(57)【要約】  トランスモジュール（１０）は実装基板（４０）のグランド電極パターン（４０Ｇ）に実装され、トランス（２０）および静電シールド（３０）を備えている。トランス（２０）は、開磁路を形成する磁性体のコア（２２）と、コア（２２）に巻回された一次巻線および二次巻線とを備える。静電シールド（３０）は、トランス（２０）を覆い、トランス（２０）から輻射される電界を遮蔽している。静電シールド（３０）は、第１金属部材（３１）および第２金属部材（３２）から構成されている。第１金属部材（３１）および第２金属部材（３２）には、トランス（２０）からの漏れ磁束により生じる渦電流が流れ難くするためのスリット（３３，３４）を設けている。これにより、Ｑ値の低下を抑制し、静電遮蔽し、さらに、小型化を実現できるコンバータトランス、トランスモジュールおよびワイヤレス電力伝送システムを提供する。
2013061898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開磁路を形成する磁性体コアと、
前記磁性体コアに巻回された巻線と、
前記巻線が巻回された前記磁性体コアを覆う静電シールドと、
を備え、
前記静電シールドには一または複数の切欠き部が形成されている、
コンバータトランス。
【請求項２】
前記巻線は、隣接して巻回された一次巻線および二次巻線を有し、
前記一次巻線および前記二次巻線の一方は他方より高電圧側である、
請求項１に記載のコンバータトランス。
【請求項３】
前記静電シールドは前記磁性体コアの軸方向に沿った少なくとも三面を有し、
前記三面それぞれに切欠き部が形成されている、
請求項１または２に記載のコンバータトランス。
【請求項４】
前記静電シールドの前記三面と共に前記磁性体コアを覆う一面を有する囲み部をさらに備える請求項３に記載のコンバータトランス。
【請求項５】
前記静電シールドおよび前記巻線の間に設けられたフェライト部材をさらに備える請求項１から４の何れか一つに記載のコンバータトランス。
【請求項６】
前記切欠き部は、前記磁性体コアの軸方向の直交方向に延びたスリットである、
請求項１から５の何れか一つに記載のコンバータトランス。
【請求項７】
前記スリットは、前記三面の各面それぞれにおいて、周縁部から内側に向かって形成されている請求項６に記載のコンバータトランス。
【請求項８】
前記磁性体コアの軸方向に沿って複数の前記スリットが形成されており、
前記軸方向における前記スリットの幅は、隣接するスリット間の距離より短い、
請求項６または７に記載のコンバータトランス。
【請求項９】
前記静電シールドは二つの櫛歯形部材を有し、
前記二つの櫛歯形部材は対向し、それぞれの櫛歯が間に前記スリットを形成するよう互いに入り込んでいる、
請求項６から８の何れか一つに記載のコンバータトランス。
【請求項１０】
開磁路を形成する磁性体コア、前記磁性体コアに巻回された一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
該トランスを覆い、一または複数の切欠き部が形成されている静電シールドと、
前記トランスおよび前記静電シールドが実装された基板と、
を備えるトランスモジュール。
【請求項１１】
送電側アクティブ電極、送電側パッシブ電極、並びに、前記送電側アクティブ電極及び送電側パッシブ電極間に電圧を印加する電圧発生回路を有する送電装置と、
該送電装置に載置した場合に、前記送電側アクティブ電極に対して対向する受電側アクティブ電極、前記送電側パッシブ電極に対して対向又は接触する受電側パッシブ電極、前記受電側アクティブ電極及び受電側パッシブ電極の間に生じる電圧を降圧する降圧回路、並びに、前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路を有する受電装置と、
を備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とが絶縁体を介して対向し、容量結合することにより前記送電装置側から前記受電装置側へ電力伝送するワイヤレス電力伝送システムにおいて、
前記電圧発生回路または前記降圧回路は、
開磁路を形成する磁性体コア、前記磁性体コアに巻回された一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
該トランスを覆い、一または複数の切欠き部が形成されている静電シールドと、
を有するワイヤレス電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次巻線および二次巻線が巻回された開磁型のコアを有するコンバータトランス、トランスモジュールおよびワイヤレス電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機またはモバイルＰＣなどの電子機器を充電する際、電子機器に充電用のケーブルを接続するといった煩わしさを無くすために、充電装置に電子機器を設置するだけで充電できるワイヤレス電力伝送が提案されている。このワイヤレス電力伝送では、送電装置側と受電装置側との結合部の電圧を高くするためトランスが用いられ、このトランスで発生するノイズなどを抑制して、効率よく電力伝送を行う必要がある。このため、電源回路で用いられるトランスの一次コイルと二次コイルの間に金属製の静電シールドを設け、トランスで発生するノイズを抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２６０１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年の携帯電話機などは小型化が進んでおり、そのために、電子機器に搭載する電源回路などを小型化することが望まれている。しかしながら、閉磁路構造のトランスを用いた特許文献１ではコアサイズの小型化が難しく、結果として、トランスが大きくなるといった問題がある。そこで、開磁路構造のトランスを用いることが考えられるが、開磁路構造のトランスを静電シールドで覆った場合、トランスから漏れた磁束によって、静電シールドにはトランスの磁束を打ち消す方向に働く渦電流が発生する。その結果、インダクタンスが減少し、トランスのＱ値が低下するため、効率のよい電力伝送が行えないといった問題が発生する。【０００５】
そこで、本発明の目的は、Ｑ値の低下を抑制し、静電遮蔽し、さらに、小型化を実現できるコンバータトランス、トランスモジュールおよびワイヤレス電力伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るコンバータトランスは、開磁路を形成する磁性体コアと、前記磁性体コアに巻回された巻線と、前記巻線が巻回された前記磁性体コアを覆う静電シールドと、を備え、前記静電シールドには一または複数の切欠き部が形成されていることを特徴とする。【０００７】
この構成では、開磁路型の磁性体コアを用いることでトランスの小型化を実現できる。また、漏れ磁束によって静電シールドに生じる渦電流は、静電シールドに切欠き部が形成されていない場合との対比において、流れにくくなる。この結果、渦電流によって発生する磁束によりトランスの磁束が打ち消されてトランスのＱ値が低下するといった問題を防止できる。【０００８】
本発明に係るコンバータトランスにおいて、前記巻線は、隣接して巻回された一次巻線および二次巻線を有し、前記一次巻線および前記二次巻線の一方は他方より高電圧側である構成が好ましい。【０００９】
この構成では、一次巻線または二次巻線が高電圧となっても、放射される電界を静電シールドによって遮断できる。【００１０】
本発明に係るコンバータトランスにおいて、前記静電シールドは前記磁性体コアの軸方向に沿った少なくとも三面を有し、前記三面それぞれに切欠き部が形成されている構成が好ましい。【００１１】
この構成では、各面において渦電流を流れにくくでき、これにより、渦電流によって発生する磁束によりトランスの磁束が打ち消されてトランスのＱ値が低下するといった問題を防止できる。【００１２】
本発明に係るコンバータトランスは、前記静電シールドの前記三面と共に前記磁性体コアを覆う一面を有する囲み部をさらに備える構成でもよい。【００１３】
この構成では、静電シールドとは異なる部材の囲み部を利用して磁性体コアを覆うことで、静電遮蔽をより効率よく行える。【００１４】
本発明に係るコンバータトランスにおいて、前記静電シールドおよび前記巻線の間に設けられたフェライト部材をさらに備える構成でもよい。【００１５】
この構成では、漏れ磁束が静電シールドに入射され難くすることができる。また、フェライト部材により磁気シールドされるため、トランスのＱ値が向上する。【００１６】
本発明に係るコンバータトランスにおいて、前記切欠き部は、前記磁性体コアの軸方向の直交方向に延びたスリットである構成が好ましい。【００１７】
この構成では、スリットにすることで、簡単な構成で渦電流を流れにくくすることができる。【００１８】
本発明に係るコンバータトランスにおいて、前記スリットは、前記三面の各面それぞれにおいて、周縁部から内側に向かって形成されている構成が好ましい。【００１９】
この構成では、静電シールドに閉じられていないスリットを形成することで、静電シールドに渦電流が流れ難くすることができる。【００２０】
本発明に係るコンバータトランスにおいて、前記磁性体コアの軸方向に沿って複数の前記スリットが形成されており、前記軸方向における前記スリットの幅は、隣接するスリット間の距離より短い構成が好ましい。【００２１】
この構成では、スリットが形成された静電シールドの面の面積を十分にとることができるため、静電遮蔽を効果的に行える。【００２２】
本発明に係るコンバータトランスにおいて、前記静電シールドは二つの櫛歯形部材を有し、前記二つの櫛歯形部材は対向し、それぞれの櫛歯が間に前記スリットを形成するよう互いに入り込んでいる構成でもよい。【００２３】
この構成では、二つの部材でスリットを形成するため、スリット幅が調整しやすい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、コンバータトランスの小型化を実現できると共に、トランスのＱ値を低下させることなく、静電シールドによりノイズを遮蔽してＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）対策を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】実施形態に係るトランスモジュールの側面図。
【図１Ｂ】実施形態に係るトランスモジュールの上面図。
【図１Ｃ】実施形態に係るトランスモジュールの正面図。
【図２】図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示すトランスモジュールのトランスを示す図。
【図３】図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示す静電シールドの分解斜視図。
【図４】トランスを静電シールドで覆っていない状態のノイズの電圧波形を示す図。
【図５】トランスを静電シールドで覆った状態のノイズの電圧波形を示す図。
【図６】スリットの幅を変化させた場合のトランスの損失の変移を示す図。
【図７】フェライト材を備えたトランスモジュールの正面図。
【図８】スリットを静電シールドに形成したことによるＱ値の変移を示す図。
【図９】静電シールドの他の構成を示す斜視図。
【図１０】静電シールドの他の構成を示す斜視図。
【図１１】静電シールドの他の構成を示す斜視図。
【図１２】送電装置と受電装置との透視斜視図。
【図１３】受電装置を送電装置に載置した場合のワイヤレス電力伝送システムのパッシブ電極間が容量結合したときの等価回路の概略図。
【図１４】受電装置と送電装置とのパッシブ電極を直接導通させた場合のワイヤレス電力伝送システムの等価回路の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態１）
以下に、本発明に係る実施形態１について説明する。本実施形態では、本発明に係るコンバータトランスを用いたトランスモジュールについて説明する。図１は本実施形態に係るトランスモジュールの側面図、図１Ｂは上面図、図１Ｃは正面図である。図２は、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示すトランスモジュールのトランスを示す図である。図３は、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示す静電シールドの分解斜視図である。
【００２７】
本実施形態に係るトランスモジュール１０は、トランス２０および静電シールド３０を備えており、実装基板４０の実装面に実装されている。実装基板４０は、例えば、トランスモジュール１０を備える機器のマザーボードなどである。実装基板４０の実装面には、グランド電極パターン４０Ｇが設けられている。このグランド電極パターン４０Ｇ上に、後述のトランス２０および静電シールド３０が設けられる。
【００２８】
トランス２０はコイルボビン２１を備えている。コイルボビン２１は、例えば、耐電圧特性に優れた絶縁樹脂により形成されている。このコイルボビン２１は、ストレート状に開口する内筒（不図示）を有している。コイルボビン２１の内筒には、両端が開放端となるＩ字形状である開磁路型のコア２２が、その両端部がコイルボビン２１の内筒から突出するように挿入されている。さらに、コイルボビン２１には、一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２とが巻軸を同じにして巻回されている。本実施形態では、一次巻線Ｌ１は高電圧入力側、二次巻線Ｌ２は低電圧出力側とする。
【００２９】
静電シールド３０は、金属製部材であって、平行な二側面と、二側面に垂直な上面との三平面から構成されている。静電シールド３０の構成は適宜変更可能であるが、本実施形態では、図３に示すように、二平面がＬ字状に垂直に設けられた第１金属部材３１と、板状の第２金属部材３２との二つの部材から構成されている。静電シールド３０は、第１金属部材３１の一平面が実装基板４０の実装面に垂直となるよう第１金属部材３１を設け、その一平面に平行で、かつ、実装基板４０の実装面に垂直となるよう第２金属部材３２が設けられている。これによりコア２２の軸方向が開口するように各平面がコア２２の軸方向に沿って、静電シールド３０がトランス２０に被せられた状態となる。そして、トランス２０は、静電シールド３０と実装基板４０のグランド電極パターン４０Ｇとにより覆われた状態となる。
【００３０】
なお、第１金属部材３１は、例えばネジ穴３１Ａを有しており、このネジ穴３１Ａにネジ（不図示）を挿入して、実装基板４０に固定される。また、第２金属部材３２は、実装基板４０に実装された他の部材（不図示）、またはトランスモジュール１０の筐体などに固定される。そして、第１金属部材３１、第２金属部材３２およびグランド電極パターン４０Ｇは同電位となる。
【００３１】
トランス２０を覆う静電シールド３０は、トランス２０から発生する電界の外部への放射を遮断している。なお、グランド電極パターン４０Ｇは静電シールド３０と同様に、静電シールド材として作用している。静電シールド３０がトランス２０から発生する電界を遮蔽することで、ＥＭＣ対策がなされている。ＥＭＣ対策がなされていない場合、外部の電子機器などがノイズと干渉して正常に動作しなくなるおそれがある。以下に、静電シールド３０によるＥＭＣ対策の有無の相違について説明する。
【００３２】
図４は、トランス２０を静電シールド３０で覆っていない状態のノイズの電圧波形を示す図である。図５は、トランス２０を静電シールド３０で覆った状態のノイズの電圧波形を示す図である。図４および図５に示す太線はＥＭＣ規格値を示している。また、図４および図５の横軸は周波数軸であり、縦軸はノイズの電圧軸を示す。
【００３３】
静電シールド３０でトランス２０を覆わない場合、図４に示すように、トランス２０の駆動周波数とする約２３０ｋＨｚでは、ＥＭＣ規格値、約６２ｄＢμＶを上回っている（図中点線矢印）。一方、トランス２０を静電シールド３０で覆った場合、図５に示すように、図４での同じ周波数では、ＥＭＣ規格値、約６２ｄＢμＶを下回っている（図中点線矢印）。このように、静電シールド３０でトランス２０を覆うことで、十分なＥＭＣ対策を行うことができる。
【００３４】
図３の説明に戻り、静電シールド３０の第１金属部材３１には、二面に亘って、コア２２の軸方向に直交する方向に延びたスリット３３が複数形成されている。また、第２金属部材３２には、実装基板４０の実装面の法線方向に沿ったスリット３４が複数形成されていて、第２金属部材３２は櫛歯状となっている。スリット３３は、第２金属部材３２側となる第１金属部材３１の周縁部から反対側の周縁部に向かって形成されている。また、スリット３４は、第１金属部材３１側となる第２金属部材３２の周縁部から反対側の周縁部に向かって形成されている。換言すれば、スリット３３，３４は、閉じられていないスリットとなる。静電シールド３０の三面を構成する金属部材の、特に周縁部に沿って渦電流が流れようとするが、スリット３３，３４により静電シールド３０の三面それぞれは周縁部の一部が切欠きされているため、この渦電流は流れ難くなる。
【００３５】
なお、静電シールド３０は、一つの金属部材を湾曲状にして、トランス２０を覆う構成としてもよい。また、グランド電極パターン４０Ｇの形状は、閉じられていないスリットを設けた形状としてもよい。
【００３６】
以下に、静電シールド３０の各平面に生じる渦電流と、各平面に設けられたスリット３３，３４との関係について説明する。
【００３７】
トランス２０の一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２に電流が流れ、磁束が形成されるが、形成された磁束からの漏れ磁束が静電シールド３０の平面に入射すると、その平面には、トランス２０の磁束を打ち消す方向に働く渦電流が発生する。静電シールド３０にスリット３３，３４が形成されていないと、渦電流が大きくなり、その結果、渦電流の発生によるエネルギー損失が大きくなる。このため、静電シールド３０の各平面にスリット３３，３４を形成することで、平面の外周に沿って流れようとする渦電流を抑制することができ、その結果、渦電流の発生によるトランス２０のエネルギー損失が軽減し、トランス２０のＱ値が向上する。
【００３８】
このスリット３３，３４によるトランス２０の損失の低減率は、スリット３３，３４の幅によって決まる。図６は、スリット３３，３４の幅を変化させた場合のトランス２０の損失の変移を示す図である。図６の横軸はＬ/Ｓ値であり、縦軸は損失を任意単位に変換した値である。ここで、図１Ａで示すように、Ｓはスリット幅、Ｌは隣接するスリット間の距離（隣接するスリット間の櫛歯の幅）であり、Ｌ／Ｓ値とは、距離Ｌと幅Ｓとの値を示す。例えば、Ｌ／Ｓ値が（２／２）の場合、スリット幅が２ｍｍ、スリット間の距離が２ｍｍであることを示す。静電シールド３０の磁性体コアの長さは一定であるので、Ｌ／Ｓ値が小さくなるに従い櫛歯の本数は多くなる。図６では、Ｌ／Ｓ値と櫛歯の本数を併記している。
【００３９】
図６に示すグラフ上の各点は、Ｌ／Ｓ値を、（２／２）、（３／３）、（５／５）、（１０／１０）、（１７／１７）、（５０／５０）とした場合の損失を示している。この図６では、Ｌ／Ｓ値が（５０／５０）の場合の損失を基準としている。図示したように、Ｌ／Ｓ値を小さくするに伴い、すなわち、櫛歯の本数が増加するのに伴い、トランス２０の損失が小さくなっていることがわかる。具体的には、Ｌ／Ｓ値が（２／２）の場合、Ｌ／Ｓ値が（５０／５０）の場合よりも約９４％損失が低減している。
【００４０】
なお、図６では、幅Ｓと距離Ｌとを同じにした場合を示しているが、静電シールド性の観点からは、トランス２０から放射される電界をより遮断するためには、距離Ｌは幅Ｓよりも長い（太い）ことがより好ましい。
【００４１】
なお、静電シールド３０への漏れ磁束の入射を防ぐために、トランス２０と静電シールド３０との間にフェライト材を介在させることがより好ましい。図７はフェライト材を備えたトランスモジュール１０の正面図である。図７は図１Ｃに相当する図面である。図７では、静電シールド３０の第１金属部材３１および第２金属部材３２の内側に板状のフェライト材４５が貼り付けられている。トランス２０は、このフェライト材４５により、上面および側面が覆われた状態となる。フェライト材４５を設けることで、トランス２０の漏れ磁束が静電シールド３０へ入射されることを防ぎ、静電シールド３０に渦電流をより発生し難くできる。また、フェライト材４５が磁気シールドとして作用するため、トランス２０のＱ値が向上する。
【００４２】
図８は、スリット３３，３４を静電シールド３０に形成したことによるＱ値の変移を示す図である。図８では、縦軸に各パターンにおけるＱ値を示している。横軸に示す（１）は、トランス２０を静電シールド３０で覆っていない場合である。（２）は、トランス２０を、スリットが形成されていない静電シールド３０で覆った場合である。（３）、（４）、（５）は、Ｌ／Ｓ値がそれぞれ（２／２）、（１／１．５）、（１／２）としたスリット３３，３４を形成した静電シールド３０でトランス２０を覆った場合である。（６）は（３）にフェライト材４５を設けた場合である。
【００４３】
（１）では、最も高いＱ値を得ることができる。しかしながら、この場合、上述したＥＭＣ対策が施されていない。一方、（２）では、ＥＭＣ対策が施されているが、最も低いＱ値となっている。静電シールド３０にスリットを形成した（３）、（４）、（５）、（６）の場合では、（２）より高いＱ値が得られる。また、ＥＭＣを許容範囲内に収めることができる。さらに、フェライト材４５を設けた（６）の場合には、（３）、（４）、（５）よりさらに高いＱ値が得られる。
【００４４】
なお、本実施形態では、静電シールド３０は、図３に示すように、静電シールド３０の三面にスリット３３，３４を形成しているが、一面または二面にスリットを形成する構成であってもよい。また、静電シールド３０は、実装基板４０のグランド電極パターン４０Ｇと共にトランス２０を覆っているが、静電シールド３０が四面を有し、その四面でトランス２０を覆うような構成としてもよい。
【００４５】
図９、図１０および図１１は、静電シールドの他の構成を示す斜視図である。図９に示す静電シールド５０は、垂直な二面を有する第１金属部材５１と第２金属部材５２とを備えている。第１金属部材５１および第２金属部材５２の各面には、閉じられていないスリット５３，５４が複数形成されており、各面は櫛歯状となっている。そして、トランス２０の外周を囲うようにして、第１金属部材５１と第２金属部材５２とが設けられる。この構成の静電シールド５０でも、渦電流を抑制することができる。この結果、トランス２０のＱ値の低下を防止できる。
【００４６】
図１０に示す静電シールド６０は、垂直な二面を有する第１金属部材６１と、第２金属部材６２と、第３金属部材６３と、第４金属部材６４とを備えている。各面には、図９の静電シールド５０と同様に、閉じられていないスリットが形成されており、静電シールド６０の各面は櫛歯状となっている。そして、各面の櫛歯が、隣接する面の櫛歯とスリットを設けて噛み合うように、第１金属部材６１と、第２金属部材６２と、第３金属部材６３と、第４金属部材６４とが組み合わせられて構成されている。図１０では、二つの金属部材で一面のスリットが形成するようにしているため、スリット幅の調整が容易となる。
【００４７】
また、図１１に示す静電シールド７０は、ミアンダ状の一の金属部材が二面を形成するように折り曲げて構成されている。この構成であっても、トランスの外周に沿った各面にスリットが形成されることとなり、渦電流を流れ難くできる。
【００４８】
以上のように、主に平面の周縁部に沿って流れる渦電流を流れにくくする構成（形状）であれば、適宜変更可能である。また、静電シールド３０に形成するスリットの数、またはスリット幅なども、トランスモジュール１０の大きさによって適宜変更される。
【００４９】
（実施形態２）
以下に、本発明に係る実施形態２について説明する。本実施形態では、実施形態１で説明したトランスモジュール１０を用いたワイヤレス電力伝送システムについて説明する。
【００５０】
本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムは、送電装置と受電装置とで構成されている。受電装置は二次電池を備えた、例えば携帯電子機器である。携帯電子機器としては携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯音楽プレーヤ、ノート型ＰＣ（Personal Computer）、デジタルカメラなどが挙げられる。送電装置は受電装置が載置され、この受電装置の二次電池を充電するための充電台である。
【００５１】
図１２は送電装置と受電装置との透視斜視図である。受電装置２００は、内部に二次電池（図示せず）を有する略直方体状の筐体２０１を備えている。筐体２０１において、面積の最も広い二つの対向面の一方を前面、他方を背面とする。筐体２０１には、前面に沿って静電容量式入力式のタッチパネル２０２が設けられている。
【００５２】
筐体２０１には、背面に沿ってアクティブ電極２０３が設けられている。アクティブ電極２０３は、長方形状であって、長手方向が筐体２０１の背面の長手方向と一致するように設けられている。アクティブ電極２０３は、受電装置２００を送電装置１００に載置した場合に、送電装置１００に設けられた後述のアクティブ電極１０３と空隙を介して対向するようになっている。
【００５３】
筐体２０１には、底面に沿ってパッシブ電極２０４が設けられている。筐体２０１の底面は、長方形状で、その長辺が前面及び背面の短辺と一致する面である。パッシブ電極２０４は、長方形状であって、長手方向が筐体２０１の底面の長手方向と一致するように設けられている。パッシブ電極２０４は、受電装置２００を送電装置１００に配置した場合に、送電装置１００に設けられた後述のパッシブ電極１０４と空隙を介して対向し、または直接導通するようになっている。
【００５４】
送電装置１００は、設置面に対して略水平となる載置面１０１Ａと、載置面１０１Ａに対して略垂直となり、互いに平行に対向する背もたれ面１０１Ｂ及び前面１０１Ｃとを有している。載置面１０１Ａ、背もたれ面１０１Ｂ及び前面１０１Ｃは、それぞれ長方形状である。載置面１０１Ａの長辺と背もたれ面１０１Ｂの短辺とが一致し、また、載置面１０１Ａの長辺と前面１０１Ｃの長辺とが一致している。
【００５５】
送電装置１００には、受電装置２００の底面が載置面１０１Ａ側となり、受電装置２００の背面が背もたれ面１０１Ｂ側となるように、受電装置２００が載置される。送電装置１００は、載置面１０１Ａに沿って設けられたパッシブ電極１０４を備えている。パッシブ電極１０４は、長方形状であって、長手方向が載置面１０１Ａの長手方向と一致するよう設けられている。送電装置１００に受電装置２００が載置された場合、送電装置１００側のパッシブ電極１０４と、受電装置２００側のパッシブ電極２０４とが空隙を介して対向し、または直接導通するようになっている。
【００５６】
送電装置１００は、背もたれ面１０１Ｂに沿って設けられたアクティブ電極１０３を備えている。アクティブ電極１０３は、長方形状であって、長手方向が送電装置１００の高さ方向と一致するよう設けられている。送電装置１００に受電装置２００が載置された場合、送電装置１００側のアクティブ電極１０３と、受電装置２００側のアクティブ電極２０３とが対向するようになっている。
【００５７】
本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムにおいて、送電装置１００に受電装置２００を載置した場合、パッシブ電極１０４，２０４が対向（又は直接導通）し、アクティブ電極１０３，２０３が対向する。そして、送電装置１００のアクティブ電極１０３とパッシブ電極１０４との間に電圧が印加されると、対向配置となったアクティブ電極１０３，２０３間に電界が生じ、この電界を介して電力が送電装置１００から受電装置２００へ伝送される。これにより、受電装置２００の負荷回路ＲＬに給電され、整流されて、二次電池が充電される。
【００５８】
以下、ワイヤレス電力伝送システムの回路構成について説明する。図１３は、受電装置２００を送電装置１００に載置した場合のワイヤレス電力伝送システムのパッシブ電極間が容量結合したときの等価回路の概略図である。
【００５９】
送電装置１００は、ＡＣアダプタ１０６及び電圧発生回路１０７を備えている。ＡＣアダプタ１０６は、１００Ｖ〜２３０Ｖの交流電圧を、５Ｖ、１２Ｖ等の直流電圧に変換して電圧発生回路１０７へ出力する。電圧発生回路１０７は、インバータ１０８、昇圧トランスＴＧ及びインダクタＬＧにより構成され、ＡＣアダプタ１０６から入力された電圧を交流変換及び昇圧して、アクティブ電極１０３及びパッシブ電極１０４の間に印加する。印加される電圧の周波数は１００ｋＨｚ乃至１０ＭＨｚである。この昇圧トランスＴＧに、実施形態１で説明したトランスモジュール１０が用いられる。
【００６０】
受電装置２００のアクティブ電極２０３とパッシブ電極２０４との間には、降圧トランスＴＬ及びインダクタＬＬによる降圧回路２０５が接続されている。降圧トランスＴＬの二次側には負荷回路ＲＬが接続されている。この負荷回路ＲＬは、図示しない整流平滑回路及び二次電池で構成されている。この降圧トランスＴＬに、実施形態１で説明したトランスモジュール１０が用いられる。
【００６１】
このように、昇圧トランスＴＧおよび降圧トランスＴＬに、実施形態１のトランスモジュール１０を用いることで、ノイズを低減でき、ＥＭＣ対策を十分に行うことができる。また、受電装置２００または送電装置１００のトランスで発生したノイズがＡＣ電源ラインに重畳することを防止できる。
【００６２】
図１４は、受電装置２００と送電装置１００とのパッシブ電極１０４，２０４を直接導通させた場合のワイヤレス電力伝送システムの等価回路の概略図である。
【００６３】
図１４において、送電装置１００のパッシブ電極１０４と受電装置２００のパッシブ電極２０４との間には抵抗ｒが接続されている。この抵抗ｒは、パッシブ電極１０４，２０４の接触部に構成されている接触抵抗に相当する。パッシブ電極１０４，２０４間に抵抗ｒが接続されている以外は、図１３と同様である。
【００６４】
アクティブ電極１０３，２０３間の容量をＣｍ、印加される電圧の周波数をｆで表すと、ｒ≪１／（２πｆＣｍ）の関係にある。この構成では受電装置２００のパッシブ電極２０４の電位が安定化され、不要電磁界の漏洩が防止される。また、昇圧して電力伝送するため、パッシブ電極１０４，２０４を流れる電流は数ｍＡオーダーでよい。従来の接触式充電装置では、数Ａオーダーの充電電流がそのまま流れるため接触抵抗による損失が大きいのに対し、本発明では接触抵抗を低く抑える必要がなく各種接触手段が適用できる。
【００６５】
なお、上述したトランスモジュール１０などの具体的構成は、適宜設計変更可能であり、上述の実施形態に記載された作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、上述の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００６６】
また、上述の例において、送電装置と受電装置のアクティブ電極同士又はパッシブ電極同士は、空隙を介して対向している構成を述べたが、本願の効果はこれに限るものではなく、対向する電極どうしが容量結合していればよい。例えば、電極間に装置の筐体をなすプラスチック等の誘電体や絶縁性の液体、気体など、電極同士を絶縁する物質、あるいはそれらを含む複数の物質の組み合わせが配置されることで電極間が直流的に導通していない構成となっていればよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０−トランスモジュール
２０−トランス
２１−コイルボビン
２２−コア
３０−静電シールド
３３，３４−スリット（切欠き部）
４０−実装基板（囲み部）
Ｌ１−一次巻線
Ｌ２−二次巻線
【図１Ａ】
2013061898.tif 000003
【図１Ｂ】
2013061898.tif 000004
【図１Ｃ】
2013061898.tif 000005
【図２】
2013061898.tif 000006
【図３】
2013061898.tif 000007
【図４】
2013061898.tif 000008
【図５】
2013061898.tif 000009
【図６】
2013061898.tif 000010
【図７】
2013061898.tif 000011
【図８】
2013061898.tif 000012
【図９】
2013061898.tif 000013
【図１０】
2013061898.tif 000014
【図１１】
2013061898.tif 000015
【図１２】
2013061898.tif 000016
【図１３】
2013061898.tif 000017
【図１４】
2013061898.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月4日(2014.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開磁路を形成する磁性体コアと、
前記磁性体コアに巻回された巻線と、
前記巻線が巻回された前記磁性体コアを覆う静電シールドと、
を備え、
前記静電シールドには、前記磁性体コアの軸方向の直交方向に延びたスリットが、前記軸方向に沿って複数形成され、
前記軸方向における前記スリットの幅は、隣接するスリット間の距離より短い、
コンバータトランス。
【請求項２】
開磁路を形成する磁性体コアと、
前記磁性体コアに巻回された巻線と、
前記巻線が巻回された前記磁性体コアを覆う静電シールドと、
を備え、
前記静電シールドには、前記磁性体コアの軸方向の直交方向に延びたスリットが形成され、
前記静電シールドは二つの櫛歯形部材を有し、
前記二つの櫛歯形部材は対向し、それぞれの櫛歯が間に前記スリットを形成するよう互いに入り込んでいる、
コンバータトランス。
【請求項３】
前記巻線は、隣接して巻回された一次巻線および二次巻線を有し、
前記一次巻線および前記二次巻線の一方は他方より高電圧側である、
請求項１または２に記載のコンバータトランス。
【請求項４】
前記静電シールドは前記磁性体コアの軸方向に沿った少なくとも三面を有し、
前記三面それぞれにスリットが形成されている、
請求項１から３の何れかに記載のコンバータトランス。
【請求項５】
前記スリットは、前記三面の各面それぞれにおいて、周縁部から内側に向かって形成されている請求項４に記載のコンバータトランス。
【請求項６】
前記静電シールドの前記三面と共に前記磁性体コアを覆う一面を有する囲み部をさらに備える請求項５に記載のコンバータトランス。
【請求項７】
前記静電シールドおよび前記巻線の間に設けられたフェライト部材をさらに備える請求項１から６の何れか一つに記載のコンバータトランス。
【請求項８】
開磁路を形成する磁性体コア、前記磁性体コアに巻回された一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
該トランスを覆い、前記磁性体コアの軸方向の直交方向に延びたスリットが、前記軸方向に沿って複数形成された静電シールドと、
前記トランスおよび前記静電シールドが実装された基板と、
を備え、
前記軸方向における前記スリットの幅は、隣接するスリット間の距離より短い、
トランスモジュール。
【請求項９】
開磁路を形成する磁性体コア、前記磁性体コアに巻回された一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
該トランスを覆い、前記磁性体コアの軸方向の直交方向に延びたスリットが形成された静電シールドと、
前記トランスおよび前記静電シールドが実装された基板と、
を備え、
前記静電シールドは二つの櫛歯形部材を有し、
前記二つの櫛歯形部材は対向し、それぞれの櫛歯が間に前記スリットを形成するよう互いに入り込んでいる、
トランスモジュール。
【請求項１０】
送電側アクティブ電極、送電側パッシブ電極、並びに、前記送電側アクティブ電極及び送電側パッシブ電極間に電圧を印加する電圧発生回路を有する送電装置と、
該送電装置に載置した場合に、前記送電側アクティブ電極に対して対向する受電側アクティブ電極、前記送電側パッシブ電極に対して対向又は接触する受電側パッシブ電極、前記受電側アクティブ電極及び受電側パッシブ電極の間に生じる電圧を降圧する降圧回路、並びに、前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路を有する受電装置と、
を備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とが絶縁体を介して対向し、容量結合することにより前記送電装置側から前記受電装置側へ電力伝送するワイヤレス電力伝送システムにおいて、
前記電圧発生回路または前記降圧回路は、
開磁路を形成する磁性体コア、前記磁性体コアに巻回された一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
該トランスを覆い、前記磁性体コアの軸方向の直交方向に延びたスリットが、前記軸方向に沿って複数形成された静電シールドと、
を有し、
前記軸方向における前記スリットの幅は、隣接するスリット間の距離より短い、
ワイヤレス電力伝送システム。
【請求項１１】
送電側アクティブ電極、送電側パッシブ電極、並びに、前記送電側アクティブ電極及び送電側パッシブ電極間に電圧を印加する電圧発生回路を有する送電装置と、
該送電装置に載置した場合に、前記送電側アクティブ電極に対して対向する受電側アクティブ電極、前記送電側パッシブ電極に対して対向又は接触する受電側パッシブ電極、前記受電側アクティブ電極及び受電側パッシブ電極の間に生じる電圧を降圧する降圧回路、並びに、前記降圧回路の出力電圧を電源電圧として入力する負荷回路を有する受電装置と、
を備え、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とが絶縁体を介して対向し、容量結合することにより前記送電装置側から前記受電装置側へ電力伝送するワイヤレス電力伝送システムにおいて、
前記電圧発生回路または前記降圧回路は、
開磁路を形成する磁性体コア、前記磁性体コアに巻回された一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
該トランスを覆い、前記磁性体コアの軸方向の直交方向に延びたスリットが形成された静電シールドと、
を有し、
前記静電シールドは二つの櫛歯形部材を有し、
前記二つの櫛歯形部材は対向し、それぞれの櫛歯が間に前記スリットを形成するよう互いに入り込んでいる、
ワイヤレス電力伝送システム。
【国際調査報告】
2013061898.tif 000019
2013061898.tif 000020
2013061898.tif 000021
2013061898.tif 000022