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JP2019017168A - Foreign matter detection device - Google Patents

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JP2019017168A
JP2019017168A JP2017132035A JP2017132035A JP2019017168A JP 2019017168 A JP2019017168 A JP 2019017168A JP 2017132035 A JP2017132035 A JP 2017132035A JP 2017132035 A JP2017132035 A JP 2017132035A JP 2019017168 A JP2019017168 A JP 2019017168A
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loop
magnetic field
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loop antenna
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JP2017132035A
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Japanese (ja)
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秀郎 長沼
Hideo Naganuma
秀郎 長沼
篤史 淺野
Atsushi Asano
篤史 淺野
英樹 奈賀野
Hideki Nagano
英樹 奈賀野
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Abstract

To provide a foreign matter detection device capable of easily detecting a foreign material even when an 8-shaped loop antenna is used.SOLUTION: A foreign matter detection device comprises: a power transmission coil 11 that generates a magnetic field in a magnetic formation space R; a plurality of 8-shaped loop antennas A to H that are laid on a magnetic field detection surface S in the magnetic formation space R, and each include two loop portions a to h; and a detection unit 13 that detects the presence or absence of a foreign matter on the basis of an induction current that occurs in the loop antennas A to H. The loop portions a to h constituting the other loop antennas A to H are disposed between the two loop portions a to h constituting each of the loop antennas A to H.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、異物検出装置に関する。   The present invention relates to a foreign object detection device.

例えば、特許文献1に記載されているように、磁場における磁束の変化に基づいて、異物を検出する異物検出装置がある。このような異物検出装置においては、2つのループ部を有する8の字状のループアンテナを用いて磁束の変化を検出している。   For example, as described in Patent Document 1, there is a foreign object detection device that detects a foreign object based on a change in magnetic flux in a magnetic field. In such a foreign matter detection apparatus, a change in magnetic flux is detected using an 8-shaped loop antenna having two loop portions.

特許第6067211号Patent No. 6067211

ここで、例えば、8の字状のループアンテナを構成する2つのループ部間を跨ぐように異物が入り込んだ場合、2つのループ部のそれぞれで検出される磁束の変化が互いに相殺され、8の字状のループアンテナでは異物を検出できないことがある。このため、8の字状のループアンテナを用いる場合であっても、異物を検出し易くすることが求められている。   Here, for example, when a foreign object enters so as to straddle the two loop portions constituting the 8-shaped loop antenna, the change in magnetic flux detected in each of the two loop portions cancels each other. Foreign objects may not be detected with a letter-shaped loop antenna. For this reason, it is required to make it easier to detect foreign matter even when an 8-shaped loop antenna is used.

そこで、本発明は、8の字状のループアンテナを用いる場合であっても、異物を検出し易い異物検出装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a foreign object detection device that can easily detect a foreign object even when an 8-shaped loop antenna is used.

本発明の一側面に係る異物検出装置は、磁場形成空間に磁場を発生させる磁場発生部と、磁場形成空間内に配置された第1ループアンテナと、磁場形成空間内に配置され、2つのループ部を有する8の字状の第2ループアンテナと、第1ループアンテナ及び第2ループアンテナに生じる誘導電流に基づいて異物の有無を検出する検出部と、を備え、2つのループ部間には、第1ループアンテナが配置されている。   A foreign matter detection apparatus according to an aspect of the present invention includes a magnetic field generation unit that generates a magnetic field in a magnetic field formation space, a first loop antenna that is disposed in the magnetic field formation space, and two loops that are disposed in the magnetic field formation space. An 8-shaped second loop antenna having a section, and a detection section for detecting the presence or absence of foreign matter based on the induced current generated in the first loop antenna and the second loop antenna, and between the two loop sections A first loop antenna is arranged.

この異物検出装置では、8の字状の第2ループアンテナを構成する2つのループ部間に第1ループアンテナが配置されている。すなわち、第2ループアンテナの2つのループ部が互いに離れていることにより、2つのループ部間を跨ぐように異物が入り込むことが抑制され、異物が検出され易くなる。また、第2ループアンテナの2つのループ部間には第1ループアンテナが配置されていることで、第1ループアンテナは、第2ループアンテナの2つのループ部間に入り込んだ異物を検出することができる。このように、異物検出装置は、8の字状のループアンテナを用いる場合であっても、異物を検出し易くなる。   In this foreign object detection device, the first loop antenna is disposed between two loop portions constituting the 8-shaped second loop antenna. That is, since the two loop portions of the second loop antenna are separated from each other, the entry of foreign matters so as to straddle the two loop portions is suppressed, and foreign matters are easily detected. In addition, since the first loop antenna is disposed between the two loop portions of the second loop antenna, the first loop antenna can detect foreign matter that has entered between the two loop portions of the second loop antenna. Can do. As described above, the foreign object detection device can easily detect the foreign object even when the 8-shaped loop antenna is used.

本発明の他の一側面に係る異物検出装置は、磁場形成空間に磁場を発生させる磁場発生部と、磁場形成空間内に配置され、2つのループ部をそれぞれ有する複数の8の字状のループアンテナと、ループアンテナに生じる誘導電流に基づいて異物の有無を検出する検出部と、を備え、ループアンテナを構成する2つのループ部間には、他のループアンテナを構成するループ部が配置されている。   A foreign matter detection apparatus according to another aspect of the present invention includes a magnetic field generation unit that generates a magnetic field in a magnetic field formation space, and a plurality of eight-shaped loops that are disposed in the magnetic field formation space and each have two loop portions. An antenna and a detection unit that detects the presence or absence of foreign matter based on an induced current generated in the loop antenna, and a loop unit that configures another loop antenna is disposed between the two loop units that configure the loop antenna. ing.

この異物検出装置では、8の字状のループアンテナを構成する2つのループ部間に、他のループアンテナのループ部が配置されている。すなわち、2つのループ部間に他のループアンテナを配置できるように当該2つのループ部同士は離して配置されている。これにより、2つのループ部同士が離して配置されたループアンテナにおいて、2つのループ部間を跨ぐように異物が入り込むことが抑制され、異物が検出され易くなる。また、離して配置された2つのループ部間には、他のループアンテナが配置されている。これにより、2つのループ部同士が離して配置されている場合であっても、異物検出装置は、離して配置されたループ部間に入り込んだ異物を他のループアンテナを用いて検出できる。このように、異物検出装置は、8の字状のループアンテナを用いる場合であっても、異物を検出し易くなる。   In this foreign matter detection device, the loop portion of another loop antenna is arranged between two loop portions constituting the 8-shaped loop antenna. That is, the two loop parts are arranged apart from each other so that another loop antenna can be arranged between the two loop parts. As a result, in the loop antenna in which the two loop portions are separated from each other, the entry of the foreign matter so as to straddle the two loop portions is suppressed, and the foreign matter is easily detected. Further, another loop antenna is arranged between two loop portions arranged apart from each other. Thereby, even if it is a case where two loop parts are arrange | positioned away, the foreign material detection apparatus can detect the foreign material which entered between the loop parts arrange | positioned apart using another loop antenna. As described above, the foreign object detection device can easily detect the foreign object even when the 8-shaped loop antenna is used.

全てのループアンテナにおいて、ループアンテナを構成する2つのループ部間には、他のループアンテナを構成するループ部が配置されていてもよい。この場合、全ての8の字状のループアンテナにおいて、2つのループ部間を跨ぐように異物が入り込むことが抑制され、異物が検出され易くなる。また、離して配置された2つのループ部間に入り込んだ異物は、他のループアンテナによって検出される。このように、異物検出装置は、8の字状のループアンテナを用いる場合であっても、より一層、異物を検出し易くなる。   In all the loop antennas, a loop part constituting another loop antenna may be arranged between two loop parts constituting the loop antenna. In this case, in all the eight-shaped loop antennas, the entry of foreign matters so as to straddle between the two loop portions is suppressed, and foreign matters are easily detected. Moreover, the foreign material which entered between the two loop parts arrange | positioned apart is detected by another loop antenna. In this way, the foreign object detection device can more easily detect the foreign object even when the 8-shaped loop antenna is used.

ループアンテナは、磁場形成空間内の磁場検出面に敷設され、磁場検出面に直交する方向から見たときに、全てのループアンテナにおいて、ループアンテナを構成する2つのループ部同士は磁場検出面における基準点を中心として点対称に配置されていてもよい。この場合、基準点の周りに配置されたループアンテナの外側に配置されたループアンテナにおいては、当該ループアンテナを構成する2つのループ部同士は離して配置される。このように、2つのループ部同士が離して配置されたループアンテナにおいては、2つのループ部間を跨ぐように異物が入り込むことが抑制され、異物が検出され易くなる。また、離して配置された2つのループ部間に入り込んだ異物は、他のループアンテナによって検出される。このように、基準点の周りに配置されたループアンテナの外側に配置されたループアンテナにおいては異物が検出され易くなる。従って、異物検出装置は、8の字状のループアンテナを用いる場合であっても、より一層、異物を検出し易くなる。   The loop antenna is laid on the magnetic field detection surface in the magnetic field formation space, and when viewed from the direction orthogonal to the magnetic field detection surface, the two loop parts constituting the loop antenna are located on the magnetic field detection surface in all the loop antennas. You may arrange | position symmetrically centering | focusing on the reference point. In this case, in the loop antenna arranged outside the loop antenna arranged around the reference point, the two loop portions constituting the loop antenna are arranged apart from each other. In this way, in the loop antenna in which the two loop portions are arranged apart from each other, the entry of foreign matters so as to straddle the two loop portions is suppressed, and foreign matters are easily detected. Moreover, the foreign material which entered between the two loop parts arrange | positioned apart is detected by another loop antenna. As described above, foreign matters are easily detected in the loop antenna arranged outside the loop antenna arranged around the reference point. Therefore, the foreign object detection device can detect foreign objects even more easily even when an 8-shaped loop antenna is used.

本発明の種々の側面によれば、8の字状のループアンテナを用いる場合であっても、異物が検出し易くなる。   According to various aspects of the present invention, foreign matter can be easily detected even when an 8-shaped loop antenna is used.

実施形態に係る非接触給電システムの概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the non-contact electric supply system concerning an embodiment. 図1の非接触給電システムの内部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure inside the non-contact electric power feeding system of FIG. 非接触給電システムにおける送電装置のアンテナ基板周りの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure around the antenna board | substrate of the power transmission apparatus in a non-contact electric power feeding system. 8の字状のループアンテナを示す図である。It is a figure which shows an 8-shaped loop antenna. ループアンテナのループ部の配置を示す概略図である。It is the schematic which shows arrangement | positioning of the loop part of a loop antenna. 第1変形例におけるループアンテナのループ部の配置を示す概略図である。It is the schematic which shows arrangement | positioning of the loop part of the loop antenna in a 1st modification. 第2変形例におけるループアンテナのループ部の配置を示す概略図である。It is the schematic which shows arrangement | positioning of the loop part of the loop antenna in a 2nd modification.

以下、本発明に係る異物検出装置を適用した非接触給電システムの実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, an embodiment of a non-contact power feeding system to which a foreign object detection device according to the present invention is applied will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1に示されるように、非接触給電システム100は、送電装置1と、受電装置2とを備えている。送電装置1は、車両Vが走行する路面W上に設置される。送電装置1は、受電装置2に対して非接触で送電する。受電装置2は、例えば電気自動車である車両Vに搭載されている。送電装置1は、電力供給位置に到着した車両Vの受電装置2に対し、例えば、磁界共鳴方式又は電磁誘導方式等のコイル間の磁気結合を利用して、電力を供給する。なお、非接触給電方式は、磁気結合を利用したものに限らず、例えば、電界共鳴方式であってもよい。   As shown in FIG. 1, the non-contact power supply system 100 includes a power transmission device 1 and a power reception device 2. The power transmission device 1 is installed on a road surface W on which the vehicle V travels. The power transmission device 1 transmits power to the power reception device 2 in a contactless manner. The power receiving device 2 is mounted on a vehicle V that is an electric vehicle, for example. The power transmission device 1 supplies power to the power receiving device 2 of the vehicle V that has arrived at the power supply position, for example, using magnetic coupling between coils such as a magnetic resonance method or an electromagnetic induction method. Note that the non-contact power feeding method is not limited to the one using magnetic coupling, and may be an electric field resonance method, for example.

図2に示されるように、送電装置1は、筐体10、送電コイル(磁場発生部)11、アンテナ基板12、及び検出部13(図3参照)を備えている。送電コイル11、アンテナ基板12、及び検出部13は、筐体10内に収容されている。   As illustrated in FIG. 2, the power transmission device 1 includes a housing 10, a power transmission coil (magnetic field generation unit) 11, an antenna substrate 12, and a detection unit 13 (see FIG. 3). The power transmission coil 11, the antenna substrate 12, and the detection unit 13 are accommodated in the housing 10.

送電コイル11は、図示しない回路(例えば、インバータ回路)から供給された交流電力によって磁場を発生させる。本実施形態において、送電装置1は、送電装置1の上部に位置する受電装置2に対して送電する。このため、送電コイル11は、送電コイル11の上部の空間に磁場を発生させる。送電コイル11が磁場を発生させる空間を、磁場形成空間Rとする。車両Vが電力供給位置で停止した状態で、受電装置2の受電コイル21は、送電装置1の送電コイル11の上面に対向し、且つ磁場形成空間R内に位置する。これにより、送電コイル11から受電コイル21へ磁場を介して送電される。   The power transmission coil 11 generates a magnetic field by AC power supplied from a circuit (not shown) (for example, an inverter circuit). In the present embodiment, the power transmission device 1 transmits power to the power reception device 2 located above the power transmission device 1. For this reason, the power transmission coil 11 generates a magnetic field in the space above the power transmission coil 11. A space in which the power transmission coil 11 generates a magnetic field is defined as a magnetic field formation space R. In a state where the vehicle V is stopped at the power supply position, the power receiving coil 21 of the power receiving device 2 faces the upper surface of the power transmitting coil 11 of the power transmitting device 1 and is located in the magnetic field forming space R. Thereby, power is transmitted from the power transmission coil 11 to the power reception coil 21 via the magnetic field.

アンテナ基板12は、磁場形成空間R内に入り込んだ金属等の異物を検出するセンサとして機能する。具体的には、図3に示されるように、アンテナ基板12は、8の字状のループアンテナA〜H、及びループアンテナA〜Hが敷設された基板12aを備えている。ループアンテナAは、2つのループ部aを有している。2つのループ部a同士は、アンテナ線が交差するように接続されている(クロス接続)。すなわち、ループアンテナAの一方の端部から他方の端部へ向かって電流を流したときに、2つのループ部aを流れる電流の回転方向(流れ方向)は反対となる。ループアンテナAの両端部は、検出部13に接続されている。   The antenna substrate 12 functions as a sensor that detects foreign substances such as metal that have entered the magnetic field forming space R. Specifically, as shown in FIG. 3, the antenna substrate 12 includes eight-shaped loop antennas A to H and a substrate 12 a on which the loop antennas A to H are laid. The loop antenna A has two loop portions a. The two loop portions a are connected so that the antenna lines intersect (cross connection). That is, when a current flows from one end of the loop antenna A toward the other end, the rotation directions (flow directions) of the currents flowing through the two loop portions a are opposite. Both ends of the loop antenna A are connected to the detection unit 13.

ループアンテナB〜Hは、ループアンテナAと同様の構成である。すなわち、ループアンテナB〜Hは、それぞれ、2つのループ部b〜hを有している。ループアンテナB〜Hの両端部は、それぞれ検出部13に接続されている。   The loop antennas B to H have the same configuration as the loop antenna A. That is, each of the loop antennas B to H has two loop portions b to h. Both end portions of the loop antennas B to H are connected to the detection unit 13, respectively.

アンテナ基板12は、磁場形成空間R内の磁場検出面Sに設置されている。すなわち、ループアンテナA〜Hは、磁場検出面Sに敷設されている。ループアンテナA〜Hは、磁場検出面Sにおける磁束の変化を検出する。磁場検出面Sは、磁場形成空間R内において、ループアンテナA〜Hを用いて磁束を検出する面として予め設定されている。磁場検出面Sは、例えば、送電コイル11とアンテナ基板12とが対向する方向に直交する。   The antenna substrate 12 is installed on the magnetic field detection surface S in the magnetic field formation space R. That is, the loop antennas A to H are laid on the magnetic field detection surface S. The loop antennas A to H detect a change in magnetic flux on the magnetic field detection surface S. The magnetic field detection surface S is preset in the magnetic field formation space R as a surface for detecting magnetic flux using the loop antennas A to H. For example, the magnetic field detection surface S is orthogonal to the direction in which the power transmission coil 11 and the antenna substrate 12 face each other.

ループアンテナAは、送電コイル11が発生させた磁束がループ部a内を通るように、基板12aに敷設されている。また、送電コイル11が磁束を発生させたときに一方のループ部aで生じる誘導電流と他方のループ部aで生じる誘導電流とが相殺されるように、2つのループ部aの大きさ及びアンテナ線の巻き数等が調整されている。同様に、ループアンテナB〜Hは、送電コイル11が発生させた磁束がループ部b〜h内を通るように、基板12aに敷設されている。また、ループ部aと同様に、ループ部b〜hの大きさ及びアンテナ線の巻き数等が調整されている。   The loop antenna A is laid on the substrate 12a so that the magnetic flux generated by the power transmission coil 11 passes through the loop part a. Also, the size of the two loop portions a and the antenna are set so that the induced current generated in one loop portion a and the induced current generated in the other loop portion a cancel each other when the power transmission coil 11 generates magnetic flux. The number of turns of the wire has been adjusted. Similarly, the loop antennas B to H are laid on the substrate 12a so that the magnetic flux generated by the power transmission coil 11 passes through the loop portions b to h. Further, like the loop part a, the sizes of the loop parts b to h, the number of turns of the antenna wire, and the like are adjusted.

送電装置1と受電装置2との間の磁場形成空間R内に異物が存在する場合、送電コイル11が発生させた磁束の密度が変化する。ループアンテナA〜Hは、磁場検出面Sにおいて、異物の存在によって生じた磁束の密度の変化を検出する。   When a foreign substance exists in the magnetic field formation space R between the power transmission device 1 and the power reception device 2, the density of the magnetic flux generated by the power transmission coil 11 changes. The loop antennas A to H detect changes in magnetic flux density caused by the presence of foreign matter on the magnetic field detection surface S.

検出部13は、ループアンテナA〜Hの検出結果(ループアンテナA〜Hで生じた誘導電流)に基づいて、磁場形成空間R内の異物の有無を検出する。検出部13は、MPU(Micro Processing Unit)やCPU(CentralProcessing Unit)等の各種プロセッサ(制御器)である。具体的には、異物が存在しない場合、ループアンテナA〜Hには、送電コイル11が発生させた磁束による誘導電流が生じない。異物が存在する場合、送電コイル11が発生させた磁束の分布が変化し、ループアンテナA〜Hのいずれかに誘導電流が生じる。検出部13は、ループアンテナA〜Hのいずれかに生じた誘導電流に基づいて、異物の有無を検出する。検出部13によって異物が検出された場合、送電装置1は、例えば、送電コイル11による送電を停止する。   The detection unit 13 detects the presence or absence of foreign matter in the magnetic field forming space R based on the detection results of the loop antennas A to H (induced currents generated by the loop antennas A to H). The detection unit 13 is various processors (controllers) such as an MPU (Micro Processing Unit) and a CPU (Central Processing Unit). Specifically, when there is no foreign object, no induced current is generated in the loop antennas A to H due to the magnetic flux generated by the power transmission coil 11. When there is a foreign object, the distribution of the magnetic flux generated by the power transmission coil 11 changes, and an induced current is generated in one of the loop antennas A to H. The detection unit 13 detects the presence or absence of a foreign substance based on the induced current generated in any of the loop antennas A to H. When a foreign object is detected by the detection unit 13, the power transmission device 1 stops power transmission by the power transmission coil 11, for example.

このように、ループアンテナA〜H、送電コイル11、及び検出部13は、磁場形成空間R内の異物の有無を検出する異物検出装置30として機能する。   Thus, the loop antennas A to H, the power transmission coil 11, and the detection unit 13 function as a foreign object detection device 30 that detects the presence or absence of a foreign object in the magnetic field formation space R.

本実施形態において、ループアンテナAは、図4に示されるように、2つのループ部a同士が離して配置されている。離して配置されたループ部a間には、他のループアンテナB〜Hを構成するループ部b〜hのうち少なくともいずれかが配置される。また、ループ部aは、図4に示されるように、略矩形に形成されている。ループアンテナB〜Hについても、図4に示されるループアンテナAと同様の構成となっている。これにより、基板12aにループ部a〜hを配置する際に、ループ部a〜hが円形である場合に比べて、ループ部a〜h間の隙間を少なくできる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the loop antenna A is arranged such that the two loop portions a are separated from each other. At least one of the loop parts b to h constituting the other loop antennas B to H is arranged between the loop parts a arranged apart from each other. Moreover, the loop part a is formed in the substantially rectangular shape as FIG. 4 shows. The loop antennas B to H have the same configuration as the loop antenna A shown in FIG. Thereby, when arrange | positioning the loop parts ah on the board | substrate 12a, the clearance gap between the loop parts ah can be decreased compared with the case where the loop parts ah are circular.

次に、基板12aに設けられるループアンテナA〜Hのループ部a〜hの配置について説明する。本実施形態では、図5に示されるように、上方からアンテナ基板12を見たときに、縦方向及び横方向にそれぞれ4つずつのマトリクス状にループ部a〜hが配置される。また、図5では、符号a〜hを用い、縦方向及び横方向にそれぞれ4つずつループ部a〜hを配置したときの各ループ部a〜hの配置位置を示している。例えば、図5では、左下の「a(A)」及び右上の「a(A)」の位置に、ループアンテナAの2つのループ部aがそれぞれ配置されていることを示している。   Next, the arrangement of the loop portions a to h of the loop antennas A to H provided on the substrate 12a will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, when the antenna substrate 12 is viewed from above, the loop portions a to h are arranged in a matrix of four each in the vertical direction and the horizontal direction. Further, in FIG. 5, the arrangement positions of the respective loop portions a to h when the four a loop portions a to h are arranged in the vertical direction and the horizontal direction using the symbols a to h are shown. For example, FIG. 5 shows that two loop portions a of the loop antenna A are respectively arranged at the positions of “a (A)” on the lower left and “a (A)” on the upper right.

図5に示されるように、全てのループアンテナA〜Hにおいて、ループアンテナA〜Hを構成する2つのループ部a〜hのそれぞれの間には、他のループ部a〜hの少なくともいずれかが配置されている。具体的には、例えば、2つのループ部a間には、ループ部h及びループ部gが配置されている。同様に、例えば、2つのループ部e間には、ループ部f及びループ部hが配置されている。すなわち、2つのループ部a同士が隣接していない。同様に、2つのループ部b〜h同士が、それぞれ隣接していない。   As shown in FIG. 5, in all the loop antennas A to H, at least one of the other loop parts a to h is provided between the two loop parts a to h constituting the loop antennas A to H. Is arranged. Specifically, for example, a loop part h and a loop part g are arranged between two loop parts a. Similarly, for example, a loop part f and a loop part h are arranged between two loop parts e. That is, the two loop portions a are not adjacent to each other. Similarly, the two loop portions b to h are not adjacent to each other.

以上のように、異物検出装置30では、8の字状のループアンテナAを構成する2つのループ部a間に、他のループアンテナB〜Hのループ部b〜hの少なくともいずれかが配置されている。すなわち、2つのループ部a間に他のループアンテナB〜Hを配置できるように当該2つのループ部a同士は離して配置されている。他のループ部b〜hについても、ループ部aと同様に、互いに離して配置されている。これにより、2つのループ部a同士が離して配置されたループアンテナAにおいて、2つのループ部a間を跨ぐように異物が入り込むことが抑制され、異物が検出され易くなる。なお、異物が2つのループ部a間を跨ぐこととは、磁場検出面Sに直交する方向から見たときに、一方のループ部aの少なくとも一部に異物が重なり且つ他方のループ部aの少なくとも一部に異物が重なることである。他のループ部b〜hについても、ループ部aと同様に、2つのループ部b〜h間を跨ぐように異物が入り込むことが抑制され、異物が検出され易くなる。   As described above, in the foreign object detection device 30, at least one of the loop portions b to h of the other loop antennas B to H is disposed between the two loop portions a constituting the 8-shaped loop antenna A. ing. That is, the two loop portions a are arranged apart from each other so that other loop antennas B to H can be arranged between the two loop portions a. The other loop portions b to h are also arranged apart from each other, like the loop portion a. As a result, in the loop antenna A in which the two loop portions a are arranged apart from each other, the entry of foreign matter so as to straddle the two loop portions a is suppressed, and foreign matter is easily detected. Note that the foreign matter straddling between the two loop portions a means that the foreign matter overlaps at least a part of one loop portion a and the other loop portion a when viewed from the direction perpendicular to the magnetic field detection surface S. It is that a foreign substance overlaps at least a part. As for the other loop portions b to h, similarly to the loop portion a, the entry of foreign matter so as to straddle between the two loop portions b to h is suppressed, and the foreign matter is easily detected.

また、図5に示されるように、離して配置された2つのループ部a間には、他のループアンテナHのループ部h及びループアンテナGのループ部gが配置されている。離して配置された2つのループ部b〜h間にも、ループ部aと同様に、他のループアンテナA〜Hのループ部a〜hの少なくともいずれかが配置されている。これにより、2つのループ部a〜h同士が離して配置されている場合であっても、異物検出装置30は、離して配置されたループ部a〜h間に入り込んだ異物を他のループアンテナA〜Hを用いて検出できる。以上のように、異物検出装置30は、8の字状のループアンテナA〜Hを用いる場合であっても、異物を検出し易くなる。   Further, as shown in FIG. 5, a loop portion h of another loop antenna H and a loop portion g of the loop antenna G are disposed between two loop portions a that are spaced apart. Similarly to the loop part a, at least one of the loop parts a to h of the other loop antennas A to H is also arranged between the two loop parts b to h arranged apart from each other. As a result, even if the two loop portions a to h are arranged apart from each other, the foreign object detection device 30 removes the foreign matter that has entered between the separated loop portions a to h from the other loop antenna. It can detect using AH. As described above, the foreign object detection device 30 can easily detect a foreign object even when the 8-shaped loop antennas A to H are used.

次に、第1変形例について説明する。第1変形例は、上記の実施形態の構成と比較してループアンテナA〜Hのループ部a〜hの配置のみが異なっている。以下、第1変形例におけるループ部a〜hの配置について説明する。図6に示されるように、全てのループアンテナA〜Hにおいて、ループアンテナA〜Hを構成する2つのループ部a〜hのそれぞれの間には、他のループ部a〜hの少なくともいずれかが配置されている。   Next, a first modification will be described. The first modification differs from the configuration of the above embodiment only in the arrangement of the loop portions a to h of the loop antennas A to H. Hereinafter, the arrangement of the loop portions a to h in the first modification will be described. As shown in FIG. 6, in all the loop antennas A to H, there is at least one of the other loop portions a to h between the two loop portions a to h constituting the loop antennas A to H. Is arranged.

具体的には、例えば、2つのループ部a間には、ループ部h及びループ部fが配置されている。同様に、例えば、2つのループ部e間には、ループ部fが配置されている。ループ部a〜dは、それぞれ図6における上下方向に、互いに間を離して配置されている。ループ部a〜dは、それぞれ図6における上下方向に線対称に配置されている。ループ部e〜hは、それぞれ図6における左右方向に、互いに間を離して配置されている。すなわち、2つのループ部a同士が隣接していない。同様に、2つのループ部b〜h同士が、それぞれ隣接していない。   Specifically, for example, a loop part h and a loop part f are arranged between two loop parts a. Similarly, for example, a loop portion f is disposed between two loop portions e. The loop portions a to d are arranged apart from each other in the vertical direction in FIG. The loop parts a to d are arranged symmetrically in the vertical direction in FIG. The loop portions e to h are arranged apart from each other in the left-right direction in FIG. That is, the two loop portions a are not adjacent to each other. Similarly, the two loop portions b to h are not adjacent to each other.

第1変形例のようにループアンテナA〜Hを配置した場合であっても、異物検出装置30は、実施形態と同様の作用効果を奏する。   Even when the loop antennas A to H are arranged as in the first modification, the foreign object detection device 30 has the same operational effects as the embodiment.

次に、第2変形例について説明する。第2変形例は、上記の実施形態の構成と比較してループアンテナA〜Hのループ部a〜hの配置のみが異なっている。以下、第2変形例におけるループ部a〜hの配置について説明する。ここで、磁場検出面Sに直交する方向から見たときの磁場検出面Sの所定の位置を、基準点Kとする。本実施形態においては、図7に示されるように、磁場検出面Sに直交する方向から基板12aを見たときの中心位置を基準点Kとする。ループアンテナA〜Hを構成する2つのループ部a〜h同士は、基準点Kを中心として点対称に配置されている。   Next, a second modification will be described. The second modification differs from the configuration of the above-described embodiment only in the arrangement of the loop portions a to h of the loop antennas A to H. Hereinafter, the arrangement of the loop portions a to h in the second modification will be described. Here, a predetermined position of the magnetic field detection surface S when viewed from a direction orthogonal to the magnetic field detection surface S is defined as a reference point K. In this embodiment, as shown in FIG. 7, the center position when the substrate 12a is viewed from the direction orthogonal to the magnetic field detection surface S is set as a reference point K. The two loop portions a to h constituting the loop antennas A to H are arranged symmetrically with respect to the reference point K.

具体的には、基準点Kの周り(基準点Kに隣接する位置)には、2つのループ部g及び2つのループ部hが基準点Kを中心として点対称に配置されている。ループ部g及びhの外側には、ループ部a〜fが基準点Kを中心として点対称に配置されている。すなわち、2つのループ部a同士が隣接していない。同様に、2つのループ部b〜f同士が、それぞれ隣接していない。2つのループ部a〜fのそれぞれの間には、ループアンテナG及びHの少なくともいずれかが位置している。   Specifically, around the reference point K (position adjacent to the reference point K), two loop portions g and two loop portions h are arranged symmetrically with respect to the reference point K. Outside the loop portions g and h, the loop portions a to f are arranged symmetrically with respect to the reference point K. That is, the two loop portions a are not adjacent to each other. Similarly, the two loop portions b to f are not adjacent to each other. Between each of the two loop portions a to f, at least one of the loop antennas G and H is located.

以上のように、ループ部a〜hを点対称に配置した場合、基準点の周りに配置されたループ部g及びhの外側に配置されたループアンテナA〜Fを構成する2つのループ部a〜f同士は、離して配置される。このように、2つのループ部a〜f同士が離して配置されたループアンテナA〜Fにおいては、2つのループ部a〜f間を跨ぐように異物が入り込むことが抑制され、異物が検出され易くなる。また、離して配置された2つのループ部a〜f間に入り込んだ異物は、他のループアンテナG及びHの少なくともいずれかによって検出される。このように、基準点Kの周りに配置されたループアンテナG及びHの外側に配置されたループアンテナA〜Fにおいては異物が検出され易くなる。従って、異物検出装置30は、8の字状のループアンテナA〜Hを用いる場合であっても、異物を検出し易くなる。   As described above, when the loop portions a to h are arranged point-symmetrically, the two loop portions a constituting the loop antennas A to F arranged outside the loop portions g and h arranged around the reference point. -F are arrange | positioned away. In this way, in the loop antennas A to F in which the two loop portions a to f are arranged apart from each other, the entry of foreign matters is suppressed so as to straddle the two loop portions a to f, and foreign matters are detected. It becomes easy. In addition, the foreign matter that has entered between the two loop portions a to f that are spaced apart is detected by at least one of the other loop antennas G and H. As described above, foreign matters are easily detected in the loop antennas A to F arranged outside the loop antennas G and H arranged around the reference point K. Therefore, the foreign object detection device 30 can easily detect the foreign object even when the 8-shaped loop antennas A to H are used.

2つのループ部aが基準点Kを中心として点対称に配置されることにより、一方のループ部aから基準点Kまでの距離と、他方のループ部aから基準点Kまでの距離とが等しくなる。他のループ部b〜hについてもループ部aと同様に、一方のループ部b〜hから基準点Kまでの距離と、他方のループ部b〜hから基準点Kまでの距離とが等しくなる。また、一般に、送電コイル11が発生させる磁束の密度分布は、例えば、送電コイル11の中心位置等の磁束基準点を中心とした点対称となる。このため、ループ部a〜hを点対称に配置するときの基準点Kの位置と送電コイル11が発生させる磁束の密度分布の磁束基準点とを一致させることにより、2つのループ部aは、鎖交する磁束の量が互いに略同じとなる位置(磁束の密度分布が略同じ位置)に配置される。すなわち、2つのループ部a間において誘導電流を相殺するために、2つのループ部aの構成(ループの開口面積及びアンテナ線の巻き数)を互いに同じとするだけで良く、ループ部aの設計が容易となる。他のループ部b〜hについてもループ部aと同様に、ループ部b〜hの設計が容易となる。   Since the two loop portions a are arranged symmetrically with respect to the reference point K, the distance from one loop portion a to the reference point K is equal to the distance from the other loop portion a to the reference point K. Become. For the other loop portions b to h, the distance from one loop portion b to h to the reference point K is the same as the distance from the other loop portion b to h to the reference point K, similarly to the loop portion a. . In general, the density distribution of the magnetic flux generated by the power transmission coil 11 is symmetric with respect to a magnetic flux reference point such as the center position of the power transmission coil 11, for example. For this reason, by matching the position of the reference point K when arranging the loop portions a to h symmetrically with the magnetic flux reference point of the density distribution of the magnetic flux generated by the power transmission coil 11, the two loop portions a It is arranged at a position where the amount of magnetic flux interlinking is substantially the same (position where the density distribution of the magnetic flux is substantially the same). That is, in order to cancel the induced current between the two loop portions a, the configuration of the two loop portions a (the opening area of the loop and the number of turns of the antenna wire) may be the same, and the design of the loop portion a Becomes easy. Similarly to the loop portion a, the design of the loop portions b to h is facilitated for the other loop portions b to h.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ループアンテナA〜Hは、全て8の字状としたが、いずれかのループアンテナがループ部を一つのみ有する構成であってもよい。そして、8の字状のループアンテナ(第2ループアンテナ)を構成する2つのループ部間に、ループ部を一つのみ有するループアンテナ(第1ループアンテナ)が配置されていてもよい。具体的には、例えば、図6に示されるループアンテナFがループ部fを一つのみ有する構成であり、2つのループ部a間にループ部fが配置されていてもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, although the loop antennas A to H are all in the shape of eight, any one of the loop antennas may have only one loop portion. And the loop antenna (1st loop antenna) which has only one loop part may be arrange | positioned between the two loop parts which comprise an 8-shaped loop antenna (2nd loop antenna). Specifically, for example, the loop antenna F shown in FIG. 6 has only one loop part f, and the loop part f may be arranged between the two loop parts a.

ループ部a〜hの形状は、矩形としたが、例えば、円、楕円、三角、菱形等、矩形以外の形状であってもよい。上記実施形態等では、8個のループアンテナA〜Hを用いた場合を例に説明したが、ループアンテナの数は8個に限定されない。また、ループ部a〜hを、縦方向及び横方向にそれぞれ4つずつのマトリクス状に配置したが、縦方向及び横方向に配置するループ部の数は4つに限定されない。また、ループ部a〜hをマトリクス状に配置したが、マトリクス状に配置することに限定されない。   The shape of the loop portions a to h is a rectangle, but may be a shape other than a rectangle, such as a circle, an ellipse, a triangle, and a diamond. In the above embodiment and the like, the case where eight loop antennas A to H are used has been described as an example, but the number of loop antennas is not limited to eight. Further, although the loop portions a to h are arranged in a matrix of four each in the vertical direction and the horizontal direction, the number of loop portions arranged in the vertical direction and the horizontal direction is not limited to four. Further, although the loop portions a to h are arranged in a matrix, the present invention is not limited to being arranged in a matrix.

例えば、実施形態及び第1変形例では、全てのループアンテナA〜Hにおいて、2つのループ部a〜hのそれぞれの間に他のループアンテナA〜Hが配置されているが、全てのループアンテナA〜Hがこのように配置されていなくてもよい。異物検出装置30が備える複数のループアンテナA〜Hのうち、いずれか一つ以上のループアンテナにおいて、2つのループ部間に他のループアンテナが配置されていればよい。   For example, in the embodiment and the first modification, in all the loop antennas A to H, the other loop antennas A to H are arranged between the two loop portions a to h. A to H may not be arranged in this way. In any one or more loop antennas among the plurality of loop antennas A to H included in the foreign object detection device 30, it is only necessary that another loop antenna is disposed between the two loop portions.

上記の実施形態等においてループアンテナA〜Hは、送電コイル11が発生させた磁束の変化を検出したが、送電コイル11以外の磁場発生部が発生させた磁束の変化を検出してもよい。例えば、上記実施形態等において、ループアンテナA〜Hは、異物を検出するため専用に設けられた磁場発生部が発生させた磁場における磁束の変化を検出してもよい。   In the above-described embodiments and the like, the loop antennas A to H detect a change in magnetic flux generated by the power transmission coil 11, but may detect a change in magnetic flux generated by a magnetic field generation unit other than the power transmission coil 11. For example, in the above-described embodiment and the like, the loop antennas A to H may detect a change in magnetic flux in a magnetic field generated by a magnetic field generator provided exclusively for detecting a foreign object.

上記の実施形態においては、異物検出装置30が非接触給電システム100の送電装置1に適用された場合を例に示したが、非接触給電システム100以外の装置に異物検出装置30が適用されてもよい。例えば、異物検出装置30は、コイルと磁場を用いる金属探知装置に適用されてもよい。   In the above embodiment, the case where the foreign object detection device 30 is applied to the power transmission device 1 of the non-contact power supply system 100 has been described as an example, but the foreign object detection device 30 is applied to devices other than the non-contact power supply system 100. Also good. For example, the foreign object detection device 30 may be applied to a metal detection device that uses a coil and a magnetic field.

11 送電コイル(磁場発生部)
13 検出部
A〜H ループアンテナ
a〜h ループ部
K 基準点
R 磁場形成空間
S 磁場検出面
11 Power transmission coil (magnetic field generator)
13 Detection unit A to H Loop antenna a to h Loop unit K Reference point R Magnetic field formation space S Magnetic field detection surface

Claims (4)

磁場形成空間に磁場を発生させる磁場発生部と、
前記磁場形成空間内に配置された第1ループアンテナと、
前記磁場形成空間内に配置され、2つのループ部を有する8の字状の第2ループアンテナと、
前記第1ループアンテナ及び前記第2ループアンテナに生じる誘導電流に基づいて異物の有無を検出する検出部と、
を備え、
2つの前記ループ部間には、前記第1ループアンテナが配置されている、異物検出装置。
A magnetic field generator for generating a magnetic field in the magnetic field forming space;
A first loop antenna disposed in the magnetic field forming space;
An eight-shaped second loop antenna disposed in the magnetic field forming space and having two loop portions;
A detection unit for detecting the presence or absence of a foreign substance based on an induced current generated in the first loop antenna and the second loop antenna;
With
The foreign object detection device, wherein the first loop antenna is disposed between the two loop portions.
磁場形成空間に磁場を発生させる磁場発生部と、
前記磁場形成空間内に配置され、2つのループ部をそれぞれ有する複数の8の字状のループアンテナと、
前記ループアンテナに生じる誘導電流に基づいて異物の有無を検出する検出部と、
を備え、
前記ループアンテナを構成する2つの前記ループ部間には、他の前記ループアンテナを構成する前記ループ部が配置されている、異物検出装置。
A magnetic field generator for generating a magnetic field in the magnetic field forming space;
A plurality of 8-shaped loop antennas disposed in the magnetic field forming space, each having two loop portions;
A detection unit for detecting the presence or absence of foreign matter based on an induced current generated in the loop antenna;
With
The foreign object detection device, wherein the loop part constituting the other loop antenna is arranged between the two loop parts constituting the loop antenna.
全ての前記ループアンテナにおいて、前記ループアンテナを構成する2つの前記ループ部間には、他の前記ループアンテナを構成する前記ループ部が配置されている、請求項2に記載の異物検出装置。   The foreign object detection device according to claim 2, wherein, in all the loop antennas, the loop portions constituting the other loop antenna are arranged between the two loop portions constituting the loop antenna. 前記ループアンテナは、前記磁場形成空間内の磁場検出面に敷設され、
前記磁場検出面に直交する方向から見たときに、全ての前記ループアンテナにおいて、前記ループアンテナを構成する2つの前記ループ部同士は前記磁場検出面における基準点を中心として点対称に配置されている、請求項2に記載の異物検出装置。
The loop antenna is laid on a magnetic field detection surface in the magnetic field forming space,
When viewed from a direction orthogonal to the magnetic field detection surface, in all the loop antennas, the two loop portions constituting the loop antenna are arranged point-symmetrically around a reference point on the magnetic field detection surface. The foreign matter detection device according to claim 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113708514A (en) * 2020-05-20 2021-11-26 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) Wireless power transmission device

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