JP7131815B2 - ワイヤレス電力伝送コイルユニット - Google Patents
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Description
図6は第2の実施形態のワイヤレス伝送用コイルユニット(以下、MPC(Magnetic Path Control)コイルユニット)の受電側の具体的構造を示したものである。図6において(a)は平面図、(b)は断面図、(c)は構造図をそれぞれ示す。コイル2(Coil)はスパイラル形状で巻数N=10である。また、放射電磁界低減のためにコイル背面にフェライト(磁気シールド1)を設けている。銅板(コイル導体2a)は厚さ1.5 mmで、コイル巻線間と電流密度の片寄りが生じる部分に磁性体(3b、3c)が設けられてある。また、コイル下部にも磁性体(3a)を用いた。コイル下部の磁性体とフェライトの間隙は3mmで、フェライトの厚さは5mmである。
図7はコイルとしてリッツ線を用いた受電側のコイルユニット(以下、LCWコイル)の構造を示したものである。図7(a)に平面図、(b)に断面図、(c)に構造図を示した。実施例1のMPCコイルユニットと同じ巻数N=10である。また放射電磁界低減のため、フェライトとアルミニウム板を用いている。LCWコイル線は導体径0.05mmの銅線を段階的に4200本撚っている(図7(c))。仕上がり外径は5mmである。
本実施例においては、ワイヤレス伝送用コイルユニットの解析にあたり、二次元交流磁場解析(Ansys Maxwell)を用いた。さらに磁場解析結果から、受電コイルの抵抗R、インダクタンスL、Q値を算出した。また三次元交流磁場解析から相互インダクタンスMを算出し、これらの値から下記式(1)~(4)を用いて伝送効率ηcを算出した。なお、解析条件を表1に示した。コイルに用いる磁性体3はアモルファス粉末を用いた磁性コンポジット材料を適用するとした。
本実施例では、図10(銅板)および図11(MPC)のコイルユニットのインピーダンス特性を、電磁界解析を用いて算出した。なお比較のため、LCWコイルと送電コイルのインピーダンスもインピーダンスアナライザインピーダンスアナライザ(Agilent Technologies 4294A)を用いて測定した。また結合係数kは伝送距離l=150mmの条件で測定した。コイルの同相直列接続でのインダクタンスLa、逆相接続でのインダクタンスLbを測定し、相互インダクタンスMを算出した。また、送電コイルのインダクタンスL1と受電コイルのインダクタンスL2、相互インダクタンスMからコイルの結合係数kを算出した。測定した結合係数kおよびコイルのQ値を用いてコイルの性能指標Uを算出した。最後に性能指標Uから伝送効率ηcを算出した。図13にそれぞれのコイルユニットのインピーダンス特性を示す。
2 コイル
2a、2c、2e コイル導体
2b、2d、2f 間隙
3(3a、3b、3c) 磁性体
Claims (3)
- スパイラル状に巻回された平板状のコイルと前記コイルに対向して設けられた磁気シールドとを備えたワイヤレス電力伝送コイルユニットであって、
前記コイルの中周部に位置する任意の巻線のコイル導体とこれに隣接する巻線のコイル導体との間隙が、コイル内周側または外周側に位置する任意の巻線のコイル導体とこれに隣接する巻線のコイル導体との間隙よりも狭く、かつ、
少なくともコイル内周部および外周部に位置する任意の巻線のコイル導体とこれらにそれぞれ隣接する巻線のコイル導体との間隙に、前記磁気シールドと対向するのと反対の側に前記コイルより突出して、磁性体が設けられ、さらに、
前記コイルの前記磁気シールドと対向するのと反対の側の面の一部に磁性体が設けられたことを特徴とするワイヤレス電力伝送コイルユニット。 - 前記コイルの前記磁気シールドと対向する側の面の全面に磁性体が設けられたことを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス電力伝送コイルユニット。
- 前記コイル内周部の任意の巻線のコイルにおいては内周側に、スパイラル外周部の任意の巻線のコイルにおいては外周側に、それぞれ偏在させて磁性体が設けられたことを特徴とする、請求項1又は2に記載のワイヤレス電力伝送コイルユニット。
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