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公開番号2025141624
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024041642
出願日2024-03-15
発明の名称無線電力伝送システム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02J 50/12 20160101AFI20250919BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本発明は、受電コイルが送電コイル上を移動するシステムにおいて、伝送する電力が大きい結合位置で高い電力伝送効率を保ちコイルの温度低減を可能とする無線電力伝送システムを提供することを目的とする。
【解決手段】無線電力伝送システムであって、互いに対向して配置され、相対的に移動することが可能である送電コイルと受電コイルを有し、前記送電コイルは、第一の巻き数のコイルを成す、第一の伝送領域と、前記第一の巻き数よりも少ない第二の巻き数のコイルを成す、第二の伝送領域とを有し、前記第一の伝送領域において前記受電コイルに電力伝送される、第一の電力は、前記第二の伝送領域において前記受電コイルに電力伝送される、第二の電力よりも大きいことを特徴とする無線電力伝送システム。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
無線電力伝送システムであって、
互いに対向して配置され、相対的に移動することが可能である送電コイルと受電コイルを有し、
前記送電コイルは、第一の巻き数のコイルを成す、第一の伝送領域と、
前記第一の巻き数よりも少ない第二の巻き数のコイルを成す、第二の伝送領域とを有し、
前記第一の伝送領域において前記受電コイルに電力伝送される、第一の電力は、
前記第二の伝送領域において前記受電コイルに電力伝送される、第二の電力よりも大きいことを特徴とする無線電力伝送システム。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記第一の伝送領域における、前記送電コイルと前記受電コイルとの第一の結合係数が、
前記第二の伝送領域における、前記送電コイルと前記受電コイルとの第二の結合係数がよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
【請求項３】
前記第一の伝送領域の面積と、前記第二の伝送領域の面積が異なることを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
【請求項４】
前記第一の伝送領域における電力伝送効率が、前記第二の伝送領域における電力伝送効率がよりも高いことを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
【請求項５】
前記第一の巻き数は４巻きであり、前記第二の巻き数は２巻きであることを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
【請求項６】
前記無線電力伝送システムはさらに位置検出手段を有し、前記受電コイルが前記第一の伝送領域または前記第二の伝送領域位置することを検出することを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
【請求項７】
前記無線電力伝送システムはさらに負荷制御手段を有し、伝送電力に応じて負荷の値を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
【請求項８】
前記無線電力伝送システムは、前記送電コイルを支持する部材を有することを特徴とする、請求項１に記載の無線電力伝送システム。
【請求項９】
前記第二の伝送領域の送電コイルの導体厚が前記第一の伝送領域の送電コイルの導体厚よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
【請求項１０】
前記送電コイルが複数の層から成る基板で構成され、前記第二の伝送領域に形成される導体パターンが２つ以上の層で形成されることを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線で電力を供給する無線電力伝送システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、移動体へ無線で電力を供給する無線電力伝送システムが研究・開発されている。例えば特許文献１では、狭長な送電コイルを用いることで、スライド移動するインクカートジッジへ無線で電力を供給するプリンタが提案されている。電力を無線化することで、移動により摩耗する電源線を無くし、製品の品質を向上させている。また、特許文献２では、ソレノイド形状のコイルを対向して結合させた際の、移動に伴う結合整数の変化を抑制するために、場所によって巻き数を可変したコイル形態が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－０１４０５６号公報
特開２０１８－７４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２に記載の無線電力伝送システムは、受電コイルと送電コイルとの結合位置に依らずに、略一定の結合係数を有し、最適な負荷インピーダンスもまた略一定となる特徴を有する。そのため、ある特定の結合位置においては大電力を伝送し、その他の結合位置においては小電力を伝送するというようなシステムにおいて、大電力を伝送する結合位置で、高い電力伝送効率を実現することができない。よって、システム全体としての損失量が大きくなり、コイルの温度が上昇してしまっていた。本発明は上記課題に鑑み、受電コイルが送電コイル上を移動するシステムにおいて、伝送する電力が大きい結合位置で高い電力伝送効率を保ちコイルの温度低減を可能とする無線電力伝送システム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】
【０００５】
本発明の１つの側面としての無線電力伝送システムは、互いに対向して配置され、相対的に移動することが可能である送電コイルと受電コイルを有し、前記送電コイルは、第一の巻き数のコイルを成す、第一の伝送領域と、前記第一の巻き数よりも少ない第二の巻き数のコイルを成す、第二の伝送領域とを有し、前記第一の伝送領域において前記受電コイルに電力伝送される、第一の電力は、前記第二の伝送領域において前記受電コイルに電力伝送される、第二の電力よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、上記手段を設けることで、伝送する電力が大きい結合位置で高い電力伝送効率を実現し、コイルの温度上昇を低減することができるシステムの提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施形態に関する無線電力伝送システムの構成の一例を示す図。
第一の実施形態に関する無線電力伝送システムの回路の一例を示す図。
第一の実施形態の無線電力伝送システムに求められる伝送電力と、受電コイルの移動距離ｄの関係の一例を示す図。
従来技術に関する電力伝送コイルの構成の一例を示す図。
図４の構成における送電コイルと受電コイルとの結合係数と受電コイルの移動距離の関係を示すグラフを示す図。
図４の構成における受電器の入力インピーダンスと電力伝送効率のグラフを示す図。
図４の構成における移動距離に対する伝送効率と伝送電力を示すグラフを示す図。
第一の実施形態に関する送受電コイルの構成の一例を示す図。
図８の構成に関する送受電コイルの結合係数と受電コイルの移動距離の関係を示すグラフを示す図。
図８の構成に関する受電コイルの移動距離と電力・効率のグラフを示す図。
図４の構成と図８の構成における電力伝送効率の差に関するグラフを示す図。
第一の実施形態に関する送電コイルと受電コイルの別の例を示す図。
第二の実施形態に関する送電コイルの構成の一例を示す図。
図１３の構成に関する送電コイルの温度分布のシミュレーション結果を示す図。
第二の実施形態に関する別の送電コイルの構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜実施形態１＞
本発明における無線電力伝送システムは、磁界、または電界／磁界双方を用いて電力を伝送する電磁誘導／磁界共鳴と呼ばれる方式を採用する。以下、図面を用いて本発明における実施形態について説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態で説明する無線電力伝送システムの構成図である。電力伝送システム１００は、送電コイル１１０、送電器１１１、受電コイル１２０、受電器１２１、定電圧回路１２２を具備する。送電器１１１は、電磁誘導や磁界共鳴方式を採用した際に用いられる公知の送電回路より構成される。具体的には、電源部１０６から供給される直流電圧を、ＳＷ回路を用いて搬送に適した周波数（以後、搬送波周波数）へ変換し、送電コイル１１０へ出力する。つまり、送電部１０１は、送電器１１１にて直流から交流へ変換し、送電コイル１１０にて交流磁界を生成する。
【００１０】
受電器１２１もまた、電磁誘導や磁界共鳴方式を採用した際に用いられる公知の受電回路より構成される。具体的には、受電コイル１２０より受電した交流磁界を、整流回路にて直流へ変換し、定電圧回路１２２にて所望電圧に変換し、負荷１２３に供給する。
（【００１１】以降は省略されています）

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