(57)【要約】【課題】非接触給電装置に用いる電力伝送コイルユニットのコア及びコイルの温度上昇を抑制する。【解決手段】平板状のフェライトコア１の背面に熱伝導性が良好な金属の薄板からなる放熱補助部材２を熱的に結合してフェライトコア１と放熱補助部材２との複合体を構成し、この複合体を囲むようにコイル３を巻回する。熱伝導性が良好な金属からなるベース板４をコイル３の外側で放熱補助部材２に対向配置し、放熱補助部材２とベース板４との間を熱伝導ブロック５，５を介して熱的に結合する。フェライトコア１で発生した熱を放熱補助部材２と熱伝導ブロック５とを通してベース板４に逃がすことによりコイル３及びフェライトコア１からの放熱を効率よく行わせる。【選択図】    図１
2018037480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触給電装置の送電側又は受電側に配置される電力伝送コイルユニットであって、
一方向に伸びる形状を有して、前記一方向に対して直角な方向である厚み方向に相対する一対の外面の一方及び他方をそれぞれ前面及び背面とし、前記一方向及び厚み方向の双方に対して直角な方向に相対する他の一対の外面を側面としたフェライトコアと、
前記フェライトコアの厚みよりも薄い厚み寸法を有する金属板からなっていて、厚み方向に相対する面の一方及び他方をそれぞれ受熱面及び放熱面とし、前記フェライトコアの背面側に配置されて前記受熱面が前記フェライトコアの外面に熱的に結合された放熱補助部材と、
巻回軸線を前記一方向に向け、かつ前記フェライトコアと前記放熱補助部材との複合体を外側から取り囲む状態で巻回されたコイルと、
前記コイルの外側に配置されて、一面が前記コイルと放熱補助部材とを介して前記フェライトコアの背面に対向させられたベース板と、
前記放熱補助部材とベース板との間に介在した状態で配置されて、前記放熱補助部材の放熱面及び前記ベース板の一面に熱的に結合された熱伝導用ブロックと、
を備え、
前記放熱補助部材は、前記コイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を構成する部分を持たない形状を有し、
前記放熱補助部材、ベース板及び熱伝導ブロックは、前記フェライトコアよりも熱伝導性が高い金属からなっていること、
を特徴とする非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項２】
前記フェライトコアは、前記前面及び背面が共に矩形状の輪郭形状を有する平板状のフェライト部材からなっている請求項１に記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項３】
前記放熱補助部材は平板状に形成されていて、その受熱面が前記フェライトコアの背面に熱的に結合されている請求項２に記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項４】
前記放熱補助部材は、前記フェライトコアの背面に対面した状態で配置された底板部と、前記フェライトコアの一対の側面にそれぞれ対面した状態で配置された一対の側板部とを一体に有して、前記底板部の受熱面が前記フェライト部材の背面に熱的に結合されるとともに、前記一対の側板部の受熱面が前記フェライト部材の一対の側面に熱的に結合されている請求項２に記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項５】
前記放熱補助部材は、前記フェライトコアの背面に対面した状態で配置された底板部と、前記フェライトコアの一対の側面にそれぞれ対面した状態で配置された一対の側板部と、前記フェライトコアの前面に対面した状態で配置された天板部とを一体に有して、前記底板部の受熱面及び天板部の受熱面がそれぞれ前記フェライトコアの背面及び前面に熱的に結合されるとともに、前記一対の側板部の受熱面が前記フェライトコアの一対の側面に熱的に結合され、
前記放熱補助部材がコイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を形成するのを防ぐために前記放熱補助部材の一部が前記一方向に伸びるスリットにより分断されている請求項２に記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項６】
前記放熱補助部材は、前記フェライトコアの背面に対面した状態で配置された底板部と、前記フェライトコアの一つの側面に対面した状態で配置された側板部と、前記フェライトコアの前面に対面した状態で配置された天板部とを一体に有して、前記底板部の受熱面及び天板部の受熱面がそれぞれ前記フェライトコアの背面及び前面に熱的に結合されるとともに、前記側板部の受熱面が前記フェライトコアの一方の側面に熱的に結合されている請求項２に記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項７】
前記フェライトコアの前記一方向の両端にフェライトからなる磁極部材が取り付けられている請求項１ないし６の何れか一つに記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項８】
前記熱伝導ブロックは複数設けられて、該複数の熱伝導ブロックが前記一方向に間隔をあけた状態で並べて配置され、
前記コイルは、前記熱伝導ブロックを避けた状態で前記フェライトコアと放熱補助部材との複合体に取り付けられたボビンに巻回されている請求項１ないし７の何れか一つに記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項９】
前記熱伝導ブロックは角柱状に形成され、前記熱伝導ブロックの相対する一対の面の一方及び他方がそれぞれ前記放熱補助部材及びベース板に熱的に結合されている請求項１ないし８の何れか一つに記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項１０】
前記放熱補助部材、熱伝導ブロック及びベース板は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金からなる材料群の中から選択された材料からなっている請求項１ないし９の何れか一つに記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項１１】
コイルをフェライトコアに巻回してなる送電側電力伝送コイルユニット及び受電側電力伝送コイルユニットを備えて、前記送電側電力伝送コイルユニットから受電側電力伝送コイルユニットに電力を伝送する非接触給電装置であって、
前記送電側電力伝送コイルユニット及び受電側電力伝送コイルユニットは、前記請求項１ないし１０の何れか一つに記載された構成を有する電力伝送コイルユニットからなっている非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電側から受電側に非接触で電力を伝送する非接触給電装置及び非接触給電装置に用いる電力伝送コイルユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、電力ケーブルを介することなく電力の伝送を行う非接触給電装置が注目されている。非接触給電装置は、ワイヤレス給電装置やワイヤレス電力伝送装置などとも呼ばれ、電気自動車等の移動体に搭載されたバッテリを充電する目的などに用いられている。非接触給電装置は、例えば特許文献１に示されている。
【０００３】
特許文献１に示された非接触給電装置においては、一次コアに送電コイル（一次コイル）を巻回してなる送電側の電力伝送コイルユニットと、二次コアに受電コイル（二次コイル）を巻回してなる受電側の電力伝送コイルユニットとを用意して、一次コアの磁極と二次コアの磁極とを対向させることによりトランス（変圧器）を構成した状態で、送電コイルから受電コイルに電力を伝送する。
【０００４】
この種の非接触給電装置により電力を伝送する際には、交流電源から送電コイルに交流電流を流して送電コイルから磁束を発生させ、この磁束を一次コア内の磁路と二次コア内の磁路とを通して流して受電コイルに鎖交させることにより、受電コイルに誘導起電力を誘起させる。電力を効率良く伝送するため、送電コイルに交流電力を供給する交流電源として高周波電源が用いられ、一次コア及び二次コアとしては、高周波損失が少ないフェライトコアが用いられる。
【０００５】
なお本明細書では、コアと、コアに巻装されたコイルとを有する構造体をコイルユニットと呼び、電力を伝送するために用いるコイルユニットを電力伝送コイルユニットと呼ぶ。また非接触給電装置の送電側及び受電側にそれぞれ配置される電力伝送コイルユニットを送電側電力伝送コイルユニット及び受電側電力伝送コイルユニットと呼ぶ。
【０００６】
最近、非接触給電装置の分野でも、装置の小形軽量化を図ることが求められており、装置の小形軽量化を図る上で、電力伝送コイルユニットの小形軽量化を図ることが重視されている。
【０００７】
電力伝送コイルユニットの小型軽量化を図るためには、コイルを巻装するフェライトコアの断面積を小さくする必要がある。しかしながら、フェライトコアの断面積を小さくすると、コア内での磁束密度が大きくなってコアで生じる磁気損失（ヒシテリシス損）が増大するため、コアからの発熱が増加するのを避けられない。またコアに巻回されたコイルでは、通電損失（銅損）が発生するため、負荷に電力を供給している状態では、通常はフェライトコアから発生する熱よりも更に多くの熱が発生する。フェライトコア及びコイルから発生した熱が電力伝送コイルユニット内に溜まると、フェライトコアの磁気特性が損なわれたり、コイルの絶縁が脅かされたりするおそれがある。
【０００８】
従って、電力伝送コイルの小形軽量化を図るためには、コア及びコイルの温度上昇を抑えるための対策を講じることが必要になる。特に、バッテリの充電に用いる非接触給電装置のように、比較的大きな電力を伝送する非接触給電装置においては、フェライトコア及びコイルからの発熱が多くなるため、コア及びコイルからの放熱を良好にするための工夫をすることが重要になる。
【０００９】
コア及びコイルからの放熱を良好にするために、コイルの近傍にヒートシンク等の放熱用金属部材を配置して、コアとヒートシンクとの間を、熱伝導性が良好な金属部材を介して熱的に（熱が伝達される状態で）結合することが考えられる。しかしながら、コイルの近傍に放熱用金属部材を配置すると、コイルから生じた主磁束が放熱用金属部材と鎖交することにより放熱用金属部材に大きな渦電流が流れて、放熱用金属部材が発熱するため、放熱用金属部材の温度が高くなり、コア及びコイルからの放熱が妨げられるという問題が生じる。
【００１０】
そこで、特許文献２に示されているように、フェライトコアを、複数の帯板状の分離フェライト部材に分割して、これらの分離フェライト部材を互いに並行させた状態で、主磁束と直交する方向に並べて配置するとともに、これら複数の分離フェライト部材相互間及び両端に配置された分離フェライト部材の側方にそれぞれ角柱状の熱導体を配置して、各熱導体を隣接する分離フィライト部材に接触させた構造を有する電力伝送コイルが提案された。
【００１１】
図１２は、特許文献２に示された非接触給電装置に用いられている電力伝送コイルユニットの構成を示したものである。同図において、１８０，１８０は平行に並べて配置されたフェライトからなる２つの磁極部、１４３は２つの磁極部１８０，１８０に跨がって配置された磁極間コア部、１５０は磁極間コア部１４３に巻回されて送電コイル又は受電コイルを構成するコイルである。
【００１２】
磁極間コア部１４３は、前述の一次コア又は二次コアを構成するものである。特許文献２に示された磁極間コア部１４３は、互いに平行に並べて配置された複数（図示の例では３個）の帯板状の分離フェライト部材２４３と、分離フェライト部材２４３相互間及び磁極間コア部の両端にそれぞれ配置された角柱状の熱導体（放熱用金属部材）２４４，２４４，…とからなっていて、全体が平板状を呈するように構成されている。磁極間コア部１４３は、下層フェライト板１８１，１８２を介して磁極部１８０，１８０に接続されている。磁極部１８０，１８０は磁極間コア部１４３よりも長く形成されていて、磁極部１８０，１８０の両端が磁極間コア部１４３よりも外方に突き出した状態で配置され、磁極間コア部１４３と、下層フェライト部材１８１，１８２と、磁極部１８０，１８０とによりＨ形のコアが構成されている。
【００１３】
分離フェライト部材２４３とともに磁極間コア部１４３を構成する一連の熱導体２４４は、アルミニウム等の熱伝導性が良好な金属からなっていて、同じく熱伝導性が良好な金属からなる連結部材２４５を介して図示しない電磁遮蔽金属板に接続される。
【００１４】
コイル１５０は、磁極部１８０，１８０の対向方向に巻回軸線を向けた状態で磁極間コア部１４３に巻枠（図示せず。）を介して巻回されている。
【００１５】
図１２に示された構造を有する送電側電力伝送コイルユニット及び受電側電力伝送コイルユニットを用いて、電磁誘導方式により、例えば電気自動車のバッテリを充電する場合には、送電側電力伝送コイルユニットを充電ステーションの地上に設置しておき、受電側電力伝送コイルユニットを電気自動車の床下に設置しておく。そして、地上に設置された送電側電力伝送コイルユニットの磁極部１８０に、自動車側に搭載された受電側電力伝送コイルユニットの磁極部１８０を対向させた状態で、高周波電源から送電側電力伝送コイルユニットのコイル１５０に高周波電流を流す。これにより、地上の送電側電力伝送コイルユニットのコイル１５０から発生させた磁束を自動車側の受電側電力伝送コイルユニットのコアに流して、該磁束を受電側伝送コイルユニットのコイル１５０に鎖交させることにより、当該コイル１５０に高周波起電力を誘起させる。この高周波誘起電力を整流して直流電力に変換して車載のバッテリ充電回路に供給することによりバッテリを充電する。
【００１６】
図１２に示した電力伝送コイルユニットでは、分離フェライト部材２４３から発生した熱を、熱導体２４４と連結部材２４５とを通して図示しない電磁遮蔽金属板側に逃がすことにより、磁極間コア部１４３の温度上昇を抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平７−３７７３７号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１３／１８３６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献２に示された電力伝送コイル（図１２参照）によれば、熱導体２４４の近傍の部分では、磁極間コア部１４３からの放熱を良好に行わせることができるが、熱導体２４４から離れた位置では、磁極間コア部１４３からの放熱を効率よく行わせることが難しいという問題があった。また特許文献２に示された構造によった場合には、磁極間コア部１４３の温度上昇をある程度抑制することができるが、コイル１５０からの放熱を良好に行わせることは難しかった。
【００１９】
また特許文献２に示された構造によった場合には、磁極間コア部１４３のフェライトからなる部分の断面積が熱導体２４４の分だけ減少するため、フェライトコアの有効断面積が減少してコア内での磁束密度が高くなってしまい、これに伴ってコア内で生じる磁気損失が増大して、コアからの発熱が多くなるという問題も生じる。
【００２０】
本発明の目的は、送電コイル又は受電コイルを巻回するフェライトコアの断面積が減少してコア内での磁束密度が高くなるのを防いで、フェライトコアからの発熱を抑制するとともに、フェライトコア及びコイルからの放熱を効率よく行わせて、コア及びコイルの温度上昇を抑制することができるようにした非接触給電装置用電力伝送コイルユニット及び当該ユニットを用いた非接触給電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、非接触給電装置の送電側又は受電側に配置される電力伝送コイルユニット及びこれらのユニットを用いて構成される非接触給電装置を対象とする。本願明細書には、前記の目的を達成するため、少なくとも下記の第１ないし第１１の発明が開示される。
【００２２】
＜第１の発明＞
第１の発明においては、一方向に伸びる形状を有して、前記一方向に対して直角な方向である厚み方向に相対する一対の外面の一方及び他方をそれぞれ前面及び背面とし、前記一方向及び厚み方向の双方に対して直角な方向に相対する他の一対の外面を側面としたフェライトコアと、フェライトコアの厚みよりも薄い厚み寸法を有する金属板からなっていて、厚み方向に相対する面の一方及び他方をそれぞれ受熱面及び放熱面とし、フェライトコアの背面側に配置されて受熱面がフェライトコアの外面に熱的に結合された放熱補助部材と、巻回軸線を一方向に向け、かつフェライトコアと放熱補助部材との複合体を外側から取り囲む状態で巻回されたコイルと、コイルの外側に配置されて、一面がコイルと放熱補助部材とを介してフェライトコアの背面に対向させられたベース板と、放熱補助部材とベース板との間に介在した状態で配置されて、放熱補助部材の受熱面及びベース板の一面に熱的に結合された熱伝導用ブロックとが設けられている。放熱補助部材は、コイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路（閉ループをなす通電路）を構成する部分を持たない形状を有しており、放熱補助部材、ベース板及び熱伝導ブロックは、フェライトコアよりも熱伝導性が高い金属からなっている。
【００２３】
なお本明細書において、「熱的結合」とは、複数の部材を、相互間で熱の伝達が行われる状態で結合することを意味する。
【００２４】
上記のように構成すると、放熱補助部材がコイルの内側に配置されるため、コイルから発生した主磁束が放熱補助部材内を通過することになるが、コイルから発生した主磁束は、放熱補助部材を構成する金属板の主面（厚み方向に相対する面）と鎖交することはないため、放熱補助部材の厚みを十分に薄く設定しておくことにより、放熱補助部材で大きな渦電流損が生じるのを防いで、放熱補助部材の温度が上昇するのを防ぐことができる。また放熱補助部材は、コイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を構成する部分を持たないように（１ターンを構成しないように）設けられているため、放熱補助部材内で主磁束を取り囲む大きなループ電流が流れて放熱補助部材が過熱されるのを防ぐことができる。従って、放熱補助部材で発熱が生じることはなく、当該放熱補助部材の温度が上昇するのを防ぐことができる。
【００２５】
フェライトコアから発生した熱及びコイルから発生した熱は、温度上昇が抑制された放熱補助部材と熱伝導ブロックとを通してベース板に伝達されて外部に放散される。通常コイルからの発熱量の方がフェライトコアからの発熱量よりも多いが、上記のようにコイルの内側に放熱補助部材を配置しておくと、コイルから発生した熱を放熱補助部材と熱伝導ブロックとを通してベース板に効率良く伝達することができるため、コイルからの放熱を積極的に行うことができ、コイルの温度上昇を抑制することができる。
【００２６】
本発明によれば、フェライトコアを複数のフェライト部材に分割して、分割したフェライト部材の間に放熱用金属部材を挿入した構成を採用した従来技術によった場合に比べて、フェライトコア及びコイルの温度上昇を更に効果的に抑制することができるため、フェライトコア及びコイルの温度上昇を従来技術によった場合と同程度まで許容する場合には、電力伝送用コイルユニットの更なる小形軽量化を図ることができる。また電力伝送用コイルユニットの大きさを従来技術によった場合と同等とした場合には、電力伝送用コイルユニットの電力容量の増大を図ることができる。
【００２７】
＜第２の発明＞
第２の発明は第１の発明に適用されるもので、本発明においては、フェライトコアを、前面及び背面が共に矩形状の輪郭形状を有する平板状のフェライト部材により構成する。
【００２８】
本発明において、フェライトコアの形状は特に限定されず、必要に応じて種々の形状を有するフェライトコアを用いることを妨げないが、上記のようにフェライトコアを平板状に形成すれば、フェライトコア及び熱伝導ブロックの形状を単純にすることができるため、これらの部材の製作を容易にすることができる。
【００２９】
＜第３の発明＞
第３の発明は第２の発明に適用されるもので、本発明においては、放熱補助部材が平板状に形成されていて、その受熱面がフェライトコアの背面に熱的に結合されている。
【００３０】
本発明によれば、簡単な形状を有する板状の部材により放熱補助部材を構成できるため、放熱補助部材の製作を容易にしてコストの低減を図ることができる。
【００３１】
＜第４の発明＞
第４の発明は、第２の発明に適用されるもので、本発明においては、放熱補助部材が、フェライトコアの背面に対面した状態で配置された底板部と、フェライトコアの一対の側面にそれぞれ対面した状態で配置された一対の側板部とを一体に有して、底板部の受熱面がフェライト部材の背面に熱的に結合されるとともに、一対の側板部の受熱面がフェライト部材の一対の側面に熱的に結合されている。
【００３２】
上記のように構成すると、第３の発明による場合に比べて、放熱補助部材及びフェライトコアとの間、及び放熱補助部材とコイルとの間に存在する熱的結合部の面積を増大させることができるため、フェライトコア及びコイルから放熱補助部材への熱の伝達を効率良く行わせて、フェライトコア及びコイルからの放熱を効率よく行わせることができる。
【００３３】
＜第５の発明＞
第５の発明は、第２の発明に適用されるものである。本発明においては、放熱補助部材が、フェライトコアの背面に対面した状態で配置された底板部と、フェライトコアの一対の側面にそれぞれ対面した状態で配置された一対の側板部と、フェライトコアの前面に対面した状態で配置された天板部とを一体に有して、底板部の受熱面及び天板部の受熱面がそれぞれフェライトコアの背面及び前面に熱的に結合されるとともに、一対の側板部の受熱面がフェライトコアの一対の側面に熱的に結合される。この場合、放熱補助部材がコイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を形成するのを防ぐために、放熱補助部材の一部が前記一方向に伸びるスリットにより分断される。
【００３４】
上記のように構成すると、放熱補助部材及びフェライトコアとの間、及び放熱補助部材とコイルとの間に存在する熱的結合部の面積を第４の発明によった場合よりも更に増大させることができるため、フェライトコア及びコイルから放熱補助部材への熱の伝達を第４の発明による場合よりも更に効率良く行わせて、フェライトコア及びコイルからの放熱を効果的に行わせることができる。
【００３５】
＜第６の発明＞
第６の発明も第２の発明に適用される。本発明においては、放熱補助部材が、フェライトコアの背面に対面した状態で配置された底板部と、フェライトコアの一つの側面に対面した状態で配置された側板部と、フェライトコアの前面に対面した状態で配置された天板部とを一体に有して、底板部の受熱面及び天板部の受熱面がそれぞれフェライトコアの背面及び前面に熱的に結合されるとともに、前記側板部の受熱面が前記フェライトコアの一つの側面に熱的に結合されている。
【００３６】
上記のように構成した場合も、放熱補助部材及びフェライトコアとの間、及び放熱補助部材とコイルとの間に存在する熱的結合部の面積を第４の発明によった場合よりも更に増大させることができるため、フェライトコア及びコイルから放熱補助部材への熱の伝達を第４の発明による場合よりも更に効率良く行わせて、フェライトコア及びコイルからの放熱を効果的に行わせることができる。
【００３７】
＜第７の発明＞
第７の発明は第１の発明ないし第６の発明の何れかに適用されるもので、本発明においては、フェライトコアの前記一方向の両端にフェライトからなる磁極部材が取り付けられている。
【００３８】
＜第８の発明＞
第８の発明は、第１の発明ないし第７の発明の何れかに適用されるもので、本発明においては、熱伝導ブロックが複数設けられて、該複数の熱伝導ブロックが前記一方向に間隔をあけた状態で並べて配置され、コイルは、熱伝導ブロックを避けた状態でフェライトコアと放熱補助部材との複合体に取り付けられたボビンに巻回されている。
【００３９】
上記のように放熱補助部材とベース板との間を複数の熱伝導ブロックを介して接続するようにすると、放熱補助部材からベース板への熱伝達を効率よく行わせて、コイル及びフェライトコアからの放熱を効率よく行わせることができる。
【００４０】
＜第９の発明＞
第９の発明は、第１の発明ないし第８の発明の何れかに適用されるもので、本発明においては、熱伝導ブロックが角柱状に形成され、熱伝導ブロックの相対する一対の面の一方及び他方がそれぞれ放熱補助部材及びベース板に熱的に結合される。
【００４１】
上記のように構成すると、放熱補助部材とベース板との間の熱的結合を確実に行わせることができるだけでなく、ベース板に対するフェライトコアの機械的な支持を確実に行わせることができる。
【００４２】
＜第１０の発明＞
第１０の発明は、第１の発明ないし第９の発明の何れかに適用される。本発明においては、放熱補助部材、熱伝導ブロック及びベース板が、アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金からなる材料群の中から選択された材料により製作される。
【００４３】
＜第１１の発明＞
第１１の発明は、送電側電力伝送コイルユニット及び受電側電力伝送コイルユニットを備えて、送電側電力伝送コイルユニットから受電側電力伝送コイルユニットに電力を伝送する非接触給電装置を対象としたもので、本発明においては、送電側電力伝送コイルユニット及び受電側電力伝送コイルユニットが、第１の発明ないし第１０の発明の何れか一つの構成を有する。
【００４４】
本発明によれば、送電側のユニットのフェライトコア及びコイルの温度上昇と、受電側のユニットのフェライトコア及びコイルの温度上昇とを抑制しつつ送電側から受電側に電力を伝送することができる非接触給電装置を得ることができるため、送電側及び受電側の電力伝送コイルユニットを従来と同等の大きさに構成した場合には、従来よりも送電容量の増大を図ることができる。また送電容量を従来と同等に設定した場合には、送電側電力伝送コイルユニット及び受電側電力伝送コイルユニットの更なる小形軽量化を図って、非接触給電装置のコンパクト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、コイルの内側に放熱補助部材を配置して、該放熱補助部材の受熱面をフェライトコアの外面に熱的に結合するとともに、放熱補助部材を、コイルの外側に配置したベース板に熱伝導ブロックを通して熱的に結合することにより、フェライトコアからベース板への熱伝達を容易にする熱伝達経路及び、コイルからベース板への熱伝達を容易にする熱伝達経路を構成して、フェライトコアからベース板への放熱及びコイルからベース板への放熱を効率よく行わせるようにしたので、従来技術によった場合よりも更にフェライトコア及びコイルの温度上昇を抑制することができる。
【００４６】
特に第４の発明、第５の発明又は第６の発明によれば、フェライトコアと放熱補助部材との間に存在する熱的結合部の面積、及びコイルと放熱補助部材との間に存在する熱的結合部の面積を増大させることができるため、フェライトコアから放熱補助部材への熱の伝達及びコイルから放熱補助部材への熱伝達を効率良く行わせて、フェライトコア及びコイルの温度上昇を抑制する効果を高めることができる。
【００４７】
また第８の発明によれば、放熱補助部材とベース板との間を複数の熱伝導ブロックを介して接続するようにしたので、放熱補助部材からベース板への熱伝達を効率よく行わせて、コイル及びフェライトコアからの放熱を良好に行わせることができ、フェライトコア及びコイルの温度上昇を抑制する効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る非接触給電装置の一実施形態で用いるトランス部分の構成を模式的に示した斜視図である。
【図２】図１に示した実施形態において、電力を伝送する際に構成されるトランスを示した縦断面図である。
【図３】図１に示した実施形態で用いるフェライトコアと放熱補助部材と熱伝導ブロックとベース板とを示した分解斜視図である。
【図４】（Ａ）は従来の非接触給電装置の電力伝送コイルユニットで用いられていたコアのフェライト部分に流れる主磁束と熱導体の部分に流れる渦電流とを説明する説明図である。（Ｂ）は本発明に係る非接触給電装置の電力伝送コイルユニットで用いるコアのフェライト部分に流れる主磁束と放熱補助部材の部分に流れる渦電流とを説明する説明図である。
【図５】（Ａ）は従来の非接触給電装置の電力伝送コイルユニットで用いられていたコアを採用した場合に得られる放熱効果を説明する説明図である。（Ｂ）は本発明に係る非接触給電装置の電力伝送コイルユニットで用いるコアを採用した場合に得られる放熱効果を説明する説明図である。
【図６】本発明に係る非接触給電装置の他の実施形態で用いる電力伝送コイルユニットの要部の構成を概略的に示した斜視図である。
【図７】図６に示された電力伝送コイルユニットを用いて構成したトランスの構成を示した縦断面図である。
【図８】本発明に係る非接触給電装置の電力伝送コイルユニットで用いるのに適したフェライトコアと放熱補助部材との複合体の一構成例を示した斜視図である。
【図９】本発明に係る非接触給電装置の電力伝送コイルユニットで用いるのに適したフェライトコアと放熱補助部材との複合体の他の構成例を示した斜視図である。
【図１０】（Ａ）ないし（Ｃ）は、本発明に係る非接触給電装置の電力伝送コイルユニットで用いることができるフェライトコアと放熱補助部材との複合体の更に他の異なる構成例を示した正面図である。
【図１１】本発明に係る非接触給電装置の電力伝送コイルユニットで用いるフェライトコアと放熱補助部材との複合体の更に他の構成例を示した正面図である。
【図１２】従来の非接触給電装置の電力伝送コイルユニットの要部の構成を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１ないし図３は、本発明の第１の実施形態の構成を示したものである。図１及び図２において、Ｕ１は送電側電力伝送コイルユニット、Ｕ２は受電側電力伝送コイルユニットであり、これら両コイルユニットが対向配置されることにより、非接触給電装置のトランスが構成される。送電側電力伝送コイルユニットＵ１び受電側電力伝送コイルユニットＵ２は、コアの細部の構成や、コイルの巻数など、一部の構成が異なっていてもよいが、本実施形態では、説明を簡単にするため、送電側電力伝送コイルユニットＵ１及び受電側電力伝送コイルユニットＵ２が同一の構成を有しているものとする。
【００５０】
各電力伝送コイルユニットは、フェライトコア１と、放熱補助部材２と、コイル３と、ベース板４と、熱伝導ブロック５と、一対の磁極部材６，６とを備えている。各部を詳細に説明すると、フェライトコア１は、図３に示されているように、一方向（軸線Ｏ−Ｏに沿う方向）に伸びる形状を有して、一方向に対して直角な方向である厚み方向に相対する一対の外面の一方及び他方をそれぞれ前面１０１及び背面１０２とし、一方向及び厚み方向の双方に対して直角な方向に相対する他の一対の外面を側面１０３及び１０４とした平板状の形状を呈するように成形されたフェライトの板からなっている。
【００５１】
フェライトコア１は、コイルを巻回する部分と、磁極部を取り付ける部分とを有する形状を有していればよいが、本実施形態では、フェライトコアの前面１０１及び背面１０２が矩形状（長方形状又は正方形状）の輪郭形状を有するように形成されている。
【００５２】
放熱補助部材２は、熱伝導性が良好なアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板により、フェライトコア１よりも十分に薄い厚みを持たせて形成されている。放熱補助部材２は、フェライトコア１の少なくとも背面１０２に対面する受熱面を有する薄板からなっていて、その受熱面全体がフェライトコアの対面する面全体に密接した状態で熱的に結合される。
【００５３】
本実施形態で用いている放熱補助部材２は、厚み方向に相対する一方の面及び他方の面がフェライトコア１の前面及び背面と同寸法の矩形状の輪郭形状を有して、厚み方向に相対する一方の面及び他方の面をそれぞれ受熱面２０１及び放熱面２０２とした金属の薄板からなっている。放熱補助部材２は、受熱面２０１として用いる面をフェライトコア１の背面１０２に対面させた状態で配置されて、受熱面２０１の全体がフェライトコア１の背面１０２の全体に密接した状態で熱的に（熱の伝達が可能な状態で）結合されている。フェライトコア１の背面１０２から放熱補助部材の受熱面２０１への熱伝達を良好にするため、放熱補助部材２の受熱面２０１とフェライトコア１の背面１０２とは熱伝導性が良好な接着剤により接着するのが好ましい。放熱補助部材２とフェライトコア１とはネジなどの締結手段により一体化してもよいが、その場合には、放熱補助部材２の受熱面２０１とフェライトコア１の背面１０２との間にシリコングリスなどの熱伝導性が良好な充填材を介在させておくのが好ましい。
【００５４】
なお各図において、フェライトコア１、放熱補助部材２、ベース板４及び熱伝導ブロック５等は、必ずしも実際の厚み寸法を厳密に反映させた状態で図示されているわけではなく、図示の便宜上厚みが拡大又は縮小されて示されている部分がある。
【００５５】
図１に示されているように、コイル３は、フェライトコア１と放熱補助部材２との複合体を外側から囲み、かつ該複合体の中心を一方向に伸びる巻回軸線Ｏ−Ｏに沿って螺旋状に延びるようにして、当該複合体の回りに巻回されている。本実施形態では、図２に示されているように、フェライトコア１と放熱補助部材２との複合体に樹脂製のボビン７が装着されて、このボビン７にコイル３が巻回されている。
【００５６】
ベース板４は、アルミニウムやアルミニウム合金などの熱伝導性が良好な金属板からなっていて、厚み方向に相対する一対の主面４０１，４０２を有し、これら一対の主面の一方４０１がコイル３の外側で放熱補助部材２を介してフェライトコア１の背面１０２に対向配置されている。
【００５７】
熱伝導ブロック５は、放熱補助部材２とベース板４とを熱伝達が容易な状態にして機械的に接続するために設けられたものである。本実施形態で用いる熱伝導ブロック５は、熱伝導性が良好な、アルミニウム又はアルミにニウム合金により角柱状に形成された金属ブロックからなっている。本実施形態では、熱伝導ブロック５が２個設けられ、これら２個の熱伝導ブロック５，５がコイル３の巻回軸線Ｏ−Ｏが延びる方向に間隔をあけた状態で平行に並べて配置されている。各熱伝導ブロック５は、その相対する一対の面５０１，５０２の一方５０１及び他方５０２がそれぞれ放熱補助部材２及びベース板４に密接して熱的及び機械的に接続された状態で放熱補助部材２とベース板４との間に介在して、放熱補助部材２とベース板４との間を機械的かつ熱的に結合している。
【００５８】
各熱伝導ブロック５と放熱補助部材２との接続及び各熱伝導ブロック５とベース板４との接続は、熱伝導性が良好な接着剤により行ってもよく、ネジ止めなどの機械的な締結手段により行ってもよい。熱伝導ブロック５と放熱補助部材２との接続及び熱伝導ブロック５とベース板４との接続を、ネジ止めなどの機械的な締結手段により行う場合には、熱伝導ブロック５と放熱補助部材２との間及び熱伝導ブロック５とベース板４との間の熱的な結合を良好にするために、熱伝導ブロックと放熱補助部材２との間及び熱伝導ブロック５とベース板４との間にシリコングリスなどの熱伝導性充填剤を介在させることが好ましい。
【００５９】
前述のコイル３は、熱伝導ブロック５，５を避けた状態でフェライトコア１に取り付けられたボビン７（図２参照）を介してフェライトコア１と放熱補助部材２との複合体に巻回されている。
【００６０】
図示の例では、磁極部材６，６がフェライトにより帯板状に形成されていて、コイル３の巻回軸線Ｏ−Ｏが延びる方向に相対するフェライトコア１の一端寄りの部分及び他端寄りの部分のベース板４と反対側の面に接着又はネジなどにより接続されている。
【００６１】
本実施形態に係る非接触給電装置を用いて、電磁誘導方式により送電側から受電側に電力を伝送する際には、図２に示したように送電側電力伝送コイルユニットＵ１の磁極部材６，６と、受電側電力伝送コイルユニットＵ２の磁極部材６，６とを対向させた状態で配置して、両ユニットによりトランス（変圧器）を構成する。この状態で、受電側伝送コイルユニットＵ２のコイル（受電コイル）３に所定の負荷駆動回路を介して負荷を接続し、送電側電力伝送コイルユニットＵ１のコイル（送電コイル）３に高周波電源から高周波電力を供給する。
【００６２】
送電側電力伝送コイルユニットＵ１のコイル３に高周波電流を流すと、コイル３から発生した主磁束φが、図２に矢印で示したように、ユニットＵ１のフェライトコア１−ユニットＵ１の一方の磁極部材６−ユニットＵ２の一方の磁極部材６−ユニットＵ２のフェライトコア１−ユニットＵ２の他方の磁極部材６−ユニットＵ１の他方の磁極部材６−ユニットＵ１のフェライトコア１の磁路を流れる。この主磁束φはユニットＵ２のコイル３と鎖交するため、ユニットＵ２のコイル３に高周波起電力が誘起する。
【００６３】
受電側で受電した電力で例えばバッテリを充電する場合には、受電側電力伝送コイルユニットＵ２のコイル３と負荷との間に設ける負荷駆動回路として、コイル３から得られる交流電流を整流してバッテリに流す直流充電電流に変換する機能と、バッテリの充電状態に応じてバッテリに供給する充電電流を制御する機能とを有するバッテリ充電回路が用いられる。
【００６４】
コイル３に通電すると、フェライトコア１で磁気損失（ヒステリシス損）が発生するため、フェライトコア１で熱が発生する。またコイル３には通電損失が発生するため、コイル３からも発熱し、このコイルからの発熱によりフェライトコア１の温度が更に上昇する。フェライトコア１の温度が過度に上昇するとその磁気特性が損なわれるため、電力伝送コイルユニットの性能を維持するためには、フェライトコア１の温度の上昇を抑制するようにユニットを設計することが必要である。
【００６５】
本実施形態においては、フェライトコア１で発生した熱及びコイル３で発生した熱を、放熱補助部材２と熱伝導ブロック５，５とを通してベース板４に伝達することにより、外部に放散させるようにしている。コイル３及びフェライトコア１の温度上昇を抑制するためには、これらからの熱の放散を効率よく行わせることが必要であり、そのためには、フェライトコア１及びコイル３からベース板４に至る熱伝達経路の伝熱抵抗をできるだけ小さくすると共に、この熱伝達経路に存在する部材で渦電流により生じる損失をできるだけ少なくして、これらの部材の温度上昇を抑制しておくことが必要である。
【００６６】
本実施形態では、フェライトコア１と放熱補助部材２との間の熱的結合と、放熱補助部材２と各熱伝導ブロック５との間の熱的結合と、各熱伝導ブロック５とベース板４との間の熱的結合とを、すべて面と面とを密接させた状態での熱的結合とすることにより、フェライトコア１からベース板４に至る熱伝達経路の熱抵抗を低減させるとともに、コイル３から発生する主磁束φにより放熱補助部材２及び熱伝導ブロック５で大きな渦電流損が発生することがないように、放熱補助部材２及び熱伝導ブロック５の配置構成に工夫をすることにより、放熱補助部材２及び熱伝導ブロック５での発熱を抑制して、これらの部材の温度上昇を抑制するようにしている。またコイル３をボビン７を介して放熱補助部材２に熱的に結合して、コイル３から放熱補助部材への熱伝達を容易にしている。以下これらの点につき、更に詳細に説明する。
【００６７】
本実施形態においては、放熱補助部材２がコイル３の内側に配置されているため、コイル３から発生した主磁束φが放熱補助部材２内を通過するが、主磁束φは、放熱補助部材２の主面である前面２０１及び背面２０２と平行な方向に沿って流れるため、放熱補助部材２の横断面とは鎖交するが、放熱補助部材の主面（前面及び背面）とは鎖交することがない。主磁束が放熱補助部材２の主面と鎖交すると、放熱補助部材２には多数の渦電流が流れるため大きな渦電流損が生じるが、主磁束が十分に薄い金属板からなる放熱補助部材２の横断面にのみ鎖交する場合には、渦電流が殆ど流れることができないため、放熱補助部材２で大きな損失が生じることはない。
【００６８】
図４（Ａ）は、図１２に示した従来の電力伝送コイルユニットにおいて、コイル１５０に電流Ｉを流した際にコイル１５０から生じる主磁束φが熱導体２４４の横断面に鎖交したときに流れる渦電流ｉを示している。熱導体２４４は、フェライトコア２４３よりも小さい幅寸法を有するが、フェライトコア２４３と同じ厚みを有するため、比較的容易に渦電流ｉが流れる。従ってこの渦電流により熱導体２４４で無視できない損失が生じ、熱導体２４４の温度が上昇するのを避けられない。熱導体２４４の温度が上昇すると、フェライトコア２４３と熱導体２４４との間の温度差が小さくなり、フェライトコア２４３から熱導体２４４への熱伝導を効率よく行うことができなくなるため、フェライトコア２４３からの放熱が抑制される。
【００６９】
これに対し、本実施形態のように、フェライトコア１の背面にフェライトコアよりも厚みが十分に小さい金属板からなる放熱補助部材２を熱的に結合する構成をとると、薄い金属板の断面内では渦電流のループが極めて小さくなるため、微弱な渦電流しか流れない。また図４（Ｂ）に示したように、放熱補助部材２の幅方向に細長い経路に沿って渦電流ｉが流れたとしても、この経路の電気抵抗は非常に大きくなるため、流れる渦電流は微弱である。従って、放熱補助部材２の板厚を十分に薄くしておけば、主磁束φに起因して放熱補助部材２に流れる渦電流の大きさを制限することができ、放熱補助部材２で生じる渦電流損を小さくして、放熱補助部材２の温度上昇を抑制することができる。
【００７０】
また本実施形態では、放熱補助部材２が平板状に形成されていて、放熱補助部材２が主磁束φを周囲から取り囲む部分を持たず、放熱補助部材２を設けたことにより、主磁束の周囲に大きなループ電流が流れる経路（閉ループ電路）が構成されることはないため、放熱補助部材２をコイル内に配置したことにより、発熱源が構成されることはない。
【００７１】
従って、本実施形態のように構成した場合には、放熱補助部材２の温度上昇を抑制することができ、フェライトコア１と放熱補助部材２との間の温度勾配を大きく保って、単位時間当たりにフェライトコア１から放熱補助部材２に移動する熱量を大きく保つことができ、フェライトコア１から放熱補助部材２への熱伝達を効率よく行わせることができる。
【００７２】
また、送電側から受電側に電力を伝送する際に、主磁束φの大部分は、図２に示されているように流れるため、熱伝導ブロック５には主磁束φが殆ど鎖交せず、熱伝導ブロック５で大きな損失が生じることはないため、熱伝導ブロック５の温度上昇を防いで、放熱補助部材２から熱伝導ブロック５，５への熱伝達を効率よく行わせることができる。
【００７３】
ベース板４の主面には、コイル３から生じる主磁束φの一部が鎖交するが、ベース板４はコイル３の外側で外部に開放されていて、周囲の空気との間で常に熱交換を行うことができるため、ベース板４の温度はフェライトコア１及びコイル３の温度よりも低く保つことができる。従って、フェライトコア１から放熱補助部材２と熱伝導ブロック５，５とを通して移動させた熱をベース板４に伝達して、ベース板４から効率よく熱を放散させることができ、コイル３及びフェライトコア１からの放熱を効率よく行わせることができる。
【００７４】
ベース板４に主磁束φが鎖交すると、ベース板４に渦電流が流れ、この渦電流により、主磁束φが外部に漏れるのを妨げる方向の磁束が発生するため、ベース板４に磁気遮蔽板としての機能を持たせることができる。
【００７５】
図１２に示された従来の電力伝送コイルユニットのように、間隔をあけて並べて配置された複数の分離フェライト部材２４３の側面に幅が狭い熱導体２４４を熱的に結合した構造を採用した場合には、図５（Ａ）に示された、熱導体２４４の近傍の領域ａでは、分離フェライト部材２４３の温度上昇を抑制することができるが、熱導体２４４から離れた領域ｂでは、分離フェライト部材２４３の温度上昇を抑制することが難しいため、この領域ｂに熱が溜まりやすい。
【００７６】
これに対し、本実施形態によった場合には、フェライトコア１の背面の全体に放熱補助部材２が熱的に結合されていることにより、フェライトコア１の全領域ｃ（図５Ｂ参照）で、フェライトコア１から放熱補助部材２を通して放熱を行わせることができるため、フェライトコア１全体の温度上昇を効果的に抑制することができ、特定の領域に熱が溜まるのを防ぐことができる。
【００７７】
本実施形態において、放熱補助部材２で生じる渦電流損を小さくするためには、放熱補助部材２の板厚を十分に薄くすることが必要であるが、放熱補助部材２の板厚を余り薄くすると、フェライトコア１から放熱補助部材２を通して熱伝導ブロック５，５に至る熱伝達経路の伝熱抵抗が大きくなって、放熱が制限されるおそれがある。従って、放熱補助部材２の厚み寸法は、当該金属板で生じる渦電流損を十分低減すること及びフェライトコアから熱伝導ブロック５、５への熱伝達効率を確保すること等を考慮して適正な値に設定する。また熱伝導ブロック５の断面積は、放熱補助部材２からの集熱を効率良く行うこと、及び放熱補助部材２とベース板との間にコイルを収容するために必要なスペースを確保すること等を考慮して適切な値に設定する。放熱補助部材２の厚み寸法及び熱伝導ブロック５の各部の寸法は、実験結果に基づいて適正な値に決定することができる。
【００７８】
ベース板４は、放熱板としての機能と、フェライトコア１及び放熱補助部材２の複合体とコイル３と熱伝導ブロック５とを含むコイルユニットの本体部分を機械的に支持する機能とを果たす外、磁気遮蔽板としての機能を果たす。従って、ベース板４の主面の大きさ及び厚み寸法は、これらの機能を果たす上で支障を来さないように設定する。
【００７９】
本実施形態によれば、フェライトコアを複数のフェライト部材に分割して、分割したフェライト部材の間に放熱用金属部材を挿入した構成を採用した従来技術（図１２）によった場合に比べて、フェライトコア１及びコイル３の温度上昇を更に効果的に抑制することができる。従って、フェライトコア１及びコイル３の温度上昇を従来技術による場合と同程度まで許容する場合には、電力伝送用コイルユニットの更なる小形軽量化を図ることができる。また電力伝送用コイルユニットの大きさを従来と同等とすることを許容すれば、従来技術によった場合よりも電力伝送用コイルユニットの電流容量の増大を図ることができる。
【００８０】
本発明を実施するに当たっては、熱伝導ブロック５を複数設けて、複数の熱伝導ブロック５を、コイル３の巻回軸線が延びる方向に間隔をあけた状態で並べて配置しておくのが好ましい。この場合、コイル３は、フェライトコア１と放熱補助部材２の複合体に、熱伝導ブロック５を避けた状態で取り付けたボビン７に巻回する。本発明に係わる電力伝送コイルユニットを設計する際には、コイル３を巻装するために必要なスペースを確保しつつ、放熱補助部材２の温度分布をできるだけ均一にし、かつフェライトコア１及びコイル３から放熱ベース４への熱伝達を効率よく行わせるように、熱伝導ブロック５の形状、熱伝導ブロック５の数及び複数の熱伝導ブロックの配設位置を設定する。
【００８１】
図６は、本発明に係る非接触給電装置用電力伝送コイルユニットにおいて、熱伝導ブロック５を３つ設ける場合の実施形態を示したものである。本実施形態においては、角柱状に形成された３個の熱伝導ブロック５が、コイル３の巻回軸線Ｏ−Ｏが伸びる方向に間隔をあけて配置されている。図示の例では、３つの熱伝導ブロック５が、フェライトコア１の巻回軸線Ｏ−Ｏに沿う方向の両端と中間部とにそれぞれ位置させた状態で設けられて、放熱補助部材２とベース板４とに熱的に結合されている。またこれら３つの熱伝導ブロック相互間に位置させた状態で、フェライトコア１と放熱補助部材２との複合体にボビンを介して単位コイル３ａ及び３ｂが巻回され、これらの単位コイル３ａ，３ｂが直列に接続されることによりコイル３が構成されている。なお図６においては、単位コイル３ａ及び３ｂを巻回するボビンと、フェライトコア１の両端に取り付ける磁極部材の図示が省略されている。
【００８２】
図６に示された構成を有する電力伝送コイルユニットを送電側電力伝送コイルユニットＵ１及び受電側電力伝送コイルユニットＵ２として用いた非接触給電装置の構成を図７に示した。本実施形態のように、放熱補助部材２の両端と中間部とに熱伝導ブロック５を設けておくと、放熱補助部材２からベース板４への放熱を効率良く行わせることができる。
【００８３】
上記の各実施形態では、フェライトコア１の背面の輪郭形状と同じ輪郭形状を有するアルミニウムの薄板を放熱補助部材２として用いて、この放熱補助部材をフェライトコア１の背面に熱的に結合したが、放熱補助部材２の設け方及びその形状は上記の例に限定されない。
【００８４】
図８は、フェライトコア１に取り付ける放熱補助部材２の変形例を示したものである。図８に示された放熱補助部材２は、フェライトコア１の背面１０２と同じ矩形状の輪郭形状を有する主たる受熱面２０１ａを一面に備えて該受熱面２０１ａがフェライトコア１の背面１０２に熱的に結合された主板部２０１と、フェライトコア１の側面のうち、コイルの巻回軸線と平行な２つの側面１０３及び１０４にそれぞれ対面する受熱面２０２ａ及び２０３ａを有して、これらの受熱面２０２ａ及び２０３ａが対面しているフェライトコアの側面１０３及び１０４に熱的に結合された側板部２０２及び２０３とを一体に有している。
【００８５】
上記のように放熱補助部材２を構成すると、放熱補助部材２とフェライトコア１との間、及び放熱補助部材２とコイル３との間に存在する熱的結合部の面積を増大させることができるため、フェライトコア１及びコイル３から放熱補助部材２への熱の伝達を効率良く行わせて、フェライトコア及びコイルからの放熱を効率よく行わせることができる。
【００８６】
図９は、フェライトコア１に取り付ける放熱補助部材２の他の変形例を示したものである。図９に示された放熱補助部材２は、フェライトコア１の背面１０２に対面した状態で配置された底板部２０１と、フェライトコア１の一対の側面１０３，１０４にそれぞれ対面した状態で配置された一対の側板部２０２，２０３と、フェライトコア１の前面１０１に対面した状態で配置された天板部２０４とを一体に有して、底板部２０１の受熱面全体及び天板部２０４の受熱面全体がそれぞれフェライトコア１の背面１０２及び前面１０１に密接した状態で熱的に結合されるとともに、一対の側板部２０２，２０３の受熱面全体がフェライトコア１の一対の側面１０３，１０４に密接した状態で熱的に結合されている。この場合、放熱補助部材２がコイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を形成するのを防ぐために、放熱補助部材２の一部を、コイルの巻回軸線方向に伸びるスリットにより分断しておく必要がある。図９に示した例では、天板部２０４の幅方向の中央に、コイルの巻回軸線方向に伸びるスリット２０５が形成されて、天板部２０４が分断されている。
【００８７】
上記のようにフェライトコア１の複数の面に熱的に結合されるように放熱補助部材２を構成すると、フェライトコア１から放熱補助部材への熱の移動を効率良く行わせることができるため、フェライトコア１の温度上昇を抑制する効果を高めることができる。
【００８８】
図１０（Ａ）ないし（Ｃ）を参照すると、フェライトコア１に取り付ける放熱補助部材２の更に他の変形例が示されている。
図１０（Ａ）に示された放熱補助部材２は、図９に示した例と同様に、フェライトコア１の背面１０２に熱的に結合された底板部２０１と、フェライトコア１の側面１０３，１０４にそれぞれ熱的に結合された側板部２０２，２０３と、フェライトコア１の前面１０１に熱的に結合された天板部２０４とを一体に有するが、この例では、放熱補助部材２がコイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を構成するのを防ぐためのスリット２０５を、側板部２０２と天板部２０４との間の角部に設けている。図１０（Ａ）に示された放熱補助部材２のその他の構成は、図９に示された放熱補助部材２と同様である。
【００８９】
図１０（Ｂ）に示された放熱補助部材２も、フェライトコア１の背面１０２に熱的に結合された底板部２０１と、フェライトコア１の側面１０３，１０４にそれぞれ熱的に結合された側板部２０２，２０３と、フェライトコア１の前面１０１に熱的に結合された天板部２０４とを一体に有している。この例では、放熱補助部材２がコイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を構成するのを防ぐためのスリット２０５を側板部２０２に形成している。
【００９０】
図１０（Ｃ）に示された放熱補助部材２は、フェライトコア１の背面１０２に熱的に結合された底板部２０１と、フェライトコア１の一つの側面１０４に熱的に結合された側板部２０３と、フェライトコア１の前面１０１に熱的に結合された天板部２０４とを一体に有しているが、フェライトコア１の側面１０３に結合される側板部は省略されている。この例では、フェライトコア１の側面１０３に結合される側板部を設けないことにより、放熱補助部材２が、コイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を構成することがないようにしでいる。
【００９１】
図１１は、フェライトコア１に取り付ける放熱補助部材２の他の変形例を示したものである。図１１に示された放熱補助部材２は、図９に示された放熱補助部材と同様に、フェライトコア１の背面１０２に対面した状態で配置された底板部２０１と、フェライトコア１の一対の側面１０３，１０４にそれぞれ対面した状態で配置された一対の側板部２０２，２０３と、フェライトコア１の前面１０１に対面した状態で配置された天板部２０４とを備えているが、本例では、コイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を構成するのを防ぐためのスリット２０５を、底板部２０１及び天板部２０４の双方に設けている。このように構成した場合、放熱補助部材２が２つの部材に分割されるが、放熱補助部材２を構成する２つの部材は、底板２０１に熱的に結合される熱伝導ブロックにより相互に熱的に結合されるので、フェライトコア１及びコイル３からの放熱は支障なく行われる。
【００９２】
上記の説明では、放熱補助部材２、熱伝導ブロック５及びベース板４をアルミニウム又はアルミニウム合金により形成するとしたが、これらは熱伝導性が良好な材料により形成すればよく、例えば、銅や銅合金により形成するようにしても良い。
【００９３】
以上、本発明に係る非接触給電装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本願明細書に開示され、特許請求の範囲に記載された技術思想から逸脱することがない範囲で、送電側及び受電側に設ける電力伝送コイルユニットの各部に種々の変形を加えることができる。
【００９４】
上記の実施形態では、フェライトコアとして矩形板状のものを用いたが、本発明において、フェライトコアの形状は任意である。
【００９５】
上記の実施形態では、フェライトコアに１種類のコイル３のみを巻回しているが、必要に応じてフェライトコアに複数のコイルを巻装する場合にも本発明を適用することができる。
【００９６】
上記の実施形態では、ベース板４として矩形状の輪郭形状を有する平板を用いたが、ベース板４はフェライトコア１及びコイル３と放熱補助部材とを含む構造体を機械的に支持する機能と、周囲の空気との間で熱交換を行う機能とを有していれば良く、その形状は任意である。また必要に応じて、ベース板４に放熱フィンなどの放熱を容易にするための部材を取り付けることを妨げない。
【００９７】
上記の実施形態では、本発明を電磁誘導方式の非接触給電装置に適用した場合を例にとったが、周知の磁界共振方式の非接触給電装置にも本発明を適用することができるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
近年、送電側から受電側に電力ケーブルを介することなく電力を伝送する非接触給電装置として、種々の原理に基づくものが開発されているが、本発明の技術は、電力伝送の原理の如何に関わりなく、送電側及び受電側にそれぞれ設置する装置に、フェライトコアと該フェライトコアに巻装されたコイルとを備えたユニットが設けられる場合に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  フェライトコア
２  放熱補助部材
３  コイル
４  ベース板
５  熱伝導ブロック
６  磁極部材
７  ボビン
【図１】
2018037480.tif 000003
【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】
2018037480.tif 000009
【図８】
2018037480.tif 000010
【図９】
2018037480.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2018037480.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月31日(2017.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
図８は、フェライトコア１に取り付ける放熱補助部材２の変形例を示したものである。図８に示された放熱補助部材２は、フェライトコア１の背面１０２と同じ矩形状の輪郭形状を有する主たる受熱面２０１ａを一面に備えて該受熱面２０１ａがフェライトコア１の背面１０２に熱的に結合された底板部２０１と、フェライトコア１の側面のうち、コイルの巻回軸線と平行な２つの側面１０３及び１０４にそれぞれ対面する受熱面２０２ａ及び２０３ａを有して、これらの受熱面２０２ａ及び２０３ａが対面しているフェライトコアの側面１０３及び１０４に熱的に結合された側板部２０２及び２０３とを一体に有している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触給電装置の送電側又は受電側に配置される電力伝送コイルユニットであって、
一方向に伸びる形状を有して、前記一方向に対して直角な方向である厚み方向に相対する一対の外面の一方及び他方をそれぞれ前面及び背面とし、前記一方向及び厚み方向の双方に対して直角な方向に相対する他の一対の外面を側面として、前記前面及び背面が共に矩形状の輪郭形状を有するように形成された平板状のフェライトコアと、
前記フェライトコアの厚みよりも薄い厚み寸法を有する金属板からなっていて、厚み方向に相対する面の一方及び他方をそれぞれ受熱面及び放熱面とし、前記フェライトコアの背面側に配置されて前記受熱面が前記フェライトコアの外面に熱的に結合された放熱補助部材と、
巻回軸線を前記一方向に向け、かつ前記フェライトコアと前記放熱補助部材との複合体を外側から取り囲む状態で巻回されたコイルと、
前記コイルの外側に配置されて、一面が前記コイルと前記放熱補助部材とを介して前記フェライトコアの背面に対向させられたベース板と、
前記放熱補助部材とベース板との間に介在した状態で配置されて、前記放熱補助部材の放熱面及び前記ベース板の一面に熱的に結合された熱伝導用ブロックと、
を備え、
前記放熱補助部材は、前記フェライトコアの背面に対面した状態で配置されて受熱面が前記フェライトコアの背面に熱的に結合された底板部と、前記フェライトコアの一対の側面にそれぞれ対面した状態で配置されて受熱面が前記フェライトコアの一対の側面に熱的に結合された一対の側板部とを一体に有して、前記コイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を構成する部分を持たない形状を有し、
前記放熱補助部材、ベース板及び熱伝導ブロックは、前記フェライトコアよりも熱伝導性が高い金属からなっていること、
を特徴とする非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項２】
非接触給電装置の送電側又は受電側に配置される電力伝送コイルユニットであって、
一方向に伸びる形状を有して、前記一方向に対して直角な方向である厚み方向に相対する一対の外面の一方及び他方をそれぞれ前面及び背面とし、前記一方向及び厚み方向の双方に対して直角な方向に相対する他の一対の外面を側面として、前記前面及び背面が共に矩形状の輪郭形状を有するように形成された平板状のフェライトコアと、
前記フェライトコアの厚みよりも薄い厚み寸法を有する金属板からなっていて、厚み方向に相対する面の一方及び他方をそれぞれ受熱面及び放熱面とし、前記フェライトコアの背面側に配置されて前記受熱面が前記フェライトコアの外面に熱的に結合された放熱補助部材と、
巻回軸線を前記一方向に向け、かつ前記フェライトコアと前記放熱補助部材との複合体を外側から取り囲む状態で巻回されたコイルと、
前記コイルの外側に配置されて、一面が前記コイルと前記放熱補助部材とを介して前記フェライトコアの背面に対向させられたベース板と、
前記放熱補助部材とベース板との間に介在した状態で配置されて、前記放熱補助部材の放熱面及び前記ベース板の一面に熱的に結合された熱伝導用ブロックと、
を備え、
前記放熱補助部材は、前記フェライトコアの背面に対面した状態で配置された底板部と、前記フェライトコアの一対の側面にそれぞれ対面した状態で配置された一対の側板部と、前記フェライトコアの前面に対面した状態で配置された天板部とを一体に有して、前記底板部の受熱面及び天板部の受熱面がそれぞれ前記フェライトコアの背面及び前面に熱的に結合されるとともに、前記一対の側板部の受熱面が前記フェライトコアの一対の側面に熱的に結合され、
前記放熱補助部材がコイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を形成するのを防ぐために前記放熱補助部材の一部が前記一方向に伸びるスリットにより分断され、
前記放熱補助部材、ベース板及び熱伝導ブロックは、前記フェライトコアよりも熱伝導性が高い金属からなっていること、
を特徴とする非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項３】
非接触給電装置の送電側又は受電側に配置される電力伝送コイルユニットであって、
一方向に伸びる形状を有して、前記一方向に対して直角な方向である厚み方向に相対する一対の外面の一方及び他方をそれぞれ前面及び背面とし、前記一方向及び厚み方向の双方に対して直角な方向に相対する他の一対の外面を側面として、前記前面及び背面が共に矩形状の輪郭形状を有するように形成された平板状のフェライトコアと、
前記フェライトコアの厚みよりも薄い厚み寸法を有する金属板からなっていて、厚み方向に相対する面の一方及び他方をそれぞれ受熱面及び放熱面とし、前記フェライトコアの背面側に配置されて前記受熱面が前記フェライトコアの外面に熱的に結合された放熱補助部材と、
巻回軸線を前記一方向に向け、かつ前記フェライトコアと前記放熱補助部材との複合体を外側から取り囲む状態で巻回されたコイルと、
前記コイルの外側に配置されて、一面が前記コイルと前記放熱補助部材とを介して前記フェライトコアの背面に対向させられたベース板と、
前記放熱補助部材とベース板との間に介在した状態で配置されて、前記放熱補助部材の放熱面及び前記ベース板の一面に熱的に結合された熱伝導用ブロックと、
を備え、
前記放熱補助部材は、前記フェライトコアの背面に対面した状態で配置されて受熱面が前記フェライトコアの背面に熱的に結合された底板部と、前記フェライトコアの一つの側面に対面した状態で配置されて受熱面が前記フェライトコアの一つの側面に熱的に結合された側板部と、前記フェライトコアの前面に対面した状態で配置されて受熱面が前記フェライトコアの前面に熱的に結合された天板部とを一体に有して、前記コイルの巻回軸線を取り囲む閉ループ電路を構成する部分を持たない形状を有し、
前記放熱補助部材、ベース板及び熱伝導ブロックは、前記フェライトコアよりも熱伝導性が高い金属からなっていること、
を特徴とする非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項４】
前記フェライトコアの前記一方向の両端にフェライトからなる磁極部材が取り付けられている請求項１ないし３の何れか一つに記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項５】
前記熱伝導ブロックは複数設けられて、該複数の熱伝導ブロックが前記一方向に間隔をあけた状態で並べて配置され、
前記コイルは、前記熱伝導ブロックを避けた状態で前記フェライトコアと放熱補助部材との複合体に取り付けられたボビンに巻回されている請求項１ないし４の何れか一つに記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項６】
前記熱伝導ブロックは角柱状に形成され、前記熱伝導ブロックの相対する一対の面の一方及び他方がそれぞれ前記放熱補助部材及びベース板に熱的に結合されている請求項１ないし５の何れか一つに記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項７】
前記放熱補助部材、熱伝導ブロック及びベース板は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金からなる材料群の中から選択された材料からなっている請求項１ないし６の何れか一つに記載の非接触給電装置用電力伝送コイルユニット。
【請求項８】
コイルをフェライトコアに巻回してなる送電側電力伝送コイルユニット及び受電側電力伝送コイルユニットを備えて、前記送電側電力伝送コイルユニットから受電側電力伝送コイルユニットに電力を伝送する非接触給電装置であって、
前記送電側電力伝送コイルユニット及び受電側電力伝送コイルユニットは、前記請求項１ないし７の何れか一つに記載された構成を有する電力伝送コイルユニットからなっている非接触給電装置。