(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をあけて配置された送電部から非接触で電力を受電する受電部と、
前記受電部を保持する第１保持ユニットと、
前記受電部と前記第１保持ユニットとを収容する第１筐体と、
前記第１筐体内に設けられた冷却装置と、
を備え、
前記受電部は、受電コイルを含み、
前記受電コイルは、幅が厚さよりも大きい第１コイル線を巻回して形成され、
前記第１保持ユニットは、前記受電コイルの延びる方向に延び、前記受電コイルを受け入れる第１溝部が形成された複数の第１コイル保持部材を含み、
前記第１溝部の少なくとも一部は、前記第１コイル線の幅方向に延びる前記第１溝部の深さが、前記第１コイル線の厚さ方向に延びる前記第１溝部の幅よりも大きくなるように形成され、
前記第１コイル保持部材は、前記受電コイル延びる方向に間隔をあけて配置され、
前記冷却装置は、前記複数の第１コイル保持部材の一部と前記受電コイルとを収容する環状の管部と、前記管部内に冷却風を供給する送風機とを含む、受電装置。
【請求項２】
前記第１コイル線の幅は、前記第１溝部の深さよりも大きい、請求項１に記載の受電装置。
【請求項３】
前記第１コイル保持部材は、前記第１溝部に対して前記第１溝部の幅方向に隣り合い、前記受電コイルを支持する第１支持部と、前記第１溝部に対して前記第１支持部と反対側に位置し、前記受電コイルを支持する第２支持部とを含み、
前記第１支持部と前記第２支持部との少なくとも一方は、前記第１溝部の底部に向かうにつれて、前記受電コイルの延びる方向の長さが長くなるように形成された、請求項１に記載の受電装置。
【請求項４】
前記第１コイル保持部材は、柱状に形成され、前記第１溝部は、前記第１コイル保持部材の高さ方向に間隔をあけて複数形成された、請求項１に記載の受電装置。
【請求項５】
前記第１コイル保持部材は、前記受電コイルの内側に配置されると共に、前記受電コイルに沿って間隔をあけて配置された、請求項１に記載の受電装置。
【請求項６】
前記受電コイルの両端は、前記受電コイルの内側に引き出され、
前記受電コイルの両端に接続されたキャパシタをさらに備えた、請求項５に記載の受電装置。
【請求項７】
前記第１筐体は、天板部と、前記天板部と対向する底面部と、前記天板部と前記底面部とを接続する周壁部とを含み、
前記第１コイル保持部材は、前記天板部と前記底面部とに接続された、請求項１に記載の受電装置。
【請求項８】
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に記載の受電装置。
【請求項９】
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に記載の受電装置。
【請求項１０】
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に記載の受電装置。
【請求項１１】
間隔をあけて配置された受電部に非接触で電力を送電する送電部と、
前記送電部を保持する第２保持ユニットと、
前記送電部と前記第２保持ユニットとを収容する第２筐体と、
前記第２筐体内に設けられた冷却装置と、
を備え、
前記送電部は、送電コイルを含み、
前記送電コイルは、幅が厚さよりも大きい第２コイル線を巻回して形成され、
前記第２保持ユニットは、前記送電コイルの延びる方向に延び、前記送電コイルを受け入れる第２溝部が形成された複数の第２コイル保持部材を含み、
前記第２溝部の少なくとも一部は、前記第２コイル線の幅方向に延びる前記第２溝部の深さが、前記第２コイル線の厚さ方向に延びる前記第２溝部の幅よりも大きくなるように形成され、
前記第２コイル保持部材は、前記送電コイル延びる方向に間隔をあけて配置され、
前記冷却装置は、前記複数の第２コイル保持部材の一部と前記送電コイルとを収容する環状の管部と、前記管部内に冷却風を供給する送風機とを含む、送電装置。
【請求項１２】
前記第２コイル線の幅は、前記第２溝部の深さよりも大きい、請求項１１に記載の送電装置。
【請求項１３】
前記第２コイル保持部材は、前記第２溝部に対して前記第２溝部の幅方向に隣り合い、前記送電コイルを支持する第３支持部と、前記第２溝部に対して前記第３支持部と反対側に位置し、前記送電コイルを支持する第４支持部とを含み、
前記第３支持部と前記第４支持部との少なくとも一方は、前記第２溝部の底部に向かうにつれて、前記送電コイルの延びる方向の長さが長くなるように形成された、請求項１１に記載の送電装置。
【請求項１４】
前記第２コイル保持部材は、柱状に形成され、前記第２溝部は、前記第２コイル保持部材の高さ方向に間隔をあけて複数形成された、請求項１１に記載の送電装置。
【請求項１５】
前記第２コイル保持部材は、前記送電コイルの内側に配置された、請求項１１に記載の送電装置。
【請求項１６】
前記送電コイルの両端は、前記送電コイルの内側に引き出され、
前記送電コイルの両端に接続されたキャパシタをさらに備えた、請求項１５に記載の送電装置。
【請求項１７】
前記第２筐体は、天板部と、前記天板部と対向する底面部と、前記天板部と前記底面部とを接続する周壁部とを含み、
前記第２コイル保持部材は、前記天板部と前記底面部とに接続された、請求項１１に記載の送電装置。
【請求項１８】
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１１に記載の送電装置。
【請求項１９】
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１１に記載の送電装置。
【請求項２０】
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１１に記載の送電装置。
【請求項２１】
送電部を含む送電装置と、
前記送電装置から非接触で電力を受電する受電装置と、
を備え、
前記受電装置は、前記送電部から非接触で電力を受電する受電部と、前記受電部を保持する第１保持ユニットと、前記受電部と前記第１保持ユニットとを収容する第１筐体と、前記第１筐体内に設けられた第１冷却装置とを含み、
前記送電装置は、前記送電部を保持する第２保持ユニットと、前記送電部と前記第２保持ユニットとを収容する第２筐体と、前記第２筐体内に設けられた第２冷却装置とを含み、
前記受電部は、受電コイルを含み、
前記受電コイルは、幅が厚さよりも大きい第１コイル線を巻回して形成され、
前記第１保持ユニットは、前記受電コイルの延びる方向に延び、前記受電コイルを受け入れる第１溝部が形成された複数の第１コイル保持部材を含み、
前記第１溝部の少なくとも一部は、前記第１コイル線の幅方向に延びる前記第１溝部の深さが、前記第１コイル線の厚さ方向に延びる前記第１溝部の幅よりも大きく、
前記送電部は、送電コイルを含み、
前記送電コイルは、幅が厚さよりも大きい第２コイル線を巻回して形成され、
前記第２保持ユニットは、前記送電コイルの延びる方向に延び、前記送電コイルを受け入れる第２溝部が形成された複数の第２コイル保持部材を含み、
前記第２溝部の少なくとも一部は、前記第２コイル線の幅方向に延びる前記第２溝部の深さが、前記第２コイル線の厚さ方向に延びる前記第２溝部の幅よりも大きく、
前記第１コイル保持部材は、前記受電コイル延びる方向に間隔をあけて配置され、
前記第１冷却装置は、前記複数の第１コイル保持部材の一部と前記受電コイルとを収容する環状の第１管部と、前記第１管部内に冷却風を供給する第１送風機とを含み、
前記第２コイル保持部材は、前記送電コイル延びる方向に間隔をあけて配置され、
前記第２冷却装置は、前記複数の第２コイル保持部材の一部と前記送電コイルとを収容する環状の第２管部と、前記第２管部内に冷却風を供給する第２送風機とを含む、電力伝送システム。
【請求項２２】
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２１に記載の電力伝送システム。
【請求項２３】
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２１に記載の電力伝送システム。
【請求項２４】
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２１に記載の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電装置、送電装置および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】
たとえば、特開２０１０−８７３５３号公報に記載された車両は、非接触電力伝達装置を備え、この非接触電力伝達装置は、設備側に設けられた共振コイルと磁場共鳴する共振コイルと、この共振コイルを支持するボビンとを含む。【０００５】
ボビンは、樹脂材料から形成されており、有底円筒状に形成されている。共振コイルは、ボビンの内周面上に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８７３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開２０１０−８７３５３号公報に記載された非接触電力伝達装置においては、共振コイルの全周がボビンと接触している。【０００８】
ここで、電力伝送時に共振コイル内に電流が流れると、ボビンと共振コイルとが接触する部分でボビンが発熱して誘電損失が生じる。このため、設備側から車両に電力を伝送するときの電力伝送効率が著しく低下する。【０００９】
さらに、共振コイルの断面形状は円形形状であり、ボビンの内周面に形成された溝部の形状も共振コイルの形状に沿って形成されており、溝部の断面形状は半円状に形成されている。【００１０】
ここで、電力伝送時においては、共振コイルには、高電圧の電流が大量に流れるため、共振コイルは高温となる。共振コイルが高温となると、共振コイルと接触しているボビンも高温となる。ボビンが高温となると、ボビンが膨張して、共振コイルを受けいれる溝部が小さくなり、溝部内に嵌められた共振コイルがボビンから脱落するおそれがある。【００１１】
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、誘電損失の低減を図ると共に、コイルの脱落が抑制された受電装置、送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】
【００１２】
本発明に係る受電装置は、間隔をあけて配置された送電部から非接触で電力を受電する受電部と、受電部を保持する第１保持ユニットとを備える。上記受電部は、受電コイルを含む。上記受電コイルは、幅が厚さよりも大きい第１コイル線を巻回して形成される。上記第１保持ユニットは、受電コイルの延びる方向に延び、受電コイルを受け入れる第１溝部が形成された複数の第１コイル保持部材を含む。上記第１溝部の少なくとも一部は、第１コイル線の幅方向に延びる第１溝部の深さが、第１コイル線の厚さ方向に延びる第１溝部の幅よりも大きくなるように形成される。【００１３】
好ましくは、上記第１コイル線の幅は、第１溝部の深さよりも大きい。
好ましくは、上記第１コイル保持部材は、第１溝部に対して第１溝部の幅方向に隣り合い、受電コイルを支持する第１支持部と、第１溝部に対して第１支持部と反対側に位置し、受電コイルを支持する第２支持部とを含む。上記第１支持部と第２支持部との少なくとも一方は、第１溝部の底部に向かうにつれて、受電コイルの延びる方向の長さが長くなるように形成される。【００１４】
好ましくは、上記第１コイル保持部材は、柱状に形成され、第１溝部は、第１コイル保持部材の高さ方向に間隔をあけて複数形成される。【００１５】
好ましくは、上記第１コイル保持部材は、受電コイルの内側に配置されると共に、受電コイルに沿って間隔をあけて配置される。【００１６】
好ましくは、上記受電コイルの両端は、受電コイルの内側に引き出される。上記受電コイルの両端に接続されたキャパシタをさらに備える。【００１７】
好ましくは、上記受電部および第１保持ユニットを内部に収容する第１収容ケースをさらに備える。上記第１収容ケースは、天板部と、天板部と対向する底面部と、天板部と底面部とを接続する周壁部とを含む。上記第１コイル保持部材は、天板部と底面部とに接続される。【００１８】
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。【００１９】
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。
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。【００２０】
本発明に係る送電装置は、間隔をあけて配置された受電部に非接触で電力を送電する送電部と、送電部を保持する第２保持ユニットとを備える。上記送電部は、送電コイルを含む。上記送電コイルは、幅が厚さよりも大きい第２コイル線を巻回して形成される。上記第２保持ユニットは、送電コイルの延びる方向に延び、送電コイルを受け入れる第２溝部が形成された複数の第２コイル保持部材を含む。上記第２溝部の少なくとも一部は、第２コイル線の幅方向に延びる第２溝部の深さが、第２コイル線の厚さ方向に延びる第２溝部の幅よりも大きくなるように形成される。【００２１】
好ましくは、上記第２コイル線の幅は、第２溝部の深さよりも大きい。
好ましくは、上記第２コイル保持部材は、第２溝部に対して第２溝部の幅方向に隣り合い、送電コイルを支持する第３支持部と、第２溝部に対して第３支持部と反対側に位置し、送電コイルを支持する第４支持部とを含む。【００２２】
第３支持部と第４支持部との少なくとも一方は、第２溝部の底部に向かうにつれて、送電コイルの延びる方向の長さが長くなるように形成される。【００２３】
好ましくは、上記第２コイル保持部材は、柱状に形成され、第２溝部は、第２コイル保持部材の高さ方向に間隔をあけて複数形成される。【００２４】
好ましくは、上記２コイル保持部材は、送電コイルの内側に配置される。
好ましくは、上記送電コイルの両端は、送電コイルの内側に引き出される。上記送電コイルの両端に接続されたキャパシタをさらに備える。【００２５】
好ましくは、上記送電部および第２保持ユニットを内部に収容する第２収容ケースをさらに備える。上記第２収容ケースは、天板部と、天板部と対向する底面部と、天板部と底面部とを接続する周壁部とを含む。上記第２コイル保持部材は、天板部と底面部とに接続される。【００２６】
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。【００２７】
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。
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。【００２８】
本発明に係る電力伝送システムは、送電部を含む送電装置と、送電装置から非接触で電力を受電する受電装置とを備える。上記受電装置は、送電部から非接触で電力を受電する受電部と、受電部を保持する第１保持ユニットとを含む。上記送電装置は、送電部を保持する第２保持ユニットを含む。上記受電部は、受電コイルを含む。上記受電コイルは、幅が厚さよりも大きい第１コイル線を巻回して形成される。【００２９】
上記第１保持ユニットは、受電コイルの延びる方向に延び、受電コイルを受け入れる第１溝部が形成された複数の第１コイル保持部材を含む。上記第１溝部の少なくとも一部は、第１コイル線の幅方向に延びる第１溝部の深さが、第１コイル線の厚さ方向に延びる第１溝部の幅よりも大きい。上記送電部は、送電コイルを含む。上記送電コイルは、幅が厚さよりも大きい第２コイル線を巻回して形成される。【００３０】
上記第２保持ユニットは、送電コイルの延びる方向に延び、送電コイルを受け入れる第２溝部が形成された複数の第２コイル保持部材を含む。上記第２溝部の少なくとも一部は、第２コイル線の幅方向に延びる第２溝部の深さが、第２コイル線の厚さ方向に延びる第２溝部の幅よりも大きい。【００３１】
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。【００３２】
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。
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。
【発明の効果】
【００３３】
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、誘電損失の低減を図ることができると共に、コイルの脱落を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを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３】シミュレーション結果をしめすグラブでる。
【図４】固有周波数を固定した状態で、エアギャップを変化させたときの電力伝送効率と、共鳴コイルに供給される電流の周波数ｆ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】受電装置を示す斜視図である。
【図７】受電装置の分解斜視図である。
【図８】受電装置の断面図である。
【図９】受電部を示す斜視図である。
【図１０】コイル線を示す断面図である。
【図１１】コイル線を示す断面図である。
【図１２】コイル保持部材を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示すコイル保持部材の側面図である。
【図１４】図１３に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線における断面図である。
【図１５】図１４に示すＸＶ−ＸＶ線における断面図である。
【図１６】送電装置を示す斜視図である。
【図１７】送電装置の分解斜視図である。
【図１８】送電装置の断面図である。
【図１９】送電部を示す斜視図である。
【図２０】コイル線を示す断面図である。
【図２１】コイル線を示す断面図である。
【図２２】コイル保持部材１を示す斜視図である。
【図２３】図２２に示すコイル保持部材の側面図である。
【図２４】図２３に示すＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線における断面図である。
【図２５】図２４に示すＸＸＶ−ＸＸＶ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１から図２５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。図１は、本実施の形態に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを模式的に示す模式図である。
【００３６】
本実施の形態１に係る電力伝送システムは、受電装置を含む電動車両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の受電装置は、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、主に、送電装置４１から電力を受電する。
【００３７】
駐車スペース４２には、電動車両１０を所定の位置に停車させるように、輪止やラインが設けられている。
【００３８】
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、送電部２８と、電磁誘導コイル２３とを含む。送電部２８は、共鳴コイル２４と、共鳴コイル２４に接続されたキャパシタ２５とを含む。電磁誘導コイル２３は、高周波電力ドライバ２２に電気的に接続されている。なお、この図１に示す例においては、キャパシタ２５が設けられているが、キャパシタ２５は必ずしも必須の構成ではない。
【００３９】
送電部２８は、共鳴コイル２４のインダクタンスと、共鳴コイル２４の浮遊容量およびキャパシタ２５のキャパシタンスとから形成された電気回路を含む。
【００４０】
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、この整流器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。
【００４１】
整流器１３は、電磁誘導コイル１２に接続されており、電磁誘導コイル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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
受電装置４０は、受電部２７と、電磁誘導コイル１２とを含む。受電部２７は、共鳴コイル１１とキャパシタ１９とを含む。共鳴コイル１１は浮遊容量を有する。このため、受電部２７は、共鳴コイル１１のインダクタンスと、共鳴コイル１１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。なお、キャパシタ１９は、必須の構成ではなく、省略することができる。
【００４７】
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。
【００４８】
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、共鳴コイル２４のインダクタンスと、共鳴コイル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、共鳴コイル２４およびキャパシタ２５のキャパシタンスと、共鳴コイル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。送電部２８の共振周波数とは、上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロとしたときの固有周波数を意味する。
【００４９】
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、共鳴コイル１１のインダクタンスと、共鳴コイル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、共鳴コイル１１およびキャパシタ１９のキャパシタンスと、共鳴コイル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。なお、受電部２７の共振周波数とは、上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロとしたときの固有周波数を意味する。
【００５０】
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、電磁誘導コイル９２と、送電部９３とを含む。送電部９３は、共鳴コイル９４と、共鳴コイル９４に設けられたキャパシタ９５とを含む。
【００５１】
受電装置９１は、受電部９６と、電磁誘導コイル９７とを備える。受電部９６は、共鳴コイル９９とこの共鳴コイル９９に接続されたキャパシタ９８とを含む。
【００５２】
共鳴コイル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。共鳴コイル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。
【００５３】
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、共鳴コイル９４および共鳴コイル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。
【００５４】
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。
【００５５】
（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％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：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。
【００５６】
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、電磁誘導コイル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。電磁誘導コイル２３に所定の交流電流が流れると、電磁誘導によって共鳴コイル２４にも交流電流が流れる。この際、共鳴コイル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、電磁誘導コイル２３に電力が供給されている。
【００５７】
共鳴コイル２４に特定の周波数の電流が流れると、共鳴コイル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。
【００５８】
共鳴コイル１１は、共鳴コイル２４から所定範囲内に配置されており、共鳴コイル１１は共鳴コイル２４の周囲に形成された電磁界から電力を受け取る。
【００５９】
本実施の形態においては、共鳴コイル１１および共鳴コイル２４は、所謂、ヘリカルコイルが採用されている。このため、共鳴コイル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、共鳴コイル１１は当該磁界から電力を受け取る。
【００６０】
ここで、共鳴コイル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、電力伝送効率と共鳴コイル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、共鳴コイル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。共鳴コイル２４から共鳴コイル１１に電力を伝送するときの電力伝送効率は、共鳴コイル２４および共鳴コイル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、共鳴コイル２４に供給される電流の周波数を周波数ｆ３とし、共鳴コイル１１および共鳴コイル２４の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。
【００６１】
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、共鳴コイル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。
【００６２】
図４に示すグラフにおいて、横軸は、共鳴コイル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、共鳴コイル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、共鳴コイル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。
【００６３】
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に示す共鳴コイル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、共鳴コイル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、共鳴コイル２４および共鳴コイル１１に流れる電流の周波数は一定である。
【００６４】
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、共鳴コイル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、共鳴コイル２４には周波数が周波数ｆ４または周波数ｆ５の電流を共鳴コイル２４を供給する。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の電流を共鳴コイル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共鳴コイル２４および共鳴コイル１１に流れる電流の周波数を変化させることになる。
【００６５】
第１の手法では、共鳴コイル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、共鳴コイル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共鳴コイル２４に供給される。共鳴コイル２４に特定の周波数の電流が流れることで、共鳴コイル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、共鳴コイル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、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、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数を調整する場合がある。
【００６６】
なお、本実施の形態では、共鳴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、共鳴コイルとして、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、共鳴コイル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共鳴コイル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。
【００６７】
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。
【００６８】
「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、同じ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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
「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。
【００７２】
本明細書中で説明した送電部２８の共鳴コイル２４と受電部２７の共鳴コイル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。
【００７３】
なお、共鳴コイル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。
【００７４】
図６は、受電装置４０を示す斜視図であり、図７は、受電装置４０の分解斜視図である。図６および図７に示すように、受電装置４０は、筐体４３と、この筐体４３内に収容されたユニット４６とを含む。
【００７５】
筐体４３は、下面が開口するように形成されたシールド４５と、このシールド４５の開口部を閉塞する蓋部４４とを含む。シールド４５は、金属材料によって形成されており、共鳴コイルの周囲に形成される電磁界が形成される領域を規定する。シールド４５は、天板部と、天板部の周縁部から下方に向けて垂れ下がる周壁部とを含む。そして、共鳴コイルの周囲に形成された電磁界は、下方に向けて放射される。
【００７６】
図８は、受電装置の断面図である。この図７および図８において、ユニット４６は、受電部２７と、受電部２７を冷却する冷却装置４７とを含む。冷却装置４７は、環状に形成された筒状の管部４８と、管部４８の周面に形成された排気口４９と、管部４８の周面に設けられた送風器５０と、管部４８内に形成された仕切部材５１とを含む。管部４８は、中空状に形成されており、送風器５０は、管部４８内に冷却風を供給し、排気口４９から管部４８内の空気が排気される。なお、送風器５０は、シールド４５に形成された開口部に接続され、排気口４９は、シールド４５に形成された開口部に接続されている。仕切部材５１は、送風器５０および排気口４９の間に配置されており、管部４８の内部を仕切る部材である。そして、管部４８内には、受電部２７が配置されている。
【００７７】
図９は、受電部２７を示す斜視図である。受電部２７は、電磁誘導コイル１２と、共鳴コイル１１と、キャパシタ１９と、保持ユニット６１とを含む。電磁誘導コイル１２および共鳴コイル１１は、略１巻きとされている。電磁誘導コイル１２は、コイル線６３を中心線Ｏ１の周囲を取り囲むように巻きまわすことで形成されている。共鳴コイル１１は、コイル線６４を中心線Ｏ１の周囲を取り囲むように巻きまわすことで形成されている。
【００７８】
図１０は、コイル線６３を示す断面図であり、図１１は、コイル線６４を示す断面図である。コイル線６３の幅Ｗ１は、厚さＴ１よりも大きい。コイル線６３は、厚さ方向に配列する主表面６５および主表面６６を含み、主表面６５および主表面６６を接続すると共に、幅方向に配列する側面６７および側面６８を含む。
【００７９】
電磁誘導コイル１２は、側面６７が内周側に位置し、側面６８が外周側に位置するようにコイル線６３を曲げることで形成されている。このため、主表面６５および主表面６６は、中心線Ｏ１の延びる方向に配列する。
【００８０】
図１１において、コイル線６４は、幅Ｗ２が厚さＴ２よりも大きい。コイル線６４は、厚さ方向に配列する主表面７０および主表面７１と、主表面７０および主表面７１を接続するように形成され、幅方向に配列する側面７２および側面７３とを含む。
【００８１】
共鳴コイル１１は、側面７２が内周側に位置し、側面７３が外周側に位置するように形成されている。なお、主表面７０および主表面７１は、中心線Ｏ１の延びる方向に配列する。なお、コイル線の厚さについて説明する。当該コイル線の延在方向に対して垂直な方向における断面において、当該断面の周辺部のうち、最も長い辺部を長辺部とする。この長辺部に対して垂直な方向の長さの平均値を当該コイル線の厚さとする。そして、幅とは、厚さ方向に対して垂直な方向の長さの平均値である。たとえば、図１１に示す例においては、コイル線６４の延在方向に対して垂直な方向にけるコイル線６４の断面は、長方形形状となっている。そして、主表面７０および主表面７１によって規定される辺部が長辺部となる。そして、主表面７０または主表面７１に垂直な方向の長さがコイル線６４の厚さである。この図１１に示す例においては、側面７３および側面７２の配列方向は、主表面７０および主表面７１に垂直な方向である。このため、この図１１に示す例においては、側面７３および側面７２の間の距離が、コイル線６４の幅となる。
【００８２】
このように、共鳴コイル１１および電磁誘導コイル１２は、断面形状が方形形状のコイル線６３およびコイル線６４によって形成されているが、共鳴コイル１１および電磁誘導コイル１２を形成するコイル線の断面形状としては、各種の断面形状のコイル線を採用することができる。たとえば、５角形および６角形などの多角形状、長円形状および楕円形形状などを採用することができる。
【００８３】
このような形状のコイル線を採用することで、同じ断面積の丸線コイルと比較して、共鳴コイル１１および電磁誘導コイル１２の表面積を大きくすることができる。
【００８４】
電力伝送時において、共鳴コイル１１および電磁誘導コイル１２には、高周波数の電流が流れる。高周波数の電流が流れると、表面効果により、電流は各コイルの表面を流れる。このため、上記のように各コイルの表面積を大きくすることで、各コイルの抵抗を小さくすることができる。
【００８５】
なお、図９に示す例においては、共鳴コイル１１として、多層巻きのコイルとしてもよい。この場合には、中心線Ｏ１に対向する面積が大きくなり、共鳴コイル１１に形成される浮遊容量を大きくすることができる。
【００８６】
図９において、保持ユニット６１は、電磁誘導コイル１２および共鳴コイル１１を保持し、この保持ユニット６１は、複数のコイル保持部材６２を含む。コイル保持部材６２は、共鳴コイル１１および電磁誘導コイル１２の内側に配置されており、コイル保持部材６２は、共鳴コイル１１および電磁誘導コイル１２の延びる方向に間隔をあけて複数配置されている。このように、コイル保持部材６２は、共鳴コイル１１および電磁誘導コイル１２の内周側に配置されているため、コイル保持部材６２を共鳴コイル１１および電磁誘導コイル１２の外周側に配置した場合と比較して、受電部２７のコンパクト化を図ることができる。
【００８７】
なお、複数のコイル保持部材６２を共鳴コイル１１および電磁誘導コイル１２の内周側と外周側とに交互に配置するようにしてもよい。
【００８８】
共鳴コイル１１の両端部は、共鳴コイル１１の内側に引き出されており、キャパシタ１９がその両端部に接続されている。このように、キャパシタ１９を共鳴コイル１１内に配置することで、受電部２７のコンパクト化が図られている。
【００８９】
図７において、コイル保持部材６２の上端部および下端部は、管部４８から突出するように形成されている。
【００９０】
コイル保持部材６２の上端面および下端面には、ボルト穴が形成されている。なお、シールド４５の天板部には、コイル保持部材６２の上端部に形成された穴部と対応する部分に穴部５７が形成され、蓋部４４には、コイル保持部材６２の下端部に形成された穴部と対応する部分に穴部５８が形成されている。
【００９１】
コイル保持部材６２の上端部がボルト５５によってシールド４５の天板部に固定され、コイル保持部材６２の下端部がボルト５６によって、蓋部４４に固定される。
【００９２】
このようにして、シールド４５と、ユニット４６（受電部２７）と、蓋部４４とが一体化されている。
【００９３】
コイル保持部材６２の上端部がシールド４５の天板部に接続され、コイル保持部材６２の下端部が蓋部４４に固定されている。このため、コイル保持部材６２が筐体４３の天板部と底面部とを接続しており、筐体４３の剛性がコイル保持部材６２によって高められている。
【００９４】
このため、仮に、受電装置に外力が加えられたとしても、筐体４３が変形することを抑制することができる。
【００９５】
図１２は、コイル保持部材６２を示す斜視図である。図１３は、図１２に示すコイル保持部材６２の側面図である。図１２および図１３に示すように、コイル保持部材６２は、土台部７５と、この土台部７５に接続された柱部７６とを含む。柱部７６は、本体部７９と、この本体部７９の周面に形成され、本体部７９の高さ方向に間隔をあけて形成された複数の支持部７８とを含む。そして、各支持部７８の間には、溝部７７が形成されている。そして、溝部７７に共鳴コイル１１や電磁誘導コイル１２がはめ込まれる。
【００９６】
溝部７７が柱部７６の高さ方向に複数形成されているため、共鳴コイル１１よび電磁誘導コイル１２をはめる位置を適宜調整することができる。
【００９７】
共鳴コイル１１および電磁誘導コイル１２との間隔を調整することで、車両側のインピーダンスを調整することができる。
【００９８】
図１４は、図１３に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線における断面図である。図１４に示すように、支持部７８は、本体部７９から張り出すように形成されている。
【００９９】
図１５は、図１４に示すＸＶ−ＸＶ線における断面図である。この図１５に示すように、コイル保持部材６２は、溝部７７と隣り合い、共鳴コイル１１を支持する支持部７８Ａと、溝部７７に対して支持部７８Ａと反対側に配置された支持部７８Ｂとを含む。このように、２つの支持部７８Ａ，７８Ｂの間に溝部７７が形成されている。なお、溝部７７の底部８５は、本体部７９によって規定され、溝部７７の内側面８６，８７は、支持部７８Ａ，７８Ｂによって規定されている。
【０１００】
溝部７７の深さＤ１は、共鳴コイル１１を形成するコイル線６４の幅方向に延び、溝部７７の幅Ｗ３は、コイル線６４の厚さ方向に延びている。さらに、図１４において、溝部７７は、共鳴コイル１１の延びる方向に延びている。
【０１０１】
そして、図１５からも明らかなように、溝部７７の深さＤ１は、幅Ｗ３よりも大きくなるように形成されている。ここで、溝部７７のうち、共鳴コイル１１の巻回中心に最も近接する位置を溝部７７の開口部とする。そして、底部８５は、溝部７７の内周面のうち、上記開口部と対向する部分である。そして、溝部７７の深さＤ１とは、上記開口部から底部８５までの間の距離である。溝部７７の長さとは、共鳴コイル１１の延びる方向における長さである。さらに、溝部７７の幅とは、挿入されるコイル線の厚さ方向の長さである。
【０１０２】
コイル保持部材６２は、絶縁樹脂材料から形成されている。電力伝送時には、共鳴コイル１１には、高電圧の電流が流れ、共鳴コイル１１が高温となる。共鳴コイル１１が高温となることで、支持部７８Ａ，７８Ｂが膨張する。
【０１０３】
これにより、溝部７７の幅Ｗ３が小さくなり、溝部７７内に挿入された共鳴コイル１１に支持部７８Ａおよび支持部７８Ｂから加えられる面圧が大きくなる。
【０１０４】
なお、本体部７９が熱せられると、本体部７９は、溝部７７の深さＤ１が小さくなるように変形する。その一方で、溝部７７の幅Ｗ３は、溝部７７の深さＤ１よりも小さいので、コイル保持部材６２が熱せられることで、溝部７７の深さＤ１が小さくなる変形量よりも、幅Ｗ３が狭くなる変形量の方が大きくなる。
【０１０５】
この結果、コイル保持部材６２が共鳴コイル１１などからの熱によって熱膨張すると、コイル保持部材６２が共鳴コイル１１を保持する保持力が大きくなり、共鳴コイル１１が脱落することが抑制される。
【０１０６】
なお、図１５などを用いて、共鳴コイル１１を保持する保持力が向上することについて説明したが、同様に、電磁誘導コイル１２からの熱によってコイル保持部材６２が熱せられた場合においても、コイル保持部材６２が電磁誘導コイル１２を保持する保持力が向上する。
【０１０７】
共鳴コイル１１の幅Ｗ２は、溝部７７の深さＤ１よりも大きく、共鳴コイル１１は、溝部７７から張り出すように設けられている。このため、図８に示すように、送風器５０から管部４８内に取り入れられた冷却風によって、共鳴コイル１１は良好に冷却される。
【０１０８】
図１４において、支持部７８に対して、支持部７８の配列する方向に離れた位置から支持部７８を見ると、支持部７８は、台形形状となるように形成されている。具体的には、支持部７８は、本体部７９に接続された長辺部８０と、側辺部８３，８４と、短辺部８２とを含む。
【０１０９】
そして、支持部７８Ａは、溝部７７の底部８５に向かうにつれて、共鳴コイル１１の延びる方向の長さＬ１０が大きくなるように形成されている。すなわち、支持部７８Ａの側辺部８３および側辺部８４がテーパ状に形成されているため、共鳴コイル１１の露出面積が大きくなっている。これにより、共鳴コイル１１が冷却風によって冷却される面積が大きくなり、共鳴コイル１１が良好に冷却される。なお、側辺部８３および側辺部８４は湾曲するように形成してもよい。
【０１１０】
さらに、支持部７８Ａと対向する支持部７８Ｂも、支持部７８Ａと同様に形成されているため、共鳴コイル１１を溝部７７内に容易に挿入することができ、組み立て効率の向上を図ることができる。
【０１１１】
図１６は、送電装置４１を示す斜視図であり、図１７は、送電装置４１の分解斜視図である。図１６および図１７に示すように、送電装置４１は、筐体１４３と、この筐体１４３内に収容されたユニット１４６とを含む。
【０１１２】
筐体１４３は、上面が開口するように形成されたシールド１４５と、このシールド１４５の開口部を閉塞する蓋部１４４とを含む。シールド１４５は、金属材料によって形成されており、共鳴コイルの周囲に形成される電磁界が形成される領域を規定する。シールド１４５は、底面部と、底面部の周縁部から立ち上がるように形成された周壁部とを含む。そして、共鳴コイルの周囲に形成された電磁界は、上方に向けて放射される。
【０１１３】
図１８は、送電装置４１の断面図である。この図１７および図１８において、ユニット１４６は、送電部２８と、送電部２８を冷却する冷却装置１４７とを含む。冷却装置１４７は、環状に形成された筒状の管部１４８と、管部１４８の周面に形成された排気口１４９と、管部１４８の周面に設けられた送風器１５０と、管部１４８内に形成された仕切部材１５１とを含む。管部１４８は、中空状に形成されており、送風器１５０は、管部１４８内に冷却風を供給し、排気口１４９から管部１４８内の空気が排気される。なお、送風器１５０は、シールド１４５に形成された開口部に接続され、排気口１４９は、シールド１４５に形成された開口部に接続されている。仕切部材１５１は、送風器１５０および排気口１４９の間に配置されており、管部１４８の内部を仕切る部材である。そして、管部１４８内には、送電部２８が配置されている。
【０１１４】
図１９は、送電部２８を示す斜視図である。送電部２８は、電磁誘導コイル２３と、共鳴コイル２４と、キャパシタ２５と、保持ユニット１６１とを含む。電磁誘導コイル２３および共鳴コイル２４は、略１巻きとされている。電磁誘導コイル２３は、コイル線１６３を中心線Ｏ２の周囲を取り囲むように巻きまわすことで形成されている。共鳴コイル２４は、コイル線１６４を中心線Ｏ２の周囲を取り囲むように巻きまわすことで形成されている。
【０１１５】
図２０は、コイル線１６３を示す断面図であり、図２１は、コイル線１６４を示す断面図である。コイル線１６３の幅Ｗ４は、厚さＴ４よりも大きい。コイル線１６３は、厚さ方向に配列する主表面１６５および主表面１６６を含み、主表面１６５および主表面１６６を接続すると共に、幅方向に配列する側面１６７および側面１６８を含む。
【０１１６】
なお、コイル線の厚さについて説明する。当該コイル線の延在方向に対して垂直な方向における断面において、当該断面の周辺部のうち、最も長い辺部を長辺部とする。この長辺部に対して垂直な方向の長さの平均値を当該コイル線の厚さとする。そして、幅とは、厚さ方向に対して垂直な方向の長さの平均値である。
【０１１７】
たとえば、図２１に示す例においては、コイル線１６４の延在方向に対して垂直な方向にけるコイル線１６４の断面は、長方形形状となっている。そして、主表面１７０および主表面１７１によって規定される辺部が長辺部となる。そして、主表面１７０または主表面１７１に垂直な方向の長さがコイル線１６４の厚さである。この図２１に示す例においては、側面１７３および側面１７２の配列方向は、主表面１７０および主表面１７１に垂直な方向である。このため、この図２１に示す例においては、側面１７３および側面１７２の間の距離が、コイル線１６４の幅となる。
【０１１８】
電磁誘導コイル２３は、側面１６７が内周側に位置し、側面１６８が外周側に位置するようにコイル線１６３を曲げることで形成されている。このため、主表面１６５および主表面１６６は、中心線Ｏ２の延びる方向に配列する。
【０１１９】
図２１において、コイル線１６４は、幅Ｗ５が厚さＴ５よりも大きい。コイル線１６４は、厚さ方向に配列する主表面１７０および主表面１７１と、主表面１７０および主表面１７１を接続するように形成され、幅方向に配列する側面１７２および側面１７３とを含む。
【０１２０】
共鳴コイル２４は、側面１７２が内周側に位置し、側面１７３が外周側に位置するように形成されている。なお、主表面１７０および主表面１７１は、中心線Ｏ２の延びる方向に配列する。
【０１２１】
このように、共鳴コイル２４および電磁誘導コイル２３は、断面形状が方形形状のコイル線１６３およびコイル線１６４によって形成されているが、共鳴コイル２４および電磁誘導コイル２３を形成するコイル線の断面形状としては、各種の断面形状を採用することができる。たとえば、５角形および６角形などの多角形状、長円形状および楕円形形状などを採用することができる。
【０１２２】
このような形状のコイル線を採用することで、同じ断面積の丸線コイルを比較して、共鳴コイル２４および電磁誘導コイル２３の表面積を大きくすることができる。
【０１２３】
電力伝送時において、共鳴コイル２４および電磁誘導コイル２３には、高周波数の電流が流れる。高周波数の電流が流れると、表面効果により、電流は各コイルの表面を流れる。このため、上記のように各コイルの表面積を大きくすることで、各コイルの抵抗を小さくすることができる。
【０１２４】
なお、図１９に示す例においては、共鳴コイル２４として、多層巻きのコイルとしてもよい。この場合には、中心線Ｏ２に対向する面積が大きくなり、共鳴コイル２４に形成される浮遊容量を大きくすることができる。
【０１２５】
図１９において、保持ユニット１６１は、電磁誘導コイル２３および共鳴コイル２４を保持し、この保持ユニット１６１は、複数のコイル保持部材１６２を含む。コイル保持部材１６２は、共鳴コイル２４および電磁誘導コイル２３の内側に配置されており、コイル保持部材１６２は、共鳴コイル２４および電磁誘導コイル２３の延びる方向に間隔をあけて複数配置されている。このように、コイル保持部材１６２は、共鳴コイル２４および電磁誘導コイル２３の内周側に配置されているため、コイル保持部材１６２を共鳴コイル２４および電磁誘導コイル２３の外周側に配置した場合と比較して、送電部２８のコンパクト化を図ることができる。
【０１２６】
なお、複数のコイル保持部材１６２を共鳴コイル２４および電磁誘導コイル２３の内周側と外周側とに交互に配置するようにしてもよい。
【０１２７】
共鳴コイル２４の両端部は、共鳴コイル２４の内側に引き出されており、キャパシタ２５がその両端部に接続されている。このように、キャパシタ２５を共鳴コイル２４内に配置することで、送電部２８のコンパクト化が図られている。
【０１２８】
図１７において、コイル保持部材１６２の上端部および下端部は、管部１４８から突出するように形成されている。
【０１２９】
コイル保持部材１６２の上端面および下端面には、ボルト穴が形成されている。なお、シールド１４５の底面部には、コイル保持部材１６２の下端部に形成された穴部と対応する部分に穴部１５７が形成され、蓋部１４４には、コイル保持部材１６２の上端部に形成された穴部と対応する部分に穴部１５８が形成されている。
【０１３０】
そして、コイル保持部材１６２の下端部がボルト１５５によってシールド１４５の底面部に固定され、コイル保持部材１６２の上端部がボルト１５６によって、蓋部１４４に固定される。
【０１３１】
このようして、シールド１４５と、ユニット１４６（送電部２８）と、蓋部１４４とが一体化されている。
【０１３２】
ここで、コイル保持部材１６２の下端部がシールド１４５の底面部に接続され、コイル保持部材１６２の上端部が蓋部１４４に固定されている。このため、コイル保持部材１６２が筐体１４３の底面部と天板部とを接続しており、筐体１４３の剛性がコイル保持部材１６２によって高められている。
【０１３３】
このため、仮に、送電装置４１に外力が加えられたとしても、筐体１４３が変形することを抑制することができる。
【０１３４】
図２２は、コイル保持部材１６２を示す斜視図である。図２３は、図２２に示すコイル保持部材１６２の側面図である。図２２および図２３に示すように、コイル保持部材１６２は、土台部１７５と、この土台部１７５に接続された柱部１７６とを含む。柱部１７６は、本体部１７９と、この本体部１７９の周面に形成され、本体部１７９の高さ方向に間隔をあけて形成された複数の支持部１７８とを含む。そして、各支持部１７８の間には、溝部１７７が形成されている。そして、溝部１７７に共鳴コイル２４や電磁誘導コイル２３がはめ込まれる。
【０１３５】
溝部１７７が柱部１７６の高さ方向に複数形成されているため、共鳴コイル２４よび電磁誘導コイル２３をはめる位置を適宜調整することができる。
【０１３６】
共鳴コイル２４および電磁誘導コイル２３との間隔を調整することで、車両側のインピーダンスを調整することができる。
【０１３７】
図２４は、図２３に示すＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線における断面図である。図２４に示すように、支持部１７８は、本体部１７９から張り出すように形成されている。
【０１３８】
図２５は、図２４に示すＸＸＶ−ＸＸＶ線における断面図である。この図２５に示すように、コイル保持部材１６２は、溝部１７７に隣り合い、共鳴コイル２４を支持する支持部１７８Ａと、溝部１７７に対して支持部１７８Ａと反対側に配置された支持部１７８Ｂとを含む。このように、２つの支持部１７８Ａ，１７８Ｂの間に溝部１７７が形成されている。なお、溝部１７７の底部１８５は、本体部１７９によって規定され、溝部１７７の内側面８６，８７は、支持部１７８Ａ，１７８Ｂによって規定されている。
【０１３９】
溝部１７７の深さＤ２は、共鳴コイル２４を形成するコイル線１６４の幅方向に延び、溝部１７７の幅Ｗ６は、コイル線１６４の厚さ方向に延びている。さらに、図２４において、溝部１７７は、共鳴コイル２４の延びる方向に延びている。
【０１４０】
そして、図２５からも明らかなように、溝部１７７の深さＤ２は、幅Ｗ６よりも大きくなるように形成されている。ここで、溝部１７７のうち、共鳴コイル２４の巻回中心に最も近接する位置を溝部１７７の開口部とする。そして、底部１８５は、溝部１７７の内周面のうち、上記開口部と対向する部分である。そして、溝部１７７の深さとは、上記開口部から底部１８５までの間の距離である。溝部１７７の長さとは、共鳴コイル２４の延びる方向における長さである。さらに、溝部１７７の幅とは、挿入されるコイル線の厚さ方向の長さである。
【０１４１】
コイル保持部材１６２は、絶縁樹脂材料から形成されている。電力伝送時には、共鳴コイル２４には、高電圧の電流が流れ、共鳴コイル２４が高温となる。共鳴コイル２４が高温となることで、支持部１７８Ａ，１７８Ｂが膨張する。
【０１４２】
これにより、溝部１７７の幅Ｗ６が小さくなり、溝部１７７内に挿入された共鳴コイル２４が支持部１７８Ａおよび支持部１１７８Ｂから加えられる面圧が大きくなる。
【０１４３】
なお、本体部１７９が熱せられると、本体部１７９は、溝部１７７の深さＤ２が小さくなるように変形する。その一方で、溝部１７７の幅Ｗ６は、溝部１７７の深さＤ２よりも小さいので、コイル保持部材１６２が熱せられることで、溝部１７７の深さＤ２が小さくなる変形量よりも、幅Ｗ６が狭くなる変形量の方が大きくなる。
【０１４４】
この結果、コイル保持部材１６２が共鳴コイル２４などからの熱によって熱膨張すると、コイル保持部材１６２が共鳴コイル２４を保持する保持力が大きくなり、共鳴コイル２４が脱落することが抑制される。
【０１４５】
なお、図２５などを用いて、共鳴コイル２４を保持する保持力が向上することについて説明したが、同様に、電磁誘導コイル２３からの熱によってコイル保持部材１６２が熱せられた場合においても、コイル保持部材１６２が電磁誘導コイル２３を保持する保持力が向上する。
【０１４６】
共鳴コイル２４の幅Ｗ５は、溝部１７７の深さＤ２よりも大きく、共鳴コイル２４は、溝部１７７から張り出すように設けられている。このため、図１８に示すように、送風器１５０から管部１４８内に取り入れられた冷却風によって、共鳴コイル２４は良好に冷却される。
【０１４７】
図２４において、支持部１７８に対して、支持部１７８の配列する方向に離れた位置から支持部１７８を見ると、支持部１７８は、台形形状となるように形成されている。具体的には、支持部１７８は、本体部１７９に接続された長辺部１８０と、側辺部１８３，１８４と、短辺部１８２とを含む。
【０１４８】
そして、支持部１７８Ａは、溝部１７７の底部１８５に向かうにつれて、共鳴コイル２４の延びる方向の長さＬ１１が大きくなるように形成されている。すなわち、支持部１７８Ａの側辺部１８３および側辺部１８４がテーパ状に形成されているため、共鳴コイル２４の露出面積が大きくなっている。これにより、共鳴コイル２４が冷却風によって冷却される面積が大きくなり、共鳴コイル２４が良好に冷却される。なお、側辺部１８３および側辺部１８４は湾曲するように形成してもよい。
【０１４９】
さらに、支持部１７８Ａと対向する支持部１７８Ｂも、支持部１７８Ａと同様に形成されているため、共鳴コイル２４を溝部１７７内に容易に挿入することができ、組み立て効率の向上を図ることができる。
【０１５０】
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。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、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。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
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】
【０１５２】
１０  電動車両、１１，２４，９４，９９  共鳴コイル、１２，２３，９２，９７  電磁誘導コイル、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、１８  車両ＥＣＵ、１９，２５，９５，９８  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、２７，９６  受電部、２８，９３  送電部、４０，９１  受電装置、４１，９０  送電装置、４２  駐車スペース、４３，１４３  筐体、４４，１４４  蓋部、４５，１４５  シールド、４６，１４６  ユニット、４７，１４７  冷却装置、４８，１４８  管部、４９，１４９  排気口、５０，１５０  送風器、５１，１５１  仕切部材、５５，５６，１５５，１５６  ボルト、５７，５８，１５８  穴部、６１，１６１  保持ユニット、６２，１６２  コイル保持部材、６３，６４，１６３，１６４  コイル線、６５，６６，７０，７１，１６５，１６６，１７０，１７１  主表面、６７，６８，７２，７３，１６７，１６８，１７２，１７３  側面、７５，１７５  土台部、７６，１７６  柱部、７７，１７７  溝部、７８，７８Ａ，７８Ｂ，１７８Ａ，１７８Ｂ  支持部、７９，１７９  本体部、８０，１８０  長辺部、８２，１８２  短辺部、８３，８４，１８３，１８４  側辺部、８５，１８５  底部、８６，８７  内側面、８９  電力伝送システム、Ｃ１，Ｃ２  キャパシタンス、Ｄ１，Ｄ２  深さ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  効率曲線、Ｌ１０，Ｌ１１  長さ、Ｌｒ，Ｌｔ  インダクタンス、Ｏ１，Ｏ２  中心線、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ４，Ｔ５  厚さ、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６  幅、ｆ０，ｆ１，ｆ２  固有周波数、ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６  周波数、ｋ１，ｋ２，ｋ３  曲線。
【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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