(57)【要約】      （修正有）【課題】不要な磁界の発生を抑制した非接触給電装置を提供する。【解決手段】走行する移動体に設けられた受電コイル２０に対して、磁気的な作用により非接触で電力を供給する非接触給電装置において、受電コイル２０に対して非接触で電力を送電する送電コイル１０と、電源から送電コイルに出力される電流を制御する電流制御手段とを備え、送電コイル１０は、所定の方向に沿う第１ピッチの単位に合わせて、所定の平面で導線を交差させ、所定の平面において、交差した導線によりループ状の複数のコイルをそれぞれ形成した複数のコイルユニット１００、２００、３００を有し、所定の平面に沿う方向に対して垂直方向に重ねて配置され、第１ピッチをそれぞれ異なる長さで形成され、導線に一定の電圧を印加した場合に、複数のコイルのループ状に流れる電流の導通方向は、導線の交差した部分を境に、互いに逆方向になり、電流制御手段は交流電流の振幅を同一とする。【選択図】図２
2015073381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に走行する移動体に設けられた受電コイルに対して、少なくとも磁気的な作用により非接触で電力を供給する非接触給電装置において、
電源に電気的に接続され、前記受電コイルに対して非接触で電力を送電する送電コイルと、
前記電源から前記送電コイルに出力される電流を制御する電流制御手段とを備え、
前記送電コイルは、
前記所定の方向に沿う第１ピッチの単位に合わせて、所定の平面で導線を交差させ、かつ、前記所定の平面において、交差した前記導線によりループ状の複数のコイルをそれぞれ形成した複数のコイルユニットを有し、
前記複数のコイルユニットは、
前記所定の平面に沿う方向に対して垂直方向に重ねて配置され、かつ、前記第１ピッチをそれぞれ異なる長さで形成され、
前記導線に一定の電圧を印加した場合に、前記複数のコイルの前記ループ状に流れる電流の導通方向は、前記導線の交差した部分を境に、互いに逆方向になり、
前記電流制御手段は、
前記電源から前記複数のコイルユニットに流れるそれぞれの交流電流の振幅を同一とする
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１記載の非接触装置において、
前記複数のコイルユニットは、
前記交流電流を流した場合に、前記ループ状のコイル面で、前記垂直方向に沿う磁界を前記複数のコイル毎に、それぞれ発生し、
前記磁界のうち前記垂直方向の磁界成分を合成した合成磁界は、所定の領域毎に強め合う部分と弱め合う部分とをもち、
前記所定の領域は、
前記複数のコイルユニットのうち最も前記第１ピッチの短い前記コイルユニットで前記ループ状に形成されたコイル面に対応する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の非接触給電装置において、
前記複数のコイルユニットは、前記第１ピッチの長いユニットから順に、Ｎ番目（ただし、Ｎは２以上の自然数）までのコイルユニットを含み、
2015073381.tif 000018
ことを特徴とする非接触給電装置。
ただし、
λＮはＮ番目の前記コイルユニットの前記第１ピッチの長さを示し、
λ１は１番目の前記コイルユニットの前記第１ピッチの長さを示す。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触給電装置において、
前記電流制御手段は、
前記所定の方向に走行する前記移動体の位置に応じて、前記それぞれの交流電流の各位相を制御する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項５】
請求項４記載の非接触給電装置において、
前記電流制御手段は、
前記複数のコイルユニットのうち、一のコイルユニットに流す前記交流電流の位相を、一の位相として設定し、
前記複数のコイルユニットのうち、他のコイルユニットに流す前記交流電流の位相を、他の位相として設定し、
前記移動体の位置に応じて、前記他の位相を、前記一の位相に対して同位相又は逆位相に設定することで、前記他のコイルユニットに流す前記交流電流の前記位相を制御する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の非接触給電装置において、
前記複数のコイルユニットは、
前記第１ピッチの長いコイルユニットから順に、Ｎ番目（ただし、Ｎは２以上の自然数）までのコイルユニットを含み、かつ、
前記所定の平面において、前記交流電流を前記導線に通電できる通電範囲を前記所定の方向に沿う所定の長さ毎にそれぞれ設定され、
前記複数のコイルユニットの各通電範囲は、
少なくとも１つの前記コイルのコイル面で重なりつつ、前記所定の方向にずれて配置され、
前記複数のコイルユニットのうち、Ｍ番目（ただし、Ｍは、２以上でＮ以下の連続した自然数）コイルユニットの前記通電範囲は、
Ｍ−１番目コイルユニットの前記通電範囲に対して、所定のずれ量分、前記所定方向にずれており、
前記所定のずれ量は、前記Ｍ−１番目コイルユニットの前記第１ピッチの半分の長さに相当する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項７】
請求項６記載の非接触給電装置において、
前記電流制御手段は、
前記所定の方向に走行する前記移動体の位置に応じて、前記交流電流を前記通電範囲へ通電するタイミングを制御する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の非接触給電装置において、
前記送電コイルは、
前記所定の平面と平行な面において単一のループ状のコイルで形成され、前記垂直方向で前記複数のコイルユニットに重ねて配置される単一コイルを有し、
2015073381.tif 000019
ことを特徴とする非接触給電装置。
ただし、前記複数のコイルユニットが、前記第１ピッチの長いユニットから順に、Ｎ番目（ただし、Ｎは自然数）までのコイルユニットを含む場合に、
ＩＮはＮ番目のコイルユニットに流れる電流の振幅を示し、
ｎＮはＮ番目のコイルユニットの巻数を示し、
ＳＮはＮ番目のコイルユニットを形成する前記複数のコイルのうち、１つのコイルのコイル面の面積を示し、
Ｉｓは前記単一コイルに流れる電流の振幅を示し、
ｎｓは前記単一コイルの巻数を示し、
Ｓｓは前記単一コイルのコイル面の面積を示す。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の非接触給電装置において、
前記送電コイルは、
前記複数のコイルユニットを含むコイルユニットのグループを複数有し、
前記複数のグループは、
前記所定の平面で、前記第１ピッチの長さを同一とする前記コイルユニット同士を、前記所定の方向に対して垂直方向に互いに隣り合って配置され、
前記隣り合って配置されたコイルユニットを形成する前記複数のコイルのうち、隣り合う一対のコイルに流れる前記交流電流の導通方向は互いに逆向きである
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項１０】
所定の方向に走行する移動体に設けられた受電コイルに対して、少なくとも磁気的な作用により非接触で電力を供給する非接触給電装置において、
電源に電気的に接続され、前記受電コイルに対して非接触で電力を送電する送電コイルと、
前記電源から前記送電コイルに流れる交流電流を制御する電流制御手段とを備え、
前記送電コイルは、
前記所定の方向に沿う第２ピッチの単位に合わせて、所定の平面で導線を波状に形成したコイルユニットを有し
前記コイルユニットは、
前記第２ピッチの長さを周期とする前記波状の導線を複数含んだ第１コイル部と、前記第２ピッチの長さを周期とする前記波状の導線を複数含んだ第２コイル部とを有し、
前記第１コイル部は、
前記複数の波状の導線のそれぞれを、第１のずれ量分、前記所定の方向にずらして配置し、
前記第２コイル部は、
前記複数の波状の導線のそれぞれを、第２のずれ量分、前記所定の方向に対して逆方向にずらして配置し、
前記電流制御手段は、
前記第１コイル部の前記複数の波状の導線に流す前記交流電流の位相を、前記第１のずれ量と対応させ、
前記第２コイル部の前記複数の波状の導線に流す前記交流電流の位相を、前記第２のずれ量と対応させ、
前記所定の方向に走行する前記移動体の速度に応じて、前記電源から前記第１コイル部に流す前記交流電流の周波数、及び、前記電源から前記第２コイル部に流す前記交流電流の周波数を制御する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の非接触給電装置において、
前記第１コイル部は、
前記交流電流を流した場合に、前記所定の平面に沿った方向に対して垂直方向に沿う磁界を、前記所定の方向に向かう進行波で形成し、
前記第２コイル部は、
前記交流電流を流した場合に、前記垂直方向に沿う磁界を、前記逆方向に向かう後退波で形成する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の非接触給電装置において、
前記送電コイルは、前記コイルユニットを複数有し、
前記複数のコイルユニットは、
前記所定の平面に沿う方向に対して垂直方向に重ねて配置され、かつ、前記第２ピッチをそれぞれ異なる長さで形成される
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の非接触給電装置において、
前記複数のコイルユニットは、前記第２ピッチの長いユニットから順に、Ｎ番目（ただし、Ｎは２以上の自然数）までのコイルユニットを含み、
前記電流制御手段は、
前記移動体の速度に応じて、１番目からＮ番目までの前記第１コイル部に対してそれぞれ流す前記交流電流の各周波数と、前記１番目からＮ番目までの前記第２コイル部に対してそれぞれ流す前記交流電流の各周波数とを、前記１番目からＮ番目までそれぞれ制御する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の非接触給電装置において、
前記第１コイル部に含まれる前記複数の波状の導線は、連続した一本の導線であり、
前記第２コイル部に含まれる前記複数の波状の導線は、連続した一本の導線であり、
前記電源から前記第１コイル部及び前記第２コイル部に流れるそれぞれの交流電流は、単相の交流電流である
ことを特徴とする非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
走行する移動体に対して電磁場を送り、電磁誘導を利用して当該移動体側で電気エネルギを受けとるシステムにおいて、地上側のコイルは、移動体の進行方向を横切るように複数の配線を同じ幅で平行に配置した３つの配線を、同じように矩形波状に曲がるような形状とし、これら３つの配線を共通の中性点でつなげる。さらに、３つの配線に対して、１２０度ずつずらした三相交流電流を流したものが開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／５５７５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のシステムにおいて、地上側のコイルへの通電により発生する合成磁界の位相速度が、移動体の速度と比較して、十分に高速になるため、コイル上を走行する移動体からみた磁界の強度は、コイルの場所によらず一様なものになってしまう。そのため、移動体の位置以外に不要な磁界が発生する、という問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、不要な磁界の発生を抑制した非接触給電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、規則性のある複数のコイルを、進行方向に沿って所定のピッチに合わせて配置しつつ、当該複数のコイルへの通電により発生する磁界のうち、受電コイルに向かう磁界成分を、移動体の移動方向に対して、複数のエリア毎で、異なる分布になるように、送電コイルを構成し、当該送電コイルへ通電する交流電流を制御することに、よって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数のコイルで異なる磁界分布が合成させることで、送電コイルを配置した領域のうち、特定の部分における合成磁界が他の部分と比較して大きくなるため、特定の部分に磁界を発生させて、不要な部分における磁界の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る非接触給電システムの要部を示した構成図である。
【図２】図２（ａ）は受電コイルを備えた車両の平面図であり、図２（ｂ）は送電コイルの平面図である。
【図３】図３（ａ）はコイルユニットの平面図であり、図３（ｂ）はコイルユニットの平面図であり、図３（ｃ）はコイルユニットの平面図である。
【図４】コイルユニットの平面図である。
【図５】図５（ａ）はｚ方向への磁界成分の特性を示すグラフである。図５（ｂ）はコイルのエリアと磁界強度との関係を示した表である。
【図６】コイルユニットの平面図である。
【図７】図７（ａ）はｚ方向への磁界成分の特性を示すグラフである。図７（ｂ）はコイルのエリアと磁界強度との関係を示した表である。
【図８】コイルユニットの平面図である。
【図９】図９（ａ）はｚ方向への磁界成分の特性を示すグラフである。図９（ｂ）はコイルのエリアと磁界強度との関係を示した表である。
【図１０】ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示したグラフである。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの送電コイルの平面図である。
【図１２】ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示したグラフである。
【図１３】ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示したグラフである。
【図１４】ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示したグラフである。
【図１５】ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示したグラフである。
【図１６】本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの送電コイルの平面図である。
【図１７】図１７（ａ）は実施形態１におけるコイルのエリアと磁界強度との関係を示した表である。図１７（ｂ）は本実施形態におけるコイルのエリアと磁界強度との関係を示した表である。
【図１８】図１８（ａ）は実施形態１における合成磁界の強度特性を示すグラフである。図１８（ｂ）は本実施形態における合成磁界の強度特性を示したグラフである。
【図１９】ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示したグラフである。
【図２０】ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示したグラフである。
【図２１】ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示したグラフである。
【図２２】ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示したグラフである。
【図２３】本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの送電コイルの平面図である。
【図２４】図２４（ａ）はコイルユニットの平面図であり、図２４（ｂ）はコイルユニットの平面図であり、図２４（ｃ）はコイルユニットの平面図であり、図２４（ｄ）は単一コイル４００の平面図である。
【図２５】本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの送電コイルの平面図である。
【図２６】図２６（ａ）はコイルユニットの平面図であり、図２６（ｂ）はコイルユニットの平面図であり、図２６（ｃ）はコイルユニットの平面図である。
【図２７】本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの送電コイルの平面図である。
【図２８】ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示したグラフである。
【図２９】本発明の変形例に係る送電コイルの平面図である。
【図３０】送電コイルを構成するコイルの重なりを説明するための図であって、図３０（ａ）はコイル部の平面図であり、図３０（ｂ）はコイルユニットの平面図であり、図３０（ｃ）は送電コイルの平面図である。
【図３１】図３１（ａ）は第１コイル部の平面図であり、図３１（ｂ）は第２コイル部の平面図である。
【図３２】図３２（ａ）は第１コイル部の平面図であり、図３２（ｂ）は第２コイル部の平面図である。
【図３３】ｘ方向の位置に対するｚ方向への磁界の強度特性を示したグラフである。
【図３４】ｘ方向の位置に対するｚ方向への磁界の強度特性を示したグラフである。
【図３５】ｘ方向の位置に対するｚ方向への磁界の強度特性を示したグラフである。
【図３６】本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの送電コイルに含まれる第１コイル部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの要部を示した構成図である。本実施の形態に係る非接触給電システムは、高周波交流電源部６と、高周波交流電源回路６から出力された電力の非接触給電を行う非接触給電部５と、非接触給電部５により電力が供給される負荷部７と、コントローラ８とを備えている。本例の非接触給電システムは、磁気的な結合作用と用いて、電源をもつ地上側から、走行中の車両のバッテリ、又はモータ等の負荷に対して、非接触で電力を供給するシステムである。非接触給電システムのうち、１次側の装置に相当する高周波交流電源部６及び送電回路部１は、地上側に設けられる。一方、２次側の装置に相当する受電回路部２及び負荷部７は車両側に設けられる。
【００１１】
高周波交流電源部６は、三相交流電源６４と、三相交流電源６４に接続され、三相交流を直流に整流する整流器６１と、平滑コンデンサ６２を介して整流器６１に接続され、整流された電流を高周波電力に変換する電圧型インバータ６３とを備えている。
【００１２】
整流器６１は、ダイオード６１ａとダイオード６１ｂ、ダイオード６１ｃとダイオード６１ｄ、及び、ダイオード６１ｅとダイオード６１ｆを三並列に接続し、それぞれの中間接続点に三相交流電源６４の出力を接続する。電圧型インバータ６３は、ＭＯＳＦＥＴのパワートランジスタ等にダイオードを逆並列に接続するスイッチング素子６３ａと同様のスイッチング素子６３ｂとの直列回路及び同様のスイッチング素子６３ｃとスイッチング素子６３ｄとの直列回路を並列に接続し、平滑コンデンサ６２を介して、整流器６１に接続する。そして、スイッチング素子６３ａとスイッチング素子６３ｂとの中間接続点及びスイッチング素子６３ｃとスイッチング素子６３ｄとの中間接続点が、それぞれ非接触給電部５の一次側である送電回路部３に接続される。電圧型インバータ６３は、非接触給電部５に数ｋ〜数１００ｋＨｚ程度の駆動周波数で、交流電力を供給する。この駆動周波数が、高周波交流電源部６から出力される高周波電流の周波数となる。
【００１３】
非接触給電部５は、トランスの入力側（１次側）である送電回路部１と、トランスの出力側（２次側）である受電回路部２を有する。送電回路部１は、一次巻線１０と、一送電コイル１０に並列に接続されるコンデンサ１１とを備えている。受電回路部２は、受電コイル２０と、受電コイル２０に並列に接続されるコンデンサ２１と、受電コイル２０とコンデンサ２１との並列回路に直列に接続されるコンデンサ２２とを備えている。
【００１４】
送電回路部１及び受電回路部２は共振回路であり、共振周波数が、高周波交流電源部６の駆動周波数と一致するように、共振回路の回路設計がなされている。なお、送電回路部１及び受電回路部２は、上記の共振回路に限らず、他の共振回路であってもよい。
【００１５】
負荷部７は、非接触給電部５より供給される交流電力を直流に整流する整流部７１と、整流部７１に接続される負荷７２とを有する。整流部７１は、ダイオード７１ａとダイオード７１ｂ、及び、ダイオード７１ｃとダイオード７１ｄを並列に接続し、それぞれの中間接続点に受電回路部４の出力を接続する。そして、整流部７１の出力を負荷７２に接続する。負荷７２は、車両に設けられるバッテリ、又は、車両に設けられるモータである。
【００１６】
コントローラ８は、スイッチング素子６３ａ〜６３ｄのオン、オフを制御することで、高周波交流電源部６から送電回路部１に流れる交流電流を制御する。コントローラ８は、送電コイル１０を備えた走行路上の車両の位置に応じて、交流電流を制御する。車両の位置は、走行路状に設けられたセンサにより検出してもよい。または、コントローラ８が、車両から送信される信号（例えば、システムを起動するための信号、又は、車両の位置を示す信号）を受信することで、車両の位置を検出してもよい。
【００１７】
次に、図２及び図３を用いて、送電コイル１０及び受電コイル２０の構成を説明する。図２（ａ）は受電コイルの平面図であり、図２（ｂ）は送電コイルの平面図である。図３は、送電コイルを構成する３つのコイルユニットを分けた上で、各コイルを示した平面図であり、図３（ａ）はコイルユニット１００の平面図であり、図３（ｂ）はコイルユニット２００の平面図であり、図３（ｃ）はコイルユニット３００の平面図である。
【００１８】
なお、図２において、ｘ方向は車両の進行方向を示し、ｙ方向は車両の幅方向を示す。また図２（ｂ）及び図３において、高周波交流電源部６は、整流器６１等を省略した上で、図示されている。また、図２では、コイルユニットの重なりを分かりやすくするために、コイルユニット１００〜３００の位置をずらして図示しているが、実際の送電コイル１０では、ｚ方向から見たときに、各ユニットの外周が重なるように、コイルユニット１００〜３００が配置されている。
【００１９】
図３において、ループ状のコイル内に示す矢印は、電流の向きを表している。また、図３（ａ）〜（ｃ）では、コイルユニット毎に、コンデンサ１１及び高周波交流電源部６を接続するように図示しているが、高周波交流電源部６は１つの共通電源としてもよく、コンデンサ１１は一つの共通した回路素子にしてもよい。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、受電コイル２０は、矩形状のコイルであり、車両のシャシに沿って設けられている。受電コイル２０の大きさについて、車両の進行方向への長さは少なくとも車両の全長以下であり、車両の幅方向への長さは車両の幅以下である。受電コイル２０のコイル面は、ｘｙ平面と平行となる。
【００２１】
送電コイル１０は、コイル面をｘｙ平面と平行になるように、走行路面に設けられている。送電コイル１０は、３つのコイルユニット１００、２００、３００を、ｚ方向に重ねて配置されている。送電コイル１０の大きさについて、車両の進行方向であるｘ方向への長さは受電コイル２０のｘ方向の長さと比較して十分に長く、ｙ方向への長さは、受電コイル２０のｙ方向の長さと同じである。
【００２２】
各コイルユニット１００、２００、３００は、導線を曲げることでループ状のコイルを複数有している。そして、ループ状のコイルの面積は、コイルユニット１００、２００、３００毎で異なるように形成されている。
【００２３】
３つのコイルユニット１００、２００、３００は、単相交流電源として機能する高周波交流電源部６に接続されている。コイルユニット１００、２００、３００に流れる交流電流の周波数、振幅、及び位相は、同一である。なお、交流電流の周波数は、各周波数とも対応する。以下、単に周波数と称するときは角周波数も含んでいる。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、コイルユニット１００は、ｘｙ平面において導線を交差させて、交差した導線による２つのループ状のコイル１０１、１０２を有している。コイルユニット１００の外周は、矩形状になっている。そして、導線の交差する部分１０３は、１つであり、矩形状の中心部分に位置する。これにより、２つのループ状のコイル１０１、１０２は、導線の交差する部分１０３を境に並べられている。また、２つのループ状のコイルは、ｘ方向に沿うように並べられている。
【００２５】
また、コイルユニット１００は、１本の導線を曲げることで構成されている。１本の導線は、単線でもよく、又は、複数のより線でもよい。またコイル部分の巻数は特に限定しない。
【００２６】
コイルユニット１００に交流電流（Ｉ・ｓｉｎ（ωｔ）  ただし、Ｉは電流振幅、ωは高周波交流電源の角周波数、ｔは時間とする。）を流すと、ループ状のコイル１０１では、交流電流は時計回りに流れ、コイル１０２では交流電流は反時計回りに流れる。すなわちｘ方向で隣り合うループ状のコイルにおいて、ループ状に流れる交流電流の導通方向は、交差した部分１０３を境に、互いに逆方向になっている。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、コイルユニット２００は、ｘｙ平面において導線を交差させて、交差した導線による４つのループ状のコイル２０１、２０２、２０３、２０４を有している。コイルユニット２００の外周は、矩形状であり、コイルユニット１００の外周と同じ形状である。導線の交差する部分２０５、２０６、２０７は、３つであり、ｘ方向では等距離で整列しており、ｙ方向ではコイルユニット２００の幅方向の長さの中点に位置する。これにより、４つのループ状のコイル２０１〜２０４は、導線の交差する部分２０５〜２０７を境に並べられている。コイルユニット２００も、一本の導線を曲げることで構成されている。
【００２８】
そして、コイルユニット２００に交流電流（Ｉ・ｓｉｎ（ωｔ））を流すと、電流の導通方向は、ループ状のコイル２０１、２０３で時計回りとなり、ループ状のコイル２０２、２０４で反時計回りとなる。
【００２９】
図３（ｃ）に示すように、コイルユニット３００は、ｘｙ平面において導線を交差させて、交差した導線による８つのループ状のコイル３０１〜３０８を有している。コイルユニット３００の外周は、矩形状であり、コイルユニット１００、２００の外周と同じ形状である。導線の交差する部分３０９〜３１５は、７つであり、ｘ方向では等距離で整列しており、ｙ方向ではコイルユニット２００の幅方向の長さの中点に位置する。これにより、８つのループ状のコイル３０１〜３０８は、導線の交差する部分３０９〜３１５を境に並べられている。コイルユニット３００も、一本の導線を曲げることで構成されている。
【００３０】
そして、コイルユニット３００に交流電流（Ｉ・ｓｉｎ（ωｔ））を流すと、電流の導通方向は、ループ状のコイル３０１、３０３、３０５、３０７で時計回りとなり、ループ状のコイル３０２、３０４、３０６、３０８で反時計回りとなる。
【００３１】
コイルユニット１００、２００、３００は、ｘ方向で、所定のピッチ単位に合わせて、導線を交差させて、ループ状の複数のコイルを形成している。ピッチ単位は、ｘ方向へのコイルの長さの単位を示している。また、ピッチ単位は、電流の導通方向を互いに逆方向とする一対のコイル１０１、１０２のｘ方向への長さを示している。
【００３２】
コイルユニット１００のピッチ単位（λ１）は、送電コイル１０のうち、コイルとして機能する部分のｘ方向への全長に相当する。コイルユニット２００のピッチ単位（λ２）は、ピッチ単位（λ１）の半分の長さである。コイルユニット３００のピッチ単位（λ３）は、ピッチ単位（λ１）の４分の１の長さである。
【００３３】
すなわち、Ｎ個のコイルユニットを、ピッチ単位の長いユニットから順に重ねた場合には、Ｎ番目のコイルユニットには、ループ状のコイルが２Ｎ−１個分、形成され、Ｎ番目のコイルユニットのピッチ単位（λｎ）は、以下の式（１）で表される。
【数１】
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ただし、λ１は１番目のコイルユニットのピッチ単位であり、送電コイル１０のｘ方向への全長に相当する。
【００３４】
次に、図４及び図５を用いて、コイルユニット１００で発生する磁界分布について説明する。図４はコイルユニット１００の平面図である。図５（ａ）はｚ方向への磁界成分の特性を示すグラフである。横軸はｘ方向の位置を示し、縦軸はｚ方向の磁界強度（Ｂｚ）を示す。図５（ｂ）は、コイル１０１、１０２のエリアと磁界強度との関係を示した表である。図４及び図５の「Ａ」はコイル１０１のコイル面の領域を示し、「Ｂ」はコイル１０２のコイル面の領域を示す。
【００３５】
コイルユニット１００に一定の電圧を印加した状態で、コイル１０１に流れる交流電流の導通方向は、時計回りになる。そのため、エリアＡにおいて、コイル面に対して垂直方向に向かう磁界の向きは、図４のｚ軸の正方向になる。そして、ｚ方向（コイル面に対して垂直方向）への磁界強度は、ａとなる。また、コイル１０２に流れる交流電流の導通方向は反時計回りになる。そのため、エリアＢにおいて、コイル面に対して垂直方向に向かう磁界の向きは、図４のｚ軸の負方向になり、磁界強度は−ａとなる。
【００３６】
図６及び図７を用いて、コイルユニット１００にコイルユニット２００を重ねた状態で発生する磁界分布について説明する。図６は、コイルユニット１００、２００の平面図である。図７（ａ）はｚ方向への磁界成分の特性を示すグラフである。横軸はｘ方向の位置を示し、縦軸はｚ方向の磁界強度（Ｂｚ）を示す。図７（ｂ）は、コイル２０１〜２０４のエリアと磁界強度との関係を示した表である。図６及び図７の「Ａ」はコイル２０１のコイル面の領域を示し、「Ｂ」はコイル２０２のコイル面の領域を示し、「Ｃ」はコイル２０３のコイル面の領域を示し、「Ｄ」はコイル２０４のコイル面の領域を示す。また図７（ａ）のグラフａはコイルユニット１００から発生する磁界の特性を示し、グラフｂはコイルユニット２００から発生する磁界の特性を示す。
【００３７】
コイルユニット２００に一定の電圧を印加した状態で、コイル２０１及びコイル２０３に流れる交流電流の導通方向は時計回りになり、コイル２０２及びコイル２０４に流れる交流電流の導通方向は反時計回りになる。そのため、エリアＡ、Ｃにおいて、ｚ方向への磁界強度はａとなる。また、エリアＢ、Ｄにおいて、ｚ方向への磁界強度は−ａとなる。そして、コイルユニット２００から発生する磁界は、図７（ａ）のグラフｂのように示される。
【００３８】
図６に示すように、コイルユニット１００とコイルユニット２００は重なっているため、各コイルユニットで発生する磁界は合成される。図７に示すように、エリアＡでは、コイルユニット１００及びコイルユニット２００で発生するｚ方向への磁界成分が共にａである。そのため、エリアＡの合成磁界は、ｚ軸の正方向に向けて強め合う。エリアＤでは、コイルユニット１００及びコイルユニット２００で発生するｚ方向への磁界成分が共に−ａである。そのため、エリアＡの合成磁界は、ｚ軸の負方向に向けて強め合う。
【００３９】
一方、エリアＣ、Ｄでは、コイルユニット１００で発生する磁界と、コイルユニット２００で発生する磁界が、同じ強度で互いに逆方向を向いている。そのため、エリアＣ、Ｄで発生する磁界は打ち消し合い、合成磁界はゼロになる。
【００４０】
すなわち、コイルユニット１００とコイルユニット２００とを重ねたユニットでは、交流電流を流した場合に、ｚ方向の磁界成分を合成した磁界は、ピッチ単位（λ２）で区切った領域毎で、強め合う部分と弱め合う部分とをもつ。
【００４１】
図８及び図９を用いて、コイルユニット１００に、コイルユニット２００、３００を重ねた状態で発生する磁界分布について説明する。図８は、コイルユニット１００、２００、３００の平面図である。図８（ａ）はｚ方向への磁界成分の特性を示すグラフである。横軸はｘ方向の位置を示し、縦軸はｚ方向の磁界強度（Ｂｚ）を示す。図７（ｂ）は、コイル３０１〜３０８のエリアと磁界強度との関係を示した表である。図６及び図７の「Ａ」〜「Ｈ」は、コイル３０１〜３０８のコイル面の領域をそれぞれ示している。また図７（ａ）のグラフａはコイルユニット１００から発生する磁界の特性を示し、グラフｂはコイルユニット２００から発生する磁界の特性を示し、グラフｃはコイルユニット３００から発生する磁界の特性を示す。
【００４２】
コイルユニット３００に一定の電圧を印加した状態で、コイル３０１、３０３、３０５、３０７に流れる交流電流の導通方向は時計回りになり、コイル３０２、３０４、３０６、３０８に流れる交流電流の導通方向は反時計回りになる。そのため、エリアＡ、Ｃ、Ｅ、Ｇにおいて、ｚ方向への磁界強度はａとなる。また、エリアＢ、Ｄ、Ｆ、Ｈにおいて、ｚ方向への磁界強度は−ａとなる。そして、コイルユニット３００から発生する磁界は、図９（ａ）のグラフｃのように示される。
【００４３】
図８に示すように、コイルユニット１００とコイルユニット２００、３００は重なっているため、各コイルユニットで発生する磁界は合成される。図９に示すように、エリアＡでは、コイルユニット１００、コイルユニット２００及びコイルユニット３００で発生するｚ方向への磁界成分が全てａである。そのため、エリアＡの合成磁界は、他のエリアの合成磁界と比較して、ｚ軸の正方向に向けて最も強め合う。同様に、エリアＨでは、コイルユニット１００、コイルユニット２００及びコイルユニット３００で発生するｚ方向への磁界成分が全て−ａである。そのため、エリアＨの合成磁界は、ｚ軸の負方向に向けて最も強め合う。
【００４４】
他のエリアＢ〜Ｇでは、３つのコイルユニットのうち、２つのコイルユニットから発生する磁界が、互いに逆方向を向いているため、各エリアの合成磁界は弱め合う。そのため、エリアＢ〜Ｇの合成磁界は、エリアＡの合成磁界よりも小さくなる。
【００４５】
図１０に、ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示す。図１０の横軸に示すＡ〜Ｈは、図８に示すＡ〜Ｈに対応する。図１０に示すように、エリアＡの合成磁界が正方向に向けて最も高くなる。また、図９に示すように、各コイルユニット１００、２００、３００から発生するｚ方向への磁界成分が、エリアＡ〜Ｄと、エリアＥ〜Ｈとの間で、対称の関係にある。そのため、ｚ方向への合成磁界の強度特性は、エリアＤとエリアＥとの間を境界に逆位相となり、エリアＨの合成磁界が負方向に向けて最も低くなる。
【００４６】
上記のように、コイルユニット１００、２００、３００を重ねたユニットでは、交流電流を流した場合に、ｚ方向の磁界成分を合成した磁界は、ピッチ単位（λ３）の半分で区切った領域毎で、強め合う部分と弱め合う部分とをもつ。
【００４７】
また上記では、２個のコイルユニットを重ねた場合、及び、３個のコイルユニットを重ねた場合について、それぞれのｚ方向への合成磁界について説明したが、Ｎ個のコイルユニットを重ねた場合には、磁界の強め合う部分と弱め合う部分とを区切る領域は、Ｎ番目のコイルユニットのピッチ単位（λｎ）で規定される。すなわち、Ｎ番目のコイルユニットの合成磁界は、最も短いピッチ単位（λｎ）と対応する領域毎に、言い換えると、ピッチ単位（λｎ）のループ状コイルのコイル面毎に、強め合う部分と、弱め合う部分とをもつことになる。
【００４８】
そして、本例の非接触給電システムは、上記のように送電コイル１０を構成しつつ、コントローラ８により、給電路上の車両の位置に合わせて、送電コイル１０に流す交流電流を制御する。具体的には、コントローラ８は、センサ等により、車両の位置を検出しつつ、受電コイル２０を備えた車両が、送電コイル１０のエリアＡに入るときに、交流電源が送電コイル１０に流れるように、高周波交流電源部６を制御する。このとき、コントローラ８は、交流波交流電源６から各コイルユニット１００〜３００に流れるそれぞれの交流電流の振幅と位相を同一とする。これにより、送電コイル１０の各エリアのうち、受電コイル２０と対向するエリアＡでは、受電コイル２０に向けた強め合う磁界が発生する。また、受電コイル２０と対向しないエリアＢ〜Ｇでは、磁界が弱め合う。
【００４９】
上記のように、本例は、車両の進行方向に沿うピッチ単位（λ１、λ２、λ３）に合わせて、導線を交差させ、受電コイル２０のコイル面と平行な平行面（給電路の走行面に相当）において、交差した導線によりループ状の複数のコイルをそれぞれ形成した複数のコイルユニット１００〜３００により送電コイル１０を構成し、複数のコイルニット１００〜３００を、ｚ方向に重ねて配置しつつ、各ピッチ単位をそれぞれ異なる長さにする。そして、本例は、各コイルユニットに対して、同一の振幅の交流電流を流し、導線に一定の電圧を印加した状態で、複数のコイル１０１、１０２、２０１〜２０４、３０１〜３０８に流れる電流の導通方向を、導線の交差した部分１０３、２０５〜２０７、３０９〜３１５を境に、互いに逆方向に流れるように、送電コイル１０を構成する。
【００５０】
これにより、本例は、ｘｙ平面において、時計方向の電流ループを形成するコイルと、反時計方向の電流ループを形成するコイルとを組にしつつ、ピッチ単位で配置される。そのため、送電コイル１０の設置された位置に対して十分に離れた地点でノイズとなるような、磁界（遠方磁界）をキャンセルできる。
【００５１】
また、本例は、ｚ方向に重ねたコイルユニット１００〜３００毎で、ピッチ単位を異なるものにしている。そのため、各ユニットで発生する磁界の合成磁界が、特定の領域で、ｚ方向に向けて強め合う。他の領域では、ｚ方向への磁界成分が弱め合う。その結果として、特定の部分における近傍磁界の強度を高めて、他の不要な部分における近傍磁界強度を低減できる。
【００５２】
また本例は、ループ状のコイル面で、ｚ方向に沿う磁界を複数のコイル毎にそれぞれ形成し、ｚ方向への磁界成分の合成磁界を、所定の領域毎に強め合う部分と弱め合う部分とをもたせている。そして、当該所定の領域を、最も短いピッチ単位（λｎ）のコイルユニットのループ状のコイル面に対応させている。
【００５３】
これにより、本例は、最も短いピッチ単位（λｎ）をもつコイルユニットのループ状のコイル面毎に、近傍磁界を高める部分と、近傍磁界を弱める部分とを形成できる。その結果として、不要な磁界の発生を抑制できる。
【００５４】
また本例は、ピッチ単位の長いコイルユニットから順に、Ｎ番目までのコイルユニットにより送電コイル１０を構成しつつ、１番目のピッチ単位の長さからＮ番目のピッチ単位までの長さまでを、式（１）を満たすようにする。これにより、各ユニットで発生するｚ方向の磁界のパターンが同期するため、Ｎ番目のピッチ単位の半分の長さに相当する領域で、近傍磁界を高める部分と弱める部分とを発生できる。その結果として、不要な磁界の発生を抑制できる。
【００５５】
なお本例は、コイルユニット１００〜３００をそれぞれ１つに限る必要なく、コイルユニット１００〜３００を複数にして、各コイルユニット１００〜３００の長手部分を、ｘ軸に沿うように並べてもよい。
【００５６】
上記のコントローラ８が本発明の「電流制御手段」に相当する。
【００５７】
《第２実施形態》
図１１は、本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの送電コイルの平面図である。本例では上述した第１実施形態に対して、送電コイル１０の形状は同一であるが、高周波交流電源部６から送電コイル１０の各コイルユニットに流れる交流電流の位相を制御する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。なお、図１１に示すエリアＡ〜Ｈは、図８に示すエリアＡ〜Ｈと同様である。
【００５８】
高周波交流電源部６は、位相の異なる三相の交流電源を３つのコイルユニット１００〜３００にそれぞれ出力する。高周波交流電源部６からコイルユニット１００に出力される交流電流の位相はφａに設定され、高周波交流電源部６からコイルユニット２００に出力される交流電流の位相はφｂに設定され、高周波交流電源部６からコイルユニット３００に出力される交流電流の位相はφｃに設定されている。
【００５９】
コントローラ８は、給電路を走行する車両の位置に応じて、高周波交流電源部６からコイルユニット１００、２００、３００に流す交流電流の位相（φａ、φｂ、φｃ）をそれぞれ制御する。また、コントローラ８は、各交流電流の位相のうち位相（φａ）を所定の位相に設定した場合には、他の位相（φｂ、φｃ）を当該所定の位相とは同位相、又は、他の位相（φｂ、φｃ）を当該所定の位相とは逆位相に設定する。また、コントローラ８は、コイルユニット１００、２００、３００に流れる交流電流の振幅及び周波数を一定にする。
【００６０】
次に、図１２〜１５を用いて、コントローラ８により設定される交流電流の位相（φａ、φｂ、φｃ）と、送電コイル１０で発生するｚ方向への磁界の特性との関係を示す。図１２〜１５は、ｘ方向（車両の進行方向）への位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示す。図１２〜図１５の縦軸は、各コイルユニット１００〜３００で発生した、ｚ方向への磁界成分を合成した合成磁界の強度である。横軸は、ｘ方向の位置を示す。
【００６１】
全ての位相（φａ、φｂ、φｃ）が０°に設定された場合の特性を、図１２に示す。全ての位相（φａ、φｂ、φｃ）が０°である場合（φａ、φｂ、φｃ＝０°）には、各コイルユニット１００〜３００の合成磁界は、エリアＡの部分で、ｚ軸の正方向に向けて、最も強め合う。一方、他のエリアＢ〜Ｇでは、合成磁界は弱め合う。
【００６２】
位相（φａ、φｂ）が０°に設定され、位相（φｃ）が１８０°に設定された場合の特性を、図１３に示す。位相（φａ、φｂ）が共に０°の同位相であり、位相（φｃ）が１８０°の逆位相である場合（φａ、φｂ＝０°、φｃ＝１８０°）には、各コイルユニット１００〜３００の合成磁界は、エリアＢの部分で、ｚ軸の正方向に向けて最も強め合う。一方、他のエリアＡ、Ｃ〜Ｆ、Ｈでは、合成磁界は弱め合う。
【００６３】
位相（φａ、φｃ）が０°に設定され、位相（φｂ）が１８０°に設定された場合の特性を、図１４に示す。位相（φａ、φｃ）が共に０°の同位相であり、位相（φｂ）が１８０°の逆位相である場合（φａ、φｃ＝０°、φｂ＝１８０°）には、各コイルユニット１００〜３００の合成磁界は、エリアＣの部分で、ｚ軸の正方向に向けて最も強め合う。一方、他のエリアＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｇ、Ｈでは、合成磁界は弱め合う。
【００６４】
位相（φａ）が１８０°に設定され、位相（φｂ、φｃ）が０°に設定された場合の特性を、図１５に示す。位相（φｂ、φｃ）が共に１８０°の同位相であり、位相（φａ）が位相（φｂ、φｃ）に対して逆位相の０°である場合（φｂ、φｃ＝０°、φａ＝１８０°）には、各コイルユニット１００〜３００の合成磁界は、エリアＤの部分で、ｚ軸の正方向に向けて最も強め合う。一方、他のエリアＡ〜Ｃ、Ｆ〜Ｈでは、合成磁界は弱め合う。
【００６５】
上記のように、各ユニットに流れる交流電流の位相を制御することで、ｚ軸の正方向に向けて合成磁界を最も強め合う部分（合成磁界のピーク値をとる部分）を、ｘ方向に向けて移動させることができる。エリアＥ〜Ｈについても、エリアＡ〜Ｄと同様に、コントローラ８は、交流電流の位相を制御することで、合成磁界の最も強め合う部分を、エリアＥからエリアＨに向けて移動させることできる。エリアＥ〜Ｈの部分で、合成磁界の最も強め合う際の位相（φａ、φｂ、φｃ）の条件は、エリアＡ〜Ｄで設定した各位相条件に対して逆相になるように、設定すればよい。
【００６６】
コントローラ８は、センサ等を用いて、送電コイル１０に含まれる複数のループ状のコイルのうち、受電コイル８の位置と対向しているコイルを特定する。受電コイル８の位置は、位置センサを各エリアと対応しつつ給電路に設け、当該センサにより受電コイル８の位置を検出する。あるいは、コントローラ８は、センサ等により車両の給電路への侵入を検知し、車両からの信号を受信して車両の車速を取得する。そして、コントローラ８は、車両の給電路への侵入の時間と、車速から、受電コイル２０が送電コイル１０のエリアＡ〜Ｈへ侵入するタイミングを算出する。これにより、コントローラ８は、受電コイル２０の位置を検出してもよい。なお、給電路を走行する車速が、規定速度等により予め決まっている場合には、コントローラ８は車速の情報を外部から取得しなくてもよい。
【００６７】
コントローラ８は、受電コイル２０が送電コイル１０のエリアＡに進入するタイミングで、位相条件をφａ、φｂ、φｃ＝０°に設定しつつ、交流電流を各コイルユニット１００〜３００に流す。受電コイル２０の位置がエリアＡに内にある場合には、位相条件はφａ、φｂ、φｃ＝０°の条件から変更しない。そして、コントローラ８は、受電コイル２０の位置が送電コイル１０のエリアＡからエリアＢに移動するタイミングで、位相条件をφａ、φｂ＝０°、φｃ＝１８０°に変更し、交流電流を各コイルユニット１００〜３００に流す。
【００６８】
さらに、受電コイル２０の位置がエリア間で移動するタイミングで、コントローラ８は、位相条件を変更する。これにより、コントローラ８は、移動する車両の位置に対して、合成磁界のピーク部分を合わせることができる。
【００６９】
上記のように本例は、ｘ方向に走行する車両の位置に応じて、各コイルユニット１００〜３００に流す交流電流の各位相を制御する。これにより、車両が給電路上で移動した場合でも、受電コイル２０に向かう合成磁界（ｚ方向の合成磁界）を、受電コイル２０の位置に合わせて強め合い、車両の位置以外の部分では、合成磁界を弱めることができる。その結果として、本例は、車両の受電コイル２０対向しない不要な部分における磁界の発生を抑制できる。
【００７０】
また本例は、コイルユニット１００に流す交流電流の位相を第１の位相として設定しつつ、コイルユニット２００、３００に流す交流電流の位相を第２の位相として設定する際には、給電路を走行する車両の位置に応じて、当該第２の位相を、当該第１の位相に対して同位相又は逆位相に設定することで、コイルユニット２００、３００に流す交流電流を制御する。これにより、車両が給電路上で移動した場合でも、受電コイル２０に向かう合成磁界（ｚ方向の合成磁界）を、受電コイル２０の位置に合わせて強め合い、車両の位置以外の部分では、合成磁界を弱めることができる。その結果として、本例は、車両の受電コイル２０と対向しない不要な部分における磁界の発生を抑制できる。
【００７１】
また本例は、各コイルユニット１００〜３００のピッチ単位を、式（１）を満たすように形成しつつ、位相を制御するための単位となるエリアを、最短ピッチ単位（λｎ）のコイルユニットのループ状のコイル面に合わせている。そのため、受電コイル８の位置がエリアＡ〜Ｈの各エリア内にある場合には、コントローラ８は交流電流の位相及び振幅を固定し、受電コイル２０の位置がエリア間で移動する際に、コントローラ８は交流電流の振幅を変えずに、位相を変化させている。これにより、受電コイル２０の位置に応じて、位相の切り替え回数を最小限にすることができる。
【００７２】
また本例は、各コイルユニット１００〜３００のピッチ単位を、式（１）を満たすように形成することで、交流電流の位相を制御するエリアを、ｘ方向に等間隔にしている。そして、車速が一定であれば、位相を切り替える時間間隔が一定になるため、車両の位置を検知するためのセンサ数を減らすことができる。
【００７３】
なお、本例は、各位相（φａ、φｂ、φｃ）を０°及び１８０°に設定したが、０°及び１８０°以外の角度に設定してもよい。
【００７４】
《第３実施形態》
図１６は、発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの要部を示した構成図である。本例では上述した第１実施形態に対して、高周波交流電源部６と送電コイル１０との間の電流経路が異なる。これ以外の構成は上述した第１又は第２実施形態と同じであり、第１実施形態及び第２実施形態の記載を適宜、援用する。図１６に示すエリアＡ〜Ｈは、コイルユニット１２２を構成するループ状のコイルのコイル面に対応している。
【００７５】
本例の非接触給電システムの送電側の装置は、送電回路部１、高周波交流電源部６、及びコントローラ８の構成以外に、スイッチ３１〜３７を備えている。送電コイル１０は、コイルユニット１２１〜１２３、コイルユニット２２１〜２２３、及びコイルユニット３２１〜３２３を備えている。コイルユニット１２１〜１２３は、ピッチ単位（λ１）に合わせて導線を交差させて、２つのループ状のコイルをそれぞれ形成したコイルのユニットである。コイルユニット１２１〜１２３の形状は、第１実施形態に係るコイルユニット１００と同じ形状である。
【００７６】
コイルユニット２２１〜２２３は、ピッチ単位（λ２）に合わせて導線を交差させて、４つのループ状のコイルをそれぞれ形成したコイルのユニットである。コイルユニット２２１〜２２３の形状は、第１実施形態に係るコイルユニット２００と同じ形状である。
【００７７】
コイルユニット３２１〜３２３は、ピッチ単位（λ３）に合わせて導線を交差させて、８つのループ状のコイルをそれぞれ形成したコイルのユニットである。コイルユニット３２１〜３２３の形状は、第１実施形態に係るコイルユニット３００と同じ形状である。
【００７８】
また、コイルユニット１２１〜１２３、コイルユニット２２１〜２２３、及びコイルユニット３２１〜３２３は、三層となるように、ｚ方向に重ねて配置されている。このとき、１層目には、コイルユニット１２１〜１２３が、ｘｙ平面に沿って、ユニットの長手方向を車両の進行方向となるように、配置されている。また、２層目には、コイルユニット２２１〜２２３が、コイルユニット１２１〜１２３と同様に、ｘｙ平面に沿って配置されている。また、３層目には、コイルユニット３２１〜３２３が、コイルユニット１２１〜１２３と同様に、ｘｙ平面に沿って配置されている。
【００７９】
さらに、各コイルユニットを重ねる際には、２層目のコイルユニット２２１〜２２３は、１層目のコイルユニット１２１〜１２３に対して、ピッチ単位（λ１）の半分、ｘ軸の負方向にずれている。また、３層目のコイルユニット３２１〜３２３は、２層目のコイルユニット２２１〜２２３に対して、ピッチ単位（λ２）の半分、ｘ軸の負方向にずれている。
【００８０】
なお、図１６の例では、コイルユニット１２１〜１２３、２２１〜２２３、３２１〜３２３のずれを分かりやすく図示するために、各ユニットを層状に重ねていない状態を図示しているが、実際の送電コイル１０では、各ユニットを重ねている。また、図１６では各層のコイルユニットを３つずつ図示しているが、コイルユニットは３つに限らず、４つ以上であってもよい。
【００８１】
スイッチ３１〜３７は、高周波交流電源部６と各コイルユニット１２１〜１２３、２２２、２２３、３２２、３２３との間の、電気的な導通及び遮断を切り替えるためのスイッチである。スイッチ３１〜３７のオン、オフの切り替えはコントローラ８により制御される。
【００８２】
スイッチ３１は高周波交流電源部６とコイルユニット１２１との間に接続され、スイッチ３２は高周波交流電源部６とコイルユニット１２２との間に接続され、スイッチ３３は高周波交流電源部６とコイルユニット１２３との間に接続されている。
【００８３】
スイッチ３４、３５は、高周波交流電源部６とコイルユニット２２２、２２３との間にそれぞれ接続され、スイッチ３６、３７は、高周波交流電源部６とコイルユニット３２２、３２３との間にそれぞれ接続されている。
【００８４】
コントローラ８は、給電路を走行する車両の位置に応じて、スイッチ３１〜３７のオン、オフを切り替えつつ、高周波交流電源部６から各コイルユニットに流れる交流電流の位相を制御することで、各コイルユニットの通電範囲を制御している。
【００８５】
次に、コイルユニット１２２、２２２、３２２に交流電流を流しつつ、コイルユニット１２１、１２３、２２１、２２３、３２１、３２３に交流電流を流していない場合のｚ方向への合成磁界について、図１６〜図１８を用いて説明する。ただし、コイルユニット１２２、２２２、３２２に流す交流電流の各位相（φａ、φｂ、φｃ）は０°とする。
【００８６】
図１７は、各コイルユニットを構成するループ状のコイルのエリアと磁界強度との関係を示した表である。図１８は、ｘ方向の位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示す。図１７（ａ）及び図１８（ａ）は、第１実施形態に係る非接触給電システムにおいて、コイルユニット１００〜３００の合成磁界を参考例として示している。図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）は、本実施形態の合成磁界を示している。
【００８７】
コントローラ８は、図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）に示す合成磁界を発生させるために、スイッチ３１、３３、３５、３７をオフにしつつ、スイッチ３２、３４、３６をオンにする。またコントローラ８は、コイルユニット１２２、２２２、３２２に、同振幅及び同位相の交流電流を流すように、高周波交流電源部６を制御する。
【００８８】
第１実施形態の図８を参照し、参考例において、エリアＥ〜Ｈでは、交流電流が、１層目のコイルユニット１００、２層目のコイルユニット２００及び３層目のコイルユニット３００にそれぞれ流れている。そのため、図１７（ａ）に示すように、２層目及び３層目のエリアＥ〜Ｈで磁界が発生する。特に、参考例において、エリアＨでは、各層で、−ａの強度をもつ磁界が発生している。
【００８９】
また、参考例に係る合成磁界の特性は、図１８（ａ）に示すようにエリアＨで、ｚ軸の負方向にピーク値をとる。
【００９０】
一方、本実施形態において、エリアＥ〜Ｈでは交流電流が１層目のコイルユニット１２２に流れており、２層目のコイルユニット２２３に流れていない。また、エリアＧ、Ｈでは、交流電流は１層目のコイルユニット１２２のみに流れ、２層目のコイルユニット２２３及び３層目のコイルユニット３２３に流れていない。
【００９１】
そのため、２層目のコイルユニット２２３のエリアＥ〜Ｈの部分では磁界が発生せず、３層目のコイルユニット３２３のエリアＧ、Ｈの部分では磁界が発生しない。
【００９２】
そして、本実施形態に係る合成磁界の特性は、図１８（ｂ）のようになる。エリアＨでは、ｚ軸の負方向への磁界が、２層目及び３層目のコイル部分で発生しないため、参考例のように、エリアＨではｚ軸の負方向への合成磁界が強くなることはない。
【００９３】
次に、上記のように、コイルユニット１２２、２２２、３２２に交流電流を流しつつ、コイルユニット１２１、１２３、２２１、２２３、３２１、３２３に交流電流を流していない状態で、各コイルユニット１２２、２２２、３２２に流れる電流位相（φａ、φｂ、φｃ）を設定する場合について、図１９〜図２２を用いて説明する。
【００９４】
図１９〜２２は、ｘ方向（車両の進行方向）への位置に対するｚ方向への合成磁界の強度特性を示す。図１９〜図２２の縦軸は、各コイルユニット１００〜３００で発生した、ｚ方向への磁界成分を合成した合成磁界の強度である。横軸は、ｘ方向の位置を示す。図１９〜２２に示すエリアＡ〜Ｈは、図１６のエリアＡ〜Ｈに対応する。
【００９５】
全ての位相（φａ、φｂ、φｃ）が０°に設定された場合の特性を、図１９に示す。全ての位相（φａ、φｂ、φｃ）が０°である場合（φａ、φｂ、φｃ＝０°）には、各コイルユニット１２２、２２２、３２２の合成磁界は、エリアＡの部分で、ｚ軸の正方向に向けて、最も強め合う。
【００９６】
そして、位相条件がφａ、φｂ＝０°、φｂ＝１８０°である場合には、図２０に示すように、合成磁界はエリアＢでｚ軸の正方向にピーク値をとる。また、位相条件がφａ、φｃ＝０°、φｂ＝１８０°である場合には、図２１に示すように、合成磁界はエリアＣでｚ軸の正方向にピーク値をとる。また、位相条件がφｂ、φｃ＝０°、φａ＝１８０°である場合には、図２２に示すように、合成磁界はエリアＤでｚ軸の正方向にピーク値をとる。そして、上記のように位相条件を変えたとしても、エリアＨにおける合成磁界は、ｚ軸の負方向に向けて発生したとしても、正方向にピーク値と比べて低い値である。
【００９７】
上記のように、スイッチ３２、３４、３６のオン状態を維持しつつ、コイルユニット１２２、２２２、３２２に流れる交流電流の位相を制御することで、エリアＡ〜Ｈの間でも、合成電流の強め合う部分をｘ方向に移動させることができる。また、エリアＥ〜Ｈの間で、合成電流の強め合う部分をｘ方向に移動させる場合には、受電コイル２０の位置に合わせて各コイルユニットに通電する。そして、受電コイルの位置と対応するエリアで、ｚ軸の正方向へ磁界がピーク値をとるように、コントローラ８は通電する際の交流電流の位相を制御する。以下、コントローラ８の詳細な制御について説明する。
【００９８】
コントローラ８は、受電コイル２０がコイルユニット１２１から、コイルユニット１２２のエリアＡに進入するタイミングで、スイッチ３１をオンからオフに切り替えつつ、スイッチ３２をオンにする。なお、スイッチ３４、３６は既にオンになっているため、コントローラ８はスイッチ３４、３６のオン、オフの切り替えは行わない。
【００９９】
また、コントローラ８は、受電コイル２０がコイルユニット１２２のエリアＡに進入するタイミングで、位相条件をφａ、φｂ、φｃ＝０°に設定して、交流電流をコイルユニット１２２、２２２、３２２に流す。
【０１００】
受電コイル２０の位置がコイルユニット１２２のエリアＡからエリアＢに移動するタイミングで、位相条件をφａ、φｂ＝０°、φｃ＝１８０°に変更する。また、受電コイル２０の位置がコイルユニット１２２のエリアＢからエリアＣに移動するタイミングで、位相条件をφａ、φｃ＝０°、φｂ＝１８０°に変更する。受電コイル２０の位置がコイルユニット１２２のエリアＣからエリアＤに移動するタイミングで、位相条件をφｂ、φｃ＝０°、φａ＝１８０°に変更する。
【０１０１】
次に、受電コイル２０の位置がコイルユニット１２２のエリアＤからエリアＥに移動するタイミングで、コントローラ８はスイッチ３４をオフに切り替えつつ、スイッチ３５をオンにする。スイッチ３６は既にオン状態のため、コントローラ８は、スイッチ３６、３７のオン、オフの切り替えは行わない。すなわち、受電コイル２０の位置がエリアＥにある場合には、エリアＥの位置と対応する各コイルユニット１２２、２２３、３２２を通電するように、コントローラ８はスイッチ３１〜３７を制御する。また、コントローラ８は、コイルユニット１２２への通電により発生するｚ軸正方向への磁界を、エリアＥの位置でピーク値をとるように、位相（φａ、φｂ、φｃ）を１８０°、１８０°、０°に切り替える。これにより、合成磁界は、エリアＥの部分で、ｚ軸の正方向に向けて最も強め合う。
【０１０２】
受電コイルの位置がエリアＥからエリアＦに移動するタイミングで、コントローラ８は、スイッチ３１〜３７の状態を維持しつつ、位相条件をφａ、φｃ＝１８０°φｂ＝０°に切り替える。
【０１０３】
受電コイル２０の位置がコイルユニット１２２のエリアＦからエリアＧに移動するタイミングで、コントローラ８はスイッチ３６をオフに切り替えつつ、スイッチ３７をオンにする。すなわち、受電コイル２０の位置がエリアＧにある場合には、エリアＧの位置と対応する各コイルユニット１２２、２２３、３２３を通電するように、コントローラ８はスイッチ３１〜３７を制御する。また、コントローラ８は、コイルユニット１２２、２２３、３２３に流れる交流電流の位相条件をφａ＝１８０°、φｂ、φｃ＝０°とする。これにより、合成磁界は、エリアＧの部分で、ｚ軸の正方向に向けて最も強め合う。
【０１０４】
受電コイルの位置がエリアＧからエリアＨに移動するタイミングで、コントローラ８は、スイッチ３１〜３７の状態を維持しつつ、位相条件をφａ、φｂ、φｃ＝１８０°に変更する。
【０１０５】
次に、１番目からＮ番目までのコイルユニットを順番にＮ層まで積層した場合について説明する。ただし、Ｎは２以上の自然数とする。１層目のコイルユニットには、ｘｙ平面において、１番目のコイルユニットと同形状のコイルユニットが複数配置されており、これらのコイルユニットは、長手方向をｘ方向に沿うように、並べられている。１層目に配置される複数のコイルユニットのピッチ単位はλ１となる。そして、１層目に配置されるコイルユニットと高周波交流電源部６との間には、スイッチ３１〜３３と同様のスイッチがそれぞれ接続されている。
【０１０６】
コントローラ８は、１層目の各コイルユニットに接続されたスイッチのオン、オフを制御することで、１層目において、交流電流を導線に通電させる通電範囲を設定する。このとき通電範囲は、ピッチ単位（λ１）毎に区切られることになる。
【０１０７】
２番目〜Ｎ番目までのコイルユニットのうちＭ番目のコイルユニットは、ピッチ単位（λＭ）をＭ−１番目のコイルユニットのピッチ単位（λＭ−１）の半分にする。ただし、Ｍは２以上でＮ以下の連続した自然数である。Ｍ番目のコイルユニットは、Ｍ−１番目のコイルユニットに対して、ｚ方向に重ねるように配置する。Ｍ層目のコイルユニットには、ｘｙ平面において、Ｍ番目のコイルユニットと同形状のコイルユニットが複数配置され、これらのコイルユニットが、Ｍ−１層目と同様に配置されている。
【０１０８】
Ｍ番目のコイルユニットは、Ｍ−１番目のコイルユニットのピッチ単位（λＭ−１）の半分だけ、ｘ方向にずらして配置されている。また、Ｍ番目のコイルユニットをＭ−１番目のコイルユニットに対して、ｘ方向にずらす際には、Ｍ−１番目のコイルユニットに含まれるループ状のコイルと、Ｍ番目のコイルユニットに含まれるループ状のコイルが、少なくとも１つのループ状のコイル面で重なるように、配置される。Ｍ層目に含まれる他のコイルユニットについても、同様に、ピッチ単位（λＭ−１）の半分だけｘ方向にずらして、それぞれ配置されている。
【０１０９】
Ｍ層目に配置されるコイルユニットと高周波交流電源部６との間には、スイッチ３４〜３７と同様のスイッチがそれぞれ接続されている。コントローラ８によるスイッチのオン、オフによって決まる通電範囲は、ピッチ単位（λＭ）毎に区切られる。そして、Ｍ−１番目のコイルニットとＭ番目のコイルユニットは、ピッチ単位（λＭ−１）の半分だけｘ方向にずれているため、コイルユニットの大きさに相当する通電範囲も、同様にずれることになる。
【０１１０】
コントローラ８は、受電コイル２０の位置に応じて、各コイルユニットと高周波交流電源部６との間に接続された各スイッチのオン、オフを制御し、また交流波交流電源部６から各コイルユニットに流れる交流電流の位相を制御する。
【０１１１】
スイッチを切り替えるタイミングは、受電コイル２０と、各コイルユニットの通電範囲との間の位置関係で決まる。すなわち、コントローラ８は、ｚ軸の方向で受電コイル２０の位置に対してｚ軸の負方向に位置する通電範囲（言い換えると、受電コイル２０の位置を示すｘ、ｙ軸の座標を含んだ通電範囲）に対して、交流電流を流すように、当該通電範囲に対応するスイッチをオンにし、受電コイルの位置を含まない通電範囲には交流電流を流さないように他のスイッチをオフにする。
【０１１２】
また、位相を同位相又は逆位相に切り替えるタイミングは、ピッチ単位（λＮ）の半分の長さで区切られた範囲と受電コイル２０との間の位置関係で決まる。ピッチ単位（λＮ）の半分で区切られて範囲は、Ｎ番目のコイルユニットに含まれる単一のループ状コイル面に相当する。
【０１１３】
コントローラ８は、各層において受電コイル２０の位置に対してｚ軸の負方向に位置する範囲を、ピッチ単位（λＮ）の半分で区切られた範囲で特定する。そして、コントローラ８は、特定された範囲を含んだ、各層のループ状のコイルで、ｚ軸の正方向への磁界が強まるように、各層のコイルユニットに流す交流電流の位相を制御する。
【０１１４】
これにより、本例は、コイルユニットに相当する通電範囲のうち、ピッチ単位（λＮ）の半分で区切られた範囲に対して、ｚ軸の正方向に向けて合成磁界を最も強め合い部分を発生し、車両の位置に合わせて、ｘ方向に向けて、合成磁界の最も強い部分を移動させることができる。
【０１１５】
上記のように本例は、１番目からＮ番目までのコイルユニットを、ｚ方向に重ねて配置し、これらのコイルユニットの通電範囲を、少なくとも１つのループ状のコイル面で重なるように配置する。そして、本例は、Ｍ番目のコイルユニットの通電範囲を、Ｍ−１番目のコイルユニットの通電範囲に対して、ピッチ単位（λＭ−１）の半分の長さ分だけｘ軸方向にずらす。これにより、各層で通電範囲がずれているため、合成磁界の対称性を打ち消すことができ、逆位相で磁界を強め合う部分をなくしつつ、強い磁界の発生を必要しない領域では、磁界を弱め合う部分を広くとることができる。
【０１１６】
また本例は、走行する車両の位置に応じて、交流電流を通電範囲へ通電するタイミングを制御する。これにより、車両の移動に合わせて、磁界の強め合う部分を移動させることができる。その結果として、特定の部分における近傍磁界の強度を高めて、他の不要な部分における近傍磁界強度を低減できる。
【０１１７】
《第４実施形態》
図２３は、発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの要部を示した構成図である。本例では上述した第１実施形態に対して、送電コイル１０に、単一のループ状のコイル４００を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第３の実施形態の記載を適宜、援用する。なお、図２３では、コイルユニット１００〜３００及び単一コイル４００の重なりを分かりやすくするために、コイルユニット１００〜３００及び単一コイル４００の位置をずらして図示しているが、実際の送電コイル１０では、ｚ方向から見たときに、各ユニット及び単一コイル４００の外周が重なるように、コイルユニット１００〜３００及び単一コイル４００が配置されている。
【０１１８】
図２３に示すように、送電コイル１０は、コイルユニット１００〜３００と、ループ状のコイル４００とを備えている。ループ状の単一コイル４００の外周は、ｘｙ平面において、コイルユニット１００〜３００の外周と同一の形状である。また、単一コイル４００は、外周をコイルユニット１００〜３００の外周と合わせつつ、単一コイル４００のコイル面を各ユニットのコイル面とを対向させるように、ｚ方向で重なっている。
【０１１９】
図２４に、送電コイル１０の重なっているコイルユニット１００及び単一コイル４００を分けた状態で、各コイルの平面図を示す。図２４（ａ）はコイルユニット１００の平面図を、図２４（ｂ）はコイルユニット２００の平面図を、図２４（ｃ）はコイルユニット３００の平面図を、図２４（ｄ）は単一コイル４００の平面図を示す。なお、図２４（ａ）〜（ｄ）には、各ユニット及び単一コイル４００にそれぞれ高周波交流電源部６及びコンデンサ１１を接続するように図示しているが、高周波交流電源部６は１つの共通電源としてもよく、コンデンサ１１は一つの共通した回路素子にしてもよい。図２４において、ループ状のコイル内に示す矢印は、電流の向きを表している。
【０１２０】
図２４（ｄ）に示すように、単一コイル４００は、一本の導線をループ状に形成したコイルであり、コイルユニット１００〜３００のように交差していない。そのため、単位コイル４００の交流電流の導通方向は、時計周り又は反時計回りのいずれか一方である。
【０１２１】
高周波交流電源部６から単一コイル４００に出力される交流電流の周波数及び位相は、コイルユニット１００〜３００に流れる交流電流の周波数及び位相と同一である。一方、単一コイル４００に流れる交流電流の振幅は、コイルユニット１００〜３００に流れる交流電流の振幅に対して、８分の１になっている。単一コイル４００の交流電流の振幅は、最もピッチ単位の短いコイルユニットに含まれるループ状のコイルの数、図２３及び図２４の例では、ピッチ単位（λ３）のコイルユニット３００に含まれるループ状のコイル３０１〜３０８の数に応じて決まる。単一コイル４００の交流電流の振幅は、コイルユニット３００の交流電流の振幅を、ループ状のコイル３０１〜３０８の数で除算した振幅となる。
【０１２２】
単一コイル４００のコイル面の面積は、コイルユニット３００に含まれるループ状のコイル３０１〜３０８のうち、１つのコイルのコイル面の面積に対して、８倍の大きさである。
【０１２３】
さらに、単一コイル４００のループを形成する際の巻数は、コイルユニット３００のループ状を形成する際の巻数と等しい。
【０１２４】
上記では、３つのユニットを３層に積層した場合について説明したが、Ｎ個のコイルユニットを、ピッチ単位の長いユニットから順に重ねつつ、かつ、Ｎ番目のコイルユニットの巻数（ｎＮ）と単一コイルの巻数（ｎｓ）とを異なる巻数にした場合について説明する。
【０１２５】
Ｎ番目のコイルユニットの交流電流の振幅をＩＮとし、単位コイル４００の振幅Ｉｓとする。また、Ｎ番目のコイルユニットに含まれるループ状のコイルのうち、１つのコイルのコイル面の面積をＳＮとし、単一コイル４００のコイル面の面積をＳｓとする。巻数、交流電流の振幅、及び面積の間には、以下の式（２）が成立する。
【数２】
2015073381.tif 000004
【０１２６】
次に、図２４を用いて、送電コイル１０で発生するｚ軸方向の合成磁界について説明する。単一コイル４００の巻線とコイルユニット３００の巻線が同一である。そして、単一コイル４０のコイル面の面積は、ループ状のコイル３０１〜３０８のうち一つのコイル面の面積の８倍であるが、単一コイル４０の交流電流の振幅は、コイルユニット３００の交流電流の振幅の８分の１である。さらに、電流の導通時に、単一コイル４０の導通方向は、ループ状のコイル３０２、３０４、３０６、３０８の導通方向と逆方向である。
【０１２７】
そのため、単一コイル４００から発生する磁界は、ループ状のコイル３０２、３０４、３０６、３０８から発生する磁界を、それぞれ打ち消すように作用する。ループ状のコイル３０８のエリア（図８、図９のエリアＨに相当）において、交流電流の導通時、コイルユニット１００〜３００から発生する磁界はｚ軸の負方向を向いている。
【０１２８】
本例では、単一コイル４００から発生する磁界は、ループ状のコイル３０８のエリア内で、ｚ軸の正方向を向く。そのため、コイルユニット１００〜３００から発生する磁界のうち、コイルユニット３００の磁界を打ち消す。
【０１２９】
さらに、単一コイル４００から発生する磁界は、ループ状のコイル３０１、３０３、３０５、３０７から発生する磁界と、ｚ軸の正方向で同じ方向となり、磁界の大きさも同じになる。そのため、単一コイル４００は、ループ状のコイル３０１、３０３、３０５、３０７の磁界を強めるような、起磁力を発生させることができる。
【０１３０】
これにより、本例は、送電コイル１０の設置された位置に対して十分に離れた地点でノイズを発生するような、磁界（遠方磁界）を防ぎつつ、所望の領域において近傍磁界の強度を高めることができる。
【０１３１】
上記のように本例は、ピッチ単位の長いユニットから順に、Ｎ番目（ただし、Ｎは自然数）までのコイルユニット及び単一コイル４００により送電コイル１０を構成した場合に、Ｎ番目のコイルユニットの巻線（ｎＮ）、振幅（ＩＮ）、面積（ＳＮ）と、単一コイル４００巻線（ｎｓ）、振幅（Ｉｓ）、面積（Ｓｓ）とを、上記の式（２）を満たすようにしている。これにより、システムの外部でノイズとなるような遠方磁界を防ぎつつ、所望の領域において近傍磁界の強度を高めることができる。
【０１３２】
非接触給電時に発生する磁界は、送電側（地上側）の送電コイル１０が発生する一次的な磁界の他に、受電側（車両側）の受電コイル２０が発生する二次的な磁界もある。そして、これらの磁界を合成した合成磁界が外部では観測される。図２に示すように、受電コイル２０のｘ方向の長さを、Ｎ番目のコイルユニットのピッチ単位（λＮ）の半分と同程度とし、Ｎ番目のコイルユニットから発生する磁界のうち、ループ状のコイル１個分の磁界は、受電コイル２０の磁界によりほぼキャンセルできる。このとき、受電コイル２０は、インピーダンスを適切な値に設定することで、送電側のループ状のコイル１個分の磁界と、ほぼ同強度で逆位相の磁界を発生できる。しかしながら、この方法では、受電コイル２０のコイル面と対向しない、送電側のループ状のコイルの磁界は、受電コイル２０の発生磁界ではキャンセルできず、残ってしまう。
【０１３３】
一方、本例は、単一コイル４００により、受電コイル２０のコイル面と対向しない部分で、遠方磁界の発生要因となる磁界に対して、逆位相の磁界を発生させている。そのため、本例は、遠方磁界の発生要因となる磁界を打ち消すことができ、遠方磁界の発生を防ぐことができる。
【０１３４】
《第５実施形態》
図２５は、本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの要部を示した構成図である。本例では上述した第１実施形態に対して、送電コイル１０に、コイルユニット５００〜７００を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第４の実施形態の記載を適宜、援用する。なお、図２５では、コイルユニット１００、２００、３００及びコイルユニット５１０、５２０、５３０の構成を分かりやすくするために、コイルユニット１００〜３００及びコイルユニット５１０〜５３０の位置をずらして図示しているが、実際の送電コイル１０では、ｚ方向から見たときに、コイルユニット１００〜３００の外周が重なり、かつ、コイルユニット５１０〜５３０の外周が重なるように、コイルユニット１００〜３００、５１０〜５３０が配置されている。
【０１３５】
図２５に示すように、送電コイル１０は、コイルユニット１００〜３００と、コイルユニット５１０〜５３０とを備えている。コイルユニット５１０、コイルユニット５２０、及びコイルユニット５３０は、コイルユニット１００、コイルユニット２００、及びコイルユニット３００とそれぞれ同一形状である。コイルユニット１００〜３００は、ｚ方向に重なり合って１つのコイルユニットのグループを形成している。また、コイルユニット５１０〜５３０はｚ方向に重なり合って１つのコイルユニットのグループを形成している。すなわち、送電コイル４は、複数のコイルユニットを重ねたグループを複数有している。
【０１３６】
高周波交流電源部６は、コイルユニット１００〜３００及びコイルユニット５１０〜５３０にそれぞれ接続されている。
【０１３７】
図２６に、重なっているコイルユニット１００〜３００と、重なっているコイルユニット５１０〜５３０とをそれぞれ分けた状態にして、各コイルユニットの平面図を示す。図２６（ａ）はコイルユニット１００、５１０の平面図を、図２６（ｂ）はコイルユニット２００、５２０の平面図を、図２６（ｃ）はコイルユニット３００、５３０の平面図を示している。なお、図２６（ａ）〜（ｃ）には、各ユニットにそれぞれ高周波交流電源部６及びコンデンサ１１を接続するように図示しているが、高周波交流電源部６は１つの共通電源としてもよく、コンデンサ１１は一つの共通した回路素子にしてもよい。図２６において、ループ状のコイル内に示す矢印は、電流の向きを表している。
【０１３８】
図２６（ａ）に示すように、ｘｙ平面において、コイルユニット１００及びコイルユニット５１０は、長手方向に沿う導線を向かい合わせた状態で、互いに隣り合って配置されている。コイルユニット１００及びコイルユニット５１０の外周を形成する導線のうち、長手方向に沿う導線が平行になっている。
【０１３９】
コイルユニット５１０は、ループ状のコイル５１１、５１２を有している。ｘｙ平面おいて、ループ状のコイル５１１及びコイル５１２は、コイルユニット１００のループ状のコイル１０１及びコイル１０２と、それぞれ隣り合って配置されている。また、ｙ方向でみたときに、コイルユニット１００及びコイルユニット５１０の外周を形成する導線のうち、ｙ方向に沿う導線は、同一線上に配置されている。
【０１４０】
図２６（ｂ）及び図２６（ｃ）に示すように、ｘｙ平面において、コイルユニット２００とコイルユニット５２０の組、及び、コイルユニット３００とコイルユニット５３０の組は、コイルユニット１００とコイルユニット５１０の組と同様に、長手方向に沿う導線を向かい合わせた状態で、互いに隣り合ってそれぞれ配置されている。また、コイルユニット５２０に含まれるループ状のコイル５２１〜５２２は、ループ状のコイル２０１〜２０４とそれぞれ隣り合って配置されている。コイルユニット５３０に含まれるループ状のコイル５３１〜５３８は、ループ状のコイル３０１〜３０８とそれぞれ隣り合って配置されている。
【０１４１】
すなわち、送電コイル１０は、各グループに含まれるコイルユニット１００〜３００及びコイルユニット５１０〜５３０のうち、ピッチ単位を同一とするコイルユニット同士を、ｘｙ平面で、互いに隣り合うように、それぞれ配置する。
【０１４２】
コイルユニット１００及びコイルユニット５１０の両端のうち、一方のそれぞれの端部は配線を介して高周波交流電源部６に接続され、他方のそれぞれの端部は配線を介して互いに接続されている。
【０１４３】
コイルユニット１００とコイルユニット５１０との間の接続について、コイルユニット１００、５１０へ交流電流を導通した際に、ｙ方向で互いに隣り合うループ状のコイルは、電流の導通方向を逆向きとするように、コイルユニット１００とコイルユニット５１０が接続されている。例えば、ループ状のコイル１０１の導通方向が時計回りである場合には、隣り合うループ状のコイル５１１の導通方向は反時計回りとなる。
【０１４４】
コイルユニット２００及びコイルユニット５２０の両端の接続は、コイルユニット１００及びコイルユニット５１０の両端の接続と同様である。また、コイルユニット３００及びコイルユニット５３０の両端の接続は、コイルユニット１００及びコイルユニット５１０の両端の接続と同様である。
【０１４５】
高周波交流電源部６から一定の電圧が送電コイル４に印加されると、交流電流が各コイルユニット１００〜３００、５１０〜５３０に流れる。時計回りの方向に電流を導通するループ状のコイル１０１の周囲には、反時計回りの方向に電流を導通するループ状のコイル１０２、５１１がそれぞれ配置されている。そのため、コイル１０１への電流の導通により発生する遠方磁界に対して、コイル１０２の磁界に加えて、コイル５１１の磁界も、遠方磁界をキャンセルするように作用する。そして、このような遠方磁界のキャンセルは、コイル１０１に限らず、他のコイルでも同様に発生し、他のコイルユニット２００、３００、５２０、５３０でも同様に発生する。これにより、本例は遠方磁界を抑制できる。
【０１４６】
上記のように、本例は、複数のコイルニット１００〜３００、５１０〜５３０を含んだコイルユニットの複数のグループにより送電コイル１０を構成し、ピッチ単位を同一とするコイルユニット同士を、ｙ方向に隣り合わせて配置させる。そして、ｙ方向に隣り合って配置されたループ状のコイルは、交流電流の導通時の方向を互いに逆方向としている。これにより、ｘ方向だけではなく、ｙ方向についても、ループ状のコイルから発生する磁界の磁極が互いに逆向きとなるため、遠方磁界を抑制できる。
【０１４７】
《第６実施形態》
本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムを説明する。図２７は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムのうち、送電コイル１０の平面図である。送電コイル１０以外の構成については、第１実施形態の記載を適宜、援用する。なお、図２７では、送電コイル１０の構成を分かりやすく説明するために、送電コイル１０の構成を図２７（ａ）及び図２７（ｂ）にそれぞれ分けた上で図示ししている。実際の送電コイル１０は、図２７（ａ）に示す第１コイル部６１０と、図２７（ｂ）に示す第２コイル部６２０をｚ方向に重ねている。また、図２７に示される式は、交流波交流電源部６から各コイルに流れる交流電流を表している。ただし、ωは角周波数を、ｔは時間を示す。
【０１４８】
送電コイル１０は、コイル面をｘｙ平面と平行になるように、走行路面に設けられている。また送電コイル１０は、ｘ方向に沿うピッチ単位（λ１）に合わせて、ｘｙ平面で導線を波状に形成したコイルユニット６００を備えている。コイルユニット６００は、第１コイル部６１０と第２コイル部６２０とを有している。
【０１４９】
図２７（ａ）に示すように第１コイル部６１０は、ピッチ単位（λ１）を１周期とした波状の導線６１１〜６１３と、導線６１１〜６１３を接続するための接続部６１４とを有している。
【０１５０】
波状の導線６１１〜６１３は、一本の導線を矩形波状に曲げることで構成されている。１本の導線は、単線でもよく、又は、複数のより線でもよい。導線６１１〜６１３のうち、１周期分のコイル形状は互いに同一である。
【０１５１】
導線６１１は、ｘ方向の所定の位置（図２７（ａ）の点線Ｐに相当）から、ｘ軸の正方向に向かって（車両の進行方向に向かって）、１周期分の矩形波で形成されている。また導線６１２は、ｘ方向の所定の位置（点線Ｐ）に対してｘ軸の正方向に、λ１／６だけずらした位置から、ｘ軸の正方向に向かって１周期分の矩形波で形成されている。また、導線６１３は、ｘ方向の所定の位置（点線Ｐ）に対してｘ軸の正方向に、λ１／３だけずらした位置から、ｘ軸の正方向に向かって１周期分の矩形波で形成されている。導線６１１〜６１３の矩形波は同一形状である。またそれぞれの矩形波は、半周期分の位置に相当する点を中心に点対称になっている。
【０１５２】
接続部６１４は、第１コイル部６１０のｘ方向の端部で、導線６１１〜６１３の一端を接続するための配線である。接続部６１４は、導線６１１〜６１３の両端のうち、高周波交流電源部６に接続される端部とは反対側の端部に設けられる。また接続部６１４は、導線６１１〜６１３に流れる電流の総和（ただし、電流の導通の一方向を正又は負とする）でゼロとなる部分でもある。
【０１５３】
図２７（ｂ）に示すように第２コイル部６２０は、ピッチ単位（λ１）を１周期とした波状の導線６２１〜６２３と、導線６２１〜６２３を接続するための配線部６２４とを有している。波状の導線６２１〜６２３は、波状の導線６１１〜６１３と同じ形状である。
【０１５４】
導線６２１は、ｘ方向の所定の位置（図２７（ｂ）の点線Ｑに相当）から、ｘ軸の正方向に向かって、１周期分の矩形波で形成されている。導線６２２は、ｘ方向の所定の位置（点線Ｑ）に対してｘ軸の負方向に、λ１／６ずらした位置から、ｘ軸の正方向に向かって１周期分の矩形波で形成されている。導線６１３は、ｘ方向の所定の位置（点線Ｑ）に対してｘ軸の正方向に、λ１／３ずらした位置から、ｘ軸の正方向に向かって１周期分の矩形波で形成されている。
【０１５５】
すなわち、第１コイル部６１０は、ｘ方向へのずれ量をλ１／６として、波状の導線６１１に対して導線６１２、６１３をｘ軸の正方向にそれぞれずらして配置される。一方、第２コイル部６２０は、ｘ方向へのずれ量をλ１／６として、波状の導線６２１に対して導線６２２、６２３をそれぞれｘ軸の負方向にずらして配置される。
【０１５６】
配線部６２４は、導線６２１〜６２３の一端を接続するための配線である。
【０１５７】
高周波交流電源部６（図１を参照）は、第１コイル部６１０及び第２コイル部６２０に、位相の異なる三相交流電流をそれぞれ出力する。高周波交流電源部６から第１コイル部６１０の導線６１１〜６１３に流れるそれぞれの交流電流は、振幅（Ｉ）を同一とし、角周波数（ω１ａ）を同一とする。導線６１２に流れる交流電流の位相は、導線６１１に流れる交流電流の位相に対して、π／３進んでいる。また、導線６１３に流れる交流電流の位相は、導線６１１に流れる交流電流の位相に対して、２π／３進んでいる。なお、図２７の「ｔ」は時間を表している
【０１５８】
高周波交流電源部６から第２コイル部６２０の導線６２１〜６２３に流れるそれぞれの交流電流は、振幅（Ｉ）を同一とし、角周波数（ω１ｂ）を同一とする。導線６２２に流れる交流電流の位相は、導線６２１に流れる交流電流の位相に対して、π／３遅れている。また、導線６２３に流れる交流電流の位相は、導線６２１に流れる交流電流の位相に対して、２π／３遅れている。
【０１５９】
ここで、導線６１１〜６１３、６２１〜６２３のずれ量と、各導線６１１〜６１３、６２１〜６２３に流れる交流電流の位相について、説明する。
【０１６０】
波状の導線のｘ方向へのずれ量は、第１コイル部６１０の複数の波状の導線６１１〜６１３により形成される相数によって決まる。図２７の例では、第１コイル部６１０に交流電流を流す際に３相を形成するように、導線６１１〜６１３が配置されている。このとき、ずれ量の単位は、ピッチ単位（λ１）の半分の長さに対して、相数を割った長さとなる。図２７の例では、λ１／２×１／３により、ずれ量の単位はλ１／６となる。そして、三相を形成するように、導線６１１と導線６１２との間のずれ量はλ１／６となり、導線６１２と導線６１３との間のずれ量はλ１／６となる。
【０１６１】
例えば、第１コイル部６１０をＮ相のコイルにする場合には、ピッチ単位（λ１）の部分に、Ｎ個の波状のコイルを配置しつつ、各波状のコイルのずれ量を、λ１／２×１／Ｎとする。第２コイル部６２０のずれ量も、第１コイル部６１０と同様である。
【０１６２】
導線６１１〜６１３に流す交流電流の各位相は、接続部６１４で接続されているコイルの形状によって決まる。例えば、図２７（ａ）において、ｘ軸の正方向に向かう電流が波状の導線６１１のみに流れている場合には、当該電流は接続部６１４で分岐して、導線６１２、６１３でｘ軸の負方向に向かって流れる。このとき、導線６１１〜６１３に流れる電流を三相交流電流とするには、接続部６１４で電流が戻る位置に応じて、各相の交流電流で位相差をつけなければならない。
【０１６３】
図２７（ａ）の例では、ｘ方向でみたときに、導線６１１と接続部６１４との接続点は１周期分に相当する。また、導線６１２と接続部６１４との接続点、及び、導線６１３と接続部６１４との接続点は１周期分に相当する。そして、導線６１１〜６１３と接続部６１４との各接続点の間は、λ１／６の長さでずれている。そのため、各接続点の間のずれに対応しつつ、導線６１１〜６１３に三相の交流電流を流すように、導線６１２の交流電流の位相は、導線６１１の交流電流の位相に対してπ／３進んでいる。また、導線６１３の交流電流の位相は、導線６１２の位相に対して、さらにπ／３進ませることになるため、導線６１１の位相に対しては２π／３進んでいる。
【０１６４】
すなわち、導線６１１〜６１３に流れるそれぞれの交流電流の位相は、導線６１１〜６１３のずれ量に対応している。基準となる導線６１１に対して、ある位相の交流電流を流す場合には、導線６１１と導線６１２、６１３との間のずれ量が大きいほど、導線６１１の交流電流と導線６１２、６１３の交流電流との間の位相が大きくなる。図２７（ａ）の例では、波状のコイル間のずれ量は、導線６１１と導線６１２との間のずれ量よりも、導線６１１と導線６１３との間のずれ量の方が大きい。そのため、導線６１３の交流電流の位相が、導線６１２の交流電流の位相よりも大きくなる。
【０１６５】
次に、図２８を用いて、第１コイル部６１０の磁界の特性、第２コイル部６２０の磁界の特性、及び送電コイル１０の合成磁界の特性について説明する。図２８は、各磁界の特性を示すグラフである。縦軸はｚ方向への磁界成分の強度を示し、横軸はｘ方向への位置を示す。またグラフａは第１コイル部６１０の磁界の特性を示し、グラフｂは第２コイル部６２０の磁界の特性を示し、グラフｃは送電コイル１０の磁界の特性を示す。また、図２８の矢印は、位相速度の方向を表している。
【０１６６】
第１コイル部６１０から発生する磁界は、ｘ軸の正方向に向かって進む、正弦波状の進行波となる。一方、第２コイル部６２０から発生する磁界は、ｘ軸の負方向に向かって進む、正弦波状の後退波となる。このとき、進行波の位相速度（ｖ１ａ）及び後退波の位相速度（ｖ１ｂ）は、それぞれ以下の式（３）で表される。
【数３】
2015073381.tif 000005
ただし、ｋ１は波数であり、ｋ１＝２π／λ１で表される。
【０１６７】
また磁界の進行波（Ｂｚ１ａ）及び後退波（Ｂｚ１ｂ）の一般式は、以下の式（４）のようになる。
【数４】
2015073381.tif 000006
【０１６８】
送電コイル１０のｚ方向への磁界は、進行波で表される磁界と、後退波で表される磁界とを合成した磁界となる。本例では、図２８に示すように、進行波のピーク部分と後退波のピーク部分は、互いに逆方向でｘ方向に移動している。そのため、進行波のピーク部分と後退波のピーク部分とを重なる部分では、ｚ方向への磁界を強め合うことができる。また、進行波と後退波との位相速度を異なる速度にすれば、ｘ方向におけるピーク部分の位置を、移動させることができる。以下、合成波の一般式を用いて説明する。
【０１６９】
送電コイル１０のｚ方向への磁界の一般式は、式（４）の２式を三角関数の積和公式を用いて和をとることで求められ、以下の式（５）のように表される。
【数５】
2015073381.tif 000007
【０１７０】
式（５）のうちコサイン（ｃｏｓ）の成分が移動成分となり、サイン（ｓｉｎ）の成分が振動成分となる。
【０１７１】
また、式（５）より、送電コイル１０の磁界の位相速度（ｘ方向への速度）（ｖｚ）は以下の式（６）で表される。
【数６】
2015073381.tif 000008
【０１７２】
すなわち、コントローラ８（図１を参照）は、位相速度（Ｖｚ）を、給電路を走行する車両の車速に合わせることで、図２８のグラフｃで示した、送電コイル１０の磁界のピーク部分を、受電コイル２０に追随させることができる。そのため、コントローラ８は、車両の車速に応じて、第１コイル部６１０及び第２コイル部６２０に流す交流電流の周波数（ω１ａ、ω１ｂ）をそれぞれ制御する。
【０１７３】
コントローラ８は、交流電流の周波数（ω１ａ、ω１ｂ）を制御するためには、高周波交流電源部６の駆動周波数を制御することになる。このとき、式（５）の振動成分は、送電コイル１０と受電コイル２０間の磁気的な作用を低下させないために、送電回路部１の共振周波数、受電回路部２の共振周波数と対応されなければならない。共振周波数をｆ０とした場合に、共振周波数と送電コイル１０の磁界の振動成分とを対応させるためには、以下の式（７）を満たさなければならない。
【数７】
2015073381.tif 000009
【０１７４】
よって、合成磁界の振動周波数（（ω１ａ＋ω１ｂ）／２）、共振回路の共振周波数、及び高周波交流電源部６の駆動周波数が、コイル間の磁気的な共鳴を維持できるように、対応させつつ、合成磁界の位相速度と車速とを一致させることが条件となる。このような条件を満たすために、交流電流の周波数（ω１ａ、ω１ｂ）は、以下の式（８）、（９）で示す条件下で、コントローラ８により設定される。式（８）、（９）は、式（６）及び式（７）の連立方程式から導出される。ただし、位相速度（ｖｚ）は車速と一致する。
【０１７５】
【数８】
2015073381.tif 000010
【数９】
2015073381.tif 000011
【０１７６】
式（８）及び式（９）のうち、共振周波数（ｆ０）は、送信回路部１の回路設計により決まり、波数（ｋ１）は第１コイル部６１０、第２コイル部６２０のピッチ単位に相当し、コイル形状によって予め決まる。そのため、式（８）及び式（９）を満たすように、車両の車速と、角周波数（ω１ａ、ω１ｂ）との対応関係を示すマップを、コントローラ８のメモリ（図示しない）に予め記録しておく。
【０１７７】
そして、コントローラ８は、車両の位置を検出するセンサ等により、車両の位置と、検出の時間情報から、車速を演算する。または、コントローラ８は、車両からの信号を受信することで車両の位置、車速を検出してもよい。
【０１７８】
コントローラ８は、マップを参照し、検出又は演算した車速に対応する角周波数（ω１ａ、ω１ｂ）を特定する。そして、コントローラ８は、高周波交流電源部６のうち、第１コイル部６１０に対して電流を出力する電源部分の駆動周波数を、ω１ａに設定し、第２コイル部６２０に対して電流を出力する電源部分の駆動周波数を、ω１ｂに設定する。これにより、コントローラ８は、給電路を走行する車両の車速に応じて、第１コイル部６１０に流す交流電流の周波数、及び、第２コイル部６２０に流す交流電流の周波数を制御する。
【０１７９】
上記のように、本例はｘ方向に沿うピッチ単位（λ１）に合わせて、ｘｙ平面で導線を波状にしたコイルユニットを形成し、コイルユニットに、ピッチ単位（λ１）を周期とする波状の導線６１１〜６１３と、ピッチ単位（λ１）を周期とする波状のコイル６２１〜６２３と複数設ける。そして、本例は、波状の導線６１１〜６１３を、ずれ量（λ１／６）分、ｘ軸の正方向にずらして配置し、波状のコイル６２１〜６２３を、ずれ量（λ１／６）分、ｘ軸の負方向にずらして配置する。さらに、本例は、コントローラ８により、コイル部６１０の電流位相を導線６１１〜６１３のずれ量（λ１／６）と対応させ、第２コイル部６２０の電流位相をコイル６２１〜６２３のずれ量（λ１／６）と対応させ、車両の位置に応じてコイル部６１０に流す交流電流の周波数と第２コイル部６２０に流す交流電流の周波数とを制御する。
【０１８０】
これにより、本例は、車両の追随するように、特定の部分における近傍磁界の強度を高めて、他の不要な部分における近傍磁界強度を低減できる。
【０１８１】
また本例は、交流電流を流した場合に、ｚ方向への磁界をｘ軸の正方向に向かう進行波で形成するようにコイル部６１０を形成し、ｚ方向への磁界をｘ軸の負方向に向かう後退波で形成するように第２コイル部６２０を形成する。これにより、本例は、車両とともに移動しながら給電可能な磁界合成波を得ることができる。
【０１８２】
なお、本発明の変形例として、第１コイル部６１０及び第２コイル部６２０は図２９に示すような形状で構成されてもよい。図２９は、本発明の変形例に係る非接触給電システムのコイルユニット６００の平面図である。図２９は、図２７と同様に、本来、ｚ方向に重なっている第１コイル部６１０、第２コイル部６２０を分けた上で、図２９（ａ）及び図２９（ｂ）に示している。
【０１８３】
変形例に係る第１コイル部６１０は、図２７で示した接続部６１４を有していない。第１コイル部６１０はピッチ単位（λ１）を１周期とした波状の導線６１５〜６１７を有している。導線６１５〜６１７の波状の部分は、波状の導線６１１〜６１３と同様である。
【０１８４】
導線６１５は、ｘ方向の所定の位置（図２９（ａ）の点線Ｐに相当）から、ｘ軸の正方向に向かって、１周期分の矩形波で形成されている。導線６１６は、ｘ方向の所定の位置（点線Ｐ）に対してｘ軸の正方向に、λ１／６ずらした位置から、ｘ軸の正方向に向かって１周期分の矩形波で形成されている。また、導線６１６は、導線６１５の矩形波に対して反転させた上で、点線Ｐに対してλ１／６ずらして配置されている。導線６１７はｘ方向の所定の位置（点線Ｐ）に対してｘ軸の正方向に、λ１／３ずらした位置から、ｘ軸の正方向に向かって１周期分の矩形波で形成されている。
【０１８５】
導線６１５〜６１７の両端うち、高周波交流電源部６に対して反対側の端部は、ｘ方向で同じ位置（中性点６１８）で接続されている。そのため、導線６１５は、１周期（ピッチ単位λ１に相当）分の位置から中性点６１８まで、λ１／６分、導線をｘ軸の正方向に延在させている。導線６１７は、端部を中性点６１８に合わせるように、矩形波の形を５λ１／６分としている。
【０１８６】
図２９（ｂ）に示すように第２コイル部６２０は、ピッチ単位（λ１）を１周期とした波状の導線６２５〜６２７を有している。
【０１８７】
導線６２５は、ｘ方向の所定の位置（図２９（ｂ）の点線Ｑに相当）から、ｘ軸の正方向に向かって、１周期分の矩形波で形成されている。導線６２６は、点線Ｑに対してｘ軸の負方向にλ１／６ずらした位置から、ｘ軸の正方向に向かって１周期分の矩形波で形成されている。また、導線６２６は、導線６２５の矩形波に対して反転させた上で、点線Ｑに対してλ１／６ずらして配置されている。導線６２７は点線Ｑに対してｘ軸の負方向にλ１／３ずらした位置から、ｘ軸の正方向に向かって１周期分の矩形波で形成されている。
【０１８８】
導線６１５〜６１７の両端うち、高周波交流電源部６に対して反対側の端部は、中性点６２８で接続されている。導線６２５は、端部を中性点６１８に合わせるように、矩形波の形を５λ１／６分としている。導線６２７は、１周期（ピッチ単位λ１に相当）分の位置から中性点６１８まで、λ１／６分、導線をｘ軸の正方向に延在させている。
【０１８９】
次に、導線６１５〜６１７及び導線６２５〜６２７に流れる交流電流の位相について説明する。変形例に係るコイルユニット６００では、導線６１５〜６１７及び導線６２５〜６２７は中性点６１８、６２８でそれぞれ接続されている。そのため、コイル端部の接続点のずれによる位相差は、各導線６１５〜６１７、６２５〜６２７の交流電流の位相につけなくてもよい。
【０１９０】
一方、導線６１５〜６１７及び導線６２５〜６２７に流れる交流電流は三相交流電流となるため、三相交流にするための位相差が、各導線６１５〜６１７、６２５〜６２７の交流電流の位相につけられる。すなわち、導線６１６の交流電流の位相は、導線６１５の交流電流の位相に対して４π／３進んでいる。また、導線６１７の交流電流の位相は、導線６１５の位相に対しては２π／３進んでいる。また導線６２６の交流電流の位相は、導線６２５の交流電流の位相に対して４π／３遅れている。また、導線６２７の交流電流の位相は、導線６２５の位相に対しては２π／３遅れている。
【０１９１】
導線６１５の電流位相と導線６１６の電流位相との間の位相差（４π／３）について、導線６１６は、導線６１５の矩形波を反転させた上で、ずれ量をλ１／６とした位置に配置されている。矩形波をｘ方向に平行移動させた場合には、導線６１５と６１６との間のずれ量は、２λ１／３となる。そのため、導線６１５と導線６１６との間の位相差は、ずれ量（２λ１／３）に対応して設定されている。導線６２５と導線６２６との間の位相差についても、同様に、ずれ量（２λ１／３）に対応して設定されている。
【０１９２】
すなわち、導線６１５〜６１７に流れるそれぞれの交流電流の位相は、導線６１５〜６１７のずれ量に対応している。基準となる導線６１５に対して、ある位相の交流電流を流す場合には、導線６１５と導線６１６、６１７との間のずれ量が大きいほど、導線６１５の交流電流と導線６１６、６１７の交流電流との間の位相が大きくなる。また、導線６２５〜６２７の位相差と導線６２５〜６２７のずれ量との関係も、上記の導線６２５〜６２７の関係と同様である。
【０１９３】
なお本例は、第１コイル部６１０及び第２コイル部６２０に、ピッチ単位（λ１）を周期とする矩形波を１つとしたが、矩形波を複数にして、矩形波状の複数のコイルをｘ軸に沿って並べてもよい。また、導線６１１〜６１３、６１５〜６１７、６２１〜６２３、６２５〜６２７の形状は、必ずしも矩形波にしなくてもよく、例えば正弦波などの他の形状であってもよい。
【０１９４】
《第７実施形態》
図３０は、発明の他の実施形態に係る非接触給電システムのうち、送電コイル１０を説明するための概念図である。本例では上述した第６実施形態に対して、送電コイル１０に、複数のコイルユニットを設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第６実施形態と同じであり、第６の実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１９５】
送電コイル１０は、第６実施形態に係るコイルユニット６００の他に、コイルユニット７００及びコイルユニット８００を有している。コイルユニット７００は第１コイル部７１０と第２コイル部７２０とを有し、コイルユニット８００は第２コイル部８１０と第２コイル部８２０とを有している。
【０１９６】
第１コイル部７１０は、ピッチ単位をλ２としつつ、ｚ方向への磁界を進行波で形成するためのコイルである。第２コイル部７２０は、ピッチ単位をλ２としつつ、ｚ方向への磁界を後退波で形成するためのコイルである。また、第１コイル部８１０は、ピッチ単位をλ３としつつ、ｚ方向への磁界を進行波で形成するためのコイルである。第２コイル部８２０は、ピッチ単位をλ３としつつ、ｚ方向への磁界を後退波で形成するためのコイルである。
【０１９７】
次に、図３０を用いて、各コイルの重なりについて説明する。図３０（ａ）はコイル部６１０、６２０、７１０、７２０、８１０、８２０の平面図を示し、図３０（ｂ）はコイルユニット６００〜８００の平面図を示し、図３０（ｃ）は送電コイル１０の平面図を示す。なお、図３０（ａ）では、コイル部の外形が、コイルユニット６００〜８００に対して小さくなっているが、実際の構成では、同じ大きさである。
【０１９８】
図３０（ａ）及び図３０（ｂ）に示すように、第１コイル部６１０と第２コイル部６２０がｚ方向に重なることでコイルユニット６００が構成される。また、第１コイル部７１０と第２コイル部７２０がｚ方向に重なることでコイルユニット７００が構成される。第１コイル部８１０と第２コイル部８２０がｚ方向に重なることでコイルユニット８００が構成される。
【０１９９】
図３０（ｂ）及び図３０（ｃ）に示すように、コイルユニット６００〜８００がｚ方向に重なることで、送電コイル１０が構成される。
【０２００】
次に、コイルユニット６００〜８００の各構成を説明する。コイルユニット６００は、第６実施形態と同様であるため説明を省略する。図３１はコイルユニット７００の平面図を示し、図３１（ａ）は第１コイル部７１０の平面図であり、図３１（ｂ）は第２コイル部７２０の平面図である。図３２はコイルユニット８００の平面図を示し、図３２（ａ）は第１コイル部８１０の平面図であり、図３２（ｂ）は第２コイル部８２０の平面図である。
【０２０１】
図３１（ａ）に示すように第１コイル部７１０は、ピッチ単位（λ２）を１周期とした波状の導線７１１〜７１３と、導線７１１〜７１３を接続するための接続部７１４とを有している。導線７１１〜７１３の形状は、導線６１１〜６１３と同様に矩形波状であるが、ピッチ単位（λ２）をピッチ単位（λ１）よりも短くしている。そのため、導線７１１〜７１３は、コイルユニットあたり２つの矩形波をそれぞれ含み、コイルユニット７００に含まれる矩形波の数がコイルユニット６００よりも増えている。
【０２０２】
図３１（ｂ）に示すように第２コイル部７２０は、ピッチ単位（λ２）を１周期とした波状の導線７２１〜７２３と、導線７２１〜７２３を接続するための接続部７２４とを有している。導線７２１〜７２３の形状は、コイル６２１〜６２３と同様に矩形波状であるが、ピッチ単位（λ２）をピッチ単位（λ１）よりも短くしている。また、第１コイル部７１０と同様に、第２コイル部７２０に含まれる矩形波状のコイル数は、コイルユニット６００よりも増えている。
【０２０３】
図３２（ａ）に示すように第１コイル部８１０は、ピッチ単位（λ３）を１周期とした波状の導線８１１〜８１３と、導線８１１〜８１３を接続するための接続部８１４とを有している。導線８１１〜８１３の形状は、導線６１１〜６１３と同様に矩形波状であるが、ピッチ単位（λ３）をピッチ単位（λ１）及びピッチ単位（λ２）よりも短くしている。そのため、導線８１１〜８１３は、コイルユニットあたり４つの矩形波をそれぞれ含み、コイルユニット８００に含まれる矩形波の数がコイルユニット６００、７００よりも増えている。
【０２０４】
図３２（ｂ）に示すように第２コイル部８２０は、ピッチ単位（λ３）を１周期とした波状の導線８２１〜８２３と、導線８２１〜８２３を接続するための接続部８２４とを有している。導線８２１〜８２３の形状は、コイル６２１〜６２３と同様に矩形波状であるが、ピッチ単位（λ３）をピッチ単位（λ１）及びピッチ単位（λ２）よりも短くしている。また、第１コイル部８１０と同様に、第２コイル部８２０に含まれる矩形波状のコイル数は、コイルユニット６００、７００よりも増えている。
【０２０５】
導線７１２、７１３に流れる交流電流の位相は、導線６１２、６１３の位相と同様に、基準となる導線７１１に流れる交流電流の位相に対して、π／３、２π／３ずつ進んでいる。また、導線７２２、７２３に流れる交流電流の位相は、コイル６２２、６２３の位相と同様に、基準となる導線７２１に流れる交流電流の位相に対して、π／３、２π／３ずつ遅れている。
【０２０６】
導線８１２、８１３に流れる交流電流の位相も、同様に、基準となる導線８１１に流れる交流電流の位相に対して、π／３、２π／３ずつ進んでいる。また、導線８２２、８２３に流れる交流電流の位相も、同様に、基準となる導線８２１に流れる交流電流の位相に対して、π／３、２π／３ずつ遅れている。
【０２０７】
高周波交流電源部６は、第１コイル部６１０に対して角周波数（ω１ａ）の三相交流電流を流し、第２コイル部６２０に対して角周波数（ω１ｂ）の三相交流電流を流す。また、高周波交流電源部６は、第１コイル部７１０に対して角周波数（ω２ａ）の三相交流電流を流し、第２コイル部７２０に対して角周波数（ω２ｂ）の三相交流電流を流す。高周波交流電源部６は、第１コイル部８１０に対して角周波数（ω３ａ）の三相交流電流を流し、第２コイル部８２０に対して角周波数（ω３ｂ）の三相交流電流を流す。
【０２０８】
次に、図３３及び図３４を用いて、コイルユニット７００から発生する磁界の特性と、コイルユニット８００から発生する磁界の特性とを説明する。図３３はコイルユニット７００の磁界特性を示すグラフであり、図３４はコイルユニット８００の磁界特性を示すグラフである。縦軸はｚ方向への磁界成分の強度を示し、横軸はｘ方向への位置を示す。またグラフａは第１コイル部７１０、８１０の磁界の特性をそれぞれ示し、グラフｂは第２コイル部７２０、８２０の磁界の特性をそれぞれ示し、グラフｃはコイルユニット７００、８００の合成磁界の特性を示す。また、図３３、３４の矢印は、位相速度の方向を表している。
【０２０９】
コイルユニット６００の第１コイル部６１０及び第２コイル部６２０と同様に、第１コイル部７１０から発生する磁界は、ｘ軸の正方向に向かって進む、正弦波状の進行波となり、第２コイル部７２０から発生する磁界は、ｘ軸の負方向に向かって進む、正弦波状の後退波となる。そのため、図３３に示すように、コイルユニット６００と同様に、コイルユニット７００から発生する磁界は、進行波と後退波との合成した波で表され、進行波のピーク部分と後退波のピーク部分との重なる部分で強め合う。
【０２１０】
第１コイル部７１０、第２コイル部７２０のピッチ単位（λ２）より、波数ｋ２はｋ２＝２π／λ２で表される。また第６実施形態の式（３）〜（５）により、コイルユニット７００のｚ方向への合成磁界は、式（１０）で表される。
【数１０】
2015073381.tif 000012
【０２１１】
また、位相速度（ｖｚ２）は式（１１）で表される。
【数１１】
2015073381.tif 000013
【０２１２】
上記のコイルユニット７００と同様に、コイルユニット８００から発生する磁界は、第１コイル部８１０で発生する進行波の磁界と、第２コイル部８２０で発生する後退波の磁界との合成波となる。そして、図３４に示すように、コイルユニット８００の磁界は、進行波と後退波との合成した波で表され、進行波のピーク部分と後退波のピーク部分との重なる部分で強め合う。
【０２１３】
第１コイル部８１０、第２コイル部８２０のピッチ単位（λ３）より、波数ｋ３はｋ３＝２π／λ３で表される。また第６実施形態の式（３）〜（５）により、コイルユニット８００のｚ方向への合成磁界は、式（１２）で表される。
【数１２】
2015073381.tif 000014
【０２１４】
また、位相速度（ｖｚ３）は式（１３）で表される。
【数１３】
2015073381.tif 000015
【０２１５】
そして、送電コイル１０のｚ方向への磁界は、コイルユニット６００のｚ方向の磁界と、コイルユニット７００のｚ方向の磁界と、コイルユニット８００のｚ方向の磁界とを合成した磁界となる。図２８、図３３、図３４のグラフｃに示すように、各コイルユニット６００〜８００の合成磁界は、正弦波の進行波で表される。そのため、それぞれの正弦波のピーク部分がｘ方向の位置で合わせれば、送電コイル１００の磁界がｚ方向に強まる。
【０２１６】
各コイルユニット６００〜８００の合成磁界は、位相速度ｖ１ｚ、ｖ２ｚ、ｖ３ｚで表され、これらの位相速度を一致させれば、それぞれの正弦波のピーク部分が同じ位置で重なることになる。
【０２１７】
さらに、合成磁界のピーク部分を、給電路上を走行する車両に合わせるには、上記の全ての位相速度（ｖ１ｚ、ｖ２ｚ、ｖ３ｚ）を車速に合わせなければならない。そのため、コントローラ８（図１を参照）は、車両の車速に応じて、第１コイル部６１０、７１０、８１０及び第２コイル部６２０、７２０、８２０の周波数（ω１ａ、ω１ｂ、ω２ａ、ω２ｂ、ω３ａ、ω３ｂ）をそれぞれ制御する。
【０２１８】
このとき、コントローラ８は、第６実施形態と同様に、交流電流の周波数を、送電回路部１の共振周波数及び受電回路部２の共振周波数と対応させるように、周波数（ω１ａ、ω１ｂ、ω２ａ、ω２ｂ、ω３ａ、ω３ｂ）を制御している。
【０２１９】
周波数（ω２ａ、ω２ｂ、ω３ａ、ω３ｂ）と車両の車速は、周波数（ω１ａ、ω１ｂ）と車速との対応関係と同様に、対応している。そのため、コントローラ８は、周波数（ω１ａ、ω１ｂ、ω２ａ、ω２ｂ、ω３ａ、ω３ｂ）と車両の車速との対応関係を示すマップをメモリに記録し、検出した車速に対して当該マップを参照することで、周波数（ω１ａ、ω１ｂ、ω２ａ、ω２ｂ、ω３ａ、ω３ｂ）を算出し、高周波交流電源部６の駆動周波数を制御する。
【０２２０】
位相速度（ｖ１ｚ、ｖ２ｚ、ｖ３ｚ）を一致させたときの、送電コイル１０の合成磁界の特性を図３５に示す。図３５は、送電コイル１０の合成磁界の特性を示すグラフである。図３５において、Ａの部分は、受電コイル２０で受電される磁界（受電磁界）を示し、Ｂの部分は漏洩磁界を示す。図３５のグラフにより、本発明は、受電磁界のピーク値の磁界に対して、漏洩磁界を１／３以下に低減できる。
【０２２１】
上記のように、本例は、ピッチ単位（λ１、λ２、λ３）の異なるコイルユニット６００〜８００をｚ方向に重ねて配置する。これにより、本例は、車両の追随するように、特定の部分における近傍磁界の強度を高めて、他の不要な部分における近傍磁界強度を低減できる。
【０２２２】
また本例は、車両の車速に応じて、高周波交流電源部６から第１コイル部６１０、７１０、８１０に流す交流電流の各周波数と、高周波交流電源部６から第２コイル部６２０、７２０、８２０に流す交流電流の各周波数とを制御する。これにより、本例は、車両を追随するように、特定の部分における近傍磁界の強度を高めて、他の不要な部分における近傍磁界強度を低減できる。
【０２２３】
なお本例は、第１コイル部７１０、８１０及び第２コイル部７２０、８２０に、ピッチ単位（λ２、λ３）を周期とする矩形波をそれぞれ２つ、４つとしたが、矩形波の数をそれぞれ３つ以上、５つ以上にして、矩形波状の複数のコイルをｘ軸に沿って並べてもよい。また、ピッチ単位のコイル形状は必ずしも矩形波にしなくてもよく、例えば正弦波などの他の形状であってもよい。また、送電コイル１０を構成するコイルユニット６００〜８００は３つに限らず、４つ以上にしてもよい。コイルユニットをＮ個にした場合には、コントローラ８は、１番目からＮ番目の第１コイル部に流す交流電流の周波数と、１番目からＮ番目の第２コイル部に流す交流電流の周波数とを制御することになる。
【０２２４】
《第８実施形態》
図３６は、発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの送電コイル部１０のうち、コイルユニット６００に含まれる第１コイル部６１０の平面図である。本例では上述した第６実施形態に対して、第１コイル部６１０及び第２コイル部６２０の形状と、高周波交流電源部６を単相の交流電源としている点が異なる。これ以外の構成は上述した第６実施形態と同じであり、第６又は第７の実施形態の記載を適宜、援用する。なお、図３６では、第１コイル部６１０の構成を分かりやすくするために、導線６１１〜６１３を少しずらして図示している。
【０２２５】
第１コイル部６１０は、一端となる端子から他端となる端子までを、一本の連続した導線で形成されている。第１コイル部６１０は導線６１１〜６１３を有している。導電６１１は、ｘ方向の所定の位置（図３６の点線Ｐに相当）から、ピッチ単位（λ１）を周期とした、４周期分の矩形波で形成されている。また、導線６１１は、４周期分の矩形波の先端を始点として、ｘ軸の負方向に延在した直線で形成されている。ｘ軸の負方向に延在した直線の終点は、点線Ｐの位置から、λ１／６分だけｘ軸の正方向にずれた位置である。
【０２２６】
導線６１２は、点線Ｐの位置に対してｘ軸の正方向にλ１／６分ずれた位置から、ピッチ単位（λ１）を周期とした、４周期分の矩形波で形成されている。また、導線６１２は、４周期分の矩形波の先端を始点として、ｘ軸の負方向に延在した直線で形成されている。ｘ軸の負方向に延在した直線の終点は、点線Ｐの位置から、λ１／３分だけｘ軸の正方向にずれた位置である。
【０２２７】
導線６１３は、点線Ｐの位置に対してｘ軸の正方向にλ１／３分ずれた位置から、ピッチ単位（λ１）を周期とした、４周期分の矩形波で形成されている。また、導線６１３は、４周期分の矩形波の先端を始点として、ｘ軸の負方向に延在した直線で形成されている。ｘ軸の負方向に延在した直線の終点は、第１コイル部１０の端部となる。
【０２２８】
第１コイル部６１０の導線の全長をＬｃとし、導線６１１の全長をＬｃｐとすると、との間には、式（１４）の関係が成立する。
【数１４】
2015073381.tif 000016
ただし、第１コイル部６１０は、３つの導線６１１〜６１３で形成されているため、Ｎ＝３となる
【０２２９】
また、第１コイル部６１０のｘ方向の長さとＬｏとし、第１コイル部６１０のｙ方向の長さをｗとすると、以下の式（１５）が成立する。
【数１５】
2015073381.tif 000017
【０２３０】
ただし、ｋ１は波数であり、ｋ１＝２π／λ１となる。また長さ（Ｌｏ）はコイルユニット６００の長手方向に長さに相当し、長さ（ｗ）はコイルユニット６００の幅方向に長さに相当する。
【０２３１】
そして、上記の構成で、第１コイル部６１０のｘ方向の長さを十分に長くして、単相の交流電流を第１コイル部６１０に流すと、導線６１１、導線６１２、導線６１３の間で１２０°の位相差が生じる。
【０２３２】
これにより、本例は、高周波交流電源部６に単相の電源とした場合でも、第１コイル部６１０の形状によって、進行波を形成できる。
【０２３３】
また、第２コイル部６２０についても、上記と同様の方法で連続した一本の導線でコイルを形成し、後退波の磁界を発生させることができる。
【０２３４】
上記のように、本例は、第１コイル部６１０及び第２コイル部６２０を、それぞれ一本の連続した導線で形成し、高周波交流電源部６から第１コイル部６１０及び第２コイル部６２０に流れる交流電流を、単相の交流電流とする。これにより、単相の電源で進行波の磁界成分と後退波の磁界成分を生成できる。その結果として、高周波交流電源部６のコストを抑制できる。
【０２３５】
なお本例では、導線６１１〜６１３は４つの矩形波を含むが、４つに限らず、２つ、３つ、又は５つ以上であってもよい。また、導線６１１〜６１３の数は３つに限らず、４以上であってもよい。
【符号の説明】
【０２３６】
１…送電回路部
１０…送電コイル
１１…コンデンサ
２…受電回路部
２０…二次巻線
２１、２２…コンデンサ
５…非接触給電部
６…高周波交流電源部
１００、１２１〜１２３、２００、２２１〜２２３、３００、３２１〜３２３、５１０、５２０、５３０、６００、７００、８００…コイルユニット
４００…単一コイル
６１０、７１０、８１０…第１コイル部
６２０、７２０、８２０…第２コイル部
【図１】
2015073381.tif 000020
【図２】
2015073381.tif 000021
【図３】
2015073381.tif 000022
【図４】
2015073381.tif 000023
【図５】
2015073381.tif 000024
【図６】
2015073381.tif 000025
【図７】
2015073381.tif 000026
【図８】
2015073381.tif 000027
【図９】
2015073381.tif 000028
【図１０】
2015073381.tif 000029
【図１１】
2015073381.tif 000030
【図１２】
2015073381.tif 000031
【図１３】
2015073381.tif 000032
【図１４】
2015073381.tif 000033
【図１５】
2015073381.tif 000034
【図１６】
2015073381.tif 000035
【図１７】
2015073381.tif 000036
【図１８】
2015073381.tif 000037
【図１９】
2015073381.tif 000038
【図２０】
2015073381.tif 000039
【図２１】
2015073381.tif 000040
【図２２】
2015073381.tif 000041
【図２３】
2015073381.tif 000042
【図２４】
2015073381.tif 000043
【図２５】
2015073381.tif 000044
【図２６】
2015073381.tif 000045
【図２７】
2015073381.tif 000046
【図２８】
2015073381.tif 000047
【図２９】
2015073381.tif 000048
【図３０】
2015073381.tif 000049
【図３１】
2015073381.tif 000050
【図３２】
2015073381.tif 000051
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2015073381.tif 000054
【図３６】
2015073381.tif 000055