(57)【要約】  本発明に係る非接触電力伝送装置用コイルは、電力を非接触で伝送するための非接触電力伝送装置に用いられるコイルであって、コア１の中央部に電線３を巻回して構成された第１のコイル４と、コア１の端部に配置され、電線３を巻回して構成された第２のコイル５とを備え、第２のコイル５の巻回軸方向は、第１のコイル４の巻回軸方向と異なる方向にある。
2014119294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を非接触で伝送するための非接触電力伝送装置に用いられるコイルであって、
コアの中央部に電線を巻回して構成された第１のコイルと、
前記コアの端部に配置され、前記電線を巻回して構成された第２のコイルと
を備え、
前記第２のコイルの巻回軸方向は、前記第１のコイルの巻回軸方向と異なる方向にある、非接触電力伝送装置用コイル。
【請求項２】
前記第２のコイルの巻回軸方向は、前記第１のコイルの巻回軸方向に対して、垂直方向である、請求項１に記載の非接触電力伝送装置用コイル。
【請求項３】
前記第２のコイルは、前記コアの端部表面に、前記電線が平面渦巻状に巻回されて配置されている、請求項１または２記載の非接触電力伝送装置用コイル。
【請求項４】
前記コアは、該コアの端部において、前記第２のコイルの巻回軸方向に屈曲した屈曲部を有し、
前記第２のコイルは、前記コアの屈曲部に前記電線を巻回して構成されている、請求項１または２記載の非接触電力伝送装置用コイル。
【請求項５】
送電コイルを備えた給電部と、受電コイルを備えた受電部とからなる非接触電力伝送装置であって、
前記送電コイル及び前記受電コイルは、請求項１または２に記載の非接触電力伝送装置用コイルからなり、
前記送電コイル及び前記受電コイルは、それぞれ、第２のコイルが互いに対向して配置されている、非接触電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やプラグインハイブリッド車のような電気推進車両の充電等に用いられる非接触電力伝送装置用コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の非接触給電装置の給電部及び受電部は、それぞれコア及びコアに巻回された電線からなるコイルを有している。このようなコアの周りに電線を巻回する、いわゆる“両側巻方式”は、給電部及び受電部の水平方向の位置ずれや、垂直方向のギャップ長変動に対して許容量が大きいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５０１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気推進車両の充電等に用いられる非接触電力伝送装置用コイルでは、電力伝送を行うために電線に高周波電流が供給され、主にコアから磁界を放射することになる。給電部のコイルから放射した磁界は、全てが受電部のコイルに到達して充電電力に変換されるものではなく、相当量の磁界が漏洩している。この磁界の漏洩により、非接触電力伝送装置周辺の磁束密度が高くなるため、人体が一定量の磁界ばく露をする可能性が生じる。また、漏洩した磁界は、放射ノイズとなり、他の電子機器の誤作動等の悪影響を与える場合もある。【０００５】
また、この漏洩磁界を低減するため、金属製の防護壁を給電部や受電部近傍に設けた場合、漏洩磁界により金属製の防護壁そのものが誘導加熱され、発熱することになる。また、車両が衝突された時に非接触電力伝送装置を守るために、金属製の防護壁を給電部や受電部近傍に設けた場合も、同様の問題が生じる。また、この誘導加熱は、コイル近傍に置かれた金属部品に対しても生じ、同様の問題が生じる。これにより、電力伝送の効率の低下や、非接触電力伝送装置筐体内部の温度上昇による部品劣化等が発生する。【０００６】
本発明の目的は、漏洩磁界を低減することにより、放射ノイズの抑制、および周辺金属部品の誘導加熱を抑制し、高効率の非接触電力伝送装置用コイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る非接触電力伝送装置用コイルは、電力を非接触で伝送するための非接触電力伝送装置に用いられるコイルであって、コアの中央部に電線を巻回して構成された第１のコイルと、コアの端部に配置され、電線を巻回して構成された第２のコイルとを備え、第２のコイルの巻回軸方向は、第１のコイルの巻回軸方向と異なる方向にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コア端部における磁界の放射向きを、対向して配置される送電コイル又は受電コイルの方向に容易に向かわせることが可能になる。従って、非接触電力伝送装置の外部に漏洩する磁界を低減し、放射ノイズを抑制するとともに、周辺の金属部品の誘導加熱も抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１にかかる非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。
【図２】実施の形態１にかかる非接触電力伝送装置の概略図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、実施の形態１にかかる非接触電力伝送装置用コイルの磁界分布図
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２にかかる非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態３にかかる非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態４にかかる非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態５にかかる非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態５にかかる非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、片側のみに第２のコイルを配置した非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１１】
（実施の形態１）
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１における非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）、（ｃ）は側面図である。
【００１２】
本実施形態における非接触電力伝送用コイルは、電力を非接触で伝送するための非接触電力伝送装置に用いられるコイルであって、複数のフェライトを並べて偏平な外形形状になるよう構成されたコア１と、コア１を中心として少なくともコア１の一部を覆うように構成された絶縁性を持つ樹脂からなるボビン２と、電線３とで構成されている。
【００１３】
電線３は１本の電線で、直接コア１には触れないが、ボビン２を介してコア１の中央周囲に巻回された第１の電線部３１と、直接コア１には触れないがボビン２を介してコア１の端部で略平面渦巻き状に巻回された略楕円状の第２の電線部３２とを構成している。
【００１４】
上記構成により、コア１と第１の電線部３１及び第２の電線部３２は、インダクタンスを持つ第１のコイル４及び第２のコイル５として動作する。本実施形態における非接触電力伝送装置用コイルは、コア１の中央部に電線３を巻回して構成された第１のコイル４と、コア１の端部に配置され、電線３を巻回して構成された第２のコイル５とを備え、第２のコイル５の巻回軸方向は、第１のコイルの巻回軸方向４と異なる方向にある。
【００１５】
図２は、本実施形態における非接触電力伝送装置用コイルを、送電コイル４０及び受電コイル５０として用いて構成した非接触電力伝送装置６０の概略図である。送電コイル４０及び受電コイル５０は、非接触電力伝送装置６０において、それぞれ略同一のものを使用し、給電時はコイルが対向する位置、特に、第２のコイル５（第２の電線部３２）が互いに対向する位置に配置される。
【００１６】
図３（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）〜（ｃ）で示した非接触電力伝送装置用コイルにおける磁界分布を示した模式図である。図１（ａ）、（ｂ）と同様に、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は側面図である。
【００１７】
コア１は特性上、その表面に垂直な方向へ磁界を放射する。そのためコア１は、対向するコイル方向（図３（ｂ）において垂直方向）だけでなく、コア１の長軸方向（図３（ｂ）において水平方向）や、コア１の短軸方向（図３（ａ）において垂直方向）へも磁界を放射する。
【００１８】
電線３に電流が流れた際にコア１中央付近（第１の電線部３１付近）に発生する磁界は、図３（ｂ）における水平方向に発生する。しかし、本実施形態においては、コア１端部の上方（対向するコイル方向）に、第２の電線部３２からなる略平面渦巻き状の第２のコイル５が形成されている。第２のコイル５は、特に図３（ｂ）において、垂直方向上向きに磁界を強く放射する。従って、コア１の長軸方向や短軸方向へ放射されていた磁界の一部は、第２のコイル５による磁界に誘導されて垂直方向上向きに放射される。その結果、従来のコイルに比べて、対向するコイルへ向かう磁束を増加することが可能になる。これにより、漏洩磁界を低減することが可能になる。
【００１９】
さらに、対向するコイルへ向かう磁束を増加出来るということは、電力伝送に貢献しない漏洩磁界を低減出来るというだけではない。金属製の防護壁や金属部品（共に図示せず）を給電コイルや受電コイル近傍に設けたとしても、漏洩磁界が低減されているため、誘導加熱が低減される。したがって、電力伝送効率の低下や、非接触電力伝送装置筐体内部の温度上昇による部品劣化等の影響を緩和することが可能になる。
【００２０】
なお、巻かれている電線３が構成する断面積内の比透磁率が高いほどコイルのインダクタンスは高く設定することが可能である。また、コイルのインダクタンスを高く設定すれば、コイルに流れる電流が少なくても電力伝送に必要になる磁界量を放射することが可能となり、コイル損失を抑制することが可能となる。本実施形態では、第１のコイル４を、コア１の中央部に電線３を巻回する構成としており、電線３が構成する面積内の比透磁率が高いため、コイルのインダクタンスを高く設定することが容易である。
【００２１】
コア１周囲に巻き回す電線３の巻き数とコア１端部で略平面渦巻き状に巻き回す電線３の巻き数は、必要とするインダクタンス、電力伝送に必要な磁界量、周囲の金属物の発熱量等を鑑み、設定すればよい。
【００２２】
（実施の形態２）
図４（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２における非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。実施の形態１では、第２のコイル５を、コア１端部に電線３を略平面渦巻き状に１層配置した例を挙げたが、本実施の形態では、第２のコイル５を、コア１端部に電線３を渦巻き状に複数層配置している。つまり、渦巻き状に巻回された電線３を、対向するコイル方向に積み上げた構成である。
【００２３】
コイルが放射する磁束量は、流れる電流、巻き数、断面積による。したがって、コイルを収納する筐体の高さが許容される場合は、本実施の形態のように、第２のコイル５を、コア１端部の第２の電線部３２を多層コイルとして設置することで、対向するコイルへ向かう磁束をより増加させることが可能になる。そのため、実施の形態１よりも漏洩磁界を低減させることが可能になる。
【００２４】
（実施の形態３）
図５（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態３における非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。本実施の形態では、実施の形態２の渦巻き状に複数層配置した電線３の中にコア１を挿入している。すなわち、コア１は、コア１の端部において、第２のコイル５の巻回軸方向に屈曲した屈曲部を有し、第２のコイル５は、コア１の屈曲部に電線３を巻回して構成されている。
【００２５】
前述の通り、巻かれている電線３が構成する断面積内の比透磁率が高いほどコイルのインダクタンスを高く設定することが可能である。図５（ａ）〜（ｃ）では、コア１端部に置かれる渦巻き状の電線３の中心にもコア１の屈曲部が配置されるため、コア１端部の電線３で構成される第２のコイル５の部分のインダクタンスがさらに高くなり、この部分の磁束量を増加させることが可能になる。そのため、実施の形態２よりもさらに漏洩磁界を低減させることが可能になる。
【００２６】
（実施の形態４）
図６（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態４における非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。本実施の形態では、コア１中央から端部に向かって電線３を巻き回す際の角度を徐々に変化させ、最終的に対向するコイルへ向かうように配置している。
【００２７】
前述の通り、コア１の特性上、その表面に垂直な方向へ磁界を放射する。そのため、対向するコイル方向だけでなく、コア１の長軸方向や、短軸方向へも磁界を放射する。
【００２８】
そこで、図６（ａ）〜（ｃ）では、先の実施の形態ではコア１が露出していた部分（コア１の長軸方向終端部や短軸方向、及び対向するコイルとは逆方向（裏面））の近傍に電線３が配置されるよう巻き回すことにより、コア１から対向するコイル方向以外に漏洩しようとする磁界を、電線３に流れる電流の磁界によって打ち消すことが可能となる。そのため、他の実施の形態に加え、さらに漏洩磁界を低減させることが可能になる。
【００２９】
（実施の形態５）
図７（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態５における非接触電力伝送装置用コイルの概略図である。本実施の形態は、実施の形態１のコア１中央に配置される電線３を斜めに巻き回す構成である。
【００３０】
この構成の場合、他の実施の形態に比べて薄型化することが可能となる。
【００３１】
以上、全ての実施の形態においてコア１の両端に第２のコイル５を配置する図を用いて説明を行ったが、これに限定するものではない。例えば、図９（ａ）〜（ｃ）のように、コア１の片端にのみ第２のコイル５を配置してもよい。通常、電線３の巻き方向を変えるためには工数を要するため、コイル作成の容易性を考慮する場合に有効である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、電気自動車やプラグインハイブリッド車のような電気推進車両の充電等に用いられる非接触電力伝送装置用の送電コイル、受電コイルに適用出来る。
【符号の説明】
【００３３】
１    コア
２    ボビン
３    電線
３    コイル
４    第１のコイル
５    第２のコイル
３１  第１の電線部
３２  第２の電線部
４０  送電コイル
５０  受電コイル
【図１】
2014119294.tif 000003
【図２】
2014119294.tif 000004
【図３】
2014119294.tif 000005
【図４】
2014119294.tif 000006
【図５】
2014119294.tif 000007
【図６】
2014119294.tif 000008
【図７】
2014119294.tif 000009
【図８】
2014119294.tif 000010
【図９】
2014119294.tif 000011
【国際調査報告】
2014119294.tif 000012
2014119294.tif 000013
2014119294.tif 000014
2014119294.tif 000015