(57)【要約】【課題】誘電損失の低減が図られたコイルユニット、非接触電力受電装置、非接触電力送電装置および車両を提供する。【解決手段】コイルユニットは、外部に設けられた一次自己共振コイルとの間で、電磁場の共鳴により電力の送電および受電の少なくとも一方が可能な二次自己共振コイル１１０と、二次自己共振コイル１１０の軸方向に延びると共に、二次自己共振コイル１１０を支持するプレート１９７と、プレート１９７を支持するボビン１９６とを備える。【選択図】図６
2011204836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に設けられた第１自己共振コイルとの間で、電磁場の共鳴により電力の送電および受電の少なくとも一方が可能な第２自己共振コイルと、
前記第２自己共振コイルを支持するプレートと、
前記プレートを支持する支持部材と、
を備えた、コイルユニット。
【請求項２】
前記プレートは、前記支持部材から取り外し可能に設けられた、請求項１に記載のコイルユニット。
【請求項３】
前記プレートには、前記第２自己共振コイルを受け入れ可能な凹部が形成され、
前記凹部の幅は、前記第２自己共振コイルの直径よりも大きい、請求項１または請求項２に記載のコイルユニット。
【請求項４】
電磁誘導コイルをさらに備え、
前記電磁誘導コイルは、電力を前記第１自己共振コイルに送電する前記第２自己共振コイルに電磁誘導により電力を送電することと、電力を前記第１自己共振コイルから受電する前記第２自己共振コイルから電磁誘導により電力を受け取ることとの少なくとも一方が可能とされ、
前記電磁誘導コイルは、前記プレートによって支持された、請求項１から請求項３のいずれかに記載のコイルユニット。
【請求項５】
前記支持部材は、前記第２自己共振コイルの内側に配置されたボビンとされ、
前記プレートは、前記ボビンの外周面に設けられた、請求項１から請求項４のいずれかに記載のコイルユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載されたコイルユニットを含み、車両に搭載された充電器を充電可能とされた、非接触電力受電装置。
【請求項７】
請求項６に記載の非接触電力受電装置と、前記充電器とを備えた、車両。
【請求項８】
請求項１から請求項５のいずれかに記載されたコイルユニットを含み、車両の外部の外部電源から電力が供給される、非接触電力送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルユニット、非接触電力受電装置、非接触電力送電装置、および車両に関し、特に、電磁場の共鳴により電力を受電または送電の少なくとも一方が可能とされたコイルユニット等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載されたバッテリを充電する方式として、非接触による充電方式が着目されている。
【０００３】
たとえば、特開２００９−１０６１３６号公報に記載された電動車両は、車両外部の一次自己共振コイルと磁場の共鳴により磁気的に結合され、一次自己共振コイルから電力を受電可能に構成された二次自己共振コイルと、電磁誘導によって二次自己共振コイルから受電可能に構成された二次コイルと、二次コイルが受電した電力を整流する整流器と、整流器によって整流された電力を蓄える蓄電装置と、蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動機とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０６１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００９−１０６１３６号公報には、二次自己共振コイルおよび二次コイルの固定方法等について記載されていない。たとえば、コイルを装着する方法としては、螺旋状の溝が形成されたボビンに二次自己共振コイルおよび二次コイルを装着する方法が考えられる。
【０００６】
しかし、螺旋状の溝に二次自己共振コイルを装着すると、二次自己共振コイルとボビンとの接触面積が大きくなり、ボビンが樹脂等の誘電体により構成されてる場合には、誘電損失が大きくなる。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、誘電損失の低減が図られたコイルユニット、非接触電力受電装置、非接触電力送電装置および車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るコイルユニットは、外部に設けられた第１自己共振コイルとの間で、電磁場の共鳴により電力の送電および受電の少なくとも一方が可能な第２自己共振コイルと、第２自己共振コイルの軸方向に延びると共に、第２自己共振コイルを支持するプレートと、プレートを支持する支持部材とを備える。好ましくは、上記プレートは、支持部材から取り外し可能に設けられる。
【０００９】
好ましくは、上記プレートには、第２自己共振コイルを受け入れ可能な凹部が形成され、凹部の幅は、第２自己共振コイルの直径よりも大きい。
【００１０】
好ましくは、電磁誘導コイルをさらに備え、電磁誘導コイルは、電力を第１自己共振コイルに送電する第２自己共振コイルに電磁誘導により電力を送電することと、電力を第１自己共振コイルから受電する第２自己共振コイルから電磁誘導により電力を受け取ることとの少なくとも一方が可能とされる。上記電磁誘導コイルは、プレートによって支持される。
【００１１】
好ましくは、上記支持部材は、第２自己共振コイルの内側に配置されたボビンとされ、プレートは、ボビンの外周面に設けられる。
【００１２】
本発明に係る非接触電力受電装置は、上記コイルユニットを含み、車両に搭載された充電器を充電可能とされる。
【００１３】
本発明に係る車両は、上記非接触電力受電装置と、充電器とを備える。
本発明に係る非接触電力送電装置は、上記コイルユニットを含み、車両の外部の外部電源から電力が供給される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るコイルユニット、非接触電力受電装置、非接触電力送電装置および車両によれば、誘電損失の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に従う非接触給電システムの全体構成図である。
【図２】共鳴法による送電の原理を説明するための図である。
【図３】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４】図１に示した電磁遮蔽ケース１９０，２５０およびその周囲の構造を示す模式図である。
【図５】コイルケース１９１の斜視図である。
【図６】図５に示すコイルケース１９１の分解斜視図である。
【図７】ボビン１９６の周面の一部を示す斜視図である。
【図８】プレート１９７の側面図である。
【図９】図８に示すプレート１９７とは別の位置に設けられたプレート１９７の側面図である。
【図１０】プレート１９７の正面図である。
【図１１】プレート１９７の変形例を示す斜視図である。
【図１２】コイルユニットの第１変形例を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示すボビン１９６に装着されたプレート１９７の側面図である。
【図１４】コイルユニットの第２変形例を示す斜視図である。
【図１５】コイルユニットの第３変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に従う非接触給電システムの全体構成図である。図１を参照して、非接触給電システムは、電動車両１００と、給電装置（非接触電力送電装置）２００とを備える。電動車両１００は、非接触電力受電装置１０１と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power  Control  Unit）」とも称する。）１６０と、モータ１７０と、車両ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１４５とを備える。非接触電力受電装置１０１は、コイルユニット１８０と、整流器１３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、蓄電装置１５０と、電磁遮蔽ケース１９０内に設置される電気機器４００とを含む。
【００１７】
なお、電動車両１００の構成は、モータにより駆動される車両であれば、図１に示される構成に限らない。たとえば、モータと内燃機関とを備えるハイブリッド車両や、燃料電池を備える燃料電池自動車などを含む。コイルユニット１８０は、二次自己共振コイル（第２自己共振コイル）１１０と、電磁誘導コイルとしての二次コイル１２０とを含み、コイルユニット１８０は電磁遮蔽ケース１９０内に収容されている。
【００１８】
二次自己共振コイル１１０は、たとえば車体下部に設置される。二次自己共振コイル１１０の両端は自由端とされており、二次自己共振コイル１１０の容量は、浮遊容量とされている。二次自己共振コイル１１０は、給電装置２００の一次自己共振コイル（第１自己共振コイル）２４０（後述）と電磁場を介して共鳴することにより給電装置２００から電力を受電することと、給電装置２００に電力を送電することとの少なくとも一方が可能である。なお、二次自己共振コイル１１０の両端を自由端としているが、二次自己共振コイル１１０の両端を図示しない別途設けられたコンデンサに接続してもよい。
【００１９】
二次自己共振コイル１１０は、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイル２４０と二次自己共振コイル１１０との共鳴強度を示すＱ値（たとえば、Ｑ＞１００）およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。
【００２０】
二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０と同軸上に設置され、電磁誘導により二次自己共振コイル１１０と磁気的に結合可能である。この二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０によって受電された電力を電磁誘導により取出して整流器１３０へ出力することと、二次自己共振コイル１１０から一次自己共振コイル２４０に送電する電力を二次自己共振コイル１１０に供給することとの少なくとも一方が可能である。
【００２１】
整流器１３０は、二次コイル１２０によって取出された交流電力を整流する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、車両ＥＣＵ１４５からの制御信号に基づいて、整流器１３０によって整流された電力を蓄電装置１５０の電圧レベルに変換して蓄電装置１５０へ出力する。なお、車両の走行中に給電装置２００から受電する場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、整流器１３０によって整流された電力をシステム電圧に変換してＰＣＵ１６０へ直接供給してもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、必ずしも必要ではなく、二次コイル１２０によって取出された交流電力が整流器１３０によって整流された後に直接蓄電装置１５０に与えられるようにしてもよい。
【００２２】
蓄電装置１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池が含まれる。蓄電装置１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から供給される電力を蓄えるほか、モータ１７０によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置１５０は、その蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給する。なお、蓄電装置１５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電装置２００から供給される電力やモータ１７０からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
【００２３】
ＰＣＵ１６０は、蓄電装置１５０から出力される電力、あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から直接供給される電力によってモータ１７０を駆動する。また、ＰＣＵ１６０は、モータ１７０により発電された回生電力を整流して蓄電装置１５０へ出力し、蓄電装置１５０を充電する。モータ１７０は、ＰＣＵ１６０によって駆動され、車両駆動力を発生して駆動輪へ出力する。また、モータ１７０は、駆動輪や、ハイブリッド車両の場合には図示されないエンジンから受ける運動エネルギーによって発電し、その発電した回生電力をＰＣＵ１６０へ出力する。
【００２４】
車両ＥＣＵ１４５は、給電装置２００から電動車両１００への給電時、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御する。車両ＥＣＵ１４５は、たとえば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御することによって、整流器１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の電圧を所定の目標電圧に制御する。また、車両ＥＣＵ１４５は、車両の走行時、車両の走行状況や蓄電装置１５０の充電状態（「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」とも称される。）に基づいてＰＣＵ１６０を制御する。
【００２５】
電磁遮蔽ケース１９０内部に設置される電気機器４００は、電磁遮蔽ケース１９０内部において、異常監視や表示および冷却を行なうために設置される電気駆動ユニットを包括的に示したものである。電気機器４００には、たとえば冷却ファンや冷却用の電動ポンプ、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）などの表示機器、および内部温度を検出する温度検出装置などが含まれる。
【００２６】
一方、給電装置２００は、交流電源２１０と、高周波電力ドライバ２２０と、コイルユニット２８０とを含む。コイルユニット２８０は、電磁誘導コイルとしての一次コイル２３０と、一次自己共振コイル２４０とを含む。コイルユニット２８０は、電磁遮蔽ケース２５０内に収容されている。電磁遮蔽ケース２５０内には、コイルユニット２８０の他に、電気機器５００等も収容されている。
【００２７】
交流電源２１０は、車両外部の電源であり、たとえば系統電源である。高周波電力ドライバ２２０は、交流電源２１０から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を一次コイル２３０へ供給する。なお、高周波電力ドライバ２２０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜数十ＭＨｚである。
【００２８】
一次コイル２３０は、一次自己共振コイル２４０と同軸上に設置され、電磁誘導により一次自己共振コイル２４０と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル２３０は、高周波電力ドライバ２２０から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル２４０へ給電する。
【００２９】
一次自己共振コイル２４０は、たとえば地面近傍に設置される。一次自己共振コイル２４０も、コイルの両端が自由端とされたＬＣ共振コイルである。なお、一次自己共振コイル２４０の両端は自由端とされているが、一次自己共振コイル２４０の両端に別途コンデンサ（図示せず）を接続してもよい。一次自己共振コイル２４０は、電動車両１００の二次自己共振コイル１１０と電磁場を介して共鳴することにより電動車両１００へ電力を送電することと、二次自己共振コイル１１０から送電される電力を受電することとの少なくとも一方が可能である。なお、一次自己共振コイル２４０が二次自己共振コイル１１０から電力を受電するときには、一次コイル２３０は電磁誘導により一次自己共振コイル２４０から電力を受け取る。
【００３０】
一次自己共振コイル２４０も、電動車両１００の二次自己共振コイル１１０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。
【００３１】
電磁遮蔽ケース２５０内部に設置される電気機器５００は、電磁遮蔽ケース２５０内部において、異常監視や表示および冷却を行なうために設置される電気駆動ユニットを包括的に示したものである。電気機器５００には、電気負荷として、たとえば冷却ファンや冷却用の電動ポンプ、ＬＥＤなどの表示機器、および内部温度を検出する温度検出装置などが含まれる。
【００３２】
図２は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図２を参照して、この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。
【００３３】
具体的には、高周波電源３１０に一次コイル３２０を接続し、電磁誘導により一次コイル３２０と磁気的に結合される一次自己共振コイル３３０へ、１Ｍ〜数十ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル３３０は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量（コイルにコンデンサが接続される場合には、コンデンサの容量を含む）とによるＬＣ共振器であり、一次自己共振コイル３３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル３４０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル３３０から二次自己共振コイル３４０へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。二次自己共振コイル３４０へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル３４０と磁気的に結合される二次コイル３５０によって取出され、負荷３６０へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル３３０と二次自己共振コイル３４０との共鳴強度を示すＱ値がたとえば１００よりも大きいときに実現される。
【００３４】
なお、図１との対応関係について説明すると、図１の交流電源２１０および高周波電力ドライバ２２０は、図２の高周波電源３１０に相当する。また、図１の一次コイル２３０および一次自己共振コイル２４０は、それぞれ図２の一次コイル３２０および一次自己共振コイル３３０に相当し、図１の二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０は、それぞれ図２の二次自己共振コイル３４０および二次コイル３５０に相当する。そして、図１の整流器１３０以降が負荷３６０として総括的に示されている。
【００３５】
このため、蓄電装置１５０を充電する際には、まず、一次コイル２３０から電磁誘導により、一次自己共振コイル（第１自己共振コイル）２４０に電力が供給される。その後、電磁場の共鳴により一次自己共振コイル２４０から二次自己共振コイル（第２自己共振コイル）１１０に電力が受電される。二次自己共振コイル１１０が受電した電力は、電磁誘導により、二次コイル１２０に受け渡される。そして、二次コイル１２０に受け渡された電力は、整流器１３０およびコンバータ１４０を介して、蓄電装置１５０に供給される。
【００３６】
その一方で、蓄電装置１５０に蓄電された電力を外部負荷に供給する際には、まず、
コンバータ１４０および整流器１３０を介して、二次コイル１２０に電力が供給される。その後、電磁誘導により、二次コイル１２０から二次自己共振コイル１１０に電力が供給される。二次自己共振コイル１１０に供給された電力は、電磁場の共鳴により、一次自己共振コイル２４０に送電される。一次自己共振コイル２４０が受電した電力は、電磁誘導により、一次コイル２３０に供給される。一次コイル２３０に供給された電力は、ドライバ等を介して、外部負荷に供給される。
【００３７】
図３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３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。
【００３８】
「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、共鳴法では、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、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次自己共振コイル）から他方の共鳴器（二次自己共振コイル）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。
【００３９】
図４は、図１に示した電磁遮蔽ケース１９０，２５０およびその周囲の構造を示す模式図である。
【００４０】
この図４に示すように、電磁遮蔽ケース１９０内にコイルケース１９１が配置されている。コイルケース１９１には、図１等に示す二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０が収容されている。電磁遮蔽ケース１９０の下面には、開口部１９５が形成されている。電磁遮蔽ケース１９０には、電磁遮蔽材（電磁シールド）貼付されており、電磁遮蔽材としては、低インピーダンスの物質であって、たとえば薄い銅箔などが用いられる。
【００４１】
電磁遮蔽ケース１９０は、二次自己共振コイル１１０および一次自己共振コイル２４０によって形成される電磁場が車両側に漏れることを抑制している。
【００４２】
電磁遮蔽ケース２５０内には、コイルケース２９１が配置されている。コイルケース２９１には、図１等に示す一次自己共振コイル２４０および一次コイル２３０が収容されている。電磁遮蔽ケース２５０の上面には、開口部２５５が形成されている。電磁遮蔽ケース２５０にも、電磁遮蔽材が貼付されている。
【００４３】
図５は、コイルケース１９１の斜視図である。この図５に示すように、コイルケース１９１は、有底円筒状に形成された鍋部１９３と、鍋部１９３上に配置された天板部１９２とを含む。天板部１９２は、たとえば、車両のフロアパネルの下面等に固定される。そして、コイルケース１９１は、フロアパネルの下面から下方に向けて突出するように配置される。
【００４４】
図６は、図５に示すコイルケース１９１の分解斜視図である。この図６に示すように、有底円筒状に形成された鍋部１９３内には、ボビン１９６が配置されている。ボビン１９６は、円筒状に形成されており、このボビン１９６の外周面には、周方向に間隔をあけてプレート１９７が複数装着されている。二次自己共振コイル１１０は、プレート１９７によって支持されている。なお、プレート１９７は、たとえば、等間隔に６個や８個設けられる。
【００４５】
コイルユニットは、二次自己共振コイル１１０と、二次自己共振コイル１１０を支持するプレート１９７と、このプレート１９７を支持する支持部材としてのボビン１９６とを備える。プレート１９７は、樹脂によって形成されている。
【００４６】
プレート１９７が二次自己共振コイル１１０と接触する面積は小さいため、誘電損失の低減を図ることができる。これに伴い、図１において、二次自己共振コイル１１０と一次自己共振コイル２４０との間で電力の受け渡しが行われる際に、電力の受け渡し効率の向上を図ることができる。
【００４７】
さらに、二次自己共振コイル１１０とプレート１９７との接触面積が小さく、二次自己共振コイル１１０が空気と接触する面積が大きいため、二次自己共振コイル１１０を良好に冷却することができる。
【００４８】
図７は、ボビン１９６の周面の一部を示す斜視図である。この図７に示すように、ボビン１９６の外周面には、挿入溝１９８が形成されている。プレート１９７は、この挿入溝１９８に装着されている。
【００４９】
この図７および上記図６において、ボビン１９６の内周面には、複数のボス１９９が間隔をあけて形成されている。
【００５０】
このボス１９９には、螺子穴が形成されている。鍋部１９３とボビン１９６とは、ボルト１９４によって互いに固定されており、ボルト１９４はボス１９９の螺子穴に螺合している。ボルト１９４は、固定部材の一例であって、適宜天板部１９２、鍋部１９３およびボビン１９６から取り外し可能とされている。
【００５１】
さらに、天板部１９２とボビン１９６もボルト１９４によって互いに固定されている。プレート１９７は、天板部１９２と鍋部１９３の底面とによって挟まれており、天板部１９２と鍋部１９３の底面とによって固定されている。なお、プレート１９７を強固に固定するには、たとえば、ボルト等の固定部材を用いて、ボビン１９６の内周面側からプレート１９７をボビン１９６に固定する。
【００５２】
このため、天板部１９２および鍋部１９３をボビン１９６から取り外し、プレート１９７を固定するボルトなど取り外すことで、プレート１９７は、ボビン１９６から取り外すことができる。
【００５３】
このようにプレート１９７は、ボビン１９６から取り外し可能に設けられているため、たとえば、装着されている二次自己共振コイル１１０を長さの異なる他の二次自己共振コイル１１０に交換する際に、プレート１９７を交換するのみで、長さの異なる二次自己共振コイル１１０を装着することができる。
【００５４】
ボビン１９６の外周面に、二次自己共振コイル１１０を装着する溝を形成した場合には、ボビン１９６全体を交換する必要が生じる。このように、本実施の形態に係るコイルケース１９１によれば、プレート１９７を交換することで、多種類の二次自己共振コイル１１０に対応することができ、二次自己共振コイル１１０の交換を容易に行うことができる。
【００５５】
図６において、プレート１９７は、二次コイル１２０も支持している。プレート１９７が二次コイル１２０および二次自己共振コイル１１０の間の距離を保持している。
【００５６】
二次コイル１２０と、二次自己共振コイル１１０との間の距離は、コイルユニット１８０と、コイルユニット２８０との間で電力の受け渡しすることができる距離と、電力の受け渡し効率に影響を与える。
【００５７】
プレート１９７が二次コイル１２０および二次自己共振コイル１１０の間の距離を所定の距離となるように支持することで、電力の受け渡し効率を所定の範囲に維持しつつ、電力の受け渡しをすることができる距離を所定の範囲となるように保持することができる。
【００５８】
図６において、二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０は、いずれも、仮想中心軸線を中心に螺旋状にのびるように形成されている。なお、二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０は、重ね巻きされておらず、単層巻きである。この図６に示す例においては、二次自己共振コイル１１０は、二次自己共振コイル１１０の延在方向に向かうにしたがって、円弧状に延びると共に、仮想中心軸線方向に延びるように形成されている。そして、二次共振コイル１１０は、二次共振コイル１１０を構成するコイル線が接触しないように間隔をあけて巻回されている。一次共振コイル３３０も二次共振コイル１１０と同様に形成されている。
【００５９】
同様に、二次コイル１２０も、二次コイル１２０の延在方向に向かうにしたがって、円弧状に延びると共に、上記仮想中心線方向に延びるように形成されている。二次コイル１２０も、二次コイル１２０を構成すコイル線が接触しないように間隔をあけて巻回されている。なお、一次コイルも二次コイル１２０と同様に形成されている。二次自己共振コイル１１０の仮想中心軸線と、二次コイル１２０の仮想中心軸線は一致しており、二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０に対して車両側に配置されている。
【００６０】
プレート１９７は、ボビン１９６の外周面に間隔をあけて複数設けられており、各プレート１９７には、二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０を受け入れる凹部が形成されている。
【００６１】
なお、図６に示す例においては、二次自己共振コイル１１０の巻回数は、１巻きより少なく、二次コイル１２０の巻回数も、１巻程度とされている。
【００６２】
なお、二次自己共振コイル１１０の両端にキャパシタを接続する場合には、二次自己共振コイル１１０の両端部は、ボビン１９６の外周面を貫通し、ボビン１９６内に達するように形成され、ボビン１９６内に配置されたキャパシタに接続される。
【００６３】
図８は、プレート１９７の側面図である。この図８に示すように、プレート１９７には、二次コイル１２０を受け入れる凹部２０１と、二次自己共振コイル１１０を受け入れる凹部２０２とが形成されている。
【００６４】
図９は、図８に示すプレート１９７とは別の位置に設けられたプレート１９７の側面図である。この図９および図８に示すように、凹部２０１および凹部２０２の位置は、各プレートごとによって異なる。凹部２０２の幅は、二次自己共振コイル１１０の直径よりも大きくなるように形成されている。なお、この二次自己共振コイル１１０の直径とは、二次自己共振コイル１１０の延在方向に対して垂直な断面の直径である。
【００６５】
図１０は、プレート１９７の正面図である。この図１０において、たとえば、二次自己共振コイル１１０を長さの異なる他の二次自己共振コイル１１０に交換すると、二次自己共振コイル１１０の傾斜角度が変わる。
【００６６】
凹部２０２の幅は、二次自己共振コイル１１０の直径よりも大きいので、二次自己共振コイル１１０の傾斜角度が大きくなったとしても、凹部２０２内に二次自己共振コイル１１０を入れることができる。そして、二次自己共振コイル１１０が凹部２０２の上側の内壁面と下側の内壁面とのいずれにも接触し、二次自己共振コイル１１０が変形することを抑制することができる。
【００６７】
このため、既に装着されている二次自己共振コイル１１０を、僅かに長さの異なる二次自己共振コイル１１０に交換する場合でも、プレート１９７までも交換する必要がなく、簡単に二次自己共振コイル１１０を交換することができる。
【００６８】
同様に、凹部２０１の幅は、二次コイル１２０の直径よりも大きくなるように形成されている。なお、この二次コイル１２０の直径とは、二次コイル１２０の延在方向に対して垂直な断面の直径である。
【００６９】
図１１は、プレート１９７の変形例を示す斜視図である。この図１１に示す例においては、プレート１９７は、凹部２０１および凹部２０２が形成された支持部２０４と、この支持部２０４に連設された基部２０５とを含む。
【００７０】
基部２０５は、ボビン１９６に形成された挿入溝２０６に挿入されている。基部２０５は、支持部２０４から離れるにしたがって、幅が大きくなるように形成されている。挿入溝２０６の幅も、ボビン１９６の外周面側から内周面側に向かうにしたがって大きくなるように形成されている。この図１１に示すプレート１９７によれば、基部２０５が挿入溝２０６の内周面に支持されるため、プレート１９７がボビン１９６から脱落することを抑制することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、二次自己共振コイル１１０が１巻き程度のコイルである例について説明したが、二次自己共振コイル１１０は、図１２に示すように、１巻き以上であってもよい。
【００７２】
図１３は、上記図１２に示すボビン１９６に装着されたプレート１９７の側面図であり、このプレート１９７には、二次自己共振コイル１１０を受け入れる凹部２０２が間隔をあけて複数形成されている。
【００７３】
図１４は、コイルユニットの第２変形例を示す斜視図である。この図１４に示す例においては、プレート１９７は、ボビン１９６の内周面に間隔をあけて複数配置されている。そして、二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０は、ボビン１９６内に配置され、プレート１９７によって支持されている。
【００７４】
この図１４に示す例によれば、ボビン１９６は、プレート１９７を支持する支持部材としての機能と、二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０を保護する保護ケースとしての機能とを有する。
【００７５】
図１５は、コイルユニットの第３変形例を示す斜視図である。この図１５に示す例においては、二次自己共振コイル１１０の断面形状は、Ｕ字形状となるように形成されている。二次自己共振コイル１１０断面形状をＵ字形状とすることで、二次自己共振コイル１１０の表面積は、断面形状が円形形状の二次自己共振コイル１１０の表面積よりも広くなる。
【００７６】
電力の受け渡し時には、二次自己共振コイル１１０内を高周波の電流が流れるため、二次自己共振コイル１１０の面積を広く確保することで、二次自己共振コイル１１０の抵抗を低く抑えることができる。
【００７７】
Ｕ字形状とされた二次自己共振コイル１１０は、断面形状が円形形状とされたコイルよりも剛性が高く変形し難い。このため、二次自己共振コイル１１０に引っ張り力を加えた状態で、プレート１９７に巻きつける必要がない。このため、二次自己共振コイル１１０を装着する際に、プレート１９７は、プレート１９７は二次自己共振コイル１１０を保持することが可能な程度の剛性を有しておればよい。
【００７８】
このため、この図１５に示す例においては、プレート１９７を支持するボビンは省略されている。プレート１９７は、天板部１９２に形成された溝部に一方端が挿入されている。天板部１９２と鍋部１９３とは、図示されないボルトなどによって連結されており、プレート１９７は、天板部１９２と鍋部１９３とが連結されることで、天板部１９２と鍋部１９３とによって挟まれて、固定されている。すなわち、この図１５に示す例においては、天板部１９２がプレート１９７を支持する支持部材として機能している。なお、プレート１９７は、天板部１９２から着脱可能に設けられている。これにより、長さの異なる二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０に交換する際においても、プレート１９７を交換することで、長さの異なる二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０を装着することができる。
【００７９】
このように、剛性の高い二次自己共振コイル１１０が採用される場合には、ボビンを省略することができ、部品点数の低減を図ることができる。
【００８０】
なお、図６に示す例においては、二次コイル１２０および二次自己共振コイル１１０は単層巻きとされている。そこで、二次コイル１２０および二次自己共振コイル１１０を装着する際には、まず、プレート１９７が装着されたボビン１９６を準備する。そして、ボビン１９６の側方から２つのコイルを装着する。そして、一方のコイルを二次自己共振コイル１１０とし、他方のコイルの端部に配線を接続して、二次コイル１２０とする。
【００８１】
また、二次コイル１２０等の装着方法の他の例としては、次のような方法も採用することができる。図６および図８において、各プレート１９７に形成された凹部２０１は、螺旋状に複数配列している。そこで、二次コイル１２０を装着する際には、まず、螺旋状に延びるコイルを準備する。そして、当該コイルを回転させることで、コイルを順次各プレート１９７の凹部２０１内に挿入していくようにしてもよい。そして、凹部２０１内へのコイルの挿入を完了した後、端部に配線などを接続し、当該端部を固定する。これにより、二次コイル１２０の装着が完了する。二次自己共振コイル１１０を装着するときにも、同様に、まず、螺旋状に延びるコイルを準備する。凹部２０２も螺旋状に複数配列しているため、当該コイルを回転させることで、順次各プレート１９７の凹部２０２内に挿入することができる。
【００８２】
この装着方法によれば、各コイルの回転量を調整することで、二次自己共振コイル１１０と二次コイル１２０の間の距離を調整することができる。二次自己共振コイル１１０と二次コイル１２０との間の距離は、電力の受け渡し効率および電力を受け渡し可能な距離に影響を与える。このため、車種にあわせて、二次自己共振コイル１１０と二次コイル１２０との間の距離を変更することができる。
【００８３】
さらに、二次自己共振コイル１１０の両端を自由端とした二次自己共振コイル１１０においては、二次コイル１２０を固定した後においても、二次自己共振コイル１１０を回転させることで、二次自己共振コイル１１０と二次コイル１２０との間の距離を調整することができる。
【００８４】
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。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】
【００８５】
本発明は、コイルユニット、非接触電力受電装置、非接触電力送電装置、および車両に適用することができ、特に、電磁場の共鳴により電力を受電または送電の少なくとも一方が可能とされたコイルユニット等に好適である。
【符号の説明】
【００８６】
１００  電動車両、１０１  非接触電力受電装置、１１０  二次自己共振コイル、１２０  二次コイル、１３０  整流器、１４０  コンバータ、１５０  蓄電装置、１７０  モータ、１８０  コイルユニット、１９０，２５０  電磁遮蔽ケース、１９１  コイルケース、１９２  天板部、１９３  鍋部、１９４  ボルト、１９５  開口部、１９６  ボビン、１９７  プレート、１９８  挿入溝、１９９  ボス、２００  給電装置、２０１，２０２  凹部、２０３  調整部材、２０４  支持部、２０５  基部、２０６  挿入溝、２１０  交流電源、２２０  高周波電力ドライバ、２３０  一次コイル、２４０  一次自己共振コイル、２５５  開口部、２８０  コイルユニット、２９１  コイルケース、３１０  高周波電源、３２０  一次コイル、３３０  一次自己共振コイル、３４０  二次自己共振コイル、３５０  二次コイル。
【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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