JP6613309B2 - 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。

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。従来のインダクタは、注型用の型に、磁性体コアや巻線を格納した状態で樹脂を注型し、硬化した樹脂を離型し、樹脂の表面にシールド材などを接合することにより製造されていた。このため、従来のインダクタは、注型用の型の数しか同時に製造することができず、製造効率が低いという問題があった。

特開２０１３−５５２２９号公報

製造効率が高いインダクタ及びこのインダクタを備えた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、磁性体コアと、巻線と、注型ケースと、注型樹脂と、を備える。巻線は、磁性体コアに巻き付けられる。注型ケースは、磁性体コア及び巻線を格納し、少なくとも一部が導体により形成される。注型樹脂は、注型ケース内に設けられ、絶縁性の第１の樹脂により、磁性体コア及び巻線を覆うように形成される。

第１実施形態に係るインダクタの一例を示す斜視図。 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他の例を示す斜視図。 第２実施形態に係るインダクタの一例を示す斜視図。 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断面図。 第４実施形態に係るインダクタの一例を示す断面図。 第５実施形態に係るインダクタの一例を示す断面図。 第６実施形態に係るインダクタの一例を示す断面図。 第７実施形態に係るインダクタの一例を示す断面図。 第７実施形態に係るインダクタの他の例を示す断面図。 第８実施形態に係るインダクタの一例を示す斜視図。 図１２のインダクタのＡ−Ａ′線断面図。 第８実施形態に係るインダクタの他の例を示す断面図。 第９実施形態に係るインダクタの一例を示す断面図。 第１０実施形態に係るインダクタの一例を示す断面図。 第１１実施形態に係るインダクタの一例を示す斜視図。 図１７のインダクタの平面図。 図１７のインダクタのＡ−Ａ′線断面図。 第１１実施形態に係るインダクタの他の例を示す平面図。 第１２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１２実施形態に係る送電装置の概略構成を示すブロック図。

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）
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。本実施形態に係るインダクタは、無線電力伝送用の送電パッド及び受電パッドとして利用することができる。

図１は、本実施形態に係るインダクタの一例を示す斜視図である。図２は、図１のインダクタのＡ−Ａ′線断面図である。図１及び図２に示すように、このインダクタは、磁性体コア１と、巻線２と、注型ケース３と、注型樹脂４と、を備える。図１において、注型樹脂４は、透過して示されている。

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。図１の例では、磁性体コア１は、平板状に形成されていが、任意の形状に形成可能である。また、インダクタは、図１に示すように、磁性体コア１を１つ備えてもよいし、複数備えてもよい。

巻線２は、磁性体コア１に巻き付けられている。巻線２として、例えば、銅線、アルミニウム線、導体板、及びリッツ線などが用いられる。巻線２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。図１の例では、巻線２は、磁性体コア１の周囲に螺旋状に巻付けられ、ソレノイドコイルを形成している。しかしながら、巻線２は、図３に示すように、磁性体コア１の表面に渦巻き状に巻付けられ、平面コイルを形成してもよい。

注型ケース３は、インダクタの筐体であり、内側に磁性体コア１及び巻線２を格納する。図１に示すように、注型ケース３は、底面と、４つの側面と、を備える。注型ケース３は、一面（底面と対抗する面）が開口しており、この開口面から、磁性体コア１及び巻線２が格納される。注型ケース３は、少なくとも一部が導体により形成される。導体は、例えば、アルミニウムや銅などの金属である。

注型樹脂４は、注型ケース３内に設けられ、注型ケース３に格納された磁性体コア１及び巻線２を覆うように形成される。本実施形態において、注型樹脂４は、注型ケース３に、磁性体コア１及び巻線２を格納した状態で、注型ケース３の開口面から絶縁性の第１の樹脂を注型することにより形成される。すなわち、注型ケース３は、第１の樹脂を注型し、注型樹脂４を形成するための型として用いられる。図２に示すように、絶縁性の注型樹脂４で巻線２を覆うことにより、巻線２と注型ケース３の導体部分との間が絶縁される。第１の樹脂として、例えば、エポキシなどの熱硬化性樹脂や、常温硬化性樹脂が用いられる。

以上説明した通り、本実施形態に係るインダクタは、注型ケース３が注型樹脂４を形成するための型の役割を果たす。すなわち、注型樹脂４を形成するための、インダクタとは別体の型が不要である。このため、注型用の型の数に依存せずに、同時に複数個のインダクタを製造することができる。したがって、本実施形態によれば、インダクタの製造効率を向上させることができる。また、注型樹脂４の離型や、シールド材の接合が不要なため、製造工程を削減することができる。

さらに、注型ケース３の少なくとも一部を導体により形成することにより、インダクタの放熱性や機械的強度を向上させたり、他のインダクタとの磁気的な結合を強化させたりすることができる。これは、注型ケース３の導体部分が、インダクタからの漏洩電磁界を抑制するシールド材の役割を果たすためである。

放熱性、機械的強度、及び磁気的な結合の強度を向上させるために、注型ケース３は、全体が導体により形成されるのが好ましい。このようなインダクタを無線電力伝送装置の送電パッド又は受電パッドとして利用する場合、電力伝送方向は、注型ケース３が設けられていない方向（図１における上方向）、すなわち、注型ケース３から注型樹脂４が露出している方向となる。

（第２実施形態）
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斜視図である。図５は、図４のインダクタのＡ−Ａ′線断面図である。図４及び図５に示すように、このインダクタは、巻線支持部５と、磁性体コア支持部６と、を備える。他の構成は、第１実施形態と同様である。

巻線支持部５は、巻線２を磁性体コア１に対して固定する絶縁性の部材である。巻線支持部５は、巻線２上に配置され、磁性体コア１に対して固定される。巻線支持部５は、第１の樹脂により形成されてもよいし、他の絶縁性材料により形成されてもよい。

図４及び図５の例では、巻線支持部５は、磁性体コア１の表面及び裏面にそれぞれ１つずつ設けられ、平板状に形成され、両端部がねじ５１により磁性体コア１に対して固定されている。しかしながら、巻線支持部５は、磁性体コア１の片面にのみ設けられてもよいし、１つの面に複数設けられてもよいし、棒状に形成されてもよいし、両端部が接着剤により磁性体コア１に対して固定されてもよい。

磁性体コア支持部６は、第１の樹脂を注型する際に、巻線２と注型ケース３の底面との間が離間するように、磁性体コア１を支持する絶縁性部材である。磁性体コア支持部６は、図５に示すように、注型ケース３の底面と、磁性体コア１の裏面と、の間に設けられる。より詳細には、磁性体コア支持部６は、注型ケース３に磁性体コア１及び巻線２を格納した際に、磁性体コア１の裏面と注型ケース３の底面とが対向する位置に設けられる。磁性体コア支持部６は、第１の樹脂により形成されてもよいし、他の絶縁性材料により形成されてもよい。また、磁性体コア支持部６は、注型ケース３と一体に形成されてもよいし、注型ケース３とは別体として設けられてもよい。さらに、磁性体コア支持部６は、ねじや接着剤により注型ケース３に固定されてもよいし、されなくてもよい。同様に、磁性体コア支持部６は、ねじや接着剤により磁性体コア１の裏面に固定されてもよいし、されなくてもよい。

本実施形態に係るインダクタは、巻線支持部５により、巻線２が磁性体コア１から離れることを防ぐことができる。したがって、第１の樹脂を注型する際に、巻線２が自重によって弛み、注型ケース３の底面に接触することを防ぐことができる。このような効果を実現するため、巻線支持部５は、少なくとも磁性体コア１の裏面に設けられるのが好ましい。

また、本実施形態によれば、磁性体コア支持部６により、注型ケース３の底面と巻線２との間を離間させることができる。したがって、第１の樹脂を注型する際に、巻線２と注型ケース３の底面とが接触することを防ぐことができる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係るインダクタについて、図６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断面図である。図６に示すように、本実施形態に係るインダクタは、注型ケース３が貫通孔７を備える。他の構成は、第１実施形態と同様である。

貫通孔７は、注型ケース３の外面から内面まで貫通した孔である。図６の例では、貫通孔７は、注型ケース３の底面に複数設けられているが、側面に設けられてもよいし、１つだけ設けられてもよい。また、貫通孔７は、導電性のテープや樹脂により封止されていてもよい。貫通孔７は、第１の樹脂の注型前、又は注型樹脂４の形成後に設けられる。

注型ケース３に第１の樹脂を注型すると、硬化収縮や熱収縮により第１の樹脂が収縮する。これにより、形成された注型樹脂４と、注型ケース３と、の間に剥離が生じることがある。剥離部は、圧力が低いため、パッシェンの法則から、大気圧よりも低い電圧で部分放電が発生する。結果として、巻線２と注型ケース３との間の部分放電が生じやすくなり、インダクタの故障の原因となる。

本実施形態によれば、注型樹脂４と注型ケース３との間に剥離部が発生した場合でも、貫通孔７から剥離部に空気が進入し、剥離部の圧力が大気圧となる。これにより、巻線２と注型ケース３との間の部分放電の発生を抑制することができる。

パッシェンの法則により、巻線２の両端電圧が１００Ｖｒｍｓ以上の場合、部分放電が起きやすくなるが、本実施形態によれば、１００Ｖｒｍｓ以上であっても、部分放電の発生を抑制できる。したがって、本実施形態に係るインダクタは、無線電力伝送の際に、巻線２の両端電圧が１００Ｖｒｍｓ以上となる場合であっても、好適に使用できる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係るインダクタについて、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係るインダクタの一例を示す断面図である。図７に示すように、本実施形態において、注型ケース３の内面は、粗面化されている。他の構成は、第１実施形態と同様である。

粗面化は、例えば、ブラスト処理により行なわれる。図７の例では、注型ケース３は、内面の全体が粗面化されているが、内面の一部のみが粗面化されてもよい。

注型ケース３の内面を粗面化することにより、注型ケース３の内面と注型樹脂４との間の接着性が向上し、注型樹脂４の剥離を抑制することができる。これにより、巻線２と注型ケース３との間の部分放電の発生を抑制することができる。

（第５実施形態）
第５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断面図である。図８に示すように、本実施形態係るインダクタは、プライマ層８を備える。他の構成は、第１実施形態と同様である。

プライマ層８は、注型ケース３と、注型樹脂４と、の間に設けられる。プライマ層８は、注型ケース３の内面に、プライマを塗布することにより形成される。本実施形態では、注型ケース３の内面にプライマを塗布した後、第１の樹脂が注型される。図８の例では、プライマ層８は、注型ケース３の内面の全体に形成されているが、一部のみに形成されてもよい。プライマ層８の材料には、例えばエポキシ樹脂接着剤などを用いてもよい。

注型ケース３の内面にプライマ層８を形成することにより、注型ケース３の内面と注型樹脂４との間の接着性が向上し、注型樹脂４の剥離を抑制することができる。これにより、巻線２と注型ケース３との間の部分放電の発生を抑制することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態に係るインダクタについて、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係るインダクタの一例を示す断面図である。図９に示すように、本実施形態に係るインダクタは、下地層９を備える。他の構成は、第１実施形態と同様である。

下地層９は、注型ケース３の底面と磁性体コア１及び巻線２との間に、注型樹脂３の底面を覆うように形成されている。下地層９は、絶縁性の第２の樹脂により形成される。本実施形態において、インダクタは、注型ケース３に、第２の樹脂を注型し、下地層９を形成した後、下地層９上に磁性体コア１及び巻線２を配置した状態で、絶縁性の第１の樹脂を注型することにより形成される。すなわち、注型ケース３は、第２の樹脂を注型し、下地層９を形成するための型として用いられる。

第２の樹脂は、第１の樹脂と同じであってもよい。第２の樹脂と第１の樹脂とが同じである場合、下地層９と注型樹脂４との間の剥離を抑制することができる。

第２の樹脂は、第１の樹脂と異なってもよい。例えば、第１の樹脂として熱伝導率が高い樹脂を使用し、第２の樹脂として機械的強度が高い樹脂を使用することが考えられる。これにより、インダクタの放熱性及び機械的強度を向上させることができる。

また、第１の樹脂として粘度が低い樹脂を使用し、第２の樹脂として機械的強度や絶縁性が高い樹脂を使用することが考えられる。これにより、機械的強度や絶縁性を維持しつつ、インダクタの生産性を向上させることができる。

注型樹脂４を形成する前に、下地層９を形成することにより、注型ケース３の底面と巻線２との間を離間させることができる。したがって、第１の樹脂を注型する際に、巻線２と注型ケース３の底面とが接触することを防ぐことができる。

（第７実施形態）
第７実施形態に係るインダクタについて、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係るインダクタの一例を示す断面図である。図１０に示すように、本実施形態係るインダクタは、半導電層１０を備える。他の構成は、第１実施形態と同様である。

半導電層１０は、注型ケース３と、注型樹脂４と、の間に設けられる。半導電層１０は、注型ケース３の内面に、半導電性の材料を塗布することにより形成される。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、第１の樹脂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や、銀ペーストである。

本実施形態では、注型ケース３の内面に半導電性の材料を塗布した後、第１の樹脂が注型される。図１０の例では、半導電層１０は、注型ケース３の内面の全体に形成されているが、一部のみに形成されてもよい。

本実施形態では、第１の樹脂の収縮により、注型ケース３と注型樹脂４との間に剥離が生じた場合、図１１に示すように、注型樹脂４の剥離部分の表面に、半導電層１０が形成される。注型ケース３と半導電層１０とは同電位となるため、剥離部分には電圧がかからなくなる。したがって、本実施形態によれば、注型ケース３と注型樹脂４との間の部分放電の発生を抑制することができる。

パッシェンの法則により、巻線２の両端電圧が１００Ｖｒｍｓ以上の場合、部分放電が起きやすくなるが、本実施形態によれば、１００Ｖｒｍｓ以上であっても、部分放電の発生を抑制できる。したがって、本実施形態に係るインダクタは、無線電力伝送の際に、巻線２の両端電圧が１００Ｖｒｍｓ以上となる場合であっても、好適に使用できる。

なお、注型ケース３と注型樹脂４との間に、半導電層１０の代わりに、導電層が形成されてもよい。これにより、上記と同様の効果が得られる。導電層は、例えば、薄い導体板（導体箔）により形成できる。導体板は、注型ケース３と注型樹脂４との間に剥離が生じた場合に変形し、注型樹脂４の表面に接着可能なように、注型ケース３より薄いのが好ましい。

（第８実施形態）
第８実施形態に係るインダクタについて、図１２〜図１４を参照して説明する。図１２は、本実施形態に係るインダクタの一例を示す断面図である。図１３は、図１２のインダクタのＡ−Ａ′線断面図である。図１２において、注型樹脂４は、透過して示されている。図１２及び図１３に示すように、本実施形態係るインダクタは、磁性体コア１が、複数の磁性体片１１により形成される。他の構成は、第１実施形態と同様である。

磁性体コア１は、平面状に配置された複数の磁性体片１１により形成されている。各磁性体片１１は、扁平な板状であり、フェライト、圧粉磁心、又は電磁鋼板により形成される。図１３に示すように、各磁性体片１１は、結合剤１２により結合されている。

結合剤１２は、例えば、磁性体材料を充填した流動性材料である。磁性体材料として、例えば、粉状又は粒状の材料の磁性体が用いられる。また、流動性材料として、例えば、エポキシ樹脂又はシリコンなどの樹脂材料で構成される接着剤が用いられる。結合剤１２は、例えば、フェライト粉末を充填した接着剤である。

本実施形態において、磁性体コア１は、複数の磁性体片１１の側面に結合剤１２を塗布した後、磁性体片１１を一定時間以上押し付け合うことにより形成される。これにより、磁性体片１１間における、比透磁率の低い領域（空気の隙間など）の発生が抑制される。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、磁性体コア１のコアロスを低減することができる。

ここで、磁性体コア１を磁性体片１１により形成する理由について説明する。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、磁性体コア１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、一辺が数１０ｃｍ程度の磁性体コア１が必要となる。しかしながら、磁性体コア１をフェライトや圧粉磁心などにより形成する場合、成型工程や焼成工程の関係で、このような大型の磁性体コア１の製造は困難である。

そこで、本実施形態では、複数の磁性体片１１を結合して磁性体コア１を形成する。これにより、大型の磁性体コア１が容易に製造可能となる。したがって、インダクタを無線電力伝送に用いることができる。

なお、本実施形態において、結合剤１２の流動性材料として、接着力がない又は低い樹脂系材料が用いられてもよいし、結合剤１２はフェライト粉末であってもよい。この場合、磁性体片１１間の結合を維持するために、図１４に示すように、磁性体コア１の表面及び裏面にシート１３を接着してもよい。

シート１３は、例えば、ポリイミドフィルム、シリコン系シート、アクリル系シート、又はガラスクロスであるが、これに限られない。シート１３は、不飽和ポリエステルなどの樹脂材料により、磁性体コア１に接着すればよい。なお、図１４の例では、シート１３は、磁性体コア１の両面に接着されているが、表面又は裏面にのみ接着されてもよい。

（第９実施形態）
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斜視図である。図１５において、注型樹脂４は、透過して示されている。図１５に示すように、本実施形態において、磁性体コア１は、巻線２の近傍部分が、他の部分より、磁束方向（図１５のＡ−Ａ′線の方向）から見た断面積が大きくなるように形成されている。他の構成は、第１実施形態と同様である。

巻線２の近傍部分とは、磁性体コア１のうち、巻線２に囲まれた部分のことである。巻線２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における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。本実施形態のように、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。

（第１０実施形態）
第１０実施形態に係るインダクタについて、図１６を参照して説明する。図１６は、本実施形態に係るインダクタの一例を示す断面図である。図１６に示すように、本実施形態に係るインダクタは、強化層１４を備える。他の構成は、第１実施形態と同様である。

強化層１４は、注型樹脂４より高い弾性率を有し、磁性体コア１及び巻線２の上方を覆うように設けられる。強化層１４は、第１の樹脂より弾性率が高い樹脂を、注型樹脂４を注型した後に注型することにより形成されてもよい。また、強化層１４は、磁性体コア１及び巻線２の上方にガラスクロスなどの繊維を配置した状態で、第１の樹脂を注型することにより形成されてもよい。この場合、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）構造を有する強化層１４が形成される。

このような構成により、インダクタの高さ方向（図１６における上下方向）の耐荷重性を向上することができる。

（第１１実施形態）
第１１実施形態に係るインダクタについて、図１７〜図２０を参照して説明する。図１７は、本実施形態に係るインダクタの一例を示す斜視図である。図１８は、図１７のインダクタの平面図である。図１９は、図１７のインダクタのＡ−Ａ′線断面図である。図１７及び図１８において、注型樹脂４は、透過して示されている。図１７〜図１９に示すように、本実施形態に係るインダクタは、コアケース１５と、緩衝材１６と、を備える。他の構成は、第１実施形態と同様である。

コアケース１５は、絶縁性の第３の樹脂により形成され、内側に磁性体コア１を格納する。本実施形態において、巻線２は、コアケース１５に巻き付けられる。図１７のように、巻線２がソレノイドコイルを形成する場合、巻線２は、コアケース１５の周囲に螺旋状に巻きつけられる。すなわち、コアケース１５は、巻線２を巻きつけるためのボビンの役割を果たす。また、注型樹脂４は、コアケース１５の外側に、コアケース１５を覆うように設けられる。

本実施形態に係るインダクタは、磁性体コア１をコアケース１５に格納し、コアケース１５に巻線２を巻き付け、これらを注型ケース３に格納し、第１の樹脂を注型ケース３に注型することにより形成される。

本実施形態では、第１の樹脂は、コアケース１５の外側に注型されるため、第１の樹脂と磁性体コア１とは接触しない。このため、注型樹脂４を形成する際、第１の樹脂の収縮による応力や、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、本実施形態によれば、インダクタを製造する際に磁性体コア１に加わる応力を抑制することができる。

なお、注型樹脂４を形成する際に、第１の樹脂がコアケース１５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、コアケース１５は、第１の樹脂が浸入しないように、注型樹脂４を形成する前に密封されるのが好ましい。

第３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。コアケース３の形成方法として、例えば、注型、射出成型、３Ｄプリンタを用いた積層造形法を用いることができる。

第３の樹脂は、第１の樹脂と同じであってもよい。第３の樹脂と第１の樹脂とが同じである場合、コアケース１５と注型樹脂４との間の剥離を抑制することができる。

第３の樹脂は、第１の樹脂と異なってもよい。例えば、第１の樹脂として熱伝導率が高い樹脂を使用し、第３の樹脂として機械的強度が高い樹脂を使用することが考えられる。これにより、インダクタの放熱性及び機械的強度を向上させることができる。

また、第１の樹脂として粘度が低い樹脂を使用し、第３の樹脂として機械的強度や絶縁性が高い樹脂を使用することが考えられる。これにより、機械的強度や絶縁性を維持しつつ、インダクタの生産性を向上させることができる。

緩衝材１６は、磁性体コア１とコアケース１５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１６は、磁性体コア１をコアケース１５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１６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、及びアクリルゴムやシリコンゴムなどの合成ゴムなどが用いられる。また、緩衝材１６は、半導電性の材料により形成されてもよい。これにより、磁性体コア１における電界の集中が緩和されるため、磁性体コア１と巻線２との間の部分放電を抑制することができる。

なお、緩衝材１６は、第１の樹脂の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、緩衝材１６は、コアケース１５の熱収縮による応力を緩衝するため、第３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。

ここで、磁性体コア１の寸法と、コアケース１５の寸法と、の関係について説明する。

以下では、コアケース１５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。コアケース１５の内寸とは、各方向におけるコアケース２の内面間の寸法のことである。なお、上記のＬ，Ｗ，Ｈは、巻線２に電流が流れていない時のコアケース２の内寸である。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及びコアケース１５は、同一方向における磁性体コア１の寸法ｐと、コアケース１５の内寸Ｐと、の差の最小値が、その方向におけるコアケース１５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及びコアケース１５は、コアケース１５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、長さ方向におけるコアケース１５の内寸の変化量ΔＬよりも大きくなるように設計される。

コアケース１５の内寸の変化量ΔＰとは、インダクタ製造時の熱収縮により収縮するコアケース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。収縮するコアケース１５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、コアケース１５の線膨張係数α（％／℃）と、コアケース１５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コアケース１５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。コアケース１５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、インダクタが搭載された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及びコアケース１５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。
長さ方向：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及びコアケース１５をこのように設計することによって、コアケース１５に熱収縮が生じた場合であっても、コアケース１５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１６は、磁性体コア１とコアケース１５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が、コアケース１５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１６の厚さと、磁性体コア１の他方側に設けられた緩衝材１６の厚さと、の合計値のことである。例えば、図１９に示すように、磁性体コア１の上側に設けられた緩衝材１６の厚さがｑ_１、磁性体コア１の下側に設けられた緩衝材１６の厚さがｑ_２の場合、高さ方向における緩衝材１６の厚さの合計値Ｑは、Ｑ＝ｑ_１＋ｑ_２となる。

図２０は、本実施形態に係るインダクタの他の例を示す平面図である。図２０において、注型樹脂４は透過して示されている。図２０の例では、コアケース１５は、一部が太く形成された２つの磁性体コア１を格納しており、磁性体コア１が細くなった部分に、共振用のキャパシタ１７を格納している。また、コアケース１５の内部には、コアケース１５を高さ方向に支持する補強部１８が設けられている。

このように、コアケース１５は、複数の磁性体コア１を格納してもよいし、磁性体コア１以外の部品（キャパシタ１７や整流用のダイオードなど）を格納してもよいし、補強部１８を備えてもよい。補強部１８を設けることにより、インダクタの高さ方向の耐荷重性を向上させることができる。

さらに、本実施形態に係るインダクタは、１つ又は複数の磁性体コア１を格納したコアケース１５を複数備えてもよい。この場合、巻線２は、複数のコアケース１５全体の周囲に巻きつければよい。

（第１２実施形態）
第１２実施形態に係る無線電力伝送装置について、図２１及び図２２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を備える。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、受電装置及び送電装置について、それぞれ説明する。

図２１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２１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、第１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は、共振回路やＰＦＣ回路（力率改善回路）を構成するための、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、整流器１０２から入力された電力の電圧を調整し、調整した電力を蓄電池１０４に入力する。

蓄電池１０４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３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の、任意の蓄電池を用いることができる。

なお、本実施形態において、受電装置１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３や蓄電池１０４を備えない構成も可能である。

図２２は、本実施形態に係る送電装置２００の概略構成を示すブロック図である。送電装置２００は、図２２に示すようにインダクタユニット２０１と、交流電源２０２とを備える。

交流電源２０２は、交流電力をインダクタユニット２０１に入力する。例えば、交流電源２０２は、商用電源から商用電力を入力され、入力された電力を整流し、整流した電力をインバータ回路により無線電力伝送用の交流電力に変換し、変換した交流電力を出力する。交流電源２０２は、直流電力又は交流電力の電圧を調整する回路やＰＦＣ回路を備えてもよい。

インダクタユニット２０１は、第１実施形態に係るインダクタを１つ又は複数備える。送電装置２００において、インダクタは、交流電源２０２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と共振して電力を送電する。

以上説明した通り、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を備える。第１実施形態に係るインダクタを用いて無線電力伝送装置を構成することにより、無線電力伝送の製造効率を向上させることができる。

なお、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の代わりに、他の実施形態に係るインダクタを備えてもよい。

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：磁性体コア、２：巻線、３：注型ケース、４：注型樹脂、５：巻線支持部、６：磁性体コア支持部、７：貫通孔、８：プライマ層、９：下地層、１０：半導電層、１１：磁性体片、１２：結合剤、１３：シート、１４：補強層、１５：コアケース、１６：緩衝材、１７：キャパシタ、１８：補強部、５１：ねじ、１００：受電装置、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、２００：送電装置、２０１：インダクタユニット、２０２：交流電源

Claims (18)

1. 磁性体コアと、
   前記磁性体コアに巻き付けられた、又は前記磁性体コアの表面で巻かれた巻線と、
   前記磁性体コア及び前記巻線を格納し、少なくとも一部が導体により形成され、開口面を有し、前記開口面以外の底面または側面の少なくともいずれかに、外面から内面まで貫通し、空気を進入させる貫通孔を少なくとも１つ有する注型ケースと、
   前記注型ケース内に設けられ、絶縁性の第１の樹脂により、前記磁性体コア及び前記巻線を覆うように形成された注型樹脂と、
   を備えるインダクタ。
2. 前記巻線の両端電圧は、１００Ｖｒｍｓ以上である
   請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記注型樹脂は、前記注型ケースに前記第１の樹脂を注型することにより形成される
   請求項１又は２に記載のインダクタ。
4. 前記注型ケースは、全体が前記導体により形成される
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインダクタ。
5. 前記巻線上に設けられ、前記磁性体コアに対して固定された絶縁性の巻線支持部を備える
   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。
6. 前記注型ケースの底面と前記磁性体コアとの間に設けられた絶縁性の磁性体コア支持部を備える
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のインダクタ。
7. 前記注型ケースの内面の少なくとも一部が粗面化された
   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. 前記注型ケースと前記注型樹脂との間の少なくとも一部に形成されたプライマ層を備える
   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。
9. 前記注型ケースの底面と前記巻線との間に、絶縁性の第２の樹脂により、前記注型ケースの前記底面を覆うように形成された下地層を備える
   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. 前記注型ケースと前記注型樹脂との間の少なくとも一部に形成された半導電層又は導電層を備える
    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. 前記磁性体コアは、平面状に配置された複数の磁性体片により形成される
    請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のインダクタ。
12. 前記磁性体コアは、前記巻線の近傍部分の断面積が、他の部分の断面積より大きい
    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. 前記注型樹脂より高い弾性率を有し、前記磁性体コア及び前記巻線の上方を覆うように形成された強化層を備える
    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. 前記磁性体コアを格納するコアケースを備え、前記巻線は、前記コアケースに巻き付けられ、前記注型樹脂は、前記コアケース及び前記巻線を覆うように形成される
    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. 前記コアケースと前記磁性体コアとの間に緩衝材を備える
    請求項１４に記載のインダクタ。
16. 前記コアケースは、前記磁性体コアと共に、キャパシタを格納する
    請求項１４又は請求項１５に記載のインダクタ。
17. 前記巻線は、ソレノイドコイル又は平面コイルを形成する
    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. 請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載のインダクタを備える
    無線電力伝送装装置。

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