JP2022014740A - コイル、コイルユニット、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増大を抑制することができるコイルを提供する。【解決手段】平面状に導線が巻回された第１層と、平面状に導線が巻回された第２層と、を含むコイルであって、前記第１層と前記第２層は、積層され、前記第１層として巻回された導線間のうちの少なくとも一部は、固定されており、前記第２層として巻回された導線間のうちの少なくとも一部は、固定されている、コイル。【選択図】図２

Description

本開示は、コイル、コイルユニット、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システムに関する。

磁界を介したワイヤレス電力伝送において電力の送電又は受電を行うコイルに関する技術の研究、開発が行われている。なお、本明細書において、ワイヤレス電力伝送は、ワイヤレスによる電力の伝送のことである。

これに関し、ボビンに導線が巻回された巻線部を積層した多層コイルが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１５－１２８１４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような多層コイルは、導線を固定しようとした場合、導線を支持するボビンに加えて、導線の上側を押さえる部材が必要となり、多層コイルの小型化、軽量化を図るという観点において改善の余地があった。これは、間接的に製造コストを低減することに繋がるため、重要な課題となることが多い。また、当該多層コイルは、ボビンを必要としているため、直接的に製造コストを低減するという観点においても改善の余地があった。

本開示は、このような事情を考慮してなされたもので、製造コストの増大を抑制することができるコイル、コイルユニット、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システムを提供することを課題とする。

本開示の一態様は、平面状に導線が巻回された第１層と、平面状に導線が巻回された第２層と、を含むコイルであって、前記第１層と前記第２層は、積層され、前記第１層として巻回された導線間のうちの少なくとも一部は、固定されており、前記第２層として巻回された導線間のうちの少なくとも一部は、固定されている、コイルである。

本開示によれば、製造コストの増大を抑制することができる。

ワイヤレス電力伝送システム１の構成の一例を示す図である。 コイルＬの構成の一例を示す側面図である。 図２に示したコイルＬのＡ－Ａ断面を示す断面図である。 図２に示したコイルＬの斜視図である。 導線ＣＢ間の固定に接着剤が用いられている様子の一例を示す図である。 第１面ＭＭ１に塗布された接着剤ＢＮ１の一部が、第２面ＭＭ２に塗布された接着剤ＢＮ２と、接着剤ＢＮ３を介して接続されている様子の一例を示す図である。 コイルＬが有する内側部位ＩＲを明確に示す図である。 第２切欠部ＣＯ２が形成された部材Ｍを備えるコイルＬの一例を示す斜視図である。

＜実施形態＞
以下、本開示に係る技術の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、実施形態におけるコイルは、ある領域とある物体との少なくとも一方の周囲に巻回された導線のことを意味し、これらの導線から他の回路へと接続される引き出し線としての導線を含んでいない。しかしながら、当該コイルは、ある領域とある物体との少なくとも一方の周囲に巻回された導線から他の回路へと接続される引き出し線としての導線を含む構成であってもよい。

＜ワイヤレス電力伝送システムの構成＞
以下、図１を参照し、ワイヤレス電力伝送システム１の構成について説明する。図１は、ワイヤレス電力伝送システム１の構成の一例を示す図である。

ワイヤレス電力伝送システム１は、ワイヤレス送電装置１０と、ワイヤレス受電装置２０を備える。

ワイヤレス送電装置１０は、送電ユニット１１と、送電コイルユニット１２を備える。一方、ワイヤレス受電装置２０は、受電コイルユニット２１と、受電ユニット２２を備える。そして、ワイヤレス受電装置２０は、負荷と接続可能である。負荷は、電力の需要状態（貯蔵状態又は消費状態）に応じて、等価抵抗値が時間とともに変わる抵抗負荷である。図１に示した例では、ワイヤレス受電装置２０は、このような負荷として、移動体に搭載されたバッテリーと接続されている。移動体は、例えば、ＡＧＶ（Automated Guided vehicle；無人搬送車）である。なお、移動体は、ＡＧＶに代えて、電気により制御される他の装置であってもよい。また、ワイヤレス受電装置２０は、当該バッテリーに代えて、移動体に搭載されたモーターに接続される構成であってもよく、他の負荷に接続される構成であってもよい。また、ワイヤレス受電装置２０は、負荷を備える構成であってもよい。

送電ユニット１１は、送電コイルユニット１２に接続されている。また、送電ユニット１１は、送電ユニット１１と別体の電源と接続される。送電ユニット１１は、当該電源から入力される交流電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換する。送電ユニット１１は、変換した直流電圧を駆動周波数の交流電圧に変換する。そして、送電ユニット１１は、駆動周波数の交流電圧を送電コイルユニット１２に供給する。ここで、当該電源は、例えば、外部の商用電源等である。

送電ユニット１１は、例えば、ＡＣ（Alternating Current）／ＤＣ（Direct Current）コンバータ、インバータ等を備える。ここで、当該インバータは、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等により構成される。なお、送電ユニット１１は、ＡＣ／ＤＣコンバータに代えて、交流電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換する他の回路を備える構成であってもよい。当該他の回路は、整流平滑回路とＰＦＣ（Power Factor Correction）回路とを組み合わせた回路であってもよく、当該整流平滑回路とスイッチング回路とを組み合わせた回路であってもよい。当該整流平滑回路は、交流電圧を整流して直流電圧に変換する回路である。当該ＰＦＣ回路は、力率改善を行う回路である。当該スイッチング回路は、スイッチングコンバータ等である。また、送電ユニット１１は、当該インバータに代えて、直流電圧を交流電圧に変換する他の回路を備える構成であってもよい。

送電コイルユニット１２は、送電コイルＬ１を備える。送電コイルＬ１は、ワイヤレス電力伝送用のアンテナとして機能するコイルである。すなわち、送電コイルＬ１は、送電ユニット１１から供給される交流電圧に応じて交流磁界を発生させる。これにより、送電コイルユニット１２は、送電コイルＬ１を介したワイヤレス電力伝送によって電力をワイヤレス受電装置２０に送電する。なお、図１では、図を簡略化するため、送電コイルＬ１が角丸長方形状の物体として描かれている。

また、送電コイルユニット１２は、図示しないコンデンサを備える。当該コンデンサは、送電コイルユニット１２において、送電コイルＬ１とともに送電側共振回路を構成する。

また、送電コイルユニット１２は、図示しない磁性体を備える。当該磁性体は、送電コイルＬ１と、後述する受電コイルＬ２との間の磁気的結合を高める物体である。また、当該磁性体には、図示しない絶縁体を介して送電コイルＬ１が設けられる。当該絶縁体は、例えば、空気であってもよく、空気以外の絶縁性を有する部材であってもよく、空気と当該部材との組み合わせであってもよい。

なお、送電コイルユニット１２は、このような磁性体に加えて、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の磁気的結合を高める他の物体を備える構成であってもよい。

また、送電コイルユニット１２は、電磁気遮蔽体を備える構成であってもよく、当該電磁気遮蔽体を備えない構成であってもよい。ここで、当該電磁気遮蔽体は、送電コイルＬ１が発生させる磁界の外部への漏洩を抑制する物体である。当該電磁気遮蔽体は、例えば、金属板等である。

ここで、送電コイルＬ１として巻回される導線は、例えば、リッツ線である。リッツ線は、銅、アルミニウム等からなる導線である。なお、送電コイルＬ１として巻回される導線は、リッツ線に代えて、他の素材により構成された導線であってもよい。

送電コイルＬ１は、ワイヤレス電力伝送によって受電コイルユニット２１に電力を送電する場合において、受電コイルユニット２１と向き合うように設置される。図１に示した例では、送電コイルＬ１は、当該場合において、移動体が有する面のうち受電コイルユニット２１が搭載された面と向かい合うように、地面Ｇの上に設置されている。また、当該例では、送電コイルＬ１を備えた送電コイルユニット１２は、送電ユニット１１とともに地面Ｇの上に設置されている。ただし、当該例では、送電ユニット１１と送電コイルユニット１２とは、別体である。なお、送電ユニット１１と送電コイルユニット１２とは、一体に構成されてもよい。

なお、実施形態では、ワイヤレス送電装置１０を制御する制御回路は、ワイヤレス送電装置１０とワイヤレス受電装置２０との間で行われるワイヤレス電力伝送を制御する。当該制御回路は、当該ワイヤレス電力伝送を制御可能な回路であれば、如何なる回路であってもよい。このため、実施形態では、ワイヤレス送電装置１０を制御する制御回路についての説明を省略する。

受電コイルユニット２１は、受電コイルＬ２を備える。受電コイルＬ２は、ワイヤレス電力伝送用のアンテナとして機能するコイルである。すなわち、受電コイルユニット２１は、受電コイルＬ２を介したワイヤレス電力伝送によって電力をワイヤレス送電装置１０から受電する。なお、図１では、図を簡略化するため、受電コイルＬ２が角丸長方形状の物体として描かれている。

また、受電コイルユニット２１は、図示しないコンデンサを備える。当該コンデンサは、受電コイルユニット２１において、受電コイルＬ２とともに受電側共振回路を構成する。

また、受電コイルユニット２１は、図示しない磁性体を備える。当該磁性体は、受電コイルＬ２と送電コイルＬ１との間の磁気的結合を高める物体である。また、当該磁性体には、図示しない絶縁体を介して受電コイルＬ２が設けられる。当該絶縁体は、例えば、空気であってもよく、空気以外の絶縁性を有する部材であってもよく、空気と当該部材との組み合わせであってもよい。

なお、受電コイルユニット２１は、このような磁性体に加えて、受電コイルＬ２と送電コイルＬ１との間の磁気的結合を高める他の物体を備える構成であってもよい。

また、受電コイルユニット２１は、電磁気遮蔽体を備える構成であってもよく、当該電磁気遮蔽体を備えない構成であってもよい。当該電磁気遮蔽体は、受電コイルＬ２が発生させる磁界の外部への漏洩を抑制する物体である。当該電磁気遮蔽体は、例えば、金属板等である。

受電コイルＬ２として巻回される導線は、例えば、リッツ線である。なお、受電コイルＬ２として巻回される導線は、リッツ線に代えて、他の素材により構成された導線であってもよい。

受電コイルＬ２は、ワイヤレス電力伝送によって送電コイルユニット１２から電力を受電する場合において、送電コイルユニット１２と向き合うように設置される。図１に示した例では、受電コイルＬ２は、当該場合において、地面Ｇの上に設置された送電コイルユニット１２の送電コイルＬ１と向かい合うように、移動体の側面に設置されている。また、当該例では、受電コイルＬ２を備えた受電コイルユニット２１は、受電ユニット２２とともに移動体の側面に設置されている。ただし、当該例では、受電コイルユニット２１と受電ユニット２２とは、別体である。なお、受電コイルユニット２１と受電ユニット２２とは、一体に構成されてもよい。また、受電コイルユニット２１は、移動体の底面に設置される構成であってもよい。

受電ユニット２２は、受電コイルユニット２１に接続される。また、実施形態では、受電ユニット２２は、負荷（図１に示した例では、移動体）と接続される。また、受電ユニット２２は、受電コイルＬ２から供給される交流電圧を整流して直流電圧に変換する。受電ユニット２２は、負荷と接続されている場合、変換した直流電圧を負荷に供給する。なお、ワイヤレス受電装置２０では、受電ユニット２２は、充電回路を介して負荷と接続される構成であってもよい。

受電ユニット２２は、例えば、整流回路、平滑化回路等を備える。ここで、当該整流回路は、交流電圧を整流する回路である。また、当該平滑化回路は、当該整流回路により整流された電圧を平滑化して直流電圧に変換する回路である。なお、受電ユニット２２は、当該整流回路、当該平滑化回路に加えて、他の回路を備える構成であってもよい。

なお、実施形態では、ワイヤレス受電装置２０を制御する制御回路は、ワイヤレス送電装置１０とワイヤレス受電装置２０との間で行われるワイヤレス電力伝送を制御する。当該制御回路は、当該ワイヤレス電力伝送を制御可能な回路であれば、如何なる回路であってもよい。このため、実施形態では、ワイヤレス受電装置２０を制御する制御回路についての説明を省略する。

ここで、実施形態では、送電コイルユニット１２の構成は、受電コイルユニット２１の構成と同じ構成であってもよく、受電コイルユニット２１の構成と異なる構成であってもよい。以下では、一例として、送電コイルユニット１２の構成が、受電コイルユニット２１の構成と同じ構成である場合について説明する。

そこで、以下では、説明の便宜上、送電コイルユニット１２と受電コイルユニット２１とを区別する必要がない限り、まとめてコイルユニットＣＵと称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２とを区別する必要がない限り、まとめてコイルＬと称して説明する。

＜コイルの構成＞
以下、図２～図４を参照し、コイルＬの構成について説明する。

図２は、コイルＬの構成の一例を示す側面図である。図３は、図２に示したコイルＬのＡ－Ａ断面を示す断面図である。図４は、図２に示したコイルＬの斜視図である。

ここで、三次元座標系ＴＣは、三次元座標系ＴＣが描かれた図における方向を示す三次元直交座標系である。以下では、説明の便宜上、三次元座標系ＴＣにおけるＸ軸を、単にＸ軸と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、三次元座標系ＴＣにおけるＹ軸を、単にＹ軸と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、三次元座標系ＴＣにおけるＺ軸を、単にＺ軸と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸の正方向を上又は上方向と称し、Ｚ軸の負方向を下又は下方向と称して説明する。

コイルＬは、平面状に導線が巻回されることによって構成される層が複数積層されたコイルである。図２～図４に示した例では、コイルＬは、第１層Ｃ１と第２層Ｃ２との２つの層が積層されたコイルである。ここで、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２は、導線が平面状に巻回されることによって構成された層である。換言すると、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２は、導線が平面状に巻回された層である。なお、コイルＬは、導線が平面状に巻回された３つ以上の層が積層されたコイルであってもよい。また、第１層Ｃ１と第２層Ｃ２とは、導線が平面状に巻回された層であれば如何なる層であってもよく、互いに異なる形状の層であってもよい。

図２～図４に示した例では、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２には、導線が巻回された領域の内側に、開口部を１つずつ有している。そして、当該例では、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２が積層されて、２層のスパイラルコイルとして機能する。このため、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２は、コイル面を有すると見做すことができる。第１層Ｃ１が有するコイル面は、第１層Ｃ１として巻回された導線と、第１層Ｃ１が有する開口部とを含む厚みを持った仮想的な平面のことである。また、第２層Ｃ２が有するコイル面は、第２層Ｃ２として巻回された導線と、第２層Ｃ２が有する開口部とを含む厚みを持った仮想的な平面のことである。そこで、以下では、説明の便宜上、第１層Ｃ１が有するコイル面を、第１層Ｃ１の平面と称し、第２層Ｃ２が有するコイル面を、第２層Ｃ２の平面と称して説明する。

また、図２～図４に示した例では、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２には、１本の導線が所定の巻回方法により巻回されている。このため、コイルＬからは、２本の引き出し線が引き出されている。以下では、説明の便宜上、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２として巻回されている１本の導線のことを、導線ＣＢと称して説明する。なお、導線ＣＢは、単一の導線により構成されていてもよく、複数の導線を繋ぎ合わせて構成されていてもよい。

ここで、図２に示した境界ＢＤ１は、第１層Ｃ１から引き出された引き出し線と、第１層Ｃ１との境界の一例を示す。また、図３に示した境界ＢＤ２は、第２層Ｃ２から引き出された引き出し線と、第２層Ｃ２との境界の一例を示す。

また、前述の所定の巻回方法は、如何なる方法であってもよい。図２～図４に示した例では、導線ＣＢは、最初と最後の１周りの巻回を除き、導線ＣＢを２周り巻回する毎に、第１層Ｃ１としての巻回と、第２層Ｃ２としての巻回とを交互に入れ替えながら巻回する方法によって、コイルＬとして巻回されている。なお、図２では、このような導線ＣＢの巻回のされ方が明確になるように、第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢ間が離間しているように描いているが、実際には、同じように離間していてもよく、密に接していてもよい。また、図２では、このような導線ＣＢの巻回のされ方が明確になるように、第２層Ｃ２として巻回された導線ＣＢ間が離間しているように描いているが、実際には、同じように離間していてもよく、密に接していてもよい。

より具体的には、例えば、導線ＣＢは、境界ＢＤ２を基点とし、基点から第２層Ｃ２の１巻目の導線として１周巻回され、その後、第２層Ｃ２側から第１層Ｃ１側へと引き出されてから第１層Ｃ１の１巻目及び２巻目の導線として２周巻回される。次に、導線ＣＢは、第１層Ｃ１側から第２層Ｃ２側へと引き出されてから、既に第２層Ｃ２の１巻目の導線として巻回されている導線ＣＢの外周側を囲むように、第２層Ｃ２の２巻目及び３巻目の導線として２周巻回される。次に、導線ＣＢは、第２層Ｃ２側から第１層Ｃ１側へと引き出されてから、既に第１層Ｃ１の２巻目の導線として巻回されている導線ＣＢの外周側を囲むように、第１層Ｃ１の３巻目及び４巻目の導線として２周巻回される。所定の巻回方法では、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２のそれぞれにおいて導線ＣＢが巻回された巻数が所定の巻数となるまで、このような巻き方が繰り返される。そして、導線ＣＢは、最後に第１層Ｃ１の導線として１周巻回され、境界ＢＤ１を介して第１層Ｃ１から引き出される。これにより、スパイラルコイルとして機能する複数の層を含むコイルＬは、各層（すなわち、この一例において、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２のそれぞれ）の一端から他端までの導線と電磁気遮蔽体との間の浮遊容量のバランスを維持することができる。なお、以下では、説明の便宜上、コイルＬが有する部位のうち、第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢと、第２層Ｃ２として巻回された導線ＣＢとが交差する部位を、交差部位ＩＳと称して説明する。図２～図４では、交差部位ＩＳは、コイルＬが有する部位のうち、二点鎖線によって囲まれた領域内の部位として示している。なお、交差部位ＩＳには、図３に示すように、導線ＣＢが有する部位のうち第１層Ｃ１と第２層Ｃ２との間に位置する部位も含まれている。以下では、説明の便宜上、当該部位を、接続部位と称して説明する。

なお、所定の巻回方法は、第１層Ｃ１にスパイラル状に所定の巻数となるまで導線ＣＢを巻回してから第２層Ｃ２にスパイラル状に所定の巻数となるまで導線ＣＢを巻回する方法であってもよい。また、所定の巻回方法は、第１層Ｃ１に導線ＣＢをスパイラル状に巻回してから、第２層Ｃ２に導線ＣＢと異なる導線をスパイラル状に巻回する方法等の他の方法であってもよい。

また、図２～図４に示した例では、第１層Ｃ１と第２層Ｃ２との間には、平板状の部材Ｍが配置されている。換言すると、当該例では、コイルＬは、第１層Ｃ１と第２層Ｃ２との間に配置される平板状の部材Ｍを備えている。部材Ｍの材質は、非導電性、且つ、非磁性の材質であれば、如何なる材質であってもよい。例えば、部材Ｍは、プラスチック等の樹脂であるが、木材等であってもよい。コイルＬが部材Ｍを備えることにより、コイルＬは、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２のそれぞれに巻回されている導線ＣＢの形が振動等によって崩れてしまうことを抑制することができる。その結果、コイルＬは、ワイヤレス電力伝送による電力の伝送効率が低下してしまうことを抑制することができる。なお、コイルＬは、部材Ｍを備えない構成であってもよい。

図２～図４に示した例では、部材Ｍには、交差部位ＩＳにおいて第１層Ｃ１と第２層Ｃ２との間を導線ＣＢが通る切り欠きが形成されている。なお、部材Ｍには、当該切り欠きが形成される構成に代えて、交差部位ＩＳにおいて第１層Ｃ１と第２層Ｃ２との間を導線ＣＢが通る開口が形成される構成であってもよい。また、コイルＬにおいて導線ＣＢの巻回方法が、前述の所定の巻回方法と異なる方法である場合、部材Ｍには、当該切り欠き及び当該開口が形成されない構成であってもよい。

また、部材Ｍは、第１層Ｃ１又は第２層Ｃ２の平面と平行な方向からコイルＬを見た場合において、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２と重なる部分を有さない。これにより、コイルＬは、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２のそれぞれに巻回されている導線ＣＢの形が振動等によって崩れてしまうことを抑制しつつ、大きさが大きくなってしまうことを抑制することができる。

なお、部材Ｍの厚みは、第１層Ｃ１又は第２層Ｃ２の平面と平行な方向からコイルＬを見た場合において、導線ＣＢの厚み（すなわち、導線ＣＢの線径）よりも薄くてもよい。この場合、コイルＬは、部材Ｍの厚みを薄くすることができるぶん、製造コストの増大を抑制することができる。

ここで、第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢ間のうちの少なくとも一部は、振動等によって互いに離間しないように、すなわち、第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢの形が崩れないように、動かないように固定される。また、第２層Ｃ２として巻回された導線ＣＢ間のうちの少なくとも一部は、振動等によって互いに離間しないように、すなわち、第２層Ｃ２として巻回された導線ＣＢの形が崩れないように、動かないように固定される。

これらのような固定を実現するため、例えば、コイルＬでは、導線ＣＢとして、自己融着線が用いられる。図２～図４に示したコイルＬは、導線ＣＢが自己融着線である場合のコイルＬの一例である。導線ＣＢが自己融着線である場合、第１層Ｃ１として巻回されている導線ＣＢ同士は、巻回後の熱を加える過程において互いに融着する。これにより、コイルＬは、第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢ同士が離間することによって、第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢの形が崩れてしまうことを抑制することができるとともに、第２層Ｃ２として巻回された導線ＣＢ同士が離間することによって、第２層Ｃ２として巻回された導線ＣＢの形が崩れてしまうことを抑制することができる。その結果、コイルＬは、ワイヤレス電力伝送による電力の伝送効率が低下してしまうことを抑制することができる。なお、巻回後の熱を加える過程については、よく知られている過程であるため、説明を省略する。

ここで、図２～図４に示したようにコイルＬが部材Ｍを備える場合、且つ、導線ＣＢが自己融着線である場合、第１層Ｃ１及び第２層Ｃ２のそれぞれとして巻回された導線ＣＢは、自己融着により部材Ｍにも固定される。これにより、コイルＬは、第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢの形が崩れてしまうことをより確実に抑制することができるとともに、第２層Ｃ２として巻回された導線ＣＢの形が崩れてしまうことをより確実に抑制することができる。ただし、この場合、部材Ｍは、自己融着線の融着温度より高い耐熱温度を有する必要がある。すなわち、部材Ｍは、例えば、自己融着線の融着温度より高い耐熱温度を有する樹脂製である。

なお、コイルＬでは、導線ＣＢとして、自己融着線以外の導線が用いられる構成であってもよい。この場合、第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢの少なくとも一部は、例えば、図５に示したように、所定の第１接着剤により固定される。また、当該場合、第２層Ｃ２として巻回された導線ＣＢの少なくとも一部は、所定の第２接着剤により固定される。所定の第２接着剤は、所定の第１接着剤と同じ接着剤であってもよく、所定の第１接着剤と異なる接着剤であってもよい。これにより、当該場合であっても、コイルＬは、第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢ同士が離間することによって、第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢの形が崩れてしまうことを抑制することができるとともに、第２層Ｃ２として巻回された導線ＣＢ同士が離間することによって、第２層Ｃ２として巻回された導線ＣＢの形が崩れてしまうことを抑制することができる。その結果、コイルＬは、ワイヤレス電力伝送による電力の伝送効率が低下してしまうことを抑制することができる。

図５は、導線ＣＢ間の固定に接着剤が用いられている様子の一例を示す図である。図５に示した接着剤ＢＮ１は、所定の第１接着剤の一例を示す。図５に示した例では、所定の接着剤ＢＮ１は、第１層Ｃ１が有する面のうち、部材Ｍに面する面と反対側の第１面ＭＭ１のうちの一部に塗布されている。より具体的には、当該例では、接着剤ＢＮ１は、第１面ＭＭ１において、第１層Ｃ１の中心から放射状に塗布されている。ここで、第１層Ｃ１の中心は、例えば、第１層Ｃ１の平面の中心、第１層Ｃ１の重心等であるが、これらに限られるわけではない。また、当該例では、所定の第２接着剤の一例である接着剤ＢＮ２は、第２層Ｃ２が有する面のうち、部材Ｍに面する面と反対側の第２面ＭＭ２のうちの一部に塗布されている。より具体的には、当該例では、接着剤ＢＮ２は、第２面ＭＭ２において、第２層Ｃ２の中心から放射状に塗布されている。ここで、第２層Ｃ２の中心は、例えば、第２層Ｃ２の平面の中心、第２層Ｃ２の重心等であるが、これらに限られるわけではない。ただし、接着剤ＢＮ２及び第２面ＭＭ２は、第１面ＭＭ１の裏側に位置しているため、図５において見えていない。

図５に示したように、接着剤ＢＮ１が第１面ＭＭ１の一部に塗布され、且つ、接着剤ＢＮ２が第２面ＭＭ２の一部に塗布されることにより、コイルＬは、接着剤の使用量を少なくすることができ、製造コストの増大を抑制することができる。なお、接着剤ＢＮ１は、第１面ＭＭ１の全面に塗布される構成であってもよい。また、接着剤ＢＮ１は、第１層Ｃ１の中心から放射状に塗布される構成に代えて、ランダムな位置に塗布される構成等の他の塗布の仕方によって塗布される構成であってもよい。また、接着剤ＢＮ２は、第２面ＭＭ２の全面に塗布される構成であってもよい。また、接着剤ＢＮ２は、第２層Ｃ２の中心から放射状に塗布される構成に代えて、ランダムな位置に塗布される構成等の他の塗布の仕方によって塗布される構成であってもよい。また、接着剤ＢＮ２の塗布の態様は、接着剤ＢＮ１の塗布の態様と異なる態様であってもよい。

また、接着剤ＢＮ１は、第１層Ｃ１として巻回されている導線ＣＢのうちの少なくとも一部と部材Ｍとの間に塗布される構成であってもよく、第１層Ｃ１として巻回されている導線ＣＢと部材Ｍとの間に塗布されない構成であってもよい。また、接着剤ＢＮ２は、第２層Ｃ２として巻回されている導線ＣＢのうちの少なくとも一部と部材Ｍとの間に塗布される構成であってもよく、第２層Ｃ２として巻回されている導線ＣＢと部材Ｍとの間に塗布されない構成であってもよい。

また、第１面ＭＭ１に塗布された接着剤ＢＮ１のうちの少なくとも一部は、図６に示したように、第２面ＭＭ２に塗布された接着剤ＢＮ２のうちの少なくとも一部と、接着剤ＢＮ３を介して接続される構成であってもよい。図６は、第１面ＭＭ１に塗布された接着剤ＢＮ１の一部が、第２面ＭＭ２に塗布された接着剤ＢＮ２と、接着剤ＢＮ３を介して接続されている様子の一例を示す図である。ここで、図６に示した枠Ｗ２内に描かれた図は、コイルＬが有する部位のうち、図６に示した枠Ｗ１内に囲まれた部位の拡大図を示している。図６に示した例では、第１面ＭＭ１に塗布された接着剤ＢＮ１のうち交差部位ＩＳを覆うように塗布された接着剤ＢＮ１が、第２面ＭＭ２に塗布された接着剤ＢＮ２のうち交差部位ＩＳを覆うように塗布された接着剤ＢＮ２と、接着剤ＢＮ３を介して接続されている。すなわち、当該例では、交差部位ＩＳのうち第１面ＭＭ１に含まれる部位が接着剤ＢＮ１によって覆われ、交差部位ＩＳのうち第２面ＭＭ２に含まれる部位が接着剤ＢＮ２によって覆われ、交差部位ＩＳのうち前述の接続部位が接着剤ＢＮ３によって覆われている。換言すると、交差部位ＩＳのうち第１面ＭＭ１に含まれる部位には、接着剤ＢＮ１が塗布されている。また、交差部位ＩＳのうち第２面ＭＭ２に含まれる部位には、接着剤ＢＮ２が塗布されている。そして、これらの接着剤ＢＮ１と接着剤ＢＮ２とを接続する接着剤ＢＮ３は、接続部位を覆うように塗布されている。これにより、コイルＬは、振動等によって形が崩れやすい交差部位ＩＳの形が崩れてしまうことを抑制することができる。その結果、コイルＬは、ワイヤレス電力伝送による電力の伝送効率が低下してしまうことを、より確実に抑制することができる。なお、接着剤ＢＮ３は、接着剤ＢＮ１と異なる接着剤であってもよく、接着剤ＢＮ１と同じ接着剤であってもよい。また、接着剤ＢＮ３は、接着剤ＢＮ２と異なる接着剤であってもよく、接着剤ＢＮ２と同じ接着剤であってもよい。

また、図２～図６のそれぞれに示したコイルＬでは、部材Ｍは、第１層Ｃ１又は第２層Ｃ２のコイル面と直交する方向からコイルＬを見た場合において、第１層Ｃ１の内縁及び第２層Ｃ２の内縁の両方よりも内側に位置する部位を有している。以下では、説明の便宜上、当該部位を、内側部位ＩＲと称して説明する。ここで、図７は、コイルＬが有する内側部位ＩＲを明確に示す図である。図７では、内側部位ＩＲは、部材Ｍが有する部位のうちハッチングされた部位として示されている。

図７に示した例では、内側部位ＩＲには、第１層Ｃ１の内縁及び第２層Ｃ２の内縁の両方と重なっていない縁を有する開口ＨＬが形成されている。そして、当該例では、開口ＨＬは、部材Ｍが有する切り欠きのうち、前述の交差部位ＩＳに位置する導線ＣＢが通る切り欠きと接続されている。なお、開口ＨＬは、当該切り欠きと接続されていない構成であってもよい。

また、図７に示した例では、内側部位ＩＲには、開口ＨＬから第１層Ｃ１の内縁及び第２層Ｃ２の内縁に向かって切り欠かれた第１切欠部ＣＯ１が形成されている。第１切欠部ＣＯ１は、コイルＬの製造者等によって様々なことに利用される部位として部材Ｍに形成された切り欠きである。例えば、第１切欠部ＣＯ１は、第２層Ｃ２の引き出し線をコイルＬの製造者が引き出す際に導線ＣＢを引っ掛ける部位として機能する。この場合、第２層Ｃ２として巻回された導線ＣＢの最内周端は、第１切欠部ＣＯ１を介してコイルＬの外側に引き出される。また、例えば、第１切欠部ＣＯ１は、第２層Ｃ２として導線ＣＢをコイルＬの製造者が巻回させ始める基点として機能させることができる。このように、第１切欠部ＣＯ１の機能は、１つの機能に限定されるものではない。すなわち、第１切欠部ＣＯ１は、コイルＬの製造者等によって様々なことに利用される。コイルＬは、内側部位ＩＲに第１切欠部ＣＯ１が形成されていることにより、コイルＬの製造者等の利便性を向上させることができる。なお、第１切欠部ＣＯ１の切欠縁の形状は、導線ＣＢが引っ掛けられることを想定する場合、導線ＣＢの意図しない変形を生じさせる虞があるため、円弧形状であることが望ましい。

なお、部材Ｍの内側部位ＩＲには、第１切欠部ＣＯ１に代えて、又は、第１切欠部ＣＯ１に加えて、２以上の第２切欠部ＣＯ２が形成される構成であってもよい。図８に示した例では、内側部位ＩＲには、第１切欠部ＣＯ１に代えて、６つの第２切欠部ＣＯ２が形成されている。図８は、第２切欠部ＣＯ２が形成された部材Ｍを備えるコイルＬの一例を示す斜視図である。ここで、第２切欠部ＣＯ２は、内側部位ＩＲに形成された切り欠きであり、前述の開口ＨＬから第１層Ｃ１の内縁及び第２層Ｃ２の内縁に向かって切り欠かれた切り欠きのことである。例えば、コイルＬの利用者は、部材Ｍの内側部位ＩＲに２以上の第２切欠部ＣＯ２が形成されていることにより、コイルＬを他の部材、他の装置、他の治具等に、より強固に嵌合させることができる。また、例えば、コイルＬの利用者は、部材Ｍの内側部位ＩＲに２以上の第２切欠部ＣＯ２が形成されていることにより、コイルＬを他の部材、他の装置等への設置又は収容を行う場合における位置合わせのための目印、当該場合におけるコイルＬの設置状態を把握するための目印等としても機能させることができる。すなわち、第２切欠部ＣＯ２は、引き出し線を通さない場合であっても、様々な機能を有する部位として利用することができる。

なお、上記において説明した部材Ｍは、内側部位ＩＲを有さない構成であってもよい。

また、上記において説明した第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢの少なくとも一部は、自己融着線の融着による固定、及び接着剤による固定に代えて、樹脂製の結束バンド等による固定、治具による固定等の他の固定方法によって固定される構成であってもよい。ただし、この場合、第１層Ｃ１として巻回された導線ＣＢの少なくとも一部の固定は、コイルＬの製造コストの増大を抑制する観点から、手間及び費用等が掛らない方法によって行われることが望ましい。

以上のように、実施形態に係るコイル（上記において説明した例では、コイルＬ、送電コイルＬ１、受電コイルＬ２）は、平面状に導線が巻回された第１層（上記において説明した例では、第１層Ｃ１）と、平面状に導線が巻回された第２層（上記において説明した例では、第２層Ｃ２）と、を含むコイルであって、第１層と第２層は、積層され、第１層として巻回された導線（上記において説明した例では、導線ＣＢ）間のうちの少なくとも一部は、固定されており、第２層として巻回された導線（上記において説明した例では、導線ＣＢ）間のうちの少なくとも一部は、固定されている。これにより、コイルは、製造コストの増大を抑制することができる。

また、コイルでは、第１層として巻回された導線の少なくとも一部は、所定の第１接着剤（上記において説明した例では、接着剤ＢＮ１）により固定されており、第２層として巻回された導線の少なくとも一部は、所定の第２接着剤（上記において説明した例では、接着剤ＢＮ２）により固定されている、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、第１接着剤は、第１層が有する面のうちの第２層と反対側の第１面（上記において説明した例では、第１面ＭＭ１）の少なくとも一部に塗布されており、第２接着剤は、第２層が有する面のうちの第１層と反対側の第２面（上記において説明した例では、第２面ＭＭ２）の少なくとも一部に塗布されている、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、第１接着剤は、第１面において、第１層の中心から放射状に塗布されており、第２接着剤は、第２面において、第２層の中心から放射状に塗布されている、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、第１接着剤のうちの少なくとも一部と、第２接着剤のうちの少なくとも一部とは、第３接着剤（上記において説明した例では、接着剤ＢＮ３）を介して接続されている、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、第１層として巻回された導線と、第２層として巻回された導線とは、１本の導線が有する部位のうちの互いに異なる部位のことであり、第３接着剤は、１本の導線が有する部位のうち第１層と第２層との間に位置する部位（上記において説明した例では、接続部位）を覆うように塗布されている、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、第１接着剤と、第２接着剤と、第３接着剤とは、互いに同じ接着剤である、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、第１層として巻回された導線は、自己融着線であり、第２層として巻回された導線は、自己融着線であり、第１層として巻回された導線の少なくとも一部は、自己融着により固定されており、第２層として巻回された導線の少なくとも一部は、自己融着により固定されている、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、第１層と第２層との間に配置される平板状の部材（上記において説明した例では、部材Ｍ）を更に備え、部材は、非導電性、且つ、非磁性の材質により構成される、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、部材は、自己融着線の融着温度より高い耐熱温度を有する樹脂製である、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、第１層として巻回された導線は、自己融着により部材に固定されており、第２層として巻回された導線は、自己融着により部材に固定されている、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、部材は、第１層又は第２層の平面と平行な方向からコイルを見た場合において、第１層及び第２層と重なる部分を有さない、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、部材は、第１層又は第２層の平面と直交する方向からコイルを見た場合において、第１層の内縁及び第２層の内縁の両方よりも内側に位置する内側部位（上記において説明した例では、内側部位ＩＲ）を有し、内側部位には、第１層又は第２層の平面と直交する方向からコイルを見た場合において、第１層の内縁及び第２層の内縁の両方と重なっていない縁を有する開口（上記において説明した例では、開口ＨＬ）を有し、内側部位には、開口から第１層の内縁及び第２層の内縁に向かって切り欠かれた第１切欠部（上記において説明した例では、第１切欠部ＣＯ１）を有し、第２層として巻回された導線の最内周端は、第１切欠部を介して外側に引き出される、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、第１切欠部の切欠縁の形状は、円弧形状である、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、内側部位には、開口から第１層の内縁及び第２層の内縁に向かって切り欠かれた２以上の第２切欠部（上記において説明した例では、第２切欠部ＣＯ２）を有する、構成が用いられてもよい。

また、コイルでは、部材は、第１層又は第２層の平面と直交する方向からコイルを見た場合において、第１層の内縁及び第２層の内縁の両方よりも内側に位置する内側部位を有し、内側部位には、第１層又は第２層の平面と直交する方向からコイルを見た場合において、第１層の内縁及び第２層の内縁の両方と重なっていない縁を有する開口を有し、内側部位には、開口から第１層の内縁及び第２層の内縁に向かって切り欠かれた２以上の第２切欠部を有する、構成が用いられてもよい。

また、実施形態に係るコイルユニット（上記において説明した例では、コイルユニットＣＵ、送電コイルユニット１２、受電コイルユニット２１）は、上記に記載のコイルを備える。これにより、コイルユニットは、製造コストの増大を抑制することができる。

また、実施形態に係るワイヤレス送電装置（上記において説明した例では、ワイヤレス送電装置１０）は、上記に記載のコイルユニットを備える。これにより、ワイヤレス送電装置は、製造コストの増大を抑制することができる。

また、実施形態に係るワイヤレス受電装置（上記において説明した例では、ワイヤレス受電装置２０）は、上記に記載のコイルユニットを備える。これにより、ワイヤレス受電装置は、製造コストの増大を抑制することができる。

また、実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム（上記において説明した例では、ワイヤレス電力伝送システム１）は、ワイヤレス送電装置と、ワイヤレス送電装置から電力を受電するワイヤレス受電装置と、を備え、ワイヤレス送電装置とワイヤレス受電装置の少なくとも一方は、上記に記載のコイルユニットを備える。これにより、ワイヤレス電力伝送システムは、製造コストの増大を抑制することができる。

以上、本開示の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この開示の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。

１…ワイヤレス電力伝送システム、１０…ワイヤレス送電装置、１１…送電ユニット、１２…送電コイルユニット、２０…ワイヤレス受電装置、２１…受電コイルユニット、２２…受電ユニット、ＢＮ１、ＢＮ２、ＢＮ３…接着剤、Ｃ１…第１層、Ｃ２…第２層、ＣＢ…導線、ＣＯ１…第１切欠部、ＣＯ２…第２切欠部、ＣＵ…コイルユニット、Ｇ…地面、ＨＬ…開口、ＩＲ…内側部位、ＩＳ…交差部位、Ｌ…コイル、Ｌ１…送電コイル、Ｌ２…受電コイル、Ｍ…部材、ＭＭ１…第１面、ＭＭ２…第２面

Claims (21)

1. 平面状に導線が巻回された第１層と、
   平面状に導線が巻回された第２層と、
   を含むコイルであって、
   前記第１層と前記第２層は、積層され、
   前記第１層として巻回された導線間のうちの少なくとも一部は、固定されており、
   前記第２層として巻回された導線間のうちの少なくとも一部は、固定されている、
   コイル。
2. 前記第１層として巻回された導線の少なくとも一部は、所定の第１接着剤により固定されており、
   前記第２層として巻回された導線の少なくとも一部は、所定の第２接着剤により固定されている、
   請求項１に記載のコイル。
3. 前記第１接着剤は、前記第１層が有する面のうちの前記第２層と反対側の第１面の少なくとも一部に塗布されており、
   前記第２接着剤は、前記第２層が有する面のうちの前記第１層と反対側の第２面の少なくとも一部に塗布されている、
   請求項２に記載のコイル。
4. 前記第１接着剤は、前記第１面において、前記第１層の中心から放射状に塗布されており、
   前記第２接着剤は、前記第２面において、前記第２層の中心から放射状に塗布されている、
   請求項３に記載のコイル。
5. 前記第１接着剤のうちの少なくとも一部と、前記第２接着剤のうちの少なくとも一部とは、第３接着剤を介して接続されている、
   請求項２から４のうちいずれか一項に記載のコイル。
6. 前記第１層として巻回された導線と、前記第２層として巻回された導線とは、１本の導線が有する部位のうちの互いに異なる部位のことであり、
   前記第３接着剤は、前記１本の導線が有する部位のうち前記第１層と前記第２層との間に位置する部位を覆うように塗布されている、
   請求項５に記載のコイル。
7. 前記第１接着剤と、前記第２接着剤と、前記第３接着剤とは、互いに同じ接着剤である、
   請求項５又は６に記載のコイル。
8. 前記第１層として巻回された導線は、自己融着線であり、
   前記第２層として巻回された導線は、自己融着線であり、
   前記第１層として巻回された導線の少なくとも一部は、自己融着により固定されており、
   前記第２層として巻回された導線の少なくとも一部は、自己融着により固定されている、
   請求項１に記載のコイル。
9. 前記第１層と前記第２層との間に配置される平板状の部材を更に備え、
   前記部材は、非導電性、且つ、非磁性の材質により構成される、
   請求項１から７のうちいずれか一項に記載のコイル。
10. 前記第１層と前記第２層との間に配置される平板状の部材を更に備え、
    前記部材は、非導電性、且つ、非磁性の材質により構成される、
    請求項８に記載のコイル。
11. 前記部材は、自己融着線の融着温度より高い耐熱温度を有する樹脂製である、
    請求項１０に記載のコイル。
12. 前記第１層として巻回された導線は、自己融着により前記部材に固定されており、
    前記第２層として巻回された導線は、自己融着により前記部材に固定されている、
    請求項１０又は１１に記載のコイル。
13. 前記部材は、前記第１層又は前記第２層の平面と平行な方向から前記コイルを見た場合において、前記第１層及び前記第２層と重なる部分を有さない、
    請求項９から１２のうちいずれか一項に記載のコイル。
14. 前記部材は、前記第１層又は前記第２層の平面と直交する方向から前記コイルを見た場合において、前記第１層の内縁及び前記第２層の内縁の両方よりも内側に位置する内側部位を有し、
    前記内側部位には、前記第１層又は前記第２層の平面と直交する方向から前記コイルを見た場合において、前記第１層の内縁及び前記第２層の内縁の両方と重なっていない縁を有する開口を有し、
    前記内側部位には、前記開口から前記第１層の内縁及び前記第２層の内縁に向かって切り欠かれた第１切欠部を有し、
    前記第２層として巻回された導線の最内周端は、前記第１切欠部を介して外側に引き出される、
    請求項９から１３のうちいずれか一項に記載のコイル。
15. 前記第１切欠部の切欠縁の形状は、円弧形状である、
    請求項１４に記載のコイル。
16. 前記内側部位には、前記開口から前記第１層の内縁及び前記第２層の内縁に向かって切り欠かれた２以上の第２切欠部を有する、
    請求項１４又は１５に記載のコイル。
17. 前記部材は、前記第１層又は前記第２層の平面と直交する方向から前記コイルを見た場合において、前記第１層の内縁及び前記第２層の内縁の両方よりも内側に位置する内側部位を有し、
    前記内側部位には、前記第１層又は前記第２層の平面と直交する方向から前記コイルを見た場合において、前記第１層の内縁及び前記第２層の内縁の両方と重なっていない縁を有する開口を有し、
    前記内側部位には、前記開口から前記第１層の内縁及び前記第２層の内縁に向かって切り欠かれた２以上の第２切欠部を有する、
    請求項９から１３のうちいずれか一項に記載のコイル。
18. 請求項１から１７のうちいずれか一項に記載のコイルを備える、
    コイルユニット。
19. 請求項１８に記載のコイルユニットを備える、
    ワイヤレス送電装置。
20. 請求項１８に記載のコイルユニットを備える、
    ワイヤレス受電装置。
21. ワイヤレス送電装置と、
    前記ワイヤレス送電装置から電力を受電するワイヤレス受電装置と、
    を備え、
    前記ワイヤレス送電装置と前記ワイヤレス受電装置の少なくとも一方は、請求項１８に記載のコイルユニットを備える、
    ワイヤレス電力伝送システム。

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