(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４であって、断面が偏平形状となる磁性体１と、磁性体１に巻回された電線３とを備え、電線３は、磁性体１の短側面において、磁性体１の長側面に対して垂直方向から、所定の角度をなして巻回されている。
2014119293.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、
断面が偏平形状となる磁性体と、
前記磁性体に巻回された電線と
を備え、
前記電線は、前記磁性体の短側面において、前記磁性体の長側面に対して垂直方向から、所定の角度をなして巻回されている、非接触電力伝送装置用コイル。
【請求項２】
前記電線は、その表面が絶縁部で覆われており、
前記所定の角度は、前記磁性体の短側面において、前記絶縁物が損傷しない曲げ許容範囲内に設定されている、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】
前記所定の角度は、１０〜６０度の範囲にある、請求項１に記載の非接触電力伝送装置用コイル。
【請求項４】
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／又は前記受電コイルは、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、例えば、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コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触電力伝送装置は、例えば、図７（ａ）、（ｂ）及び図８に示すように、Ｈ型コア１４０に巻回されたコイル１５０を備えた給電部１０１と受電部１０２とが、エアギャップを挟んで互いに対向して配置された構成をなしている（例えば、特許文献１を参照）。【０００３】
また、Ｈ型コア１４０９の代わりに、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、矩形状コア１７０を用いることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
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、特に、車両に装着される受電コイルは、路面の干渉物（例えば車両止め、ブロック）等との接触を避けるために、薄型化が必要である。また、車両は、人の乗り降り、荷物の積み下ろし等によって車高が変動する。車高の変動によって給電部と受電部とが接触すると、給電部あるいは受電部が破損する虞もある。また、給電部と受電部との間のエアギャップを一定以上確保するためにも、非接触電力伝送装置用コイルは薄型化が求められる。【０００６】
しかしながら、例えば、図７（ａ）において、Ｈ型コア１４０を薄くし、コイル１５０を巻回した場合、コア１４０の断面短手方向の側面において、コイル１５０の屈曲部で曲率が大きくなる。一般に、非接触電力伝送装置では、コイル１５０に高周波電流を供給して、発生する高周波磁界によって、高効率の電力伝送を実現する。コイル１５０は、抵抗上昇による発熱を抑制するため、互いに絶縁された非常に細い電線の撚り線（リッツワイヤ）が採用されている。【０００７】
コイル１５０の屈曲部で曲率が大きくなると、リッツワイヤの断線や、絶縁被膜の損傷が発生し、その結果、コイル１５０の抵抗上昇による発熱を抑えられず、コイル１５０の温度が上昇して、非接触電力伝送装置の故障につながる虞がある。【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、薄型化を可能にする非接触電力伝送装置用コイル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】
【０００９】
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、断面が偏平形状となる磁性体と、磁性体に巻回された電線とを備え、電線は、磁性体の断面短手方向の側面において、磁性体の断面長手方向の側面に対する垂直方向から、所定の角度をなして巻回されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電線を磁性体に巻回した際に、屈曲しやすい部分である磁性体の断面短手方向の側面における電線の長さを、所定の長さ以上に設定することが可能になるため、電線の屈曲を緩和することが出来る。従って、電線の断線や、絶縁被膜の損傷のない、薄型化された非接触電力伝送装置用コイルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態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２】本発明における電線の断面拡大図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明における電線の巻回状態を示した概略図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施形態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５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施形態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６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施形態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７】（ａ）、（ｂ）は、従来の非接触給電装置用コイルにおけるＨ型コアを示す図である。
【図８】従来の非接触給電装置において対向する給電部と受電部を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、従来の非接触給電装置における矩形状コアを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施態様におけ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送電コイルまたは受電コイルであって、断面が偏平形状となる磁性体と、磁性体に巻回された電線とを備え、電線は、磁性体の断面短手方向の側面において、磁性体の断面長手方向の側面に対して、垂直以外の所定の角度で巻回されている。
【００１３】
このような構成により、電線を磁性体に巻き回した際に、屈曲しやすい部分である磁性体の断面短手方向の側面における電線の長さを、所定の長さ以上に設定することが可能になるため、電線の屈曲を緩和することが出来る。従って、電線の断線や、絶縁被膜の損傷のない、薄型化された非接触電力伝送装置用コイルを実現することができる。
【００１４】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態における非接触電力伝送装置用コイルの概略図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）はコイルの巻回軸方向から見た側面図、図１（ｃ）はコイルの巻回軸に対して垂直な方向から見た側面図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、複数のフェライトを並べて、断面が偏平形状になるよう構成された磁性体１を中心として、絶縁性を持つ樹脂で構成されたボビン２が配置されており、ボビン２を介して磁性体１周囲に電線３を巻回している。
【００１７】
磁性体１と電線３は、インダクタンスを持つコイル４として作用する。電線３に電流を流すと、図１（ａ）において、巻回軸方向（左右方向）に、磁性体１に磁束が発生する。非接触電力伝送装置では、このコイル４を、送電コイル及び受電コイルとして、互いに対向するように設置される。
【００１８】
図２は、電線３の断面拡大図である。電線３は銅線等で構成される導電部５と、その表面に設けられるエポキシ層等の絶縁部６とからなる素線７を多数撚り合わせたリッツワイヤが用いられる。リッツワイヤは、高周波電流を流した際の抵抗を十分に抑制し、発熱を低減するように構成されている。送電コイルの電線３には、電源（図示せず）から高周波電流が供給され、送電コイルで発生する高周波磁界と、送電コイルに対向する受電コイル４が磁気結合することで高効率の電力伝送が行われる。
【００１９】
電線３をリッツワイヤで構成することにより、高周波電流を流した際に発生する導電部５表面への電流集中（表皮効果）や、隣り合う導電部５に流れる電流で発生する磁界による電流分布の偏り（近接効果）を緩和し、抵抗上昇を抑制することが可能である。
【００２０】
しかしながら、このようなリッツワイヤを構成する導電部５は非常に細く、また絶縁部６も非常に薄い層であるため、電線３を屈曲させる状態で扱うと、導電部５が断線したり、絶縁部６が損傷、剥離したりして、電線３の抵抗を上昇させてしまう可能性がある。
【００２１】
図３（ａ）は、図１（ｃ）に示したように、コイル４の巻回軸に対して垂直な方向から見た側面図で、磁性体１の短側面に巻回した電線３の長さをＬ、磁性体１の長側面に対して垂直方向からの電線３の角度をθ、電線３の巻き厚み（≒ボビン２厚み）をｔと示している。ここで、磁性体１は、断面が略矩形の扁平形状をなしており、磁性体１の短側面とは、コイル４の巻回軸方向に平行な側面のうち、磁性体１の断面の短辺を幅とする側面をいい、磁性体１の長側面とは、磁性体１の断面の長辺を幅とする側面をいう。
【００２２】
θを小さくして電線３を巻回すると、換言すると、電線３を磁性体１の短手方向の側面の垂直線に近づくように巻回すると、Ｌが小さくなり（≒ｔ）、図３（ｃ）に示すように、電線３の曲げ半径は小さくなり、屈曲部が生じ、導電部５が断線したり、絶縁部６が損傷、剥離する虞がある。
【００２３】
本実施形態では、θを大きくして電線３を巻回すると、換言すると、Ｌが長くなるように巻回すると、図３（ｂ）に示すように、電線３は大きな曲げ半径を持って巻回することが可能になる。
【００２４】
本実施形態においては、θを大きくし、Ｌをｔに対して大きくなるよう巻回しているため、電線３は大きな曲げ半径を持って巻回することが可能となり、導電部５の断線、絶縁部６の損傷、剥離の発生を防止でき、信頼性を高く維持することができる。
【００２５】
また、電線３をリッツワイヤにより構成しているため、抵抗上昇を抑制でき、コイル４発熱を抑え、高効率の電力伝送が可能にできる。
【００２６】
さらに、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求められる薄型化を実現出来るため、路面の干渉物（例えば車両止め、ブロック）等との接触を避けることや、人の乗り降り、荷物の積み下ろし等によって車高が変動した場合の送電コイル、受電コイルの接触による破損を回避することが可能にできる。
【００２７】
リッツワイヤの絶縁部６は、厚みや材質、耐熱等により、耐曲げ半径、曲げ許容範囲が異なり、電線３の仕様にも関係する。電線３の巻き角度θは、電線３の仕様に応じて、絶縁部６の損傷が発生しない電線３の曲げ許容範囲を確保出来るように設定すればよい。ここで、電線３の巻き角度θは、好ましくは、１０〜６０度の範囲に、より好ましくは、３０〜６０度の範囲に設定することが好ましい。
【００２８】
本実施形態では、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、電線３の外径がほぼ一定のまま巻回し、電線３のターン間にスペースを設ける例を示したが、これに限定するものではない。例えば、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、電線３をコイル４の長手方向の側面で偏平になるように変形させて巻回すれば、電線３の高さを抑え、コイル４をさらに薄型にすることが可能である。
【００２９】
また、本実施形態では、図１（ｃ）及び図３（ａ）に示すように、コイル４の短手方向の側面の巻回角度θが一定になるように電線３を巻回した例を挙げたが、これに限定するものではない。例えば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、電線３のボビン２の両側端部において、磁性体１の断面短手方向の側面に巻回される電線３を、磁性体１の断面長手方向の側面に対して略垂直に巻回してもよい。これにより、電線３端部を固定しやすくなり、電線３のずれや、形状の変化を防止することが出来る。また、電線３の一方の端部で、このような巻き方をしてもよい。電線３のずれ、形状保持など目的に応じて、必要な部分で電線３の巻回角度を変更すればよい。
【００３０】
また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、電線３の巻回角度を途中で変更してもよい。コイル４を、非接触電力伝送装置の送電コイル又は受電コイルとして用いる際に、巻回された電線３の両端側に形成される開口部の開口方向を、対向するコイルに向けると、電線３の端部から発生する磁界が、より対向するコイル方向に向きやすくなるため、伝送効率を向上させることが出来、漏洩磁界を低減することが可能である。
【００３１】
本実施形態のコイル４は、電力を送電する側として地上側に設置するコイルと、電力を受電する側として車両側に設置するコイルの一方、又は両方に使用することが出来る。特に、車両側に設置するコイルは、路面との干渉を避けるために薄型化を望まれる場合が多いため、車両側に設置するコイルのみに本実施の形態のコイル４を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
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の送電コイル、受電コイルに適用出来る。
【符号の説明】
【００３３】
１  磁性体
２  ボビン
３  電線
４  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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【国際調査報告】
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