(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をおいて配置された相手側コイルに相互誘導によって電力を供給可能な非接触給電用コイルであって、
導体によって形成され、且つ幅寸法が厚さ寸法よりも大きなテープ状導電部材を備え、
前記テープ状導電部材は、その幅方向がコイル軸方向と平行で且つ当該非接触給電用コイルの径方向において隣り合うテープ状導電部材間に絶縁層が位置するよう巻回されて主コイル部を構成し、
前記主コイル部における前記相手側コイルと反対側の面と平行な対向面を有し、且つ磁性体によって形成されるコア部材を備え、
前記主コイル部をその径方向の外側から囲う副コイル部を備え、
前記コア部材は、前記対向面を有するコア本体と、前記コア本体の対向面から前記主コイル部側に突出し、前記主コイル部をその径方向外側から囲む外周部と、を有し、
前記副コイル部は、前記主コイル部と同形状のテープ状導電部材を、その幅方向が主コイル部のコイル軸方向と平行で且つ前記主コイル部の径方向において隣り合うテープ状導電部材間に絶縁層が位置するよう巻回することで構成され、且つ、前記外周部の外側に配置されて前記主コイル部を流れる電流と逆向きの電流が流れる非接触給電用コイル。
【請求項２】
磁性体によって形成され且つ幅寸法が厚さ寸法よりも大きなテープ状磁性部材を備え、
前記テープ状磁性部材は、前記テープ状導電部材と共巻きされる請求項１に記載の非接触給電用コイル。
【請求項３】
前記径方向に沿った断面において、電流密度が当該径方向における他の領域より小さい低電流密度領域が形成されるような構造を有する請求項１又は２に記載の非接触給電用コイル。
【請求項４】
前記低電流密度領域は、前記径方向に沿った断面における径方向外側端部を含む位置に形成される請求項３に記載の非接触給電用コイル。
【請求項５】
前記低電流密度領域において前記径方向に隣接するテープ状導電部材同士の間隔が、前記他の領域において前記径方向に隣接するテープ状導電部材同士の間隔より大きい請求項３又は４に記載の非接触給電用コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間隔をおいて配置された相手側コイルに相互誘導によって電力を供給可能な非接触給電用コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に開示された非接触給電用コイルが知られている。この非接触給電用コイルは、導体によって形成された長尺な導電線材が巻回されることによって構成されている。この導電線材は、長手方向における各位置での断面形状が円形又は略円形の線材である。
【０００３】
この非接触給電用コイル（１次コイル）に対し、当該コイルのコイル軸方向に間隔を空けた状態（即ち、非接触状態）で相手側コイル（２次コイル）が配置され、この状態で非接触給電用コイルに交流電流が流されることによって当該コイルが形成した磁場による相互誘導により、相手側コイルに電流が流れる（即ち、相手側コイルに電力（誘導起電力）が供給される）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８７７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、非接触給電用コイルは、例えば、電気自動車等の容量の大きなバッテリーの充電等にも利用されるため、相手側コイル（２次コイル）へ電力を供給する際の給電効率の更なる向上が求められている。
【０００６】
そこで、本発明は、相手側コイルへの給電効率のより高い非接触給電用コイル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】
【０００７】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明にかかる一態様では、間隔をおいて配置された相手側コイルに相互誘導によって電力を供給可能な非接触給電用コイルであって、導体によって形成され、且つ幅寸法が厚さ寸法よりも大きなテープ状導電部材を備え、前記テープ状導電部材は、その幅方向がコイル軸方向と平行で且つ当該非接触給電用コイルの径方向において隣り合うテープ状導電部材間に絶縁層が位置するよう巻回されて主コイル部を構成し、前記主コイル部における前記相手側コイルと反対側の面と平行な対向面を有し、且つ磁性体によって形成されるコア部材を備え、前記主コイル部をその径方向の外側から囲う副コイル部を備え、前記コア部材は、前記対向面を有するコア本体と、前記コア本体の対向面から前記主コイル部側に突出し、前記主コイル部をその径方向外側から囲む外周部と、を有し、
前記副コイル部は、前記主コイル部と同形状のテープ状導電部材を、その幅方向が主コイル部のコイル軸方向と平行で且つ前記主コイル部の径方向において隣り合うテープ状導電部材間に絶縁層が位置するよう巻回することで構成され、且つ、前記外周部の外側に配置されて前記主コイル部を流れる電流と逆向きの電流が流れる非接触給電用コイルである。
【０００８】
かかる構成によれば、幅寸法が厚さ寸法よりも大きなテープ状導電部材が用いられることによって、非接触給電用コイル内における磁力線のテープ状導電部材の主面（当該テープ状導電部材の幅方向及び長手方向に広がる面）に垂直な成分を小さくすることができ、これにより、当該テープ状導体部材に生じる渦電流を抑えて当該非接触給電用コイルにおける交流損失（渦電流損失等）を効果的に抑制することができる。このため、当該非接触給電用コイルにおけるエネルギー効率が向上して当該コイルが形成する磁場の強度が向上し、その結果、相互誘導によって相手側コイルに生じる誘導起電力が大きくなって給電効率が向上する。
【０００９】
具体的には、テープ状導電部材の幅方向が非接触給電用コイルのコイル軸方向と平行となるようにテープ状導電部材が巻回されることにより、テープ状導電部材の幅方向が当該非接触給電用コイル内の磁力線の向きに沿った状態となるため、前記磁力線におけるテープ状導電部材の主面に垂直な成分が小さくなる。これにより、非接触給電用コイルに生じる渦電流が効果的に抑えられ、その結果、当該非接触給電用コイルにおけるエネルギー効率が向上する。
又、コア部材がヨークとして働くため、当該非接触給電用コイルが形成する磁場の強度をより増大させることができ、これにより、給電効率がより向上する。
しかも、コア部材が相手側コイルと反対側の面と平行な対向面を有するため、コア部材から非接触給電コイルに入射する磁力線におけるテープ状導電部材の幅方向成分をより増大させると共に、前記テープ状導電部材の厚さ方向成分をより減少させることができる。
また、副コイル部の形成する磁場が、主コイル部の形成する磁場を副コイル部の内側（径方向内側）領域に閉じ込めようと作用するため、当該非接触給電用コイルにおける漏れ磁場を効果的に抑えることができる。
【００１０】
本発明に係る非接触用給電コイルは、好ましくは、磁性体によって形成され且つ幅寸法が厚さ寸法よりも大きなテープ状磁性部材を備え、前記テープ状磁性部材は、前記テープ状導電部材と共巻きされる。
【００１１】
このように、非接触給電用コイル内に磁気異方性を有する部位（テープ状磁性部材）を設けることにより、磁力線をテープ状導電部材の幅方向に沿わす（即ち、磁力線におけるテープ状導電部材の幅方向成分を増大させ、且つ前記テープ状導電部材の厚さ方向成分を減少させる）と共にテープ状導電部材の内部を通過する磁束密度を低減することができ、これにより、テープ状導電部材に生じる渦電流をより効果的に抑制することができる。即ち、テープ状導電部材よりも透磁率の高いテープ状磁性部材の方が磁力線を通し易く、このため、テープ状磁性部材をテープ状導電部材と共巻きすることによって非接触給電用コイル内に入った磁力線をテープ状磁性部材に集中させてテープ状導電部材の内部を通過する磁束密度を低減させると共に、テープ状導電部材と共巻きされたテープ状磁性部材内を通過させることによって当該非接触給電用コイル内の磁力線の向きをテープ状導電部材の幅方向に沿わすことができる。これにより、磁力線（磁束密度）におけるテープ状導電部材の主面に垂直な成分を小さくすることができるため、テープ状導電部材に生じる渦電流をより効果的に抑えることができる。その結果、非接触給電用コイルと、この非接触給電用コイルと間隔を空けて対向するように配置された相手側コイルとの相互インダクタンス及び結合係数が向上して給電効率がより向上する。
【００１２】
また、非接触給電用コイルは、好ましくは、当該コイルの径方向に沿った断面において、電流密度が当該径方向における他の領域より小さい低電流密度領域が形成されるような構造を有する。尚、前記電流密度は、テープ状導電部材の単位断面積当たりに流れる電流ではなく、非接触給電用コイルにおける単位断面積当たりに流れる電流である。
【００１３】
かかる構成によれば、非接触給電用コイルの径方向に沿った断面（径方向断面）において磁力線が環状となる領域（環状に閉じた磁力線が生じる領域：図９参照）の前記電流密度を他の領域の電流密度より小さくすることによって、前記環状に閉じた磁力線における当該コイルの径方向に沿った直径を小さくすることができ（換言すると、磁力線（磁束密度）のテープ状導電部材の幅方向に沿った成分を大きくすると共に主面に垂直な成分を小さくすることができ）、これにより、非接触給電用コイルに生じる渦電流が抑えられて交流損（銅損等）が低減される。その結果、非接触給電用コイルと、この非接触給電用コイルと間隔を空けて対向するように配置された相手側コイルとの相互インダクタンス及び結合係数が向上して給電効率がさらに向上する。
【００１４】
前記径方向断面に生じる前記環状に閉じた磁力線は、前記径方向断面における径方向外側の端部に生じ易い。そのため、前記低電流密度領域は、より好ましくは、前記径方向に沿った断面における径方向外側端部を含む位置に形成される。
【００１５】
かかる構成によれば、前記環状に閉じた磁力線の径（コイルの径方向に沿った直径）をより確実に小さくすることができる。
【００１６】
例えば、具体的に、非接触給電用コイルでは、前記低電流密度領域において前記径方向に隣接するテープ状導電部材同士の間隔を、前記他の領域において前記径方向に隣接するテープ状導電部材同士の間隔より大きくすることによって、低電流密度領域における電流密度（非接触給電用コイルにおける単位断面積当たりに流れる電流）を他の領域に比べて小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上より、本発明によれば、相手側コイルへの給電効率のより高い非接触給電用コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る非接触給電装置の構成を示す断面図である。
【図２】前記非接触給電装置の送電部の平面図である。
【図３】非接触給電用コイル及び当該非接触給電用コイルを構成するコイル線材を説明するための斜視図である。
【図４】送電部の非接触給電用コイルにおける低電流密度領域を説明するための図である。
【図５】主コイル部と副コイル部とを備えた送電用コイルによって形成される磁場における磁力線の分布を示す図である。
【図６】副コイル部を備えた送電用コイルと、主コイル部のみで構成される送電用コイルとにおける磁束密度の半径方向成分（Ｂｒ）の半径方向における分布を示す図である。
【図７】コイルの結合係数を比較するための図である。
【図８】コイルの径方向断面の中央よりも外側の領域における電流密度の分布を示す図である。
【図９】（Ａ）は、磁束密度のコイル軸Ｃ１方向成分（Ｂｚ）の半径方向における分布を示し、（Ｂ）は、磁束密度の半径方向成分（Ｂｒ）の半径方向における分布を示す。
【図１０】（Ａ）は、第２及び第５の給電装置の各送電用コイルにおける半径方向各位置での磁束密度のコイル軸Ｃ１方向の成分（Ｂｚ）と半径方向成分（Ｂｒ）との分布をそれぞれ示し、（Ｂ）は、第２及び第５の給電装置の各受電用コイルにおける半径方向各位置での磁束密度のコイル軸Ｃ２方向成分（Ｂｚ）と半径方向成分（Ｂｒ）との分布をそれぞれ示す。
【図１１】（Ａ）は、第２の給電装置の送電用コイルによって形成された磁場における磁力線の分布を示し、（Ｂ）は、第５の給電装置の送電用コイルによって形成された磁場における磁力線の分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。
【００２５】
本実施形態に係る非接触給電装置は、図１に示されるように、非接触給電用コイル２０、３０を有する送電部１２と受電部１４とを備え、送電部１２の非接触給電用コイル（１次コイル）２０によって形成された磁場によって受電部１４の非接触給電用コイル（２次コイル）３０に誘導起電力を生成させ、これにより、送電部１２から受電部１４に給電する。
【００２６】
本実施形態の非接触給電装置１０は、例えば、電気自動車等に用いられる。具体的には、送電部１２が地上に配置された状態で図略の電源に接続されると共に、受電部１４が図略の電気自動車等に搭載される。そして、図略の電気自動車等の充電（給電）時には、送電部１２と受電部１４とを、互いのコイル軸Ｃ１、Ｃ２が一致若しくは略一致し、且つ所定の間隔を空けて対向した状態（非接触状態：図１参照）とし、この状態で送電部１２に前記電源から所定の電力を供給することにより、送電部１２から受電部１４に電力が供給される。
【００２７】
送電部１２は、図２及び図３にも示されるように、非接触給電用コイル２０と、コア部材１６と、モールド部１８と、を備える。以下では、送電部１２の非接触給電用コイル２０を、送電用コイルとも称する。
【００２８】
送電用コイル２０は、コイル線材２２が巻回されることによって構成されている。本実施形態の送電用コイル２０は、単一のコイル（主コイル部のみ）で構成されている。
【００２９】
コイル線材２２は、幅寸法が厚み寸法よりも大きい帯状形状を有する。そして、このコイル線材２２がフラットワイズに巻回されることにより、送電用コイル２０が形成される。即ち、送電用コイル２０は、その幅方向がコイル軸Ｃ１と平行となるようにコイル線材２２をコイル軸Ｃ１周りに巻回することによって形成される。このように構成される送電用コイル２０のコイル軸Ｃ１方向（コイル線材２２の幅方向）の両端面は、平行になっている。
【００３０】
具体的に、コイル線材２２は、複数のテープ状線材（本実施形態の例では３つのテープ状線材２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：図３参照）が積層されることにより形成される。本実施形態のコイル線材２２は、導電テープ（テープ状導電部材）２２ａと、磁性テープ（テープ状磁性部材）２２ｂと、絶縁性テープ（絶縁層）２２ｃと、を備える。これら各テープ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの幅寸法はそれぞれ等しい。そのため、コイル線材２２を幅方向から見ると、各テープ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの幅方向の端面が露出している。本実施形態における各テープ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの断面におけるアスペクト比は、１０以上である。
【００３１】
導電テープ２２ａは、導体（導電材料）によって形成され、その幅寸法が厚み寸法よりも大きいテープ形状を有する。この導電テープ２２ａは、幅寸法をｗａ、厚み寸法をｔａとしたときに、ｔａ／ｗａ＝１／１０以下となることが好ましい。本実施形態の導電テープ２２ａは、例えば、銅（Ｃｕ）によって形成されるが、これに限定されない。
【００３２】
磁性テープ２２ｂは、磁性体（好ましくは軟磁性体）によって形成され、その幅寸法が厚み寸法よりも大きいテープ形状を有する。この磁性テープ２２ｂは、幅寸法をｗｂ、厚み寸法をｔｂとしたときに、導電テープ２２ａと同様、ｔｂ／ｗｂ＝１／１０以下となることが好ましい。本実施形態の磁性テープ２２ｂは、例えば、鉄（Ｆｅ：例えば、純鉄、商用純鉄、低炭素鋼等）によって形成されるが、これに限定されない。
【００３３】
絶縁性テープ２２ｃは、樹脂やアモルファス等の絶縁材料により形成され、その幅寸法が厚み寸法よりも大きいテープ形状を有する。絶縁性テープ２２ｃの厚さ寸法は、コイル線材２２がその厚さ方向に積層されたときに、積層方向に隣り合う導電テープ２２ａ、２２ａ間が絶縁状態となる大きさであればよい。本実施形態の絶縁性テープ２２ｃは、例えば、ポリイミドによって形成されるが、これに限定されない。
【００３４】
このようなコイル線材２２が巻回されることによって形成される送電用コイル２０は、電流が流されたときに電流密度が小さい領域（低電流密度領域）２４を有する。尚、本実施形態における電流密度は、導電テープ２２ａの単位断面積当たりに流れる電流ではなく、送電用コイル２０における単位断面積当たりに流れる電流である。
【００３５】
具体的には、送電用コイル２０に電流が流されたときに、図４（Ａ）に示す送電用コイル２０の径方向に沿った断面（径方向断面）において、径方向の中央より外側の領域（低電流密度領域）２４の電流密度が他の領域（図４（Ａ）に示す例では、径方向の中央よりも内側の領域）２６の電流密度よりも小さくなる。
【００３６】
本実施形態の低電流密度領域２４は、径方向断面において図４（Ｂ）に示すような電流密度の分布を有する。この電流密度の分布は、送電用コイル２０の径方向における分布である。詳しくは、低電流密度領域２４が径方向に間隔の等しい１０の区画（径方向の中央から外側に向かって第１区画２４−１、第２区画２４−２、…、第ｎ区画２４−ｎ、…、第１０区画２４−１０：ｎは自然数且つ１≦ｎ≦１０）に分けられた場合に、第５区画２４−５及び第６区画２４−６の電流密度が最も小さくなるような谷型の分布となっている。
【００３７】
尚、低電流密度領域２４における径方向（送電用コイル２０の径方向）の電流密度の分布は、上記谷型の分布に限定されない。例えば、低電流密度領域２４における径方向の電流密度の分布は、第１区画２４−１から第１０区画２４−１０に向けて所定の割合で減少するような分布でもよく、ステップ状に減少する分布でもよい。即ち、低電流密度領域２４は、径方向における他の領域２６よりも電流密度が小さければよい。
【００３８】
本実施形態の送電用コイル２０では、低電流密度領域２４における絶縁性テープ２２ｃの厚さを他の領域２６の絶縁性テープ２２ｃの厚さよりも大きくすることによって（即ち、低電流密度領域２４における径方向に隣接する導電テープ２２ａ、２２ａ同士の間隔を、他の領域２６における径方向に隣接する導電テープ２２ａ、２２ａ同士の間隔より大きくすることによって）、低電流密度領域２４における電流密度を他の領域２６の電流密度よりも小さくしている。また、低電流密度領域２４における絶縁性テープ２２ｃの長手方向の厚さ分布を適宜に設定することによって、図４（Ｂ）に示す谷型の電流密度の分布が形成される。具体的には、第５区画２４−５及び第６区画２４−６における絶縁性テープ２２ｃの厚さ寸法が最も小さく、第５区画２４−５から第１区画２４−１に向けて絶縁性テープ２２ｃの厚さ寸法が徐々に大きくなっている。また、第６区画２４−６から第１０区画２４−１０に向けて絶縁性テープ２２ｃの厚さ寸法が徐々に大きくなっている。
【００３９】
また、本実施形態の送電用コイル２０において、低電流密度領域２４を構成するコイル線材２２の部位は、磁性テープ２２ｂを有していない。換言すると、他の領域２６を構成するコイル線材２２の部位にのみ、磁性テープ２２ｂが設けられている。これにより、当該低電流密度領域２４が発生させる磁場のコイル軸Ｃ１方向の成分が抑制される。
【００４０】
コア部材１６は、送電用コイル２０が形成する磁場の強度を増大させるヨークとして働く。このコア部材１６は、円板状のコア本体１６１と、コア本体１６１の一方の面（図１においては上面）１６１ａから突出し、送電用コイル２０を径方向外側から囲む外周部１６２と、を備える。
【００４１】
コア本体１６１は、磁性体によって形成され、上面１６１ａに送電用コイル２０が載置される。これにより、上面１６１ａと送電用コイル２０におけるコイル軸Ｃ１方向の一方の面（受電部１４の非接触給電用コイル３０と反対側の面）とが平行な状態で対向する。外周部１６２は、コア本体１６１に載置された送電用コイル２０を当該コイル２０の径方向外側から周方向に囲む平面視が円環状の突条である。これらコア本体１６１と外周部１６２とは、一体成型されている。
【００４２】
このように構成されるコア部材１６は、所定の磁気特性（透磁率）を有しており、軟磁性体粉末を圧縮して固めることにより形成されている。また、コア部材１６は、軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合物を圧縮して固めたものであってもよい。この場合、軟磁性体粉末と非磁性体粉末との混合比率を比較的容易に調整することができ、前記混合比率を適宜に調整することによって、コア部材１６において所望の磁気特性を容易に実現することができる。
【００４３】
この軟磁性体粉末は、強磁性の金属粉末である。より具体的には、軟磁性体粉末として、例えば、純鉄粉、鉄基合金粉末（Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ―Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイ等）及びアモルファス粉末、さらには、表面にリン酸系化成皮膜等の電気絶縁皮膜が形成された鉄粉等が挙げられる。これら軟磁性体粉末は、公知の手段、例えば、アトマイズ法等によって微粒子化する方法や、酸化鉄等を微粉砕した後にこれを還元する方法等によって製造することができる。また、一般に、透磁率が同一である場合に飽和磁束密度が大きいので、軟磁性粉末は、例えば、上記純鉄粉、鉄基合金粉末及びアモルファス粉末等の金属系材料であることが特に好ましい。
【００４４】
このような軟磁性体粉末を形成した圧粉コアであるコア部材１６は、例えば、圧粉形成等の公知の常套手段によって形成される。
【００４５】
尚、コア部材１６は、圧粉コアに限定されず、例えば、珪素鋼板などの一般磁性鋼板や、構造用炭素鋼等によって形成されてもよい。
【００４６】
モールド部１８は、送電用コイル２０が載置された状態のコア部材１６の上面側を被覆すると共に送電用コイル２０をコア部材１６上に固定する。このモールド部１８は、樹脂を前記上面に充填することによって形成される。
【００４７】
受電部１４は、非接触給電用コイル３０と、コア部材１６と、モールド部１８と、を備える。以下では、受電部１４の非接触給電用コイル３０を受電用コイルと称する。
【００４８】
受電用コイル（相手側コイル）３０は、送電用コイル２０と異なり、径方向断面の各領域の電流密度が一様（即ち、均一若しくは略均一）になるように構成される。即ち、受電用コイル３０は、低電流密度領域を有していない。このため、受電用コイル３０のコイル線材１２において、絶縁性テープ２２ｃの厚さは、当該絶縁性テープ２２ｃの長手方向の各位置において均一である。  
【００４９】
以上の非接触給電装置１０によれば、送電用コイル２０に幅寸法が厚さ寸法よりも大きな導電テープ２２ａが用いられることによって、送電用コイル２０内における磁力線の導電テープ２２ａの主面に垂直な成分を小さくすることができ、これにより、当該導電テープ２２ａに生じる渦電流を抑えて当該送電用コイル２０における交流損失（渦電流損失等）を効果的に抑制することができる。このため、当該送電用コイル２０におけるエネルギー効率が向上して当該コイル２０が形成する磁場の強度が向上し、その結果、相互誘導によって受電用コイル３０に生じる誘導起電力が大きくなって給電効率が向上する。
【００５０】
具体的には、導電テープ２２ａの幅方向が送電用コイル２０のコイル軸Ｃ１方向と平行となるようにコイル線材２２（導電テープ２２ａ）が巻回されることにより、導電テープ２２ａの幅方向が当該送電用コイル２０内の磁力線（当該送電用コイル２０によって形成された磁場の磁力線）の向きに沿った状態となるため、前記磁力線における導電テープ２２ａの主面に垂直な成分が小さくなる。
【００５１】
ここで、両面が絶縁された状態のテープ形状の導電テープ２２ａ内においては、当該導電テープ２２ａを貫く磁束密度（磁力線）の導電テープ２２ａの主面に垂直な成分が大きい程、生じる渦電流も大きくなる、即ち、前記主面に垂直な成分が小さい程、導電テープ２２ａ内に生じる渦電流が小さくなる。
【００５２】
このため、上記のように磁力線における導電テープ２２ａの主面に垂直な成分が小さくなると、送電用コイル２０に生じる渦電流が効果的に抑えられ、その結果、当該送電用コイル２０におけるエネルギー効率が向上する。
【００５３】
また、受電用コイル３０においても、導電テープ２２ａの幅方向が受電用コイル３０のコイル軸Ｃ２方向と平行となるようにコイル線材２２（導電テープ２２ａ）が巻回されているため、導電テープ２２ａの幅方向が当該受電用コイル３０内の磁力線（送電用コイル２０によって形成された磁場の磁力線）の向きに沿った状態となり、これにより、前記磁力線（磁束密度）の導電テープ２２ａの主面に垂直な成分が抑えられる。このため、受電用コイル３０に生じる渦電流が効果的に抑えられ、その結果、当該受電用コイル３０における交流損失（渦電流損等）が抑えられて送電用コイル２０からの給電効率が向上する。
【００５４】
また、本実施形態の送電用コイル２０では、その内部に磁気異方性を有する部位（磁性テープ２２ｂ）を設けることにより、磁力線を磁性テープ２２ｂの幅方向に沿わす（即ち、磁力線における導電テープ２２ａの幅方向成分を増大させ、且つ導電テープ２２ａの厚さ方向成分を減少させる）と共に導電テープ２２ａの内部を通過する磁束密度を低減することができ、これにより、導電テープ２２ａに生じる渦電流をより効果的に抑制することができる。即ち、導電テープ２２ａよりも透磁率の高い磁性テープ２２ｂの方が磁力線を通し易く、このため、磁性テープ２２ｂを導電テープ２２ａと共巻きすることによって送電用コイル２０内に入った磁力線を磁性テープ２２ｂに集中させて導電テープ２２ａの内部を通過する磁束密度を低減させると共に、導電テープ２２ａと共巻きされた磁性テープ２２ｂ内を通過させることによって前記磁力線の向きを導電テープ２２ａの幅方向に沿わすことができる。これにより、磁力線（磁束密度）における導電テープ２２ａの主面に垂直な成分を小さくすることができるため、導電テープ２２ａに生じる渦電流をより効果的に抑えることができる。その結果、送電用コイル２０と、この送電用コイル２０と間隔を空けて対向するように配置された受電用コイル３０との相互インダクタンス及び結合係数が向上して給電効率がより向上する。
【００５５】
また、本実施形態の受電用コイル３０においても、送電用コイル２０同様、磁性テープ２２ｂを共巻きすることによって磁力線を磁性テープ２２ｂの幅方向に沿わすことができるため、導電テープ２２ａに生じる渦電流をより効果的に抑制することができる。これにより、給電効率がより向上する。
【００５６】
また、本実施形態の送電用コイル２０のように、径方向断面内において磁力線が環状となる領域（環状に閉じた磁力線が生じる領域（本実施形態では低電流密度領域２４）：図９参照）の電流密度を他の領域２６の電流密度より小さくすることによって、前記環状に閉じた磁力線における当該コイル２０の径方向（図４（Ａ）における水平方向）の直径を小さくすることができる。即ち、磁力線（磁束密度）の導電テープ２２ａの幅方向に沿った成分を大きくすると共に当該導電テープ２２ａの主面に垂直な成分を小さくすることができる。これにより、送電用コイル２０に生じる渦電流が抑えられて交流損（銅損等）が低減され、その結果、送電用コイル２０と、この送電用コイル２０と間隔を空けて対向するように配置された受電用コイル３０との相互インダクタンス及び結合係数が向上して給電効率がさらに向上する。
【００５７】
また、本実施形態の送電用コイル２０のように、低電流密度領域２４を構成するコイル線材２２の部位が磁性テープ２２ｂを有していない構成とすることにより、当該低電流密度領域２４が発生させる磁場のコイル軸Ｃ１方向の成分が抑制される。これにより、送電用コイル２０全体により形成される磁場においては、前記低電流密度領域２４に生じる環状に閉じた磁力線の直径をより小さくすることができる。
【００５８】
また、径方向断面に生じる前記環状に閉じた磁力線は、径方向断面における径方向外側の端部に生じ易い。そのため、本実施形態の送電用コイル２０では、低電流密度領域２４を前記径方向断面における径方向外側の端部（前記環状に閉じた磁力線の生じ易い領域）を含む位置に形成することにより、送電用コイル２０内に生じる前記環状に閉じた磁力線の径（送電用コイル２０の径方向に沿った直径）をより確実に小さくすることができる。
【００５９】
尚、本発明の非接触給電装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００６０】
上記実施形態では、送電用コイル２０及び受電用コイル３０を形成するコイル線材２２は、導電テープ２２ａ、磁性テープ２２ｂ、及び絶縁性テープ２２ｃを有するが、この構成に限定されない。
【００６１】
例えば、コイル線材が導電テープ２２ａのみによって構成されてもよい。このコイル線材によって形成された送電用コイル２０又は受電用コイル３０によっても、送電用コイル２０内の磁力線における導電テープ２２ａ（送電用コイル２０又は受電用コイル３０を構成する導電テープ２２ａ）の主面に垂直な成分を小さくすることができ、当該導電テープ２２ａに生じる渦電流を抑えて送電用コイル２０又は受電用コイル３０における交流損失（渦電流損失等）を効果的に抑制することができる。
【００６２】
また、送電用コイル２０は、低電流密度領域２４を備えなくてもよい。即ち、送電用コイル２０の径方向断面全域において電流密度が一様（均一又は略均一）であってもよい。導電テープ２２ａと磁性テープ２２ｂとが共巻き（互いに主面同士を対向させるように重ね合わせた状態で巻回）されていれば、送電用コイル２０内の磁力線を磁性テープ２２ｂの幅方向に沿わせて磁力線（磁束密度）における導電テープ２２ａの主面に垂直な成分を小さくすることができるため、導電テープ２２ａに生じる渦電流が効果的に抑えられる。これにより、送電用コイル２０と、この送電用コイル２０と間隔を空けて対向するように配置された受電用コイル３０との相互インダクタンス及び結合係数が向上して給電効率を向上させることができる。
【００６３】
上記実施形態の送電用コイル２０では、絶縁性テープ２２ｃの厚さを変化させることによって低電流密度領域２４における径方向に隣接する導電テープ２２ａ同士の間隔を他の領域２６における導電テープ２２ａ同士の間隔よりも大きくし、これにより、低電流密度領域２４を形成しているが、この構成に限定されない。例えば、スペーサ等が巻回されたコイル線材２２間に挟み込まれる（配置される）ことによって径方向に隣接する導電テープ２２ａ同士の間隔が調整され、これにより、低電流密度領域２４が形成されてもよい。
【００６４】
上記実施形態の送電用コイル２０及び受電用コイル３０は、コイル軸Ｃ１、Ｃ２方向から見て円形のコイルであるが、この形状に限定されない。送電用コイル２０及び受電用コイル３０は、コイル軸Ｃ１、Ｃ２方向から見て、例えば、所謂レーストラック形状、又は四隅を丸めた四角形状等であってもよい。
【００６５】
また、上記実施形態の送電用コイル２０は、１つ（単一）のコイル（主コイル部のみ）であるが、複数のコイル部を備えた構成でもよい。
【００６６】
例えば、図５に示されるように、送電用コイル２００は、２つのコイル部（主コイル部２０２と、副コイル部（シールドコイル）２０４と）を備える。主コイル部２０２は、第１実施形態の送電用コイル２０と同じ構成を有する。副コイル部２０４は、コア部材１６の外周部１６２の外側（主コイル部２０２の径方向外側）に配置される。即ち、副コイル部２０２は、主コイル部２０４をその径方向外側から囲んでいる。
【００６７】
副コイル部２０４は、主コイル部２０２と同様のコイル線材２２が主コイル部２０２と同心となるように巻回されることにより形成されている。副コイル部２０４におけるコイル線材２２の巻回方向は、主コイル部２０２と同じ方向であるが、逆方向であってもよい。このように構成される副コイル部２０４では、主コイル部２０２における電流の向きと逆方向の電流が流れる。例えば、平面視において、主コイル部２０２で電流が時計回りに流れるときには、主コイル部２０２と同じ大きさの電流が副コイル部２０４で反時計回りに流れ、主コイル部２０２で電流が反時計回りに流れる時には、主コイル部２０２と同じ大きさの電流が副コイル部２０４では時計回りに流れる。
【００６８】
このように副コイル部２０４が設けられることにより、副コイル部２０４の形成する磁場が、主コイル部２０２の形成する磁場を副コイル部２０４の内側（径方向内側）領域に閉じ込めようと作用し、これにより、当該送電用コイル２００における漏れ磁場を効果的に抑えることができる。
【００６９】
具体的には、図５に示す例では、例えば、主コイル部２０２の半径方向の幅が、上記実施形態の送電用コイル２０と同様に、２００ｍｍであり、副コイル部２０４の半径方向の幅が１０ｍｍである。この場合、図６に示されるように、副コイル部２０４が設けられていない送電用コイル（即ち、上記実施形態における送電用コイル２０）と比べて、半径ｒ＞０．２５ｍでの磁束密度（漏洩磁束密度）のコイル軸Ｃ１方向成分（Ｂｚ）が抑制されていることが確認できる。尚、図６は、図５における主コイル部２０２及び副コイル部２０４の上面に沿った径方向各位置において、磁束密度のコイル軸Ｃ１方向成分（Ｂｚ）を測定した結果を示す図である。
【実施例１】
【００７０】
ここで、上記実施形態の非接触給電装置の効果を確認するために、ｉ）上記実施形態の非接触給電装置（第１の給電装置）と、ｉｉ）送電部のコイルが、低電流密度領域が設けられていない点以外は上記実施形態の送電用コイルと同じ構成の共巻きコイルである非接触給電装置（第２の給電装置）と、ｉｉｉ）送電部のコイルが、導電テープと絶縁テープとで構成された普通巻きコイルである非接触給電装置（第３の給電装置）と、の３種類の非接触給電装置を用い、コイル間のギャップ（送電用コイルと受電用コイルとの間隔）と結合係数との間係を求めた。
【００７１】
詳しくは、この実施例１で用いた第１〜第３の給電装置の各送電用コイルは、いずれも、内径が２００ｍｍ、外径が４００ｍｍ、２４０ｔｕｒｎｓである。また、第１の給電装置の送電用コイルは、導電テープ、磁性テープ及び絶縁テープからなるコイル線材を巻回することによって形成され、半径３００ｍｍ〜４００ｍｍの領域に低電流密度領域が形成されている。また、第２の給電装置の送電用コイルは、導電テープ、磁性テープ及び絶縁テープからなるコイル線材を巻回することによって形成され、半径方向断面における電流密度は一様（均一又は略均一）である。また、第３の給電装置の送電用コイルは、導電テープ及び絶縁テープからなるコイル線材を巻回することによって形成され、半径方向断面における電流密度は一様（均一又は略均一）である。
【００７２】
このような送電用コイルに、周波数が２０ｋＨｚ、出力が１０ｋＷの電力をそれぞれ供給してコイル間ギャップと結合係数とを求めた。その結果を図７に示す。
【００７３】
この結果から、送電部のコイルとして、導電テープと絶縁テープからなる普通巻きコイルを用いた場合よりも、導電テープと磁性テープとを共巻きにした共巻きコイル（低電流密度領域なし）を用いた場合の方が、コイル間ギャップにかかわらず結合係数が大きくなることが確認できた。また、送電部の送電用コイルとして、共巻きコイル（低電流密度領域なし）を用いた場合よりも、上記実施形態の送電用コイル（導電テープと磁性テープとの共巻き、且つ、低電流密度領域有り）を用いた場合の方が、コイル間ギャップにかかわらず結合係数が大きくなることも確認できた。
【実施例２】
【００７４】
次に、半径方向断面における半径３００ｍｍ〜４００ｍｍの領域の電流密度の分布が図８に示すような分布となる３種類の非接触給電装置、具体的には、ｉ）実施例１と同様の第１の給電装置と、ｉｉ）低電流密度領域における電流密度の分布（谷型の分布）が上記実施形態の送電用コイルよりも浅い谷型の分布となる送電用コイルを用いた非接触給電装置（第４の給電装置）と、ｉｉｉ）実施例１と同様の第３の給電装置と、を用い、各非接触給電装置の送電用コイル内（詳しくは、コイル軸方向の中央位置）における半径方向の各位置での磁束密度の分布を求めた。その結果を図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す。
【００７５】
図９（Ａ）は、磁束密度のコイル軸Ｃ１方向成分（Ｂｚ）の半径方向における分布を示し、図９（Ｂ）は、磁束密度のコイル半径方向成分（Ｂｒ）の半径方向における分布を示す。
【００７６】
これらの結果から、低電流密度領域が設けられた送電用コイルを用いた第３及び第４の給電装置の方が、低電流密度領域の無い共巻きコイルを送電用コイルとして用いた第２の給電装置に比べ、半径方向外側の端部を除いて磁束密度のコイル軸Ｃ１方向成分（Ｂｚ）が大きくなることが確認できた。これにより、前記半径方向外側の端部を除いた範囲において、低電流密度領域が設けられた送電用コイルの方が、低電流密度領域が無い送電用コイルに比べて送電用コイルが形成する磁場の強度が大きくなっており、この範囲において受電用コイルとの結合係数が向上することが確認できた。
【００７７】
一方、前記半径方向外側の端部では、低電流密度領域が設けられた送電用コイルを用いた第３及び第４の給電装置の方が、低電流密度領域の無い送電用コイルを用いた第２の給電装置に比べ、磁束密度の半径方向成分（Ｂｒ）の絶対値が小さくなる（０に近くなる）ことが確認できた。導電テープが巻回されたコイルでは、この半径方向成分（Ｂｒ）の絶対値の大きさに比例して渦電流が大きくなるため、低電流密度領域が設けられた送電用コイルの方が、低電流密度領域が無い送電用コイルに比べて、前記径方向外側の端部に生じる渦電流が抑えられ、これにより、この範囲においても受電用コイルとの結合係数が向上することが確認できた。
【００７８】
以上より、低電流密度領域が設けられた送電用コイルの方が、低電流密度領域の無い一様な電流密度の送電用コイルに比べて、半径方向の全域に亘って結合係数が向上することが確認できた。
【実施例３】
【００７９】
次に、ｉ）実施例１と同様の第２の給電装置と、ｉｉ）送電用コイル及び受電用コイルの両方が導電テープと絶縁テープとによって構成される普通巻きコイルである非接触給電装置（第５の給電装置）とを用い、送電用コイル内と受電用コイル内の半径方向における磁束密度の分布を求めた。その結果を図１０（Ａ）〜図１１（Ｂ）に示す。
【００８０】
図１０（Ａ）は、各非接触給電装置の送電用コイルにおける半径方向の各位置での磁束密度のコイル軸Ｃ１方向成分（Ｂｚ）と半径方向成分（Ｂｒ）との分布をそれぞれ示し、図１０（Ｂ）は、各非接触給電装置の受電用コイルにおける半径方向の各位置での磁束密度のコイル軸Ｃ２方向成分（Ｂｚ）と半径方向成分（Ｂｒ）との分布をそれぞれ示す。図１１（Ａ）は、第２の給電装置の送電用コイルによって形成された磁場における磁力線の分布を示し、図１１（Ｂ）は、第５の給電装置の送電用コイルによって形成された磁場における磁力線の分布を示す。
【００８１】
これらの結果から、送電用コイルと受電用コイルとの両コイルを共巻きコイルとすることにより、両コイルを普通巻きコイルとする場合に比べ、コイル内の半径方向の全域において磁力線が立つ（即ち、磁束密度のコイル軸Ｃ１方向成分（Ｂｚ）が増大すると共に、半径方向成分（Ｂｒ）が減少する）ことが確認できた。
【００８２】
以上より、送電用コイルと受電用コイルとの両コイルを共巻きコイルとすることにより、両コイルを普通巻きコイルとする場合に比べ、半径方向の全域に亘って結合係数が向上することが確認できた。
【００８３】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００８４】
１０   非接触給電装置
１２   送電部
１４   受電部
１６   コア部材
１８   モールド部
２０   送電用コイル（非接触給電用コイル）
２２   コイル線材
２２ａ 導電テープ（テープ状導電部材）
２２ｂ 磁性テープ（テープ状磁性部材）
２２ｃ 絶縁性テープ（絶縁層）
２４   低電流密度領域
３０   受電用コイル（非接触給電用コイル）
Ｃ１   送電用コイルのコイル軸
Ｃ２   受電用コイルのコイル軸
【図１】
0005918020.tif 000002
【図２】
0005918020.tif 000003
【図３】
0005918020.tif 000004
【図４】
0005918020.tif 000005
【図５】
0005918020.tif 000006
【図６】
0005918020.tif 000007
【図７】
0005918020.tif 000008
【図８】
0005918020.tif 000009
【図９】
0005918020.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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