(57)【要約】【課題】送電コイルから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減しつつ、高い電力伝送効率を維持する送電コイルユニット及びワイヤレス電力伝送装置を提供すること。【解決手段】送電コイルユニットＬｔｕ１は、第１の送電コイルＬｔａに鎖交する第２の磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂを発生させる第１の補助コイルＬｃａと、第２の送電コイルＬｔｂに鎖交する第３の磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄを発生させる第２の補助コイルＬｃｂと、を備え、第１の補助コイルＬｃａの軸方向は、第１の送電コイルＬｔａの軸方向に対して非平行であり、第２の補助コイルＬｃｂの軸方向は、第２の送電コイルＬｔｂの軸方向に対して非平行であり、第２及び第３の磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄの周回方向は、第１の磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄの周回方向とは逆向きである。【選択図】図３ｂ
2015106581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスにて電力を送電する送電コイルユニットであって、
第１の磁束を発生する並置された第１の送電コイル及び第２の送電コイルと、
前記第１の送電コイルの背面側であって、前記第１の送電コイルに鎖交する第２の磁束を発生させる第１の補助コイルと、
前記第２の送電コイルの背面側であって、前記第２の送電コイルに鎖交する第３の磁束を発生させる第２の補助コイルと、を備え、
前記第１の磁束は、前記第１及び第２の送電コイルの互いが発生する磁界によって双方のコイルに鎖交し、
前記第１の補助コイルの軸方向は、前記第１の送電コイルの軸方向に対して非平行であり、
前記第２の補助コイルの軸方向は、前記第２の送電コイルの軸方向に対して非平行であり、
前記第２及び第３の磁束の周回方向は、前記第１の磁束の周回方向とは逆向きであることを特徴とする送電コイルユニット。
【請求項２】
前記第１及び第２の送電コイルと前記第１及び第２補助コイルは、それぞれ磁性コアをさらに備え、
前記第１の送電コイルの磁性コアは、前記第１の補助コイルの磁性コアに連結され、
前記第２の送電コイルの磁性コアは、前記第２の補助コイルの磁性コアに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の送電コイルユニット。
【請求項３】
前記第１の補助コイルは、当該コイルの一部又は全部が、前記第１の送電コイルと重なり合い、
前記第２の補助コイルは、当該コイルの一部又は全部が、前記第２の送電コイルと重なり合うことを特徴とする請求項１または２に記載の送電コイルユニット。
【請求項４】
前記第１の補助コイルの軸方向は、前記第１の送電コイルの軸方向に対して略直交しており、
前記第２の補助コイルの軸方向は、前記第２の送電コイルの軸方向に対して略直交していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の送電コイルユニット。
【請求項５】
ワイヤレスにて電力が伝送されるワイヤレス電力伝送装置であって、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の送電コイルユニットと、
磁性コアに巻線が巻回された螺旋状コイルである受電コイルと、を備えることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレスにて電力を伝送するための送電コイルユニット及びワイヤレス電力伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ケーブル等の機械的接触なしで電力を送電するために、相対させた１次（送電）コイルと２次（受電）コイルの間の電磁誘導作用を利用したワイヤレス電力伝送技術が注目されている。
【０００３】
このワイヤレス電力伝送技術は、電子機器などの２次電池の充電装置等への適用が試みられており、高効率、低損失での電力伝送が可能な技術の開発要求が高まってきている。
【０００４】
このような要求に対して、例えば特許文献１では、励磁されるコイル部に平板状のコイルヨークと、このコイルヨーク上に上下方向に磁極を形成するように平面的に配置された一対の充電コイルとを備え、それぞれの充電コイルに形成される磁極の向きが反対であることを特徴とする充電装置が提案されている。特許文献１に記載された充電装置では、それぞれの充電コイルに形成される磁極の向きを反対とすることで磁気回路が効果的に形成され、充電効率を高くできることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０１−２３７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ワイヤレス電力伝送装置を、電気自動車等のパワーエレクトロニクス装置における充電装置へ適応した場合においては、大電力伝送が要求されるために、充電コイルに大電流を流す必要がある。しかしながら、特許文献１に開示される技術において、コイルヨーク上に上下方向に磁極を形成する一対の充電コイルに大電流を流した場合、電力伝送に寄与する磁界だけでなく、充電コイルから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界の強度も高くなり、周囲の電子機器等に悪影響を及ぼす電磁波障害が生じるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、送電コイルから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減しつつ、高い電力伝送効率を維持する送電コイルユニット及びワイヤレス電力伝送装置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】
本発明に係る送電コイルユニットは、第１の磁束を発生する並置された第１の送電コイル及び第２の送電コイルと、第１の送電コイルの背面側であって、第１の送電コイルに鎖交する第２の磁束を発生する第１の補助コイルと、第２の送電コイルの背面側であって、第２の送電コイルに鎖交する第３の磁束を発生する第２の補助コイルと、を備え、第１の磁束は第１及び第２の送電コイルの互いが発生する磁界によって双方のコイルに鎖交し、第１の補助コイルの軸方向は第１の送電コイルの軸方向に対して非平行であり、第２の補助コイルの軸方向は第２の送電コイルの軸方向に対して非平行であり、第２及び第３の磁束の周回方向は、第１の磁束の周回方向とは逆向きであることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、並置された第１及び第２の送電コイルは、互いが発生する磁界によって双方のコイルを鎖交する第１の磁束を発生する。その結果、第１及び第２の送電コイルが、受電コイルに鎖交する磁束を効率良く発生させることができるため、電力伝送効率を向上できる。
【００１０】
また、本発明に係る送電コイルユニットにおいては、第１の送電コイルの背面側であって、第１の送電コイルに鎖交する第２の磁束を発生させる第１の補助コイルと、第２の送電コイルの背面側であって、第２の送電コイルに鎖交する第３の磁束を発生させる第２の補助コイルと、を備える。すなわち、第１の補助コイルが発生する第２の磁束は、第１の送電コイル近傍の磁界を強め、また、第２の補助コイルが発生する第３の磁束は、第２の送電コイル近傍の磁界を強めることとなる。その結果、第１及び第２の送電コイルが発生する第１の磁束のうち、電力伝送に寄与する磁束は、第２及び第３の磁束によって相殺されないので、高い電力伝送効率を維持することができる。さらに、本発明に係る送電コイルユニットにおいては、第１の補助コイルの軸方向は、第１の送電コイルの軸方向に対して非平行であり、第２の補助コイルの軸方向は、第２の送電コイルの軸方向に対して非平行であり、また、第２及び第３の磁束の周回方向は、第１の磁束の周回方向とは逆向きである。その結果、第１及び第２の補助コイルが発生する第２及び第３の磁束は、第１及び第２の送電コイルから離れた場所にまで周回し易くなり、また、第１及び第２の送電コイルから離れた場所においては、互いに周回方向が逆向きの第２及び第３の磁束と第１の磁束が打消し合うので、第１及び第２の送電コイルから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減することができる。したがって、第１及び第２の送電コイルから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減しつつ、高い電力伝送効率を維持することができる。
【００１１】
好ましくは、第１及び第２の送電コイルと第１及び第２補助コイルは、それぞれ磁性コアをさらに備え、第１の送電コイルの磁性コアは第１の補助コイルの磁性コアに連結され、第２の送電コイルの磁性コアは第２の補助コイルの磁性コアに連結されているとよい。この場合、第１の補助コイルは第１の送電コイル近傍の磁界を強める第２の磁束を発生し易くなり、第２の補助コイルは第２の送電コイル近傍の磁界を強める第３の磁束を発生し易くなる。その結果、第１及び第２の送電コイルが発生する第１の磁束のうち、電力伝送に寄与する磁束は、第２及び第３の磁束によって相殺されないので、確実に高い電力伝送効率を維持することができる。
【００１２】
好ましくは、第１の補助コイルは、当該コイルの一部又は全部が、第１の送電コイルと重なり合い、第２の補助コイルは、当該コイルの一部又は全部が、第２の送電コイルと重なり合うとよい。この場合、第１の補助コイルと第１の送電コイルがより近接して配置されるとともに、第２の補助コイルと第２の送電コイルがより近接して配置されることとなるので、送電コイルから離れた場所における第１及び第２の補助コイルが発生する第２及び第３の磁束の密度分布を、第１及び第２の送電コイルが発生する第１の磁束の密度分布により近い分布とすることができる。その結果、送電コイルから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減する効果がより一層高くなる。
【００１３】
好ましくは、第１の補助コイルの軸方向は、第１の送電コイルの軸方向に対して略直交しており、第２の補助コイルの軸方向は、第２の送電コイルの軸方向に対して略直交しているとよい。この場合、第１及び第２の補助コイルにより、第１及び第２の補助コイルから離れた場所にまで周回する第２及び第３の磁束をより発生させ易くなる。したがって、第１及び第２の送電コイルから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減する効果がより一層高くなる。
【００１４】
本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、上記送電コイルユニットと、磁性コアに巻線が巻回された螺旋状コイルである受電コイルを備える。本発明によれば、第１及び第２の送電コイルから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減しつつ、高い電力伝送効率を維持するワイヤレス電力伝送装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、第１及び第２の送電コイルから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減しつつ、高い電力伝送効率を維持する送電コイルユニット及びワイヤレス電力伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を負荷とともに示すシステム構成図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係る送電コイルユニットを受電コイルとともに示す断面図である。
【図３ａ】図２において、第１及び第２の送電コイルが発生する磁束を模式的に示した図である。
【図３ｂ】図２において、第１及び第２の送電コイルと第１及び第２の補助コイルが発生する磁束を模式的に示した図である。
【図４】比較例の送電コイルユニットを受電コイルとともに示す断面図である。
【図５】本発明に係る実施例と比較例の電力伝送効率及び漏洩磁界強度の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１８】
まず、図１及び２を参照して、本発明の好適な実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の構成について説明する。図１は、本発明の好適な実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を負荷とともに示すシステム構成図である。図２は、本発明の好適な実施形態に係る送電コイルユニットを受電コイルとともに示す断面図である。
【００１９】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１は、図１に示されるように、ワイヤレス送電装置Ｕｔ１と、ワイヤレス受電装置Ｕｒと、を有する。
【００２０】
ワイヤレス送電装置Ｕｔ１は、電源ＰＷと、インバータＩＮＶと、送電コイルユニットＬｔｕ１と、を有する。ワイヤレス受電装置Ｕｒは、受電コイルＬｒと、整流回路ＤＢと、を有する。
【００２１】
電源ＰＷは、直流電力を後述するインバータＩＮＶに供給する。電源ＰＷとしては、直流電力を出力するものであれば特に制限されず、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、あるいはスイッチングコンバータ等のスイッチング電源装置などが挙げられる。
【００２２】
インバータＩＮＶは、電源ＰＷから供給される入力直流電力を交流電力に変換する機能を有している。本実施形態では、インバータＩＮＶは、電源ＰＷから供給される入力直流電力を交流電力に変換し、後述する送電コイルユニットＬｔｕ１に供給する。インバータＩＮＶとしては、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路から構成される。このスイッチング回路を構成するスイッチング素子としては、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＢＧＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの素子が挙げられる。
【００２３】
送電コイルユニットＬｔｕ１は、第１の送電コイルＬｔａと、第２の送電コイルＬｔｂと、第１の補助コイルＬｃａと、第２の補助コイルＬｃｂと、磁性体Ｆ１と、を有する。本実施形態においては、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂの４つのコイルは、図１に示すように、電気的に直列接続されている。なお、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、送電コイルユニットＬｔｕ１は、地中または地面近傍に配設されることとなる。
【００２４】
続いて、図２を参照して、送電コイルユニットＬｔｕ１が有する各コイルについて説明する。第１の送電コイルＬｔａは、磁性コアＣｔａと巻線Ｗｔａを備えている。第１の送電コイルＬｔａは、略方形を呈した平面状のスパイラル構造のコイルであり、磁性コアＣｔａに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｔａを巻回して形成されている。第１の送電コイルＬｔａの軸方向は、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと後述する受電コイルＬｒとの対向方向に対して平行となっている。第１の送電コイルＬｔａの巻数は、後述する受電コイルＬｒとの間の離間距離や、所望の電力伝送効率などに基づいて適宜設定される。
【００２５】
第２の送電コイルＬｔｂは、磁性コアＣｔｂと巻線Ｗｔｂを備えている。第２の送電コイルＬｔｂは、略方形を呈した平面状のスパイラル構造のコイルであり、磁性コアＣｔｂに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｔｂを巻回して形成されている。第２の送電コイルＬｔｂの軸方向は、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと後述する受電コイルＬｒとの対向方向に対して平行となっている。第２の送電コイルＬｔｂは、第１の送電コイルＬｔａと同一平面上に並置されており、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの配置間隔や第２の送電コイルＬｔｂの巻数は、後述する受電コイルＬｒとの間の離間距離や所望の電力伝送効率などに基づいて適宜設定される。この第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂは、インバータＩＮＶから供給される交流電力を後述する受電コイルＬｒにワイヤレスにて送電する機能を有する。
【００２６】
また、第１の送電コイルＬｔａと第２の送電コイルＬｔｂは、互いが発生する磁界によって、双方の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂを鎖交する磁路が形成されるように構成される。この場合、双方の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが、後述する受電コイルＬｒに鎖交する磁束を効率良く発生するので、電力伝送効率が向上する。具体的には、第１の送電コイルＬｔａと第２の送電コイルＬｔｂは、双方の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂを鎖交するように周回する第１の磁束を発生する。この双方の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂを周回する第１の磁束は、第１の送電コイルＬｔａに鎖交する向きと、第２の送電コイルＬｔｂに鎖交する向きが互いに逆向きとなる。ここで、双方の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂを鎖交する磁路を形成するには、第１の送電コイルＬｔａが発生する磁界の方向と第２の送電コイルＬｔｂが発生する磁界の方向が互いに逆向きとなるように、第１の送電コイルＬｔａと第２の送電コイルＬｔｂを電気的に接続すればよい。すなわち、第１の送電コイルＬｔａと第２の送電コイルＬｔｂの巻回方向が同じ向きの場合は、第１の送電コイルＬｔａに流れる電流の方向と第２の送電コイルＬｔｂに流れる電流の方向が互いに逆向きとなるように接続すればよい。あるいは、第１の送電コイルＬｔａと第２の送電コイルＬｔｂの巻回方向が互いに逆向きの場合は、第１の送電コイルＬｔａに流れる電流の方向と第２の送電コイルＬｔｂに流れる電流の方向が互いに同じ向きとなるように接続すればよい。
【００２７】
第１の補助コイルＬｃａは、磁性コアＣｃａと巻線Ｗｃａを備えている。第１の補助コイルＬｃａは、螺旋状に巻回されるソレノイドコイルであり、板状または棒状の磁性コアＣｃａに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｃａを巻回して形成されている。この第１の補助コイルＬｃａは、第２の磁束を発生する。第１の補助コイルＬｃａの軸方向は、第１の送電コイルＬｔａの軸方向に対して非平行となっている。このような構成により、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束は、後述する受電コイルＬｒに鎖交することなく、第１の補助コイルＬｃａから離れた場所にまで周回し易くなる。本実施形態においては、第１の補助コイルＬｃａの軸方向は、第１の送電コイルＬｔａの軸方向に対して直交している。この場合、第１の補助コイルＬｃａにより、第１の補助コイルＬｃａから離れた場所にまで周回する第２の磁束をより発生させ易くなる。
【００２８】
また、第１の補助コイルＬｃａは、第１の送電コイルＬｔａの背面側に配置される。すなわち、第１の補助コイルＬｃａは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが後述する受電コイルＬｒと対向する側とは反対側に配置される。より具体的には、第１の補助コイルＬｃａは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと後述する受電コイルＬｒとの対向方向から見て、第１の送電コイルＬｔａと重なり合うように配置されている。このような配置とすることにより、第１の補助コイルＬｃａは、第１の送電コイルＬｔａと後述する受電コイルＬｒの間に生じる磁界を強める第２の磁束を発生させ易くなる。すなわち、第１の送電コイルＬｔａと後述する受電コイルＬｒとの間では、第１の送電コイルＬｔａに鎖交する第１の磁束の向きと、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、第１の送電コイルＬｔａと後述する受電コイルＬｒを共に鎖交する電力伝送に寄与する磁束は、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束によって相殺されない。その結果、電力伝送効率の低下をさらに抑制することができる。また、第１の補助コイルＬｃａと第１の送電コイルＬｔａがより近接して配置されていることから、第１の送電コイルＬｔａから離れた場所における第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束の密度分布を、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束の密度分布により近い分布とすることができる。
【００２９】
またさらには、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束の周回方向は、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束の周回方向と逆向きとなっている。具体的には、図２において、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束が、第１の送電コイルＬｔａを、第１の送電コイルＬｔａから後述する受電コイルＬｒに向かう方向（図示上向き）に鎖交し、第２の送電コイルＬｔｂを、後述する受電コイルＬｒから第２の送電コイルＬｔｂに向かう方向（図示下向き）に鎖交するときであって、第１の補助コイルＬｃａが、第１の補助コイルＬｃａから第１の送電コイルＬｔａの中心部に向かう方向（図示右向き）に鎖交する磁束を発生すれば、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束の周回方向は、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束の周回方向と逆向きとなる。あるいは、図２において、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束が、第１の送電コイルＬｔａを、後述する受電コイルＬｒから第１の送電コイルＬｔａに向かう方向（図示下向き）に鎖交し、第２の送電コイルＬｔｂを、第２の送電コイルＬｔｂから後述する受電コイルＬｒに向かう方向（図示上向き）に鎖交するときであって、第１の補助コイルＬｃａが、第１の送電コイルＬｔａの中心部から第１の補助コイルＬｃａに向かう方向（図示左向き）に鎖交する磁束を発生すれば、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束の周回方向は、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束の周回方向と逆向きとなる。このような第２の磁束を発生させるには、第１の補助コイルＬｃａの巻線Ｗｔａにおける第１の送電コイルＬｔａの巻線Ｗｔａと最も近接する部分（図示第１の補助コイルＬｃａの巻線Ｗｔａの上面部分）を通過する電流の向きが、第１の送電コイルＬｔａの巻線Ｗｔａにおける第１の補助コイルＬｃａの巻線Ｗｔａと最も近接する部分（図示第１の送電コイルＬｔａの巻線Ｗｔａの左側部分）を通過する電流の向きと同じとなるように、第１の補助コイルＬｃａの巻線Ｗｃａを磁性コアＣｃａに巻回すればよい。このような構成とすることにより、磁束の発生源である第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと第１の補助コイルＬｃａから離れた場所においては、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束の向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束の向きが互いに逆向きとなるため、互いの磁束は相殺され、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所に形成される磁界の強度は低下する。したがって、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減することができる。
【００３０】
第２の補助コイルＬｃｂは、磁性コアＣｃｂと巻線Ｗｃｂを備えている。第２の補助コイルＬｃｂは、螺旋状に巻回されるソレノイドコイルであり、板状または棒状の磁性コアＣｃｂに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｃｂを巻回して形成されている。この第２の補助コイルＬｃｂは、第３の磁束を発生する。第２の補助コイルＬｃｂの軸方向は、第２の送電コイルＬｔｂの軸方向に対して非平行となっている。このような構成により、第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束は、後述する受電コイルＬｒに鎖交することなく、第２の補助コイルＬｃｂから離れた場所にまで周回し易くなる。本実施形態においては、第２の補助コイルＬｃｂの軸方向は、第２の送電コイルＬｔｂの軸方向に対して直交している。この場合、第２の補助コイルＬｃｂにより、第２の補助コイルＬｃｂから離れた場所にまで周回する第３の磁束をより発生させ易くなる。
【００３１】
また、第２の補助コイルＬｃｂは、第２の送電コイルＬｔｂの背面側に配置される。すなわち、第２の補助コイルＬｃｂは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが後述する受電コイルＬｒと対向する側とは反対側に配置されている。より具体的には、第２の補助コイルＬｃｂは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと後述する受電コイルＬｒとの対向方向から見て、第２の送電コイルＬｔｂと重なり合うように配置されている。このような配置とすることにより、第２の補助コイルＬｃｂは第２の送電コイルＬｔｂと後述する受電コイルＬｒの間に生じる磁界を強める第３の磁束を発生させ易くなる。すなわち、第２の送電コイルＬｔｂと後述する受電コイルＬｒとの間では、第２の送電コイルＬｔｂに鎖交する第１の磁束の向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、第２の送電コイルＬｔｂと後述する受電コイルＬｒを共に鎖交する電力伝送に寄与する磁束は、第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束によって相殺されない。その結果、電力伝送効率の低下をさらに抑制することができる。また、第２の補助コイルＬｃｂと第２の送電コイルＬｔｂがより近接して配置されていることから、第２の送電コイルＬｔｂから離れた場所における第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束の密度分布を、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束の密度分布により近い分布とすることができる。
【００３２】
またさらには、第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束の周回方向は、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束の周回方向と逆向きとなっている。具体的には、図２において、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束が、第１の送電コイルＬｔａを、第１の送電コイルＬｔａから後述する受電コイルＬｒに向かう方向（図示上向き）に鎖交し、第２の送電コイルＬｔｂを、後述する受電コイルＬｒから第２の送電コイルＬｔｂに向かう方向（図示下向き）に鎖交するときであって、第２の補助コイルＬｃｂが、第２の送電コイルＬｔｂの中心部から第２の補助コイルＬｃｂに向かう方向（図示右向き）に鎖交する磁束を発生すれば、第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束の周回方向は、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束の周回方向と逆向きとなる。あるいは、図２において、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束が、第１の送電コイルＬｔａを、後述する受電コイルＬｒから第１の送電コイルＬｔａに向かう方向（図示下向き）に鎖交し、第２の送電コイルＬｔｂを、第２の送電コイルＬｔｂから後述する受電コイルＬｒに向かう方向（図示上向き）に鎖交するときであって、第２の補助コイルＬｃｂが、第２の補助コイルＬｃｂから第２の送電コイルＬｔｂの中心部に向かう方向（図示左向き）に鎖交する磁束を発生すれば、第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束の周回方向は、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束の周回方向と逆向きとなる。このような第３の磁束を発生させるには、第２の補助コイルＬｃｂの巻線Ｗｔｂにおける第２の送電コイルＬｔｂの巻線Ｗｔｂと最も近接する部分（図示第２の補助コイルＬｃｂの巻線Ｗｔｂの上面部分）を通過する電流の向きが、第２の送電コイルＬｔｂの巻線Ｗｔｂにおける第２の補助コイルＬｃｂの巻線Ｗｔｂと近接する部分（図示第２の送電コイルＬｔｂの巻線Ｗｔｂの右側部分）を通過する電流の向きと同じとなるように、第２の補助コイルＬｃｂの巻線Ｗｃｂを磁性コアＣｃｂに巻回すればよい。このような構成とすることにより、磁束の発生源である第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと第２の補助コイルＬｃｂから離れた場所においては、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束の向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束の向きが互いに逆向きとなるため、互いの磁束は相殺され、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所に形成される磁界の強度は低下する。したがって、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減することができる。
【００３３】
第１の補助コイルＬｃａと第２の補助コイルＬｃｂは、第１の補助コイルＬｃａの中心部と第２の補助コイルＬｃｂの中心部との間に、第１の送電コイルＬｔａの中心部と第２の送電コイルＬｔｂの中心部が位置するように配置される。具体的には、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの並置方向において、第１の補助コイルＬｃａの中心部と第２の補助コイルＬｃｂの中心部が第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの中心部の両外側に位置するように配置される。このような配置とすることにより、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束は、第１の送電コイルＬｔａにも鎖交し、また、第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束は、第２の送電コイルＬｔｂにも鎖交することとなる。この場合、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの両外側に配置されるため、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界をさらに低減できる。
【００３４】
磁性体Ｆ１は、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの後述する受電コイルＬｒと対向する側とは反対側の面に沿って延びている。本実施形態においては、磁性体Ｆ１は、図２に示すように、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと後述する受電コイルＬｒとの対向方向における後述する受電コイルＬｒ側の面（図示上面）の両端付近で、それぞれ第１の送電コイルＬｔａの磁性コアＣｔａと第２の送電コイルＬｔｂの磁性コアＣｔｂに接続されている。また、磁性体Ｆ１は、図２に示すように、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの並置方向における両側面（図示左側面及び右側面）において、それぞれ第１の補助コイルＬｃａの磁性コアＣｃａと第２の補助コイルＬｃｂの磁性コアＣｃｂに接続されている。このような構成により、第１の補助コイルＬｃａの磁性コアＣｃａと第２の補助コイルＬｃｂの磁性コアＣｃｂは、それぞれ磁性体Ｆ１を介して、第１の送電コイルＬｔａの磁性コアＣｔａと第２の送電コイルＬｔｂの磁性コアＣｔｂに連結されることとなる。そのため、第１の補助コイルＬｃａは、第１の送電コイルＬｔａと後述する受電コイルＬｒの間に生じる磁界を強める第２の磁束を発生し易くなるとともに、第２の補助コイルＬｃｂは、第２の送電コイルＬｔｂと後述する受電コイルＬｒの間に生じる磁界を強める第３の磁束を発生し易くなる。すなわち、第１の送電コイルＬｔａと後述する受電コイルＬｒとの間では、第１の送電コイルＬｔａに鎖交する第１の磁束の向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束の向きがほぼ同じ向きとなるとともに、第２の送電コイルＬｔｂと後述する受電コイルＬｒとの間では、第２の送電コイルＬｔｂに鎖交する第１の磁束の向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと後述する受電コイルＬｒを共に鎖交する電力伝送に寄与する磁束は、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する第２及び第３の磁束に相殺されない。その結果、電力伝送効率の低下をさらに抑制することができる。
【００３５】
次に、ワイヤレス受電装置Ｕｒの構成について説明する。受電コイルＬｒは、図２に示されるように、磁性コアＣｒと巻線Ｗｒを備えている。受電コイルＬｒは、螺旋状に巻回されるソレノイドコイルであり、板状または棒状の磁性コアＣｒに巻線Ｗｒを巻回して形成されている。受電コイルＬｒは、送電コイルユニットＬｔｕ１の第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから送電された交流電力を受電する機能を有する。なお、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、受電コイルＬｒは、車両下部に搭載されることとなる。
【００３６】
整流回路ＤＢは、受電コイルＬｒが受電した交流電力を直流電力に整流する機能を有している。整流回路ＤＢとしては、ダイオードブリッジを用いた全波整流機能と、コンデンサ及び三端子レギュレータを用いた電力平滑化機能を備えた変換回路などが挙げられる。この整流回路ＤＢにより整流された直流電力は、負荷Ｒに出力される。ここで、負荷Ｒとしては、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、車両が有する二次電池や回転機が挙げられる。なお、負荷Ｒが交流回転機の場合、ワイヤレス受電装置Ｕｒの整流回路ＤＢと負荷Ｒとの間にインバータ（図示しない）を付加して交流回転機に交流電力を供給するように構成する必要がある。
【００３７】
続いて、図３を参照して、本実施形態における送電コイルが発生する磁束と補助コイルが発生する磁束の相対的な関係と不要な漏洩磁界の低減作用について詳細に説明する。図３ａは、図２において、第１及び第２の送電コイルが発生する磁束を模式的に示した図である。ここで、図３ａでは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁束のうち、体表的なものとして磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄを示している。図３ｂでは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁束のうち、体表的なものとして磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄを示し、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する磁束のうち、代表的なものとして磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄを模式的に示している。ただし、これらの磁束は、それぞれの磁束の向きのみを模式的に示したものであって、磁束密度を示すものではない。なお、図３ａ及び図３ｂでは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの磁性コアＣｔａ，Ｃｔｂと、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂの磁性コアＣｃａ，Ｃｃｂと、磁性体Ｆ１と、受電コイルＬｒの磁性コアＣｒの中における磁束の図示は省略している。
【００３８】
まず、図３ａを参照して、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁束について説明する。第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂは、図３ａに示されるように、第１の送電コイルＬｔａを、第１の送電コイルＬｔａから受電コイルＬｒへ向かう方向（図示上向き）に鎖交し、かつ、第２の送電コイルＬｔｂを、受電コイルＬｒから第２の送電コイルＬｔｂへ向かう方向（図示下向き）に鎖交する第１の磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄを発生している。すなわち、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂは、同じ向きに周回する第１の磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄを発生している。本例においては、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄは、受電コイルＬｒに鎖交し、電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂと、受電コイルＬｒに鎖交することなく、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所を周回する磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄがあり、磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂが受電コイルＬｒに鎖交することで、受電コイルＬｒの巻線Ｗｒに起電力が生じる。そして、受電コイルＬｒに生じた電力は、整流回路ＤＢによって整流され、負荷Ｒに出力される。ここで、本実施形態においては、第１の送電コイルＬｔａと第２の送電コイルＬｔｂが互いに発生する磁界により、双方の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂを鎖交する磁路が形成されることから、磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂを効率良く発生させることができるため、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの近傍を周回する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの磁束密度は、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所まで大きく周回する磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄに比べて、非常に高い。すなわち、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂにより発生する磁束の大部分は、受電コイルＬｒに鎖交することとなる。その結果、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと受電コイルＬｒの結合は高くなり、電力伝送効率も高くなる。なお、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄは、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂには鎖交しておらず、電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂは、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂによって相殺されないため、電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【００３９】
続いて、図３ｂを参照して、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する磁束について説明する。なお、図３ｂ中の第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄは図３ａに示したとおりである。第１の補助コイルＬｃａは、図３ｂに示されるように、第１の補助コイルＬｃａを、第１の補助コイルＬｃａから第１の送電コイルＬｔａの中心部に向かう方向（図示右向き）に鎖交し、かつ、第１の送電コイルＬｔａを、第１の送電コイルＬｔａから受電コイルＬｒに向かう方向（図示上向き）に鎖交する第２の磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂを発生している。具体的には、本実施形態においては、第１の補助コイルＬｃａの軸方向が第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと受電コイルＬｒとの対向方向に対して非平行となっていることから、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂは、いずれも受電コイルＬｒに鎖交することなく、第１の補助コイルＬｃａから離れた場所を周回することとなる。特に、本実施形態においては、第１の補助コイルＬｃａの軸方向が第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと受電コイルＬｒとの対向方向と直交していることから、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂは、第１の補助コイルＬｃａから離れた場所にまで大きく周回している。また、第１の補助コイルＬｃａは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの受電コイルＬｒと対向する側とは反対側に配置されているため、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂは、第１の送電コイルＬｔａに鎖交している。
【００４０】
同様に、第２の補助コイルＬｃｂは、図３ｂに示されるように、第２の補助コイルＬｃｂを、第２の送電コイルＬｔｂから第２の補助コイルＬｃｂに向かう方向（図示右向き）に鎖交し、かつ、第２の送電コイルＬｔｂを、受電コイルＬｒから第２の送電コイルＬｔｂに向かう方向（図示下向き）に鎖交する第３の磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄを発生している。具体的には、本実施形態においては、第２の補助コイルＬｃｂの軸方向が第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと受電コイルＬｒとの対向方向に対して非平行となっていることから、第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄは、いずれも受電コイルＬｒに鎖交することなく、第２の補助コイルＬｃｂから離れた場所を周回することとなる。特に、本実施形態においては、第２の補助コイルＬｃｂの軸方向が第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと受電コイルＬｒとの対向方向と直交していることから、第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄは、第２の補助コイルＬｃｂから離れた場所にまで大きく周回している。また、第２の補助コイルＬｃｂは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの受電コイルＬｒと対向する側とは反対側に配置されているため、第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄは、第２の送電コイルＬｔｂに鎖交している。
【００４１】
次に、本実施形態における不要な漏洩磁界の低減作用について説明する。上述したように、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所を周回する磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄを発生している。この磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの近傍で周回する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂに比べれば、磁束密度は非常に低いが、受電コイルＬｒに鎖交しないため、電力伝送には寄与せず、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの周辺に不要な漏洩磁界を形成する磁束となる。本実施形態では、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂ及び第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄの周回方向は、いずれも第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄの周回方向と逆向きとなっている。したがって、図３ｂに示されるように、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所では、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄの向きと第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する第２及び第３の磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄの向きは互いに逆向きとなる。つまり、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所において、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する第２及び第３の磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄによって相殺されることとなる。ここで、磁界は磁束の密度で示されるので、不要な漏洩磁界を形成する第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄが相殺されることにより、磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄの磁束密度は低下し、その結果、不要な漏洩磁界が低減される。
【００４２】
一方で、第１の送電コイルＬｔａの近傍においては、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂの向きがほぼ同じ向きとなっている。つまり、第１の補助コイルＬｃａが発生する磁界は、第１の送電コイルＬｔａと受電コイルＬｒとの間に生じる磁界の一部を強めている。このように、第１の送電コイルＬｔａと受電コイルＬｒとの間では、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂの向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、第１の送電コイルＬｔａと受電コイルＬｒを共に鎖交する電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂは、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂによって相殺されない。その結果、電力伝送効率の低下を抑制することができる。同様に、第２の送電コイルＬｔｂの近傍においては、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄの向きがほぼ同じ向きとなっている。つまり、第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁界は、第２の送電コイルＬｔｂと受電コイルＬｒとの間に生じる磁界の一部を強めている。このように、第２の送電コイルＬｔｂと受電コイルＬｒとの間では、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄの向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、第２の送電コイルＬｔｂと受電コイルＬｒを共に鎖交する電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂは、第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄによって相殺されない。その結果、高い電力伝送を維持することができる。
【００４３】
このように、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する第２及び第３の磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄのうち、受電コイルＬｒに鎖交する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｄを相殺せずに受電コイルＬｒに鎖交しない磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄを相殺している。そのため、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減しつつ、電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【００４４】
以上のように、本発明に係る送電コイルユニットＬｔｕ１は、並置された第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが、互いが発生する磁界によって双方のコイルを鎖交する第１の磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄを発生する。その結果、双方の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが、受電コイルＬｒに鎖交する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂを効率良く発生するので、電力伝送効率を向上できる。
【００４５】
また、本発明に係る送電コイルユニットＬｔｕ１は、第１の送電コイルＬｔａの背面側であって、第１の送電コイルＬｔａに鎖交する第２の磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂを発生させる第１の補助コイルＬｃａと、第２の送電コイルＬｔｂの背面側であって、第２の送電コイルＬｔｂに鎖交する第３の磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄを発生させる第２の補助コイルＬｃｂと、を備える。すなわち、第１の補助コイルＬｃａが発生する第２の磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂは、第１の送電コイルＬｔａ近傍の磁界を強め、また、第２の補助コイルＬｃｂが発生する第３の磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄは、第２の送電コイルＬｔｂ近傍の磁界を強めることとなる。その結果、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する第１の磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄのうち、電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂは、第２及び第３の磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄによって相殺されないので、高い電力伝送効率を維持することができる。さらに、第１の補助コイルＬｃａの軸方向は、第１の送電コイルＬｔａの軸方向に対して非平行であり、第２の補助コイルＬｃｂの軸方向は、第２の送電コイルＬｔｂの軸方向に対して非平行であり、また、第２及び第３の磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄの周回方向は、第１の磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄの周回方向とは逆向きである。その結果、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する第２及び第３の磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所にまで周回し易くなり、また、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所においては、互いに周回方向が逆向きの第２及び第３の磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１と不要な漏洩磁界を発生させる磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄが打消し合うので、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減することができる。したがって、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減しつつ、高い電力伝送効率を維持することができる。
【００４６】
以下、本実施形態によって、送電コイルから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減しつつ、電力伝送効率の低下を抑制できることを実施例と比較例とによって具体的に示す。
【００４７】
実施例として、上述した好適な実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を用いた。比較例として、実施例と特性を比較するために、好適な実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１において、補助コイルを取り除いたワイヤレス電力伝送装置を用いた。
【００４８】
まず、図４を参照して、比較例のワイヤレス電力伝送装置における送電コイルユニットＬｔｕ１０と受電コイルＬｒ１０の構成を説明する。図４は比較例の送電コイルユニットを受電コイルとともに示す断面図である。送電コイルユニットＬｔｕ１０は、磁性体Ｆ１０と、第１及び第２の送電コイルＬｔ１０ａ，Ｌｔ１０ｂと、を備える。第１及び第２の送電コイルＬｔ１０ａ，Ｌｔ１０ｂは、それぞれ略方形を呈した平面状のスパイラル構造のコイルであり、第１の送電コイルＬｔ１０ａは、磁性コアＣｔ１０ａに巻線Ｗｔ１０ａが巻回されて形成されており、第２の送電コイルＬｔ１０ｂは、磁性コアＣｔ１０ｂに巻線Ｗｔ１０ｂが巻回されて形成されている。磁性コアＣｔ１０ａ，Ｃｔ１０ｂは磁性体Ｆ１０を介して接続されている。すなわち、比較例の送電コイルユニットＬｔｕ１０は、実施例のワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の送電コイルユニットＬｔｕ１から、第１の補助コイルＬｃａと第２の補助コイルＬｃｂを取り除いた形態である。また、受電コイルＬｒ１０は、螺旋状に巻回されるソレノイドコイルであり、板状または棒状の磁性コアＣｒ１０に巻線Ｗｒ１０を巻回して形成されている。なお、比較例の受電コイルＬｒ１０は、実施例のワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における受電コイルＬｒと同様である。
【００４９】
ここで、実施例、比較例における、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂ、Ｌｔ１０ａ，Ｌｔ１０ｂの巻線Ｗｔａ、Ｗｔｂ、Ｗｔ１０ａ、Ｗｔ１０ｂ、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂの巻線Ｗｃａ，Ｗｃｂ、及び受電コイルＬｒ，Ｌｒ１０の巻線Ｗｒ、Ｗｒ１０には、ポリイミドで被覆した直径０．０５ｍｍの銅線を４０００本程度撚り合わせた直径約６ｍｍのリッツ線を用いた。また、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂ，Ｌｔ１０ａ，Ｌｔ１０ｂの磁性コアＣｔａ，Ｃｔｂ，Ｃｔ１０ａ，Ｃｔ１０ｂ、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂの磁性コアＣｃａ，Ｃｃｂ、磁性体Ｆ１，Ｆ１０、及び受電コイルＬｒ，Ｌｒ１０の磁性コアＣｒ，Ｃｒ１０には、同じ材質のフェライト（比透磁率３０００程度）を用いた。
【００５０】
さらに、実施例の送電コイルユニットＬｔｕ１においては、長さ７００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ２０ｍｍの磁性体Ｆ１と、長さ１００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ２０ｍｍの第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの磁性コアＣｔａ，Ｃｔｂと、長さ１００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ２０ｍｍの第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂの磁性コアＣｃａ，Ｃｃｂと、長さ４００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの受電コイルＬｒの磁性コアＣｒを用いた。比較例の送電コイルユニットＬｔｕ１０においては、長さ７００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ２０ｍｍの磁性体Ｆ１０と、長さ１００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ２０ｍｍの第１及び第２の送電コイルＬｔ１０ａ，Ｌｔ１０ｂの磁性コアＣｔ１０ａ，Ｃｔ１０ｂと、長さ４００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの受電コイルＬｒ１０の磁性コアＣｒ１０を用いた。
【００５１】
また、実施例及び比較例の送電コイルユニットＬｔｕ１及びＬｔｕ１０においては、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂ、Ｌｔ１０ａ，Ｌｔ１０ｂの巻数は各１５ターンとし、受電コイルＬｒ、Ｌｒ１０の巻数は各１０ターンとした。さらに、実施例の送電コイルユニットＬｔｕ１においては、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂの巻き数は１０ターンとした。
【００５２】
なお、実施例比較例において、それぞれの送電コイルユニットと受電コイルの間の距離は１００ｍｍに設定した。
【００５３】
続いて、実施例及び比較例において、電力伝送効率と不要な漏洩磁界を測定した。このとき受電コイルは、位置ずれが無い状態、すなわち、送電コイルユニットと受電コイルの間の距離を１００ｍｍに保ちつつ、受電コイルの中心とそれぞれの送電コイルユニットの中心を結ぶ仮想線にける送電コイルユニットと受電コイルの距離も１００ｍｍとなる状態で測定を行った。なお、電源ＰＷの供給電力は、負荷Ｒに供給される電力が１．５ｋＷとなるように調節した。
【００５４】
電力伝送効率は、事前に測定したインバータＩＮＶでの損失と、整流回路ＤＢでの損失を考慮しつつ、電源ＰＷが供給する電力と負荷Ｒに供給される電力を測定して送電コイルユニットと受電コイルの間の効率を算出した。
【００５５】
不要な漏洩磁界は、送電コイルユニットの中心から１０ｍ離れた位置の磁界強度を指標とした。送電コイルユニットの中心から、受電コイルの軸方向に１０ｍ離れた位置にループアンテナを設置して磁界強度を測定した。ここで、ループアンテナでは、直交する３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）の磁界強度を測定し、これらを合成することで漏洩磁界強度を算出した。なお、送電コイルユニットは床面から４００ｍｍの高さに、電力を伝送する面を上に向けて設置しており、受電コイルは、送電コイルユニットの上に、９０ｍｍの間隔を空けて設置した。また、ループアンテナは中心が電波暗室の床から１．５ｍの高さとなるように設置した。
【００５６】
測定結果を図５に示す。図５は、実施例と比較例の測定結果である。図中、棒グラフが電力伝送効率を示しており、線グラフが漏洩磁界強度を示している。
【００５７】
図５に示されるように、実施例は、比較例に比べて、電力伝送効率はほぼ同じであり、漏洩磁界強度は低くなっている。すなわち、実施例の補助コイル（第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂ）は、電力伝送に寄与する磁束は相殺しないので、補助コイルを備えない比較例に比べて、電力伝送効率の低下が抑制されている。また、実施例では、補助コイルが不要な漏洩磁界を形成する磁束を相殺するので、補助コイルを備えない比較例に比べて、漏洩磁界強度は顕著に小さくなっている。このように、実施例の送電コイルユニットＬｔｕ１は、不要な漏洩磁界を低減しつつ、電力伝送効率の低下を抑制できることが確認できた。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。
【符号の説明】
【００５９】
Ｓ１…ワイヤレス電力伝送装置、Ｕｔ１…ワイヤレス送電装置、ＰＷ…電源、ＩＮＶ…インバータ、Ｕｒ…ワイヤレス受電装置、Ｌｔｕ１，Ｌｔｕ１０…送電コイルユニット、Ｌｔａ，Ｌｔ１０ａ…第１の送電コイル、Ｌｔｂ，Ｌｔ１０ｂ…第２の送電コイル、Ｃｔａ，Ｃｔ１０ａ…第１の送電コイルの磁性コア、Ｃｔｂ，Ｃｔ１０ｂ…第２の送電コイルの磁性コア、Ｗｔａ、Ｗｔ１０ａ…第１の送電コイルの巻線、Ｗｔｂ、Ｗｔ１０ｂ…第２の送電コイルの巻線、Ｌｃａ…第１の補助コイル、Ｌｃｂ…第２の補助コイル、Ｃｃａ…第１の補助コイルの磁性コア、Ｃｃｂ…第２の補助のコイルの磁性コア、Ｗｃａ…第１の補助コイルの巻線、Ｗｃｂ…第２の補助コイルの巻線、Ｆ１，Ｆ１０…磁性体、Ｌｒ、Ｌｒ１０…受電コイル、Ｃｒ、Ｃｒ１０…受電コイルの磁性コア、Ｗｒ、Ｗｒ１０…受電コイルの巻線、ＤＢ…整流回路、Ｒ…負荷、Ｌｎ２０ａ…第１のノイズ相殺用コイル、Ｌｎ２０ｂ…第２のノイズ相殺用コイル、Ｗｎ２０ａ…第１のノイズ相殺用コイルの巻線、Ｗｎ２０ｂ…第２のノイズ相殺用コイルの巻線、Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄ…第１の磁束、Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂ…第２の磁束、Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄ…第３の磁束。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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