(57)【要約】  本発明は、巻線（３１）と、巻線に鎖交する周回磁路の一部を形成するコア（４１）とを備え、非接触給電システム（９）の給電側装置および受電側装置の少なくとも一方に用いられる非接触給電用コイル（１）であって、コアは、３個以上のコアユニットが一列に連結されて構成され、コアユニットは、巻線に鎖交する１個以上の鎖交コアユニット（Ｅ型コア５）と、１個以上の鎖交コアユニットの連結方向の両端にそれぞれ配置されて巻線に鎖交しない２個の非鎖交コアユニット（Ｌ型コア６）と、を含む。これによれば、非鎖交コアユニットは、電磁結合への寄与が小さくとも、巻線が生成する磁束を外部へ漏らさない磁気シールド効果を有するので、漏れ磁束の増加を抑制した非接触給電用コイルを提供できる。
2017051460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線と、前記巻線に鎖交する周回磁路の一部を形成するコアとを備え、非接触給電システムの給電側装置および受電側装置の少なくとも一方に用いられる非接触給電用コイルであって、
前記コアは、３個以上のコアユニットが一列に連結されて構成され、
前記コアユニットは、前記巻線に鎖交する１個以上の鎖交コアユニットと、前記１個以上の鎖交コアユニットの連結方向の両端にそれぞれ配置されて前記巻線に鎖交しない２個の非鎖交コアユニットと、を含む非接触給電用コイル。
【請求項２】
前記鎖交コアユニットは、前記巻線が巻回される中脚部および前記巻線が巻回されない２つの側脚部をもち、側面視でＥ形状のＥ型コアである請求項１に記載の非接触給電用コイル。
【請求項３】
前記Ｅ型コアの前記中脚部は、前記周回磁路と交差する断面形状が一定であり、前記巻線が嵌着される請求項２に記載の非接触給電用コイル。
【請求項４】
前記非鎖交コアユニットは、１つの側脚部をもち側面視でＬ形状のＬ型コア、または２つの側脚部をもち側面視でＣ形状のＣ型コアである請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触給電用コイル。
【請求項５】
前記２個の非鎖交コアユニットの少なくとも一方は、１つの側脚部をもち側面視でＬ形状のＬ型コアであり、
前記巻線の両端の引出し線は、前記Ｌ型コアを通り、前記連結方向と直角な方向であって前記側脚部の反対側の方向に引き出される請求項１〜４のいずれか一項に記載の非接触給電用コイル。
【請求項６】
前記２個の非鎖交コアユニットの少なくとも一方は、２つの側脚部をもち側面視でＣ形状のＣ型コアであり、
前記巻線の両端の引出し線は、前記Ｃ型コアを通り、前記連結方向の外方に引き出される請求項１〜４のいずれか一項に記載の非接触給電用コイル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載された非接触給電用コイルを給電側コイルに用いるとともに、請求項１〜６のいずれか一項に記載された非接触給電用コイルを受電側コイルに用い、
前記給電側装置に設定された移動方向に沿い相互に離間して配置された複数の前記給電側コイルと、
各前記給電側コイルに電力を供給する電源部と、
前記移動方向に移動する前記受電側装置に設けられ、対向配置される前記給電側コイルと電磁結合して非接触で電力を受け取る前記受電側コイルと、
前記受電側コイルが受け取った電力を変換し、駆動電圧を生成して前記受電側装置に設けられた電気負荷に出力する受電回路と、を備えた非接触給電システム。
【請求項８】
前記給電側コイルおよび前記受電側コイルは、前記鎖交コアユニットおよび前記非鎖交コアユニットの少なくとも一方が相互に同一品である請求項７に記載の非接触給電システム。
【請求項９】
請求項５に記載された非接触給電用コイルを前記給電側コイルに用いる請求項７または８に記載の非接触給電システム。
【請求項１０】
請求項６に記載された非接触給電用コイルの２個を前記受電側コイルに用いるとともに、２個の前記受電側コイルの前記引出し線が相互に接近して引き出される請求項７〜９のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項１１】
前記給電側装置は、複数の基板生産機が列設された基板生産ラインであり、
前記受電側装置は、前記基板生産ラインに沿った移動方向に移動する移動体である請求項７〜１０のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線とコアとを備える非接触給電用コイル、および、この非接触給電用コイルを用いて構成した非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の部品が実装された基板を生産する基板生産機として、はんだ印刷機、部品実装機、リフロー機、基板検査機などがある。これらの設備を連結して基板生産ラインを構成することが一般的になっている。さらに、モジュール化された同じ大きさの基板生産機を列設して基板生産ラインを構成する場合も多い。モジュール化された基板生産機を用いることにより、ラインの組み替え時やラインを長大化する増設時の段取り替え作業が容易になり、フレキシブルな基板生産ラインが実現される。【０００３】
近年、基板生産ラインの各基板生産機で使用する機材や部材を、基板生産ラインに沿って移動する移動体に搬送させ、省力化および自動化を推進することが検討されている。さらに、移動体への給電手段として、基板生産ラインを給電側装置とし、移動体を受電側装置とする非接触給電システムが考えられている。なお、非接触給電システムの用途は、基板生産ラインに限定されず、他の製品を生産する組立ラインや加工ライン、電動車両の走行中給電など幅広い分野にわたっている。この種の非接触給電システムに関する技術例が特許文献１〜３に開示されている。【０００４】
特許文献１は、給電線に供給される電流に基づいて誘導起電力を発生させるピックアップコイルユニットを開示している。このピックアップコイルユニットは、ピックアップコイルが巻回されるコアを複数のコアピースの接合によって形成し、コアピースの接合面に位置決め部を形成している。そして、コアピースの接合個数は、給電容量に応じて選定される。これによれば、組み付けが簡単で、ピックアップユニットの給電容量変更が容易にできる、とされている。さらに、実施形態には、コアピースとしてＥ型コアを用いる旨が開示されている。【０００５】
特許文献２の非接触給電装置は、特許文献１と類似した構成であって、受電用コイルを構成する巻線の位置を決定する仕切り板を変位可能に備えることを特徴としている。これによれば、コア脚部の端部からの漏れ磁束が受電コイルに与える影響を低減して、受電効率を高められる、とされている。さらに、実施形態には、コアとしてＥ型コアだけでなく、Ｃ型コアも採用できる旨が開示されている。【０００６】
特許文献３は、高周波電流が流れる給電線に誘導結合されるピックアップ部を備える非接触給電装置を開示している。ピックアップ部は、寸断されたコイルをそれぞれ有する連結用コアおよび端面用コアを備え、連結用コアと端面用コアとが連結されると、寸断されたコイルも結合されるように構成されている。これによれば、連結用コアの端面に端面用コアを連結して、簡単に出力電圧を調整できる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４８２７７２号公報
【特許文献２】特許第５２５５８８１号公報
【特許文献３】特開２０１３−１１５８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１〜３では、給電側装置の構成が移動方向に延びる給電線とされており、コアが用いられていない。このため、受電側のコアだけで周回磁路が形成され、漏れ磁束が比較的大きくなるとともに、給電効率も低下する。したがって、特許文献１〜３の非接触給電技術は、鉄製構造物や電子制御装置を含む機器の近傍、例えば基板生産ラインの近傍で使用することが難しい。なぜなら、鉄製構造物の発熱による給電効率低下のおそれや、電子制御装置の誤動作のおそれが生じるからである。【０００９】
鉄製構造物や電子制御装置の近傍で非接触給電システムを使用するためには、給電側および受電側の非接触給電用コイルがともにコアを備え、両方のコアが対向して周回磁路を形成し、漏れ磁束を小さくすることが好ましい。なおかつ、給電側および受電側の非接触給電用コイルがともにコアを備えていても、コアの端面より巻線が突出していると、巻線の突出部分からの漏れ磁束が増加する。【００１０】
また、特許文献１、２では、受電側のコアだけで形成される周回磁路の磁気抵抗を低減するために、磁脚部の先端の離間距離が狭められている（例えば、特許文献１のＴ形状の中央突部１２ａや、特許文献２の腕部２２の先端の脚部２４）。このため、磁脚部の先端から入り込んだ磁脚中央部に巻線を巻回形成することは、容易でない。この対策として、特許文献３の寸断されたコイルが提案されているが、製造方法の困難さが解消されているとは言い難い。【００１１】
さらに、製品の組立ラインや加工ラインで非接触給電システムを使用するためには、単に給電容量の変化に対応できるだけでなく、ラインを構成する組立機や加工機の機種の変化にも対応できることが必要になる。例えば、基板生産ラインでは、基板生産機の幅方向寸法は機種によって異なり、加えて、機種構成に応じ基板生産機の相互間距離が変化する。このため、少なくとも給電側の非接触給電用コイルの大きさを容易に変更できることが好ましい。【００１２】
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、漏れ磁束の増加を抑制した非接触給電用コイルを提供すること、およびこの非接触給電用コイルを用いて良好な給電効率が得られる非接触給電システムを提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する本発明の非接触給電用コイルは、巻線と、前記巻線に鎖交する周回磁路の一部を形成するコアとを備え、非接触給電システムの給電側装置および受電側装置の少なくとも一方に用いられる非接触給電用コイルであって、前記コアは、３個以上のコアユニットが一列に連結されて構成され、前記コアユニットは、前記巻線に鎖交する１個以上の鎖交コアユニットと、前記１個以上の鎖交コアユニットの連結方向の両端にそれぞれ配置されて前記巻線に鎖交しない２個の非鎖交コアユニットと、を含む。【００１４】
また、本発明の非接触給電システムは、上記した本発明の非接触給電用コイルを給電側コイルおよび受電側コイルに用い、
前記給電側装置に設定された移動方向に沿い相互に離間して配置された複数の前記給電側コイルと、各前記給電側コイルに電力を供給する電源部と、前記移動方向に移動する前記受電側装置に設けられ、対向配置される前記給電側コイルと電磁結合して非接触で電力を受け取る前記受電側コイルと、前記受電側コイルが受け取った電力を変換し、駆動電圧を生成して前記受電側装置に設けられた電気負荷に出力する受電回路と、を備えた。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の非接触給電用コイルにおいて、コアは、巻線に鎖交する１個以上の鎖交コアユニットと、両端にそれぞれ配置されて巻線に鎖交しない２個の非鎖交コアユニットと、が一列に連結されて構成される。これによれば、連結方向の両端に配置された非鎖交コアユニットは、巻線の端部に臨んで配置される。そして、非鎖交コアユニットは、電磁結合への寄与が小さくとも、巻線が生成する磁束を外部へ漏らさない磁気シールド効果を有する。したがって、漏れ磁束の増加を抑制した非接触給電用コイルを提供できる。【００１６】
また、本発明の非接触給電システムにおいて、本発明の非接触給電用コイルを給電側コイルおよび受電側コイルの両方に用いる。これによれば、給電側コイルと受電側コイルとが対向配置されたとき、両コイルのコアが共同で周回磁路を形成するので漏れ磁束が顕著に低減され、極めて結合度の高い電磁結合が実現される。したがって、良好な給電効率が得られる非接触給電システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態の非接触給電システムを概念的に説明する平面図である。
【図２】第１実施形態の非接触給電用コイルの正面図である。
【図３】図２の右側から見た第１実施形態の非接触給電用コイルの側面図である。
【図４】移動体に配設された２個の第２実施形態の非接触給電用コイルを示す正面図である。
【図５】第１および第２実施形態の非接触給電用コイルの製造方法を説明する製造工程図である。
【図６】実施形態の非接触給電システムの詳細な構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（１．第１実施形態の非接触給電用コイル１の構成）
まず、本発明の実施形態の非接触給電システム９について、概念的に説明する。図１は、実施形態の非接触給電システム９を概念的に説明する平面図である。図示されるように、給電側装置として３個の固定部９１〜９３が列設されている。各固定部９１〜９３の前側に、給電側コイル８１として第１実施形態の非接触給電用コイル１がそれぞれ配設されている。非接触給電用コイル１は、電源部８２（図６に示す）から電力が入力される。固定部９１〜９３および非接触給電用コイル１の個数は、３個より多くてもよい。
【００１９】
３個の固定部９１〜９３の前方には、列設方向に延在する図略のガイドレールが配設されている。図１に矢印Ａで示されるように、受電側装置に相当する移動体９４は、ガイドレールに沿って移動方向（固定部９１〜９３の列設方向）に移動する。移動体９４の固定部９１〜９３に対向する側面９５に、受電側コイル８４として第２実施形態の非接触給電用コイル２が２個配設されている。非接触給電用コイル２は、受電回路８６（図６に示す）および電気負荷８９（図６に示す）に接続される。非接触給電用コイル２は、移動体９４の移動に伴って対向する非接触給電用コイル１が切り替わる。図１に矢印Ｂで示されるように、非接触給電用コイル２は、対向する非接触給電用コイル１に電磁結合して交流電力を受け取る。
【００２０】
図２は、第１実施形態の非接触給電用コイル１の正面図であり、図３は、図２の右側から見た第１実施形態の非接触給電用コイル１の側面図である。非接触給電用コイル１は、巻線３１と、コア４１とを備える。コア４１は、５個のコアユニットが一列に連結されて構成されている。コアユニットの連結方向は、移動体９４の移動方向に一致している。コアユニットの内訳は、中央の３個のＥ型コア５、および両端の２個のＬ型コア６である。コア４１は、必要とされる給電容量や設置スペースの大小などに応じて、中央のＥ型コア５の連結個数が増減される。
【００２１】
Ｅ型コア５は、鎖交コアユニットに該当し、底部５１、中脚部５２、および２つの側脚部５３からなる。底部５１は、長方形板状に形成されている。巻線３１が巻回されない２つの側脚部５３は、底部５１の２つの短辺５１１から起立しており、相互に平行している。巻線３１が巻回される中脚部５２は、底部５１の中央から起立しており、２つの側脚部５３に対して平行している。したがって、Ｅ型コア５は、底部５１の長辺５１２が見える側面視で、Ｅ形状となっている。
【００２２】
図２に示されるように、中脚部５２および側脚部５３の起立した高さ寸法は、相互に等しい。さらに、中脚部５２および側脚部５３の磁路と交差する断面は、一定形状の矩形であり、断面積も一定となっている。ここで、実施形態の非接触給電システム９において、２組のＥ型コア５を対向させ、共同で周回磁路を形成させる。このため、特許文献１〜３の従来技術と異なり、中脚部５２および側脚部５３の先端同士の離間距離を狭める必要はない。また、中脚部５２および側脚部５３の断面積は互いに等しいが、中脚部５２の断面積を側脚部５３の断面積より大きくしてもよい。
【００２３】
Ｌ型コア６は、非鎖交コアユニットに該当し、底部６１および１つの側脚部６３で構成されている。長方形板状の底部６１の短辺６１１は、Ｅ型コア５の底部５１の短辺５１１よりも短い。一方、底部６１の長辺６１２は、Ｅ型コア５の底部５１の長辺５１２と同じ長さである。１つの側脚部６３は、底部６１の一方の短辺６１１から起立している。したがって、Ｌ型コア６は、底部６１の長辺６１２が見える側面視で、Ｌ形状となっている。側脚部６３の起立した高さ寸法は、図２に示されるようにＥ型コア５の側脚部５３の高さ寸法と同じか、それ以下とされる。側脚部６３の断面は、一定形状の矩形であり、断面積も一定となっている。
【００２４】
Ｅ型コア５同士の連結において、底部５１の長辺５１２同士が連結される。同時に、中脚部５２同士および側脚部５３同士も連結される。また、Ｅ型コア５とＬ型コア６との連結において、Ｅ型コア５の底部５１の長辺５１２とＬ型コア６の底部６１の長辺６１２とが連結される。同時に、Ｅ型コア５の一方の側脚部５３とＬ型コア６の側脚部６３とが連結される。２個のＬ型コア６の側脚部６３は、コア４１全体が回転対称形状となるように、互いに対角位置に配置される。
【００２５】
上述のように構成されたコア４１では、連結された３個の中脚部５２の周りに細長い矩形枠の形状をしたスロットが形成される。巻線３１は、このスロットを周回して配置される。Ｌ型コア６は、巻線３１の端部に臨んで配置され、Ｌ型コア６の外側の長辺６１２は、巻線３１よりも外方に配置されている。換言すれば、巻線３１は、コア４１から突出していない。
【００２６】
巻線３１の両端の引出し線３１１、３１２は、一方のＬ型コア６を通り、Ｌ型コア６の連結方向と直角な方向であって側脚部６３の反対側の方向に引き出されている。これにより、各固定部９１〜９３の幅方向寸法の全体にわたって非接触給電用コイル１を配置することができる。仮に、引出し線３１１、３１２が連結方向に引き出されていると、引き出された長さ分だけ非接触給電用コイル１の連結方向の長さが小さくなる。
【００２７】
（２．第２実施形態の非接触給電用コイル２の構成）
図４は、移動体９４に配設された２個の第２実施形態の非接触給電用コイル２を示す正面図である。非接触給電用コイル２は、巻線３２と、コア４２とを備える。コア４２は、３個のコアユニットが一列に連結されて構成されている。コアユニットの連結方向は、移動体９４の移動方向に一致している。コアユニットの内訳は、中央の１個のＥ型コア５、および両端の２個のＣ型コア７である。コア４２は、必要とされる給電容量や設置スペースの大小などに応じて、中央のＥ型コア５の連結個数が増減される。第２実施形態の非接触給電用コイル２に用いるＥ型コア５は、第１実施形態の非接触給電用コイル１に用いるＥ型コア５と同一品である。
【００２８】
Ｃ型コア７は、非鎖交コアユニットに該当し、底部７１および２つの側脚部７３で構成されている。長方形板状の底部７１の短辺７１１は、Ｅ型コア５の底部５１の短辺５１１よりも短い。一方、底部７１の長辺７１２は、Ｅ型コア５の底部５１の長辺５１２と同じ長さである。２つの側脚部７３は、底部７１の２つの短辺７１１から起立しており、相互に平行している。したがって、Ｃ型コア７は、底部７１の長辺７１２が見える側面視で、Ｃ形状（コ形状）となっている。側脚部７３の起立した高さ寸法は、Ｅ型コア５の側脚部５３の高さ寸法と同じか、それ以下とされる。側脚部７３の断面は、一定形状の矩形であり、断面積も一定となっている。
【００２９】
Ｅ型コア５とＣ型コア７との連結において、Ｅ型コア５の底部５１の長辺５１２とＣ型コア７の底部７１の長辺７１２とが連結される。同時に、Ｅ型コア５の２つの側脚部５３とＣ型コア７の２つの側脚部７３とが、それぞれ連結される。
【００３０】
上述のように構成されたコア４２では、中脚部５２の周りに矩形枠の形状をしたスロットが形成される。巻線３２は、このスロットを周回して配置される。Ｃ型コア７は、巻線３２の端部に臨んで配置され、Ｃ型コア７の外側の長辺７１２は、巻線３２よりも外方に配置されている。換言すれば、巻線３２は、コア４２から突出していない。
【００３１】
また、巻線３２の両端の引出し線３２１、３２２は、一方のＣ型コア７を通り、Ｃ型コア７の連結方向の外方に引き出されている。なおかつ、２個の非接触給電用コイル２の引出し線３２１、３２２は、相互に接近して引き出されている。これにより、移動体９４上において、２個の非接触給電用コイル２と受電回路８６とを接続する配線長さを短くできる。
【００３２】
（３．第１および第２実施形態の非接触給電用コイル１、２の製造方法）
図５は、第１および第２実施形態の非接触給電用コイル１、２の製造方法を説明する製造工程図である。図示されるように、製造工程は、コアユニット製造工程Ｐ１、コア形成工程Ｐ２、巻線製造工程Ｐ３、巻線嵌着工程Ｐ４、および樹脂モールド工程Ｐ５からなる。
【００３３】
コアユニット製造工程Ｐ１では、３種類の金型を用いてフェライト粒子などの磁性粒子を焼結し、Ｅ型コア５、Ｌ型コア６、およびＣ型コア７を製造する。前述したように、Ｅ型コア５の連結個数を増減することにより、コア４１、４２の大きさを段階的に変更できるようになっている。したがって、非接触給電用コイル１、２の大きさが変更されるたびに金型を新規に製作する必要はなく、３種類の金型のみを準備しておけばよい。
【００３４】
コア形成工程Ｐ２では、３個以上のコアユニット（Ｅ型コア５、Ｌ型コア６、Ｃ型コア７）を一列に連結して、コア４１、４２を形成する。連結方法として、接着や溶着、バインド部材による共締めなどを例示でき、これらに限定されない。
【００３５】
巻線製造工程Ｐ３では、コア４１、４２とは別に電線を巻回して巻線３１、３２を製造する。このとき、３個の中脚部５２の大きさ、または１個の中脚部５２の大きさに相当する巻き芯を用いて巻回作業を行い、巻線３１、３２の製造後に巻き芯を取り外す。使用する電線の材質および太さや巻き回数などは、要求される給電容量などに応じて適宜設計される。巻線製造工程Ｐ３は、コアユニット製造工程Ｐ１およびコア形成工程Ｐ２と並行して進めることができる。
【００３６】
巻線嵌着工程Ｐ４では、巻線３１、３２を中脚部５２の周りのスロットに嵌着する。このとき、中脚部５２の断面が一定形状の矩形であるので、嵌着作業は容易である。樹脂モールド工程Ｐ５では、巻線３１、３２およびコア４１、４２の表面を樹脂でモールドする。これにより、電気絶縁性能が安定化するとともに、耐候性能および耐久性能が向上する。
【００３７】
（４．第１および第２実施形態の非接触給電用コイル１、２の作用）
非接触給電システム９において、第１実施形態の非接触給電用コイル１と、第２実施形態の非接触給電用コイル２とは、相対移動しつつ対向して配置される。このとき、両コイル１、２の中脚部５２同士がわずかな離間距離で対向し、両コイル１、２の側脚部５３同士もわずかな離間距離で対向する。これによれば、両コイル１、２の対向する２組のＥ型コア５は、共同で周回磁路を形成し、以って高い結合度の電磁結合が実現される。
【００３８】
一方、非接触給電用コイル１のＬ型コア６、および非接触給電用コイル２のＣ型コア７は、わずかな磁束しか通さず、電磁結合への寄与は小さい。しかしながら、Ｌ型コア６およびＣ型コア７は、外側の長辺６１２、７１２が巻線３１、３２よりも外方に配置されており、巻線３１の端部を覆って突出させない作用がある。したがって、Ｌ型コア６およびＣ型コア７は、巻線３１、３２が生成しながらもＥ型コア５を通らない磁束が外部へ漏出すること防止する顕著な磁気シールド効果を有する。
【００３９】
（５．第１および第２実施形態の非接触給電用コイル１、２の態様および効果）
第１および第２実施形態の非接触給電用コイル１、２は、巻線３１、３２と、巻線３１、３２に鎖交する周回磁路の一部を形成するコア４１、４２とを備え、非接触給電システム９の固定部９１〜９３（給電側装置）および移動体９４（受電側装置）の少なくとも一方に用いられる非接触給電用コイル１、２であって、コア４１、４２は、３個以上のコアユニットが一列に連結されて構成され、コアユニットは、巻線３１に鎖交する１個以上のＥ型コア５（鎖交コアユニット）と、１個以上のＥ型コア５の連結方向の両端にそれぞれ配置されて巻線３１、３２に鎖交しない２個のＬ型コア６またはＣ型コア７（非鎖交コアユニット）と、を含む。
【００４０】
これによれば、連結方向の両端に配置されたＬ型コア６やＣ型コア７は、巻線３１、３２の端部に臨んで配置される。そして、Ｌ型コア６やＣ型コア７は、電磁結合への寄与が小さくとも、巻線３１、３２が生成する磁束を外部へ漏らさない磁気シールド効果を有する。したがって、漏れ磁束の増加を抑制した非接触給電用コイル１、２を提供できる。
【００４１】
また、コア４１、４２の中央に配置するＥ型コア５の連結数を増減して、非接触給電用コイル１、２の大きさを容易に変更できる。これにより、給電容量の変化に対応できるとともに、固定部９１〜９３の幅方向寸法の差異や、固定部９１〜９３の相互間距離の変化にも対応できる。加えて、非接触給電用コイル１、２の大きさが変更されるたびに金型を新規に製作する必要がないので、コスト削減となる。
【００４２】
さらに、鎖交コアユニットは、巻線３１、３２が巻回される中脚部５２および巻線３１、３２が巻回されない２つの側脚部５３をもち、側面視でＥ形状のＥ型コア５とされている。これによれば、対向する２組のＥ型コア５は共同で周回磁路を形成し、以って高い結合度の電磁結合が実現される。
【００４３】
さらに、Ｅ型コア５の中脚部５２は、周回磁路と交差する断面形状が一定であり、巻線３１、３２が嵌着される。これによれば、コア４１、４２とは別に巻線３１、３２を製造しておいて、中脚部５２に嵌着できる。したがって、従来技術と比較して、非接触給電用コイル１、２の製造方法は、格段に容易である。
【００４４】
さらに、非鎖交コアユニットは、１つの側脚部６３をもち側面視でＬ形状のＬ型コア６、または２つの側脚部７３をもち側面視でＣ形状のＣ型コア７とされている。これによれば、Ｌ型コア６やＣ型コア７の外側の長辺６１２、７１２を巻線３１、３２よりも外方に配置して、巻線３１、３２がコア４１、４２から突出しないように構成できる。したがって、Ｌ型コア６やＣ型コア７の磁気シールド効果が顕著になり、漏れ磁束の増加が大幅に抑制される。
【００４５】
（６．実施形態の非接触給電システム９の詳細な構成）
次に、実施形態の非接触給電システム９の詳細な構成について説明する。図６は、実施形態の非接触給電システム９の詳細な構成を説明する図である。実施形態の非接触給電システム９において、給電側装置は、複数の基板生産機が列設された基板生産ラインとされている。つまり、各固定部９１〜９３は、部品実装機などの基板生産機である。各固定部９１〜９３は、列設位置の順序変更、および他の固定部との入れ替えが可能とされており、さらに、基板生産ラインを長大化する固定部の増設も可能になっている。受電側装置に相当する移動体９４は、各固定部９１〜９３（基板生産機）で使用する機材や部材を図略の保管庫から搬入し、使用後の機材や部材を保管庫に戻す役割を担っている。
【００４６】
非接触給電システム９は、各固定部９１〜９３にそれぞれ設けられた給電側コイル８１、電源部８２、および給電側コンデンサ８３、ならびに、移動体に９４に設けられた２個の受電側コイル８４、２個の受電側コンデンサ８５、および受電回路８６などで構成されている。前述したように、給電側コイル８１として第１実施形態の非接触給電用コイル１が用いられ、受電側コイル８４として第２実施形態の非接触給電用コイル２が用いられる。
【００４７】
各固定部９１〜９３、ならびに、入替え用および増設用の固定部において、非接触給電システム９に関する構成は同一である。電源部８２は、給電側コイル８１に電力を供給する。各固定部９１〜９３の合計３個の電源部８２は、相互に独立して動作可能となっている。電源部８２として、交流電源、高周波電源、パルス電源、直流脈動電源などを例示できる。本実施形態において、電源部８２は、交流電源とされており、例えば、直流電圧を出力する直流電源部と、直流電圧を交流変換する公知のブリッジ回路とを用いて構成される。電源部８２の出力端子には、給電側コイル８１および給電側コンデンサ８３が直列接続されており、閉じた給電回路が構成される。給電側コンデンサ８３は、給電側コイル８１に直列接続されて給電側共振回路を形成する。
【００４８】
２個の受電側コイル８４は、移動方向に相互に離間して配置される。図６に白抜き矢印Ｃで示されるように、受電側コイル８４は、対向する給電側コイル８１に電磁結合して、電力を受け取る。受電側コイル８４の両端は、受電側コンデンサ８５、および受電回路８６を構成する整流回路８７に並列接続されている。受電側コンデンサ８５は、受電側コイル８４に並列接続されて受電側共振回路を形成する。
【００４９】
受電回路８６は、２個の受電側コイル８４に個別に設けられた整流回路８７、および、２個の受電側コイル８４に共通に設けられた直流電源回路８８を含んで構成される。整流回路８７は、例えば、４個の整流ダイオードをブリッジ接続した全波整流回路および平滑コンデンサによって構成される。２個の整流回路８７は、直流電源回路８８に並列接続される。２個の整流回路８７は、それぞれの入力側に接続された受電側コイル８４が非接触給電により受け取った電力を直流電圧に変換して、直流電源回路８８に出力する。直流電源回路８８は、整流回路８７から出力された電圧値不定の直流電圧を概ね一定電圧の直流の駆動電圧に調整して、移動体９４に搭載された電気負荷８９に出力する。
【００５０】
（７．実施形態の非接触給電システム９の態様および効果）
実施形態の非接触給電システム９は、第１実施形態の非接触給電用コイル１を給電側コイル８１に用いるとともに、第２実施形態の非接触給電用コイル２を受電側コイル８４に用い、固定部９１〜９３（給電側装置）に設定された移動方向に沿い相互に離間して配置された複数の給電側コイル８１と、各給電側コイル８１に電力を供給する電源部８２と、移動方向に移動する移動体９４に設けられ、対向配置される給電側コイル８１と電磁結合して非接触で電力を受け取る受電側コイル８４と、受電側コイル８４が受け取った電力を変換し、駆動電圧を生成して移動体９４に設けられた電気負荷８９に出力する受電回路８６と、を備えた。
【００５１】
これによれば、給電側コイル８１と受電側コイル８４とが対向配置されたとき、両コイル８１、８４のコア４１、４２が共同で周回磁路を形成するので漏れ磁束が顕著に低減され、極めて結合度の高い電磁結合が実現される。したがって、良好な給電効率が得られる非接触給電システム９を提供できる。
【００５２】
さらに、給電側コイル８１（非接触給電用コイル１）および受電側コイル８４（非接触給電用コイル２）は、コア４１、４２を構成するＥ型コア５が相互に同一品とされている。これによれば、給電側コイル８１および受電側コイル８４に使用するＥ型コア５の金型を共通化できるので、コスト削減が顕著になる。
【００５３】
さらに、巻線３１の引出し線３１１、３１２を連結方向と直角な方向に引き出した非接触給電用コイル１を給電側コイル８１に用いている。これによれば、各固定部９１〜９３の幅方向寸法の全体にわたって給電側コイル８１を配置できるので、給電側コイル８１と受電側コイル８４との対向配置を容易に確保できる。
【００５４】
さらに、巻線３２の引出し線３２１、３２２を連結方向の外方に引き出した非接触給電用コイル２を受電側コイル８４に用いるとともに、２個の受電側コイル８４の引出し線３２１、３２２が相互に接近して引き出されている。これによれば、移動体９４上において、２個の受電側コイル８４と受電回路８６とを接続する配線長さを短くできる。
【００５５】
さらに、給電側装置は、複数の基板生産機が列設された基板生産ラインであり、受電側装置は、基板生産ラインに沿った移動方向に移動する移動体９４とされている。これによれば、基板生産ラインにおいて固定部９１〜９３（基板生産機）の列設順序の変更、他の固定部との入れ替え、および固定部の増設などが行われても、非接触給電システム９の良好な給電効率が維持される。また、固定部９１〜９３の段取り替え作業は、簡素になる。
【００５６】
（８．実施形態の応用および変形）
なお、第１および第２実施形態の非接触給電用コイル１、２において、列設方向の両端に配置される非鎖交コアユニットの一方をＬ型コア６とし、他方をＣ型コア７としてもよい。また、第１および第２実施形態の非接触給電用コイル１、２の製造方法において、巻線製造工程Ｐ３をコア形成工程Ｐ２の次に行い、電線を中脚部５２に直接的に巻回してもよい。この場合、巻線嵌着工程Ｐ４は不要になる。
【００５７】
さらになお、実施形態の非接触給電システム９において、各固定部９１〜９３の前面の移動方向に、給電側コイル８１を２個ずつ並べて配置することもできる。この場合、電源部８２は、２個の給電側コイル８１が電気的に直列接続または並列接続された両端に電力を供給する。一方、移動体９４側の受電側コイル８４は、２個に限定されず、１個または３個以上とすることができる。本発明は、その他にも様々な応用や変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の非接触給電用コイルは、実施形態の非接触給電システム９以外のシステム構成にも利用可能である。また、利用対象は基板生産ラインに限定されず、他の製品を生産する組立ラインや加工ライン、電動車両の走行中給電など幅広い分野に利用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１、２：非接触給電用コイル
３１、３２：巻線    ３１１、３１２、３２１、３２２：引出し線
４１、４２：コア
５：Ｅ型コア（鎖交コアユニット）    ５２：中脚部    ５３：側脚部
６：Ｌ型コア（非鎖交コアユニット）    ６３：側脚部
７：Ｃ型コア（非鎖交コアユニット）    ７３：側脚部
８１：給電側コイル    ８２：電源部
８４：受電側コイル    ８６：受電回路
９：非接触給電システム    ９１〜９３：固定部    ９４：移動体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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