(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部を備え、
前記受電部は、第１コイル線をピッチをあけて巻き回すことで形成された第１コイルを含み、
前記第１コイルは、第１部分と、前記第１部分と前記ピッチをあけて隣り合う第２部分とを含み、
前記第１部分と前記第２部分とは、配列方向に配列し、
前記第１コイル線の延在方向に対して垂直な前記第１コイル線の断面は、前記配列方向に対して垂直な第１仮想平面に前記断面を配列方向から投影したときの第１投影線の長さが、前記第１仮想平面に垂直な第２仮想平面に前記断面を前記配列方向に垂直な方向から投影したときの第２投影線の長さよりも大きく、
前記第１コイルは、第１端部と第２端部とを含み、
前記第１コイルは、前記第１端部から前記第２端部に向かうにつれて、巻回中心線の周囲を取り囲むように延びると共に前記巻回中心線の延びる方向に変位するように前記第１コイル線を曲げて形成され、
前記第１部分および前記第２部分は、前記巻回中心線の延びる方向に配列され、
前記第１コイルのうち前記第１コイル線の長さ方向の中央部に位置する中央部分と、前記第１コイルのうち、前記中央部分に対して前記巻回中心線の延びる方向に隣り合う部分との間の間隔は、前記第１端部と、前記第１端部に対して前記巻回中心線の延びる方向に隣り合う部分との間の間隔、および、前記第２端部と、前記第２端部に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔よりも大きい、受電装置。
【請求項２】
前記第１コイル線は、第１主表面および第２主表面と、前記第１主表面および前記第２主表面を接続するように設けられた第１側面および第２側面とを含み、
前記第１主表面の面積と前記第２主表面との面積とのいずれもが、前記第１側面の面積と前記第２側面の面積とのいずれよりも大きい、請求項１に記載の受電装置。
【請求項３】
前記第１コイルのピッチは、前記第１コイル線の幅よりも小さい、請求項１または請求項２に記載の受電装置。
【請求項４】
外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部を備え、
前記受電部は、第１コイル線をピッチをあけて巻き回すことで形成された第１コイルを含み、
前記第１コイルは、第１部分と、前記第１部分と前記ピッチをあけて隣り合う第２部分とを含み、
前記第１部分と前記第２部分とは、配列方向に配列し、
前記第１コイル線の延在方向に対して垂直な前記第１コイル線の断面は、前記配列方向に対して垂直な第１仮想平面に前記断面を配列方向から投影したときの第１投影線の長さが、前記第１仮想平面に垂直な第２仮想平面に前記断面を前記配列方向に垂直な方向から投影したときの第２投影線の長さよりも大きく、
前記第１コイルは、第１端部および第２端部を含み、
前記第１コイル線は、前記第１端部から前記第２端部に向かうにつれて、巻回中心線の周囲を取り囲むように延びると共に、前記巻回中心線から離れるように曲げられ、
前記第１コイルは、前記第１部分と前記第２部分との配列方向と前記巻回中心線とが交差するように、前記第１コイルを線回することで形成され、
前記第１コイルのうち前記第１コイル線の長さ方向の中央部に位置する中央部分と、前記第１コイルのうち、前記中央部分に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔は、前記第１端部と、前記第１端部に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔、および、前記第２端部と、前記第２端部に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔よりも大きい、受電装置。
【請求項５】
前記第１コイル線の延在方向に対して垂直な方向における前記第１コイル線の断面形状は、方形形状とされた、請求項１から請求項４のいずれか記載の受電装置。
【請求項６】
前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の１０％以下である、請求項１から請求項５のいずれかに記載の受電装置。
【請求項７】
前記受電部は、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記送電部から電力を受電する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の受電装置。
【請求項８】
前記受電部と前記送電部との結合係数は、０．１以下である、請求項１から請求項７のいずれかに記載の受電装置。
【請求項９】
外部に設けられた受電部に非接触で電力を送電する送電部を備え、
前記送電部は、第２コイル線をピッチをあけて巻き回すことで形成された第２コイルを含み、
前記第２コイルは、第３部分と、前記第３部分と前記ピッチをあけて隣り合う第４部分とを含み、
前記第３部分と前記第４部分とは、配列方向に配列し、
前記第２コイル線の延在方向に対して垂直な前記第２コイル線の断面は、前記配列方向に対して垂直な第３仮想平面に前記断面を前記配列方向から投影したときの第３投影線の長さが、前記第３仮想平面に垂直な第４仮想平面に前記断面を前記配列方向に対して垂直な方向から投影したときの第４投影線の長さよりも大きく、
前記第２コイルは、第３端部と第４端部とを含み、
前記第２コイルは、前記第３端部から前記第４端部に向かうにつれて、巻回中心線の周囲を取り囲むように延びると共に前記巻回中心線の延びる方向に変位するように前記第２コイル線を曲げて形成され、
前記第３部分および前記第４部分とは、前記巻回中心線の延びる方向に配列され、
前記第２コイルのうち前記第２コイル線の長さ方向の中央部に位置する中央部分と、前記第２コイルのうち、前記中央部分に対して前記巻回中心線の延びる方向に隣り合う部分との間の間隔は、前記第３端部と、前記第３端部に対して前記巻回中心線の延びる方向に隣り合う部分との間の間隔、および、前記第４端部と、前記第４端部に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔よりも大きい、送電装置。
【請求項１０】
前記第２コイル線は、第３主表面および第４主表面と、前記第３主表面および前記第４主表面を接続するように設けられた第３側面および第４側面とを含み、
前記第３主表面の面積と前記第４主表面との面積とのいずれもが、前記第３側面の面積と前記第４側面の面積の面積よりも大きい、請求項９に記載の送電装置。
【請求項１１】
前記第２コイルのピッチは、前記第２コイル線の幅よりも小さい、請求項９または請求項１０に記載の送電装置。
【請求項１２】
外部に設けられた受電部に非接触で電力を送電する送電部を備え、
前記送電部は、第２コイル線をピッチをあけて巻き回すことで形成された第２コイルを含み、
前記第２コイルは、第３部分と、前記第３部分と前記ピッチをあけて隣り合う第４部分とを含み、
前記第３部分と前記第４部分とは、配列方向に配列し、
前記第２コイル線の延在方向に対して垂直な前記第２コイル線の断面は、前記配列方向に対して垂直な第３仮想平面に前記断面を前記配列方向から投影したときの第３投影線の長さが、前記第３仮想平面に垂直な第４仮想平面に前記断面を前記配列方向に対して垂直な方向から投影したときの第４投影線の長さよりも大きく、
前記第２コイルは、第３端部および第４端部を含み、
前記第２コイル線は、前記第３端部から前記第４端部に向かうにつれて、巻回中心線の周囲を取り囲むように延びると共に、前記巻回中心線から離れるように曲げられ、
前記第２コイルは、前記第３部分と前記第４部分との配列方向と前記巻回中心線とが交差するように、前記第２コイルを線回することで形成され、
前記第２コイルのうち前記第２コイル線の長さ方向の中央部に位置する中央部分と、前記第２コイルのうち、前記中央部分に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔は、前記第３端部と、前記第３端部に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔、および、前記第４端部と、前記第４端部に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔よりも大きい、送電装置。
【請求項１３】
前記第２コイル線の延在方向に対して垂直な方向における前記第２コイル線の断面形状は、方形形状とされた、請求項１２に記載の送電装置。
【請求項１４】
前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の１０％以下である、請求項１２または請求項１３に記載の送電装置。
【請求項１５】
前記送電部は、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、前記受電部に電力を送電する、請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の送電装置。
【請求項１６】
前記受電部と前記送電部との結合係数は、０．１以下である、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の送電装置。
【請求項１７】
受電部を含む受電装置と、前記受電部に非接触で電力を送電する送電部を含む送電装置とを備えた電力伝送システムであって、
前記受電部は、第１コイル線をピッチをあけて巻き回すことで形成された第１コイルを含み、
前記第１コイルは、第１部分と、前記第１部分と前記ピッチをあけて隣り合う第２部分とを含み、
前記第１部分と前記第２部分とは、配列方向に配列し、
前記第１コイル線の延在方向に対して垂直な前記第１コイル線の断面は、前記配列方向に対して垂直な第１仮想平面に前記断面を配列方向から投影したときの第１投影線の長さが、前記第１仮想平面に垂直な第２仮想平面に前記断面を前記配列方向に垂直な方向から投影したときの第２投影線の長さよりも大きく、
前記第１コイルは、第１端部と第２端部とを含み、
前記第１コイルは、前記第１端部から前記第２端部に向かうにつれて、巻回中心線の周囲を取り囲むように延びると共に前記巻回中心線の延びる方向に変位するように前記第１コイル線を曲げて形成され、
前記第１部分および前記第２部分とは、前記巻回中心線の延びる方向に配列され、
前記第１コイルのうち前記第１コイル線の長さ方向の中央部に位置する中央部分と、前記第１コイルのうち、前記中央部分に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔は、前記第１端部と、前記第１端部に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔、および、前記第２端部と、前記第２端部に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔よりも大きい、電力伝送システム。
【請求項１８】
受電部を含む受電装置と、前記受電部に非接触で電力を送電する送電部を含む送電装置とを備えた電力伝送システムであって、
前記送電部は、第２コイル線をピッチをあけて巻き回すことで形成された第２コイルを含み、
前記第２コイルは、第３部分と、前記第３部分と前記ピッチをあけて隣り合う第４部分とを含み、
前記第３部分と前記第４部分とは、配列方向に配列し、
前記第２コイル線の延在方向に対して垂直な前記第２コイル線の断面は、前記配列方向に対して垂直な第３仮想平面に前記断面を前記配列方向から投影したときの第３投影線の長さが、前記第３仮想平面に垂直な第４仮想平面に前記断面を前記配列方向に対して垂直な方向から投影したときの第４投影線の長さよりも大きく、
前記第２コイルは、第３端部および第４端部を含み、
前記第２コイル線は、前記第３端部から前記第４端部に向かうにつれて、巻回中心線の周囲を取り囲むように延びると共に、前記巻回中心線から離れるように曲げられ、
前記第２コイルは、前記第３部分と前記第４部分との配列方向と前記巻回中心線とが交差するように、前記第２コイルを線回することで形成され、
前記第２コイルのうち前記第２コイル線の長さ方向の中央部に位置する中央部分と、前記第２コイルのうち、前記中央部分に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔は、前記第３端部と、前記第３端部に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔、および、前記第４端部と、前記第４端部に対して前記巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔よりも大きい、電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電装置、送電装置、電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への配慮からバッテリなどの電力を用いて駆動輪を駆動させるハイブリッド車両や電気自動車などが着目されている。
【０００３】
特に近年は、上記のようなバッテリを搭載した電動車両において、プラグなどを用いずに非接触でバッテリを充電可能なワイヤレス充電が着目されている。そして、最近では非接触の充電方式においても各種の充電方式が提案されており、特に、共鳴現象を利用することで非接触で電力を伝送する技術が脚光を浴びている。
【０００４】
電磁共鳴を利用したワイヤレス電力伝送システムとしては、たとえば、特開２０１０−７３９７６号公報に記載されたワイヤレス電力伝送システムが挙げられる。このワイヤレス電力伝送システムは、給電コイルを含む給電装置と、受電コイルを含む受電装置とを備える。そして、給電コイルと受電コイルとの間は、電磁共鳴によって電力の伝送がなされている。
【０００５】
特開２０１０−２６７９１７号公報に記載された非接触電力給電システムは、第１の自己共振コイルと、第２の自己共振コイルとを備え、第１の自己共振コイルおよび第２の自己共振コイルとが電磁共鳴することで電力の受け渡しがなされている。
【０００６】
なお、一般に、特開２００３−７９５９７号公報および特開２００８−６７８０７号公報に記載されているように、磁気共鳴撮像装置が従来から各種提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−７３９７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６７９１７号公報
【特許文献３】特開２００３−７９５９７号公報
【特許文献４】特開２００８−６７８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特開２０１０−７３９７６号公報および特開２０１０−２６７９１７号公報に電力伝送システムにおいては、送電装置に数ＭＨｚから数十ＭＨｚの高周波電力が供給され、受電装置に数ＭＨｚから数十ＭＨｚの高周波電力が送電されている。
【０００９】
高周波電力の取り扱いは困難であり、周辺機器の開発や電力伝送時の制御が複雑になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、送電装置および受電装置に供給される電力の周波数の低周波化が図られた送電装置、受電装置および電力伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る受電装置は、外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部を備える。上記受電部は、第１コイル線をピッチをあけて巻き回すことで形成された第１コイルを含む。上記第１コイルは、第１部分と、第１部分とピッチをあけて隣り合う第２部分とを含む。上記第１部分と第２部分とは、配列方向に配列する。上記第１コイル線の延在方向に対して垂直な第１コイル線の断面は、配列方向に対して垂直な第１仮想平面に断面を配列方向から投影したときの第１投影線の長さが、第１仮想平面に垂直な第２仮想平面に断面を配列方向に垂直な方向から投影したときの第２投影線の長さよりも大きい。
【００１２】
好ましくは、上記第１コイル線は、配列方向に配列する第１主表面および第２主表面と、第１主表面および第２主表面を接続するように設けられた第１側面および第２側面とを含む。上記第１主表面の面積と第２主表面との面積とのいずれもが、第１側面の面積と第２側面の面積とのいずれよりも大きい。好ましくは、上記第１コイルのピッチは、第１コイル線の幅よりも小さい。
【００１３】
好ましくは、上記第１コイルは、第１端部と第２端部とを含む。上記第１コイルは、第１端部から第２端部に向かうにつれて、巻回中心線の周囲を取り囲むように延びると共に巻回中心線の延びる方向に変位するように第１コイル線を曲げて形成される。上記第１部分および第２部分とは、巻回中心線の延びる方向に配列する。
【００１４】
好ましくは、上記第１コイルのうち第１コイル線の長さ方向の中央部に位置する中央部分と、第１コイルのうち、中央部分に対して巻回中心線の延びる方向に隣り合う部分との間の間隔は、第１端部と、第１端部に対して巻回中心線の延びる方向に隣り合う部分との間の間隔よりも大きい。
【００１５】
好ましくは、上記第１コイルは、第１端部および第２端部を含む。上記第１コイル線は、第１端部から第２端部に向かうにつれて、巻回中心線の周囲を取り囲むように延びると共に、巻回中心線から離れるように曲げられる。上記第１コイルは、第１部分と第２部分との配列方向と巻回中心線とが交差するように、第１コイルを線回することで形成される。
【００１６】
好ましくは、上記第１コイルのうち第１コイル線の長さ方向の中央部に位置する中央部分と、第１コイルのうち、中央部分に対して巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔は、第１端部と、第１端部に対して巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔よりも大きい。好ましくは、上記第１コイル線の延在方向に対して垂直な方向における第１コイル線の断面形状は、方形形状とされる。
【００１７】
好ましくは、上記送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数の１０％以下である。好ましくは、上記受電部は、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて送電部から電力を受電する。好ましくは、上記受電部と送電部との結合係数は、０．１以下である。
【００１８】
本発明に係る送電装置は、外部に設けられた受電部に非接触で電力を送電する送電部を備える。上記送電部は、第２コイル線をピッチをあけて巻き回すことで形成された第２コイルを含む。上記第２コイルは、第３部分と、第３部分とピッチをあけて隣り合う第４部分とを含む。上記第３部分と第４部分とは、配列方向に配列する。上記第２コイル線の延在方向に対して垂直な第２コイル線の断面は、配列方向に対して垂直な第３仮想平面に断面を配列方向から投影したときの第３投影線の長さが、第３仮想平面に垂直な第４仮想平面に断面を配列方向に対して垂直な方向から投影したときの第４投影線の長さよりも大きい。
【００１９】
好ましくは、上記第２コイル線は、第３主表面および第４主表面と、第３主表面および第４主表面を接続するように設けられた第３側面および第４側面とを含む。上記第３主表面の面積と第４主表面との面積とのいずれもが、第３側面の面積と第４側面の面積の面積よりも大きい。好ましくは、上記第２コイルのピッチは、第２コイル線の幅よりも小さい。
【００２０】
好ましくは、上記第２コイルは、第３端部と第４端部とを含む。上記第２コイルは、第３端部から第４端部に向かうにつれて、巻回中心線の周囲を取り囲むように延びると共に巻回中心線の延びる方向に変位するように第２コイル線を曲げて形成される。上記第３部分および第４部分とは、巻回中心線の延びる方向に配列する。
【００２１】
好ましくは、上記第２コイルのうち第２コイル線の長さ方向の中央部に位置する中央部分と、第２コイルのうち、中央部分に対して巻回中心線の延びる方向に隣り合う部分との間の間隔は、第３端部と、第３端部に対して巻回中心線の延びる方向に隣り合う部分との間の間隔よりも大きい。
【００２２】
好ましくは、上記第２コイルは、第３端部および第４端部を含む。上記第２コイル線は、第３端部から第４端部に向かうにつれて、巻回中心線の周囲を取り囲むように延びると共に、巻回中心線から離れるように曲げられる。上記第２コイルは、第３部分と第４部分との配列方向と巻回中心線とが交差するように、第２コイルを線回することで形成される。
【００２３】
好ましくは、上記第２コイルのうち第２コイル線の長さ方向の中央部に位置する中央部分と、第２コイルのうち、中央部分に対して巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔は、第３端部と、第３端部に対して巻回中心線と交差する方向に隣り合う部分との間の間隔よりも大きい。好ましくは、上記第２コイル線の延在方向に対して垂直な方向における第２コイル線の断面形状は、方形形状とされる。
【００２４】
好ましくは、上記送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数の１０％以下である。好ましくは、上記送電部は、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、受電部に電力を送電する。好ましくは、上記受電部と送電部との結合係数は、０．１以下である。
【００２５】
本発明に係る電力伝送システムは、受電部を含む受電装置と、受電部に非接触で電力を送電する送電部を含む送電装置とを備えた電力伝送システムである。上記受電部は、第１コイル線をピッチをあけて巻き回すことで形成された第１コイルを含む。上記第１コイルは、第１部分と、第１部分とピッチをあけて隣り合う第２部分とを含む上記第１部分と第２部分とは、配列方向に配列する。上記第１コイル線の延在方向に対して垂直な第１コイル線の断面は、配列方向に対して垂直な第１仮想平面に断面を配列方向から投影したときの第１投影線の長さが、第１仮想平面に垂直な第２仮想平面に断面を配列方向に垂直な方向から投影したときの第２投影線の長さよりも大きい。
【００２６】
本発明に係る電力伝送システムは、受電部を含む受電装置と、受電部に非接触で電力を送電する送電部を含む送電装置とを備える。上記送電部は、第２コイル線をピッチをあけて巻き回すことで形成された第２コイルを含む。上記第２コイルは、第３部分と、第３部分とピッチをあけて隣り合う第４部分とを含む。上記第３部分と第４部分とは、配列方向に配列する。上記第２コイル線の延在方向に対して垂直な第２コイル線の断面は、配列方向に対して垂直な第３仮想平面に断面を配列方向から投影したときの第３投影線の長さが、第３仮想平面に垂直な第４仮想平面に断面を配列方向に対して垂直な方向から投影したときの第４投影線の長さよりも大きい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る受電装置、送電装置および電力伝送システムによれば、受電装置、送電装置、および電力伝送システムによれば、受電装置および送電装置に供給される電力の周波数の低周波数化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態１に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを説明する模式的に示す模式図である。
【図２】電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。
【図３】固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、コイル２４に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。
【図５】電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
【図６】受電装置４０および送電装置４１を模式的に示す斜視図である。
【図７】コイル１１を形成するコイル線４５の一部を示す斜視図である。
【図８】コイル１１の一部を示す断面図である。
【図９】図８に示すコイル１１の第１変形例を示す断面図である。
【図１０】コイル１１の変形例を示す例である。
【図１１】コイル１１の変形例を示す断面図である。
【図１２】コイル２４を形成するコイル線５５の一部を示す斜視図である。
【図１３】コイル２４の一部を示す断面図である。
【図１４】図１３に示すコイル２４の第１変形例を示す断面図である。
【図１５】コイルの変形例を示す例である。
【図１６】コイル２４の変形例を示す断面図である。
【図１７】コイル１１の一部を示す平面図である。
【図１８】コイル２４の一部を示す平面図である。
【図１９】コイル１１の共振周波数（固有周波数）と、比較例としてのコイルの共振周波数（固有周波数）とを示すグラフである。
【図２０】コイル１１と、コイル２４との間のエアギャップを変化させたときの電力伝送効率を示すグラフである。
【図２１】コイル１１と、コイル２４との間のエアギャップを変化させたときの電力伝送効率を示すグラフである。
【図２２】本実施の形態２に係る受電装置と送電装置との要部を模式的に示す斜視図である。
【図２３】コイル１１の一部を示す断面図である。
【図２４】図２３に示すコイル１１の第１変形例を示す断面図である。
【図２５】図２３に示すコイル１１の第２変形例を示す断面図である。
【図２６】コイル２４の一部を示す断面図である。
【図２７】図２６に示すコイル２４の第１変形例を示す断面図である。
【図２８】図２６に示すコイル２４の第２変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１から図２８を用いて、本発明の実施の形態に係る受電装置と送電装置と、この送電装置および受電装置を含む電力伝送システムについて説明する。なお、本明細書においては、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態に記載された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを説明する模式的に示す模式図である。
【００３１】
本実施の形態１に係る電力伝送システムは、受電装置４０を含む電動車両１０と、送電装置４１を含む外部給電装置２０とを有する。電動車両１０は、送電装置４１が設けられた駐車スペース４２の所定位置に停車して、受電装置４０は、主に、送電装置４１から非接触で電力を受電する。
【００３２】
駐車スペース４２には、電動車両１０を所定の位置に停車するように、輪止やラインが設けられている。
【００３３】
外部給電装置２０は、交流電源２１に接続された高周波電力ドライバ２２と、高周波電力ドライバ２２などの駆動を制御する制御部２６と、この高周波電力ドライバ２２に接続された送電装置４１とを含む。送電装置４１は、高周波電力ドライバ２２に接続されたコイル２３と、送電部２８とを含む。なお、図１の破線に示すように、高周波電力ドライバ２２と、コイル２３との間にインピーダンス調整器２９を配置してもよい。送電部２８は、コイル２３から電磁誘導によって電力を受け取るコイル２４を含む。このコイル２４の構成については、後述するが、コイル２４は、大きな浮遊容量を有する。
【００３４】
このため、送電部２８は、コイル２４のインダクタンスＬと、コイル２４のキャパシタンスＣとから形成された電気回路を有する。なお、図１の破線に示すように、コイル２４の両端にキャパシタ２５を設けてもよい。この場合には、送電部２８は、コイル２４およびキャパシタ２５のキャパシタンスと、コイル２４のインダクタンスとによって形成された電気回路を有する。
【００３５】
電動車両１０は、受電装置４０と、受電装置４０に接続された整流器１３と、整流器１３に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続されたバッテリ１５と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ（Power  Control  Unit））１６と、このパワーコントロールユニット１６に接続されたモータユニット１７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４やパワーコントロールユニット１６などの駆動を制御する車両ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１８とを備える。なお、本実施の形態に係る電動車両１０は、図示しないエンジンを備えたハイブリッド車両であるが、モータにより駆動される車両であれば、電気自動車や燃料電池車両も含む。
【００３６】
整流器１３は、コイル１２に接続されており、コイル１２から供給される交流電流を直流電流に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に供給する。
【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、整流器１３から供給された直流電流の電圧を調整して、バッテリ１５に供給する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は必須の構成ではなく省略してもよい。この場合には、外部給電装置２０にインピーダンスを整合するための整合器を送電装置４１と高周波電力ドライバ２２との間に設けることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の代用をすることができる。
【００３８】
パワーコントロールユニット１６は、バッテリ１５に接続されたコンバータと、このコンバータに接続されたインバータとを含み、コンバータは、バッテリ１５から供給される直流電流を調整（昇圧）して、インバータに供給する。インバータは、コンバータから供給される直流電流を交流電流に変換して、モータユニット１７に供給する。
【００３９】
モータユニット１７は、たとえば、三相交流モータなどが採用されており、パワーコントロールユニット１６のインバータから供給される交流電流によって駆動する。
【００４０】
なお、電動車両１０がハイブリッド車両の場合には、電動車両１０は、エンジン、動力分割機構とをさらに備え、モータユニット１７は、発電機として主に機能するモータジェネレータと、電動機として主に機能するモータジェネレータとを含む。
【００４１】
受電装置４０は、受電部２７と、コイル１２とを含む。受電部２７は、コイル１１を含む。コイル１１も大きな浮遊容量を有する。このため、受電部２７は、コイル１１のインダクタンスと、コイル１１のキャパシタンスとによって形成された電気回路を含む。なお、図１の破線に示すように、コイル１１の両端に接続されたキャパシタ１９を設けてもよい。この場合には、受電部２７は、コイル１１のインダクタンスと、コイル１１の浮遊容量およびキャパシタ１９のキャパシタンスとによって形成された電気回路を有する。
【００４２】
本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、送電部２８の固有周波数と、受電部２７の固有周波数との差は、受電部２７または送電部２８の固有周波数の１０％以下である。このような範囲に各送電部２８および受電部２７の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を高めることができる。その一方で、固有周波数の差が受電部２７または送電部２８の固有周波数の１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％より小さくなり、バッテリ１５の充電時間が長くなるなどの弊害が生じる。
【００４３】
ここで、送電部２８の固有周波数とは、キャパシタ２５が設けられていない場合には、コイル２４のインダクタンスと、コイル２４のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ２５が設けられた場合には、送電部２８の固有周波数とは、コイル２４およびキャパシタ２５のキャパシタンスと、コイル２４のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、送電部２８の共振周波数とも呼ばれる。
【００４４】
同様に、受電部２７の固有周波数とは、キャパシタ１９が設けられていない場合には、コイル１１のインダクタンスと、コイル１１のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ１９が設けられた場合には、受電部２７の固有周波数とは、コイル１１およびキャパシタ１９のキャパシタンスと、コイル１１のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、受電部２７の共振周波数とも呼ばれる。
【００４５】
図２および図３を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図２は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す。電力伝送システム８９は、送電装置９０と、受電装置９１とを備え、送電装置９０は、コイル９２と、送電部９３とを含む。送電部９３は、コイル９４と、コイル９４に設けられたキャパシタ９５とを含む。
【００４６】
受電装置９１は、受電部９６と、コイル９７とを備える。受電部９６は、コイル９９とこのコイル９９に接続されたキャパシタ９８とを含む。
【００４７】
コイル９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。コイル９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ９８のキャパシタンスをキャパシタンスＣ２とする。このように各パラメータを設定すると、送電部９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（１）によって示され、受電部９６の固有周波数ｆ２は、下記の式（２）によって示される。
【００４８】
ｆ１＝１／{２π（Ｌｔ×Ｃ１）1/2}・・・（１）
ｆ２＝１／{２π（Ｌｒ×Ｃ２）1/2}・・・（２）
ここで、インダクタンスＬｒおよびキャパシタンスＣ１，Ｃ２を固定して、インダクタンスＬｔのみを変化させた場合において、送電部９３および受電部９６の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を図３に示す。なお、このシミュレーションにおいては、コイル９４およびコイル９９の相対的な位置関係は固定した状態であって、さらに、送電部９３に供給される電流の周波数は一定である。
【００４９】
図３に示すグラフのうち、横軸は、固有周波数のズレ（％）を示し、縦軸は、一定周波数での伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記式（３）によって示される。
【００５０】
（固有周波数のズレ）＝{（ｆ１−ｆ２）／ｆ２}×１００（％）・・・（３）
図３からも明らかなように、固有周波数のズレ（％）が±０％の場合には、電力伝送効率は、１００％近くとなる。固有周波数のズレ（％）が±５％の場合には、電力伝送効率は、４０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１０％の場合には、電力伝送効率は、１０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１５％の場合には、電力伝送効率は、５％となる。すなわち、固有周波数のズレ（％）の絶対値（固有周波数の差）が、受電部９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が受電部９６の固有周波数の５％以下となるように、各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率をより高めることができることがわかる。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア（JMAG（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。
【００５１】
次に、本実施の形態に係る電力伝送システムの動作について説明する。
図１において、コイル２３には、高周波電力ドライバ２２から交流電力が供給される。コイル２３に所定の交流電流が流れると、電磁誘導によってコイル２４にも交流電流が流れる。この際、コイル２４を流れる交流電流の周波数が特定の周波数となるように、コイル２３に電力が供給されている。
【００５２】
コイル２４に特定の周波数の電流が流れると、コイル２４の周囲には特定の周波数で振動する電磁界が形成される。
【００５３】
コイル１１は、コイル２４から所定範囲内に配置されており、コイル１１はコイル２４の周囲に形成された電磁界から電力を受け取る。
【００５４】
本実施の形態においては、コイル１１およびコイル２４は、所謂、ヘリカルコイルが採用されている。このため、コイル２４の周囲には、特定の周波数で振動する磁界が主に形成され、コイル１１は当該磁界から電力を受け取る。
【００５５】
ここで、コイル２４の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率とコイル２４に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、コイル２４に供給される電流の周波数との関係について説明する。コイル２４からコイル１１に電力を伝送するときの電力伝送効率は、コイル２４およびコイル１１の間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部２８および受電部２７の固有周波数（共振周波数）を固有周波数ｆ０とし、コイル２４に供給される電流の周波数を周波数ｆ３とし、コイル１１およびコイル２４の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。
【００５６】
図４は、固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、コイル２４に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。
【００５７】
図４に示すグラフにおいて、横軸は、コイル２４に供給する電流の周波数ｆ３を示し、縦軸は、電力伝送効率（％）を示す。効率曲線Ｌ１は、エアギャップＡＧが小さいときの電力伝送効率と、コイル２４に供給する電流の周波数ｆ３との関係を模式的に示す。この効率曲線Ｌ１に示すように、エアギャップＡＧが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数ｆ４，ｆ５（ｆ４＜ｆ５）において生じる。エアギャップＡＧを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの２つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線Ｌ２に示すように、エアギャップＡＧを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは１つとなり、コイル２４に供給する電流の周波数が周波数ｆ６のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップＡＧを効率曲線Ｌ２の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線Ｌ３に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。
【００５８】
たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような第１の手法が考えられる。第１の手法としては、エアギャップＡＧにあわせて、図１に示すコイル２４に供給する電流の周波数を一定として、キャパシタ２５やキャパシタ１９のキャパシタンスを変化させることで、送電部２８と受電部２７との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が考えられる。具体的には、コイル２４に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ２５およびキャパシタ１９のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップＡＧの大きさに関係なく、コイル２４およびコイル１１に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置４１と高周波電力ドライバ２２との間に設けられた整合器を利用する手法や、コンバータ１４を利用する手法などを採用することもできる。
【００５９】
また、第２の手法としては、エアギャップＡＧの大きさに基づいて、コイル２４に供給する電流の周波数を調整する手法である。たとえば、図４において、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、コイル２４には周波数が周波数ｆ４または周波数ｆ５の電流をコイル２４に供給する。そして、周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数が周波数ｆ６の電流をコイル２４に供給する。この場合では、エアギャップＡＧの大きさに合わせてコイル２４およびコイル１１に流れる電流の周波数を変化させることになる。
【００６０】
第１の手法では、コイル２４を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第２の手法では、コイル２４を流れる周波数は、エアギャップＡＧによって適宜変化する周波数となる。第１の手法や第２の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流がコイル２４に供給される。コイル２４に特定の周波数の電流が流れることで、コイル２４の周囲には、特定の周波数で振動する磁界（電磁界）が形成される。受電部２７は、受電部２７と送電部２８の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部２８から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップＡＧに着目して、コイル２４に供給する電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、コイル２４およびコイル１１の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、コイル２４に供給する電流の周波数を調整する場合がある。
【００６１】
なお、本実施の形態では、コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、コイル２４に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界がコイル２４の周囲に形成される。そして、この電界をとおして、送電部２８と受電部２７との間で電力伝送が行われる。
【００６２】
本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。図５は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図５を参照して、電磁界は３つの成分から成る。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電界」と「誘導電界」と「静電界」との強さが略等しくなる距離は、λ／2πとあらわすことができる。
【００６３】
「静電界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、本実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部２８および受電部２７（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、送電部２８から他方の受電部２７へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電界」によってエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
【００６４】
このように、本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、送電部２８と受電部２７とを電磁界によって共振させることで送電装置４１から受電装置に電力を送電している。そして、送電部２８と受電部２７との間の結合係数（κ）は、０．１以下である。なお、一般的に電磁誘導を利用した電力伝送では、送電部と受電部と間の結合係数（κ）は１．０に近いものとなっている。
【００６５】
本実施の形態の電力伝送における送電部２８と受電部２７との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」または「電界（電場）共振結合」という。
【００６６】
「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
【００６７】
本明細書中で説明した送電部２８のコイル２４と受電部２７のコイル１１とは、コイル形状のアンテナが採用されているため、送電部２８と受電部２７とは主に、磁界によって結合しており、送電部２８と受電部２７とは、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」している。
【００６８】
なお、コイル２４，１１として、たとえば、メアンダラインなどのアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部２８と受電部２７とは主に、電界によって結合している。このときには、送電部２８と受電部２７とは、「電界（電場）共振結合」している。
【００６９】
図６は、受電装置４０および送電装置４１を模式的に示す斜視図である。なお、この図６に示す例においては、コイル１１にキャパシタ１９が設けられておらず、コイル２４にキャパシタ２５は設けられていない。この図６に示すように、送電部２８は、略１巻きとされたコイル２３と、コイル２３の上方に配置されたコイル２４とを含む。受電部２７は、コイル１１と、コイル１１の上方に配置され、略１巻きのコイル１２とを含む。
【００７０】
コイル１１およびコイル２３は、いずれも、コイル線から形成されており、コイル１１，２４は、コイル線をピッチＰ１，Ｐ２をあけて巻き回すことで形成されている。なお、ピッチＰ１，Ｐ２は、たとえば、２ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲で設定されている。
【００７１】
図７は、コイル１１を形成するコイル線４５の一部を示す斜視図である。この図７に示すように、コイル線４５は、コイル線４５の厚さ方向に配列する主表面４６および主表面４７と、コイル線４５の幅方向に配列する側面４８および側面４９とを含む。なお、コイル線４５の幅Ｗ１は、たとえば、１ｃｍ（１０ｍｍ）以上２ｃｍ（２０ｍｍ）以下程度に設定されている。コイル線４５の厚さＴ１は、たとえば、１ｍｍ以上２ｍｍ以下程度である。
【００７２】
主表面４６の面積および主表面４７の面積のいずれもが、側面４８の面積および側面４９の面積と同じかもしくは大きい。
【００７３】
なお、この図７に示す例においては、コイル線４５は、コイル線４５の延びる方向と垂直な断面が長方形形状となるように形成されている。なお、コイル線４５の断面形状は、このような形状に限られず、たとえば、断面形状が長円形形状や楕円形状などであってもよい。この場合は、長径の延びる方向とコイル線が延びる方向とに平行な仮想平面に、長径に垂直な方向からコイル線を投影したときの面積を主表面の面積とする。また、短径の延びる方向とコイル線が延びる方向とに平行な仮想平面に、短径に垂直な方向からコイル線を投影したときの面積を側面の面積とする。
【００７４】
図６において、コイル１１は、図７に示す主表面４６および主表面４７がピッチＰ１をあけて互いに対向するようにコイル線４５を巻き回して形成されている。
【００７５】
なお、この図６に示す例においては、コイル１１は、端部５０および端部５１を含む。コイル線４５は、端部５０から端部５１に向かうにつれて、巻回中心線Ｏ１の周囲を取り囲むように延びると共に、巻回中心線Ｏ１から離れるように曲げられている。なお、典型的には、巻回中心線Ｏ１を中心に同心円状とされた渦巻き状に形成されているが、形状としては、各種形状を採用することができる。
【００７６】
図８は、コイル１１の一部を示す断面図である。この図８に示す断面図は、コイル線４５の延びる方向に垂直な断面である。コイル１１は、第１部分８０ａと、この第１部分８０ａとピッチＰ１をあけて隣り合う第２部分８０ｂと、この第２部分８０ｂとピッチＰ１をあけて隣り合う第３部分８０ｃとを含む。なお、ピッチＰ１は、巻回中心線Ｏ１に垂直な方向である。
【００７７】
この図８に示す例においては、第３部分８０ｃの断面の中心と、第２部分８０ｂの断面の中心と、第１部分８０ａの断面の中心とは、ぞれぞれ、配列方向ＡＤ１に配列している。なお、配列方向ＡＤ１は、図６に示す巻回中心線Ｏ１に対して垂直な方向となっており、ピッチＰ１の方向と、配列方向ＡＤ１の方向とは平行である。
【００７８】
ここで、配列方向ＡＤ１に垂直な方向を垂直方向ＶＤ１とし、配列方向ＡＤ１に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ１する。垂直方向ＶＤ１に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ２とする。
【００７９】
そして、仮想平面ＶＰ１に向けて第１部分８０ａの断面を配列方向ＡＤ１から仮想平面ＶＰ１に投影したときの投影線分を投影線分ＰＤ１とする。そして、第１部分８０ａの断面を垂直方向ＶＤ１から仮想平面ＶＰ２に投影したときの仮想線分を投影線分ＰＤ２とする。この図８からも明らかなように、投影線分ＰＤ１の長さは、投影線分ＰＤ２の長さよりも長い。
【００８０】
ここで、コイル１１の浮遊容量は、第１部分８０ａと第２部分８０ｂとが配列方向ＡＤ１に対向する部分と、第２部分８０ｂと第３部分８０ｃとが配列方向ＡＤ１に対向する部分に形成される。この図８に示す例においては、第１部分８０ａの主表面４６と、第２部分８０ｂの主表面４７とが配列方向ＡＤ１に対向している。また、第２部分８０ｂの主表面４６と、第３部分８０ｃの主表面４７とが配列方向ＡＤ１に対向している。そして、各対向する部分で浮遊容量が形成されている。
【００８１】
その一方で、各第１部分８０ａ、第２部分８０ｂおよび第３部分８０ｃの周縁部のうち、垂直方向ＶＤ１に配列する側面４９および側面４８は、浮遊容量の形成に寄与していない。
【００８２】
この図８に示す例においては、コイル線４５におけるコイル線４５の延在方向に垂直な断面は、投影線分ＰＤ１が投影線分ＰＤ２よりも大きくなるように形成されているため、コイル１１は、大きな浮遊容量を有する。大きな浮遊容量を形成することで、コイル１１によって形成される電気回路の固有周波数を低くすることができる。
【００８３】
なお、コイル線４５の形状としては、長方形形状のコイル線に限られない。図９は、図８に示すコイル１１の第１変形例を示す断面図である。この図９に示す例においては、コイル線４５の延びる方向に垂直な断面形状において、コイル線４５は、台形形状となるように形成されている。
【００８４】
この図９に示す例においても、コイル１１の断面を仮想平面ＶＰ１に投影したときの投影線分ＰＤ１は、断面を仮想平面ＶＰ２に投影したときの投影線分ＰＤ２よりも大きい。
【００８５】
この図９に示す例においても、第３部分８０ｃと、第２部分８０ｂと、第１部分８０ａとは、配列方向ＡＤ１に互いにピッチＰ１をあけて配列している。
【００８６】
そして、第３部分８０ｃおよび第２部分８０ｂとにおいては、第２部分８０ｂの主表面４７と、第３部分８０ｃの主表面４６、側面４８および側面４９とが対向している。そして、当該対向する部分同士の間で容量が形成される。
【００８７】
ここで、この図９に示す例においても、投影線分ＰＤ１は、投影線分ＰＤ２よりも大きいため、この図９に示す例においても、大きな容量を確保することができる。
【００８８】
図１０は、コイル１１の変形例を示す例である。この図１０に示す例においては、コイル１１は、内周側の端部から外周側の端部に向かうにしたがって、巻回中心線Ｏ１の延びる方向と、巻回中心線Ｏ１に垂直な方向とに変位するようにコイル線４５を巻き回すことで形成されている。
【００８９】
この図１０に示す例において、第３部分８０ｃの断面の中心と、第２部分８０ｂの断面の中心と、第１部分８０ａの断面の中心とは、配列方向ＡＤ２に配列している。ここで、配列方向ＡＤ２に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ３とする。仮想平面ＶＰ３に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ４とする。ここで、ピッチＰ１の方向は、巻回中心線Ｏ１と直交しており、配列方向ＡＤ２は、巻回中心線Ｏ１に直交していない。このため、配列方向ＡＤ２と、ピッチＰ１の方向とは互いに交差する。なお、配列方向ＡＤ２に垂直な方向を垂直方向ＶＤ２とする。
【００９０】
ここで、第１部分８０ａにおいて、コイル線４５に垂直な方向の断面について検討する。第１部分８０ａにおける断面を配列方向ＡＤ２から仮想平面ＶＰ３に投影したときの線分を投影線分ＰＤ３とする。さらに、第１部分８０ａにおける断面を仮想平面ＶＰ４に垂直方向ＶＤ２から投影したときの投影線分を投影線分ＰＤ４とする。この図１０に示す例においても、コイル線４５は、投影線分ＰＤ３が投影線分ＰＤ４よりも長くなるように形成されている。
【００９１】
このため、たとえば、第１部分８０ａと、第２部分８０ｂとが配列方向ＡＤ２に対向する面積と、第３部分８０ｃと第２部分８０ｂとが対向する面積が大きく、コイル１１の容量の増大が図られている。
【００９２】
この図１０などに示す例においては、主表面４６と、この主表面４６に対してピッチＰ１をあけて巻回中心線Ｏ１側に位置する主表面４７とは、巻回中心線Ｏ１に対して垂直な方向に配列してる。ただし、必要であれば巻回中心線Ｏ１に対してある程度の角度をつけるように形成してもよい。
【００９３】
なお、図６に示す例においては、ピッチＰ１をあけて対向する主表面４６および主表面４７が巻回中心線Ｏ１に垂直な方向に配列するようにコイル１１は形成されているが、コイル１１の形状としては、このような形状に限られない。
【００９４】
図１１は、コイル１１の変形例を示す断面図である。この図１１示す例においては、コイル１１は、主表面４６および主表面４７は、巻回中心線Ｏ１に対して９０度よりも小さい角度で交差する仮想線Ｌ１上に配列している。
【００９５】
この図１１に示す例においては、コイル１１は、コイル線４５の主表面４６および主表面４７が巻回中心線Ｏ１と交差する方向に延びる仮想線（仮想平面）上に配列するように形成されている。そして、ピッチＰ１をあけて対向する主表面４６および主表面４７の間に浮遊容量が形成される。
【００９６】
主表面４６および主表面４７の面積は大きいため、主表面４６および主表面４７の間に形成される浮遊容量も大きい。また、コイル１１のピッチＰ１は、コイル１１の高さＨ１（コイル線４５の幅Ｗ１）よりも小さいため、主表面４６および主表面４７の間に形成される容量は大きくなる。このように、コイル１１の浮遊容量が大きくなると、コイル１１の浮遊容量とコイル１１のインダクタンスとによって形成される電気回路の固有周波数は小さくなる。
【００９７】
図６において、コイル２４もコイル線５５をピッチをあけて巻き回すことで形成されている。図１２は、コイル２４を形成するコイル線５５の一部を示す斜視図である。この図１２に示すように、コイル線５５は、コイル線５５の厚さ方向に配列する主表面５６および主表面５７と、コイル線５５の幅方向に配列する側面５８および側面５９とを含む。
【００９８】
主表面５６の面積および主表面５７の面積のいずれもが、側面５８の面積および側面５９の面積と同じかもしくは大きい。
【００９９】
この図１２に示す例においては、コイル線５５は、コイル線５５の延びる方向に垂直な断面形状が略長方形形状となるように形成されている。なお、コイル線５５の断面形状は、長方形形状に限られず、たとえば、長円形形状や楕円形状であってもよい。
【０１００】
図６において、コイル２４は、図１２に示す主表面５６および主表面５７がピッチＰ２をあけて互いに対向するようにコイル線５５を巻き回して形成されている。
【０１０１】
なお、この図６に示す例においては、コイル２４は、端部６０および端部６１を含む。
コイル線５５は、端部６０から端部６１に向かうにつれて、巻回中心線Ｏ２の周囲を取り囲むように延びると共に、巻回中心線Ｏ２から離れるように曲げられている。
【０１０２】
この図６に示す例においては、主表面５６と、この主表面５６に対してピッチＰ２をあけて対向する主表面５７とは、巻回中心線Ｏ２に対して垂直な方向に配列している。
【０１０３】
図１３は、コイル２４の一部を示す断面図である。この図１３に示す断面図は、コイル線５５の延びる方向に垂直な断面である。この図１３においては、コイル２４の一部である第１部分８１ａと、この第１部分８１ａとピッチＰ２をあけて隣り合う第２部分８１ｂと、この第２部分８１ｂとピッチＰ２をあけて隣り合う第３部分８１ｃとを含む。なお、ピッチＰ２は、巻回中心線Ｏ２に対して垂直な方向である。
【０１０４】
第３部分８１ｃの断面の中心と、第２部分８１ｂの断面の中心と、第１部分８１ａの断面の中心とは、ぞれぞれ、配列方向ＡＤ３に配列している。なお、配列方向ＡＤ３は、図６に示す巻回中心線Ｏ２に対して垂直な方向となっている。
【０１０５】
ここで、配列方向ＡＤ３に垂直な方向を垂直方向ＶＤ３とし、配列方向ＡＤ３に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ５する。配列方向ＡＤ３に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ６とする。そして、仮想平面ＶＰ５に向けて第１部分８１ａの断面を配列方向ＡＤ３から仮想平面ＶＰ５に投影したときの投影線分を投影線分ＰＤ５とする。そして、第１部分８１ａの断面を垂直方向ＶＤ３から仮想平面ＶＰ６に投影したときの仮想線分を投影線分ＰＤ６とする。この図１３からも明らかなように、投影線分ＰＤ５の長さは、投影線分ＰＤ６の長さよりも長い。
【０１０６】
ここで、コイル２４の浮遊容量は、第１部分８１ａと第２部分８１ｂとが配列方向ＡＤ３に対向する部分と、第２部分８１ｂと第３部分８１ｃとが配列方向ＡＤ３に対向する部分に形成される。この図１３に示す例においては、第１部分８１ａの主表面５６と、第２部分８１ｂの主表面５７とが配列方向ＡＤ３に対向している。また、第２部分８１ｂの主表面５６と、第３部分８１ｃの主表面５７とが配列方向ＡＤ３に対向している。そして、各対向する部分で浮遊容量が形成されている。その一方で、各第１部分８１ａ、第２部分８１ｂおよび第３部分８１ｃの周縁部のうち、垂直方向ＶＤ３に配列する側面５９および側面５８は、浮遊容量の形成に寄与していない。
【０１０７】
この図１３に示す例においては、コイル線５５におけるコイル線５５の延在方向に垂直な断面は、投影線分ＰＤ５が投影線分ＰＤ６よりも大きくなるように形成されているため、コイル２４には大きな浮遊容量が形成されている。大きな浮遊容量を形成することで、コイル２４によって形成される電気回路の固有周波数を低くすることができる。
【０１０８】
なお、コイル線５５の形状としては、長方形形状のコイル線に限られない。図１４は、図１３に示すコイル２４の第１変形例を示す断面図である。この図１４に示す例においては、コイル線５５の延びる方向に垂直な断面形状において、コイル線５５は、台形形状となるように形成されている。
【０１０９】
この図１４に示す例においても、コイル２４の断面を仮想平面ＶＰ５に投影したときの投影線分ＰＤ５は、断面を仮想平面ＶＰ６に投影したときの投影線分ＰＤ６よりも大きい。この図１４に示す例においても、第３部分８１ｃと、第２部分８１ｂと、第１部分８１ａとは、配列方向ＡＤ３に互いにピッチＰ２をあけて配列している。
【０１１０】
そして、第３部分８１ｃおよび第２部分８１ｂとにおいては、第３部分８１ｃの主表面５７と、第２部分８１ｂの主表面５６、側面５８および側面５９が対向している。そして、当該対向する部分同士の間で容量が形成される。同様に、第２部分８１ｂと第１部分８１ａとの間でも容量が形成される。
【０１１１】
ここで、この図１４に示す例においても、投影線分ＰＤ５は、投影線分ＰＤ６よりも大きいため、この図１４に示す例においても、大きな容量を確保することができる。図１５は、コイルの変形例を示す例である。この図１５に示す例においては、コイル２４は、内周側の端部から外周側の端部に向かうにしたがって、巻回中心線Ｏ２の延びる方向と、巻回中心線Ｏ２に垂直な方向とに変位するようにコイル線５５を巻き回すことで形成されている。
【０１１２】
この図１５に示す例において、第３部分８１ｃの断面の中心と、第２部分８１ｂの断面の中心と、第１部分８１ａの断面の中心とは、配列方向ＡＤ４に配列している。この図１５に示す例においては、配列方向ＡＤ４は、巻回中心線Ｏ２と直交していない。ピッチＰ２の方向は、巻回中心線Ｏ２に直交するため、ピッチＰ２の方向と、配列方向ＡＤ４とは、互いに交差する方向となっている。ここで、配列方向ＡＤ４に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ７とする。仮想平面ＶＰ７に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ８とする。
【０１１３】
ここで、第１部分８１ａにおいて、コイル線５５に垂直な方向の断面について検討する。第１部分８１ａにおける断面を配列方向ＡＤ４から仮想平面ＶＰ７に投影したときの線分を投影線分ＰＤ７とする。さらに、第１部分８１ａにおける断面を仮想平面ＶＰ８に投影したときの投影線分を投影線分ＰＤ８とする。この図１５に示す例においても、コイル線５５は、投影線分ＰＤ７が投影線分ＰＤ８よりも長くなるように形成されている。
【０１１４】
このため、たとえば、第１部分８１ａと、第２部分８１ｂとが配列方向ＡＤ４に対向する面積と、第３部分８１ｃと第２部分８１ｂとが対向する面積が大きく、コイル２４の容量の増大が図られている。
【０１１５】
図１６は、コイル２４の変形例を示す断面図である。この図１６に示す例においては、主表面５６および主表面５７は、巻回中心線Ｏ２に対して９０度よりも小さい角度で交差する仮想線（仮想平面）Ｌ２上に配列している。
【０１１６】
このように、コイル２４は、コイル線５５の主表面５６および主表面５７が巻回中心線Ｏ２と交差する方向に延びる仮想線（仮想平面）上に配列するように形成されている。
【０１１７】
このように形成されたコイル２４においては、ピッチＰ２をあけて対向する主表面５６および主表面５７の間に浮遊容量が形成される。
【０１１８】
主表面５６および主表面５７の面積は大きいため、主表面５６および主表面５７の間に形成される浮遊容量も大きくなる。また、コイル２４のピッチＰ２は、コイル２４の高さＨ２（コイル線５５の幅Ｗ２）よりも小さいため、主表面５６および主表面５７の間に形成される容量は大きくなる。このように、コイル２４の浮遊容量が大きくなると、コイル２４の浮遊容量とコイル２４のインダクタンスによって形成される電気回路の固有周波数は小さくなる。
【０１１９】
コイル２４の固有周波数と、コイル１１の固有周波数とは一致している。この際、コイル２４に供給される電力の周波数は、コイル２４，１１の固有周波数またはその近傍に設定される。
【０１２０】
このように、コイル２４に供給される電力の周波数が低く設定されることにより、図６において、コイル２３からコイル２４に供給される電力の周波数も低く設定される。コイル２４によって供給される電力が低くなることで、コイル２４の周囲に形成される磁界の周波数も低くなる。コイル２４およびコイル１１の周囲に形成される磁界の周波数が低くなることで、コイル１１に供給される電力の周波数も低くすることができる。コイル１１に供給された電力は、コイル１２によって取り出され、その後、図１に示す整流器１３およびコンバータ１４をとおりバッテリ１５に供給される。
【０１２１】
このように本実施の形態に係る電力送電システムによれば、低い周波数での電力伝送が可能となる。さらに、交流電源２１、高周波電力ドライバ２２、整流器１３およびコンバータ１４に流れる電力の周波数が低くなることで、これらの機器の構成も簡略化することができる。さらに、電力の低周波化に伴って、制御部２６および車両ＥＣＵ１８での制御フローも簡略化することができる。
【０１２２】
さらに、図６からも明らかなように、コイル１１の高さＨ１は、図７に示す幅Ｗ１である。このため、コイル１１の高さのコンパクト化が図られている。
【０１２３】
同様に、コイル２４の高さＨ２は、図１２に示すコイル線５５の幅Ｗ２であり、コイル２４のコンパクト化を図ることができる。
【０１２４】
図１７は、コイル１１の一部を示す平面図である。この図１７において、コイル１１の主表面４７および主表面４６は、巻回中心線Ｏ１に垂直に交わる仮想線Ｌ１の延びる方向に配列している。
【０１２５】
コイル１１において、コイル線４５の長さ方向の中央部に位置する部分を中央部Ｍ１とする。そして、部分６２と、中央部Ｍ１と、部分６３とが仮想線Ｌ１上に配列している。
【０１２６】
そして、部分６２と中央部Ｍ１との間のピッチをピッチＰ３とし、中央部Ｍ１と部分６３との間のピッチをピッチＰ４とする。
【０１２７】
また、端部５０と、部分６４、部分６５、端部５１とが順次仮想線Ｌ１上に配列している。そして、端部５０と部分６４との間のピッチをピッチＰ５とし、部分６５と端部５１との間のピッチをピッチＰ６とする。
【０１２８】
ここで、ピッチＰ４およびピッチＰ３は、ピッチＰ５およびピッチＰ６よりも大きくなるようにコイル線４５は巻き回されている。
【０１２９】
電力伝送時には、コイル１１に交流電流が流れる。この際、中央部Ｍ１には端部５０，５１よりも大きな電流が流れる。
【０１３０】
その一方で、上記のように、中央部Ｍ１の両側のピッチＰ３，Ｐ４は、ピッチＰ５，Ｐ６よりも大きいため、中央部Ｍ１の部分で放電が発生することを抑制することができる。
【０１３１】
図１８は、コイル２４の一部を示す平面図である。この図１８に示すように、コイル２４の主表面５７および主表面５６は、巻回中心線Ｏ２に垂直に交わる仮想線Ｌ２の延びる方向に配列している。
【０１３２】
コイル２４において、コイル線５５の長さ方向の中央部に位置する部分を中央部Ｍ２とする。そして、部分６６と、中央部Ｍ２と、部分６７とが仮想線Ｌ２上に配列している。
【０１３３】
そして、部分６６と中央部Ｍ２との間のピッチをピッチＰ７とし、中央部Ｍ２と部分６７との間のピッチをピッチＰ８とする。
【０１３４】
また、端部６０と、部分６８、部分６９、端部６１とが順次仮想線Ｌ２上に配列している。そして、端部６０と部分６８との間のピッチをピッチＰ９とし、部分６９と端部６１との間のピッチをピッチＰ１０とする。
【０１３５】
ここで、ピッチＰ８およびピッチＰ７は、ピッチＰ９およびピッチＰ１０よりも大きくなるようにコイル線５５は巻き回されている。
【０１３６】
電力伝送時には、コイル２４に交流電流が流れる。この際、中央部Ｍ２には端部６０，６１よりも大きな電流が流れる。
【０１３７】
その一方で、上記のように、中央部Ｍ２の両側のピッチＰ７，Ｐ８は、ピッチＰ９，Ｐ１０よりも大きいため、中央部Ｍ２の部分で放電が発生することを抑制することができる。なお、コイル１１およびコイル２４は、同一方向に巻かれているが、この巻き方向は、必ずしも同じ方向でなくてもよい。
【０１３８】
コイル１１およびコイル２４は、いずれも、上述のような断面形状のコイル線が採用されている。このため、丸線のコイルで形成した場合と比較して、コイル１１およびコイル２４は表面積が大きい。高周波の電流が流れるときには、表面効果により、電流は導体の表面を流れる。このため、コイル１１およびコイル２４は表面が広いため、コイル１１およびコイル２４の電気的抵抗が低く抑えられている。
【０１３９】
図１９は、コイル１１の共振周波数（固有周波数）と、比較例としてのコイルの共振周波数（固有周波数）とを示すグラフである。
【０１４０】
この図１９に示す曲線Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５は、銅線コイルの理論式によって導き出されたシミュレーション結果である。グラフの縦軸は各コイルの共振周波数を示し、横軸は、各コイルの直径を示す。
【０１４１】
曲線Ｌ３は、コイル線をピッチ１ｍｍで５回巻きまわして形成したコイルの共振周波数を示す。なお、当該コイル線の直径は、１ｍｍである。
【０１４２】
曲線Ｌ４は、コイル線をピッチ２ｍｍで５回巻きまわして形成したコイルの共振周波数を示す。なお、当該コイル線の直径は、１ｍｍである。曲線Ｌ５は、コイル線をピッチ３ｍｍで５回巻きまわして形成したコイルの共振周波数を示す。なお、当該コイル線の直径は、１ｍｍである。
【０１４３】
ここで、「Ｄ」をコイルループ直径、「ｐ」をコイル線の長さ、「λ」をコイルを流れる電流の波長、「Ｋ」を長岡係数、「μ」を空気中の透磁率、「Ｎ」をコイルの巻き数、「ａ」をコイルループ半径（＝Ｄ／２）、「Ｖｃ」を光速とすると、コイルのインダクタンス（Ｌ）の理論式は、下記式（４）によって示される。キャパシタンス（Ｃ）の理論式は、下記式（５）によって示される。コイルの共振周波数（ｆｃ）の理論式は、下記式（６）によって示される。
【０１４４】
Ｌ＝ＫμπＤ２Ｎ／ｐ・・・（４）
Ｃ＝πａＮ／[６０Ｖｃ{ｌｎ（２πＮ）−１}]・・・（５）
ｆｃ＝１／[２π（ＬＣ）1/2]・・・（６）
ここで、グラフ中の実験点ＥＰ１１〜実験点ＥＰ１３は、実測値を示す。具体的には、実験点ＥＰ１１は、直径１ｍｍのコイル線を５巻きすることで形成されたコイルの実測値である。このコイルのコイルループ直径は、０．１ｍであり、ピッチは、３ｍｍ程度とされている。
【０１４５】
ここで、実験点ＥＰ１１は、曲線Ｌ３に非常に近接しており、上記理論式のシミュレーション結果が信頼することができるものであることがわかる。
【０１４６】
実験点ＥＰ１２は、図７に示すコイル線４５を巻きまわすことで形成されており、コイル線の幅は１ｃｍ程度とされている。実験点ＥＰ１２のコイルは、上記コイル線を３．８巻きすることで形成されている。このコイルのコイルループ直径は、０．１ｍであり、ピッチは、３ｍｍ程度である。この実験点ＥＰ１２に示すコイルの共振周波数は、１７．６ＭＨｚである。
【０１４７】
実験点ＥＰ１３は、図７に示すコイル線４５を巻きまわすことで形成されており、コイル線の幅は２ｃｍ程度とされている。実験点ＥＰ１３のコイルは、上記コイル線を３．８巻きすることで形成されている。このコイルのコイルループ直径は、０．１ｍであり、ピッチは、３ｍｍ程度である。この点１３に示すコイルの共振周波数は、１３．６ＭＨｚである。
【０１４８】
このように、本実施の形態に係るコイル１１およびコイル２４によれば、コイル１１およびコイル２４によって形成される電気回路の共振周波数を低く抑えることができることがわかる。
【０１４９】
図２０および図２１は、コイル１１と、コイル２４との間のエアギャップを変化させたときの電力伝送効率を示すグラフである。
【０１５０】
縦軸は、電力伝送効率（Ｓ２１[ｄＢ]）を示し、横軸は、コイル２４に供給される電力の周波数を示す。
【０１５１】
この図２０においては、コイル１１およびコイル２４は、幅Ｗ（コイル１１の高さＨ１）が１ｃｍのコイル線を３．８巻きすることで形成されている。各コイル１１およびコイル２４のピッチは、２ｍｍ〜５ｍｍ程度とされている。なお、コイル線のピッチ間には絶縁体として絶縁テープが挿入されている。
【０１５２】
図２１に示す例においては、コイル１１およびコイル２４は、幅Ｗ（コイル１１の高さＨ１）が２ｃｍのコイル線を３．８巻きすることで形成されている。各コイル１１およびコイル２４のピッチは、２ｍｍ〜５ｍｍ程度とされている。なお、コイル線のピッチ間には絶縁体として絶縁テープが挿入されている。
【０１５３】
そして、図２０において、コイル１１とコイル２４との間の距離を距離Ｘとする。曲線Ｌ１０は距離Ｘが２ｃｍとして、コイル２４に供給される電力の周波数を変化させたときの電力伝送効率を示す。
【０１５４】
同様に、曲線Ｌ１１，Ｌ１２、Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５は、距離Ｘが４ｃｍ、６ｃｍ、８ｃｍ、１０ｃｍ、１２ｃｍのときの電力伝送効率を示す。
【０１５５】
そして、図２１においては、曲線Ｌ２０、Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５は、距離Ｘが２ｃｍ、４ｃｍ、６ｃｍ、８ｃｍ、１０ｃｍ、１２ｃｍのときの電力伝送効率を示す。
【０１５６】
図２０に示す例においては、中心周波数は、１７．６ＭＨｚである。そして、図２０からも明らかなように、距離Ｘが変化した場合に、電力伝送効率が高い周波数は、中心周波数またはその周囲に位置する周波数であることがわかる。
【０１５７】
したがって、距離Ｘの変化に合わせてコイル２４に供給する電力の周波数を中心周波数またはその周囲の周波数に適宜調整することで、高い電力伝送効率を確保することができる。
【０１５８】
その一方で、たとえば、コイル１１およびコイル２４を直径が１ｍｍの銅線で形成した場合には、中心周周波数が４０ＭＨｚ〜７０ＭＨｚ程度なる。なお、このコイルにおいても、コイルのピッチを２ｍｍ〜５ｍｍ程度として、巻数を３．８巻き程度である。
【０１５９】
このように、本実施の形態に係るコイル１１およびコイル２４を備えた電力伝送システムにおいては、電力の周波数の低周波化を図ることができることがわかる。
【０１６０】
図２１に示す例においては、中心周波数は、１３．６ＭＨｚである。また、図２１からも明らかなように、距離Ｘが変化したとしても、電力伝送効率が高い周波数は、中心周波数またはその周囲に位置する周波数であることがわかる。
【０１６１】
このため、この図２１のコイル１１およびコイル２４を備えた電力伝送システムにおいても、電力の低周波化を図ることができることがわかる。このように、本実施の形態に係る電力伝送システムによれば、送電装置と、受電装置と、送電装置に接続された周辺機器と、受電装置に接続された周辺機器を流れる電力の低周波化を図ることができる。
【０１６２】
（実施の形態２）
図２２から図２４などを用いて、本実施の形態２に係る電力伝送システム、送電装置、および受電装置について説明する。なお、図２２から図２４に示す構成のうち、上記図１から図２１に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【０１６３】
図２２は、本実施の形態２に係る受電装置と送電装置との要部を模式的に示す斜視図である。この図２２に示す例においても、コイル１１は、コイル線４５を巻きまわして形成されており、コイル２４も、コイル線５５を巻きまわすことで形成されている。
【０１６４】
コイル１１は、端部５０および端部５１を含む。そして、コイル１１は、端部５０から端部５１に向かうにつれて、巻回中心線Ｏ３の周囲を取り囲むように延びると共に、巻回中心線Ｏ３の延びる方向に変位するように形成されている。
【０１６５】
すなわち、この図２２に示す例においては、コイル１１は、巻回中心線Ｏ３を中心に同心円状となるように、螺旋状に形成されている。なお、典型的には、巻回中心線Ｏ３上からコイル１１を見たときに、コイル１１は、巻回中心線Ｏ３を中心として円形形状となるように形成されているが、コイル１１の形状としては、このような形状に限られない。
【０１６６】
コイル線４５の主表面４６および主表面４７は、巻回中心線Ｏ３の延びる方向に互いに間隔をあけて配置されている。具体的には、主表面４６および主表面４７は、互いにピッチＰ７をあけて互いに対向するように配置されている。図２３は、コイル１１の一部を示す断面図である。この図２３において、主表面４６の面積と主表面４７の面積とのいずれもが、側面４８の面積と側面４９の面積とのいずれよりも大きい。そして、第３部分８０ｃと、第２部分８０ｂと、第１部分８０ａとは、配列方向ＡＤ１１方向に配列している。この図２３に示す例においては、配列方向ＡＤ１１は、巻回中心線Ｏ３と平行となっている。ここで、配列方向ＡＤ１１と垂直な方向を垂直方向ＶＤ１１とする。
【０１６７】
配列方向ＡＤ１１に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ１１とし、垂直方向ＶＤ１１に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ１２とする。そして、第１部分８０ａの断面を配列方向ＡＤ１１から仮想平面ＶＰ１１に投影したときの投影線分を投影線分ＰＤ１１とする。そして、第１部分８０ａを垂直方向ＶＤ１１から仮想平面ＶＰ１２に投影したときの投影線分を投影線分ＰＤ１２とする。この図２３からも明らかなように、投影線分ＰＤ１１は、投影線分ＰＤ１２よりも長い。このため、実施の形態２においても、コイル１１に形成される容量を大きくすることができる。
【０１６８】
なお、この図２３に示す例においては、ピッチＰ７の方向と、配列方向ＡＤ１１の方向とは、いずれも、図２２に示す巻回中心線Ｏ３の延びる方向となっている。このため、コイル線４５の厚さ方向は、配列方向ＡＤ１１となっており、面積が大きい主表面４６および主表面４７が互いに対向する。このため、コイル１１の浮遊容量は大きくなっている。
【０１６９】
ここで、コイル線４５の幅Ｗ１よりも、ピッチＰ７は小さい。このため、図２２に示すコイル１１の高さが低く抑えられている。さらに、ピッチＰ７を小さくすることで、コイル１１の浮遊容量を大きくすることができる。なお、ピッチＰ７は、たとえば、２ｍｍ以上５ｍｍ以下程度とされている。
【０１７０】
このように形成されたコイル１１は、コイル１１のインダクタンスと、コイル１１の浮遊容量とを有し、このインダクタンスおよび浮遊容量によって電気回路が形成される。
【０１７１】
図２２において、コイル１１のうち、コイル線４５の長さ方向の中央部に位置する部分を中央部Ｍ３とする。
【０１７２】
コイル１１のうち、中央部Ｍ３に対して巻回中心線Ｏ３の延びる方向と隣り合う部分を部分６６および部分６７とする。コイル１１のうち、端部５１に対して巻回中心線Ｏ３の延びる方向に隣り合う部分を６８とする。コイル１１のうち、端部５０と巻回中心線Ｏ３の延びる方向に隣り合う部分を部分６９とする。
【０１７３】
そして、中央部Ｍ３と部分６６との間のピッチをピッチＰ９とし、中央部Ｍ３と部分６７との間のピッチをピッチＰ１０とする。端部５１と部分６８との間のピッチをピッチＰ１１とし、端部５０と部分６９との間のピッチをピッチＰ１２とする。ピッチＰ９とピッチＰ１０とは、いずれも、ピッチＰ１１とピッチＰ１２とのいずれよりも大きい。
【０１７４】
コイル１１のうち、中央部Ｍ３が位置する部分は、電力伝送時において、大量の電流が流れる。その一方で、上記のようにピッチＰ９およびピッチＰ１０を広くすることで、中央部Ｍ３と部分６６との間、または、中央部Ｍ３と部分６７との間で放電が生じることを抑制することができる。
【０１７５】
図２４は、図２３に示すコイル１１の第１変形例を示す断面図である。この図２４に示す例においては、コイル線４５の断面形状は、台形形状とされている。この図２４に示す例においても、第３部分８０ｃと、第２部分８０ｂと、第１部分８０ａとは、配列方向ＡＤ１１方向に配列しており、投影線分ＰＤ１１は、投影線分ＰＤ１２よりも長くなっている。このため、この図２４に示す例においても、コイル１１に形成される容量は大きい。
【０１７６】
具体的には、第３部分８０ｃと第２部分８０ｂとにおいては、第２部分８０ｂの主表面４７と、第３部分８０ｃの主表面４６、側面４８および側面４９とが対向しており、第３部分８０ｃと第２部分８０ｂとの間で大きな容量が形成されている。なお、同様に、第１部分８０ａと第２部分８０ｂとの間でも大きな容量が形成されている。図２５は、図２３に示すコイル１１の第２変形例を示す断面図である。この図２５に示す例においては、コイル１１は下端部から他方の上端部に向かうにつれて、巻回中心線Ｏ３に沿って変位するとともに、巻径が大きくなるように形成されている。
【０１７７】
このため、この図２５に示す例においては、配列方向ＡＤ１２とピッチＰ７の方向とは一致しておらず、配列方向ＡＤ１２は、ピッチＰ７の方向および巻回中心線Ｏ３に対して交差する。その一方で、この図２５に示す例においても、投影線分ＰＤ１３の長さは、投影線分ＰＤ１４の長さよりも長いため、第３部分８０ｃと、第２部分８０ｂと、第１部分８０ａとの間で大きな容量が形成される。
【０１７８】
コイル２４は、巻回中心線Ｏ４を中心に螺旋状に形成されている。コイル線５５の主表面５６および主表面５７は、巻回中心線Ｏ４の延びる方向に互いに間隔をあけて配置されている。具体的には、主表面５６および主表面５７は、互いにピッチＰ８をあけて互いに対向するように配置されている。図２６は、コイル２４の一部を示す断面図である。この図２６において、主表面５６の面積と主表面５７の面積とのいずれもが、側面５８の面積と側面４９の面積とのいずれよりも大きい。そして、第３部分８１ｃと、第２部分８１ｂと、第１部分８１ａとは、配列方向ＡＤ１３方向に配列している。この図２６に示す例においては、配列方向ＡＤ１３は、巻回中心線Ｏ４と平行となっている。ここで、配列方向ＡＤ１３と垂直な方向を垂直方向ＶＤ１３とする。
【０１７９】
配列方向ＡＤ１３に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ１５とし、垂直方向ＶＤ１３に垂直な仮想平面を仮想平面ＶＰ１６とする。そして、第１部分８１ａの断面を配列方向ＡＤ１３から仮想平面ＶＰ１５に投影したときの投影線分を投影線分ＰＤ１５とする。そして、第１部分８１ａを垂直方向ＶＤ１３から仮想平面ＶＰ１６に投影したときの投影線分を投影線分ＰＤ１６とする。この図２６からも明らかなように、投影線分ＰＤ１５は、投影線分ＰＤ１６よりも長い。このため、実施の形態２においても、コイル２４に形成される容量を大きくすることができる。
【０１８０】
なお、この図２６に示す例においては、ピッチＰ８方向と、配列方向ＡＤ１３の方向とは、いずれも、図２２に示す巻回中心線Ｏ４の延びる方向となっている。このため、コイル線５５の厚さ方向は、配列方向ＡＤ１３となっており、面積が大きい主表面５６および主表面５７が互いに対向する。このため、コイル２４の浮遊容量は大きくなる。なお、コイル線５５の巻回方向としては、図２２に示す巻回方向の反対方向に巻くようにしてもよい。
【０１８１】
ここで、コイル線５５の幅Ｗ２よりも、ピッチＰ８は小さい。このため、図２２に示すコイル２４の高さが低く抑えられている。さらに、ピッチＰ８を小さくすることで、コイル２４の浮遊容量を大きくすることができる。なお、ピッチＰ８は、たとえば、２ｍｍ以上５ｍｍ以下程度とされている。
【０１８２】
このように形成されたコイル２４は、コイル２４のインダクタンスと、コイル２４の浮遊容量とを有し、このインダクタンスおよび浮遊容量によって電気回路が形成される。図２２において、コイル２４のうち、コイル線５５の長さ方向の中央部に位置する部分を中央部Ｍ４とする。
【０１８３】
コイル２４のうち、中央部Ｍ４に対して巻回中心線Ｏ４の延びる方向と隣り合う部分を部分７０および部分７１とする。コイル２４のうち、端部５１に対して巻回中心線Ｏ４の延びる方向に隣り合う部分を７２とする。コイル２４のうち、端部５０と巻回中心線Ｏ４の延びる方向に隣り合う部分を部分７３とする。
【０１８４】
そして、中央部Ｍ４と部分７０との間のピッチをピッチＰ１３とし、中央部Ｍ４と部分７１との間のピッチをピッチＰ１４とする。端部５１と部分７２との間のピッチをピッチＰ１５とし、端部５０と部分７３との間のピッチをピッチＰ１６とする。
【０１８５】
ピッチＰ１３とピッチＰ１４とは、いずれも、ピッチＰ１５とピッチＰ１６とのいずれよりも大きい。
【０１８６】
コイル２４のうち、中央部Ｍ４が位置する部分は、電力伝送時において、大量の電流が流れる。その一方で、上記のようにピッチＰ１３およびピッチＰ１４を広くすることで、中央部Ｍ４と部分７０との間、または、中央部Ｍ４と部分７１との間で放電が生じることを抑制することができる。
【０１８７】
図２７は、図２６に示すコイル２４の第１変形例を示す断面図である。この図２７に示す例においては、コイル線５５の断面形状は、台形形状とされている。この図２７に示す例においても、第３部分８１ｃと、第２部分８１ｂと、第１部分８１ａとは、配列方向ＡＤ１３方向に配列しており、投影線分ＰＤ１５は、投影線分ＰＤ１６よりも長くなっている。このため、この図２７に示す例においても、コイル２４に形成される容量は大きい。
【０１８８】
具体的には、第３部分８１ｃと第２部分８１ｂとにおいては、第２部分８１ｂの主表面５７と、第３部分８１ｃの主表面５６、側面５８および側面５９とが対向しており、第３部分８１ｃと第２部分８１ｂとの間で大きな容量が形成されている。同様に、第１部分８１ａと第２部分８１ｂとの間でも大きな容量が形成される。図２８は、図２６に示すコイル２４の第２変形例を示す断面図である。この図２８に示す例においては、コイル２４は下端部から他方の上端部に向かうにつれて、巻回中心線Ｏ４に沿って変位するとともに、巻径が大きくなるように形成されている。
【０１８９】
このため、この図２８に示す例においては、配列方向ＡＤ１４とピッチＰ８の方向とは一致しておらず、配列方向ＡＤ１４は、ピッチＰ８の方向および巻回中心線Ｏ４に対して交差する。その一方で、この図２８に示す例においても、投影線分ＰＤ１７の長さは、投影線分ＰＤ１８の長さよりも長いため、第３部分８１ｃと、第２部分８１ｂと、第１部分８１ａとの間で大きな容量が形成される。
【０１９０】
ここで、本実施の形態においても、コイル１１によって形成される電気回路の固有周波数と、コイル２４によって形成される固有周波数とは、一致している。さらに、コイル１１とコイル２４との結合係数は０．１以下である。
【０１９１】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１９２】
本発明は、受電装置、送電装置および電力伝送システムに適用することができる。
【符号の説明】
【０１９３】
１０  電動車両、１１，１２，２３，２４  コイル、１３  整流器、１４  コンバータ、１５  バッテリ、１６  パワーコントロールユニット、１７  モータユニット、１９，２５  キャパシタ、２０  外部給電装置、２１  交流電源、２２  高周波電力ドライバ、２６  制御部、２７  受電部、２８  送電部、２９  インピーダンス調整器、４０  受電装置、４１  送電装置、４２  駐車スペース、４５，５５，５４  コイル線、４６，４７，５６，５７  主表面、４８，４９，５８，５９  側面、５０，５１，６０，６１  端部、６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９，７０，７１，７２，７３  部分、Ｃ  キャパシタンス、ＥＰ１１，ＥＰ１２，ＥＰ１３  実験点、Ｌ  インダクタンス、Ｌ１，Ｌ２  仮想線、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４  中央部、Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４  巻回中心線、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４  ピッチ、Ｔ１  厚さ、Ｗ１，Ｗ２  幅、Ｘ  距離。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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