(57)【要約】      （修正有）【課題】電磁誘導により、電力と情報(データ)とを無接点で同時に伝達する。【解決手段】平面に巻回したコイルとそのコイルの裏面に配置した磁気シールド体とで構成した電力伝送用コイルと、平面に巻回したコイルとそのコイルの裏面に配置した磁気シールド体とで構成した情報伝送用コイルとを有し、情報伝送用コイルのコイル径と電力伝送用コイルのコイル径とを異ならせ、情報伝送用コイルと電力伝送用コイルとを積層配置したコイルユニットを一対磁気的に結合させ、電力伝送しつつデータ伝送する。【選択図】図１
2011024361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面に巻回したコイル(２)とそのコイル(２)の裏面に配置した磁気シールド体(３)とで構成した電力伝送用コイル(４)と、平面に巻回したコイル(５)とそのコイル(５)の裏面に配置した磁気シールド体(６)とで構成した情報伝送用コイル(７)とを有し、情報伝送用コイル(７)のコイル径を電力伝送用コイル(４)のコイル径に比して小径に形成し、情報伝送用コイル(７)が電力伝送用コイル(４)のコイル外周部分に位置する状態に積層配置したコイルユニット(１)を一対磁気的に結合させ、電力伝送しつつデータ伝送するように構成してある特徴とする電力伝送及びデータ伝送方法。
【請求項２】
平面に巻回したコイル(２)とそのコイル(２)の裏面に配置した磁気シールド体(３)とで構成した電力伝送用コイル(４)と、平面に巻回したコイル(５)とそのコイル(５)の裏面に配置した磁気シールド体(６)とで構成した情報伝送用コイル(７)とを有し、情報伝送用コイル(７)のコイル径を電力伝送用コイル(４)のコイル径に比して小径に形成し、情報伝送用コイル(７)が電力伝送用コイル(４)のコイル外周部分に位置する状態に積層配置することで構成したコイルユニット(１)を一対磁気的に結合させ、電力伝送しつつデータ伝送するように構成したことを特徴とする電力伝送及びデータ伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無接点で電力伝送及びデータ伝送を行う方法ならびにその装置に関し、特に、コイルを平面的に巻回させている平面コイルを使用する無接点の電力伝送及びデータ伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＵＷＢ(超広帯域無線)などの無線化が進められているものの、電力の無線化は原理状不可能であることから、電力と情報とを同時に非接触で伝送する形式の装置は製造が困難であった。
【０００３】
一方、電力伝送を非接触(無接点)で行う無接点電力伝送システム(特許文献１)や、データー伝送を非接触(無接点)で行うデータ搬送回路(特許文献２)が提案されている。
【０００４】
これら従来の無接点電力伝送システムやデータ搬送回路では、一対のコイルを対向配置し、この一対のコイル間での電磁誘導により、二次側機器で電力供給したり、データ送受信を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２３００３２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５７２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、特許文献１のようなシステムに於いては、電力伝送用コイル(51)は送電・受電コイルの外側にシールドを置く構造がとられており、そのときの磁束(Ｍ)は図４Ａのようにシールド外部に漏れることなくコイル表面に対して平行に発生する。
【０００７】
そして、情報伝送用コイル(52)と、電力伝送用コイル(51)との位置関係について、図４Ｂに示すように同心円上に配置する形態が考えられるが、このように配置した場合、電力伝送用コイル(51)の発生する磁束密度が高く、さらに情報伝送用コイル(52)も図４Ｃに示すよう発生した磁束(Ｍ)を最適な方向で受ける位置関係にあることから、大きな起電力(Ｆ)が発生し、本来目的である情報伝送の送受信信号に対する影響が高くなって十分なＳＮ比を取れない。このため、情報の伝送には不向きである。また、この位置関係では、情報伝送用コイルの信号すなわち、磁束(Ｍ)が電力伝送用コイル(51)の起電力となり、エネルギーの大半が吸収されて、損失が大きくなり、実用的ではない。
【０００８】
前記したように従来の無接触型の電力伝送システムやデータ搬送回路は、それぞれ一対のコイル間に生じる電磁誘導で電力あるいは情報を個別に伝達することはできるが、情報と電力とを同時に伝達することはできず、また、情報と電力を同時に伝達しようとする技術思想もなかった。
【０００９】
本発明は、このような点に着目して、電力と情報(データ)とを無接点で同時に伝達することができる電力伝送及びデータ伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するために本発明は、平面に巻回したコイルとそのコイルの裏面に配置した磁気シールド体とで構成した電力伝送用コイルと、平面に巻回したコイルとそのコイルの裏面に配置した磁気シールド体とで構成した情報伝送用コイルとを有し、情報伝送用コイルと電力伝送用コイルとを情報伝送用コイルが電力伝送用コイルのコイル外周部分に位置する状態に積層配置してコイルユニットを一対磁気的に結合させ、電力伝送しつつデータ伝送するように構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、情情報伝送用コイルのコイル径を電力伝送用コイルのコイル径に比して小径に形成し、情報伝送用コイルが電力伝送用コイルのコイル外周部分に位置させて積層配置することで磁界を重畳させてあるので、電力伝送用コイルの磁束の方向が情報伝送用コイルを貫通するものの、電気的に相殺される位置関係となるため、実質的に起電力は殆ど発生しない。さらに、情報伝送用コイルが発生する磁束も電力伝送用コイルに吸収されにくい方向となるため、損失が低減できる。それらの結果として、情報伝送の信号が損なわれることなく、小さな電力で情報の伝達が可能となる。 これにより、電力伝送の効率を損なうことなく、さらに、情報伝達のスループツト、品質も損なうことなく、高速のデータ伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】コイルユニットの一実施態様を示す分解斜視図である。
【図２】コイルユニットの異なる実施態様を示す分解斜視図である。
【図３】電力伝送用コイルと情報伝送用コイルの配置による情報伝送用コイルの起電力を示すグラフである。
【図４】電力伝送用コイルと情報伝送用コイルでの磁束方向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
このコイルユニット(１)は、平面的に巻回したコイル(２)の裏面側に方形の磁気シールド体(３)を配置してなる電力伝送用コイル(４)の上面部分に、平面的に巻回したコイル(５)の裏面側に方形の磁気シールド体(６)を配置してなる情報伝送用コイル(７)を積層配置することで構成してある。
【００１４】
情報伝送用コイル(７)のコイル径(ｄ)は電力伝送用コイル(４)のコイル径(Ｄ)よりも小径に形成してあり、情報伝送用コイル(７)は電力伝送用コイル(４)の外周寄り部分に配置されている。
【００１５】
このように構成した一対のコイルユニット(１)を対向配置し、一方を一次側コイル(送電側コイル)、他方を二次側コイル(受電側コイル)とし、両コイル間に電磁誘導を生じさせることで、一次側コイルに送給された電力および情報を二次側コイルに伝送するようにしている。
【００１６】
この電力伝送用コイル(４)および情報伝送用コイル(７)は、積層プリント基板にプリント配線されたものであっても、単芯のリード線を渦巻き状に巻回形成したものでも、リッツ線を渦巻き状に巻回形成したものであってもよい。
【００１７】
図２に示すものは、コイルユニット(１)を構成している電力伝送用コイル(４)および情報伝送用コイル(７)のコイル (２)(５)をそれぞれ略方形となるように平面的に巻回した点が、前述の実施形態とは相違しているだけで、その他の構成は同様にしてある。
【００１８】
上述のように構成したコイルユニット(１)を一対対向配置した無接点電力伝送及び無接点データ伝送装置では電力伝送用コイル(４)では１３５ｋＨｚで、また情報伝送用コイル(７)では２４ＭＨｚで共振するような回路構成にするとそれぞれの特徴を損なうことなくそれぞれの伝送を実現することができた。この場合の電力伝送は２.５Ｗ、情報伝送速度は２４Ｍｂｐｓであった。
【００１９】
電力伝送用コイル(４)として直径４５mmの円形コイル、情報伝送用コイル(７)として直径１５mmの円形コイルを使用し、図４Ｂに示す電力伝送用コイル(51)と情報伝送用コイル(52)とを同心上に配置した場合と、 図１に示す電力伝送用コイル(４)の外周部分に情報伝送用コイル(７)を配置した場合とで情報伝送用コイル(７)に発生する起電力を測定したところ、電力伝送用コイル(４)(51)と情報伝送用コイル(７)(52)とを同心上に配置した場合の起電力が３０ｍＶであったのに対し、電力伝送用コイル(４)(51)の外周部分に情報伝送用コイル(７)(52)を配置した場合の起電力は１ｍＶであった。さらに、電力伝送用コイル(４)(51)の外周部分に情報伝送用コイル(７)(52)の中心を配置すると、０.００１ｍＶまで低減する。
【００２０】
このことから、情報伝送用コイル(７)(52)の位置は反対方向の磁束がかからない位置が望ましく、電力伝送用コイル(４)(51)の中心から情報伝送用コイルの外周辺が離れているほど影響を受けにくいことがわかるが、投影面を考え、部品面積の観点から、実用的な位置は、 両方のコイルの外周辺を重ねる位置がよいと考えられる。そして、両コイルの外周辺を重ねた位置で、起電力は十分おさえられ、情報伝達に適した位置となる。
【００２１】
上述の実施形態は、磁気シールド材を正方形で構成したものについて説明したが、シールド材は、二次側となる機器の形状に合わせた長方形状のものであってもよく、その場合には、コイルの形状も長方形状あるいは長円状にすればよい。また、コイルの形状は磁気シールド体の形状に合わせた形状に形成したものでよく、例えば、ひし形でも多角形でも、また、円形あるいは楕円形であってもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１…コイルユニット、２…電力伝送用コイルのコイル、３…電力伝送用コイルの磁気シールド体、４…電力伝送用コイル、５…情報伝送用コイルのコイル、６…情報伝送用コイルの磁気シールド体、７…情報伝送用コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年11月10日(2010.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明では、情報伝送用コイルのコイル外形寸法(コイル径)を電力伝送用コイルのコイル外形寸法(コイル径)に比して小径に形成し、情報伝送用コイルが電力伝送用コイルのコイル外周部分に位置させて積層配置することで磁界を重畳させてあるので、電力伝送用コイルの磁束の方向が情報伝送用コイルを貫通するものの、電気的に相殺される位置関係となるため、実質的に起電力は殆ど発生しない。さらに、情報伝送用コイルが発生する磁束も電力伝送用コイルに吸収されにくい方向となるため、損失が低減できる。それらの結果として、情報伝送の信号が損なわれることなく、小さな電力で情報の伝達が可能となる。 これにより、電力伝送の効率を損なうことなく、さらに、情報伝達のスループツト、品質も損なうことなく、高速のデータ伝送を行うことができる。