(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触給電に用いられるコイルユニットであって、
コイル軸を法線とする第１平面上に、前記コイル軸を中心とする内外方向において並ぶように配策された導線からなるコイルと、
前記第１平面に沿って隣接する第２平面上に配列された複数の磁性体板とを備え、
前記複数の磁性体板によって形成される前記コイルの前記内外方向を横切る隙間は、前記コイルの前記内外方向における端部から、前記隙間の電界が放電が起きる電界未満となる領域に位置し、前記コイルと重なることを特徴とするコイルユニット。
【請求項２】
前記隙間は、前記コイルの前記内外方向における外側端部から、前記隙間の電界が放電が起きる電界未満となる領域に位置することを特徴とする請求項１に記載のコイルユニット。
【請求項３】
前記複数の磁性体板は、それぞれ矩形状の第１磁性体板、第２磁性体板及び第３磁性体板を含み、前記第１磁性体板の１つの角部と、前記第２磁性体板の１つの角部とが、前記第３磁性体板の１つの辺において、互いに接するように配列されることを特徴とする請求項１または２に記載のコイルユニット。
【請求項４】
前記磁性体板の前記内外方向における寸法は、前記複数の磁性体板の最外周端部から前記コイルの外側端部までの距離と、前記コイルの前記内外方向における幅との和と同程度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電に用いられるコイルユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触給電に用いられるコイルユニットにおいて、磁束の指向性を高めるための複数の磁性体板を、略平板状のコイルに隣接して配置する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２３３３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、更に大きな電力を伝送する場合、磁束の増大に伴い、コイルの内外方向においても更に多くの磁性体板が必要となる。磁性体板同士の隙間がコイルにより生じる電気力線を横切るように形成される場合、隙間の位置によっては磁性体板同士の隙間において絶縁破壊が生じる可能性がある。【０００５】
本発明は、上記問題点を鑑み、磁性体板間の絶縁破壊の可能性を低減することができるコイルユニット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】
【０００６】
本発明の一態様に係るコイルユニットは、第１平面上において並ぶように配策された導線からなるコイルと、第１平面に沿って隣接する第２平面上に配列された複数の磁性体板とを備え、複数の磁性体板の、コイルの並ぶ方向を横切る隙間は、導線の並ぶ方向におけるコイルの端部付近に位置する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、磁性体板の隙間が電界強度の低い位置に形成されることにより、磁性体板間の電位差を低減し、磁性体板間の絶縁破壊のリスクを低減するコイルユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態に係るコイルユニットを備える非接触給電システムの基本的な構成を説明する模式的なブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１実施形態に係るコイルユニットを説明する平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２ＡのＸ−Ｘ方向から見た断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２ＡのＹ−Ｙ方向から見た断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第１実施形態に係るコイルユニットを説明する平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３ＡのＸ−Ｘ方向から見た断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、磁性体板の隙間を経由する導線間の電気力線を説明する、導線の延伸方向から見たコイルユニットの拡大断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに対応する等価回路図である。
【図５Ａ】図５Ａは、ｎ＝２、ｋ＝１の場合の磁性体板の隙間の電界を説明する断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ｎ＝２、ｋ＝２の場合の磁性体板の隙間の電界を説明する、導線の延伸方向から見た断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、ｎ＝３、ｋ＝１の場合の磁性体板の隙間の電界を説明する、導線の延伸方向から見た断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ｎ＝３、ｋ＝２の場合の磁性体板の隙間の電界を説明する、導線の延伸方向から見た断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、ｎ＝３、ｋ＝３の場合の磁性体板の隙間の電界を説明する、導線の延伸方向から見た断面図である。
【図７】図７は、磁性体板の隙間の位置と電界との関係をｎ毎に示す図である。
【図８】図８は、コイルの全域に対応する、磁性体板の隙間の位置と電界との関係を図示した一例である。
【図９】図９は、パッシェン曲線を図示した一例である。
【図１０】図１０は、表面にコーティングが形成された磁性体板間の隙間を説明する平面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第１実施形態の第１変形例に係るコイルユニットを説明する平面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１ＡのＸ−Ｘ方向から見た断面図である。
【図１２】図１２は、第１実施形態の第２変形例に係るコイルユニットを説明する平面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第１実施形態の第３変形例に係るコイルユニットを説明する平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３ＡのＸ−Ｘ方向から見た断面図である。
【図１４】図１４は、第２実施形態に係るコイルユニットを説明する平面図である。
【図１５】図１５は、第２実施形態の変形例に係るコイルユニットを説明する平面図である。
【図１６】図１６は、第３実施形態に係るコイルユニットを説明する平面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、図１６に対応する磁性体板の拡大平面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７Ａと比較するための磁性体板の拡大平面図である
【図１８Ａ】図１８Ａは、第４実施形態に係るコイルユニットを説明する平面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１８ＡのＸ−Ｘ方向から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、図面は模式的なものであり、各寸法の関係や比率などは実際のものとは異なる場合がある。
【００１０】
（第１実施形態）
第１実施形態に係るコイルユニットを備える非接触給電システムは、図１に示すように、給電スタンド等に配置された給電装置１と、電気自動車やハイブリッド車等の車両２０に搭載された受電装置２とを備える。給電装置１は、受電装置２に非接触で電力を供給する。
【００１１】
給電装置１は、地上側コイルユニット１１と、地上側コイルユニット１１に供給する電力を制御する電力制御部１２と、無線通信部１３と、制御部１４とを備える。地上側コイルユニット１１は、第１実施形態に係るコイルユニットとして、例えば、給電用の駐車スペース１０に配置される。
【００１２】
電力制御部１２は、整流部１２１と、力率改善（ＰＦＣ）回路１２２と、インバータ１２３とを備える。電力制御部１２は、交流電源１２０から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、地上側コイルユニット１１に電力を送電する。
【００１３】
整流部１２１は、交流電源１２０から出力される交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１２２は、整流部１２１から出力される波形を整形することで力率を改善する回路である。インバータ１２３は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のスイッチング素子を有するパルス幅変調（ＰＷＭ）制御回路を含む電力変換回路である。インバータ１２３は、スイッチング制御信号に基づいてスイッチング素子のオンオフを切り替えることで、直流電力を交流電力に変換して地上側コイルユニット１１に供給する。
【００１４】
無線通信部１３は、制御部１４による制御に応じて、受電装置２と双方向通信を行う通信機である。
【００１５】
制御部１４は、給電装置１の動作を制御する制御回路である。制御部１４は、無線通信部１３と受電装置２との間の通信により給電装置１からの給電の開始を通知する信号を受電装置２に送信したり、給電装置１からの給電の開始を要求する信号を受電装置２から受信したりする。また、制御部１４は、スイッチング制御信号を生成してインバータ１２３のスイッチング制御を行い、地上側コイルユニット１１に供給する電力を制御する。
【００１６】
受電装置２は、車両側コイルユニット２１と、整流部２２と、リレー部２３と、バッテリ２４と、インバータ２５と、モータ２６と、無線通信部２７と、充電制御部２８とを備える。
【００１７】
車両側コイルユニット２１は、車両２０が駐車スペース１０の規定位置に適正に駐車されると、地上側コイルユニット１１と所定距離離れて互いに対向するように、車両２０の底部に配置される。車両側コイルユニット２１は、地上側コイルユニット１１に電力制御部１２から電力が供給されると、地上側コイルユニット１１との間で磁気的な結合を生じ、電磁誘導により地上側コイルユニット１１から非接触電力伝送される。即ち、車両側コイルユニット２１は、地上側コイルユニット１１から非接触で受電する。
【００１８】
整流部２２は、車両側コイルユニット２１において受電された交流電力を直流に整流する回路である。リレー部２３は、充電制御部２８による制御に応じてオンオフが切り換わるリレースイッチを備える。リレー部２３は、リレースイッチをオフにすることで、バッテリ２４側と整流部２２側とを切り離す。バッテリ２４は、互いに接続された複数の二次電池から構成され、車両２０の動力源となる。
【００１９】
インバータ２５は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を有するＰＷＭ制御回路を含む電力変換回路である。インバータ２５は、スイッチング制御信号に基づいてスイッチング素子のオンオフを切り替えることで、バッテリ２４から出力される直流電力を交流電力に変換し、車両２０の駆動力としてモータ２６に供給する。モータ２６は、例えば三相の交流電動機から構成される。
【００２０】
無線通信部２７は、充電制御部２８による制御に応じて、給電装置１の無線通信部１３と双方向通信を行う通信機である。
【００２１】
充電制御部２８は、受電装置２の動作を制御する制御回路である。充電制御部２８は、主としてバッテリ２４を充電するための、車両側コイルユニット２１を用いた受電動作を制御する。充電制御部２８は、給電の開始を要求する信号を、無線通信部２７，１３を介して、制御部１４に送信することにより、給電装置１に、地上側コイルユニット１１からの給電を開始させる。充電制御部２８は、整流部２２及びリレー部２３を制御することにより、車両側コイルユニット２１において地上側コイルユニット１１から受電した電力をバッテリ２４に供給してバッテリ２４を充電する。
【００２２】
−コイルユニット−
第１実施形態に係るコイルユニットである地上側コイルユニット１１は、図２Ａ乃至図２Ｃに示すように、鉛直方向に沿うコイル軸Ｏを有するコイル３と、絶縁層４と、磁性コア５と、ベースプレート６と、カバー７とを備える。
【００２３】
コイル３は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、コイル軸Ｏを法線とする第１平面Ｐ上に、コイル軸Ｏを中心とする内外方向Ｓにおいて並ぶように配策された導線３１からなる。即ち、内外方向Ｓは、導線３１の並ぶ方向である。導線３１は、コイル軸Ｏ方向視において、矩形渦巻状に複数回巻かれることにより、略矩形の環状領域を占める。導線３１は、リッツ線等により構成される。
【００２４】
磁性コア５は、第１平面Ｐに沿って隣接する第２平面Ｑ上に配列された複数の磁性体板５１からなる。磁性コア５は、コイル軸Ｏ方向視においてコイル３を内包する。複数の磁性体板５１は、それぞれ矩形平板状である。複数の磁性体板５１は、例えば、コイル軸Ｏ方向（Ｚ軸方向）視において矩形状の樹脂製トレイ（図示省略）の底板上に敷き詰められることにより配列される。磁性コア５は、図３Ｂに示すように、コイル３の下方に発生する磁束Ｍを内部に収集する。
【００２５】
磁性コア５は、シート状の絶縁層４を介してコイル３を支持する。絶縁層４は、コイル３と磁性コア５との間を絶縁する。絶縁層４は、樹脂等の絶縁材料からなる。絶縁層４は、磁性コア５を収容するトレイの蓋であってもよい。絶縁層４は、導線３１の被覆や磁性コア５の被覆により、導線３１と磁性コア５との間が十分に絶縁されるならば省略されてもよい。磁性コア５及び絶縁層４のうち、導線３１を巻き始める位置及び巻き終わる位置に対応する領域Ｄは、コイル３の両端から配線を引き出す事ができるように除去される。
【００２６】
複数の磁性体板５１の互いの間の隙間５０は、第２平面Ｑ上において、互いに直交する２軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に延伸する。複数の磁性体板５１は、導線３１の延伸方向Ｔに沿って延伸する隙間５０が、コイル３の内外方向Ｓにおける端部３Ｅ付近に位置するように配列される。即ち、複数の磁性体板５１によって形成されるコイル３の内外方向Ｓを横切る隙間５０は、コイル３の内外方向Ｓにおける端部３Ｅ付近に位置する。
【００２７】
ベースプレート６は、図示を省略した支持部材を介して、磁性コア５を支持する。ベースプレート６は、矩形平板状であり、アルミニウム等の金属材料からなる。ベースプレート６は、コイル３及び磁性コア５により生じる熱を放散する放熱板として機能し得る。コイル３及び磁性コア５等は、ベースプレート６の上方に配置された状態で、カバー７により覆われる。
【００２８】
ここで、図４Ａに示すように、コイル軸Ｏ方向視において、導線３１のうち、Ａ周目の導線３１-AとＢ周目の導線３１-Bとの間に位置する隙間５０の電位ｖＣを考える。導線３１は、コイル３の両端間に電位差が生じるとき、その位置毎に異なる電位を有する。導線３１-Aと導線３１-Bとの間の、隙間５０を経由する電気力線は、図４Ａに示すように、導線３１-Aの下方に位置する絶縁層４及び磁性体板５１と、隙間５０と、導線３１-Bの下方に位置する磁性体板５１及び絶縁層４とを通過する。
【００２９】
図４Ｂは、図４Ａに示す電気力線に対応する等価回路である。図４Ｂに示す等価回路は、導線３１-Aの下方に位置する絶縁層４による容量Ｃａ及び磁性体板５１による容量Ｃｂと、隙間５０による容量Ｃｃと、導線３１-Bの下方に位置する絶縁層４による容量Ｃｄ及び磁性体板５１による容量Ｃｅとの直列回路である。ｖＡは導線３１-Aの電位、ｖＢは導線３１-Bの電位を意味する。ｖＡとｖＢとの間の電位差をｖとすると、導線３１-Aと導線３１-Bとの間に位置する隙間５０の電位ｖｃは、式（１）のように表される。
【００３０】
【数１】
0006690706.tif 000002
【００３１】
隙間５０の電界Ｅｃは、隙間５０の間隔をｄとすると、式（２）のように表される。
Ｅｃ＝ｖｃ／ｄ                            …（２）
【００３２】
ここで、導線３１の延伸方向Ｔに沿い、コイル軸Ｏ方向視においてコイル３と重なる領域に位置する隙間５０の電界Ｅｃについて説明する。コイル３の巻き数を２ｎ、隙間５０の位置をｋと定義する。ｋは、隙間５０が１周目の導線３１-1と２周目の導線３１-2との間に位置する場合、１であり、２周目の導線３１-2と３周目の導線３１-3との間に位置する場合、２である。即ち、ｋは、Ｎ周目の導線とＮ＋１周目の導線との間に隙間５０が位置する場合、Ｎである。
【００３３】
先ず、図５Ａに示すように、ｎ＝２（コイル３の巻き数４）、ｋ＝１の場合の、隙間５０の電界Ｅｃを考える。隙間５０を通過する電気力線は、図５Ａに示すように、導線３１-1と、他の導線３１-2〜導線３１-4それぞれとの間に生じる。
【００３４】
導線３１-1及び導線３１-2による電界Ｅｃ12、導線３１-1及び導線３１-3による電界Ｅｃ13、導線３１-1及び導線３１-4による電界Ｅｃ14とすると、隙間５０の各電界は、式（３）〜（５）のように表される。
【００３５】
Ｅｃ12＝ｖ12Ｋ＝ＫΔｖ                    …（３）
Ｅｃ13＝ｖ13Ｋ＝２ＫΔｖ                  …（４）
Ｅｃ14＝ｖ14Ｋ＝３ＫΔｖ                  …（５）
【００３６】
但し、ｖ12は導線３１-1と導線３１-2との間の電位差、ｖ13は導線３１-1と導線３１-3との間の電位差、ｖ14は導線３１-1と導線３１-4との間の電位差である。Δｖは、内外方向Ｓにおいて隣接する導線３１の電位の変化量である。また、Ｋは、式（６）のように表される。
【００３７】
【数２】
0006690706.tif 000003
【００３８】
以上から、ｎ＝２、ｋ＝１のとき、隙間５０の電界Ｅｃは、式（７）のように表される。
Ｅｃ＝Ｅｃ12＋Ｅｃ13＋Ｅｃ14＝６ＫΔｖ      …（７）
【００３９】
続いて、図５Ｂに示すように、ｎ＝２、ｋ＝２の場合の、隙間５０の電界Ｅｃを考える。隙間５０を通過する電気力線は、図５Ｂに示すように、導線３１-1と導線３１-3及び導線３１-4それぞれとの間、導線３１-2と導線３１-3及び導線３１-4それぞれとの間にそれぞれ生じる。
【００４０】
導線３１-1及び導線３１-3による電界Ｅｃ13、導線３１-1及び導線３１-4による電界Ｅｃ14、導線３１-2及び導線３１-3による電界Ｅｃ23、導線３１-2及び導線３１-4による電界Ｅｃ24、とすると、隙間５０の各電界は、式（８）〜（１１）のように表される。
【００４１】
Ｅｃ13＝ｖ13Ｋ＝２ＫΔｖ                  …（８）
Ｅｃ14＝ｖ14Ｋ＝３ＫΔｖ                  …（９）
Ｅｃ23＝ｖ23Ｋ＝ＫΔｖ                    …（１０）
Ｅｃ24＝ｖ24Ｋ＝２ＫΔｖ                  …（１１）
【００４２】
以上から、ｎ＝２、ｋ＝２のとき、隙間５０の電界Ｅｃは、式（１２）のように表される。
Ｅｃ＝Ｅｃ13＋Ｅｃ14＋Ｅｃ23＋Ｅｃ24＝８ＫΔｖ    …（１２）
【００４３】
同様に、図６Ａに示すように、ｎ＝３（コイル３の巻き数６）、ｋ＝１の場合の、隙間５０の電界Ｅｃを考える。このとき、隙間５０の両側に位置する導線３１による電界Ｅｃは、１５ＫΔｖとなる。図６Ｂに示すように、ｎ＝３、ｋ＝２の場合、隙間５０の電界Ｅｃは、２４ＫΔｖとなる。また、図６Ｃに示すように、ｎ＝３、ｋ＝３の場合、隙間５０の電界Ｅｃは、２７ＫΔｖとなる。
【００４４】
コイル３の巻き数が２ｎ、隙間５０の位置がｋのとき、隙間５０に印加される電界Ｅｃは、式（１３）のように表される。
Ｅｃ＝ｎｋ（２ｎ−ｋ）ＫΔｖ              …（１３）
【００４５】
図７は、ｎが２から１５までの各コイル３を有するコイルユニットにおいて、ｋに対する隙間５０の電界Ｅｃの一例であり、隣接リッツ線間電位差を１Ｖ 、等価回路の合成容量を１とした相対値計算結果を示す図である。各電界Ｅｃは、ｋに対して単調増加であり、式（１４）に示すように、ｎ＝ｋのときに最大値Ｅmaxとなる。
Ｅｃ＝ｎ３ＫΔｖ                        …（１４）
【００４６】
このように、隙間５０の電界Ｅｃは、導線３１の延伸方向Ｔに沿う隙間５０がコイル軸Ｏ方向視においてコイル３と重なる場合、コイル３の内外方向Ｓにおける中央において概ね最大となる。即ち、隙間５０は、コイル３の内外方向Ｓにおける中央に位置するほど絶縁破壊の可能性が高くなる。従って、導線３１の延伸方向Ｔに沿う隙間５０は、コイル軸Ｏ方向視においてコイル３と重なる場合、コイル３の内外方向Ｓにおける中央部を除外した、端部３Ｅ付近の領域に位置する。
【００４７】
図８は、ｎ＝８（巻き数１６）のコイル３を有するコイルユニットにおいて、所定の条件下（６ｋＷ励磁相当の簡略モデルを用いた計算結果）での、ｋ毎の隙間５０の電界Ｅｃを示す図である。ｋ＝０〜１６は、それぞれ内外方向Ｓにおける外側の端部３Ｅから内側の端部３Ｅまでの間に隙間５０が位置する場合を意味する。ｋ＝１７〜３２は、それぞれ、コイル軸Ｏを介して対向する側の、内外方向Ｓにおける内側の端部３Ｅから外側の端部３Ｅまでの間に隙間５０が位置する場合を意味する。
【００４８】
一般に、パッシェンの法則により放電が起きると言われる電界は４ＭＶ／ｍであるため、隙間５０は、電界Ｅｃが概ね４ＭＶ／ｍ未満となる位置に形成される必要がある。図８において、４ＭＶ／ｍ未満となる領域をＧＡ及びＧＢで示す。領域ＧＡ及びＧＢのうち、コイル３と重なる範囲は、概ね各端部３Ｅからコイル３の内外方向Ｓにおける中央側に３５％程度の領域である。この場合、「端部３Ｅ付近」とは、端部３Ｅからコイル３の内外方向Ｓにおける中央側に概ね３５％未満の領域をいう。
【００４９】
また、図８に示すように、内外方向Ｓにおける内側の端部３Ｅ付近に位置する領域ＧＢは、領域ＧＡに比べて電界Ｅｃが高い傾向がある。これは、互いに対向する側の各導線３１の電位の影響によるものである。図２Ａ等に示すように、互いに直交する２軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に沿う隙間５０のうち、それぞれ最も外側に位置する合計４つの隙間５０は、それぞれ、コイル３の内外方向Ｓにおける外側の端部３Ｅ付近に位置する。このため、隙間５０は、コイル３の内外方向Ｓにおける内側の端部３Ｅ付近に位置する場合と比べて、対向側の導線３１による影響を低減できる。
【００５０】
図９は、隙間５０の間隔ｄと気圧ρとの積と、放電開始電圧Ｖｓとの関係を示すパッシェン曲線である。気圧ρ一定で間隔ｄを大きくすると、ある間隔ｄで放電開始電圧Ｖｓは最小値Ｖsminとなる。従って、間隔ｄは、放電開始電圧Ｖｓが最小値Ｖsmin付近の値とならないように設計される必要がある。
【００５１】
図１０に示すように、複数の磁性体板５１は、それぞれ表面にコーティング５２が形成され得る。コーティング５２は、例えば、樹脂材料等の非金属からなり、磁性体板５１の割れを防止する目的で形成される。それぞれコーティング５２が形成された複数の磁性体板５１は、例えば、磁性コア５を収容するトレイにより、互いの辺が接するように固定される。
【００５２】
この場合、間隔ｄは、磁性体板５１間の距離、即ちコーティング５２の厚さの２倍程度として定義される。この場合の放電開始電圧（絶縁破壊開始電圧）Ｖｓは、例えば、コーティング５２の材料及び間隔ｄ、或いは実験により決定され得る。
【００５３】
以上のように、第１実施形態に係るコイルユニットによれば、隙間５０が、絶縁破壊が生じる電界となり得る領域を除く、端部３Ｅ付近の、領域ＧＡ及びＧＢに対応する位置に形成される。よって、第１実施形態に係るコイルユニットによれば、隙間５０が比較的電界強度の低い位置に形成されることにより、磁性体板５１間の電位差を低減することができ、磁性体板５１間の絶縁破壊のリスクを低減することができる。
【００５４】
また、第１実施形態に係るコイルユニットによれば、コイル軸Ｏ方向視においてコイル３と重なる隙間５０が、コイル３の内外方向Ｓにおける外側端部３Ｅ付近に位置する。これにより、第１実施形態に係るコイルユニットによれば、隙間５０がコイル３の内外方向Ｓにおける内側の端部３Ｅ付近に位置する場合と比べて、対向側の導線３１による影響を低減し、隙間５０の電界Ｅｃを低減することができる。
【００５５】
また、第１実施形態に係るコイルユニットによれば、コイル軸Ｏ方向視において、コイル３を内外方向Ｓに横切る隙間５０を有する。コイル３を内外方向Ｓに横切る隙間５０は、導線３１の電位による影響を受けにくいため、比較的絶縁破壊のリスクが低い。よって、第１実施形態に係るコイルユニットによれば、磁性体板５１間の絶縁破壊のリスクを低減することができる。
【００５６】
（第１変形例）
図１１Ａ及び図１１Ｂは、第１実施形態の第１変形例に係るコイルユニットである地上側コイルユニット１１Ａを説明する図である。地上側コイルユニット１１Ａにおいて、Ｙ軸方向に沿う隙間５０のうち最も外側に位置する２つの隙間５０は、それぞれ、コイル軸Ｏ方向視においてコイル３の内外方向Ｓにおける外側に位置する。
【００５７】
また、Ｙ軸方向に沿う隙間５０のうち内側に位置する２つの隙間５０は、それぞれ、コイル軸Ｏ方向視においてコイル３の内側の端部３Ｅに重なる。Ｘ軸方向に沿う隙間５０のうち最も外側に位置する２つの隙間５０は、それぞれ、コイル軸Ｏ方向視においてコイル３の外側の端部３Ｅに重なる。
【００５８】
図８に示すように、電界Ｅｃは、隙間５０がコイル３の外側に位置する場合、隙間５０がコイル３と重なる領域と比べて低くなる。また、電界Ｅｃは、隙間５０がコイル３の端部３Ｅに重なる場合、隙間５０がコイル３と重なる他の領域と比べて低くなる。このように、隙間５０は、コイル軸Ｏ方向視においてコイル３の外側に位置するように形成されてもよく、コイル軸Ｏ方向視においてコイル３の端部３Ｅに重なるように形成されてもよい。
【００５９】
（第２変形例）
図１２は、第１実施形態の第２変形例に係るコイルユニットである地上側コイルユニット１１Ｂを説明する図である。地上側コイルユニット１１Ｂが備える磁性コア５において、略矩形状のコイル３の４つの湾曲部（角部）に対応する領域は、それぞれ一体の磁性体板５１により構成される。即ち、隙間５０は、コイル軸Ｏ方向視において、コイル３のうち４つの湾曲部を除く領域に形成される。コイル３の湾曲部は、導線３１が湾曲して延伸する部分であり、湾曲部以外の部分は、導線３１が直線状に延伸する部分である。
【００６０】
図１２に示すように、コイル軸Ｏ方向視において、磁束Ｍは、概ね内外方向Ｓに沿って形成される。導線３１により形成される電気力線も同様に、概ね内外方向Ｓに沿って形成される。コイル３の湾曲部では、電気力線の方向の定義が複雑であるが、隙間５０の電界Ｅｃを考慮するための電気力線は、概ね、導線３１の延伸方向Ｔに直交する内外方向Ｓとなる。よって、コイル３の湾曲部において一体の磁性体板５１を用いることにより、電気力線の方向の定義が容易になり、電界Ｅｃの設計が容易になる。
【００６１】
（第３変形例）
図１３Ａ及び図１３Ｂは、第１実施形態の第３変形例に係るコイルユニットである車両側コイルユニット２１を説明する図である。このように、第１実施形態に係るコイルユニットは、図１に示す車両側コイルユニット２１にも適用可能である。以下において、図１３Ｂに示すように、コイル３ａの下方に磁性コア５ａが位置する状態を説明するが、実際に車両２０に設置される場合、車両側コイルユニット２１は、図１３Ｂに示す状態から上下方向（Ｙ軸方向）において反転する。
【００６２】
車両側コイルユニット２１は、鉛直方向に沿うコイル軸Ｏを有するコイル３ａと、絶縁層４ａと、磁性コア５ａと、ベースプレート６ａと、カバー７ａとを備える。以下において説明しないコイル３ａ、絶縁層４ａ、磁性コア５ａ、ベースプレート６ａ及びカバー７ａの他の構成、作用及び効果は、それぞれ上述のコイル３、絶縁層４、磁性コア５、ベースプレート６及びカバー７と実質的に同様である。
【００６３】
コイル３ａは、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、コイル軸Ｏを法線とする第１平面Ｐ上に、コイル軸Ｏを中心とする内外方向Ｓにおいて並ぶように配策された導線３１ａからなる。導線３１ａは、コイル軸Ｏ方向視において正方形渦巻状に複数回巻かれることにより、略正方形の環状領域を占める。
【００６４】
磁性コア５ａは、コイル軸Ｏ方向視における中央部である空間Ｈを除いて、第２平面Ｑ上の正方形の環状領域に配列された複数の磁性体板５１ａと、複数の磁性体板５１ａの上方から空間Ｈを閉塞するように配置された磁性体板５３とを備える。複数の磁性体板５１及び磁性体板５３は、それぞれ矩形平板状である。複数の磁性体板５１ａは、コイル軸Ｏ方向視においてコイル３ａを内包する。磁性体板５３は、コイル３ａの内側においてコイル３ａと離れるように配置される。絶縁層４ａは、コイル３ａと複数の磁性体板５１ａとの間を絶縁する。
【００６５】
複数の磁性体板５１ａの互いの間の隙間５０ａは、第２平面Ｑ上において、互いに直交する２軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に延伸する。複数の磁性体板５１ａは、導線３１ａの延伸方向Ｔに沿って延伸する隙間５０ａが、コイル３ａの内外方向Ｓにおける端部３ａＥ付近に位置するように配列される。即ち、複数の磁性体板５１ａによって形成されるコイル３ａの内外方向Ｓを横切る隙間５０ａは、コイル３ａの内外方向Ｓにおける端部３ａＥ付近に位置する。
【００６６】
複数の磁性体板５１ａ及び磁性体板５３により形成された空間Ｈは、例えば、キャパシタ等を含む受電側の共振回路を収容する。車両２０側では、共振回路等を収容するスペースが制限されるが、空間Ｈが回路を収容するスペースとして機能することにより、車両２０側のスペースを有効に利用することができる。
【００６７】
（第２実施形態）
第２実施形態に係るコイルユニットである地上側コイルユニット１１Ｃは、図１４に示すように、複数の磁性体板５１の寸法が互いに同一である点で第１実施形態と異なる。第２実施形態において説明しない他の構成、作用及び効果は、第１実施形態と実質的に同様である。
【００６８】
磁性コア５は、長さＬｃ及び幅Ｗｃを有する。図１４に示す例において、複数の磁性体板５１の長さＬｄは、Ｌｃ／４であり、幅ＷｄはＷｃ／５である。このように、地上側コイルユニット１１Ｃが備える複数の磁性体板５１は、互いに同一の寸法を有する。よって、磁性体板５１を製造するための型は１種類のみでよく、製造工程の簡略化が可能であると共に、製造コストの低減が可能である。
【００６９】
複数の磁性体板５１の内外方向Ｓにおける各寸法は、複数の磁性体板５１の最外周端部、即ち、磁性コア５の外周端からコイル３の外側端部３Ｅまでの距離Ｐａと、コイル３の内外方向Ｓにおける幅Ｗｗとの和と同程度である。即ち、図１４に示すように、例えばＹ軸方向において、磁性体板５１の幅Ｗｄは、磁性コア５の外周端からコイル３の外側端部３Ｅまでの距離Ｐａと、コイル３の内外方向Ｓにおける幅Ｗｗとの和と同程度である。
【００７０】
これにより、それぞれ最も外側に位置する合計４つの隙間５０は、それぞれ、コイル３の内外方向Ｓにおける内側の端部３Ｅ付近に位置する。即ち、磁性体板５１の内外方向Ｓにおける寸法が距離Ｐａと幅Ｗｗとの和と同程度であることは、磁性コア５の外周端に沿い、磁性コア５の外周端に最も近い隙間５０が、コイル３の内側端部３Ｅ付近に位置することを意味する。
【００７１】
このように、第２実施形態に係るコイルユニットによれば、磁性体板５１の内外方向Ｓにおける寸法が距離Ｐａと幅Ｗｗとの和と同程度であることにより、隙間５０の位置の管理が容易である。よって、第２実施形態に係るコイルユニットによれば、磁性体板５１間の電位差を低減することができ、磁性体板５１間の絶縁破壊のリスクを低減することができる。
【００７２】
また、第２実施形態に係るコイルユニットによれば、複数の磁性体板５１が互いに同一の寸法を有することにより、製造工程の簡略化が可能であると共に、製造コストの低減が可能である。
【００７３】
（変形例）
図１５は、第２実施形態の変形例に係るコイルユニットである地上側コイルユニット１１Ｄを説明する図である。地上側コイルユニット１１Ｄは、コイル軸Ｏ方向視において正方形状である点において、上述の地上側コイルユニット１１Ｃと異なる。
【００７４】
磁性コア５は、長さＬｃ及び幅Ｗｃを有し、Ｌｃ＝Ｗｃである。図１５に示す例において、複数の磁性体板５１の長さＬｄは、Ｌｃ／５であり、幅ＷｄはＷｃ／５である。即ち、複数の磁性体板５１は、互いに同一の寸法を有する。
【００７５】
この場合も同様に、磁性体板５１の内外方向Ｓにおける寸法が距離Ｐａと幅Ｗｗとの和と同程度であることにより、隙間５０の位置の管理が容易であり、磁性体板５１間の電位差を低減して磁性体板５１間の絶縁破壊のリスクを低減することができる。
【００７６】
（第３実施形態）
第３実施形態に係るコイルユニットである地上側コイルユニット１１Ｅは、図１６に示すように、４つの磁性体板５１の各角部が１箇所に集中しない点で第１及び第２実施形態と異なる。第３実施形態において説明しない他の構成、作用及び効果は、第１及び第２実施形態と実質的に同様である。
【００７７】
複数の磁性体板５１は、例えば、Ｘ軸方向における一端側から奇数番目の２列の磁性体板５１と、偶数番目の２列の磁性体板５１とから構成される。図１６に示す例において、奇数列の磁性体板５１の寸法は互いに同一であり、長さＬｄ＝Ｌｃ／４及び幅Ｗｄ１＝Ｗｃ／６を有する。偶数列の磁性体板５１の寸法は互いに同一であり、長さＬｄ＝Ｌｃ／４及び幅Ｗｄ２＝Ｗｃ／５を有する。
【００７８】
即ち、奇数列の磁性体板５１及び偶数列の磁性体板５１のＹ軸方向における各寸法Ｗｄ１，Ｗｄ２は、磁性コア５のＹ軸方向における寸法Ｗｃを、互いの差が１となる整数で割った商である。これにより、Ｘ軸方向に沿う隙間５０は、Ｘ軸方向において互い違いに形成される。
【００７９】
また、Ｌｄ、Ｗｄ１及びＷｄ２それぞれは、磁性コア５の外周端からコイル３の外側端部３Ｅまでの距離Ｐａ、コイル３の内外方向Ｓにおける幅Ｗｗとの和と同程度である。磁性コア５の長さＬｃ及び幅Ｗｃを割る整数は、この条件を満たすように決定される。これにより、磁性コア５の外周端に沿い、磁性コア５の外周端に最も近い隙間５０が、コイル３の内側端部３Ｅ付近に位置する。
【００８０】
図１７Ａに示すように、互いに直交する方向に沿う２つの隙間５０が接する点Ｊにおいて、３つの磁性体板５１-1〜５１-3が互いに接するように配列される。磁性体板５１-1〜５１-3は、複数の磁性体板５１のうちの互いに隣り合う３つ磁性体板５１である。磁性体板５１-1及び磁性体板５１-2と、磁性体板５１-3とは、Ｘ軸方向において隣接する。即ち、複数の磁性体板５１は、磁性体板５１-1の１つの角部と、磁性体板５１-2の１つの角部とが、磁性体板５１-3の１つの辺において、互いに接するように配列される。
【００８１】
一方、図１７Ｂに示すように、２つの隙間５０が互いに直交する点Ｊにおいて、４つの磁性体板５１が各角部において互いに接するように配列される状態では、隙間５０の間隔ｄの管理が困難な場合がある。また、４つの磁性体板５１の各角部が集中することにより、電界集中が生じる可能性がある。
【００８２】
第３実施形態に係るコイルユニットによれば、隙間５０の間隔ｄの管理が容易であると共に、磁性体板５１の角部における電界集中を低減することができる。これにより、第３実施形態に係るコイルユニットによれば、磁性体板５１間の電位差を低減して磁性体板５１間の絶縁破壊のリスクを低減することができる。
【００８３】
（第４実施形態）
第４実施形態に係るコイルユニットである地上側コイルユニット１１Ｆは、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、カバー７を支持する支持柱４５を備える点で第１乃至第３実施形態と異なる。第４実施形態において説明しない他の構成、作用及び効果は、第１乃至第３実施形態と実質的に同様である。
【００８４】
地上側コイルユニット１１Ｆは、図１８Ｂに示すように、ベースプレート６上に配置され、磁性コア５を支持する絶縁層４１を備える。絶縁層４１は、例えば樹脂材料からなる矩形平板であり、磁性コア５と略同一の平面パターンを有する。絶縁層４１は、上面の中央部において支持柱４５の下面を支持する。
【００８５】
このため、磁性コア５及び絶縁層４は、コイル軸Ｏ方向視における中央部において、上面から下面に貫通する矩形状の貫通孔を有する。コイル軸Ｏ方向視において、磁性コア５の貫通孔と支持柱４５とは略同一形状である。支持柱４５は、磁性コア５の貫通孔を介して、絶縁層４１の上面とカバー７の下面とに接するように配置される。支持柱４５は、例えば、コイル軸Ｏが自身の中心を通るように配置される。
【００８６】
磁性コア５は、矩形状の貫通孔の４辺からそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に延伸するように形成された隙間５０を有する。即ち、磁性コア５の貫通孔のＸ軸方向に沿う寸法をＷｈ、Ｙ軸方向に沿う寸法をＬｈとすると、複数の磁性体板５１は、支持柱４５のＹ軸方向及びＸ軸方向それぞれにおいて、長さＬｈを有する磁性体板５１と、幅Ｗｈを有する磁性体板５１とを有することになる。
【００８７】
長さＬｈを有する磁性体板５１及び幅Ｗｈを有する磁性体板５１を除く他の磁性体板５１の長さをＬｄ、幅をＷｄとする。Ｌｄは、（Ｌｃ−Ｌｈ）／２を整数で割った商である。Ｗｄは、（Ｗｃ−Ｗｈ）／２を整数で割った商である。Ｌｄ及びＷｄは、磁性コア５の外周端からコイル３の外側端部３Ｅまでの距離Ｐａ、コイル３の内外方向Ｓにおける幅Ｗｗとの和と同程度である。Ｌｄ及びＷｄそれぞれは、この条件を満たすように決定される。これにより、磁性コア５の外周端に沿い、磁性コア５の外周端に最も近い隙間５０が、コイル３の内側端部３Ｅ付近に位置する。
【００８８】
第４実施形態に係るコイルユニットによれば、コイル軸Ｏに対応するように配置された支持柱４５により、機械的強度を向上することができる。地上側コイルユニット１１Ｆコイルユニットは、車両２０に踏まれる可能性があるが、支持柱４５を備えることにより、破壊される可能性を低減することができる。
【００８９】
また、第４実施形態に係るコイルユニットによれば、距離Ｐａと幅Ｗｗとの和と同程度の内外方向Ｓにおける寸法を有する磁性体板５１を、磁性コア５の外周端において備えることにより、隙間５０の位置の管理が容易である。よって、第４実施形態に係るコイルユニットによれば、磁性体板５１間の電位差を低減することができ、磁性体板５１間の絶縁破壊のリスクを低減することができる。
【００９０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００９１】
例えば、既に述べた第１乃至第４の実施の形態において、コイル３は、コイル軸Ｏ方向視において、略矩形環状を有していたが、コイル３の形状はこれに限るものでない。例えば、導線３１が延伸方向Ｔに直交する方向に並ぶ場合、並ぶ方向が内外方向Ｓに対応する。この場合、並べられた導線３１に隣接する複数の磁性体板５１は、導線３１の並ぶ方向を横切り、且つコイル３の端部３Ｅ付近に位置する隙間５０を形成するように配列されればよい。
【００９２】
その他、上記の各構成を相互に応用した構成等、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００９３】
１  給電装置
２  受電装置
３，３ａ  コイル
３Ｅ，３ａＥ  端部
１１，１１Ａ〜１１Ｆ  地上側コイルユニット（コイルユニット）
２１  車両側コイルユニット（コイルユニット）
３１，３１ａ  導線
５０，５０ａ  隙間
５１，５１ａ  磁性体板
５１-1  磁性体板（第１磁性体板）
５１-2  磁性体板（第２磁性体板）
５１-3  磁性体板（第３磁性体板）
Ｏ  コイル軸
Ｐ  第１平面
Ｑ  第２平面
Ｓ  内外方向
【図１】
0006690706.tif 000004
【図２Ａ】
0006690706.tif 000005
【図２Ｂ】
0006690706.tif 000006
【図２Ｃ】
0006690706.tif 000007
【図３Ａ】
0006690706.tif 000008
【図３Ｂ】
0006690706.tif 000009
【図４Ａ】
0006690706.tif 000010
【図４Ｂ】
0006690706.tif 000011
【図５Ａ】
0006690706.tif 000012
【図５Ｂ】
0006690706.tif 000013
【図６Ａ】
0006690706.tif 000014
【図６Ｂ】
0006690706.tif 000015
【図６Ｃ】
0006690706.tif 000016
【図７】
0006690706.tif 000017
【図８】
0006690706.tif 000018
【図９】
0006690706.tif 000019
【図１０】
0006690706.tif 000020
【図１１Ａ】
0006690706.tif 000021
【図１１Ｂ】
0006690706.tif 000022
【図１２】
0006690706.tif 000023
【図１３Ａ】
0006690706.tif 000024
【図１３Ｂ】
0006690706.tif 000025
【図１４】
0006690706.tif 000026
【図１５】
0006690706.tif 000027
【図１６】
0006690706.tif 000028
【図１７Ａ】
0006690706.tif 000029
【図１７Ｂ】
0006690706.tif 000030
【図１８Ａ】
0006690706.tif 000031
【図１８Ｂ】
0006690706.tif 000032