(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、電力伝送効率の低下を抑制した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、送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと、補助コイルＬｃａ、Ｌｃｂと、を備え、補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する磁束は、送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁束のうち、電力を送電するときに送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと対向することとなる受電コイルＬｒに鎖交する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｄを相殺せずに受電コイルＬｒに鎖交しない磁束の一部（磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄ）を相殺する。【選択図】図３ｂ
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【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、
送電コイルと、補助コイルと、を備え、
前記補助コイルが発生する磁束は、前記送電コイルが発生する磁束のうち、電力を送電するときに前記送電コイルと対向することとなる受電コイルに鎖交する磁束を相殺せずに前記受電コイルに鎖交しない磁束の一部を相殺することを特徴とする送電コイルユニット。
【請求項２】
前記送電コイル及び前記補助コイルは、それぞれ磁性コアをさらに備え、
前記補助コイルの磁性コアは、前記送電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】
前記補助コイルの軸は、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向方向に対して略直交する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】
前記補助コイルは、前記送電コイルの前記受電コイルと対向する側とは反対側に位置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】
前記補助コイルは、当該コイルの一部又は全部が、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向方向から見て、前記送電コイルと重なり合うことを特徴とする請求項４に記載の送電コイルユニット。
【請求項６】
前記送電コイルは、並置された第１の送電コイル及び第２の送電コイルを備え、
前記第１の送電コイル及び前記第２の送電コイルは、互いに発生させる磁界によって、双方のコイルを鎖交する磁路が形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の送電コイルユニット。
【請求項７】
前記補助コイルが発生する磁束は、少なくとも一部が前記送電コイルに鎖交することを特徴とする請求項６に記載の送電コイルユニット。
【請求項８】
前記送電コイルの前記受電コイルと対向する側とは反対側であって、前記第１の送電コイルの中心部と前記第２の送電コイルの中心部との間にコイルの中心部が位置するように配置される付加コイルをさらに備え、
前記第１の送電コイル、前記第２の送電コイル及び前記付加コイルは、互いに発生させる磁界によって、各コイルを鎖交する磁路が形成されることを特徴とする請求項６または７に記載の送電コイルユニット。
【請求項９】
前記補助コイルは、第１の補助コイル及び第２の補助コイルを備え、
前記第１の補助コイル及び前記第２の補助コイルは、前記第１の補助コイルの中心部と前記第２の補助コイルの中心部との間に前記送電コイルの中心部が位置するように配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の送電コイルユニット。
【請求項１０】
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１〜９のいずれか一項に記載の送電コイルユニットと、
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。
【０００３】
このとき、送電コイルの漏れ磁束により送電コイル周辺に形成される不要な漏洩磁界が問題視されている。例えば、ワイヤレス電力伝送技術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、大電力伝送が要求されることから、送電コイルに大電流を流す必要があるが、この場合、漏れ磁束による不要な漏洩磁界の強度も大きくなるので、周囲の電子機器などに悪影響を与える電磁波障害を引き起こすことが懸念されている。
【０００４】
このような問題を解決するために、例えば特許文献１には、電力伝送用コイルの作る磁束と鎖交するノイズ相殺用コイルによって、電力伝送用コイルの漏れ磁束によるノイズを無くす技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−７４０３４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に開示される技術では、電力伝送用コイルの作る磁束がノイズ相殺用コイルに鎖交しているため、本来であれば電力伝送に寄与するはずの磁束までもが相殺されてしまう虞があり、結果として、電力伝送効率が低下してしまう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、電力伝送効率の低下を抑制した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、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、送電コイルと、補助コイルと、を備え、補助コイルが発生する磁束は、送電コイルが発生する磁束のうち、電力を送電するときに送電コイルと対向することとなる受電コイルに鎖交する磁束を相殺せずに、受電コイルに鎖交しない磁束の一部を相殺することを特徴とする。
【０００９】
ここで、送電コイルから離れた場所に不要な漏洩磁界を形成する磁束の大部分は、受電コイルに鎖交しない磁束である。これに対して本発明に係る送電コイルユニットにおいては、補助コイルが発生する磁束が、受電コイルに鎖交しない磁束の一部を相殺する。したがって、送電コイルから離れた場所に形成される磁界の強度は低下する。一方、電力伝送に寄与する磁束は受電コイルに鎖交する磁束である。これに対して本発明に係る送電コイルユニットにおいては、補助コイルが発生する磁束が、受電コイルに鎖交する磁束を相殺しない。したがって、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することができる。なお、ここでいう「受電コイルに鎖交する磁束を相殺せずに」とは、なんらかの周囲環境の影響等により、受電コイルを鎖交する磁束の一部が送電コイルから離れた場所にまで周回したとき、送電コイルから離れた場所において、補助コイルが発生する磁束が偶発的に受電コイルに鎖交する磁束の一部を相殺することまでも排除する意味ではない。
【００１０】
また、本発明に係る送電コイルユニットにおいては、補助コイルが発生する磁界が、送電コイルと受電コイルとの間に生じる磁界の一部を強めるように構成してもよい。この場合、送電コイルと受電コイルとの間では、送電コイルが発生する磁束の向きと補助コイルが発生する磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルと受電コイルを共に鎖交する電力伝送に寄与する磁束は、補助コイルが発生する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抑制することができる。
【００１１】
好ましくは、送電コイル及び補助コイルは、それぞれ磁性コアをさらに備え、補助コイルの磁性コアは、送電コイルの磁性コアに連結されているとよい。この場合、補助コイルは、送電コイルと受電コイルの間に生じる磁界を強める磁束を発生し易くなる。すなわち、送電コイルと受電コイルとの間では、送電コイルが発生する磁束の向きと補助コイルが発生する磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルと受電コイルを共に鎖交する電力伝送に寄与する磁束は、補助コイルが発生する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。
【００１２】
より好ましくは、補助コイルの軸方向は、送電コイルと受電コイルとの対向方向と非平行であるとよい。この場合、補助コイルが発生する磁束は、受電コイルに鎖交することなく、補助コイルから離れた場所にまで周回し易くなる。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】
また、本発明に係る送電コイルユニットにおいては、補助コイルは、送電コイルが発生する磁束のうち、受電コイルに鎖交する磁束に鎖交しないように配置され、補助コイルが発生する磁束の周回方向は、送電コイルが発生する磁束の周回方向と逆向きであるように構成してもよい。この場合、補助コイルは、送電コイルが発生する磁束のうち、受電コイルに鎖交する磁束に鎖交しないように配置されているため、電力伝送に寄与する磁束は補助コイルによって相殺されない。また、補助コイルが発生する磁束の周回方向が、送電コイルが発生する磁束の周回方向と逆向きとなっていることから、磁束の発生源である送電コイルと補助コイルから離れた場所においては、送電コイルが発生する磁束の向きと補助コイルが発生する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、送電コイル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、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することができる。
【００１４】
好ましくは、補助コイルの軸方向は、送電コイルと受電コイルとの対向方向に対して略直交するとよい。この場合、補助コイルにより、補助コイルから離れた場所にまで周回する磁束をより発生させ易くなる。したがって、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する効果がより一層高くなる。
【００１５】
好ましくは、補助コイルは、送電コイルの受電コイルと対向する側とは反対側に位置しているとよい。この場合、補助コイルにより、送電コイルと受電コイルの間の磁界を強める磁束を発生させ易くなる。すなわち、送電コイルと受電コイルとの間では、送電コイルが発生する磁束の向きと補助コイルが発生する磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルと受電コイルを共に鎖交する電力伝送に寄与する磁束は、補助コイルが発生する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。
【００１６】
好ましくは、補助コイルの一部又は全部が、送電コイルと受電コイルとの対向方向から見て、送電コイルと重なり合うとよい。この場合、補助コイルと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補助コイルが発生する磁束の密度分布を、送電コイルが発生する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。
【００１７】
また、本発明に係る送電コイルユニットにおいては、送電コイルは、並置された第１の送電コイル及び第２の送電コイルを備え、第１の送電コイル及び第２の送電コイルは、互いが発生する磁界によって、双方の送電コイルを鎖交する磁路を形成するように構成してもよい。この場合、双方の送電コイルが、受電コイルに鎖交する磁束を効率良く発生するので、電力伝送効率を向上できる。
【００１８】
より好ましくは、補助コイルが発生する磁束は、少なくとも一部が送電コイルに鎖交するとよい。この場合、補助コイルにより、送電コイルと受電コイルの間の磁界を強める磁束を発生させ易くなる。すなわち、送電コイルと受電コイルとの間では、送電コイルが発生する磁束の向きと補助コイルが発生する磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルと受電コイルを共に鎖交する電力伝送に寄与する磁束は、補助コイルが発生する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。
【００１９】
好ましくは、送電コイルの受電コイルと対向する側とは反対側であって、第１の送電コイルの中心部と第２の送電コイルの中心部との間にコイルの中心部が配置される付加コイルをさらに備え、第１の送電コイル、第２の送電コイル及び付加コイルは、互いに発生させる磁界によって、各コイルを鎖交する磁路を形成するとよい。この場合、送電コイルが発生する磁束の密度をより高くすることができる。したがって、電力伝送に寄与する磁束がさらに効率良く発生するので、電力伝送効率をさらに高くできる。
【００２０】
好ましくは、補助コイルは、第１の補助コイル及び第２の補助コイルを備え、第１の補助コイル及び第２の補助コイルは、第１の補助コイルの中心部と第２の補助コイルの中心部との間に送電コイルの中心部が位置するように配置されているとよい。この場合、２つの補助コイルが送電コイルの両外側に配置される構成となるので、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さらに低減できる。
【００２１】
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、受電コイルを備える。本発明によれば、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した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】
【００２２】
本発明によれば、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した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】
【００２３】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１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】本発明の第２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５】本発明の第２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６ａ】図５において、第１及び第２の送電コイルと付加コイルが発生する磁束を模式的に示した図である。
【図６ｂ】図５において、第１及び第２の送電コイルと付加コイルと第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７】本発明の第３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８】本発明の第３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９ａ】図８において、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９ｂ】図８において、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１０】本発明の第４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１１】本発明の第４実施形態に係る送電コイルユニットを第１及び第２の受電コイルとともに示す断面図である。
【図１２ａ】図１１において、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１２ｂ】図１１において、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１３】比較例１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１４】比較例２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１５】比較例３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１６】比較例４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１７】比較例５の送電コイルユニットを第１及び第２の受電コイルとともに示す断面図である。
【図１８】比較例６の送電コイルユニットを第１及び第２の受電コイルとともに示す断面図である。
【図１９】本発明に係る実施例１と比較例１，２の電力伝送効率及び漏洩磁界強度の測定結果である。
【図２０】本発明に係る実施例２と比較例３，４の電力伝送効率及び漏洩磁界強度の測定結果である。
【図２１】本発明に係る実施例３と比較例５，６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】
【００２４】
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。
【００２５】
（第１実施形態）
まず、図１および２を参照して、本発明の第１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、本発明の第１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、本発明の第１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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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磁束を発生している。この双方の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂを周回する磁束は、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っている。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。なお、双方の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂを鎖交するように周回する磁束の方向とは、「送電コイル」が発生する磁束の周回方向のことである。
【００３３】
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磁束をより発生させ易くなる。
【００３４】
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が発生する磁束のうち、電力を送電するときに第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと対向することとなる後述する受電コイルＬｒに鎖交する磁束に鎖交しないように配置されている。つまり、電力伝送に寄与する磁束は第１の補助コイルＬｃａ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。本実施形態においては、図２に示されるように、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ている。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によって第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が発生する磁束の向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する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が発生する磁束の密度分布を、第１の送電コイルＬｔａが発生する磁束の密度分布により近い分布とすることができる。
【００３５】
またさらには、第１の補助コイルＬｃａが発生する磁束の周回方向は、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が発生する磁束の周回方向と逆向きとなる。このような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の送電コイルＬｔａと第１の補助コイルＬｃａから離れた場所においては、第１の送電コイルＬｔａが発生する磁束の向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する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の送電コイルＬｔａ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。
【００３６】
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磁束をより発生させ易くなる。
【００３７】
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が発生する磁束のうち、電力を送電するときに第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと対向することとなる後述する受電コイルＬｒに鎖交する磁束に鎖交しないように配置されている。つまり、電力伝送に寄与する磁束は第２の補助コイル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。本実施形態においては、図２に示されるように、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によって第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が発生する磁束の向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する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が発生する磁束の密度分布を、第２の送電コイルＬｔｂが発生する磁束の密度分布により近い分布とすることができる。
【００３８】
またさらには、第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束の周回方向は、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が発生する磁束の周回方向と逆向きとなる。このような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２の送電コイルＬｔｂと第２の補助コイルＬｃｂから離れた場所においては、第２の送電コイルＬｔｂが発生する磁束の向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する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２の送電コイル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。
【００３９】
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ている。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ている。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。
【００４０】
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が発生する磁束の向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する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が発生する磁束の向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する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。
【００４１】
ワイヤレス受電装置Ｕｒは、図１に示されるように、受電コイルＬｒと、整流回路ＤＢと、を有する。
【００４２】
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。
【００４３】
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、コンデンサおよ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。
【００４４】
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。図３ｂは、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。ここで、図３ａ中、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。また、図３ｂ中、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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が発生する磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂは、第１の送電コイルＬｔａに鎖交している。
【００４７】
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が発生する磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄは、第２の送電コイルＬｔｂに鎖交している。
【００４８】
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が発生する磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂ及び第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束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。
【００４９】
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が発生する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する磁束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の送電コイルＬｔａが発生する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する磁束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が発生する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束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２の送電コイルＬｔｂが発生する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束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が発生する磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄ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。
【００５０】
以上のように、本実施形態に係る送電コイルユニットＬｔｕ１では、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁束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に鎖交しない磁束の一部（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。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、図４および５を参照して、本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２の構成について説明する。図４は、本発明の第２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５は、本発明の第２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。
【００５２】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ２は、図４に示されるように、ワイヤレス送電装置Ｕｔ２と、ワイヤレス受電装置Ｕｒと、を有する。
【００５３】
ワイヤレス送電装置Ｕｔ２は、電源ＰＷと、インバータＩＮＶと、送電コイルユニットＬｔｕ２と、を有する。電源ＰＷ、インバータＩＮＶの構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様である。本実施形態では、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の送電コイルユニットＬｔｕ１に代えて、送電コイルユニットＬｔｕ２を備えている点において、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と相違する。また、ワイヤレス受電装置Ｕｒは、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１のワイヤレス受電装置Ｕｒと同様である。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５４】
送電コイルユニットＬｔｕ２は、図４に示されるように、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、付加コイルＬｔ２ｃと、を有する。図４に示すように、第１の送電コイルＬｔａと、第２の送電コイルＬｔｂと、第２の補助コイルＬｃａと、第２の補助コイルＬｃｂと、付加コイルＬｔ２ｃは、電気的に直列接続されている。第１の送電コイルＬｔａと、第２の送電コイルＬｔｂと、第２の補助コイルＬｃａと、第２の補助コイルＬｃｂのコイル構成は、第１実施形態における第１の送電コイルＬｔａ、第２の送電コイルＬｔｂ、第１の補助コイルＬｃａ、第２の補助コイルＬｃｂと同様である。本実施形態においては、第１実施形態に係る送電コイルユニットＬｔｕ１の磁性体Ｆ１に代えて、付加コイルＬｔ２ｃを備えている点において、第１実施形態に係る送電コイルユニットＬｔｕ１と相違する。
【００５５】
図５に示されるように、付加コイルＬｔ２ｃは、磁性コアＣｔ２ｃと巻線Ｗｔ２ｃを備えている。付加コイルＬｔ２ｃは、螺旋状に巻回されるソレノイドコイルであり、板状の磁性コアＣｔ２ｃに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｔ２ｃを巻回して形成されている。付加コイルＬｔ２ｃは、図５に示すように、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であって、第１の送電コイルＬｔａの中心部と第２の送電コイルＬｔｂの中心部との間にコイルの中心部が位置するように配置されている。この付加コイルＬｔ２ｃの磁性コアＣｔ２ｃは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと受電コイルＬｒとの対向方向における受電コイル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。この場合、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと付加コイルＬｔ２ｃが、後述する受電コイルＬｒに鎖交する磁束をより効率良く発生するので、電力伝送効率がより向上する。付加コイルＬｔ２ｃの巻数は、所望の電力伝送効率などに基づいて適宜設定される。
【００５６】
第１の送電コイルＬｔａ、第２の送電コイルＬｔｂ、及び付加コイルＬｔ２ｃは、互いに発生させる磁界によって、各コイルＬｔａ，Ｌｔｂ，Ｌｔ２ｃを鎖交する磁路を形成するように構成されている。つまり、第１の送電コイルＬｔａ、第２の送電コイルＬｔｂ、及び付加コイルＬｔ２ｃは、各コイルＬｔａ，Ｌｔｂ，Ｌｔ２ｃを鎖交するように周回する磁束を発生する。ここで、上述したように、第１の送電コイルＬｔａと第２の送電コイルＬｔｂは、双方のコイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁界の方向が互いに逆となるように構成されている。すなわち、図５において、第１の送電コイルＬｔａが、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）に鎖交する磁束を発生するとき、第２の送電コイルＬｔｂは、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）に鎖交する磁束を発生する。したがって、このとき付加コイルＬｔ２ｃは、第２の送電コイルＬｔｂの中心部から第１の送電コイルＬｔａの中心部へ向かう方向（図示左向き）に鎖交する磁束を発生すれば、各コイルに鎖交する磁束の周回が発生する。また、同様に、図５において、第１の送電コイルＬｔａが、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）に鎖交する磁束を発生するとき、第２の送電コイルＬｔｂは、第２の送電コイルＬｔｂから受電コイルＬｒに向かう方向（図示上向き）に鎖交する磁束を発生する。したがって、このとき付加コイルＬｔ２ｃは、第１の送電コイルＬｔａの中心部から第２の送電コイルＬｔｂの中心部へ向かう方向（図示右向き）に鎖交する磁束を発生すれば、各コイルを鎖交する磁束の周回が発生する。付加コイルＬｔ２ｃを上記のような構成とするには、付加コイルＬｔ２ｃの巻線Ｗｔ２ｃにおける第１の送電コイルＬｔａの巻線Ｗｔａ及び第２の送電コイルＬｔｂの巻線Ｗｔｂと最も近接する部分（図示付加コイルＬｔ２ｃの巻線Ｗｔ２ｃの上側）を通過する電流の向きが、第１の送電コイルＬｔａの巻線Ｗｔａにおける付加コイルＬｔ２ｃの巻線Ｗｔ２ｃと最も近接する部分（図示第１の送電コイルＬｔａの巻線Ｗｔａの右側）を通過する電流の向きと同じとなるように、付加コイルＬｔ２ｃの巻線Ｗｔ２ｃを磁性コアＣｔ２ｃに巻回すればよい。なお、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと付加コイルＬｔ２ｃを鎖交するように周回する磁束の方向とは、「送電コイル」が発生する磁束の周回方向のことである。
【００５７】
本実施形態においては、送電コイルユニットＬｔｕ２が、第１の送電コイルＬｔａ、第２の送電コイルＬｔｂに加えて、上記の付加コイルＬｔ２ｃを備えることにより、電力伝送に寄与する磁束を効率良く発生するので、電力伝送効率を高くすることができる。この場合、電力伝送に寄与する磁束だけでなく、不要な漏洩磁界を形成する磁束もより多く発生する虞があるが、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂの巻数を増やすなどして、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する磁束を適宜調節することにより、所望の漏洩磁界低減効果を保つことができる。なお、このとき、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂは、電気エネルギーを消費する素子ではないので、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂの巻数を増やしても、顕著な電力損失は生じず、顕著な電力伝送効率の低下は発生しない。具体的には、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂで消費されるエネルギーは、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂの巻線Ｗｃａ，Ｗｃｂに寄生する僅かな抵抗で発生するジュール熱のみである。
【００５８】
また、図５に示すように、付加コイルＬｔ２ｃの磁性コアＣｔ２ｃは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと受電コイルＬｒとの対向方向における受電コイルＬｒ側の面とは反対側の面（図示下面）の両端付近で、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、それぞれ付加コイルＬｔ２ｃの磁性コアＣｔ２ｃ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と受電コイルＬｒの間に生じる磁界を強める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と受電コイルＬｒの間に生じる磁界を強める磁束を発生し易くなる。すなわち、第１の送電コイルＬｔａと受電コイルＬｒとの間では、第１の送電コイルＬｔａが発生する磁束の向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する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と受電コイルＬｒとの間では、第２の送電コイルＬｔｂが発生する磁束の向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する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と付加コイルＬｔ２ｃ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は、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する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。
【００５９】
さらに、図５に示すように、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂの軸は、付加コイルＬｔ２ｃの軸と一致していない。ここで、第１の補助コイルＬｃａを鎖交する磁束の向きと、付加コイルＬｔ２ｃを鎖交する磁束の向きは互いに逆となるため、第１の補助コイルＬｃａが発生する磁束が付加コイルＬｔ２ｃに鎖交すると、電力伝送に寄与する磁束を相殺してしまう虞がある。本実施形態では、第１の補助コイルＬｃａの軸が付加コイルＬｔ２ｃの軸と一致していないことから、第１の補助コイルＬｃａが発生する磁束は、付加コイルＬｔ２ｃに鎖交し難くなる。その結果、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと付加コイルＬｔ２ｃ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は、第１の補助コイルＬｃａが発生する磁束に相殺されない。また、同様に第２の補助コイルＬｃｂを鎖交する磁束の向きと、付加コイルＬｔ２ｃを鎖交する磁束の向きは互いに逆となるため、第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束が付加コイルＬｔ２ｃに鎖交すると、電力伝送に寄与する磁束を相殺してしまう虞がある。本実施形態では、第２の補助コイルＬｃｂの軸が付加コイルＬｔ２ｃの軸と一致していないことから、第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束は、付加コイルＬｔ２ｃに鎖交し難くなる。その結果、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと付加コイルＬｔ２ｃ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は、第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束に相殺されない。したがって、電力伝送効率の低下をさらに抑制することができる。
【００６０】
続いて、図６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付加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６ａは、図５において、第１及び第２の送電コイルと付加コイルが発生する磁束を模式的に示した図である。図６ｂは、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。ここで、図６ａ中、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと付加コイルＬｔ２ｃが発生する磁束のうち、体表的なものとして磁束Ｂｔ２ａ〜Ｂｔ２ｄを示している。また、図６ｂ中、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと付加コイルＬｔ２ｃが発生する磁束のうち、体表的なものとして磁束Ｂｔ２ａ〜Ｂｔ２ｄ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Ｂｃ２ａ〜Ｂｃ２ｄ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６ａ及び図６ｂでは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂの磁性コアＣｔａ，Ｃｔｂと、付加コイルＬｔ２ｃの磁性コアＣｔ２ｃと、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂの磁性コアＣｃａ，Ｃｃｂ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。
【００６１】
まず、図６ａを参照して、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと付加コイルＬｔ２ｃ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と付加コイルＬｔ２ｃは、図６ａ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）に鎖交し、かつ、付加コイルＬｔ２ｃを第２の送電コイルＬｔｂの中心部から第１の送電コイルＬｔａの中心部へ向かう方向（図示左向き）に鎖交する磁束Ｂｔ２ａ〜Ｂｔ２ｄ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と付加コイルＬｔ２ｃは、同じ向きに周回する磁束Ｂｔ２ａ〜Ｂｔ２ｄ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と付加コイルＬｔ２ｃが発生する磁束Ｂｔ２ａ〜Ｂｔ２ｄは、受電コイルＬｒに鎖交し、電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂ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Ｂｔ２ｃ，Ｂｔ２ｄがあり、磁束Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂ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と付加コイルＬｔ２ｃが互いに発生する磁界により、各コイルＬｔａ，Ｌｔｂ，Ｌｔ２ｃを鎖交する磁路が形成されることから、磁束Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂをより効率良く発生させることができる。その結果、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと付加コイルＬｔ２ｃと受電コイルＬｒの結合はより高くなり、電力伝送効率もより高くなる。なお、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと付加コイルＬｔ２ｃが発生する磁束Ｂｔ２ａ〜Ｂｔ２ｄ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Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂ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。
【００６２】
続いて、図６ｂ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６ｂ中の第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと付加コイルＬｔ２ｃが発生する磁束Ｂｔ２ａ〜Ｂｔ２ｄは図６ａに示したとおりである。第１の補助コイルＬｃａは、図６ｂ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）に鎖交する磁束Ｂｃ２ａ，Ｂｃ２ｂ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が発生する磁束Ｂｃ２ａ，Ｂｃ２ｂ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が発生する磁束Ｂｃ２ａ，Ｂｃ２ｂ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が発生する磁束Ｂｃ２ａ，Ｂｃ１２は、第１の送電コイルＬｔａに鎖交している。さらに、第１の補助コイルＬｃａの軸が付加コイルＬｔ２ｃの軸と一致していないことから、第１の補助コイルＬｃａが発生する磁束Ｂｃ２ａ，Ｂｃ２ｂは、付加コイルＬｔ２ｃに鎖交しない。
【００６３】
同様に、第２の補助コイルＬｃｂは、図６ｂ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）に鎖交する磁束Ｂｃ２ｃ，Ｂｃ２ｄ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が発生する磁束Ｂｃ２ｃ，Ｂｃ２ｄ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が発生する磁束Ｂｃ２ｃ，Ｂｃ２ｄ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が発生する磁束Ｂｃ２ｃ，Ｂｃ２ｄは、第２の送電コイルＬｔｂに鎖交している。さらに、第２の補助コイルＬｃｂの軸が付加コイルＬｔ２ｃの軸と一致していないことから、第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束Ｂｃ２ｃ，Ｂｃ２ｄは、付加コイルＬｔ２ｃに鎖交しない。
【００６４】
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と付加コイルＬｔ２ｃ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Ｂｔ２ｃ，Ｂｔ２ｄを発生している。この磁束Ｂｔ２ｃ，Ｂｔ２ｄ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Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂ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が発生する磁束Ｂｃ２ａ，Ｂｃ２ｂ及び第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束Ｂｃ２ｃ，Ｂｃ２ｄの周回方向は、いずれも第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂと付加コイルＬｔ２ｃが発生する磁束Ｂｔ２ａ〜Ｂｔ２ｄの周回方向と逆向きとなっている。したがって、図６ｂ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と付加コイルＬｔ２ｃが発生する磁束Ｂｔ２ｃ，Ｂｔ２ｄの向きと第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する磁束Ｂｃ２ａ〜Ｂｃ２ｄ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と付加コイルＬｔ２ｃが発生する磁束Ｂｔ２ｃ，Ｂｔ２ｄ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が発生する磁束Ｂｃ２ａ〜Ｂｃ２ｄによって相殺されることとなる。その結果、不要な漏洩磁界が低減される。
【００６５】
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が発生する磁束Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂの向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する磁束Ｂｃ２ａ，Ｂｃ２ｂ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の送電コイルＬｔａが発生する磁束Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂの向きと第１の補助コイルＬｃａが発生する磁束Ｂｃ２ａ，Ｂｃ２ｂ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Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂは、第１の補助コイルＬｃａが発生する磁束Ｂｃ２ａ，Ｂｃ２ｂ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が発生する磁束Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂの向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束Ｂｃ２ｃ，Ｂｃ２ｄ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２の送電コイルＬｔｂが発生する磁束Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂの向きと第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束Ｂｃ２ｃ，Ｂｃ２ｄ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Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂは、第２の補助コイルＬｃｂが発生する磁束Ｂｃ２ｃ，Ｂｃ２ｄ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。
【００６６】
以上のように、本実施形態に係る送電コイルユニットＬｔｕ２では、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂが発生する磁束Ｂｃ２ａ〜Ｂｔ２ｄは、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁束Ｂｔ２ａ〜Ｂｃ２ｄのうち、受電コイルＬｒに鎖交する磁束Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｄを相殺せずに受電コイルＬｒに鎖交しない磁束の一部（磁束Ｂｔ２ｃ，Ｂｔ２ｄ）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。
【００６７】
さらに、本実施形態に係る送電コイルユニットＬｔｕ２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であって、第１の送電コイルＬｔａの中心部と第２の送電コイルＬｔｂの中心部との間にコイルの中心部が配置される付加コイルＬｔ２ｃをさらに備え、第１の送電コイルＬｔａ、第２の送電コイルＬｔｂ、及び付加コイルＬｔ２ｃは、互いに発生させる磁界によって、各コイルを鎖交する磁路を形成する。そのため、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂが発生する磁束Ｂｔ２ａ〜Ｂｔ２ｄの密度をより高くすることができる。したがって、電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ２ａ，Ｂｔ２ｂがさらに効率良く発生するので、電力伝送効率をさらに高くできる。
【００６８】
（第３実施形態）
次に、図７および８を参照して、本発明の第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ３の構成について説明する。図７は、本発明の第３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８は、本発明の第３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。
【００６９】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ３は、図７に示されるように、ワイヤレス送電装置Ｕｔ３と、ワイヤレス受電装置Ｕｒと、を有する。
【００７０】
ワイヤレス送電装置Ｕｔ３は、電源ＰＷと、インバータＩＮＶと、送電コイルユニットＬｔｕ３と、を有する。電源ＰＷ、インバータＩＮＶの構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様である。本実施形態では、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の送電コイルユニットＬｔｕ１に代えて、送電コイルユニットＬｔｕ３を備えている点において、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と相違する。また、ワイヤレス受電装置Ｕｒは、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１のワイヤレス受電装置Ｕｒと同様である。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７１】
送電コイルユニットＬｔｕ３は、図７に示されるように、送電コイルＬｔ３と、第１の補助コイルＬｃ３ａと、第２の補助コイルＬｃ３ｂと、を有する。本実施形態においては、送電コイルＬｔ３と、第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂの３つのコイルは、図７に示すように、電気的に直列接続されている。
【００７２】
図８に示されるように、送電コイルＬｔ３は、磁性コアＣｔ３と巻線Ｗｔ３を備えている。送電コイルＬｔ３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Ｃｔ３に銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｔ３を巻回して形成されている。送電コイルＬｔ３の軸方向は、送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒとの対向方向に対して直交している。送電コイルＬｔ３の巻数は、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。
【００７３】
第１の補助コイルＬｃ３ａは、磁性コアＣｃ３ａと巻線Ｗｃ３ａを備えている。第１の補助コイルＬｃ３ａ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Ｃｃ３ａに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｃ３ａを巻回して形成されている。この第１の補助コイルＬｃ３ａの軸方向は、送電コイルＬｔ３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。このような構成により、第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束は、受電コイルＬｒに鎖交することなく、第１の補助コイルＬｃ３ａ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Ｌｃ３ａの軸方向は、送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒとの対向方向に対して直交しており、第１の補助コイルＬｃ３ａの軸方向は、送電コイルＬｔ３の軸方向と平行である。この場合、第１の補助コイルＬｃ３ａにより、第１の補助コイルＬｃ３ａから離れた場所にまで周回する磁束をより発生させ易くなる。
【００７４】
また、第１の補助コイルＬｃ３ａは、送電コイルＬｔ３が発生する磁束のうち、電力を送電するときに送電コイルＬｔ３と対向することとなる受電コイルＬｒに鎖交する磁束に鎖交しないように配置されている。つまり、電力伝送に寄与する磁束は第１の補助コイルＬｃ３ａ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。本実施形態においては、図８に示されるように、第１の補助コイルＬｃ３ａは、送電コイルＬｔ３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。このような配置とすることにより、第１の補助コイルＬｃ３ａによって送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒの間に生じる磁界を強める磁束を発生させ易くなる。すなわち、送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒとの間では、送電コイルＬｔ３が発生する磁束の向きと第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルＬｔ３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は、第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する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。
【００７５】
またさらには、第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束の周回方向は、送電コイルＬｔ３が発生する磁束の周回方向と逆向きとなっている。ここで、本実施形態における第１の補助コイルＬｃ３ａの軸方向は、送電コイルＬｔ３の軸方向と平行であるので、第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束の周回方向を、送電コイルＬｔ３が発生する磁束の周回方向と逆向きとするには、第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁界の方向と、送電コイルＬｔ３が発生する磁界の方向が互いに逆向きとすればよい。すなわち、第１の補助コイルＬｃ３ａと送電コイルＬｔ３の巻回方向が同じ向きの場合は、第１の補助コイルＬｃ３ａに流れる電流の方向と送電コイルＬｔ３に流れる電流の方向が互いに逆向きとなるように、第１の補助コイルＬｃ３ａと送電コイルＬｔ３を電気的に接続すればよい。あるいは、第１の補助コイルＬｃ３ａと送電コイルＬｔ３の巻回方向が互いに逆向きの場合は、第１の補助コイルＬｃ３ａに流れる電流の方向と送電コイルＬｔ３に流れる電流の方向が互いに同じ向きとなるように、第１の補助コイルＬｃ３ａと送電コイルＬｔ３を電気的に接続すればよい。また、第１の補助コイルＬｃ３ａの軸は、送電コイルＬｔ３の軸と一致していない。ここで、第１の補助コイルＬｃ３ａを鎖交する磁束の向きと、送電コイルＬｔ３を鎖交する磁束の向きは互いに逆となるため、第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束が送電コイルＬｔ３に鎖交すると、電力伝送に寄与する磁束を相殺してしまう虞がある。本実施形態では、第１の補助コイルＬｃ３ａの軸が送電コイルＬｔ３の軸と一致していないことから、第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束は、送電コイルＬｔ３に鎖交し難くなる。その結果、送電コイルＬｔ３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は、第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束に相殺されない。したがって、電力伝送効率の低下をさらに抑制することができる。
【００７６】
第２の補助コイルＬｃ３ｂは、磁性コアＣｃ３ｂと巻線Ｗｃ３ｂを備えている。第２の補助コイルＬｃ３ｂ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Ｃｃ３ｂに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｃ３ｂを巻回して形成されている。この第２の補助コイルＬｃ３ｂの軸方向は、送電コイルＬｔ３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。このような構成により、第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束は、受電コイルＬｒに鎖交することなく、第２の補助コイルＬｃ３ｂ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Ｌｃ３ｂの軸方向は、送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒとの対向方向に対して直交しており、第１の補助コイルＬｃ３ｂの軸方向は、送電コイルＬｔ３の軸方向と平行である。この場合、第２の補助コイルＬｃ３ｂにより、第２の補助コイルＬｃ３ｂから離れた場所にまで周回する磁束をより発生させ易くなる。
【００７７】
また、第２の補助コイルＬｃ３ｂは、送電コイルＬｔ３が発生する磁束のうち、電力を送電するときに送電コイルＬｔ３と対向することとなる受電コイルＬｒに鎖交する磁束に鎖交しないように配置されている。つまり、電力伝送に寄与する磁束は第２の補助コイルＬｃ３ｂ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。本実施形態においては、図８に示されるように、第２の補助コイルＬｃ３ｂは、送電コイルＬｔ３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。このような配置とすることにより、第２の補助コイルＬｃ３ｂによって送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒの間に生じる磁界を強める磁束を発生させ易くなる。すなわち、送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒとの間では、送電コイルＬｔ３が発生する磁束の向きと第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルＬｔ３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は、第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する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。
【００７８】
またさらには、第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束の周回方向は、送電コイルＬｔ３が発生する磁束の周回方向と逆向きとなっている。ここで、本実施形態における第２の補助コイルＬｃ３ｂの軸方向は、送電コイルＬｔ３の軸方向と平行であるので、第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束の周回方向を、送電コイルＬｔ３が発生する磁束の周回方向と逆向きとするには、第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁界の方向と、送電コイルＬｔ３が発生する磁界の方向が互いに逆向きとすればよい。すなわち、第２の補助コイルＬｃ３ｂと送電コイルＬｔ３の巻回方向が同じ向きの場合は、第２の補助コイルＬｃ３ｂに流れる電流の方向と送電コイルＬｔ３に流れる電流の方向が互いに逆向きとなるように、第２の補助コイルＬｃ３ｂと送電コイルＬｔ３を電気的に接続すればよい。あるいは、第２の補助コイルＬｃ３ｂと送電コイルＬｔ３の巻回方向が互いに逆向きの場合は、第２の補助コイルＬｃ３ｂに流れる電流の方向と送電コイルＬｔ３に流れる電流の方向が互いに同じ向きとなるように、第２の補助コイルＬｃ３ｂと送電コイルＬｔ３を電気的に接続すればよい。また、第２の補助コイルＬｃ３ｂの軸は、送電コイルＬｔ３の軸と一致していない。ここで、第２の補助コイルＬｃ３ｂを鎖交する磁束の向きと、送電コイルＬｔ３を鎖交する磁束の向きは互いに逆となるため、第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束が送電コイルＬｔ３に鎖交すると、電力伝送に寄与する磁束を相殺してしまう虞がある。本実施形態では、第２の補助コイルＬｃ３ｂの軸が送電コイルＬｔ３の軸と一致していないことから、第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束は、送電コイルＬｔ３に鎖交し難くなる。その結果、送電コイルＬｔ３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は、第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束に相殺されない。したがって、電力伝送効率の低下をさらに抑制することができる。
【００７９】
また、図８に示すように、送電コイルＬｔ３の磁性コアＣｔ３は、送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒとの対向方向における受電コイルＬｒ側の面とは反対側の面（図示下面）の両端付近で、それぞれ第１の補助コイルＬｃ３ａの磁性コアＣｃ３ａと第２の補助コイルＬｃ３ｂの磁性コアＣｃ３ｂ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Ｌｃ３ａの磁性コアＣｃ３ａと第２の補助コイルＬｃ３ｂの磁性コアＣｃ３ｂは、それぞれ送電コイルＬｔ３の磁性コアＣｔ３に連結されることとなる。そのため、第１の補助コイルＬｃ３ａは、送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒの間に生じる磁界を強める磁束を発生し易くなるとともに、第２の補助コイルＬｃ３ｂは、送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒの間に生じる磁界を強める磁束を発生し易くなる。すなわち、送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒとの間では、送電コイルＬｔ３が発生する磁束の向きと第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束の向きがほぼ同じ向きとなるとともに、送電コイルＬｔ３が発生する磁束の向きと第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルＬｔ３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は、第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂが発生する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。
【００８０】
続いて、図９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９ａは、図８において、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９ｂは、図８において、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。ここで、図９ａ中、送電コイルＬｔ３が発生する磁束のうち、体表的なものとして磁束Ｂｔ３ａ〜Ｂｔ３ｄを示している。また、図９ｂ中、送電コイルＬｔ３が発生する磁束のうち、体表的なものとして磁束Ｂｔ３ａ〜Ｂｔ３ｄを示し、第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂが発生する磁束のうち、代表的なものとして磁束Ｂｃ３ａ〜Ｂｃ３ｄ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９ａ及び図９ｂでは、送電コイルＬｔ３の磁性コアＣｔ３と、第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂの磁性コアＣｃ３ａ，Ｃｃ３ｂ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。
【００８１】
まず、図９ａを参照して、送電コイルＬｔ３が発生する磁束について説明する。送電コイルＬｔ３は、図９ａに示されるように、送電コイルＬｔ３を、第２の補助コイルＬｃ３ｂから第１の補助コイルＬｃ３ａへ向かう方向（図示左向き）に鎖交する磁束Ｂｔ３ａ〜Ｂｔ３ｄを発生している。本例においては、送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ３ａ〜Ｂｔ３ｄは、受電コイルＬｒに鎖交し、電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ３ａ，Ｂｔ３ｂと、受電コイルＬｒに鎖交することなく、送電コイルＬｔ３から離れた場所を周回する磁束Ｂｔ３ｃ，Ｂｔ３ｄがあり、磁束Ｂｔ３ａ，Ｂｔ３ｂ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。なお、送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ３ａ〜Ｂｔ３ｄは、第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂには鎖交しておらず、電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ３ａ，Ｂｔ３ｂは、第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂ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。
【００８２】
続いて、図９ｂを参照して、第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂが発生する磁束について説明する。なお、図９ｂ中の送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ３ａ〜Ｂｔ３ｄは図９ａに示したとおりである。第１の補助コイルＬｃ３ａは、図９ｂに示されるように、第１の補助コイルＬｃ３ａを、第１の補助コイルＬｃ３ａから送電コイルＬｔ３の中心部に向かう方向（図示右向き）に鎖交し、かつ、送電コイルＬｔ３に鎖交せず、送電コイルＬｔ３から受電コイルＬｒに向かう方向（図示上向き）に周回する磁束Ｂｃ３ａ，Ｂｃ３ｂ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Ｌｃ３ａの軸方向が送電コイルＬｔ３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Ｌｃ３ａが発生する磁束Ｂｃ３ａ，Ｂｃ３ｂ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Ｌｃ３ａ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Ｌｃ３ａの軸方向が送電コイルＬｔ３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Ｌｃ３ａが発生する磁束Ｂｃ３ａ，Ｂｃ３ｂは、第１の補助コイルＬｃ３ａ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Ｌｃ３ａの軸が送電コイルＬｔ３の軸と一致していないことから、第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束Ｂｃ３ａ，Ｂｃ３ｂは、送電コイルＬｔ３に鎖交しない。
【００８３】
同様に、第２の補助コイルＬｃ３ｂは、図９ｂに示されるように、第２の補助コイルＬｃ３ｂを、送電コイルＬｔ３の中心部から第２の補助コイルＬｃ３ｂに向かう方向（図示右向き）に鎖交し、かつ、送電コイルＬｔ３に鎖交せず、受電コイルＬｒから送電コイルＬｔ３に向かう方向（図示下向き）に周回する磁束Ｂｃ３ｃ，Ｂｃ３ｄ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Ｌｃ３ｂの軸方向が送電コイルＬｔ３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Ｌｃ３ｂが発生する磁束Ｂｃ３ｃ，Ｂｃ３ｄ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Ｌｃ３ｂ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Ｌｃ３ｂの軸方向が送電コイルＬｔ３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Ｌｃ３ｂが発生する磁束Ｂｃ３ｃ，Ｂｃ３ｄは、第２の補助コイルＬｃ３ｂ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Ｌｃ３ｂの軸が送電コイルＬｔ３の軸と一致していないことから、第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束Ｂｃ３ｃ，Ｂｃ３ｄは、送電コイルＬｔ３に鎖交しない。
【００８４】
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、送電コイルＬｔ３は、送電コイルＬｔ３から離れた場所を周回する磁束Ｂｔ３ｃ，Ｂｔ３ｄを発生している。この磁束Ｂｔ３ｃ，Ｂｔ３ｄは、電力伝送には寄与せず、送電コイルＬｔ３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Ｌｃ３ａが発生する磁束Ｂｃ３ａ，Ｂｃ３ｂ及び第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束Ｂｃ３ｃ，Ｂｃ３ｄの周回方向は、いずれも送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ３ａ〜Ｂｔ３ｄの周回方向と逆向きとなっている。したがって、図９ｂに示されるように、送電コイルＬｔ３から離れた場所では、送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ３ｃ，Ｂｔ３ｄの向きと第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂが発生する磁束Ｂｃ３ａ〜Ｂｃ３ｄの向きは互いに逆向きとなる。つまり、送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ３ｃ，Ｂｔ３ｄは、送電コイルＬｔ３から離れた場所において、第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂが発生する磁束Ｂｃ３ａ〜Ｂｃ３ｄによって相殺されることとなる。その結果、不要な漏洩磁界が低減される。
【００８５】
一方で、送電コイルＬｔ３の近傍においては、送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ３ａ，Ｂｔ３ｂの向きと第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束Ｂｃ３ａ，Ｂｃ３ｂ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Ｌｃ３ａが発生する磁界は、送電コイルＬｔ３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、送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒとの間では、送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ３ａ，Ｂｔ３ｂの向きと第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束Ｂｃ３ａ，Ｂｃ３ｂの向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルＬｔ３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Ｂｔ３ａ，Ｂｔ３ｂは、第１の補助コイルＬｃ３ａが発生する磁束Ｂｃ３ａ，Ｂｃ３ｂ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、送電コイルＬｔ３の近傍においては、送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ３ａ，Ｂｔ３ｂの向きと第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束Ｂｃ３ｃ，Ｂｃ３ｄ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Ｌｃ３ｂが発生する磁界は、送電コイルＬｔ３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、送電コイルＬｔ３と受電コイルＬｒとの間では、送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ３ａ，Ｂｔ３ｂの向きと第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束Ｂｃ３ｃ，Ｂｃ３ｄの向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルＬｔ３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Ｂｔ３ａ，Ｂｔ３ｂは、第２の補助コイルＬｃ３ｂが発生する磁束Ｂｃ３ｃ，Ｂｃ３ｄ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。
【００８６】
以上のように、本実施形態に係る送電コイルユニットＬｔｕ３では、第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂが発生する磁束Ｂｃ３ａ〜Ｂｃ３ｄが、送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ３ａ〜Ｂｔ３ｄのうち、受電コイルＬｒに鎖交する磁束Ｂｔ３ａ，Ｂｔ３ｄを相殺せずに受電コイルＬｒに鎖交しない磁束の一部（磁束Ｂｔ３ｃ，Ｂｔ３ｄ）を相殺している。そのため、送電コイルＬｔ３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。
【００８７】
（第４実施形態）
次に、図１０および図１１を参照して、本発明の第４実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ４の構成について説明する。図１０は、本発明の第４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１１は、本発明の第４実施形態に係る送電コイルユニットを第１及び第２の受電コイルとともに示す断面図である。
【００８８】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ４は、図１０に示されるように、ワイヤレス送電装置Ｕｔ４と、ワイヤレス受電装置Ｕｒ４と、を有する。
【００８９】
ワイヤレス送電装置Ｕｔ４は、電源ＰＷと、インバータＩＮＶと、送電コイルユニットＬｔｕ４と、を有する。電源ＰＷ、インバータＩＮＶの構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様である。本実施形態では、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の送電コイルユニットＬｔｕ１に代えて、送電コイルユニットＬｔｕ４を備えている点において、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９０】
送電コイルユニットＬｔｕ４は、送電コイルＬｔ４と、第１の補助コイルＬｃ４ａと、第２の補助コイルＬｃ４ｂと、磁性体Ｆ４と、を有する。本実施形態においては、送電コイルＬｔ４と第１及び第２の補助コイルＬｃ４ａ、Ｌｃ４ｂの３つのコイルは、図１０に示されるように、電気的に直列接続されている。
【００９１】
図１１に示されるように、送電コイルＬｔ４は、磁性コアＣｔ４と巻線Ｗｔ４を備えている。送電コイルＬｔ４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、板状または棒状の磁性コアＣｔ４に銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｔ４を巻回して形成されている。送電コイルＬｔ４の軸方向は、送電コイルＬｔ４と後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂとの対向方向に対して平行となっている。送電コイルＬｔ４の巻数は、後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ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。
【００９２】
第１の補助コイルＬｃ４ａは、磁性コアＣｃ４ａと巻線Ｗｃ４ａを備えている。第１の補助コイルＬｃ４ａ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Ｃｃ４ａに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｃ４ａを巻回して形成されている。この第１の補助コイルＬｃ４ａの軸方向は、送電コイルＬｔ４と後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂとの対向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Ｌｃ４ａが発生する磁束は、第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂに鎖交することなく、第１の補助コイルＬｃ４ａ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Ｌｃ４ａの軸方向は、送電コイルＬｔ４と後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂとの対向方向に対して直交している。この場合、第１の補助コイルＬｃ４ａにより、第１の補助コイルＬｃ４ａから離れた場所にまで周回する磁束をより発生させ易くなる。
【００９３】
また、第１の補助コイルＬｃ４ａは、送電コイルＬｔ４が発生する磁束のうち、電力を送電するときに送電コイルＬｔ４と対向することとなる後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂに鎖交する磁束に鎖交しないように配置されている。つまり、電力伝送に寄与する磁束は第１の補助コイルＬｃ４ａ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。本実施形態においては、図１１に示されるように、第１の補助コイルＬｃ４ａは、送電コイルＬｔ４の後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂと対向する側とは反対側に配置されている。このような配置とすることにより、第１の補助コイルＬｃ４ａによって、送電コイルＬｔ４と後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂの間に生じる磁界の一部を強める磁束を発生させ易くなる。すなわち、送電コイルＬｔ４と後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂとの間では、送電コイルＬｔ４が発生する磁束と第１の補助コイルＬｃ４ａが発生する磁束が重なる領域において、互いの磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルＬｔ４と後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ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Ｌｃ４ａが発生する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。
【００９４】
またさらには、第１の補助コイルＬｃ４ａが発生する磁束の周回方向は、送電コイルＬｔ４と第１の受電コイルＬｒ４ａを共に鎖交する磁束の周回方向と逆向きとなっている。具体的には、図１１において、送電コイルＬｔ４と第１の受電コイルＬｒ４ａを共に鎖交する磁束が、送電コイルＬｔ４を、送電コイルＬｔ４から第１の受電コイルＬｒ４ａに向かう方向（図示上向き）に鎖交するとき、この磁束は第１の受電コイルＬｒ４ａを第２の受電コイルＬｒ４ｂから第１の受電コイルＬｒ４ａに向かう方向（図示左向き）に鎖交ししつつ周回する周回方向（図示反時計回り）となるので、第１の補助コイルＬｃ４ａが発生する磁束は、第１の補助コイルＬｃ４ａを、送電コイルＬｔ４から第１の補助コイルＬｃ４ａに向かう方向に鎖交すれば、この磁束は磁性体Ｆ４の一部を通過しつつ、送電コイルＬｔ４と第１の受電コイルＬｒ４ａを共に鎖交する磁束の周回方向と逆向き（図示時計回り）となる。あるいは、図１１において、送電コイルＬｔ４と第１の受電コイルＬｒ４ａを共に鎖交する磁束が、送電コイルＬｔ４を、第１の受電コイルＬｒ４ａから送電コイルＬｔ４に向かう方向（図示下向き）に鎖交するとき、この磁束は第１の受電コイルＬｒ４ａを第１の受電コイルＬｒ４ａから第２の受電コイルＬｒ４ｂに向かう方向（図示右向き）に鎖交ししつつ周回する周回方向（図示時計回り）となるので、第１の補助コイルＬｃ４ａが発生する磁束は、第１の補助コイルＬｃ４ａを、第１の補助コイルＬｃ４ａから送電コイルＬｔ４に向かう方向に鎖交すれば、この磁束は磁性体Ｆ４の一部を通過しつつ、送電コイルＬｔ４と第１の受電コイルＬｒ４ａを共に鎖交する磁束の周回方向と逆向き（図示反時計回り）となる。このような磁束を発生させるには、第１の補助コイルＬｃ４ａの巻線Ｗｔ４ａが、送電コイルＬｔ４の巻線Ｗｔ４と最も近接する部分（図示第１の補助コイルＬｃ４ａの巻線Ｗｔ４ａの上面部分）を通過する電流の向きが、送電コイルＬｔ４の巻線Ｗｔ４が第１の補助コイルＬｃ４ａの巻線Ｗｔ４ａと近接する部分（図示送電コイルＬｔ４の巻線Ｗｔａの左側部分）を通過する電流の向きと逆向きとなるように、第１の補助コイルＬｃ４ａの巻線Ｗｃ４ａが磁路コアＣｃ４ａに巻回されればよい。
【００９５】
第２の補助コイルＬｃ４ｂは、磁性コアＣｃ４ｂと巻線Ｗｃ４ｂを備えている。第２の補助コイルＬｃ４ｂ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Ｃｃ４ｂに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｃ４ｂを巻回して形成されている。この第２の補助コイルＬｃ４ｂの軸方向は、送電コイルＬｔ４と後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂとの対向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Ｌｃ４ｂが発生する磁束は、第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂに鎖交することなく、第２の補助コイルＬｃ４ｂ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Ｌｃ４ｂの軸方向は、送電コイルＬｔ４と後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂとの対向方向に対して直交となっている。この場合、第２の補助コイルＬｃ４ｂにより、第２の補助コイルＬｃ４ｂから離れた場所にまで周回する磁束をより発生させ易くなる。
【００９６】
また、第２の補助コイルＬｃ４ｂは、送電コイルＬｔ４が発生する磁束のうち、電力を送電するときに送電コイルＬｔ４と対向することとなる後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂに鎖交する磁束に鎖交しないように配置されている。つまり、電力伝送に寄与する磁束は第２の補助コイルＬｃ４ｂ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。本実施形態においては、図１１に示されるように、第２の補助コイルＬｃ４ｂは、送電コイルＬｔ４の後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂと対向する側とは反対側に配置されている。このような配置とすることにより、第２の補助コイルＬｃ４ｂによって、送電コイルＬｔ４と後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂの間に生じる磁界の一部を強める磁束を発生させ易くなる。すなわち、送電コイルＬｔ４と後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂとの間では、送電コイルＬｔ４が発生する磁束と第２の補助コイルＬｃ４ｂが発生する磁束が重なる領域において、互いの磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルＬｔ４と後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ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Ｌｃ４ｂが発生する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。
【００９７】
またさらには、第２の補助コイルＬｃ４ｂが発生する磁束の周回方向は、送電コイルＬｔ４と第２の受電コイルＬｒ４ｂを共に鎖交する磁束の周回方向と逆向きとなっている。具体的には、図１１において、送電コイルＬｔ４と第２の受電コイルＬｒ４ｂを共に鎖交する磁束が、送電コイルＬｔ４を、送電コイルＬｔ４から第１の受電コイルＬｒ４ａに向かう方向（図示上向き）に鎖交するとき、この磁束は第２の受電コイルＬｒ４ｂを第２の受電コイルＬｒ４ｂから第２の受電コイルＬｒ４ｂに向かう方向（図示右向き）に鎖交ししつつ周回する周回方向（図示時計回り）となるので、第２の補助コイルＬｃ４ｂが発生する磁束は、第２の補助コイルＬｃ４ｂを、送電コイルＬｔ４から第２の補助コイルＬｃ４ｂ向かう向きに鎖交すれば、この磁束は磁性体Ｆ４の一部を通過しつつ、送電コイルＬｔ４と第２の受電コイルＬｒ４ｂを共に鎖交する磁束の周回方向と逆向き（図示反時計回り）となる。あるいは、図１１において、送電コイルＬｔ４と第２の受電コイルＬｒ４ｂを共に鎖交する磁束が、送電コイルＬｔ４を、第２の受電コイルＬｒ４ｂから送電コイルＬｔ４に向かう向き（図示下向き）に鎖交するとき、この磁束は第２の受電コイルＬｒ４ｂを第２の受電コイルＬｒ４ｂから第１の受電コイルＬｒ４ａに向かう方向（図示左向き）に鎖交ししつつ周回する周回方向（図示反時計回り）となるので、第２の補助コイルＬｃ４ｂが発生する磁束は、第２の補助コイルＬｃ４ｂを、第２の補助コイルＬｃ４ｂから送電コイルＬｔ４に向かう方向に鎖交すれば、この磁束は磁性体Ｆ４の一部を通過しつつ、送電コイルＬｔ４と第２の受電コイルＬｒ４ｂを共に鎖交する磁束の周回方向と逆向き（図示時計回り）となる。このような磁束を発生させるには、第２の補助コイルＬｃ４ｂの巻線Ｗｔ４ｂが、送電コイルＬｔ４の巻線Ｗｔ４と最も近接する部分（図示第２の補助コイルＬｃ４ｂの巻線Ｗｔ４ｂの上面部分）を通過する電流の向きが、送電コイルＬｔ４の巻線Ｗｔ４が第２の補助コイルＬｃ４ｂの巻線Ｗｔ４ｂと近接する部分（図示送電コイルＬｔ４の巻線Ｗｔａの右側部分）を通過する電流の向きと同じ向きとなるように、第２の補助コイルＬｃ４ｂの巻線Ｗｃ４ｂが磁路コアＣｃ４ｂに巻回されればよい
【００９８】
磁性体Ｆ４は、送電コイルＬｔ４の後述する第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ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、図１１に示すように、送電コイルＬｔ４と後述する受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂとの対向方向における後述する受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ側の面（図示上面）の中央で、送電コイルＬｔ４の磁性コアＣｔ４に接続されている。また、磁性体Ｆ４は、図１１に示すように、送電コイルＬｔ４と後述する受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂとの対向方向における  受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ側とは反対の面（図示下面）の両端付近で、それぞれ第１の補助コイルＬｃ４ａの磁性コアＣｃ４ａと第２の補助コイルＬｃ４ｂの磁性コアＣｃ４ｂに接続される。このような構成により、第１の補助コイルＬｃ４ａの磁性コアＣｃ４ａと、第２の補助コイルＬｃ４ｂの磁性コアＣｃ４ｂは、それぞれ磁性体Ｆ４に連結されることとなる。そのため、第１の補助コイルＬｃ４ａは、送電コイルＬｔ４と後述する第１の受電コイルＬｒ４ａの間に生じる磁界を強める磁束を発生し易くなるとともに、第２の補助コイルＬｃ４ｂは、送電コイルＬｔ４と後述する第２の受電コイルＬｒ４ｂの間に生じる磁界を強める磁束を発生し易くなる。すなわち、送電コイルＬｔ４と後述する受電コイルＬｒａ，Ｌｒ４ｂとの間の一部では、送電コイルＬｔ４が発生する磁束の向きと第１の補助コイルＬｃ４ａが発生する磁束の向きがほぼ同じ向きとなるとともに、送電コイルＬｔ４が発生する磁束の向きと第２の補助コイルＬｃ４ｂが発生する磁束の向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルＬｔ４と後述する受電コイルＬｒ４ａ  ，Ｌｒ４ｂ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Ｌｃ４ａ，Ｌｃ４ｂが発生する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。
【００９９】
ワイヤレス受電装置Ｕｒ４は、第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ、Ｌｒ４ｂと、整流回路ＤＢと、を有する。整流回路ＤＢの構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の整流回路ＤＢと同様である。本実施形態では、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の受電コイルＬｒに代えて、第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ、Ｌｒ４ｂを備えている点において、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１００】
第１の受電コイルＬｒ４ａ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Ｃｒ４ａに巻線Ｗｒ４ａを巻回して形成されている。
【０１０１】
第２の受電コイルＬｒ４ｂ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Ｃｒ４ｂに巻線Ｗｒ４ｂを巻回して形成されている。
【０１０２】
第１の受電コイルＬｒ４ａと第２の受電コイルＬｒ４ｂは、同一平面上に並置されており、図１０に示されるように、電気的に直列接続されている。また、第１の受電コイルＬｒ４ａの軸と第２の受電コイルＬｒ４ｂの軸は一致している。またさらには、第１の受電コイルＬｒ４ａの巻線Ｗｒ４ａと第２の受電コイルＬｒ４ｂの巻線Ｗｒ４ｂの巻回方向は、互いに逆向きとなっている。
【０１０３】
続いて、図１２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１２ａは、図１１において、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１２ｂは、図１１において、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。ここで、図１２ａ中、送電コイルＬｔ４が発生する磁束のうち、体表的なものとして磁束Ｂｔ４ａ〜Ｂｔ４ｄを示している。また、図９ｂ中、送電コイルＬｔ４が発生する磁束のうち、体表的なものとして磁束Ｂｔ４ａ〜Ｂｔ４ｄを示し、第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂが発生する磁束のうち、代表的なものとして磁束Ｂｃ４ａ，Ｂｃ４ｂ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１２ａ及び図１２ｂでは、送電コイルＬｔ４の磁性コアＣｔ４と、第１及び第２の補助コイルＬｃ４ａ，Ｌｃ４ｂの磁性コアＣｃ４ａ，Ｃｃ４ｂと、第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂの磁性コアＣｒ４ａ，Ｃｒ４ｂの中における磁束の図示は省略している。
【０１０４】
まず、図１２ａを参照して、送電コイルＬｔ４が発生する磁束について説明する。送電コイルＬｔ４は、図１２ａに示されるように、送電コイルＬｔ４の中心部から、第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂへ向かう方向（図示上向き）に鎖交する磁束Ｂｔ４ａ〜Ｂｔ４ｄを発生している。本例においては、送電コイルＬｔ４が発生する磁束Ｂｔ４ａ〜Ｂｔ４ｄは、第１の受電コイルＬｒ４ａに鎖交し、電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ４ａと、第２の受電コイルＬｒ４ｂに鎖交し、電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ４ｂと第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂに鎖交することなく、送電コイルＬｔ４から離れた場所を周回する磁束Ｂｔ４ｃ，Ｂｔ４ｄがあり、磁束Ｂｔ４ａが第１の受電コイルＬｒ４ａに鎖交し、磁束Ｂｔ４ｂが第２の受電コイルＬｒ４ｂに鎖交することで、第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂの巻線Ｗｒ４ａ，Ｗｒ４ｂに起電力が生じる。そして、第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ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。なお、送電コイルＬｔ４が発生する磁束Ｂｔ４ａ〜Ｂｔ４ｄは、第１及び第２の補助コイルＬｃ４ａ，Ｌｃ４ｂには鎖交しておらず、電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ４ａ，Ｂｔ４ｂは、第１及び第２の補助コイルＬｃ４ａ，Ｌｃ４ｂ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。
【０１０５】
続いて、図１２ｂを参照して、第１及び第２の補助コイルＬｃ４ａ，Ｌｃ４ｂが発生する磁束について説明する。なお、図１２ｂ中の送電コイルＬｔ４が発生する磁束Ｂｔ４ａ〜Ｂｔ４ｄは図１２ａに示したとおりである。第１の補助コイルＬｃ４ａは、図１２ｂに示されるように、第１の補助コイルＬｃ４ａを、送電コイルＬｔ４から、第１の補助コイルＬｃ４ａに向かう方向（図示左向き）に鎖交し、かつ、送電コイルＬｔ４及び第１の受電コイルＬｒ４ａに鎖交せず、第１の受電コイルＬｒ４ａから第１の補助コイルＬｃ４ａに向かう方向（図示下向き）に周回する磁束Ｂｃ４ａ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Ｌｃ４ａの軸方向が送電コイルＬｔ４と第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ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Ｌｃ４ａが発生する磁束Ｂｃ４ａは、第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂに鎖交することなく、第１の補助コイルＬｃ４ａ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Ｌｃ４ａの軸方向が送電コイルＬｔ４と第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ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Ｌｃ４ａが発生する磁束Ｂｃ４ａは、第１の補助コイルＬｃ４ａから離れた場所にまで大きく周回している。
【０１０６】
同様に、第２の補助コイルＬｃ４ｂは、図１２ｂに示されるように、第２の補助コイルＬｃ４ｂを、送電コイルＬｔ４から第２の補助コイルＬｃ４ｂに向かう方向（図示右向き）に鎖交し、かつ、送電コイルＬｔ４及び第２の受電コイルＬｒ４ｂに鎖交せず、第２の受電コイルＬｒ４ｂから第２の補助コイルＬｃ４ｂに向かう方向（図示下向き）に周回する磁束Ｂｃ４ｂ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Ｌｃ４ｂの軸方向が送電コイルＬｔ４と第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ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Ｌｃ４ｂが発生する磁束Ｂｃ４ｂは、第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂに鎖交することなく、第２の補助コイルＬｃ４ｂ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Ｌｃ４ｂの軸方向が送電コイルＬｔ４と第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ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Ｌｃ４ｂが発生する磁束Ｂｃ４ｂは、第２の補助コイルＬｃ４ｂから離れた場所にまで大きく周回している。
【０１０７】
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、送電コイルＬｔ４は、送電コイルＬｔ４から離れた場所を周回する磁束Ｂｔ４ｃ，Ｂｔ４ｄを発生している。この磁束Ｂｔ４ｃ、Ｂｔ４ｄは、電力伝送には寄与せず、送電コイルＬｔ４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Ｌｃ４ａが発生する磁束Ｂｃ４ａの周回方向は、送電コイルＬｔ４が発生する磁束Ｂｔ４ｃの周回方向と逆向きとなっている。また、第２の補助コイルＬｃ４ｂが発生する磁束Ｂｃ４ｂの周回方向は、送電コイルＬｔ４が発生する磁束Ｂｔ４ｄの周回方向と逆向きとなっている。したがって、図１２ｂに示されるように、送電コイルＬｔ４から離れた場所では、送電コイルＬｔ４が発生する磁束Ｂｔ４ｃ，Ｂｔ４ｄの向きと第１及び第２の補助コイルＬｃ４ａ，Ｌｃ４ｂが発生する磁束Ｂｃ４ａ，Ｂｃ４ｂの向きは互いに逆向きとなる。つまり、送電コイルＬｔ４が発生する磁束Ｂｔ４ｃ，Ｂｔ４ｄは、送電コイルＬｔ４から離れた場所において、第１及び第２の補助コイルＬｃ４ａ，Ｌｃ４ｂが発生する磁束Ｂｃ４ａ，Ｂｃ４ｂによって相殺されることとなる。その結果、不要な漏洩磁界が低減される。
【０１０８】
一方で、送電コイルＬｔ４と第１の補助コイルＬｃ４ａの間付近では、送電コイルＬｔ４が発生する磁束Ｂｔ４ａの向きと第１の補助コイルＬｃ４ａが発生する磁束Ｂｃ４ａ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Ｌｃ４ａが発生する磁界は、送電コイルＬｔ４と第１の受電コイルＬｒ４ａとの間に生じる磁界の一部を強めている。このように、送電コイルＬｔ４と第１の受電コイルＬｒ４ａとの間では、送電コイルＬｔ３が発生する磁束Ｂｔ４ａの向きと第１の補助コイルＬｃ４ａが発生する磁束Ｂｃ４ａの向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルＬｔ４と第１の受電コイルＬｒ４ａを共に鎖交する電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ４ａは、第１の補助コイルＬｃ４ａが発生する磁束Ｂｃ４ａ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、送電コイルＬｔ４と第２の補助コイルＬｃ４ｂの間付近では、送電コイルＬｔ４が発生する磁束Ｂｔ４ｂの向きと第２の補助コイルＬｃ４ｂが発生する磁束Ｂｃ４ｂ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Ｌｃ４ｂが発生する磁界は、送電コイルＬｔ４と第２の受電コイルＬｒ４ｂとの間に生じる磁界の一部を強めている。このように、送電コイルＬｔ４と第２の受電コイルＬｒ４ｂとの間では、送電コイルＬｔ４が発生する磁束Ｂｔ４ｂの向きと第２の補助コイルＬｃ４ｂが発生する磁束Ｂｃ４ｂの向きがほぼ同じ向きとなる。したがって、送電コイルＬｔ４と第２の受電コイルＬｒ４ｂを共に鎖交する電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ４ｂは、第２の補助コイルＬｃ４ｂが発生する磁束Ｂｃ４ｂ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。
【０１０９】
以上のように、本実施形態に係る送電コイルユニットＬｔｕ４では、第１及び第２の補助コイルＬｃ４ａ，Ｌｃ４ｂが発生する磁束Ｂｃ４ａ，Ｂｃ４ｂが、送電コイルＬｔ４が発生する磁束Ｂｔ４ａ〜Ｂｔ４ｄのうち、第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂに鎖交する磁束Ｂｔ４ａ，Ｂｔ４ｂを相殺せずに第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂに鎖交しない磁束の一部（磁束Ｂｔ４ｃ，Ｂｔ４ｄ）を相殺している。そのため、送電コイルＬｔ４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。
【０１１０】
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１〜３と比較例１〜６とによって具体的に示す。
【０１１１】
実施例１として、上述した第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を用いた。実施例２として、上述した第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ３を用いた。実施例３として、上述した第４実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ４を用いた。比較例１として、実施例１と特性を比較するために、第１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。比較例２として、実施例１と特性を比較するために、比較例１に送電コイルの作る磁束と鎖交するノイズ相殺用コイルＬｎ２０ａ、Ｌｎ２０ｂを追加したワイヤレス電力伝送装置を用いた。比較例３として、実施例２と特性を比較するために、第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ３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。比較例４として、実施例２と特性を比較するために、比較例３に送電コイルの作る磁束と鎖交するノイズ相殺用コイルＬｎ４０を追加したワイヤレス電力伝送装置を用いた。比較例５として、実施例３と特性を比較するために、第４実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ４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。比較例６として、実施例３と特性を比較するために、比較例５に送電コイルの作る磁束と鎖交するノイズ相殺用コイルＬｎ６０を追加したワイヤレス電力伝送装置を用いた。
【０１１２】
まず、図１３を参照して、比較例１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１３は比較例１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１の送電コイルユニットＬｔｕ１０は、実施例１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１の受電コイルＬｒ１０は、実施例１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。
【０１１３】
次に、図１４を参照して、比較例２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Ｌｔｕ２０と受電コイルＬｒ１０の構成を説明する。図１４は比較例２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Ｌｔｕ２０は、磁性体Ｆ１０と、第１及び第２の送電コイルＬｔ１０ａ，Ｌｔ１０ｂと、第１及び第２のノイズ相殺用コイルＬｎ２０ａ，Ｌｎ２０ｂと、を備える。比較例２の送電コイルユニットＬｔｕ２０は、比較例１の送電コイルユニットＬｔｕ１０に第１及び第２のノイズ相殺用コイルＬｎ２０ａ，Ｌｎ２０ｂを追加した形態である。第１及び第２のノイズ相殺用コイルＬｎ２０ａ，Ｌｎ２０ｂ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る。図１４に示されるように、第１の送電コイルＬｔ１０ａと磁性体Ｆ１０の間において、磁性コアＣｔ１０ａに第１のノイズ相殺用コイルＬｎ２０ａの巻線Ｗｎ２０ａが巻回され、第２の送電コイルＬｔ１０ｂと磁性体Ｆ１０の間において、磁性コアＣｔ１０ｂに第２のノイズ相殺用コイルＬｎ２０ｂの巻線Ｗｎ２０ｂが巻回されて構成されている。このような構成により、第１及び第２のノイズ相殺用コイルＬｎ２０ａ，Ｌｎ２０ｂは、第１及び第２の送電コイルＬｔ１０ａ，Ｌｔ１０ｂの作る磁束に鎖交することとなる。ここで、第１及び第２のノイズ相殺用コイルＬｎ２０ａ，Ｌｎ２０ｂは、第１及び第２の送電コイルＬｔ１０ａ，Ｌｔ１０ｂに対して、それぞれ巻回方向が逆向きである。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２の受電コイルＬｒ１０は、実施例１における受電コイルＬｒと同様である。
【０１１４】
次に、図１５を参照して、比較例３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Ｌｔｕ３０と受電コイルＬｒ１０の構成を説明する。図１５は比較例２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。比較例３の送電コイルユニットＬｔｕ３０は、送電コイルＬｔ３０を備える。送電コイルＬｔ３０は、螺旋状に巻回されるソレノイド構造のコイルであり、図１５に示されるように、磁性コアＣｔ３０に巻線Ｗｔ３０が巻回されて形成されている。比較例３の送電コイルユニットＬｔｕ３０は、実施例２のワイヤレス電力伝送装置Ｓ３の送電コイルユニットＬｔｕ３から、第１補助コイルＬｃ３ａ及び第２の補助コイルＬｃ３ｂ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３の受電コイルＬｒ１０は、実施例２における受電コイルＬｒと同様である。
【０１１５】
次に、図１６を参照して、比較例４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Ｌｔｕ４０と受電コイルＬｒ１０の構成を説明する。図１６は比較例２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Ｌｔｕ４０は、送電コイルＬｔ４０と、ノイズ相殺用コイルＬｎ４０と、を備える。比較例４の送電コイルユニットＬｔｕ４０は、比較例３の送電コイルユニットＬｔｕ３０にノイズ相殺用コイルＬｎ４０を追加した形態である。ノイズ相殺用コイルＬｎ４０は、螺旋状に巻回されるソレノイド構造のコイルであり、図１６に示されるように、磁性コアＣｔ３０にノイズ相殺用コイルＬｎ４０の巻線Ｗｎ４０が巻回され、さらに、ノイズ相殺用コイルＬｎ４０の外側に送電コイルＬｔ４０の巻線Ｗｔ４０が巻回されて構成されている。このような構成により、ノイズ相殺用コイルＬｎ４０は、送電コイルＬｔ４０の作る磁束に鎖交することとなる。ここで、ノイズ相殺用コイルＬｎ４０は、送電コイルＬｔ４０に対して巻回方向が逆向きである。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４の受電コイルＬｒ１０は、実施例２における受電コイルＬｒと同様である。
【０１１６】
次に、図１７を参照して、比較例５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Ｌｔｕ５０と第１及び第２の受電コイルＬｒ５０ａ，Ｌｒ５０ｂの構成を説明する。図１７は比較例５の送電コイルユニットを第１及び第２の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Ｌｔｕ５０は、磁性体Ｆ５０と、送電コイルＬｔ５０と、を備える。送電コイルＬｔ５０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、図１７に示されるように、磁性コアＣｔ５０に巻線Ｗｔ５０が巻回されて形成されている。磁性コアＣｔ５０は磁性体Ｆ５０に接続されている。比較例５の送電コイルユニットＬｔｕ５０は、実施例３のワイヤレス電力伝送装置Ｓ４の送電コイルユニットＬｔｕ４から、第１の補助コイルＬｃ４ａと第２の補助コイルＬｃ４ｂを取り除いた形態である。また、第１及び第２の受電コイルＬｒ５０ａ，Ｌｒ５０ｂは、螺旋状に巻回されるソレノイドコイルである。第１の受電コイルＬｒ５０ａは、板状または棒状の磁性コアＣｒ５０ａに巻線Ｗｒ５０ａを巻回して形成されており、第２の受電コイルＬｒ５０ｂは、板状または棒状の磁性コアＣｒ５０ｂに巻線Ｗｒ５０ｂを巻回して形成されている。なお、第１の受電コイルＬｒ５０ａと第２の受電コイルＬｒ５０ｂの巻回方向は、互いに逆向きとなっている。比較例５の第１及び第２の受電コイルＬｒ５０ａ，Ｌｒ５０ｂは、実施例３のワイヤレス電力伝送装置Ｓ４における第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂと同様である。
【０１１７】
次に、図１８を参照して、比較例６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Ｌｔｕ６０と第１及び第２の受電コイルＬｒ５０ａ、Ｌｒ５０ｂの構成を説明する。図１８は比較例６の送電コイルユニットを第１及び第２の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Ｌｔｕ６０は、磁性体Ｆ５０と、送電コイルＬｔ５０と、ノイズ相殺用コイルＬｎ６０と、を備える。比較例６の送電コイルユニットＬｔｕ６０は、比較例５の送電コイルユニットＬｔｕ５０にノイズ相殺用コイルＬｎ６０を追加した形態である。ノイズ相殺用コイルＬｎ６０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る。図１８に示されるように、送電コイルＬｔ５０と磁性体Ｆ５０の間において、磁性コアＣｔ５０にノイズ相殺用コイルＬｎ６０の巻線Ｗｎ６０が巻回されている。このような構成により、ノイズ相殺用コイルＬｎ６０は、送電コイルＬｔ５０の作る磁束に鎖交することとなる。ここで、ノイズ相殺用コイルＬｎ６０は、送電コイルＬｔ５０に対して、それぞれ巻回方向が逆向きである。また、第１の受電コイルＬｒ５０ａは、板状または棒状の磁性コアＣｒ５０ａに巻線Ｗｒ５０ａを巻回して形成されており、第２の受電コイルＬｒ５０ｂは、板状または棒状の磁性コアＣｒ５０ｂに巻線Ｗｒ５０ｂを巻回して形成されている。なお、第１の受電コイルＬｒ５０ａと第２の受電コイルＬｒ５０ｂの巻回方向は、互いに逆向きとなっている。比較例５の第１及び第２の受電コイルＬｒ５０ａ，Ｌｒ５０ｂは、実施例３のワイヤレス電力伝送装置Ｓ４における第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂと同様である。
【０１１８】
ここで、各実施例、各比較例における、第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂ、Ｌｔ１０ａ，Ｌｔ１０ｂの巻線Ｗｔａ、Ｗｔｂ、Ｗｔ１０ａ、Ｗｔ１０ｂ、送電コイルＬｔ３，Ｌｔ４，Ｌｔ３０、Ｌｔ４０、Ｌｔ５０の巻線Ｗｔ３、Ｗｔ４，Ｗｔ３０、Ｗｔ４０、Ｗｔ５０、第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂ，Ｌｃ３ａ，Ｌｃ３ｂ，Ｌｃ４ａ，Ｌｃ４ｂの巻線Ｗｃａ，Ｗｃｂ，Ｗｃ３ａ，Ｗｃ３ｂ，Ｗｃ４ａ，Ｗｃ４ｂ、第１及び第２のノイズ相殺用コイルＬｎ２０ａ，Ｌｎ２０ｂの巻線Ｗｎ２０ａ，Ｗｎ２０ｂ、ノイズ相殺用コイルＬｎ４０、Ｌｎ６０の巻線Ｗｎ４０、Ｗｎ６０、及び受電コイルＬｒ，Ｌｒ１０、Ｌｒ５０ａ，Ｌｒ５０ｂの巻線Ｗｒ、Ｗｒ１０，Ｗｒ５０ａ，Ｗｒ５０ｂ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、送電コイルＬｔ３，Ｌｔ４，Ｌｔ３０、Ｌｔ４０，Ｌｔ５０の磁性コアＣｔ３，Ｃｔ４，Ｃｔ３０、Ｃｔ４０、Ｃｔ５０，第１及び第２の補助コイルＬｃａ，Ｌｃｂ，Ｌｃ３ａ，Ｌｃ３ｂ，Ｌｃ４ａ，Ｌｃ４ｂの磁性コアＣｃａ，Ｃｃｂ，Ｃｃ３ａ，Ｃｃ３ｂ，Ｃｃ４ａ，Ｃｃ４ｂ、磁性体Ｆ１，Ｆ１０，Ｆ５０、及び受電コイルＬｒ，Ｌｒ１０，Ｌｒ５０ａ，Ｌｒ５０ｂの磁性コアＣｒ，Ｃｒ１０，Ｃｒ５０ａ，Ｃｒ５０ｂには、同じ材質のフェライト（比透磁率３０００程度）を用いた。
【０１１９】
さらに、実施例１の送電コイルユニットＬｔｕ１においては、長さ３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの磁性体Ｆ１と、長さ１００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ２４ｍｍ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４０ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍ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３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの受電コイルＬｒの磁性コアＣｒを用いた。比較例１の送電コイルユニットＬｔｕ１０及び比較例２の送電コイルユニットＬｔｕ２０においては、長さ３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの磁性体Ｆ１０と、長さ１００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ２４ｍｍ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３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの受電コイルＬｒ１０の磁性コアＣｒ１０を用いた。
【０１２０】
またさらには、実施例１及び比較例１，２における各コイルの巻数は、以下の表１のとおりに設定した。
【０１２１】
【表１】
2015106938.tif 000003
【０１２２】
実施例２における送電コイルユニットＬｔｕ３においては、長さ３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの送電コイルＬｔ３の磁性コアＣｔ３と、長さ６０ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂの磁性コアＣｃ３ａ，Ｃｃ３ｂと、長さ３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの受電コイルＬｒの磁性コアＣｒを用いた。比較例３の送電コイルユニットＬｔｕ３０及び比較例４の送電コイルユニットＬｔｕ４０においては、長さ３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの送電コイルＬｔ３０、Ｌｔ４０の磁性コアＣｔ３０と、３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの受電コイルＬｒ１０の磁性コアＣｒ１０を用いた。
【０１２３】
またさらには、実施例２及び比較例３，４における各コイルの巻数は、以下の表２のとおりに設定した。
【０１２４】
【表２】
2015106938.tif 000004
【０１２５】
実施例３の送電コイルユニットＬｔｕ４においては、長さ４００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの磁性体Ｆ４と、長さ１００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ２４ｍｍの送電コイルＬｔ４の磁性コアＣｔ４と、長さ４０ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの第１及び第２の補助コイルＬｃ４ａ，Ｌｃ４ｂの磁性コアＣｃ４ａ，Ｃｃ４ｂと、長さ１５０ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂの磁性コアＣｒ４ａ，Ｃｒ４ｂを用いた。比較例５の送電コイルユニットＬｔｕ５０及び比較例６の送電コイルユニットＬｔｕ６０においては、長さ４００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの磁性体Ｆ５０と、長さ１００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ２４ｍｍの送電コイルＬｔ５０の磁性コアＣｔ５０と、長さ１５０ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの第１及び第２の受電コイルＬｒ５０ａ，Ｌｒ５０ｂの磁性コアＣｒ５０ａ，Ｃｒ５０ｂを用いた。
【０１２６】
またさらには、実施例３及び比較例５、６における各コイルの巻数は、以下の表３のとおりに設定した。
【０１２７】
【表３】
2015106938.tif 000005
【０１２８】
なお、実施例１〜３及び比較例１〜６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１５０ｍｍに設定した。
【０１２９】
続いて、実施例１〜３及び比較例１〜６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Ｌｒ，Ｌｒ１０（あるいは第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ）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Ｌｒ，Ｌｒ１０（あるいは第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ）の間の距離を１５０ｍｍに保ちつつ、受電コイルＬｒ，Ｌｒ１０（あるいは第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ）の中心とそれぞれの送電コイルユニットの中心の距離も１５０ｍｍ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３ｋＷとなるように調節した。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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Ｌｒ，Ｌｒ１０（あるいは第１及び第２の受電コイルＬｒ４ａ，Ｌｒ４ｂ）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５００ｍｍ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、１５０ｍｍ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。
【０１３２】
測定結果を図１９〜２１に示す。図１９は、実施例１と比較例１，２の測定結果であり、図２０は実施例２と比較例３，４の測定結果であり、図２０は実施例３と比較例５，６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、折れ線グラフが漏洩磁界強度を示している。
【０１３３】
まず、実施例１と比較例１，２の測定結果について考察する。図１９に示されるように、実施例１は、比較例１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。また、実施例１は、比較例２に対して、電力伝送効率は高く、漏洩磁界強度は低くなっている。すなわち、実施例１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１に比べて、電力伝送効率の低下が抑制されている。具体的には、補助コイルに寄生する僅かな抵抗で発生するジュール熱の分だけ、損失が僅かに増加したと考えられる。また、実施例１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１に比べて、漏洩磁界強度は顕著に小さくなっている。一方、比較例２では、ノイズ相殺用コイル（第１及び第２のノイズ相殺用コイルＬｎ２０ａ，Ｌｎ２０ｂ）が、電力伝送に寄与する磁束と、不要な漏洩磁界を形成する磁束を、共に相殺するため、電力伝送効率と漏洩磁界強度が共に低下したと考えられる。以上のように、実施例１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。
【０１３４】
続いて、実施例２と比較例３，４の測定結果について考察する。図２０に示されるように、実施例２は、比較例３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。また、実施例２は、比較例４に比べて、電力伝送効率は高く、漏洩磁界強度は同程度である。実施例２の補助コイル（第１及び第２の補助コイルＬｃ３ａ，Ｌｃ３ｂ）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３に対して、電力伝送効率の低下が抑制されている。具体的には、補助コイルに寄生する僅かな抵抗で発生するジュール熱の分だけ、損失が僅かに増加したと考えられる。また、実施例２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３に比べて、漏洩磁界強度は顕著に小さくなっている。一方、比較例４では、ノイズ相殺用コイル（ノイズ相殺用コイルＬｎ４０）が、電力伝送に寄与する磁束と、不要な漏洩磁界を形成する磁束を、共に相殺するため、電力伝送効率と漏洩磁界強度が共に低下したと考えられる。以上のように、実施例２の送電コイルユニットＬｔｕ３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。以上のことから、本実施形態の有効性が確認できた。
【０１３５】
続いて、実施例３と比較例５、６の測定結果について考察する。図２１に示されるように、実施例３は、比較例５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。また、実施例３は、比較例６に対して、電力伝送効率は高く、漏洩磁界強度は低い。実施例３の補助コイル（第１及び第２の補助コイルＬｃ４ａ，Ｌｃ４ｂ）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５に比べて、電力伝送効率の低下が抑制されている。具体的には、補助コイルに寄生する僅かな抵抗で発生するジュール熱の分だけ、損失が僅かに増加したと考えられる。また、実施例５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５に比べて、漏洩磁界強度は顕著に小さくなっている。一方、比較例６では、ノイズ相殺用コイル（ノイズ相殺用コイルＬｎ６０）が、電力伝送に寄与する磁束と、不要な漏洩磁界を形成する磁束を、共に相殺するため、電力伝送効率と漏洩磁界強度が共に低下したと考えられる。以上のように、実施例３の送電コイルユニットＬｔｕ４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。以上のことから、本実施形態の有効性が確認できた。
【０１３６】
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】
【０１３７】
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…ワイヤレス電力伝送装置、Ｕｔ１、Ｕｔ２，Ｕｔ３，Ｕｔ４…ワイヤレス送電装置、ＰＷ…電源、ＩＮＶ…インバータ、Ｕｒ，Ｕｒ４…ワイヤレス受電装置、Ｌｔｕ１，Ｌｔｕ２，Ｌｔｕ３，Ｌｔｕ４，Ｌｔｕ１０，Ｌｔｕ２０，Ｌｔｕ３０，Ｌｔｕ４０，Ｌｔｕ５０，Ｌｔｕ６０…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、Ｌｔ３，Ｌｔ４，Ｌｔ３０、Ｌｔ４０，Ｌｔ５０…送電コイル、Ｌｔ２ｃ…付加コイル、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、Ｃｔ３，Ｃｔ４，Ｃｔ３０，Ｃｔ５０…送電のコイルの磁性コア、Ｃｔ２ｃ…付加コイルの磁性コア、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、Ｗｔ２ｃ…付加コイルの巻線、Ｗｔ３，Ｗｔ４、Ｗｔ３０、Ｗｔ４０，Ｗｔ５０…送電コイルの巻線、Ｌｃａ，Ｌｃ３ａ，Ｌｃ４ａ…第１の補助コイル、Ｌｃｂ，Ｌｃ３ｂ，Ｌｃ４ｂ…第２の補助コイル、Ｃｃａ，Ｃｃ３ａ，Ｃｃ４ａ…第１の補助コイルの磁性コア、Ｃｃｂ，Ｃｃ３ｂ，Ｃｃ４ｂ…第２の補助のコイルの磁性コア、Ｗｃａ，Ｗｃ３ａ，Ｗｃ４ａ…第１の補助コイルの巻線、Ｗｃｂ，Ｗｃ３ｂ，Ｗｃ４ｂ…第２の補助コイルの巻線、Ｆ１，Ｆ１０，Ｆ５０…磁性体、Ｌｒ，Ｌｒ１０…受電コイル、Ｌｒ４ａ，Ｌｒ５０ａ…第１の受電コイル、Ｌｒ４ｂ，Ｌｒ５０ｂ…第２の受電コイル、Ｃｒ、Ｃｒ１０…受電コイルの磁性コア、Ｃｒ４ａ，Ｃｒ５０ａ…第１の受電コイルの磁性コア、Ｃｒ４ｂ，Ｃｒ５０ｂ…第２の受電コイルの磁性コア、Ｗｒ、Ｗｒ１０…受電コイルの巻線、Ｗｒ４ａ，Ｗｒ５０ａ…第１の受電コイルの巻線、Ｗｒ４ｂ，Ｗｒ５０ｂ…第２の受電コイルの巻線、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、Ｌｎ４０，Ｌｎ６０…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、Ｗｎ４０，Ｗｎ６０…ノイズ相殺用コイルの巻線、Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄ…第１及び第２の送電コイルが発生する磁束、Ｂｔ２ａ〜Ｂｔ２ｄ…第１及び第２の送電コイルと付加コイルが発生する磁束、Ｂｔ３ａ〜Ｂｔ３ｄ，Ｂｔ４ａ〜Ｂｔ４ｄ…送電コイルが発生する磁束、Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂ，Ｂｃ２ａ，Ｂｃ２ｂ，Ｂｃ３ａ，Ｂｃ３ｂ，Ｂｃ４ａ…第１の補助コイルが発生する磁束、Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄ，Ｂｃ２ｃ，Ｂｃ２ｄ，Ｂｃ３ｃ，Ｂｃ３ｄ，Ｂｃ４ｂ…第２の補助コイルが発生する磁束。
【図１】
2015106938.tif 000006
【図２】
2015106938.tif 000007
【図３ａ】
2015106938.tif 000008
【図３ｂ】
2015106938.tif 000009
【図４】
2015106938.tif 000010
【図５】
2015106938.tif 000011
【図６ａ】
2015106938.tif 000012
【図６ｂ】
2015106938.tif 000013
【図７】
2015106938.tif 000014
【図８】
2015106938.tif 000015
【図９ａ】
2015106938.tif 000016
【図９ｂ】
2015106938.tif 000017
【図１０】
2015106938.tif 000018
【図１１】
2015106938.tif 000019
【図１２ａ】
2015106938.tif 000020
【図１２ｂ】
2015106938.tif 000021
【図１３】
2015106938.tif 000022
【図１４】
2015106938.tif 000023
【図１５】
2015106938.tif 000024
【図１６】
2015106938.tif 000025
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2015106938.tif 000029
【図２１】
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