(57)【要約】      （修正有）【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。【解決手段】送電コイルユニットＬｔｕ１は、送電コイルＬｔ１と、送電コイルＬｔ１の軸方向に直交する方向から見て巻線が重ならないように配置された第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂと、を備え、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂが発生する磁束の周回方向は、送電コイルＬｔ１が発生する磁束の周回方向と逆方向であり、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂの軸は、送電コイルＬｔ１の電力送電方向に対して略直交し、且つ、送電コイルの軸と一致しない。【選択図】図２
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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、
巻線が螺旋状に巻回された送電コイルと、
巻線が螺旋状に巻回された第１及び第２の補助コイルと、を備え、
前記第１及び第２の補助コイルは、前記送電コイルの軸方向に直交する方向から見て、前記送電コイルの前記巻線と、前記第１及び第２の補助コイルの前記巻線が重ならないように配置され、
前記第１及び第２の補助コイルが発生する磁束の周回方向は、前記送電コイルが発生する磁束の周回方向とは互いに逆向きであり、
前記第１及び第２の補助コイルの軸は、前記送電コイルの電力送電方向に対して非平行であり、且つ、前記送電コイルの軸と一致しないことを特徴とする送電コイルユニット。
【請求項２】
前記第１及び第２の補助コイルの軸は、前記送電コイルの電力送電方向に対して略直交することを特徴とする請求項１に記載の送電コイルユニット。
【請求項３】
前記第１及び第２の補助コイルは、前記送電コイルの背面側に位置してい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】
前記送電コイルと前記第１及び第２の補助コイルは、それぞれ磁性コアをさらに備え、
前記第１の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、
前記第２の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１〜３のいずれか一項に記載の送電コイルユニット。
【請求項５】
ワイヤレスにて電力が伝送されるワイヤレス電力伝送装置であって、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の送電コイルユニットと、
磁性コアに巻線が巻回された螺旋状コイルである受電コイルと、を備えることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレスにて電力を伝送するための送電コイルユニット及びワイヤレス電力伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ケーブル等の機械的接触なしで電力を送電するために、相対させた１次（送電）コイルと２次（受電）コイルの間の電磁誘導作用を利用したワイヤレス電力伝送技術が注目されており、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、巻線が螺旋状に巻回された送電コイルと、巻線が螺旋状に巻回された第１及び第２の補助コイルと、を備え、第１及び第２の補助コイルは、送電コイルの軸方向に直交する方向から見て、送電コイルの巻線と、第１及び第２の補助コイルの巻線が重ならないように配置され、第１及び第２の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は互いに逆向きであり、第１及び第２の補助コイルの軸は、送電コイルの電力送電方向に対して非平行であり、且つ、送電コイルの軸と一致しないことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第１及び第２の補助コイルの軸は、送電コイルの電力送電方向に対して非平行であり、第１及び第２の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。したがって、送電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と、第１及び第２の補助コイルが発生する磁束が互いに打消し合う。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ことができる。なお、ここでいう「電力送電方向」とは、送電コイルと当該送電コイルと対向することとなる受電コイルとの対向方向を意味する。但し、この対向方向は、送電コイルと受電コイルが位置ずれなく正対した場合の方向のことである。
【００１０】
また、本発明に係る送電コイルユニットにおいては、送電コイルの軸方向に直交する方向から見て、送電コイルの巻線と、第１及び第２の補助コイルの巻線が重ならないように配置される。このような配置により、第１及び第２の補助コイルが発生する磁束は、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と送電コイルとの間に形成される磁界の一部を強める。すなわち、送電コイルと受電コイルとの間の一部の領域では、送電コイルが発生する磁束の向きと第１及び第２の補助コイルが発生する磁束の向きがほぼ同じ向きとなり、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が、第１及び第２の補助コイルが発生する磁束に相殺されることを抑制できる。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】
さらに、本発明に係る送電コイルユニットにおいては、第１及び第２の補助コイルの軸は、送電コイルの軸と一致しない。このような配置により、第１及び第２の補助コイルが発生する磁束が送電コイルに鎖交し難くなるので、送電コイルにおいて、電力伝送に寄与する磁束が第１及び第２の補助コイルが発生する磁束に相殺されることを抑制できる。その結果、電力伝送効率の低下を抑制することができる。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。
【００１２】
好ましくは、第１及び第２の補助コイルの軸は、送電コイルの電力送電方向に対して略直交するように構成するとよい。すなわち、第１及び第２の補助コイルの軸は、送電コイルと受電コイルの対向方向に対して略直交するように配置される。この場合、第１及び第２の補助コイルにより、第１及び第２の補助コイルから離れた場所にまで周回する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。
【００１３】
好ましくは、第１及び第２の補助コイルは、送電コイルの背面側に位置するように構成してもよい。すなわち、第１及び第２の補助コイルは、送電コイルの受電コイルに対向する側とは反対側に配置される。この場合、第１及び第２の補助コイルは、送電コイルと受電コイルとの間に形成される磁界の一部を強める磁束をより発生させ易くなる。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第１及び第２の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、第１及び第２の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、より電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【００１４】
より好ましくは、送電コイルと第１及び第２の補助コイルは、それぞれ磁性コアをさらに備え、第１の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、第２の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るように構成してもよい。この場合、第１及び第２の補助コイルは、送電コイルと受電コイルとの間に形成される磁界の一部を強める磁束をより一層発生させ易くなる。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第１及び第２の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。その結果、より確実に電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【００１５】
本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、上記送電コイルユニットと、磁性コアに巻線が巻回された螺旋状コイルである受電コイル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】
【００１６】
以上のように、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】
【００１７】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を負荷とともに示すシステム構成図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係る送電コイルユニットを受電コイルとともに示す断面図である。
【図３ａ】図２において、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、送電コイルと第１及び第２の補助コイルが発生する磁束を模式的に示した図である。
【図４】比較例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５】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６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
まず、図１及び２を参照して、本発明の好適な実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の構成について説明する。図１は、本発明の好適な実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を負荷とともに示すシステム構成図である。図２は、本発明の好適な実施形態に係る送電コイルユニットを受電コイルとともに示す断面図である。
【００２０】
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。
【００２１】
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。また、ワイヤレス受電装置Ｕｒは、受電コイルＬｒと、整流回路ＤＢと、を有する。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
送電コイルユニットＬｔｕ１は、図１に示されるように、送電コイルＬｔ１と、第１の補助コイルＬｃ１ａと、第２の補助コイルＬｃ１ｂと、を有する。本実施形態においては、送電コイルＬｔ１と、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ，Ｌｃ１ｂの３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。
【００２５】
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。送電コイルＬｔ１は、磁性コアＣｔ１と巻線Ｗｔ１を備えている。送電コイルＬｔ１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Ｃｔ１に銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｔ１を巻回して形成されている。送電コイルＬｔ１の軸方向は、送電コイルＬｔ１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。送電コイルＬｔ１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。
【００２６】
第１の補助コイルＬｃ１ａは、磁性コアＣｃ１ａと巻線Ｗｃ１ａを備えている。第１の補助コイルＬｃ１ａ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Ｃｃ１ａに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｃ１ａを巻回して形成されている。この第１の補助コイルＬｃ１ａの軸方向は、送電コイルＬｔ１の電力送電方向に対して非平行となっている。すなわち、第１の補助コイルＬｃ１ａの軸方向は、送電コイルＬｔ１と後述する受電コイルＬｒとの対向方向に対して非平行である。なお、ここでいう「電力送電方向」とは、送電コイルと当該送電コイルと対向することとなる受電コイルとの対向方向を意味する。但し、この対向方向は、送電コイルと受電コイルが位置ずれなく正対した場合の方向のことである。このような構成により、第１の補助コイルＬｃ１ａが発生するは、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Ｌｃ１ａ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Ｌｃ１ａの軸方向は、送電コイルＬｔ１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。したがって、第１の補助コイルＬｃ１ａにより、第１の補助コイルＬｃ１ａ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。
【００２７】
また、第１の補助コイルＬｃ１ａは、送電コイルＬｔ１の背面側に位置している。すなわち、第１の補助コイルＬｃ１ａは、送電コイルＬｔ１の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。このような配置とすることにより、第１の補助コイルＬｃ１ａによって送電コイルＬｔ１と後述する受電コイルＬｒと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Ｌｔ１と後述する受電コイルＬｒとの間では、送電コイルＬｔ１が発生する磁束の向きと第１の補助コイルＬｃ１ａ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Ｌｔ１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Ｌｃ１ａ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。
【００２８】
またさらには、第１の補助コイルＬｃ１ａが発生する磁束の周回方向は、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａの軸方向は、送電コイルＬｔ１の軸方向と平行であるので、第１の補助コイルＬｃ１ａが発生する磁束の周回方向を、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａが発生する磁界の方向と、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａと送電コイルＬｔ１の巻回方向が同じ向きの場合は、第１の補助コイルＬｃ１ａに流れる電流の方向と送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａと送電コイルＬｔ１を電気的に接続すればよい。あるいは、第１の補助コイルＬｃ１ａと送電コイルＬｔ１の巻回方向が互いに逆向きの場合は、第１の補助コイルＬｃ１ａに流れる電流の方向と送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａと送電コイルＬｔ１を電気的に接続すればよい。また、第１の補助コイルＬｃ１ａの軸は、送電コイルＬｔ１の軸と一致していない。ここで、第１の補助コイルＬｃ１ａを鎖交する磁束の向きと、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａが発生する磁束が送電コイルＬｔ１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が、本実施形態では、第１の補助コイルＬｃ１ａの軸が送電コイルＬｔ１の軸と一致していないことから、第１の補助コイルＬｃ１ａが発生する磁束は、送電コイルＬｔ１に鎖交し難くなる。その結果、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａ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抑制することができる。
【００２９】
第２の補助コイルＬｃ１ｂは、磁性コアＣｃ１ｂと巻線Ｗｃ１ｂを備えている。第２の補助コイルＬｃ１ｂ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Ｃｃ１ｂに銅やアルミニウム等のリッツ線から構成される巻線Ｗｃ１ｂを巻回して形成されている。この第２の補助コイルＬｃ１ｂの軸方向は、送電コイルＬｔ１の電力送電方向に対して非平行となっている。すなわち、第２の補助コイルＬｃ１ｂの軸方向は、送電コイルＬｔ１と後述する受電コイルＬｒとの対向方向に対して非平行である。このような構成により、第２の補助コイルＬｃ１ｂが発生するは、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Ｌｃ１ｂ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Ｌｃ１ｂの軸方向は、送電コイルＬｔ１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。したがって、第２の補助コイルＬｃ１ｂにより、第２の補助コイルＬｃ１ｂ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。
【００３０】
また、第２の補助コイルＬｃ１ｂは、送電コイルＬｔ１の背面側に位置している。すなわち、第２の補助コイルＬｃ１ｂは、送電コイルＬｔ１の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。このような配置とすることにより、第２の補助コイルＬｃ１ｂによって送電コイルＬｔ１と後述する受電コイルＬｒと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Ｌｔ１と後述する受電コイルＬｒとの間では、送電コイルＬｔ１が発生する磁束の向きと第２の補助コイルＬｃ１ｂ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Ｌｔ１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Ｌｃ１ｂ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。
【００３１】
またさらには、第２の補助コイルＬｃ１ｂが発生する磁束の周回方向は、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ｂの軸方向は、送電コイルＬｔ１の軸方向と平行であるので、第２の補助コイルＬｃ１ｂが発生する磁束の周回方向を、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ｂが発生する磁界の方向と、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ｂと送電コイルＬｔ１の巻回方向が同じ向きの場合は、第２の補助コイルＬｃ１ｂに流れる電流の方向と送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ｂと送電コイルＬｔ１を電気的に接続すればよい。あるいは、第２の補助コイルＬｃ１ｂと送電コイルＬｔ１の巻回方向が互いに逆向きの場合は、第２の補助コイルＬｃ１ｂに流れる電流の方向と送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ｂと送電コイルＬｔ１を電気的に接続すればよい。また、第２の補助コイルＬｃ１ｂの軸は、送電コイルＬｔ１の軸と一致していない。ここで、第２の補助コイルＬｃ１ｂを鎖交する磁束の向きと、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ｂが発生する磁束が送電コイルＬｔ１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が、本実施形態では、第２の補助コイルＬｃ１ｂの軸が送電コイルＬｔ１の軸と一致していないことから、第２の補助コイルＬｃ１ｂが発生する磁束は、送電コイルＬｔ１に鎖交し難くなる。その結果、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ｂ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抑制することができる。
【００３２】
ここで、後述する受電コイルＬｒから送電コイルユニットＬｔｕ１を見た場合、第１の補助コイルＬｃ１ａと第２の補助コイルＬｔ１ｂは、送電コイルＬｔ１の軸方向であって、送電コイルＬｔ１の両外側に位置するように配置される。このような構成とすることにより、送電コイルＬｔ１の軸方向に直交するあらゆる方向から見て、送電コイルＬｔ１の巻線Ｗｔ１と、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂの巻線Ｗｃ１ａ、Ｗｃ１ｂが重ならないように配置されることとなる。上述したように、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂの軸方向は送電コイルＬｔ１の軸方向と平行であり、また第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂが発生する磁束の周回方向は送電コイルＬｔ１が発生する磁束の周回方向とは逆方向であるので、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂが発生する磁束は、送電コイルＬｔ１と後述する受電コイルＬｒとの間に形成される磁界の一部を強めることとなる。すなわち、送電コイルＬｔ１と後述する受電コイルＬｒとの間では、送電コイルＬｔ１が発生する磁束の向きと第１の補助コイルＬｃ１ａ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Ｌｔ１が発生する磁束の向きと第２の補助コイルＬｃ１ｂ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Ｌｔ１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Ｌｃ１ａ，Ｌｃ１ｂ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抑制することができる。
【００３３】
また、図２に示すように、送電コイルＬｔ１の磁性コアＣｔ１は、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａの磁性コアＣｃ１ａと第２の補助コイルＬｃ１ｂの磁性コアＣｃ１ｂ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Ｌｃ１ａの磁性コアＣｃ１ａと第２の補助コイルＬｃ１ｂの磁性コアＣｃ１ｂは、それぞれ送電コイルＬｔ１の磁性コアＣｔ１に連結されることとなる。そのため、第１の補助コイルＬｃ１ａは、送電コイルＬｔ１と後述する受電コイルＬｒとの間に生じる磁界を強める磁束をより一層発生し易くなるとともに、第２の補助コイルＬｃ１ｂは、送電コイルＬｔ１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より一層発生し易くなる。
【００３４】
次に、ワイヤレス受電装置Ｕｒの構成について説明する。受電コイルＬｒは、図２に示されるように、磁性コアＣｒと巻線Ｗｒを備えている。受電コイルＬｒは、螺旋状に巻回されるソレノイドコイルであり、板状または棒状の磁性コアＣｒに巻線Ｗｒを巻回して形成されている。受電コイルＬｒは、送電コイルユニットＬｔｕ１の第１及び第２の送電コイルＬｔａ，Ｌｔｂから送電された交流電力を受電する機能を有する。なお、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、受電コイルＬｒは、車両下部に搭載されることとなる。
【００３５】
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。
【００３６】
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、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、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、送電コイルＬｔ１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、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａ，Ｌｃ１ｂが発生する磁束のうち、代表的なものとして磁束Ｂｃ１３ａ〜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、送電コイルＬｔ１の磁性コアＣｔ１と、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ，Ｌｃ１ｂの磁性コアＣｃ１ａ，Ｃｃ１ｂ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。
【００３７】
まず、図３ａを参照して、送電コイルＬｔ１が発生する磁束について説明する。送電コイルＬｔ１は、図３ａに示されるように、送電コイルＬｔ１を、第２の補助コイルＬｃ１ｂから第１の補助コイルＬｃ１ａへ向かう方向（図示左向き）に鎖交する磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄを発生している。本例においては、送電コイルＬｔ１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、送電コイルＬｔ１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。なお、送電コイルＬｔ１が発生する磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄは、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ，Ｌｃ１ｂ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Ｌｃ１ａ，Ｌｃ１ｂ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。
【００３８】
続いて、図３ｂを参照して、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ，Ｌｃ１ｂが発生する磁束について説明する。なお、図３ｂ中の送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａは、図３ｂに示されるように、第１の補助コイルＬｃ１ａを、第１の補助コイルＬｃ１ａから送電コイルＬｔ１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Ｌｔ１に鎖交せず、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａの軸方向が送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａ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Ｌｃ１ａ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Ｌｃ１ａの軸方向が送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａが発生する磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂは、第１の補助コイルＬｃ１ａ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Ｌｃ１ａの軸が送電コイルＬｔ１の軸と一致していないことから、第１の補助コイルＬｃ１ａが発生する磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂは、送電コイルＬｔ１に鎖交しない。
【００３９】
同様に、第２の補助コイルＬｃ１ｂは、図３ｂに示されるように、第２の補助コイルＬｃ１ｂを、送電コイルＬｔ１の中心部から第２の補助コイルＬｃ１ｂに向かう方向（図示右向き）に鎖交し、かつ、送電コイルＬｔ１に鎖交せず、受電コイルＬｒから送電コイルＬｔ１に向かう方向（図示下向き）に周回する磁束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Ｌｃ１ｂの軸方向が送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ｂ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Ｌｃ１ｂ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Ｌｃ１ｂの軸方向が送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄは、第２の補助コイルＬｃ１ｂ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Ｌｃ１ｂの軸が送電コイルＬｔ１の軸と一致していないことから、第２の補助コイルＬｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄは、送電コイルＬｔ１に鎖交しない。
【００４０】
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Ｌｔ１は、送電コイルＬｔ１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、電力伝送には寄与せず、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａが発生する磁束Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂ及び第２の補助コイルＬｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄの周回方向は、いずれも送電コイルＬｔ１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、送電コイルＬｔ１から離れた場所では、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａ，Ｌｃ１ｂ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、送電コイルＬｔ１が発生する磁束Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄは、送電コイルＬｔ１から離れた場所において、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ，Ｌｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄ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。
【００４１】
一方で、送電コイルＬｔ１の近傍においては、送電コイルＬｔ１が発生する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第１の補助コイルＬｃ１ａ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Ｌｃ１ａが発生する磁界は、送電コイルＬｔ１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Ｌｔ１と受電コイルＬｒとの間では、送電コイルＬｔ１が発生する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第１の補助コイルＬｃ１ａ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、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ａ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、送電コイルＬｔ１の近傍においては、送電コイルＬｔ１が発生する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第２の補助コイルＬｃ１ｂが発生するほぼ磁束Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄの向きが同じ向きとなっている。つまり、第２の補助コイルＬｃ１ｂが発生する磁界は、送電コイルＬｔ１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Ｌｔ１と受電コイルＬｒとの間では、送電コイルＬｔ１が発生する磁束Ｂｔ１ａ，Ｂｔ１ｂの向きと第２の補助コイルＬｃ１ｂ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、送電コイルＬｔ１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Ｌｃ１ｂ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。
【００４２】
このように、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ，Ｌｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄは、送電コイルＬｔ１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Ｂｔ１ｃ，Ｂｔ１ｄを相殺している。そのため、送電コイルＬｔ１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。
【００４３】
以上のように、本実施形態に係る送電コイルユニットＬｔｕ１は、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂの軸は、送電コイルＬｔ１の電力送電方向に対して非平行であり、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄの周回方向は、送電コイルＬｔ１が発生する磁束Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄの周回方向と逆向きである。したがって、送電コイルＬｔ１から離れた場所においては、送電コイルＬｔ１が発生する磁束Ｂｔ１ｃ、Ｂｔ１ｄと、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄが互いに打消し合う。その結果、送電コイルＬｔ１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。
【００４４】
また、本発明に係る送電コイルユニットＬｔｕ１においては、送電コイルＬｔ１の軸方向に直交する方向から見て、送電コイルＬｔ１の巻線Ｗｔ１と、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂの巻線Ｗｃ１ａ、Ｗｃ１ｂが重ならないように配置される。このような配置により、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄは、送電コイルＬｔ１と受電コイルＬｒとの間に形成される磁界の一部を強める。すなわち、送電コイルＬｔ１と受電コイルＬｒとの間の一部の領域では、送電コイルＬｔ１が発生する磁束Ｂｔ１ａ、Ｂｔ１ｂの向きと第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄの向きがほぼ同じ向きとなり、送電コイルＬｔ１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が、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄに相殺されることを抑制できる。その結果、電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【００４５】
さらに、本発明に係る送電コイルユニットＬｔｕ１においては、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂの軸は、送電コイルＬｔ１の軸と一致しない。このような配置により、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄが送電コイルＬｔ１に鎖交し難くなるので、送電コイルＬｔ１において、電力伝送に寄与する磁束Ｂｔ１ａ、Ｂｔ１ｂが第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ、Ｌｃ１ｂが発生する磁束Ｂｃ１ａ〜Ｂｃ１ｄに相殺されることを抑制できる。その結果、電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【００４６】
以下、本実施形態によって、送電コイルから離れた場所に形成される不要な漏洩磁界を低減しつつ、電力伝送効率の低下を抑制できることを実施例１と比較例１、２とによって具体的に示す。
【００４７】
実施例１として、上述した実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を用いた。比較例１として、実施例１と特性を比較するために、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Ｌｎ２０を追加したワイヤレス電力伝送装置を用いた。
【００４８】
まず、図４を参照して、比較例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４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。比較例１の送電コイルユニットＬｔｕ１０は、送電コイルＬｔ１０を備える。送電コイルＬｔ１０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４に示されるように、磁性コアＣｔ１０に巻線Ｗｔ１０が巻回されて形成されている。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補助コイルＬｃ１ａ及び第２の補助コイルＬｃ１ｂ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における受電コイルＬｒと同様である。
【００４９】
次に、図５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５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、送電コイルＬｔ２０と、ノイズ相殺用コイルＬｎ２０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にノイズ相殺用コイルＬｎ２０を追加した形態である。ノイズ相殺用コイルＬｎ２０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５に示されるように、磁性コアＣｔ１０にノイズ相殺用コイルＬｎ２０の巻線Ｗｎ２０が巻回され、さらに、ノイズ相殺用コイルＬｎ２０の外側に送電コイルＬｔ２０の巻線Ｗｔ２０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Ｌｎ２０は、送電コイルＬｔ２０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Ｌｎ２０は、送電コイルＬｔ２０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。
【００５０】
ここで、実施例１、比較例１，２における、送電コイルＬｔ１，Ｌｔ１０、Ｌｔ２０の巻線Ｗｔ１、Ｗｔ１０、Ｗｔ２０、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ，Ｌｃ１ｂの巻線Ｗｃ１ａ，Ｗｃ１ｂ、ノイズ相殺用コイルＬｎ２０の巻線Ｗｎ２０、及び受電コイルＬｒ，Ｌｒ１０の巻線Ｗｒ、Ｗｒ１０には、ポリイミドで被覆した直径０．０５ｍｍの銅線を４０００本程度撚り合わせた直径約６ｍｍのリッツ線を用いた。また、送電コイルＬｔ１，Ｌｔ１０、Ｌｔ２０の磁性コアＣｔ１，Ｃｔ１０、Ｃｔ４０、第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ，Ｌｃ１ｂの磁性コアＣｃ１ａ，Ｃｃ１ｂ、及び受電コイルＬｒ，Ｌｒ１０の磁性コアＣｒ，Ｃｒ１０には、同じ材質のフェライト（比透磁率３０００程度）を用いた。
【００５１】
さらに、実施例１における送電コイルユニットＬｔｕ１においては、長さ３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの送電コイルＬｔ１の磁性コアＣｔ１と、長さ６０ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ，Ｌｃ１ｂの磁性コアＣｃ１ａ，Ｃｃ１ｂ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の送電コイルＬｔ１０、Ｌｔ２０の磁性コアＣｔ１０と、３００ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの受電コイルＬｒ１０の磁性コアＣｒ１０を用いた。
【００５２】
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。
【００５３】
【表１】
2015128141.tif 000003
【００５４】
なお、実施例１及び比較例１、２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。
【００５５】
続いて、実施例１及び比較例１、２において、電力伝送効率と不要な漏洩磁界を測定した。このとき受電コイルは、位置ずれが無い状態、すなわち、送電コイルユニットと受電コイルの間の距離を１５０ｍｍに保ちつつ、受電コイルの中心とそれぞれの送電コイルユニットの中心の距離も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。
【００５６】
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。
【００５７】
不要な漏洩磁界は、送電コイルユニットの中心から１０ｍ離れた位置の磁界強度を指標とした。送電コイルユニットの中心から、受電コイルの軸方向に１０ｍ離れた位置にループアンテナを設置して磁界強度を測定した。ここで、ループアンテナでは、直交する３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）の磁界強度を測定し、これらを合成することで漏洩磁界強度を算出した。なお、送電コイルユニットは床面から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。
【００５８】
測定結果を図６に示す。図６は実施例１と比較例１，２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。
【００５９】
実施例１と比較例１，２の測定結果について考察する。図６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１の補助コイル（第１及び第２の補助コイルＬｃ１ａ，Ｌｃ１ｂ）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（ノイズ相殺用コイルＬｎ２０）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。以上のことから、本実施形態の有効性が確認できた。
【００６０】
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】
【００６１】
Ｓ１…ワイヤレス電力伝送装置、Ｕｔ１…ワイヤレス送電装置、ＰＷ…電源、ＩＮＶ…インバータ、Ｕｒ…ワイヤレス受電装置、Ｌｔｕ１，Ｌｔｕ１０，Ｌｔｕ２０…送電コイルユニット、Ｌｔ１，Ｌｔ１０、Ｌｔ２０…送電コイル、Ｃｔ１，Ｃｔ１０…送電のコイルの磁性コア、Ｗｔ１、Ｗｔ１０、Ｗｔ２０…送電コイルの巻線、Ｌｃ１ａ…第１の補助コイル、Ｌｃ１ｂ…第２の補助コイル、Ｃｃ１ａ…第１の補助コイルの磁性コア、Ｃｃ１ｂ…第２の補助のコイルの磁性コア、Ｗｃ１ａ…第１の補助コイルの巻線、Ｗｃ１ｂ…第２の補助コイルの巻線、Ｌｒ、Ｌｒ１０…受電コイル、Ｃｒ、Ｃｒ１０…受電コイルの磁性コア、Ｗｒ、Ｗｒ１０…受電コイルの巻線、ＤＢ…整流回路、Ｒ…負荷、Ｌｎ２０…ノイズ相殺用コイル、Ｗｎ２０…ノイズ相殺用コイルの巻線、Ｂｔ１ａ〜Ｂｔ１ｄ…送電コイルが発生する磁束、Ｂｃ１ａ，Ｂｃ１ｂ…第１の補助コイルが発生する磁束、Ｂｃ１ｃ，Ｂｃ１ｄ…第２の補助コイルが発生する磁束。
【図１】
2015128141.tif 000004
【図２】
2015128141.tif 000005
【図３ａ】
2015128141.tif 000006
【図３ｂ】
2015128141.tif 000007
【図４】
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【図５】
2015128141.tif 000009
【図６】
2015128141.tif 000010