(57)【要約】【課題】内部に空洞を有する中空状の第１導線と、前記第１導線の外周を巻回する複数の第２導線と、を備え、前記第２導線どうしは、前記第１導線の外周において互いに撚り合わされ、前記第１導線と前記複数の第２導線のそれぞれとは、互いに電気的に並列に接続、または互いに電気的に分離されていることを特徴とする。【解決手段】内部に空洞を有する中空状の第１導線と、前記第１導線の外周を巻回する複数の第２導線と、を備え、前記第２導線どうしは、前記第１導線の外周において互いに撚り合わされ、前記第１導線と前記複数の第２導線とは、両端部で互いに接続され、それよりも中心側で電気的に並列に配線されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空洞を有する中空状の第１導線と、
前記第１導線の外周を巻回する複数の第２導線と、を備え、
前記第２導線どうしは、前記第１導線の外周において互いに撚り合わされ、
前記第１導線と前記複数の第２導線のそれぞれとは、互いに電気的に並列に接続、または互いに電気的に分離されていることを特徴とするワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項２】
前記複数の第２導線は、それぞれ絶縁被覆導線から構成されていることを特徴とする請求項１記載のワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項３】
前記複数の第２導線は、それぞれ複数の導体素線を撚り合わせて構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項４】
前記第１導線は、アルミニウムまたは銅を含み、前記複数の第２導線は、銅を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項５】
前記第１導線は、アルミニウムまたは銅を含み、
前記複数の導体素線は、銅を含むことを特徴とする請求項３に記載のワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項６】
前記第１導線は、アルミニウムから構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項７】
前記複数の第２導線は、それぞれ銅クラッドアルミ線で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項８】
前記複数の導体素線は、それぞれ銅クラッドアルミ線で構成されていることを特徴とする請求項３に記載のワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項９】
前記第１導線の内表面の表面粗さは、前記第１導線の外表面の表面粗さよりも粗いことを特徴とする請求項１ないし８いずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項１０】
前記第１導線の内表面には、前記第１導線の延在方向に沿って延びる溝が設けられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項１１】
前記第１導線の内表面には、腐食防止膜が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項１２】
請求項１ないし１１いずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送用コイルと、
前記ワイヤレス電力伝送用コイルに交流電力を供給する駆動回路と、
流体を前記第１導線の前記空洞に循環させる循環装置とを備えることを特徴とするワイヤレス送電装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１１いずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送用コイルと、
前記ワイヤレス電力伝送用コイルから供給される交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
流体を前記第１導線の前記空洞に循環させる循環装置とを備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載のワイヤレス送電装置と、請求項１３に記載のワイヤレス受電装置とのうち少なくとも一方を備えることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス電力伝送用コイル、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、ワイヤレス電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス電力伝送は、金属接点やコネクタなどを介さずに電力を伝送する技術であり、従来よりコードレス電話、電気シェーバー、電動歯ブラシなど、小型機器への非接触充電などの用途に使用されている。
【０００３】
ワイヤレス電力伝送システムは、送電装置の一部である送電用のコイル装置と、受電装置の一部である受電用のコイル装置と、を備えている。これら２つのコイル装置間の磁気結合を利用して、ワイヤレスでの送電を実現している。近年、こうしたワイヤレス電力伝送システムを、例えば電気自動車のバッテリーへの充電などに適用することが考えられている。
【０００４】
しかしながら、ワイヤレス電力伝送システムを電気自動車への充電に用いる場合、従来の小型機器への充電などと比較して、コイル装置に大電流を流す必要がある。こうした大電流を流すことが可能なワイヤレス電力伝送システムとして、例えば、特許文献１には、中空線材（導線）を円形のヘリカル状に巻いて形成したコイルを備えた給電システムが開示されている。この特許文献１の給電システムでは、コイルに中空線材を導線として適用することで、高周波電流を流す際に導線の表面付近の電流密度が高まる表皮効果が生じても、効率よく高周波大電流を流すことが可能であるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０１２６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された給電システムでは、コイルに中空状の導線を用いることで、導電に寄与しない空洞が生じるため、送電電力量を高めようとすると、導線の直径が空洞の無い導線と比較して相当に大きくなってしまい、コイル装置の小型軽量化の障害になるという課題があった。
【０００７】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、ワイヤレス電力伝送用コイルの送電電力量の向上、および小型軽量化を両立させることが可能なワイヤレス電力伝送用コイル、およびこれを適用したワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、ワイヤレス電力伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様のワイヤレス送電装置は、内部に空洞を有する中空状の第１導線と、前記第１導線の外周を巻回する複数の第２導線と、を備え、前記第２導線どうしは、前記第１導線の外周において互いに撚り合わされ、前記第１導線と前記複数の第２導線のそれぞれとは、互いに電気的に並列に接続、または互いに電気的に分離されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様のワイヤレス送電装置は、前記ワイヤレス電力伝送用コイルと、前記ワイヤレス電力伝送用コイルに交流電力を供給する駆動回路と、流体を前記第１導線の前記空洞に循環させる循環装置とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様のワイヤレス受電装置は、前記ワイヤレス電力伝送用コイルと、前記ワイヤレス電力伝送用コイルから供給される交流電力を直流電力に変換する整流回路と、流体を前記第１導線の前記空洞に循環させる循環装置とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様のワイヤレス電力伝送システムは、前記ワイヤレス送電装置と、前記ワイヤレス受電装置とのうち少なくとも一方を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、ワイヤレス電力伝送用コイルの送電電力量の向上、および小型軽量化を両立させることが可能なワイヤレス電力伝送用コイル、およびこれを適用したワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、ワイヤレス電力伝送システムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線を示す外観斜視図、拡大斜視図、および断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線を示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線を示す外観斜視図、拡大斜視図、および断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線を示す断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線を示す外観斜視図、拡大斜視図、および断面図である。
【図６】本発明の第６実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線を示す断面図である。
【図７】本発明の第７実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線を示す断面図である。
【図８】本発明の第８実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線を示す断面図である。
【図９】本発明の第９実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する第１導線の延在方向に沿った断面図である。
【図１０】本発明の第１０実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する第１導線の拡大斜視図である。
【図１１】本発明の第１１実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する第１導線の拡大斜視図である。
【図１２】本発明の一態様にかかるワイヤレス送電装置を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の一態様にかかるワイヤレス受電装置を示す概略構成図である。
【図１４】本発明の一態様にかかるワイヤレス電力伝送システムを、電気自動車の非接触給電システムに適用した例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態のワイヤレス電力伝送用コイル、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、およびワイヤレス電力伝送システムについて説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１５】
「ワイヤレス電力伝送用コイル、第１実施形態」
図１は、本発明の第１実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線を示す外観斜視図（ａ）、拡大斜視図（ｂ）、および延在方向に対して直角な断面図（ｃ）である。
ワイヤレス電力伝送用コイルは、線状の導線１０を例えば円形のヘリカル状に巻いて形成したものである。導線１０は、内部に空洞Ｃを有する中空状の導線（線材）の第１導線１１と、この第１導線１１の外周を巻回する複数の第２導線１２，１２…とを備えている。複数の第２導線１２，１２…によって撚線（絶縁被覆の無いリッツ線）を形成している。
【００１６】
第１導線１１は、例えば、アルミニウム、アルミニウムを含む合金、銅、銅を含む合金など導電性の高い金属から構成された中空状の導線（線材）である。
第２導線１２は、例えば、アルミニウム、アルミニウムを含む合金、銅、銅を含む合金など導電性の高い金属から構成された、空洞の無い中実な線材である。複数の第２導線１２，１２…は、第１導線１１の外表面１１ａの外側で撚り合わされ、延在方向に延びている。第２導線１２は、第１導線１１の外表面１１ａに対して接していても、離間していても良い。
【００１７】
第１導線１１と複数の第２導線１２，１２…とは、延在方向の両端部で互いに電気的に接続されている。即ち、第１導線１１とそれぞれの第２導線１２とは、互いに電気的に並列に接続、または互いに電気的に分離されている。第１導線１１とそれぞれの第２導線１２とが電気的に分離される場合は、互いに異なるインバータ装置に第１導線１１とそれぞれの第２導線１２が接続される例が挙げられる。
【００１８】
第１導線１１の外径と内径との差にあたる厚みは、第１導線１１内に流す高周波電流の周波数に対する表皮深さ以下の厚みであることが好ましい。例えば、円筒導線に流れる電流は直流の場合、導線断面に一様に分布するが、周波数の増加と共に導線表面に集中し、内部の電流密度が減る（表皮効果）。第１導線１１の厚みが、表皮深さ以下であれば、第１導線１１の断面全面を利用して高周波電流を流すことができる。
【００１９】
また第２導線１２の直径は、第２導線１２内に流す高周波電流の周波数に対する表皮深さ以下であることが好ましい。表皮効果は、導線の径が表皮深さに対して十分大きいときに顕著に生じる。そのため、第２導線１２の直径が表皮深さ以下であれば、第２導線１２では表皮効果の影響を受けにくく、第２導線１２の断面全面を利用して高周波電流を流すことができる。第２導線１２の直径が表皮深さより大きい場合は、第２導線１２の内部に空洞を設けてもよい。
【００２０】
このような第１導線１１と、複数の第２導線１２，１２…とからなる導線１０によってワイヤレス電力伝送用コイルを構成することで、ワイヤレス電力伝送用コイルの送電電力量の向上、および小型軽量化を両立させることが可能になる。即ち、内部に空洞Ｃを有する中空状の第１導線１１によって軽量化を実現しつつ、第１導線１１の周囲に複数の第２導線１２，１２…を配置することによって大電流を流すことが可能になる。
【００２１】
例えば、円筒導線に流れる電流は直流の場合、導線断面に一様に分布するが、周波数の増加と共に導線表面に集中し、内部の電流密度が減る（表皮効果）。しかし本実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルのように、複数の第２導線１２，１２…を設けることで、同等の断面積の１本の導線と比較して、高周波電流が流れることができる断面積が増加するので、効率よく高周波電流を流すことができる。
【００２２】
こうした第２導線１２，１２…と中空状の第１導線１１とを組み合わせることで、第１導線１１だけで同等の送電電力量を確保する場合と比較して、ワイヤレス電力伝送用コイルの小型化を実現できる。
【００２３】
なお、第１導線１１の空洞Ｃには、冷却用の流体を流すことができる。冷却用の流体としては、例えば、絶縁性の有機冷却液、あるいは冷却用ガスなどを用いることができる。第１導線１１空洞Ｃに冷却用の流体を流すことによって、導線１０への高周波電流の印加による発熱を抑制し、電気抵抗の上昇を防止することができる。冷却用の流体として大気（外気）を流入させて第１導線１１を冷却することもできる。
【００２４】
「ワイヤレス電力伝送用コイル、第２実施形態」
図２は、本発明の第２実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線の断面図である。
本実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線２０は、内部に空洞Ｃを有する中空状の第１導線１１と、この第１導線１１の外周を巻回する複数の第２導線２２，２２…とを備えている。複数の第２導線２２，２２…によって撚線（リッツ線）を形成している。
【００２５】
本実施形態のそれぞれの第２導線２２は、絶縁被覆導線から形成されている。即ち、第２導線２２は、導体素線２２ａと、この導体素線２２ａの周囲を覆う絶縁被覆２２ｂとから構成されている。導体素線２２ａは、例えば、アルミニウム、アルミニウムを含む合金、銅、銅を含む合金など導電性の高い金属から構成されている。また、絶縁被覆２２ｂは、絶縁性樹脂、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）などから構成されている。
【００２６】
本実施形態のように、それぞれの第２導線２２として導体素線２２ａの周囲を絶縁被覆２２ｂで覆うことによって、第２導線２２が全体として一つの導線としてみなされることを避けることができる。それぞれの第２導線２２同士が分離されることで、それぞれの第２導線２２において表皮効果が生じることをより低減できる。すなわち絶縁被覆を設けない構成と比較して、それぞれの導体素線２２ａが全体として一つの導線となり、その表皮部分に集中する高周波電流の電力損失を低減することができる。これによって、ワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線２０の高周波電流の送電効率を高め、ワイヤレス電力伝送用コイルの小型軽量化を実現できる。
【００２７】
「ワイヤレス電力伝送用コイル、第３実施形態」
図３は、本発明の第３実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線を示す外観斜視図（ａ）、拡大斜視図（ｂ）、および延在方向に対して直角な断面図（ｃ）である。
本実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線３０は、内部に空洞Ｃを有する中空状の第１導線１１と、この第１導線１１の外周を巻回する複数の第２導線３２，３２…とを備えている。複数の第２導線３２，３２…によって撚線（絶縁被覆の無いリッツ線）を形成している。
【００２８】
本実施形態のそれぞれの第２導線３２は、複数の導体素線３３，３３…を撚り合わせた撚線（絶縁被覆の無いリッツ線）から構成されている。導体素線３３の直径は、第２導線３２の直径より小さい。そのため、それぞれの導体素線３３で表皮効果が生じる可能性をより低減できる。また本実施形態のように、第２導線３２を複数の導体素線３３，３３…を撚り合わせて構成することで、電流が集中しやすい場所を長さ方向に順次入れ替えることができる。すなわち、複数の導体素線３３，３３…を撚り合わせることで、同等の断面積の１本の第２導線と比較して、効率よく高周波電流を流すことができる。
【００２９】
こうした撚線からなる第２導線３２，３２…と中空状の第１導線１１とを組み合わせることで、高周波電流の送電効率をより一層高め、ワイヤレス電力伝送用コイルの小型軽量化を実現できる。
【００３０】
「ワイヤレス電力伝送用コイル、第４実施形態」
図４は、本発明の第４実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線の断面図である。
本実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線４０は、内部に空洞Ｃを有する中空状の第１導線４１と、この第１導線４１の外周を巻回する複数の第２導線４２，４２…とを備えている。複数の第２導線４２，４２…によって撚線（絶縁被覆の無いリッツ線）を形成している。
【００３１】
本実施形態においては、中空状の第１導線４１として、アルミニウム製中空線材、または銅製中空線材を用いている。また、それぞれの第２導線４２は、銅線を用いている。
【００３２】
銅の比重は８．９６ｇ／ｃｍ２、アルミニウムの比重は２．７１ｇ／ｃｍ２である。アルミニウムの比重は銅の１／３程度であり、アルミニウムを用いることで軽量化できる。一方で、銅の導電率が５．８×１０−７Ｓ／ｍであるのに対して、アルミニウムの導電率は３．５４１０−７Ｓ／ｍと、アルミニウムの導電率は銅の６０％程度である。
【００３３】
第２導線４２は、表皮効果の影響を受けないように、第１導線４１と比較して体積が小さい。そのため、第２導線４２は、軽量化を担うよりも送電電力量の大容量化を担うことが好ましい。第２導線４２を銅線とすることで送電電力量の大容量化を実現できる。
【００３４】
他方、第１導線４１は、第２導線４２よりも体積が大きい。第１導線４１を銅製中空線材にすると、更なる送電電力量の大容量化を実現できる。第１導線４１をアルミニウム製中空線材にすると、第２導線４２により送電電力量の大容量化を実現した上で、軽量化も実現できる。
【００３５】
「ワイヤレス電力伝送用コイル、第５実施形態」
図５は、本発明の第５実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線を示す外観斜視図（ａ）、拡大斜視図（ｂ）、および延在方向に対して直角な断面図（ｃ）である。
本実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線５０は、内部に空洞Ｃを有する中空状の導線（線材）からなる第１導線５１と、この第１導線５１の外周を巻回する複数の第２導線５２，５２…とを備えている。複数の第２導線５２，５２…によって撚線（絶縁被覆の無いリッツ線）を形成している。
【００３６】
本実施形態のそれぞれの第２導線５２は、複数の導体素線５３，５３…を撚り合わせた撚線（絶縁被覆の無いリッツ線）から構成されている。本実施形態のように、第２導線５２を複数の導体素線５３，５３…を撚り合わせて構成することで、同等の断面積の１本の第２導線と比較して、高周波電流が流れる断面積が増加するので、効率よく高周波電流を流すことができる。
【００３７】
本実施形態においては、中空状の第１導線５１として、アルミニウム製中空線材、または銅製中空線材を用いている。また、それぞれの第２導線５２を構成する導体素線５３，５３…は、銅線を用いている。第４実施形態にかかるワイヤレス電力伝送用コイルと同様に、第１導線５１としてアルミニウムまたは銅を用い、第２導線４２を構成する複数の導体素線５３，５３…としてアルミニウムを用いることによって、ワイヤレス電力伝送用コイルの軽量化と送電電力量の大容量化を両立させて実現することが可能となる。
【００３８】
「ワイヤレス電力伝送用コイル、第６実施形態」
図６は、本発明の第６実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線の断面図である。
本実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線６０は、内部に空洞Ｃを有する中空状の導線（線材）からなる第１導線６１と、この第１導線６１の外周を巻回する複数の第２導線６２，６２…とを備えている。複数の第２導線６２，６２…によって撚線（絶縁被覆の無いリッツ線）を形成している。
【００３９】
本実施形態においては、中空の第１導線６１として、アルミニウム製中空線材を用いている。また、それぞれの第２導線６２は、アルミニウム線を用いている。
本実施形態では、第１導線６１および第２導線６２を共にアルミニウムから構成することで、ワイヤレス電力伝送用コイルを実用的な導電率の範囲内で最大限軽量化することができる。
【００４０】
なお、前述した第５実施形態においても、第１導線５１および第２導線５２を構成する導体素線５３，５３…を共にアルミニウムから構成することで、ワイヤレス電力伝送用コイルを実用的な導電率の範囲内で最大限軽量化することができる。
【００４１】
「ワイヤレス電力伝送用コイル、第７実施形態」
図７は、本発明の第７実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線の断面図である。
本実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線７０は、内部に空洞Ｃを有する中空状の導線（線材）からなる第１導線７１と、この第１導線７１の外周を巻回する複数の第２導線７２，７２…とを備えている。複数の第２導線７２，７２…によって撚線（絶縁被覆の無いリッツ線）を形成している。
【００４２】
本実施形態においては、中空状の第１導線７１として、アルミニウム製中空線材または銅製中空線材を用いている。また、それぞれの第２導線７２は、銅クラッドアルミ線を用いている。
【００４３】
第２導線７２として、表皮効果で高周波電流が集中しやすい表皮部分を銅にして、その内側で断面積の大きい部分を軽量なアルミニウムにした銅クラッドアルミ線を用いることで、アルミニウムによる軽量化と、銅による導電率の向上とを両立させ、ワイヤレス電力伝送用コイルの軽量化と送電電力量の大容量化を両立させて実現することが可能となる。
【００４４】
なお、前述した第２実施形態においても、第２導線２２として絶縁被覆２２ｂに覆われた導体素線２２ａに銅クラッドアルミ線を用いることで、ワイヤレス電力伝送用コイルの軽量化と送電電力量の大容量化を両立させて実現することが可能となる。
【００４５】
「ワイヤレス電力伝送用コイル、第８実施形態」
図８は、本発明の第８実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線の断面図である。
本実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する導線８０は、内部に空洞Ｃを有する中空状の導線（線材）からなる第１導線８１と、この第１導線８１の外周を巻回する複数の第２導線８２，８２…とを備えている。複数の第２導線８２，８２…によって撚線（絶縁被覆の無いリッツ線）を形成している。
【００４６】
本実施形態のそれぞれの第２導線８２は、複数の導体素線８３，８３…を撚り合わせた撚線（絶縁被覆の無いリッツ線）から構成されている。本実施形態のように、第２導線８２を複数の導体素線８３，８３…を撚り合わせて構成することで、同等の断面積の１本の第２導線と比較して、高周波電流が流れることができる面積が増加するので、効率よく高周波電流を流すことができる。
【００４７】
本実施形態においては、中空状の第１導線８１として、アルミニウム製中空線材、または銅製中空線材を用いている。また、それぞれの第２導線８２を構成する導体素線８３，８３…として、銅クラッドアルミ線を用いている。
【００４８】
第２導線８２を構成する導体素線８３として、表皮効果で高周波電流が集中しやすい表皮部分を銅にして、その内側で断面積の大きい部分を軽量なアルミニウムにした銅クラッドアルミ線を用いることで、アルミニウムによる軽量化と、銅による導電率の向上とを両立させ、ワイヤレス電力伝送用コイルの軽量化と送電電力量の大容量化を両立させて実現することが可能となる。
【００４９】
「ワイヤレス電力伝送用コイル、第９実施形態」
図９は、本発明の第９実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する第１導線の延在方向に沿った断面図である。なお、以下の説明では本実施形態の第１導線９１の構成のみ説明する。他の構成部分は、例えば第１実施形態と同様である。
本実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する第１導線９１は、内部に空洞Ｃを有する金属中空線材からなる。この第１導線９１の内表面９１ａは、外表面９１ｂよりも表面粗さが粗くなるように形成されている。第１導線９１の内表面９１ａは、例えば、不定形の凹凸などが形成されていればよい。
【００５０】
本実施形態のように、ワイヤレス電力伝送用コイルを構成する第１導線９１の内表面９１ａを粗面にすることで、例えば、第１導線９１の空洞Ｃ内に絶縁性の有機冷却液や冷却用ガスなどの冷却用の流体を流す場合、内表面９１ａに形成された不定形の凹凸などによって、空洞Ｃを流れる流体に対流を生じさせることができる。
【００５１】
また、平滑な内表面と比較して、流体に接触する内表面９１ａの表面積を増加させることができる。これにより、第１導線９１の空洞Ｃ内に冷却用の流体を流す場合に、冷却効果をより一層高めることができ、冷却性能に優れ、温度上昇による電気抵抗の増大を抑制可能なワイヤレス電力伝送用コイルを実現できる。
【００５２】
「ワイヤレス電力伝送用コイル、第１０実施形態」
図１０は、本発明の第１０実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する第１導線の拡大斜視図である。なお、以下の説明では本実施形態の第１導線１０１の構成のみ説明する。他の構成部分は、例えば第１実施形態と同様である。
本実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する第１導線１０１は、内部に空洞Ｃを有する金属中空線材からなる。この第１導線１０１の内表面１０１ａには、第１導線１０１の延在方向に沿って延びる複数の溝１０２，１０２…が、円周方向に沿って配列形成されている。このような複数の溝１０２を第１導線１０１の内表面１０１ａに形成することによって、内表面１０１ａの表面積を増加させることができる。
【００５３】
例えば、第１導線１０１の空洞Ｃ内に絶縁性の有機冷却液や冷却用ガスなどの冷却用の流体を流す場合、内表面１０１ａに形成された複数の溝１０２，１０２…によって、流体に接触する内表面９１ａの表面積が平滑面と比較して増加するので、冷却効果をより一層高めることができ、冷却性能に優れ、温度上昇による電気抵抗の増大を抑制可能なワイヤレス電力伝送用コイルを実現できる。
【００５４】
また、こうした複数の溝１０２，１０２…は、第１導線１０１の延在方向に沿って延びるので、第１導線１０１の断面積が延在方向で変化することが無く、第１導線１０１の導電率を低下させることが無い。
【００５５】
「ワイヤレス電力伝送用コイル、第１１実施形態」
図１１は、本発明の第１１実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する第１導線の拡大斜視図である。なお、以下の説明では本実施形態の第１導線１１１の構成のみ説明する。他の構成部分は、例えば第１実施形態と同様である。
本実施形態のワイヤレス電力伝送用コイルを構成する第１導線１１１は、内部に空洞Ｃを有する金属中空線材からなる。この第１導線１１１の内表面１１１ａには、腐食防止膜１１２が形成されている。
【００５６】
本実施形態のように、第１導線１１１の内表面１１１ａに腐食防止膜１１２を形成することによって、第１導線１１１の内表面１１１ａの酸化などによる劣化を防止し、第１導線１１１の導電率の経時変化を抑制することができる。
【００５７】
腐食防止膜１１２としては、例えば、ベンゾトリアゾール系有機溶剤と結合して形成されるベンゾトリアゾール第二銅が挙げられる。また、腐食防止膜１１２として、ニッケル、クロム、銀、スズなどのメッキ膜を用いることもできる。第１導線１１１の空洞Ｃ内に冷却用の流体を流す場合には、この流体に対して耐蝕性のある材料によって腐食防止膜１１２を形成することが好ましい。
【００５８】
なお、こうした腐食防止膜を、第１０実施形態のような、内表面１０１ａに複数の溝１０２，１０２…が形成された第１導線１０１に適用することも好ましい。
【００５９】
「ワイヤレス送電装置」
次に、図１に示すワイヤレス電力伝送用コイルを用いた本発明の一態様にかかるワイヤレス送電装置を説明する。
図１２は、本発明のワイヤレス送電装置を示す概略構成図である。
本発明の一態様にかかるワイヤレス送電装置１２０は、ワイヤレス電力伝送用コイル１２１と、流体タンク１２２と、ポンプ１２３と、流体冷却装置１２４と、高周波電源１２５とを備えている。
【００６０】
ワイヤレス電力伝送用コイル１２１は、図１に示す導線１０を例えば、円形のヘリカル状に巻いて形成したものである。流体タンク１２２は、内部にワイヤレス電力伝送用コイル１２１を冷却するための流体が貯留される。ポンプ１２３は、流体タンク１２２の流体を吸引して、導線１０を構成する第１導線１１の一端側から空洞Ｃに流体を供給する。
【００６１】
流体冷却装置１２４は、例えば熱交換器（ラジエター）から構成され、ワイヤレス電力伝送用コイル１２１を冷却して暖められ、第１導線１１の他端側から流出した流体を、例えば外気との熱交換によって冷却する。
【００６２】
高周波電源１２５は、導線１０の一端側と他端側との間に高周波電流を印加する。高周波電源１２５は、導線１０の一端側および他端側において、導線１０を構成する第１導線１１および複数の第２導線１２，１２…が電気的に並列接続になるように配線される。
このような構成のワイヤレス送電装置１２０は、対向して配置されたワイヤレス受電装置のワイヤレス電力伝送用コイルに向けて高周波電流を伝送する。
【００６３】
本発明のワイヤレス送電装置１２０によれば、ワイヤレス電力伝送用コイル１２１の導線１０を構成する第１導線１１として、内部に空洞Ｃを有する中空線材を用い、この空洞Ｃ内に冷却用の流体（冷媒）を流すことによって、ワイヤレス電力伝送用コイル１２１に高周波電流を印加することによる温度上昇を抑制し、これにより温度上昇による抵抗値の増大（過負荷）を防止し、効率よく高周波電流を伝搬させることができる。
【００６４】
「ワイヤレス受電装置」
次に、図１に示すワイヤレス電力伝送用コイルを用いた本発明の一態様にかかるワイヤレス受電装置を説明する。
図１３は、本発明の一態様にかかるワイヤレス受電装置を示す概略構成図である。
本発明の一態様にかかるワイヤレス受電装置１３０は、ワイヤレス電力伝送用コイル１３１と、流体タンク１３２と、ポンプ１３３と、流体冷却装置１３４と、整流装置１３５とを備えている。
【００６５】
ワイヤレス電力伝送用コイル１３１は、図１に示す導線１０を例えば、円形のヘリカル状に巻いて形成したものである。整流装置１３５は、ワイヤレス電力伝送用コイル１３１から供給される交流電力を直流電力に変換する整流回路（交直変換回路）を備えている。この整流装置１３５には、例えば、２次電池（蓄電池）Ｂが接続される。
【００６６】
このような構成のワイヤレス受電装置１３０は、対向して配置されたワイヤレス送電装置のワイヤレス電力伝送用コイルから伝搬される高周波電流を受電する。そして、整流装置１３５によって直流電流に変換されて出力される。こうした直流電流は、例えば、２次電池（蓄電池）Ｂの充電に用いることができる。
【００６７】
本発明の一態様にかかるワイヤレス受電装置１３０によれば、ワイヤレス電力伝送用コイル１３１の導線１０を構成する第１導線１１として、内部に空洞Ｃを有する中空状の導線（線材）を用い、この空洞Ｃ内に冷却用の流体（冷媒）を流すことによって、ワイヤレス電力伝送用コイル１３１に受電した高周波電流が流れることによる温度上昇を抑制し、これにより温度上昇による抵抗値の増大（過負荷）を防止し、効率よく高周波電流を受電することができる。
【００６８】
「ワイヤレス電力伝送システム」
次に、図１２に示すワイヤレス送電装置および図１３に示すワイヤレス受電装置を用いた本発明の一態様にかかるワイヤレス電力伝送システムを説明する。ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電装置またはワイヤレス受電装置のいずれか一方のみに、上記態様にかかる導線を用いてもよい。
図１４は、本発明の一態様にかかるワイヤレス電力伝送システムを、電気自動車（ＥＶ）の非接触給電システムに適用した例を示す概念図である。
ワイヤレス電力伝送システム１４０は、ワイヤレス送電装置１２０と、ワイヤレス受電装置１３０とを備えている。
【００６９】
自動車用ワイヤレス給電装置１４１は、ワイヤレス送電装置１２０の一部である電源１４２、インバータ１４３、通信部１４４およびワイヤレス電力伝送用コイル１２１を備えている。また、このワイヤレス電力伝送システム１４０に対応した電気自動車（ＥＶ）１５０は、ワイヤレス電力伝送用コイル１３１と、整流器（整流回路）１５１と、充電器（充電回路）１５２と、蓄電池（２次電池）１５３と、通信部１５４とを備えている。
【００７０】
このようなワイヤレス電力伝送システム１４０に対応した電気自動車（ＥＶ）１５０の蓄電池１５３に充電を行う際には、例えば車底部に設けられたワイヤレス電力伝送用コイル１３１が、自動車用ワイヤレス給電装置１４１のワイヤレス電力伝送用コイル１２１に対面する位置に電気自動車１５０を誘導する。
【００７１】
そして、電気自動車１５０の通信部１５４から自動車用ワイヤレス給電装置１４１の通信部１４４に向けて充電開始信号を送ると、自動車用ワイヤレス給電装置１４１は、電源１４２からインバータ１４３を介してワイヤレス電力伝送用コイル１２１に高周波電流を印加する。
【００７２】
ワイヤレス電力伝送用コイル１２１に高周波電流が流れると、対向して配置されたワイヤレス電力伝送用コイル１３１に高周波電流が伝搬される。そして、このワイヤレス電力伝送用コイル１３１で受電した高周波電流を整流器（整流回路）１５１によって直流電流に変換した後、充電器（充電回路）１５２を介して蓄電池（２次電池）１５３に入力させることで、蓄電池（２次電池）１５３を充電することができる。
【００７３】
以上のように、ワイヤレス電力伝送システム１４０を電気自動車（ＥＶ）１５０に適用すれば、地上に設置されたワイヤレス電力伝送用コイル１２１の位置に電気自動車１５０を誘導するだけで、運転者が車外に出て電源プラグを脱着させるといった手間の掛かる作業を必要とせずに、蓄電池（２次電池）１５３に充電を行うことができる。
【００７４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７５】
１０…導線
１１…第１導線
１２…第２導線
１２０…ワイヤレス送電装置
１２１，１３１…ワイヤレス電力伝送用コイル
１３０…ワイヤレス受電装置
１４０…ワイヤレス電力伝送システム
【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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