JP2017191818A - コイルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】結合係数を高く維持すると共に使用するフェライト量の低減を図ることができ、金属シールドの温度が高くなることを抑制することができるコイルユニットを提案する。【解決手段】送電コイル１２ユニットは、フェライト板２４と、送電コイル１２と、金属シールド２３とを備え、フェライト板２４は、曲げ部４０に向かう方向に延びる複数の第１分割フェライト板２４と長辺部４１に向かう方向に延びる第２分割フェライト板２４とを含み、金属シールド２３のうち第１および第２分割フェライト板の間から露出する部分が、コイル領域と対向する対向面積を第１対向面積とし、金属シールド２３のうち送電コイル１２の短手方向に配列する第１分割フェライト板２４の間から露出する部分が、コイル領域と対向する対向面積を第２対向面積とすると、コイル面積を基準とした場合において、第１対向面積と第２対向面積の合計面積の面積比は、０．０５以上０．６以下である。【選択図】図６

Description

本発明は、非接触充電装置に用いられるコイルユニットに関する。

従来から非接触充電に用いられるコイルユニットについて各種提案されている（特許文献１〜５）。たとえば、特開２００８−１２０２３９号公報に記載されたコイルユニットは、コイルを嵌め込む溝部が形成されたＥ型コアと、Ｅ型コアに装着されたコイルとを含む。Ｅ型コアは、複数の分割フェライトを積層して形成されている。

特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報 特開２００８−１２０２３９号公報

特開２００８−１２０２３９号公報に記載されたＥ型コアは、複数の分割コアを略隙間なく積層することで構成されており、Ｅ型コアに用いられるフェライト量は多い。そこで、使用するフェライト量を減らしつつも、結合係数を高く維持する必要がある。

そこで、発明者等は、結合係数を高く維持しつつも、使用するフェライト量を低減することができるコイルユニットを検討した。

発明者等が検討したコイルユニットは、フェライト板と、フェライト板の上面に配置されたコイルとを備える。コイルは、長方形形状に形成されており、コイルの外周縁部は、長辺部と、短辺部とを含む。コイルは中央に中空部が形成されており、フェライト板は複数の分割フェライトから形成されている。フェライト板は、コイルの中空部から角部に向けて延びる複数の第１分割フェライトと、コイルの中空部から長辺部に向けて延びる複数の第２分割フェライトとを含む。そして、第１分割フェライトと第２分割フェライトとの間に切欠部が形成されている。フェライト板の短手方向に隣り合う第１分割フェライト間にも切欠部が形成されている。各切欠部は、コイル下に達するように形成されている。

発明者等は、上記のコイルユニットを用いて電力伝送を行うと、切欠部から露出する金属シールドに磁束が入射して、金属シールドの温度が高くなることを見出した。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、結合係数を高く維持すると共に使用するフェライト量の低減を図ることができ、金属シールドの温度が高くなることを抑制することができるコイルユニットを提案することである。

本発明に係るコイルユニットは、１つの局面では、厚さ方向に配列する第１主表面および第２主表面とを含む板状のフェライトと、第１主表面上に配置されると共に、中央に中空部が形成された長方形形状のコイルと、第２主表面側に配置された金属シールドとを備える。

上記コイルの外周縁部は、複数の曲げ部と、長辺部と、短辺部とを含む。上記フェライトは、コイルの中空部から曲げ部に向かう方向に延びる複数の第１分割フェライトと、コイルの長手方向に隣り合う第１分割フェライト間に配置されると共に中空部から長辺部に向かう方向に延びる第２分割フェライトとを含む。

上記第１主表面から厚さ方向に離れた位置からコイルを平面視したときにおいて、コイルの外周および内周によって区画されたコイル領域の面積をコイル面積とする。上記金属シールドのうち第１分割フェライトおよび第２分割フェライトの間から露出する部分が、コイル領域と対向する対向面積を第１対向面積とする。

上記金属シールドのうちコイルの短手方向に配列する第１分割フェライトの間から露出する部分が、コイル領域と対向する対向面積を第２対向面積とする。

上記コイル面積を基準とした場合において、第１対向面積と第２対向面積の合計面積の面積比は、０．０５以上０．６以下である。

本発明に係るコイルユニットによれば、結合係数を高く維持すると共に使用するフェライト量の低減を図ることができ、金属シールドの温度が高くなることを抑制することができる。

非接触充電システム１を示す模式図である。 非接触充電システム１を模式的に示す回路図である。 送電装置３を示す斜視図である。 送電装置３を示す分解斜視図である。 図４に示すＶ−Ｖ線における断面図である。 図５に示す監察位置Ｐ１からコイルユニット１４を平面視したときの平面図である。 図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図であり、第１分割フェライト４３の延びる方向に対して垂直な方向における断面図である。 コイルユニット１４を監察位置Ｐ１から平面視したときの平面図であり、コイル領域Ｒ１を示す平面図である。 コイルユニット１４を監察位置Ｐ１から平面視したときの平面図である。 送電装置３の送電コイル１２から受電装置４の受電コイル８に電力を送電している様子を模式的に示す斜視図である。 実施の形態１に係るコイルユニット１４と受電コイル８との結合係数と、比較例１に係る状コイルユニットと受電コイル８との結合係数を示すグラフである。 図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線における断面図である。 図１０のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図である。 各種のコイルユニットと、受電コイル８とを用いて電力伝送したときにおいて、コイルユニットに生じる損失（熱損失）を示すグラフである。 面積比ＡＲおよび損失の関係と、面積比ＡＲおよび結合係数の関係とを示すグラフである。 面積比ＡＲが０．０５とされたコイルユニット１４Ａを示す平面図である。 コイルユニット１４Ｂを示す平面図である。

（実施の形態１）
図１は、非接触充電システム１を示す模式図であり、図２は、非接触充電システム１を模式的に示す回路図である。非接触充電システム１は、受電装置４およびバッテリ７を含む車両２と、電源１０に接続された送電装置３とを備える。

受電装置４は、コイルユニット５と、コイルユニット５が受電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ７に供給する整流器６とを含む。

コイルユニット５は、ＬＣ共振器であり、整流器６に接続された受電コイル８およびコンデンサ９を含む。コイルユニット５のＱ値は１００以上である。

送電装置３は、コイルユニット１４と、電源１０に接続された変換器１１とを含む。変換器１１は、電源１０から供給される交流電力の周波数および電圧を調整して、コイルユニット１４に供給する。コイルユニット１４は、ＬＣ共振器であり、変換器１１に接続された送電コイル１２およびコンデンサ１３を含む。コイルユニット１４のＱ値も１００以上である。なお、コイルユニット１４の共振周波数と、コイルユニット５の共振周波数とは、実質的に一致している。

なお、図１において「Ｕ」とは上方向Ｕを示し、「Ｄ」とは下方向Ｄを示す。「Ｆ」とは、前方向Ｆを示し、「Ｂ」とは後方向Ｂを示す。「Ｌ」とは、左方向Ｌを示す。なお、図２以降において示す「Ｒ」とは右方向Ｒを示す。

次に、図３などを用いて、送電装置３の構成について説明する。
図３は、送電装置３を示す斜視図であり、図４は、送電装置３を示す分解斜視図である。この図４において、送電装置３は、筐体２０と、筐体２０内に収容されたコイルユニット１４とを含む。

筐体２０は、上方に向けて開口するように形成されたケース本体２１と、ケース本体２１の開口部を閉塞する蓋２２とを含む。ケース本体２１は、アルミニウムなどの金属によって形成されており、蓋２２は樹脂によって形成されている。

コイルユニット１４は、金属シールド２３と、フェライト板２４と、ボビン２５と、ボビン２５に装着された送電コイル１２とを含む。

フェライト板２４は板状に形成されており、厚さ方向ＴＤに配列する上面３０および下面３１を含む。

送電コイル１２は、フェライト板２４の上面３０側に配置されている。送電コイル１２は、上下方向に延びる巻回軸線Ｏ１の周囲を取り囲むように形成されている。送電コイル１２は、たとえば、渦巻き型コイルである。

送電コイル１２の中央部には、中空部３３が形成されている。送電コイル１２は、内周縁部３４および外周縁部３５を含む。

図５は、図４に示すＶ−Ｖ線における断面図である。この図５に示すように、ケース本体２１には、金属シールド２３の下面を支持する複数の支持壁２７が形成されている。ケース本体２１の底面と、金属シールド２３との間には空間が形成されており、この空間内に変換器１１などの機器が配置されている。

ボビン２５は、フェライト板２４の上面３０側に配置されている。ボビン２５は、たとえば、樹脂などのように磁束を透過する絶縁材料によって形成されている。ボビン２５の上面には、送電コイル１２が装着されるコイル溝３２が形成されている。そして、ボビン２５の下面とフェライト板２４の上面とは離れている。ボビン２５の下面には保護壁２６が形成されている。保護壁２６は、後述するフェライト板２４の各フェライト片の周囲を取り囲むように形成されている。

なお、保護壁２６の下方には、金属シールド２３を間に挟んで、支持壁２７が配置されている。このため、蓋２２の上面に衝撃力が加えられたとしても、ボビン２５の下面がフェライト板２４と接触することが抑制されており、フェライト板２４が保護されている。

金属シールド２３は、フェライト板２４の下面３１側に配置されており、金属シールド２３は、たとえば、アルミニウムなどの金属材料によって形成されている。

金属シールド２３の外周縁部には、段差部２８が形成されており、フェライト板２４の外周縁部において、フェライト板２４の下面３１が金属シールド２３から露出している。

図６は、図４に示す監察位置Ｐ１からコイルユニット１４を平面視したときの平面図である。なお、監察位置Ｐ１は、フェライト板２４の上面３０から厚さ方向ＴＤ１に離れた位置である。この図６においては、ボビン２５は、図示してない。

また、この図６に示す送電コイル１２のコイル線を示しておらず、送電コイル１２の内周縁部３４および外周縁部３５を示している。

送電コイル１２の外周縁部３５は、４つの曲げ部４０と、一対の長辺部４１と、一対の短辺部４２とを含み、送電コイル１２は、角部が円弧状の長方形形状に形成されている。

フェライト板２４は、複数の第１分割フェライト４３と、複数の第２分割フェライト４４とを含み、フェライト板２４の中央には、中空部３９が形成されている。中空部３９は、送電コイル１２の中空部３３内に位置している。

第１分割フェライト４３は、送電コイル１２の中空部３３から曲げ部４０に向かう方向に延びる。第１分割フェライト４３の一端は、中空部３３内に位置しており、第１分割フェライト４３の他端は、曲げ部４０よりも外方に突出している。第１分割フェライト４３の他端によって、フェライト板２４の角部４７が形成されている。第１分割フェライト４３は、互いに僅かに間隔をあけて配置された一対のフェライト片４５を含む。フェライト片４５間の空隙は、中空部３３から曲げ部４０に向かう方向に延びる。

第２分割フェライト４４は、送電コイル１２の長手方向ＬＤに隣り合う第１分割フェライト４３の間に配置されている。第２分割フェライト４４は、中空部３３から長辺部４１に向かう方向に延びている。第２分割フェライト４４の一端は、中空部３３内に位置しており、第２分割フェライト４４の他端は、長辺部４１から僅かに突出している。第２分割フェライト４４は、互いに僅かに間隔をあけて配置された一対のフェライト片４６を含む。フェライト片４６の間の空隙は、中空部３３から長辺部４１に向けて延びる。具体的には、内周縁部３４および長辺部４１に垂直となるように延びている。

各第１分割フェライト４３の一端と、各第２分割フェライト４４の一端によって、フェライト板２４の中空部３９が形成されている。

図７は、図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図であり、第１分割フェライト４３の延びる方向に対して垂直な方向における断面図である。

ボビン２５の保護壁２６は、各フェライト片４５（４６）の周囲を取り囲むように形成されている。フェライト片４５は、幅方向の長さは短いため、保護壁２６同士の間隔も狭くなっている。そのため、タイヤなどの異物６０から外力がコイルユニット１４に加えられたとしてもフェライト片４５（４６）に当該外力が達することを抑制することができる。これにより、フェライト片４５（４６）が割れたりすることが抑制される。

図６において、第２分割フェライト４４と第１分割フェライト４３とによって切欠部５０が形成されており、短手方向ＳＤに隣り合う第１分割フェライト４３間には、切欠部５１が形成されている。

切欠部５０は、送電コイル１２の長辺部４１側から内周縁部３４に向かう方向に延びており、切欠部５０は、送電コイル１２の下側に達しており、切欠部５０の先端部は、内周縁部３４の近傍に達している。切欠部５０の長手方向ＬＤの幅は、外周縁部３５側から内周縁部３４側に向かうにつれて小さくなるように形成されている。外周縁部３５側における切欠部５０の長手方向ＬＤの幅は、フェライト片４６の長手方向ＬＤの幅よりも大きい。

切欠部５１は、短辺部４２側から内周縁部３４に向かう方向に延びており、送電コイル１２の下側に達しており、切欠部５１の先端部は、内周縁部３４の近傍に達している。切欠部５１の短手方向ＳＤの幅は、短辺部４２側から内周縁部３４側に向かうにつれて小さくなるように形成されている。短辺部４２側の切欠部５１の短手方向ＳＤの幅は、第１分割フェライト４３の短手方向ＳＤの幅よりも大きい。

金属シールド２３は、長方形形状に形成されており、送電コイル１２よりも大きい。金属シールド２３の外周縁部は、フェライト板２４の各角部４７を通る。金属シールド２３は、各切欠部５０，５１でフェライト板２４から露出している。また、金属シールド２３は、中空部３９においてフェライト板２４から露出している。

図８は、コイルユニット１４を監察位置Ｐ１から平面視したときの平面図であり、コイル領域Ｒ１を示す平面図である。この図８において、送電コイル１２の内周縁部３４と外周縁部３５とによって形成された領域をコイル領域Ｒ１とし、このコイル領域Ｒ１の面積をコイル面積Ｓ０とする。

図９は、コイルユニット１４を監察位置Ｐ１から平面視したときの平面図である。この図９において、金属シールド２３のうち切欠部５０においてフェライト板２４から露出する部分がコイル領域Ｒ１と対向する対向面積を、第１対向面積Ｓ１とする。

図９に示す例においては、金属シールド２３のうち１つの切欠部５０から露出する部分がコイル領域Ｒ１と対向する面積を対向面積Ｓ１１とすると、第１対向面積Ｓ１は、対向面積Ｓ１１の４倍である。

金属シールド２３のうち、切欠部５１から露出する部分が、コイル領域Ｒ１と対向する面積を、第２対向面積Ｓ２とする。なお、金属シールド２３のうち１つ切欠部５１から露出する部分がコイル領域Ｒ１と対向する面積を対向面積Ｓ２２とすると、第２対向面積Ｓ２は、対向面積Ｓ２２の２倍である。

ここで、本実施の形態１に係るコイルユニット１４においては、コイル面積Ｓ０を基準としたときにおいて、第１対向面積Ｓ１と第２対向面積Ｓ２との合計面積の面積比ＡＲ（（第１対向面積Ｓ１＋第２対向面積Ｓ２）／コイル面積Ｓ０）は、０．４５である。

次に、上記のように構成された送電装置３を用いて、受電装置４に電力伝送したときの状況について説明する。

図１０は、送電装置３の送電コイル１２から受電装置４の受電コイル８に電力を送電している様子を模式的に示す斜視図である。

この図１０において、送電コイル１２に所定周波数の交流電流が供給され、送電コイル１２の周囲に磁束ＭＦが発生する。磁束ＭＦは、主に、中空部３３から延びる磁束経路ＭＦＰ１および磁束経路ＭＦＰ２の一方を流れる。磁束経路ＭＦＰ１は、フェライト板２４と、エアギャップと、受電コイル８と、エアギャップと、フェライト板２４と、送電コイル１２とを順次通る磁束通路である。磁束経路ＭＦＰ２は、フェライト板２４を通り、送電コイル１２の周囲を取り囲む磁束経路である。

磁束経路ＭＦＰ１を流れる磁束ＭＦによって、受電コイル８に受電電流が流れる。磁束経路ＭＦＰ１，ＭＦＰ２はいずれも、監察位置Ｐ１から視ると、中空部３３から放射状に延びる。

第１分割フェライト４３および第２分割フェライト４４は、中空部３３から放射状に延びるように形成されているため、磁束ＭＦが第１分割フェライト４３および第２分割フェライト４４内を良好に流れることができる。

フェライト片４５間の空隙は、中空部３３から曲げ部４０に向かう方向に延びており、当該空隙の延びる方向と、磁束ＭＦが第１分割フェライト４３内を流れる方向とが一致している。そのため、第１分割フェライト４３内を流れる磁束ＭＦが、フェライト片４５間の空隙を通ることが抑制されている。

フェライト片４６間の空隙は、内周縁部３４および外周縁部３５に対して垂直な方向に延びており、第２分割フェライト４４内を通る磁束ＭＦがフェライト片４６間の空隙を通ることが抑制されている。

このように、送電コイル１２内を流れる磁束ＭＦが、空隙を通ることが抑制されているので、フェライト板２４の磁気抵抗が高くなることが抑制されている。これにより、受電コイル８と、送電コイル１２との間の結合係数が低くなることが抑制される。

図１１は、実施の形態１に係るコイルユニット１４と受電コイル８との結合係数と、比較例１に係る状コイルユニットと受電コイル８との結合係数を示すグラフである。

なお、比較例１に係るコイルユニットのフェライト板は、フェライト板２４と同じ大きさであって、分割されておらず、切欠部５０，５１も形成されていない。

この図１１に示すように、本実施の形態１に係るコイルユニット１４を用いて電力伝送と行ったとしても、結合係数が殆ど低下していないことが分かる。

その一方で、実施の形態１に係るコイルユニット１４おいては、フェライト板２４に複数の切欠部５０および切欠部５１が形成されている。そのため、切欠部５０，５１が形成されていない比較例１のフェライト板と比較すると、必要となるフェライト量を少なく抑えることができる。これにより、フェライト板２４の製造コストを低く抑えることができる。

図１２は、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線における断面図である。この図１２に示すように、送電コイル１２の周囲に形成された磁束ＭＦは、樹脂で形成されたボビン２５を透過する。

そして、金属シールド２３のうち、切欠部５１から露出する部分であって、送電コイル１２（コイル領域Ｒ１）と対向する部分には、多くの磁束ＭＦが入射する。

金属シールド２３のうち、フェライト板２４で覆われている部分においては、フェライト板２４の磁気抵抗が低いため、磁束ＭＦがフェライト板２４内を流れ、磁束ＭＦが金属シールド２３に漏れることが抑制されている。

図１３は、図１０のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図である。金属シールド２３のうち切欠部５０から露出する部分であって、送電コイル１２（コイル領域Ｒ１）と対向する部分には、多くの磁束ＭＦが入射する。金属シールド２３に磁束ＭＦが入射すると、金属シールド２３の表面に渦電流が流れ、熱損失が発生する。これにより、金属シールド２３の温度が上昇する。

なお、フェライト片４５間およびフェライト片４６間の空隙の間隔は、狭く、当該空隙から露出する金属シールド２３に磁束ＭＦが入射しようとしても、空気よりも磁気抵抗の低いフェライト片４５またはフェライト片４６に磁束ＭＦが入り込む。

そのため、金属シールド２３のうち、フェライト片４５間の空隙やフェライト片４６間の空隙から露出する部分において、損失は殆ど発生しない。

図１４は、各種のコイルユニットと、受電コイル８とを用いて電力伝送したときにおいて、コイルユニットに生じる損失（熱損失）を示すグラフである。

この図１４において、比較例２に係るコイルユニットは、フェライト板２４を備えておらず、金属シールド２３の上面側に送電コイル１２が配置されている。なお、比較例１に係るコイルユニットにおいては、金属シールド２３の上面の略全部がフェライト板２４によって覆われている。

図１４に示すように、比較例１に係るコイルユニットに生じる損失と、実施の形態１に係るコイルユニットに生じる損失の差は、実施の形態１に係るコイルユニットに生じる損失と比較例２に係るコイルユニットに生じる損失の差よりも遥かに小さい。

このように、本実施の形態１に係るコイルユニットは、大きな損失の発生を抑制できることが分かる。このため、本実施の形態１に係るコイルユニットにおいて、金属シールド２３およびコイルユニット自体が高温となることを抑制することができる。

このように、本実施の形態１に係るコイルユニット１４は、結合係数を維持しながら、フェライト板２４に必要なフェライト量を低減することができると共に、コイルユニット１４が高温になることが抑制されている。

上記図１から図１４を用いて、面積比ＡＲが０．４５であるコイルユニット１４の作用および効果について説明したが、本発明者等は、各種のコイルユニットについて検証した結果、面積比ＡＲが０．０５以上０．６以下であれば、同様の作用効果を得ることができることを見出した。

そこで、本実施の形態の各種の変形例に係るコイルユニット１４の構成、面積比ＡＲおよびその作用・効果について説明する。

図１５は、面積比ＡＲおよび損失の関係と、面積比ＡＲおよび結合係数の関係とを示すグラフである。図１５に示すグラフの横軸は、面積比ＡＲを示す。右側の縦軸は損失を示し、左側の縦軸は結合係数を示す。実線の折れ線は、損失を示し、一点鎖線の折れ線は結合係数を示す。

なお、面積比ＡＲが「０」とは、フェライト板２４に切欠部が形成されておらず、金属シールド２３の上面の全面がフェライト板２４によって覆われていることを示す。面積比ＡＲが「１」とは、フェライト板２４が設けられていないことを示す。「損失」とは、電力伝送時に、金属シールド２３において生じる熱損失である。

このグラフに示すように、面積比ＡＲが０．０５以上０．６以下の範囲内となるように切欠部を形成することで、高い結合係数を維持しながら、損失を低く抑えることができることが分かる。

そこで、まず、面積比ＡＲが０．０５とされたコイルユニットの構成について説明する。

図１６は、面積比ＡＲが０．０５とされたコイルユニット１４Ａを示す平面図である。なお、図１６などに示す構成において、上記図６などで示した構成と同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

コイルユニット１４Ａは、フェライト板２４Ａと、フェライト板２４Ａの上面に設けられた送電コイル１２と、フェライト板２４Ａの下面に設けられた金属シールド２３とを含む。

フェライト板２４Ａは、複数の第１分割フェライト４３Ａと、複数の第２分割フェライト４４とを含む。第１分割フェライト４３Ａも、第１分割フェライト４３と同様に、内周縁部３４から曲げ部４０に向かう方向に延びている。第１分割フェライト４３Ａは、フェライト片４５Ａと、フェライト片４５Ａの両側に設けられた２枚のフェライト片４５Ｂとを含む。フェライト片４５Ａとフェライト片４５Ｂとの間の空隙も内周縁部３４から曲げ部４０に向かう方向に延びている。

第１分割フェライト４３Ａが延びる方向に対して垂直な方向における第１分割フェライト４３Ａの幅を幅Ｗ２とする。同様に、図６において、第１分割フェライト４３の幅を幅Ｗ１とすると、幅Ｗ２は、幅Ｗ１よりも長い。その一方で、第１分割フェライト４３Ａは、３つのフェライト片で構成されているため、各フェライト片４５Ａ，４５Ｂの幅がフェライト片４５の幅に近似している。

このため、フェライト片４５Ａ，４５Ｂの周囲を取り囲む保護壁２６の間隔も狭くなっており、外部から異物が衝突などしても、フェライト片４５Ａ，４５Ｂに大きな外力が加えられることが抑制されている。

第１分割フェライト４３Ａと第２分割フェライト４４との間には切欠部５０Ａが形成されている。短手方向ＳＤに隣り合う第１分割フェライト４３Ａの間にも切欠部５１Ａが形成されている。

コイルユニット１４Ａの切欠部５０Ａ，５１Ａの面積は、図６に示す１４の切欠部５０，５１の面積よりも小さい。

ここで、金属シールド２３のうち切欠部５０Ａから露出する部分が、コイル領域Ｒ１（送電コイル１２）と対向する面積を第１対向面積Ｓ３とする。金属シールド２３が１つの切欠部５０Ａから露出する部分がコイル領域Ｒ１と対向する面積を対向面積Ｓ３３とすると、第１対向面積Ｓ３は、対向面積Ｓ３３の４倍である。

金属シールド２３のうち切欠部５１Ａから露出する部分が、コイル領域Ｒ１と対向するする面積を第２対向面積Ｓ４とする。金属シールド２３のうち１つの切欠部５１Ａから露出する部分が、コイル領域Ｒ１と対向する面積を対向面積Ｓ４４とすると、第２対向面積Ｓ４は、対向面積Ｓ４４の２倍である。

この図１６に示すコイルユニット１４Ａにおいては、面積比ＡＲ（（第１対向面積Ｓ３＋第２対向面積Ｓ４）／コイル面積Ｓ０）は、０．０５である。

図１５のグラフに示すように、コイルユニット１４Ａにおいても、高い結合係数を維持することができると共に、損失を低く抑えることができることが分かる。また、切欠部５０Ａ，５１Ａがある程度の大きさになるため、フェライト板２４Ａに必要なフェライト量を低減することができる。その一方で、面積比ＡＲが０．０５よりも小さくなると、切欠部５０Ａ，５１Ａの面積が小さくなり、フェライト板に必要なフェライト量が多くなる。

次に、面積比ＡＲが０．６とされたコイルユニット１４Ｂについて説明する。図１７は、コイルユニット１４Ｂを示す平面図である。コイルユニット１４Ｂは、フェライト板２４Ｂと、フェライト板２４Ｂの上面に設けられた送電コイル１２と、フェライト板２４Ｂの下面に設けられた金属シールド２３とを含む。

フェライト板２４Ｂは、複数の第１分割フェライト４３Ｂと、複数の第２分割フェライト４４とを含む。各第１分割フェライト４３Ｂは、内周縁部３４から曲げ部４０に向けて延びている。なお、第１分割フェライト４３Ｂは、１枚のフェライト片から形成されている。第１分割フェライト４３Ｂが延びる方向に垂直な方向における第１分割フェライト４３Ｂの幅を幅Ｗ３とする。幅Ｗ３は、図１６に示す幅Ｗ２および図６に示す幅Ｗ１よりも小さい。

第１分割フェライト４３Ｂと、第２分割フェライト４４との間には切欠部５０Ｂが形成されており、短手方向ＳＤに隣り合う第１分割フェライト４３Ｂの間には切欠部５１Ｂが形成されている。切欠部５０Ｂの面積は切欠部５０，５０Ａよりも大きく、切欠部５１Ｂの面積は、切欠部５１，５１Ａよりも大きい。

金属シールド２３のうち、切欠部５０Ｂから露出した部分が、コイル領域Ｒ１と対向する対向面積を第１対向面積Ｓ５とし、金属シールド２３のうち、切欠部５１Ｂから露出する部分が、コイル領域Ｒ１と対向する対向面積を第１対向面積Ｓ６とする。

金属シールド２３のうち１つの切欠部５０Ｂ，５１Ｂから露出した部分がコイル領域Ｒ１と対向する対向面積を対向面積Ｓ５５，Ｓ６６とすると、第１対向面積Ｓ５は、対向面積Ｓ５５の４倍であり、第１対向面積Ｓ６は、対向面積Ｓ６６の２倍である。

このように構成されたコイルユニット１４Ｂの面積比ＡＲ（（第１対向面積Ｓ５＋第１対向面積Ｓ６）／コイル面積Ｓ０）は、０．６である。

図１５に示すように、面積比ＡＲが０．６である場合には、結合係数を高く維持することができると共に、損失が高くなりすぎることを抑制することができる。

このように、第１分割フェライトおよび第２分割フェライトを含むフェライト板２４を用いたコイルユニット１４においては、面積比ＡＲを０．０５以上０．６以下とすることで、高い結合係数を維持しながら、フェライト量の低減および、コイルユニット１４の高温化の抑制を図ることができることが分かる。

特に、面積比ＡＲが０．０５以上０．４５以下とすることで、特に、必要となるフェライト量を大きく低減でき、さらに、結合係数を高く維持しながら、金属シールド２３で生じる熱損失を小さく抑えることができることが分かる。

なお、面積比ＡＲの下限値としては、好ましくは、０．１である。具体的には、図１６において、面積比ＡＲが０．１以上となるように、幅Ｗ２を設定するのが好ましい。この場合、各フェライト片４５Ａ，４５Ｂの幅が狭くなる。これに伴い、保護壁２６の幅も狭くなり、タイヤなどによって、コイルユニット１４が踏まれたとしても、フェライト片４５Ａ，４５Ｂに大きな外力が加えられることを抑制することができる。

なお、上記の実施の形態においては、送電装置に搭載されたコイルユニット１４に本発明を提供した例について説明したが、受電装置４のコイルユニット５にも適用することができる。

以上、本発明に基づいた各実施の形態について説明したが、今回開示された事項はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、コイルユニットに適用することができる。

１ 非接触充電システム、２ 車両、３ 送電装置、４ 受電装置、５，１４，１４Ａ，１４Ｂ コイルユニット、６ 整流器、７ バッテリ、８ 受電コイル、９，１３ コンデンサ、１０ 電源、１１ 変換器、１２ 送電コイル、２０ 筐体、２１ ケース本体、２２ 蓋、２３ 金属シールド、２４，２４Ａ，２４Ｂ フェライト板、２５ ボビン、２６ 保護壁、２７ 支持壁、２８ 段差部、３０ 上面、３１ 下面、３２ コイル溝、３３，３９ 中空部、３４ 内周縁部、３５ 外周縁部、４０ 曲げ部、４１ 長辺部、４２ 短辺部、４３，４３Ａ，４３Ｂ 第１分割フェライト、４４ 第２分割フェライト、４５，４５Ａ，４５Ｂ，４６ フェライト片、４７ 角部、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５１，５１Ａ，５１Ｂ 切欠部、６０ 異物、ＡＲ 面積比、Ｂ 後方向、Ｄ 下方向、Ｆ 前方向、Ｌ 左方向、ＬＤ 長手方向、ＭＦ 磁束、ＭＦＰ１，ＭＦＰ２ 磁束経路、Ｏ１ 巻回軸線、Ｐ１ 監察位置、Ｒ 右方向、Ｒ１ コイル領域、Ｓ０ コイル面積、Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６ 第１対向面積、Ｓ２，Ｓ４ 第２対向面積、Ｓ１１，Ｓ２２，Ｓ３３，Ｓ４４，Ｓ５５，Ｓ６６ 対向面積、ＳＤ 短手方向、ＴＤ，ＴＤ１ 厚さ方向、Ｕ 上方向、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ 幅。

Claims (2)

1. 厚さ方向に配列する第１主表面および第２主表面とを含む板状のフェライトと、
   前記第１主表面上に配置されると共に、中央に中空部が形成された長方形形状のコイルと、
   前記第２主表面側に配置された金属シールドと、
   を備え、
   前記コイルの外周縁部は、複数の曲げ部と、長辺部と、短辺部とを含み、
   前記フェライトは、前記コイルの中空部から曲げ部に向かう方向に延びる複数の第１分割フェライトと、前記コイルの長手方向に隣り合う第１分割フェライト間に配置されると共に前記中空部から前記長辺部に向かう方向に延びる第２分割フェライトとを含み、
   前記第１主表面から前記厚さ方向に離れた位置から前記コイルを平面視したときにおいて、前記コイルの外周および内周によって区画されたコイル領域の面積をコイル面積とし、
   前記金属シールドのうち前記第１分割フェライトおよび前記第２分割フェライトの間から露出する部分が、前記コイル領域と対向する対向面積を第１対向面積とし、
   前記金属シールドのうち前記コイルの短手方向に配列する第１分割フェライトの間から露出する部分が、前記コイル領域と対向する対向面積を第２対向面積とすると、
   前記コイル面積を基準とした場合において、第１対向面積と前記第２対向面積の合計面積の面積比は、０．０５以上０．６以下である、コイルユニット。
2. 前記面積比は、０．０５以上０．４５以下である、請求項１に記載のコイルユニット。

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