JP2017200334A - 外部磁気遮蔽式の非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１に、外部への漏洩磁界が、強度低下すると共に遮蔽され、第２に、しかもこれが簡単容易に実現される、外部磁気遮蔽式の非接触給電装置を提案する。【解決手段】この非接触給電装置１３は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側から受電側にエアギャップＧを存し非接触で近接対応しつつ、電力を供給する。そして送電コイル２および受電コイル３は、それぞれ、ループコイルよりなり、奇数個使用されると共に、ループ面外側の背面側に、平板状の磁心コア４、５そして電磁遮蔽材２４、２５が配設されている。磁心コア４、５は、それぞれ給電に際し、磁気的に分極する外周端部が同極となるので、その外周端部相互間には、背面方向Ｂ側の外部に回り込む閉ループ磁路ｂは形成されない。電磁遮蔽材２４、２５は、磁心コア４、５の２倍以上等広い面積よりなり、側面方向Ｓ側の外部に漏洩放射される磁路ｃ等を、遮蔽すべく機能する。【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電装置に関する。すなわち、路面等の送電側から車輌等の受電側に非接触で電力を供給する、非接触給電装置に関するものである。

《技術的背景》
ケーブル等の機械的接触なしで、例えば電気自動車（ＥＶ）にワイヤレス給電する、非接触給電装置（ＷＰＴ）（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）が、需要に基づき開発，実用化されている。
この非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、路面等に定置された送電側の送電コイルから、車輌等に搭載された受電側の受電コイルに対し、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ程度のエアギャップを存して近接対応しつつ、電力を供給する（後述する図５も参照）。
このような非接触給電装置としては、ループコイル方式（サーキュラーコイル方式）とソレノイドコイル方式の２方式が、代表的である。

《従来例１：ループコイル方式》
ループコイル方式の非接触給電装置１は、図６の（１）図に示したように、送電側回路の送電コイル２も、受電側回路の受電コイル３も、共にサーキュラーコイル等のループコイルＬよりなる。
そして、送電側も受電側もそれぞれ、ループ面外側の背面側に、平板状のフェライトコア等の磁心コア４、５が配設されると共に、その外側に、ほぼ同面積の平板状のアルミ板等の電磁遮蔽材６，７が、配設されており、それぞれ３層構造よりなる。
給電に際しては、高周波交流を送電コイル２に通電すると、送電コイル２と受電コイル３間のエアギャップＧに、コイル起磁力により磁束の磁路ａが形成され、高周波磁界が誘起されて、送電側から受電側に電力が供給される。

《従来例２：ソレノイドコイル方式》
ソレノイドコイル方式の非接触給電装置８は、図６の（２）図に示したように、送電側回路の送電コイル９も、受電側回路の受電コイル１０も、共にソレノイドコイルＲよりなる。
そして、送電側も受電側もそれぞれ、柱状や平板状のフェライトコア等の磁心コア１１，１２に対し、筒状に軸方向に螺状巻回されてなる。
給電に際しては、高周波交流を送電コイル９に通電すると、送電コイル９と受電コイル１０間のエアギャップＧに、コイル起磁力により磁束の磁路ａが形成され、高周波磁界が誘起されて、送電側から受電側に電力が供給される。

このような非接触給電装置１としては、例えば、次の特許文献１，２に示されたものが挙げられる。非接触給電装置８としては、例えば、次の特許文献３，４に示されたものが挙げられる。
特開２０１２ー０１６１０６号公報 特開２０１２ー１４３１０６号公報 特開２０１１ー０５０１２７号公報 特開２０１３ー０５５２２９号公報

《課題》
ところで、このような非接触給電装置１，８については、次の課題が指摘されていた。
給電に際し、エアギャップＧに形成される給電用の磁路ａ以外に、外部へと磁路が形成される、という課題が指摘されていた。
そして、送電コイル２と受電コイル３間や、送電コイル９と受電コイル１０間で、高周波交流にて誘起された大きな密度の高周波磁界（高周波電磁界，交番電磁界）、そして強力な電磁波が、非接触給電装置１，８から、外部へと漏洩，拡散，放射，伝搬されるようになる。
もって、近隣周辺に悪影響を及ぼし、例えば１０ｍ〜１００ｍ程度離れたエリアにおいて、電磁波障害，電波妨害，人体機能障害、等を引き起こす虞があった。
電波法では、非接触給電装置１，８から１０ｍ離れた外部地点での磁界強度について、許容値が法的に規定されている（規制値は出力３ｋＷにて４５ｄＢｕＡ／ｍ程度）。

《ループコイル方式の課題》
このような課題について、更に詳述する。まず、図６の（１）図のループコイル方式の非接触給電装置１については、次のとおり。
この非接触給電装置１にあっては、送電コイル２や受電コイル３の背面側に、磁心コア４，５や電磁遮蔽材６，７が配設されており、それぞれの背面方向Ｂ（図面上では上下方向，Ｚ方向）外部については、漏洩放射される磁界強度がかなり低下し、電磁波もかなり削減される。
これに対し、側面方向Ｓ（図面上では、左右方向，Ｘ方向、および、前後の紙面表裏方向，Ｙ方向）については、外部に対し遮るものがなく外部開放されており、磁界，電磁波が強度低下，削減されることなく、漏洩放射されやすかった。
すなわち、非接触給電装置１の外周側方の側面方向Ｓを中心に、外部へと磁路が形成され、高周波磁界そして電磁波が、外部へと漏洩，拡散，放射，伝搬する虞があった。

《ソレノイドコイル方式の課題》
これに対し、図６の（２）図のソレノイドコイル方式の非接触給電装置８については、次のとおり。
この非接触給電装置８は、上述したループコイル方式の非接触給電装置１にも増して、高周波磁界そして電磁波の外部漏洩，拡散，放射，伝搬の虞があった。
すなわち、背面方向Ｂ側へ外部漏洩する磁界遮蔽用として、図中想像線表示したようにフェライトコア等の磁心コア４，５をもしも配設すると、磁路ａに対し磁心コア４，５との間にできる図中想像線表示の磁路の磁気抵抗が低いので、肝心の磁路ａの結合が低下してしまう。送電コイル９と受電コイル１０間の結合係数が低下してしまうという、致命的難点が発生してしまう。
又、図中想像線表示したアルミ板等の電磁遮蔽材６，７は、内部誘起される渦電流によって磁場を反射するものであるが、磁心コア４，５と共に使用せず単独でもしも使用したとすると、高レベルの磁束通過，渦電流により誘導加熱されて、大きなジュール熱損失が発生するという、大きな難点が発生する。専用の冷却構造も必要となる。
結局、ソレノイド方式は、磁心コア４，５や電磁遮蔽材６，７の使用に問題があり、高周波磁界の外部漏洩の虞が、側面方向Ｓのみならず背面方向Ｂにも存しており、給電効率低下という難点も指摘される。
これらの面からは、ループコイル方式の方が優れている。もって本発明は、従来のループコイル方式の非接触給電装置１について、漏洩放射磁界の点を更に検討，改良したものである。

《本発明について》
本発明の外部磁気遮蔽式の非接触給電装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、外部への漏洩放射磁界が、強度低下すると共に遮蔽され、第２に、しかもこれが簡単容易に実現される、外部磁気遮蔽式の非接触給電装置を提案することを目的とする。

《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。
請求項１の外部磁気遮蔽式の非接触給電装置では、該非接触給電装置が、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の送電コイルから受電側の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応しつつ電力を供給する。
そして、該送電コイルおよび該受電コイルは、それぞれ、円形や方形等の環状をなすループコイルよりなり、奇数個使用されると共に、ループ面外側の背面側に、平板状の磁心コアそして電磁遮蔽材が配設されている。
該磁心コアは、それぞれ、給電に際し磁気的に分極する外周端部が同極となる。もって、該磁心コアの該外周端部相互間には、背面側外部に回り込む閉ループ磁路そして磁界は形成されない。
該電磁遮蔽材は、それぞれ、該磁心コアよりかなり広い面積よりなり、該磁心コアに対し庇状に外周側方に張り出し突出している。もって給電に際し、該非接触給電装置から近隣周辺へと外部漏洩放射される虞のある磁路そして磁界を、遮蔽すべく機能する。

請求項２については、次のとおり。
請求項２の外部磁気遮蔽式の非接触給電装置では、請求項１において、該電磁遮蔽材は、該磁心コアの面積の２倍以上の面積よりなること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。
請求項３の外部磁気遮蔽式の非接触給電装置では、請求項１において、該磁心コアは、フェライトコアよりなる。該電磁遮蔽材は、非磁性で高電導性の非鉄金属材料よりなること、を特徴とする。
請求項４については、次のとおり。
請求項４の外部磁気遮蔽式の非接触給電装置では、請求項１，２，又は３において、該電磁遮蔽材は、該送電側および該受電側について、その両方に配設されることなく、そのいずれか一方のみに配設されること、を特徴とする。

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）この非接触給電装置では、給電に際し、受電コイルが送電コイルに、エアギャップを存して近接対応位置する。
（２）そして送電コイルが通電され、受電コイルとの間に磁路が形成され、もって電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側から受電側に電力が供給される。
（３）ところで、この種の非接触給電装置では、エアギャップ内に止まらず外部に向けても磁路が形成され、磁界が外部漏洩放射される虞がある。
（４）まず背面方向には、磁心コアや電磁遮蔽材が配設されており、背面方向への磁界の外部漏洩放射は、かなり抑制される。
（５）しかし、磁心コアの磁気的に分極する外周端部間について、それぞれ背面方向側の外部に回り込む磁路そして磁界が、漏洩放射，形成される可能性がある。
（６）これに対し本発明は、送電コイルや受電コイルについて、奇数個のループコイルを採用したことにより、分極する端部が同じ極性となり反発しあうので、上述した背面方向側の外部に回り込む磁路，磁界は形成されない。
（７）他方、側面方向については、外部へと磁路そして磁界が、漏洩放射，形成されやすかった。この点は、送受電側の磁心コアの外周端部間が、異なる極性に磁気分極することによっても、助長される。
（８）これに対し本発明は、電磁遮蔽材の面積を磁心コアの２倍以上とした、広い面積の遮蔽効果により、つまり庇状に側方に長く張り出し突出した遮蔽効果により、上述した側面方向等の外部への磁路，磁界形成は、大幅に遮られ，削減される。
（９）この非接触給電装置では、このように背面方向および側面方向について、磁路そして磁界の外部漏洩放射が抑制され、近隣周辺への悪影響は回避される。
（１０）しかもこれは、奇数個ループコイルの採用と、電磁遮蔽材の面積拡大とにより、簡単容易に実現される。
（１１）そこで、本発明は、次の効果を発揮する。

《第１の効果》
第１に、外部への漏洩放射磁界が、強度低下すると共に、遮蔽される。
本発明の外部磁気遮蔽式の非接触給電装置は、まず、送電コイルや受電コイルが、それぞれ、奇数個のループコイルよりなると共に、背面側に磁心コアそして電磁遮蔽材が配設された３層構造よりなる。
もって、磁心コアの磁気的に分極する外周端部相互間には、背面側外部に回り込む磁路そして磁界は、形成されない。勿論、送電コイルと受電コイル間で誘起された磁路そして磁界が、背面方向外部に漏洩放射されることも、抑制される。
これと共に、本発明の非接触給電装置は、電磁遮蔽材が、磁心コアの例えば２倍以上等の広い面積よりなる。もって、送電コイルと受電コイル間で誘起された磁路そして磁界が、側面方向外部に漏洩放射されることも抑制される。
この非接触給電装置では、このように、高周波磁界そして電磁波の外部漏洩，拡散，放射，伝搬が、大幅に低減される。電波法の磁界強度の許容値規定も、満たすことも可能であり、近隣周辺に電磁波障害，電波妨害，人体機能障害等の悪影響を及ぼす虞も、解消される。

《第２の効果》
第２に、しかもこれは、簡単容易に実現される。
本発明の外部磁気遮蔽式の非接触給電装置では、送電コイルや受電コイルとして、奇数個のループコイルを採用すると共に、電磁遮蔽材として、磁心コアより２倍以上等広い面積のものを採用してなる。このように簡単な構成により、上述した第１の効果を容易に実現する。
もって、製作コスト面に優れている。又、既存の非接触給電装置に対しても、遮蔽強化のため広い面積の電磁遮蔽材に交換，追加することによって、後付けで容易に適用可能である。これに付帯して、新たな回路部品，装置等を付設することも不要であり、信頼性にも優れている。
更に、アルミ板等の非鉄金属製の電磁遮蔽材は、送電側カプラや受電側カプラの容器のバックプレートとして、使用されることも多く、実用上、簡単容易にカプラの機械的強度を向上させることにもなる。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

本発明に係る外部磁気遮蔽式の非接触給電装置について、発明を実施するための形態の説明に供し、第１例の要部を示す。そして（１）図は、平面説明図、（２）図は、正面説明図である。（３）図，（４）図は、磁場分布等の正面説明図である。 同発明を実施するための形態の説明に供す。そして（１）図は、第２例の要部の平面説明図、（２）図は、同第２例の要部の正面説明図である。（３）図，（４）図は、第３例，第４例の要部の平面説明図である。 同発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、ループ数と放射電磁界強度との関係を示す、試験データの説明図である。（２）図は、比較例の要部の平面説明図、（３）図は、同比較例の要部の正面説明図である。 同発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、電磁遮蔽材の面積と放射磁界強度との関係を示す、試験データのグラフである。（２）図は、比較例の要部の正面説明図である。 非接触給電装置の一例を示し、（１）図は、全体の側面概略図、（２）図は、構成ブロック図である。 従来例に係る非接触給電装置の要部の正面説明図であり、（１）図は、従来例１を示し、（２）図は、従来例２を示す。

以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
《非接触給電装置１３について》
まず、本発明の前提として、非接触給電装置（ＷＰＴ）１３について、図５を参照して、一般的に説明しておく。
非接触給電装置１３は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路１４の送電コイル２から、バッテリー１５，その他の負荷に接続された受電側回路１６の受電コイル３に、エアギャップＧを存して近接対応位置しつつ、非接触で電力を供給する

このような非接触給電装置１３について、更に詳述する。まず、１次側の送電側回路１４は、給電スタンド１７等の給電エリアにおいて、地面，路面，その他の地上１８側に定置配置される。
これに対し、２次側の受電側回路１６は、電気自動車（ＥＶ）や電車等の車輌１９，その他の移動体側に搭載される。車載の受電側回路１６は、図示のように、バッテリー１５に接続されるのが代表的であるが、その他の負荷に直接接続される場合もある。
給電に際し、送電側回路１４の送電コイル２と受電側回路１６の受電コイル３とは、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ程度の僅かなエアギャップＧを存して、対応位置する。
そして図示のように、受電コイル３が送電コイル２に対し、上側等から正対，対応位置して停止される停止給電方式が代表的である。停止給電方式の場合、受電コイル３と送電コイル２とは、上下等で対をなす対称構造よりなる。これに対し、受電コイル３が送電コイル２上を低速走行されつつ給電を行う、移動給電方式も可能である。
送電側回路１４の送電コイル２は、高周波電源（電源インバータ）２０に接続されている。高周波電源２０は、周波数等交換用インバータ等よりなり、例えば数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度の高周波交流を、送電コイル２に向けて通電する。
受電側回路１６の受電コイル３からの出力は、図示ではバッテリー１５に供給され、充電されたバッテリー１５にて走行用モータ２１が駆動される。図中２２は、交流を直流に変換するコンバータ（整流部や平滑部）、２３は、直流を交流に変換するインバータである。

電磁誘導の相互誘導作用については、次のとおり。給電に際し、送電コイル２での磁束形成により、受電コイル３に誘導起電力を生成させ、もって送電コイル２から受電コイル３に電力を供給することは、公知公用である。
すなわち送電コイル２に、高周波電源２０から給電交流，励磁電流を印加，通電することにより、自己誘導起電力が発生して磁界が送電コイル２の周囲に生じ、磁束がコイル面に対して直角方向に形成される。そして形成された磁束が、受電コイル３を貫き錯交することにより、誘導起電力が生成され磁界が誘起される。
このように誘起生成された磁界を利用して、数ｋＷ以上〜数１０ｋＷ〜数１００ｋＷ程度の電力供給が可能となる。送電コイル２側の磁束の磁気回路と、受電コイル３側の磁束の磁気回路は、相互間にも磁束の磁気回路つまり磁路ａが形成されて、電磁結合される。
非接触給電装置１３では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、非接触給電が行われる。
非接触給電装置１３について、一般的説明は以上のとおり。

《本発明の概要》
以下、本発明の非接触給電装置１３について、図１〜図４を参照して説明する。まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の外部磁気遮蔽式の非接触給電装置１３は、上述したように、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の送電コイル２から受電側の受電コイル３に、エアギャップＧを存し非接触で近接対応しつつ、電力を供給する。
送電コイル２および受電コイル３は、それぞれ、円形や方形等の環状をなすループコイルよりなり、奇数個使用されると共に、ループ面外側の背面側に、平板状の磁心コア４，５そして電磁遮蔽材２４，２５が、配設されている。
そこでまず、磁心コア４，５は、それぞれ給電に際し、磁気的に分極する外周端部が同極となる。もって、磁心コア４，５の外周端部相互間には、背面方向Ｂ側の外部に回り込む閉ループ磁路ｂそして磁界は、形成されない。
又、電磁遮蔽材２４，２５は、それぞれ、磁心コア４，５より広い面積よりなり、磁心コア４，５に対し庇状に外周側方に張り出し突出している。もって給電に際し、非接触給電装置１３から近隣周辺へと外部漏洩放射される虞のある磁路ｃそして磁界を、遮蔽すべく機能する。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明について、更に詳述する。

《送電コイル２，受電コイル３について》
送電コイル２，受電コイル３について、図１，図２を参照して説明する。
送電コイル２および受電コイル３は、それぞれ、円形や方形等の環状をなすサーキュラーコイル，スパイラルコイル，その他のループコイルよりなる。
例えば、複数本の絶縁被覆された導線が、同一平面において並列化された平行位置関係を維持しつつ巻回され、もって全体的に平坦で肉厚の薄い扁平フラット状をなし、多くの場合、中央にスペース空間が形成される。図示例は、円環構造のサーキュラーコイルよりなるが、方形環構造，その他の形状の環構造コイルも可能である。

送電コイル２および受電コイル３としては、それぞれ、このようなループコイルが奇数個用いられる。
すなわち、図１の第１例のように１個、図２の第２例のように３個、図２の第３例，第４例のように５個，９個、その他の奇数個が使用され、相互に隣接配置される。
３個以上の場合は、第２例のように、直線的に縦又は横に並ぶケースや、第３例，第４例のように、平面的に縦横に広がって並ぶケースが可能である。
送電コイル２，受電コイル３については、概略以上のとおり。

《奇数個の理由》
次に、送電コイル２，受電コイル３について、奇数個採用の理由を、図１の（３）図，図２の（２）図，図３の（３）図等を参照して、説明する。
給電に際しては、送電コイル２と受電コイル３間のエアギャップＧ内には、磁束の磁路ａが給電用に形成される。そして、このような磁路ａが形成されると、フェライトコア等の磁心コア４，５は、その磁界中で磁化され磁気的に分極する（図中表示のＮ極，Ｓ極を参照）。
すると、図３の（３）図に示したように、送電コイル２や受電コイル３が２個等偶数個使用された、比較例の非接触給電装置１（図６の（１）図のものと同一構成）では、背面方向Ｂ側の外部に回り込む磁路ｂが、形成されるようになる。すなわち、送電側の磁心コア４および受電側の磁心コア５では、それぞれ、分極した端部がＮ極とＳ極と異なるので、引き合って磁力が作用する。
このように、送電コイル２および受電コイル３として、偶数個のループコイルを使用すると、閉ループの背面磁路ｂそして背面磁界が、漏洩放射形成されるようになる。

これに対し本発明では、図１の（３）図，図２の（２）図等に示したように、送電コイル２および受電コイル３として、奇数個のループコイルを採用したので、給電に際し上述した比較例のように、背面方向Ｂ側の外部に回り込む背面磁路ｂは、形成されない。背面磁界は、漏洩放射形成されない。
すなわち、送電側の磁心コア４および受電側の磁心コアでは、それぞれ、分極した端部が同じ極性となる。図示では、送電側の磁心コア４では、端部がＳ極同士となって反発しあうので、背面磁路ｂは形成されない。受電側の磁心コア５でも、端部がＮ極同士となって反発しあうので、閉ループの背面磁路ｂは形成されない（図１の（３）図中に想像線表示した磁路ｂは、形成されない）。
このように奇数個のループコイル場合は、偶数個のループコイルのように背面磁路ｂそして背面磁界が形成されないので、外部への漏洩放射磁界の磁界強度が大きく低下せしめられる。
奇数個採用の理由については、以上のとおり。

《図３の（１）図の試験データ等について》
ここで、ループ数と放射電磁界強度との関係を示す、図３の（１）図の試験データ等について説明しておく。
・この試験は、非接触給電装置１（図６の（１）図を参照）の送電コイル２、すなわち従来より一般的なループコイル方式の非接触給電装置の送電コイル２に関する。受電コイル３についてもこれに準じる。
・図中の「ループ数」とは、ループコイルの数を示す。図中の「＋（プラス）」と「−（マイナス）」は、ループコイルが作り出す電磁界の向きを表す。
・図中の「遮蔽有り」とは、ループコイルの外側に電磁遮蔽材６や磁心コア４を設けた場合に関する（図６の（１）図を参照）。「遮蔽無し」とは、これらを設けなかった場合に関する。
・図中の「数値」は、１０ｍ離れた外部地点へと漏洩放射された放射電磁界強度の最大値（ｄＢμＶ／ｍ）を示す。

まず、試験結果については次のとおり。「ループ数」奇数の場合は、「遮蔽有り」の方が、「遮蔽無し」より放射電磁界強度が低かった。これに対し、「ループ数」偶数の場合は、「遮蔽有り」より「遮蔽無し」の方が、放射電磁界強度が低かった。
他方、実用面については次のとおり。実用面では、カプラの機械的強度向上のため、電磁遮蔽材６，７を、その容器のバックプレートとして使用するニーズが高かった。
本発明では、このような実用面のニーズに対応すべく、電磁遮蔽材２４，２５を使用することにした。
又、このような電磁遮蔽材２４，２５の使用は、上述した試験データによっても裏付けられている。すなわち、前述したように、送電コイル２および受電コイル３として、奇数個のループコイルを採用した場合つまり「ループ数」奇数の場合は、試験データ上も「遮蔽有り」の方が、放射電磁界強度が低下していた次第である。
図３の（１）図の試験データ等については、以上のとおり。

《電磁遮蔽材２４，２５等について》
次に、電磁遮蔽材２４，２５等について、図１，図２，図４等を参照して、更に詳述する。
送電コイル２および受電コイル３は、それぞれ、そのループ面外側の背面側に、平板状の磁心コア４，５そして電磁遮蔽材２４，２５が、内から外へ順に配設されている。
内側の磁心コア４，５は、代表的にはフェライトコアを使用され、高透磁率材料、強磁性体よりなる。
もって、コイルインダクタンスを増加させ電磁結合を強化する機能と共に、形成される磁束を誘導，収集，方向付けすべく機能する。そして、送電コイル２や受電コイル３より大きな面積の円板状，環板状，その他の平板状をなし、同心に配置される。
外側の電磁遮蔽材２４，２５は、非磁性で高電導性の非鉄金属材料よりなり、平板状をなし、送電コイル２，磁心コア４や受電コア３，磁心コア４と、同心に配置される。
そして例えばアルミ板よりなり、透磁率が低く磁気遮蔽用として機能し、内部誘起される渦電流によって磁場を反射し、もって外部への磁界（電磁界），電磁波，磁束の漏洩放射を、遮蔽すべく機能する。
なお、送電コイル２，磁心コア４，電磁遮蔽材２４（６）等の３層構造にて、送電側カプラ２６が構成されており、電磁遮蔽材２４（６）が、その容器のバックプレートを形成するケースも多い。
同様に、受電コイル３，磁心コア５，電磁遮蔽材２５（７）等の３層構造にて、受電側カプラ２７が構成されており、電磁遮蔽材２５（７）が、その容器のバックプレートを形成するケースも多い（図４の（２）図の比較例，従来例も参照）。

さて、「発明が解決しようとする課題」欄で前述したように、送電コイル２や受電コイル３の側面方向Ｓ（図面上では、左右方向，Ｘ方向、および、前後の紙面表裏方向，Ｙ方向）については、外部へ磁界が漏洩放射されやすかった。
そして、このように外部へと漏洩放射される磁路ｃの形成には、磁心コア４，５の磁気分極メカニズムが、寄与している。
すなわち、図４の（２）図の比較例の非接触給電装置１について示したように、送電コイル２と受電コイル３間のエアギャップＧ内に、給電用の磁路ａが形成されると、フェライトコア等の磁心コア４，５は、その磁界中で磁化され、磁気的に分極する（図中表示のＮ極，Ｓ極を参照）。
そして、受電側カプラ２７の磁心コア５の端部が、例えばＮ極に分極するのに対し、送電側カプラ２６の磁心コア４の端部は、例えばＳ極に分極する。このような極性が異なる磁気分極により、縦方向に磁気双極子が存在するのと同様な状態となり、磁心コア４，５端部がＮ極とＳ極と異なるので、引き合って磁力が作用する。
もって磁路ｃが形成されるが、図示した比較例の非接触給電装置１（図６の（１）図のものと同一構成）にあっては、送電側カプラ２６と受電側カプラ２７間から、外部に開放された状態で形成され、外部の遠くまで届くことが可能となる。磁界が外部へと強力に漏洩，放射される可能性が生じる。
このようにして、比較例の非接触給電装置１では、送電コイル２と受電コイル３に加え、このような磁心コア４，５の磁気分極により、磁路ｃが強力に形成され、例えば１０ｍ離れた地点での磁界強度が強まるようになる。

《電磁遮蔽材２４，２５の面積について》
これへの対策として、本発明では、電磁遮蔽材２４，２５を、磁心コア４，５よりかなり大幅に広い面積（大きさ，平面的広さ）とした。具体的には、磁心コア４，５の面積の２倍以上の面積に設定した。
すなわち電磁遮蔽材２４，２５は、同心の磁心コア４，５に対し、庇状に外周側方に長く張り出し突出している。これにより、磁路ｃの形成は大幅に削減される（図１の（４）図に想像線表示したような磁路ｃは、殆ど形成されない）。
これについて更に詳述する。図４の（１）図は、磁心コア４，５に対する電磁遮蔽材２４，２５の面積比と、放射磁界強度との関係を示す、試験データのグラフである。
・この試験は、磁心コア４に対する電磁遮蔽材２４の面積比（倍数表示）、および、磁心コア５に対する電磁遮蔽材２５の面積比（倍数表示）に関する。
・グラフ中、「背面方向の値」とは、各図中の背面方向Ｂ（図面上では上下方向，Ｚ方向）に、１０ｍ離れた外部地点での磁界強度の値である。
・グラフ中、「側面方向の値」とは、各図中の側面方向Ｓ（図面上では左右方向，Ｘ方向や、前後紙面方向，Ｙ方向）に、１０ｍ離れた外部地点での磁界強度の値である。
・グラフ中、「送電側のみに配置」とは、送電側のみに電磁遮蔽材２４を配設した場合を示す。「受電側のみに配置」とは、受電側のみに電磁遮蔽材２５を配設した場合を示す。「両側に配置」とは、送電側と受電側の両方に、電磁遮蔽材２４，２５をそれぞれ配設した場合を示す。
・グラフ中、「磁界強度」は、外部へと漏洩放射された磁界強度を、１０ｍ離れた地点で計測した値である。

試験結果については、次のａ，ｂのとおり。
ａ．例えば電波法による１０ｍ離れた地点での規制値は、「両側に配置された」電磁遮蔽材２４，２５の面積を、それぞれ磁心コア４，５の例えば２．５倍以上程度とすることにより、その遮蔽効果にて、背面方向Ｂ，側面方向Ｓ共にクリアー可能、とのデータが得られた。
ｂ．その他、電磁遮蔽材２４，２５の面積を、磁心コア４，５の２倍以上を目安とすることにより、その遮蔽効果にて放射磁界強度を大きく低下せしめることが可能、とのデータが得られた。

従って、非接触給電装置１３の設計，製作時において、その設置場所の状況，環境状態に対応して、「背面方向の値」や「側面方向の値」を勘案しつつ、次のイ，ロの選択が行われることになる。
イ．まず、「送電側のみに配置」か、「受電側のみに配置」か、「両側に配置」かが、選択される。
ロ．これと共に、磁心コア４，５に対する、電磁遮蔽材２４，２５の面積倍率が、２倍以上のいずれかの倍率で、選択される。
例えば、このようなイ，ロの選択の結果、電磁遮蔽材２４，２５は、送電側カプラ２６および受電側カプラ２７について、その両方に配設されることなく、そのいずれか一方のみに配設されるケースも、勿論考えられる。
このように電磁遮蔽材２４，２５は、磁心コア４，５の面積の２倍以上の面積に設定される。その形状が円形や正方形の場合、寸法比で言えば、√２倍以上に設定される。
電磁遮蔽材２４，２５等については、以上のとおり。

《図面について》
なお、図１の（４）図や図４の（２）図は、説明用の略図である。すなわち、図面右半分の磁路ａ，ｃのみを図示し、左半分は、右半分に準じるので図示を省略。
又、図１の（３）図，（４）図，図２の（２）図，図３の（３）図，図４の（２）図等において、磁心コア４，５のＮ極，Ｓ極の磁気分極表示は、給電時の一瞬の状態によるものである。
すなわち、送電コイル２や受電コイル３に流れる電流は交流なので、対応してＮ極とＳ極の磁気分極は、交流の正負に合わせて時間的，周期的に交互に交番反転するが、図示はその一瞬を把握したものである。
更に、図１の（１）図，図２の（１）図，（３）図，（４）図，図３の（１）図，（２）図等において、「＋（プラス）と−（マイナス）」は、コイルが作り出す磁界の向きの表示であるが、これについても上述に準じ、給電時の一瞬の状態による。

《作用等》
本発明の外部磁気遮蔽式の非接触給電装置１３は、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
（１）非接触給電装置１３では、給電に際し、車輌１９等に搭載された受電側回路１６の受電コイル３が、路面等に定置配置された送電側回路１４の送電コイル２に、エアギャップＧを存して正対，近接対応位置する（図５を参照）。

（２）そして送電コイル２が、高周波交流を励磁電流として通電され、もって、送電側カプラ２６の送電コイル２と受電側カプラ２７の受電コイル３との間のエアギャップＧに、磁束の磁路ａが形成され、両者が電磁結合される。
非接触給電装置１３では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、電力が送電側回路１４から受電側回路１６へと、供給される（図５を参照）。

（３）ところで、この種の非接触給電装置１３では、エアギャップＧ内の磁路ａに止まらず、外部に向けても磁路ｂ，ｃが形成される虞がある。
すなわち、送電側カプラ２６と受電側カプラ２７間において、高周波交流に基づき誘起された大きな密度の磁界（電磁界）そして強力な電磁波が、背面方向Ｂや側面方向Ｓの外部に向けて漏洩，拡散，放射，伝搬される危険がある。

（４）まず、送電側カプラ２６や受電側カプラ２７の背面方向Ｂ（図面上では上下方向，Ｚ方向）には、磁心コア４，５や電磁遮蔽材２４，２５が配設されている。
もって背面方向Ｂに漏洩放射される磁界強度，電磁波は、かなり抑制される（図６の（１）図を参照）。

（５）しかし背面方向Ｂに関しては、次の可能性がある。すなわち送電側や受電側では、磁心コア４，５の磁気的に分極する外周端部相互間について、異なる極性の場合は磁力が作用する。
もって、送電側カプラ２６や受電側カプラ２７について、それぞれ背面方向Ｂ側の外部に回り込む磁路ｂそして磁界が、漏洩放射，形成される可能性がある（図３の（３）図を参照）。

（６）これに対し、本発明の非接触給電装置１３では、送電コイル２や受電コイル３として、それぞれ、奇数個のループコイルを採用してなる（図１，図２を参照）。
もって、送電側や受電側の磁心コア４，５では、それぞれ、分極する端部が同じ極性となり反発しあうので、上述した磁路ｂは形成されない。すなわち、送電側カプラ２６や受電側カプラ２７の背面方向Ｂ側の外部に回り込む磁路ｂそして磁界は、形成されない（図１の（３）図で想像線表示した磁路ｂは、形成されない）。

（７）他方、側面方向Ｓに関しては、次の可能性がある。送電側カプラ２６と受電側カプラ２７間の側面方向Ｓ（図面上では、左右方向，Ｘ方向、および、前後の紙面表裏方向，Ｙ方向）については、遮るものがなく、外部へと磁路ｃそして磁界が、漏洩放射，形成されやすかった（図６の（１）図を参照）。
さらにこの点は、送受電側の磁心コア４，５の外周端部間が、異なる極性に磁気分極して、相互間に磁力が作用することによっても、助長される（図４の（２）図を参照）。

（８）これに対し、本発明の非接触給電装置１３では、電磁遮蔽材２４，２５を、磁心コア４，５より大幅に広い面積とした。代表的には２倍以上の面積、例えば２倍〜４倍程度とした（図１，図２，図４の（１）図等を参照）。
このように広い面積での遮蔽効果により、つまり外周側方に庇状に長く張り出し突出した電磁遮蔽材２４，２５の遮蔽効果により、上述した磁路ｃそして磁界の外部への漏洩放射，形成は、殆ど遮られ大幅に削減される（図１の（４）図で想像線表示した磁路ｃは、殆ど形成されない）。

（９）この非接触給電装置１３は、上記項目（６），（８）により、背面方向Ｂおよび側面方向Ｓについて、大きな密度の磁界そして強力な電磁波が、外部に漏洩，拡散，放射，伝搬される危険は、解消される。近隣周辺に悪影響を及ぼす事態は、回避される。
例えば、１０ｍ離れた地点における磁界強度を、電波法の磁界強度の許容値以下とすることも可能となる。

（１０）そしてこれは、送電コイル２や受電コイル３に、奇数個のループコイルを採用すると共に、電磁遮蔽材２４，２５の構成として、広い面積のものを採用したことにより、実現される。簡単な構成により、容易に実現される。
本発明の作用等については、以上のとおり。

１ 非接触給電装置（従来例）
２ 送電コイル
３ 受電コイル
４ 磁心コア（本発明）
５ 磁心コア（本発明）
６ 電磁遮蔽材（従来例）
７ 電磁遮蔽材（従来例）
８ 非接触給電装置（従来例）
９ 送電コイル（従来例）
１０ 受電コイル（従来例）
１１ 磁心コア（従来例）
１２ 磁心コア（従来例）
１３ 非接触給電装置（本発明）
１４ 送電側回路
１５ バッテリー
１６ 受電側回路
１７ 給電スタンド
１８ 地上
１９ 車輌
２０ 高周波電源
２１ モータ
２２ コンバータ
２３ インバータ
２４ 電磁遮蔽材（本発明）
２５ 電磁遮蔽材（本発明）
２６ 送電側カプラ
２７ 受電側カプラ
Ｇ エアギャップ
Ｂ 背面方向
Ｓ 側面方向
Ｌ ループコイル
Ｒ ソレノイドコイル
ａ 磁路
ｂ 磁路
ｃ 磁路

Claims (4)

1. 電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の送電コイルから受電側の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応しつつ電力を供給する、非接触給電装置において、
   該送電コイルおよび該受電コイルは、それぞれ、円形や方形等の環状をなすループコイルよりなり、奇数個使用されると共に、ループ面外側の背面側に、平板状の磁心コアそして電磁遮蔽材が配設されており、
   該磁心コアは、それぞれ、給電に際し磁気的に分極する外周端部が同極となり、もって該磁心コアの該外周端部相互間には、背面側外部に回り込む閉ループ磁路そして磁界は、形成されず、
   該電磁遮蔽材は、それぞれ、該磁心コアよりかなり広い面積よりなり、該磁心コアに対し庇状に外周側方に張り出し突出しており、もって給電に際し、該非接触給電装置から近隣周辺へと外部漏洩放射される虞のある磁路そして磁界を、遮蔽すべく機能すること、を特徴とする外部磁気遮蔽式の非接触給電装置。
2. 請求項１において、該電磁遮蔽材は、該磁心コアの面積の２倍以上の面積よりなること、を特徴とする外部磁気遮蔽式の非接触給電装置。
3. 請求項１において、該磁心コアは、フェライトコアよりなり、該電磁遮蔽材は、非磁性で高電導性の非鉄金属材料よりなること、を特徴とする外部磁気遮蔽式の非接触給電装置。
4. 請求項１，２，又は３において、該電磁遮蔽材は、該送電側および該受電側について、その両方に配設されることなく、そのいずれか一方のみに配設されること、を特徴とする外部磁気遮蔽式の非接触給電装置。

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