JP2020061887A - Wireless power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書の技術分野は、無線給電システムに関する。 The technical field of the present specification relates to a wireless power feeding system.
近年、スマートフォンなどの携帯通信端末、その他の電子機器類に対して、無線給電する技術が活発に研究開発されてきている。また、車両用の電子デバイスに対しても、無線給電する技術が開発されてきている。 2. Description of the Related Art In recent years, technologies for wirelessly feeding power to mobile communication terminals such as smartphones and other electronic devices have been actively researched and developed. In addition, a technique for wirelessly feeding electric power to electronic devices for vehicles has been developed.
例えば、特許文献1には、空調用レジスタの操作部に無線給電する技術が開示されている。空調用レジスタの周囲に送電コイルを配置することにより、空調用レジスタの風向を調整する操作部のLEDに電力を供給するようにしている(特許文献1の図8)。
For example,
しかし、車両に搭載する車載部品は多種類にわたっている。そのため、設計上の観点から、部品点数が多くなると限られた空間に車載部品を配置することが困難である。したがって、限られた空間に配置可能であって給電対象となる電子デバイスに効果的に給電することのできる無線給電システムを開発することが望まれる。 However, there are many types of in-vehicle parts to be mounted on a vehicle. Therefore, from a design point of view, when the number of parts is large, it is difficult to arrange the in-vehicle parts in the limited space. Therefore, it is desired to develop a wireless power feeding system that can be arranged in a limited space and can effectively feed power to an electronic device that is a power feeding target.
本明細書の技術が解決しようとする課題は、限られた空間に配置可能であって給電対象となる電子デバイスに効果的に給電することのできる無線給電システムを提供することである。 The problem to be solved by the technique of the present specification is to provide a wireless power feeding system that can be arranged in a limited space and can effectively feed power to an electronic device that is a power feeding target.
第1の態様における無線給電システムは、空芯の送電コイルと、受電コイルと、筐体に囲まれた装置と、受電コイルからの電力により駆動される電子部品と、を有する。筐体は、筐体の外壁に溝または支持部材を有する。送電コイルは、筐体の溝または支持部材に固定されている。受電コイルは、筐体の内部または筐体の表面に配置されている。 The wireless power feeding system in the first aspect includes an air-core power transmitting coil, a power receiving coil, a device surrounded by a housing, and an electronic component driven by electric power from the power receiving coil. The housing has a groove or a supporting member on the outer wall of the housing. The power transmission coil is fixed to the groove of the housing or the support member. The power receiving coil is arranged inside the housing or on the surface of the housing.
この無線給電システムは、車両の内部等の限られた空間に送電コイルを配置することが可能であって給電対象となる電子デバイスに効果的に給電することができる。実際に作業者が自動車に組み付ける場合に、作業が容易である。また、送電コイルと筐体の相対的位置の位置決めを確実に実施することができる。そのため、送電コイルと受電コイルとの相対的位置関係についてロット毎にばらつくおそれがほとんどない。 In this wireless power feeding system, a power transmission coil can be arranged in a limited space such as the inside of a vehicle, and power can be effectively fed to an electronic device that is a power feeding target. The work is easy when the worker actually assembles the automobile. In addition, the relative positions of the power transmission coil and the housing can be reliably determined. Therefore, the relative positional relationship between the power transmitting coil and the power receiving coil is unlikely to vary from lot to lot.
本明細書では、限られた空間に配置可能であって給電対象となる電子デバイスに効果的に給電することのできる無線給電システムが提供されている。 The present specification provides a wireless power feeding system that can be arranged in a limited space and can effectively feed power to an electronic device that is a power feeding target.
以下、具体的な実施形態について、無線給電システムを例に挙げて説明する。しかし、本明細書の技術はこれらの実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, specific embodiments will be described by taking a wireless power feeding system as an example. However, the technology of the present specification is not limited to these embodiments.
(第1の実施形態)
1.車載部品
図1は、車両の内部の様子を示す模式図である。図1に示すように、車両の運転席の正面にはインストルメントパネルIPがある。インストルメントパネルIPには、複数の空調用レジスタCA1が設けられている。空調用レジスタCA1は、筐体160と、ユーザーが風向を調整するためのノブN1と、を有する。ノブN1は、発光することができるようになっている。車内が暗い場合であっても、ユーザーがノブN1の位置を容易に把握することができるからである。
(First embodiment)
1. In-Vehicle Parts FIG. 1 is a schematic diagram showing the inside of the vehicle. As shown in FIG. 1, there is an instrument panel IP in front of the driver's seat of the vehicle. The instrument panel IP is provided with a plurality of air conditioning registers CA1. The air-conditioning register CA1 has a
2.無線給電システム
図2は、第1の実施形態の無線給電システム100の概略構成を示す模式図である。無線給電システム100は、磁界結合式の無線給電を行う。図2に示すように、無線給電システム100は、1個の送電コイル110と、2個の受電コイル120と、送電回路130と、受電回路140と、発光装置150と、筐体160と、を有する。図2に示すように、送電コイル110は、コイルが囲む2つの領域を連結する連結部113を有する。
2. Wireless Power Supply System FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the wireless
無線給電システム100の共振周波数は、6.78MHzである。そのため、送電コイル110および受電コイル120に流れる電流の周波数は6.78MHzである。送電コイル110のLC回路の共振周波数も6.78MHzである。受電コイル120のLC回路の共振周波数も6.78MHzである。送電回路130が送電コイル110に流す電流の周波数も6.78MHzである。実際には、狙った周波数からわずかにずれる場合がある。また、例示として6.78MHzを挙げたが、例えば、500kHz以上15MHz以下の共振周波数を採用してもよい。また、上記以外の共振周波数を用いてもよい。
The resonance frequency of the wireless
送電コイル110は、受電コイル120の周囲に磁界を形成するためのコイルである。送電コイル110は、後述するコンデンサーと直列に接続されている。送電コイル110は、線材からなる。線材として、例えば、単線、リッツ線が挙げられる。送電コイル110の材質は、例えば、銅が挙げられる。送電コイル110は、2つの四辺形を囲むような形状をしている。送電コイル110は、空芯である。送電コイル110の巻き数は1以上3以下であるとよい。もちろん、この数値範囲に限らない。なお、図2では、送電コイル110の巻き数は1である。
The
受電コイル120は、送電コイル110が形成する磁界により電流を発生させるコイルである。受電コイル120は、後述するコンデンサーと直列に接続されている。受電コイル120は、線材からなる。線材として、例えば、単線、リッツ線が挙げられる。受電コイル120の材質は、例えば、銅が挙げられる。図2において、受電コイル120は、四角形に近い形状をしているが、ばねのような螺旋形状であってもよい。
The
送電回路130は、送電コイル110に流す交流電圧を発振するための回路である。送電回路130は、6.78MHzの交流電流を発生させる。
The
受電回路140は、受電コイル120に流れる電流を発光装置150に適した電流に変換するための回路である。具体的には、受電コイル120の交流電圧を発光装置150を駆動させるための直流電圧に変換する。受電回路140は、整流回路等その他の機能を備えていてもよい。
The
発光装置150は、暗い車内であってもノブN1の位置をユーザーに分かりやすく示すためのものである。発光装置150は、受電コイル120からの電力により駆動される電子部品である。発光装置150は、空調用レジスタのノブN1の一部を構成している。発光装置150は、半導体発光素子を有する。発光装置150は直流電圧により発光する。発光装置150は、電子デバイスであり電子部品である。なお、ノブN1は、ユーザーが操作する操作部である。ユーザーがノブN1の位置を変えることにより、ユーザーは空調用レジスタCA1の風向を調整することができる。
The
筐体160は、空調用レジスタCA1のハウジングである。つまり、筐体160に囲まれた装置は、空調用レジスタCA1である。筐体160の材質は、例えば、プラスチックである。筐体160は、装置のハウジングであるため、その厚みは十分に薄い。
The
3.送電コイル
3−1.送電コイルと筐体との固定状態
図3は、送電コイル110と筐体160との固定状態を示す図(その1)である。図3に示すように、筐体160の外壁には溝161が形成されている。そして、送電コイル110は、筐体160の溝161に収容されるように配置されている。このようにして、送電コイル110は、筐体160に固定されている。
3. Power transmission coil 3-1. Fixed State of Power Transmission Coil and Housing FIG. 3 is a diagram (part 1) showing a fixed state of
図4は、送電コイル110と筐体160との固定状態を示す図(その2)である。図4のように、送電コイル110を筐体160に固定してもよい。図5は、図4のV-V 断面の一部を示す部分断面図である。図4に示すように、筐体160の外壁にはツメ162が形成されている。送電コイル110は、複数のツメ162により位置決めされるとともに筐体160に固定されている。ツメ162は、送電コイル110を固定するための支持部材である。
FIG. 4 is a diagram (part 2) showing a fixed state of the
このように、送電コイル110を筐体160に対して相対的に位置決めし、固定することのできるものであれば、その他の支持部材を用いてもよい。また、筐体160と送電コイル110とは、一部で接触しているとよい。
As described above, other support members may be used as long as they can position and fix the
なお、筐体160の溝161または支持部材は、送電コイル110を完全に覆うことなく、送電コイル110の少なくとも一部は、大気に触れている。つまり、送電コイル110は、非導電性材料で封止されているわけではない。
The
3−2.送電コイルの形状
図6は、送電コイル110の形状を示す図である。図6では、送電コイル110は1巻である。送電コイル110が囲む面は平面である。つまり、送電コイル110は、1つの平面上に位置する平面形状である。送電コイル110が囲む面を、xy平面にとる。そして、送電コイル110が囲む面に直交する向きにz軸をとる。
3-2. Shape of Power Transmission Coil FIG. 6 is a diagram showing the shape of the
送電コイル110のx軸方向の長さは、例えば、10mm以上400mm以下である。80mm以上350mm以下であるとよい。送電コイル110のy軸方向の長さは、例えば、10mm以上400mm以下である。50mm以上100mm以下であるとよい。送電コイル110のz軸方向の長さは、例えば、0.5mm以上10mm以下である。これらの数値範囲は目安であり、上記以外の数値であってもよい。
The length of the
図6に示すように、送電コイル110は、第1区画111と第2区画112と連結部113とを有する。第1区画111は、1つ目の空調用レジスタの筐体160を囲う部分である。第2区画112は、2つ目の空調用レジスタの筐体160を囲う部分である。連結部113は、第1区画111と第2区画112とを連結する部分である。
As shown in FIG. 6, the
第1区画111は、4つの辺111a、111b、111c、111dを有する。4つの辺111a、111b、111c、111dは、それぞれ第1区画111の中央付近に磁界を発生させる。このように、4つの辺111a、111b、111c、111dが、筐体160を囲うため、筐体160の周囲に比較的強い磁界が形成される。
The
第2区画112は、4つの辺112a、112b、112c、112dを有する。4つの辺112a、112b、112c、112dは、それぞれ第2区画112の中央付近に磁界を発生させる。このように、4つの辺112a、112b、112c、112dが、筐体160を囲うため、筐体160の周囲に比較的強い磁界が形成される。
The
このように、送電コイル110は、筐体160を囲む4つの辺を有する。
As described above, the
辺111dおよび辺112dが非常に短いか、存在しない場合に比べて、本実施形態の送電コイル110は、より強い磁界を形成することができる。また、送電コイル110が辺111dおよび辺112dを有するため、送電コイル110を筐体160に固定しやすい。
The
4.受電コイル
図7は、受電コイル120と発光装置150との位置関係を示す斜視図である。図7に示すように、ノブN1は、空調用レジスタの風向を調整するための操作部である。ノブN1は、受電コイル120と受電回路140と発光装置150とを収容している。受電コイル120はらせん状である。受電コイル120からの電圧および電流は、受電回路140に入力される。受電回路140は、交流電圧を直流電圧に変換して発光装置150を駆動する。
4. Power receiving coil FIG. 7 is a perspective view showing a positional relationship between the
ノブN1は、操作部であるとともに筐体160の内部または筐体160の表面に配置されている。そのため、受電コイル120は、筐体160の内部または筐体160の表面に配置されている。
The knob N1 is an operation unit and is arranged inside the
受電コイル120は、z軸方向に積層するように巻かれている。つまり、同一平面内にコイルが収まるようにコイルを巻くのではなく、コイルが囲む面に垂直なz軸方向に積層するようにコイルが巻かれている。
The
受電コイル120が囲む面の面積は、送電コイル110が囲む面の面積に比べて十分に小さい。送電コイル110が囲む面の面積に対する受電コイル120が囲む面の面積の比は、1/200以上1/10以下の程度である。あくまで目安であり、上記以外の数値であってもよい。
The area of the surface surrounded by the
5.無線給電システムの回路
図8は、本実施形態の無線給電システム100の回路を模式的に示す図である。図8に示すように、送電コイル110は、コンデンサーC1とともにLC直列回路を構成する。受電コイル120は、コンデンサーC2とともにLC直列回路を構成する。前述のように、送電コイル110側のLC直列回路の共振周波数と、受電コイル120側のLC直列回路の共振周波数とは、等しくなるように回路設計されている。
5. Circuit of Wireless Power Supply System FIG. 8 is a diagram schematically showing a circuit of the wireless
無線給電システム100における送電出力は10W以下である。例えば、5Wである。発光装置150を駆動する電圧は、例えば、5Vである。もちろん、上記以外の数値であってもよい。発光装置150に流れる電流は、1mA以下である。もちろん、上記以外の数値であってもよい。
The power transmission output of the wireless
なお、図8では、コンデンサーC1は、送電回路130の外にあるように描かれている。図8は概念的なものであり、コンデンサーC1は、送電回路130の中にあってもよい。同様に、コンデンサーC2は、受電回路140の中にあってもよい。
Note that in FIG. 8, the capacitor C1 is depicted as being outside the
6.本実施形態の効果
空調用レジスタCA1のノブN1のように配線を接続しにくいような場所であっても、無線給電により電子部品を動作させることができる。
6. Effects of this Embodiment Even in a place where it is difficult to connect wiring, such as the knob N1 of the air-conditioning register CA1, it is possible to operate electronic components by wireless power feeding.
車両の設計上、送電コイル110等を車内に配置する空間は限られている。本実施形態では、空調用レジスタCA1の筐体160の外壁に送電コイル110を固定する。さらに、送電コイル110の形状が、筐体160の外形に合わせた形状になっているため、省スペースにつながり、設計上有利である。
Due to the design of the vehicle, the space for arranging the
また、車両では一般に振動が発生する。そのため、固定しているはずの送電コイル110の位置がずれてしまうおそれがある。本実施形態の無線給電システム100では、送電コイル110が筐体160に十分に固定されているため、車内で振動が繰り返し生じても、送電コイル110の位置がずれるおそれがほとんどない。
Further, vibration is generally generated in the vehicle. Therefore, the position of the
受電コイル120は送電コイル110が囲む面内に位置することが好ましいが、車載部品の取付の都合上、z軸方向にずれることがある。無線給電システム100は磁界結合式を採用しているため、送電コイル110と受電コイル120との間のz軸方向の変位が例えば数十cm程度あっても、問題無く発光装置150に給電することができる。
The
7.変形例
7−1.送電コイルの取付
図9は、第1の実施形態の変形例における送電コイル110と筐体160との取付を説明するための図である。図9に示すように、ほぼ直方体形状の筐体160に対して送電コイル110を傾斜させて取り付けてもよい。
7. Modification 7-1. Attachment of Power Transmission Coil FIG. 9 is a diagram for explaining attachment of the
7−2.支持部材
筐体160に設けられる支持部材は、その他の形状または構造であってもよい。例えば、クリップ、スペーサ―等を採用することができる。
7-2. Support Member The support member provided in the
7−3.送電コイルの積層方向
送電コイル110を2巻き以上に巻く際には、図7の受電コイル120と同様に、z軸方向に積層する。つまり、コイルが囲む面に交差する向きに積層するように、コイルを巻くのである。
7-3. Laminating Direction of Power Transmission Coil When winding the
7−4.無線給電方式
本実施形態の無線給電システム100は、磁界結合方式である。しかし、第1の実施形態の技術を電磁誘導方式の無線給電システムに適用することもできる。
7-4. Wireless Power Supply System The wireless
7−5.筐体
本実施形態の筐体160は、空調用レジスタCA1のハウジングである。しかし、筐体160は、その他の車載部品のハウジングであってもよい。また、車載部品以外の電化製品であってもよい。筐体160の材質は、ガラス、樹脂、セラミックス、その他の非導電性材料であるとよい。
7-5. Housing The
7−6.電子部品
本実施形態の無線給電システム100は、発光装置150を有する。無線給電システム100は、発光装置150の代わりに、その他の電子デバイスまたは電子部品を有していてもよい。
7-6. Electronic Component The wireless
7−7.組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
7-7. Combination The above modifications may be freely combined.
(第2の実施形態)
第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、送電コイルの形状が第1の実施形態と異なる。そのため、送電コイルについて説明する。
(Second embodiment)
The second embodiment will be described. In the second embodiment, the shape of the power transmission coil is different from that of the first embodiment. Therefore, the power transmission coil will be described.
1.送電コイルの3次元形状
図10は、第2の実施形態の送電コイル210の形状を示す正面図である。図10に示すように、送電コイル210は、第1区画211と第2区画212と連結部113とを有する。第1区画211は、4つの辺111a、111b、211c、111dを有する。第2区画212は、4つの辺112a、112b、212c、112dを有する。
1. Three-dimensional shape of power transmission coil FIG. 10 is a front view showing the shape of the
図11は、図10の矢印J1の方向から送電コイル210を視た図である。図11に示すように、送電コイル210の辺211cおよび辺212cは、受電コイル120に向かって突出している。そのために、辺211cおよび辺212cは、受電コイル120に向かって湾曲している。
FIG. 11 is a diagram of the
2.本実施形態の効果
図11に示すように、z軸を設定する。この場合には、辺211cの突出部分と受電コイル120との間の距離K1(z軸方向)は、辺111aと受電コイル120との間の距離K2(z軸方向)よりも小さい。図11に示すように、距離K1が距離K2よりも十分に小さいので、辺211cは、受電コイル120の位置により強い磁界を発生させることができる。
2. Effects of this Embodiment As shown in FIG. 11, the z axis is set. In this case, the distance K1 (z-axis direction) between the protruding portion of the
3.変形例
3−1.突出する辺の数
図11では、第1区画211の4辺のうちの1辺である辺211cのみが、受電コイル120に向かって突出している。しかし、受電コイル120に向かって突出している辺の数は、もっと多くてもよい。受電コイル120に向かって突出している辺の数は、1以上4以下である。つまり、送電コイル110の4つの辺のうちの少なくとも1つの辺は、受電コイル120に向かって突出している。
3. Modification 3-1. In FIG. 11, only the
3−2.組み合わせ
第2の実施形態およびその変形例を第1の実施形態およびその変形例と自由に組み合わせてもよい。
3-2. Combination The second embodiment and its modifications may be freely combined with the first embodiment and its modifications.
(第3の実施形態)
図12は、第3の実施形態の無線給電システムの構成を示した図である。図12のように、第3の実施形態の無線給電システムは、2つの受電コイル1A、1Bと、1つの送電コイル2と、送電コイル2に接続された交流電源3、回路4と、受電コイル1A、1Bにそれぞれ接続された回路5A、5Bとを有している。
(Third Embodiment)
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the wireless power feeding system according to the third embodiment. As illustrated in FIG. 12, the wireless power feeding system according to the third embodiment includes two power receiving coils 1A and 1B, one
第3の実施形態の無線給電システムは、1つの送電コイル2から、2つの受電コイル1A、1Bへと磁界共鳴方式により非接触で電力を伝送するシステムである。送電電力の出力は、たとえば10W以下である。
The wireless power feeding system of the third embodiment is a system for transmitting electric power from one
交流電源3は、送電コイル2に交流電流を供給する電源である。その周波数は、たとえば500kHz〜15MHzである。回路4は、送電側の共振周波数を設定するための回路であり、キャパシタの容量やインダクタのインダクタンスによって所定の周波数となるように設定されている。また、回路5A、5Bは、受電側の共振周波数を送電側の共振周波数と整合させるための回路であり、キャパシタの容量やインダクタのインダクタンスによって所定の周波数となるように設定されている。回路5A、5Bには図示しない負荷が接続されている。負荷が直流駆動の機器であれば、受電電力を直流に変換して負荷に供給している。負荷は、たとえば発光素子である。
The AC power supply 3 is a power supply that supplies an AC current to the
受電コイル1A、1Bおよび送電コイル2は、線材によって構成されている。線材は導電性材料であれば任意であり、たとえばリッツ線、銅単線を用いる。また、線材に限らず、FPCなどプリント基板上へのパターン印刷で構成してもよい。
The power receiving coils 1A and 1B and the
次に、受電コイル1A、1Bおよび送電コイル2の形状や配置について、図13を参照に説明する。図13では、コイル1巻分の形状を示しており、送電コイル2の1巻分が成す平面に垂直な方向から見た図である。説明の簡便のため、図13に示すように座標系を定める。
Next, the shapes and arrangements of the power receiving coils 1A and 1B and the
まず、受電コイル1A、1Bについて説明する。受電コイル1A、1Bは、図13に示すように、x軸方向に所定の間隔を開けて配置されている。その間隔は、受電コイル1Aと受電コイル1Bとの干渉が十分に低減された範囲であれば任意である。また、受電コイル1A、1Bの軸方向はz軸方向で一致しており、受電コイル1A、1Bの成す平面と送電コイル2の成す平面とが同一平面となるように配置されている。
First, the power receiving coils 1A and 1B will be described. As shown in FIG. 13, the power receiving coils 1A and 1B are arranged at a predetermined interval in the x-axis direction. The interval is arbitrary as long as the interference between the
受電コイル1A、1Bは、線材を円形に巻いた円形コイルである。巻き方向はz軸方向である。受電コイル1A、1Bの中心部には円柱状のフェライトコア10A、10Bがそれぞれ挿入されている。受電コイル1A、1Bの断面積は12mm2 、巻き数は4.5巻き、コイルの軸方向の長さ(z軸方向の長さ)は6.5mmである。また、フェライトコア10A、10Bの直径は8mm、長さは7mmである。
The power receiving coils 1A and 1B are circular coils formed by winding a wire rod in a circular shape. The winding direction is the z-axis direction.
なお、受電コイル1A、1Bの断面積や巻き数は、第3の実施形態で示した値に限られるものではなく、受電電力、受電効率などに応じて設定される。たとえば、送電電力が10W以下の場合、受電コイル1A、1Bのx軸方向およびy軸方向の幅(コイルの直径)は3〜200mm、コイルの軸方向の長さ(z軸方向の長さ)は1〜20mmとすることが好ましい。受電効率を向上させることができ、また受電電力差をより低減することができる。 The cross-sectional area and the number of turns of the power receiving coils 1A and 1B are not limited to the values shown in the third embodiment, and are set according to the power received, the power receiving efficiency, and the like. For example, when the transmitted power is 10 W or less, the width of the power receiving coils 1A and 1B in the x-axis direction and the y-axis direction (coil diameter) is 3 to 200 mm, and the length of the coil in the axial direction (length in the z-axis direction). Is preferably 1 to 20 mm. The power receiving efficiency can be improved and the received power difference can be further reduced.
また、受電コイル1A、1Bの形状は円形に限らず、正方形、長方形、などの形状であってもよい。また、受電コイル1Aと受電コイル1Bとで異なる形状であってもよい。ただし、受電コイル1Aと受電コイル1Bとでの受電電力差の制御を容易とする点で、同一形状とすることが好ましい。
Further, the shapes of the power receiving coils 1A and 1B are not limited to circular shapes, and may be square shapes, rectangular shapes, or the like. Further, the
また、受電コイル1A、1Bはコア材を必ずしも必要とするものではなく、空心コイルとしてもよい。ただし、受電コイル1A、1Bの断面積を20mm2 以下とする場合には、受電効率向上の点からフェライトコアを用いることが好ましい。 Further, the power receiving coils 1A and 1B do not necessarily require a core material, and may be air-core coils. However, when the cross-sectional area of the power receiving coils 1A and 1B is 20 mm 2 or less, it is preferable to use a ferrite core from the viewpoint of improving power receiving efficiency.
また、受電コイル1A、1Bの成す平面は、必ずしも送電コイル2の成す平面と同一平面である必要はなく、送電コイル2からの電力を受電できる範囲であれば、送電コイル2の成す平面とは平行な異なる面であってよいし、角度を成した面であってもよい。また、受電コイル1Aの成す平面と受電コイル1Bの成す平面とでは、平行な異なる面であってもよいし、角度を成していてもよい。
Further, the plane formed by the power receiving coils 1A and 1B does not necessarily have to be the same plane as the plane formed by the
また、受電コイル1A、1Bの巻き方向は左巻き、右巻きのいずれでもよく、受電コイル1Aと受電コイル1Bとで巻き方向を変えてもよい。
Further, the winding directions of the power receiving coils 1A and 1B may be left-handed or right-handed, and the winding directions may be changed between the power-receiving
次に、送電コイル2について説明する。送電コイル2は、z軸方向に複数回巻かれた線材であり、各巻きごとに、図13に示すように、2つの作用部20A、20Bと、作用部20Aと作用部20Bとを接続する連結部21と、によって構成されていて、全体として瓢箪型あるいはメガネ型の形状である。作用部20A、20B、連結部21のそれぞれについて、図13中において点線で囲うことによりその部分を明示している。送電コイル2の巻き数は、送電電力や送電効率などに応じて適宜設定され、たとえば2〜3巻きである。また、巻き方向は左巻き、右巻きのいずれでもよい。
Next, the
作用部20Aは、受電コイル1Aへの送電に主として寄与する部分であり、作用部20Bは、受電コイル1Bへの送電に主として寄与する部分である。作用部20A、20Bは、断面形状が矩形となる線材の部分であり、x軸方向に間隔を開けて配置されている。また、作用部20Aの成す面と作用部20Bの成す面は同一面である。また、作用部20A、20Bは各辺を揃えて配置されている。また、作用部20Aの中心に受電コイル1Aが、作用部20Bの中心に受電コイル1Bが来るように配置されている。作用部20A、20Bのx軸方向の幅は140mm、y軸方向の幅は90mmである。
The
このように作用部20A、20Bが、受電コイル1A、1Bの四方を囲うように配置されている。つまり、受電コイル1A、1Bの中心に対して+x方向、−x方向、+y方向、−y方向のそれぞれに、作用部20A、20Bの各辺が等距離に位置している。そのため、作用部20A、20Bの各辺から生じる磁界強度の分布が均一となり、受電コイル1A、1Bが受電する電力も差が小さくなる。
In this way, the
なお、受電コイル1A、1Bが受電する電力の差をより低減するために、受電コイル1A、1Bの中心から作用部20A、20Bまでの最長距離と最短距離との差が、作用部20A、20Bの直径(作用部20A、20Bの外接円の直径)の8倍以下となるようにするとよい。
In order to further reduce the difference in power received by the power receiving coils 1A and 1B, the difference between the longest distance and the shortest distance from the center of the power receiving coils 1A and 1B to the
また、受電コイル1A、1Bの断面積は、作用部20A、20Bの断面積の1/2以下に設定されている。このように受電コイル1A、1Bの断面積あるいは作用部20A、20Bの断面積を設定することで、作用部20A、20Bからの受電電力差を抑制することができる。より好ましくは作用部20A、20Bの断面積の1/50以下である。
Further, the cross-sectional areas of the power receiving coils 1A and 1B are set to be 1/2 or less of the cross-sectional areas of the
なお、第3の実施形態では、作用部20A、20Bの平面パターンを矩形としたが、受電コイル1A、1Bの四方を囲う形状であれば任意の形状でよく、作用部20Aの平面パターンと作用部20Bの平面パターンとで異なる形状としてもよい。たとえば、作用部20A、20Bの平面パターンは、正方形、長方形、菱形、円、半円、楕円、多角形、などである。図14に、作用部20Aを円形とし、作用部20Bは矩形とした例を示す。作用部20Aと作用部20Bとでコイルの断面積を変えてもよい。図15に、作用部20Aの断面積を作用部20Bの断面積よりも大きくした例を示す。送電コイル2を筐体に巻き付けて実装する場合には、その筐体の形状に合わせた形状としてもよい。
In the third embodiment, the plane patterns of the
また、第3の実施形態では作用部20Aの成す面と作用部20Bの成す面を同一平面としているが、受電コイル1A、1Bに送電可能な範囲であれば、平行な異なる面としてもよいし、角度を成していてもよい。
Further, in the third embodiment, the surface formed by the
また、受電コイル1A、1Bは、必ずしも作用部20A、20Bの中心でなくともよいが、受電電力差を抑制する観点からなるべく中心付近が好ましい。
Further, the power receiving coils 1A and 1B do not necessarily have to be at the centers of the
連結部21は、作用部20Aと作用部20Bとを接続する部分であり、x軸方向に延びる2本の直線状の線材である。作用部20Aと作用部20Bとが対向する側において、作用部20Aの角部のうち一方とそれに対向する作用部20Bの角部とが連結部21によって連結されている。ここで連結部分は、線材が分岐することなく、作用部20A、20B、および連結部21の全体で一筆となるように連結されていれば任意である。連結部21の2本の直線のうち一方は、作用部20A、20Bの一辺と連続して一つの直線を成している。
The connecting
なお、連結部21の位置は、第3の実施形態に示した位置に限るものではなく、任意の位置で作用部20A、20Bと連結されていてよい。たとえば、図16のように、作用部20A、20Bの対向する辺の中央部で連結してもよい。ただし、第3の実施形態に示した位置の方が、線材を折り曲げる位置が少なくて済み、また作用部20Aと作用部20Bとの間の空間領域を分断なく広く取ることができるため、送電コイル2の実装がより容易となる。さらに、作用部20A、20Bの各角部が受電コイル1A、1Bよりも遠い位置となるため、受電効率が向上する。
The position of the connecting
また、第3の実施形態では、連結部21は2本の線材を並行な直線に配置した形状としているが、2本の線材の間隔や形状は任意であり、曲線としてもよい。また、2本の線材は接触させていてもよいし、縒り合わせてもよい。また、連結部21の長さも任意としてよい。
Further, in the third embodiment, the connecting
送電コイル2全体としての形状、大きさは特に限定されないが、送電電力が10W以下である場合、x軸方向およびy軸方向の幅(コイルの直径)は10〜400mm、コイルの軸方向の長さ(z軸方向の長さ)は1〜100mmとすることが好ましい。受電効率を向上させることができ、また受電電力差をより低減することができる。また、この場合、作用部20A、20Bおよび連結部21の形状、大きさは、全体として上記大きさに収まる範囲であれば任意である。
The shape and size of the
また、第3の実施形態では、回路4と接続する2本の線材を作用部20Aから引き出しているが、引き出し位置は任意でよく、連結部21から引き出してもよい。
Further, in the third embodiment, the two wire rods connected to the
以上、第3の実施形態の無線給電システムでは、各受電コイル1A、1Bに対して、送電コイルがそれぞれの四方を囲うように配置されているため、各受電コイル1A、1Bでの受電電力差を抑制することができる。 As described above, in the wireless power feeding system of the third embodiment, since the power transmission coils are arranged so as to surround each of the power reception coils 1A and 1B, the difference in the received power between the power reception coils 1A and 1B. Can be suppressed.
なお、第3の実施形態の無線給電システムは、2つの受電コイルに送電するものであるが、第3の実施形態は3つ以上の受電コイルに送電するシステムに対しても適用することができる。受電コイルを3つとした場合の例を図17に示す。図17のように、送電コイル30は、作用部30A、30B、30Cを有し、作用部30Aと作用部30Bは連結部31Aにより連結され、作用部30Bと作用部30Cは連結部32Bにより連結されている。受電コイル1A、1B、1Cは、作用部30A、30B、30Cの中心に配置されている。これにより、各受電コイル1A、1B、1Cは、作用部30A、30B、30Cによって四方を囲われている。
The wireless power feeding system of the third embodiment transmits power to two power receiving coils, but the third embodiment can also be applied to a system of transmitting power to three or more power receiving coils. . FIG. 17 shows an example in which the number of power receiving coils is three. As shown in FIG. 17, the
また、第3の実施形態の無線給電システムは、2つの受電コイルの受電電力差の抑制に好適であるが、受電電力差が所望の値となるように調整することにも利用できる。 Further, the wireless power feeding system of the third embodiment is suitable for suppressing the received power difference between the two receiving coils, but it can also be used for adjusting the received power difference to a desired value.
(付記)
第1の態様における無線給電システムは、空芯の送電コイルと、受電コイルと、筐体に囲まれた装置と、受電コイルからの電力により駆動される電子部品と、を有する。筐体は、筐体の外壁に溝または支持部材を有する。送電コイルは、筐体の溝または支持部材に固定されている。受電コイルは、筐体の内部または筐体の表面に配置されている。
(Appendix)
The wireless power feeding system in the first aspect includes an air-core power transmitting coil, a power receiving coil, a device surrounded by a housing, and an electronic component driven by electric power from the power receiving coil. The housing has a groove or a supporting member on the outer wall of the housing. The power transmission coil is fixed to the groove of the housing or the support member. The power receiving coil is arranged inside the housing or on the surface of the housing.
第2の態様における無線給電システムにおいては、送電コイルは、筐体を囲む4つの辺を有する。送電コイルの4つの辺のうちの少なくとも1つの辺は、受電コイルに向かって突出している。 In the wireless power feeding system according to the second aspect, the power transmission coil has four sides that surround the housing. At least one of the four sides of the power transmission coil projects toward the power reception coil.
第3の態様における無線給電システムにおいては、電子部品は、発光装置である。筐体に囲まれた装置は、筐体に囲まれた装置を操作するための操作部を有する。操作部は、受電コイルおよび発光装置を有する。 In the wireless power feeding system according to the third aspect, the electronic component is a light emitting device. The device surrounded by the housing has an operation unit for operating the device surrounded by the housing. The operation unit has a power receiving coil and a light emitting device.
第4の態様における無線給電システムにおいては、送電コイルは、線材である。 In the wireless power feeding system according to the fourth aspect, the power transmission coil is a wire rod.
第5の態様における無線給電システムにおいては、電子部品に流れる電流は、1mA以下である。 In the wireless power feeding system according to the fifth aspect, the current flowing through the electronic component is 1 mA or less.
第6の態様における無線給電システムは、磁界結合式である。 The wireless power feeding system in the sixth aspect is a magnetic field coupling type.
第7の態様における無線給電システムにおいては、筐体は、空調用レジスタの筐体である。 In the wireless power feeding system according to the seventh aspect, the housing is the housing of the air conditioning register.
第8の態様における無線給電システムにおいては、筐体の溝または支持部材は、送電コイルを完全に覆うことなく、送電コイルの少なくとも一部は、大気に触れている。 In the wireless power feeding system according to the eighth aspect, the groove or the supporting member of the housing does not completely cover the power transmission coil, and at least a part of the power transmission coil is in contact with the atmosphere.
100…無線給電システム
110…送電コイル
120…受電コイル
130…送電回路
140…受電回路
150…発光装置
160…筐体
100 ... Wireless
Claims (8)
受電コイルと、
筐体に囲まれた装置と、
前記受電コイルからの電力により駆動される電子部品と、
を有し、
前記筐体の外壁に溝または支持部材を有し、
前記送電コイルは、
前記筐体の前記溝または前記支持部材に固定されており、
前記受電コイルは、
前記筐体の内部または前記筐体の表面に配置されていること
を特徴とする無線給電システム。 An air-core power transmission coil,
Power receiving coil,
A device surrounded by a housing,
An electronic component driven by electric power from the power receiving coil,
Have
Having a groove or a supporting member on the outer wall of the housing,
The power transmission coil is
It is fixed to the groove or the support member of the housing,
The power receiving coil is
A wireless power feeding system, wherein the wireless power feeding system is arranged inside the casing or on a surface of the casing.
前記送電コイルは、
前記筐体を囲む4つの辺を有し、
前記送電コイルの4つの辺のうちの少なくとも1つの辺は、
前記受電コイルに向かって突出していること
を特徴とする無線給電システム。 The wireless power feeding system according to claim 1,
The power transmission coil is
Has four sides surrounding the housing,
At least one of the four sides of the power transmission coil is
A wireless power feeding system, wherein the wireless power feeding system projects toward the power receiving coil.
前記電子部品は、
発光装置であり、
前記筐体に囲まれた装置は、
前記筐体に囲まれた装置を操作するための操作部を有し、
前記操作部は、
前記受電コイルおよび前記発光装置を有すること
を特徴とする無線給電システム。 The wireless power feeding system according to claim 1 or 2,
The electronic component is
Is a light emitting device,
The device surrounded by the housing is
An operation unit for operating the device surrounded by the housing,
The operation unit is
A wireless power feeding system comprising the power receiving coil and the light emitting device.
前記送電コイルは、
線材であること
を特徴とする無線給電システム。 The wireless power feeding system according to any one of claims 1 to 3,
The power transmission coil is
A wireless power feeding system characterized by being a wire rod.
前記電子部品に流れる電流は、
1mA以下であること
を特徴とする無線給電システム。 The wireless power feeding system according to any one of claims 1 to 4,
The current flowing through the electronic component is
A wireless power feeding system, which is 1 mA or less.
磁界結合式であること
を特徴とする無線給電システム。 The wireless power feeding system according to any one of claims 1 to 5,
A wireless power feeding system characterized by being of a magnetic field coupling type.
前記筐体は、
空調用レジスタの筐体であること
を特徴とする無線給電システム。 The wireless power feeding system according to any one of claims 1 to 6,
The housing is
A wireless power feeding system, which is a housing of an air-conditioning register.
前記筐体の前記溝または前記支持部材は、
前記送電コイルを完全に覆うことなく、
前記送電コイルの少なくとも一部は、
大気に触れていること
を特徴とする無線給電システム。 The wireless power feeding system according to any one of claims 1 to 7,
The groove or the support member of the housing is
Without completely covering the power transmission coil,
At least a part of the power transmission coil is
A wireless power feeding system characterized by being in contact with the atmosphere.
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