CN104952606A - 无线电力传输用线圈以及无线电力传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无线电力传输用线圈以及无线电力传输装置，其当进行电力传输的线圈之间产生位置偏移时，也能够维持较高的电力传输效率，并且当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。本发明的无线电力传输用线圈(L1)中，多个磁性连接部件(F1a、F1b)被配置成多个线圈(L1a至L1e)中使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此磁性连接，并且多个线圈(L1a至L1e)中邻接的线圈彼此不磁性连接，磁性连接的多个线圈(L1a至L1e)中邻接的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。

Description

无线电力传输用线圈以及无线电力传输装置
技术领域
本发明涉及一种无线电力传输用线圈以及无线电力传输装置。
背景技术
近年，为了在没有电缆等的机械接触的情况下进行电力的送电，利用相互对置的1次(馈电)线圈和2次(受电)线圈之间的电磁感应作用的无线电力传输技术引起了人们的关注。
当该无线电力传输技术作为向电动车等馈送电力的馈电装置而适用时，可以设想设置在地面等的1次线圈与搭载于电动车等的2次线圈之间的位置关系未必一定恒定，因此强烈要求开发出即使在产生1次线圈与2次线圈的位置偏移时也能够进行电力传输的电力传输技术。
针对这种要求，例如专利文献1(日本专利文献特开2009-164293号公报)中提出了一种非接触电力传输装置，其中，1次侧由多个平面型线圈构成，且2次侧由一个以上的平面型线圈构成，2次侧线圈外径小于1次侧线圈外径。
但是，专利文献1所公开的技术中，由于1次侧由多个平面型线圈构成，因此流向邻接的线圈的泄漏磁通较大，在邻接的线圈之间会形成闭环磁通，因此存在当进行电力传输的线圈之间的距离较大时耦合下降的问题。
因此，本发明是根据上述技术问题而提出的，其目的在于提供一种无线电力传输用线圈以及无线电力传输装置，其当进行电力传输的线圈之间产生位置偏移时，也能够维持较高的电力传输效率，并且当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。
发明内容
本发明所涉及的无线电力传输用线圈以无线方式进行电力的送电或受电，该无线电力传输用线圈具备：多个线圈；以及多个磁性连接部件，其中，多个磁性连接部件被配置成多个线圈中使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此磁性连接，并且多个线圈中邻接的线圈彼此不磁性连接，磁性连接的多个线圈中邻接的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。
根据本发明，无线电力传输用线圈具备多个线圈。因此，能够扩大可馈电或可受电范围。因而，当进行电力传输的线圈之间产生位置偏移时，也能够维持较高的电力传输效率。
还有，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈中，多个磁性连接部件被配置成多个线圈中使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此磁性连接，并且多个线圈中邻接的线圈彼此不磁性连接。因此，与未通过磁性连接部件磁性连接的邻接的线圈彼此相比，在通过磁性连接部件磁性连接的使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此中更容易形成磁通的环路。其结果，可抑制邻接的线圈彼此中形成闭环磁通，因此当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。在此，“磁性连接”是指降低连接的线圈之间的磁阻而使其成为容易形成磁路的状态，“不磁性连接”是指不有意降低线圈之间的磁阻。即，在此所说的“线圈彼此不磁性连接”并不是指线圈彼此的磁耦合为0，也不排除邻接的线圈之间的磁阻偶然降低的情况。
另外，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈中，磁性连接的多个线圈中邻接的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。因此，与由各个磁性连接部件连接的线圈彼此交链的磁通会形成环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够选择性产生最适合于电力传输的磁通的环路，因此能够抑制耦合的下降。
本发明所涉及的无线电力传输用线圈以无线方式进行电力的送电或受电，该无线电力传输用线圈具备：多个线圈；以及多个磁性连接部件，其以不相互接触的方式配置，其中，多个磁性连接部件中的每一个磁性连接部件具有和构成多个线圈的线圈对置的多个对置部，多个对置部包含：1个以上的第1部分；以及多个第2部分，其位于使至少1个第1部分介于其间的位置，第2部分与和该第2部分对置的线圈之间的距离小于第1部分与和该第1部分对置的线圈之间的距离，和多个第2部分对置的多个线圈中相邻的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。
根据本发明，无线电力传输用线圈具备多个线圈。因此，能够扩大可馈电或可受电范围。因而，当进行电力传输的线圈之间产生位置偏移时，也能够维持较高的电力传输效率。
还有，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈中，以不相互接触的方式配置的多个磁性连接部件中的每一个磁性连接部件具有和构成多个线圈的线圈对置的多个对置部，多个对置部包含：1个以上的第1部分；以及多个第2部分，其位于使至少1个第1部分介于其间的位置，第2部分与和该第2部分对置的线圈之间的距离小于第1部分与和该第1部分对置的线圈之间的距离。在此，由于第2部分与和该第2部分对置的线圈之间的距离小于第1部分与和该第1部分对置的线圈之间的距离，因此和第2部分对置的线圈与磁性连接部件的磁耦合大于和第1部分对置的线圈与磁性连接部件的磁耦合。在该状态下，由于多个第2部分位于使至少1个第1部分介于其间的位置，因此多个磁性连接部件被配置成多个线圈中和第2部分对置的线圈彼此磁性连接，并且多个线圈中和第1部分对置的线圈与和第2部分对置的线圈不磁性连接。因此，与未通过磁性连接部件磁性连接的相邻的和第1部分对置的线圈与和第2部分对置的线圈相比，在通过磁连接部材磁性连接的和第2部分对置的线圈彼此中更容易形成磁通的环路。其结果，可抑制相邻的和第1部分对置的线圈与和第2部分对置的线圈中形成闭环磁通，因此当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。在此，关于第1或第2部分与线圈之间的距离，当线圈具备磁芯时是指第1或第2部分与磁芯之间的距离，当线圈不具备磁芯时是指第1或第2部分与线圈的中心之间的距离。
另外，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈中，和多个第2部分对置的多个线圈中相邻的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。因此，与通过磁性连接部件磁性连接的线圈彼此交链的磁通会形成环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够选择性产生最适合于电力传输的磁通的环路，因此能够抑制耦合的下降。但是，“和多个第2部分对置的线圈中相邻的线圈彼此”是指同一磁性连接部件所具有的第2部分所对置的线圈中的相邻的线圈彼此，不同磁性连接部件所具有的第2部分所对置的线圈中的邻接的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向无需一定要相互成为相反方向。
多个线圈优选为被配置成邻接的线圈的绕组彼此在至少一部分重叠。此时，多个线圈的配置间隔变小，能够密集产生有助于电力传输的磁通。因而，当进行电力传输的线圈之间产生位置偏移时，也能够进一步抑制进行电力传输的线圈之间的耦合的下降。
本发明所涉及的无线电力传输装置以无线方式传输电力，该无线电力传输装置具备：上述记载的无线电力传输用线圈；以及螺旋状的线圈，其在棒状或板状的磁路磁芯上卷绕有绕组，其中，磁路磁芯在两端具有磁极部，磁极部彼此之间的距离与无线电力传输用线圈的磁性连接的多个线圈中邻接的线圈彼此的中心间距离大致相等。
根据本发明，当进行电力传输的线圈之间产生位置偏移时，也能够维持较高的电力传输效率，并且当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。还有，磁性连接的多个线圈中邻接的线圈彼此的中心间距离与对置的在棒状或板状的磁路磁芯上卷绕有绕组的螺旋状的线圈的磁极部彼此的距离大致相等。因此，进行电力传输的线圈之间的磁通的磁路会以最短路径形成，因此能够进一步抑制进行电力传输的线圈之间的耦合的下降。
根据本发明，能够提供一种无线电力传输用线圈以及无线电力传输装置，其当进行电力传输的线圈之间产生位置偏移时，也能够维持较高的电力传输效率，并且当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。
附图说明
图1为将本发明的第1实施方式所涉及的无线电力传输装置与负荷一同显示的系统配置图。
图2为将本发明的第1实施方式所涉及的无线电力传输用线圈与受电线圈一同显示的截面图。
图3为本发明的第1实施方式所涉及的无线电力传输用线圈的分解立体图。
图4为进一步详细显示图3的多个磁性连接部件的分解立体图。
图5a为显示用于说明馈电动作的多个线圈和受电线圈的对置状态(相对的位置关系)的截面图。
图5b为显示用于说明馈电动作的多个线圈和受电线圈的对置状态(相对的位置关系)的截面图。
图6为将本发明的第2实施方式所涉及的无线电力传输装置与负荷一同显示的系统配置图。
图7为将本发明的第2实施方式所涉及的无线电力传输用线圈与送电线圈一同显示的截面图。
图8为本发明的第2实施方式所涉及的无线电力传输用线圈的分解立体图。
图9为进一步详细显示图8的多个磁性连接部件的分解立体图。
图10a为显示用于说明馈电动作的送电线圈和多个线圈的对置状态(相对的位置关系)的截面图。
图10b为显示用于说明馈电动作的送电线圈和多个线圈的对置状态(相对的位置关系)的截面图。
图11为将本发明的第3实施方式所涉及的无线电力传输用线圈与受电线圈一同显示的截面图。
图12为显示用于说明馈电动作的多个线圈和受电线圈的对置状态(相对的位置关系)的截面图。
具体实施方式
参照附图对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细说明。另外，在说明中对于相同的构件或具有相同功能的构件使用相同的符号并省略重复说明。
(第1实施方式)
首先，参照图1至4对本发明的第1实施方式所涉及的无线电力传输装置S1的配置进行说明。图1为将本发明的第1实施方式所涉及的无线电力传输装置与负荷一同显示的系统配置图。图2为将本发明的第1实施方式所涉及的无线电力传输用线圈与受电线圈一同显示的截面图。图3为本发明的第1实施方式所涉及的无线电力传输用线圈的分解立体图。图4为进一步详细显示图3的多个磁性连接部件的分解立体图。
如图1所示，无线电力传输装置S1具有无线送电装置U1和无线受电装置U2。在此，在本实施方式中，利用将无线电力传输用线圈L1搭载于无线送电装置U1的例子进行说明。
无线送电装置U1具有电源PW、变频器INV、无线电力传输用线圈L1以及同步开关SW。电源PW将直流电力供给至后述的变频器INV。作为电源PW没有特别的限制，只要输出直流电力即可，可以列举对商用交流电源进行整流和平滑的直流电源、二次电池、太阳能光发电的直流电源、或者开关转换器等开关电源装置等。
变频器INV具有将由电源PW供给的输入直流电力转换为交流电力的功能。在本实施方式中，变频器INV将由电源PW供给的输入直流电力转换为交流电力并供给至后述的无线电力传输用线圈L1。变频器INV由桥接多个开关元件的开关电路构成。作为构成该开关电路的开关元件，可以列举例如MOS-FET(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor，金氧半场效晶体管)和IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等元件。
如图2以及图3所示，无线电力传输用线圈L1具有多个线圈L1a至L1e和多个磁性连接部件F1a、F1b。另外，当本实施方式所涉及的无线电力传输装置S1适用于向电动车等车辆馈送电力的馈电设备时，无线电力传输用线圈L1配设在地中或地面附近。
多个线圈L1a至L1e分别具备磁芯C1a至C1e和绕组W1a至W1e。该多个线圈L1a至L1e分别是大致呈正方形的平面状的螺旋结构的线圈并将由铜或铝等的绞合线构成的绕组W1a至W1e卷绕在磁芯C1a至C1e上而形成。在本实施方式中，多个线圈L1a至L1e由5个线圈构成，以线圈L1a、线圈L1b、线圈L1c、线圈L1d、线圈L1e的顺序排列配置成1列。即，被配置成线圈L1a与线圈L1b隣接，线圈L1b与线圈L1c隣接，线圈L1c与线圈L1d隣接，线圈L1d与线圈L1e邻接。多个线圈L1a至L1e中各线圈的匝数可以根据多个线圈L1a至L1e与后述的受电线圈L2之间的分开距离和所希望的电力传输效率适当进行设定。在本实施方式中，多个线圈L1a至L1e作为将从变频器INV供给的交流电力以无线方式供给至后述的受电线圈L2的送电线圈发挥作用。
多个磁性连接部件F1a、F1b被配置成多个线圈L1a至L1e中使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此磁性连接，且多个线圈L1a至L1e中邻接的线圈彼此不磁性连接。在本实施方式中，磁性连接部件F1a被配置成使线圈L1b介于其间而邻接的线圈L1a与线圈L1c以及使线圈L1d介于其间而邻接的线圈L1c与线圈L1e磁性连接，磁性连接部件F1b被配置成使线圈L1c介于其间而邻接的线圈L1b与线圈L1d磁性连接。如图4所示，该多个磁性连接部件F1a、F1b中的每一个磁性连接部件具有和构成多个线圈L1a至L1e的线圈对置的多个对置部，多个对置部包含第1部分F1a11、F1a12、F1b11和第2部分F1a21、F1a22、F1a23、F1b21、F1b22。在本实施方式中，磁性连接部件F1a的第1部分F1a11和线圈L1b对置，第1部分F1a12和线圈L1d对置，第2部分F1a21和线圈L1a对置，第2部分F1a22和线圈L1c对置，第2部分F1a23和线圈L1e对置，磁性连接部件F1b的第1部分F1b11和线圈L1c对置，第2部分F1b21和线圈L1b对置，第2部分F1b22和线圈L1d对置。即，磁性连接部件F1a、F1b的第2部分F1a21、F1a22、F1a23、F1b21、F1b22被构成为位于使至少1个第1部分F1a11、F1a12、F1b11介于其间的位置。在本实施方式中，磁性连接部件F1a的第2部分F1a21和磁性连接部件F1a的第2部分F1a22位于使第1部分F1a11介于其间的位置，磁性连接部件F1a的第2部分F1a22和磁性连接部件F1a的第2部分F1a23位于使第1部分F1a12介于其间的位置，磁性连接部件F1b的第2部分F1b21和磁性连接部件F1b的第2部分F1b22位于使第1部分F1b11介于其间的位置。具体而言，磁性连接部件F1a与线圈L1a、磁性连接部件F1a与线圈L1c以及磁性连接部件F1a与线圈L1e之间的距离小于磁性连接部件F1a与线圈L1b以及磁性连接部件F1a与线圈L1d之间的距离，且磁性连接部件F1b与线圈L1b以及磁性连接部件F1b与线圈L1d之间的距离小于磁性连接部件F1b与线圈L1a、磁性连接部件F1b与线圈L1c以及磁性连接部件F1b与线圈L1e之间的距离。换言之，磁性连接部件F1a的第2部分F1a21与线圈L1a、磁性连接部件F1a的第2部分F1a22与线圈L1c以及磁性连接部件F1a的第2部分F1a23与线圈L1e之间的距离小于磁性连接部件F1a的第1部分F1a11与线圈L1b以及磁性连接部件F1a的第1部分F1a12与线圈L1d之间的距离，且磁性连接部件F1b的第2部分F1b21与线圈L1b以及磁性连接部件F1b的第2部分F1b22与线圈L1d之间的距离小于磁性连接部件F1b的第1部分F1b11与线圈L1c之间的距离。在此，关于第1或第2部分与线圈之间的距离，当线圈具备磁芯时是指第1或第2部分与磁芯之间的距离，当线圈不具备磁芯时是指第1或第2部分与线圈的中心之间的距离。通过如此构成，线圈L1a、线圈L1c、线圈L1e之间的磁阻因磁性连接部件F1a而降低，成为容易形成磁路的状态，并且线圈L1b、线圈L1d之间的磁阻因磁性连接部件F1b而降低，成为容易形成磁路的状态。
更具体而言，多个磁性连接部件F1a、F1b分别呈具有多个突出部的形状，该多个突出部被设置成朝向多个线圈L1a至L1e中使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈的中心部延伸。即，磁性连接部件F1a的多个突出部分别朝向线圈L1a、线圈L1c、线圈L1e的中心部延伸，磁性连接部件F1b的多个突出部分别朝向线圈L1b、线圈L1d的中心部延伸。换言之，磁性连接部件F1a的多个突出部分别与线圈L1a、线圈L1c、线圈L1e靠近配置，磁性连接部件F1b的多个突出部分别与线圈L1b、线圈L1d靠近配置。即，磁性连接部件F1a的朝向线圈L1a延伸的突出部的前端构成第2部分F1a21，磁性连接部件F1a的朝向线圈L1c延伸的突出部的前端构成第2部分F1a22，磁性连接部件F1a的朝向线圈L1e延伸的突出部的前端构成第2部分F1a23，磁性连接部件F1b的朝向线圈L1b延伸的突出部的前端构成第2部分F1b21，磁性连接部件F1b的朝向线圈L1d延伸的突出部的前端构成第2部分F1b22。在本实施方式中，磁性连接部件F1a的多个突出部分别物理连接于线圈L1a的磁芯C1a、线圈L1c的磁芯C1c以及线圈L1e的磁芯C1e，并且磁性连接部件F1b的多个突出部分别物理连接于线圈L1b的磁芯C1b以及线圈L1d的磁芯C1d。还有，磁性连接部件F1a和磁性连接部件F1b以不相互接触的方式配置。即，被配置成不有意降低磁性连接部件F1a所磁性连接的线圈L1a、L1c、L1e与磁性连接部件F1b所磁性连接的线圈L1b、L1d之间的磁阻。另外，作为多个磁性连接部件F1a、F1b的材料，优选使用磁导率高于周围空间的磁导率的铁素体等磁性材料。此时，还能够使磁性连接部件F1a、F1b作为线圈的磁芯的一部分发挥作用，因此能够有效地产生磁通，同时抑制进行电力传输的线圈之间的耦合的下降。还有，当使磁性连接部件F1a、F1b作为磁芯发挥作用时，也可省略线圈L1a至L1e的磁芯C1a至C1e。另外，在本实施方式中，磁性连接部件F1a具有朝向线圈L1a、L1c、L1e延伸的多个突出部，磁性连接部件F1b具有朝向线圈L1b、L1d延伸的多个突出部，但并不限于此，也可以使线圈L1a、L1c、L1e的磁芯C1a、C1c、C1e具有朝向磁性连接部件F1a延伸的突出部，使线圈L1b、L1d的磁芯C1b、C1d具有朝向磁性连接部件F1b延伸的突出部。即，只要被构成为磁性连接部件F1a与线圈L1a、磁性连接部件F1a与线圈L1c以及磁性连接部件F1a与线圈L1e之间的距离小于磁性连接部件F1a与线圈L1b以及磁性连接部件F1a与线圈L1d之间的距离，且磁性连接部件F1b与线圈L1b以及磁性连接部件F1b与线圈L1d之间的距离小于磁性连接部件F1b与线圈L1a、磁性连接部件F1b与线圈L1c以及磁性连接部件F1b与线圈L1e之间的距离即可。
同步开关SW具有在无线电力传输用线圈L1的多个线圈L1a至L1e与变频器INV之间进行电连接或电切断的功能。具体而言，同步开关SW选择无线电力传输用线圈L1的多个线圈L1a至L1e中与形成于后述的受电线圈L2的两端的各磁极部P2a、P2b之间的距离最小的2个线圈并使其与变频器INV电连接。此时，剩余线圈与变频器INV被电切断。更具体而言，同步开关SW由2个开关构成，且被联动控制成该2个开关根据受电线圈L2相对于无线电力传输用线圈L1的位置而选择线圈L1a和线圈L1c、线圈L1b和线圈L1d、线圈L1c和线圈L1e中的任一组合并进行电连接。即，同步开关SW选择多个线圈L1a至L1e中通过磁性连接部件F1a、F1b磁性连接且使1个线圈介于其间而邻接的2个线圈的组合并进行电连接。作为这种同步开关SW，可列举由2个端子构成的机械式继电器等。另外，同步开关SW的多个线圈L1a至L1e与变频器INV之间的电连接或电切断的开关控制可以是手动控制，也可以是基于通过设置在无线送电装置U1的光传感器(未图示)等进行的无线受电装置U2的位置偏移监控的自动控制，还可以是在比较小的小电力下切换同步开关SW的同时进行电力传输，并以无线通信(未图示)方式监控受电电力自动选择受电电力最高的连接的控制。
在本实施方式中，通过同步开关SW与变频器INV电连接的多个线圈L1a至L1e即通过磁性连接部件F1a、F1b磁性连接的多个线圈L1a至L1e中邻接的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。在此，为了使磁性连接的多个线圈L1a至L1e中邻接的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向，将线圈L1a至L1e电连接成使所产生的磁场的方向相互成为相反方向即可。即，当多个线圈L1a至L1e的绕组W1a至W1e的卷绕方向为相同方向时，连接成使流过磁性连接的多个线圈L1a至L1e中邻接的线圈彼此的电流的方向相互成为相反方向即可。还有，当磁性连接的多个线圈L1a至L1e中邻接的线圈彼此的绕组的卷绕方向相互为相反方向时，连接成使流过磁性连接的多个线圈L1a至L1e中邻接的线圈彼此的电流的方向相互成为相同方向即可。另外，“磁性连接的多个线圈中邻接的线圈彼此”与“和第2部分对置的线圈中相邻的线圈彼此”是指相同的线圈，因此通过如上构成，和磁性连接部件F1a的第2部分F1a21、F1a22、F1a23对置的线圈L1a、L1c、L1e或者和磁性连接部件F1b的第2部分F1b21、F1b22对置的线圈L1b、L1d中相邻的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向会相互成为相反方向。
无线受电装置U2具有受电线圈L2和整流电路DB。受电线圈L2由在板状或棒状的磁路磁芯C2上卷绕有绕组W2的螺旋状的线圈构成。通过如此在磁路磁芯C2上卷绕绕组W2，在磁路磁芯C2的两端形成磁极部P2a、P2b。磁极部P2a与磁极部P2b之间的距离优选被设定成与通过磁性连接部件F1a磁性连接的多个线圈L1a、L1c、L1e或通过磁性连接部件F1b磁性连接的多个线圈L1b、L1d中邻接的线圈彼此的中心间距离大致相等。此时，有助于无线电力传输的线圈之间的磁通的磁路会以最短路径形成。即，能够最有效地产生有助于电力传输的磁通，因此能够抑制进行电力传输的线圈之间的耦合的下降。在本实施方式中，受电线圈L2作为接受从无线电力传输用线圈L1供给的交流电力的受电线圈发挥作用。另外，当本实施方式所涉及的无线电力传输装置S1适用于向电动车等车辆馈送电力的馈电设备时，受电线圈L2搭载于车辆下部。
整流电路DB具有将由受电线圈L2接受的交流电力整流为直流电力的功能。作为整流电路DB，可列举具备使用二极管桥的全波整流功能和使用电容器以及三端子稳压器的电力平滑化功能的转换电路等。由该整流电路DB整流的直流电力输出到负荷R。在此，当本实施方式所涉及的无线电力传输装置S1适用于向电动车等车辆馈送电力的馈电设备时，作为负荷R可列举车辆所具有的二次电池和旋转机械。另外，当负荷R为交流旋转机械时，需要构成为在无线受电装置U2的整流电路DB与负荷R之间追加变频器(未图示)以便向交流旋转机械供给交流电力。
接着，参照图5对与多个线圈和受电线圈的对置状态(相对的位置关系)相对应的馈电动作进行说明。图5a以及图5b为显示用于说明馈电动作的多个线圈L1a至L1e和受电线圈L2的对置状态(相对的位置关系)的截面图。
图5a显示线圈L1b、L1c、L1d和受电线圈L2对置的状态。更具体而言，为线圈L1b的中心和受电线圈L2的磁极部P2a对置，线圈L1d的中心和受电线圈L2的磁极部P2b对置的状态。此时，通过同步开关SW选择多个线圈L1a至L1e中与受电线圈L2的磁极部P2a之间的距离最小的线圈L1b并使其与变频器INV电连接。还有，同样通过同步开关SW选择多个线圈L1a至L1e中与受电线圈L2的磁极部P2b之间的距离最小的线圈L1d并使其与变频器INV电连接。即，在本例中，通过同步开关SW选择多个线圈L1a至L1e中通过磁性连接部件F2磁性连接且使1个线圈L1c介于其间而邻接的2个线圈L1b、L1d的组合并使其与变频器INV电连接。其结果，从电源PW供给的输入直流电力通过变频器INV转换为适合于无线电力传输的交流电力，该交流电力通过同步开关SW供给至线圈L1b、L1d。如上所述，线圈L1b和线圈L1d通过磁性连接部件F1b磁性连接，且电流流过线圈L1b和线圈L1d时所产生的磁场的方向相互成为相反方向，因此会形成与线圈L1b和线圈L1d这两者交链的磁通B1的环路。该磁通B1还与受电线圈L2交链，因此在受电线圈L2的绕组W2中产生与磁通B1相对应的电动势。并且，在受电线圈L2中产生的电力由整流电路DB整流并输出到负荷R。
如此，根据多个线圈L1a至L1e和受电线圈L2的对置状态(相对的位置关系)而选择的线圈L1b和线圈L1d在电流流过线圈L1b、L1d时所产生的磁场的方向成为相反方向，因此在线圈L1b与线圈L1d之间会形成磁通B1的环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够选择性产生最适合电力传输的磁通B1的环路，因此能够抑制耦合的下降。还有，线圈L1b和线圈L1d通过磁性连接部件F1b磁性连接，因此可抑制在未磁性连接的邻接的线圈L1a、L1c、L1e之间形成磁通的环路，且在线圈L1b和线圈L1d中容易形成磁通B1的环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。另外，线圈L1b和线圈L1d分别与受电线圈L2的磁极部P2a、P2b之间的距离最小，且在线圈L1b和线圈L1d中形成的磁通B1的环路的磁路能够以最短路径形成，因此能够抑制与受电线圈L2交链的磁通B1的下降。
图5b显示线圈L1c、L1d、L1e和受电线圈L2对置的状态。更具体而言，为线圈L1c的中心和受电线圈L2的磁极部P2a对置，线圈L1e的中心和受电线圈L2的磁极部P2b对置的状态。此时，通过同步开关SW选择多个线圈L1a至L1e中与受电线圈L2的磁极部P2a之间的距离最小的线圈L1c并使其与变频器INV电连接。还有，同样通过同步开关SW选择多个线圈L1a至L1e中与受电线圈L2的磁极部P2b之间的距离最小的线圈L1e并使其与变频器INV电连接。即，在本例中，通过同步开关SW选择多个线圈L1a至L1e中通过磁性连接部件F1a磁性连接且使1个线圈L1d介于其间而邻接的2个线圈L1c、L1e的组合并使其连接于变频器INV。其结果，从电源PW供给的输入直流电力通过变频器INV转换为适合于无线电力传输的交流电力，且该交流电力通过同步开关SW供给至线圈L1c、L1e。如上所述，线圈L1c和线圈L1e通过磁性连接部件F1a磁性连接，在电流流过线圈L1c和线圈L1e时所产生的磁场的方向相互成为相反方向，因此会形成与线圈L1c和线圈L1e双方交链的磁通B2的环路。该磁通B2还与受电线圈L2交链，因此在受电线圈L2的绕组W2中产生与磁通B2相对应的电动势。并且，在受电线圈L2中产生的电力由整流电路DB整流并输出到负荷R。
如此，根据多个线圈L1a至L1e和受电线圈L2的对置状态(相对的位置关系)而选择的线圈L1c和线圈L1e在电流流过线圈L1c、L1e时所产生的磁场的方向成为相反方向，因此在线圈L1c与线圈L1e之间会形成磁通B2的环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够选择性产生最适合于电力传输的磁通B2的环路，因此能够抑制耦合的下降。还有，线圈L1c和线圈L1e通过磁性连接部件F1a磁性连接，因此可抑制在未磁性连接的邻接的线圈L1b、L1d之间形成不与受电线圈L2交链的不必要的磁通的环路，且在线圈L1c和线圈L1e中容易形成与受电线圈L2交链的有助于电力传输的磁通B2的环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。另外，线圈L1c和线圈L1e分别与受电线圈L2的磁极部P2a、P2b之间的距离最小，且在线圈L1c和线圈L1e中形成的磁通B2的环路的路径能够以最短路径形成，因此能够抑制与受电线圈L2交链的磁通B2的下降。
综上所述，本实施方式所涉及的无线电力传输装置S1具备无线电力传输用线圈L1作为送电线圈，无线电力传输用线圈L1具备多个线圈L1a至L1e。因此，能够扩大可馈电范围。因而，当进行电力传输的线圈之间产生位置偏移时，也能够维持较高的电力传输效率。
还有，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈L1中，多个磁性连接部件F1a、F1b被配置成多个线圈L1a至L1e中使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此磁性连接，并且多个线圈L1a至L1e中邻接的线圈彼此不磁性连接。因此，与未通过磁性连接部件F1a、F1b磁性连接的邻接的线圈彼此相比，在通过磁性连接部件F1a、F1b磁性连接的使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此中更容易形成磁通B1、B2的环路。其结果，可抑制在邻接的线圈彼此中形成闭环磁通，因此当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。
另外，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈L1中，磁性连接的多个线圈L1a至L1e中邻接的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。因此，与由各个磁性连接部件F1a、F1b连接的线圈彼此交链的磁通B1、B2会形成环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够选择性产生最适合于电力传输的磁通B1、B2的环路，因此能够抑制耦合的下降。
还有，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈L1中，以不相互接触的方式配置的多个磁性连接部件F1a、F1b中的每一个磁性连接部件具有和构成多个线圈L1a至L1e的线圈对置的多个对置部，多个对置部包含1个以上的第1部分F1a11、F1a12(F1b11)和位于使至少1个第1部分F1a11、F1a12(F1b11)介于其间的位置的多个第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)，第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)与和该第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)对置的线圈L1a、L1c、L1e(L1b、L1d)之间的距离小于第1部分F1a11、F1a12(F1b11)与和该第1部分F1a11、F1a12(F1b11)对置的线圈L1b、L1d(L1c)之间的距离。在此，由于第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)与和该第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)对置的线圈L1a、L1c、L1e(L1b、L1d)之间的距离小于第1部分F1a11、F1a12(F1b11)与和该第1部分F1a11、F1a12(F1b11)对置的线圈L1b、L1d(L1c)之间的距离，因此和第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)对置的线圈L1a、L1c、L1e(L1b、L1d)与磁性连接部件F1a(F1b)的磁耦合大于和第1部分F1a11、F1a12(F1b11)对置的线圈L1b、L1d(L1c)与磁性连接部件F1a(F1b)的磁耦合。在该状态下，由于多个第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)位于使至少1个第1部分F1a11、F1a12(F1b11)介于其间的位置，因此多个磁性连接部件F1a、F1b被配置成多个线圈L1a至L1e中和第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)对置的线圈L1a、L1c、L1e(L1b、L1d)彼此磁性连接，并且多个线圈L1a至L1e中和第1部分F1a11、F1a12(F1b11)对置的线圈L1b、L1d(L1c)与和第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)对置的线圈L1a、L1c、L1e(L1b、L1d)不磁性连接。因此，与未通过磁性连接部件F1a、F1b磁性连接的相邻的和第1部分F1a11、F1a12(F1b11)对置的线圈L1b、L1d(L1c)与和第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)对置的线圈L1a、L1c、L1e(L1b、L1d)相比，在通过磁性连接部件F1a、F1b磁性连接的和第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)对置的线圈L1a、L1c、L1e(L1b、L1d)彼此中更容易形成磁通B2(B1)的环路。其结果，可抑制相邻的和第1部分F1a11、F1a12(F1b11)对置的线圈L1b、L1d(L1c)与和第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)对置的线圈L1a、L1c、L1e(L1b、L1d)中形成闭环磁通，因此当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。
另外，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈L1中，和多个第2部分F1a21、F1a22、F1a23(F1b21、F1b22)对置的多个线圈L1a、L1c、L1e(L1b、L1d)中相邻的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。因此，与通过磁性连接部件F1a、F1b磁性连接的线圈彼此交链的磁通B1、B2会形成环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够选择性产生最适合于电力传输的磁通B1、B2的环路，因此能够抑制耦合的下降。
(第2实施方式)
接着，参照图6至9对本发明的第2实施方式所涉及的无线电力传输装置S10的配置进行说明。图6为将本发明的第2实施方式所涉及的无线电力传输装置与负荷一同显示的系统配置图。图7为将本发明的第2实施方式所涉及的无线电力传输用线圈与送电线圈一同显示的截面图。图8为本发明的第2实施方式所涉及的无线电力传输用线圈的分解立体图。图9为进一步详细显示图8的多个磁性连接部件的分解立体图。
如图6所示，无线电力传输装置S10具有无线送电装置U10和无线受电装置U20。在此，在本实施方式中，利用将无线电力传输用线圈L20搭载于无线受电装置U20的例子进行说明。
无线送电装置U10具有电源PW、变频器INV以及送电线圈L10。电源PW、变频器INV的结构与第1实施方式所涉及的无线电力传输装置S1相同。在本实施方式中，不具备第1实施方式所涉及的无线电力传输装置S1的同步开关SW和无线电力传输用线圈L1而具备送电线圈L10，在这一点上不同于第1实施方式所涉及的无线电力传输装置S1。下面，重点说明与第1实施方式的不同点。
送电线圈L10由在板状或棒状的磁路磁芯C10上卷绕有绕组W10的螺旋状的线圈构成。如此，通过在磁路磁芯C10上卷绕绕组W10，在磁路磁芯C10的两端形成磁极部P10a、P10b。磁极部P10a、P10b之间的距离优选被设定成与通过后述的磁性连接部件F20a磁性连接的多个线圈L20a、L20c、L20e或通过后述的磁性连接部件F20b磁性连接的多个线圈L20b、L20d中邻接的线圈彼此的中心间距离大致相等。此时，有助于无线电力传输的线圈之间的磁通的路径会以最短路径形成。即，能够最有效地产生有助于电力传输的磁通，因此能够抑制进行电力传输的线圈之间的耦合的下降。在本实施方式中，送电线圈L10作为将从变频器INV供给的交流电力以无线方式供给至后述的无线电力传输用线圈L20的送电线圈发挥作用。另外，当本实施方式所涉及的无线电力传输装置S10适用于向电动车等车辆馈送电力的馈电设备时，送电线圈L10配设在地中或地面附近。
无线受电装置U20具有无线电力传输用线圈L20、同步开关SW以及整流电路DB。整流电路DB的结构与第1实施方式所涉及的无线电力传输装置S1中的整流电路DB相同。在本实施方式中，不具备第1实施方式所涉及的无线电力传输装置S1的受电线圈L2而具备无线电力传输用线圈L20和同步开关SW，在这一点上不同于第1实施方式所涉及的无线电力传输装置S1。下面，重点说明与第1实施方式的不同点。
如图7以及图8所示，无线电力传输用线圈L20具有多个线圈L20a至L20e和多个磁性连接部件F20a、F20b。另外，当本实施方式所涉及的无线电力传输装置S10适用于向电动车等车辆馈送电力的馈电设备时，无线电力传输用线圈L20搭载于车辆下部。
多个线圈L20a至L20e分别具备磁芯C20a至C20e和绕组W20a至W20e。该多个线圈L20a至L20e分别是大致呈正方形的平面状的螺旋结构的线圈并将由铜或铝等的绞合线构成的绕组W20a至W20e卷绕在磁芯C20a至C20e上而形成。在本实施方式中，多个线圈L20a至L20e由5个线圈构成，以线圈L20a、线圈L20b、线圈L20c、线圈L20d、线圈L20e的顺序排列配置成1列。即，被配置成线圈L20a与线圈L20b隣接，线圈L20b与线圈L20c隣接，线圈L20c与线圈L20d隣接，线圈L20d与线圈L20e邻接。多个线圈L20a至L20e中各线圈的匝数可根据多个线圈L20a至L20e与送电线圈L10之间的分开距离和所希望的电力传输效率适当进行设定。在本实施方式中，多个线圈L20a至L20e作为以无线方式接受从送电线圈L10供给的电力的受电线圈发挥作用。
多个磁性连接部件F20a、F20b被配置成多个线圈L20a至L20e中使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此磁性连接，且多个线圈L20a至L20e中邻接的线圈彼此不磁性连接。如图9所示，该多个磁性连接部件F20a、F20b中的每一个磁性连接部件具有和构成多个线圈L20a至L20e的线圈对置的多个对置部，多个对置部包含第1部分F20a11、F20a12、F20b11和第2部分F20a21、F20a22、F20a23、F20b21、F20b22。在本实施方式中，磁性连接部件F20a的第1部分F20a11和线圈L20b对置，第1部分F20a12和线圈L20d对置，第2部分F20a21和线圈L20a对置，第2部分F20a22和线圈L20c对置，第2部分F20a23和线圈L20e对置，磁性连接部件F20b的第1部分F20b11和线圈L20c对置，第2部分F20b21和线圈L20b对置，第2部分F20b22和线圈L20d对置。即，磁性连接部件F20a、F20b的第2部分F20a21、F20a22、F20a23、F20b21、F20b22被构成为位于使至少1个第1部分F20a11、F20a12、F20b11介于其间的位置。在本实施方式中，磁性连接部件F20a的第2部分F20a21和磁性连接部件F20a的第2部分F20a22位于使第1部分F20a11介于其间的位置，磁性连接部件F20a的第2部分F20a22和磁性连接部件F20a的第2部分F20a23位于使第1部分F20a12介于其间的位置，磁性连接部件F20b的第2部分F20b21和磁性连接部件F20b的第2部分F20b22位于使第1部分F20b11介于其间的位置。具体而言，磁性连接部件F20a与线圈L20a、磁性连接部件F20a与线圈L20c以及磁性连接部件F20a与线圈L20e之间的距离小于磁性连接部件F20a与线圈L20b以及磁性连接部件F20a与线圈L20d之间的距离，且磁性连接部件F20b与线圈L20b以及磁性连接部件F20b与线圈L20d之间的距离小于磁性连接部件F20b与线圈L20a、磁性连接部件F20b与线圈L20c以及磁性连接部件F20b与线圈L20e之间的距离。换言之，磁性连接部件F20a的第2部分F20a21与线圈L20a、磁性连接部件F20a的第2部分F20a22与线圈L20c以及磁性连接部件F20a的第2部分F20a23与线圈L20e之间的距离小于磁性连接部件F20a的第1部分F20a11与线圈L20b以及磁性连接部件F20a的第1部分F20a12与线圈L20d之间的距离，且磁性连接部件F20b的第2部分F20b21与线圈L20b以及磁性连接部件F20b的第2部分F20b22与线圈L20d之间的距离小于磁性连接部件F20b的第1部分F20b11与线圈L20c之间的距离。通过如此构成，线圈L20a、线圈L20c、线圈L20e之间的磁阻因磁性连接部件F20a而降低，成为容易形成磁路的状态，并且线圈L20b、线圈L20d之间的磁阻因磁性连接部件F20b而降低，成为容易形成磁路的状态。在本实施方式中，磁性连接部件F20a连接于使线圈L20b介于其间而邻接的线圈L20a的磁芯C20a和线圈L20c的磁芯C20c，并且连接于使线圈L20d介于其间而邻接的线圈L20c的磁芯C20c和线圈L20e的磁芯C20e，磁性连接部件F20b连接于使线圈L20c介于其间而邻接的线圈L20b的磁芯C20b和线圈L20d的磁芯C20d。即，线圈L20a、线圈L20c以及线圈L20e通过磁性连接部件F20a磁性连接，线圈L20b和线圈L20d通过磁性连接部件F20b磁性连接。另外，磁性连接部件F20a和磁性连接部件F20b以不相互接触的方式配置。作为多个磁性连接部件F20a、F20b的材料，优选为磁导率高于周围空间的磁导率的铁素体等磁性材料。
同步开关SW具有在无线电力传输用线圈L20的多个线圈L20a至L20e与整流电路DB之间进行电连接或电切断的功能。具体而言，同步开关SW选择无线电力传输用线圈L20的多个线圈L20a至L20e中与形成于送电线圈L10的两端的各磁极部P10a、P10b之间的距离最小的2个线圈并使其与整流电路DB电连接。此时，剩余线圈与整流电路DB被电切断。更具体而言，同步开关SW由2个开关构成，且被联动控制成该2个开关根据送电线圈L10相对于无线电力传输用线圈L20的位置而选择线圈L20a和线圈L20c、线圈L20b和线圈L20d、线圈L20c和线圈L20e中的任一组合并进行电连接。即，同步开关SW选择多个线圈L20a至L20e中通过磁性连接部件F20a、F20b磁性连接且使1个线圈介于其间而邻接的2个线圈的组合并进行电连接。
在本实施方式中，通过同步开关SW与整流电路DB电连接的多个线圈L20a至L20e即通过磁性连接部件F20a、F20b磁性连接的多个线圈L20a至L20e中邻接的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。即，当多个线圈L20a至L20e的绕组W20a至W20e的卷绕方向为相同方向时，连接成使流过磁性连接的多个线圈L20a至L20e中邻接的线圈彼此的电流的方向相互成为相反方向。还有，当磁性连接的多个线圈L20a至L20e中邻接的线圈彼此的绕组W20a至W20b的卷绕方向相互为相反方向时，连接成使流过磁性连接的多个线圈L20a至L20e中邻接的线圈彼此的电流的方向相互成为相同方向即可。另外，在本实施方式中，具有多个线圈L20a至L20e的无线电力传输用线圈L20作为通过由送电线圈L10产生的磁场产生电流的受电线圈起作用。因而，在电流流过磁性连接的多个线圈L20a至L20e中邻接的线圈彼此时所产生的磁场的方向相互成为相反方向，因此若相互相反方向的磁通与这些线圈交链，则在各个线圈中产生的电流的相位会与从无线电力传输用线圈L20通过同步开关SW输出到整流电路DB的电流的相位匹配。另外，“磁性连接的多个线圈中邻接的线圈彼此”与“和第2部分对置的线圈中相邻的线圈彼此”是指相同的线圈，因此通过如上构成，和磁性连接部件F20a的第2部分F20a21、F20a22、F20a23对置的线圈L20a、L20c、L20e或和磁性连接部件F20b的第2部分F20b21、F20b22对置的线圈L20b、L20d中相邻的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。
接着，参照图10对与送电线圈L10和多个线圈L20a至L20e的对置状态(相对的位置关系)相对应的馈电动作进行说明。图10a以及图10b为显示用于说明馈电动作的送电线圈和多个线圈L20a至L20e的对置状态(相对的位置关系)的截面图。
图10a显示送电线圈L10和线圈L20b、L20c、L20d对置的状态。更具体而言，为送电线圈L10的磁极部P10a和线圈L20b的中心对置，送电线圈L10的磁极部P10b和线圈L20d的中心对置的状态。此时，通过同步开关SW选择多个线圈L20a至L20e中与送电线圈L10的磁极部P10a之间的距离最小的线圈L20b并使其与整流电路DB电连接，且选择与送电线圈L10的磁极部P10b之间的距离最小的线圈L20d并使其与整流电路DB电连接。即，在本例中，通过同步开关SW选择多个线圈L20a至L20e中通过磁性连接部件F20b磁性连接且使1个线圈L20c介于其间而邻接的2个线圈L20b、L20d的组合并使其连接于整流电路DB。其结果，从电源PW供给的输入直流电力通过变频器INV转换为适合于无线电力传输的交流电力，并通过被供给该交流电力的送电线圈L10形成交链磁极部P10a与磁极部P10b之间的磁通B10的环路。该磁通B10还与线圈L20b以及线圈L20d交链，因此在无线电力传输用线圈L20中产生与磁通B10相对应的电动势。此时，由于线圈L20b、L20d在电流流过各个线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向，因此若磁通沿相互相反方向与线圈L20b和线圈L20d交链，则在线圈L20b、L20d中产生的电流会成为同相位。并且，在无线电力传输用线圈L20中产生的电力由整流电路DB整流并输出到负荷R。
如此，根据送电线圈L10和多个线圈L20a至L20e的对置状态(相对的位置关系)而选择的线圈L20b和线圈L20d在电流流过线圈L20b、L20d时所产生的磁场的方向成为相反方向，因此通过与线圈L20b和线圈L20d交链的磁通B10，能够有效地进行电力传输。还有，线圈L20b和线圈L20d通过磁性连接部件F20b磁性连接，因此可抑制形成与未磁性连接的邻接的线圈L20a、L20c、L20e交链的磁通的环路，且能够选择性产生交链线圈L20b和线圈L20d的磁通B10的环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。另外，线圈L20b和线圈L20d分别与送电线圈L10的各个磁极部P10a、P10b之间的距离最小，在线圈L20b和线圈L20d中形成的磁通B10的环路的磁路能够以最短路径形成，因此能够抑制与线圈L20b和线圈L20d交链的磁通B10的下降。
图10b显示送电线圈L10和线圈L20c、L20d、L20e对置的状态。更具体而言，为送电线圈L10的磁极部P10a和线圈20c的中心对置，且送电线圈L10的磁极部P10b和线圈20e的中心对置的状态。此时，通过同步开关SW选择多个线圈L20a至L20e中与送电线圈L10的磁极部P10a之间的距离最小的线圈L20c并使其与整流电路DB电连接，且选择与送电线圈L10的磁极部P10b之间的距离最小的线圈L20e并使其与整流电路DB电连接。即，在本例中，通过同步开关SW选择多个线圈L20a至L20e中通过磁性连接部件F20a磁性连接且使1个线圈L20d介于其间而邻接的2个线圈L20c、L20e的组合并使其连接于整流电路DB。其结果，从电源PW供给的输入直流电力通过变频器INV转换为适合于无线电力传输的交流电力，通过被供给该交流电力的送电线圈L10形成交链磁极部P10a与磁极部P10b之间的磁通B20的环路。该磁通B20还与线圈L20c以及线圈L20e交链，因此在无线电力传输用线圈L20中产生与磁通B20相对应的电动势。此时，线圈L20c、L20e在电流流过各个线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向，因此若磁通沿相互相反方向与线圈L20c和线圈L20e交链，则在线圈L20c、L20e中产生的电流会成为同相位。并且，在无线电力传输用线圈L20中产生的电力由整流电路DB整流并输出到负荷R。
如此，根据送电线圈L10和多个线圈L20a至L20e的对置状态(相对的位置关系)而选择的线圈L20c和线圈L20e在电流流过线圈L20c、L20e时所产生的磁场的方向成为相反方向，因此通过与线圈L20c和线圈L20e交链的磁通B20，能够有效地进行电力传输。还有，线圈L20c和线圈L20e通过磁性连接部件F20a磁性连接，因此可抑制形成与未磁性连接的邻接的线圈L20b、L20d交链的磁通的环路，且能够选择性产生交链线圈L20c和线圈L20e的磁通B20的环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。另外，线圈L20c和线圈L20e分别与送电线圈L10的各个磁极部P10a、P10b之间的距离最小，在线圈L20c和线圈L20e中形成的磁通B20的环路的路径能够以最短路径形成，因此能够抑制与线圈L20c和线圈L20e交链的磁通B20的下降。
综上所述，本实施方式所涉及的无线电力传输装置S10具备无线电力传输用线圈L20作为受电线圈，无线电力传输用线圈L20具备多个线圈L20a至L20e。因此，能够扩大可受电范围。因而，当进行电力传输的线圈之间产生位置偏移时，也能够维持较高的电力传输效率。
还有，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈L10中，多个磁性连接部件F20a、F20b被配置成多个线圈L20a至L20e中使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此磁性连接，并且多个线圈L20a至L20e中邻接的线圈彼此不磁性连接。因此，与未通过磁性连接部件F20a、F20b磁性连接的邻接的线圈彼此相比，在通过磁性连接部件F20a、F20b磁性连接的使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此中更容易形成磁通B10、B20的环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。
另外，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈L10中，磁性连接的多个线圈L20a至L20e中邻接的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向，因此若磁通沿相互相反方向与这些线圈交链，则在各个线圈中产生的电流的相位会与从无线电力传输用线圈L20通过同步开关SW输出到整流电路DB的电流的相位匹配。因此，通过沿相互相反方向交链多个线圈L20a至L20e中由磁性连接部件F20a、F20b连接的线圈彼此的磁通环路B10、B20，能够有效地产生输出到整流电路DB的电力。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够选择性接受由送电线圈L10产生且通过磁通B10、B20传输的电力，因此能够抑制耦合的下降。
还有，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈L20中，以不相互接触的方式配置的多个磁性连接部件F20a、F20b中的每一个磁性连接部件具有和构成多个线圈L20a至L20e的线圈对置的多个对置部，多个对置部包含1个以上的第1部分F20a11、F20a12(F20b11)和位于使至少1个第1部分F20a11、F20a12(F20b11)介于其间的位置的多个第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)，第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)与和该第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)对置的线圈L20a、L20c、L20e(L20b、L20d)之间的距离小于第1部分F20a11、F20a12(F20b11)与和该第1部分F20a11、F20a12(F20b11)对置的线圈L20b、L20d(L20c)之间的距离。在此，由于第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)与和该第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)对置的线圈L20a、L20c、L20e(L20b、L20d)之间的距离小于第1部分F20a11、F20a12(F20b11)与和该第1部分F20a11、F20a12(F20b11)对置的线圈L20b、L20d(L20c)之间的距离，因此和第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)对置的线圈L20a、L20c、L20e(L20b、L20d)与磁性连接部件F20a(F20b)的磁耦合大于和第1部分F20a11、F20a12(F20b11)对置的线圈L20b、L20d(L20c)与磁性连接部件F20a(F20b)的磁耦合。在该状态下，多个第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)位于使至少1个第1部分F20a11、F20a12(F20b11)介于其间的位置，因此多个磁性连接部件F20a、F20b被配置成多个线圈L20a至L20e中和第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)对置的线圈L20a、L20c、L20e(L20b、L20d)彼此磁性连接，并且多个线圈L20a至L20e中和第1部分F20a11、F20a12(F20b11)对置的线圈L20b、L20d(L20c)与和第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)对置的线圈L20a、L20c、L20e(L20b、L20d)不磁性连接。因此，与未通过磁性连接部件F20a、F20b磁性连接的相邻的和第1部分F20a11、F20a12(F20b11)对置的线圈L20b、L20d(L20c)与和第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)对置的线圈L20a、L20c、L20e(L20b、L20d)相比，在通过磁性连接部件F20a、F20b磁性连接的和第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)对置的线圈L20a、L20c、L20e(L20b、L20d)彼此中更容易形成磁通B20(B10)的环路。其结果，可抑制在相邻的和第1部分F20a11、F20a12(F20b11)对置的线圈L20b、L20d(L20c)与和第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)对置的线圈L20a、L20c、L20e(L20b、L20d)中形成闭环磁通，因此当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。
另外，在本发明所涉及的无线电力传输用线圈L20中，和磁性连接部件F20a的第2部分F20a21、F20a22、F20a23(F20b21、F20b22)对置的多个线圈L20a、L20c、L20e(L20b、L20d)中相邻的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向，因此若沿相互相反方向的磁通与这些线圈交链，则在各个线圈中产生的电流的相位会与从无线电力传输用线圈L20通过同步开关SW输出到整流电路DB的电流的相位匹配。因此，通过沿相互相反方向交链多个线圈L20a至L20e中通过磁性连接部件F20a、F20b磁性连接的线圈彼此的磁通环路B10、B20，能够有效地产生输出到整流电路DB的电力。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够选择性接受由送电线圈L10产生且通过磁通B10、B20传输的电力，因此能够抑制耦合的下降。
(第3实施方式)
接着，对本发明的第3实施方式所涉及的无线电力传输装置S100进行说明。
无线电力传输装置S100与第1实施方式所涉及的无线电力传输装置S1同样具有无线送电装置U100和无线受电装置U2。在此，在本实施方式中，利用将无线电力传输用线圈L100搭载于无线送电装置U100的例子进行说明。
无线送电装置U100具有电源PW、变频器INV、无线电力传输用线圈L100及同步开关SW。电源PW、变频器INV、同步开关SW的结构与第1实施方式所涉及的无线电力传输装置S1中的相应构件相同。在本实施方式中，不具备第1实施方式所涉及的无线电力传输装置S1的无线电力传输用线圈L1而具备无线电力传输用线圈L100，在这一点上不同于第1实施方式所涉及的无线电力传输装置S1。下面，重点对与第1实施方式的不同点进行说明。
首先，参照图11对无线电力传输用线圈L100进行说明。图11为将本发明的第3实施方式所涉及的无线电力传输用线圈与受电线圈一同显示的截面图。如图11所示，无线电力传输用线圈L100具有多个线圈L100a至L100g和多个磁性连接部件F100a、F100b。另外，当本实施方式所涉及的无线电力传输装置U100适用于向电动车等车辆馈送电力的馈电设备时，无线电力传输用线圈L100配设在地中或地面附近。
多个线圈L100a至L100g分别具备磁芯C100a至C100g和绕组W100a至W100g。该多个线圈L100a至L100g分别是大致呈正方形的平面状的螺旋结构的线圈并将由铜或铝等的绞合线构成的绕组W100a至W100g卷绕在磁芯C100a至C100g上而形成。在本实施方式中，多个线圈L100a至L100g由7个线圈构成，以线圈L100a、线圈L100b、线圈L100c、线圈L100d、线圈L100e、线圈L100f、线圈L100g的顺序排列配置成1列。即，被配置成线圈L100a与线圈L100b隣接，线圈L100b与线圈L100c隣接，线圈L100c与线圈L100d隣接，线圈L100d与线圈L100e隣接，线圈L100e与线圈L100f隣接，线圈L100f与线圈L100g邻接。多个线圈L100a至L100g各自的匝数可根据多个线圈L100a至L100g与受电线圈L2之间的分开距离和所希望的电力传输效率适当进行设定。在本实施方式中，多个线圈L100a至L100g作为将从变频器INV供给的交流电力以无线方式供给至受电线圈L2的送电线圈发挥作用。
从受电线圈L2观察时，多个线圈L100a至L100g被配置成邻接的线圈的绕组彼此在至少一部分重叠。具体而言，线圈L100a的绕组W100a的一部分和线圈L100b的绕组W100b的一部分叠置，线圈L100b的绕组W100b的一部分和线圈L100c的绕组W100c的一部分叠置，线圈L100c的绕组W100c的一部分和线圈L100d的绕组W100d的一部分叠置，线圈L100d的绕组W100d的一部分和线圈L100e的绕组W100e的一部分叠置，线圈L100e的绕组W100e的一部分和线圈L100f的绕组W100f的一部分叠置，线圈L100f的绕组W100f的一部分和线圈L100g的绕组W100g的一部分重叠。若将这些以平面状形成的螺旋结构的多个线圈L100a至L100g的最内周的绕组至最外周的绕组的宽度设为绕组宽度W，并将绕组的厚度设为绕组厚度T(其中，绕组宽度W＞绕组厚度T)，则邻接的线圈的绕组彼此的重叠范围为T(绕组厚度)至W(绕组宽度)的范围，且越接近W(绕组宽度)越优选。
多个磁性连接部件F100a、F100b被配置成多个线圈L100a至L100g中使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此磁性连接，且多个线圈L100a至L100g中邻接的线圈彼此不磁性连接。另外，结构与第1实施方式所涉及的电力传输用线圈L1所具备的多个磁性连接部件F1a、F1b相同，因此省略详细说明，但多个磁性连接部件F100a、F100b中的每一个磁性连接部件具有和构成多个线圈L100a至L100g的线圈对置的多个对置部，多个对置部包含1个以上的第1部分(未图示)和位于使至少1个第1部分介于其间的位置的多个第2部分(未图示)，第2部分与和该第2部分对置的线圈之间的距离小于第1部分与和该第1部分对置的线圈之间的距离。在本实施方式中，磁性连接部件F100a连接于使线圈L100b介于其间而邻接的线圈L100a的磁芯C100a和线圈L100c的磁芯C100c，并且连接于使线圈L100d介于其间而邻接的线圈L100c的磁芯C100c和线圈L100e的磁芯C100e，并且连接于使线圈L100f介于其间而邻接的线圈L100e的磁芯C100e和线圈L100g的磁芯C100g，磁性连接部件F100b连接于使线圈L100c介于其间而邻接的线圈L100b的磁芯C100b和线圈L100d的磁芯C100d，并且连接于使线圈L100e介于其间而邻接的线圈L100d的磁芯C100d和线圈L100f的磁芯C100f。即，线圈L100a的磁芯C100a、线圈L100c的磁芯C100c、线圈L100e的磁芯C100e以及线圈L100g的磁芯C100g通过磁性连接部件F100a磁性连接，线圈L100b的磁芯C100b、线圈L100d的磁芯C100d及线圈L100f的磁芯C100f通过磁性连接部件F100b磁性连接。另外，磁性连接部件F100a和磁性连接部件F100b以不相互接触的方式配置。作为多个磁性连接部件F100a、F100b的材料，优选为磁导率高于周围空间的磁导率的铁素体等磁性材料。
接着，参照图12对与多个线圈L100a至L100g和受电线圈L2的对置状态(相对的位置关系)相对应的馈电动作进行说明。图12为显示用于说明馈电动作的多个线圈和受电线圈的对置状态(相对的位置关系)的截面图。
图12显示线圈L100c、L100d、L100e、L100f和受电线圈L2对置的状态。具体而言，为线圈L100c的绕组W100c与线圈L100d的绕组W100d的重叠部分和受电线圈L2的磁极部P2a对置，线圈L100e的绕组W100e与线圈L100f的绕组W100f的重叠部分和受电线圈L2的磁极部P2b对置，磁极部P2a至线圈L100c的中心的距离与磁极部P2a至线圈L100d的中心的距离大致相等，磁极部P2b至线圈L100e的中心的距离与磁极部P2b至线圈L100f的中心的距离大致相等的状态。此时，通过同步开关SW选择多个线圈L100a至L100g中与受电线圈L2的磁极部P2a之间的距离最小的线圈L100c或线圈L100d并使其与变频器INV电连接。还有，同样通过同步开关SW选择多个线圈L100a至L100g中与受电线圈L2的磁极部P2b之间的距离最小的线圈L100e或线圈L100f并使其与变频器INV电连接。但是，当通过同步开关SW选择线圈L100c时，同时选择通过磁性连接部件F100a与线圈L100c磁性连接的线圈L100e，当选择线圈L100d时，同时选择通过磁性连接部件F100b与线圈L100d磁性连接的线圈L100f。
当通过同步开关SW选择线圈L100c和线圈L100e并使其与变频器INV电连接时，从电源PW供给的输入直流电力通过变频器INV转换为适合于无线电力传输的交流电力，该交流电力通过同步开关SW供给至线圈L100c、L100e。线圈L100c和线圈L100e通过磁性连接部件F100a磁性连接，且电流流过线圈L100c、L100e时所产生的磁场的方向相互成为相反方向，因此形成与线圈L100c和线圈L100e双方交链的磁通B100a的环路。该磁通B100a还与受电线圈L2交链，因此在受电线圈L2的绕组W2中产生与磁通B100a相对应的电动势。并且，在受电线圈L2中产生的电力由整流电路DB整流并输出到负荷R。在此，由于线圈L100c和线圈L100e通过磁性连接部件F100a磁性连接，因此可抑制在未磁性连接的邻接的线圈L100b、L100d、L100f之间形成磁通的环路，在线圈L100c和线圈L100e中容易形成磁通B100a的环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。另外，线圈L100c和线圈L100e分别与受电线圈L2的磁极部P2a、P2b之间的距离最小，在线圈L100c和线圈L100e中形成的磁通B100a的环路的路径能够以最短路径形成，因此能够抑制与受电线圈L2交链的磁通B100a的下降。
另一方面，当通过同步开关SW选择线圈L100d和线圈L100f并使其与变频器INV电连接时，从电源PW供给的输入直流电力通过变频器INV转换为适合于无线电力传输的交流电力，该交流电力通过同步开关SW供给至线圈L100d、L100f。线圈L100d和线圈L100f通过磁性连接部件F100b磁性连接，且电流流过线圈L100d、L100f时所产生的磁场的方向相互成为相反方向，因此形成与线圈L100d和线圈L100f双方交链的磁通B100b的环路。该磁通B100b还与受电线圈L2交链，因此在受电线圈L2的绕组W2中产生与磁通B100b相对应的电动势。并且，在受电线圈L2中产生的电力由整流电路DB整流并输出到负荷R。在此，由于线圈L100d和线圈L100f通过磁性连接部件F100b磁性连接，因此可抑制在未磁性连接的邻接的线圈L100c、L100e、L100g之间形成磁通的环路，在线圈L100d和线圈L100f中容易形成磁通B100b的环路。其结果，当进行电力传输的线圈之间的距离较大时，也能够抑制耦合的下降。另外，线圈L100d和线圈L100f分别与受电线圈L2的磁极部P2a、P2b之间的距离最小，在线圈L100d和线圈L100f中形成的磁通B100b的环路的路径能够以最短路径形成，因此能够抑制与受电线圈L2交链的磁通B100b的下降。
综上所述，本实施方式所涉及的无线电力传输装置S100被配置成多个线圈L100a至L100g的邻接的线圈的绕组彼此在至少一部分重叠。因此，多个线圈L100a至L100g的配置间隔较小，能够密集产生有助于电力传输的磁通B100a、B100b。因而，当进行电力传输的线圈之间产生位置偏移时，也能够进一步抑制进行电力传输的线圈之间的耦合的下降。
以上，根据实施方式对本发明进行了说明。实施方式是示例，在本发明的权利要求范围内可以进行种种变形和修改，本领域的技术人员应该理解这种变形例和修改都属于本发明的权利要求范围之内。因而，本说明书中的描述以及附图不具有限定性而应该作为例证来理解。

Claims (4)

1.一种无线电力传输用线圈，以无线方式进行电力的送电或受电，其特征在于，具备：
多个线圈；以及
多个磁性连接部件，
其中，所述多个磁性连接部件被配置成所述多个线圈中使1个以上的线圈介于其间而邻接的线圈彼此磁性连接，并且所述多个线圈中邻接的线圈彼此不磁性连接，
磁性连接的所述多个线圈中邻接的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。
2.一种无线电力传输用线圈，以无线方式进行电力的送电或受电，其特征在于，具备：
多个线圈；以及
多个磁性连接部件，其以不相互接触的方式配置，
其中，所述多个磁性连接部件中的每一个磁性连接部件具有和构成所述多个线圈的线圈对置的多个对置部，
所述多个对置部包含：1个以上的第1部分；以及多个第2部分，其位于使至少1个所述第1部分介于其间的位置，
所述第2部分与和该第2部分对置的线圈之间的距离小于所述第1部分与和该第1部分对置的线圈之间的距离，
和所述多个第2部分对置的所述多个线圈中相邻的线圈彼此在电流流过线圈时所产生的磁场的方向相互成为相反方向。
3.根据权利要求1或2所述的无线电力传输用线圈，其特征在于，
所述多个线圈被配置成邻接的线圈的绕组彼此在至少一部分重叠。
4.一种无线电力传输装置，以无线方式传输电力，其特征在于，具备：
权利要求1至3中任一项所述的无线电力传输用线圈；以及
螺旋状的线圈，其在棒状或板状的磁路磁芯上卷绕有绕组，
其中，所述磁路磁芯在两端具有磁极部，
所述磁极部彼此之间的距离与所述无线电力传输用线圈的所述磁性连接的所述多个线圈中邻接的线圈彼此的中心间距离大致相等。
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