JP2019126202A - Ｌｃ回路ユニット、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 - Google Patents

Abstract

【課題】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回路ユニットを提供する。【解決手段】平面スパイラル状に巻回された巻線部２ａを含む平面コイル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、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７を構成し、平面コイル２とコンデンサ部７とが並列又は直列に接続されている。【選択図】図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。

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。

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。

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。

特開２０１６−７３０５９号公報

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 図２に示すＬＣ回路ユニットの構成を示す平面図である。 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。 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。 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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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

Claims (8)

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請求項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請求項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請求項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請求項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、
   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。
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、
   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。
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、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。

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