JP6383086B2 - インダクタユニット及び電動車両 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インダクタユニット及び電動車両に関する。

近年、ＥＶバスなどに無線で大電力を伝送するための無線電力伝送装置として、複数のインダクタを含むインダクタユニットを備えた装置が提案されている。このような装置は、インダクタからの放熱性を高め、各インダクタに要求される耐電圧や電流容量を低減することができるため、大電力の伝送に適している。

しかしながら、この装置では、インダクタユニットを構成する複数のインダクタが磁気的に結合することにより、電力の伝送効率の低下や、電力制御の複雑化などの問題が生じる。また、複数のインダクタの磁気的な結合を抑制するために、各インダクタの磁束方向のなす角を垂直にしたインダクタユニットも提案されているが、このインダクタユニットでは、漏洩磁界の低減が困難になるという問題があった。さらに、インダクタユニットの車体に対する配置によっては、車体側面からの漏洩磁界強度が高くなり、人体に影響を及ぼす恐れもあった。

特開２０１３−２４７８２２号公報 特開２０１１−２３４４９６号公報

各インダクタ間の結合係数が小さい複数のインダクタを有し、車体側面からの漏洩磁界強度が低いインダクタユニット及び電動車両を提供する。

一実施形態に係るインダクタユニットは、第１インダクタと、第２インダクタとを備え、車体に搭載される。第１インダクタは、ソレノイド型コイルであり、第１コアと、第１巻線とを備える。第１巻線は、第１コアの周囲に巻き付けられる。第２インダクタは、ソレノイド型コイルであり、第２コアと、第２巻線とを備える。第２巻線は、第２コアの周囲に巻き付けられる。第１インダクタ及び第２インダクタは、第１直線と第１中心線とのなす角が０度より大きくかつ９０度より小さくなるように配置される。第１直線は、第１交点と第２交点とを結ぶ直線である。第１交点は、第１コアの第１磁束方向と平行な第１中心線と、第１磁束方向と垂直な第２中心線と、の交点である。第２交点は、第２コアの第２磁束方向と平行な第３中心線と、第２磁束方向と垂直な第４中心線と、の交点である。また、第１インダクタ及び第２インダクタは、第１磁束方向と第２磁束方向とが平行になるように配置される。さらに、第１インダクタ及び第２インダクタは、第１直線と車体の前後方向の中心線とのなす角が、第１直線と第１中心線とのなす角より小さくなるように配置される。

第１実施形態に係るインダクタユニットの概略構成を示す平面図。 インダクタの変形例を示す平面図。 インダクタの変形例を示す断面図。 インダクタの変形例を示す断面図。 インダクタユニットの作用を説明する説明図。 角Angleを説明する説明図。 図１のインダクタユニットにおける結合係数と角φとの関係を示すグラフ。 図１のインダクタユニットにおける結合係数と角φとの関係を示すグラフ。 図１のインダクタユニットにおける結合係数と角φとの関係を示すグラフ。 図１のインダクタユニットにおける結合係数と角φとの関係を示すグラフ。 図１のインダクタユニットにおける漏洩磁界と角Angleの関係を示すグラフ。 図１のインダクタユニットの変形例を示す平面図。 図１２のインダクタユニットにおける結合係数と角φとの関係を示すグラフ。 図１のインダクタユニットの変形例を示す平面図。 図１４のインダクタユニットにおける結合係数と角φとの関係を示すグラフ。 図１のインダクタユニットからの漏洩磁界強度のシミュレーション結果を示す図。 図１のインダクタユニットの車体への配置方法を説明する図。 図１のインダクタユニットの変形例を示す平面図。 第２実施形態に係る受電装置の概略構成を示すブロック図。 第２実施形態に係る送電装置の概略構成を示すブロック図。 交流電源の一例を示す回路図。 交流電源の一例を示す回路図。 交流電源の一例を示す回路図。 交流電源の一例を示す回路図。 交流電源の一例を示す回路図。 第３実施形態に係るＥＶバスを示す概略構成図。 第３実施形態に係るＥＶバスの変形例を示す概略構成図。

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ユニットについて、図１〜図１８を参照して説明する。本実施形態に係るインダクタユニットは、複数のインダクタを備える。インダクタユニット１００の各インダクタは、それぞれキャパシタと接続され、共振回路を形成する。この共振回路は、無線電力伝送装置の送電部又は受電部として用いられる。

まず、インダクタユニット内における各インダクタの配置について説明する。

ここで、図１は、本実施形態に係るインダクタユニット１００の概略構成を示す平面図である。図１に示すように、インダクタユニット１００は、インダクタ１とインダクタ２とを備える。

インダクタ１（第１インダクタ）は、ソレノイド型のインダクタである。インダクタ１は、キャパシタと直列ないしは並列に接続されて共振回路を形成する。このキャパシタは、インダクタユニット１００に含まれてもよいし、インダクタユニット１００とは別の回路に含まれてもよい。インダクタ１は、対向配置された他のインダクタと電磁誘導ないしは磁界共鳴（共振）により結合する。これにより、他のインダクタとの間での無線電力伝送が実現される。インダクタ１は、コア１１と、巻線１２と、筐体１３とを備える。

コア１１（第１コア）は、フェライトなどの磁性体により形成される。巻線１２（第１巻線）は、コア１１の周囲に巻付けられている。巻線１２に電流が流れることにより、磁界が発生する。以下では、インダクタユニット１００の動作中にコア１１内で生じる磁束が最大となる方向を、コア１１の磁束方向Ａ_１（第１磁束方向）と称する。磁束方向Ａ_１は、図１における矢印Ａ_１の方向である。また、コア１１の磁束方向Ａ_１の寸法をコア長Ｌ_１１と、コア１１の磁束方向Ａ_１と垂直な方向の寸法をコア幅Ｗ_１１と称する。コア長Ｌ_１１及びコア幅Ｗ_１１は、任意に設計可能である。

さらに、磁束方向Ａ_１と平行なコア１１の中心線を中心線ＣＬ_１（第１中心線）と、磁束方向Ａ_１と垂直なコア１１の中心線を中心線ＣＬ_２（第２中心線）と称する。すなわち、中心線ＣＬ_１は、コア１１のコア幅Ｗ_１１の中心を通る磁束方向Ａ_１と平行な直線であり、中心線ＣＬ_２は、コア１１のコア長Ｌ_１１の中心を通る磁束方向Ａ_１と垂直な直線である。図１に示すように、中心線ＣＬ_１と中心線ＣＬ_２とは、交点Ｐ_１（第１交点）で交差する。

なお、図１において、コア１１の平面視形状は、コア長Ｌ_１１がコア幅Ｗ_１１より長い矩形であるが、図２に示すように、コア１１が分割されていてもよいし、矩形でなくてもよい。コア１１が分割されている場合や、矩形でない場合は、コア１１の外周が収まる矩形形状の各辺の寸法がコア長Ｌ_１１及びコア幅Ｗ_１１となる。いずれの場合も、コア１１の磁束方向Ａ_１の最大寸法をコア長Ｌ_１１と、コア１１の磁束方向Ａ_１と垂直な方向の最大寸法をコア幅Ｗ_１１という。

磁束方向巻線１２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。以下では、巻線１２の磁束方向Ａ_１の寸法を巻線長Ｌ_１２と称する。巻線長Ｌ_１２は、任意に設計可能である。

また、磁束方向Ａ_１と垂直な巻線１２の中心線を中心線ＣＬ_５（第５中心線）と称する。図１において、巻線１２はコア１１の中央部に、中心線ＣＬ_２と中心線ＣＬ_５とが一致するように配置されている。ここで、図３は、インダクタ１の中心線ＣＬ_１に沿った断面図である。巻線１２は、図３に示すように、コア１１の周囲に誘電体のボビン１４を介して巻付けられてもよい。

筐体１３は、誘電体により形成される。図１において、筐体１３は外形のみが示されているため、コア１１及び巻線１２が表面に露出しているが、実際には、筐体１３は、コア１１及び巻線１２の全体を覆うように形成される。

インダクタ２（第２インダクタ）は、ソレノイド型のインダクタである。インダクタ２は、キャパシタと直列に接続されて共振回路を形成する。このキャパシタは、インダクタユニット１００に含まれてもよいし、インダクタユニット１００とは別の回路に含まれてもよい。インダクタ２は、対向配置された他のインダクタと磁界共鳴（共振）により結合する。これにより、他のインダクタとの間での無線電力伝送が実現される。インダクタ２は、コア２１と、巻線２２と、筐体２３と、を備える。

コア２１（第２コア）は、フェライトなどの磁性体により形成される。巻線２２（第２巻線）は、コア２１の周囲に巻付けられている。巻線２２に電流が流れることにより、磁界が発生する。以下では、インダクタユニット１００の動作中にコア２１内で生じる磁束が最大となる方向を、コア２１の磁束方向Ａ_２（第２磁束方向）と称する。磁束方向Ａ_２は、図１における矢印Ａ_２の方向である。また、コア２１の磁束方向Ａ_２の寸法をコア長Ｌ_２１と、コア２１の磁束方向Ａ_２と垂直な方向の寸法をコア幅Ｗ_２１と称する。コア長Ｌ_２１及びコア幅Ｗ_２１は、任意に設計可能である。

さらに、磁束方向Ａ_２と平行なコア２１の中心線を中心線ＣＬ_２（第３中心線）と、磁束方向Ａ_２と垂直なコア２１の中心線を中心線ＣＬ_４（第４中心線）と称する。すなわち、中心線ＣＬ_３は、コア２１のコア幅Ｗ_２１の中心を通る磁束方向Ａ_２と平行な直線であり、中心線ＣＬ_４は、コア２１のコア長Ｌ_２１の中心を通る磁束方向Ａ_２と垂直な直線である。図１に示すように、中心線ＣＬ_３と中心線ＣＬ_４とは、交点Ｐ_２（第２交点）で交差する。

なお、図１において、コア２１の平面視形状は、コア長Ｌ_２１がコア幅Ｗ_２１より長い矩形であるが、図４に示すように、コア２１が分割されていてもよいし、矩形でなくてもよい。いずれの場合も、コア２１の磁束方向Ａ_２の最大寸法をコア長Ｌ_２１と、コア２１の磁束方向Ａ_２と垂直な方向の最大寸法をコア幅Ｗ_２１という。

巻線２２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。以下では、巻線２２の磁束方向Ａ_２の寸法を巻線長Ｌ_２２と称する。巻線長Ｌ_２２は、任意に設計可能である。

また、磁束方向Ａ_２と垂直な巻線２２の中心線を中心線ＣＬ_６（第６中心線）と称する。図１において、巻線２２はコア２１の中央部に、中心線ＣＬ_４と中心線ＣＬ_６とが一致するように配置されている。なお、巻線２２は、コア２１の周囲に誘電体のボビンを介して巻付けられてもよい。

筐体２３は、誘電体により形成される。図１において、筐体２３は外形のみが示されているため、コア２１及び巻線２２が表面に露出しているが、実際には、筐体２３は、コア２１及び巻線２２の全体を覆うように形成される。

上述のインダクタユニット１及びインダクタユニット２は、図１に示すように、磁束方向Ａ_１と磁束方向Ａ_２とが平行になるように、同一平面上に配置される。また、インダクタユニット１及びインダクタユニット２は、直線Ｌ_０と中心線ＣＬ_１とのなす角φが、０度より大きくかつ９０度より小さくなるように配置される。直線Ｌ_０（第１直線）とは、インダクタ１の交点Ｐ_１とインダクタ２の交点Ｐ_２とを結ぶ直線である。このような配置により、インダクタ１及びインダクタ２の結合係数を低下させることができる。

特に、インダクタ１及びインダクタ２は、角φが、５０度以上７０度以下において、結合係数が＋側から−側に変わるポイントで結合係数が０となる角度が存在するため、この角度範囲の結合係数の絶対値は、他の角度範囲よりも小さくなる。このため、インダクタ１及びインダクタ２は、角φが、５０度以上７０度以下となるように配置されるのが好ましい。このような配置により、より効果的に結合係数を低下させることができる。なお、結合係数の低下とは、結合係数の絶対値の低下を意味する。

次に、本実施形態に係るインダクタユニット１００の作用について説明する。以下では、送電側のインダクタユニット１００と受電側のインダクタユニット１００′がそれぞれ設けられているものとする。ここで、図５は、送電側及び受電側にそれぞれ設けられた２系統のインダクタユニット１００，１００′を横から見た図である。

図５において、送電側のインダクタユニット１００のインダクタ１は、対向配置された受電側のインダクタユニット１００′のインダクタ３と結合して電力を伝送する。また、送電側のインダクタユニット１００のインダクタ２は、対向配置された受電側のインダクタユニット１００′のインダクタ４と結合して電力を伝送する。

インダクタユニット１００がこのように配置された場合、上記の結合の他にも、インダクタ１，２の結合、インダクタ３，４の結合、インダクタ１，４の結合、インダクタ２，３の結合が生じる。これらの結合は、インダクタ１，３及びインダクタ２，４の結合による電力伝送に干渉する。以下では、２つのインダクタα，βの結合の結合係数をｋαβという。

また、図６に示すように、インダクタユニット１００の幅方向（磁界方向Ａ_１，Ａ_２と垂直な方向）と、漏洩磁界Ｈの方向（矢印Ｈの方向）と、のなす角を角Angleという。

ここで、図７〜図１０は、インダクタユニット１００の結合係数と角φ（Phi）との関係を示すグラフである。図７は、コア長Ｌ_１１，Ｌ_２１が５５０ｍｍ、コア幅Ｗ_１１，Ｗ_２１が３５０ｍｍ、巻線長Ｌ_１２，Ｌ_２２が５０ｍｍの場合の結合係数ｋ１３、ｋ３４、ｋ１４、ｋ２３のグラフである。これらの結合係数は、上述の通り、電力伝送に干渉するため、小さい方が好ましい。

図７に示すように、インダクタユニット１００では、角φが０度から大きくなるとともに結合係数ｋ１２，ｋ３４，ｋ１４，ｋ２３はいずれも小さくなり、角φが約５０〜７０度のときに０となっている。以下では、結合係数が０になる角φの角度をゼロ点という。角φがゼロ点を超えると、負の結合係数が大きくなる。

図８は、コア長Ｌ_１１，Ｌ_２１が５５０ｍｍ、コア幅Ｗ_１１，Ｗ_２１が３５０ｍｍ、巻線長Ｌ_１２，Ｌ_２２が５０，２５０，４５０ｍｍの場合の結合係数ｋ１２のグラフである。図８に示すように、巻線長Ｌ_２１，Ｌ_２２を変化させた場合であっても、結合係数ｋ１２は、角φが約５０〜７０度の間で０になっている。すなわち、ゼロ点は約５０〜７０度の範囲に含まれる。これは、結合係数ｋ３４，ｋ１４，ｋ２３についても同様である。

図９は、コア幅Ｗ_１１，Ｗ_２１（巻線１２，２２の幅）が３５０ｍｍ、巻線長Ｌ_１２，Ｌ_２２が５０，２５０，４５０ｍｍの場合の結合係数ｋ１２のグラフである。図９において、インダクタ１，２はコア１，２を備えない。図９に示すように、インダクタ１，２はコア１，２を備えない場合であっても、結合係数ｋ１２は、角φが約５０〜７０度の間で０になっている。すなわち、ゼロ点は約５０〜６０度の範囲に含まれる。これは、結合係数ｋ３４，ｋ１４，ｋ２３についても同様である。

図１０は、コア長Ｌ_１１，Ｌ_２１が３５０，５５０，７５０ｍｍ、コア幅Ｗ_１１，Ｗ_２１が３５０ｍｍ、巻線長Ｌ_１２，Ｌ_２２が２５０ｍｍの場合の結合係数ｋ１２のグラフである。図１０に示すように、コア長Ｌ_１１，Ｌ_２１を変化させた場合であっても、結合係数は、角φが約５０〜７０度の間で０になっている。すなわち、ゼロ点は約５０〜７０度の範囲に含まれる。これは、結合係数ｋ３４，ｋ１４，ｋ２３についても同様である。

このように、インダクタユニット１００では、角φを所定の角度に設定することにより、結合係数を０にすることができる。これは、角φが０度から９０度に変化する過程で、結合係数が正の値から負の値に移行するためである。

また、上述の通り、ゼロ点は、巻線長、コア長、及びコアの有無によらず、５０度以上７０度以下の範囲に含まれる。したがって、このインダクタユニット１００では、角φを５０度以上７０度以下の角度とすることにより、結合係数を０に近づけることが可能である。そして、角φをゼロ点に設定することにより、結合係数を０にすることができる。

さらに、インダクタユニット１００は、インダクタ１，２が発生させる磁界を逆相とすることにより、結合係数の低下と同時に、漏洩磁界Ｈを低減させることが可能である。

ここで、図１１は、インダクタユニット１００の漏洩磁界Ｈと角Angleとの関係を示すグラフである。図１１において、Ｈ同相は、巻線１２，２２に同相の電流を流した時の漏洩磁界強度、Ｈ逆相は、巻線１２，２２に逆相の電流を流した時の漏洩磁界強度を示す。本実施形態において、磁束方向Ａ_１，Ａ_２のなす角度は、０度又は１８０度である。図１１に示すように、インダクタ１，２に逆相の磁界を発生させることにより、漏洩磁界Ｈを低減することができる。

以上説明した通り、本実施形態に係るインダクタユニット１００によれば、インダクタユニット１００を構成する各インダクタ間の結合係数を低下させる、すなわち、０に近づけるとともに、漏洩磁界Ｈを低減することができる。また、インダクタ１，２の磁束方向Ａ_１，Ａ_２が一致するため、位置ずれに対する許容範囲の低下を防ぐことができる。さらに、インダクタ１，２の結合係数は、角φの角度に依存するため、インダクタ１，２間の距離が短い場合であっても、結合係数を小さくすることができる。したがって、インダクタ１，２を近接して配置し、インダクタユニット１００の小型化が可能となる。

なお、インダクタ１，２に逆相の磁界を発生させる場合、例えば、インダクタ１，２の巻線１２，２２を逆向きに巻付け、巻線１２，２２に同相の電流を流せばよい。あるいは、巻線１２，２２を同じ向きに巻付け、巻線１２，２２に逆相の電流を流してもよいし、同相の電流を逆向きに流してもよい。

図１２は、インダクタユニット１００の変形例を示す平面図である。図１２のインダクタユニット１００では、巻線の中心線がコアの中心線と離間するように配置されている。すなわち、巻線１２は、中心線ＣＬ_２と中心線ＣＬ_５とがオフセット距離Ｌ_２５だけ離間するように配置されている。巻線２２は、中心線ＣＬ_４と中心線ＣＬ_６とがオフセット距離Ｌ_４６だけ離間するように配置されている。

図１３は、図１２のインダクタユニットにおける結合係数と角φとの関係を示すグラフである。より詳細には、図１３は、コア長Ｌ_１１，Ｌ_２１が５５０ｍｍ、コア幅Ｗ_１１，Ｗ_２１が３５０ｍｍ、巻線長Ｌ_１２，Ｌ_２２が２５０ｍｍ、オフセット距離Ｌ_２５，Ｌ_４６が２００ｍｍの場合のグラフである。

図１３に示すように、巻線をオフセットしない場合、ゼロ点は約５５度であるのに対して、巻線をオフセットした場合、ゼロ点は約５０度となっている。このように、コアに対する巻線の位置をオフセットすることにより、ゼロ点の角φの角度を変化させることができる。

図１４は、本実施形態に係るインダクタユニット１００の他の変形例を示す平面図である。このインダクタユニット１００は、インダクタ１とインダクタ２との間に導体又は磁性体からなる遮蔽板３を備える。より詳細には、遮蔽板３は、インダクタ１，２から形成される磁路の少なくとも一部を遮るように配置される。図１４において、遮蔽板３は、インダクタ１，２にそれぞれ設けられているが、インダクタ１，２の一方のみに設けられていてもよい。

図１５は、図１４のインダクタユニット１００における結合係数と角φとの関係を示すグラフである。図１５に示すように、インダクタユニット１００に遮蔽板３を設けると、遮蔽効果により結合係数をさらに低下させることができる。

次に、インダクタユニット１００が搭載される車体に対する、各インダクタの配置について説明する。以下では、車体の前後方向（長さ方向）をＣ_１、幅方向（前後方向Ｃ_１と垂直な方向）をＣ_２、前後方向Ｃ_１と平行な車体の中心線をＣＬ_７と称する。

図１６は、インダクタユニット１００の漏洩磁界のシミュレーション結果を示す図である。図１６には、インダクタユニット１００の漏洩磁界強度の等高線が示されている。内側の等高線ほど漏洩磁界強度が高く、外側の等高線ほど漏洩磁界強度が低い。

図１６からわかるように、漏洩磁界強度は、インダクタユニット１００（交点Ｐ_１及び交点Ｐ_２の中点）からの距離が一定の場合、直線Ｌ_０上で最も高くなる。

このため、図１６に示すように、インダクタ１の中心線ＣＬ_１と、車体３０１の前後方向Ｃ_１の中心線ＣＬ_７と、が平行となるように、車体３０１に対してインダクタユニット１００を配置すると、車体３０１の側面部分（破線で囲った部分）の漏洩磁界強度が高くなる。車体の側面から漏洩した磁界は、人体に影響を及ぼす恐れがあるため、車体側面の漏洩磁界強度は低い方が好ましい。

そこで、本実施形態において、インダクタ１，２は、中心線ＣＬ_７と直線Ｌ_０とのなす角θが、中心線ＣＬ_１と直線Ｌ_０とのなす角φより、小さくなるように、車体３０１に配置される（０≦θ＜φ）。これにより、直線Ｌ_０上の漏洩磁界より相対的に低い強度の漏洩磁界が、車体３０１の側面から漏洩することになるため、車体３０１の側面からの漏洩磁界強度を低下させることができる。

本実施形態において、角θは、角φより小さい任意の角度とすることができるが、０度であるのが好ましい。これは、角θが０度の場合、すなわち、直線Ｌ_０と中心線ＣＬ_７とが平行の場合、直線Ｌ_０上の高い強度を有する漏洩磁界が、車体３０１の側面から漏洩しなくなるためである。

図１７は、上記のように配置されたインダクタユニット１００の一例を示す図である。図１７において、インダクタ１，２は、直線Ｌ_０と車体３０１の中心線ＣＬ_７とが一致するように配置されている。すなわち、直線Ｌ_０と中心線ＣＬ_７とは平行である（θ＝０）。

図１７より、角θが０度となるようにインダクタ１，２を配置した場合、図１６の配置に比べて、車体３０１の側面部分（斜線で囲んだ部分）からの漏洩磁界の強度を低下していることがわかる。また、図１７では、直線Ｌ_０と中心線ＣＬ_７とが一致しているため、車体３０１の両方の側面の漏洩磁界強度が低下している。

なお、車体３０１の側面のうち、一方の漏洩磁界強度を低下させる必要が無い場合には、中心線ＣＬ_７が直線Ｌ_０より一方側に位置するように、インダクタ１，２を配置してもよい。これにより、車体３０１の側面のうち、他方側の漏洩磁界強度を低下させることができる。このような場合として、車体３０１の側面のうち、他方側にのみ乗降口が設けられ、一方側に人が近づかないことが想定される場合が考えられる。

図１８は、本実施形態に係るインダクタユニット１００のさらに他の変形例を示す平面図である。図１８のインダクタユニット１００は、直線上に配列されたＮ個（Ｎ≧３）のインダクタを備える。図１８のインダクタユニット１００において、隣接したインダクタは、上述のインダクタ１，２と同様に配置されている。このため、各インダクタ間の直線Ｌ_０は、一致している。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る無線電力伝送装置について、図１９〜図２５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、第１実施形態に係るインダクタユニットを備える。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１９は、本実施形態に係る受電装置２１０の概略構成を示すブロック図である。受電装置２１０は、図１９に示すように、第１実施形態に係るインダクタユニット１００と、整流器２１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２と、蓄電池２１３とを備える。

受電装置２１０は、送電側のインダクタから、インダクタユニット１００を介して受電する。受電された電力は、整流器２１１に入力される。

整流器２１１は、インダクタユニット１００から入力された交流電力を直流電力に整流する。整流器２１１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２１１により整流された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２に入力される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２は、蓄電池２１３へ適切な電圧がかかるように、電圧を調整する。調整された電圧は、蓄電池２１３に入力される。なお、受電装置２１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２を備えない構成も可能である。

蓄電池２１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２又は整流器２１１から入力された電力を蓄積する。蓄電池２１３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。

この受電装置２１０は、インダクタユニット１００を介して受電するため、受電時における受電側のインダクタ間の磁気的な結合が小さくなり、電力電送効率の低下が抑制される。したがって、蓄電池２１３を効率的に充電することができる。なお、受電装置２１０は、蓄電池２１３を備えない構成も可能である。

図２０は、本実施形態に係る送電装置２２０の概略構成を示すブロック図である。送電装置２２０は、図２０に示すように第１実施形態に係るインダクタユニット１００と、交流電源２２１とを備える。

交流電源２２１は、交流電力をインダクタユニット１００に入力する。例えば、交流電源２２１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、交流電力を出力する。また、交流電源２２１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１００の各インダクタ１，２は、交流電源２２１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。

この送電装置２２０は、インダクタユニット１００を介して送電するため、送電時における送電側のインダクタ間の磁気的な結合が小さくなり、電力電送効率の低下が抑制される。したがって、交流電源２２１から供給される電力を効率的に送電することができる。

図２１は、交流電源２２１の一例を示す回路図である。図２１において、交流電源２２１は、インダクタ１に電力を供給する直流電源ＤＣ_１と、直流電源ＤＣ_１が供給する直流電力を交流に変換するインバータ回路ＩＮＶ_１と、インダクタ２に電力を供給する直流電源ＤＣ_２と、直流電源ＤＣ_２が供給する直流電力を交流に変換するインバータ回路ＩＮＶ_２と、を備える。

インバータ回路ＩＮＶ_１，ＩＮＶ_２は、単相フルブリッジインバータである。インバータ回路ＩＮＶ_１，ＩＮＶ_２は、Ｕ相とＶ相とを逆相で駆動する。すなわち、トランジスタＵＨとトランジスタＶＨとを逆相で開閉し、トランジスタＵＬとトランジスタＶＬとを逆相で開閉する。これにより、直流電力を交流電力に変換する。

図２１の交流電源２２１の場合、インバータ回路ＩＮＶ_１とインバータ回路ＩＮＶ_２とを逆相で駆動することにより、インダクタ１，２が発生させる磁界を逆相にすることができる。したがって、漏洩磁界Ｈを低減させることができる。なお、図２１において、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２は、インダクタ１，２が発生させる磁界の位相を示している。

交流電源２２１は、２系統の直流電源ＤＣ_１，ＤＣ_２を共用し、図２２に示すように、１系統の直流電源ＤＣ_１により形成されてもよい。図２２において、インバータ回路ＩＮＶ_１，ＩＮＶ_２は並列に接続されている。この交流電源２２１は、図２１と同様、インバータ回路ＩＮＶ_１とインバータ回路ＩＮＶ_２とを逆相で駆動することにより、インダクタ１，２が発生させる磁界を逆相にすることができる。

また、図２３に示すように、インバータ回路ＩＮＶ_２とインダクタ２との接続を、図２２と逆にした場合には、インバータ回路ＩＮＶ_１とインバータ回路ＩＮＶ_２とを同相で駆動することにより、インダクタ１，２が発生させる磁界を逆相にすることができる。

交流電源２２１は、２つのインバータ回路ＩＮＶ_１，ＩＮＶ_２を共用し、図２４に示すように、１つのインバータ回路ＩＮＶ_１により形成されてもよい。図２４において、インダクタ１，２は、入力方向が逆になるように並列に接続されている。また、図２５の交流電源２２１は、図２４と同様、１つのインバータ回路ＩＮＶ１により形成されており、インダクタ１，２は、入力方向が逆になるように直列に接続されている。これらの交流電源２２１では、インバータ回路ＩＮＶ_１を駆動すると、インダクタ１，２が逆相の磁界を発生させる。

なお、交流電源２２１は、以上の構成に限られず、インダクタユニット１００に交流電力を入力可能な任意の構成とすることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る電動車両について、図２６〜図２７を参照して説明する。本実施形態に係る電動車両は、受電装置として、第２実施形態に係る無線電力伝送装置を備える。ここで、電動車両とは、電力、又は電力と燃料との併用、により駆動される車両のことである。電動車両には、電気自動車、ＥＶバス、電車、ＰＨＥＶ(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、及び蓄電池駆動電車などが含まれる。以下では、電動車両がＥＶバスの場合について説明するが、本実施形態に係る電動車両はこれに限られない。

図２６は、本実施形態に係るＥＶバス３００を示す概略構成図である。図２６に示すように、ＥＶバス３００は、インダクタユニット１００と、整流器２１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２と、蓄電池２１３と、車体３０１とを備える。インダクタユニット１００、整流器２１１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１２、及び蓄電池２１３は、第２実施形態における受電装置２１０を構成する。インダクタユニット１００は、インダクタ１，２の下側（路面側）の表面が路面と対向するように、車体３０１の底部に設けられる。

このＥＶバス３００は、駐車場などの路面に設置された送電側の無線電力伝送装置から電力を供給され、蓄電池２１３を充電される。ＥＶバス３００は、蓄電池２１３に蓄積された電力により駆動される。ＥＶバス３００は、インダクタユニット１００を介して受電するため、受電時における受電側のインダクタ間の磁気的な結合が小さくなり、電力電送効率の低下が抑制される。したがって、蓄電池２１３を効率的に充電することができる。

なお、ＥＶバス３００を充電するための送電装置として、第２実施形態に係る送電装置２２０を利用してもよい。この場合、送電装置２２０の各インダクタは、受電装置の各インダクタと対向するように、すなわち、受電装置の直線Ｌ_０が送電装置の直線Ｌ_０の真上に位置するように、配置されるのが好ましい。

送電装置２２０は、インダクタユニット１００を介してＥＶバス３００に送電するため、送電時における送電側のインダクタ間の磁気的な結合が小さくなり、電力電送効率の低下が抑制される。したがって、交流電源２２１から供給される電力を効率的にＥＶバス３００に送電することができる。

図２７は、本実施形態に係るＥＶバス３００の変形例を示す概略構成図である。図２７のＥＶバス３００は、車体フレーム３０３をさらに備える。車体フレーム３０３は、車体３０１の底部に、インダクタ１，２の少なくとも一部を囲むように設けられる。車体フレーム３０３は、インダクタ１，２の下側（路面側）の表面より路面側に突出するように形成される。

このような構成により、車体３０１の底部が路面に接触した場合であっても、路面側に突出した車体フレーム３０３によりインダクタ１，２を保護することができる。また、車体フレーム３０３を導体や磁性体により形成し、遮蔽板３として用いることも可能である。

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。

１，２：インダクタ、３：遮蔽板、１１，２１：コア、１２，２２：巻線、１３，２３：筐体、１４：ボビン、１００：インダクタユニット、２１０：受電装置、２１１：整流器、２１２：ＤＣ／ＤＣコンバータ、２１３：蓄電池、２２０：送電装置、２２１：交流電源、３００：ＥＶバス、３０１：車体、３０３：車体フレーム、Ａ：磁束方向、ＣＬ：中心線、Ｐ：交点、ＤＣ：直流電源、ＩＮＶ：インバータ回路

Claims (9)

1. 第１コアと、前記第１コアの周囲に巻き付けられた第１巻線と、を備えるソレノイド型コイルであり、他の第１インダクタと磁気的な結合により電力伝送を行う第１インダクタと、
   第２コアと、前記第２コアの周囲に巻き付けられた第２巻線と、を備えるソレノイド型コイルであり、他の第２インダクタと磁気的な結合により電力伝送を行う第２インダクタと、
   を備え、車体に搭載されるインダクタユニットであって、
   前記第１インダクタ及び前記第２インダクタは、
   前記第１コアの第１磁束方向と平行な第１中心線と前記第１磁束方向と垂直な第２中心線との第１交点と、前記第２コアの第２磁束方向と平行な第３中心線と前記第２磁束方向と垂直な第４中心線との第２交点と、を結ぶ第１直線と、
   前記第１中心線と、
   のなす角が０度より大きくかつ９０度より小さくなるように配置され、
   前記第１磁束方向と前記第２磁束方向とが平行になるように配置され、かつ、
   前記第１直線と前記車体の前後方向の中心線とのなす角が、前記第１直線と前記第１中心線とのなす角より小さくなるように配置され、
   前記第１インダクタ及び前記第２インダクタは、前記第１直線と前記車体の前後方向の中心線とが平行になるように配置される
   インダクタユニット。
2. 前記第１インダクタ及び前記第２インダクタは、前記第１直線と前記車体の前後方向の中心線とが一致するように配置される
   請求項１に記載のインダクタユニット。
3. 前記第１インダクタ及び前記第２インダクタは、前記第１直線と前記第１中心線とのなす角が５０度以上７０度以下となるように配置される
   請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載のインダクタユニット。
4. 前記第１巻線が発生させる磁界と前記第２巻線が発生させる磁界とは逆相である
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインダクタユニット。
5. 前記第１巻線を巻付ける向きと前記第２巻線を巻付ける向きとは逆向きである
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインダクタユニット。
6. 前記第１巻線に流れる電流と前記第２巻線に流れる電流とは逆相である
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインダクタユニット。
7. 前記第１巻線に流れる電流と前記第２巻線に流れる電流とは逆向きである
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインダクタユニット。
8. 前記第１巻線は、当該第１巻線の前記第１磁束方向と垂直な第５中心線が、前記第２中心線と離間するように巻付けられる
   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ユニット。
9. 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ユニットを車体の底部に備える電動車両。