(57)【要約】【課題】非接触で電力を伝送するための受電装置、送電装置、および電力伝送システムにおいて、装置の体格低減を図るとともに電力伝送時に発生する電磁界の電気機器への影響を抑制する。【解決手段】受電装置のコイル部１１０は、送電装置から出力される電力を非接触で受電するためのコイル１１４と、コイル１１４が巻回されるコア１１３とを備える。コア１１３は、板状の第１コア１１１と、第１コア１１１と間隔を空けて対向するように配置される板状の第２コア１１２とを含む。コイル１１４は、第１コア１１１および第２コア１１２に跨がるように、第１コア１１１および第２コア１１２の周囲に巻回される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置から出力される電力を非接触で受電するためのコイルと、
前記コイルが巻回されるコアとを備え、
前記コアは、
板状の第１コア部と、
前記第１コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第２コア部とを含み、
前記コイルは、前記第１コア部および前記第２コア部に跨がるように前記第１コア部および前記第２コア部の周囲に巻回される、受電装置。
【請求項２】
前記第１コア部と前記第２コア部との間の空間に配置される機器をさらに備える、請求項１に記載の受電装置。
【請求項３】
前記機器は、前記コイルに電気的に接続された電気機器である、請求項２に記載の受電装置。
【請求項４】
前記第１コア部と前記第２コア部との間の間隔は、前記第１コア部の厚みと前記第２コア部の厚みとの合計値以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載の受電装置。
【請求項５】
前記コイルおよび前記コアを収容する筐体と、
前記筐体内に設けられる複数の機器とをさらに備え、
前記複数の機器の全ては、前記第１コア部と前記第２コア部との間の空間に配置される、請求項１に記載の受電装置。
【請求項６】
前記第１コア部および前記第２コア部の各々は、互いに別部材として構成される板状部材である、請求項１から５のいずれか１項に記載の受電装置。
【請求項７】
前記コアは、角筒状に形成され、
前記第１コア部および前記第２コア部は、角筒状に形成された前記コアの互いに対向する壁部である、請求項１から５のいずれか１項に記載の受電装置。
【請求項８】
受電装置へ非接触で送電するためのコイルと、
前記コイルが巻回されるコアとを備え、
前記コアは、
板状の第１コア部と、
前記第１コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第２コア部とを含み、
前記コイルは、前記第１コア部および前記第２コア部に跨がるように前記第１コア部および前記第２コア部の周囲に巻回される、送電装置。
【請求項９】
前記第１コア部と前記第２コア部との間の空間に配置される機器をさらに備える、請求項８に記載の送電装置。
【請求項１０】
前記機器は、前記コイルに電気的に接続された電気機器である、請求項９に記載の送電装置。
【請求項１１】
前記第１コア部と前記第２コア部との間の間隔は、前記第１コア部の厚みと前記第２コア部の厚みとの合計値以上である、請求項８から１０のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項１２】
前記コイルおよび前記コアを収容する筐体と、
前記筐体内に設けられる複数の機器とをさらに備え、
前記複数の機器の全ては、前記第１コア部と前記第２コア部との間の空間に配置される、請求項８に記載の送電装置。
【請求項１３】
前記第１コア部および前記第２コア部の各々は、互いに別部材として構成される板状部材である、請求項８から１２のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項１４】
前記コアは、角筒状に形成され、
前記第１コア部および前記第２コア部は、角筒状に形成された前記コアの互いに対向する壁部である、請求項８から１２のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項１５】
送電装置と、
受電装置とを備え、
前記送電装置は、
前記受電装置へ非接触で送電するための第１のコイルと、
前記第１のコイルが巻回される第１のコアとを含み、
前記受電装置は、
前記送電装置から出力される電力を非接触で受電するための第２のコイルと、
前記第２のコイルが巻回される第２のコアとを含み、
前記第１および第２のコアの各々は、
板状の第１コア部と、
前記第１コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第２コア部とを含み、
前記第１および第２のコイルの各々は、前記第１コア部および前記第２コア部に跨がるように前記第１コア部および前記第２コア部の周囲に巻回される、電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受電装置、送電装置、および電力伝送システムに関し、特に、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システム、ならびにそれに用いられる受電装置および送電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１３−１２１２５８号公報は、非接触で電力を伝送する非接触電力伝送装置を開示する。この非接触電力伝送装置は、送電器と、受電器とを備える。送電器および受電器の各々は、板状に形成されたフェライトコアと、板状フェライトコアに螺旋状に巻回されたコイルと、コイルに並列に接続されたキャパシタ（コンデンサ）とを含む（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２１２５８号公報
【特許文献２】特開２０１３−５５２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コアおよびコイルから成るコイルユニットの近傍には、コイルに電気的に接続されるキャパシタその他の機器（たとえば冷却器や整流器、フィルター等）が配設され得る。これらの機器をコイルユニットの周囲に配置すると、送電器および受電器の体格が大きくなる。また、コイルユニットの周囲に配設される電気機器に対しては、電力伝送時に発生する高強度の電磁界が悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００５】
それゆえに、この発明の目的は、非接触で電力を伝送するための受電装置、送電装置、および電力伝送システムにおいて、装置の体格低減を図るとともに電力伝送時に発生する電磁界の電気機器への影響を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によれば、受電装置は、送電装置から出力される電力を非接触で受電するためのコイルと、コイルが巻回されるコアとを備える。コアは、板状の第１コア部と、第１コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第２コア部とを含む。コイルは、第１コア部および第２コア部に跨がるように第１コア部および第２コア部の周囲に巻回される。
【０００７】
好ましくは、受電装置は、第１コア部と第２コア部との間の空間に配置される機器をさらに備える。
【０００８】
さらに好ましくは、機器は、コイルに電気的に接続された電気機器である。
好ましくは、第１コア部と第２コア部との間の間隔は、第１コア部の厚みと第２コア部の厚みとの合計値以上である。
【０００９】
好ましくは、受電装置は、コイルおよびコアを収容する筐体と、筐体内に設けられる複数の機器とをさらに備える。複数の機器の全ては、第１コア部と第２コア部との間の空間に配置される。
【００１０】
好ましくは、第１コア部および第２コア部の各々は、互いに別部材として構成される板状部材である。
【００１１】
また、好ましくは、コアは、角筒状に形成される。第１コア部および第２コア部は、角筒状に形成されたコアの互いに対向する壁部である。
【００１２】
また、この発明によれば、送電装置は、受電装置へ非接触で送電するためのコイルと、コイルが巻回されるコアとを備える。コアは、板状の第１コア部と、第１コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第２コア部とを含む。コイルは、第１コア部および第２コア部に跨がるように第１コア部および第２コア部の周囲に巻回される。
【００１３】
好ましくは、送電装置は、第１コア部と第２コア部との間の空間に配置される機器をさらに備える。
【００１４】
さらに好ましくは、機器は、コイルに電気的に接続された電気機器である。
好ましくは、第１コア部と第２コア部との間の間隔は、第１コア部の厚みと第２コア部の厚みとの合計値以上である。
【００１５】
好ましくは、送電装置は、コイルおよびコアを収容する筐体と、筐体内に設けられる複数の機器とをさらに備える。複数の機器の全ては、第１コア部と第２コア部との間の空間に配置される。
【００１６】
好ましくは、第１コア部および第２コア部の各々は、互いに別部材として構成される板状部材である。
【００１７】
また、好ましくは、コアは、角筒状に形成される。第１コア部および第２コア部は、角筒状に形成されたコアの互いに対向する壁部である。
【００１８】
また、この発明によれば、電力伝送システムは、送電装置と、受電装置とを備える。送電装置は、受電装置へ非接触で送電するための第１のコイルと、第１のコイルが巻回される第１のコアとを含む。受電装置は、送電装置から出力される電力を非接触で受電するための第２のコイルと、第２のコイルが巻回される第２のコアとを含む。第１および第２のコアの各々は、板状の第１コア部と、第１コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第２コア部とを含む。第１および第２のコイルの各々は、第１コア部および第２コア部に跨がるように第１コア部および第２コア部の周囲に巻回される。
【発明の効果】
【００１９】
この発明においては、間隔を空けて互いに対向する板状の第１コア部および第２コア部に跨がるように第１コア部および第２コア部の周囲にコイルが巻回されることにより、第１コア部と第２コア部との間の空間に低電磁界の領域が形成される。そこで、第１コア部と第２コア部との間の空間にキャパシタその他の機器を収容することができる。したがって、この発明によれば、装置の体格低減を図るとともに、電力伝送時に発生する電磁界の電気機器への影響を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１による電力伝送システムの全体構成図である。
【図２】受電部の平面的な配置を示す車両平面図である。
【図３】図１に示す電力伝送システムにおいて非接触電力伝送を実現する電気回路図である。
【図４】受電部のコイル部の斜視図である。
【図５】図４中のＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図である。
【図６】送電部から受電部への電力伝送時に形成される電磁界を説明するための図である。
【図７】コイル部において第１コアと第２コアとの間のギャップを変化させた場合の結合係数の変化を示した図である。
【図８】実施の形態１における受電部の平面図である。
【図９】図８中のＸＩ−ＸＩ線に沿った矢視断面図である。
【図１０】実施の形態２における受電部の平面図である。
【図１１】実施の形態３における受電部のコイル部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
［実施の形態１］
（電力伝送システムの構成）
図１は、この発明の実施の形態１による電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、この電力伝送システムは、車両１０と、送電装置２０とを備える。車両１０は、受電部１００と、整流回路２００と、蓄電装置３００と、動力生成装置４００と、車両ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）５００とを含む。
【００２３】
受電部１００は、送電装置２０の送電部７００（後述）から出力される電力（交流）を非接触で受電するためのコイルを含む。受電部１００は、受電した電力を整流回路２００へ出力する。この実施の形態１では、送電装置２０が地表または地中に設けられるものとし、受電部１００は、車体前方よりの車体下部に設けられるものとする。なお、図２の車両平面図に示されるように、受電部１００は、車体の左右方向につき略中央に設けられる（図２において線Ｃは車体の中心線を示す。）。
【００２４】
なお、受電部１００の配置箇所はこれに限定されるものではない。たとえば、車体後方よりの車体下部に設けてもよいし、仮に送電装置２０が車両上方に設けられる場合には、受電部１００を車体上部に設けてもよい。受電部１００の詳細な構成については、後ほど説明する。
【００２５】
再び図１を参照して、整流回路２００は、受電部１００によって受電された交流電力を整流して蓄電装置３００へ出力する。図１には示されていないが、受電部１００と整流回路２００との間には、フィルタが設けられている。なお、フィルタは、必須の構成ではなく、必要に応じて設けられるものである。
【００２６】
蓄電装置３００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によって構成される。蓄電装置３００の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。蓄電装置３００は、整流回路２００から出力される電力を蓄えるほか、動力生成装置４００によって発電される電力も蓄える。そして、蓄電装置３００は、その蓄えられた電力を動力生成装置４００へ供給する。なお、蓄電装置３００として大容量のキャパシタも採用可能である。特に図示しないが、整流回路２００と蓄電装置３００との間に、整流回路２００の出力電圧を調整するＤＣ−ＤＣコンバータを設けてもよい。
【００２７】
動力生成装置４００は、蓄電装置３００に蓄えられる電力を用いて車両１０の走行駆動力を発生する。特に図示しないが、動力生成装置４００は、たとえば、蓄電装置３００から電力を受けるインバータ、インバータによって駆動されるモータ、モータによって駆動される駆動輪等を含む。なお、動力生成装置４００は、蓄電装置３００を充電するための発電機と、その発電機を駆動可能なエンジンとを含んでもよい。
【００２８】
車両ＥＣＵ５００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサからの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１０における各機器の制御を行なう。一例として、車両ＥＣＵ５００は、車両１０の走行制御や、蓄電装置３００の充電制御を実行する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００２９】
送電装置２０は、電源部６００と、送電部７００と、電源ＥＣＵ８００とを含む。電源部６００は、商用系統電源等の外部電源９００から電力を受け、所定の伝送周波数を有する交流電力を発生する。電源部６００は、発生した交流電力を送電部７００へ供給する。一例として、電源部６００は、外部電源９００からの電力を整流する整流部と、伝送周波数の交流電力を生成する単相インバータとを含む（いずれも図示せず）。なお、外部電源９００が直流電源の場合には、整流部は不要である。単相インバータは、たとえばフルブリッジ回路によって構成される。
【００３０】
送電部７００は、車両１０の受電部１００へ非接触で送電するためのコイルを含む。送電部７００は、伝送周波数を有する交流電力を電源部６００から受け、送電部７００の周囲に生成される電磁界を介して、車両１０の受電部１００へ非接触で送電する。なお、図１には示されていないが、電源部６００と送電部７００との間には、フィルタが設けられている。このフィルタは、必須の構成ではなく、必要に応じて設けられるものである。
【００３１】
電源ＥＣＵ８００は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサからの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、送電装置２０における各機器の制御を行なう。一例として、電源ＥＣＵ８００は、伝送周波数を有する交流電力を電源部６００（インバータ）が生成するように、電源部６００のスイッチング制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００３２】
図３は、図１に示した電力伝送システムにおいて非接触電力伝送を実現する電気回路図である。なお、この図３に示される回路構成は一例であって、非接触電力伝送を実現するための構成が図３の構成に限定されるものではない。
【００３３】
図３を参照して、車両１０の受電部１００は、コイル部１１０と、キャパシタ１２０とを含む。コイル部１１０は、送電装置２０の送電部７００から非接触で受電し、その受電された電力をフィルタ１５０へ出力する。キャパシタ１２０は、コイル部１１０に直列に接続されてコイル部１１０とＬＣ共振回路を形成する。キャパシタ１２０は、受電部１００の共振周波数を調整するために設けられる。キャパシタ１２０は、コイル部１１０に並列に接続してもよい。なお、コイル部１１０の浮遊容量を利用して所望の共振周波数が得られる場合には、キャパシタ１２０を設けない構成としてもよい。
【００３４】
電圧センサ１３０は、受電部１００の電圧を検出し、その検出値を車両ＥＣＵ５００へ出力する。電流センサ１４０は、受電部１００の電流を検出し、その検出値を車両ＥＣＵ５００へ出力する。
【００３５】
受電部１００と整流回路２００との間には、フィルタ１５０が設けられる。フィルタ１５０は、送電装置２０からの受電時に整流回路２００から発生する高調波ノイズを抑制する。一例として、フィルタ１５０は、受電部１００に並列に接続されるキャパシタと、キャパシタの接続ノードの一方と整流回路２００との間に設けられるコイルとを含むＬＣフィルタによって構成される。
【００３６】
整流回路２００と蓄電装置３００との間には、リレー２１０が設けられる。リレー２１０は、送電装置２０による蓄電装置３００の充電時に車両ＥＣＵ５００によってオンされる。蓄電装置３００と動力生成装置４００との間には、システムメインリレー（ＳＭＲ）３１０が設けられる。ＳＭＲ３１０は、動力生成装置４００の起動が要求されると、車両ＥＣＵ５００によってオンされる。
【００３７】
なお、車両ＥＣＵ５００は、送電装置２０による蓄電装置３００の充電時には、通信装置５１０を用いて送電装置２０と通信を行ない、充電の開始／停止や車両１０の受電状況等の情報を送電装置２０とやり取りする。
【００３８】
一方、送電装置２０の送電部７００は、コイル部７１０と、キャパシタ７２０とを含む。コイル部７１０は、電源部６００から供給される電力を車両１０の受電部１００へ非接触で送電する。キャパシタ７２０は、コイル部７１０に直列に接続されてコイル部７１０とＬＣ共振回路を形成する。キャパシタ７２０は、送電部７００の共振周波数を調整するために設けられる。キャパシタ７２０は、コイル部７１０に並列に接続してもよい。なお、コイル部７１０の浮遊容量を利用して所望の共振周波数が得られる場合には、キャパシタ７２０を設けない構成としてもよい。
【００３９】
電源部６００と送電部７００との間には、フィルタ６１０が設けられる。フィルタ６１０は、電源部６００から発生する高調波ノイズを抑制する。一例として、フィルタ６１０は、電源部６００に並列に接続されるキャパシタと、キャパシタの接続ノードの一方と電源部６００との間に設けられるコイルとを含むＬＣフィルタによって構成される。
【００４０】
なお、電源ＥＣＵ８００は、車両１０への送電時には、通信装置８１０を用いて車両１０と通信を行ない、充電の開始／停止や車両１０の受電状況等の情報を車両１０とやり取りする。
【００４１】
なお、特に図示しないが、送電装置２０にも、送電電力を検出するための電圧センサおよび電流センサが設けられる。この電圧センサおよび電流センサは、フィルタ６１０と送電部７００との間に設けてもよいし、電源部６００内に設けてもよい。
【００４２】
送電装置２０において、電源部６００からフィルタ６１０を介してコイル部７１０へ交流電力が供給される。そうすると、コイル部７１０と車両１０のコイル部１１０との間に形成される電磁界を通じてコイル部７１０からコイル部１１０へエネルギ（電力）が移動する。コイル部１１０へ移動したエネルギ（電力）は、フィルタ１５０および整流回路２００を介して蓄電装置３００へ供給される。
【００４３】
なお、上述のように、送電装置２０の送電部７００において、コイル部７１０は、キャパシタ７２０とともにＬＣ共振回路を形成する。車両１０の受電部１００においても、コイル部１１０がキャパシタ１２０とともにＬＣ共振回路を形成する。送電部７００の共振周波数と、受電部１００の固有周波数との差は、たとえば前者の固有周波数または後者の固有周波数の±１０％以下であることが好ましい。そして、コイル部７１０は、電源部６００から電力を受け、車両１０の受電部１００へ非接触で送電する。受電部１００のコイル部１１０は、送電部７００のコイル部７１０から非接触で受電する。
【００４４】
なお、特に図示しないが、送電装置２０において、送電部７００と電源部６００との間（たとえば送電部７００とフィルタ６１０との間）に絶縁トランスを設けてもよい。また、車両１０においても、受電部１００と整流回路２００との間（たとえば受電部１００とフィルタ１５０との間）に絶縁トランスを設けてもよい。
【００４５】
（コイル部の構成）
図４は、受電部１００のコイル部１１０の斜視図である。図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図である。送電部７００のコイル部７１０の構成も、コイル部１１０と同様であり、この図４および図５では、コイル部１１０の構成が代表的に説明される。コイル部７１０の構成についての説明は、以下に説明するコイル部１１０の説明と重複するので繰り返さない。なお、図中、「Ｘ」は車両前進方向を示し、「Ｙ」は車両左方向を示し、「Ｚ」は車両上方向を示す。なお、「Ｙ」が車両前進方向を示すものとし、「Ｘ」が車両右方向を示すものとしてもよい。
【００４６】
図４および図５を参照して、コイル部１１０は、コア１１３と、コイル１１４とを含む。コア１１３は、第１コア１１１と、第２コア１１２とによって構成される。第１コア１１１および第２コア１１２の各々は、磁性材から成り、代表的にはフェライトから成るが、フェライト以外の磁性材によって構成してもよい。第１コア１１１および第２コア１１２の各々は、たとえば、厚みＤの板状に形成され、Ｚ軸方向に沿って平面視した場合に矩形の形状を有する。
【００４７】
第１コア１１１は、ＸＹ平面に沿うように配置される。第２コア１１２は、第１コア１１１の車体上方側（Ｚ軸正方向）に設けられ、第１コア１１１とギャップＡＧを空けて第１コア１１１に対向するように配置される。
【００４８】
コイル１１４は、キャパシタ１２０およびフィルタ１５０（図示せず）に電気的に接続される。コイル１１４は、Ｘ軸方向を巻回軸として、第１コア１１１および第２コア１１２に跨がるように、第１コア１１１および第２コア１１２の周囲に螺旋状に巻回される。すなわち、第１コア１１１と第２コア１１２との間の空間には、コイル１１４は存在せず、第１コア１１１および第２コア１１２のＹ軸方向端面において第１コア１１１および第２コア１１２を跨ぐようにしてコイル１１４が巻回される。
【００４９】
なお、図４では、コイル１１４の１本１本については詳細に記載していないが、詳細には、コイル１１４は、一端から他端に向かうにつれて、第１コア１１１および第２コア１１２の周囲を取り囲むとともにＸ軸方向に移動するように、螺旋状に形成されている。また、図示しないが、コイル部１１０は、筐体（ケース）に収容されている。
【００５０】
図６は、送電部７００から受電部１００への電力伝送時に形成される電磁界を説明するための図である。図６を参照して、送電部７００のコイル部７１０は、第１コア７１１と、第２コア７１２と、コイル７１４とを含む。
【００５１】
コイル部７１０のコイル７１４に電流が供給されると、磁性材から成る第１コア７１１および第２コア７１２の内部に高強度の電磁界が形成される。そうすると、第１コア７１１および第２コア７１２と、受電部１００のコイル部１１０との間に伝送周波数で振動する電磁界が形成され、磁性材から成る第１コア１１１および第２コア１１２内に高強度の電磁界が形成される。これにより、コイル１１４に電流が誘起され、コイル１１４から電力が取り出される。
【００５２】
このように、コイル部１１０においては、第１コア１１１および第２コア１１２内に高強度の電磁界が形成され、第１コア１１１と第２コア１１２との間の空間の電磁界強度は低い。同様に、コイル部７１０においては、第１コア７１１および第２コア７１２内に高強度の電磁界が形成され、第１コア７１１と第２コア７１２との間の空間の電磁界強度は低い。そこで、この実施の形態１では、後述するように、受電部１００においては、コイル部１１０の第１コア１１１と第２コア１１２との間に形成される領域に、送電部７００においては、コイル部７１０の第１コア７１１と第２コア７１２との間に形成される領域に、キャパシタ等の機器を配置することとしたものである。これにより、第１コアと第２コアとの間の空間をキャパシタ等の機器の配置場所として利用することによって、受電部１００および送電部７００の体格を低減することができるとともに、送電部７００から受電部１００への電力伝送時に発生する電磁界の電気機器への影響を抑制することができる。
【００５３】
図７は、コイル部において第１コアと第２コアとの間のギャップＡＧを変化させた場合の結合係数κの変化を示した図である。なお、ここでは、送電部７００と受電部１００とにおいてギャップＡＧの大きさは同じとしている（同じ量だけ変化させる）。また、比較例として、コアが厚みＴＴ（図５）の１つのコアによって構成される場合に厚みＴＴを変化させたときの結合係数κの変化が示される。
【００５４】
図７を参照して、横軸は、ギャップＡＧと第１コアの厚みと第２コアの厚みとの和を示す（比較例については、横軸は、コアの厚みＴＴを示す。）。縦軸は、結合係数κを示す。線Ｌ１は、この実施の形態１における結合係数κの変化を示し、線Ｌ２は、比較例における結合係数κの変化を示す。なお、「効率９０％」は、送電部から受電部への電力伝送効率が９０％のラインであり、「効率９５％」は、送電部から受電部への電力伝送効率が９５％のラインである。
【００５５】
図に示されるように、コアを板状の第１コアと第２コアとによって構成し、第１コアと第２コアとの間にギャップＡＧを設けても、比較例で示される従来型のコアの場合と比べて結合係数および電力伝送効率の大きな低下は見られない。一例として、ギャップＡＧを第１コアの厚みと第２コアの厚みとの合計値以上にしても、結合係数および伝送効率の大きな低下は見られず、少なくともギャップＡＧを第１コアの厚みと第２コアの厚みとの合計値の４倍程度にしても、結合係数および伝送効率の大きな低下は見られない。
【００５６】
図８は、この実施の形態１における受電部１００の平面図である。図９は、図８中のＸＩ−ＸＩ線に沿った矢視断面図である。送電部７００の構成も、受電部１００と同様であり、この図８および図９においても、受電部１００の構成が代表的に説明される。送電部７００の構成についての説明は、以下に説明する受電部１００の説明と重複するので繰り返さない。
【００５７】
図８および図９を参照して、第１コア１１１と第２コア１１２との間に形成される領域にキャパシタ１２０が配置される。上述のように、第１コア１１１と第２コア１１２との間の空間の電磁界強度は低いので、この領域にキャパシタ１２０を配置することとしたものである。これにより、受電部１００の体格が低減されるとともに、送電部７００から受電部１００への電力伝送時に発生する電磁界のキャパシタ１２０への影響が抑制される。
【００５８】
なお、電力線１２１は、コイル１１４の一端に接続され、電力線１２１の図示されない他端は、フィルタ１５０（図３）に接続される。電力線１２２は、コイル１１４の他端とキャパシタ１２０の一端に接続される。電力線１２３は、キャパシタ１２０の他端に接続され、電力線１２３の図示されない他端は、フィルタ１５０に接続される。電力線１２１，１２３は、互いに近接して受電部１００から引き出される。これにより、受電部１００とフィルタ１５０との間の配線が容易になる。
【００５９】
キャパシタ１２０は、第１コア１１１と第２コア１１２との間に形成される領域に配置される関係上、薄型であることが好ましい。一例として、キャパシタ１２０は、基板と、基板の表面上に形成される配線回路と、配線回路上に設けられる複数のセラミックコンデンサとによって構成される。このような構成により、キャパシタ１２０の厚みを数ｍｍ程度に薄くすることも可能であり、第１コア１１１と第２コア１１２との間に形成される領域にキャパシタ１２０を配置することができる。また、このような構成のキャパシタに強電磁界が印加されると配線回路が高温になり得るところ、この実施の形態１においては、キャパシタ１２０は、第１コア１１１と第２コア１１２との間に形成される低電磁界領域に配置されるので、配線回路が高温になる問題も生じない。なお、第１コア１１１と第２コア１１２とのギャップＡＧを大きくとれば、キャパシタ１２０は、必ずしも上記のような構成のものに限定されるものではない。
【００６０】
なお、送電部７００については、特に図示しないが、第１コア７１１と第２コア７１２との間に形成される領域にキャパシタ７２０（図３）が配置される。これにより、送電部７００の体格が低減されるとともに、送電部７００から受電部１００への電力伝送時に発生する電磁界のキャパシタ７２０への影響が抑制される。
【００６１】
以上のように、この実施の形態１においては、車両１０の受電部１００において、間隔を空けて互いに対向する板状の第１コア１１１および第２コア１１２に跨がるように第１コア１１１および第２コア１１２の周囲にコイル１１４が巻回されることにより、第１コア１１１と第２コア１１２との間の空間に低電磁界の領域が形成される。そして、第１コア１１１と第２コア１１２との間の空間にキャパシタ１２０が収容される。したがって、この実施の形態１によれば、受電部１００の体格低減を図るとともに、電力伝送時に発生する電磁界のキャパシタ１２０への影響を抑制することができる。
【００６２】
また、この実施の形態１においては、送電装置２０の送電部７００においても、間隔を空けて互いに対向する板状の第１コア７１１および第２コア７１２に跨がるように第１コア７１１および第２コア７１２の周囲にコイル７１４が巻回されることにより、第１コア７１１と第２コア７１２との間の空間に低電磁界の領域が形成される。そして、第１コア７１１と第２コア７１２との間の空間にキャパシタ７２０が収容される。したがって、この実施の形態１によれば、送電部７００の体格低減を図るとともに、電力伝送時に発生する電磁界のキャパシタ７２０への影響を抑制することができる。
【００６３】
［実施の形態２］
実施の形態２では、コイル部が収容されるケース内に、キャパシタだけでなくその他の機器も収容される。そして、キャパシタ以外の機器も、キャパシタとともに第１コアと第２コアとの間に形成される領域に配置される。
【００６４】
実施の形態２における電力伝送システムの全体構成および電気的な回路構成は、上記の実施の形態１と同じである。
【００６５】
図１０は、実施の形態２における受電部の平面図である。なお、送電装置２０の送電部の構成も、受電部と同様であり、この図１０においては、受電部の構成が代表的に説明される。送電部の構成についての詳細な説明は、以下に説明する受電部の説明と重複するので繰り返さない。
【００６６】
図１０を参照して、実施の形態２における受電部１００Ａにおいては、コイル部１１０は、ケース（筐体）１８０に収容されている。ケース１８０には、キャパシタ１２０のほか、電圧センサ１３０、電流センサ１４０、フィルタ１５０、冷却装置１６０、その他機器１７０がさらに収容されている。そして、ケース１８０に収容される全ての機器は、コア１１３を構成する第１コア１１１と第２コア１１２との間に配置される。このように、ケース１８０に収容される各機器を第１コア１１１と第２コア１１２との間の領域に配置することによって、受電部１００Ａの体格を低減することができる。また、ケース１８０内において、コイル部１１０の配置につきＸ軸方向に沿って左右対称性をもたせることができるので、駐車時に受電部１００Ａと送電装置２０の送電部との位置合わせが容易になる。
【００６７】
なお、機器１７０は、ケース１８０に収容され得る種々の機器を総括的に示したものである。たとえば、機器１７０は、整流回路２００（図３）を含んでもよい。あるいは、機器１７０は、リレー２１０やヒューズ、冷却ダクト等を含んでもよい。また、キャパシタ１２０や整流回路２００は、コイル１１４に電気的に接続されるものであるが、第１コア１１１と第２コア１１２との間に配置される機器は、コイル１１４に電気的に接続されるものに限定されることはなく、電圧センサ１３０や電流センサ１４０、冷却装置１６０等も含まれ得る。
【００６８】
なお、ケース１８０に収容され、かつ、第１コア１１１と第２コア１１２との間に配置される機器は、上述のものに限定されるものではなく、上記の機器の一部であってもよいし、さらにその他の機器を含んでもよい。また、ケース１８０に収容される機器の全てが第１コア１１１と第２コア１１２との間に配置されることが好ましいが、必ずしもケース１８０に収容される全ての機器が第１コア１１１と第２コア１１２との間に配置されていなくてもよい。
【００６９】
なお、特に図示しないが、送電装置２０の送電部においても、コイル部７１０がケースに収容され、ケースに収容される全ての機器が第１コア７１１と第２コア７１２との間に配置される。そのような機器として、たとえば、キャパシタ７２０のほか、フィルタ６１０（図３）や、電圧センサ、電流センサ、冷却装置、冷却ダクト、リレー、ヒューズ等が含まれてもよい。なお、ケースに収容される機器の全てが第１コア７１１と第２コア７１２との間に配置されることが好ましいが、必ずしもケースに収容される全ての機器が第１コア７１１と第２コア７１２との間に配置されていなくてもよい。
【００７０】
以上のように、この実施の形態２においては、ケースに収容される種々の機器が第１コアと第２コアとの間の空間に収容されるので、受電部および送電部の体格を低減することができる。また、ケースに収容される全ての機器を第１コアと第２コアとの間の空間に収容することによって、各機器を配置するためのスペースをコイル部の周囲に確保する必要がなくなり、コイル部の配置につきＸ軸方向に沿って左右対称性をもたせることができる。したがって、この実施の形態２によれば、送電部と受電部との位置合わせ（送電装置２０に対する車両１０の位置合わせ）が容易になる。
【００７１】
［実施の形態３］
実施の形態１，２では、コイル部のコアは、間隔を空けて互いに対向して配置される板状の第１コアおよび第２コアによって構成されるものとしたが、この実施の形態３では、コイル部のコアは、角筒状のコアによって構成される。
【００７２】
この実施の形態３における電力伝送システムの全体構成および電気的な回路構成は、上記の実施の形態１，２と同じである。
【００７３】
図１１は、実施の形態３における受電部のコイル部の断面図である。この断面図は、図５に示した断面図に対応するものである。なお、送電部のコイル部の構成も、受電部のコイル部と同様であり、この図１１においては、受電部のコイル部の構成が代表的に説明される。送電部のコイル部の構成についての詳細な説明は、以下に説明する受電部のコイル部の説明と重複するので繰り返さない。
【００７４】
図１１を参照して、コイル部１１０Ａは、第１コア１１１Ａと、第２コア１１２Ａと、コイル１１４とを含む。第１コア１１１Ａは、図５に示した板状の第１コア１１１の構成において、Ｙ軸方向両端の縁部がＺ軸正方向に延びている。第２コア１１２Ａは、図５に示した板状の第２コア１１２の構成において、Ｙ軸方向両端の縁部がＺ軸負方向に延びている。そして、第１コア１１１Ａの上記縁部と第２コア１１２Ａの上記縁部とによって、側壁１１６，１１７が形成される。すなわち、第１コア１１１Ａおよび第２コア１１２Ａによって、内部に空間を有する角筒状のコアが形成される。
【００７５】
このような構成によっても、実施の形態１，２と同様に、第１コア１１１Ａの板状部分と、第２コア１１２Ａの板状部分との間の領域、すなわち第１コア１１１Ａと第２コア１１２Ａとによって囲まれた領域の電磁界強度は低くなる。そこで、この実施の形態３では、第１コア１１１Ａおよび第２コア１１２Ａによって形成される角筒状のコアの内部空間に、キャパシタ１２０やその他機器が収容される（図示せず）。角筒状のコアの内部に収容される機器については、実施の形態１や実施の形態２と同様である。
【００７６】
なお、上記においては、第１コア１１１Ａと第２コア１１２Ａとによって角筒状のコアが形成されるものとしたが、第１コア１１１Ａと第２コア１１２Ａとに分けることなく角筒状のコアを一体的に形成してもよい。なお、第１コア１１１Ａと第２コア１１２Ａとに分けて角筒状のコアを構成することによって、コアの製造が容易になるとともに、角筒状のコアの内部に機器を収容する際の組付性が向上する。
【００７７】
なお、特に図示しないが、送電装置２０の送電部におけるコイル部も、上記のコイル部１１０Ａと同様に角筒状のコアによって構成し得る。そして、角筒状のコアの内部空間に、キャパシタ７２０やその他の機器が収容され得る。
【００７８】
この実施の形態３によれば、コアを角筒状に形成することによって、実施の形態１，２と同様の効果を得つつ、コアの強度を向上させることができる。
【００７９】
今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、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、上記した実施の形態の説明ではなくて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。
【符号の説明】
【００８０】
１０  車両、２０  送電装置、１００，１００Ａ  受電部、１１０，１１０Ａ，７１０  コイル部、１１１，１１１Ａ，７１１  第１コア、１１２，１１２Ａ，７１２  第２コア、１１３  磁性コア、１１４，７１４  コイル、１１６，１１７  側壁、１２０，７２０  キャパシタ、１２１，１２２，１２３  電力線、１３０  電圧センサ、１４０  電流センサ、１５０，６１０  フィルタ、１６０  冷却装置、１７０  機器、１８０  ケース、２００  整流回路、２１０  リレー、３００  蓄電装置、３１０  ＳＭＲ、４００  動力生成装置、５００  車両ＥＣＵ、５１０，８１０  通信装置、６００  電源部、７００  送電部、８００  電源ＥＣＵ、９００  外部電源。
【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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