WO2010038297A1

WO2010038297A1 - 自己共振コイル、非接触電力伝達装置および車両

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Publication number: WO2010038297A1
Application number: PCT/JP2008/067886
Authority: WO
Inventors: 佐々木　将; 石川　哲浩
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-04-08
Also published as: EP2333796A1; US20110049978A1; CN102171777A; JPWO2010038297A1

Abstract

　磁場の共鳴により電力を送電または受電の少なくとも一方が可能な非接触電力伝達装置に用いられる自己共振コイル（１１０，２４０）であって、延在方向に対して垂直な断面の断面形状が円とされ、該断面を規定する円周の長さが、自己共振コイル（１１０，２４０）の延在方向に垂直な断面で断面視したときの自己共振コイル（１１０，２４０）の断面の外周縁を規定する線分の長さと等しいコイルを仮想コイル（４４０）とし、自己共振コイル（１１０，２４０）の延在方向に垂直な断面における該自己共振コイル（１１０，２４０）の径方向の幅と軸方向の長さの少なくとも一方が、仮想コイルの断面の径よりも小さくされる。

Description

自己共振コイル、非接触電力伝達装置および車両

　本発明は、磁場の共鳴により電力の伝達が行われる非接触電力伝達装置に用いられる自己共振コイル、当該自己共振コイルを備えた非接触電力伝達装置およびこの非接触電力伝達装置を備えた車両に関する。

　環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド車などの電動車両が大きく注目されている。これらの車両は、走行駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を蓄える再充電可能な蓄電装置とを搭載する。なお、ハイブリッド車は、電動機とともに内燃機関をさらに動力源として搭載した車両や、車両駆動用の直流電源として蓄電装置とともに燃料電池をさらに搭載した車両である。

　ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。

　一方、送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電が近年注目されている。このワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、電磁波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。

　このうち、共鳴法は、一対の共鳴器（たとえば一対の自己共振コイル）を電磁場（近接場）において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術であり、数ｋＷの大電力を比較的長距離（たとえば数ｍ）送電することも可能である（特許文献１および非特許文献１参照）。

　電磁誘導の相互誘電作用に基づき送電を行う非接触給電装置としては、特開２００８－８７７３３号公報（特許文献２）に記載された非接触給電装置が挙げられる。この非接触給電装置は、給電側の１次コイルから、受電側の２次コイルに、電力を供給する。なお、１次コイルおよび２次コイルの断面形状は円となっている。
特開２００８－８７７３３号公報国際公開第２００７／００８６４６号パンフレット Andre　Kurs　et　al.,　"Wireless　Power　Transfer　via　Strongly　Coupled　Magnetic　Resonances"、［online］、２００７年７月６日、SCIENCE、第３１７巻、ｐ．８３－８６、［２００７年９月１２日検索］、インターネット＜URL：http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/317/5834/83.pdf＞

　上記共鳴法が採用されたワイヤレス送電装置および受電装置は、電磁場を介して電力を伝達する自己共振コイルを備えている。この自己共振コイルの断面形状は、自己共振コイルの延在方向に対して垂直な断面が円形形状とされている。

　そして、受電および送電時には、自己共振コイルには高周波の電流が流れることになる。ここで、高周波の電流がコイル内を流通する際、電流密度はコイルの表面で高く、表面から離れると低くなることが知られている（表皮効果）。

　このため、上記特開２００８－８７７３３号公報（特許文献１）に記載された１次コイルおよび２次コイルでは、電流が流れる領域が小さく、却って、抵抗が高くなる。

　さらに、上記ワイヤレス送電装置や受電装置は、車両等に搭載されて使用されることが多く、装置自体のコンパクト化を図る必要性が高い。

　本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、自己共振コイルの抵抗の低減を図ると共に、コンパクト化が図られた自己共振コイル、この自己共振コイルを備えた非接触電力伝達装置およびこの非接触電力伝達装置を備えた車両を提供することである。

　本発明に係る自己共振コイルは、１つの局面では、磁場の共鳴により電力を伝達する非接触電力伝達装置に用いられる自己共振コイルである。そして、延在方向に対して垂直な断面の断面形状が円とされ、該断面を規定する円周の長さが、自己共振コイルの延在方向に垂直な断面で断面視したときの自己共振コイルの断面の外周縁を規定する線分の長さと等しいコイルを仮想コイルとする。上記自己共振コイルの延在方向に垂直な断面における該自己共振コイルの径方向の幅と軸方向の長さの少なくとも一方が、仮想コイルの断面の径よりも小さくされる。

　本発明に係る自己共振コイルは、他の局面では、磁場の共鳴により電力を伝達する非接触電力伝達装置に用いられる自己共振コイルである。そして、上記自己共振コイルは、互いに対向する第１および第２主表面を有し、自己共振コイルの断面は、第１主表面および第２主表面との間の中心を通る中心線少なくとも一部が、自己共振コイルの径方向に延びる仮想軸線に対して交差する方向に延びる。

　本発明に係る自己共振コイルは、他の局面では、磁場の共鳴により電力を伝達する非接触電力伝達装置に用いられる自己共振コイルである。そして、上記自己共振コイルの延在方向に対して垂直な自己共振コイルの断面形状は、主表面が自己共振コイルの軸方向に配列する板状部材を自己共振コイルの軸方向に向けて屈曲または湾曲させることで得られる形状とする。

　本発明に係る自己共振コイルは、他の局面では、磁場の共鳴により電力を伝達する非接触電力伝達装置に用いられる自己共振コイルである。上記自己共振コイルの延在方向に対して垂直な自己共振コイルの断面形状は、略Ｕ字形状または略Ｖ字形状とされる。

　好ましくは、上記自己共振コイルの断面形状が略Ｕ字形状または略Ｖ字形状とされることで、自己共振コイルの一方の軸方向に向けて開口する溝部が規定され、溝部は、自己共振コイルのうち、溝部が位置する部分に対して軸方向に隣り合う部分の少なくとも一部を受け入れる。

　好ましくは、上記自己共振コイルの一方の軸方向の端部側から他方の軸方向の端部側に向かうにしたがって、溝部の底部の曲率が小さくなる。

　好ましくは、上記第１主表面と第２主表面との間に配置された誘電体をさらに備える。
　本発明に係る非接触電力伝達装置は、上記自己共振コイルと、自己共振コイルとの間で電磁誘導により電力を伝達する一次コイルとを備える。

　本発明に係る自己共振コイル、非接触電力伝達装置および非接触電力伝達装置によれば、抵抗の低減を図ると共に、コイル自体のコンパクト化を図ることができる。

この発明の実施の形態による給電システムの全体構成図である。共鳴法による送電の原理を説明するための図である。電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。二次自己共振コイル１１０を模式的に示す斜視図である。二次自己共振コイル１１０の延在方向に対して垂直な断面における二次自己共振コイル１１０の断面図である。二次自己共振コイル１１０の一部を中心軸線Ｏ１方向に沿った断面を示す断面図である。二次自己共振コイル１１０の巻回状態の変形例を示す断面図である。二次自己共振コイル１１０の断面形状の第１変形例を示す断面図である。二次自己共振コイル１１０の断面形状の第２変形例を示す断面図である。二次自己共振コイル１１０の断面形状の第３変形例を示す断面図である。二次自己共振コイル１１０の断面形状の第４変形例を示す断面図である。二次自己共振コイル１１０の断面形状の第５変形例を示す断面図である。

符号の説明

　１００　電動車両、１１０　二次自己共振コイル、１２０　二次コイル、１３０　整流器、１４０　コンバータ、１５０　蓄電装置、１７０　モータ、１９０　通信装置、２００　給電装置、２１０　交流電源、２２０　高周波電力ドライバ、２３０　一次コイル、２４０　一次自己共振コイル、２５０　通信装置、３１０　高周波電源、３１７　第、３２０　一次コイル、３３０　一次自己共振コイル、３４０　二次自己共振コイル、３５０　二次コイル、３６０　負荷、４０４　コンデンサ、４２０，４２１　主表面、４２２，４２５，４２６　底部、４２３，４２４，４２７，４２８　軸方向延在部、４３０　非接触受電装置、４４０　仮想円コイル、４４１　仮想方形コイル、４４５　誘電体、４４６　溝部、５００　中心線。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

　図１は、この発明の実施の形態による給電システムの全体構成図である。図１を参照して、この給電システムは、電動車両１００に設けられた非接触受電装置（非接触電力伝達装置）と、車両外部に設けられた給電装置（非接触電力伝達装置）２００とを備える。非接触受電装置は、二次自己共振コイル１１０と、二次コイル１２０と、整流器１３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、蓄電装置１５０とを含む。また、電動車両１００は、受電装置と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power　Control　Unit）」とも称する。）１６０と、モータ１７０と、車両ＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）１８０と、通信装置１９０とをさらに含む。

　二次自己共振コイル１１０は、車体下部に配設されるが、給電装置２００が車両上方に配設されていれば、車体上部に配設されてもよい。二次自己共振コイル１１０は、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０（後述）と電磁場を介して共鳴することにより給電装置２００から電力を受電する。なお、二次自己共振コイル１１０の容量成分は、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。

　二次自己共振コイル１１０は、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイル２４０と二次自己共振コイル１１０との共鳴強度を示すＱ値（たとえば、Ｑ＞１００）およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。

　二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０と同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル１１０と磁気的に結合可能である。この二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０により受電された電力を電磁誘導により取出して整流器１３０へ出力する。整流器１３０は、二次コイル１２０によって取出された交流電力を整流する。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、車両ＥＣＵ１８０からの制御信号に基づいて、整流器１３０によって整流された電力を蓄電装置１５０の電圧レベルに変換して蓄電装置１５０へ出力する。なお、車両の走行中に給電装置２００から受電する場合には（その場合には、給電装置２００はたとえば車両上方または側方に配設される。）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、整流器１３０によって整流された電力をシステム電圧に変換してＰＣＵ１６０へ直接供給してもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、必ずしも必要ではなく、二次コイル１２０によって取出された交流電力が整流器１３０によって整流された後に直接蓄電装置１５０に与えられるようにしても良い。

　蓄電装置１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池を含む。蓄電装置１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から供給される電力を蓄えるほか、モータ１７０によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置１５０は、その蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給する。なお、蓄電装置１５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電装置２００から供給される電力やモータ１７０からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。

　ＰＣＵ１６０は、蓄電装置１５０から出力される電力あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から直接供給される電力によってモータ１７０を駆動する。また、ＰＣＵ１６０は、モータ１７０により発電された回生電力を整流して蓄電装置１５０へ出力し、蓄電装置１５０を充電する。モータ１７０は、ＰＣＵ１６０によって駆動され、車両駆動力を発生して駆動輪へ出力する。また、モータ１７０は、駆動輪や図示されないエンジンから受ける運動エネルギーによって発電し、その発電した回生電力をＰＣＵ１６０へ出力する。

　車両ＥＣＵ１８０は、車両の走行時、車両の走行状況や蓄電装置１５０の充電状態（以下「ＳＯＣ（State　Of　Charge）」とも称する。）に基づいてＰＣＵ１６０を制御する。通信装置１９０は、車両外部の給電装置２００と無線通信を行なうための通信インターフェースである。

　一方、給電装置２００は、交流電源２１０と、高周波電力ドライバ２２０と、一次コイル２３０と、一次自己共振コイル２４０と、通信装置２５０と、ＥＣＵ２６０とを含む。

　交流電源２１０は、車両外部の電源であり、たとえば系統電源である。高周波電力ドライバ２２０は、交流電源２１０から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を一次コイル２３０へ供給する。なお、高周波電力ドライバ２２０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ～１０数ＭＨｚである。

　一次コイル２３０は、一次自己共振コイル２４０と同軸上に配設され、電磁誘導により一次自己共振コイル２４０と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル２３０は、高周波電力ドライバ２２０から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル２４０へ給電する。

　一次自己共振コイル２４０は、地面近傍に配設されるが、車両上方から電動車両１００へ給電する場合には車両上方に配設されてもよい。一次自己共振コイル２４０も、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、電動車両１００の二次自己共振コイル１１０と電磁場を介して共鳴することにより電動車両１００へ電力を送電する。なお、一次自己共振コイル２４０の容量成分も、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。

　この一次自己共振コイル２４０も、電動車両１００の二次自己共振コイル１１０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。

　通信装置２５０は、給電先の電動車両１００と無線通信を行なうための通信インターフェースである。ＥＣＵ２６０は、電動車両１００の受電電力が目標値となるように高周波電力ドライバ２２０を制御する。具体的には、ＥＣＵ２６０は、電動車両１００の受電電力およびその目標値を通信装置２５０によって電動車両１００から取得し、電動車両１００の受電電力が目標値に一致するように高周波電力ドライバ２２０の出力を制御する。また、ＥＣＵ２６０は、給電装置２００のインピーダンス値を電動車両１００へ送信することができる。

　図２は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図２を参照して、この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。

　具体的には、高周波電源３１０に一次コイル３２０を接続し、電磁誘導により一次コイル３２０と磁気的に結合される一次自己共振コイル３３０へ１Ｍ～１０数ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル３３０は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量とによるＬＣ共振器であり、一次自己共振コイル３３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル３４０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル３３０から二次自己共振コイル３４０へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。二次自己共振コイル３４０へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル３４０と磁気的に結合される二次コイル３５０によって取出され、負荷３６０へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル３３０と二次自己共振コイル３４０との共鳴強度を示すＱ値がたとえば１００よりも大きいときに実現される。

　なお、図１との対応関係について説明すると、図１の交流電源２１０および高周波電力ドライバ２２０は、図２の高周波電源３１０に相当する。また、図１の一次コイル２３０および一次自己共振コイル２４０は、それぞれ図２の一次コイル３２０および一次自己共振コイル３３０に相当し、図１の二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０は、それぞれ図２の二次自己共振コイル３４０および二次コイル３５０に相当する。そして、図１の整流器１３０以降が負荷３６０として総括的に示されている。

　図３は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図３を参照して、電磁界は３つの成分を含む。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電界」と称される。

　「静電界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、共鳴法では、この「静電界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電界」が支配的な近接場において、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次自己共振コイル）から他方の共鳴器（二次自己共振コイル）へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電界」によりエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。

　非接触受電装置４３０は、図１に示した二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０を含むものである。車両には、車両外部の電源から電力を受けて送電を行なう送電コイルから電力を受電する非接触受電装置が搭載されている。

　図４は、二次自己共振コイル１１０を模式的に示す斜視図であり、この図４に示すように、二次自己共振コイル１１０は、中心軸線Ｏ１を中心に巻回するように形成されている。図５は、二次自己共振コイル１１０の延在方向に対して垂直な断面における二次自己共振コイル１１０の断面図である。この図５に示すように、二次自己共振コイル１１０の延在方向に対して垂直な断面４５０は、略Ｕ字形状とされている。

　ここで、図５の一点鎖線によって示される仮想円コイル４４０は、二次自己共振コイル１１０と同様に螺旋状に延び、さらに、延在方向に対して垂直な断面の形状が円となっている。そして、この仮想円コイル４４０の断面における外周縁部を規定する円周の長さは、二次自己共振コイル１１０の断面４５０の外周縁部を規定する線分の長さとされている。ここで、一般に、高周波電流がコイル線内を流れると、主に、コイル線の表面を電流が流れることが知られている（表皮効果）。仮想円コイル４４０の断面の円周長と、二次自己共振コイル１１０の断面の外周縁部の長さとは一致しているため、高周波電流が仮想円コイル４４０内を流れるときの抵抗と、高周波電流が二次自己共振コイル１１０内を流れるときの抵抗は一致する。

　その一方で、この図５からも明らかなように、二次自己共振コイル１１０の断面４５０の面積は、仮想円コイル４４０の断面の面積よりも小さく抑えられており、二次自己共振コイル１１０は、仮想円コイル４４０よりもコンパクト化が図られている。具体的には、二次自己共振コイル１１０の断面形状は、仮想円コイル４４０の断面形状よりも径方向の幅および軸方向の高さいずれにおいても、コンパクト化が図られている。

　ここで、コイルの延在方向と垂直な断面の断面積が、断面４５０の面積と等しい仮想円コイルと、二次自己共振コイル１１０とを比較する。この場合、この仮想円コイルの断面の外周縁部を規定する線分の長さよりも、二次自己共振コイル１１０の断面４５０の外周縁部を規定する線分の長さの方が長くなる。

　このため、高周波の電流が流れるときの二次自己共振コイル１１０の抵抗は、この仮想円コイルの抵抗よりも低く抑えることができる。

　このように、二次自己共振コイル１１０は、Ｕ字形状とすることで、コンパクト化および高周波電流に対する低抵抗化が図られていることが分かる。

　二次自己共振コイル１１０は、図５の破線に示す仮想方形コイル４４１の径方向両端部を軸方向に湾曲させることで得られる形状となっている。

　なお、仮想方形コイル４４１も、二次自己共振コイル１１０と同様に螺旋状に巻回されているコイルとする。また、仮想方形コイル４４１の延在方向に対して垂直な断面における断面形状は、主表面４４２および主表面４４３が中心軸線Ｏ１方向に配列するような長方形形状となっているものとする。

　そして、二次自己共振コイル１１０は、仮想方形コイル４４１の径方向に配列する端部を軸方向に湾曲させることで得られる形状とされているため、仮想方形コイル４４１の断面の外周縁部を規定する線分の長さと、二次自己共振コイル１１０の断面４５０の外周縁部を規定する線分の長さとは等しくなっている。これに伴い、上記表皮効果によって、高周波電流に対する仮想方形コイル４４１の抵抗と、二次自己共振コイル１１０の抵抗とは等しくなる。

　その一方で、二次自己共振コイル１１０は、仮想方形コイル４４１の径方向に配列する端部の少なくとも一方を中心軸線Ｏ１方向に屈曲または湾曲するように曲げられているため、二次自己共振コイル１１０の断面４５０の径方向Ｌ２の幅は、仮想方形コイル４４１の径方向の幅よりも小さくなっており、二次自己共振コイル１１０の径方向のコンパクト化が図られている。

　特に、二次自己共振コイル１１０の断面形状は略Ｕ字形状とされており、二次自己共振コイル１１０のうち、径方向に配列する両端部が中心軸線Ｏ１方向に屈曲しているため、断面４５０の径方向の寸法の低減が図られている。

　二次自己共振コイル１１０は、中心軸線Ｏ１方向に互いに対向するように主表面４２０，主表面４２１が位置しており、主表面４２０および主表面４２１は、いずれも円弧状に湾曲している。そして、主表面４２０によって溝部４４６が規定されている。この溝部４４６は、中心軸線Ｏ１方向のうち一方の軸方向Ｌ１に向けて開口するように形成されている。

　図６は、二次自己共振コイル１１０の一部を中心軸線Ｏ１方向に沿った断面を示す断面図である。

　この図６に示すように、溝部４４６を規定する主表面４２０と、二次自己共振コイル１１０のうち当該主表面４２０に対して一方の軸方向Ｌ１に隣り合う主表面４２１との間には、誘電体４４５が充填されている。これにより、別途キャパシタを設けることなく、所定の容量を有する浮遊容量を構成することができ、二次自己共振コイル１１０の容量成分とすることができる。なお、誘電体としては、シリコン等が採用される。

　ここで、二次自己共振コイル１１０のうち、一方の軸方向Ｌ１側の端部から他方の端部に向かうにしたがって、溝部４４６の底部を規定する曲率が小さくなるように形成されている。具体的には、底部Ｐ１と底部Ｐ２と底部Ｐ３とは、それぞれ、二次自己共振コイル１１０の一方の軸方向Ｌ１側の端部から他方端部側に向けて順次配列してており、曲率半径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が順次大きくなるように形成されている。このため、一方の軸方向Ｌ１側から他方の端部側に向かうにしたがって、溝部４４６の開口幅が大きくなるようになっている。

　これにより、溝部４４６は、二次自己共振コイル１１０のうち、当該溝部４４６に対して一方の軸方向Ｌ１側に位置する部分の少なくとも一部を受け入れることができる。このように、溝部４４６内に二次自己共振コイル１１０の一部が受け入れられることで、二次自己共振コイル１１０の中心軸線Ｏ１方向の寸法を低減することができる。このように、中心軸線Ｏ１方向の寸法を小さく抑えることで、車両のフロアパネルに搭載したとしても、フロアパネルから大きく突出することを抑制することができる。

　なお、この図６に示す例においては、二次自己共振コイル１１０は、溝部４４６内に二次自己共振コイル１１０の一部を入り込ませるように形成されているが、溝部４４６内に二次自己共振コイル１１０の一部が入り込まないように、二次自己共振コイル１１０を巻回してもよい。

　図７は、二次自己共振コイル１１０の巻回状態の変形例を示す断面図である。この図７に示すように、二次自己共振コイル１１０は、中心軸線Ｏ１方向に間隔をあけて巻回されている。これにより、主表面４２０および主表面４２１のいずれもが、外方に開放され、主表面４２０および主表面４２１から熱を外部に放熱することができる。

　なお、図７の破線に示されるように、主表面４２０と主表面４２１との間に誘電体４４５を充填してもよい。この場合、誘電体４４５の表面のうち、二次自己共振コイル１１０の径方向に配列する側面が外部に露出することになる。そして、二次自己共振コイル１１０の主表面４２０，４２１から誘電体４４５に伝達された熱は、誘電体４４５の側面から外部に放熱される。

　上記図５および図７に示す例においては、二次自己共振コイル１１０は、互いに対向すると共に、外方に開放された主表面４２０，４２１を備え、主表面４２０と主表面４２１との中間を通る中心線５００の少なくとも一部が、二次自己共振コイル１１０の径方向に沿って延びる仮想軸線Ｏ２と交差するように延びている。

　中心線５００が仮想軸線Ｏ２と交差する方向に延びる部分では、径方向ベクトル成分が小さくなっており、結果として、二次自己共振コイル１１０の径方向の幅が小さくなる。

　特に、図５および図７に示す例においては、二次自己共振コイル１１０のうち、底部４２２以外の部分では、中心線５００が仮想軸線Ｏ２と交差する方向に延びているため、大幅に径方向の幅の低減が図られている。そして、各主表面４２０，４２１が外方に開放されているので、直接または誘電体等の他の部材を介して、外気に放熱することができる。

　図８は、二次自己共振コイル１１０の断面形状の第１変形例を示す断面図である。この図８に示すように、断面Ｍ字形状となるように形成してもよい。この図８に示す例においては、複数の底部４２２，４２５，４２６が形成され、各底部４２２，４２５，４２６に対して径方向に隣り合う部分には、仮想軸線Ｏ２と交差する方向に延びる軸方向延在部４２３，４２４，４２７，４２８がそれぞれ形成されている。

　このように、仮想方形コイル４４１を複数回、中心軸線Ｏ１方向に屈曲または湾曲させることで、中心軸線Ｏ１方向の寸法が大きくなることを抑制しつつも、径方向の幅を低減させることができる。

　図９は、二次自己共振コイル１１０の断面形状の第２変形例を示す断面図である。この図９に示すように、仮想方形コイル４４１を湾曲させる場合のみならず、屈曲させることで得られる形状としてもよい。

　図１０は、二次自己共振コイル１１０の断面形状の第３変形例を示す断面図である。この図１０に示すように、仮想方形コイル４４１を変形させることで得られる形状に限らず、断面形状が長円形状の仮想コイルや断面形状が楕円形状とされた仮想コイルを変形させることで得られるものであってもよい。

　図１１は、二次自己共振コイル１１０の断面形状の第４変形例を示す断面図である。この図１１に示すように、仮想方形コイル４４１の中心線５００が仮想軸線Ｏ２と交差するように仮想方形コイル４４１を傾斜させることで得られる形状としてもよい。

　このように、傾斜させるように変形することで、二次自己共振コイル１１０の径方向の幅は、仮想方形コイル４４１の径方向の幅よりも小さく抑えることができ、径方向のコンパクト化を図ることができる。

　図１２は、二次自己共振コイル１１０の断面形状の第５変形例を示す断面図である。この図１２に示す例においては、二次自己共振コイル１１０の外周面に複数の凹部（窪み部）または凸部が形成されている。このように形成された二次自己共振コイル１１０の断面積は、仮想円コイル４４０の断面積よりも小さく抑えることができ、二次自己共振コイル１１０のコンパクト化を図ることができる。

　なお、図４から図１２においては、二次自己共振コイル１１０の形状について説明したが、当該二次自己共振コイル１１０の形状を一次自己共振コイル２４０にも適用することができる。

　そして、上記の各実施の形態で示した非接触受電装置は各種電動車両に搭載することができる。電動車両としては、動力分割装置によりエンジンの動力を分割して駆動輪とモータジェネレータとに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車以外にも、その他の形式のハイブリッド車にも適用可能である。すなわち、たとえば、モータジェネレータを駆動するためにのみエンジンを用い、モータジェネレータでのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車や、エンジンが生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車などにもこの発明は適用可能である。

　また、この発明は、エンジンを備えずに電力のみで走行する電気自動車や、直流電源として蓄電装置に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。また、この発明は、昇圧コンバータを備えない電動車両にも適用可能である。

　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

　磁場の共鳴により電力を送電または受電の少なくとも一方が可能な非接触電力伝達装置に用いられる自己共振コイル（１１０，２４０）であって、
　延在方向に対して垂直な断面の断面形状が円とされ、該断面を規定する円周の長さが、前記自己共振コイル（１１０，２４０）の延在方向に垂直な断面で断面視したときの前記自己共振コイル（１１０，２４０）の断面の外周縁を規定する線分の長さと等しいコイルを仮想コイル（４４０）とし、
　前記自己共振コイル（１１０，２４０）の延在方向に垂直な断面における該自己共振コイル（１１０，２４０）の前記径方向の幅と前記軸方向の長さの少なくとも一方が、前記仮想コイルの断面の径よりも小さくされた、自己共振コイル（１１０，２４０）。
　磁場の共鳴により電力を送電または受電の少なくとも一方が可能な非接触電力伝達装置に用いられる自己共振コイル（１１０，２４０）であって、
　前記自己共振コイル（１１０，２４０）は、互いに対向する第１および第２主表面（４２０，４２１）を有し、
　前記第１主表面（４２０）および前記第２主表面（４２１）との間の中心を通る中心線（５００）の少なくとも一部が、前記自己共振コイル（１１０，２４０）の径方向に延びる仮想軸線（Ｏ２）に対して交差する方向に延びる、自己共振コイル（１１０，２４０）。
　磁場の共鳴により電力を送電または受電の少なくとも一方が可能な非接触電力伝達装置に用いられる自己共振コイル（１１０，２４０）であって、
　前記自己共振コイル（１１０，２４０）の延在方向に対して垂直な前記自己共振コイル（１１０，２４０）の断面形状は、主表面が前記自己共振コイル（１１０，２４０）の軸方向に配列する板状部材（４４１）を前記自己共振コイル（１１０，２４０）の軸方向に向けて屈曲または湾曲させることで得られる形状とした、自己共振コイル（１１０，２４０）。
　磁場の共鳴により電力を送電または受電の少なくとも一方が可能な非接触電力伝達装置に用いられる自己共振コイル（１１０，２４０）であって、
　前記自己共振コイル（１１０，２４０）の延在方向に対して垂直な前記自己共振コイル（１１０，２４０）の断面形状は、略Ｕ字形状または略Ｖ字形状とされた、自己共振コイル（１１０，２４０）。
　前記自己共振コイル（１１０，２４０）の断面形状が略Ｕ字形状または略Ｖ字形状とされることで、前記自己共振コイル（１１０，２４０）の一方の軸方向に向けて開口する溝部が規定され、前記溝部は、前記自己共振コイル（１１０，２４０）のうち、前記溝部が位置する部分に対して前記軸方向に隣り合う部分の少なくとも一部を受け入れる、請求の範囲第４項に記載の自己共振コイル（１１０，２４０）。
　前記自己共振コイル（１１０，２４０）の前記一方の軸方向の端部側から他方の軸方向の端部側に向かうにしたがって、前記溝部の底部の曲率が小さくなる、請求の範囲第５項に記載の自己共振コイル（１１０，２４０）。
　前記第１主表面（４２０）と前記第２主表面（４２１）との間に配置された誘電体（４４５）をさらに備える、請求の範囲第４項に記載の自己共振コイル（１１０，２４０）。
　請求の範囲第４項に記載された自己共振コイル（１１０，２４０）と、
　前記自己共振コイル（１１０，２４０）との間で電磁誘導により電力を伝達する一次コイルと、
　を備えた非接触電力伝達装置。
　請求の範囲第８項に記載された非接触電力伝達装置を備えた車両。