(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル装置を含む電気回路であって、
前記コイル装置は、少なくとも２つのコイルを含むコイル基板と、前記コイル基板に取り付けられて前記コイルの共通の磁心となるコアと、前記コイルの各端部に接続された端子導線とを有し、
前記コアには、そのコア自身を貫通するコア貫通孔が設けられており、
前記端子導線のうち、それぞれ別々のコイルに接続された少なくとも２本の端子導線が前記コア貫通孔に通されており、
少なくとも一対の、２つのコイルから成るコイル対が、並列に接続されて並列コイル回路を形成する並列コイル対となっており、
前記コア貫通孔に通されている複数の端子導線は、前記並列コイル対を成すコイルのそれぞれに接続されている２本の端子導線が一組となった貫通並列線を少なくとも一組含んでおり、
前記貫通並列線の端子導線のそれぞれは、自身が接続されている並列コイル対が形成する並列コイル回路内に交流電流が流れる場合に、前記コア貫通孔内において互いに逆向きの電流が流れるように配線されていること
を特徴とする電気回路。
【請求項２】
コイル基板に、その基板厚み方向を貫通するコイル基板貫通孔が設けられており、
コア貫通孔に通された端子導線は前記コイル基板貫通孔にも通されていること
を特徴とする請求項１に記載の電気回路。
【請求項３】
コイル基板に含まれる各コイルが、コイル基板貫通孔を取り巻く渦巻き形状になっており、
前記コイル基板貫通孔およびコア貫通孔に通された端子導線が接続されているコイルの端部は、前記コイル基板貫通孔の周縁部に位置していること
を特徴とする請求項２に記載の電気回路。
【請求項４】
前記コイル基板が、巻き方向が互いに逆向きになっている２つの平面コイルから成るコイル対を少なくとも一対含んでおり、前記コイル対を成す２つの平面コイルはコイル基板の基板厚み方向に重なっていて、互いに絶縁層で隔てられていること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電気回路。
【請求項５】
第１のコイルと第２のコイルとが並列コイル対となっており、前記第１のコイルの巻き始め端部と前記第２のコイルの巻き始め端部とが電気的に接続され、かつ、前記第１のコイルの巻き終わり端部と前記第２のコイルの巻き終わり端部とが電気的に接続されることにより並列コイル回路が形成されており、
前記第１のコイルの巻き終わり端部に接続された端子導線と前記第２のコイルの巻き始め端部に接続された端子導線との組が貫通並列線となっていること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電気回路。
【請求項６】
コイル装置が回転体を含む機械装置の無接触給電に用いられる給電側または受電側のコイル装置として用いられており、前記コイル装置のコアには前記回転体の回転軸を通すための回転軸穴が設けられており、この回転軸穴を貫通並列線を通すための貫通孔として用いること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電気回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のコイルを備えたコイル装置に係るものであり、特にコイルに接続された導線の配線構造に関するものである。また本発明は、このコイル装置を含む電気回路にも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸周りに回転可能な回転体を含むシステムにおいて、その回転体に対して電力供給を行う経路が伝導体から成るケーブルで構成されていると、そのケーブルには回転体の回転に追随して捻りが生じるため、それによる変形に耐えうる可撓性が要求される。そのため高価な導線が必要となってシステムの構築コストが高くついてしまう。また回転体の回転角度が大きかったり、システムの運用環境が高温高圧であったりすると高可撓性のケーブルであっても耐え切れず破損してしまうおそれがある。
【０００３】
ケーブルに捻りが生じることを避けるために、電力供給経路にスリップリングとブラシから成る接点を設けておくという手法が採られることもある。しかし、この手法ではスリップリングとブラシとの間での機械的摩擦が原因となって各種部品に損耗が生じるため、定期的に損耗の具合を点検して必要に応じ部品の交換を行うといった保守作業を行わねばならず、保守点検のコストが高くついてしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載されているように、電磁誘導作用を利用した非接触給電装置を用いるという方法が採られることがある。この方法であれば、送受電用の導体に捻りが生じることはなく、また各種部品の損耗が比較的小さく済むので、システムの構築コスト、保守点検のコストを低く抑えることができる。
【０００５】
特許文献１に記載されている非接触給電装置は、コアに巻回された電磁コイルを用いており、その電磁コイルを巻回す対象となる１次側のコアおよび２次側のコアとして、どちらも円筒状の周壁および軸心部から突出した突出部を有する底付円筒状、いわゆるポット型のコアを用いている。このポット型のコアの突出部および周壁の寸法は、電磁コイルの巻数分の導線を巻回すのに必要となる寸法よりも大きくすることが求められる。そのため、大きな電力を給電するために大きな巻数の電磁コイルを使用しようとすれば、コアの寸法も大きくなって、非接触給電装置が大きなスペースを占有してしまう。
【０００６】
そこで、省スペース化のために、平板状の基板表面上に導体を実装したコイル基板、いわゆる平面コイルが用いられることがある。例えば図６に示すような円板状のコイル基板９２を用いる場合、コイル基板９２の外径と同じ径の円柱状に形成したフェライトなどの磁性材料製のコア９４を用意し、コイル基板９２の図中下面（裏側）にコア９４上面を取り付けて使用する。このようにすれば、コイル基板９２の図中上面（表側）に実装された表側コイル９２ａに電流が流れようとするときに発生する磁束はコア９４を通ることになり、従来の電磁コイルのような、コアに導線を巻回した構造のコイルと同等の電磁的性能を持つコイルとして使用することができる。
【０００７】
このような表面実装式のコイル基板９２およびそのコア９４は、ポット型のコアに導線を巻回した構造のコイルに比べて小さな寸法とすることができるため、これらを用いれば非接触給電装置の占有するスペースを小さくすることができる。またコアに導線を巻回す場合には複数のコイルを安定して同一の品質で製造することが難しいが、表面実装式のコイル基板９２であれば、プリント回路基板製作技術などを応用することにより、安定した品質で低コストに製造することが容易である。
【０００８】
また、コイル基板９２上面だけでなく、図６に破線で示すように、コイル基板９２下面（裏側）にも裏側コイル９２ｂを実装しておくと、１つのコイル基板９２に２つのコイルが含まれることになるため、この２つのコイルを直列に接続して、コイル基板９２全体を１つの大きなインダクタンス値のコイルとして使用したり、並列に接続してコイル基板９２全体を１つの小さなインダクタンス値のコイルとして使用したりすることができる。また、並列に接続した場合にはコイル基板９２全体としての直流抵抗が小さくなる。そのため、非接触給電装置において１次側では直列に接続したコイル基板９２を使用し、２次側では並列に接続したコイル基板９２を使用することにより、２次側での電流を大きくすることができる。このように、同じコイル基板９２を用いても配線の仕方を変えるだけでコイル基板全体としての電磁的性質を変えることができるため、１次側と２次側とで電磁的性質が異なるコイルを使用したい場合でも、１次側と２次側とで同じ種類のコイル基板９２を使うことができて、非接触給電装置製作のための資材調達コストを低く抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３８１５６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、図６に示すコイル基板９２とコア９４との組み合わせでは、表側コイル９２ａと裏側コイル９２ｂとで、コア９４に対する距離が異なってしまう。すなわち、表側コイル９２ａは裏側コイル９２ｂと比べて、コア９４との距離がコイル基板９２の厚み分だけ大きくなってしまう。そのため、表側コイル９２ａと裏側コイル９２ｂとが同じ形状であっても、インダクタ素子としてのインダクタンス値が互いに異なってしまう。よってこれら表側コイル９２ａと裏側コイル９２ｂとを共通の電源に接続したとしても、表側コイル９２ａと裏側コイル９２ｂとでは交流性能が異なってしまう。
【００１１】
特に、表側コイル９２ａと裏側コイル９２ｂとを並列接続した場合にこの問題は顕著である。表側コイル９２ａと裏側コイル９２ｂとが同じ形状（図６では同じ形状で向きが逆）となっているコイル基板９２において、表側コイル９２ａと裏側コイル９２ｂとでコア９４との距離が同じであれば、共通の交流電源を表側コイル９２ａと裏側コイル９２ｂとに並列的に接続した場合、表側コイル９２ａと裏側コイル９２ｂとで流れる電流は等しくなるはずである。ところが実際には、コア９４との距離が異なることに起因するインダクタンス値の差異により、表側コイル９２ａと裏側コイル９２ｂとで異なる強さの電流が流れてしまう。例えば回路全体として１Ａの電流を流して、両コイルにはそれぞれ０．５Ａずつの電流を流すつもりであっても、一方には０．７Ａの電流が流れてしまい、他方には０．３Ａの電流が流れてしまうといった事態が発生する。
【００１２】
このような、並列接続された両コイル間で電流の強さが不均等になってしまうという問題に対する対処法の１つとしては、電流を均等化させるための磁性体コアを使用するという方法が挙げられる。例えば図７の回路模式図に示すように、表側コイル９２ａの端部に接続された導線と裏側コイル９２ｂの端部に接続された導線とをそれぞれ１本ずつ、筒状の均等化コア９６内に通し、均等化コア９６の筒内で表側コイル９２ａに流れる電流Ｉａと裏側コイル９２ａに流れる電流Ｉｂとが互いに向かい合うようにこれら２本の導線を配置する。このようにすると、両コイルに流れる電流の強さが不均等であっても、均等化コア９６の筒内で互いに向かい合う電流Ｉａ，Ｉｂは、お互いの発する磁束が均衡状態になるように作用する。つまり２本の導線に流れる電流Ｉａ，Ｉｂは、お互いが均等化コア９６内に発生させる磁束が同じ強さで逆向きとなるように作用し合い、強い方の電流は弱められ、弱い方の電流は強められることとなって、結果的に両方の電流Ｉａ，Ｉｂが同じ強さとなる。これにより、両コイルに流れる電流の強さが均等化される。
【００１３】
しかしながら、このような均等化コア９６をコイル基板９２およびコア９４と別体として用意すると、省スペース化のためにコイル基板９２すなわち平面コイルを用いているにも関わらず、均等化コア９６を配置するためにスペースを余分に確保しなければならないこととなる。
【００１４】
そこで、本発明は、コイル装置と別体として用意された均等化コアを必要とせず、省スペース化を図ることが可能なコイル装置を提供することを目的とする。
また本発明は、コイル装置を含む電気回路において、コイル装置と別体として用意された均等化コアがなくとも、コイル装置に含まれる複数のコイルに流れる電流を均等化させることが可能な電気回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この課題を解決するため、本発明に係る電気回路は、コイル装置を含む電気回路であって、前記コイル装置は、少なくとも２つのコイルを含むコイル基板と、前記コイル基板に取り付けられて前記コイルの共通の磁心となるコアと、前記コイルの各端部に接続された端子導線とを有し、前記コアには、そのコア自身を貫通するコア貫通孔が設けられており、前記端子導線のうち、それぞれ別々のコイルに接続された少なくとも２本の端子導線が前記コア貫通孔に通されており、少なくとも一対の、２つのコイルから成るコイル対が、並列に接続されて並列コイル回路を形成する並列コイル対となっており、前記コア貫通孔に通されている複数の端子導線は、前記並列コイル対を成すコイルのそれぞれに接続されている２本の端子導線が一組となった貫通並列線を少なくとも一組含んでおり、前記貫通並列線の端子導線のそれぞれは、自身が接続されている並列コイル対が形成する並列コイル回路内に交流電流が流れる場合に、前記コア貫通孔内において互いに逆向きの電流が流れるように配線されていることを特徴とする。
この構成によれば、コイル装置と別体の均等化コアを用意しなくとも、それぞれ別々のコイルに接続された少なくとも２本の端子導線に対して、その周囲をコアが取り巻く形で配線が行われることになる。
また、この構成によれば、互いに逆向きの電流が流れる電流が流れる２本の端子導線がコアに取り囲まれた状態となるため、２本一組の端子導線（貫通並列線）を流れる電流がそれぞれ生じる磁束が互いに逆向きとなり、均等化コアの筒内における電流の均等化と同様の現象により、この２本の端子導線つまり貫通並列線のそれぞれに流れる電流は同じ強さに均等化される。
【００１６】
また、本発明に係る電気回路のコイル装置は、上記構成に加えて、コイル基板に、その板厚み方向を貫通するコイル基板貫通孔が設けられており、コア貫通孔に通された端子導線は前記コイル基板貫通孔にも通されているようにしてもよい。
この構成によれば、コイル基板の一面側（裏側）にコアを取り付け、他面側（表側）に端子導線を接続した場合でも、端子導線をコイル基板貫通孔に通すことにより、端子導線を表側から裏側へと導くことができるため、裏側に存在するコア貫通孔へと端子導線を通すことができる。
【００１７】
また、本発明に係る電気回路のコイル装置は、上記構成に加えて、コイル基板に含まれる各コイルが、コイル基板貫通孔を取り巻く渦巻き形状になっており、前記コイル基板貫通孔およびコア貫通孔に通された端子導線が接続されているコイルの端部は、前記コイル基板貫通孔の周縁部に位置しているようにしてもよい。
この構成によれば、コイル基板貫通孔およびコア貫通孔に通された端子導線は、コイル基板貫通孔の周縁部に位置しているコイルの端部、すなわちコイル基板貫通孔に近い位置からコイル基板貫通孔へと通されることになるため、コイル端部からコイル基板貫通孔に至るまでに端子導線が通過する経路を短くすることができる。そのため、端子導線を引き回すために必要な配線スペースが小さく済み、より省スペース化が図れる。また、端子導線を短くできてコイル装置の資材コストを抑えることができる。
さらに、コイル基板に含まれるコイルがコイル基板貫通孔を取り巻く渦巻き形状であることにより、これらのコイルに通電した際に発生する磁束の向きは、コイル基板貫通孔の貫通方向と平行になる。一方、コイル基板貫通孔内に通されている端子導線に通電した際に発生する磁束の向きは、コイル基板貫通孔の貫通方向と垂直である。したがって、この構成によるコイル装置に通電した際にコイル基板貫通孔内に通されている端子導線から発生する磁束の向きは、コイルから発生する磁束に対して垂直の向きとなる。すると、コイル基板貫通孔内に通されている端子導線から発生する磁束は、コイルから発生する磁束に直接的には影響を与えないことになるので、コイルから発生する磁束が乱されることを防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明に係る電気回路のコイル装置は、上記構成に加えて、前記コイル基板が、巻き方向が互いに逆向きになっている２つの平面コイルから成るコイル対を少なくとも一対含んでおり、前記コイル対を成す２つの平面コイルはコイル基板の板厚み方向に重なっていて、互いに絶縁層で隔てられているようにしてもよい。
この構成によれば、コイル対を成す２つの平面コイルのそれぞれに接続された端子導線を１本ずつコア貫通孔に通すことにより、巻き方向が互いに逆向き、すなわち電磁的極性が互いに反対となっている２つの平面コイルのそれぞれに接続された端子導線が１本ずつコア貫通孔に通されることとなるので、コア貫通孔に通されている端子導線同士で逆向きの電流が流れるように配線することが容易となる。
【００２０】
また、本発明に係る電気回路は、上記構成に加えて、第１のコイルと第２のコイルとが並列コイル対となっており、前記第１のコイルの巻き始め端部と前記第２のコイルの巻き始め端部とが電気的に接続され、かつ、前記第１のコイルの巻き終わり端部と前記第２のコイルの巻き終わり端部とが電気的に接続されることにより並列コイル回路が形成されており、前記第１のコイルの巻き終わり端部に接続された端子導線と前記第２のコイルの巻き始め端部に接続された端子導線との組が貫通並列線となっているようにしてもよい。
この構成によれば、２本の貫通並列線に流れる電流がコア貫通孔内において互いに逆向きとなるように配線することができる。
【００２１】
また、本発明に係る電気回路は、上記構成に加えて、コイル装置が回転体を含む機械装置の無接触給電に用いられる給電側または受電側のコイル装置として用いられており、前記コイル装置のコアには前記回転体の回転軸を通すための回転軸穴が設けられており、この回転軸穴を貫通並列線を通すための貫通孔として用いるようにしてもよい。
この構成によれば、既存の無接触給電システムにおいてコアに回転軸穴が予め設けられている場合には、本発明に係る電気回路を形成するにあたって貫通並列線を通すための貫通孔を改めて開ける必要がなく、既存のシステム内で容易に本発明に係る電気回路を形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るコイル装置によれば、それぞれ別々のコイルに接続された少なくとも２本の端子導線を、コアが取り巻く形で配線が行われるため、コイル装置と別体の均等化コアを用意しなくとも、端子導線を取り巻くコアが配置されていることとなるので、このコイル装置を電気回路に組み込むにあたって追加の均等化コアを設ける必要がなくなり、省スペース化を図ることが可能となる。
また、本発明に係る電気回路によれば、コア貫通孔内を通っている２本一組の貫通並列線のそれぞれに流れる電流は同じ強さに均等化されるので、貫通並列線のそれぞれが接続されている並列コイル対の各コイルに流れる電流も同じ強さに均等化される。例えばコイル基板に含まれる２つのコイルが並列コイル対を成している場合に、これらのコイルがそれぞれコアとの距離の違いによりインダクタンス値が異なっており、一方のコイルに流れる電流が他方のコイルよりも大きくなってしまったとする。このとき、一方のコイルに接続されている端子導線から発せられる磁束も増大するので、他方のコイルに接続する端子導線にはこの磁束の増大を抑えようとする方向の起電力が生じる。すると、他方のコイルに流れる電流は増大し、一方のコイルに流れる電流は減少する。この結果、並列コイル対の各コイルに流れる電流が均等化されることになる。したがって、電流均等化のためのコアをコイル装置と別体として用意しなくとも、並列コイル対の各コイルに均等な電流が流れる並列コイル回路を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るコイル装置を含む電気回路の実施形態の一例において使用するコイル基板を示す図であり、（ａ）はコイル基板を表側となる一方の面側から見た斜視図、（ｂ）はコイル基板を裏側となる他方の面側から見た斜視図。
【図２】同実施形態におけるコイル基板とコアとの関係を示す図であり、（ａ）はコアをコイル基板に取り付ける前の状態を示す斜視図、（ｂ）はコアをコイル基板に取り付けた状態を示す斜視図、（ｃ）は（ｂ）の状態を簡略化して表した図。
【図３】同実施形態における並列コイル回路の配線の様子を示す模式図。
【図４】図３の回路をより簡略的に表した図。
【図５】本発明に係るコイル装置を含む電気回路の実施形態の別例を示す図であり、（ａ）は第１のコイルと第２のコイルとを同じ向きの巻き方向とした場合における配線の様子を表した模式図、（ｂ）はコア貫通孔に通す２本の端子導線がどちらも巻き終わりに接続している場合における配線の様子を表した模式図。
【図６】従来技術におけるコイル基板およびコアを示す斜視図。
【図７】従来技術において均等化コアを用いた場合の電気回路の様子を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るコイル装置を含む電気回路の実施形態の一例について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に、本実施形態において使用するコイル基板２０を示す。図１（ａ）はコイル基板２０の一方の面を示しており、以後この面を表側と呼ぶことがある。また図１（ｂ）はコイル基板２０の他方の面を示しており、以後この面を裏側と呼ぶことがある。このコイル基板２０は、ガラスエポキシ基板などの絶縁層となる物質で構成された円板状であり、両方の表面にそれぞれ銅などの導電性物質によるプリント配線で形成された平面コイルが実装されている。すなわち図１（ａ）に示す表側には第１のコイル３０が、図１（ｂ）に示す裏側には第２のコイル４０が表面実装されている。
【００２５】
またコイル基板２０の円形中心部にはその基板厚み方向を貫通するコイル基板貫通孔２５が設けられている。そして第１のコイル３０と第２のコイル４０とはそれぞれこのコイル基板貫通孔２５を取り巻く渦巻き形状を成すように形成されており、どちらも同じ形状であるが、巻き方向については互いに逆向きになっている。図１（ａ）に示す第１のコイル３０が右巻きであるのに対して、第２のコイル４０も図１（ｂ）においては右巻きに見えているが、これは図１（ｂ）がコイル基板２０を裏側から見ているためであり、表側の面に対しては第２のコイル４０は左巻きに渦を巻いている。
【００２６】
第１のコイル３０と第２のコイル４０をコイル基板２０外部の回路と接続する際に表側と裏側のどちらの面からでも両方のコイルに配線ができるようにするため、第１のコイル３０と第２のコイル４０は外周側の端部と内周側の端部において表側と裏側との間での導通がとられている。例えば第１のコイル３０の外周側端部３４については、図１（ａ）に示す表側の外周側端部３４のランドと、図１（ｂ）に示す裏側の外周側端部３４のランドは、メッキスルーホール法などにより形成されたビア２４によって電気的に接続されており、裏側の面からでも表側の第１のコイル３０の外周側端部３４に対して配線が行えるようになっている。また、第２のコイル４０の外周側端部４４も、表側のランドと裏側のランドとがビア２４により電気的に接続されていて、表側から第２のコイル４０に対して配線が行えるようになっている。同様に、各コイルの内周側端部についても、表裏両面のランドが電気的に接続されている。
【００２７】
本実施形態においては、コイル基板２０に、図２に示す磁性材料製（フェライトなど）のコア５０を取り付けて使用する。図２（ａ）に、コア５０がコイル基板２０に取り付けられる前の状態を示す。このコア５０は全体としてコイル基板２０の外径と同径の円柱状の形状をしており、その中心にはコア５０の円柱高さ方向を貫くコア貫通孔５５が形成されている。このコア貫通孔５５はコイル基板２０のコイル基板貫通孔２５と同径円状になっており、図２（ｂ）に示すように、コア５０上にコイル基板２０を載せたときにコア貫通孔５５とコイル基板貫通孔２５とを連通させることができる。本実施形態においてはコア貫通孔５５とコイル基板貫通孔２５とが連通した状態でコイル基板２０の裏側に対してコア５０が接着されたものを使用する。コア５０がコイル基板２０に取り付けられた状態においては、コア５０は第１のコイル３０と第２のコイル４０の共通の磁心として働く。
【００２８】
コイル基板２０の表側に実装されている第１のコイル３０を実線で渦巻き形状として図示するとともに、裏側に実装されている第２のコイル４０を破線で図示すると、図２（ｂ）に示すように見難くなるので、ここでは、図２（ｃ）に示すように、第１のコイル３０および第２のコイル４０を簡略化して表す。すなわち、第１のコイル３０はその内周側端部３２と外周側端部３４との間に接続されたコイル素子であり、第２のコイル４０はその内周側端部４２と外周側端部４４との間に接続されたコイル素子であるものとみなして図示する。第１のコイル３０と第２のコイル４０との巻き方向が互いに逆向きとなっていることについては、各コイルの脇に黒い点として示されている巻き始めマークＳを用いて表す。第１のコイル３０と第２のコイル４０とでこの巻き始めマークＳに対して同じ方向に電流が流れるとき、第１のコイル３０が発生させる磁束と第２のコイル４０が発生させる磁束とが同じ方向になる。
【００２９】
例えば、図２（ｃ）において第１のコイル３０に外周側端部３４から内周側端部３２へ向けて電流が流れると、図２（ｂ）でいうと右巻き方向に電流が流れることとなり、表側から裏側へ向く方向、つまり図中では下向きの磁束が発生する。これに対して左巻きに渦を巻いている第２のコイル４０から下向きの磁束を発生させるためには、その内周側端部４２から外周側端部４４へ向けて電流を流せばよい。このように、図２（ｃ）においては、巻き始めマークＳが付されている端部（以後、巻き始め端部と呼ぶ）から巻き始めマークＳが付されていない端部（以後、巻き終わり端部と呼ぶ）に向けて電流が流れるときに図中で下向きの磁束が発生するものと取り決める。なお、巻き終わり端部から巻き始め端部に向けて電流を流した場合には、図中で上向きの磁束が発生する。
【００３０】
図３に、本発明に係るコイル装置を電気回路内に組み込んだ状態を模式的に表す。本発明にかかるコイル装置は、図２に示すようなコイル基板２０とコア５０を組み合わせたものに、さらに被覆銅線などの端子導線７０を接続したものである。端子導線７０は、各コイルの各端部にそれぞれ接続されている。図３では、第１のコイル３０の内周側端部３２と外周側端部３４、そして第２のコイル４０の内周側端部４２と外周側端部４４に、それぞれ端子導線７０が接続されている。
【００３１】
そして、これらの端子導線７０を介して、第１のコイル３０と第２のコイル４０が交流電源６２に対して接続されている。ここで、本実施形態においては第１のコイル３０と第２のコイル４０とで並列コイル回路が形成されている。すなわち、第１のコイル３０の巻き始め端部となる外周側端部３４と第２のコイル４０の巻き始め端部となる内周側端部４２とを電気的に接続するとともに、第１のコイル３０の巻き終わり端部となる内周側端部３２と第２のコイル４０の巻き終わり端部となる外周側端部４４とを電気的に接続し、両コイルの巻き始め端部と巻き終わり端部との間に交流電源６２が交流電圧を印加するように配線を行っている。このように配線を行うことにより、第１のコイル３０と第２のコイル４０は並列に接続されたコイルつまり並列コイル対として動作する。
【００３２】
このようにして並列コイル回路を形成する端子導線７０のうち、それぞれ別々のコイルに接続されている２本の端子導線７０、つまり第１のコイル３０に接続されているものと第２のコイル４０に接続されているものを１本ずつコイル基板貫通孔２５とコア貫通孔５５に通しておく。以下においては、コア貫通孔５５に通されている２本一組の端子導線７０をそれぞれ貫通並列線と呼ぶ。図３では、第１のコイル３０の巻き終わり端部（内周側端部３２）に接続された端子導線７０と、第２のコイル４０の巻き始め端部（内周側端部４２）に接続された端子導線７０とが、コイル基板貫通孔２５とコア貫通孔５５に通されて、それぞれ貫通並列線３５および貫通並列線４５となっている。
【００３３】
貫通並列線３５および貫通並列線４５をこのように配線しておくと、交流電源６２から第１のコイル３０および第２のコイル４０に対して交流電圧が印加されて第１のコイル３０および第２のコイル４０が形成する並列コイル回路内に交流電流が流れるとき、コア貫通孔５５内においては貫通並列線３５と貫通並列線４５とで互いに逆向きの電流が流れる。例えば図３において交流電源６２の上側に示す上向き矢印の方向に電流Ｉｎが流れる瞬間においては、第１のコイル３０に接続されている貫通並列線３５には図中の下向き方向へ電流が流れ、第２のコイル４０に接続されている貫通並列線４５には図中の上向き方向へ電流が流れる。交流電流であるから、電流Ｉｎの向きは周期的に反転するが、その反転に合わせて貫通並列線３５および貫通並列線４５に流れる電流の向きもそれぞれ反転する。よって、電流Ｉｎの向きが図中の上向き矢印の方向から反転した際には、貫通並列線３５には上向きの、貫通並列線４５には下向きの電流が流れる。
【００３４】
貫通並列線３５および貫通並列線４５において互いに逆向きの電流が流れることについてより詳しく説明するため、図３に示す回路をさらに簡略化して図４に示す。ここでは図４中に示す電流Ｉｎの矢印方向に電流が流れる瞬間について考えるものとし、矢印の尾側を回路の上流側、矢印の先端側を回路の下流側として説明する。
【００３５】
交流電源６２と並列コイル対（第１のコイル３０および第２のコイル４０）との間の配線のうち、上流側について見ると、第１のコイル３０の巻き始め端部（図３の外周側端部３４）へ向かう配線はコア５０の上側（表側）から導かれているのに対して、第２のコイル４０の巻き始め端部（図３の内周側端部４２）へ向かう配線はコア５０の下側（裏側）から導かれており、コア貫通孔５５を裏側から表側へ抜ける貫通並列線４５を経由して交流電源６２と第２のコイル４０とが接続されている。そして下流側について見ると、第１のコイル３０の巻き終わり端部（図３の内周側端部３２）から導かれる配線は、コア貫通孔５５を表側から裏側へ抜ける貫通並列線３５を経由して交流電源６２へと接続されているのに対して、第２のコイル４０の巻き終わり端部（図３の外周側端部４４）から導かれる配線は、コア貫通孔５５を通ることなく第１のコイル３０側の配線と合流してから交流電源６２へと接続されている。
【００３６】
以上のように配線が行われているため、交流電源６２からの電流Ｉｎが図中矢印方向に流れる瞬間においては、第１のコイル３０の貫通並列線３５には、第１のコイル３０の巻き終わり端部から流れ出す電流が表側から裏側へ向けて図中の下方向へと流れる。一方、第２のコイル４０の貫通並列線４５には、第２のコイル４０の巻き始め端部へと流れ込む電流が裏側から表側へ向けて図中の上方向へと流れる。また、電流Ｉｎの方向が図中矢印方向と反対向きになった場合には、第１のコイル３０の貫通並列線３５には図中で上向きの電流が流れ、第２のコイル４０の貫通並列線４５には図中で下向きの電流が流れる。
【００３７】
このように、貫通並列線３５と貫通並列線４５には互いに逆向きの電流が流れるので、貫通並列線３５と貫通並列線４５は、コア貫通孔５５内において互いに逆向きの磁束を発生させる。すると貫通並列線３５と貫通並列線４５のそれぞれに流れる電流は、互いに強さを均等化するように作用し合う。そのため、第１のコイル３０と第２のコイル４０とで異なる強さの電流が流れそうになっても、この貫通並列線３５と貫通並列線４５との間での均等化作用により、結果的に第１のコイル３０と第２のコイル４０とで同じ強さの電流が流れることになる。
【００３８】
第１のコイル３０と第２のコイル４０ではコア５０との距離がコイル基板２０の厚み分だけ異なっているので、インダクタンス値も両者で異なる。そのため同形状の両コイルが並列に接続されていても電流は均等に流れようとはせず、どちらかに偏りを持って流れようとする。しかしこの偏りは、貫通並列線３５と貫通並列線４５との間での均等化作用により解消される。例えば仮に第１のコイル３０の方に電流が偏って流れた場合、第１のコイル３０の貫通並列線３５に流れる電流が第２のコイル４０の貫通並列線４５よりも強くなる。すると貫通並列線３５がコア５０内に発生させる磁束（表側から見ると右巻きの方向）が増加する。貫通並列線３５が発生させる磁束が増加すると、貫通並列線４５にはその増加を阻もうとする向きに起電力が生じる。この起電力の向きは貫通並列線３５の電流と逆向き、つまり貫通並列線４５の電流と同じ向きとなるので、貫通並列線４５の電流が強められる。貫通並列線４５の電流が増加すると第２のコイル４０に流れる電流も増加するが、第１のコイル３０に流れる電流と第２のコイル４０に流れる電流は共通の電流Ｉｎから枝分かれした流れであるため、第２のコイル４０に流れる電流が増加した分、第１のコイルに流れる電流は減少する。この結果、仮に第２のコイル４０に流れる電流の方が強くなったとしても、今度は第１のコイル３０の貫通並列線３５で同様の作用が生じて第２のコイル４０に流れる電流が弱められる。こうした作用が繰り返されることにより、最終的に第１のコイル３０に流れる電流と第２のコイル４０に流れる電流とは同じ強さに均等化される。
【００３９】
以上のように、図１〜図４に示す本実施形態においては、コイル基板２０、コア５０、端子導線７０からなるコイル装置とは別体として図７に示すような均等化コア９６を用意せずとも、第１のコイル３０と第２のコイル４０とに流れる電流を均等化することができる。したがって、このコイル装置を用いれば、例えば無接触給電装置においてコイル装置が占有するスペースを小さくすることができる。
【００４０】
また本実施形態においてはコア貫通孔５５に通す貫通並列線３５および貫通並列線４５を、コイル基板貫通孔２５にも通していることにより、配線を行い易い表側の各コイル端部に端子導線７０を接続しつつも、貫通並列線３５および貫通並列線４５を表側から裏側へと導くことができる。また、貫通並列線３５と貫通並列線４５はそれぞれコイル基板貫通孔２５に近い位置の、第１のコイル３０の内周側端部３２と第２のコイル４０の内周側端部４２に接続されている。つまりコイル基板貫通孔２５の周縁部に位置する端部に接続されているため、貫通並列線３５と貫通並列線４５は、各コイル端部に接続された位置からコイル基板２５およびコア貫通孔５５へ至る経路が短くなっており、貫通並列線３５と貫通並列線４５を長い経路にわたって引き回す必要がなく、配線作業が行い易くなるとともに、配線スペースおよび資材コストが低減される。
【００４１】
さらに、第１のコイル３０および第２のコイル４０がコイル基板２０上で渦を巻く平面コイルとなっているのに対して、貫通並列線３５および貫通並列線４５はコイル基板２０およびコア５０を厚み方向に貫くコイル基板貫通孔２５およびコア貫通孔５５に通されているため、第１のコイル３０および第２のコイル４０が発生させる磁束と、貫通並列線３５および貫通並列線４５が発生させる磁束とは、互いに直交することとなり、直接的には影響を及ぼし合わない。よって電流均等化のために第１のコイル３０および第２のコイル４０の磁心となるコア５０を利用していても、第１のコイル３０および第２のコイル４０が発生させる磁束が乱されることはない。
【００４２】
また、軸周りに回転可能な回転体を含むシステム（機械装置）において、その回転体への給電が無接触給電により行われている場合、その給電側または受電側のコイル装置に含まれるコアには、回転体の回転軸を通すための回転軸穴が設けられていることがあるが、そのようなコイル装置に対して本実施形態のような電気回路を形成する場合には、貫通並列線を通すためのコア貫通孔５５として回転軸穴を利用することができるので、コア貫通孔を改めて開ける必要がなく、既存のシステム内で容易に本実施形態の電気回路を形成することができる。
【００４３】
なお、上述の実施形態においては、巻き方向が逆向きになっている第１のコイル３０および第２のコイル４０を含むコイル基板２０を用いたが、本発明に係る電気回路はコア貫通孔５５内に通された２本一組の導線がそれぞれ別々のコイルに接続されていて、コア貫通孔５５内において互いに向かい合う電流が流れるように配線されていればよく、例えば巻き方向が同じ向きになっている２つのコイルを含むコイル基板を用いてもよい。
【００４４】
図５（ａ）に、第１のコイル３０と第２のコイル４０とが同じ向きになっているコイル基板２０を用いた場合の回路模式図を示す。この場合、第１のコイル３０については図３の場合と同じく外周側端部３４が巻き始め端部となっているのに対し、第２のコイル４０については内周側端部４２ではなく外周側端部４４が巻き始め端部となっている。この場合、第１のコイル３０に対しては図３と同様に配線を行えばよい。一方、第２のコイル４０については、巻き始め端部となる外周側端部４４に接続する端子導線７０を貫通並列線４５として、裏側から表側へ向けてコア貫通孔５５およびコイル基板貫通孔２５に通してから外周側端部４４に接続し、巻き終わり端部となる内周側端部に接続する端子導線７０はコア貫通孔５５に通すことなく（第１のコイル３０側の配線と合流してから）交流電源６２へ接続すればよい。このように配線すると、第１のコイル３０と第２のコイル４０の、回路上でのコイル素子としての並びは、図４に示す状態と等価となり、上述の実施形態と同じく貫通並列線３５および貫通並列線４５による電流均等化の作用が得られる。
【００４５】
また、図３の実施形態においては互いに巻き方向が逆向きの第１のコイル３０と第２のコイル４０に対して、第１のコイル３０の巻き終わり端部に接続された端子導線７０と、第２のコイル４０の巻き始め端部に接続された端子導線７０をそれぞれ貫通並列線３５および貫通並列線４５としているが、貫通並列線とする端子導線の組み合わせはこれに限るものではない。図３のように配線すれば、コイル基板貫通孔２５に近い内周側端部３５および内周側端部４５に接続された端子導線７０がコイル基板貫通孔２５へと通されることになって、配線を大きく引き回さずに済むが、コイル装置以外の機器との接続の都合などによりこのような配線が行えない事情があるならば、配線の仕方を変えてもよい。例えば、２本一組の貫通並列線をどちらも両コイルの巻き終わりに接続している端子導線７０としてもよい。
【００４６】
図５（ｂ）に、巻き方向が逆向きの第１のコイル３０と第２のコイル４０を含むコイル基板２０を用いて、第１のコイル３０の巻き終わり端部（内周側端部３２）と第２のコイル４０の巻き終わり端部（外周側端部４４）にそれぞれ接続された端子導線７０を貫通並列線３５および貫通並列線４５とした場合の回路模式図を示す。この場合、両コイルの巻き始め端部（外周側端部３４および内周側端部４２）に接続している端子導線７０はコイル基板貫通孔２５およびコア貫通孔５５に通されることなく互いに合流して交流電源６２へと接続している。そして第１のコイル３０の巻き終わり端部である内周側端部３２に接続されている端子導線７０は、表側から裏側へ向けてコイル基板貫通孔２５およびコア貫通孔５５に通されて貫通並列線３５となっている。一方、第２のコイル４０の巻き終わり端部である外周側端部４４に接続されている端子導線７０は、表側から裏側へ向けてコイル基板貫通孔２５およびコア貫通孔５５に通してしまうとコア貫通孔５５内において貫通並列線３５と同じ方向に電流が流れてしまう。そこで、コア５０を迂回して裏側から表側へ向けてコア貫通孔５５およびコイル基板貫通孔２５に通すことにより、貫通並列線３５と逆向きの電流が流れる貫通並列線４５とすることができる。
【００４７】
このように、本発明に係る電気回路は、図３と同じ配線でなくとも、並列コイル回路内に交流電流が流れる場合に、コア貫通孔内に通されている２本一組の貫通並列線のそれぞれに、互いに逆向きの電流が流れるようになっていればよいので、実際の使用状況に応じて様々に配線の仕方を変更できる。
【００４８】
また配線の仕方を様々に変更できるので、本発明に係るコイル装置は、複数のコイルを含むコイル基板２０と、コア貫通孔５５を有するコア５０と、別々のコイルに接続されコア貫通孔５５に通されている２本一組の端子導線７０（貫通並列線）を有するものであればよい。例えばコイル基板２０に含まれる複数のコイルがまだ並列接続されていない状態のコイル装置を用意しておけば、このコイル装置を実際に電気回路へと組み込むにあたって、並列コイル回路としてだけではなく、複数のコイルを直列に繋いでなる直列コイル回路として用いることもできる。そして並列コイル回路として用いる場合には貫通並列線のそれぞれに互いに逆向きの電流が流れるように、実際の使用状況に応じて配線を行えばよい。
【００４９】
また上述の実施形態においてはコイル基板貫通孔２５がコア貫通孔５５と連通するようにして、貫通並列線３５および貫通並列線４５がこれらに通されるようにしているが、コイル基板２０は貫通孔のない平板状のものでもよい。その場合、コイル基板２０の裏側とコア５５上面との間で引き回せるような薄膜状の配線を用いて、ビア２４により表側のコイル端部と接続されている裏側のコイル端部からコア貫通孔５５へと導線を導けばよい。
【００５０】
また上述の実施形態においてはコイル基板２０として表側と裏側の２層からなる平面コイル基板を用いているが、他の種類のコイル基板を用いてもよく、例えば基板内でコイルパターン層が多層積み上がって形成されている積層コイル基板を用いてもよい。そしてコイル基板に含まれるコイルは２つに限るものではなく、２つで一対となるコイル対が複数対存在してもよい。例えばコイル対が２つ、つまり４つのコイルを有するコイル基板を用いてもよく、それぞれのコイル対についてコア貫通孔に通された２本一組の貫通並列線を複数組（この場合は二組で計４本）設けておけば、２つのコイル対をそれぞれ別々の並列コイル回路として用いたとしても、どちらの並列コイル回路においても電流を均等化することができる。なお、２つ以上のコイル対が存在する場合、それぞれのコイル対に対応する貫通並列線の各組のために別々のコア貫通孔を設けてもよいが、同じ組に属する２本の貫通並列線は同じコア貫通孔に通されるのが望ましい。
【００５１】
また上述の実施形態においては円筒状のコア５０を用いているが、コアの形状はこれに限るものではなく、貫通並列線が通ることの可能なコア貫通孔が形成されたものであればよい。例えば冒頭に述べたようなポット型のコアにコア貫通孔を形成したものを用いてもよく、この場合には軸心部にコア貫通孔を設けておけば、コア貫通孔を回転体の回転軸が通る回転軸穴としても利用することができる。なお、電流の均等化を確実に行うためには、コア貫通孔をできるだけ小さくして貫通並列線同士が確実に相互作用できるようにするのが望ましいので、回転軸穴が大きくなる場合には、回転軸穴とコア貫通孔を別々の穴としてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
２０      コイル基板
２５      コイル基板貫通孔
３０      第１のコイル
３５      貫通並列線
４０      第２のコイル
４５      貫通並列線
５０      コア
５５      コア貫通孔
６２      交流電源
７０      端子導線
【図１】
0006485336.tif 000002
【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】
0006485336.tif 000007
【図７】
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