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JP2012023931A - Resonance coil - Google Patents

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JP2012023931A
JP2012023931A JP2010161828A JP2010161828A JP2012023931A JP 2012023931 A JP2012023931 A JP 2012023931A JP 2010161828 A JP2010161828 A JP 2010161828A JP 2010161828 A JP2010161828 A JP 2010161828A JP 2012023931 A JP2012023931 A JP 2012023931A
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Japan
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tap
resonance coil
coil
power transmission
power
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Pending
Application number
JP2010161828A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Yamakawa
博幸 山川
Naoki Ushiki
直樹 牛来
Yasuo Ito
泰雄 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Equos Research Co Ltd
Original Assignee
Equos Research Co Ltd
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Publication date
Application filed by Equos Research Co Ltd filed Critical Equos Research Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resonance coil capable of efficiently supplying electric power to the resonance coil from a power transmission line.SOLUTION: A spiral resonance coil 100 formed in a predetermined plane for transmitting/receiving electric power to/from other coils by resonating through an electromagnetic field includes: a coil part 110 having a first open end part 141 and a second open end part 142; a first tap 151 provided between both of the open end parts; a second tap 152 provided between the second open end part 142 and the first tap 151; and a power transmission line 50 which supplies electric power to the first tap 151 and the second tap 152 or transmits the electric power from the first tap 151 and the second tap 152. A position of the first tap 151 and a position of the second tap 152 can be changed and are so set that an impedance of the resonance coil 100 is identical with an impedance of the power transmission line 50.

Description

本発明は、磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送に用いられる共鳴コイルに関する。   The present invention relates to a resonance coil used for magnetic resonance wireless power transmission.

近年、電源コードなどを用いることなく、ワイヤレスで電力（電気エネルギー）を伝送する技術の開発が盛んとなっている。ワイヤレスで電力を伝送する方式の中でも、特に注目されている技術として、磁気共鳴方式と呼ばれるものがある。この磁気共鳴方式は２００７年にマサチューセッツ工科大学の研究グループが提案したものであり、これに関連する技術は、例えば、特許文献１（特表２００９−５０１５１０号公報）に開示されている。   In recent years, development of technology for transmitting electric power (electric energy) wirelessly without using a power cord or the like has become active. Among wireless transmission methods, there is a technique called magnetic resonance as a technology that has attracted particular attention. This magnetic resonance method was proposed by a research group of Massachusetts Institute of Technology in 2007, and a technology related to this is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-501510.

磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムは、送電用共鳴コイルの共振周波数と、受電用共鳴コイルの共振周波数とを同一とすることで、送電用共鳴コイルから受電用共鳴コイルに対し、効率的にエネルギー伝達を行うものであり、電力伝送距離を数十ｃｍ〜数ｍとすることが可能であることが大きな特徴の一つである。   The magnetic resonance type wireless power transmission system efficiently sets the resonance frequency of the power transmission resonance coil and the resonance frequency of the power reception resonance coil to efficiently transfer energy from the power transmission resonance coil to the power reception resonance coil. One of the major features is that the power transmission distance is several tens of centimeters to several meters.

図１０は従来のワイヤレス電力伝送システムの構成例を示す図である。図１０に示す電力伝送システムの概略について説明する。電源１０からの電源を得て、インバーターなどからなる電力供給部２０において伝送用の交流波形が作られ、これがインピーダンス整合器３０に入力される。インピーダンス整合器３０によってインピーダンスマッチングがとられた波形は電力伝送路５０を介して送電用共鳴コイル２００に供給される。図１０に示すように送電用共鳴コイル２００は、電力が供給される一端部と開放端部を有するヘリカルコイルのペアから構成されている。   FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional wireless power transmission system. An outline of the power transmission system shown in FIG. 10 will be described. A power supply from the power supply 10 is obtained, and an AC waveform for transmission is generated in the power supply unit 20 including an inverter and the like, and this is input to the impedance matching unit 30. The waveform impedance-matched by the impedance matching unit 30 is supplied to the power transmission resonance coil 200 via the power transmission path 50. As shown in FIG. 10, the power transmission resonance coil 200 is composed of a pair of helical coils having one end and an open end to which power is supplied.

送電用共鳴コイル２００と対称の関係を有する受電用共鳴コイル２００’は、磁気共鳴により送電用共鳴コイル２００からの電力を受電する。受電された電力は電力伝送路５０を介してインピーダンス整合器６０を経て、整流器７０で整流され負荷８０に供給される。
特表２００９−５０１５１０号公報 The power receiving resonance coil 200 ′ having a symmetrical relationship with the power transmission resonance coil 200 receives power from the power transmission resonance coil 200 by magnetic resonance. The received power is rectified by the rectifier 70 through the impedance matching unit 60 through the power transmission path 50 and supplied to the load 80.
Special table 2009-501510

ところで、前述した従来の電力伝送システムで用いられる共鳴コイル２００、２００’においては、電力伝送路５０から共鳴コイルに効率的に電力を給電したり、或いは、共鳴コイルで受電した電力を効率的に伝送したりすることが困難である、という問題があった。   By the way, in the resonance coils 200 and 200 ′ used in the above-described conventional power transmission system, power is efficiently supplied from the power transmission path 50 to the resonance coil, or the power received by the resonance coil is efficiently transmitted. There was a problem that it was difficult to transmit.

上記問題点を解決するために、請求項１に係る発明は、電磁場を介して共鳴することにより電気エネルギーを送受信する共鳴コイルであって、第１開放端部と第２開放端部を有するコイル部と、前記コイル部に設けられた第１タップ部と、前記第２開放端部と前記第１タップ部との間に設けられた第２タップ部と、前記第１タップ部と前記第２タップ部に電力を給電するか、又は前記第１タップ部と前記第２タップ部からの電力を伝送する電力伝送線路と、を有し、前記第１タップ部の位置と、前記第２タップ部の位置とを変更可能に構成すると共に、前記第１タップ部の位置と、前記第２タップ部の位置とは、前記共鳴コイルのインピーダンスが、前記電力伝送線路のインピーダンスと同じになるように設定することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a resonance coil that transmits and receives electrical energy by resonating via an electromagnetic field, and has a first open end and a second open end. Part, a first tap part provided in the coil part, a second tap part provided between the second open end part and the first tap part, the first tap part and the second A power transmission line that feeds power to the tap portion or transmits power from the first tap portion and the second tap portion; and a position of the first tap portion; and the second tap portion. The position of the first tap part and the position of the second tap part are set so that the impedance of the resonance coil is the same as the impedance of the power transmission line. It is characterized by doing.

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の共鳴コイルにおいて、前記第１タップ部と前記第２タップ部との間が、前記コイル部の１ターンの整数倍であることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the resonance coil according to claim 1, wherein a space between the first tap portion and the second tap portion is an integral multiple of one turn of the coil portion. And

本発明に係る共鳴コイルによれば、共鳴コイル１００と電力伝送路５０との間の損失を最小化することができ、電力伝送路５０から共鳴コイルに効率的に電力を給電したり、或いは、共鳴コイルで受電した電力を効率的に伝送したりすることが可能となる。   According to the resonance coil according to the present invention, the loss between the resonance coil 100 and the power transmission path 50 can be minimized, and power can be efficiently supplied from the power transmission path 50 to the resonance coil. It is possible to efficiently transmit the power received by the resonance coil.

本発明の実施の形態に係る共鳴コイルが用いられた電力伝送システムのブロック構成の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of a block structure of the electric power transmission system with which the resonance coil which concerns on embodiment of this invention was used. 本発明の実施の形態に係る共鳴コイルの応用例を示す図である。It is a figure which shows the application example of the resonance coil which concerns on embodiment of this invention. 不平衡タイプの共鳴コイルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an unbalanced type resonance coil. 本発明の実施の形態に係る共鳴コイルの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the resonance coil which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る共鳴コイルの等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the resonance coil which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る共鳴コイルにおけるタップ位置変更に伴うインピーダンス特性の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the impedance characteristic accompanying the tap position change in the resonance coil which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る共鳴コイルの変形例の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the modification of the resonance coil which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る共鳴コイルにおけるタップ位置変更機構の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the tap position change mechanism in the resonance coil which concerns on embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る共鳴コイルの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the resonance coil which concerns on other embodiment of this invention. 従来のワイヤレス電力伝送システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional wireless power transmission system.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係る共鳴コイルが用いられた電力伝送システムのブロック構成の概略を示す図であり、図２は本発明の実施の形態に係る共鳴コイルの応用例を示す図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a block configuration of a power transmission system using a resonance coil according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an application example of the resonance coil according to the embodiment of the present invention. It is.

本発明に関連するような共鳴コイルは、例えば図２に示すような電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの車両への給電のためのシステムに用いるのに好適であるが、その他のシステムにおける電力伝送にももちろん用いることが可能である。   A resonance coil as related to the present invention is suitable for use in a system for supplying power to a vehicle such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV) as shown in FIG. Of course, it can also be used for power transmission in this system.

図２に示す共鳴コイルの応用例では、地面部分に送電用の共鳴コイル１００を設けておき、ＥＶやＨＥＶなどの車両側に設けられた受電用の共鳴コイル１００’を設けるようにしておく。車両側への給電を行う際には、車両は共鳴コイル１００の中心軸と共鳴コイル１００’の中心軸とが略重なるように車両位置を調整して、共鳴コイル１００から共鳴コイル１００’を介して電力を受電して不図示の車両搭載の蓄電装置などに蓄電するように構成することが好ましい。   In the application example of the resonance coil shown in FIG. 2, a power transmission resonance coil 100 is provided on the ground portion, and a power reception resonance coil 100 ′ provided on the vehicle side such as EV or HEV is provided. When power is supplied to the vehicle, the vehicle adjusts the position of the vehicle so that the central axis of the resonance coil 100 and the central axis of the resonance coil 100 ′ substantially overlap, and the resonance coil 100 passes through the resonance coil 100 ′. The power is preferably received and stored in a power storage device mounted on a vehicle (not shown) or the like.

図１は共鳴コイルが適用された一般的な電力伝送システムのブロック構成であるが、このようなシステムにおける負荷６０の部分を、蓄電装置にすることにより上記したような車両用給電システムとして用いることが可能となる。次に、図１に示す電力伝送システムについて説明する。インバーターなどからなる電力供給部２０においては、電源１０からの電力を得て、伝送用の交流電力に変換され、これがインピーダンス整合器３０に入力される。電力供給部２０から出力される交流電力の周波数は数百ｋＨｚ〜数十ＭＨｚである。インピーダンス整合器３０は、バリアブルコンデンサとバリアブルインダクターとから構成されるＬＣ回路であり、このインピーダンス整合器３０によってインピーダンスマッチングがとられた波形はフィーダー線などの電力伝送路５０を介して送電用の共鳴コイル
１００に供給される。図１に示すように送電用の共鳴コイル１００は、２つの開放端部を有するヘリカルコイルに給電タップが設けられた構造となっている。 FIG. 1 shows a block configuration of a general power transmission system to which a resonance coil is applied. The load 60 in such a system is used as a power supply system for a vehicle as described above by using a power storage device. Is possible. Next, the power transmission system shown in FIG. 1 will be described. In the power supply unit 20 composed of an inverter or the like, power from the power source 10 is obtained and converted into AC power for transmission, which is input to the impedance matching unit 30. The frequency of AC power output from the power supply unit 20 is several hundred kHz to several tens of MHz. The impedance matching unit 30 is an LC circuit composed of a variable capacitor and a variable inductor, and the waveform of which impedance matching is taken by the impedance matching unit 30 is used for power transmission via a power transmission path 50 such as a feeder line. The resonance coil 100 is supplied. As shown in FIG. 1, the resonance coil 100 for power transmission has a structure in which a power feeding tap is provided on a helical coil having two open ends.

上記の送電用の共鳴コイル１００と対称の関係を有する受電用の共鳴コイル１００’は、磁気共鳴方式により共鳴コイル１００からの電力を受電する。共鳴コイル１００’で受電された電力は電力伝送路５０を介してインピーダンス整合器６０を経て、整流器７０で整流され負荷８０に供給されるようになっている。   A power receiving resonance coil 100 ′ having a symmetrical relationship with the power transmission resonance coil 100 receives power from the resonance coil 100 by a magnetic resonance method. The electric power received by the resonance coil 100 ′ is rectified by the rectifier 70 through the impedance matching unit 60 via the power transmission path 50 and supplied to the load 80.

なお、本実施形態に係る共鳴コイル１００は、平衡回路、不平衡回路のいずれにも利用することが可能である。すなわち、図１に示す回路構成にバランなどの平衡−不平衡変換器を適宜利用することも可能である。本実施例では平衡タイプの共鳴コイル１００で説明をするが、本発明に係る共鳴コイル１００は、不平衡タイプの共鳴コイル１００にも適用可能である。例えば、不平衡タイプの共鳴コイル１００としては、例えば図３のようなものを挙げることができる。図３は不平衡タイプの共鳴コイル１００の構成例を示す図である。図３に示す不平衡タイプの共鳴コイル１００においては、第１開放端１４１及び第１タップ１５１が一致しており、かつ、この一致点がグランド接続され、第２タップ１５２に給電が行われるか、或いは、第２タップ１５２から電力を取り出すような構成となっている。   Note that the resonance coil 100 according to the present embodiment can be used for either a balanced circuit or an unbalanced circuit. That is, a balanced-unbalanced converter such as a balun can be appropriately used in the circuit configuration shown in FIG. In the present embodiment, the balanced type resonance coil 100 will be described. However, the resonance coil 100 according to the present invention can also be applied to the unbalanced type resonance coil 100. For example, as the unbalanced type resonance coil 100, for example, the resonance coil 100 shown in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the unbalanced type resonance coil 100. In the unbalanced resonance coil 100 shown in FIG. 3, the first open end 141 and the first tap 151 are coincident, and the coincidence point is ground-connected, and is the second tap 152 supplied with power? Alternatively, the power is extracted from the second tap 152.

また、不平衡タイプの共鳴コイル１００においては、第２開放端１４２及び第２タップ１５２が一致しており、かつ、この一致点がグランド接続され、第１タップ１５１に給電が行われるか、或いは、第１タップ１５１から電力を取り出すような構成としてもよい。なお、タップや開放端の考え方については以下に説明する。   Further, in the unbalanced resonance coil 100, the second open end 142 and the second tap 152 are coincident with each other, and the coincidence point is grounded, and the first tap 151 is supplied with power, or The power may be extracted from the first tap 151. The concept of taps and open ends will be described below.

なお、図３に示す不平衡タイプの共鳴コイル１００においては、位置変更が可能な「第１タップ部１５１」が「第１開放端部１４１」へと移動していき、極限状態となったとき、すなわち、「第１タップ部１５１」がちょうど「第１の開放端部１４１」と重なった状態にあるものと考える。すなわち、図３に示す不平衡タイプの共鳴コイル１００も、特許請求の範囲に内包されるものとする。   In the unbalanced resonance coil 100 shown in FIG. 3, when the “first tap portion 151” whose position can be changed moves to the “first open end portion 141” and reaches an extreme state. In other words, it is considered that the “first tap portion 151” is in a state where it is exactly overlapped with the “first open end portion 141”. That is, the unbalanced resonance coil 100 shown in FIG. 3 is also included in the scope of claims.

次に、本実施形態に係る平衡タイプの共鳴コイルについてより詳しく説明する。図４は本発明の実施の形態に係る共鳴コイルの構成を説明する図である。なお、以下、共鳴コイル１００と共鳴コイル１００’とは対称関係であることを除いて構成に特段の相違がないので、共鳴コイル１００を例として説明する。また、図４においては、図１に示す平衡タイプの共鳴コイル１００に基づいた説明を行う。   Next, the balanced type resonance coil according to the present embodiment will be described in more detail. FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the resonance coil according to the embodiment of the present invention. In the following description, since the resonance coil 100 and the resonance coil 100 ′ have no particular difference except for the symmetrical relationship, the resonance coil 100 will be described as an example. 4 will be described based on the balanced type resonance coil 100 shown in FIG.

共鳴コイル１００は、第１開放端１４１と第２開放端１４２とを有するコイル部１１０を主要な構成要素としている。このコイル部１１０を構成する導電材料としてはリッツ線などを用いることが可能である。このようなコイル部１１０に対して、第１開放端１４１と第２開放端１４２との間には第１タップ１５１が、また、第２開放端１４２と第１タップ１５１との間には第２タップ１５２が設けられるようになっている。第１タップ１５１と第２タップ１５２には電力伝送路５０が接続され、これら第１タップ１５１と第２タップ１５２に対し電力を供給したり、第１タップ１５１と第２タップ１５２から受電した電力を取り出したりするようになっている。   The resonance coil 100 includes a coil part 110 having a first open end 141 and a second open end 142 as main components. As a conductive material constituting the coil part 110, it is possible to use a litz wire or the like. With respect to the coil unit 110, the first tap 151 is provided between the first open end 141 and the second open end 142, and the first tap 151 is provided between the second open end 142 and the first tap 151. Two taps 152 are provided. The power transmission path 50 is connected to the first tap 151 and the second tap 152, and power is supplied to the first tap 151 and the second tap 152 or received from the first tap 151 and the second tap 152. Or take out.

また、第１タップ１５１と第１開放端１４１との間のコイルと、第２タップ１５２と第２開放端１４２との間のコイルとは、互いにコイル長が同じとなるように、第１タップ１５１の位置と第２タップ１５２の位置とが設定されるようになっている。   In addition, the first tap 151 and the coil between the first open end 141 and the coil between the second tap 152 and the second open end 142 have the same coil length. The position 151 and the position of the second tap 152 are set.

コイル部１１０における、上記のような第１タップ１５１の位置と第２タップ１５２の
位置とは、本実施形態に係る共鳴コイル１００では、不図示の手段によって変更可能な構成となっている。このような構成であるために、本実施形態に係る共鳴コイル１００によれば、所望とする電気的特性を得るための調整が容易となるというメリットを享受することができる。 In the resonance coil 100 according to this embodiment, the position of the first tap 151 and the position of the second tap 152 as described above in the coil unit 110 can be changed by means not shown. Because of such a configuration, the resonance coil 100 according to the present embodiment can enjoy the advantage that adjustment for obtaining desired electrical characteristics is facilitated.

なお、第１タップ１５１と第２タップ１５２の中点は常時電圧がゼロとなる点であるため図７に示すように接地してもかまわない。   Since the middle point of the first tap 151 and the second tap 152 is a point where the voltage is always zero, it may be grounded as shown in FIG.

図４（Ａ）は第１タップ１５１と第２タップ１５２との間のコイルが１ターン分となるようにそれぞれのタップ位置が設定されている場合を示しており、図４（Ｂ）は第１タップ１５１と第２タップ１５２との間のコイルが３ターン分となるようにそれぞれのタップ位置が設定されている場合を示している。本実施形態に係る共鳴コイルは、このようなタップ位置の設定を変更するのみで、その電気的特性の変更を容易に行うことが可能となる。   FIG. 4A shows a case where the respective tap positions are set so that the coil between the first tap 151 and the second tap 152 has one turn, and FIG. The case where each tap position is set so that the coil between 1 tap 151 and the 2nd tap 152 may be 3 turns is shown. The resonance coil according to the present embodiment can easily change its electrical characteristics only by changing the setting of such a tap position.

なお、フィーダー線などの電力伝送路５０から共鳴コイル１００への給電や、共鳴コイル１００からの受電を行う上では、第１タップ１５１と第２タップ１５２との間は、コイル部１１０の１ターンの整数倍であることが望ましい。   In addition, when power is supplied to the resonance coil 100 from the power transmission path 50 such as a feeder line or power is received from the resonance coil 100, one turn of the coil unit 110 is provided between the first tap 151 and the second tap 152. It is desirable to be an integer multiple of.

図４に示すようにタップ位置を変更することで、それぞれの等価回路を図５に示すように変更することが可能となる。図５は本発明の実施の形態に係る共鳴コイルの等価回路を示す図であり、図５（Ａ）は図４（Ａ）に対応する等価回路であり、図５（Ｂ）は図４（Ｂ）に対応する等価回路である。   By changing the tap position as shown in FIG. 4, each equivalent circuit can be changed as shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit of the resonance coil according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 (A) is an equivalent circuit corresponding to FIG. 4 (A), and FIG. It is an equivalent circuit corresponding to B).

図４（Ａ）における第１タップ１５１と第１開放端１４１との間のコイルと、第２タップ１５２と第２開放端１４２との間のコイルとが形成する等価回路が並列接続されたＬ11とＣ11であり、第１タップ１５１と第２タップ１５２との間のコイルが形成する等価回路が並列接続されたＬ21である。 In FIG. 4A, an equivalent circuit formed by a coil between the first tap 151 and the first open end 141 and a coil between the second tap 152 and the second open end 142 is connected in parallel. 11 and C 11 , and an equivalent circuit formed by a coil between the first tap 151 and the second tap 152 is L 21 connected in parallel.

一方、図４（Ｂ）における第１タップ１５１と第１開放端１４１との間のコイルと、第２タップ１５２と第２開放端１４２との間のコイルとが形成する等価回路が並列接続されたＬ12とＣ12であり、第１タップ１５１と第２タップ１５２との間のコイルが形成する等価回路が並列接続されたＬ22である。 On the other hand, an equivalent circuit formed by the coil between the first tap 151 and the first open end 141 and the coil between the second tap 152 and the second open end 142 in FIG. 4B is connected in parallel. L 12 and C 12 , and L 22 in which an equivalent circuit formed by the coil between the first tap 151 and the second tap 152 is connected in parallel.

なお、いずれの等価回路においても、Ｃ成分はコイル線間の浮游容量である。また、図５において描かれている回路素子の大きさはインダクタンス値や容量値に概略比例するものである。   In any equivalent circuit, the C component is the floating capacity between the coil wires. Further, the size of the circuit element depicted in FIG. 5 is roughly proportional to the inductance value and the capacitance value.

また、図５（Ａ）が図４（Ａ）に対応する等価回路であり、図５（Ｂ）が図４（Ｂ）に対応する等価回路であることは、インピーダンス特性を解析することによって得られた知見である。   5A is an equivalent circuit corresponding to FIG. 4A, and that FIG. 5B is an equivalent circuit corresponding to FIG. 4B is obtained by analyzing impedance characteristics. This is the findings.

図４及び図５からもわかるように、例えばタップ位置を図４（Ａ）から図４（Ｂ）に変更することによって、Ｌ21をそれより大きなＬ22に変更することが可能となり、また、Ｌ11をそれより小さなＬ12に変更することが可能となり、Ｃ11をそれより小さなＣ12に変更することが可能となる。 As can be seen from FIGS. 4 and 5, for example, by changing the tap position from FIG. 4 (A) to FIG. 4 (B), it becomes possible to change L 21 to L 22 larger than that, L 11 can be changed to a smaller L 12 , and C 11 can be changed to a smaller C 12 .

図６は本発明の実施の形態に係る共鳴コイルにおけるタップ位置変更に伴うインピーダンス特性の変化を示す図である。図６（Ａ）はインピーダンス特性の全体を示す図であり、図６（Ｂ）はインピーダンスの虚数部が軸と交わる箇所を拡大した図である。図におい
て、実線はインピーダンスの実数部を示しており、点線はタップ位置変更前のインピーダンスの虚数部を示しており、一点鎖線はタップ位置変更後のインピーダンスの虚数部を示している。 FIG. 6 is a diagram showing a change in impedance characteristics accompanying a tap position change in the resonance coil according to the embodiment of the present invention. FIG. 6A is a diagram showing the entire impedance characteristic, and FIG. 6B is an enlarged view of a portion where the imaginary part of the impedance intersects with the axis. In the figure, the solid line indicates the real part of the impedance, the dotted line indicates the imaginary part of the impedance before changing the tap position, and the alternate long and short dash line indicates the imaginary part of the impedance after changing the tap position.

本実施形態に係る共鳴コイルによれば、例えば、図６に示すように、インピーダンスの（虚数部）＝０となる共振点を変更することが可能となり、所望とする電気的特性を容易に変更することが可能であることがわかる。   According to the resonance coil according to the present embodiment, for example, as shown in FIG. 6, it is possible to change the resonance point where the (imaginary part) of the impedance = 0, and easily change the desired electrical characteristics. You can see that it is possible.

ここで、本実施形態に係る共鳴コイル１００において、第１タップ１５１と第２タップ１５２のタップ位置を設定する際の考え方を示す。このような考え方の一つとしては、第１タップ１５１の位置と、第２タップ１５２の位置とは、共鳴コイル１００のインピーダンスが、電力伝送線路５０のインピーダンスと同じになるように設定する、ということを挙げることができる。すなわち、共鳴コイル１００のインピーダンスが、電力伝送線路５０として汎用的に利用されるフィーダー線のインピーダンス（例えば、５０Ωや７５Ω）と一致するように、第１タップ１５１の位置と、第２タップ１５２の位置とを設定する、という考え方である。第１タップ１５１と第２タップ１５２のタップ位置を設定によって、共鳴コイル１００のインピーダンスが、電力伝送線路５０のインピーダンスと同じになるように設定されていると、電力伝送線路５０から共鳴コイル１００への給電や、共鳴コイル１００から電力伝送線路５０への給電において、共鳴コイル１００と電力伝送線路５０との間の損失が最小となる、というメリットがある。   Here, in the resonance coil 100 according to the present embodiment, a concept for setting the tap positions of the first tap 151 and the second tap 152 will be described. As one of such ideas, the position of the first tap 151 and the position of the second tap 152 are set so that the impedance of the resonance coil 100 is the same as the impedance of the power transmission line 50. Can be mentioned. That is, the position of the first tap 151 and the second tap 152 are set so that the impedance of the resonance coil 100 matches the impedance of a feeder line that is generally used as the power transmission line 50 (for example, 50Ω or 75Ω). The idea is to set the position. If the impedance of the resonance coil 100 is set to be the same as the impedance of the power transmission line 50 by setting the tap positions of the first tap 151 and the second tap 152, the power transmission line 50 to the resonance coil 100 is set. There is a merit that the loss between the resonance coil 100 and the power transmission line 50 is minimized in the power supply of power and the power supply from the resonance coil 100 to the power transmission line 50.

次に、本実施形態に係る共鳴コイル１００において、第１タップ１５１と第２タップ１５２のタップ位置を設定する際における、上記と異なる考え方を示す。このような考え方の一つとしては、第１タップ１５１の位置と、第２タップ１５２の位置とは、図１に示されるような共鳴コイル１００が利用される系において全体の電力伝送効率が最大となるように設定する、ということを挙げることができる。すなわち、図１に示す系において、電力供給部２０におけるインバーター効率、共鳴コイル１００−共鳴コイル１００’間のワイヤレス伝送効率、電力伝送線路５０の伝送線路効率、インピーダンス整合器３０、インピーダンス整合器６０におけるインピーダンス整合器効率を含む総合的な効率が最大となるように、第１タップ１５１の位置と、第２タップ１５２の位置とを設定する、という考え方である。このような本実施形態に係る共鳴コイル１００によれば、共鳴コイル１００が利用される系において、最大の電力伝送効率を得ることが可能となる。   Next, in the resonance coil 100 according to the present embodiment, a different concept from the above when setting the tap positions of the first tap 151 and the second tap 152 will be described. One such idea is that the position of the first tap 151 and the position of the second tap 152 are such that the overall power transmission efficiency is maximum in a system in which the resonance coil 100 as shown in FIG. 1 is used. It can be mentioned that it is set to be. That is, in the system shown in FIG. 1, the inverter efficiency in the power supply unit 20, the wireless transmission efficiency between the resonance coil 100 and the resonance coil 100 ′, the transmission line efficiency of the power transmission line 50, the impedance matching unit 30, and the impedance matching unit 60 The idea is to set the position of the first tap 151 and the position of the second tap 152 so that the overall efficiency including the impedance matching device efficiency is maximized. According to the resonance coil 100 according to the present embodiment, the maximum power transmission efficiency can be obtained in a system in which the resonance coil 100 is used.

次に、本実施形態に係る共鳴コイル１００において、第１タップ１５１と第２タップ１５２のタップ位置を設定する際における、上記と異なる考え方を示す。このような考え方の一つとしては、第１タップ１５１の位置と、第２タップ１５２の位置とは、共鳴コイル１００のインピーダンスが所定の値となるように設定する、ということを挙げることができる。すなわち、共鳴コイル１００のインピーダンスが、電力伝送線路５０として汎用的に利用されるフィーダー線のインピーダンス（例えば、５０Ωや７５Ω）と一致するような所定値となるように、第１タップ１５１の位置と、第２タップ１５２の位置とを設定する、という考え方である。第１タップ１５１と第２タップ１５２のタップ位置を設定によって、共鳴コイル１００のインピーダンスが所定の値（電力伝送線路５０のインピーダンスと同値）となるように設定されていると、電力伝送線路５０から共鳴コイル１００への給電や、共鳴コイル１００から電力伝送線路５０への給電において、共鳴コイル１００と電力伝送線路５０との間の損失が最小となる、というメリットがある。   Next, in the resonance coil 100 according to the present embodiment, a different concept from the above when setting the tap positions of the first tap 151 and the second tap 152 will be described. One way of thinking is that the position of the first tap 151 and the position of the second tap 152 are set so that the impedance of the resonance coil 100 becomes a predetermined value. . That is, the position of the first tap 151 is set so that the impedance of the resonance coil 100 becomes a predetermined value that matches the impedance (for example, 50Ω or 75Ω) of a feeder wire that is generally used as the power transmission line 50. The position of the second tap 152 is set. When the tap positions of the first tap 151 and the second tap 152 are set so that the impedance of the resonance coil 100 is set to a predetermined value (the same value as the impedance of the power transmission line 50), the power transmission line 50 There is a merit that a loss between the resonance coil 100 and the power transmission line 50 is minimized in power feeding to the resonance coil 100 and power feeding from the resonance coil 100 to the power transmission line 50.

次に、本実施形態に係る共鳴コイル１００における第１タップ１５１と第２タップ１５２のタップ位置を変更する手段の具体例を説明する。図８は本発明の実施の形態に係る共鳴コイルにおけるタップ位置変更機構の一例を示す図である。   Next, a specific example of means for changing the tap positions of the first tap 151 and the second tap 152 in the resonance coil 100 according to the present embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram showing an example of a tap position changing mechanism in the resonance coil according to the embodiment of the present invention.

図８において、１９１は第１摺動子、１９２は第２摺動子をそれぞれ示しており、第１摺動子１９１、第２摺動子１９２のそれぞれが不図示の電力伝送線路５０と接続されることによって、第１摺動子１９１、第２摺動子１９２がそれぞれ第１タップ１５１、第２タップ１５２として機能する。   8, reference numeral 191 denotes a first slider, and 192 denotes a second slider. Each of the first slider 191 and the second slider 192 is connected to a power transmission line 50 (not shown). As a result, the first slider 191 and the second slider 192 function as the first tap 151 and the second tap 152, respectively.

第１摺動子１９１、第２摺動子１９２は共に導電性部材で構成され、不図示の機構によって、コイル部１１０に電気接触しつつ、コイル部１１０との接触位置を変更することができるようになっている。また、前記不図示の機構によって、第１摺動子１９１がａ方向に移動する際には、第２摺動子１９２がａ’方向に移動し、第１摺動子１９１がｂ方向に移動する際には、第２摺動子１９２がｂ’方向に移動するようになっている。   The first slider 191 and the second slider 192 are both made of a conductive member, and the contact position with the coil unit 110 can be changed while being in electrical contact with the coil unit 110 by a mechanism (not shown). It is like that. When the first slider 191 moves in the direction a by the mechanism (not shown), the second slider 192 moves in the direction a ′, and the first slider 191 moves in the direction b. In doing so, the second slider 192 moves in the b ′ direction.

以上、本発明に係る共鳴コイルによれば、共鳴コイル１００と電力伝送路５０との間の損失を最小化することができ、電力伝送路５０から共鳴コイルに効率的に電力を給電したり、或いは、共鳴コイルで受電した電力を効率的に伝送したりすることが可能となる。   As described above, according to the resonance coil according to the present invention, the loss between the resonance coil 100 and the power transmission path 50 can be minimized, and power can be efficiently supplied from the power transmission path 50 to the resonance coil. Alternatively, it is possible to efficiently transmit the power received by the resonance coil.

次に、本発明の他の実施形態に係る共鳴コイル１００について説明する。図９は本発明の他の実施形態に係る共鳴コイル１００の構成を説明する図である。これまで説明してきた共鳴コイル１００は、一方向に伸びる仮想のコイル軸を中心として螺旋状に巻かれた形状のコイルであったが、他の実施形態に係る共鳴コイル１００は、所定の平面Ｐ内に渦巻き状に巻かれた形状をなしている。   Next, a resonance coil 100 according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of a resonance coil 100 according to another embodiment of the present invention. The resonance coil 100 described so far is a coil wound spirally around a virtual coil axis extending in one direction. However, the resonance coil 100 according to another embodiment has a predetermined plane P. It has a spiral shape inside.

他の実施形態に係る共鳴コイル１００は、第１開放端１４１と第２開放端１４２とを有し、平面Ｐ内に渦巻き状に巻かれたコイル部１１０を主要な構成要素としている。このような渦巻き状のコイル部１１０を構成する導電材料としてはリッツ線などを用いることが可能である。   The resonance coil 100 according to another embodiment has a first open end 141 and a second open end 142, and a coil part 110 wound in a spiral shape in the plane P is a main component. A litz wire or the like can be used as a conductive material constituting such a spiral coil portion 110.

このような平面Ｐ内に構成される渦巻き状コイル部１１０に対して、第１開放端１４１と第２開放端１４２との間には第１タップ１５１が、また、第２開放端１４２と第１タップ１５１との間には第２タップ１５２が設けられるようになっている。第１タップ１５１と第２タップ１５２には電力伝送路５０が接続され、これら第１タップ１５１と第２タップ１５２に対し電力を供給したり、第１タップ１５１と第２タップ１５２から受電した電力を取り出したりするようになっている。   With respect to the spiral coil part 110 configured in such a plane P, a first tap 151 is provided between the first open end 141 and the second open end 142, and the second open end 142 and the second open end 142 are provided. A second tap 152 is provided between the first tap 151. The power transmission path 50 is connected to the first tap 151 and the second tap 152, and power is supplied to the first tap 151 and the second tap 152 or received from the first tap 151 and the second tap 152. Or take out.

また、第１タップ１５１と第１開放端１４１との間のコイル長と、第２タップ１５２と第２開放端１４２との間のコイル長とは、互いにコイル長が略同じとなるように、第１タップ１５１の位置と第２タップ１５２の位置とが設定されるようになっている。   In addition, the coil length between the first tap 151 and the first open end 141 and the coil length between the second tap 152 and the second open end 142 are substantially the same as each other. The position of the first tap 151 and the position of the second tap 152 are set.

コイル部１１０における、上記のような第１タップ１５１の位置と第２タップ１５２の位置とは、本実施形態に係る共鳴コイル１００では、不図示の手段によって変更可能な構成となっている。すなわち、不図示の手段によって、第１タップ１５１がａ方向に移動する際には、第２タップ１５２がａ’方向に移動し、第１タップ１５１がｂ方向に移動する際には、第２タップ１５２がｂ’方向に移動するようになっている。このような構成であるために、他の実施形態に係る共鳴コイル１００によっても、所望とする電気的特性を得るための調整が容易となるというメリットを享受することができるのである。   In the resonance coil 100 according to this embodiment, the position of the first tap 151 and the position of the second tap 152 as described above in the coil unit 110 can be changed by means not shown. That is, when the first tap 151 moves in the a direction by means not shown, the second tap 152 moves in the a ′ direction, and when the first tap 151 moves in the b direction, the second tap 152 The tap 152 moves in the b ′ direction. Because of such a configuration, the resonance coil 100 according to another embodiment can also enjoy the merit that adjustment for obtaining desired electrical characteristics becomes easy.

１０・・・電源、２０・・・電力供給部、３０・・・インピーダンス整合器、５０・・・電力伝送線路、６０・・・インピーダンス整合器、７０・・・整流器、８０・・・負荷、１００、１００’・・・共鳴コイル、１１０・・・コイル部、１４１・・・第１開放端、１４２・・・第２開放端、１５１・・・第１タップ、１５２・・・第２タップ、１９１・
・・第１摺動子、１９２・・・第２摺動子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power supply, 20 ... Power supply part, 30 ... Impedance matching device, 50 ... Power transmission line, 60 ... Impedance matching device, 70 ... Rectifier, 80 ... Load, DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 100 '... Resonance coil, 110 ... Coil part, 141 ... 1st open end, 142 ... 2nd open end, 151 ... 1st tap, 152 ... 2nd tap 191
..First slider, 192 ... second slider

Claims (2)

電磁場を介して共鳴することにより電気エネルギーを送受信する共鳴コイルであって、
第１開放端部と第２開放端部を有するコイル部と、
前記コイル部に設けられた第１タップ部と、
前記第２開放端部と前記第１タップ部との間に設けられた第２タップ部と、
前記第１タップ部と前記第２タップ部に電力を給電するか、又は前記第１タップ部と前記第２タップ部からの電力を伝送する電力伝送線路と、を有し、
前記第１タップ部の位置と、前記第２タップ部の位置とを変更可能に構成すると共に、
前記第１タップ部の位置と、前記第２タップ部の位置とは、前記共鳴コイルのインピーダンスが、前記電力伝送線路のインピーダンスと同じになるように設定することを特徴とする共鳴コイル。 A resonance coil that transmits and receives electrical energy by resonating through an electromagnetic field,
A coil portion having a first open end and a second open end;
A first tap portion provided in the coil portion;
A second tap portion provided between the second open end and the first tap portion;
Power is supplied to the first tap portion and the second tap portion, or a power transmission line that transmits power from the first tap portion and the second tap portion, and
While configuring the position of the first tap part and the position of the second tap part to be changeable,
The position of the first tap portion and the position of the second tap portion are set so that the impedance of the resonance coil is the same as the impedance of the power transmission line. 前記第１タップ部と前記第２タップ部との間が、前記コイル部の１ターンの整数倍であることを特徴とする請求項１に記載の共鳴コイル。 The resonance coil according to claim 1, wherein a space between the first tap portion and the second tap portion is an integral multiple of one turn of the coil portion.
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03505148A (en) * 1988-04-11 1991-11-07 ユニスキャン　リミテッド Actuators and communication systems
JPH10145987A (en) * 1996-09-13 1998-05-29 Hitachi Ltd Power transmission system, IC card, and information communication system using IC card
JP2007195069A (en) * 2006-01-20 2007-08-02 Yoshifusa Yamada Normal mode helical antenna
JP2008206327A (en) * 2007-02-21 2008-09-04 Seiko Epson Corp Power transmission control device, power reception control device, non-contact power transmission system, power transmission device, power reception device, and electronic equipment
JP4359648B1 (en) * 2009-01-19 2009-11-04 吉英 山田 Contactless power supply normal mode helical antenna
JP2010063324A (en) * 2008-09-07 2010-03-18 Hideo Kikuchi Induced power transmission circuit
WO2010033727A2 (en) * 2008-09-17 2010-03-25 Qualcomm Incorporated Transmitters for wireless power transmission
JP2010087353A (en) * 2008-10-01 2010-04-15 Toyota Motor Corp Non-contact power transmission device, method for manufacturing non-contact power transmission device, and vehicle equipped with non-contact power transmission device
JP2010154700A (en) * 2008-12-26 2010-07-08 Hitachi Ltd Noncontacting power transmission system and load device thereof

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03505148A (en) * 1988-04-11 1991-11-07 ユニスキャン　リミテッド Actuators and communication systems
JPH10145987A (en) * 1996-09-13 1998-05-29 Hitachi Ltd Power transmission system, IC card, and information communication system using IC card
JP2007195069A (en) * 2006-01-20 2007-08-02 Yoshifusa Yamada Normal mode helical antenna
JP2008206327A (en) * 2007-02-21 2008-09-04 Seiko Epson Corp Power transmission control device, power reception control device, non-contact power transmission system, power transmission device, power reception device, and electronic equipment
JP2010063324A (en) * 2008-09-07 2010-03-18 Hideo Kikuchi Induced power transmission circuit
WO2010033727A2 (en) * 2008-09-17 2010-03-25 Qualcomm Incorporated Transmitters for wireless power transmission
JP2010087353A (en) * 2008-10-01 2010-04-15 Toyota Motor Corp Non-contact power transmission device, method for manufacturing non-contact power transmission device, and vehicle equipped with non-contact power transmission device
JP2010154700A (en) * 2008-12-26 2010-07-08 Hitachi Ltd Noncontacting power transmission system and load device thereof
JP4359648B1 (en) * 2009-01-19 2009-11-04 吉英 山田 Contactless power supply normal mode helical antenna

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