(57)【要約】【課題】金属部に生じる高誘起電圧を抑制できるコイルユニット、ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置およびワイヤレス電力伝送装置を提供すること。【解決手段】コイルユニットＬｕ１は、電力伝送用コイルＬ１と、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方の端部に接続されるとともに、電力伝送用コイルＬ１と共振回路を形成する第１のリアクタンス回路Ｘ１０と、電力伝送用コイルＬ１の背面側に配置される金属部ＳＤと、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間に接続される第１の調整コンデンサＣ１０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力伝送用コイルと、
前記電力伝送用コイルの巻線の一方の端部に接続されるとともに、前記電力伝送用コイルと共振回路を形成する第１のリアクタンス回路と、
前記電力伝送用コイルの背面側に配置される金属部と、
前記電力伝送用コイルの前記巻線の他方の端部と前記金属部との間に接続される第１の調整コンデンサと、を備えることを特徴とするコイルユニット。
【請求項２】
前記電力伝送用コイルは、前記巻線が層状に連続して巻回されており、
前記電力伝送用コイルの前記金属部と最も離れた層の前記巻線の端部に接続される第２の調整コンデンサをさらに備え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】
前記電力伝送用コイルは、前記巻線の他方の端部が前記金属部と最も離れた層に位置するように、層状に連続して巻回されており、
前記電力伝送用コイルの前記巻線の他方の端部に接続されるとともに、前記電力伝送用コイルと共振回路を形成する第２のリアクタンス回路をさらに備え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４】
巻線が層状に連続して巻回されている電力伝送用コイルと、
前記電力伝送用コイルの背面側に配置される金属部と、
前記電力伝送用コイルの前記巻線の一方の端部と前記金属部との間に接続される第１の調整コンデンサと、
前記電力伝送用コイルの前記巻線の他方の端部と前記金属部との間に接続される第２の調整コンデンサと、を備えることを特徴とするコイルユニット。
【請求項５】
前記第１の調整コンデンサと前記第２の調整コンデンサは、互いに直列接続され、
前記第１の調整コンデンサと前記第２の調整コンデンサの接続中点を介して前記金属部に接続されていることを特徴とする請求項４に記載のコイルユニット。
【請求項６】
前記コイルユニットは、前記電力伝送用コイルの前記巻線の一方の端部に接続されるとともに、前記電力伝送用コイルと共振回路を形成する第１のリアクタンス回路と、
前記電力伝送用コイルの前記巻線の他方の端部に接続されるとともに、前記電力伝送用コイルと共振回路を形成する第２のリアクタンス回路と、をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のコイルユニット。
【請求項７】
電力伝送用コイルと、
前記電力伝送用コイルと共振回路を形成するリアクタンス回路と、
前記電力伝送用コイルの背面側に配置される金属部と、
前記電力伝送用コイルの巻線と前記金属部との間に生じる寄生容量を介した電圧値と、前記リアクタンス回路の両端に印加される電圧の電圧値との差を小さくする調整コンデンサを備えることを特徴とするコイルユニット。
【請求項８】
給電コイルユニットを備え、
前記給電コイルユニットは、請求項１〜７のいずれか一項に記載のコイルユニットであることを特徴とするワイヤレス給電装置。
【請求項９】
受電コイルユニットを備え、
前記受電コイルユニットは、請求項１〜７のいずれか一項に記載のコイルユニットであることを特徴とするワイヤレス受電装置。
【請求項１０】
給電コイルユニットを有するワイヤレス給電装置と、
受電コイルユニットを有するワイヤレス受電装置と、を備え、
前記給電コイルユニットおよび前記受電コイルユニットの少なくとも一方は、請求項１〜７のいずれか一項に記載のコイルユニットであることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルユニット、ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置およびワイヤレス電力伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車や携帯機器において、電源ケーブルを用いることなく外部から電力をワイヤレスで供給するワイヤレス電力伝送技術が注目されている。このワイヤレス電力伝送技術を、電気自動車などの大電力伝送が必要となる充電装置に適用した場合、送電コイルに大電流を流す必要があることから、漏洩磁束が大きくなり、周囲の電子機器に電磁波障害などの悪影響を与える可能性があった。
【０００３】
この問題を解決するため、例えば特許文献１では、１次側および２次側が、それぞれエアギャップ側から順に、渦巻き状に巻回されたフラット構造よりなるコイル、フラットな平板状をなすフェライトコア、フラットな平板状をなすアルミプレートを備え、このアルミプレートにより漏洩磁束の外部露出を遮蔽している非接触給電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９３１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ワイヤレス電力伝送技術では共振（共鳴）現象を利用する方式が主流となりつつある。この共振現象を用いると電磁誘導に比べ、送受電間の距離を大きくできるメリットがある。この共振現象を利用したワイヤレス電力伝送技術では、電力伝送用コイルの巻線の始端および終端のいずれかに共振用のリアクタンス回路を接続する必要がある。しかしながら、共振用のリアクタンス回路を電力伝送用コイルの巻線の始端および終端のいずれか一端のみに接続した場合、電力伝送用コイルの巻線の始端および終端の電位差が生じる。そのため、生じた電位差により寄生容量を介して金属部に対地間の高誘起電圧が生じる。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、金属部に生じる高誘起電圧を抑制できるコイルユニット、ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置およびワイヤレス電力伝送装置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】
【０００７】
本発明に係るコイルユニットは、電力伝送用コイルと、電力伝送用コイルの巻線の一方の端部に接続されるとともに、電力伝送用コイルと共振回路を形成する第１のリアクタンス回路と、電力伝送用コイルの背面側に配置される金属部と、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部と金属部との間に接続される第１の調整コンデンサと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、電力伝送用コイルの巻線の一方の端部に接続されるとともに、電力伝送用コイルと共振回路を形成する第１のリアクタンス回路と、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部と金属部とに接続される第１の調整コンデンサを備えている。そのため、第１の調整コンデンサは、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部と金属部との間に生じる寄生容量と合成されるため、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部と金属部との間の合成容量を介した電圧値と、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部に入力される電圧値との差が小さくなる。一方、第１の調整コンデンサの影響により、電力伝送用コイルの巻線の一方の端部と金属部との間に生じる寄生容量を介した電圧値と、第１のリアクタンス回路の両端に印加される電圧の電圧値との差が小さくなる。その結果、金属部に誘起される高電圧を抑制することができる。
【０００９】
好ましくは、巻線が層状に連続して巻回されており、電力伝送用コイルの金属部と最も離れた層の巻線の端部に接続される第２の調整コンデンサをさらに備えるとよい。この場合、電力伝送用コイルのインダクタンス値を向上することができる。ここで、電力伝送用コイルを多層コイルで構成すると、各層の巻線と金属部との間に生じる寄生容量にばらつきが生じる。本発明では、電力伝送用コイルの金属部と最も離れた層の巻線の端部に接続される第２の調整コンデンサが、この寄生容量のばらつきを抑制するように機能する。その結果、金属部に誘起される高電圧を抑制しつつ、コイルのインダクタンス値を向上することができる。
【００１０】
好ましくは、電力伝送用コイルは、巻線の他方の端部が金属部と最も離れた層に位置するように、層状に連続して巻回されており、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部に接続されるとともに、電力伝送用コイルと共振回路を形成する第２のリアクタンス回路をさらに備えるとよい。この場合、電力伝送用コイルのインダクタンス値を向上することができる。また、第１の調整コンデンサは、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部と金属部との間に生じる寄生容量と合成されるため、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部と金属部との間の合成容量を介した電圧値と、第２のリアクタンス回路の両端に印加される電圧の電圧値との差が小さくなる。一方、第１の調整コンデンサの影響により、電力伝送用コイルの巻線の一方の端部と金属部との間に生じる寄生容量を介した電圧値と、第１のリアクタンス回路の両端に印加される電圧の電圧値との差が小さくなる。その結果、金属部に誘起される高電圧を抑制しつつ、コイルのインダクタンス値を向上することができる。
【００１１】
本発明に係るコイルユニットは、巻線が層状に連続して巻回されている電力伝送用コイルと、電力伝送用コイルの背面側に配置される金属部と、電力伝送用コイルの巻線の一方の端部と金属部との間に接続される第１の調整コンデンサと、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部と金属部との間に接続される第２の調整コンデンサと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、電力伝送用コイルの巻線の一方の端部と金属部との間に接続される第１の調整コンデンサと、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部と金属部との間に接続される第２の調整コンデンサと、を備えている。そのため、第１の調整コンデンサは、電力伝送用コイルの巻線の一方の端部と金属部との間に生じる寄生容量と合成されるため、電力伝送用コイルの巻線の一方の端部と金属部との間の合成容量を介した電圧値と、電力伝送用コイルの巻線の一方の端部に入力される電圧値との差が小さくなる。一方、第２の調整コンデンサは、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部と金属部との間に生じる寄生容量と合成されるため、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部と金属部との間の合成容量を介した電圧値と、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部に入力される電圧値との差が小さくなる。その結果、金属部に誘起される高電圧を抑制することができる。
【００１３】
好ましくは、第１の調整コンデンサと第２の調整コンデンサは、互いに直列接続され、第１の調整コンデンサと第２の調整コンデンサの接続中点を介して金属部に接続されているとよい。この場合、第１の調整コンデンサと第２の調整コンデンサは、電力伝送用コイルとともに並列共振回路を形成する。そのため、電力伝送用コイルを共振させるためのリアクタンス回路が不要となる。その結果、金属部に誘起される高電圧を抑制しつつ、コイルユニットの簡素化ができる。
【００１４】
好ましくは、電力伝送用コイルの巻線の一方の端部に接続されるとともに、電力伝送用コイルと共振回路を形成する第１のリアクタンス回路と、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部に接続されるとともに、電力伝送用コイルと共振回路を形成する第２のリアクタンス回路と、をさらに備えるとよい。この場合、電力伝送用コイルは共振するため、より効率的に電力伝送を行うことができる。
【００１５】
本発明に係るコイルユニットは、電力伝送用コイルと、電力伝送用コイルと共振回路を形成するリアクタンス回路と、電力伝送用コイルの背面側に配置される金属部と、電力伝送用コイルの巻線と金属部との間に生じる寄生容量を介した電圧値と、リアクタンス回路の両端に印加される電圧の電圧値との差を小さくする調整コンデンサを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、電力伝送用コイルの巻線と金属部との間に生じる寄生容量を介した電圧値と、リアクタンス回路の両端に印加される電圧の電圧値との差を小さくする調整コンデンサを備えている。そのため、金属部に誘起される高電圧を抑制することができる。
【００１７】
本発明に係るワイヤレス給電装置は、給電コイルユニットを備え、給電コイルユニットは、上記コイルユニットであることを特徴とする。本発明によれば、金属部に生じる高誘起電圧を抑制できるワイヤレス給電装置を提供することができる。
【００１８】
本発明に係るワイヤレス受電装置は、受電コイルユニットを備え、受電コイルユニットは、上記コイルユニットであることを特徴とする。本発明によれば、金属部に生じる高誘起電圧を抑制できるワイヤレス受電装置を提供することができる。
【００１９】
本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットを有するワイヤレス給電装置と、受電コイルユニットを有するワイヤレス受電装置と、を備え、給電コイルユニットおよび受電コイルユニットの少なくとも一方は、上記コイルユニットであることを特徴とする。本発明によれば、金属部に生じる高誘起電圧を抑制できるワイヤレス電力伝送装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、金属部に生じる高誘起電圧を抑制できるコイルユニット、ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置およびワイヤレス電力伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るコイルユニットが適用されるワイヤレス電力伝送装置を負荷とともに示す回路構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。
【図３ａ】本発明の第１実施形態に係るコイルユニットを平面視した図である。
【図３ｂ】図３ａにおける切断線Ａ−Ａに沿うコイルユニットの断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。
【図５ａ】本発明の第２実施形態に係るコイルユニットを平面視した図である。
【図５ｂ】図５ａにおける切断線Ｂ−Ｂに沿うコイルユニットの断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。
【図７ａ】本発明の第３実施形態に係るコイルユニットを平面視した図である。
【図７ｂ】図７ａにおける切断線Ｃ−Ｃに沿うコイルユニットの断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。
【図９ａ】本発明の第４実施形態に係るコイルユニットを平面視した図である。
【図９ｂ】図９ａにおける切断線Ｄ−Ｄに沿うコイルユニットの断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又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。
【００２３】
まず、図１を参照して、本発明の好適な実施形態に係るコイルユニットが適用されるワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の全体構成について説明する。図１は、本発明の好適な実施形態に係るコイルユニットが適用されるワイヤレス電力伝送装置を負荷とともに示す回路構成図である。なお、本発明の好適な実施形態に係るコイルユニットは、ワイヤレス電力伝送装置における給電コイルユニットおよび受電コイルユニットのいずれにも適用可能である。
【００２４】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１は、図１に示されるように、ワイヤレス給電装置１００と、ワイヤレス受電装置２００と、を有する。
【００２５】
ワイヤレス給電装置１００は、電源１１０と、電力変換回路１２０と、給電コイルユニット１３０と、を有する。電源１１０は、直流電力を電力変換回路１２０に供給する。電源１１０としては、直流電力を出力するものであれば特に制限されず、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、あるいはスイッチングコンバータ等のスイッチング電源装置などが挙げられる。
【００２６】
電力変換回路１２０は、電力変換部１２１と、スイッチ駆動部１２２を有する。この電力変換回路１２０は、電源１１０から供給される入力直流電力を交流電力に変換する機能を有している。より具体的には、電力変換部１２１としては、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路から構成される。本実施形態では、４つのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を用いたフルブリッジ型回路となっている。スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４としては、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの素子が挙げられる。各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、スイッチ駆動部１２２から供給されるＳＷ制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４に応じて各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオン・オフ制御することにより、電源１１０から供給される入力直流電力を交流電力に変換する。
【００２７】
給電コイルユニット１３０は、電力変換回路１２０から供給された交流電力を後述する受電コイルユニット２１０に給電する機能を有する。なお、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの車両への給電設備に用いた場合、給電コイルユニット１３０は地中または地面近傍に配設されることとなる。
【００２８】
ワイヤレス受電装置２００は、受電コイルユニット２１０と、整流部２２０と、を有する。
【００２９】
受電コイルユニット２１０は、給電コイルユニット１３０から給電された交流電力を受電する機能を有する。なお、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、受電コイルユニット２１０は、車両下部に搭載されることとなる。
【００３０】
整流部２２０は、受電コイルユニット２１０が受電した電力を整流して負荷ＲＬに出力する。本実施形態においては、整流部２２０は、４つのダイオード（整流素子）Ｄ１〜Ｄ４がフルブリッジ接続されたブリッジ型回路と、このブリッジ型回路に並列に接続された平滑コンデンサＣ０から構成されている。すなわち、整流部２２０は、受電コイルユニット２１０から供給される交流電力を全波整流する機能を備えている。平滑コンデンサＣ０は、整流された電圧を平滑して直流電圧を生成する。
【００３１】
このような構成を備えることにより、ワイヤレス給電装置１００の給電コイルユニット１３０とワイヤレス受電装置２００の受電コイルユニット２１０が対向することで、磁気的に結合し、電力変換回路１２０から給電コイルユニット１３０に供給された交流電力が近接電磁界効果によって受電コイルユニット２１０に誘導起電力が励起される。すなわち、ワイヤレス給電装置１００からワイヤレス受電装置２００に非接触にて電力が伝送されるワイヤレス電力伝送装置Ｓ１が実現される。
【００３２】
続いて、上述した給電コイルユニット１３０あるいは受電コイルユニット２１０に適用される本発明の好適な実施形態に係るコイルユニットの構成について説明する。
【００３３】
（第１実施形態）
図２を参照して、本発明の第１実施形態に係るコイルユニットＬｕ１の構成について詳細に説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。
【００３４】
コイルユニットＬｕ１は、図２に示されるように、電力伝送用コイルＬ１と、金属部ＳＤと、第１のリアクタンス回路Ｘ１０と、第１の調整コンデンサＣ１３、を有する。
【００３５】
電力伝送用コイルＬ１は、複数の細い導体素線を撚り合わせたリッツ線からなる巻線を巻回されて構成されている。なお、電力伝送用コイルＬ１をワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における給電コイルユニット１３０に適用した場合、電力伝送用コイルＬ１は、給電部として機能し、電力伝送用コイルＬ１をワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における受電コイルユニット２１０に適用した場合、電力伝送用コイルＬ１は、受電部として機能する。
【００３６】
金属部ＳＤは、導電体から構成され、電磁波を吸収する作用を有する。つまり、金属部ＳＤは、遮蔽部材としての役割を果たすこととなる。この金属部ＳＤとしては、アルミニウム、銅、銀等が挙げられる。また、金属部ＳＤは、非磁性でもよく、その導電率は高ければ高いほど好ましい。
【００３７】
ここで、図３を参照して、本実施形態に係るコイルユニットＬｕ１における電力伝送用コイルＬ１と金属部ＳＤの配置関係をさらに詳細に説明する。図３ａは、本発明の第１実施形態に係るコイルユニットを平面視した図である。図３ｂは、図３ａにおける切断線Ａ−Ａに沿うコイルユニットの断面図である。なお、説明の便宜上、図３ｂにおいて、第１のリアクタンス回路Ｘ１０と、第１の調整コンデンサＣ１３は省略している。
【００３８】
電力伝送用コイルＬ１は、図３ａに示されるように、略円形状を呈した平面状のスパイラル構造のコイルである。電力伝送用コイルＬ１の巻数は、電力伝送の際に対向することとなるコイルとの間の離間距離や所望の電力伝送効率などに基づいて適宜設定される。
【００３９】
金属部ＳＤは、図３ｂに示されるように、外形形状が略直方体形状を呈しており、電力伝送用コイルＬ１の背面側に配置される。具体的には、電力伝送用コイルＬ１を給電コイルユニット１３０に適用した場合、金属部ＳＤは、給電コイルユニット１３０と受電コイルユニット２１０の対向方向において、電力伝送用コイルＬ１よりも受電コイルユニット２１０から遠い位置に配置されることとなる。一方、電力伝送用コイルＬ１を受電コイルユニット２１０に適用した場合、金属部ＳＤは、給電コイルユニット１３０と受電コイルユニット２１０の対向方向において、電力伝送用コイルＬ１よりも給電コイルユニット１３０から遠い位置に配置されることとなる。言い換えれば、金属部ＳＤは、電力伝送の際の電力伝送用コイルＬ１の電力伝送面とは反対側に配置されることとなる。すなわち、電力伝送用コイルＬ１のコイル軸は、金属部ＳＤの主面に対して直交する。このように構成されることにより、図２に示されるように、電力伝送用コイルＬ１と金属部ＳＤとの間に寄生容量Ｃ１１，Ｃ１２が形成される。なお、電力伝送用コイルＬ１は、巻線が同一平面上に巻回されているため、寄生容量Ｃ１１と寄生容量Ｃ１２はほぼ同値となる。本実施形態では、電力伝送用コイルＬ１と金属部ＳＤとの間に絶縁部材ＩＬを介在させている。この場合、電力伝送用コイルＬ１と金属部ＳＤとの間の絶縁が確保され、電力伝送用コイルＬ１の両端が短絡することを防止することができる。なお、絶縁部材ＩＬの代わりに、電力伝送用コイルＬ１と金属部ＳＤとの間に隙間を設けてもよい。
【００４０】
第１のリアクタンス回路Ｘ１０は、図２に示されるように、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方の端部に接続されている。つまり、第１のリアクタンス回路Ｘ１０は、電力伝送用コイルＬ１に直列に接続されている。また、第１のリアクタンス回路Ｘ１０は、電力伝送用コイルＬ１とともに、共振回路を形成している。この第１のリアクタンス回路Ｘ１０は、第１の共振コンデンサＣ１０から構成されている。なお、本実施形態では、第１のリアクタンス回路Ｘ１０は、第１の共振コンデンサＣ１０から構成されているが、これに限られることなく、第１の共振コンデンサＣ１０に直列あるいは並列にインダクタが接続されていてもよい。
【００４１】
第１の調整コンデンサＣ１３は、図２に示されるように、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間に接続されている。つまり、第１の調整コンデンサＣ１３は、第１のリアクタンス回路Ｘ１０が接続される電力伝送用コイルＬ１の巻線の端部とは反対の端部と金属部ＳＤとの間に接続されることとなる。この第１の調整コンデンサＣ１３は、金属部ＳＤに誘起される電圧を抑制することを目的としている。ここで、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方の端部のみに第１のリアクタンス回路Ｘ１０が接続されると、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方の端部と巻線の他方の端部に電位差が生じる。つまり、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方の端部に発生する共振電圧Ｖａが巻線の他方の端部に入力される入力電圧Ｖｂに比べて大きくなるため、この共振電圧Ｖａと入力電圧Ｖｂの差分の半分が金属部ＳＤに誘起される。これに対して、本実施形態では、第１の調整コンデンサＣ１３は、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間に接続されるため、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの寄生容量Ｃ１２と、第１の調整コンデンサＣ１３が合成される。したがって、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間の合成容量を介した電圧値と、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方の端部に入力される入力電圧Ｖｂの電圧値との差が小さくなる。一方、第１の調整コンデンサＣ１３の影響により、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１１を介した電圧値と、第１のリアクタンス回路Ｘ１０の両端に印加される電圧の電圧値との差が小さくなる。第１の調整コンデンサＣ１３の容量値は、第１のリアクタンス回路Ｘ１０の両端に印加される電圧の電圧値と入力電圧Ｖｂの電圧値、および、寄生容量Ｃ１１，Ｃ１２の容量値から適宜に設定されることが好ましい。具体的には、第１のリアクタンス回路Ｘ１０の両端に印加される電圧の電圧値と入力電圧Ｖｂの電圧値の比率と、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１１を介した電圧値と電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１２を介した電圧値の比率が等しくなるように第１の調整コンデンサＣ１３の容量値が設定される。
【００４２】
以上のように、本実施形態に係るコイルユニットＬｕ１は、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方の端部に接続されるとともに、電力伝送用コイルＬ１と共振回路を形成する第１のリアクタンス回路Ｘ１０と、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとに接続される第１の調整コンデンサＣ１３を備えている。そのため、第１の調整コンデンサＣ１３は、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１２と合成されるため、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間の合成容量を介した電圧値と、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方の端部に入力される電圧値との差が小さくなる。一方、第１の調整コンデンサＣ１３の影響により、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１１を介した電圧値と、第１のリアクタンス回路Ｘ１０の両端に印加される電圧の電圧値との差が小さくなる。その結果、金属部ＳＤに誘起される高電圧を抑制することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、図４および図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るコイルユニットＬｕ２の構成について詳細に説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。図５ａは、本発明の第２実施形態に係るコイルユニットを平面視した図である。図５ｂは、図５ａにおける切断線Ｂ−Ｂに沿うコイルユニットの断面図である。なお、説明の便宜上、図５ｂにおいて、第１のリアクタンス回路Ｘ１０と、第１の調整コンデンサＣ１３と、第２の調整コンデンサＣ１４は省略している。
【００４４】
コイルユニットＬｕ２は、図４に示されるように、金属部ＳＤと、電力伝送用コイルＬ２と、第１のリアクタンス回路Ｘ１０と、第１の調整コンデンサＣ１３と、第２の調整コンデンサＣ１４を有する。金属部ＳＤ、第１のリアクタンス回路Ｘ１０、第１の調整コンデンサＣ１３の構成は、第１実施形態に係るコイルユニットＬｕ１と同様である。第２実施形態に係るコイルユニットＬｕ２は、第２の調整コンデンサＣ１４を備えている点、および、電力伝送用コイルＬ１に代えて電力伝送用コイルＬ２を備えている点において、第１実施形態に係るコイルユニットＬｕ１と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４５】
電力伝送用コイルＬ２は、複数の細い導体素線を撚り合わせたリッツ線からなる巻線を巻回されて構成されている。なお、電力伝送用コイルＬ２をワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における給電コイルユニット１３０に適用した場合、電力伝送用コイルＬ２は、給電部として機能し、電力伝送用コイルＬ２をワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における受電コイルユニット２１０に適用した場合、電力伝送用コイルＬ２は、受電部として機能する。また、電力伝送用コイルＬ２は、図５ａに示されるように、略円形状を呈した平面状のスパイラル構造のコイルである。電力伝送用コイルＬ２の巻数は、電力伝送の際に対向することとなるコイルとの間の離間距離や所望の電力伝送効率などに基づいて適宜設定される。本実施形態では、電力伝送用コイルＬ２は、図５ｂに示されるように、巻線が層状に連続して巻回されて構成されている。具体的には、電力伝送用コイルＬ２は、巻線が２層構造のコイルであって、金属部ＳＤ側から順に第１層目の巻線を巻回し、続いて第２層目の巻線を巻回して構成される。このとき、第１層目の巻線の終端と第２層目の巻線の始端が連結されることで、巻線が層状に連続して巻回された電力伝送用コイルＬ２が構成されることとなる。なお、本実施形態では、電力伝送用コイルＬ２の巻線を、金属部ＳＤ側から第１層目、第２層目の順に巻回して構成しているが、これに限られることなく、電力伝送用コイルＬ２の第２層目が第１層目よりも金属部ＳＤ側に位置するように巻回してもよい。
【００４６】
第２の調整コンデンサＣ１４は、電力伝送用コイルＬ２の巻線の端部が金属部ＳＤから最も離れた層に位置している端部に接続されている。本実施形態では、第２の調整コンデンサＣ１４は、図４に示されるように、電力伝送用コイルＬ２の巻線の他方の端部に接続されている。ここで、電力伝送用コイルＬ２を多層コイルで構成すると、各層の巻線と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１１，Ｃ１２にばらつきが生じる。これに対して、本実施形態では、第２の調整コンデンサＣ１４は、寄生容量Ｃ１１と寄生容量Ｃ１２の容量ばらつきを抑制するように機能する。具体的には、第２の調整コンデンサＣ１４の容量値は、寄生容量Ｃ１１と寄生容量Ｃ１２の差分に基づいて設定される。言い換えれば、第２の調整コンデンサＣ１４の容量値は、巻線の一方の端部から中央部までにおける当該巻線と金属部との平均距離に対する巻線の他方の端部から中央部までにおける当該巻線と金属部との平均距離に基づいて適宜設定される。なお、本実施形態では、電力伝送用コイルＬ２の金属部ＳＤと最も離れた層の巻線の端部を他方の端部として説明したが、電力伝送用コイルＬ２の一方の端部が金属部ＳＤと最も離れた層の巻線の端部の場合は、第２の調整コンデンサＣ１４は電力伝送用コイルＬ２の巻線の一方の端部と金属部ＳＤとの間に接続されることとなる。
【００４７】
以上のように、本実施形態に係るコイルユニットＬｕ２は、巻線が層状に連続して巻回されており、電力伝送用コイルＬ２の金属部ＳＤと最も離れた層の巻線の端部に接続される第２の調整コンデンサＣ１４をさらに備えている。そのため、電力伝送用コイルＬ２のインダクタンス値を向上することができる。ここで、電力伝送用コイルＬ２を多層コイルで構成すると、各層の巻線と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１１，Ｃ１２にばらつきが生じる。本発明では、電力伝送用コイルＬ２の金属部ＳＤと最も離れた層の巻線の端部に接続される第２の調整コンデンサＣ１４が、この寄生容量Ｃ１１，Ｃ１２のばらつきを抑制するように機能する。その結果、金属部ＳＤに誘起される高電圧を抑制しつつ、コイルのインダクタンス値を向上することができる。
【００４８】
（第３実施形態）
次に、図６および図７を参照して、本発明の第３実施形態に係るコイルユニットＬｕ３の構成について説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。図７ａは、本発明の第３実施形態に係るコイルユニットを平面視した図である。図７ｂは、図７ａにおける切断線Ｃ−Ｃに沿うコイルユニットの断面図である。なお、説明の便宜上、図７ｂにおいて、第１のリアクタンス回路Ｘ１０と、第２のリアクタンス回路Ｘ１１と、第１の調整コンデンサＣ１３は省略している。
【００４９】
コイルユニットＬｕ３は、図６に示されるように、金属部ＳＤと、電力伝送用コイルＬ３と、第１のリアクタンス回路Ｘ１０、第２のリアクタンス回路Ｘ１１、第１の調整コンデンサＣ１３を有する。金属部ＳＤ、第１のリアクタンス回路Ｘ１０の構成は、第１実施形態に係るコイルユニットＬｕ１と同様である。第３実施形態に係るコイルユニットＬｕ３は、第２のリアクタンス回路Ｘ１１を備えている点、電力伝送用コイルＬ１に代えて電力伝送用コイルＬ３を備えている点、および、第１の調整コンデンサＣ１３の機能の点において、第１実施形態に係るコイルユニットＬｕ１と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５０】
電力伝送用コイルＬ３は、複数の細い導体素線を撚り合わせたリッツ線からなる巻線を巻回されて構成されている。なお、電力伝送用コイルＬ３をワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における給電コイルユニット１３０に適用した場合、電力伝送用コイルＬ３は、給電部として機能し、電力伝送用コイルＬ３をワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における受電コイルユニット２１０に適用した場合、電力伝送用コイルＬ３は、受電部として機能する。また、電力伝送用コイルＬ３は、図７ａに示されるように、略円形状を呈した平面状のスパイラル構造のコイルである。電力伝送用コイルＬ３の巻数は、電力伝送の際に対向することとなるコイルとの間の離間距離や所望の電力伝送効率などに基づいて適宜設定される。本実施形態では、電力伝送用コイルＬ３は、図７ｂに示されるように、巻線が層状に連続して巻回されて構成されている。具体的には、電力伝送用コイルＬ３は、巻線が２層構造のコイルであって、金属部ＳＤ側から順に第１層目の巻線を巻回し、続いて第２層目の巻線を巻回して構成される。このとき、第１層目の巻線の終端と第２層目の巻線の始端が連結されることで、巻線が層状に連続して巻回された電力伝送用コイルＬ３が構成されることとなる。なお、本実施形態では、電力伝送用コイルＬ３の巻線を、金属部ＳＤ側から第１層目、第２層目の順に巻回して構成しているが、これに限られることなく、電力伝送用コイルＬ２の第２層目が第１層目よりも金属部ＳＤ側に位置するように巻回してもよい。また、本実施形態では、電力伝送用コイルＬ３の巻線の一方の端部が金属部ＳＤと最も近い層に位置し、巻線の他方の端部が金属部ＳＤと最も離れた層に位置するように層状に連続して巻回されている。
【００５１】
第２のリアクタンス回路Ｘ１１は、図６に示されるように、電力伝送用コイルＬ３の巻線の他方の端部に接続されている。つまり、第２のリアクタンス回路Ｘ１１は、電力伝送用コイルＬ３に直列に接続されている。また、第２のリアクタンス回路Ｘ１１は、電力伝送用コイルＬ３とともに、共振回路を形成している。この第２のリアクタンス回路Ｘ１１は、第２の共振コンデンサＣ１５から構成されている。なお、本実施形態では、第２のリアクタンス回路Ｘ１１は、第２の共振コンデンサＣ１５から構成されているが、これに限られることなく、第２の共振コンデンサＣ１５に直列あるいは並列にインダクタが接続されていてもよい。また、第１のリアクタンス回路Ｘ１０のリアクタンス値と第２のリアクタンス回路Ｘ１１のリアクタンス値が同値であると好ましい。この場合、電力伝送用コイルＬ３の巻線の一方の端部に発生する共振電圧Ｖａと、巻線の他方の端部に発生する共振電圧Ｖｂ（入力電圧Ｖｂ）が等しくなる。
【００５２】
第１の調整コンデンサＣ１３は、電力伝送用コイルＬ３の金属部ＳＤと最も離れた層の巻線の端部（他方の端部）に接続されている。この第１の調整コンデンサＣ１３は、電力伝送用コイルＬ３から寄生容量を介して金属部ＳＤに誘起される電圧を抑制することを目的としている。ここで、上述したように、電力伝送用コイルＬ３の巻線の一方の端部には第１のリアクタンス回路Ｘ１０が接続され、巻線の他方の端部には第２のリアクタンス回路Ｘ１１が接続されているため、共振電圧Ｖａと共振電圧Ｖｂが等しくなる。一方、電力伝送用コイルＬ３を多層コイルで構成すると、各層の巻線と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１１，Ｃ１２にばらつきが生じる。これに対して、本実施形態では、第１の調整コンデンサＣ１３は、電力伝送用コイルＬ３の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間に接続されるため、電力伝送用コイルＬ３の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの寄生容量Ｃ１２と、第１の調整コンデンサＣ１３が合成される。したがって、電力伝送用コイルＬ３の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間の合成容量を介した電圧値と、第２のリアクタンス回路Ｘ１１の両端に印加される電圧の電圧値との差が小さくなる。一方、第１の調整コンデンサＣ１３の影響により、電力伝送用コイルＬ３の巻線の一方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１１を介した電圧値と、第１のリアクタンス回路Ｘ１０の両端に印加される電圧の電圧値との差が小さくなる。第１の調整コンデンサＣ１３の容量値は、第１のリアクタンス回路Ｘ１０の両端に印加される電圧の電圧値と第２のリアクタンス回路Ｘ１１の両端に印加される電圧の電圧値、および、寄生容量Ｃ１１，Ｃ１２の容量値から適宜に設定されることが好ましい。具体的には、第１のリアクタンス回路Ｘ１０の両端に印加される電圧の電圧値と第２のリアクタンス回路Ｘ１１の両端に印加される電圧の電圧値の比率と、電力伝送用コイルＬ３の巻線の一方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１１を介した電圧値と電力伝送用コイルＬ３の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１２を介した電圧値の比率が等しくなるように第１の調整コンデンサＣ１３の容量値が設定される。
【００５３】
以上のように、本実施形態に係るコイルユニットＬｕ３では、電力伝送用コイルＬ３は、巻線の他方の端部が金属部ＳＤと最も離れた層に位置するように、層状に連続して巻回されており、電力伝送用コイルＬ３の巻線の他方の端部に接続されるとともに、電力伝送用コイルＬ３と共振回路を形成する第２のリアクタンス回路Ｘ１１をさらに備えている。そのため、電力伝送用コイルＬ３のインダクタンス値を向上することができる。また、第１の調整コンデンサＣ１３は、電力伝送用コイルＬ３の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１２と合成されるため、電力伝送用コイルＬ３の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間の合成容量を介した電圧値と、第２のリアクタンス回路Ｘ１１の両端に印加される電圧の電圧値との差が小さくなる。一方、第１の調整コンデンサＣ１３の影響により、電力伝送用コイルＬ３の巻線の一方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１１を介した電圧値と、第１のリアクタンス回路Ｘ１０の両端に印加される電圧の電圧値との差が小さくなる。その結果、金属部ＳＤに誘起される高電圧を抑制しつつ、コイルのインダクタンス値を向上することができる。
【００５４】
次に、図８を参照して、本発明の第４実施形態に係るコイルユニットＬｕ４の構成について説明する。図８は、本発明の第４実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。
【００５５】
コイルユニットＬｕ４は、図８に示されるように、電力伝送用コイルＬ４と、金属部ＳＤ４と、第１の調整コンデンサＣ４３と、第２の調整コンデンサＣ４４を有する。
【００５６】
電力伝送用コイルＬ４は、複数の細い導体素線を撚り合わせたリッツ線からなる巻線を巻回されて構成されている。なお、電力伝送用コイルＬ４をワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における給電コイルユニット１３０に適用した場合、電力伝送用コイルＬ４は、給電部として機能し、電力伝送用コイルＬ４をワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における受電コイルユニット２１０に適用した場合、電力伝送用コイルＬ４は、受電部として機能する。
【００５７】
金属部ＳＤ４は、導電体から構成され、電磁波を吸収する作用を有する。つまり、金属部ＳＤ４は、遮蔽部材としての役割を果たすこととなる。この金属部ＳＤ４としては、アルミニウム、銅、銀等が挙げられる。また、金属部ＳＤ４は、非磁性でもよく、その導電率は高ければ高いほど好ましい。
【００５８】
ここで、図９を参照して、本実施形態に係るコイルユニットＬｕ４における電力伝送用コイルＬ４と金属部ＳＤ４の配置関係をさらに詳細に説明する。図９ａは、本発明の第４実施形態に係るコイルユニットを平面視した図である。図９ｂは、図９ａにおける切断線Ｄ−Ｄに沿うコイルユニットの断面図である。なお、説明の便宜上、図９ｂにおいて、第１の調整コンデンサＣ４３と、第２の調整コンデンサＣ４４は省略している。
【００５９】
電力伝送用コイルＬ４は、図９ａに示されるように、略円形状を呈した平面状のスパイラル構造のコイルである。電力伝送用コイルＬ４の巻数は、電力伝送の際に対向することとなるコイルとの間の離間距離や所望の電力伝送効率などに基づいて適宜設定される。
【００６０】
金属部ＳＤ４は、図９ｂに示されるように、外形形状が略直方体形状を呈しており、電力伝送用コイルＬ４の背面側に配置される。具体的には、電力伝送用コイルＬ４を給電コイルユニット１３０に適用した場合、金属部ＳＤ４は、給電コイルユニット１３０と受電コイルユニット２１０の対向方向において、電力伝送用コイルＬ４よりも受電コイルユニット２１０から遠い位置に配置されることとなる。一方、電力伝送用コイルＬ４を受電コイルユニット２１０に適用した場合、金属部ＳＤ４は、給電コイルユニット１３０と受電コイルユニット２１０の対向方向において、電力伝送用コイルＬ４よりも給電コイルユニット１３０から遠い位置に配置されることとなる。言い換えれば、金属部ＳＤ４は、電力伝送の際の電力伝送用コイルＬ４の電力伝送面とは反対側に配置されることとなる。すなわち、電力伝送用コイルＬ４のコイル軸は、金属部ＳＤ４の主面に対して直交する。このように構成されることにより、図８に示されるように、電力伝送用コイルＬ４と金属部ＳＤ４との間に寄生容量Ｃ４１，Ｃ４２が形成される。本実施形態では、電力伝送用コイルＬ４と金属部ＳＤ４との間に絶縁部材ＩＬ４を介在させている。この場合、電力伝送用コイルＬ４と金属部ＳＤ４との間の絶縁が確保され、電力伝送用コイルＬ４の両端が短絡することを防止することができる。なお、絶縁部材ＩＬ４の代わりに、電力伝送用コイルＬ４と金属部ＳＤ４との間に隙間を設けてもよい。
【００６１】
本実施形態では、電力伝送用コイルＬ４は、図９ｂに示されるように、巻線が層状に連続して巻回されて構成されている。具体的には、電力伝送用コイルＬ４は、巻線が２層構造のコイルであって、金属部ＳＤ４側から順に第１層目の巻線を巻回し、続いて第２層目の巻線を巻回して構成される。このとき、第１層目の巻線の終端と第２層目の巻線の始端が連結されることで、巻線が層状に連続して巻回された電力伝送用コイルＬ４が構成されることとなる。なお、本実施形態では、電力伝送用コイルＬ４の巻線を、金属部ＳＤ４側から第１層目、第２層目の順に巻回して構成しているが、これに限られることなく、電力伝送用コイルＬ４の第２層目が第１層目よりも金属部ＳＤ４側に位置するように巻回してもよい。
【００６２】
第１の調整コンデンサＣ４３は、図８に示されるように、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と金属部ＳＤ４との間に接続されている。この第１の調整コンデンサＣ１３は、金属部ＳＤに誘起される電圧を抑制することを目的としている。
【００６３】
第２の調整コンデンサＣ４４は、図８に示されるように、電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部と金属部ＳＤ４との間に接続されている。この第２の調整コンデンサＣ４３は、金属部ＳＤに誘起される電圧を抑制することを目的としている。
【００６４】
本実施形態では、電力伝送用コイルＬ４に印加される入力電圧Ｖ４ａと入力電圧Ｖ４ｂが等しくなる。一方、電力伝送用コイルＬ４を多層コイルで構成すると、各層の巻線と金属部ＳＤ４との間に生じる寄生容量Ｃ４１，Ｃ４２にばらつきが生じる。これに対して、本実施形態では、第１の調整コンデンサＣ４３は、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と金属部ＳＤ４との間に接続されるため、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と金属部ＳＤ４との寄生容量Ｃ４１と、第１の調整コンデンサＣ４３が合成される。したがって、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と金属部ＳＤ４との間の合成容量を介した電圧値と、入力電圧Ｖ４ａの電圧値との差が小さくなる。一方、第２の調整コンデンサＣ４４は、電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部と金属部ＳＤ４との間に接続されるため、電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部と金属部ＳＤ４との寄生容量Ｃ４２と、第２の調整コンデンサＣ４４が合成される。したがって、電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部と金属部ＳＤ４との間の合成容量を介した電圧値と、入力電圧Ｖ４ｂの電圧値との差が小さくなる。第１および第２の調整コンデンサＣ４３，Ｃ４４の容量値は、入力電圧Ｖ４ａと入力電圧Ｖ４ｂの電圧値、および、寄生容量Ｃ４１，Ｃ４２の容量値から適宜に設定されることが好ましい。具体的には、入力電圧Ｖ４ａの電圧値と入力電圧Ｖ４ｂの電圧値の比率と、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ４１を介した電圧値と電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ４２を介した電圧値の比率が等しくなるように第１および第２の調整コンデンサＣ４３，Ｃ４４の容量値が設定される。なお、第１および第２の調整コンデンサＣ４３，Ｃ４４の容量値は、互いに同値であって、寄生容量Ｃ４１，Ｃ４２の最大値の１０倍以上の容量値に設定されるとより好ましい。この場合、寄生容量Ｃ４１，Ｃ４２のばらつきが相対的に非常に小さく見えることから容量値のばらつきを無視することが可能となる。そのため、電力伝送用コイルＬ４の各層の巻線と金属部ＳＤ４との間に生じるばらつきの影響度１０％以下に抑えられ、金属部ＳＤ４に誘起される高電圧を抑制することができる。
【００６５】
以上のように、本実施形態に係るコイルユニットＬｕ４は、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部に接続される第１の調整コンデンサＣ４３と、電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部に接続される第２の調整コンデンサＣ４４と、を備えている。そのため、第１の調整コンデンサＣ４３は、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と金属部ＳＤ４との間に生じる寄生容量Ｃ４１と合成されるため、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と金属部ＳＤ４との間の合成容量を介した電圧値と、入力電圧Ｖ４ａの電圧値との差が小さくなる。また、第２の調整コンデンサＣ４４は、電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部と金属部ＳＤ４との間に生じる寄生容量Ｃ４２と合成されるため、電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部と金属部ＳＤ４との間の合成容量を介した電圧値と、入力電圧Ｖ４ｂの電圧値との差が小さくなる。その結果、金属部ＳＤ４に誘起される高電圧を抑制することができる。
【００６６】
（第５実施形態）
次に、図１０を参照して、本発明の第５実施形態に係るコイルユニットＬｕ５の構成について詳細に説明する。図１０は、本発明の第５実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。
【００６７】
コイルユニットＬｕ５は、図１０に示されるように、金属部ＳＤ４と、電力伝送用コイルＬ４と、第１の調整コンデンサＣ４３と、第２の調整コンデンサＣ４４を有する。金属部ＳＤ４、電力伝送用コイルＬ４の構成は、第１実施形態に係るコイルユニットＬｕ４と同様である。第５実施形態に係るコイルユニットＬｕ５は、第１の調整コンデンサＣ４３と第２の調整コンデンサＣ４４の接続位置が異なる点において、第４実施形態に係るコイルユニットＬｕ４と相違する。以下、第４実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６８】
第１の調整コンデンサＣ４３と第２の調整コンデンサＣ４４は、互いに直列接続されている。具体的には、第１の調整コンデンサＣ４３は、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と第２の調整コンデンサＣ４４の間に接続され、第２の調整コンデンサＣ４４は電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部と第１の調整コンデンサＣ４３の間に接続される。また、第１の調整コンデンサＣ４３と第２の調整コンデンサＣ４４の中点は金属部ＳＤ４に接続されている。本実施形態では、第１の調整コンデンサＣ４３と第２の調整コンデンサＣ４４が互いに直列接続されることで、電力伝送用コイルＬ５と並列共振回路を形成する並列共振用のコンデンサとして機能する。つまり、第１の調整コンデンサＣ４３と第２の調整コンデンサＣ４４は、調整コンデンサの機能と共振コンデンサの機能を合わせ持っており、第１の調整コンデンサＣ４３と第２の調整コンデンサＣ４４の容量値は、電力伝送用コイルＬ４と共振する値に設定される。
【００６９】
以上のように、本実施形態に係るコイルユニットＬｕ５は、第１の調整コンデンサと第２の調整コンデンサは、互いに直列接続され、第１の調整コンデンサと第２の調整コンデンサの接続中点を介して金属部に接続されている。この場合、第１の調整コンデンサと第２の調整コンデンサは、電力伝送用コイルとともに並列共振回路を形成する。そのため、電力伝送用コイルを共振させるためのリアクタンス回路が不要となる。その結果、金属部に誘起される高電圧を抑制しつつ、コイルユニットの簡素化ができる。
【００７０】
（第６実施形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第６実施形態に係るコイルユニットＬｕ６の構成について詳細に説明する。図１１は、本発明の第６実施形態に係るコイルユニットの回路構成を模式的に示した図である。
【００７１】
コイルユニットＬｕ６は、図１１に示されるように、金属部ＳＤ４と、電力伝送用コイルＬ４と、第１のリアクタンス回路Ｘ４０と、第２のリアクタンス回路Ｘ４１と、第１の調整コンデンサＣ４３と、第２の調整コンデンサＣ４４を有する。金属部ＳＤ、第１の調整コンデンサＣ４３、第２の調整コンデンサＣ４４の構成は、第４実施形態に係るコイルユニットＬｕ４と同様である。第６実施形態に係るコイルユニットＬｕ６は、第１のリアクタンス回路Ｘ４０と、第２のリアクタンス回路Ｘ４１と、を備えている点において、第４実施形態に係るコイルユニットＬｕ４と相違する。以下、第４実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７２】
第１のリアクタンス回路Ｘ４０は、図１１に示されるように、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部に接続されている。つまり、第１のリアクタンス回路Ｘ４０は、電力伝送用コイルＬ４に直列に接続されている。また、第１のリアクタンス回路Ｘ４０は、電力伝送用コイルＬ４とともに、共振回路を形成している。この第１のリアクタンス回路Ｘ４０は、第１の共振コンデンサＣ４０から構成されている。なお、本実施形態では、第１のリアクタンス回路Ｘ４０は、第１の共振コンデンサＣ４０から構成されているが、これに限られることなく、第１の共振コンデンサＣ４０に直列あるいは並列にインダクタが接続されていてもよい。
【００７３】
第２のリアクタンス回路Ｘ４１は、図１１に示されるように、電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部に接続されている。つまり、第２のリアクタンス回路Ｘ４１は、電力伝送用コイルＬ４に直列に接続されている。また、第２のリアクタンス回路Ｘ４１は、電力伝送用コイルＬ４とともに、共振回路を形成している。この第２のリアクタンス回路Ｘ４１は、第２の共振コンデンサＣ４５から構成されている。なお、本実施形態では、第２のリアクタンス回路Ｘ４１は、第２の共振コンデンサＣ４５から構成されているが、これに限られることなく、第２の共振コンデンサＣ４５に直列あるいは並列にインダクタが接続されていてもよい。また、第１のリアクタンス回路Ｘ４０のリアクタンス値と第２のリアクタンス回路Ｘ４１のリアクタンス値が同値であると好ましい。この場合、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部に発生する共振電圧Ｖ４ａと、巻線の他方の端部に発生する共振電圧Ｖ４ｂが等しくなる。
【００７４】
本実施形態では、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部には第１のリアクタンス回路Ｘ４０が接続され、巻線の他方の端部には第２のリアクタンス回路Ｘ４１が接続されているため、共振電圧Ｖ４ａと共振電圧Ｖ４ｂが等しくなる。一方、電力伝送用コイルＬ４を多層コイルで構成すると、各層の巻線と金属部ＳＤ４との間に生じる寄生容量Ｃ４１，Ｃ４２にばらつきが生じる。これに対して、本実施形態では、第１の調整コンデンサＣ４３は、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と金属部ＳＤ４との間に接続されるため、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と金属部ＳＤ４との寄生容量Ｃ４１と、第１の調整コンデンサＣ４３が合成される。したがって、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と金属部ＳＤ４との間の合成容量を介した電圧値と、第１のリアクタンス回路Ｘ４０の両端に印加される電圧の電圧値との差が小さくなる。一方、第２の調整コンデンサＣ４４は、電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部と金属部ＳＤ４との間に接続されるため、電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部と金属部ＳＤ４との寄生容量Ｃ４２と、第２の調整コンデンサＣ４４が合成される。したがって、電力伝送用コイルＬ４の巻線の他方の端部と金属部ＳＤ４との間の合成容量を介した電圧値と、第２のリアクタンス回路Ｘ４１の両端に印加される電圧の電圧値との差が小さくなる。第１および第２の調整コンデンサＣ４３，Ｃ４４の容量値は、第１のリアクタンス回路Ｘ４０の両端に印加される電圧の電圧値と第２のリアクタンス回路Ｘ４１の両端に印加される電圧の電圧値、および、寄生容量Ｃ４１，Ｃ４２の容量値から適宜に設定されることが好ましい。具体的には、第１のリアクタンス回路Ｘ４０の両端に印加される電圧の電圧値と第２のリアクタンス回路Ｘ４１の両端に印加される電圧の電圧値の比率と、電力伝送用コイルＬ４の巻線の一方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ４１を介した電圧値と電力伝送用コイルＬ６の巻線の他方の端部と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ４２を介した電圧値の比率が等しくなるように第１および第２の調整コンデンサＣ４３，Ｃ４４の容量値が設定される。なお、第１および第２の調整コンデンサＣ４３，Ｃ４４の容量値は、互いに同値であって、寄生容量Ｃ４１，Ｃ４２の最大値の１０倍以上の容量値に設定されるとより好ましい。この場合、寄生容量Ｃ４１，Ｃ４２のばらつきが相対的に非常に小さく見えることから容量値のばらつきを無視することが可能となる。そのため、電力伝送用コイルＬ４の各層の巻線と金属部ＳＤ４との間に生じるばらつきの影響度１０％以下に抑えられ、金属部ＳＤ４に誘起される高電圧を抑制することができる。
【００７５】
以上のように、本実施形態に係るコイルユニットＬｕ６は、電力伝送用コイルの巻線の一方の端部に接続されるとともに、電力伝送用コイルと共振回路を形成する第１のリアクタンス回路Ｘ４０と、電力伝送用コイルの巻線の他方の端部に接続されるとともに、電力伝送用コイルと共振回路を形成する第２のリアクタンス回路Ｘ４１と、をさらに備えている。そのため、電力伝送用コイルは共振するため、より効率的に電力伝送を行うことができる。
【符号の説明】
【００７６】
１００…ワイヤレス給電装置、１１０…電源、１２０…電力変換回路、１２１…電力変換部、１２２…スイッチ駆動部、１３０…給電コイルユニット、２００…ワイヤレス受電装置、２１０…受電コイルユニット、２２０…整流部、Ｃ０…平滑コンデンサ、Ｃ１０，Ｃ４０…第１の共振コンデンサ、Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ４１，Ｃ４２…寄生容量、Ｃ１３，Ｃ４３…第１の調整コンデンサ、Ｃ１４，Ｃ４４…第２の調整コンデンサ、Ｃ１５，Ｃ４５…第２の共振コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４…ダイオード、ＩＬ，ＩＬ４…絶縁部材、Ｌ１〜Ｌ４…電力伝送用コイル、Ｌｕ１〜Ｌｕ６…コイルユニット、ＲＬ…負荷、Ｓ１…ワイヤレス電力伝送装置、ＳＤ，ＳＤ４…金属部、ＳＧ１〜ＳＧ４…ＳＷ制御信号、ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチング素子、Ｘ１０，Ｘ４０…第１のリアクタンス回路、Ｘ１１，Ｘ４１…第２のリアクタンス回路。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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