JP5465575B2 - Non-contact power transmission antenna device, power transmission device, power reception device, and non-contact power transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、非接触電力伝送に使用される送電装置および受電装置に配設される非接触電力伝送用アンテナ装置、この非接触電力伝送用アンテナ装置を備えた送電装置および受電装置、並びにこの送電装置および受電装置を備えた非接触電力伝送システムに関するものである。 The present invention relates to a power transmission device used for non-contact power transmission and a non-contact power transmission antenna device disposed in the power reception device, a power transmission device and a power reception device including the non-contact power transmission antenna device, and the power transmission The present invention relates to a contactless power transmission system including a device and a power receiving device.
この種の非接触電力伝送システムとして、下記特許文献1に開示された非接触電力電送システム(非接触給電システム)が知られている。この非接触電力電送システムでは、送電装置側のアンテナ装置に交流電流を流し、受電装置側(移動体側)のアンテナ装置に誘導磁界を形成して給電する。各アンテナ装置は、一般的に、アンテナコイル(送電装置では送電コイル、受電装置では受電コイル)と、このアンテナコイルに並列に接続された調整用コンデンサとを備えて構成されている。この場合、交流電流の流れるアンテナコイルは、表皮効果によるインピーダンスの増加を軽減するために、リッツ線で構成されている。
As this type of non-contact power transmission system, a non-contact power transmission system (non-contact power supply system) disclosed in
ところが、従来の非接触電力伝送用アンテナ装置には、以下の問題点が存在する。すなわち、従来の非接触電力伝送用アンテナ装置では、表皮効果による抵抗値の増大を軽減するためにアンテナコイルをリッツ線(複数の被覆電線(例えばエナメル線)が撚り合わされて構成された配線)で構成しているが、リッツ線を構成する各被覆電線には、近接する被覆電線において表層を流れる電流を阻害する近接効果が生じている。したがって、表皮効果によって電流が流れようとする表層領域が減少するため、アンテナコイルの抵抗値が増加して、アンテナコイルでの損失が増大すると共に、Q値の向上が困難になるという解決すべき課題が存在している。ここで、Q値とは、ωL/Rで表される値をいうものとする(ω=2πf、f:アンテナコイルを流れる電流の周波数、L:アンテナコイルのインダクタンス、R:アンテナコイルの損失を含む抵抗)。 However, the conventional non-contact power transmission antenna device has the following problems. That is, in the conventional non-contact power transmission antenna device, the antenna coil is made of litz wire (wiring formed by twisting a plurality of covered wires (for example, enamel wires)) in order to reduce an increase in resistance value due to the skin effect. Although it comprises, each proximity | contact electric wire which comprises a litz wire has the proximity effect which inhibits the electric current which flows through a surface layer in the adjacent covered electric wire. Therefore, since the surface layer region where the current flows due to the skin effect decreases, the resistance value of the antenna coil increases, the loss in the antenna coil increases, and it is difficult to improve the Q value. There are challenges. Here, the Q value means a value represented by ωL / R (ω = 2πf, f: frequency of current flowing through the antenna coil, L: inductance of the antenna coil, R: loss of the antenna coil. Including resistance).
また、アンテナコイルをリッツ線で構成した場合には、調整用コンデンサとの接続に際して、一般的にリッツ線の各端部に圧着端子を取り付けて、この圧着端子を利用して調整用コンデンサの電極に直接ネジ止めして接続する構成や、また端子台などを介して接続する構成を採用している。この場合、この接続構造では、アンテナコイルの各端部がコンデンサの各電極に点的に接触する構成となるため、アンテナコイルと調整用コンデンサとの間の接触抵抗の増加に起因して、損失も一層増大すると共にQ値の向上もさらに困難になるという解決すべき課題も存在している。 In addition, when the antenna coil is configured with a litz wire, a crimp terminal is generally attached to each end of the litz wire when connecting to the adjustment capacitor, and the adjustment capacitor electrode is used by using this crimp terminal. A configuration in which the screw is directly screwed to the connection or a configuration in which the connection is made via a terminal block or the like is adopted. In this case, in this connection structure, each end of the antenna coil is in point contact with each electrode of the capacitor, so that the loss is caused by an increase in contact resistance between the antenna coil and the adjustment capacitor. There is also a problem to be solved that the Q value further increases and the improvement of the Q value becomes more difficult.
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、アンテナコイルでの損失の低減とQ値の向上を図り得る非接触電力伝送用アンテナ装置を提供することを主目的とする。また、このアンテナ装置を備えた送電装置および受電装置、並びにこの送電装置および受電装置を備えた非接触電力伝送システムを提供することを他の主目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and a main object of the present invention is to provide a non-contact power transmission antenna device capable of reducing the loss in the antenna coil and improving the Q value. Another main object is to provide a power transmission device and a power reception device including the antenna device, and a non-contact power transmission system including the power transmission device and the power reception device.
上記目的を達成すべく請求項1記載の非接触電力伝送用アンテナ装置は、導体ラインがループ状に形成されて構成されたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに並列に接続されたコンデンサとを備えた非接触電力伝送用アンテナ装置であって、前記アンテナコイルは、前記導体ラインとして帯状の導電性金属板で構成され、前記コンデンサは、柱状の外形を有すると共に平面状の各端面に電極がそれぞれ形成され、前記アンテナコイルの両端部は、当該アンテナコイルが曲げられ、または捻られることによって互いに平行な状態で対向し、前記コンデンサは、前記アンテナコイルの前記両端部間において、前記各端面のうちの一方の端面が当該両端部のうちの一方の端部に面的に接触し、かつ前記各端面のうちの他方の端面が当該両端部のうちの他方の端部に面的に接触した状態で配設されている。
In order to achieve the above object, an antenna device for non-contact power transmission according to
また、請求項2記載の非接触電力伝送用アンテナ装置は、請求項1記載の非接触電力伝送用アンテナ装置において、前記コンデンサは、前記アンテナコイルの前記両端部のうちの少なくとも一方が当該アンテナコイルの内側に曲げられることによって当該アンテナコイルの前記導体ラインによって囲われる内側領域に配設されている。
The contactless power transmission antenna device according to
上記目的を達成すべく請求項3記載の送電装置は、請求項1または2記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、交流信号を発生して前記非接触電力伝送用アンテナ装置に供給する信号発生部とを備えている。
To achieve the above object, a power transmission device according to
上記目的を達成すべく請求項4記載の受電装置は、請求項1または2記載の非接触電力伝送用アンテナ装置と、当該非接触電力伝送用アンテナ装置の前記アンテナコイルに発生した交流電圧を整流すると共に平滑して直流電圧を生成する直流電圧生成部とを備えている。
In order to achieve the above object, a power receiving device according to
上記目的を達成すべく請求項5記載の非接触電力伝送システムは、請求項3記載の送電装置と、請求項4記載の受電装置とを備え、当該送電装置の前記アンテナコイルと当該受電装置の前記アンテナコイルとが電磁結合している。
To achieve the above object, a non-contact power transmission system according to claim 5 includes the power transmission device according to
請求項1記載の非接触電力伝送用アンテナ装置によれば、アンテナコイルを構成する導体ラインとして表面積の大きい1本の帯状の導電性金属板を使用することにより、導体ラインとしてリッツ線を使用する構成と比較して、近接効果の発生を回避することができるため、表皮効果の発生する周波数領域においても、導電性金属板の抵抗値(つまりアンテナコイルの抵抗値)を十分に低減することができると共に、抵抗値の低減によってQ値を向上させることができる。
According to the antenna device for non-contact power transmission according to
また、請求項2記載の非接触電力伝送用アンテナ装置によれば、アンテナコイルの両端部のうちの少なくとも一方がループ状に形成されたアンテナコイルの内側に曲げられることによってこのアンテナコイルの導体ラインによって囲われる内側領域にコンデンサを配設したことにより、アンテナコイルの導体ラインによって囲われる外側領域にコンデンサが配設される構成と比較して、装置の外形を小さくする(非接触電力伝送用アンテナ装置を小形化する)ことができる。
According to the antenna device for non-contact power transmission according to
請求項3記載の送電装置によれば、請求項1記載の非接触電力伝送用アンテナ装置を備えたことにより、非接触電力伝送用アンテナ装置において生じる損失を低減することができ、これによって電力伝送効率を向上させることができる。また、請求項2記載の非接触電力伝送用アンテナ装置を備えたことにより、非接触電力伝送用アンテナ装置を小形化することができる結果、送電装置自体についても小形化することができる。
According to the power transmission device according to
請求項4記載の受電装置によれば、請求項1記載の非接触電力伝送用アンテナ装置を備えたことにより、非接触電力伝送用アンテナ装置において生じる損失を低減することができ、これによって電力伝送効率を向上させることができる。また、請求項2記載の非接触電力伝送用アンテナ装置を備えたことにより、非接触電力伝送用アンテナ装置を小形化することができる結果、受電装置自体についても小形化することができる。 According to the power receiving device of the fourth aspect, by providing the non-contact power transmission antenna device according to the first aspect, it is possible to reduce the loss generated in the non-contact power transmission antenna device. Efficiency can be improved. In addition, since the non-contact power transmission antenna device according to the second aspect is provided, the non-contact power transmission antenna device can be miniaturized. As a result, the power receiving device itself can also be miniaturized.
請求項5記載の非接触電力伝送システムによれば、請求項3記載の送電装置と、請求項4記載の受電装置とを備えたことにより、送電装置および受電装置の各非接触電力伝送用アンテナ装置において生じる損失を低減することができ、これによって電力伝送効率を向上させることができる。また、非接触電力伝送用アンテナ装置を小形化することができる結果、送電装置および受電装置自体についても小形化することができ、これによってシステム全体を小形化することができる。
According to the non-contact power transmission system according to claim 5, each of the non-contact power transmission antennas of the power transmission device and the power reception device includes the power transmission device according to
以下、添付図面を参照して、非接触電力伝送システムの実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a non-contact power transmission system will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示す非接触電力伝送システム(以下、単に「電力伝送システム」ともいう)1は、一例として送電装置2および受電装置3を備え、受電装置3が送電装置2から非接触で電力を受電すると共に、受電した電力を負荷(本例では、一例としてバッテリ)4に対して出力可能に構成されている。
A non-contact power transmission system (hereinafter also simply referred to as “power transmission system”) 1 illustrated in FIG. 1 includes a
送電装置2は、図1に示すように、信号発生部11および送信用の非接触電力伝送用アンテナ装置(以下、「送信アンテナ装置」ともいう)12を備えて構成されている。信号発生部11は、交流信号S1を生成して出力する。
As shown in FIG. 1, the
送信アンテナ装置12は、一例として図1に示すように、アンテナコイル21およびコンデンサ22を備えて構成されて、信号発生部11から同軸ケーブル(不図示)を介して交流信号S1が供給される。具体的には、アンテナコイル21は、一例として、図2に示すように、導体ラインとしての1本の帯状の導電性金属板31を両端部31a,31b同士が離間する状態で平面視四角形状(ループ状の一例)に折り曲げて(直角に曲げる曲げ加工を施して)、1ターンのコイルとして構成されている。このアンテナコイル21では、両端部31a,31bが1つの同じ隅部に位置する状態に導電性金属板31が四角形状に折り曲げられ、さらに、この両端部31a,31bのうちの一方の端部31aが、アンテナコイル21の内側に向けて、他方の端部31bを含むアンテナコイル21の一辺(同図中における下辺)に対して平行となるように折り曲げられている。また、各端部31a,31bには、コンデンサ22の各端部に形成された後述の電極に設けられたネジ孔の位置に合わせて、貫通孔31cがネジ孔と同数(本例では一例として2つ)形成されている。また、各端部31a,31bの間隔L1は、コンデンサ22の全長と同等に規定されている。
As shown in FIG. 1 as an example, the
コンデンサ22は、一例として、図2に示すように、静電容量を変更可能な柱状(本例では一例として円柱状)の真空コンデンサ(可変容量形真空コンデンサ)で構成されている。また、コンデンサ22は、長さ方向の両端部22a,22bが電極として構成されて(両端部22a,22bに電極が形成されている一例として、両端部22a,22b自体が電極として形成されている例)、平面状に形成された各端部22a,22bの端面には、ネジ孔22cが一例として2つずつ形成されている。なお、両端部22a,22bの全域を電極として形成しているが、両端部22a,22bの一部分を電極として形成することもできる。
As an example, as shown in FIG. 2, the
このコンデンサ22は、図3に示すように、一方の端部22aが導電性金属板31の一方の端部31aと面的に接触すると共に、他方の端部22bが導電性金属板31の他方の端部31bと面的に接触し、かつ各端部22a,22bのネジ孔22cと各端部31a,31bの対応する貫通孔31cとが連通する状態で、導電性金属板31の各端部31a,31b間に装着され、この装着状態において、ネジ13が貫通孔31cを介して各ネジ孔22cに螺合されることにより、一方の端部22aの端面が導電性金属板31の一方の端部31aに面的に密着し、かつ他方の端部22bの端面が導電性金属板31の他方の端部31bに面的に密着した状態、つまりコンデンサ22の各端部22a,22bが導電性金属板31の各端部31a,31bと接触抵抗の極めて低い状態で、アンテナコイル21に取り付けられている。
As shown in FIG. 3, the
この構成により、コンデンサ22は、アンテナコイル21に対して並列に接続された状態となっている。また、コンデンサ22は、アンテナコイル21の内側に向けて折り曲げられた導電性金属板31の一方の端部31aと、この端部31aに対向する他方の端部31bとの間に配設されることにより、アンテナコイル21の導電性金属板31によって囲われる内側領域(平面視四角形状のアンテナコイル21の外縁で形成される仮想四角形の内側領域)に配設されている。
With this configuration, the
受電装置3は、図1に示すように、非接触電力伝送用アンテナ装置(以下、「受信アンテナ装置」ともいう)41および直流電圧生成部42を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the
受信アンテナ装置41は、一例として、図1に示すように、アンテナコイル51およびコンデンサ52を備えて構成されている。具体的には、アンテナコイル51は、一例として、図2に示すように、アンテナコイル21と同様にして、導体ラインとしての1本の帯状の導電性金属板61を両端部61a,61b同士が離間する状態で平面視四角形状(ループ状の一例)に折り曲げて(直角に曲げる曲げ加工を施して)、1ターンのコイルとして構成されている。このアンテナコイル51では、両端部61a,61bが1つの同じ隅部に位置する状態に導電性金属板61が四角形状に折り曲げられ、さらに、この両端部61a,61bのうちの一方の端部61aが、アンテナコイル51の内側に向けて、他方の端部61bを含むアンテナコイル51の一辺(同図中における下辺)に対して平行となるように折り曲げられている。また、各端部61a,61bには、コンデンサ52の各端部に形成された後述の電極に設けられたネジ孔の位置に合わせて、貫通孔61cがネジ孔と同数(本例では一例として2つ)形成されている。また、各端部61a,61bの間隔L2は、コンデンサ52の全長と同等に規定されている。
As an example, the receiving
コンデンサ52は、一例として図2に示すように、静電容量を変更可能な柱状(本例では一例として円柱状)の真空コンデンサ(可変容量形真空コンデンサ)で構成されている。また、コンデンサ52は、長さ方向の両端部52a,52bが電極として構成されて(両端部52a,52bに電極が形成されている一例として、両端部52a,52b自体が電極として形成されている例)、平面状に形成された各端部52a,52bの端面には、ネジ孔52cが一例として2つずつ形成されている。なお、両端部52a,52bの全域を電極として形成しているが、両端部52a,52bの一部分を電極として形成することもできる。
As an example, as shown in FIG. 2, the
このコンデンサ52は、図3に示すように、一方の端部52aが導電性金属板61の一方の端部61aと面的に接触すると共に、他方の端部52bが導電性金属板61の他方の端部61bと面的に接触し、かつ各端部52a,52bのネジ孔52cと各端部61a,61bの対応する貫通孔61cとが連通する状態で、導電性金属板61の各端部61a,61b間に装着され、この装着状態において、ネジ13が貫通孔61cを介して各ネジ孔52cに螺合されることにより、一方の端部52aの端面が導電性金属板61の一方の端部61aに面的に密着し、かつ他方の端部52bの端面が導電性金属板61の他方の端部61bに面的に密着した状態、つまりコンデンサ52の各端部52a,52bが導電性金属板61の各端部61a,61bと接触抵抗の極めて低い状態で、アンテナコイル51に取り付けられている。
As shown in FIG. 3, the
この構成により、コンデンサ52は、アンテナコイル51に対して並列に接続された状態となっている。また、コンデンサ52は、アンテナコイル51の内側に向けて折り曲げられた導電性金属板61の一方の端部61aと、この端部61aに対向する他方の端部61bとの間に配設されることにより、アンテナコイル51の導電性金属板61によって囲われる内側領域(平面視四角形状のアンテナコイル51の外縁で形成される仮想四角形の内側領域)に配設されている。
With this configuration, the
なお、受信アンテナ装置41は、その基本構成が送信アンテナ装置12と同じであるため、その構成について上記のように送信アンテナ装置12と共通の図2,3を参照して説明しているが、これにより、受信アンテナ装置41のアンテナコイル51およびコンデンサ52が、送信アンテナ装置12のアンテナコイル21およびコンデンサ22と同一の構成となることに限定されるものではない。すなわち、導電性金属板31と同じ寸法(幅、厚みおよび長さが同じ)の導電性金属板61を使用する場合であっても、アンテナコイル51の各辺の長さをアンテナコイル21の各辺の長さと相違させてもよいし、また導電性金属板31と異なる寸法(幅、厚みおよび長さのうちの少なくとも1つが相違する)の導電性金属板61を使用して、アンテナコイル51の寸法(各辺の長さおよび幅)をアンテナコイル21と相違させることもできる。また、コンデンサ52についても、コンデンサ22と同形状のものを使用してもよいし、異形状のものを使用することもできる。また、コンデンサ52の静電容量値をコンデンサ22の静電容量値と同一に規定してもよいし、相違させることもできる。
In addition, since the basic configuration of the receiving
直流電圧生成部42は、一例として整流回路および平滑回路(いずれも図示せず)で構成されて、受信アンテナ装置41を構成するアンテナコイル51に発生した交流電圧を整流・平滑して、直流電圧V1を生成する。また、直流電圧生成部42は、生成した直流電圧V1を負荷4に供給する。
The DC
次に、電力伝送システム1の動作について説明する。
Next, the operation of the
この電力伝送システム1では、まず、信号発生部11が、交流信号S1を低い電力で出力している状態において、送信アンテナ装置12側のコンデンサ22の容量値を調節して、送電装置2側の送信アンテナ装置12の整合状態を良好な状態に移行させると共に、受信アンテナ装置41側のコンデンサ52の容量値を調節して、受電装置3側の受信アンテナ装置41の整合状態を良好な状態に移行させる。
In the
次いで、信号発生部11が出力している交流信号S1の電力を規定の電力まで増加させる。これにより、アンテナコイル21、およびこのアンテナコイル21と電磁結合しているアンテナコイル51を経由して送電装置2から受電装置3に対して高い効率で電力伝送が行われ、その結果として、負荷(バッテリ)4に対しても高い効率で直流電圧V1が出力される(バッテリが充電される)。
Next, the power of the AC signal S1 output from the
この送信アンテナ装置12、この送信アンテナ装置12を備えた送電装置2、およびこの送電装置2を備えた電力伝送システム1によれば、上記したようにアンテナコイル21を構成する導体ラインとして表面積の大きい1本の帯状の導電性金属板31を使用することにより、導体ラインとしてリッツ線を使用する構成と比較して、近接効果の発生を回避することができるため、表皮効果の発生する周波数領域においても、交流信号S1に対する導電性金属板31の抵抗値(つまりアンテナコイル21の抵抗値)を十分に低減することができると共に、抵抗値の低減によってQ値を向上させることもできる。
According to the
また、アンテナコイル21の両端部(つまり、アンテナコイル21を構成する導電性金属板31の両端部31a,31b)を互いに平行な状態で対向させ、この両端部31a,31b間にコンデンサ22を配設すると共に、コンデンサ22の各端部22a,22bを各端部31a,31bに面的に接触させる構成としたことにより、アンテナコイル21とコンデンサ22との間の接触抵抗についても十分に低減することができる結果、Q値をさらに向上させることができる。
Further, both end portions of the antenna coil 21 (that is, both
したがって、この送信アンテナ装置12、この送信アンテナ装置12を備えた送電装置2、およびこの送電装置2を備えた電力伝送システム1によれば、送信アンテナ装置12において生じる損失を低減することができ、これによって電力伝送効率を向上させることができる。また、アンテナコイル21については、リッツ線を使用して製造するのと比較して、金属板に対して打ち抜き加工および折り曲げ加工を施すことによって製造できるため、製造の自動化を図ることもでき、これによってアンテナコイル21のコストを低減することができる。
Therefore, according to the
また、この電力伝送システム1では、送信アンテナ装置12と同様にして、受信アンテナ装置41においても、上記したようにアンテナコイル51を構成する導体ラインとして表面積の大きい1本の帯状の導電性金属板61を使用する。したがって、受信アンテナ装置41においても、送信アンテナ装置12と同様にして、近接効果の発生を回避することができるため、表皮効果の発生する周波数領域においても、導電性金属板61の抵抗値(つまりアンテナコイル51の抵抗値)を十分に低減することができると共に、抵抗値の低減によってQ値を向上させることもできる。
In the
また、アンテナコイル51の両端部(つまり、アンテナコイル51を構成する導電性金属板61の両端部61a,61b)を互いに平行な状態で対向させ、この両端部61a,61b間にコンデンサ52を配設すると共に、コンデンサ52の各端部52a,52bを各端部61a,61bに面的に接触させる構成としたことにより、アンテナコイル51とコンデンサ52との間の接触抵抗についても十分に低減することができる結果、Q値をさらに向上させることができる。
Further, both end portions of the antenna coil 51 (that is, both
したがって、この受信アンテナ装置41、この受信アンテナ装置41を備えた受電装置3、およびこの受電装置3を備えた電力伝送システム1によれば、受信アンテナ装置41において生じる損失を低減することができ、これによって電力伝送効率を一層向上させることができる。また、アンテナコイル51についても、リッツ線を使用して製造するのと比較して、アンテナコイル21と同様にして金属板に対して打ち抜き加工および折り曲げ加工を施すことによって製造できるため、製造の自動化を図ることもでき、これによってアンテナコイル51のコストを低減することができる。
Therefore, according to the receiving
また、送信アンテナ装置12では、導電性金属板31の一方の端部31aが上記したようにループ状に形成されたアンテナコイル21の内側に曲げ加工され、コンデンサ22が、この一方の端部31aと導電性金属板31の他方の端部31b(一方の端部31aと対向する端部)との間に配設されることにより、アンテナコイル21の導体ラインとしての導電性金属板31によって囲われる内側領域に配設されている。したがって、この送信アンテナ装置12によれば、装置の外形を小さくする(送信アンテナ装置12を小形化する)ことができる結果、この送信アンテナ装置12を備えた送電装置2、さらには送電装置2を備えた電力伝送システム1全体を小形化することができる。
In the transmitting
同様にして、受信アンテナ装置41においても、導電性金属板61の一方の端部61aが上記したようにアンテナコイル51の内側に曲げ加工され、コンデンサ52が、この一方の端部61aと導電性金属板61の他方の端部61b(一方の端部61aと対向する端部)との間に配設されることにより、アンテナコイル51の導体ラインとしての導電性金属板61によって囲われる内側領域に配設されている。したがって、この受信アンテナ装置41によれば、装置の外形を小さくする(受信アンテナ装置41を小形化する)ことができる結果、この受信アンテナ装置41を備えた受電装置3、さらには受電装置3を備えた電力伝送システム1全体を小形化することができる。
Similarly, also in the receiving
なお、上記の送信アンテナ装置12では、両端部31a,31bが1つの同じ隅部に位置する状態に導電性金属板31を四角形状に折り曲げると共に、一方の端部31aをアンテナコイル21の内側に向けて折り曲げて、この一方の端部31aと他方の端部31bとの間にコンデンサ22を配置する構成を採用し、また、上記の受信アンテナ装置41でも、両端部61a,61bが1つの同じ隅部に位置する状態に導電性金属板61を四角形状に折り曲げると共に、一方の端部61aをアンテナコイル51の内側に向けて折り曲げて、この一方の端部61aと他方の端部61bとの間にコンデンサ52を配置する構成を採用しているが、図4に示す送信アンテナ装置12Aおよび受信アンテナ装置41Aのような構成を採用することもできる。以下、この図4に示す構成の送信アンテナ装置12Aおよび受信アンテナ装置41Aについて説明する。なお、上記した送信アンテナ装置12および受信アンテナ装置41と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
In the
図4に示す送信アンテナ装置12Aでは、導電性金属板31の両端部31a,31bが1つの辺の中央部分に位置する状態に導電性金属板31を四角形状に折り曲げると共に、各端部31a,31bを内側に向けて直角に折り曲げてアンテナコイル21を構成し、この両端部31a,31b間にコンデンサ22を配置している。また、同図に示す受信アンテナ装置41Aでは、導電性金属板61の両端部61a,61bが1つの辺の中央部分に位置する状態に導電性金属板61を四角形状に折り曲げると共に、各端部61a,61bを内側に向けて直角に折り曲げてアンテナコイル51を構成し、この両端部61a,61b間にコンデンサ52を配置している。
In the transmitting
この構成を採用した送信アンテナ装置12Aおよび受信アンテナ装置41A、送信アンテナ装置12Aを備えた送電装置2、受信アンテナ装置41Aを備えた受電装置3、並びに送電装置2および受電装置3を備えた電力伝送システム1においても、アンテナコイル21に対するコンデンサ22の配置位置、アンテナコイル51に対するコンデンサ52の配置位置が相違するのみで、送信アンテナ装置12Aと送信アンテナ装置12とは他の構成が同一であり、受信アンテナ装置41Aと受信アンテナ装置41とは他の構成が同一であるため、上記した送信アンテナ装置12および受信アンテナ装置41、送信アンテナ装置12を備えた送電装置2、受信アンテナ装置41を備えた受電装置3、並びに送電装置2および受電装置3を備えた電力伝送システム1と同じ効果を奏することができる。
Transmitting
また、上記した送信アンテナ装置12および受信アンテナ装置41、並びに送信アンテナ装置12Aおよび受信アンテナ装置41Aでは、アンテナコイル21およびアンテナコイル51を平面視四角形状に形成しているが、他の多角形状や楕円形状、または図5に示す送信アンテナ装置12Bおよび受信アンテナ装置41Bように円形状に形成する(円形に曲げる曲げ加工を施す)こともできる。なお、この送信アンテナ装置12Bおよび受信アンテナ装置41Bについては、上記したようにアンテナコイル21およびアンテナコイル51の形状が相違するのみで他の構成については、送信アンテナ装置12および受信アンテナ装置41、並びに送信アンテナ装置12Aおよび受信アンテナ装置41Aと同一であるため、同一の構成について同一の符号を付して重複する説明を省略する。
In the
この送信アンテナ装置12Bおよび受信アンテナ装置41Bのように、アンテナコイル21,51の平面視形状を平面視四角形状以外の形状とする場合においても、この各コイル21,51の形状以外の他の構成が上記した送信アンテナ装置12および受信アンテナ装置41と同一であるため、上記した送信アンテナ装置12および受信アンテナ装置41、送信アンテナ装置12を備えた送電装置2、受信アンテナ装置41を備えた受電装置3、並びに送電装置2および受電装置3を備えた電力伝送システム1と同じ効果を奏することができる。
Even in the case where the planar view shape of the antenna coils 21 and 51 is a shape other than the square shape in the plan view as in the
また、上記した各送信アンテナ装置12,12A,12Bおよび各受信アンテナ装置41,41A,41Bでは、導電性金属板31の両端部31a,31bのうちの少なくとも一方をアンテナコイル21の内側に折り曲げたり、導電性金属板61の両端部61a,61bのうちの少なくとも一方をアンテナコイル51の内側に折り曲げたりすることにより、コンデンサ22,52をアンテナコイル21,51の内側に配設して、装置を小形化する好ましい構成を採用しているが、設置スペースに余裕のある場合には、導電性金属板31の両端部31a,31bのうちの少なくとも一方をアンテナコイル21の外側に折り曲げる構成や、導電性金属板61の両端部61a,61bのうちの少なくとも一方をアンテナコイル51の外側の折り曲げる構成を採用することもできる。
Further, in each of the
例えば、図5に示す送信アンテナ装置12Bおよび受信アンテナ装置41Bにおいて、導電性金属板31の両端部31a,31bをアンテナコイル21の外側に折り曲げると共に、導電性金属板61の両端部61a,61bをアンテナコイル51の外側に折り曲げることにより、図6に示す送信アンテナ装置12Cおよび受信アンテナ装置41Cのように構成することもできる。この送信アンテナ装置12Cおよび受信アンテナ装置41Cでは、アンテナコイル21の外側に折り曲げられた両端部31a,31b間にコンデンサ22が配設され、またアンテナコイル51の外側に折り曲げられた両端部61a,61b間にコンデンサ52が配設されるため、平面視円形状となるアンテナコイル21やアンテナコイル51の外側領域(平面視円形状のアンテナコイル21やアンテナコイル51の外縁で形成される仮想円形の外側領域)にコンデンサ22やコンデンサ52が配設される構成となる。
For example, in the transmitting
この送信アンテナ装置12Cおよび受信アンテナ装置41Cのように、導電性金属板31の両端部31a,31bのうちの少なくとも一方をアンテナコイル21の外側に折り曲げる構成や、導電性金属板61の両端部61a,61bのうちの少なくとも一方をアンテナコイル51の外側の折り曲げる構成を採用する場合においても、上記したようにコンデンサ22,52がアンテナコイル21,51の外側領域に配設される構成となる以外は、上記した送信アンテナ装置12および受信アンテナ装置41と同一である。このため、導電性金属板31の両端部31a,31bのうちの少なくとも一方をアンテナコイル21の外側に折り曲げる構成や、導電性金属板61の両端部61a,61bのうちの少なくとも一方をアンテナコイル51の外側の折り曲げる構成を採用する送信アンテナ装置12Cなどの送信アンテナ装置、および受信アンテナ装置41Cなどの受信アンテナ装置によれば、送信アンテナ装置12および受信アンテナ装置41が奏する上記効果のうちの送信アンテナ装置12および受信アンテナ装置41を小形化できるという効果を除く他の効果について同様にして奏することができる。
Like the transmitting
また、上記の各送信アンテナ装置12,12A,12B,12Cおよび各受信アンテナ装置41,41A,41B,41Cでは、導電性金属板31および導電性金属板61を直角に折り曲げたり、円形に曲げる構成を採用してアンテナコイル21,51を形成しているが、図7に示すように、金属平板を打ち抜くことによって1ターンの平面コイルに形成された導電性金属板31,61を使用してアンテナコイル21およびアンテナコイル51を構成する送信アンテナ装置12Dおよび受信アンテナ装置41Dの場合には、同図に示すように、導電性金属板31における各端部31a,31bの近傍部位、および導電性金属板61における各端部61a,61bの近傍部位を一点鎖線で示す状態から実線で示す状態に捻って変形させることにより、各端部31a,31bを対向させたり、また各端部61a,61bを対向させたりする構成を採用することもできる。
In each of the
この送信アンテナ装置12Dおよび受信アンテナ装置41Dにおいても、上記の各送信アンテナ装置12,12A,12B,12Cおよび各受信アンテナ装置41,41A,41B,41Cと同様にして、表面積の大きい1本の帯状の導電性金属板31,61を使用し、かつアンテナコイル21を構成する導電性金属板31の両端部31a,31bとコンデンサ22の各端部22a,22b(図7では図示は省略している。図3参照)とを面的に接触させると共に、アンテナコイル51を構成する導電性金属板61の両端部61a,61bとコンデンサ52の各端部52a,52b(図7では図示は省略している。図3参照)とを面的に接触させる構成を採用することにより、上記の各送信アンテナ装置12,12A,12B,12Cおよび各受信アンテナ装置41,41A,41B,41Cと同様にして、導電性金属板31,61の抵抗値(つまりアンテナコイル21,51の抵抗値)を十分に低減することができると共に、抵抗値の低減によってQ値を向上させることもできる。したがって、この送信アンテナ装置12Dおよび受信アンテナ装置41Dにおいても、電力伝送効率を向上させることができる。
Also in the
1 電力伝送システム
2 送電装置
3 受電装置
12、12A,12B,12C,12D 送信アンテナ装置
21,51 アンテナコイル
22 コンデンサ
31,61 導電性金属板
41、41A,41B,41C,41D 送信アンテナ装置
51 アンテナコイル
52 コンデンサ
S1 交流信号
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記アンテナコイルに並列に接続されたコンデンサとを備えた非接触電力伝送用アンテナ装置であって、
前記アンテナコイルは、前記導体ラインとして帯状の導電性金属板で構成され、
前記コンデンサは、柱状の外形を有すると共に平面状の各端面に電極がそれぞれ形成され、
前記アンテナコイルの両端部は、当該アンテナコイルが曲げられ、または捻られることによって互いに平行な状態で対向し、
前記コンデンサは、前記アンテナコイルの前記両端部間において、前記各端面のうちの一方の端面が当該両端部のうちの一方の端部に面的に接触し、かつ前記各端面のうちの他方の端面が当該両端部のうちの他方の端部に面的に接触した状態で配設されている非接触電力伝送用アンテナ装置。 An antenna coil formed by forming a conductor line in a loop;
A non-contact power transmission antenna device comprising a capacitor connected in parallel to the antenna coil,
The antenna coil is composed of a strip-shaped conductive metal plate as the conductor line,
The capacitor has a columnar outer shape and electrodes are formed on each planar end surface,
Both ends of the antenna coil face each other in a parallel state by bending or twisting the antenna coil,
In the capacitor, between the both end portions of the antenna coil, one end surface of each end surface is in surface contact with one end portion of the both end portions, and the other of the end surfaces is An antenna device for non-contact power transmission which is disposed in a state where the end surface is in surface contact with the other end portion of the both end portions.
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