coil 25b). , And the portion that circulates around the second circumferential surface ST2 ′) and the stacking direction Dbu ′.

この構成では、二次コイル25aが、受電側共鳴コイル25bの積層方向Dbu’に関して第3周回部#3’と相対し、渦巻き径方向Dsr’に関して第2周回部#2’及び第4周回部#4’と相対する。第一実施形態(図3)に係るコイルの配置パターン(以下、「第一コイルパターン」と称する)では、受電側共鳴コイル25bにおける二つの周回部に二次コイル25aが相対するように配置されているが、第二実施形態(図9)に係るコイルの配置パターン(以下、「第二コイルパターン」と称する)では、受電側共鳴コイル25bにおける三つの周回部に対して二次コイル25aを相対させることができる。このように、二次コイル25aが相対する受電側共鳴コイル25bの周回部の数を増やすことで、受電側結合係数をより顕著に高めることが可能となる。   In this configuration, the secondary coil 25a is opposed to the third turn portion # 3 ′ with respect to the stacking direction Dbu ′ of the power receiving resonance coil 25b, and the second turn portion # 2 ′ and the fourth turn portion with respect to the spiral radial direction Dsr ′. Contrast with # 4 '. In the coil arrangement pattern according to the first embodiment (FIG. 3) (hereinafter referred to as “first coil pattern”), the secondary coil 25a is arranged so as to be opposed to the two surrounding portions of the power receiving resonance coil 25b. However, in the coil arrangement pattern according to the second embodiment (FIG. 9) (hereinafter, referred to as “second coil pattern”), the secondary coil 25a is arranged with respect to the three winding portions of the power receiving resonance coil 25b. Can be relative. Thus, it becomes possible to raise a receiving side coupling coefficient more notably by increasing the number of the surrounding parts of the receiving side resonance coil 25b which the secondary coil 25a opposes.

なお、図9では、受電側結合係数を高めるためのコイル配置例を説明したが、二次コイル25aを一次コイル15aに置き換え、受電側共鳴コイル25bを送電側共鳴コイル15bに置き換えるように、一次コイル15aと送電側共鳴コイル15bとの相対関係を規定することで、送電側結合係数を良好に高めることのできるコイル配置とすることができる。これによれば、一次コイル15aを、千鳥配置されている送電側共鳴コイル15bの同一周回面において渦巻き径方向Dsr’に互いに隣接するコイル導線の線材間に挟み込み、且つ、受電側共鳴コイル25bにおける他の周回面を周回する部分とその積層方向Dbu’に関して重なるように配置することができるので、送電側結合係数を顕著に高めることが可能となる。   In FIG. 9, the coil arrangement example for increasing the power receiving side coupling coefficient has been described. However, the primary coil 15a is replaced with the primary coil 15a, and the power receiving side resonance coil 25b is replaced with the power transmission side resonance coil 15b. By defining the relative relationship between the coil 15a and the power transmission side resonance coil 15b, it is possible to obtain a coil arrangement that can improve the power transmission side coupling coefficient satisfactorily. According to this, the primary coil 15a is sandwiched between the wire rods of the coil conductors adjacent to each other in the spiral radial direction Dsr ′ on the same circumferential surface of the power transmission resonance coil 15b arranged in a staggered manner, and in the power reception resonance coil 25b. Since it can arrange | position so that it may overlap with the part which circulates another surrounding surface, and its lamination direction Dbu ', it becomes possible to raise a power transmission side coupling coefficient notably.

<第三実施形態>
次に、第三実施形態について説明する。図10は、第三実施形態に係る送電用コイルケース及び受電用コイルケースの構成を示す断面図である。既に説明した構成については、同一符号を付すことでその詳細な説明を省略する。本実施形態では、送電装置10における一次コイル15aの配置方法、即ち、一次コイル15aの送電側共鳴コイル15bとの
相対関係だけが図9に示す構成例と相違する。本構成例では、図示のように、二次コイル15bを千鳥配置されている受電側共鳴コイル25bに対して編み込み配置することに加えて、一次コイル15aも千鳥配置されている送電側共鳴コイル15bに対して編み込み配置することにした。即ち、一次コイル15aは、千鳥配置されている送電側共鳴コイル15bの同一周回面(図示の例では、第一周回面ST1)において渦巻き径方向Dsrに互いに隣接するコイル導線の線材間(図示の例では、第2周回部#2及び第4周回部#4の間)に挟まれ、且つ、送電側共鳴コイル15bにおける他の周回面(図示の例では、第二周回面ST2)を周回する部分とその積層方向Dbuに関して重なるように配置される。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating configurations of a power transmission coil case and a power reception coil case according to the third embodiment. About the structure already demonstrated, the detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol. In the present embodiment, only the arrangement method of the primary coil 15a in the power transmission device 10, that is, the relative relationship between the primary coil 15a and the power transmission resonance coil 15b is different from the configuration example shown in FIG. In this configuration example, as illustrated, in addition to the secondary coil 15b being braided with respect to the power reception side resonance coil 25b arranged in a staggered manner, the primary coil 15a is also arranged in a staggered manner on the power transmission side resonance coil 15b. We decided to place the braid. That is, the primary coil 15a is disposed between the wire rods of the coil conductors adjacent to each other in the spiral radial direction Dsr on the same circumferential surface (the first circumferential surface ST1 in the illustrated example) of the power transmission resonance coils 15b arranged in a staggered manner (illustrated). In this example, it is sandwiched between the second circuit portion # 2 and the fourth circuit portion # 4) and circulates around another circuit surface (second circuit surface ST2 in the illustrated example) in the power transmission resonance coil 15b. It arrange | positions so that it may overlap with respect to the part to laminate | stack with respect to the lamination direction Dbu.

この構成では、第二実施形態で説明した二次コイル25aと受電側共鳴コイル25bとの関係と同様、一次コイル15aが、送電側共鳴コイル15bの積層方向Dbuに関して第3周回部#3と相対し、渦巻き径方向Dsrに関して第2周回部#2及び第4周回部#4と相対する。この第三実施形態(図10)に係るコイルの配置パターン(以下、「第三コイルパターン」と称する)によれば、第二実施形態(図9)に係る第二コイルパターンに比べて送電側結合係数を高めることができるため、ワイヤレス送電時における送電効率をコイル間距離に応じた最大効率に一致させるための調整が容易となる。   In this configuration, similarly to the relationship between the secondary coil 25a and the power reception resonance coil 25b described in the second embodiment, the primary coil 15a is relatively opposite to the third circulation portion # 3 with respect to the stacking direction Dbu of the power transmission resonance coil 15b. However, it is opposed to the second turn part # 2 and the fourth turn part # 4 with respect to the spiral radial direction Dsr. According to the coil arrangement pattern (hereinafter referred to as “third coil pattern”) according to the third embodiment (FIG. 10), the power transmission side compared to the second coil pattern according to the second embodiment (FIG. 9). Since the coupling coefficient can be increased, adjustment for matching the power transmission efficiency during wireless power transmission to the maximum efficiency according to the distance between the coils is facilitated.

図11は、実施形態に係る各コイルパターンと送電効率との関係をシミュレーションした結果を示す図である。第一〜第三コイルパターンは前述の図3、9、10に示した各コイル構成例に対応している。図12は、第四コイルパターンを説明するための構成図である。第四コイルパターンにおいて、送電側共鳴コイル15b、受電側共鳴コイル25b、一次コイル15aの構成は図3に示す第一コイルパターンと同様である。第四コイルパターンでは、二次コイル25aが、第一周回面ST1’に配置され、かつ、受電側共鳴コイル25bにおける第1周回部#1’よりも更に内側(コイル周回軸AXL’側)の部分を周回するように配置されている。   FIG. 11 is a diagram illustrating a result of simulating a relationship between each coil pattern and power transmission efficiency according to the embodiment. The first to third coil patterns correspond to the respective coil configuration examples shown in FIGS. FIG. 12 is a configuration diagram for explaining the fourth coil pattern. In the fourth coil pattern, the configurations of the power transmission side resonance coil 15b, the power reception side resonance coil 25b, and the primary coil 15a are the same as those of the first coil pattern shown in FIG. In the fourth coil pattern, the secondary coil 25a is disposed on the first circumferential surface ST1 ′ and is further inside (on the coil circumferential axis AXL ′ side) than the first circumferential portion # 1 ′ in the power receiving resonance coil 25b. It arrange | positions so that it may go around.

各シミュレーションにおいて、コイルパターン以外の条件は共通としている。例えば、一次コイル15aには、周波数2MHz、かつ1.5kWの高周波電力を供給する条件とし、コイル間距離は200mmに設定した。図11から判るように、コイルパターン毎の送電効率を比較すると、第一〜第三コイルパターンでの送電効率は何れも第四コイルパターンの送電効率を上回った。そして、第一コイルパターンよりも第二コイルパターンの方が送電効率に優れ、第二コイルパターンよりも更に第三コイルパターンの方が送電効率に優れていることが判る。   In each simulation, conditions other than the coil pattern are common. For example, the primary coil 15a is supplied with a high frequency power of 2 MHz and 1.5 kW, and the distance between the coils is set to 200 mm. As can be seen from FIG. 11, when the power transmission efficiency of each coil pattern is compared, the power transmission efficiency of the first to third coil patterns is higher than the power transmission efficiency of the fourth coil pattern. And it turns out that the 2nd coil pattern is more excellent in power transmission efficiency than the 1st coil pattern, and the 3rd coil pattern is more excellent in power transmission efficiency than the 2nd coil pattern.

以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得る。例えば、上述までの構成例では地面に送電コイルが埋められて車両側に送電する場合を例に説明したが、本発明は、壁に埋め込まれた送電装置で横方向へ送電したり、天井に埋め込まれた送電装置で下方向へ送電することも可能である。また、本発明に係る受電装置、送電装置、無線電力伝送システムは、上記実施形態に限定されるものではなく可能な限りこれらの組合せを含むことができる。   The embodiment described above is an example for explaining the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the configuration examples described above, the case where the power transmission coil is buried in the ground and power is transmitted to the vehicle side has been described as an example, but the present invention transmits power in the horizontal direction with the power transmission device embedded in the wall or on the ceiling. It is also possible to transmit power downward using an embedded power transmission device. In addition, the power receiving device, the power transmitting device, and the wireless power transmission system according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, and can include combinations thereof as much as possible.

1・・・無線電力伝送システム
10・・送電装置
15・・送電コイル
15a・一次コイル
15b・送電側共鳴コイル
20・・受電装置
25a・二次コイル
25b・受電側共鳴コイル
30・・電動車両
150・送電用コイルケース
250・受電用コイルケース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wireless power transmission system 10 ... Power transmission device 15 Power transmission coil 15a Primary coil 15b Power transmission side resonance coil 20 Power reception device 25a Secondary coil 25b Power reception side resonance coil 30 Electric vehicle 150 -Coil case for power transmission 250-Coil case for power reception

Claims (7)

送電装置から電力を無線で受電する受電装置において、
前記送電装置から送電される電力を、前記送電装置に設けられた送電側共鳴コイルとの間で発生する磁界共鳴により受電する受電側共鳴コイルと、
前記受電側共鳴コイルが受電した電力を電磁誘導によって取り出す受電側電磁誘導コイルと、
を備え、
前記受電側共鳴コイルは渦巻き状に巻回され、且つ、中空構造の線材によって形成されており、
前記受電側電磁誘導コイルは、少なくとも、前記受電側共鳴コイルにおける一の周回面と同一面内に配置されると共にその周回面において隣接する該受電側共鳴コイルの線材間に挟まれて配置されるか、又は、前記受電側共鳴コイルによって形成される渦巻き面と直交する方向に前記受電側共鳴コイルの線材と重なるように配置されることを特徴とする受電装置。
In a power receiving device that wirelessly receives power from a power transmitting device,
A power receiving resonance coil that receives power transmitted from the power transmission device by magnetic field resonance generated between the power transmission device and a power transmission resonance coil provided in the power transmission device;
A power receiving side electromagnetic induction coil that extracts the power received by the power receiving side resonance coil by electromagnetic induction; and
With
The power-receiving-side resonance coil is wound in a spiral shape , and is formed by a hollow wire ,
The power-receiving-side electromagnetic induction coil is disposed at least in the same plane as one circumferential surface of the power-receiving-side resonance coil, and is sandwiched between the wires of the power-receiving-side resonance coil adjacent to the circumferential surface. Alternatively, the power receiving device is arranged so as to overlap with a wire of the power receiving resonance coil in a direction orthogonal to a spiral surface formed by the power receiving resonance coil.
前記受電側共鳴コイルは複層渦巻き状に巻回されており、
前記受電側電磁誘導コイルは、前記受電側共鳴コイルにおける一の周回面と同一面内に配置され、且つ、該受電側共鳴コイルにおける他の周回面を周回する部分と該受電側共鳴コイルの積層方向に関して重なるように配置されることを特徴とする請求項1に記載の受電装置。
The power receiving side resonance coil is wound in a multi-layered spiral shape,
The power-receiving-side electromagnetic induction coil is disposed in the same plane as one of the surrounding surfaces of the power-receiving-side resonance coil, and a portion of the power-receiving-side resonance coil that wraps around the other surface and the power-receiving-side resonance coil is laminated. The power receiving device according to claim 1, wherein the power receiving device is arranged so as to overlap with each other in a direction.
前記受電側共鳴コイルは、コイルの積層方向に互いに隣接する周回面を周回する部分同士が千鳥状に配置されており、
前記受電側電磁誘導コイルは、前記受電側共鳴コイルの同一周回面において隣接する該受電側共鳴コイルの線材間に挟まれて配置されることを特徴とする請求項2に記載の受電装置。
The power-receiving-side resonance coils are arranged in a zigzag manner between portions that circulate around the circumferential surfaces adjacent to each other in the coil stacking direction,
The power receiving device according to claim 2, wherein the power receiving side electromagnetic induction coil is disposed between the wires of the power receiving side resonance coil adjacent to each other on the same circumferential surface of the power receiving side resonance coil.
受電装置に電力を無線で送電する送電装置において、
電源から給電される送電側電磁誘導コイルと、
電磁誘導によって前記送電側電磁誘導コイルから給電され、前記受電装置側に設けられ
た受電側共鳴コイルとの間で発生する磁界共鳴によって該受電側共鳴コイルに送電する送電側共鳴コイルと、
を備え、
前記送電側共鳴コイルは渦巻き状に巻回され、且つ、中空構造の線材によって形成されており、
前記送電側電磁誘導コイルは、少なくとも、前記送電側共鳴コイルにおける一の周回面と同一面内に配置されると共にその周回面において隣接する該送電側共鳴コイルの線材間に挟まれて配置されるか、又は、前記送電側共鳴コイルによって形成される渦巻き面と直交する方向に前記送電側共鳴コイルの線材と重なるように配置されることを特徴とする送電装置。
In a power transmission device that wirelessly transmits power to a power receiving device,
A power transmission side electromagnetic induction coil fed from a power source;
A power transmission side resonance coil that is fed from the power transmission side electromagnetic induction coil by electromagnetic induction and transmits power to the power reception side resonance coil by magnetic field resonance generated between the power reception side resonance coil provided on the power reception device side;
With
The power transmission side resonance coil is spirally wound , and is formed by a hollow wire .
The power transmission side electromagnetic induction coil is disposed at least in the same plane as the one circumferential surface of the power transmission side resonance coil, and is disposed between the wires of the power transmission side resonance coil adjacent to each other on the circumferential surface. Alternatively, the power transmission device is arranged so as to overlap the wire of the power transmission side resonance coil in a direction orthogonal to a spiral surface formed by the power transmission side resonance coil.
前記送電側共鳴コイルは複層渦巻き状に巻回されており、
前記送電側電磁誘導コイルは、前記送電側共鳴コイルにおける一の周回面と同一面内に配置され、且つ、該送電側共鳴コイルにおける他の周回面を周回する部分と該送電側共鳴コイルの積層方向に関して重なるように配置されることを特徴とする請求項4に記載の送電装置。
The power transmission side resonance coil is wound in a multilayered spiral shape,
The power transmission side electromagnetic induction coil is disposed in the same plane as the one circumferential surface of the power transmission side resonance coil, and the power transmission side resonance coil is laminated with a portion that circulates another circuit surface and the power transmission side resonance coil The power transmission device according to claim 4, wherein the power transmission devices are arranged so as to overlap with each other.
前記送電側共鳴コイルは、コイルの積層方向に互いに隣接する周回面を周回する部分同士が千鳥状に配置されており、
前記送電側電磁誘導コイルは、前記送電側共鳴コイルの同一周回面において隣接する該送電側共鳴コイルの線材間に挟まれて配置されることを特徴とする請求項5に記載の送電装置。
The power transmission side resonance coils are arranged in a zigzag manner between the portions that circulate around the circumferential surfaces adjacent to each other in the coil stacking direction.
The power transmission device according to claim 5, wherein the power transmission side electromagnetic induction coil is disposed between the wires of the power transmission side resonance coil adjacent to each other on the same circumferential surface of the power transmission side resonance coil.
送電装置と受電装置とを備える無線電力伝送システムにおいて、
前記送電装置は、電源から給電される送電側電磁誘導コイル、及び電磁誘導によって前記送電側電磁誘導コイルから給電される送電側共鳴コイルを有し、
前記受電装置は、前記送電側共鳴コイルとの間で発生する磁界共鳴により該送電側共鳴コイルから受電する受電側共鳴コイル、及び前記受電側共鳴コイルが受電した電力を電磁誘導によって取り出す受電側電磁誘導コイルを有し、
前記受電側共鳴コイルは渦巻き状に巻回され、且つ、中空構造の線材によって形成されており、
前記受電側電磁誘導コイルは、少なくとも、前記受電側共鳴コイルにおける一の周回面と同一面内に配置されると共にその周回面において隣接する該受電側共鳴コイルの線材間に挟まれて配置されるか、又は、前記受電側共鳴コイルによって形成される渦巻き面と直交する方向に前記受電側共鳴コイルの線材と重なるように配置されることを特徴とする無線電力伝送システム。
In a wireless power transmission system including a power transmission device and a power reception device,
The power transmission device has a power transmission side electromagnetic induction coil fed from a power source, and a power transmission side resonance coil fed from the power transmission side electromagnetic induction coil by electromagnetic induction,
The power receiving device includes: a power receiving side resonance coil that receives power from the power transmission side resonance coil by magnetic field resonance generated between the power receiving side resonance coil; and a power receiving side electromagnetic that extracts power received by the power receiving side resonance coil by electromagnetic induction. Having an induction coil,
The power-receiving-side resonance coil is wound in a spiral shape , and is formed by a hollow wire ,
The power-receiving-side electromagnetic induction coil is disposed at least in the same plane as one circumferential surface of the power-receiving-side resonance coil, and is sandwiched between the wires of the power-receiving-side resonance coil adjacent to the circumferential surface. Alternatively, the wireless power transmission system is arranged so as to overlap with the wire of the power receiving resonance coil in a direction orthogonal to a spiral surface formed by the power receiving resonance coil.
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