JP2016093023A - コイル装置、非接触給電システムおよび補助磁性部材 - Google Patents

Abstract

【課題】一対のコイル装置間の位置ずれが生じた場合であっても、電力効率の低減を抑えることができるコイル装置、非接触給電システムおよび補助磁性部材を提供する。
【解決手段】他のコイル装置５に対向し、非接触で送電または受電を行うためのコイル装置４であって、導線１４を含む第１コイル部１３と、他のコイル装置５との対向方向Ｚに直交する第１方向Ｙにおいて第１コイル部１３に隣接して設けられた補助磁性部材３０と、を備える。補助磁性部材３０は、第１コイル部１３から第１方向Ｙに遠ざかるにつれて、他のコイル装置５に近づくように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイル装置、非接触給電システムおよび補助磁性部材に関する。

非接触給電システムは、送電コイル装置および受電コイル装置を備え、コイル間の電磁誘導や磁界共鳴等を利用して、非接触での送電を実現している。非接触給電システムの適用先としては、たとえば、電気自動車やプラグインハイブリッド車の給電システムが挙げられる。この場合、受電コイル装置は、車両に搭載されることになる。

一方、送電コイル装置は、駐車スペース等に設置される。たとえば特許文献１に記載されるように、送電コイル装置はコアを備えている。特許文献１に記載されたコアは、電線が巻かれた巻き芯部と、巻き芯部からコイルの巻軸方向に離れて配置された突出部を備えている。巻き芯部および突出部はいずれも磁性材料からなり、これらの間は不連続部すなわちコアが存在しない空間となっている。特許文献１に記載された突出部は、巻軸方向への漏洩磁界を低減させるために設けられている。

国際公開第２０１４／０７６９５３号

特許文献１に記載された突出部は、巻軸方向に垂直に延在している。言い換えれば、突出部は、受電コイル装置に近づく方向すなわち上方に突出している。これにより、突出部は、鉛直上方へ向かう磁路を形成している。そのため、送電コイルと受電コイルが位置ずれせずに正対している場合には、鉛直上方へ向かう磁束は、受電コイルに鎖交しやすい。

しかし、送電コイルと受電コイルが位置ずれしていると、送電コイルの端部の直上に受電コイルの端部が位置しないため、送電コイルの端部と受電コイルの端部との距離は長くなる。そうなると、送電コイルからの磁束は、受電コイルではなく、送電コイル自体に戻ってしまう可能性がある。すなわち、送電コイルからの磁束は、送電コイルのフェライトの正極、受電コイルのフェライトの負極、受電コイルのフェライトの正極、そして送電コイルのフェライトの負極というルートではなく、送電コイルのフェライトの正極から送電コイルのフェライトの負極というルートを通ってしまう。その結果、送電コイル自体で鎖交する量が増えて、送電コイルからの磁束が受電コイルに鎖交しにくくなる。そのため、送電コイル及び受電コイル間の結合が弱まり、これらの位置ずれ時に電力効率が低減することになる。このように、特許文献１では、磁束の漏洩防止について検討されているものの、位置ずれ時の効率低減については検討されていない。

本発明は、一対のコイル装置間の位置ずれが生じた場合であっても、電力効率の低減を抑えることができるコイル装置、非接触給電システムおよび補助磁性部材を提供することを目的とする。

本発明は、他のコイル装置に対向し、非接触で送電または受電を行うためのコイル装置であって、導線を含む第１コイル部と、他のコイル装置との対向方向に直交する第１方向において第１コイル部に隣接して設けられた補助磁性部材と、を備え、補助磁性部材は、第１コイル部から第１方向に遠ざかるにつれて他のコイル装置に近づくように構成されている。

このコイル装置は、他のコイル装置に対向して、非接触で送電または給電を行う。第１コイル部に隣接して、補助磁性部材が設けられている。一対のコイル装置間で第１方向に位置ずれが生じた場合、第１コイル部は、他のコイル装置の第２コイル部に正対しなくなる。この場合、第２コイル部の遠い方の端部に対しては、第１コイル部よりも補助磁性部材の方が近くなる。よって、第１コイル部から第２コイル部に直接磁束が向かうのではなく、補助磁性部材を経由して第２コイル部に磁束が向かうことで、空気中を通る磁束の長さが大きくなるのを抑えることができる。しかも、補助磁性部材は、第１コイル部から第１方向に遠ざかるにつれて他のコイル装置に近づくように構成されるため、位置ずれが大きくなっても、その分、補助磁性部材が他のコイル装置に近づくことになる。よって、位置ずれが大きい場合でも、空気中を通る磁束の長さが大きくなるのを抑えることができる。このように、位置ずれ量を問わず、コイル部間の距離の変動を抑えることができる。その結果として、電力効率の低減を抑えることができる。

いくつかの態様において、補助磁性部材と第１コイル部との間には間隔が設けられている。この場合、一対のコイル装置間で第１方向に位置ずれが生じていない場合には、間隔が設けられることで、第１コイル部から第２コイル部に直接磁束を向かわせ易くなる。

いくつかの態様において、補助磁性部材は、第１方向に並設された複数の分割磁性部材を含む。この場合、位置ずれの大きさに応じて、第２コイル部の遠い方の端部に対して最も近い分割磁性部材から、第２コイル部に磁束を向かわせ易くなる。

いくつかの態様において、複数の分割磁性部材の間には隙間が設けられている。この場合、隙間が設けられることで、より確実に、第２コイル部の遠い方の端部に対して最も近い分割磁性部材から第２コイル部に磁束を向かわせることができる。

いくつかの態様において、第１方向において、第１コイル部の端部の位置と他のコイル装置の第２コイル部の端部の位置とを合わせたとき、他のコイル装置に対向する補助磁性部材の対向面は、第２コイル部の端部を中心とし第１コイル部の端部を通る円の円周に沿って延びる。この場合、一対のコイル装置間で第１方向に位置ずれが生じた場合でも、位置ずれが生じていない場合の最短経路（すなわち円の半径に相当する経路）を実現できる。これにより、位置ずれ時の電力効率の低減を最小限に抑えることができる。

いくつかの態様において、補助磁性部材は、対向方向および第１方向のそれぞれに直交する第２方向においても、第１コイル部に隣接して設けられている。この場合、第１方向の位置ずれ及び第２方向の位置ずれの両方に対して、電力効率の低減を抑えるという効果が発揮される。

いくつかの態様において、補助磁性部材は、他のコイル装置に対向する対向面の傾きを調整可能に構成されている。この場合、第１コイル部と第２コイル部との間のギャップの変動に応じて、補助磁性部材の対向面の傾きを調整できる。よって、対向方向の位置変動に対しても、電力効率の低減を抑えるという効果が発揮される。

いくつかの態様において、非接触給電システムは、上記したコイル装置と、コイル装置に対向してコイル装置に非接触で受電または送電を行うための他のコイル装置と、を備え、他のコイル装置は、導線を含む第２コイル部と、第１方向において第２コイル部に隣接して設けられた他の補助磁性部材と、を備え、他の補助磁性部材は、第２コイル部から第１方向に遠ざかるにつれてコイル装置に近づくように構成されている。この非接触給電システムによれば、コイル装置と他のコイル装置との間で位置ずれが生じた場合であっても、２種類の磁路において電力効率の低減を抑えることができる。

本発明は、非接触給電を行うための一対のコイル装置の少なくとも一方に設けられる補助磁性部材であって、一対のコイル装置の対向方向に直交する第１方向において、少なくとも一方のコイル装置のコイル部に隣接して設けられ、コイル部から第１方向に遠ざかるにつれて他方のコイル装置に近づくように構成されている。

この補助磁性部材によれば、一対のコイル装置間で第１方向に位置ずれが生じた場合、一方のコイル部は、他方のコイル装置のコイル部に正対しなくなる。この場合、他方のコイル部の遠い方の端部に対しては、一方のコイル部よりも補助磁性部材の方が近くなる。よって、一方のコイル部から他方のコイル部に直接磁束が向かうのではなく、補助磁性部材を経由して他方のコイル部に磁束が向かうことで、空気中を通る磁束の長さが大きくなるのを抑えることができる。しかも、補助磁性部材は、一方のコイル部から第１方向に遠ざかるにつれて他方のコイル装置に近づくように構成されるため、位置ずれが大きくなっても、その分、補助磁性部材が他方のコイル装置に近づくことになる。よって、位置ずれが大きい場合でも、空気中を通る磁束の長さが大きくなるのを抑えることができる。このように、位置ずれ量を問わず、コイル部間の距離の変動を抑えることができる。その結果として、電力効率の低減を抑えることができる。

本発明によれば、一対のコイル装置間の位置ずれが生じた場合であっても、電力効率の低減を抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムを模式的に示す側断面図である。 図１中の送電コイル装置を示す平面図である。 図１の非接触給電システムにおける補助磁性部材の対向面の形状を説明するための図である。 図１の非接触給電システムにおいて位置ずれが生じた場合の磁束を示す側断面図である。 従来の非接触給電システムにおいて位置ずれが生じた状態を示す側断面図である。 本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムの要部を模式的に示す側断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、補助磁性部材の変形形態を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る非接触給電システムの要部を模式的に示す側断面図である。 本発明の第４実施形態に係る非接触給電システムの要部を模式的に示す側断面図である。

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、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。以下の説明において、左右方向Ｘ、前後方向Ｙおよび上下方向Ｚは、電気自動車ＥＶを基準とした方向を意味する。

図１を参照して、本実施形態の非接触給電システム１と、これに適用された送電コイル装置４および受電コイル装置５とについて説明する。非接触給電システム１は、送電コイル装置（一方のコイル装置）４と受電コイル装置（他方のコイル装置）５とを備えており、送電コイル装置４から受電コイル装置５に非接触で電力を供給する（すなわち非接触給電を行う）ためのシステムである。送電コイル装置４および受電コイル装置５は、上下方向Ｚ（対向方向）に離間している。送電コイル装置４は、たとえば駐車場等の路面Ｒに設置される。受電コイル装置５は、たとえば電気自動車（移動体）ＥＶに搭載される。非接触給電システム１は、駐車場等に到着した電気自動車ＥＶに対し、磁界共鳴方式又は電磁誘導方式等のコイル間の磁気結合を利用して、電力を供給するように構成されている。

送電コイル装置４は、路面Ｒから上方に突出するように設けられている。送電コイル装置４は、たとえば扁平な錘台状や直方体状をなしている。送電コイル装置４には制御器やインバータ等（いずれも図示せず）が接続されている。直流電源や交流電源で生成された所望の交流電力は、送電コイル装置４に送られる。送電コイル装置４に交流電力が送られることにより、送電コイル装置４は、磁束を発生させる。なお、送電コイル装置４（後述の補助フェライト３０を含む）は、路面Ｒから突出せずに、路面Ｒに埋め込まれていてもよい。

送電コイル装置４は、磁束を発生させる平板状の送電コイル部（第１コイル部）１３と、送電コイル部１３を収容するハウジング１０とを備える。扁平なハウジング１０は、たとえば、路面Ｒに固定されたベース１１と、ベース１１に固定されて、ベース１１との間に収容空間を形成する保護カバー１２とを含む。ベース１１及び保護カバー１２は、例えば、樹脂製である。また、受電コイル装置５に対向しないベース１１は、非磁性且つ導電性の材料（例えば、アルミニウム）で実現されてもよい。

送電コイル部１３は、矩形板状の磁性部材であるフェライト板１５と、フェライト板１５に対して巻かれた導線１４とを含む。リッツ線である導線１４は、フェライト板１５に対して螺旋状に巻かれている。導線１４は、フェライト板１５に直接巻き付けられてもよいし、フェライト板１５の両面に配置されたボビン（巻付板）に巻き付けられてもよい。送電コイル部１３は、ソレノイド型のコイルである。本実施形態では、巻軸方向（図示左右方向）が前後方向Ｙに沿い、巻線方向（紙面垂直方向）が左右方向Ｘに沿うように、送電コイル部１３が配置されている。

受電コイル装置５は、電気自動車ＥＶの車体（鉄製のシャーシＡ等）の底面に取り付けられており、上下方向（対向方向）Ｚにおいて送電コイル装置４に対向する。受電コイル装置５は、たとえば扁平な錘台状や直方体状をなしている。受電コイル装置５には制御器や整流器等（いずれも図示せず）が接続されている。受電コイル装置５は、送電コイル装置４で発生した磁束Ｆ（図４参照）が受電コイル装置５に鎖交することによって誘導電流を発生させる。これにより、受電コイル装置５は、非接触で送電コイル装置４からの電力を受け取る。受電コイル装置５が受け取った電力は、負荷（例えば、バッテリ）に供給される。

受電コイル装置５は、誘導電流を発生する平板状の受電コイル部（第２コイル部）２３と、受電コイル部２３を収容するハウジング２０とを備える。扁平なハウジング２０は、たとえば、電気自動車ＥＶの車体に固定されたベース２１と、ベース２１に固定されて、ベース２１との間に収容空間を形成する保護カバー２２とを含む。ベース２１及び保護カバー２２は、例えば、樹脂製である。また、送電コイル装置４に対向しないベース２１は、非磁性且つ導電性の材料（例えば、アルミニウム）で実現されてもよい。

受電コイル部２３は、矩形板状の磁性部材であるフェライト板２５と、フェライト板２５に対して巻かれた導線２４とを含む。リッツ線である導線２４は、フェライト板２５に対して螺旋状に巻かれている。導線２４は、フェライト板２５に直接巻き付けられてもよいし、フェライト板２５の両面に配置されたボビン（巻付板）に巻き付けられてもよい。受電コイル部２３は、ソレノイド型のコイルである。本実施形態では、巻軸方向（図示左右方向）が前後方向Ｙに沿い、巻線方向（紙面垂直方向）が左右方向Ｘに沿うように、受電コイル部２３が配置されている。

非接触給電システム１においては、送電コイル部１３の形状およびサイズと、受電コイル部２３の形状およびサイズとは等しくなっている。送電コイル装置４および受電コイル装置５として、共通のコイル装置を用いることができる。受電コイル装置５の前後方向Ｙの中心と送電コイル装置４の前後方向Ｙの中心とを合わせたとき、送電コイル部１３の両端部、すなわちフェライト板１５の前端部１５ａおよび後端部１５ｂの前後方向Ｙの位置は、フェライト板２５の前端部２５ａおよび後端部２５ｂの前後方向Ｙの位置に一致している。

図１および図２に示されるように、非接触給電システム１の送電コイル装置４には、電力効率の低減を抑えるための補助フェライト（補助磁性部材）３０が設けられている。補助フェライト３０は、前後方向Ｙ（第１方向）において送電コイル部１３に隣接して設けられている。より詳しくは、送電コイル部１３を取り囲むようにして、４つの補助フェライト３０ａ〜３０ｄが送電コイル部１３に沿って延在している。送電コイル部１３の前端部１５ａに隣接して、前側の補助フェライト３０ａが設けられている。送電コイル部１３の後端部１５ｂに隣接して、後ろ側の補助フェライト３０ｂが設けられている。送電コイル部１３の右端部１５ｃに隣接して、右側の補助フェライト３０ｃが設けられている。送電コイル部１３の左端部１５ｄに隣接して、左側の補助フェライト３０ｄが設けられている。

補助フェライト３０ａ〜３０ｄのそれぞれは、たとえば、矩形枠状のベース部３２上に固定されている。このベース部３２は、ハウジング１０を囲むようにして、路面Ｒに対して固定されている。ベース部３２は、たとえば樹脂等の非磁性材料からなる。図１および図２に示される例では、補助フェライト３０はハウジング１０の外側に設けられているが、補助フェライト３０をハウジング１０内に収容してもよい。すなわち、保護カバー１２と送電コイル部１３との間に補助フェライト３０が設けられてもよい。

補助フェライト３０ａ〜３０ｄと、フェライト板１５の端部１５ａ〜１５ｄとの間には、矩形枠状の間隔Ｓが設けられている。図１および図２に示される例では、この間隔Ｓに保護カバー１２が配置されている。間隔Ｓは、フェライト板１５の全周囲で一定であってもよいし、前後と左右とで異なっていてもよい。このように間隔Ｓが設けられることで、送電コイル装置４に対して受電コイル装置５が正対している場合（図１に示される場合）には、補助フェライト３０が機能することを抑制することができる。

さらに、補助フェライト３０ａ，３０ｂのそれぞれは、送電コイル部１３から前後方向Ｙに遠ざかるにつれて、受電コイル装置５に近づくように構成されている。補助フェライト３０ｃ，３０ｄのそれぞれは、送電コイル部１３から左右方向Ｘに遠ざかるにつれて、受電コイル装置５に近づくように構成されている。すなわち、前側の補助フェライト３０ａは、その前端に向かうにつれて、上方に突出している。後ろ側の補助フェライト３０ｂは、その後端に向かうにつれて、上方に突出している。右側の補助フェライト３０ｃは、その右端に向かうにつれて、上方に突出している。左側の補助フェライト３０ｄは、その左端に向かうにつれて、上方に突出している。

言い換えれば、補助フェライト３０ａ〜３０ｄのそれぞれは、送電コイル部１３を基準として外方に向かうにつれて高くなる対向面３１を有している。対向面３１の最も高い先端が、頂部３１ａ，３１ｂ等（図３参照）となっている。

図３を参照して、対向面３１の形状についてより詳しく説明する。前後方向Ｙにおいて、送電コイル部１３の前端部１５ａの位置と受電コイル部２３の端部の前端部２５ａの位置とが合っているとき、受電コイル部２３の前端部２５ａは、図３に示される点Ｐ１に位置する。補助フェライト３０の対向面３１は、この点Ｐ１を中心とし送電コイル部１３の前端部１５ａを通る円Ｃ１の円周に沿って延びている。ここで、円Ｃ１の半径は、フェライト板１５の厚さ方向の中線と、前端部２５ａの厚さ方向の中線との距離に略等しく、距離ｄ１である。対向面３１は、補助フェライト３０の延在方向に延びる複数の平面が組み合わせられた傾斜面であってもよいし、湾曲面もしくは１つの平面からなってもよい。

図３および図４に示された状態では、受電コイル部２３は、送電コイル部１３に対して前後方向Ｙに許容最大位置ずれ量Ｄだけ位置ずれしている。このような許容最大位置ずれ量Ｄの位置ずれが生じた状態で、フェライト板２５の前端部２５ａと補助フェライト３０ａの対向面３１の頂部３１ａとは、距離ｄ２だけ離れている（図３の円Ｃ２参照）。この距離ｄ２は、上記した円Ｃ１の半径である距離ｄ１に等しくなっている。

ここで、許容最大位置ずれ量Ｄとは、たとえば、所定の電力効率を満足し得るよう予め定められた位置ずれ量の内の最大値であり、具体的には、事前に、位置ずれを変化させて電力効率を測定し、一定以上の電力効率が得られる位置ずれの内の最大位置ずれ量である。許容最大位置ずれ量Ｄの別の例として、たとえば、最大電力効率に対する電力効率の低下が５％または１０％以内であるような位置ずれ量の内の最大値とすることもできる。電力効率とは、送電コイル装置４を含む送電装置内のある箇所での電力に対する受電コイル装置５を含む受電装置内のある箇所での電力の割合を示すものであり、例えば、送電装置のインバータの入力の電力に対する受電装置の整流器の出力の電力の割合である。ここで、送電装置のインバータとは、送電コイル装置４から受電コイル装置５へ伝送される所望の交流電力を直流電力（直流電源からの出力や交流電源からの出力が整流された電力等）から生成するものである。受電装置の整流器とは、受電コイル装置５が受けた交流電力を直流電力（例えば、バッテリに入力される電力）に変換するものである。

また、許容最大位置ずれ量Ｄは、所定の電力効率ではなく、受電コイル装置５を含む受電装置が、この受電装置に接続されている負荷に所定の電力（例えば、３ｋＷ）を供給できる位置ずれ量の内の最大値と規定することもできる。

更に、許容最大位置ずれ量Ｄの別の例は、予め定められた非接触給電システム１の使用態様の観点から、非接触給電システム１の仕様書もしくは使用マニュアル等に記載される位置ずれ量である。許容最大位置ずれ量Ｄは、電気自動車ＥＶの種類や車格等によって変わり得るが、たとえば、前後方向Ｙにおいて１００ｍｍ、左右方向Ｘにおいて２００ｍｍといった数値が挙げられる。この場合、使用マニュアルには、「位置ずれは、前後方向Ｙで１００ｍｍ、左右方向Ｘで２００ｍｍの範囲内でお使いください」等と記載されることが考えられる。

許容最大位置ずれ量Ｄとして、前後方向Ｙと、左右方向Ｘとにおいて、それぞれ別々の数値が設定され得る。電気自動車ＥＶのように前後方向Ｙに走行する移動体では、前後方向Ｙ（受電コイル装置５の巻軸方向）の許容最大位置ずれ量Ｄは、左右方向Ｘ（受電コイル装置５の巻線方向）の許容最大位置ずれ量Ｄよりも小さくなるように決められ得る。

この送電コイル装置４は、受電コイル装置５に対向して、非接触で送電を行う。送電コイル部１３に隣接して設けられた補助フェライト３０によって、磁束Ｆを所望に誘導することが可能になっている。すなわち、図４に示されるように、送電コイル装置４および受電コイル装置５の間で前後方向Ｙに位置ずれが生じた場合、送電コイル部１３は、受電コイル部２３に正対しなくなる。この場合、受電コイル部２３の遠い方の端部（図示左側の前端部２５ａ）に対しては、送電コイル部１３よりも補助フェライト３０ａの方が近くなる。よって、送電コイル部１３から受電コイル部２３に直接磁束が向かうのではなく、補助フェライト３０ａを経由して受電コイル部２３に磁束Ｆが向かうことで、空気中を通る磁束Ｆの長さが大きくなるのを抑えることができる（図４中の距離ｄ２参照）。しかも、補助フェライト３０ａは、送電コイル部１３から前後方向Ｙに遠ざかるにつれて受電コイル装置５に近づくように構成されているため、位置ずれが大きくなっても、その分、補助フェライト３０ａが受電コイル装置５に近づくことになる。よって、位置ずれが大きい場合でも、空気中を通る磁束Ｆの長さが大きくなるのが抑えられる。したがって、位置ずれ量を問わず、送電コイル部１３および受電コイル部２３の間の距離の変動を抑えることができる。その結果として、電力効率の低減が抑えられている。

送電コイル装置４および受電コイル装置５の間で前後方向Ｙに位置ずれが生じていない場合には、受電コイル部２３のフェライト板２５に対して、補助フェライト３０よりも、フェライト板１５の方が近くなっている。補助フェライト３０とフェライト板１５との間に間隔Ｓを設け、補助フェライト３０がフェライト板１５と一体化されている場合に比べ意図的に磁気抵抗を大きくすることにより、補助フェライト３０を経由しない送電コイル部１３から受電コイル部２３への経路に、磁束Ｆを集中的に向かわせ易くしている。その結果、磁束の漏洩範囲を抑制し電力効率の低減が抑えられている。

補助フェライト３０の対向面３１が、送電コイル部１３と受電コイル部２３とが正対しているときの受電コイル部２３の前端部２５ａの点Ｐ１を中心とする円Ｃ１の円周に沿って延びているので、送電コイル装置４および受電コイル装置５の間で前後方向Ｙに位置ずれが生じた場合でも、位置ずれが生じていない場合の最短経路（すなわち円の半径である距離ｄ１に相当する経路）を実現できる。これにより、位置ずれ時の電力効率の低減が最小限に抑えられる。

補助フェライト３０は、前後方向Ｙおよび左右方向Ｘのそれぞれにおいて、フェライト板１５に隣接して設けられているので、前後方向Ｙの位置ずれ及び左右方向Ｘの位置ずれの両方に対して、電力効率の低減を抑えるという効果が発揮される。

上記の非接触給電システム１および補助フェライト３０によれば、送電コイル装置４と受電コイル装置５との間で位置ずれが生じた場合であっても、電力効率の低減が抑えられる。

図５に示されるように、従来の非接触給電システム１００では、送電コイル装置１０４で発生した磁束は、位置ずれが生じた場合には空気中の長い経路を通ることになっていた（図５に示される実線矢印参照）。その結果、受電コイル装置１０５に鎖交する磁束が減少してしまい、送電コイル部１３と受電コイル部２３との結合が弱くなって、電力効率が低下してしまっていた。本実施形態の非接触給電システム１および送電コイル装置４によれば、位置ずれが生じた場合でも、補助フェライト３０によって受電コイル装置５に鎖交する磁束Ｆを最大限確保することができ、電力効率の低下を抑えることができる。

図６を参照して、第２実施形態に係る非接触給電システムについて説明する。この非接触給電システムでは、上記した補助フェライト３０に加えて、受電コイル部２３に対しても、補助フェライト３０と同様の補助フェライト（他の補助磁性部材）４０が設けられている。具体的には、受電コイル部２３の前端部２５ａに隣接して、前側の補助フェライト４０ａが設けられ、受電コイル部２３の後端部２５ｂに隣接して、後ろ側の補助フェライト４０ｂが設けられる。前後方向Ｙのみならず、左右方向Ｘにも補助フェライト４０が設けられてもよい。この非接触給電システムによれば、送電コイル装置４と受電コイル装置５との間で位置ずれが生じた場合であっても、２種類の磁路（すなわち、補助フェライト３０ａの頂部３１ａからフェライト板２５の前端部２５ａにかけての磁路、および、フェライト板１５の後端部１５ｂから補助フェライト４０ｂにかけての磁路）において電力効率の低減を抑えることができる。

なお、補助フェライト３０，４０の形状は、上記した形状に限られず、種々の変形態様を採ることができる。たとえば、図７（ａ）に示されるように、前後方向Ｙに並設された複数の分割補助フェライト５１ａ〜５１ｄを含む補助フェライト５０Ａであってもよい。分割補助フェライト５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄのそれぞれは、階段状を形成するように高さが異なっており、互いに接着等によって接合されている。この場合、磁性部材が分割されているので、位置ずれの大きさに応じて、受電コイル部２３の遠い方の端部に対して最も近い分割磁性部材から、受電コイル部２３に磁束Ｆを向かわせ易くなる。

また、図７（ｂ）に示されるように、複数の分割補助フェライト５２ａ〜５２ｄの間には隙間ｇが設けられた補助フェライト５０Ｂであってもよい。分割補助フェライト５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄのそれぞれは、階段状を形成するように高さが異なっており、互いに前後方向Ｙに離間している。この場合、隙間ｇが設けられることで、より確実に、受電コイル部２３の遠い方の端部に対して最も近い分割磁性部材から、受電コイル部２３に磁束Ｆを向かわせることができる。

また、図７（ｃ）に示されるように、傾斜した１枚の板状部材からなる補助フェライト５０Ｃであってもよい。図７（ｄ）に示されるように、傾斜面としての１つの平面を含む補助フェライト５０Ｄであってもよい。図７（ｅ）に示されるように、湾曲頂部５５を含む補助フェライト５０Ｅであってもよい。図７（ｆ）に示されるように、本体部５６ａと外周部５６ｂとが接合された補助フェライト５０Ｆであってもよい。すなわち、許容最大位置ずれ量Ｄの範囲内では本体部５６ａのような傾斜した形状が必要であるが、許容最大位置ずれ量Ｄの範囲外では、どのような形状であってもよい。

以上のように、補助フェライト３０（補助フェライト４０）が、送電コイル部１３（受電コイル部２３）から前後方向Ｙ又は左右方向Ｘに遠ざかるにつれて、受電コイル装置５（送電コイル装置４）に近づくように構成されているとは、補助フェライトが、連続的に近づく構成も、段階的に近づく構成も含む点に留意すべきである。

図８を参照して、第３実施形態に係る非接触給電システムについて説明する。この非接触給電システムでは、補助フェライト（補助磁性部材）６０は、受電コイル装置５に対向する対向面の傾きを調整可能に構成されている。より具体的には、補助フェライト６０は、送電コイル部１３側に回動支点６０ａを備えており、回動支点６０ａを中心に回動可能である。補助フェライト６０の角度は、くさび状の角度保持部材６１によって規定される。この場合、送電コイル部１３と受電コイル部２３との間のギャップの変動に応じて、補助フェライト６０の対向面の傾きを調整できる（実線で示される点Ｐ３を中心とする円Ｃ３、および、点Ｐ４を中心とする円Ｃ４参照）。よって、上下方向Ｚの位置変動に対しても、電力効率の低減を抑えるという効果が発揮される。

図９を参照して、第４実施形態に係る非接触給電システムについて説明する。この非接触給電システムが第１実施形態の非接触給電システム１と違う点は、ソレノイド型の送電コイル部１３および受電コイル部２３が採用された送電コイル装置４および受電コイル装置５に代えて、サーキュラー型の送電コイル部８３および受電コイル部９３が採用された送電コイル装置および受電コイル装置を備えた点である。送電コイル装置は、フェライト板８５と、フェライト板８５上に固定された矩形渦巻き状の導線８４とを備えている。フェライト板８５は、導線８４の背面側に配置されている。受電コイル装置は、フェライト板９５と、フェライト板９５上に固定された矩形渦巻き状の導線９４とが収容されている。フェライト板９５は、導線９４の背面側に配置されている。送電コイル部８３の形状およびサイズと、受電コイル部９３の形状およびサイズとは等しくなっている。このような非接触給電システムにおいても、補助フェライト３０によって磁束Ｆを誘導することができ、電力効率の低減が抑えられる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、ソレノイド型の受電コイル部を採用する場合において、巻軸方向と巻線方向とが、上記実施形態とは逆であっていてもよい。すなわち、受電コイル装置５が取り付けられる向きが、上下方向Ｚの軸線を中心として９０度（または他の任意の角度）異なっていてもよい。サーキュラー型の送電コイル部および受電コイル部を採用する場合において、導線５４が巻かれる形状は、矩形である場合に限られず、円形であってもよい。サーキュラー型の送電コイル部および受電コイル部を採用する場合において、フェライト板を省略してもよい。

上記実施形態では、磁性部材がフェライト板１５，２５，８５，９５である場合について説明したが、磁性部材はフェライト板１５，２５，８５，９５に限定されない。磁性部材は、他の磁性材料（例えば、ケイ素鋼板、アモルファス磁性合金、磁石）で実現されてもよい。磁性部材は、電力効率向上の点で軟磁性材料（例えば、フェライト、ケイ素鋼板、アモルファス磁性合金）であることが好ましい。

上記実施形態では、導線１４，２４，８４，９４としてリッツ線を用いる例を示したが、これに限られず、非接触給電用のコイル装置として機能する限りにおいて、リッツ線以外の導線であってもよい。たとえば、導線１４，２４，８４，９４の種類・形態・形式・材料・構成・形状・寸法は任意に選択できる事項である。

補助磁性部材と第１コイル部（または第２コイル部）との間には、間隔が設けられなくてもよい。すなわち、補助磁性部材と第１コイル部（または第２コイル部）とが接触していてもよいし、補助磁性部材と第１コイル部（または第２コイル部）とが、他の部材を介在させた状態で連結もしくは一体化されていてもよい。

本発明は、地上を走行する車両の車体に限られず、水中航走体等の他の移動体に適用することもできる。すなわち、本発明は、送電コイル装置と受電コイル装置との位置ずれが発生し得る、あらゆる移動体に適用することができる。

１ 非接触給電システム
４ 送電コイル装置
５ 受電コイル装置
１３ 送電コイル部（第１コイル部）
１４ 導線
１４、２４、８４、９４ 導線
１５ フェライト板
１５、２５、８５、９５ フェライト板
２３ 受電コイル部（第２コイル部）
２４ 導線
２５ フェライト板
３０ 補助フェライト（補助磁性部材）
３１ 対向面
４０ 補助フェライト（補助磁性部材）
５０Ａ 補助フェライト（補助磁性部材）
５０Ｂ 補助フェライト（補助磁性部材）
５０Ｃ 補助フェライト（補助磁性部材）
５０Ｄ 補助フェライト（補助磁性部材）
５０Ｅ 補助フェライト（補助磁性部材）
５０Ｆ 補助フェライト（補助磁性部材）
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ 分割補助フェライト
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ 分割補助フェライト
６０ 補助フェライト（補助磁性部材）
８３ 送電コイル部
８４ 導線
８５ フェライト板
９３ 受電コイル部
９４ 導線
９５ フェライト板
Ｃ１ 円
Ｃ３ 円
Ｆ 磁束
ｇ 隙間
Ｓ 間隔
Ｘ 左右方向（第２方向）
Ｙ 前後方向（第１方向）
Ｚ 上下方向（対向方向）

Claims (9)

1. 他のコイル装置に対向し、非接触で送電または受電を行うためのコイル装置であって、
   導線を含む第１コイル部と、
   前記他のコイル装置との対向方向に直交する第１方向において前記第１コイル部に隣接して設けられた補助磁性部材と、を備え、
   前記補助磁性部材は、前記第１コイル部から前記第１方向に遠ざかるにつれて前記他のコイル装置に近づくように構成されている、コイル装置。
2. 前記補助磁性部材と前記第１コイル部との間には間隔が設けられている、請求項１に記載のコイル装置。
3. 前記補助磁性部材は、前記第１方向に並設された複数の分割磁性部材を含む、請求項１または２に記載のコイル装置。
4. 前記複数の分割磁性部材の間には隙間が設けられている、請求項３に記載のコイル装置。
5. 前記第１方向において、前記第１コイル部の端部の位置と前記他のコイル装置の第２コイル部の端部の位置とを合わせたとき、前記他のコイル装置に対向する前記補助磁性部材の対向面は、前記第２コイル部の端部を中心とし前記第１コイル部の端部を通る円の円周に沿って延びる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコイル装置。
6. 前記補助磁性部材は、前記対向方向および前記第１方向のそれぞれに直交する第２方向においても、前記第１コイル部に隣接して設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のコイル装置。
7. 前記補助磁性部材は、前記他のコイル装置に対向する対向面の傾きを調整可能に構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のコイル装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のコイル装置と、
   前記コイル装置に対向して前記コイル装置に非接触で受電または送電を行うための前記他のコイル装置と、を備え、
   前記他のコイル装置は、
   導線を含む第２コイル部と、
   前記第１方向において前記第２コイル部に隣接して設けられた他の補助磁性部材と、を備え、
   前記他の補助磁性部材は、前記第２コイル部から前記第１方向に遠ざかるにつれて前記コイル装置に近づくように構成されている、非接触給電システム。
9. 非接触給電を行うための一対のコイル装置の少なくとも一方に設けられる補助磁性部材であって、
   前記一対のコイル装置の対向方向に直交する第１方向において、前記少なくとも一方のコイル装置のコイル部に隣接して設けられ、コイル部から前記第１方向に遠ざかるにつれて他方のコイル装置に近づくように構成されている、補助磁性部材。

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