JP2019126202A - Lc circuit unit, wireless transmission equipment, wireless power reception device, and wireless power transmission system - Google Patents

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憲隆 千代
Noritaka Chiyo
憲隆 千代
横田　英明
Hideaki Yokota
英明 横田
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Abstract

To provide an LC circuit unit which allows for further improvement of power transmission efficiency, while reducing the impact of leakage magnetic field from a planar coil.SOLUTION: An LC circuit unit includes a planar coil 2 including a winding part 2a wound in planar spiral shape, a magnetic substance layer 3 provided oppositely to one side of the planar coil 2, a first conductor layer 4 provided oppositely to the face of the magnetic substance layer 3 on the opposite side to the planar coil 2, a dielectric layer 5 provided oppositely to the face of the first conductor layer 4 facing the magnetic substance layer 3, and a second conductor layer 6 provided oppositely to the face of the dielectric layer 5 facing the first conductor layer 4. The first conductor layer 4, the dielectric layer 5 and the second conductor layer 6 constitute a capacitor part 7, and the planar coil 2 and the capacitor part 7 are connected in parallel or series.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ＬＣ回路ユニット、並びに、そのようなＬＣ回路ユニットを備えるワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システムに関する。   The present invention relates to an LC circuit unit, and a wireless power transmitting apparatus, a wireless power receiving apparatus, and a wireless power transmission system including such an LC circuit unit.

近年、モバイル機器や電気自動車などへの充電を行う際に、互いに向かい合う一次（送電）コイルと二次（受電）コイルとの間の電磁誘導作用を利用して、電力をワイヤレスで伝送するワイヤレス電力伝送技術が注目されている。   In recent years, when charging mobile devices, electric vehicles, etc., wireless power is used to transmit power wirelessly, using electromagnetic induction between the primary (power transmission) coil and the secondary (power reception) coil facing each other. Transmission technology is attracting attention.

例えば、下記特許文献１には、上記ワイヤレス電力伝送技術を利用して電力電送を行う非接触電力伝送装置が開示されている。この非接触電力伝送装置は、送電側部材に設けられた一次コイルと、受電側部材に設けられた二次コイルとによって構成されており、一次コイルによって発生する磁界内に二次コイルが入っているときに電力の伝送を行う。   For example, Patent Document 1 below discloses a non-contact power transmission device that performs power transmission using the above-described wireless power transmission technology. This non-contact power transmission device is composed of a primary coil provided on the power transmission side member and a secondary coil provided on the power reception side member, and the secondary coil is contained in the magnetic field generated by the primary coil. Transmit power when you are

また、二次コイルから見て反対側の一次コイルの表面、及び、一次コイルから見て反対側の二次コイルの表面には、それぞれ磁性体が設けられている。このような磁性体を設けるのは、コイルのインダクタンスを増加させることにより、送電距離を拡大するためである。また、二次コイルの外径は、一次コイルの外径の０．３倍から０．７倍に設定される。これも、送電距離を拡大するための構成である。これにより、一次（送電）コイルと二次（受電）コイルとの間で位置ずれが生じた場合でも、送電距離を確保することが行われている。   In addition, magnetic materials are provided on the surface of the primary coil on the opposite side as viewed from the secondary coil and on the surface of the secondary coil on the opposite side as viewed from the primary coil. The reason for providing such a magnetic body is to increase the power transmission distance by increasing the inductance of the coil. The outer diameter of the secondary coil is set to 0.3 to 0.7 times the outer diameter of the primary coil. This is also a configuration for extending the power transmission distance. As a result, even when positional deviation occurs between the primary (power transmission) coil and the secondary (power reception) coil, securing of the power transmission distance is performed.

特開２０１６−７３０５９号公報JP, 2016-73059, A

ところで、上述した一次コイルや二次コイルに用いられる平面コイルでは、一次コイルと二次コイルとの互いに向かい合う側とは反対側から漏洩した磁界が発生する。特に、二次コイルが搭載されるモバイル機器では、このような漏洩磁界によって機器の内部で誤作動を生じさせることがあった。また、一次コイルと二次コイルとの間で位置ずれが生じた場合には、一次コイルと二次コイルとの磁気的な結合が弱くなり、電力伝送効率が低下してしまうことがあった。   By the way, in the planar coil used for the primary coil and secondary coil mentioned above, the magnetic field which leaked from the opposite side to the side which the primary coil and the secondary coil mutually face is generated. In particular, in a mobile device on which a secondary coil is mounted, such a leakage magnetic field may cause a malfunction inside the device. In addition, when positional deviation occurs between the primary coil and the secondary coil, the magnetic coupling between the primary coil and the secondary coil may be weakened, which may reduce the power transmission efficiency.

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、平面コイルからの漏洩磁界による影響を低減しながら、電力伝送効率の更なる向上を可能としたＬＣ回路ユニット、並びに、そのようなＬＣ回路ユニットを備えるワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システムを提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and it is possible to further improve the power transmission efficiency while reducing the influence of the leakage magnetic field from the planar coil, and An object of the present invention is to provide a wireless power transmission device, a wireless power reception device, and a wireless power transmission system including such an LC circuit unit.

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 平面スパイラル状に巻回された巻線部を含む平面コイルと、
前記平面コイルの一方の面に対向して設けられた磁性体層と、
前記磁性体層の前記平面コイルと対向する面とは反対側の面に対向して設けられた第１の導体層と、
前記第１の導体層の前記磁性体層と対向する面とは反対側の面に対向して設けられた誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の導体層と対向する面とは反対側の面に対向して設けられた第２の導体層とを備え、
前記第１の導体層と前記誘電体層と前記第２の導体層とがコンデンサ部を構成し、
前記平面コイルと前記コンデンサ部とが並列又は直列に接続されていることを特徴とするＬＣ回路ユニット。
〔２〕 前記第１の導体層と前記誘電体層と前記第２の導体層とを含む複数のコンデンサ部が積層して設けられていることを特徴とする前記〔１〕に記載のＬＣ回路ユニット。
〔３〕 前記磁性体層は、少なくとも前記平面コイルの巻線部と平面視で重なる範囲よりも大きい面積を有し、
前記第１の導体層は、少なくとも前記平面コイルの巻線部と平面視で重なる範囲よりも大きい面積を有することを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載のＬＣ回路ユニット。
〔４〕 前記第１の導体層の厚みをｄとし、前記第１の導体層の電気抵抗率をρとし、前記第１の導体層の比透磁率をμとし、前記平面コイルに流れる電流の角周波数をωとしたときに、
ｄ≧（２ρ／μω）１／２
の関係を満足することを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載のＬＣ回路ユニット。
〔５〕 前記巻線部の一端側から外周側に向かって延長された第１の配線部と、
前記巻線部の他端側から外周側に向かって延長された第２の配線部と、
前記第１の導体層の外周部に設けられた第１の接続端子及び第１の外部端子と、
前記第２の導体層の外周部に設けられた第２の接続端子及び第２の外部端子とを有し、
前記第１の配線部と前記第２の配線部とのうち、何れか一方の配線部と前記第１の接続端子とが電気的に接続されると共に、何れか他方の配線部と前記第２の接続端子とが電気的に接続された構造を有し、
前記第１の接続端子が設けられた前記第１の導体層の角部又は辺部とは向かい合う側の角部又は辺部に前記第１の外部端子が設けられ、
前記第２の接続端子が設けられた前記第２の導体層の角部又は辺部とは向かい合う側の角部又は辺部に前記第２の外部端子が設けられていることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕の何れか一項に記載のＬＣ回路ユニット。
〔６〕 電力をワイヤレスで送電するワイヤレス送電装置であって、
前記〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載のＬＣ回路ユニットを備えることを特徴とするワイヤレス送電装置。
〔７〕 電力をワイヤレスで受電するワイヤレス受電装置であって、
前記〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載のＬＣ回路ユニットを備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。
〔８〕 ワイヤレス送電装置からワイヤレス受電装置に向けて電力をワイヤレスで伝送するワイヤレス電力伝送システムであって、
前記ワイヤレス送電装置と前記ワイヤレス受電装置との少なくとも一方は、前記〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載のＬＣ回路ユニットを備えることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
[1] A planar coil including a winding portion wound in a planar spiral shape,
A magnetic layer provided opposite to one surface of the planar coil;
A first conductor layer provided opposite to the surface of the magnetic layer opposite to the surface facing the planar coil;
A dielectric layer provided opposite to the surface of the first conductor layer opposite to the surface facing the magnetic layer;
And a second conductor layer provided opposite to a surface opposite to the surface facing the first conductor layer of the dielectric layer,
The first conductor layer, the dielectric layer, and the second conductor layer constitute a capacitor portion,
An LC circuit unit, wherein the planar coil and the capacitor unit are connected in parallel or in series.
[2] The LC circuit according to [1], wherein a plurality of capacitor parts including the first conductor layer, the dielectric layer, and the second conductor layer are stacked. unit.
[3] The magnetic layer has an area larger than at least a range overlapping with a winding portion of the planar coil in plan view,
The LC circuit unit according to the above [1] or [2], wherein the first conductor layer has an area larger than at least a range overlapping with a winding portion of the planar coil in a plan view.
[4] Let d be the thickness of the first conductor layer, ρ be the electrical resistivity of the first conductor layer, μ be the relative permeability of the first conductor layer, and When the angular frequency is ω,
d ≧ (2ρ / μω) 1/2
The LC circuit unit according to any one of the above [1] to [3], which satisfies the following relationship:
[5] A first wiring portion extended from the one end side of the winding portion toward the outer peripheral side,
A second wiring portion extended from the other end side of the winding portion toward the outer peripheral side;
A first connection terminal and a first external terminal provided on an outer peripheral portion of the first conductor layer;
A second connection terminal and a second external terminal provided on an outer peripheral portion of the second conductor layer,
One of the first wiring portion and the second wiring portion is electrically connected to the first connection terminal, and the other wiring portion and the second wiring portion are electrically connected. Have a structure in which the connection terminals of the
The first external terminal is provided at a corner or side on the side facing the corner or side of the first conductor layer provided with the first connection terminal,
The second external terminal is provided at a corner or side on the side facing the corner or side of the second conductor layer provided with the second connection terminal. The LC circuit unit according to any one of [1] to [4].
[6] A wireless power transmission apparatus for wirelessly transmitting power, comprising:
A wireless power transmission device comprising the LC circuit unit according to any one of the above [1] to [5].
[7] A wireless power receiving apparatus that receives power wirelessly, and
A wireless power receiver comprising the LC circuit unit according to any one of the above [1] to [5].
[8] A wireless power transmission system for wirelessly transmitting power from a wireless power transmission device to a wireless power reception device,
At least one of the wireless power transmission device and the wireless power reception device includes the LC circuit unit according to any one of the above [1] to [5].

以上のように、本発明によれば、平面コイルからの漏洩磁界による影響を低減しながら、電力伝送効率の更なる向上を可能としたＬＣ回路ユニット、並びに、そのようなＬＣ回路ユニットを備えるワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システムを提供することが可能である。   As described above, according to the present invention, an LC circuit unit capable of further improving the power transfer efficiency while reducing the influence of the leakage magnetic field from the planar coil, and a wireless provided with such an LC circuit unit. It is possible to provide a power transmission device, a wireless power reception device, and a wireless power transmission system.

本発明の一実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the wireless power transmission system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明を適用したＬＣ回路ユニットの一構成例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of 1 composition of LC circuit unit to which the present invention is applied. 図２に示すＬＣ回路ユニットの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of LC circuit unit shown in FIG. 図２に示すＬＣ回路ユニットの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of LC circuit unit shown in FIG. 本発明を適用したＬＣ回路ユニットの別の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view showing another example of composition of LC circuit unit to which the present invention is applied. コンデンサ部の有無による位置ずれ前後の電力伝送効率の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the power transmission efficiency before and behind misregistration by the presence or absence of a capacitor | condenser part. コンデンサ部の有無による漏洩磁界の強度を示すグラフである。It is a graph which shows the intensity | strength of the leakage magnetic field by the presence or absence of a capacitor | condenser part.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。また、以下の説明において例示される材料や寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, the features that are the features may be enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratio of each component may be limited to the same as the actual Make it not exist. Further, the materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not necessarily limited to them, and can be appropriately changed and implemented without changing the gist of the invention. .

（ワイヤレス電力伝送システム）
先ず、本発明の一実施形態として、例えば図１に示すワイヤレス電力伝送システム１００について説明する。なお、図１は、ワイヤレス電力伝送システム１００の一例を示す構成図である。 (Wireless power transfer system)
First, as one embodiment of the present invention, for example, a wireless power transmission system 100 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the wireless power transmission system 100. As shown in FIG.

本実施形態のワイヤレス電力伝送システム１００は、図１に示すように、電力をワイヤレスで送電するワイヤレス送電装置１０１と、電力をワイヤレスで受電するワイヤレス受電装置１０２とを備え、ワイヤレス送電装置１０１からワイヤレス受電装置１０２に向けて電力をワイヤレスで伝送するものである。   As shown in FIG. 1, the wireless power transmission system 100 according to the present embodiment includes a wireless power transmission device 101 that transmits power wirelessly, and a wireless power reception device 102 that wirelessly receives power. Power is wirelessly transmitted to the power receiving apparatus 102.

このようなワイヤレス電力伝送システム１００は、例えば、スマートフォンなどのモバイル機器や、電気自動車などの電動車両への充電（給電）を行う際に適用される。スマートフォンなどのモバイル機器に適用した場合、ワイヤレス送電装置１０１は、例えば卓上等に設置され、ワイヤレス受電装置１０２は、モバイル機器に搭載される。一方、電気自動車などの電動車両に適用した場合、ワイヤレス送電装置１０１は、例えば路面又は地中に設置され、ワイヤレス受電装置１０２は、電動車両に搭載される。   Such a wireless power transmission system 100 is applied, for example, when charging (powering) a mobile device such as a smartphone or an electric vehicle such as an electric vehicle. When applied to a mobile device such as a smartphone, the wireless power transmission device 101 is installed, for example, on a desktop, and the wireless power reception device 102 is mounted on the mobile device. On the other hand, when applied to an electric vehicle such as an electric vehicle, the wireless power transmission apparatus 101 is installed, for example, on a road surface or the ground, and the wireless power reception apparatus 102 is mounted on the electric vehicle.

ワイヤレス送電装置１０１は、電源１０３と、電力変換回路１０４と、送電コイル（一次コイル）１０５と、コンデンサ１０６とを備えている。一方、ワイヤレス受電装置１０２は、受電コイル（二次コイル）１０７と、コンデンサ１０８と、整流回路１０９とを備えている。   The wireless power transmission apparatus 101 includes a power supply 103, a power conversion circuit 104, a power transmission coil (primary coil) 105, and a capacitor 106. On the other hand, the wireless power receiving apparatus 102 includes a power receiving coil (secondary coil) 107, a capacitor 108, and a rectifier circuit 109.

電源１０３は、直流電力を出力する電源装置である。具体的な電源１０３としては、例えば、商用交流電源を整流・平滑してなる直流電源、二次電池、太陽光発電による直流電源、スイッチングコンバータ等のスイッチング電源装置などを好適に用いることができる。   The power supply 103 is a power supply device that outputs DC power. As a specific power supply 103, for example, a DC power supply formed by rectifying and smoothing a commercial AC power supply, a secondary battery, a DC power supply by solar power generation, a switching power supply device such as a switching converter, etc. can be suitably used.

電力変換回路１０４は、電源１０３と電気的に接続されて、電源１０３が出力する直流電力（入力直流電力）を交流電力に変換する機能を有する。具体的な電力変換回路１０４としては、例えば、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されてなるスイッチング回路などが挙げられる。また、スイッチング素子としては、ＭＯＳ−ＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)やＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)などが挙げられる。   The power conversion circuit 104 is electrically connected to the power supply 103 and has a function of converting DC power (input DC power) output from the power supply 103 into AC power. As a specific power conversion circuit 104, for example, a switching circuit in which a plurality of switching elements are bridge-connected may be mentioned. Moreover, as a switching element, MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor), IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) etc. are mentioned.

送電コイル１０５及びコンデンサ１０６は、電力変換回路１０４と電気的に接続されている。コンデンサ１０６は、送電コイル１０５に対して並列に接続されているが、直列に接続することも可能である。また、コンデンサ１０６は、複数設けられていてもよい。その場合、各コンデンサ１０６は、送電コイル１０５に対して並列に接続されていても、直列に接続されていてもよい。   The power transmission coil 105 and the capacitor 106 are electrically connected to the power conversion circuit 104. The capacitor 106 is connected in parallel to the power transmission coil 105, but may be connected in series. In addition, a plurality of capacitors 106 may be provided. In that case, each capacitor 106 may be connected in parallel to the power transmission coil 105 or may be connected in series.

ワイヤレス送電装置１０１では、電力変換回路１０４出力した交流電力を送電コイル１０５及びコンデンサ１０６により構成されるＬＣ回路１１０に供給する。送電コイル１０５は、磁界を発生することで電力をワイヤレスで送電する。   The wireless power transmission apparatus 101 supplies the AC power output from the power conversion circuit 104 to the LC circuit 110 configured by the power transmission coil 105 and the capacitor 106. The power transmission coil 105 wirelessly transmits power by generating a magnetic field.

受電コイル１０７及びコンデンサ１０８は、整流回路１０９と電気的に接続されている。コンデンサ１０８は、受電コイル１０７に対して並列に接続されているが、直列に接続することも可能である。また、コンデンサ１０８は、複数設けられていてもよい。その場合、各コンデンサ１０８は、送電コイル１０５に対して並列に接続されていても、直列に接続されていてもよい。   The power receiving coil 107 and the capacitor 108 are electrically connected to the rectifier circuit 109. The capacitor 108 is connected in parallel to the power receiving coil 107, but may be connected in series. In addition, a plurality of capacitors 108 may be provided. In that case, each capacitor 108 may be connected in parallel to the power transmission coil 105 or may be connected in series.

ワイヤレス受電装置１０２では、送電コイル１０５に発生する磁界内に受電コイル１０７が入ることで、送電コイル１０５と受電コイル１０７とが磁気的に結合された状態となる。この状態で、受電コイル１０７及びコンデンサ１０８により構成されるＬＣ回路１１１によって、所定の周波数で振動する交流電力をワイヤレスで受電する。   In the wireless power receiving apparatus 102, when the power receiving coil 107 enters the magnetic field generated in the power transmitting coil 105, the power transmitting coil 105 and the power receiving coil 107 are magnetically coupled. In this state, the AC power oscillating at a predetermined frequency is wirelessly received by the LC circuit 111 configured by the power receiving coil 107 and the capacitor 108.

整流回路１０９は、受電コイル１０７が受電した交流電力を直流電力に整流する機能を有する。具体的な整流回路１０９としては、例えば、ダイオードブリッジを用いた全波整流回路と、コンデンサ及び三端子レギュレータを用いた電力平滑化回路とを備えたものなどが挙げられる。整流回路１０９により整流された直流電力は、負荷Ｒに出力される。   The rectifier circuit 109 has a function of rectifying AC power received by the power receiving coil 107 into DC power. As a specific rectifier circuit 109, for example, one provided with a full-wave rectifier circuit using a diode bridge and a power smoothing circuit using a capacitor and a three-terminal regulator can be mentioned. The DC power rectified by the rectifier circuit 109 is output to the load R.

負荷Ｒは、例えば、スマートフォンなどのモバイル機器に適用した場合、モバイル機器が有するバッテリ（二次電池）である。一方、ワイヤレス電力伝送システム１００を電気自動車などの電動車両に適用した場合、車両が有するバッテリ（二次電池）又はモータ（回転機）、若しくはその両方である。なお、負荷Ｒが交流回転機の場合、整流回路１０９と負荷Ｒとの間にインバータ（図示せず。）を付加し、負荷Ｒに交流電力が供給されるようにワイヤレス受電装置１０２を構成すればよい。   The load R is, for example, a battery (secondary battery) that the mobile device has when applied to the mobile device such as a smartphone. On the other hand, when the wireless power transmission system 100 is applied to an electrically powered vehicle such as an electric vehicle, it is a battery (secondary battery) and / or a motor (rotating machine) of the vehicle. When the load R is an AC rotating machine, an inverter (not shown) is added between the rectifier circuit 109 and the load R, and the wireless power receiving apparatus 102 is configured to supply AC power to the load R. Just do it.

なお、このワイヤレス電力伝送システム１００では、上記２つのＬＣ回路１１０，１１１間の共振周波数を必ずしも一致させる必要はなく、送電コイル１０５と受電コイル１０７とが磁気的に結合された状態であれば電力伝送が可能である。   In the wireless power transmission system 100, the resonance frequency between the two LC circuits 110 and 111 does not have to be the same, and if the power transmission coil 105 and the power reception coil 107 are magnetically coupled, the power Transmission is possible.

（ＬＣ回路ユニット）
次に、本発明を適用したＬＣ回路ユニットとして、例えば図２〜図４に示すＬＣ回路ユニット１について説明する。なお、図２は、ＬＣ回路ユニット１の一構成例を示す斜視図である。図３は、ＬＣ回路ユニット１の構成を示す分解斜視図である。図４は、ＬＣ回路ユニット１の構成を示す平面図である。 (LC circuit unit)
Next, as an LC circuit unit to which the present invention is applied, for example, an LC circuit unit 1 shown in FIGS. 2 to 4 will be described. FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of the LC circuit unit 1. FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the LC circuit unit 1. FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the LC circuit unit 1.

本実施形態のＬＣ回路ユニット１は、上記ワイヤレス送電装置１０１側のＬＣ回路１１０、又は、上記ワイヤレス受電装置１０２側のＬＣ回路１１１、又は、その両方のＬＣ回路１１０，１１１に適用可能なものである。   The LC circuit unit 1 according to the present embodiment is applicable to the LC circuit 110 on the wireless power transmission apparatus 101 side, the LC circuit 111 on the wireless power receiving apparatus 102 side, or both LC circuits 110 and 111. is there.

具体的に、このＬＣ回路ユニット１は、平面コイル２と、平面コイル２の一方の面に対向して設けられた磁性体層３と、磁性体層３の平面コイル２と対向する面とは反対側の面に対向して設けられた第１の導体層４と、第１の導体層４の磁性体層３と対向する面とは反対側の面に対向して設けられた誘電体層５と、誘電体層５の第１の導体層４と対向する面とは反対側の面に対向して設けられた第２の導体層６とを備えている。   Specifically, in the LC circuit unit 1, the planar coil 2, the magnetic layer 3 provided so as to face one surface of the planar coil 2, and the surface of the magnetic layer 3 facing the planar coil 2 A first conductor layer 4 provided opposite to the opposite surface, and a dielectric layer provided opposite to the surface opposite to the surface of the first conductor layer 4 facing the magnetic layer 3 And a second conductor layer 6 provided opposite to the surface of the dielectric layer 5 opposite to the surface facing the first conductor layer 4.

すなわち、このＬＣ回路ユニット１は、平面コイル２と、磁性体層３と、第１の導体層４と、誘電体層５と、第２の導体層６とが順次積層された構造を有している。このうち、第１の導体層４と誘電体層５と第２の導体層６とがコンデンサ部（平行板コンデンサ）７を構成している。   That is, this LC circuit unit 1 has a structure in which the planar coil 2, the magnetic layer 3, the first conductor layer 4, the dielectric layer 5 and the second conductor layer 6 are sequentially stacked. ing. Among these, the first conductor layer 4, the dielectric layer 5 and the second conductor layer 6 constitute a capacitor portion (parallel plate capacitor) 7.

平面コイル２は、平面スパイラル状に巻回された巻線部２ａと、巻線部２ａの内周側の端部（平面コイル２の一端側）から外周側に向かって延長された第１の配線部２ｂと、巻線部２ａの外周側の端部（平面コイル２の他端側）から外周側に向かって延長された第２の配線部２ｃとを有している。   The planar coil 2 includes a winding portion 2a wound in a planar spiral shape, and a first extending from the end on the inner peripheral side of the winding portion 2a (one end side of the planar coil 2) toward the outer peripheral side. A wiring portion 2 b and a second wiring portion 2 c extended from the end on the outer peripheral side of the winding portion 2 a (the other end side of the planar coil 2) toward the outer peripheral side are provided.

平面コイル２には、特に限定されないものの、例えば銅やアルミニウム等からなるリッツ線を平面スパイラル状に巻き回したものや、銅やアルミニウム等からなる金属箔を平面スパイラル状にパターニングしたものなどを用いることができる。   For the planar coil 2, although not particularly limited, for example, one obtained by winding a litz wire made of copper, aluminum or the like in a planar spiral shape, or one obtained by patterning a metallic foil made of copper, aluminum or the like in a planar spiral shape is used be able to.

磁性体層３は、少なくとも平面コイル２の巻線部２ａと平面視で重なる範囲よりも大きい面積を有して、矩形平板状に形成されている。磁性体層３には、特に限定されないものの、例えばフェライトなどの軟磁性体や、高透磁率材料を添加したポリマーシートなどを用いることができる。また、磁性体層３については、複数に分割されたものを用いてもよい。   The magnetic layer 3 has an area larger than at least a range overlapping with the winding portion 2a of the planar coil 2 in a plan view, and is formed in a rectangular flat plate shape. For the magnetic layer 3, although not particularly limited, for example, a soft magnetic material such as ferrite, a polymer sheet to which a high magnetic permeability material is added, or the like can be used. Moreover, about the magnetic material layer 3, you may use what was divided | segmented into plurality.

第１の導体層４及び第２の導体層６は、少なくとも平面コイル２の巻線部２ａと平面視で重なる範囲よりも大きい面積を有して、矩形平板状に形成されている。また、第１の導体層４及び第２の導体層６は、磁性体層３よりも僅かに大きい外形形状を有している。第１の導体層４及び第２の導体層６には、特に限定されないものの、例えば銅やアルミニウムなどの電気伝導率が比較的高い材料からなるものを用いることができる。   The first conductor layer 4 and the second conductor layer 6 have an area larger than at least a range overlapping with the winding portion 2 a of the planar coil 2 in plan view, and are formed in a rectangular flat plate shape. The first conductor layer 4 and the second conductor layer 6 have an outer shape slightly larger than the magnetic layer 3. For the first conductor layer 4 and the second conductor layer 6, although not particularly limited, for example, a material made of a material having a relatively high electric conductivity such as copper or aluminum can be used.

なお、第１の導体層４及び第２の導体層６と磁性体層３との大小関係については、特に限定されるものではない。したがって、第１の導体層４及び第２の導体層６が磁性体層３よりも大きい面積（外形形状）を有する構成に限らず、互いに同じ面積（外形形状）を有する構成や、磁性体層３が第１の導体層４及び第２の導体層６よりも大きい面積（外形形状）を有する構成とすることも可能である。   The magnitude relationship between the first conductor layer 4 and the second conductor layer 6 and the magnetic layer 3 is not particularly limited. Therefore, not only the configuration in which the first conductor layer 4 and the second conductor layer 6 have an area (outer shape) larger than that of the magnetic layer 3, but also a configuration in which the first conductor layer 4 and the second conductor layer 6 have the same area (outer shape) It is also possible to adopt a configuration in which 3 has a larger area (outer shape) than the first conductor layer 4 and the second conductor layer 6.

誘電体層５は、第１の導体層４及び第２の導体層６と略一体した外形形状を有して、第１の導体層４と第２の導体層６との間に挟み込まれた状態で配置されている。誘電体層５には、特に限定されないものの、例えば、比誘電率が２〜３程度のポリプロピレンやポリカーボネイト、ポリイミドなどを用いることができる。また、比誘電率が５０〜３００程度のチタン酸ストロンチウムやチタン酸カルシウムなどを用いることができる。さらに、比誘電率が４０００〜５０００程度のチタン酸バリウムなどを用いることができる。   The dielectric layer 5 has an outer shape substantially integral with the first conductor layer 4 and the second conductor layer 6, and is sandwiched between the first conductor layer 4 and the second conductor layer 6. It is arranged in the state. The dielectric layer 5 is not particularly limited, but, for example, polypropylene, polycarbonate, polyimide, or the like having a relative dielectric constant of about 2 to 3 can be used. Further, strontium titanate or calcium titanate having a relative dielectric constant of about 50 to 300 can be used. Furthermore, barium titanate having a relative dielectric constant of about 4000 to 5000 can be used.

なお、本実施形態のＬＣ回路ユニット１では、平面コイル２と磁性体層３との間や、平面コイル２の巻線部２ａと第１の配線部２ｂとの間、第１及び第２の配線部２ａ，２ｂと第１の導体層４との間、磁性体層３と第１の導体層４との間における電気的な絶縁を図るため、これら各部の間に必要に応じて絶縁層が設けられた構成としてもよい。   In the LC circuit unit 1 of the present embodiment, the first and second portions between the planar coil 2 and the magnetic layer 3, between the winding portion 2 a of the planar coil 2 and the first wiring portion 2 b, In order to achieve electrical insulation between the wiring portions 2a and 2b and the first conductor layer 4 and between the magnetic layer 3 and the first conductor layer 4, an insulating layer may be provided between these portions as necessary. May be provided.

本実施形態のＬＣ回路ユニット１では、平面コイル２とコンデンサ部７とが並列に接続されている。具体的に、第１の導体層４の外周部には、第１の配線部２ｂと第２の配線部２ｃとのうち、何れか一方の配線部（本実施形態では第１の配線部２ｂ）と電気的に接続される第１の接続端子４ａが設けられている。一方、第２の導体層６の外周部には、第１の配線部２ｂと第２の配線部２ｃとのうち、何れか他方の配線部（本実施形態では第２の配線部２ｃ）と電気的に接続される第２の接続端子６ａが設けられている。   In the LC circuit unit 1 of the present embodiment, the planar coil 2 and the capacitor unit 7 are connected in parallel. Specifically, in the outer peripheral part of the first conductor layer 4, either one of the first wiring portion 2 b and the second wiring portion 2 c (in the present embodiment, the first wiring portion 2 b ) And the first connection terminal 4a electrically connected thereto. On the other hand, in the outer peripheral portion of the second conductor layer 6, either the first wiring portion 2b or the second wiring portion 2c, or the other wiring portion (the second wiring portion 2c in the present embodiment) A second connection terminal 6a electrically connected is provided.

第１の接続端子４ａは、第１の導体層４の１つの角部から外側に突出して設けられている。第１の配線部２ｂは、この第１の接続端子４ａが位置する方向に向かって延長され、その先端が第１の接続端子４ａと電気的に接続されている。   The first connection terminal 4 a is provided so as to protrude outward from one corner of the first conductor layer 4. The first wiring portion 2b is extended toward the direction in which the first connection terminal 4a is located, and the tip thereof is electrically connected to the first connection terminal 4a.

一方、第２の接続端子６ａは、第１の接続端子４ａとは平面視で重ならない第１の導体層４の１つの角部から外側に突出して設けられている。また、第２の接続端子６ａには、ポール部６ｂが第１の導体層４側に向かって突出して設けられている。第２の配線部２ｃは、このポール部６ｂが位置する方向に向かって延長され、その先端がポール部６ｂを介して第２の接続端子６ａと電気的に接続されている。   On the other hand, the second connection terminal 6a is provided so as to project outward from one corner of the first conductor layer 4 which does not overlap in a plan view with the first connection terminal 4a. Further, a pole portion 6 b is provided on the second connection terminal 6 a so as to protrude toward the first conductor layer 4 side. The second wiring portion 2c is extended in the direction in which the pole portion 6b is located, and the tip thereof is electrically connected to the second connection terminal 6a via the pole portion 6b.

第１の導体層４の外周部には、外部接続用の第１の外部端子４ｂが設けられている。第１の外部端子４ｂは、第１の導体層４の第１の接続端子４ａが設けられた角部とは向かい合う側の角部から外側に突出して設けられている。   A first external terminal 4 b for external connection is provided on the outer peripheral portion of the first conductor layer 4. The first external terminal 4 b is provided so as to protrude outward from the corner on the side facing the corner where the first connection terminal 4 a of the first conductor layer 4 is provided.

一方、第２の導体層６の外周部には、外部接続用の第２の外部端子６ｃが設けられている。第２の外部端子６ｃは、第２の導体層６の第２の接続端子６ａが設けられた角部とは向かい合う側の角部から外側に突出して設けられている。   On the other hand, a second external terminal 6 c for external connection is provided on the outer peripheral portion of the second conductor layer 6. The second external terminal 6 c is provided so as to protrude outward from the corner on the side facing the corner where the second connection terminal 6 a of the second conductor layer 6 is provided.

なお、上記ＬＣ回路ユニット１では、第１の接続端子４ａが設けられた第１の導体層４の角部とは向かい合う側の角部に第１の外部端子４ｂが設けられ、第２の接続端子６ａが設けられた第２の導体層６の角部とは向かい合う側の角部に第２の外部端子６ｃが設けられた構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではない。すなわち、第１の接続端子４ａが設けられた第１の導体層４の辺部とは向かい合う側の辺部に第１の外部端子４ｂが設けられ、第２の接続端子６ａが設けられた第２の導体層６の辺部とは向かい合う側の辺部に第２の外部端子６ｃが設けられた構成とすることも可能である。   In the LC circuit unit 1, the first external terminal 4b is provided at the corner facing the corner of the first conductor layer 4 provided with the first connection terminal 4a, and the second connection is performed. Although the second external terminal 6c is provided at the corner facing the corner of the second conductor layer 6 provided with the terminal 6a, the present invention is not limited to such a configuration. is not. That is, the first external terminal 4b is provided on the side facing the side of the first conductor layer 4 on which the first connection terminal 4a is provided, and the second connection terminal 6a is provided. It is also possible to adopt a configuration in which the second external terminal 6c is provided on the side portion facing the side portion of the second conductor layer 6.

また、本実施形態のＬＣ回路ユニット１では、平面コイル２とコンデンサ部７とが並列に接続された構成に必ずしも限定されるものではなく、平面コイル２とコンデンサ部７とが直列に接続された構成とすることも可能である。   Further, in the LC circuit unit 1 of the present embodiment, the configuration is not necessarily limited to the configuration in which the planar coil 2 and the capacitor unit 7 are connected in parallel, and the planar coil 2 and the capacitor unit 7 are connected in series. Configuration is also possible.

このような平面コイル２とコンデンサ部７とが直列に接続された構成とする場合、例えば、第１の導体層４に設けられた第１の外部端子４ｂと、第２の導体層６に設けられた第２の接続端子６ａ及びポール部６ｂとを省略し、第２の配線部２ｃがＬＣ回路ユニット１の外部と接続される構成などを挙げることができる。   When the planar coil 2 and the capacitor unit 7 are connected in series, for example, they are provided in the first external terminal 4 b provided in the first conductor layer 4 and in the second conductor layer 6. The second connection terminal 6 a and the pole portion 6 b may be omitted, and the second wiring portion 2 c may be connected to the outside of the LC circuit unit 1.

以上のような構成を有する本実施形態のＬＣ回路ユニット１では、平面コイル２の磁性体層３が設けられた側から漏洩する磁界（以下、漏洩磁界という。）を第１の導体層４により遮蔽（シールド）することが可能である。   In the LC circuit unit 1 of the present embodiment having the above configuration, the magnetic field leaking from the side of the planar coil 2 on which the magnetic layer 3 is provided (hereinafter referred to as a leakage magnetic field) is generated by the first conductor layer 4. It is possible to shield.

また、本実施形態のＬＣ回路ユニット１では、平面コイル２の巻線部２ａと平面視で重なる範囲よりも大きい面積を有する第１の導体層４によって、この漏洩磁界を適切に遮蔽（シールド）することが可能である。   Further, in the LC circuit unit 1 of the present embodiment, this leakage magnetic field is appropriately shielded (shield) by the first conductor layer 4 having an area larger than the range overlapping with the winding portion 2a of the planar coil 2 in plan view. It is possible.

また、本実施形態のＬＣ回路ユニット１では、第１の導体層４の厚みをｄとし、第１の導体層４の電気抵抗率をρとし、第１の導体層４の比透磁率をμとし、平面コイル２に流れる電流の角周波数をωとしたときに、下記式（１）の関係を満足することが好ましい。
ｄ≧（２ρ／μω）１／２ …（１） Furthermore, in the LC circuit unit 1 of the present embodiment, the thickness of the first conductor layer 4 is d, the electrical resistivity of the first conductor layer 4 is ρ, and the relative permeability of the first conductor layer 4 is μ Assuming that the angular frequency of the current flowing through the planar coil 2 is ω, it is preferable to satisfy the relationship of the following formula (1).
d ≧ (2ρ / μω) 1/2 (1)

上記式（１）の関係を満足することによって、第１の導体層４による漏洩磁界の遮蔽（シールド）性を高めることができる。したがって、本実施形態のＬＣ回路ユニット１では、このＬＣ回路ユニット１が設置される卓上、路面又は地中等において、若しくは、このＬＣ回路ユニット１が搭載されるモバイル機器や電動車両等において、平面コイル２からの漏洩磁界による影響を低減することが可能である。   By satisfying the relationship of the above-mentioned formula (1), the shielding (shielding) property of the leakage magnetic field by the first conductor layer 4 can be enhanced. Therefore, in the LC circuit unit 1 of the present embodiment, a planar coil in a desktop, a road surface, underground, etc. where the LC circuit unit 1 is installed, or in a mobile device, an electric vehicle, etc. where the LC circuit unit 1 is mounted. It is possible to reduce the influence of the leakage magnetic field from 2.

また、本実施形態のＬＣ回路ユニット１では、平面コイル２の誘導成分とコンデンサ部７の静電容量成分とが合成されることによって、電力伝送効率の向上を図ることが可能である。   Further, in the LC circuit unit 1 of the present embodiment, the power transmission efficiency can be improved by combining the inductive component of the planar coil 2 and the electrostatic capacitance component of the capacitor unit 7.

すなわち、本実施形態のＬＣ回路ユニット１では、送電コイル（一次コイル）１０５と受電コイル（二次コイル）１０７との間で位置ずれが生じた場合でも、磁気的な結合の低下に伴う電力伝送効率の低下を抑制することが可能である。   That is, in the LC circuit unit 1 according to the present embodiment, even when a positional deviation occurs between the power transmission coil (primary coil) 105 and the power reception coil (secondary coil) 107, power transmission associated with a decrease in magnetic coupling It is possible to suppress the decrease in efficiency.

また、本実施形態のＬＣ回路ユニット１では、第１の接続端子４ａ及び第１の外部端子４ｂの配置と、第２の接続端子６ａ及び第２の外部端子６ｃの配置とを、それぞれ第１の導体層４及び第２の導体層６の向かい合う角部とすることで、第１の導体層４及び第２の導体層６の面内における電流密度の偏りを低減することができる。これにより、コンデンサ部７が効率良く静電容量成分を得ることが可能である。   Further, in the LC circuit unit 1 of the present embodiment, the arrangement of the first connection terminal 4a and the first external terminal 4b, and the arrangement of the second connection terminal 6a and the second external terminal 6c, respectively, are first processes. By setting the opposing corner portions of the conductor layer 4 and the second conductor layer 6 to each other, the deviation of the current density in the plane of the first conductor layer 4 and the second conductor layer 6 can be reduced. Thereby, it is possible for the capacitor | condenser part 7 to obtain an electrostatic capacitance component efficiently.

また、本実施形態のＬＣ回路ユニット１は、平面コイル２とコンデンサ部７とが一体に積層された構造を有することで、上述したワイヤレス送電装置１０１を構成するＬＣ回路１１０と、ワイヤレス受電装置１０２を構成するＬＣ回路１１１との何れか一方又は両方に好適に用いることが可能である。   Further, the LC circuit unit 1 according to the present embodiment has a structure in which the planar coil 2 and the capacitor unit 7 are integrally stacked, so that the LC circuit 110 configuring the above-described wireless power transmitting apparatus 101 and the wireless power receiving apparatus 102. It can be suitably used for either or both of the LC circuit 111 that forms the

したがって、本実施形態のＬＣ回路ユニット１を用いたワイヤレス電力伝送システム１００では、ワイヤレス送電装置１０１とワイヤレス受電装置１０２との間でワイヤレス電力伝送を安定して行うことが可能である。   Therefore, in the wireless power transmission system 100 using the LC circuit unit 1 of the present embodiment, it is possible to stably perform wireless power transmission between the wireless power transmission apparatus 101 and the wireless power reception apparatus 102.

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図５に示すＬＣ回路ユニット１Ａのように、上記ＬＣ回路ユニット１の構成に加えて、複数（本実施形態では２つ）のコンデンサ部７ａ，７ｂが積層して設けられた構成としてもよい。なお、図５は、ＬＣ回路ユニット１Ａの構成を示す斜視図である。また、ＬＣ回路ユニット１Ａにおいて、上記ＬＣ回路ユニット１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。 In addition, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, It is possible to add a various change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, as in the LC circuit unit 1A shown in FIG. 5, in addition to the configuration of the LC circuit unit 1, a plurality (two in the present embodiment) of capacitor portions 7a and 7b may be stacked. Good. FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the LC circuit unit 1A. Further, in the LC circuit unit 1A, the parts equivalent to those of the LC circuit unit 1 will be omitted from description and denoted by the same reference numerals in the drawings.

具体的に、このＬＣ回路ユニット１Ａは、磁性体層３と対向する側から順に、第１の導体層４と誘電体層５と第２の導体層６とが積層された第１のコンデンサ部７ａと、セパレータ８と、第１の導体層４と誘電体層５と第２の導体層６とが積層された第２のコンデンサ部７ｂとが、順次積層された構造を有している。セパレータ８は、例えば絶縁層や誘電体層などにより構成されている。   Specifically, in the LC circuit unit 1A, a first capacitor portion in which the first conductor layer 4, the dielectric layer 5 and the second conductor layer 6 are stacked in order from the side facing the magnetic layer 3 The second capacitor portion 7 b in which the separator 7 a, the first conductor layer 4, the dielectric layer 5, and the second conductor layer 6 are stacked is sequentially stacked. The separator 8 is made of, for example, an insulating layer or a dielectric layer.

また、第１のコンデンサ部７ａの第１の接続端子４ａと、第２のコンデンサ部７ｂの第１の接続端子４ａとは、ポール部４ｃを介して電気的に接続されている。これにより、各コンデンサ部７ａ，７ｂの第１の導体層４は、平面コイル２の第１の配線部２ｂと電気的に接続されている。   Further, the first connection terminal 4a of the first capacitor section 7a and the first connection terminal 4a of the second capacitor section 7b are electrically connected via the pole section 4c. Thus, the first conductor layer 4 of each of the capacitor portions 7 a and 7 b is electrically connected to the first wiring portion 2 b of the planar coil 2.

一方、第１のコンデンサ部７ａの第２の接続端子６ａと、第２のコンデンサ部７ｂの第２の接続端子６ａとは、ポール部６ｂを介して電気的に接続されている。これにより、各コンデンサ部７ａ，７ｂの第２の導体層６は、平面コイル２の第２の配線部２ｃと電気的に接続されている。   On the other hand, the second connection terminal 6a of the first capacitor portion 7a and the second connection terminal 6a of the second capacitor portion 7b are electrically connected via the pole portion 6b. Thus, the second conductor layer 6 of each of the capacitor portions 7 a and 7 b is electrically connected to the second wiring portion 2 c of the planar coil 2.

さらに、第１のコンデンサ部７ａの第１の外部端子４ｂと第２のコンデンサ部７ｂの第１の外部端子４ｂとが電気的に接続されると共に、第１のコンデンサ部７ａの第２の外部端子６ｃと第２のコンデンサ部７ｂの第２の外部端子６ｃとが電気的に接続されることになる。   Furthermore, the first external terminal 4b of the first capacitor portion 7a and the first external terminal 4b of the second capacitor portion 7b are electrically connected, and the second external of the first capacitor portion 7a The terminal 6c and the second external terminal 6c of the second capacitor portion 7b are electrically connected.

また、ＬＣ回路ユニット１Ａでは、平面コイル２と複数のコンデンサ部７とが並列に接続された構成となっているが、平面コイル２と複数のコンデンサ部７とが直列に接続された構成とすることも可能である。   Further, in the LC circuit unit 1A, the planar coil 2 and the plurality of capacitor units 7 are connected in parallel, but the planar coil 2 and the plurality of capacitor units 7 are connected in series. It is also possible.

この構成の場合、複数のコンデンサ部７ａ，７ｂを積層することによって、これらコンデンサ部７ａ，７ｂの静電容量成分を調整しながら、電力伝送効率の更なる向上を図ることが可能である。   In the case of this configuration, by laminating the plurality of capacitor units 7a and 7b, it is possible to further improve the power transmission efficiency while adjusting the capacitance component of the capacitor units 7a and 7b.

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。   Hereinafter, the effects of the present invention will be made more apparent by examples. The present invention is not limited to the following examples, and can be appropriately modified and implemented without changing the gist of the invention.

（第１の実施例）
第１の実施例では、上記ワイヤレス電力伝送システム１００において、ワイヤレス受電装置１０２のＬＣ回路１１１に上記ＬＣ回路ユニット１を適用したもの（実施例）と、ワイヤレス受電装置１０２のＬＣ回路１１１に適用した上記ＬＣ回路ユニット１からコンデンサ部７を省略したもの（比較例）とを用意した。 (First embodiment)
In the first embodiment, in the wireless power transmission system 100, the LC circuit 111 of the wireless power receiving apparatus 102 to which the LC circuit unit 1 is applied (an embodiment) and the LC circuit 111 of the wireless power receiving apparatus 102. The thing (comparative example) which abbreviate | omitted the capacitor | condenser part 7 from the said LC circuit unit 1 was prepared.

そして、これら実施例及び比較例のワイヤレス電力伝送システムについて、送電コイル（一次コイル）１０５と受電コイル（二次コイル）１０７との間の位置ずれ前後の電力伝送効率［％］の変化を測定した。その測定結果を図６に示す。なお、図６は、コンデンサ部７の有無による位置ずれ前後の電力伝送効率の変化を示すグラフである。   And about the wireless power transmission system of these Examples and a comparative example, change of electric power transmission efficiency [%] before and behind position gap between transmitting coil (primary coil) 105 and receiving coil (secondary coil) 107 was measured. . The measurement results are shown in FIG. FIG. 6 is a graph showing a change in power transmission efficiency before and after misalignment due to the presence or absence of the capacitor unit 7.

平面コイル２には、巻線部２ａの内径が２０ｍｍ、巻線幅が１ｍｍ、巻線間隔が０．２ｍｍ、巻数が１０周の銅線路パターンを用いた。
磁性体層３には、サイズが６０ｍｍ×６０ｍｍ、厚みが０．１ｍｍのフェライトを用いた。
第１の導体層４及び第２の導体層６には、サイズが６５ｍｍ×６５ｍｍ、厚みが０．５ｍｍ（＝ｄ）の銅板を用いた。なお、第１の導体層４の電気抵抗率ρは、１．６８×１０−８Ωｍであり、比透磁率μは１である。
誘電体層５には、サイズが６５ｍｍ×６５ｍｍ、厚みが０．０３ｍｍの実効的な比誘電率が５０程度の誘電体シートを用いた。
送電コイル１０５と受電コイル１０７との間の距離は２ｍｍとした。
位置ずれ前は、送電コイル１０５と受電コイル１０７との中心軸が一致する場合とし、位置ずれ後は、互いに中心軸が面内で２０ｍｍずれた場合とした。
伝送電力は１２Ｗ（コイル電流：ｆ（＝ω／２π）＝１００ｋＨｚ）とした。
上記式（１）については、（２ρ／μω）１／２の値が約０．２ｍｍとなることから、ｄ（＝０．５ｍｍ）＞０．２ｍｍとなり、上記式（１）の関係を満足している。 As the planar coil 2, a copper line pattern having an inner diameter of 20 mm for the winding portion 2a, a winding width of 1 mm, a winding interval of 0.2 mm, and a number of turns of 10 was used.
For the magnetic layer 3, ferrite of 60 mm × 60 mm in size and 0.1 mm in thickness was used.
For the first conductor layer 4 and the second conductor layer 6, a copper plate having a size of 65 mm × 65 mm and a thickness of 0.5 mm (= d) was used. The electrical resistivity ρ of the first conductor layer 4 is 1.68 × 10 −8 Ωm, and the relative permeability μ is 1.
As the dielectric layer 5, a dielectric sheet having a size of 65 mm × 65 mm and a thickness of 0.03 mm and an effective relative dielectric constant of about 50 was used.
The distance between the power transmission coil 105 and the power reception coil 107 was 2 mm.
Before the positional displacement, it is assumed that the central axes of the power transmission coil 105 and the power receiving coil 107 coincide with each other, and after the positional displacement, the central axes are mutually offset by 20 mm in the plane.
The transmission power was 12 W (coil current: f (= ω / 2π) = 100 kHz).
In the above equation (1), the value of (22 / μω) 1/2 is about 0.2 mm, so d (= 0.5 mm)> 0.2 mm, and the relationship of the above equation (1) is satisfied. doing.

図６に示すように、実施例のワイヤレス電力伝送システムでは、比較例のワイヤレス電力伝送システムよりも電力伝送効率が高いことがわかる。また、実施例のワイヤレス電力伝送システムでは、比較例のワイヤレス電力伝送システムよりも位置ずれ前後の電力伝送効率の低下が抑えられていることがわかる。   As shown in FIG. 6, it can be seen that the wireless power transfer system of the embodiment has higher power transfer efficiency than the wireless power transfer system of the comparative example. Moreover, in the wireless power transmission system of the embodiment, it is understood that the reduction of the power transmission efficiency before and after the misalignment is suppressed more than the wireless power transmission system of the comparative example.

（第２の実施例）
第２の実施例では、実施例及び比較例のワイヤレス電力伝送システムについて、受電コイル１０７の中心における漏洩磁界の強度を測定した。その測定結果を図７に示す。なお、図７は、コンデンサ部７の有無による漏洩磁界の強度を示すグラフである。 Second Embodiment
In the second embodiment, the strength of the leakage magnetic field at the center of the power receiving coil 107 was measured for the wireless power transmission systems of the embodiment and the comparative example. The measurement results are shown in FIG. FIG. 7 is a graph showing the strength of the leakage magnetic field depending on the presence or absence of the capacitor unit 7.

漏洩磁界の測定については、受電コイル１０７の送電コイル１０５と対向する側とは反対側から１ｍｍ離れた位置の磁界強度Ｈ［Ａ／ｍ］を測定した。   Regarding the measurement of the leakage magnetic field, the magnetic field strength H [A / m] at a position 1 mm away from the side opposite to the side of the power reception coil 107 facing the power transmission coil 105 was measured.

図７に示すように、実施例のワイヤレス電力伝送システムでは、比較例のワイヤレス電力伝送システムに比べて、受電コイル１０７からの漏洩磁界が十分に抑えられていることがわかる。   As shown in FIG. 7, it can be seen that in the wireless power transmission system of the embodiment, the leakage magnetic field from the power receiving coil 107 is sufficiently suppressed as compared with the wireless power transmission system of the comparative example.

１，１Ａ…ＬＣ回路ユニット ２…平面コイル ２ａ…巻線部 ２ｂ…第１の配線部 ２ｃ…第２の配線部 ３…磁性体層 ４…第１の導体層 ４ａ…第１の接続端子 ４ｂ…第１の外部端子 ４ｃ…ポール部 ５…誘電体層 ６…第２の導体層 ６ａ…第２の接続端子 ６ｂ…ポール部 ６ｃ…第２の外部端子 ７…コンデンサ部 ７ａ…第１のコンデンサ部 ７ｂ…第２のコンデンサ部 ８…セパレータ １００…ワイヤレス電力伝送システム １０１…ワイヤレス送電装置 １０２…ワイヤレス受電装置 １０３…電源 １０４…電力変換回路 １０５…送電コイル（一次コイル） １０６…コンデンサ １０７…受電コイル（二次コイル） １０８…コンデンサ １０９…整流回路 １１０，１１１…ＬＣ回路 Ｒ…負荷   1, 1A: LC circuit unit 2: flat coil 2a: winding portion 2b: first wiring portion 2c: second wiring portion 3: magnetic layer 4: first conductor layer 4a: first connection terminal 4b 1st external terminal 4c pole portion 5 dielectric layer 6 second conductor layer 6a second connection terminal 6b pole portion 6c second external terminal 7 capacitor portion 7a first capacitor 7b: second capacitor unit 8: separator 100: wireless power transmission system 101: wireless power transmission device 102: wireless power reception device 103: power supply 104: power conversion circuit 105: power transmission coil (primary coil) 106: capacitor 107: power reception coil (Secondary coil) 108 ... capacitor 109 ... rectifier circuit 110, 111 ... LC circuit R ... load

Claims (8)

平面スパイラル状に巻回された巻線部を含む平面コイルと、
前記平面コイルの一方の面に対向して設けられた磁性体層と、
前記磁性体層の前記平面コイルと対向する面とは反対側の面に対向して設けられた第１の導体層と、
前記第１の導体層の前記磁性体層と対向する面とは反対側の面に対向して設けられた誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の導体層と対向する面とは反対側の面に対向して設けられた第２の導体層とを備え、
前記第１の導体層と前記誘電体層と前記第２の導体層とがコンデンサ部を構成し、
前記平面コイルと前記コンデンサ部とが並列又は直列に接続されていることを特徴とするＬＣ回路ユニット。 A planar coil including a winding portion wound in a planar spiral shape;
A magnetic layer provided opposite to one surface of the planar coil;
A first conductor layer provided opposite to the surface of the magnetic layer opposite to the surface facing the planar coil;
A dielectric layer provided opposite to the surface of the first conductor layer opposite to the surface facing the magnetic layer;
And a second conductor layer provided opposite to a surface opposite to the surface facing the first conductor layer of the dielectric layer,
The first conductor layer, the dielectric layer, and the second conductor layer constitute a capacitor portion,
An LC circuit unit, wherein the planar coil and the capacitor unit are connected in parallel or in series. 前記第１の導体層と前記誘電体層と前記第２の導体層とを含む複数のコンデンサ部が積層して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＬＣ回路ユニット。   2. The LC circuit unit according to claim 1, wherein a plurality of capacitor units including the first conductor layer, the dielectric layer, and the second conductor layer are stacked. 前記磁性体層は、少なくとも前記平面コイルの巻線部と平面視で重なる範囲よりも大きい面積を有し、
前記第１の導体層は、少なくとも前記平面コイルの巻線部と平面視で重なる範囲よりも大きい面積を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＣ回路ユニット。 The magnetic layer has an area larger than at least a range overlapping the winding portion of the planar coil in plan view,
3. The LC circuit unit according to claim 1, wherein the first conductor layer has an area larger than at least a range overlapping with a winding portion of the planar coil in a plan view. 前記第１の導体層の厚みをｄとし、前記第１の導体層の電気抵抗率をρとし、前記第１の導体層の比透磁率をμとし、前記平面コイルに流れる電流の角周波数をωとしたときに、
ｄ≧（２ρ／μω）１／２
の関係を満足することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のＬＣ回路ユニット。 Let d be the thickness of the first conductor layer, ρ be the electrical resistivity of the first conductor layer, μ be the relative permeability of the first conductor layer, and the angular frequency of the current flowing through the planar coil Let ω be
d ≧ (2ρ / μω) 1/2
The LC circuit unit according to any one of claims 1 to 3, which satisfies the following relationship: 前記巻線部の一端側から外周側に向かって延長された第１の配線部と、
前記巻線部の他端側から外周側に向かって延長された第２の配線部と、
前記第１の導体層の外周部に設けられた第１の接続端子及び第１の外部端子と、
前記第２の導体層の外周部に設けられた第２の接続端子及び第２の外部端子とを有し、
前記第１の配線部と前記第２の配線部とのうち、何れか一方の配線部と前記第１の接続端子とが電気的に接続されると共に、何れか他方の配線部と前記第２の接続端子とが電気的に接続された構造を有し、
前記第１の接続端子が設けられた前記第１の導体層の角部又は辺部とは向かい合う側の角部又は辺部に前記第１の外部端子が設けられ、
前記第２の接続端子が設けられた前記第２の導体層の角部又は辺部とは向かい合う側の角部又は辺部に前記第２の外部端子が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のＬＣ回路ユニット。 A first wiring portion extended from the one end side of the winding portion toward the outer peripheral side;
A second wiring portion extended from the other end side of the winding portion toward the outer peripheral side;
A first connection terminal and a first external terminal provided on an outer peripheral portion of the first conductor layer;
A second connection terminal and a second external terminal provided on an outer peripheral portion of the second conductor layer,
One of the first wiring portion and the second wiring portion is electrically connected to the first connection terminal, and the other wiring portion and the second wiring portion are electrically connected. Have a structure in which the connection terminals of the
The first external terminal is provided at a corner or side on the side facing the corner or side of the first conductor layer provided with the first connection terminal,
The second external terminal is provided at a corner or side on the side facing the corner or side of the second conductor layer provided with the second connection terminal. The LC circuit unit according to any one of Items 1 to 4. 電力をワイヤレスで送電するワイヤレス送電装置であって、
請求項１〜５の何れか一項に記載のＬＣ回路ユニットを備えることを特徴とするワイヤレス送電装置。 A wireless power transmission device that transmits power wirelessly, and
A wireless power transmission device comprising the LC circuit unit according to any one of claims 1 to 5. 電力をワイヤレスで受電するワイヤレス受電装置であって、
請求項１〜５の何れか一項に記載のＬＣ回路ユニットを備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。 A wireless power receiving apparatus that receives power wirelessly, and
A wireless power receiver comprising the LC circuit unit according to any one of claims 1 to 5. ワイヤレス送電装置からワイヤレス受電装置に向けて電力をワイヤレスで伝送するワイヤレス電力伝送システムであって、
前記ワイヤレス送電装置と前記ワイヤレス受電装置との少なくとも一方は、請求項１〜５の何れか一項に記載のＬＣ回路ユニットを備えることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。 A wireless power transmission system for wirelessly transmitting power from a wireless power transmission device to a wireless power reception device, comprising:
The wireless power transmission system according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one of the wireless power transmission device and the wireless power reception device includes the LC circuit unit according to any one of claims 1 to 5.
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CN112787416A (en) * 2021-01-25 2021-05-11 深圳市磁迹科技有限公司 Coil assembly for wireless power transmission and wireless charging relay device
EP4016564A1 (en) * 2020-12-15 2022-06-22 Otis Elevator Company Wireless power transfer device

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