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公開番号2024167924
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023084238
出願日2023-05-23
発明の名称コイルアッセンブリー
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類H01F 17/00 20060101AFI20241128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】コイルアッセンブリーにおいて平面コイル間の電流偏りをより抑制する。
【解決手段】コイルアッセンブリー100は、積層方向に積層された複数のコイル層S1～S4であって、積層方向Zと交差する平面方向X-Yに巻回された互いに並列接続された複数の平面コイル1～8をそれぞれ有する複数のコイル層を備え、複数のコイル層は、少なくとも1つの平面コイルによりそれぞれ構成されている複数のコイル部a～dであって互いに並列接続された複数のコイル部を構成し、複数のコイル層は、隣り合う素線間のピッチが互いに異なる第1ピッチコイル層S1,S2および第2ピッチコイル層S3,S4を含み、第1ピッチコイル層のピッチp1は、第2ピッチコイル層のピッチp2、p3に比べて大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
コイルアッセンブリー（１００～１０８）であって、
積層方向に積層された複数のコイル層（Ｓ１～Ｓ４、Ｓ１１～Ｓ１２、Ｓ２１～Ｓ２４、Ｓ３１～Ｓ３４、Ｓ４１～Ｓ４４、Ｓ５１～Ｓ５６、Ｓ６１～Ｓ６４、Ｓ７１～Ｓ７４）であって、前記積層方向（Ｚ）と交差する平面方向（Ｘ－Ｙ）に巻回された互いに並列接続された複数の平面コイル（１～８、１，２，５，６、１～１２，１ａ～４ａ，５～８）をそれぞれ有する複数のコイル層を備え、
前記複数のコイル層は、少なくとも１つの前記平面コイルによりそれぞれ構成されている複数のコイル部（ａ～ｄ、ａ～ｆ）であって互いに並列接続された複数のコイル部を構成し、
前記複数のコイル層は、隣り合う素線間のピッチが互いに異なる第１ピッチコイル層（Ｓ１，Ｓ２、Ｓ１１、Ｓ２１，Ｓ２２、Ｓ３１，Ｓ３２、Ｓ４１，Ｓ４２、Ｓ５１，Ｓ５２、Ｓ５３，Ｓ５４、Ｓ６１，Ｓ６２、Ｓ７２，Ｓ７３）および第２ピッチコイル層（Ｓ３，Ｓ４、Ｓ１２、Ｓ２３，Ｓ２４、Ｓ３３，Ｓ３４、Ｓ４３，Ｓ４４、Ｓ５３，Ｓ５４、Ｓ５５，Ｓ５６、Ｓ６３，Ｓ６４、Ｓ７１，Ｓ７４）を含み、
前記第１ピッチコイル層の前記ピッチ（ｐ１）は、前記第２ピッチコイル層の前記ピッチ（ｐ２、ｐ３）に比べて大きい、
コイルアッセンブリー。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
請求項１に記載のコイルアッセンブリーにおいて、
各前記コイル部は、２以上の前記コイル層がそれぞれ有する前記平面コイル同士が直列接続されて構成され、
各前記コイル部を構成する２以上の前記平面コイルは、一の前記コイル層において径方向内側に巻回されている前記平面コイルと、他の前記コイル層において径方向外側に巻回されている前記平面コイルとを含む、コイルアッセンブリー。
【請求項３】
請求項１に記載のコイルアッセンブリーであって、
磁性体（１１０）を更に備え、
前記複数のコイル層は、１以上の前記第１ピッチコイル層と、１以上の前記第２ピッチコイル層と、を含み、
前記複数のコイル層は、前記磁性体上に積層され、
１以上の前記第２ピッチコイル層のうちの少なくとも１つの前記第２ピッチコイル層の前記複数の平面コイルは、１以上の前記第１ピッチコイル層のうちの少なくとも１つの前記第１ピッチコイル層の前記複数の平面コイルよりも前記磁性体から離れて配置されている、コイルアッセンブリー。
【請求項４】
請求項３に記載のコイルアッセンブリーにおいて、
前記複数のコイル層のうち、少なくとも前記磁性体から最も離れた前記コイル層である最離隔コイル層は、前記第２ピッチコイル層であり、前記最離隔コイル層を除く他のコイル層のうちの少なくとも一部は、前記第１ピッチコイル層である、コイルアッセンブリー。
【請求項５】
請求項４に記載のコイルアッセンブリーにおいて、
前記複数のコイル層のうち、前記最離隔コイル層に直列接続されたコイル層と前記最離隔コイル層とは、前記第２ピッチコイル層であり、他のコイル層は、いずれも前記第１ピッチコイル層である、コイルアッセンブリー。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のコイルアッセンブリーにおいて、
前記コイル部同士における自己インダクタンスと相互インダクタンスとの和は、互いに等しい、コイルアッセンブリー。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の平面コイルを備えるコイルアッセンブリーに関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から平面コイルを有する複数のコイル層を備えるコイルアッセンブリーが用いられている。このようなコイルアッセンブリーが磁性シートのような磁性体と共に用いられる場合、磁性体からの距離の差に起因して平面コイル同士で自己インダクタンスが異なることとなる。その結果、１つまたは直列接続された複数の平面コイルによりそれぞれ構成される複数のコイル部が並列接続された構成において、各コイル部のインピーダンスに差違が生じる場合がある。このようなインピーダンスの差違が生じると、一部のコイル部への電流集中が起こり、これにより損失が大きくなるという問題がある。そこで、磁性体からの距離がより大きなコイル層においては、平面コイルの線路長をより長くするようにして、各コイル部のインピーダンスの差違を抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１８６３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようなコイルアッセンブリーでは、コイル部同士の相互インダクタンスが、各コイル部のインピーダンスに影響を与える。しかしながら、磁性体からの距離に応じて平面コイルの線路長を調整する上記技術では、コイル部同士の相互インダクタンスについて何ら考慮されておらず、依然として上述したコイル部間のインピーダンスの差違が生じるおそれがある。
【０００５】
このような問題は、コイルアッセンブリーと共に磁性体を用いる構成に限らず、磁性体を用いない構成においても生じ得る。例えば、互いに異なるコイル層に含まれる平面コイル同士が直列接続されて１つのコイル部を形成し、かかるコイル部が複数並列接続された構成を有するコイルアッセンブリーにおいても生じ得る。具体的には、例えば、第１層から第４層までがこの順序で積層されたコイルアセンブリーにおいて、第１層目のコイル層の平面コイルと第４層目のコイル層の平面コイルとからなるコイル部と、第２層目のコイル層の平面コイルと第３層目のコイル層の平面コイルとからなるコイル部とを比較した場合、前者のコイル部は、後者のコイル部に比べて平面コイル間の距離がより大きくなるため相互インダクタンスが小さくなってしまい、上記問題が起こり得る。このようなことから、コイル部間の電流偏りをより抑制可能な技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一形態として、コイルアッセンブリー（１００～１０８）が提供される。このコイルアッセンブリーは、積層方向に積層された複数のコイル層（Ｓ１～Ｓ４、Ｓ１１～Ｓ１２、Ｓ２１～Ｓ２４、Ｓ３１～Ｓ３４、Ｓ４１～Ｓ４４、Ｓ５１～Ｓ５６、Ｓ６１～Ｓ６４、Ｓ７１～Ｓ７４）であって、前記積層方向（Ｚ）と交差する平面方向（Ｘ－Ｙ）に巻回された互いに並列接続された複数の平面コイル（１～８、１，２，５，６、１～１２，１ａ～４ａ，５～８、１～８）をそれぞれ有する複数のコイル層を備える。前記複数のコイル層は、少なくとも１つの前記平面コイルによりそれぞれ構成されている複数のコイル部（ａ～ｄ、ａ～ｆ）であって互いに並列接続された複数のコイル部を構成する。前記複数のコイル層は、隣り合う素線間のピッチが互いに異なる第１ピッチコイル層（Ｓ１，Ｓ２、Ｓ１１、Ｓ２１，Ｓ２２、Ｓ３１，Ｓ３２、Ｓ４１，Ｓ４２、Ｓ５１，Ｓ５２、Ｓ５３，Ｓ５４、Ｓ６１，Ｓ６２、Ｓ７２，Ｓ７３）および第２ピッチコイル層（Ｓ３，Ｓ４、Ｓ１２、Ｓ２３，Ｓ２４、Ｓ３３，Ｓ３４、Ｓ４３，Ｓ４４、Ｓ５３，Ｓ５４、Ｓ５５，Ｓ５６、Ｓ６３，Ｓ６４、Ｓ７１，Ｓ７４）を含む。前記第１ピッチコイル層の前記ピッチ（ｐ１）は、前記第２ピッチコイル層の前記ピッチ（ｐ２、ｐ３）に比べて大きい。
【０００７】
上記形態のコイルアッセンブリーによれば、複数のコイル層は、隣り合う素線間のピッチが互いに異なる第１ピッチコイル層と第２ピッチコイル層とを含み、第１ピッチコイル層のピッチは、第２ピッチコイル層のピッチに比べて大きいので、コイルアッセンブリーと共に磁性体を用い、且つ、第２コイル層を第１コイル層に比べて磁性体から遠ざけて配置した構成において、コイル部間のインピーダンスの差違が生じることを抑制し、コイル部間の電流偏りを抑制できる。また、例えば、複数のコイル層として、第１コイル層、第２コイル層、第３コイル層、第４コイル層がこの順序で積層され、第１コイル層の平面コイルと第４コイル層の平面コイルとからなるコイル部と、第２コイル層の平面コイルと第３コイル層の平面コイルとからなるコイル部とを有し、第２コイル層と第３コイル層とで、第１および第４コイル層を挟み込む構成においては、コイル部間における相互インダクタンスの差違を抑制でき、コイル部間のインピーダンスの差違が生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の一実施形態としてのコイルアッセンブリーの概略構成を示す分解平面図である。
第１実施形態のコイルアッセンブリーを適用した非接触給電システムの概略構成を示すブロック図である。
第１実施形態のコイルアッセンブリーの等価回路を示す説明図である。
第１実施形態のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
第１実施形態のコイルアッセンブリーにおける各コイル部のインピーダンスを説明するための説明図である。
実施例１－１～１－３のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
比較例１のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
実施例１－１～１－３および比較例１のコイルアッセンブリーのインピーダンスに関する各種パラメータの数値解析結果を示す説明図である。
第２実施形態のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
第２実施形態のコイルアッセンブリーの等価回路を示す説明図である。
第３実施形態のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
第４実施形態のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
第５実施形態のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
第６実施形態のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
第７実施形態のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
第７実施形態のコイルアッセンブリーの等価回路を示す説明図である。
第８実施形態のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
第９実施形態のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
第９実施形態のコイルアッセンブリーの等価回路を示す説明図である。
実施例２のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
比較例２のコイルアッセンブリーの部分断面図である。
実施例２および比較例２のコイルアッセンブリーのインピーダンスに関する各種パラメータの数値解析結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．全体構成：
図１および図２に示すコイルアッセンブリー１００は、図１に示す第１コイル層Ｓ１、第２コイル層Ｓ２、第３コイル層Ｓ３、第４コイル層Ｓ４を備える。コイルアッセンブリー１００は、全体としてコイル（インダクタ）を形成する。本実施形態においてコイルアッセンブリー１００は、図２に示す非接触給電システム５００に用いられる。コイルアッセンブリー１００の詳細構成については、後述する。非接触給電システム５００は、電源装置３００から供給される電力を、送電装置２００から受電装置２００Ａへと非接触で送電することにより、受電装置２００Ａに電気的に接続された負荷装置３００Ａに対して供給するためのシステムである。
【００１０】
図２に示すように、非接触給電システム５００は、コイルアッセンブリー１００を含む共振回路１５０と、共振回路１５０を含む送電装置２００と、送電出力回路２１０と、受電側コイルアッセンブリー１００Ａと、受電側コイルアッセンブリー１００Ａを含む共振回路１５０Ａと、共振回路１５０Ａを含む受電装置２００Ａと、整流回路２１０Ａとを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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