JP6236571B2 - インダクタ及び無線電力伝送装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インダクタ及び無線電力伝送装置に関する。

従来、無線電力伝送用のインダクタの強度や放熱性を向上させるために、磁性体コアや巻線を樹脂で覆った構造を有するインダクタが用いられている。このようなインダクタは、磁性体コアや巻線を覆うように樹脂を注型することにより製造される。従来のインダクタでは、磁性体コアと樹脂とが接触していたため、注型の際に生じる樹脂の硬化収縮により、磁性体コアに応力が加わった。磁性体コアに応力が加わると、磁性体コアの磁歪が阻害される。これにより、Ｌ値の低下や、コアロスの増大などの問題が生じた。

そこで、磁性体コアに加わる応力を抑制するために、緩衝材で磁性体コアを覆ったインダクタが提案されている。しかしながら、このインダクタでは、緩衝材の厚みが不十分な場合、応力を十分に抑制することができないという問題があった。

特開２０１３−５５２２９号公報 特開２００２−１６４２２９号公報 特開２０１０−１７２０８４号公報

磁性体コアに加わる応力が抑制されたインダクタ及び無線電力伝送装置を提供する。

一実施形態に係るインダクタは、複数の磁性体コアと、１つ又は複数のケースと、巻線と、筐体と、補強部と、を備える。ケースは、内側に磁性体コアを収納する。巻線は、ケースの周囲に巻付けられる。筐体は、ケースと巻線とを覆うように、第１の樹脂により形成される。補強部は、磁性体コア同士の間の少なくとも一部に形成される。同一方向におけるケースの内寸と磁性体コアの寸法との差は、筐体の形成時の当該方向におけるケースの寸法の変化量よりも大きい。

第１実施形態に係るインダクタの一例を示すＸＹ平面断面図。 図１のインダクタのＡ−Ａ線断面図。 第１実施形態に係るインダクタの一例を示すＸＹ平面断面図。 第２実施形態に係るインダクタの一例を示すＸＹ平面断面図。 図４のインダクタのＡ−Ａ線断面図。 第３実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図。 図６のインダクタのＡ−Ａ線断面図。 第４実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図。 第５実施形態に係る繊維層の一例を示す模式図。 第５実施形態に係る繊維層の一例を示す模式図。 第６実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図。 第６実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図。 第７実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図。 第８実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図。 第９実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図。 第１０実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図。 第１０実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図。 第１１実施形態に係る磁性体コアの一例を示すＸＹ平面断面図。 第１１実施形態に係る磁性体コアの一例を示すＹＺ平面断面図。 第１２実施形態に係る受電装置の一例を示すブロック図。 第１２実施形態に係る送電装置の一例を示すブロック図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係るインダクタについて、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るインダクタの一例を示すＸＹ平面断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図（ＹＺ平面断面図）である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るインダクタは、複数の磁性体コア１と、ケース２と、巻線３と、筐体４と、緩衝材５と、補強部６と、を備える。

磁性体コア１は、フェライトや電磁鋼板などの磁性体により形成される。以下では、巻線３に電流を流した際に磁性体コア１の内部に生じる磁束が最大となる方向を長さ方向（図１の矢印Ｘの方向）、長さ方向と垂直な方向を幅方向及び高さ方向という。幅方向は、図１及び図２の矢印Ｙの方向であり、高さ方向は、図２の矢印Ｚの方向であるものとする。また、磁性体コア１の長さ方向の寸法はｌ、幅方向の寸法はｗ、高さ方向の寸法はｈであるものとする。

磁性体コア１は、巻線３の近傍部分が、他の部分より、長さ方向からみた断面積（ＹＺ平面の断面積）が大きくなるように形成されている。巻線３の近傍部分とは、磁性体コア１のうち、巻線３に囲まれた部分のことである。巻線３の近傍部分は、磁性体コア１において、磁束密度が最大となる部分である。この部分の断面積を大きくすると、磁性体コア１の磁束密度を低下させることができる。

一般に、磁性体コア１を有するインダクタではコアロスが発生する。コアロスとは、磁性体コア１において生じるエネルギー損失のことである。コアロスには、ヒステリシス損失や渦電流損失が含まれる。このコアロスは、磁性体コア１における磁束密度が大きくなるほど大きくなる。したがって、磁性体コア１の一部を太くし、磁性体コア１の磁束密度を低下させることにより、コアロスを低下させることができる。

また、インダクタのコアロスは、巻線３の近傍部分の磁性体コア１の断面積の合計を、他の部分の磁性体コア１の断面積の合計より大きくすることにより、低下させることができる。したがって、図３に示すように、インダクタは、長さ方向からみた断面積が一定の複数の磁性体コア１を備えてもよい。図３のインダクタの中央の磁性体コア１′は、巻線３の近傍部分にしか配置されていないため、巻線３の近傍部分の断面積の合計は、他の部分の断面積の合計より大きくなっている。この場合も、インダクタのコアロスを低減することができる。

なお、インダクタは、４つ以上の磁性体コア４を備えてもよい。また、図１では、巻線３の近傍部分の幅方向の寸法を大きくすることにより磁性体コア１の断面積を大きくしているが、高さ方向の寸法を大きくすることにより磁性体コア１の断面積を大きくしてもよい。

ケース２は、内側に１つ又は複数の磁性体コア１を収納する。筐体４は、ケース２の外側に形成されるため、筐体４と磁性体コア１とは接触せず、筐体４の硬化収縮による応力や熱応力が磁性体コア１に直接的に加わらない。したがって、ケース２を設けることにより、磁性体コア１に加わる応力を抑制することができる。

ケース２は、絶縁性の材料により形成される。ケース２の材料として、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、及びガラスなどが用いられる。以下では、ケース２の長さ方向の内寸はＬ、幅方向の内寸はＷ、高さ方向の内寸はＨであるものとする。ケース２の内寸とは、各方向におけるケース２の内壁間の寸法のことである。なお、上記のＬ，Ｗ，Ｈは、巻線３に電流が流れていないときのケース２の内寸である。ケース２の内寸と磁性体コア１の寸法との関係については後述する。

図１において、インダクタは、２つのケース２を備え、各ケース２が磁性体コア１を１つずつ収納している。しかしながら、ケース２は、複数の磁性体コア１を収納してもよい。例えば、図１のように、インダクタが磁性体コア１を２つ備える場合、インダクタは、ケース２を１つ備え、当該ケース２に２つの磁性体コア１が収納されてもよい。

巻線３は、ケース２の周囲に巻付けられている。より詳細には、巻線３は、各ケース２に対してではなく、複数のケース２の全体に対して巻付けられる。巻線３として、例えば、銅線、アルミ線、及びリッツ線などが用いられる。この巻線３に電流が流れることにより、インダクタは磁界を発生させる。

筐体４は、ケース２及び巻線３を覆うように、絶縁性の第１の樹脂により形成される。筐体４は、ケース２の内側に磁性体コア１を収納し、ケース２の周囲に巻線３を巻付けた後に形成される。筐体４の形成方法として、例えば、注型や射出成形が用いられる。また、３Ｄプリンタを用いた積層造形法が用いられてもよい。第１の樹脂は、これらの製造方法に応じて選択される。第１の樹脂として、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、及びガラスなどが用いられる。

上述のケース２は、第１の樹脂により形成されてもよい。これにより、筐体４とケース２との接着強度を向上させ、インダクタに振動や衝撃が加わった際の、筐体４とケース２との間の界面剥離を抑制することができる。

また、ケース２は、第１の樹脂と異なる第２の樹脂により形成されてもよい。例えば、ケース２を強度が高い第２の樹脂により形成し、筐体４を熱伝導率が高い第１の樹脂で形成することが考えられる。これにより、インダクタの強度及び放熱性を向上させることができる。また、筐体４を粘度の低い第１の樹脂で形成することにより、インダクタの生産性を向上させることができる。

なお、筐体４を形成する際に、第１の樹脂がケース２に浸入すると、磁性体コア１に熱応力が加わる恐れがある。このため、ケース２は、第１の樹脂がケース２に浸入しないように、筐体４の形成の前に密封されるのが好ましい。

また、筐体４の一部に、共振用のキャパシタンスが内蔵されてもよい。キャパシタンスは、例えば、２つの磁性体コア１の断面積が小さい部分に生じたスペース４１に内蔵される。筐体４は、キャパシタンスを内蔵するための収納部を備え、筐体４の形成後に、キャパシタンスを搭載されてもよい。また、筐体４は、キャパシタンスを所定の位置（例えば、スペース４１）に配置された状態で、注型などにより形成されてもよい。この場合、筐体４の形成と同時に、キャパシタンスが内蔵される。

緩衝材５は、ケース２と磁性体コア１との間に、磁性体コア１の少なくとも一部を覆うように設けられる。緩衝材５は、磁性体コア１をケース２の内側で固定するとともに、磁性体コア１に外部から加わる応力を抑制する。

緩衝材５は、絶縁性又は半導電性の材料により形成される。ここでいう半導電性の材料とは、絶縁体よりも電気伝導率が高く、導体よりも電気伝導率が低い材料のことをいう。したがって、半導電性の材料は、ケース２や筐体４の材料よりも導電率が高い。具体的には、半導電性の材料は、電気伝導率が１０^−６Ｓ／ｍ以上１０^６Ｓ／ｍ以下の材料である。半導電性の材料は、例えば、絶縁体とカーボンなどの導電体との混合物である。

緩衝材５の材料として、例えば、発泡系樹脂、ゴム系樹脂、ゲル系樹脂、不織布などが用いられる。また、アクリルゴムやシリコンゴムなどの合成ゴムが用いられてもよい。緩衝材５を半導電性の材料により形成した場合、電界の集中を緩和することができるため、磁性体コア１と巻線３との間の部分放電を抑制することができる。

なお、緩衝材５は、筐体４の硬化収縮による応力を緩衝するため、第１の樹脂よりも弾性率が低い材料により形成されるのが好ましい。また、ケース２の熱収縮による応力を緩衝するため、ケース２の材料よりも弾性率が低い材料により形成されるのが好ましい。さらに、緩衝材５は、磁性体コア１からの放熱性を向上させるため、図１及び図２に示すように、磁性体コア１の全体を覆うように設けられるのが好ましい。

補強部６は、磁性体コア１同士の間に形成され、インダクタの強度を補強し、主として高さ方向の荷重を支持する。ケース２の内寸が、磁性体コア１の外寸よりも大きいため、補強部６が無いと、インダクタに荷重がかかった時に、磁性体コア１で荷重を支えられない。そこで、磁性体コア１を分割し、分割した磁性体コア１の間の部分で荷重を支えるために、補強部６を備える。図１において、補強部６は、２つの磁性体コア１の間に位置するケース２の側面と、２つのケース２の間の筐体４と、により形成されている。

上述の通り、磁性体コア１は、緩衝材５によって少なくとも一部を覆われる。このような応力緩衝構造により、磁性体コア１に加わる応力は抑制されるものの、磁性体コア１が配置された部分の耐荷重性は低下する。そこで、本実施形態では、磁性体コア１を複数設け、磁性体コア１同士の間に補強部６を形成し、インダクタの耐荷重性を向上させる。

このような構成により、本実施形態に係るインダクタは、高い耐荷重性を要求される用途に利用することができる。このような用途には、例えば、車両に踏まれることが想定される、電気自動車向けの送電用のインダクタが含まれる。

なお、インダクタの耐荷重性を高めるために、補強部６は、第１の樹脂より圧縮強度が高い樹脂により形成されてもよいし、ガラスクロスなどの繊維を用いた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）により形成されてもよい。また、ケース２が複数の磁性体コア１を収納する場合には、ケース２内の各磁性体コア１の間に、補強部６が形成されてもよい。

ここで、ケース２の内寸と磁性体コア１の寸法との関係について説明する。磁性体コア１及びケース２は、同一方向におけるケース２の内寸Ｐと磁性体コア１の寸法ｐとの差の最小値が、当該方向におけるケース２の内寸の変化量ΔＰよりも大きくなるように設計される（ｍｉｎ（Ｐ−ｐ）＞ΔＰ）。例えば、長さ方向に着目すると、磁性体コア１及びケース２は、ケース２の長さ方向の内寸Ｌと磁性体コア１の長さ方向の寸法ｌとの差の最小値が、長さ方向におけるケース２の内寸の変化量ΔＬよりも大きくなるように設計される。

ケース２の内寸の変化量ΔＰとは、インダクタ製造時（筐体４の形成時）の熱収縮により収縮するケース２の寸法の最大値ことである。インダクタ製造時の熱収縮は、例えば、熱硬化性樹脂を熱硬化させるときの硬化温度（８５度〜１５０度）や、熱可塑性樹脂を射出成型するときの温度（１８０度〜）から、常温に戻る際の熱収縮などがある。収縮するケース２の内寸の最小値をＰ_ＭＩＮとすると、ΔＰ＝Ｐ−Ｐ_ＭＩＮとなる。

変化量ΔＰは、ケース２の線膨張係数α（％／℃）と、ケース２の内寸Ｐと、温度の変化量ΔＴ（℃）との積となる（ΔＰ＝αＰΔＴ）。温度の変化量ΔＴは、インダクタ製造時に上昇するケース２の温度の変化量の最大値である。インダクタを動作させる最低温度（インダクタの動作温度）におけるケース２の温度をＴ、インダクタを製造する際に上昇するケース２の温度の最大値をＴ_ＭＡＸとすると、ΔＴ＝Ｔ_ＭＡＸ−Ｔとなる。ケース２の温度Ｔは、インダクタの設置環境に応じて任意に設定可能である。例えば、ＥＶの動作温度が−１０度から４０度の場合は、Ｔは−１０度となる。

以上より、磁性体コア１及びケース２は、ｍｉｎ（Ｐ−ｐ）＞αＰΔＴが各方向で成り立つように設計される。すなわち、長さ方向、幅方向、高さ方向の任意の箇所で、それぞれ以下の式が成り立つ。
磁束方向：Ｌ−ｌ＞αＬΔＴ
幅方向 ：Ｗ−ｗ＞αＷΔＴ
高さ方向：Ｈ−ｈ＞αＨΔＴ
例えば、α＝０．０１％／℃、Ｌ＝１００ｍｍ、ΔＴ＝１００℃の場合、ｌ＜９９ｍｍとなる。

磁性体コア１及びケース２をこのように設計することによって、ケース２に熱収縮が生じた場合であっても、ケース２の熱収縮による応力が磁性体コア１に直接的に加わらないようにすることができる。

なお、緩衝材５は、磁性体コア１とケース２との間に設けられるため、各方向における厚さの合計値Ｑは、ケース２の内寸Ｐと磁性体コア１の寸法ｐとの差となる（Ｑ＝Ｐ−ｐ）。厚さの合計値Ｑとは、磁性体コア１の一方側に設けられた緩衝材５の厚さと、磁性体コア１の他方側に設けられた緩衝材５の厚さと、の合計値のことである。例えば、図２に示すように、磁性体コア１の上側に設けられた緩衝材５の厚さがｑ_１、磁性体コア１の下側に設けられた緩衝材５の厚さがｑ_２の場合、高さ方向における緩衝材５の厚さの合計値Ｑは、Ｑ＝ｑ_１＋ｑ_２となる。

以上説明した通り、本実施形態によれば、筐体４によりインダクタの強度や放熱性を向上させることができる。また、ケース２や緩衝材５により、筐体４の硬化収縮によって磁性体コア１に加わる応力を抑制することができる。さらに、緩衝材５により、ケース２の熱収縮によって磁性体コア１に加わる応力を抑制することができる。したがって、インダクタのＬ値の低下やコアロスの増大を抑制することができる。また、補強部６により、インダクタの強度を補強し、耐荷重性を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るインダクタについて、図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施形態に係るインダクタの一例を示すＸＹ平面断面図である。図５は、図４のＡ−Ａ線断面図（ＹＺ平面断面図）である。図４及び図５に示すように、本実施形態に係るインダクタは、ボビン７をさらに備える。

ボビン７は、表面に巻線３を巻付けるための筒状部材であり、絶縁性の材料により形成される。インダクタは、巻線３を巻付けられたボビン７と、磁性体コア１を収納したケース２とをそれぞれ製造した後、ボビン７の空洞部分にケース２を差し込むことにより形成してもよい。また、ケース２とボビン７とが一体に形成されてもよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るインダクタについて、図６及び図７を参照して説明する。図６は、本実施形態に係るインダクタの一例を示すＸＹ平面断面図である。図７は、図６のＡ−Ａ線断面図（ＹＺ平面断面図）である。図６及び図７に示すように、本実施形態に係るインダクタは、導体板８をさらに備える。

導体板８は、筐体４の表面の少なくとも一部を覆うように設けられる。導体板８を設けることにより、導体板８が設けられた方向への電磁界をシールドすることができる。このインダクタを無線電力伝送用のインダクタとして用いる場合には、導体板８は、電力伝送方向に面した筐体４の表面には設けられず、他の表面に設けられる。例えば、電力伝送方向が図７の上方向の場合、図７に示すように、導体板８は、筐体４の側面及び底面を覆うように設けるのが好ましい。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係るインダクタについて、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図である。図８に示すように、本実施形態に係るインダクタは、繊維層９を更に備える。

繊維層９は、少なくとも１種類の繊維を含む繊維強化プラスチック構造（ＦＲＰ構造）により形成される。繊維層９は、筐体４中又は筐体４上の任意の箇所に形成可能である。繊維層９を形成することにより、インダクタの強度や耐荷重性を向上させることができる。図８に示すように、繊維層９は、ケース２の上方に繊維層９を形成すると、インダクタの高さ方向の耐荷重性が向上する。

繊維層９は、例えば、所定の位置に繊維を配置した後、第１の樹脂を注型することにより形成される。これにより、第１の樹脂と繊維とからなるＦＲＰ、筐体４中に形成される。

また、繊維層９は、筐体４を形成した後、筐体４上に繊維を配置し、第１の樹脂とは異なる第３の樹脂を注型することにより形成されてもよい。これにより、第３の樹脂と繊維とからなるＦＲＰが、筐体４上に形成される。

繊維層９を形成する繊維として、例えば、ガラス繊維、樹脂繊維、カーボン繊維及びアルミや銅などの導体線が用いられる。また、第３の樹脂として、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、及びガラスなどを用いることができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係るインダクタについて、図９及び図１０を参照して説明する。本実施形態に係るインダクタは、繊維層９を備える。図９及び図１０は、本実施形態に係る繊維層９の一例を示す模式図である。図９及び図１０に示すように、本実施形態に係る繊維層９は、導電性繊維９１と、絶縁性繊維９２と、を含む。

導電性繊維９１は、隣接する繊維同士が接触しないように配置される。導電性繊維９１は、例えば、カーボン繊維、アルミや銅などの導体線である。導電性繊維９１を用いて繊維層９を形成することにより、繊維層９の強度を向上させることができる。また、図９に示すように、導電性繊維９１を所定の方向に配列すると、導電性繊維９１が偏光板のように作用し、インダクタに入射する特定の偏波が反射される。これにより、高調波の漏洩電磁界強度を低減することができる。

絶縁性繊維９２は、例えば、ガラス繊維や樹脂繊維である。上述の導電性繊維９１同士が接触し、導電性繊維９１によるループが形成されると、ループに渦電流が流れ、インダクタの損失が増加したり、ループ電流が磁束をシールドし、電気特性が劣化したりする。そこで、絶縁性繊維９２は、隣接する導電性繊維９１同士が接触しないように配置される。これにより、インダクタの電気特性の劣化を抑制することができる。

本実施形態に係る繊維層９は、例えば、導電性繊維９１を縦糸及び絶縁性繊維９２を横糸とした織布と、樹脂と、により形成される。また、繊維層９は、それぞれ所定の方向に配列された導電性繊維９１の層を、複数備えてもよい。これにより、高調波の漏洩電磁界強度をさらに低減することができる。

図１０は、所定の方向に配列された導体性繊維９１の層を２つ有する繊維層９を示している。導体性繊維９１の各層は、配列方向が直交するように積層されている。また、各層の導体性繊維９１は、隣接した繊維同士が接触しないように、絶縁性繊維９２により絶縁されている。繊維層９をこのような積層構造とする場合、導電性繊維９１の各層を絶縁するために、導電性繊維９１の各層の間に、絶縁体の層（図示省略）を設けるのが好ましい。絶縁体の層は、絶縁性繊維９２、第１の樹脂、及び第３の樹脂などにより形成できる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態に係るインダクタについて、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１及び図１２は、本実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図である。図１１及び図１２に示すように、本実施形態に係るインダクタは、保護層１０をさらに備える。

保護層１０は、砂及び砂利の少なくとも一方を含み、筐体４中又は筐体４上に設けられる。保護層１０を設けることにより、インダクタの強度や耐摩耗性を向上させることができる。

保護層１０は、例えば、所定の位置に砂や砂利を配置した後、第１の樹脂を注型することにより形成される。これにより、図１１に示すように、筐体４中に保護層１０が形成される。また、保護層１０は、筐体４を形成した後、筐体４上に砂や砂利を配置し、第１の樹脂とは異なる第４の樹脂を注型することにより形成されてもよい。これにより、筐体４上に保護層１０が形成される。

さらに、保護層１０は、所定の位置に砂や砂利と、繊維と、を配置した後、第１の樹脂、第３の樹脂、第４の樹脂などを注型することにより形成されてもよい。これにより、図１２に示すように、繊維層９と保護層１０とを一体に形成することができる。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態に係るインダクタについて、図１３を参照して説明する。図１３は、本実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図である。図１３に示すように、本実施形態に係るインダクタは、凹凸パターン１１をさらに備える。

凹凸パターン１１は、筐体４の表面の少なくとも一部を覆うように設けられる。凹凸パターン１１を設けることにより、インダクタの表面の耐スリップ性を向上させることができる。図１３のインダクタは、筐体４の表面にのみ凹凸パターン１１を備えるが、導体板８の表面に凹凸パターン１１が設けられてもよい。また、筐体４上に繊維層９や保護層１０などが形成される場合、繊維層９や保護層１０の表面に凹凸パターンが形成されてもよい。

（第８実施形態）
次に、第８実施形態に係るインダクタについて、図１４を参照して説明する。図１４は、本実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図である。図１４に示すように、本実施形態に係るインダクタは、塗装部１２をさらに備える。

塗装部１２は、筐体４の表面の少なくとも一部を覆うように設けられる。塗装部１２は、筐体４の表面を塗装することにより形成されてもよいし、塗装されたシートなどを筐体４の表面に貼付することにより形成されてもよい。

塗装部１２を設けることにより、インダクタの表面の耐スリップ性を向上させたり、インダクタの耐候性や耐水性を向上させたりすることができる。図１４のインダクタは、筐体４の表面にのみ塗装部１２を備えるが、導体板８の表面に塗装部１２が設けられてもよい。また、筐体４上に繊維層９や保護層１０などが形成される場合、繊維層９や保護層１０の表面に塗装部１２が設けられてもよい。

（第９実施形態）
次に、第９実施形態に係るインダクタについて、図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図である。図１５に示すように、本実施形態に係るインダクタは、カバー１３を更に備える。

カバー１３は、インダクタの電力伝送方向に面した筐体４の表面の、少なくとも一部を覆うように設けられる。カバー１３を設けることにより、インダクタの強度や耐候性を向上させることができる。カバー１３は、目的に応じて、強度、対候性、耐熱性、耐水性、及び耐摩耗性などが高い絶縁性の任意の材料により形成される。カバー１３は、筐体４上に形成された繊維層９や保護層１０であってもよいし、表面に凹凸パターン１２や塗装部１３を備えてもよい。

（第１０実施形態）
次に、第１０実施形態に係るインダクタについて、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６及び図１７は、本実施形態に係るインダクタの一例を示すＹＺ平面断面図である。図１６及び図１７に示すように、本実施形態に係るインダクタは、半導電部１４を備える。

半導電部１４は、上述の半導電性の材料からなる塗料やシートにより形成される。半導電部１４は、ケース２の内面の少なくとも一部、及び筐体４の表面の一部、の少なくとも一方に設けられる。

図１６に示すインダクタは、ケース２の内面全体、すなわち、ケース２と磁性体コア１との間に半導電部１４を備える。このような構成により、電界の集中を緩和することができるため、磁性体コア１と巻線３との間の部分放電を抑制することができる。

図１７に示すインダクタは、筐体４の表面の一部、すなわち、筐体４と導体板８との間に半導電部１４を備える。このような構成により、電界の集中を緩和することができるため、導体板８と巻線３との間の部分放電を抑制することができる。

なお、半導電部１４を、ケース２の内面に設ける場合、緩衝材５と半導電部１４とそれぞれ設けてもよいし、緩衝材５を半導電性の材料によって形成してもよい。この場合、緩衝材５が半導電部１４の役割を果たす。

（第１１実施形態）
次に、第１１実施形態に係るインダクタについて、図１８及び図１９を参照して説明する。本実施形態に係るインダクタは、複数の磁性体片１５を平面状に配置して、互いに結合することにより形成された磁性体コア１を備える。各磁性体片１５は、概ね扁平な板状であり、磁性体コア１は全体として大きな板状になっている。図１８は、本実施形態に係る磁性体コア１の一例を示すＸＹ平面断面図である。図１９は、本実施形態に係る磁性体コア１の一例を示すＹＺ平面断面図である。

各磁性体片１５は、フェライト、圧粉磁心、電磁鋼板などにより構成される。複数の磁性体片１５から磁性体コア１を形成している理由は、以下の通りである。

インダクタを無線電力伝送に用いる場合、伝送する電力や距離に応じて、インダクタのサイズが決まる。例えば、１０ｃｍ程度離れた位置に電力を伝送する場合には、一辺が数１０ｃｍほどの大型インダクタが用いられる。磁性体コア１をフェライトや圧粉磁心などで形成する場合、成形工程や焼成工程の関係で、大型コアの製造が困難である。そこで、本実施形態のように、小型の磁性体片１５を複数結合させて、大型インダクタとコアとして使用する。

磁性体コア１を形成する複数の磁性体片１５の間は、磁性体材料を充填した流動性材料を介して結合されている。充填する磁性体材料として、例えば、粉状又は粒状の材料を用いることができる。また、流動性材料として、例えば、エポキシ樹脂またはシリコンなどの樹脂材料で構成される接着剤を用いることができる。図１５において、各磁性体片１５は、磁性体粉末としてフェライト粉末を充填した接着剤１６により結合されている。

磁性体片１５間の接着は、例えば、各磁性体片１５の側面に接着剤１６を塗布し、各磁性体片１５を互いに一定時間以上押し付けることで行う。これにより、磁性体片１５間に、空気の隙間等による比透磁率の低い領域の発生を抑制した磁性体コア１を形成できる。したがって、磁性体コア１における局所的な磁束の集中が抑制され、コアロスを低減することができる。

本実施形態において、接着力がない又は弱い樹脂系材料等の流動性材料に磁性体粉末を充填したものを用いて、磁性体片１５同士を結合してもよい。また、フェライト粉末のみからなる材料を用いて、各磁性体片１５を結合する構成も可能である。この場合は、磁性体片１５同士の結合を維持するために、図１９に示すように、磁性体コア１の両面または片面に、シート１７を接着剤で貼り付けることで、各磁性体片１５を固定してもよい。

シート１７として、ポリイミドフィルム、シリコン系、アクリル系などによるシートを用いることができる。また、シート１７として、上述のシートの代わりにガラスクロスを用いてもよい。シート１７を接着する接着剤は、例えば、不飽和ポリエステルなどの樹脂材料であってもよい。

（第１２実施形態）
次に、第１２実施形態に係る無線電力伝送装置について、図２０及び図２１を参照して説明する。本実施形態に係る無線電力伝送装置は、上述の各実施形態に係るインダクタを備える。ここでいう無線電力伝送装置には、無線電力伝送のための受電装置及び送電装置が含まれる。以下では、受電装置と送電装置とに分けて説明する。

図２０は、本実施形態に係る受電装置１００の概略構成を示すブロック図である。受電装置１００は、図２０に示すように、インダクタユニット１０１と、整流器１０２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３と、蓄電池１０４と、を備える。

インダクタユニット１０１は、上述の各実施形態に係るインダクタを１つ又は複数備える。受電装置１００において、インダクタは、送電側のインダクタと共振して電力を受電する。受電された電力は、整流器１０２に入力される。なお、インダクタユニット１０１には、インダクタとともに共振回路ないしは力率を改善するための回路を構成するキャパシタを備えてもよい。

整流器１０２は、インダクタユニット１０１から入力された交流電力を直流電力に整流する。整流器１０２は、例えば、ダイオードを使ったブリッジ回路により構成される。整流器１０２により整流された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３に入力される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３は、蓄電池１０４へ適切な電圧がかかるように、電圧を調整する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３により調整された電圧は、蓄電池１０４に入力される。なお、受電装置１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を備えない構成も可能である。

蓄電池１０４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３又は整流器１０２から入力された電力を蓄積する。蓄電池１０４として、鉛蓄電池やリチウムイオン電池など、任意の蓄電池を用いることができる。なお、受電装置１００は、蓄電池１０４を備えない構成も可能である。

図２１は、本実施形態に係る送電装置１１０の概略構成を示すブロック図である。送電装置１１０は、図２１に示すようにインダクタユニット１０１と、交流電源１０５と、を備える。

交流電源１０５は、交流電力をインダクタユニット１０１に入力する。例えば、交流電源１０５は、商用電源から電力を入力され、入力された電力を整流し、インバータ回路を用いて交流電力に変換し、インダクタユニット１０１に入力する。また、交流電源１０５は、商用電力、直流電力、及び交流電力の電圧を調整する回路や、ＰＦＣ回路と呼ばれる力率改善回路を備える構成も可能である。

インダクタユニット１０１のインダクタは、交流電源１０５から入力された電力によって交流磁界を発生させ、受電側のインダクタに送電する。

以上説明した受電装置１００及び送電装置１１０は、上述の各実施形態に係るインダクタを介して電力を伝送するため、製造方法によるインダクタの損失増加が少ない。したがって、受電装置１００及び送電装置１１０は、高い伝送効率で電力を伝送することができる。

なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１：コア、２：ケース、３：巻線、４：樹脂、５：緩衝材、６：補強部、７：ボビン、８：導体板、９：繊維層、１０：保護層、１１：凹凸パターン、１２：塗装部、１３：カバー、１４：半導電部、１５：磁性体片、１６：接着剤、１７：シート、４１：スペース、９１：導電性繊維、９２：絶縁性繊維、１００：受電装置、１０１：１０１：インダクタユニット、１０２：整流器、１０３：ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０４：蓄電池、１０５：交流電源、１１０：送電装置

Claims (20)

1. 複数の磁性体コアと、
   内側に前記磁性体コアを収納する１つ又は複数のケースと、
   前記ケースの周囲に巻付けられる巻線と
   前記ケースと前記巻線とを覆うように、第１の樹脂により形成される筐体と、
   前記磁性体コア同士の間の少なくとも一部に形成される補強部と、
   を備え、
   同一方向における前記ケースの内寸と前記磁性体コアの寸法との差は、前記筐体の形成時の当該方向における前記ケースの寸法の変化量よりも大きい
   インダクタ。
2. 前記補強部は、前記ケースの側面及び前記ケース同士の間の前記筐体の少なくとも一方により形成される
   請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記筐体上又は前記筐体中に形成された繊維層を更に備える
   請求項１又は請求項２に記載のインダクタ。
4. 前記繊維層は、少なくとも１つの繊維を含む繊維強化プラスチックにより形成される
   請求項３に記載のインダクタ。
5. 前記繊維層は、絶縁性繊維と、導電性繊維と、を含む
   請求項３又は請求項４に記載のインダクタ。
6. 前記筐体上又は前記筐体中に形成された、砂及び砂利の少なくとも一方を含む保護層を更に備える
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項の記載のインダクタ。
7. 前記ケースの寸法の変化量は、前記ケースの線膨張係数と、動作温度における前記ケースの寸法と、前記筐体の形成時の前記ケースの温度の変化量と、の積である
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のインダクタ。
8. 前記複数の磁性体コアは、前記巻線の近傍部分の長さ方向の断面積の合計が、他の部分の長さ方向の断面積の合計より大きい
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のインダクタ。
9. 前記ケースは、前記第１の樹脂により形成される
   請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のインダクタ。
10. 前記ケースと前記磁性体コアとの間の少なくとも一部に、前記磁性体コアを固定する緩衝材を更に備える
    請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のインダクタ。
11. 前記緩衝材は、前記第１の樹脂より弾性率が低い材料により形成される
    請求項１０に記載のインダクタ。
12. 前記巻線が巻付けられるボビンを更に備える
    請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のインダクタ。
13. 前記筐体の表面の少なくとも一部を覆う導体板を更に備える
    請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のインダクタ。
14. 前記筐体の表面の少なくとも一部に形成された凹凸パターンを更に備える
    請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のインダクタ。
15. 前記筐体の表面の少なくとも一部に形成された塗装部を更に備える
    請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載のインダクタ。
16. 前記筐体の表面の少なくとも一部を覆う絶縁性のカバーを更に備える
    請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載のインダクタ。
17. 前記ケースの内面の少なくとも一部に、前記第１の樹脂より導電率が高い材料からなる半導電部を更に備える
    請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載のインダクタ。
18. 前記筐体と前記筐体の表面の少なくとも一部を覆う導体板との間に、前記第１の樹脂より導電率が高い材料からなる半導電部を更に備える
    請求項１又は請求項１７のいずれか１項に記載のインダクタ。
19. 前記磁性体コアは、平面状に配置され、磁性体材料を含む材料により互いに結合された複数の磁性体片を含む
    請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載のインダクタ。
20. 請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載のインダクタを備える
    無線電力伝送装置。

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