(57)【要約】【課題】電力伝送するコイル間に位置ずれが生じた場合であっても、高い電力伝送効率を維持できるとともに、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制できるワイヤレス電力伝送用コイルおよびワイヤレス電力伝送装置を提供すること。【解決手段】ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１は、複数の磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂが複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士を磁気的に接続するとともに、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、隣接するコイル同士を磁気的に接続しないように配置され、磁気的に接続された複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、隣接するコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となる。【選択図】図３
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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又は受電するワイヤレス電力伝送用コイルであって、
複数のコイルと、
複数の磁気接続部材と、を備え、
前記複数の磁気接続部材は、前記複数のコイルのうち、間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士を磁気的に接続するとともに、前記複数のコイルのうち、隣接するコイル同士を磁気的に接続しないように配置され、
磁気的に接続された前記複数のコイルのうち、隣接するコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となることを特徴とするワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項２】
ワイヤレスにて電力を送電又は受電するワイヤレス電力伝送用コイルであって、
複数のコイルと、
互いに接触しないように配置される複数の磁気接続部材と、を備え、
前記複数の磁気接続部材の各々は、前記複数のコイルを構成するコイルと対向する複数の対向部を有し、
前記複数の対向部は、１つ以上の第１の部分と、間に少なくとも１つの前記第１の部分を介して位置する複数の第２の部分を含み、
前記第２の部分と当該第２の部分と対向するコイルとの間の距離は、前記第１の部分と当該第１の部分と対向するコイルとの間の距離よりも小さく、
前記複数の第２の部分と対向する前記複数のコイルのうち、隣り合うコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となることを特徴とするワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項３】
前記複数のコイルは、隣接するコイルの巻線同士が少なくとも一部において重なり合うように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤレス電力伝送用コイル。
【請求項４】
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１〜３のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送用コイルと、
棒状又は板状の磁路コアに巻線が巻回される螺旋状のコイルと、を備え、
前記磁路コアは、両端に磁極部を有し、
前記磁極部同士の間の距離と、前記ワイヤレス電力伝送用コイルの前記磁気的に接続された前記複数のコイルのうち、隣接するコイル同士の中心間距離が略等しい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、ワイヤレス電力伝送用コイルおよ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（給電）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、電気自動車等への電力の給電装置として適用した場合、地面等に設置された１次コイルと電気自動車等に搭載された２次コイルの位置関係は必ずしも一定とはならないことが想定されるため、１次コイルと２次コイルの位置ずれが生じた場合でも、電力伝送が可能な電力伝送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、１次側を複数、２次側を一つ以上の平面型コイルで構成し、２次側コイル外径は１次側コイル外径よりも小さいことを特徴とする非接触電力伝送装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６４２９３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、１次側を複数の平面型コイルで構成しているため、隣接するコイルへ流れる漏洩磁束が大きくなり、隣接するコイル間で閉ループが形成されてしまうことから、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合に、結合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、電力伝送するコイル間に位置ずれが生じた場合であっても、高い電力伝送効率を維持できるとともに、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制できるワイヤレス電力伝送用コイルおよ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】
本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルは、ワイヤレスにて電力を送電又は受電するワイヤレス電力伝送用コイルであって、複数のコイルと、複数の磁気接続部材と、を備え、複数の磁気接続部材は、複数のコイルのうち、間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士を磁気的に接続するとともに、複数のコイルのうち、隣接するコイル同士を磁気的に接続しないように配置され、磁気的に接続された複数のコイルのうち、隣接するコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ワイヤレス電力伝送用コイルは、複数のコイルを備える。そのため、給電あるいは受電可能範囲を拡げることができる。したがって、電力伝送するコイル間に位置ずれが生じた場合であっても、高い電力伝送効率を維持できる。
【００１０】
また、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルにおいては、複数の磁気接続部材は、複数のコイルのうち、間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士を磁気的に接続するとともに、複数のコイルのうち、隣接するコイル同士を磁気的に接続しないように配置されている。そのため、磁気接続部材により磁気的に接続されない隣接するコイル同士に比べ、磁気接続部材により磁気的に接続された間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士において、磁束のループが形成され易くなる。その結果、隣接するコイル同士における閉ループの形成が抑制されることから、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制することができる。ここで、「磁気的に接続する」とは、接続するコイル間の磁気抵抗を低くして磁路が形成され易い状態とすることを意味しており、「磁気的に接続しない」とは、コイル間の磁気抵抗を意図的に低くすることが無いことを意味している。すなわち、ここでいう「コイル同士を磁気的に接続しない」とは、コイル同士の磁気的な結合が０であることを意味するものではなく、偶発的に隣接するコイル間の磁気抵抗が低くなってしまうことまでも排除する意味ではない。
【００１１】
さらに、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルにおいては、磁気的に接続された複数のコイルのうち、隣接するコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となっている。そのため、それぞれの磁気接続部材で接続されたコイル同士に鎖交する磁束はループを描くこととなる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、電力伝送に最適な磁束のループを選択的に発生させることができるため、結合の低下を抑制することができる。
【００１２】
本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルは、ワイヤレスにて電力を送電又は受電するワイヤレス電力伝送用コイルであって、複数のコイルと、互いに接触しないように配置される複数の磁気接続部材と、を備え、複数の磁気接続部材の各々は、複数のコイルを構成するコイルと対向する複数の対向部を有し、複数の対向部は、１つ以上の第１の部分と、間に少なくとも１つの第１の部分を介して位置する複数の第２の部分を含み、第２の部分と当該第２の部分と対向するコイルとの間の距離は、第１の部分と当該第１の部分と対向するコイルとの間の距離よりも小さく、複数の第２の部分と対向する複数のコイルのうち、隣り合うコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、ワイヤレス電力伝送用コイルは、複数のコイルを備える。そのため、給電あるいは受電可能範囲を拡げることができる。したがって、電力伝送するコイル間に位置ずれが生じた場合であっても、高い電力伝送効率を維持できる。
【００１４】
また、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルにおいては、互いに接触しないように配置される複数の磁気接続部材の各々は、複数のコイルを構成するコイルと対向する複数の対向部を有し、複数の対向部は、１つ以上の第１の部分と、間に少なくとも１つの第１の部分を介して位置する複数の第２の部分を含み、第２の部分と当該第２の部分と対向するコイルとの間の距離は、第１の部分と当該第１の部分と対向するコイルとの間の距離よりも小さい。ここで、第２の部分と当該第２の部分と対向するコイルとの間の距離は、第１の部分と当該第１の部分と対向するコイルとの間の距離よりも小さいので、第２の部分と対向するコイルと磁気接続部材の磁気的な結合は、第１の部分と対向するコイルと磁気接続部材の磁気的な結合に比べて大きくなる。この状態において、複数の第２の部分は間に少なくとも１つの第１の部分を介して位置するので、複数の磁気接続部材は、複数のコイルのうち、第２の部分と対向するコイル同士を磁気的に接続するとともに、複数のコイルのうち、第１の部分と対向するコイルと第２の部分と対向するコイルを磁気的に接続しないように配置されることとなる。そのため、磁気接続部材により磁気的に接続されない隣り合う第１の部分と対向するコイルと第２の部分と対向するコイルに比べ、磁気接続部材により磁気的に接続された第２の部分と対向するコイル同士において、磁束のループが形成され易くなる。その結果、隣り合う第１の部分と対向するコイルと第２の部分と対向するコイルにおける閉ループの形成が抑制されることから、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制することができる。ここで、第１または第２の部分とコイルとの間の距離とは、コイルが磁性コアを備える場合には、第１または第２の部分と磁性コアとの間の距離を意味し、コイルが磁性コアを備えない場合には、第１または第２の部分とコイルの中心との間の距離を意味する。
【００１５】
さらに、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルにおいては、複数の第２の部分と対向する複数のコイルのうち、隣り合うコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となる。そのため、磁気接続部材により磁気的に接続されたコイル同士に鎖交する磁束はループを描くこととなる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、電力伝送に最適な磁束のループを選択的に発生させることができるため、結合の低下を抑制することができる。ただし、「複数の第２の部分と対向するコイルのうち、隣り合うコイル同士」とは、同一の磁気接続部材が有する第２の部分が対向するコイルのうちの隣り合うコイル同士を意味しており、異なる磁気接続部材が有する第２の部分が対向するコイルのうちの隣接するコイル同士は、必ずしもコイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となる必要はない。
【００１６】
好ましくは、複数のコイルは、隣接するコイルの巻線同士が少なくとも一部において重なり合うように配置されているとよい。この場合、複数のコイルの配置間隔が小さくなり、電力伝送に寄与する磁束を密集して発生させることができる。したがって、電力伝送するコイル間に位置ずれが生じた場合であっても、電力伝送するコイル間の結合の低下をより一層抑制することができる。
【００１７】
本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、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、上記記載のワイヤレス電力伝送用コイルと、棒状又は板状の磁路コアに巻線が巻回される螺旋状のコイルと、を備え、磁路コアは、両端に磁極部を有し、磁極部同士の間の距離と、ワイヤレス電力伝送用コイルの磁気的に接続された複数のコイルのうち、隣接するコイル同士の中心間距離が略等しいことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、電力伝送するコイル間に位置ずれが生じた場合であっても、高い電力伝送効率を維持できるとともに、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制できる。また、磁気的に接続された複数のコイルのうち、隣接するコイル同士の中心間距離が、対向する棒状又は板状の磁路コアに巻線が巻回される螺旋状のコイルの磁極部同士の距離と略等しくなっている。そのため、電力伝送するコイル間の磁束の磁路が最短経路で形成されるので、電力伝送するコイル間の結合の低下をより一層抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電力伝送するコイル間に位置ずれが生じた場合であっても、高い電力伝送効率を維持できるとともに、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制できるワイヤレス電力伝送用コイルおよ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】
【００２０】
【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実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルを受電コイルとともに示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルの分解斜視図である。
【図４】図３の複数の磁気接続部材をさらに詳しく示す分解斜視図である。
【図５ａ】給電動作を説明するための複数のコイルと受電コイルの対向状態（相対的な位置関係）を示した断面図である。
【図５ｂ】給電動作を説明するための複数のコイルと受電コイルの対向状態（相対的な位置関係）を示した断面図である。
【図６】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７】本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルを送電コイルとともに示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルの分解斜視図である。
【図９】図８の複数の磁気接続部材をさらに詳しく示す分解斜視図である。
【図１０ａ】給電動作を説明するための送電コイルと複数のコイルの対向状態（相対的な位置関係）を示した断面図である。
【図１０ｂ】給電動作を説明するための送電コイルと複数のコイルの対向状態（相対的な位置関係）を示した断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルを受電コイルとともに示す断面図である。
【図１２】給電動作を説明するための複数のコイルと受電コイルの対向状態（相対的な位置関係）を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（第１実施形態）
まず、図１〜４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実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルを受電コイルとともに示す断面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルの分解斜視図である。図４は、図３の複数の磁気接続部材をさらに詳しく示す分解斜視図である。
【００２３】
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Ｕ１と、ワイヤレス受電装置Ｕ２と、を有する。ここで、本実施形態では、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１をワイヤレス送電装置Ｕ１に搭載した例を用いて説明する。
【００２４】
ワイヤレス送電装置Ｕ１は、電源ＰＷと、インバータＩＮＶと、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１と、同期スイッチＳＷ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。
【００２５】
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、後述するワイヤレス電力伝送用コイルＬ１に供給する。インバータＩＮＶ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。
【００２６】
ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１は、図２および図３に示されるように、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅと、複数の磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ、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、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１は、地中または地面近傍に配設されることとなる。
【００２７】
複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは、それぞれコアＣ１ａ〜Ｃ１ｅと巻線Ｗ１ａ〜Ｗ１ｅを備えている。この複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは、それぞれ略正方形を呈した平面状のスパイラル構造のコイルであり、コアＣ１ａ〜Ｃ１ｅに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗ１ａ〜Ｗ１ｅを巻回して形成されている。本実施形態では、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは、５つのコイルから構成されており、コイルＬ１ａ、コイルＬ１ｂ、コイルＬ１ｃ、コイルＬ１ｄ、コイルＬ１ｅの順に１列に整列されて配置されている。すなわち、コイルＬ１ａとコイルＬ１ｂが隣接し、コイルＬ１ｂとコイルＬ１ｃが隣接し、コイルＬ１ｃとコイルＬ１ｄが隣接し、コイルＬ１ｄとコイルＬ１ｅが隣接するように配置されている。複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの各々の巻数は、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅと後述する受電コイルＬ２との間の離間距離や所望の電力伝送効率に基づいて適宜設定される。本実施形態では、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅ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Ｌ２にワイヤレスにて送電する送電コイルとして機能することとなる。
【００２８】
複数の磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂは、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士を磁気的に接続し、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、隣接するコイル同士を磁気的に接続しないように配置されている。本実施形態では、磁気接続部材Ｆ１ａは、間にコイルＬ１ｂを介して隣接するコイルＬ１ａとコイルＬ１ｃ、および、間にコイルＬ１ｄを介して隣接するコイルＬ１ｃとコイルＬ１ｅを磁気的に接続するように配置され、磁気接続部材Ｆ１ｂは、間にコイルＬ１ｃを介して隣接するコイルＬ１ｂとコイルＬ１ｄを磁気的に接続するように配置されている。この複数の磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂの各々は、図４に示されるように、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅを構成するコイルと対向する複数の対向部を有し、複数の対向部は第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２，Ｆ１ｂ１１と、第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３，Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２を含む。本実施形態においては、磁気接続部材Ｆ１ａの第１の部分Ｆ１ａ１１はコイルＬ１ｂと対向し、第１の部分Ｆ１ａ１２はコイルＬ１ｄと対向し、第２の部分Ｆ１ａ２１はコイルＬ１ａと対向し、第２の部分Ｆ１ａ２２はコイルＬ１ｃと対向し、第２の部分Ｆ１ａ２３はコイルＬ１ｅと対向しており、磁気接続部材Ｆ１ｂの第１の部分Ｆ１ｂ１１はコイルＬ１ｃと対向し、第２の部分Ｆ１ｂ２１はコイルＬ１ｂと対向し、第２の部分Ｆ１ｂ２２はコイルＬ１ｄと対向している。つまり、磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂの第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３，Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２は、間に少なくとも１つの第１のＦ１ａ１１，Ｆ１ａ１２，Ｆ１ｂ１１を介して位置するように構成されている。本実施形態においては、磁気接続部材Ｆ１ａの第２の部分Ｆ１ａ２１と磁気接続部材Ｆ１ａの第２の部分Ｆ１ａ２２は、間に第１の部分Ｆ１ａ１１を介して位置し、磁気接続部材Ｆ１ａの第２の部分Ｆ１ａ２２と磁気接続部材Ｆ１ａの第２の部分Ｆ１ａ２３は、間に第１の部分Ｆ１ａ１２を介して位置し、磁気接続部材Ｆ１ｂの第２の部分Ｆ１ｂ２１と磁気接続部材Ｆ１ｂの第２の部分Ｆ１ｂ２２は、間に第１の部分Ｆ１ｂ１１を介して位置している。具体的には、磁気接続部材Ｆ１ａとコイルＬ１ａ、および、磁気接続部材Ｆ１ａとコイルＬ１ｃ、および、磁気接続部材Ｆ１ａとコイルＬ１ｅの間の距離が、磁気接続部材Ｆ１ａとコイルＬ１ｂ、および、磁気接続部材Ｆ１ａとコイルＬ１ｄの間の距離に比べ小さく、かつ、磁気接続部材Ｆ１ｂとコイルＬ１ｂ、および、磁気接続部材Ｆ１ｂとコイルＬ１ｄの間の距離が、磁気接続部材Ｆ１ｂとコイルＬ１ａ、および、磁気接続部材Ｆ１ｂとコイルＬ１ｃ、および、磁気接続部材Ｆ１ｂとコイルＬ１ｅの間の距離に比べ小さくなっている。言い換えれば、磁気接続部材Ｆ１ａの第２の部分Ｆ１ａ２１とコイルＬ１ａ、および、磁気接続部材Ｆ１ａの第２の部分Ｆ１ａ２２とコイルＬ１ｃ、および、磁気接続部材Ｆ１ａの第２の部分Ｆ１ａ２３とコイルＬ１ｅとの間の距離が、磁気接続部材Ｆ１ａの第１の部分Ｆ１ａ１１とコイルＬ１ｂ、および、磁気接続部材Ｆ１ａの第１の部分Ｆ１ａ１２とコイルＬ１ｄとの間の距離に比べ小さく、かつ、磁気接続部材Ｆ１ｂの第２の部分Ｆ１ｂ２１とコイルＬ１ｂ、および、磁気接続部材Ｆ１ｂの第２の部分Ｆ１ｂ２２とコイルＬ１ｄとの間の距離が、磁気接続部材Ｆ１ｂの第１の部分Ｆ１ｂ１１とコイルＬ１ｃとの間の距離に比べ小さくなっている。ここで、第１または第２の部分とコイルとの間の距離とは、コイルが磁性コアを備える場合には、第１または第２の部分と磁性コアとの間の距離を意味し、コイルが磁性コアを備えない場合には、第１または第２の部分とコイルの中心との間の距離を意味する。このように構成することにより、磁気接続部材Ｆ１ａによりコイルＬ１ａ、コイルＬ１ｃ、コイルＬ１ｅ間の磁気抵抗が低くなり、磁路が形成され易い状態となるとともに、磁気接続部材Ｆ１ｂによりコイルＬ１ｂ、コイルＬ１ｄ間の磁気抵抗が低くなり、磁路が形成され易い状態となる。
【００２９】
より具体的には、複数の磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂは、それぞれ複数の突出部を有する形状を呈しており、この複数の突出部が、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅうち、間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイルの中心部に向かって延びるように設けられている。すなわち、磁気接続部材Ｆ１ａの複数の突出部は、それぞれコイルＬ１ａ、コイルＬ１ｃ、コイルＬ１ｅの中心部に向かって延び、磁気接続部材Ｆ１ｂの複数の突出部は、それぞれコイルＬ１ｂ、コイルＬ１ｄの中心部に向かって延びている。言い換えれば、磁気接続部材Ｆ１ａの複数の突出部が、それぞれコイルＬ１ａ、コイルＬ１ｃ、コイルＬ１ｅに近接配置され、磁気接続部材Ｆ１ｂの複数の突出部が、それぞれコイルＬ１ｂ、コイルＬ１ｄに近接配置されることとなる。つまり、磁気接続部材Ｆ１ａのコイルＬ１ａに向かって延びる突出部の先端が第２の部分Ｆ１ａ２１を構成し、磁気接続部材Ｆ１ａのコイルＬ１ｃに向かって延びる突出部の先端が第２の部分Ｆ１ａ２２を構成し、磁気接続部材Ｆ１ａのコイルＬ１ｅに向かって延びる突出部の先端が第２の部分Ｆ１ａ２３を構成し、磁気接続部材Ｆ１ｂのコイルＬ１ｂに向かって延びる突出部の先端が第２の部分Ｆ１ｂ２１を構成し、磁気接続部材Ｆ１ｂのコイルＬ１ｄに向かって延びる突出部の先端が第２の部分Ｆ１ｂ２２を構成することとなる。本実施形態においては、磁気接続部材Ｆ１ａの複数の突出部は、それぞれコイルＬ１ａのコアＣ１ａとコイルＬ１ｃのコアＣ１ｃとコイルＬ１ｅのコアＣ１ｅに物理的に接続されるとともに、磁気接続部材Ｆ１ｂの複数の突出部は、それぞれコイルＬ１ｂのコアＣ１ｂとコイルＬ１ｄのコアＣ１ｄに物理的に接続されている。また、磁気接続部材Ｆ１ａと磁気接続部材Ｆ１ｂは、互いに接触しないように配置されている。つまり、磁気接続部材Ｆ１ａが磁気的に接続するコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅと磁気接続部材Ｆ１ｂが磁気的に接続するコイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄとの間の磁気抵抗を意図的に低くしないように配置されている。なお、複数の磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂの材料としては、周囲の空間に比べて透磁率が高い、フェライトなどの磁性材料が好ましい。この場合、磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂをコイルのコアの一部として機能させることも可能となるため、効率良く磁束を発生させつつ、電力伝送するコイル間の結合の低下を抑制できる。また、磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂをコアとして機能させる場合においては、コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのコアＣ１ａ〜Ｃ１ｅを省略してもよい。なお、本実施形態では、磁気接続部材Ｆ１ａが、コイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅに向かって延びる複数の突出部を有し、磁気接続部材Ｆ１ｂが、コイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄに向かって延びる複数の突出部を有しているがこれに限られることなく、コイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅのコアＣ１ａ，Ｃ１ｃ，Ｃ１ｅが磁気接続部材Ｆ１ａに向かって延びる突出部を有し、コイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄのコアＣ１ｂ，Ｃ１ｄが磁気接続部材Ｆ１ｂに向かって延びる突出部を有していてもよい。すなわち、磁気接続部材Ｆ１ａとコイルＬ１ａ、および、磁気接続部材Ｆ１ａとコイルＬ１ｃ、および、磁気接続部材Ｆ１ａとコイルＬ１ｅの間の距離が、磁気接続部材Ｆ１ａとコイルＬ１ｂ、および、磁気接続部材Ｆ１ａとコイルＬ１ｄの間の距離に比べ小さく、かつ、磁気接続部材Ｆ１ｂとコイルＬ１ｂ、および、磁気接続部材Ｆ１ｂとコイルＬ１ｄの間の距離が、磁気接続部材Ｆ１ｂとコイルＬ１ａ、および、磁気接続部材Ｆ１ｂとコイルＬ１ｃ、および、磁気接続部材Ｆ１ｂとコイルＬ１ｅの間の距離に比べ小さくなるように構成されていればよい。
【００３０】
同期スイッチＳＷは、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１の複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅとインバータＩＮＶとの間を電気的に接続又は遮断する機能を有する。具体的には、同期スイッチＳＷは、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１の複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、後述する受電コイルＬ２の両端に形成される磁極部Ｐ２ａ，Ｐ２ｂそれぞれとの距離が最も小さい２つのコイルが選択されてインバータＩＮＶと電気的に接続される。このとき、残りのコイルとインバータＩＮＶとは、電気的に遮断される。より具体的には、同期スイッチＳＷは、２つのスイッチから構成され、これら２つのスイッチがワイヤレス電力伝送用コイルＬ１に対する受電コイルＬ２の位置に応じて、コイルＬ１ａとコイルＬ１ｃ、コイルＬ１ｂとコイルＬ１ｄ、コイルＬ１ｃとコイルＬ１ｅのいずれかの組み合わせを選択して電気的に接続するように連動して制御されている。すなわち、同期スイッチＳＷは複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂにより磁気的に接続された、間に１つのコイルを介して隣接する２つのコイルの組み合わせを選択して電気的に接続する。このような同期スイッチＳＷとしては、２端子からなるメカニカルなリレーなどが挙げられる。なお、同期スイッチＳＷの複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅとインバータＩＮＶとの間の電気的な接続又は遮断のスイッチ制御は、手動制御であってもよく、ワイヤレス送電装置Ｕ１に設置した光センサ（図示しない）などによるワイヤレス受電装置Ｕ２の位置ずれ監視に基づいた自動制御であってもよく、比較的小電力において同期スイッチを切り替えながら電力伝送を行い、無線通信（図示しない）にて受電電力を監視して、最も受電電力が高くなる接続を自動的に選択する制御であってもよい。
【００３１】
本実施形態においては、同期スイッチＳＷによりインバータＩＮＶと電気的に接続される複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅ、すなわち磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂにより磁気的に接続された複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、隣接するコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となっている。ここで、磁気的に接続された複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、隣接するコイル同士のコイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向を互いに逆方向とするには、互いに発生する磁界の方向が逆方向となるように、コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅを電気的に接続すればよい。すなわち、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの巻線Ｗ１ａ〜Ｗ１ｅの巻回方向が同じ方向の場合は、磁気的に接続された複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、隣接するコイル同士に流れる電流の方向が互いに逆方向となるように接続すればよい。また、磁気的に接続された複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、隣接するコイル同士の巻線の巻回方向が互いに逆方向の場合は、磁気的に接続された複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、隣接するコイル同士に流れる電流の方向が互いに同じ方向となるように接続すればよい。なお、「磁気的に接続された複数のコイルのうち、隣接するコイル同士」と「第２の部分と対向するコイルのうち、隣り合うコイル同士」は同じコイルを意味しているため、上述のような構成とすることにより、磁気接続部材Ｆ１ａの第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３と対向するコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅ、もしくは、磁気接続部材Ｆ１ｂの第２の部分Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２と対向するコイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄのうち、隣り合うコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となる。
【００３２】
ワイヤレス受電装置Ｕ２は、受電コイルＬ２と、整流回路ＤＢと、を有する。受電コイルＬ２は、板状または棒状の磁路コアＣ２に巻線Ｗ２が巻回される螺旋状のコイルから構成されている。このように磁路コアＣ２に巻線Ｗ２が巻回されることで、磁路コアＣ２の両端に磁極部Ｐ２ａ，Ｐ２ｂが形成される。磁極部Ｐ２ａと磁極部Ｐ２ｂの間の距離は、磁気接続部材Ｆ１ａにより磁気的に接続された複数のコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅあるいは磁気接続部材Ｆ１ｂにより磁気的に接続された複数コイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄのうちで隣接するコイル同士の中心間距離と略等しくなるように設定されていると好ましい。この場合、ワイヤレス電力伝送に寄与するコイル間の磁束の磁路が最短経路で形成される。すなわち、電力伝送に寄与する磁束を最も効率良く発生させることができるため、電力伝送するコイル間の結合の低下を抑制することができる。本実施形態では、受電コイルＬ２は、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１から送電された交流電力を受電する受電コイルとして機能することとなる。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Ｌ２は、車両下部に搭載されることとなる。
【００３３】
整流回路ＤＢは、受電コイルＬ２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Ｕ２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。
【００３４】
続いて、図５を参照して、複数のコイルと受電コイルの対向状態（相対的な位置関係）に応じた給電動作について説明する。図５ａおよび図５ｂは、給電動作を説明するための複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅと受電コイルＬ２の対向状態（相対的な位置関係）を示した断面図である。
【００３５】
図５ａは、コイルＬ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄと受電コイルＬ２が対向している状態を示している。より具体的には、コイルＬ１ｂの中心が受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ａと対向し、コイルＬ１ｄの中心が受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ｂと対向する状態である。このとき、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ａとの距離が最も小さいコイルＬ１ｂが選択されて、インバータＩＮＶと電気的に接続される。また同様に、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ｂとの距離が最も小さいコイルＬ１ｄが選択されてインバータＩＮＶと電気的に接続される。つまり本例においては、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、磁気接続部材Ｆ２により磁気的に接続された、間に１つのコイルＬ１ｃを介して隣接する２つのコイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄの組み合わせが選択されてインバータＩＮＶに電気的に接続される。その結果、電源ＰＷから供給される入力直流電力がインバータＩＮＶによってワイヤレス電力伝送に適した交流電力に変換され、当該交流電力が同期スイッチＳＷを介してコイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄに供給される。上述したように、コイルＬ１ｂとコイルＬ１ｄは磁気接続部材Ｆ１ｂにより磁気的に接続されており、コイルＬ１ｂとコイルＬ１ｄに電流が流れたときに発生する磁場の方向は互いに逆方向となることから、コイルＬ１ｂとコイルＬ１ｄの双方に鎖交する磁束Ｂ１のループが形成される。この磁束Ｂ１は、受電コイルＬ２にも鎖交するため、受電コイルＬ２の巻線Ｗ２には、磁束Ｂ１に応じた起電力が生じる。そして、受電コイルＬ２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。
【００３６】
このように、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅと受電コイルＬ２の対向状態（相対的な位置関係）に応じて選択されたコイルＬ１ｂとコイルＬ１ｄは、コイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄに電流が流れたときに発生する磁界の方向が逆方向となっているため、コイルＬ１ｂとコイルＬ１ｄとの間において、磁束Ｂ１のループが形成される。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、電力伝送に最適な磁束Ｂ１のループを選択的に発生させることができるため、結合の低下を抑制することができる。また、コイルＬ１ｂとコイルＬ１ｄは、磁気接続部材Ｆ１ｂにより磁気的に接続されているため、磁気的に接続されない隣接するコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅとの磁束のループの形成が抑制され、コイルＬ１ｂとコイルＬ１ｄにおいて磁束Ｂ１のループが形成され易くなる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても結合の低下を抑制することができる。さらに、コイルＬ１ｂとコイルＬ１ｄは、それぞれ受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ａ，Ｐ２ｂとの距離が最も小さくなっており、コイルＬ１ｂとコイルＬ１ｄにおいて形成される磁束Ｂ１のループの磁路が最短経路で形成できるため、受電コイルＬ２に鎖交する磁束Ｂ１の低下を抑制することができる。
【００３７】
図５ｂは、コイルＬ１ｃ，Ｌ１ｄ，Ｌ１ｅと受電コイルＬ２が対向している状態を示している。より具体的には、コイルＬ１ｃの中心が受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ａと対向し、コイルＬ１ｅの中心が受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ｂと対向する状態である。このとき、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ａとの距離が最も小さいコイルＬ１ｃが選択されてインバータＩＮＶと電気的に接続される。また同様に、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ｂとの距離が最も小さいコイルＬ１ｅが選択されてインバータＩＮＶと電気的に接続される。つまり本例においては、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、磁気接続部材Ｆ１ａにより磁気的に接続された、間に１つのコイルＬ１ｄを介して隣接する２つのコイルＬ１ｃ，Ｌ１ｅの組み合わせが選択されてインバータＩＮＶに電気的に接続される。その結果、電源ＰＷから供給される入力直流電力をインバータＩＮＶによってワイヤレス電力伝送に適した交流電力に変換され、当該交流電力が同期スイッチＳＷを介してコイルＬ１ｃ，Ｌ１ｅに供給される。上述したように、コイルＬ１ｃとコイルＬ１ｅは磁気接続部材Ｆ１ａにより磁気的に接続されており、コイルＬ１ｃとコイルＬ１ｅに電流が流れたときに発生する磁界の方向は互いに逆方向となることから、コイルＬ１ｃとコイルＬ１ｅの双方に鎖交する磁束Ｂ２のループが形成される。この磁束Ｂ２は、受電コイルＬ２にも鎖交するため、受電コイルＬ２の巻線Ｗ２には、磁束Ｂ２に応じた起電力が生じる。そして、受電コイルＬ２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。
【００３８】
このように、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅと受電コイルＬ２の対向状態（相対的な位置関係）に応じて選択されたコイルＬ１ｃとコイルＬ１ｅは、コイルＬ１ｃ，Ｌ１ｅに電流が流れたときに発生する磁界の方向が逆方向となっているため、コイルＬ１ｃとコイルＬ１ｅとの間において、磁束Ｂ２のループが形成される。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、電力伝送に最適な磁束Ｂ２のループを選択的に発生させることができるため、結合の低下を抑制することができる。また、コイルＬ１ｃとコイルＬ１ｅは、磁気接続部材Ｆ１ａにより磁気的に接続されているため、磁気的に接続されないコイル隣接するＬ１ｂ，Ｌ１ｄとの間において受電コイルＬ２に鎖交しない不要な磁束のループの形成が抑制され、コイルＬ１ｃとコイルＬ１ｅにおいて受電コイルＬ２に鎖交する電力伝送に寄与する磁束Ｂ２のループが形成され易くなる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制することができる。さらに、コイルＬ１ｃとコイルＬ１ｅは、それぞれ受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ａ，Ｐ２ｂとの距離が最も小さくなっており、コイルＬ１ｃとコイルＬ１ｅにおいて形成される磁束Ｂ２のループの経路が最短経路で形成できるため、受電コイルＬ２に鎖交する磁束Ｂ２の低下を抑制することができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１は、送電コイルとして、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１を備え、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１は、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅを備える。そのため、給電可能範囲を拡げることができる。したがって、電力伝送するコイル間に位置ずれが生じた場合であっても、高い電力伝送効率を維持できる。
【００４０】
また、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルＬ１においては、複数の磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂは、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士を磁気的に接続するとともに、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、隣接するコイル同士を磁気的に接続しないように配置されている。そのため、磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂにより磁気的に接続されない隣接するコイル同士に比べ、磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂにより磁気的に接続された間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士において、磁束Ｂ１、Ｂ２のループが形成され易くなる。その結果、隣接するコイル同士における閉ループの形成が抑制されることから、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制することができる。
【００４１】
さらに、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルＬ１においては、磁気的に接続された複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、隣接するコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となっている。そのため、それぞれの磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂで接続されたコイル同士に鎖交する磁束Ｂ１，Ｂ２はループを描くこととなる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、電力伝送に最適な磁束Ｂ１，Ｂ２のループを選択的に発生させることができるため、結合の低下を抑制することができる。
【００４２】
また、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルＬ１においては、互いに接触しないように配置される複数の磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂの各々は、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅを構成するコイルと対向する複数の対向部を有し、複数の対向部は、１つ以上の第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２（Ｆ１ｂ１１）と、間に少なくとも１つの第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２（Ｆ１ｂ１１）を介して位置する複数の第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）を含み、第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）と当該第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）と対向するコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｄ）との間の距離は、第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２（Ｆ１ｂ１１）と当該第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２（Ｆ１ｂ１１）と対向するコイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄ（Ｌ１ｃ）との間の距離よりも小さい。ここで、第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）と当該第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）と対向するコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｄ）との間の距離は、第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２（Ｆ１ｂ１１）と当該第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２（Ｆ１ｂ１１）と対向するコイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄ（Ｌ１ｃ）との間の距離よりも小さいので、第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）と対向するコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｄ）と磁気接続部材Ｆ１ａ（Ｆ１ｂ）の磁気的な結合は、第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２（Ｆ１ｂ１１）と対向するコイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄ（Ｌ１ｃ）と磁気接続部材Ｆ１ａ（Ｆ１ｂ）の磁気的な結合に比べて大きくなる。この状態において、複数の第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）は間に少なくとも１つの第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２（Ｆ１ｂ１１）を介して位置するので、複数の磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂは、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）と対向するコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｄ）同士を磁気的に接続するとともに、複数のコイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅのうち、第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２（Ｆ１ｂ１１）と対向するコイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄ（Ｌ１ｃ）と第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）と対向するコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｄ）を磁気的に接続しないように配置されることとなる。そのため、磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂにより磁気的に接続されない隣り合う第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２（Ｆ１ｂ１１）と対向するコイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄ（Ｌ１ｃ）と第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）と対向するコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｄ）に比べ、磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂにより磁気的に接続された第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）と対向するコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｄ）同士において、磁束Ｂ２（Ｂ１）のループが形成され易くなる。その結果、隣り合う第１の部分Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２（Ｆ１ｂ１１）と対向するコイルＬ１ｂ，Ｌ１ｄ（Ｌ１ｃ）と第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）と対向するコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｄ）における閉ループの形成が抑制されることから、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制することができる。
【００４３】
またさらには、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルＬ１においては、複数の第２の部分Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３（Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２）と対向する複数のコイルＬ１ａ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｅ（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｄ）のうち、隣り合うコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となる。そのため、磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂにより磁気的に接続されたコイル同士に鎖交する磁束Ｂ１，Ｂ２はループを描くこととなる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、電力伝送に最適な磁束Ｂ１，Ｂ２のループを選択的に発生させることができるため、結合の低下を抑制することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、図６〜９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Ｓ１０の構成について説明する。図６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７は、本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルを送電コイルとともに示す断面図である。図８は、本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルの分解斜視図である。図９は、図８の複数の磁気接続部材をさらに詳しく示す分解斜視図である。
【００４５】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１０は、図６に示されるように、ワイヤレス送電装置Ｕ１０と、ワイヤレス受電装置Ｕ２０と、を有する。ここで、本実施形態では、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０をワイヤレス受電装置Ｕ２０に搭載した例を用いて説明する。
【００４６】
ワイヤレス送電装置Ｕ１０は、電源ＰＷと、インバータＩＮＶと、送電コイルＬ１０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の同期スイッチＳＷとワイヤレス電力伝送用コイルＬ１に代えて、送電コイルＬ１０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。
【００４７】
送電コイルＬ１０は、板状または棒状の磁路コアＣ１０に巻線Ｗ１０が巻回される螺旋状のコイルから構成されている。このように磁路コアＣ１０に巻線Ｗ１０が巻回されることで、磁路コアＣ１０の両端に磁極部Ｐ１０ａ，Ｐ１０ｂが形成される。磁極部Ｐ１０ａ，Ｐ１０ｂ間の距離は、後述する磁気接続部材Ｆ２０ａにより磁気的に接続された複数のコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅあるいは、後述する磁気接続部材Ｆ２０ｂにより磁気的に接続された複数のコイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄのうち、隣接するコイル同士の中心間距離と略等しくなるように設定されていると好ましい。この場合、ワイヤレス電力伝送に寄与するコイル間の磁束の経路が最短経路で形成される。すなわち、電力伝送に寄与する磁束を最も効率良く発生させることができるため、電力伝送するコイル間の結合の低下を抑制することができる。本実施形態では、送電コイルＬ１０は、インバータＩＮＶから供給される交流電力を後述するワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０にワイヤレスにて送電する送電コイルとして機能することとなる。なお、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１０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Ｌ１０は、地中または地面近傍に配設されることとなる。
【００４８】
ワイヤレス受電装置Ｕ２０は、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０と、同期スイッチＳＷ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Ｌ２に代えて、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０と同期スイッチＳＷ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。
【００４９】
ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０は、図７および図８に示されるように、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅと、複数の磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂと、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Ｓ１０を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０は、車両下部に搭載されることとなる。
【００５０】
複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅは、それぞれコアＣ２０ａ〜Ｃ２０ｅと巻線Ｗ２０ａ〜Ｗ２０ｅを備えている。この複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅは、それぞれ略正方形を呈した平面状のスパイラル構造のコイルであり、コアＣ２０ａ〜Ｃ２０ｅに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗ２０ａ〜Ｗ２０ｅを巻回して形成されている。本実施形態では、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅは、５つのコイルから構成されており、コイルＬ２０ａ、コイルＬ２０ｂ、コイルＬ２０ｃ、コイルＬ２０ｄ、コイルＬ２０ｅの順に１列に整列されて配置されている。すなわち、コイルＬ２０ａとコイルＬ２０ｂが隣接し、コイルＬ２０ｂとコイルＬ２０ｃが隣接し、コイルＬ２０ｃとコイルＬ２０ｄが隣接し、コイルＬ２０ｄとコイルＬ２０ｅが隣接するように配置されている。複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅの各々の巻数は、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅと、送電コイルＬ１０との間の離間距離や所望の電力伝送効率に基づいて適宜設定される。本実施形態では、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅは、送電コイルＬ２０から送電された電力をワイヤレスにて受電する受電コイルとして機能することとなる。
【００５１】
複数の磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂは、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士を磁気的に接続し、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、隣接するコイル同士を磁気的に接続しないように配置されている。この複数の磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂの各々は、図９に示されるように、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅを構成するコイルと対向する複数の対向部を有し、複数の対向部は第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２，Ｆ２０ｂ１１と、第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３，Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２を含む。本実施形態においては、磁気接続部材Ｆ２０ａの第１の部分Ｆ２０ａ１１はコイルＬ２０ｂと対向し、第１の部分Ｆ２０ａ１２はコイルＬ２０ｄと対向し、第２の部分Ｆ２０ａ２１はコイルＬ２０ａと対向し、第２の部分Ｆ２０ａ２２はコイルＬ２０ｃと対向し、第２の部分Ｆ２０ａ２３はコイルＬ２０ｅと対向しており、磁気接続部材Ｆ２０ｂの第１の部分Ｆ２０ｂ１１はコイルＬ２０ｃと対向し、第２の部分Ｆ２０ｂ２１はコイルＬ２０ｂと対向し、第２の部分Ｆ２０ｂ２２はコイルＬ２０ｄと対向している。つまり、磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂの第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３，Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２は、間に少なくとも１つの第１のＦ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２，Ｆ２０ｂ１１を介して位置するように構成されている。本実施形態においては、磁気接続部材Ｆ２０ａの第２の部分Ｆ２０ａ２１と磁気接続部材Ｆ２０ａの第２の部分Ｆ２０ａ２２は、間に第１の部分Ｆ２０ａ１１を介して位置し、磁気接続部材Ｆ２０ａの第２の部分Ｆ２０ａ２２と磁気接続部材Ｆ２０ａの第２の部分Ｆ２０ａ２３は、間に第１の部分Ｆ２０ａ１２を介して位置し、磁気接続部材Ｆ２０ｂの第２の部分Ｆ２０ｂ２１と磁気接続部材Ｆ２０ｂの第２の部分Ｆ２０ｂ２２は、間に第１の部分Ｆ２０ｂ１１を介して位置している。具体的には、磁気接続部材Ｆ２０ａとコイルＬ２０ａ、および、磁気接続部材Ｆ２０ａとコイルＬ２０ｃ、および、磁気接続部材Ｆ２０ａとコイルＬ２０ｅの間の距離が、磁気接続部材Ｆ２０ａとコイルＬ２０ｂ、および、磁気接続部材Ｆ２０ａとコイルＬ２０ｄの間の距離に比べ小さく、かつ、磁気接続部材Ｆ２０ｂとコイルＬ２０ｂ、および、磁気接続部材Ｆ２０ｂとコイルＬ２０ｄの間の距離が、磁気接続部材Ｆ２０ｂとコイルＬ２０ａ、および、磁気接続部材Ｆ２０ｂとコイルＬ２０ｃ、および、磁気接続部材Ｆ２０ｂとコイルＬ２０ｅの間の距離に比べ小さくなっている。言い換えれば、磁気接続部材Ｆ２０ａの第２の部分Ｆ２０ａ２１とコイルＬ２０ａ、および、磁気接続部材Ｆ２０ａの第２の部分Ｆ２０ａ２２とコイルＬ２０ｃ、および、磁気接続部材Ｆ２０ａの第２の部分Ｆ２０ａ２３とコイルＬ２０ｅとの間の距離が、磁気接続部材Ｆ２０ａの第１の部分Ｆ２０ａ１１とコイルＬ２０ｂ、および、磁気接続部材Ｆ２０ａの第１の部分Ｆ２０ａ１２とコイルＬ２０ｄとの間の距離に比べ小さく、かつ、磁気接続部材Ｆ２０ｂの第２の部分Ｆ２０ｂ２１とコイルＬ２０ｂ、および、磁気接続部材Ｆ２０ｂの第２の部分Ｆ２０ｂ２２とコイルＬ２０ｄとの間の距離が、磁気接続部材Ｆ２０ｂの第１の部分Ｆ２０ｂ１１とコイルＬ２０ｃとの間の距離に比べ小さくなっている。このように構成することにより、磁気接続部材Ｆ２０ａによりコイルＬ２０ａ、コイルＬ２０ｃ、コイルＬ２０ｅ間の磁気抵抗が低くなり、磁路が形成され易い状態となるとともに、磁気接続部材Ｆ２０ｂによりコイルＬ２０ｂ、コイルＬ２０ｄ間の磁気抵抗が低くなり、磁路が形成され易い状態となる。本実施形態では、磁気接続部材Ｆ２０ａは、間にコイルＬ２０ｂを介して隣接するコイルＬ２０ａのコアＣ２０ａとコイルＬ２０ｃのコアＣ２０ｃに接続されるとともに、間にコイルＬ２０ｄを介して隣接するコイルＬ２０ｃのコアＣ２０ｃとコイルＬ２０ｅのコアＣ２０ｅに接続され、磁気接続部材Ｆ２０ｂは、間にコイルＬ２０ｃを介して隣接するコイルＬ２０ｂのコアＣ２０ｂとコイルＬ２０ｄのコアＣ２０ｄに接続されている。すなわち、磁気接続部材Ｆ２０ａによりコイルＬ２０ａとコイルＬ２０ｃｃとコイルＬ２０ｅが磁気的に接続され、磁気接続部材Ｆ２０ｂによりコイルＬ２０ｂとコイルＬ２０ｄが磁気的に接続されている。なお、磁気接続部材Ｆ２０ａと磁気接続部材Ｆ２０ｂは、互いに接触しないように配置されている。複数の磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂの材料としては、周囲の空間に比べて透磁率が高い、フェライトなどの磁性材料が好ましい。
【００５２】
同期スイッチＳＷは、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０の複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅと整流回路ＤＢとの間を電気的に接続又は遮断する機能を有する。具体的には、同期スイッチＳＷは、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０の複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、送電コイルＬ１０の両端に形成される磁極部Ｐ１０ａ，Ｐ１０ｂそれぞれとの距離が最も小さい２つのコイルが選択されて整流回路ＤＢと電気的に接続される。このとき、残りのコイルと整流回路ＤＢとは、電気的に遮断される。より具体的には、同期スイッチＳＷは、２つのスイッチから構成され、これら２つのスイッチがワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０に対する送電コイルＬ１０の位置に応じて、コイルＬ２０ａとコイルＬ２０ｃ、コイルＬ２０ｂとコイルＬ２０ｄ、コイルＬ２０ｃとコイルＬ２０ｅのいずれかの組み合わせを選択して電気的に接続するように連動して制御されている。すなわち、同期スイッチＳＷは複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂにより磁気的に接続された、間に１つのコイルを介して隣接する２つのコイルの組み合わせを選択して電気的に接続する。
【００５３】
本実施形態においては、同期スイッチＳＷにより整流回路ＤＢと電気的に接続される複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅ、すなわち磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂにより磁気的に接続された複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、隣接するコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となっている。すなわち、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅの巻線Ｗ２０ａ〜Ｗ２０ｅの巻回方向が同じ方向の場合は、磁気的に接続された複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、隣接するコイル同士に流れる電流の方向が互いに逆方向となるように接続すればよい。また、磁気的に接続された複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、隣接するコイル同士の巻線Ｗ２０ａ〜Ｗ２０ｂの巻回方向が互いに逆方向の場合は、磁気的に接続された複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、隣接するコイル同士に流れる電流の方向が互いに同じ方向となるように接続すればよい。なお、本実施形態においては、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅを有するワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０は、送電コイルＬ１０により発生する磁界によって電流を発生させる受電コイルとして動作することになる。したがって、磁気的に接続された複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、隣接するコイル同士に電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となることから、これらのコイルに互いに逆方向の磁束が鎖交すると、それぞれのコイルに発生する電流の位相は、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０から同期スイッチＳＷを介して整流回路ＤＢへ出力される電流の位相と整合することとなる。なお、「磁気的に接続された複数のコイルのうち、隣接するコイル同士」と「第２の部分と対向するコイルのうち、隣り合うコイル同士」は同じコイルを意味しているため、上述のような構成とすることにより、磁気接続部材Ｆ２０ａの第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３と対向するコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅ、もしくは、磁気接続部材Ｆ２０ｂの第２の部分Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２と対向するコイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄのうち、隣り合うコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となる。
【００５４】
続いて、図１０を参照して、送電コイルＬ１０と複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅの対向状態（相対的な位置関係）に応じた給電動作について説明する。図１０ａおよび図１０ｂは、給電動作を説明するための送電コイルと複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅの対向状態（相対的な位置関係）を示した断面図である。
【００５５】
図１０ａは、送電コイルＬ１０とコイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｄが対向している状態を示している。より具体的には、送電コイルＬ１０の磁極部Ｐ１０ａがコイルＬ２０ｂの中心と対向し、送電コイルＬ１０の磁極部Ｐ１０ｂがコイルＬ２０ｄの中心と対向する状態である。このとき、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、送電コイルＬ１０の磁極部Ｐ１０ａとの距離が最も小さいコイルＬ２０ｂが選択されて整流回路ＤＢと電気的に接続され、送電コイルＬ１０の磁極部Ｐ１０ｂとの距離が最も小さいコイルＬ２０ｄが選択されて整流回路ＤＢと電気的に接続される。つまり本例においては、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、磁気接続部材Ｆ２０ｂにより磁気的に接続された、間に１つのコイルＬ２０ｃを介して隣接する２つのコイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄの組み合わせが選択されて整流回路ＤＢに電気的に接続される。その結果、電源ＰＷから供給される入力直流電力がインバータＩＮＶによってワイヤレス電力伝送に適した交流電力に変換され、当該交流電力が供給された送電コイルＬ１０によって磁極部Ｐ１０ａと磁極部Ｐ１０ｂの間を鎖交する磁束Ｂ１０のループが形成される。この磁束Ｂ１０は、コイルＬ２０ｂ及びコイルＬ２０ｄにも鎖交するため、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０には磁束Ｂ１０に応じた起電力が生じる。このとき、コイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄは、それぞれのコイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となることから、コイルＬ２０ｂとコイルＬ２０ｄに互いに逆方向に磁束が鎖交すると、コイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄに発生する電流は同位相となる。そして、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０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。
【００５６】
このように、送電コイルＬ１０と複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅの対向状態（相対的な位置関係）に応じて選択されたコイルＬ２０ｂとコイルＬ２０ｄは、コイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄに電流が流れたときに発生する磁界の方向が逆方向となっているため、コイルＬ２０ｂとコイルＬ２０ｄに鎖交する磁束Ｂ１０によって、効率良く電力伝送することができる。また、コイルＬ２０ｂとコイルＬ２０ｄは、磁気接続部材Ｆ２０ｂにより磁気的に接続されているため、磁気的に接続されない隣接するコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅに鎖交する磁束のループの形成が抑制され、コイルＬ２０ｂとコイルＬ２０ｄを鎖交する磁束Ｂ１０のループを選択的に発生させることができる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制することができる。さらに、コイルＬ２０ｂとコイルＬ２０ｄは、それぞれ送電コイルＬ１０のそれぞれの磁極部Ｐ１０ａ，Ｐ１０ｂとの距離が最も小さくなっており、コイルＬ２０ｂとコイルＬ２０ｄにおいて形成される磁束Ｂ１０のループの磁路が最短経路で形成できるため、コイルＬ２０ｂとコイルＬ２０ｄに鎖交する磁束Ｂ１０の低下を抑制することができる。
【００５７】
図１０ｂは、送電コイルＬ１０とコイルＬ２０ｃ，Ｌ２０ｄ，Ｌ２０ｅが対向している状態を示している。より具体的には、送電コイルＬ１０の磁極部Ｐ１０ａとコイル２０ｃの中心が対向し、送電コイルＬ１０の磁極部Ｐ１０ｂとコイル２０ｅの中心が対向する状態である。このとき、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、送電コイルＬ１０の磁極部Ｐ１０ａとの距離が最も小さいコイルＬ２０ｃが選択されて整流回路ＤＢと電気的に接続され、送電コイルＬ１０の磁極部Ｐ１０ｂとの距離が最も小さいコイルＬ２０ｅが選択されて整流回路ＤＢと電気的に接続される。つまり本例においては、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、磁気接続部材Ｆ２０ａにより磁気的に接続された、間に１つのコイルＬ２０ｄを介して隣接する２つのコイルＬ２０ｃ，Ｌ２０ｅの組み合わせが選択されて整流回路ＤＢに電気的に接続される。その結果、電源ＰＷから供給される入力直流電力がインバータＩＮＶによってワイヤレス電力伝送に適した交流電力に変換され、当該交流電力が供給された送電コイルＬ１０によって磁極部Ｐ１０ａと磁極部Ｐ１０ｂの間を鎖交する磁束Ｂ２０のループが形成される。この磁束Ｂ２０は、コイルＬ２０ｃ及びコイルＬ２０ｅにも鎖交するため、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０には磁束Ｂ２０に応じた起電力が生じる。このとき、コイルＬ２０ｃ，Ｌ２０ｅは、それぞれのコイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となることから、コイルＬ２０ｃとコイルＬ２０ｅに互いに逆方向に磁束が鎖交すると、コイルＬ２０ｃ，Ｌ２０ｅに発生する電流は同位相となる。そして、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０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。
【００５８】
このように、送電コイルＬ１０と複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅの対向状態（相対的な位置関係）に応じて選択されたコイルＬ２０ｃとコイルＬ２０ｅは、コイルＬ２０ｃ，Ｌ２０ｅに電流が流れたときに発生する磁界の方向が逆方向となっているため、コイルＬ２０ｃとコイルＬ２０ｅに鎖交する磁束Ｂ２０によって、効率良く電力伝送することができる。また、コイルＬ２０ｃとコイルＬ２０ｅは、磁気接続部材Ｆ２０ａにより磁気的に接続されているため、磁気的に接続されない隣接するコイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄに鎖交する磁束のループの形成が抑制され、コイルＬ２０ｃとコイルＬ２０ｅを鎖交する磁束Ｂ２０のループを選択的に発生させることができる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制することができる。さらに、コイルＬ２０ｃとコイルＬ２０ｅは、それぞれ送電コイルＬ１０のそれぞれの磁極部Ｐ１０ａ，Ｐ１０ｂとの距離が最も小さくなっており、コイルＬ２０ｃとコイルＬ２０ｅにおいて形成される磁束Ｂ２０のループの経路が最短経路で形成できるため、コイルＬ２０ｃとコイルＬ２０ｅに鎖交する磁束Ｂ２０の低下を抑制することができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１０は、受電コイルとして、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０を備え、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０は、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅを備える。そのため、受電可能範囲を拡げることができる。したがって、電力伝送するコイル間に位置ずれが生じた場合であっても、高い電力伝送効率を維持できる。
【００６０】
また、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルＬ１０においては、複数の磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂは、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士を磁気的に接続するとともに、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、隣接するコイル同士を磁気的に接続しないように配置されている。そのため、磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂにより磁気的に接続されない隣接するコイル同士に比べ、磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂにより磁気的に接続された間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士において、磁束Ｂ１０，Ｂ２０のループが形成され易くなる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制することができる。
【００６１】
さらに、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルＬ１０においては、磁気的に接続された複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、隣接するコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となることから、これらのコイルに互いに逆方向の磁束が鎖交すると、それぞれのコイルに発生する電流の位相は、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０から同期スイッチＳＷを介して整流回路ＤＢへ出力される電流の位相と整合する。そのため、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂで接続されたコイル同士を互いに逆向きに鎖交する磁束ループＢ１０，Ｂ２０によって、整流回路ＤＢに出力する電力を効率良く発生させることができる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、送電コイルＬ１０で発生する磁束Ｂ１０，Ｂ２０により伝送される電力を選択的に受電することができるので、結合の低下を抑制することができる。
【００６２】
また、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０においては、互いに接触しないように配置される複数の磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂの各々は、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅを構成するコイルと対向する複数の対向部を有し、複数の対向部は、１つ以上の第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２（Ｆ２０ｂ１１）と、間に少なくとも１つの第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２（Ｆ２０ｂ１１）を介して位置する複数の第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）を含み、第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）と当該第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）と対向するコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅ（Ｌ２０ｂ，Ｌ２０ｄ）との間の距離は、第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２（Ｆ２０ｂ１１）と当該第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２（Ｆ２０ｂ１１）と対向するコイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄ（Ｌ２０ｃ）との間の距離よりも小さい。ここで、第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）と当該第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）と対向するコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅ（Ｌ２０ｂ，Ｌ２０ｄ）との間の距離は、第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２（Ｆ２０ｂ１１）と当該第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２（Ｆ２０ｂ１１）と対向するコイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄ（Ｌ２０ｃ）との間の距離よりも小さいので、第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）と対向するコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅ（Ｌ２０ｂ，Ｌ２０ｄ）と磁気接続部材Ｆ２０ａ（Ｆ２０ｂ）の磁気的な結合は、第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２（Ｆ２０ｂ１１）と対向するコイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄ（Ｌ２０ｃ）と磁気接続部材Ｆ２０ａ（Ｆ２０ｂ）の磁気的な結合に比べて大きくなる。この状態において、複数の第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）は間に少なくとも１つの第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２（Ｆ２０ｂ１１）を介して位置するので、複数の磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂは、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）と対向するコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅ（Ｌ２０ｂ，Ｌ２０ｄ）同士を磁気的に接続するとともに、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２（Ｆ２０ｂ１１）と対向するコイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄ（Ｌ２０ｃ）と第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）と対向するコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅ（Ｌ２０ｂ，Ｌ２０ｄ）を磁気的に接続しないように配置されることとなる。そのため、磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂにより磁気的に接続されない隣り合う第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２（Ｆ２０ｂ１１）と対向するコイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄ（Ｌ２０ｃ）と第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）と対向するコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅ（Ｌ２０ｂ，Ｌ２０ｄ）に比べ、磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂにより磁気的に接続された第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）と対向するコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅ（Ｌ２０ｂ，Ｌ２０ｄ）同士において、磁束Ｂ２０（Ｂ１０）のループが形成され易くなる。その結果、隣り合う第１の部分Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２（Ｆ２０ｂ１１）と対向するコイルＬ２０ｂ，Ｌ２０ｄ（Ｌ２０ｃ）と第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）と対向するコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅ（Ｌ２０ｂ，Ｌ２０ｄ）における閉ループの形成が抑制されることから、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制することができる。
【００６３】
またさらには、本発明に係るワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０においては、磁気接続部材Ｆ２０ａの第２の部分Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３（Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２）と対向する複数のコイルＬ２０ａ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｅ（Ｌ２０ｂ，Ｌ２０ｄ）のうち、隣り合うコイル同士は、コイルに電流が流れたときに発生する磁界の方向が互いに逆方向となることから、これらのコイルに互いに逆方向の磁束が鎖交すると、それぞれのコイルに発生する電流の位相は、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ２０から同期スイッチＳＷを介して整流回路ＤＢへ出力される電流の位相と整合する。そのため、複数のコイルＬ２０ａ〜Ｌ２０ｅのうち、磁気接続部材Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂにより磁気的に接続されたコイル同士を互いに逆向きに鎖交する磁束ループＢ１０，Ｂ２０によって、整流回路ＤＢに出力する電力を効率良く発生させることができる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、送電コイルＬ１０で発生する磁束Ｂ１０，Ｂ２０により伝送される電力を選択的に受電することができるので、結合の低下を抑制することができる。
【００６４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１００について説明する。
【００６５】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１００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、ワイヤレス送電装置Ｕ１００と、ワイヤレス受電装置Ｕ２と、を有する。ここで、本実施形態では、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１００をワイヤレス送電装置Ｕ１００に搭載した例を用いて説明する。
【００６６】
ワイヤレス送電装置Ｕ１００は、電源ＰＷと、インバータＩＮＶと、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１００と、同期スイッチＳＷと、を有する。電源ＰＷ、インバータＩＮＶ、同期スイッチＳＷ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のワイヤレス電力伝送用コイルＬ１に代えて、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１００を備えている点で、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。
【００６７】
まず、図１１を参照して、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１００について説明する。図１１は、本発明の第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送用コイルを受電コイルとともに示す断面図である。ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１００は、図１１に示されるように、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇと、複数の磁気接続部材Ｆ１００ａ，Ｆ１００ｂと、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Ｕ１００を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、ワイヤレス電力伝送用コイルＬ１００は、地中または地面近傍に配設されることとなる。
【００６８】
複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇは、それぞれコアＣ１００ａ〜Ｃ１００ｇと巻線Ｗ１００ａ〜Ｗ１００ｇを備えている。この複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇは、それぞれ略正方形を呈した平面状のスパイラル構造のコイルであり、コアＣ１００ａ〜Ｃ１００ｇに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗ１００ａ〜Ｗ１００ｇを巻回して形成されている。本実施形態では、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇは、７つのコイルから構成されており、コイルＬ１００ａ、コイルＬ１００ｂ、コイルＬ１００ｃ、コイルＬ１００ｄ、コイルＬ１００ｅ、コイルＬ１００ｆ、コイルＬ１００ｇの順に、１列に整列されて配置されている。すなわち、コイルＬ１００ａとコイルＬ１００ｂが隣接し、コイルＬ１００ｂとコイルＬ１００ｃが隣接し、コイルＬ１００ｃとコイルＬ１００ｄが隣接し、コイルＬ１００ｄとコイルＬ１００ｅが隣接し、コイルＬ１００ｅとコイルＬ１００ｆが隣接し、コイルＬ１００ｆとコイルＬ１００ｇが隣接するように配置されている。複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇの各々の巻数は、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇと受電コイルＬ２との間の離間距離や所望の電力伝送効率に基づいて適宜設定される。本実施形態では、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇは、インバータＩＮＶから供給される交流電力を受電コイルＬ２にワイヤレスにて送電する送電コイルとして機能することとなる。
【００６９】
複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇは、受電コイルＬ２から見て、隣接するコイルの巻線同士が少なくとも一部において重なり合うように配置されている。具体的には、コイルＬ１００ａの巻線Ｗ１００ａの一部とコイルＬ１００ｂの巻線Ｗ１００ｂの一部が重なり、コイルＬ１００ｂの巻線Ｗ１００ｂの一部とコイルＬ１００ｃの巻線Ｗ１００ｃの一部が重なり、コイルＬ１００ｃの巻線Ｗ１００ｃの一部とコイルＬ１００ｄの巻線Ｗ１００ｄの一部が重なり、コイルＬ１００ｄの巻線Ｗ１００ｄの一部とコイルＬ１００ｅの巻線Ｗ１００ｅの一部が重なり、コイルＬ１００ｅの巻線Ｗ１００ｅの一部とコイルＬ１００ｆの巻線Ｗ１００ｆの一部が重なり、コイルＬ１００ｆの巻線Ｗ１００ｆの一部とコイルＬ１００ｇの巻線Ｗ１００ｇの一部が重なりあっている。これら平面状に形成されたスパイラル構造の複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇの最内周の巻線から最外周の巻線までの幅を巻線幅Ｗ、巻線の厚さを巻線厚Ｔとする（ただし、巻線幅Ｗ＞巻線厚Ｔ）と、隣接するコイルの巻線同士が重なり合う範囲としては、Ｔ（巻線厚）からＷ（巻線幅）の範囲であって、Ｗ（巻線幅）に近いほど好ましい。
【００７０】
複数の磁気接続部材Ｆ１００ａ，Ｆ１００ｂは、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇのうち、間に１つ以上のコイルを介して隣接するコイル同士を磁気的に接続し、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇのうち、隣接するコイル同士を磁気的に接続しないように配置されている。なお、第１実施形態に係る電力伝送用コイルＬ１が備える複数の磁気接続部材Ｆ１ａ，Ｆ１ｂと同様の構成のため詳細な説明は省略するが、複数の磁気接続部材Ｆ１００ａ，Ｆ１００ｂの各々は、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇを構成するコイルと対向する複数の対向部を有し、複数の対向部は、１つ以上の第１の部分（図示しない）と、間に少なくとも１つの第１の部分を介して位置する複数の第２の部分（図示しない）を含み、第２の部分と当該第２の部分と対向するコイルとの間の距離は、第１の部分と当該第１の部分と対向するコイルとの間の距離よりも小さくなっている。本実施形態では、磁気接続部材Ｆ１００ａは、間にコイルＬ１００ｂを介して隣接するコイルＬ１００ａのコアＣ１００ａとコイルＬ１００ｃのコアＣ１００ｃに接続されるとともに、間にコイルＬ１００ｄを介して隣接するコイルＬ１００ｃのコアＣ１００ｃとコイルＬ１００ｅのコアＣ１００ｅに接続されるとともに、間にコイルＬ１００ｆを介して隣接するコイルＬ１００ｅのコアＣ１００ｅとコイルＬ１００ｇのコアＣ１００ｇに接続され、磁気接続部材Ｆ１００ｂは、間にコイルＬ１ｃを介して隣接するコイルＬ１００ｂのコアＣ１００ｂとコイルＬ１００ｄのコアＣ１００ｄに接続されるとともに、間にコイルＬ１００ｅを介して隣接するコイルＬ１００ｄのコアＣ１００ｄとコイルＬ１００ｆのコアＣ１００ｆに接続されている。すなわち、磁気接続部材Ｆ１００ａによりコイルＬ１００ａのコアＣ１００ａとコイルＬ１００ｃのコアＣ１００ｃとコイルＬ１００ｅのコアＣ１００ｅとコイルＬ１００ｇのコアＣ１００ｇが磁気的に接続され、磁気接続部材Ｆ１００ｂによりコイルＬ１００ｂのコアＣ１００ｂとコイルＬ１００ｄのコアＣ１００ｄとコイルＬ１００ｆのコアＣ１００ｆが磁気的に接続されている。なお、磁気接続部材Ｆ１００ａと磁気接続部材Ｆ１００ｂは、互いに接触しないように配置されている。複数の磁気接続部材Ｆ１００ａ，Ｆ１００ｂの材料としては、周囲の空間に比べて透磁率が高い、フェライトなどの磁性材料が好ましい。
【００７１】
続いて、図１２を参照して、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇと受電コイルＬ２の対向状態（相対的な位置関係）に応じた給電動作について説明する。図１２は、給電動作を説明するための複数のコイルと受電コイルの対向状態（相対的な位置関係）を示した断面図である。
【００７２】
図１２は、コイルＬ１００ｃ，Ｌ１００ｄ，Ｌ１００ｅ，Ｌ１００ｆと受電コイルＬ２が対向している状態を示している。具体的には、コイルＬ１００ｃの巻線Ｗ１００ｃとコイルＬ１００ｄの巻き線Ｗ１００ｄの重なり合う部分が受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ａと対向し、コイルＬ１００ｅの巻線Ｗ１００ｅとコイルＬ１００ｆの巻線Ｗ１００ｆの重なり合う部分が受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ｂと対向しており、磁極部Ｐ２ａからコイルＬ１００ｃの中心までの距離と、磁極部Ｐ２ａからコイルＬ１００ｄの中心までの距離が略等しく、磁極部Ｐ２ｂからコイルＬ１００ｅの中心までの距離と、磁極部Ｐ２ｂからコイルＬ１００ｆの中心までの距離が略等しい状態である。このとき、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇのうち、受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ａとの距離が最も小さいコイルＬ１００ｃもしくはコイルＬ１００ｄが選択されて、インバータＩＮＶと電気的に接続される。また同様に、同期スイッチＳＷによって、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇのうち、受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ｂとの距離が最も小さいコイルＬ１００ｅもしくはコイルＬ１００ｆが選択されてインバータＩＮＶと電気的に接続される。ただし、同期スイッチＳＷによって、コイルＬ１００ｃが選択された場合には、コイルＬ１００ｃと磁気接続部材Ｆ１００ａにより磁気的に接続されたコイルＬ１００ｅが同時に選択され、コイルＬ１００ｄが選択された場合には、コイルＬ１００ｄと磁気接続部材Ｆ１００ｂにより磁気的に接続されたコイルＬ１００ｆが同時に選択される。
【００７３】
同期スイッチＳＷによって、コイルＬ１００ｃとコイルＬ１００ｅが選択されてインバータＩＮＶと電気的に接続された場合、電源ＰＷから供給される入力直流電力をインバータＩＮＶによってワイヤレス電力伝送に適した交流電力に変換され、当該交流電力が同期スイッチＳＷを介してコイルＬ１００ｃ，Ｌ１００ｅに供給される。コイルＬ１００ｃとコイルＬ１００ｅは磁気接続部材Ｆ１００ａにより磁気的に接続されており、コイルＬ１００ｃ，１００ｅに電流が流れたときに発生する磁界の方向は互いに逆方向となることから、コイルＬ１００ｃとコイルＬ１００ｅの双方に鎖交する磁束Ｂ１００ａのループが形成される。この磁束Ｂ１００ａは、受電コイルＬ２にも鎖交するため、受電コイルＬ２の巻線Ｗ２には、磁束Ｂ１００ａに応じた起電力が生じる。そして、受電コイルＬ２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、コイルＬ１００ｃとコイルＬ１００ｅは、磁気接続部材Ｆ１００ａにより磁気的に接続されているため、磁気的に接続されない隣接するコイルＬ１００ｂ，Ｌ１００ｄ，Ｌ１００ｆとの磁束のループの形成が抑制され、コイルＬ１００ｃとコイルＬ１００ｅにおいて磁束Ｂ１００ａのループが形成され易くなる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制することができる。さらに、コイルＬ１００ｃとコイルＬ１００ｅは、それぞれ受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ａ，Ｐ２ｂとの距離が最も小さくなっており、コイルＬ１００ｃとコイルＬ１００ｅにおいて形成される磁束Ｂ１００ａのループの経路が最短経路で形成できるため、受電コイルＬ２に鎖交する磁束Ｂ１００ａの低下を抑制することができる。
【００７４】
一方、同期スイッチＳＷによって、コイルＬ１００ｄとコイルＬ１００ｆが選択されてインバータＩＮＶと電気的に接続された場合、電源ＰＷから供給される入力直流電力をインバータＩＮＶによってワイヤレス電力伝送に適した交流電力に変換され、当該交流電力が同期スイッチＳＷを介してコイルＬ１００ｄ，Ｌ１００ｆに供給される。コイルＬ１００ｄとコイルＬ１００ｆは磁気接続部材Ｆ１００ｂにより磁気的に接続されており、コイルＬ１００ｄ，１００ｆに電流が流れたときに発生する磁界の方向は互いに逆方向となることから、コイルＬ１００ｄとコイルＬ１００ｆの双方に鎖交する磁束Ｂ１００ｂのループが形成される。この磁束Ｂ１００ｂは、受電コイルＬ２にも鎖交するため、受電コイルＬ２の巻線Ｗ２には、磁束Ｂ１００ｂに応じた起電力が生じる。そして、受電コイルＬ２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、コイルＬ１００ｄとコイルＬ１００ｆは、磁気接続部材Ｆ１００ｂにより磁気的に接続されているため、磁気的に接続されない隣接するコイルＬ１００ｃ，Ｌ１００ｅ，Ｌ１００ｇとの磁束のループの形成が抑制され、コイルＬ１００ｄとコイルＬ１００ｆにおいて磁束Ｂ１００ｂのループが形成され易くなる。その結果、電力伝送するコイル間の距離が大きい場合であっても、結合の低下を抑制することができる。さらに、コイルＬ１００ｄとコイルＬ１００ｆは、それぞれ受電コイルＬ２の磁極部Ｐ２ａ，Ｐ２ｂとの距離が最も小さくなっており、コイルＬ１００ｄとコイルＬ１００ｆにおいて形成される磁束Ｂ１００ｂのループの経路が最短経路で形成できるため、受電コイルＬ２に鎖交する磁束Ｂ１００ｂの低下を抑制することができる。
【００７５】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１００は、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇの隣接するコイルの巻線同士が少なくとも一部において重なり合うように配置されている。そのため、複数のコイルＬ１００ａ〜Ｌ１００ｇの配置間隔が小さくなり、電力伝送に寄与する磁束Ｂ１００ａ、Ｂ１００ｂを密集して発生させることができる。したがって、電力伝送するコイル間に位置ずれが生じた場合であっても、電力伝送するコイル間の結合の低下をより一層抑制することができる。
【００７６】
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】
【００７７】
Ｓ１，Ｓ１０，Ｓ１００…ワイヤレス電力伝送装置、Ｕ１、Ｕ１０，Ｕ１００…ワイヤレス送電装置、ＰＷ…電源、ＩＮＶ…インバータ、ＳＷ１，ＳＷ１０…同期スイッチ、Ｕ２，Ｕ２０…ワイヤレス受電装置、Ｌ１，Ｌ２０，Ｌ１００…ワイヤレス電力伝送用コイル、Ｌ１ａ〜Ｌ１ｅ，Ｌ２０ａ〜Ｌ２０ｅ，Ｌ１００ａ〜Ｌ１００ｇ…複数のコイル、Ｃ１ａ〜Ｃ１ｅ，Ｃ２０ａ〜Ｃ２０ｅ，Ｃ１００ａ〜Ｃ１００ｇ…複数のコイルのコア、Ｗ１ａ〜Ｗ１ｅ，Ｗ２０ａ〜Ｗ２０ｅ，Ｗ１００ａ〜Ｗ１００ｇ…複数のコイルの巻線、Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂ，Ｆ１００ａ，Ｆ１００ｂ…磁気接続部材、Ｌ２…受電コイル、Ｌ１０…送電コイル、Ｃ２…受電コイルのコア、Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ…受電コイルの磁極部、Ｗ２…受電コイルの巻線、ＤＢ…整流回路、Ｒ…負荷、Ｆ１ａ１１，Ｆ１ａ１２，Ｆ１ｂ１１，Ｆ２０ａ１１，Ｆ２０ａ１２，Ｆ２０ｂ１１…磁気接続部材の第１の部分、Ｆ１ａ２１，Ｆ１ａ２２，Ｆ１ａ２３，Ｆ１ｂ２１，Ｆ１ｂ２２，Ｆ２０ａ２１，Ｆ２０ａ２２，Ｆ２０ａ２３，Ｆ２０ｂ２１，Ｆ２０ｂ２２…磁気接続部材の第２の部分。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015202028.tif 000012
【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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