(57)【要約】      （修正有）【課題】浮遊容量のバランスを維持しつつ、多層構成化することができる巻線構造を有するコイルを提供する。【解決手段】平面状に複数回巻回された導線からなる巻線部２ａ，２ｂを各層に備えた積層構成のコイルであって、各層の巻線部２ａ，２ｂは、最下層から最上層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第１の巻回部分と、最上層から最下段に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第２の巻回部分とで構成され、第１の巻回部分と第２の巻回部分の巻回方向が互いに同一であると共に、第１の巻回部分と第２の巻回部分が最上層または最下層で連結されている。【選択図】図１
2015128144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に複数回巻回された導線からなる巻線部を各層に備えた積層構成のコイルであって、
各層の前記巻線部は、最下層から最上層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第１の巻回部分と、最上層から最下層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第２の巻回部分とで構成され、第１の巻回部分と第２の巻回部分の巻回方向が互いに同一であると共に、第１の巻回部分と第２の巻回部分が最上層または最下層で連結されていることを特徴とするコイル。
【請求項２】
隣り合う上層と下層の前記巻線部は、絶縁部材を介して対向していることを特徴とする請求項１に記載のコイル。
【請求項３】
前記絶縁部材はスリットが設けられた平板状の部材であり、
隣り合う上層と下層の前記巻線部の導線は、前記スリットを介して連結していることを特徴とする請求項２に記載のコイル。
【請求項４】
積層構成のコイルであって、
各層の導線収容部を仕切る平板部を有するボビンと、
平面状に複数回巻回された導線を有し、各層の前記導線収容部に収容される巻線部とを備え、
前記巻線部は、前記導線収容部の最下層から最上層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第１の巻回部分と、前記導線収容部の最上層から最下層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第２の巻回部分とで構成され、第１の巻回部分と第２の巻回部分の巻回方向が互いに同一であると共に、第１の巻回部分と第２の巻回部分が前記導線収容部の最上層または最下層で連結されていることを特徴とするコイル。
【請求項５】
前記平板部はスリットを有し、
隣り合う上層と下層の前記導線収容部に収容される前記巻線部の導線は、前記スリットを介して連結していることを特徴とする請求項４に記載のコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で電力を供給する非接触給電装置に用いられる送電用又は受電用のコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、送電側から受電側に非接触で電力を伝送する非接触電力伝送技術が注目されている。例えば、この非接触電力伝送技術を、電気自動車等に搭載された蓄電池を充電するために用いた非接触充電装置の開発が盛んに行なわれている。この非接触充電装置では、送電用又は受電用のコイルとして平面状に構成されたスパイラル状のコイルが用いられることが多い。しかしながら、送電用又は受電用のコイルとして十分な特性を得るためには、コイルサイズが大きくなってしまうという問題があった。
【０００３】
特許文献１では、この問題を解決するための手段として、第１層に形成されたスパイラル状のコイルと第２層に形成されたスパイラル状のコイルとが直列に接続された２層構成のコイルが開示されている。このようなスパイラル状のコイルは、通常、コイル平面の背面に磁性材料からなる磁性平板と非磁性の金属材料からなる金属平板（例えば、アルミニウム板や銅板）を配置して使用されるため、コイルの導体と金属平板との間に浮遊容量が生じる。そして、２層構成のコイルでは、第１層に形成されたスパイラル状のコイルの導体と金属平板との距離と、第２層に形成されたスパイラル状のコイルの導体と金属平板との距離とが異なるため、第１層に形成されたスパイラル状のコイルの導体と金属平板との間に生じる浮遊容量と、第２層に形成されたスパイラル状のコイルの導体と金属平板との間に生じる浮遊容量とに差異が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８６８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、特許文献１に開示された２層構成のコイルを用いて電力伝送を行った場合、この浮遊容量のアンバランスの影響で、金属平板の対地電圧が高くなってしまうことがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、金属平板との浮遊容量のバランスを維持しつつ、多層構成化することができる巻線構造を有するコイルを提供することを目的とする。また、本発明は、生産性の良い多層構成のコイルを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明に係るコイルは、平面状に複数回巻回された導線からなる巻線部を各層に備えた積層構成のコイルであって、各層の前記巻線部は、最下層から最上層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第１の巻回部分と、最上層から最下層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第２の巻回部分とで構成され、第１の巻回部分と第２の巻回部分の巻回方向が互いに同一であると共に、第１の巻回部分と第２の巻回部分が最上層または最下層で連結されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成では、導線の各部を各層の巻線部に分散して割り当てることができる。つまり、導線の一方の端部から他方の端部までの間に、最下層から最上層までの各層の巻線部を構成する部分を散在させることができ、導線の一方の端部に近い側に最下層の巻線部が割り当てられ、導線の他方の端部に近い側に最上層の巻線部が割り当てられるような偏りが生じない。従って、コイルの構造に起因する金属平板との浮遊容量のアンバランスも抑制される。また、各層の巻回が平行して行われるため、効率的に多層構成のコイルを製造することができる。
【０００９】
好ましくは、隣り合う上層と下層の前記巻線部は、絶縁部材を介して対向しているとよい。この構成により、隣り合う上層と下層の前記巻線部が隔離されるため、これらの巻線部間での近接効果による損失を低減させることができる。
【００１０】
前記絶縁部材はスリットが設けられた平板状の部材であり、隣り合う上層と下層の前記巻線部の導線は、前記スリットを介して連結していることが好ましい。
【００１１】
平板状の部材にスリットを設けたことにより、各層の巻線部を効率的に形成することができる。また、スリットを介して、隣り合う上層と下層の巻線部間で導線が連結されるため、導線に過度の圧迫を与えることもない。
【００１２】
また、本発明に係るコイルは、積層構成のコイルであって、各層の導線収容部を仕切る平板部を有するボビンと、平面状に複数回巻回された導線からなり、各層の前記導線収容部に収容される巻線部とを備え、前記巻線部は、前記導線収容部の最下層から最上層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第１の巻回部分と、前記導線収容部の最上層から最下層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第２の巻回部分とで構成され、第１の巻回部分と第２の巻回部分の巻回方向が互いに同一であると共に、第１の巻回部分と第２の巻回部分が前記導線収容部の最上層または最下層で連結されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成では、導線の各部を各層の導線収容部に収容される巻線部に分散して割り当てることができる。従って、コイルの構造に起因する浮遊容量のアンバランスも抑制される。更に、各層の導線収容部が平板部により隔離されているため、隣り合う上層と下層の巻線部間での近接効果による損失を低減させることができる。
また、各層の導線収容部における巻回が平行して行われるため、効率的に多層構成のコイルを製造することができる。
【００１４】
前記平板部はスリットを有し、隣り合う上層と下層の前記導線収容部に収容される前記巻線部の導線は、前記スリットを介して連結していることが好ましい。
【００１５】
スリットを設けたことにより、各層の導線収容部に収容される巻線部を効率的に形成することができる。また、スリットを介して、隣り合う上層と下層の導線収容部にそれぞれ収容される２つの巻線部間で導線が連結されるため、導線に過度の圧迫を与えることもない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る多層構成のコイルよれば、金属平板との浮遊容量の分布がより均一な多層構成のコイルを効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る２層構成のコイルの構成を示す分解図である。
【図２】第１実施形態に係る２層構成のコイルの断面を示す断面図である。
【図３】第２実施形態に係る２層構成のコイルの構成を示す分解図である。
【図４】第２実施形態に係る２層構成のコイルの断面を示す断面図である。
【図５】スリットの断面を示す断面図である。
【図６】３層構成のコイルの断面を示す断面図である。
【図７】非接触電力伝送回路の主要部を示す回路図である。
【図８】送電コイルと受電コイルの構成を示す断面図である。
【図９】送電コイルと受電コイルの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態で説明する内容により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において、同一要素また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】
図１は、本発明の第１実施形態に係る２層構成のコイルを各層毎に分離して示した分解図であり、図２は、このコイルのａ−ａ’断面を示した断面図である。この２層構成のコイルは、導線２を巻回することにより形成された第１層（最下層）の巻線部２ａと第２層（最上層）の巻線部２ｂを備えている。また、このコイルのボビン１は、第１層（最下層）の導線収容部と第２層（最上層）の導線収容部を平板部１ａの上面側に備えている。そして、第１層（最下層）の巻線部２ａは第１層（最下層）の導線収容部に収容され、第２層（最上層）の巻線部２ｂは第２層（最上層）の導線収容部に収容される。ここで、導線収容部とは、各層の巻線が収容される空間を意味する。つまり、本実施形態では、第１層の巻線部２ａが収容される導線収容部と第２層の巻線部２ｂが収容される導線収容部の２つを備えることとなる。
【００２０】
この２層構成のコイルでは、第１層（最下層）の巻線部２ａの最内周の巻線と第２層（最上層）の巻線部２ｂの最内周の巻線（１巻目の巻線）とが連結（直接接続）しており、巻線部２ａの内周側から２番目の巻線（２巻目の巻線）と巻線部２ｂの内周側から２番目の巻線（２巻目の巻線）とが連結（直接接続）しており、以下同様に、同じ巻数目の巻線同士が相互に連結（直接接続）している。なお、１巻目の巻線と２巻目の巻線は第２層（最上層）で連結し、２巻目の巻線と３巻目の巻線は第１層（最下層）で連結し、以下同様に、第１層（最下層）または第２層（最上層）で各巻数目の巻線は次の巻数目の巻線に連結している。
【００２１】
つまり、本発明に係るｎ層構成のコイル（ｎは２以上の整数）では、各層の第ｊ巻目（ｊは１以上の整数）の巻線は、隣り合う層間で相互に連結しており、ｊ巻目の巻線と（ｊ＋１）巻目の巻線は、第１層（最下層）または第ｎ層（最上層）で連結している。また、各層の巻線部を形成する全ての巻線は、同一の巻回方向に巻回されている。従って、スパイラル状のコイルをｎ層重ねた場合とほぼ同様の磁界を発生させる。
【００２２】
次に、第１層（最下層）の巻線部２ａおよび第２層（最上層）の巻線部２ｂを形成する巻回工程を説明する。なお、第１層（最下層）の巻線部２ａと第２層（最上層）の巻線部２ｂのいずれの巻回から巻回工程を開始してもよいが、以下の説明では、第１層（最下層）の巻線部２ａの巻回から巻回工程を開始する。また、以下の巻回工程おいて、全て巻回が同一の方向の巻回になっている。
【００２３】
まず、第１層（最下層）の巻線部２ａの１巻目の巻回から第２層（最上層）の巻線部２ｂの１巻目の巻回までの工程を説明する。この工程では、初めに第１層（最下層）の巻線部２ａの１巻目の巻線ａ１を形成する巻回が行われ、続いて、第２層（最上層）の巻線部２ｂの１巻目の巻線ｂ１を形成する巻回が行われる。このように、最下層から最上層に向かって単数回の巻回を順次行っていくことにより、各層の巻線部に１巻分の巻線が形成される。以下、この工程を、第１の巻回工程と言い、この第１の巻回工程で形成された部分が最下層から最上層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第１の巻回部分となる。
【００２４】
次に、第２層（最上層）の巻線部２ｂの２巻目の巻回から第１層（最下層）の巻線部２ａの２巻目の巻回までの工程を説明する。この工程では、初めに第２層（最上層）の巻線部２ｂの２巻目の巻線ｂ２を形成する巻回が行われ、続いて、第１層（最下層）の巻線部２ａの２巻目の巻線ａ２を形成する巻回が行われる。このように、最上層から最下層に向かって単数回の巻回を順次行っていくことにより、各層の巻線部に１巻分の巻線が形成される。以下、この工程を、第２の巻回工程と言い、この第２の巻回工程で形成された部分が最上層から最下層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第２の巻回部分となる。
【００２５】
このように、第１の巻回工程を行うことにより、第１層（最下層）の巻線部２ａの１巻目の巻線ａ１および第２層（最上層）の巻線部２ｂの１巻目の巻線ｂ１が形成され、続いて、第２の巻回工程を行うことにより、第２層（最上層）の巻線部２ｂの２巻目の巻線ｂ２および第１層（最下層）の巻線部２ａの２巻目の巻線ａ２が形成される。以下同様に、第１の巻回工程と第２の巻回工程を交互に繰り返していくことにより、第１層（最下層）の巻線部２ａの３〜６巻目の巻線ａ３〜ａ６および第２層（最上層）の巻線部２ｂの３〜６巻目の巻線ｂ３〜ｂ６が形成される。形成された第１層（最下層）の巻線部２ａおよび第２層（最上層）の巻線部２ｂは、平面状に６回巻回された巻線部になる。この平面状の巻線部２ａと巻線部２ｂは、最下層から最上層に向かう方向に対向する。つまり、巻線部２ａと巻線部２ｂは、最下層から最上層に向かう方向から見て、同じ巻数目の巻線同士が重なり合うように形成されている。
【００２６】
以上のように図１及び図２に示された第１実施形態に係る２層構成のコイルは、第１の巻回工程と第２の巻回工程を３回ずつ行うことにより形成される。つまり、１回目の第１の巻回工程により、第１層（最下層）の巻線部２ａの１巻目の巻線ａ１および第２層（最上層）の巻線部２ｂの１巻目の巻線ｂ１が形成され、１回目の第２の巻回工程により、第２層（最上層）の巻線部２ｂの２巻目の巻線ｂ２および第１層（最下層）の巻線部２ａの２巻目の巻線ａ２が形成される。２回目の第１の巻回工程により、第１層（最下層）の巻線部２ａの３巻目の巻線ａ３および第２層（最上層）の巻線部２ｂの３巻目の巻線ｂ３が形成され、２回目の第２の巻回工程により、第２層（最上層）の巻線部２ｂの４巻目の巻線ｂ４および第１層（最下層）の巻線部２ａの４巻目の巻線ａ４が形成される。３回目の第１の巻回工程により、第１層（最下層）の巻線部２ａの５巻目の巻線ａ５および第２層（最上層）の巻線部２ｂの５巻目の巻線ｂ５が形成され、３回目の第２の巻回工程により、第２層（最上層）の巻線部２ｂの６巻目の巻線ｂ６および第１層（最下層）の巻線部２ａの６巻目の巻線ａ６が形成される。
【００２７】
なお、コイルの巻線部２ａ，２ｂは円形、楕円形、略四角形などのいずれの形状で巻回されてもよい。また、導線２は、リッツ線には絶縁チューブを被せたものを用いてもよい。
【００２８】
図３は、本発明の第２実施形態に係る２層構成のコイルを各層毎に分離して示した分解図であり、図４は、このコイルのＡ−Ａ’断面を示した断面図である。この２層構成のコイルは、導線２を巻回することにより形成された第１層（最下層）の巻線部２ａと第２層（最上層）の巻線部２ｂを備えている。また、このコイルのボビン１は、平板部１ｂの下面側（平板部１ａと平板部１ｂの間）に第１層（最下層）の導線収容部を、平板部１ｂの上面側に第２層（最上層）の導線収容部を備えている。つまり、第２実施形態に係る２層構成のコイルのボビン１は、第１実施形態に係る２層構成のコイルのボビン１が平板部１ａに加えて平板部１ｂを備えている点で相違する。そして、第１層（最下層）の巻線部２ａは第１層（最下層）の導線収容部に収容され、第２層（最上層）の巻線部２ｂは第２層（最上層）の導線収容部に収容される。
【００２９】
この２層構成のコイルでは、第１層（最下層）の巻線部２ａの最内周の巻線と第２層（最上層）の巻線部２ｂの最内周の巻線（１巻目の巻線）とが連結（直接接続）しており、巻線部２ａの内周側から２番目の巻線（２巻目の巻線）と巻線部２ｂの内周側から２番目の巻線（２巻目の巻線）とが連結（直接接続）しており、以下同様に、同じ巻数目の巻線同士が相互に連結（直接接続）している。なお、１巻目の巻線と２巻目の巻線は第２層（最上層）で連結し、２巻目の巻線と３巻目の巻線は第１層（最下層）で連結し、以下同様に、第１層（最下層）または第２層（最上層）で各巻数目の巻線は次の巻数目の巻線に連結している。
【００３０】
つまり、本発明に係るｎ層構成のコイル（ｎは２以上の整数）では、各層の第ｊ巻目（ｊは１以上の整数）の巻線は、隣り合う層間で相互に連結しており、ｊ巻目の巻線と（ｊ＋１）巻目の巻線は、第１層（最下層）または第ｎ層（最上層）で連結している。また、各層の巻線部を形成する全ての巻線は、同一の巻回方向に巻回されている。従って、スパイラル状のコイルをｎ層重ねた場合とほぼ同様の磁界を発生させる。
【００３１】
次に、第１層（最下層）の巻線部２ａおよび第２層（最上層）の巻線部２ｂを形成する巻回工程を説明する。なお、第１層（最下層）の巻線部２ａと第２層（最上層）の巻線部２ｂのいずれの巻回から巻回工程を開始してもよいが、以下の説明では、第１層（最下層）の巻線部２ａの巻回から巻回工程を開始する。また、以下の巻回工程おいて、全て巻回が同一の方向の巻回になっている。
【００３２】
まず、第１層（最下層）の巻線部２ａの１巻目の巻回から第２層（最上層）の巻線部２ｂの１巻目の巻回までの工程を説明する。この工程では、初めに第１層（最下層）の巻線部２ａの１巻目の巻線ａ１を形成する巻回が行われ、続いて、第２層（最上層）の巻線部２ｂの１巻目の巻線ｂ１を形成する巻回が行われる。このように、最下層から最上層に向かって単数回の巻回を順次行っていくことにより、各層の巻線部に１巻分の巻線が形成される。以下、この工程を、第１の巻回工程と言い、この第１の巻回工程で形成された部分が最下層から最上層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第１の巻回部分となる。なお、第１層（最下層）の巻線部２ａの１巻目から第２層（最上層）の巻線部２ｂの１巻目に移行するとき、導線２は、平板部１ｂに設けられたスリット３を通過することにより、第１層（最下層）の導線収容部から第２層（最上層）の導線収容部に入り込む。
【００３３】
次に、第２層（最上層）の巻線部２ｂの２巻目の巻回から第１層（最下層）の巻線部２ａの２巻目の巻回までの工程を説明する。この工程では、初めに第２層（最上層）の巻線部２ｂの２巻目の巻線ｂ２を形成する巻回が行われ、続いて、第１層（最下層）の巻線部２ａの２巻目の巻線ａ２を形成する巻回が行われる。このように、最上層から最下層に向かって単数回の巻回を順次行っていくことにより、各層の巻線部に１巻分の巻線が形成される。以下、この工程を、第２の巻回工程と言い、この第２の巻回工程で形成された部分が最上層から最下層に向かって同一巻回方向に単数回の巻回が各層に対して施された第２の巻回部分となる。なお、第２層（最上層）の巻線部２ｂの２巻目から第１層（最下層）の巻線部２ａの２巻目に移行するとき、導線２は、平板部１ｂに設けられたスリット３を通過することにより、第２層（最上層）の導線収容部から第１層（最下層）の導線収容部に入り込む。
【００３４】
このように、第１の巻回工程を行うことにより、第１層（最下層）の巻線部２ａの１巻目の巻線ａ１および第２層（最上層）の巻線部２ｂの１巻目の巻線ｂ１が形成され、続いて、第２の巻回工程を行うことにより、第２層（最上層）の巻線部２ｂの２巻目の巻線ｂ２および第１層（最下層）の巻線部２ａの２巻目の巻線ａ２が形成される。以下同様に、第１の巻回工程と第２の巻回工程を交互に繰り返していくことにより、第１層（最下層）の巻線部２ａの３〜６巻目の巻線ａ３〜ａ６および第２層（最上層）の巻線部２ｂの３〜６巻目の巻線ｂ３〜ｂ６が形成される。形成された第１層（最下層）の巻線部２ａおよび第２層（最上層）の巻線部２ｂは、平面状に６回巻回された巻線部になる。この平面状の巻線部２ａと巻線部２ｂは、平板部１ｂを介して対向する。
【００３５】
以上のように図３及び図４に示された第２実施形態に係る２層構成のコイルは、第１の巻回工程と第２の巻回工程を３回ずつ行うことにより形成される。つまり、１回目の第１の巻回工程により、第１層（最下層）の巻線部２ａの１巻目の巻線ａ１および第２層（最上層）の巻線部２ｂの１巻目の巻線ｂ１が形成され、１回目の第２の巻回工程により、第２層（最上層）の巻線部２ｂの２巻目の巻線ｂ２および第１層（最下層）の巻線部２ａの２巻目の巻線ａ２が形成される。２回目の第１の巻回工程により、第１層（最下層）の巻線部２ａの３巻目の巻線ａ３および第２層（最上層）の巻線部２ｂの３巻目の巻線ｂ３が形成され、２回目の第２の巻回工程により、第２層（最上層）の巻線部２ｂの４巻目の巻線ｂ４および第１層（最下層）の巻線部２ａの４巻目の巻線ａ４が形成される。３回目の第１の巻回工程により、第１層（最下層）の巻線部２ａの５巻目の巻線ａ５および第２層（最上層）の巻線部２ｂの５巻目の巻線ｂ５が形成され、３回目の第２の巻回工程により、第２層（最上層）の巻線部２ｂの６巻目の巻線ｂ６および第１層（最下層）の巻線部２ａの６巻目の巻線ａ６が形成される。
【００３６】
なお、コイルの巻線部２ａ，２ｂは円形、楕円形、略四角形などのいずれの形状で巻回されてもよい。また、スリットを設ける箇所は特に限定されないが導線２が湾曲する部分（略四角形の形状で巻回されている場合はその角部）の周辺に設けることが好ましい。また、平板部１ｂの厚さは近接効果を考慮して決めることが好ましく、平板部１ｂに設けられるスリット３の導線２が接する部分の角は図５に示したように面取りすることが好ましい（円４で囲まれた部分が面取りされた部分を示している）。導線２としては、リッツ線を用いることが好ましい。また、導線２は、リッツ線には絶縁チューブを被せたものを用いてもよい。
【００３７】
次に、図６を参照して、３層構成のコイルの巻線部を形成する巻回工程を説明する。図６は、３層構成のコイルの断面図であり、この３層構成のコイルは、第１層（最下層）の巻線部２ａ、第２層の巻線部２ｂおよび第３層（最上層）の巻線部２ｃを備えている。
この３層構成のコイルも図３及び図４に示された２層構成のコイルと同様に、第１の巻回工程と第２の巻回工程を３回ずつ行うことにより形成される。
【００３８】
まず、第１の巻回工程より、第１層（最下層）の巻線部２ａの１巻目の巻線ａ１を形成する巻回、第２層の巻線部２ｂの１巻目の巻線ｂ１を形成する巻回および第３層（最上層）の巻線部２ｃの１巻目の巻線ｃ１を形成する巻回がこの順番で順次行われる。次に、第２の巻回工程より、第３層（最上層）の巻線部２ｃの２巻目の巻線ｃ２を形成する巻回、第２層の巻線部２ｂの２巻目の巻線ｂ２を形成する巻回および第１層（最下層）の巻線部２ａの２巻目の巻線ａ２を形成する巻回がこの順番で順次行われる。以下同様に、第１の巻回工程と第２の巻回工程を交互に繰り返していくことにより、第１層（最下層）の巻線部２ａの３〜６巻目の巻線ａ３〜ａ６、第２層の巻線部２ｂの３〜６巻目の巻線ｂ３〜ｂ６および第３層（最上層）の巻線部２ｃの３〜６巻目の巻線ｃ３〜ｃ６が形成される。形成された第１層（最下層）の巻線部２ａ、第２層の巻線部２ｂおよび第３層（最上層）の巻線部２ｃは、平面状に６回巻回された巻線部になる。
【００３９】
このように３層構成のコイルの場合にも、第１の巻回工程と第２の巻回工程を交互に繰り返すことにより、各層の巻線部を形成することができる。なお、３層構成の場合には、平板部１ｃにもスリットが設けられる。平板部１ｃに設けられるスリットは、平板部１ｂに設けられたスリットとほぼ同じ位置に設けられる。つまり、平板部１ｃに垂直な方向から見たときに、平板部１ｃに設けられたスリットと平板部１ｂに設けられたスリットがほぼ重なるようにする。
【００４０】
なお、４層以上の場合も、第１の巻回工程と第２の巻回工程を交互に繰り返すことにより、各層の巻線部を形成することができる。また、各層に形成される巻線部の巻数は、第１の巻回工程と第２の巻回工程を行う回数によって変えることができる。例えば、各層の巻線部の巻数を８回にしたい場合には、第１の巻回工程と第２の巻回工程を４回ずつ行えばよく、各層の巻線部の巻数を９回にしたい場合には、第１の巻回工程と第２の巻回工程を４回ずつ行った後に更に第１の巻回工程を１回行えばよい。なお、各層の巻線部の巻数に差異を設けたい場合には、巻回工程において巻数を少なくしたい巻線部に対する巻回をスキップしたり（例えば、第１層の巻回の後、第２層の巻回を行わずに第３層の巻回に移行する）、最外周の巻回工程を途中で止めたりすればよい。
【００４１】
次に、本発明に係る多層構成のコイルが送電用のコイルとして、または受電用のコイルとして用いられる非接触電力伝送回路について図７を参照して説明する。図７には、送電コイルに接続されている主要回路と、受電コイルに接続されている主要回路とが示されている。送電コイルＬｔに交流電流を供給する駆動回路は、スイッチ素子ＳＷ１〜４により構成されている。スイッチ素子ＳＷ１とスイッチ素子ＳＷ２は直列に接続され、その両端には入力電圧Ｖｉｎが印加されている。同様に、スイッチ素子ＳＷ３とスイッチ素子ＳＷ４は直列に接続され、その両端には入力電圧Ｖｉｎが印加されている。送電コイルＬｔの一端には、コンデンサＣｔ１の一端が接続され、他端にはコンデンサＣｔ２の一端が接続されている。コンデンサＣｔ１の他端はスイッチ素子ＳＷ１とスイッチ素子ＳＷ２の接続点に接続され、コンデンサＣｔ２の他端はスイッチ素子ＳＷ３とスイッチ素子ＳＷ４の接続点に接続されている。送電コイルＬｔを流れる電流は、スイッチ素子ＳＷ１〜４のオンオフにより制御される。
【００４２】
受電コイルＬｒにより受電された電力を負荷に供給する受電回路は、ブリッジダイオードＤｒとコンデンサＣｏにより構成されている。受電コイルＬｒの一端には、コンデンサＣｒ１の一端が接続され、他端には、コンデンサＣｒ２の一端が接続されている。コンデンサＣｒ１の他端はブリッジダイオードＤｒの一方の入力に接続され、コンデンサＣｒ２の他端はブリッジダイオードＤｒの他方の入力に接続されている。ブリッジダイオードＤｒの出力端子間には、コンデンサＣｏが接続されている。受電コイルＬｒを流れる電流は、ブリッジダイオードＤｒにより全波整流され、コンデンサＣｏに供給される。
【００４３】
次に、スイッチ素子ＳＷ１〜４のスイッチング動作を説明する。例えば、スイッチ素子ＳＷ１とスイッチ素子ＳＷ４がオンし、スイッチ素子ＳＷ２とスイッチ素子ＳＷ３がオフする期間と、スイッチ素子ＳＷ１とスイッチ素子ＳＷ４がオフし、スイッチ素子ＳＷ２とスイッチ素子ＳＷ３がオンする期間とが交互に繰り返される。スイッチ素子ＳＷ１とスイッチ素子ＳＷ２の接続点と、スイッチ素子ＳＷ３とスイッチ素子ＳＷ４の接続点との間の電圧Ｖｄｒ（スイッチ素子ＳＷ３とスイッチ素子ＳＷ４の接続点側を基準にした電圧）は、スイッチ素子ＳＷ１〜４のオンオフに基づいて変化する。スイッチ素子ＳＷ１とスイッチ素子ＳＷ４がオンし、スイッチ素子ＳＷ２とスイッチ素子ＳＷ３がオフしたときには、電圧Ｖｄｒは絶対値が入力電圧Ｖｉｎとほぼ等しい正の電圧値になる。一方、スイッチ素子ＳＷ１とスイッチ素子ＳＷ４がオフし、スイッチ素子ＳＷ２とスイッチ素子ＳＷ３がオンしたときには、電圧Ｖｄｒは絶対値が入力電圧Ｖｉｎとほぼ等しい負の電圧値になる。
【００４４】
この交流電圧Ｖｄｒに基づいた交流電流が送電コイルＬｔを流れることにより、送電コイルＬｔは磁界を発生させる。このとき、受電コイルＬｒには、送電コイルＬｔが発生させた磁界に基づいた交流電流が流れ、この電流がブリッジダイオードＤｒにより全波整流され、コンデンサＣｏに供給される。
【００４５】
次に、本発明に係る多層構成のコイルを図７に示した送電コイルＬｔとして、または受電コイルＬｒとして用いる場合の例を図８及び図９を参照して説明する。図８及び図９は、対向して配置された送信コイルと受信コイルの断面図を示している。図８では、送電コイルＬｔと受電コイルＬｒが共に１つのコイルで構成されており、図９では、送電コイルＬｔと受電コイルＬｒが共に２つのコイルで構成されている。
【００４６】
図８の例では、２層構成のコイル１１を用いて送電コイル１０が構成され、２層構成のコイル２１を用いて受電コイル２０が構成される。送電コイル１０は、コイル１１、磁性部材１２および金属平板１３により構成される。磁性部材１２と金属平板１３は、コイル１１のコイル２１と対向する側と反対の側に、この順番で配置される。受電コイル２０は、コイル２１、磁性部材２２および金属平板２３により構成される。磁性部材２２と金属平板２３は、コイル２１のコイル１１と対向する側と反対の側に、この順番で配置される。これら金属平板１３、２３はアルミニウム板や銅板で構成される。
【００４７】
この構成で非接触電力伝送を行った場合にコイルの浮遊容量のバランスが悪いと、金属平板１３の対地電圧や金属平板２３の対地電圧が高くなってしまうことがある。しかし、発明に係る多層構成のコイルは浮遊容量のバランスが良いので、金属平板１３の対地電圧や金属平板２３の対地電圧が高くなることが抑制される。
【００４８】
図９の例では、２層構成のコイル３１ａ，３１ｂを用いて送電コイル３０が構成され、２層構成のコイル４１ａ，４１ｂを用いて受電コイル４０が構成される。送電コイル３０は、コイル３１ａ，３１ｂ、磁性部材３２および金属平板３３により構成される。磁性部材３２と金属平板３３は、コイル３１ａ，３１ｂのコイル４１ａ，４１ｂと対向する側と反対の側に、この順番で配置される。受電コイル４０は、コイル４１ａ，４１ｂ、磁性部材４２および金属平板４３により構成される。磁性部材４２と金属平板４３は、コイル４１ａ，４１ｂのコイルコイル３１ａ，３１ｂと対向する側と反対の側に、この順番で配置される。なお、コイル４１ａが発生させる磁界の向きと４１ｂが発生させる磁界の向きは、互いに逆方向になるように設定されている。なお、これら金属平板３３、４３はアルミニウム板や銅板で構成される。
【００４９】
コイル４１ａとコイル４１ｂは、最外周側の巻線から引き出された端部同士で相互に接続される。このように接続した場合、コイル４１ａとコイル４１ｂの最外周側の巻線同士を接近させても、両者間の電圧差が小さいため、特別な耐圧保護などの対策を施す必要がない。また、送電コイル１０と受電コイル２０の場合と同様に、金属平板３３の対地電圧や金属平板４３の対地電圧が高くなることも抑制される。
【００５０】
以上、本発明に係る多層構成のコイルの実施形態を説明したが、本発明は、上記で説明した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変更を加えることができる。例えば、多層構成の層数や、各層の巻線部の巻数については種々の組み合わせでコイルを構成することができる。但し、各層の巻線部の巻数は多層構成の層数よりも大きくなるようにすることが好ましい。また、導線についても、リッツ線以外の線材を用いることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…ボビン、１ａ，１ｂ，１ｃ…平板部、２…導線、２ａ，２ｂ，２ｃ…巻線部、３…スリット、４…面取り部、１０，３０…送電コイル、１１，２１，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ…コイル、１２，２２，３２，４２…磁性部材、１３，２３，３３，４３…金属平板、２０，４０…受電コイル。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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