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JP2022168680A - Magnetic field generator - Google Patents

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JP2022168680A
JP2022168680A JP2021074308A JP2021074308A JP2022168680A JP 2022168680 A JP2022168680 A JP 2022168680A JP 2021074308 A JP2021074308 A JP 2021074308A JP 2021074308 A JP2021074308 A JP 2021074308A JP 2022168680 A JP2022168680 A JP 2022168680A
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JP
Japan
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magnetic field
coil
power transmission
cancel
coils
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Pending
Application number
JP2021074308A
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Japanese (ja)
Inventor
岳広 居村
Takehiro Imura
蒼真 長谷川
Soma Hasegawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo University of Science
Original Assignee
Tokyo University of Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

To provide a magnetic field generator capable of reducing magnetic field generated from a power transmission coil not only in the vicinity of, but also at a distance from the power transmission coil.SOLUTION: A magnetic field generator comprises: a main coil 10 for transmitting power by generating a magnetic field; cancel coils 20A and 20B arranged on the same plane as the main coil 10 around the main coil 10 to generate a magnetic field for cancelling or absorbing a leakage magnetic field generated by the main coil 10; and the other cancel coils 20A and 20B arranged spaced apart from the cancel coils 20A and 20B to generate a magnetic field for cancelling the leakage magnetic field generated by the main coil 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、磁界発生装置に関する。 The present invention relates to a magnetic field generator.

バッテリに蓄えられた電力をモータの駆動力に変換することで走行する電気自動車は、走行時にバッテリに蓄えられた電力が枯渇しないよう注意しなければならない。充電スタンドで電気自動車のバッテリを充電する方法もあるが、充電スタンドに辿り着くまでに電力が枯渇するおそれもある。 An electric vehicle that runs by converting electric power stored in a battery into driving force for a motor must be careful not to run out of electric power stored in the battery during running. There is also a method to charge the battery of the electric vehicle at the charging station, but there is also a possibility that the power will be exhausted by the time you reach the charging station.

そこで、電気自動車のバッテリに蓄えられた電力の枯渇を防ぐために、電気自動車の走行中にバッテリを充電させる走行中ワイヤレス給電技術の開発が進められている。走行中ワイヤレス給電技術は、漏洩磁界の影響が懸念される。この漏洩磁界は電子機器の誤作動や人体への悪影響をもたらす。そこで遠傍の漏洩磁界の抑制を図る技術が提案されている。例えば非特許文献1には、送電コイルから発生する磁界をキャンセルコイルが作り出す磁界で打ち消すことで近傍の磁界を低減させる技術が開示されている。 Therefore, in order to prevent the power stored in the battery of an electric vehicle from being depleted, the development of in-running wireless power supply technology for charging the battery while the electric vehicle is running is underway. Wireless power supply technology while driving is concerned about the influence of leakage magnetic fields. This leakage magnetic field causes malfunction of electronic devices and adverse effects on the human body. Therefore, techniques have been proposed for suppressing leakage magnetic fields in the far vicinity. For example, Non-Patent Document 1 discloses a technique for reducing a nearby magnetic field by canceling a magnetic field generated by a power transmission coil with a magnetic field generated by a cancel coil.

T. Campi, S. Cruciani, F. Maradei and M. Feliziani, "Active Coil System for Magnetic Field Reduction in an Automotive Wireless Power Transfer System," 2019 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Signal & Power Integrity (EMC+SIPI), New Orleans, LA, USA, 2019, pp. 189-192, doi: 10.1109/ISEMC.2019.8825202.T. Campi, S. Cruciani, F. Maradei and M. Feliziani, "Active Coil System for Magnetic Field Reduction in an Automotive Wireless Power Transfer System," 2019 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Signal & Power Integrity (EMC+SIPI) , New Orleans, LA, USA, 2019, pp. 189-192, doi: 10.1109/ISEMC.2019.8825202.

しかし、非特許文献1で開示されている技術では、送電コイルの近傍の磁界をキャンセルコイルにより低減させることはできるが、送電コイルの遠方、例えば10メートル程度離れた場所の磁界を低減させることはできない。 However, in the technique disclosed in Non-Patent Document 1, although the magnetic field near the power transmission coil can be reduced by the canceling coil, the magnetic field far away from the power transmission coil, for example, at a location about 10 meters away cannot be reduced. Can not.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、送電コイルから発生する磁界を、送電コイルの近傍のみならず、遠方においても低減させることが可能な磁界発生装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a magnetic field generator capable of reducing the magnetic field generated by a power transmission coil not only in the vicinity of the power transmission coil but also at a distance from the power transmission coil. and

本発明の第1態様に係る磁界発生装置は、磁界の発生による電力の送電を行う第1送電コイルと、前記第1送電コイルの周辺の前記第1送電コイルと同一の平面に配置され、前記第1送電コイルが発生させる漏洩磁界を打ち消す磁界を発生させる、又は吸収する第1キャンセルコイルと、前記第1キャンセルコイルと間隔を置いて配置され、前記第1送電コイルが発生させる漏洩磁界を打ち消す磁界を発生させる少なくとも1つの第2キャンセルコイルと、を備える。 A magnetic field generator according to a first aspect of the present invention is arranged on the same plane as a first power transmission coil that transmits power by generating a magnetic field and the first power transmission coil around the first power transmission coil, and the a first cancel coil that generates or absorbs a magnetic field that cancels out a leakage magnetic field generated by a first power transmission coil; and at least one second canceling coil for generating a magnetic field.

本発明の第2態様に係る磁界発生装置は、第1態様に係る磁界発生装置であって、前記第2キャンセルコイルは、前記第1送電コイルから所定の間隙を置いて少なくとも1つ配置される。 A magnetic field generator according to a second aspect of the present invention is the magnetic field generator according to the first aspect, wherein at least one second cancel coil is arranged with a predetermined gap from the first power transmission coil. .

本発明の第3態様に係る磁界発生装置は、第2態様に係る磁界発生装置であって、前記第2キャンセルコイルは、前記第1送電コイルを挟む位置に等間隔に少なくとも1組配置される。 A magnetic field generating device according to a third aspect of the present invention is the magnetic field generating device according to the second aspect, wherein at least one pair of the second cancel coils is arranged at positions sandwiching the first power transmission coil at equal intervals. .

本発明の第4態様に係る磁界発生装置は、第1態様~第3態様のいずれかに係る磁界発生装置であって、前記第2キャンセルコイルは、前記第1送電コイルから見て同一の方向に少なくとも1組配置される。 A magnetic field generating device according to a fourth aspect of the present invention is the magnetic field generating device according to any one of the first to third aspects, wherein the second cancel coils are arranged in the same direction as viewed from the first power transmission coil. At least one set is arranged in

本発明の第5態様に係る磁界発生装置は、第1態様~第4態様のいずれかに係る磁界発生装置であって、前記第2キャンセルコイルは、前記第1キャンセルコイルと同一の形状に形成される。 A magnetic field generating device according to a fifth aspect of the present invention is the magnetic field generating device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the second cancel coil is formed in the same shape as the first cancel coil. be done.

本発明の第6態様に係る磁界発生装置は、第1態様~第5態様のいずれかに係る磁界発生装置であって、前記第2キャンセルコイルの周辺に配置され、磁界の発生による電力の送電を行う第2送電コイルを備える。 A magnetic field generating device according to a sixth aspect of the present invention is the magnetic field generating device according to any one of the first to fifth aspects, is arranged around the second cancel coil, and transmits electric power by generating a magnetic field. and a second transmitting coil for performing

本発明の第7態様に係る磁界発生装置は、第6態様に係る磁界発生装置であって、前記第2送電コイルは、前記第1送電コイルが磁界を発生させている間は磁界を発生させない。 A magnetic field generator according to a seventh aspect of the present invention is the magnetic field generator according to the sixth aspect, wherein the second power transmission coil does not generate a magnetic field while the first power transmission coil is generating the magnetic field. .

本発明の第8態様に係る磁界発生装置は、第1態様~第7態様にいずれかに係る磁界発生装置であって、前記第1キャンセルコイルは、前記第1送電コイルを挟んで配置される。 A magnetic field generating device according to an eighth aspect of the present invention is the magnetic field generating device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the first cancel coil is arranged to sandwich the first power transmission coil. .

本発明の第9態様に係る磁界発生装置は、第1態様~第7態様のいずれかに係る磁界発生装置であって、前記第1キャンセルコイルは、前記第1送電コイルを取り囲んで配置される。 A magnetic field generating device according to a ninth aspect of the present invention is the magnetic field generating device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the first cancellation coil is arranged to surround the first power transmission coil. .

本発明の第10態様に係る磁界発生装置は、第1態様~第9態様のいずれかに係る磁界発生装置であって、前記第1送電コイルは、電気で駆動する移動体へ電力を送電する。 A magnetic field generator according to a tenth aspect of the present invention is the magnetic field generator according to any one of the first to ninth aspects, wherein the first power transmission coil transmits power to an electrically driven moving body. .

本発明の第11態様に係る磁界発生装置は、第10態様に係る磁界発生装置であって、前記第2キャンセルコイルは、前記移動体の走行方向に沿って前記第1キャンセルコイルと間隔を置いて配置される。 A magnetic field generating device according to an eleventh aspect of the present invention is the magnetic field generating device according to the tenth aspect, wherein the second cancel coil is spaced apart from the first cancel coil along the running direction of the moving object. are placed.

本発明の第12態様に係る磁界発生装置は、第11態様に係る磁界発生装置であって、前記第2キャンセルコイルは、さらに、前記移動体の走行進路に隣接する走行進路に少なくとも1つ配置されている。 A magnetic field generating device according to a twelfth aspect of the present invention is the magnetic field generating device according to the eleventh aspect, wherein at least one of the second cancel coils is arranged on a traveling route adjacent to the traveling route of the moving body. It is

本発明の第13態様に係る磁界発生装置は、第1態様~第12態様のいずれかに係る磁界発生装置であって、前記移動体は、電気で駆動する電気自動車である。 A magnetic field generating device according to a thirteenth aspect of the present invention is the magnetic field generating device according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the moving body is an electrically driven electric vehicle.

本発明の第14態様に係る磁界発生装置は、所定の間隙を置いて配置され、磁界の発生による電力の送電を行う複数の送電コイルを備え、複数の前記送電コイルの中の一の送電コイルが送電している間は、少なくとも1つの他の送電コイルは、送電中の前記一の送電コイルが発生させる漏洩磁界を打ち消す磁界を発生させる。 A magnetic field generator according to a fourteenth aspect of the present invention includes a plurality of power transmission coils arranged at predetermined intervals and configured to transmit electric power by generating a magnetic field, and one power transmission coil among the plurality of power transmission coils. is transmitting power, at least one other power transmitting coil generates a magnetic field that cancels the leakage magnetic field generated by the one power transmitting coil during power transmission.

本発明の第15態様に係る磁界発生装置は、第14態様に係る磁界発生装置であって、前記他の送電コイルは、前記一の送電コイルの隣に配置されている。 A magnetic field generator according to a fifteenth aspect of the present invention is the magnetic field generator according to the fourteenth aspect, wherein the other power transmission coil is arranged next to the one power transmission coil.

本発明の第16態様に係る磁界発生装置は、第14態様又は第15態様に係る磁界発生装置であって、前記複数の送電コイルは、電気で駆動する移動体へ電力を送電する。 A magnetic field generator according to a sixteenth aspect of the present invention is the magnetic field generator according to the fourteenth aspect or the fifteenth aspect, wherein the plurality of power transmission coils transmits power to an electrically driven moving body.

本発明によれば、送電コイルから発生する磁界を少なくとも2つのキャンセルコイルで打ち消すことで、送電コイルから発生する磁界を、送電コイルの近傍のみならず、遠方においても低減させることが可能な磁界発生装置を提供することができる。 According to the present invention, by canceling the magnetic field generated by the power transmission coil with at least two cancel coils, the magnetic field generated by the power transmission coil can be reduced not only in the vicinity of the power transmission coil but also in the distance. Equipment can be provided.

本発明の実施形態に係る磁界発生装置の概要を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the outline|summary of the magnetic field generator which concerns on embodiment of this invention. 主コイル及びキャンセルコイルの構造を示す斜視図である。3 is a perspective view showing structures of a main coil and a canceling coil; FIG. 磁界発生装置による電気自動車への給電を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing power supply to an electric vehicle by a magnetic field generator; 磁界発生装置による電気自動車への給電を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing power supply to an electric vehicle by a magnetic field generator; 主コイルの漏洩磁界の測定点を示す図である。It is a figure which shows the measurement point of the leakage magnetic field of a main coil. 漏洩磁界をシミュレーションして比較したグラフを示した図であるIt is the figure which showed the graph which simulated and compared the leakage magnetic field. キャンセルコイルの選択例を示す図である。It is a figure which shows the example of selection of a cancellation coil. キャンセルコイルの別の選択例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another selection example of canceling coils; キャンセルコイルの別の選択例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another selection example of canceling coils; キャンセルコイルの形状の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the shape of a cancellation coil. 磁界発生装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a magnetic field generator. 磁界発生装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a magnetic field generator.

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing, the same or equivalent components and portions are given the same reference numerals. Also, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may differ from the actual ratios.

図1は、本発明の実施形態に係る磁界発生装置の概要を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an overview of a magnetic field generator according to an embodiment of the invention.

図1に示した磁界発生装置は、本発明の移動体の一例である電気自動車1の走行中に、電気自動車1のバッテリにワイヤレスで給電するための走行中ワイヤレス給電システムに用いられる装置である。図1には、複数の主コイル10と、主コイル10の近傍に設けられるキャンセルコイル20A、20Bと、の組が、電気自動車1の走行方向に沿って、道路上に複数埋設されている磁界発生装置が示されている。図1には、(A)~(C)で示した3組の主コイル10及びキャンセルコイル20A、20Bが道路上に埋設されている様子が示されている。 The magnetic field generating device shown in FIG. 1 is a device used in a running wireless power supply system for wirelessly supplying power to a battery of an electric vehicle 1, which is an example of a moving body of the present invention, while the vehicle is running. . In FIG. 1, a plurality of pairs of main coils 10 and cancellation coils 20A and 20B provided near the main coils 10 are embedded on the road along the running direction of the electric vehicle 1. A generator is shown. FIG. 1 shows three sets of main coils 10 and canceling coils 20A and 20B indicated by (A) to (C) embedded in a road.

主コイル10は、電気自動車1へワイヤレスで給電するための所定の周波数で磁界を発生させる。主コイル10は、本発明の第1送電コイルの一例である、図1には示されていないが、電気自動車1の底面には、主コイル10と同様の形状を有し、主コイル10が発生させた磁界に応じて電流を発生させるコイルが設けられる。コイルが発生させた電流は、電気自動車1に設けられるバッテリの充電に用いられる。すなわち、主コイル10が発生させた磁界により、電気自動車1は、走行中にバッテリを充電することができる。 The main coil 10 generates a magnetic field at a predetermined frequency for wirelessly powering the electric vehicle 1 . The main coil 10 is an example of the first power transmission coil of the present invention. Although not shown in FIG. Coils are provided that generate a current in response to the generated magnetic field. The current generated by the coil is used to charge the battery provided in the electric vehicle 1 . That is, the magnetic field generated by the main coil 10 allows the electric vehicle 1 to charge the battery while the vehicle is running.

主コイル10の近傍に設けられるキャンセルコイル20A、20Bは、主コイル10が発生させた磁界に伴う漏洩磁界を打ち消す磁界を発生させる、又は主コイル10が発生させた磁界に伴う漏洩磁界を吸収するコイルである。(B)の位置にあるキャンセルコイル20A、20Bは、本発明の第1キャンセルコイルの一例である。 The cancel coils 20A and 20B provided near the main coil 10 generate a magnetic field that cancels the leakage magnetic field associated with the magnetic field generated by the main coil 10, or absorb the leakage magnetic field associated with the magnetic field generated by the main coil 10. is a coil. The cancel coils 20A and 20B at the position (B) are an example of the first cancel coil of the present invention.

図2は、主コイル10及びキャンセルコイル20A、20Bの構造を示す斜視図である。主コイル10は、アルミ板40及びフェライト30の上に所定回数巻回された導線で構成される。また、キャンセルコイル20A、20Bは、主コイル10と所定距離離れた位置に設けられる。キャンセルコイル20A、20Bは、主コイル10と同様に、それぞれ、アルミ板40及びフェライト30の上に所定回数巻回された導線で構成される。 FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the main coil 10 and cancel coils 20A and 20B. The main coil 10 is composed of a conductive wire wound a predetermined number of times on an aluminum plate 40 and a ferrite 30 . Further, the cancel coils 20A and 20B are provided at positions separated from the main coil 10 by a predetermined distance. Similar to the main coil 10, the cancel coils 20A and 20B are composed of conductive wires wound a predetermined number of times on the aluminum plate 40 and the ferrite 30, respectively.

図3は、磁界発生装置による電気自動車1への給電を模式的に示した図である。図3中の(A)~(C)は、図1の(A)~(C)と対応している。 FIG. 3 is a diagram schematically showing power supply to the electric vehicle 1 by the magnetic field generator. (A) to (C) in FIG. 3 correspond to (A) to (C) in FIG.

図3に示したように、電気自動車1の通過に合わせて、磁界を発生させる主コイル10を切り替えていくことで、電気自動車1に対するワイヤレス給電を実現する。電気自動車1の通過の検出手法は特定の手法に限定されず、例えば道路にセンサを埋設するなどすることで行われてもよい。 As shown in FIG. 3 , wireless power feeding to the electric vehicle 1 is realized by switching the main coil 10 that generates the magnetic field according to the passage of the electric vehicle 1 . The method of detecting passage of the electric vehicle 1 is not limited to a specific method, and may be performed by, for example, burying a sensor in the road.

図3に示した例では、電気自動車1が(B)の位置にいる状態で(B)の主コイル10がONとなって磁界を発生させ、(A)及び(C)の主コイル10がOFFとなっている。すなわち、(B)の主コイル10が発生させた磁界によって電気自動車1のバッテリが充電される。 In the example shown in FIG. 3, the main coil 10 of (B) is turned ON to generate a magnetic field while the electric vehicle 1 is at the position of (B), and the main coils 10 of (A) and (C) are turned on. It is OFF. That is, the battery of the electric vehicle 1 is charged by the magnetic field generated by the main coil 10 of (B).

しかし、主コイル10だけでは、上述したように漏洩磁界の影響が懸念される。そこで、本実施形態に係る磁界発生装置は、キャンセルコイル20A、20Bと組み合わせることで、漏洩磁界を低減させることを特徴としている。 However, with the main coil 10 alone, there is concern about the influence of the leakage magnetic field as described above. Therefore, the magnetic field generator according to this embodiment is characterized by reducing the leakage magnetic field by combining with the cancel coils 20A and 20B.

図4は、磁界発生装置による電気自動車1への給電を模式的に示した図である。図4には、(A)~(E)の5組の主コイル10及びキャンセルコイル20A、20Bの状態が模式的に示されている。 FIG. 4 is a diagram schematically showing power supply to the electric vehicle 1 by the magnetic field generator. FIG. 4 schematically shows five sets of main coils 10 and canceling coils 20A and 20B (A) to (E).

図4に示した例では、電気自動車1が(C)の位置にいる状態で(C)の主コイル10がONとなって磁界を発生させ、(A)、(B)、(D)及び(E)の主コイル10がOFFとなっている。そして、電気自動車1が(C)の位置にいる状態で、(B)、(C)及び(D)のキャンセルコイル20A、20BがONとなって磁界を発生させ、(A)及び(E)のキャンセルコイル20A、20BがOFFとなっている。(B)及び(D)の位置にあるキャンセルコイル20A、20Bは、本発明の第2キャンセルコイルの一例である。 In the example shown in FIG. 4, with the electric vehicle 1 at the position (C), the main coil 10 (C) is turned ON to generate a magnetic field, and (A), (B), (D) and (E) The main coil 10 is turned off. Then, in the state where the electric vehicle 1 is at the position (C), the cancel coils 20A and 20B of (B), (C) and (D) are turned ON to generate magnetic fields, and (A) and (E) cancel coils 20A and 20B are turned off. The cancel coils 20A and 20B at positions (B) and (D) are examples of the second cancel coils of the present invention.

本実施形態に係る磁界発生装置は、磁界を発生させている主コイル10と同じ組のキャンセルコイル20A、20Bから磁界を発生させるとともに、磁界を発生させていない主コイル10と同じ組のキャンセルコイル20A、20Bから磁界を発生させる。本実施形態に係る磁界発生装置は、このように主コイル10、キャンセルコイル20A、20Bから磁界を発生させることで、主コイル10が発生させた磁界に伴う漏洩磁界を、主コイル10の近傍のみならず、遠方においても軽減させることができる。 The magnetic field generator according to this embodiment generates a magnetic field from the same set of cancel coils 20A and 20B as the main coil 10 that generates the magnetic field, and the same set of cancel coils as the main coil 10 that does not generate the magnetic field. A magnetic field is generated from 20A and 20B. The magnetic field generator according to the present embodiment generates a magnetic field from the main coil 10 and the cancel coils 20A and 20B in this way, so that the leakage magnetic field accompanying the magnetic field generated by the main coil 10 is generated only in the vicinity of the main coil 10. Not only that, but it can also be reduced at a distance.

また、このように複数の組のキャンセルコイル20A、20Bを用いることで、複数の組のキャンセルコイル20A、20Bを用いない場合と比べてキャンセルコイルに必要な電圧を小さくでき、キャンセルコイルが消費する電力を減らすことができる。 In addition, by using a plurality of sets of cancel coils 20A and 20B in this manner, the voltage required for the cancel coils can be reduced compared to the case where the plurality of sets of cancel coils 20A and 20B are not used, and the cancellation coils consume less voltage. power can be reduced.

ここで、本実施形態に係る磁界発生装置による効果を説明する。図5は、主コイル10の漏洩磁界の測定点を示す図である。図5に示したように、主コイル10の中心から水平方向に10メートル離れた場所での漏洩磁界をシミュレーションすることで、本実施形態に係る磁界発生装置による効果を示す。ここでは、複数の組のキャンセルコイル20A、20Bを用いない場合(ケース1とする)と、図4の(B)及び(C)の2つの組のキャンセルコイル20A、20Bを用いる場合(ケース2とする)と、図4の(B)、(C)及び(D)の3つの組のキャンセルコイル20A、20Bを用いる場合(ケース3とする)とを比較して説明する。 Here, the effects of the magnetic field generator according to this embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram showing measurement points of the leakage magnetic field of the main coil 10. As shown in FIG. As shown in FIG. 5, the effect of the magnetic field generator according to the present embodiment is shown by simulating the leakage magnetic field at a location 10 meters away from the center of the main coil 10 in the horizontal direction. Here, a case where a plurality of sets of cancel coils 20A and 20B are not used (Case 1) and a case where two sets of cancel coils 20A and 20B shown in FIGS. 4B and 4C are used (Case 2) ) and the case (case 3) using the three sets of cancel coils 20A and 20B shown in FIGS. 4B, 4C and 4D.

なお、主コイル10の送電距離を15cm、共振周波数は85kHzとする。また、主コイル10のサイズは400×400mm、巻数は15、ピッチは1.8mm、共振時のインダクタンスは251.82μH、キャパシタンスは139.23μF、Q値は551.04である。また、キャンセルコイル20A、20Bのサイズは100×400mm、巻数は8、ピッチは2mm、共振時のインダクタンスは40.765μH、キャパシタンスは245.31μF、Q値は73.004である。 The power transmission distance of the main coil 10 is assumed to be 15 cm, and the resonance frequency is assumed to be 85 kHz. The size of the main coil 10 is 400×400 mm, the number of turns is 15, the pitch is 1.8 mm, the inductance at resonance is 251.82 μH, the capacitance is 139.23 μF, and the Q value is 551.04. The size of the cancel coils 20A and 20B is 100×400 mm, the number of turns is 8, the pitch is 2 mm, the inductance at resonance is 40.765 μH, the capacitance is 245.31 μF, and the Q value is 73.004.

図6は、上述の3つの場合の漏洩磁界をシミュレーションして比較したグラフを示した図である。図6に示したグラフの横軸はキャンセルコイル20A、20Bに印加するキャンセル電圧、縦軸は主コイル10から10メートル先の磁界強度(漏洩磁界)である。符号101は、キャンセルコイル20A、20Bによる磁界が無い場合の、キャンセル電圧と磁界強度との関係を示す。符号102は、磁界強度の規制値(2.66mA/m、総務省告示207号第4項より)を示す。符号103は、ケース1におけるキャンセル電圧と磁界強度との関係を示す。符号104は、ケース2におけるキャンセル電圧と磁界強度との関係を示す。符号105は、ケース3におけるキャンセル電圧と磁界強度との関係を示す。なお、主コイル10の電圧は、漏洩磁界の抑制効果を分かりやすくするために、1000Vで固定した。 FIG. 6 is a diagram showing graphs in which the leakage magnetic fields in the above three cases are simulated and compared. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 is the cancel voltage applied to the cancel coils 20A and 20B, and the vertical axis is the magnetic field intensity (leakage magnetic field) 10 meters ahead from the main coil 10. In FIG. Reference numeral 101 indicates the relationship between the cancel voltage and the magnetic field strength when there is no magnetic field generated by the cancel coils 20A and 20B. Reference numeral 102 indicates the regulation value of the magnetic field strength (2.66 mA/m, from the Ministry of Internal Affairs and Communications Notification No. 207, item 4). Reference numeral 103 indicates the relationship between the cancellation voltage and the magnetic field strength in Case 1. FIG. Reference numeral 104 indicates the relationship between the cancellation voltage and the magnetic field strength in Case 2. FIG. Reference numeral 105 indicates the relationship between the cancellation voltage and the magnetic field strength in case 3. FIG. The voltage of the main coil 10 was fixed at 1000 V in order to make it easier to understand the effect of suppressing the leakage magnetic field.

図6に示したグラフによれば、ケース1では、キャンセル電圧が800Vになっても、漏洩磁界は規制値を下回れなかった。これに対し、ケース2では、キャンセル電圧がおよそ610Vを超えると、漏洩磁界は規制値を下回るようになった。さらに、ケース3では、およそ470Vを超えると、漏洩磁界は規制値を下回るようになった。 According to the graph shown in FIG. 6, in case 1, even when the cancel voltage was 800 V, the leakage magnetic field did not fall below the regulation value. On the other hand, in Case 2, when the cancel voltage exceeded approximately 610 V, the leakage magnetic field fell below the regulation value. Furthermore, in case 3, the leakage magnetic field fell below the regulation value when it exceeded about 470V.

図6に示したシミュレーション結果から、キャンセルコイルの数を増やすことで、低いキャンセル電圧で漏洩磁界を規制値より小さくすることができる。従って、キャンセルコイルの数を増やすことで、漏洩磁界の軽減に要する電力を低く抑えることが可能となる。 From the simulation results shown in FIG. 6, by increasing the number of cancel coils, the leakage magnetic field can be made smaller than the regulation value at a low cancel voltage. Therefore, by increasing the number of cancel coils, it is possible to reduce the power required to reduce the leakage magnetic field.

なお、使用するキャンセルコイルの場所及び数は選択可能である。図7は、キャンセルコイルの選択例を示す図である。例えば図7に示したように、上記ケース3においてキャンセルコイル20Aのみを使用するようにしてもよい。なお図7では、磁界を発生させていない主コイル10及び同じ組のキャンセルコイル20Bは図示していない。 The location and number of cancel coils to be used can be selected. FIG. 7 is a diagram showing an example of selection of cancel coils. For example, as shown in FIG. 7, only the cancel coil 20A may be used in Case 3 above. Note that FIG. 7 does not show the main coil 10 that does not generate a magnetic field and the same set of cancel coils 20B.

図8は、キャンセルコイルの別の選択例を示す図である。図8では、磁界を発生させている主コイル10の隣の組(B)、(D)では無く、さらに隣の組(A)、(E)のキャンセルコイル20A、20Bを用いる例を示している。このようにキャンセルコイルを選択しても、同様に遠方の漏洩磁界を軽減させることが可能となる。 FIG. 8 is a diagram showing another selection example of cancel coils. FIG. 8 shows an example of using the cancel coils 20A and 20B of the pairs (A) and (E), instead of the pairs (B) and (D) next to the main coil 10 generating the magnetic field. there is Even if the cancel coil is selected in this way, it is possible to similarly reduce the leakage magnetic field at a distance.

図9は、キャンセルコイルの別の選択例を示す図である。図9では、複数の車線にコイルが埋設されている例が示されている。そして図9では、主コイル10の隣の組では無く、隣の車線のキャンセルコイル20Bが複数選択されている例が示されている。このようにキャンセルコイルを選択しても、同様に主コイル10が発生させている漏洩磁界を遠方において軽減させることが可能となる。 FIG. 9 is a diagram showing another selection example of cancel coils. FIG. 9 shows an example in which coils are embedded in a plurality of lanes. FIG. 9 shows an example in which a plurality of cancel coils 20B of adjacent lanes are selected instead of groups adjacent to the main coil 10. In FIG. Even if the cancel coil is selected in this way, it is possible to similarly reduce the leakage magnetic field generated by the main coil 10 at a distance.

また、キャンセルコイルの形状も変更可能である。例えば、主コイルを取り囲むようにキャンセルコイルを形成してもよい。 Also, the shape of the cancel coil can be changed. For example, a cancellation coil may be formed so as to surround the main coil.

図10は、キャンセルコイルの形状の変形例を示す図である。磁界発生装置は、図10に示したように、主コイル10を取り囲むキャンセルコイル20を形成し、主コイル10及びキャンセルコイル20の組を複数有してもよい。そして図10では、磁界を発生させている主コイル10の隣の組(B)、(D)では無く、さらに隣の組(A)、(E)のキャンセルコイル20を用いる例を示している。このようにキャンセルコイルを形成し、キャンセルコイルを選択しても、同様に主コイル10が発生させている漏洩磁界を遠方において軽減させることが可能となる。 FIG. 10 is a diagram showing a modification of the shape of the cancel coil. The magnetic field generator may form a canceling coil 20 surrounding the main coil 10 and have a plurality of sets of the main coil 10 and the canceling coil 20, as shown in FIG. FIG. 10 shows an example in which the canceling coils 20 of the adjacent pairs (A) and (E) are used instead of the pairs (B) and (D) adjacent to the main coils 10 generating the magnetic field. . Even if the cancellation coil is formed in this way and the cancellation coil is selected, it is possible to reduce the leakage magnetic field generated by the main coil 10 at a distance.

ここまでは、主コイルの他にキャンセルコイルを設けた例を示したが、本発明は係る例に限定されるものではない。例えば、キャンセルコイルを設けずに、電気自動車1へ給電するための磁界を発生させていない主コイルを、ここまで述べてきたキャンセルコイルとして利用してもよい。 So far, an example in which a cancel coil is provided in addition to the main coil has been shown, but the present invention is not limited to such an example. For example, a main coil that does not generate a magnetic field for supplying power to the electric vehicle 1 may be used as the cancel coil described above without providing a cancel coil.

図11は、磁界発生装置の変形例を示す図である。図11に示したのは、磁界発生装置を構成する複数の主コイル10が車両の走行方向に沿って道路に埋設されている例である。 FIG. 11 is a diagram showing a modification of the magnetic field generator. FIG. 11 shows an example in which a plurality of main coils 10 constituting the magnetic field generator are embedded in the road along the running direction of the vehicle.

図11では、(C)の位置にある主コイル10が、電気自動車1へ給電するための磁界を発生させているコイルであり、(B)及び(D)の位置にある主コイル10が、(C)の位置にある主コイル10が発生させている漏洩磁界を打ち消す磁界を発生させるコイルである。すなわち、(C)の位置にある主コイル10と、(B)及び(D)の位置にある主コイル10とでは、異なる磁界を発生させるような電圧が印加される。 In FIG. 11, the main coil 10 at position (C) is a coil that generates a magnetic field for supplying power to the electric vehicle 1, and the main coils 10 at positions (B) and (D) are This coil generates a magnetic field that cancels out the leakage magnetic field generated by the main coil 10 at the position (C). That is, the main coil 10 at position (C) and the main coils 10 at positions (B) and (D) are applied with voltages that generate different magnetic fields.

このように、キャンセルコイルを設けない場合であっても、主コイル10が発生させている漏洩磁界を遠方において軽減させることが可能となる。 Thus, even if no cancel coil is provided, it is possible to reduce the leakage magnetic field generated by the main coil 10 at a distance.

図12は、磁界発生装置の変形例を示す図である。図12に示したのは、磁界発生装置を構成する複数の主コイル10が車両の走行方向に沿って道路に埋設されており、さらに主コイル10の列に隣接して複数のキャンセルコイル20が車両の走行方向に沿って道路に埋設されている例である。 FIG. 12 is a diagram showing a modification of the magnetic field generator. As shown in FIG. 12, a plurality of main coils 10 constituting the magnetic field generator are embedded in the road along the running direction of the vehicle, and a plurality of canceling coils 20 are arranged adjacent to the rows of the main coils 10 . This is an example of being buried in the road along the running direction of the vehicle.

図12では、1つの主コイル10が電気自動車1へ給電するための磁界を発生させており、3つのキャンセルコイル20が、主コイル10が発生させている漏洩磁界を打ち消す磁界を発生させている。このように、主コイル10の列とキャンセルコイル20の列を分ける場合であっても、主コイル10が発生させている漏洩磁界を遠方において軽減させることが可能となる。 In FIG. 12, one main coil 10 generates a magnetic field for supplying electric power to the electric vehicle 1, and three cancel coils 20 generate magnetic fields that cancel the leakage magnetic field generated by the main coil 10. . Thus, even when the row of the main coil 10 and the row of the cancel coil 20 are separated, it is possible to reduce the leakage magnetic field generated by the main coil 10 at a distance.

1 電気自動車
10 主コイル
20、20A、20B キャンセルコイル
1 electric vehicle 10 main coils 20, 20A, 20B cancel coils

Claims (16)

磁界の発生による電力の送電を行う第1送電コイルと、
前記第1送電コイルの周辺の前記第1送電コイルと同一の平面に配置され、前記第1送電コイルが発生させる漏洩磁界を打ち消す磁界を発生させる、又は吸収する第1キャンセルコイルと、
前記第1キャンセルコイルと間隔を置いて配置され、前記第1送電コイルが発生させる漏洩磁界を打ち消す磁界を発生させる少なくとも1つの第2キャンセルコイルと、
を備える磁界発生装置。
a first power transmission coil that transmits power by generating a magnetic field;
a first cancellation coil arranged on the same plane as the first power transmission coil around the first power transmission coil and generating or absorbing a magnetic field that cancels a leakage magnetic field generated by the first power transmission coil;
at least one second cancel coil that is spaced apart from the first cancel coil and generates a magnetic field that cancels a leakage magnetic field generated by the first power transmission coil;
A magnetic field generator.
前記第2キャンセルコイルは、前記第1送電コイルから所定の間隙を置いて少なくとも1つ配置される、請求項1に記載の磁界発生装置。 2. The magnetic field generator according to claim 1, wherein at least one of said second cancel coils is arranged with a predetermined gap from said first power transmission coil. 前記第2キャンセルコイルは、前記第1送電コイルを挟む位置に等間隔に少なくとも1組配置される、請求項2に記載の磁界発生装置。 3. The magnetic field generator according to claim 2, wherein at least one set of said second cancel coils is arranged at positions sandwiching said first power transmitting coil at equal intervals. 前記第2キャンセルコイルは、前記第1送電コイルから見て同一の方向に少なくとも1組配置される、請求項1~3のいずれか1項に記載の磁界発生装置。 4. The magnetic field generator according to claim 1, wherein at least one set of said second cancel coils is arranged in the same direction as viewed from said first power transmitting coil. 前記第2キャンセルコイルは、前記第1キャンセルコイルと同一の形状に形成される、請求項1~4のいずれか1項に記載の磁界発生装置。 5. The magnetic field generator according to claim 1, wherein said second cancel coil is formed in the same shape as said first cancel coil. 前記第2キャンセルコイルの周辺に配置され、磁界の発生による電力の送電を行う第2送電コイルを備える、請求項1~5のいずれか1項に記載の磁界発生装置。 6. The magnetic field generating device according to claim 1, further comprising a second power transmitting coil arranged around said second canceling coil for transmitting electric power by generating a magnetic field. 前記第2送電コイルは、前記第1送電コイルが磁界を発生させている間は磁界を発生させない、請求項6に記載の磁界発生装置。 The magnetic field generator according to claim 6, wherein said second power transmission coil does not generate a magnetic field while said first power transmission coil is generating a magnetic field. 前記第1キャンセルコイルは、前記第1送電コイルを挟んで配置される、請求項1~7のいずれか1項に記載の磁界発生装置。 The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the first cancel coils are arranged with the first power transmission coil interposed therebetween. 前記第1キャンセルコイルは、前記第1送電コイルを取り囲んで配置される、請求項1~7のいずれか1項に記載の磁界発生装置。 The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the first cancellation coil is arranged to surround the first power transmission coil. 前記第1送電コイルは、電気で駆動する移動体へ電力を送電する、請求項1~9のいずれか1項に記載の磁界発生装置。 The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 9, wherein the first power transmission coil transmits power to an electrically driven moving object. 前記第2キャンセルコイルは、前記移動体の走行方向に沿って前記第1キャンセルコイルと間隔を置いて配置される、請求項10に記載の磁界発生装置。 11. The magnetic field generator according to claim 10, wherein said second cancel coil is spaced apart from said first cancel coil along the running direction of said moving body. 前記第2キャンセルコイルは、さらに、前記移動体の走行進路に隣接する走行進路に少なくとも1つ配置されている、請求項11に記載の磁界発生装置。 12. The magnetic field generator according to claim 11, wherein at least one of said second cancel coils is further arranged on a traveling path adjacent to said moving body's traveling path. 前記移動体は、電気で駆動する電気自動車である、請求項10~12のいずれか1項に記載の磁界発生装置。 The magnetic field generating device according to any one of claims 10 to 12, wherein said mobile body is an electric vehicle driven by electricity. 所定の間隙を置いて配置され、磁界の発生による電力の送電を行う複数の送電コイルを備え、
複数の前記送電コイルの中の一の送電コイルが送電している間は、少なくとも1つの他の送電コイルは、送電中の前記一の送電コイルが発生させる漏洩磁界を打ち消す磁界を発生させる、磁界発生装置。
Equipped with a plurality of power transmission coils arranged with a predetermined gap and transmitting power by generating a magnetic field,
While one of the plurality of power transmitting coils is transmitting power, at least one other power transmitting coil generates a magnetic field that cancels a leakage magnetic field generated by the one power transmitting coil during power transmission. Generator.
前記他の送電コイルは、前記一の送電コイルの隣に配置されている、請求項14に記載の磁界発生装置。 15. The magnetic field generator according to claim 14, wherein said another power transmission coil is arranged next to said one power transmission coil. 前記複数の送電コイルは、電気で駆動する移動体へ電力を送電する、請求項14又は15に記載の磁界発生装置。 16. The magnetic field generator according to claim 14, wherein said plurality of power transmission coils transmit power to an electrically driven moving object.
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