WO2012039045A1 - 非接触電力伝送用コイル - Google Patents

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WO2012039045A1
WO2012039045A1 PCT/JP2010/066455 JP2010066455W WO2012039045A1 WO 2012039045 A1 WO2012039045 A1 WO 2012039045A1 JP 2010066455 W JP2010066455 W JP 2010066455W WO 2012039045 A1 WO2012039045 A1 WO 2012039045A1
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coil
conductor
conductors
power transmission
strip
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PCT/JP2010/066455
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English (en)
French (fr)
Inventor
栄一 漆畑
圭介 岩脇
Original Assignee
パイオニア株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H01F2027/2838—Wires using transposed wires

Definitions

  • This invention relates to a non-contact power transmission coil for transmitting power in a non-contact manner by electromagnetic induction.
  • utilization of this invention is not restricted to the coil for non-contact electric power transmission mentioned above.
  • FIG. 8 is a plan view showing a coil used in a conventional non-contact power feeding device.
  • the non-contact power feeding device 2000 shown in FIG. 8 is a non-contact power feeding device that transmits electric power by mutual induction action of electromagnetic induction by arranging a primary coil and a secondary coil to face each other even if they are non-contact.
  • This non-contact power supply apparatus 2000 has a structure in which a coil 2001 made of a wire material including a plurality of parallel conductive wires as a set is wound on the back plate 2015 in a flat manner on the same surface, and the coil 2001 is covered with a mold resin 2017. It is fixed. A foam material is mixed in the mold resin 2017. Both ends of the coil 2001 are bent out toward the outside at substantially the same portion and supplied with electric power.
  • the opposing coil has the same configuration as that shown in FIG. 8, and this non-contact power feeding device is used for charging a battery of an electric vehicle, for example. From 2001, electric power is supplied to a secondary (power receiving side) coil (not shown) in a non-contact manner.
  • litz wire is used to reduce high-frequency AC resistance, but the manufacturing becomes complicated by winding or the like. There was also a problem that it was heavy in weight.
  • FIG. 9-1 is an explanatory diagram for explaining the proximity effect when there are two conductors. It is assumed that two flat conductors 2201 and 2202 are arranged close to each other in parallel and the same current flows in the same direction. In this case, as shown in the lower current density characteristic graph, the currents on the conductors 2201 and 2202 flow biased outwardly away from each other.
  • FIG. 9-2 is an explanatory diagram for explaining the proximity effect when there are two conductors. It is assumed that two conductors 2201 and 2202 are arranged close to each other in parallel and the same current flows in the opposite direction. In this case, as shown in the lower current density characteristic graph, the currents on the conductors 2201 and 2202 flow in a biased manner toward the inside.
  • FIG. 9-3 is an explanatory diagram for explaining the proximity effect when there are three conductors. It is assumed that three conductors 2201, 2202, 2203 are arranged close to each other in parallel and the same current flows in the same direction. In this case, as shown in the lower current density characteristic graph, the currents on the outer conductors 2201 and 2202 flow biased outwardly away from each other. The central conductor 2203 is less biased due to the influence of the conductors 2201 and 2202 on both sides, but it is difficult for current to flow through the entire conductor.
  • FIG. 9-4 is a plan view showing a current direction on the coil.
  • the direction of the current is reversed on the left side and the right side as viewed along the line cc in the figure.
  • the current density graph As a result, as shown in the current density graph, the current flows in the outer conductor 2201 while being biased outward as in FIG. 9C.
  • the inner conductor 2202 is further influenced by the conductor on the opposite side of the coil (the right side is the left side) in addition to the influence of the current in the same direction located on the outer side, so that the inner bias is further increased.
  • the inner conductor 2202 has a higher current bias toward the inner side as shown in FIG. 9-2 and the effect of FIG. 9-3 (location C). Note that the influence of the conductor on the opposite side of the coil (the right side is the left side) is slightly mitigated with respect to the central conductor 2203, but the current bias toward the inside is still higher than that in FIG. 9-3.
  • the wound coil has a magnetic flux that becomes stronger as it goes inside the coil due to the proximity effect, and a current bias within the conductor becomes larger as it goes inside the coil. Therefore, when the coil is formed with a metal pattern, the effect is thin even if the pattern width is widened for the purpose of reducing the resistance value.
  • FIG. 10 is a plan view showing another conventional coil.
  • FIG. 10 shows a coil 2301 used for explaining the temperature distribution, which differs from the coil 2001 shown in FIG. 8 in that the conductor is formed of a metal pattern.
  • the end 2301E of the coil 2301 wound to the inside is led out to the external electrode 2303 via the conductor 2302, and for this derivation, the coil 2301 is wound.
  • a crossing point D where the portion of the conductor 2302 is orthogonal to the direction is formed. Since this intersection D is a portion where the current is most biased due to the proximity effect, it is affected by a very strong magnetic flux, eddy current is generated, and heat loss is generated.
  • FIG. 11 is a diagram showing a temperature distribution when the coil shown in FIG. 10 is driven.
  • the figure shows that the temperature becomes higher as it becomes whiter, and there are places where the temperature is as high as 86 ° C. at the maximum while it is as low as 31 ° C. In particular, it is shown that the temperature increases toward the inside of the coil 2301.
  • a graph of temperature distribution along the line ee in the figure is shown in the lower part. As can be seen from this graph, the coil 2301 wound around three turns has the lowest temperature at the outermost periphery, the temperature increases as it goes inward, and the peak value p at which the temperature becomes highest is generated at the innermost periphery. ing. Further, the temperature at the intersection D on the coil 2301 is high. Therefore, the highest temperature is inside the coil 2301 and at the intersection d. As described above, in the conventional coil, high heat is generated at the intersection of the conductors, and there is a problem that efficiency is lowered due to the heat.
  • the conventional coil is complicated to manufacture by winding or deriving the conductor.
  • the wire is a copper wire and has a problem that it is heavy in weight.
  • heat is generated in this portion, and the efficiency is lowered.
  • the current deviation in the conductor increases as the coil is located inside, and the influence is particularly great when formed with a metal pattern.
  • the conventional coil has various problems.
  • a non-contact power transmission coil according to the invention of claim 1 includes a support member and a conductor formed of a metal pattern formed on one surface of the support member.
  • FIG. 1 is a plan view showing a main part of an embodiment of a contactless power transmission coil.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a charging system to which a contactless power transmission coil is applied.
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the first embodiment of the non-contact power transmission coil.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating temperature distribution characteristics of the non-contact power transmission coil according to the first embodiment.
  • FIG. 5-1 is a plan view (surface side) showing the configuration of the second embodiment of the non-contact power transmission coil.
  • FIG. 5-2 is a plan view (on the back side) showing the configuration of the second embodiment of the non-contact power transmission coil.
  • FIG. 6 is a plan view showing the configuration of a third embodiment of the non-contact power transmission coil.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a state of current bias according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view showing a coil used in a conventional non-contact power feeding apparatus.
  • FIG. 9A is an explanatory diagram (part 1) for explaining the proximity effect when there are two conductors.
  • FIG. 9B is an explanatory diagram (part 2) for explaining the proximity effect in the case of two conductors.
  • FIG. 9C is an explanatory diagram for explaining the proximity effect when there are three conductors.
  • FIG. 9-4 is a plan view showing a current direction on the coil.
  • FIG. 10 is a plan view showing another conventional coil.
  • FIG. 11 is a diagram showing a temperature distribution when the coil shown in FIG. 10 is driven.
  • FIG. 1 is a plan view showing a main part of an embodiment of a contactless power transmission coil.
  • the non-contact power transmission coil (coil) 100 shown in FIG. 1 is a partial description of only the conductor 110 located at the innermost circumference among the conductors 110 of the wound coil.
  • the wound conductor 110 is formed by a metal pattern on a substrate (not shown).
  • One conductor 110 has a width L1
  • the innermost conductor 110 located inside the central region 120 has a plurality of strips from the predetermined starting point 110A (example shown in the figure).
  • the conductors (strip conductors) 110a to 110c are divided into three parts.
  • One electrode is formed at the end 110E, which is the end point of the conductor 110, and all of the divided strip conductors 110a to 110c are connected to the end 110E.
  • the entire width L2 of the strip conductors 110a to 110c is shown wider than the width L1 of the conductor 110 because there is a gap between the strip conductors 110a to 110c.
  • L2 may be matched. That is, when the conductor 110 has the width L1, each of the three strip conductors 110a to 110c may be slightly wider or narrower with a width of about 1/3 of the width L1 of the conductor 110 as a reference.
  • the strip conductors 110a to 110c divided into three are replaced with the strip conductors 110a to 110c located on the innermost side (close to each side) with respect to the sides 120a to 120d of the square central region 120. It is arranged as follows. The winding order of the coil 100 will be described.
  • the conductor 110 is arranged along the first side 120a, and the divided strip conductors 110c, 110b, and 110a are arranged in the order close to the side 120b. Yes.
  • the strip conductors 110a, 110c, and 110b are arranged in the order as viewed in the closest order.
  • the strip conductors 110b, 110a, and 110c are arranged in this order as viewed in the closest order.
  • 121 and 122 are connection conductors, specifically, jumper wires or through holes and wiring patterns formed in the substrate on which the conductor 110 is formed, and other strip conductors 110a in an insulated state. It crosses ⁇ 110c. Similarly, the end portion 110E of the conductor 110 is taken out to the outside through a similar connecting conductor. In this way, the wiring that straddles the conductor 110 is made, but it is not in the form of straddling the conductor 110, but is an electrically insulated jumper line, or a wiring pattern (metal pattern) formed inside or on the back of the substrate. Therefore, the heat generation that occurs in the conventional intersection is not generated.
  • the one located at the innermost periphery is replaced at each side 120b to 120d. That is, one of the strip conductors 110a to 110c divided into three is located on the innermost periphery along any one of the sides 120b to 120d.
  • the strip conductors 110a to 110c located on the innermost circumference of the wound coil conductor 110 are divided into a plurality of pieces, and any of the divided strip conductors 110a to 110c is located on the innermost circumference. Will do. Since the arrangement is changed so that the divided strip conductors 110a to 110c are alternately located at the innermost circumference, the influence of the proximity effect that the current deviation in the conductor becomes larger as it goes inside the coil is suppressed. Therefore, it is possible to suppress loss due to heat generation at the innermost part of the wound conductor 110. In particular, the occurrence of a high heat generation peak at the innermost position of the conductor 110 can be suppressed.
  • the coil 100 having the above configuration uses a metal pattern for a coil through which a high-frequency current flows, and can be configured to be lightweight and easily formed on a substrate by etching.
  • the number of divisions of the strip conductors is 3, but the number is not limited to this, and a plurality (2 to n) can be used.
  • the number of strip conductors can be set to 4, and the divided strip conductors can be replaced so as to be close to each innermost side. If the central region is a pentagon, the number of strip conductors can be set to five.
  • the number of strip conductors is divided into a plurality (2 to n), and the divided strip conductors are replaced at an angle obtained by dividing the entire circumference by a predetermined angle unit so as to be close to the central region. Can be placed.
  • the predetermined angle unit may be an angle divided by the number of divisions. For example, if the number of divisions of the strip conductor is 3, the predetermined angle is 120 degrees.
  • various shapes can be considered for the substrate and the conductor pattern, and the strip conductor having the above-described configuration can be applied to any of the shapes.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a charging system 200 to which the non-contact power transmission coil 100 is applied.
  • the charging system 200 includes a charging device 201 and a power receiving device 210 provided on the automobile side.
  • the charging device 201 and the power receiving device 210 are each provided with a non-contact power transmission coil 100, and the power transmitted from the charging device 201 passes through the pair of non-contact power transmission coils 100 of the automobile side power receiving device 210.
  • the battery (secondary battery) 213 is charged.
  • the charging device 201 uses an AC power source such as a commercial power source or a household power source, or a DC power source supplied from the outside such as solar power generation as a power supply source.
  • the supplied power is supplied to the coil 100 described above via a power factor correction circuit (PFC: Power Factor Correction) 202, a DC converter 203, and an inverter 204.
  • the inverter 204 performs DC-AC conversion and frequency / PWM control.
  • Reference numeral 205 denotes a resonance capacitor of the coil 100. Thereby, a specific voltage and frequency are applied to the coil 100, and the coil 100 generates an electromagnetic field in the power receiving device 210 on the opposite automobile side.
  • the coil 100 of the power receiving apparatus 210 receives the electromagnetic field generated by the coil 100 of the charging apparatus 201 and converts it into direct current by the resonance capacitor 211 and the rectifier / control circuit 212, and then charges the secondary battery 213 of the automobile.
  • the loss in the coil 100 portion can be reduced, so that a highly efficient charging system can be obtained.
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the first embodiment of the non-contact power transmission coil.
  • a non-contact power transmission coil (coil) 300 is configured by winding a conductor 110 on a surface 301a which is one surface of a substrate 301 which is a support member.
  • the configuration shown in FIG. 1 described above is a part of the configuration shown in FIG. 3, and the same components are denoted by the reference numerals shown in FIG.
  • the substrate 301 shown in FIG. 3 is formed in a substantially rectangular shape with the corner portions inclined, and the coil 300 is wound in a spiral shape in one direction from the outer periphery to the inner periphery of the substrate 301. It consists of a metal pattern.
  • a base material such as paper phenol, paper epoxy, glass composite, or glass epoxy is used.
  • a rectangular central region 120 in which no coil is disposed is formed at the central portion of the substrate 301.
  • the conductor 110 has a substantially constant width and is wound in three turns in the example shown in FIG. 3, and the innermost strip conductors 110a to 110c are close to the sides 120b to 120d of the central region 120.
  • the strip conductors 110a to 110c are arranged so as to be interchanged.
  • Reference numerals 121 and 122 denote connection conductors, which are provided to change the arrangement of the strip conductors 110a to 110c.
  • 110S and 110E are electrodes, respectively, connected to a connection conductor (not shown) for supplying operating power, and are led out to the outside.
  • Table 1 shows AC resistance by frequency in Example 1.
  • the AC resistance can be reduced at any frequency according to the configuration in which the strip conductors 110a to 110c in Example 1 are provided (three divisions + with replacement).
  • the driving frequency of the coil 300 is 1 kHz
  • the reduction rate of Example 1 was 56% compared to the case where the strip conductor was simply formed in three parts and the arrangement was not changed.
  • Example 1 it is shown that by replacing the arrangement of the strip conductors 110a to 110c, the AC resistance can be reduced to 56% compared to the case where the replacement is not performed, and the current bias can be eliminated. Has been.
  • the drive frequency is 10 kHz, it can be reduced to 66% compared to the case where the replacement is not performed, and when the drive frequency is 100 kHz, it can be reduced to 76%. In either case, the AC resistance can be suppressed, and the efficiency can be improved.
  • FIG. 4 is a diagram showing the temperature distribution characteristics of the non-contact power transmission coil of Example 1.
  • the temperature is about 30 ° C. at the maximum, and the temperature can be kept lower than in the past.
  • the temperature distribution diagram taken along the line II in the upper diagram is shown in the lower diagram.
  • the horizontal axis represents position
  • the vertical axis represents temperature.
  • the portions (c1, c2, c3) of the strip conductors 110a to 110c located at the innermost periphery (c) are strips.
  • the temperature is generally higher than the other parts a and b on the outer periphery, but the peak of the high temperature that protrudes most at the temperature of the inner periphery c3 does not appear. It is averaged.
  • FIGS. 5A and 5B are plan views showing the configuration of the second embodiment of the non-contact power transmission coil.
  • the coil 300 described in the first embodiment is formed on both surfaces of the substrate 301.
  • 5A shows the first coil 500a formed on the front surface 301a of the substrate 301
  • FIG. 5-2 shows the second coil 500b formed on the back surface 301b of the substrate 301.
  • the basic configuration of the first coil 500a is the same as that of the coil 300 shown in the first embodiment (however, the winding direction is the a direction, which is opposite to FIG. 3).
  • FIG. 5-2 is a perspective view seen from the front surface 301 a of the substrate 301.
  • a first coil 500a is provided on the front surface 301a of the substrate 301 overlapping with FIG. 5-1, and a second coil 500b is provided on the back surface 301b.
  • the terminal end of the first coil 500a and the starting end of the second coil 500b are electrically connected.
  • the winding direction a at the end of the first coil 500a and the winding direction a at the start of the second coil 500b are made to coincide with each other.
  • the first coil 500 a and the second coil 500 b are provided with strip conductors 110 a to 110 c that are divided into three at the innermost peripheral portion of the conductor 110.
  • the strip conductors 110a to 110c on the front surface 301a of the substrate 301 are electrically connected to the strip conductors 110a to 110c on the back surface 301b of the substrate 301 through the through holes 520, 521, and 522.
  • Reference numerals 511 and 512 denote electrodes of the second embodiment, and a pair of a starting end of the first coil 500a and a terminal end of the second coil 500b located on the front and back of the substrate 301 through the through holes 531 and 532, respectively. It is formed as an electrode.
  • the strip conductors 110a to 110c provided on the second coil 500b side the arrangement of the strip conductors 110a to 110c of the first coil 500a formed on the surface 301a of the substrate 301 is changed. It has the function of a connecting conductor.
  • the replacement of the arrangement of the strip conductors 110a will be described.
  • the arrangement of the strip conductors located on the innermost circumference is A
  • the arrangement at the center is B
  • the arrangement on the outermost circumference is C for convenience.
  • the replacement of the arrangement of the strip conductors 110a located at the division starting point 110A (side 120b) of the first coil 500a on the surface 301a side of the substrate 301 will be traced.
  • the strip conductor 110a is first positioned at the outermost periphery C at the position of the side 120b. Next, the strip conductor 110a is connected to the connection conductor 541 formed on the back surface 301b of the substrate 301 through the through hole 520. Has been. As shown in FIG. 5B, the connection conductor 541 is formed in a pattern so as to be located at the outermost periphery C at the position of the side 120b but at the center B at the position of the side 120c. Thereby, the strip conductor 110a is changed to the position of the center B at the position of the side 120c of the surface 301a of the substrate 301.
  • the strip conductor 110 a is connected to the connection conductor 542 formed on the back surface 301 b of the substrate 301 through the through hole 521.
  • the connection conductor 542 is positioned at the center B at the position of the side 120c, but is patterned so as to be positioned at the innermost periphery A at the position of the side 120d.
  • the strip conductor 110a is changed to the position of the inner periphery A at the position of the side 120d of the surface 301a of the substrate 301.
  • the arrangement of the strip conductors 110a is changed in the order of the outer periphery C ⁇ the center B ⁇ the inner periphery A.
  • the arrangement of the strip conductor 110b is changed in the order of the center B ⁇ the through hole 520 ⁇ the connecting conductor 551 ⁇ the inner periphery A ⁇ the outer periphery C.
  • the strip conductor 110c is arranged in the order of inner circumference A ⁇ outer circumference C ⁇ through hole 521 ⁇ connecting conductor 561 ⁇ center B.
  • the replacement of the arrangement is not necessarily limited to using only the connection conductor provided on the back surface 301b of the substrate 301 using the through holes 520, 521, and 522.
  • the arrangement of the strip conductors 110a to 110c provided on the surface 301a side of the substrate 301 can be changed. In the example shown in FIG.
  • the strip conductor 110c located on the inner circumference A of the side 120b is led to the position of the outer circumference C at the side 120c.
  • the strip conductor 110b located on the inner periphery A of the side 120c is led to the position of the outer periphery C at the side 120d.
  • the arrangement of the strip conductors 110a to 110c is changed on the front surface 301a and the back surface 301b of the substrate 301, respectively.
  • the current bias can be eliminated, the AC resistance can be suppressed, and the efficiency can be improved. Further, since the current bias can be eliminated, the bundles are dispersed and the eddy currents at the intersections of the patterns are reduced, so that no protruding high temperature peak occurs. And since the coil is formed in the front and back of the board
  • FIG. 6 is a plan view showing the configuration of a third embodiment of the non-contact power transmission coil.
  • the conductor 110 is wound around the surface 301a that is one surface of the substrate 301 that is the support member. Yes.
  • the difference between the third embodiment is that the number of divisions of the conductor (strip conductor) 110 in the innermost circumference is four.
  • the strip conductors 110a to 110d divided into four are arranged so that the strip conductors 110a to 110d adjacent to the four sides 120a to 120d of the square central region 120 are interchanged.
  • Reference numerals 121 to 123 denote connection conductors, which are provided to change the arrangement of the strip conductors 110a to 110d.
  • the strip conductor 110a is located on the outermost side, and the strip conductors 110b, 110c, and 110d are arranged in this order along the inner periphery.
  • the outermost strip conductor 110a is rearranged to the innermost circumference by the connecting conductor 121
  • the strip conductor 110b is located on the outermost side
  • the strip conductors 110c, 110d, 110a are arranged in the order of the inner circumference. Is arranged in.
  • the strip conductor 110b is rearranged to the innermost circumference by the connecting conductor 122, the strip conductor 110c is located on the outermost side, and the strip conductors 110d, 110a, 110b are arranged in this order along the inner circumference. ing.
  • the strip conductor 110c is rearranged to the innermost circumference by the connecting conductor 123, the strip conductor 110d is located on the outermost side, and the strip conductors 110a, 110b, 110c are arranged in this order along the inner circumference. ing.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a state of current bias according to the third embodiment.
  • the current is not biased to a specific strip conductor. It has been found that the current flows with almost the same value (around 25%) in all of the four divided strip conductors 110a to 110d shown in FIGS.
  • a configuration (no rearrangement) in which the inner peripheral conductor 110 is divided into four parts is shown for comparison. If the inner circumference of the conductor 110 is simply divided into four parts and the strip conductors 110a to 110d are not rearranged, the current bias is 15% to 40% as shown in the figure. The bias becomes large, and a current value that protrudes most at the inner periphery is generated. As described above, it can be seen that it is effective not only to divide the strip conductors 110a to 110d but also to rearrange them.
  • the number of strip conductors is set to four, and the four strip-shaped strip conductors are rearranged so as to be located on the inner circumference.
  • the current bias in the strip conductor located on the inner periphery can be prevented as compared with the configuration of (5).
  • the substrate and conductor patterns have been described as an example of a rectangular configuration.
  • the shape may be various shapes such as a circle and a polygon, and can be similarly applied.
  • the configuration in which the pattern of the conductor 110 gradually decreases from the outside to the inside has been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • a configuration may be adopted in which conductors having a plurality of different diameters are formed in a concentric pattern on the substrate, and adjacent patterns having different diameters are connected at a certain point.
  • the weight can be reduced and various inductances can be easily created simply by changing the pattern.
  • the base material of the substrate 301 may be a tape-like material such as polyimide, and a metal pattern can be formed on these base materials.
  • a tape-shaped base material such as FPC or TCP
  • the weight can be reduced, and the coil shape can be a three-dimensional structure as well as a flat surface.
  • the direction of the magnetic flux can be three-dimensionally corresponding to this.
  • Non-contact power transmission coil 110 Conductor 110a-110c Strip conductor 120 Central region 120a-120d Side 121, 122, 123 Connection conductor 200 Charging system 201 Charging device 210 Power receiving device 301 Substrate 301a Front surface 301b Back surface 110E, 110S, 511 , 512 End (electrode) 520, 521, 522, 531, 532 Through hole 541, 542, 551, 561 Connecting conductor

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Abstract

　最内周の導体上での電流の偏りを防ぎ、局部的な発熱を防止し効率化を図るため、非接触電力伝送コイル（３００）は、基板（３０１）と、基板（３０１）の表面（３０１ａ）に形成され、金属パターンからなる導体（１１０）が巻き回されてなる。導体（１１０）は、少なくとも最内周に位置する導体（１１０）が複数の短冊導体（１１０ａ）～（１１０ｃ）に分割され、かつ複数の短冊導体（１１０ａ）～（１１０ｃ）のそれぞれが円周方向に異なる位置で最内周に位置するよう入れ替え配置されている。

Description

非接触電力伝送用コイル
　この発明は、電磁誘導により非接触で電力を伝送する非接触電力伝送用コイルに関する。ただし、この発明の利用は、上述した非接触電力伝送用コイルには限られない。
　図８は、従来の非接触給電装置に用いられるコイルを示す平面図である。図８に示す非接触給電装置２０００は、１次コイルと２次コイルを対向配置させることにより、これらが非接触であっても電磁誘導の相互誘導作用により電力を伝送させる非接触給電装置である（例えば、下記特許文献１参照。）。この非接触給電装置２０００は、背板２０１５上に、複数本の平行導線を１セットとした線材からなるコイル２００１を同一面で扁平に巻き回した構造であり、コイル２００１をモールド樹脂２０１７で被覆固定してなる。このモールド樹脂２０１７中には発泡材が混入されている。コイル２００１の両端は、ほぼ同一部分で外部に向けて曲げて取り出され、電力が供給される。
　対向するコイルについても図８と同様の構成であり、この非接触給電装置は、例えば電気自動車のバッテリー充電用に使用され、電磁誘導の相互誘電作用に基づき、１次側（給電側）のコイル２００１から、２次側（受電側）のコイル（不図示）に、非接触で電力を供給する。
特開２００８－８７７３３号公報
　図８は高周波の交流抵抗を低減する為にリッツ線が用いられているが、巻き回し等により製造が複雑になる。また重量的にも重いという問題があった。製造工程の簡易化や製品の軽量化、更なる薄型化を実現し、且つ高効率のコイルを提案する。金属パターンによるコイルは、表皮効果に対して有効であるが、従来の非接触給電装置では、以下の問題が生じた。
１．近接効果の影響
　コイルの内側になるほど磁束が強くなる。そのため、近接効果の影響が大きく、コイルの内側になるほど導体内での電流偏りが大きくなる。
２．コイル上の交差箇所の影響
　内側まで巻き回された導体（１次コイル）２００１の端部を外部に導出するために、コイル２００１に対して直交する交差箇所Ａが形成され、この交差箇所Ａで熱が発生してしまう。
１．近接効果の影響について
　図９－１は、導体が２つの場合の近接効果を説明するための説明図である。２つの平らな導体２２０１，２２０２が平行に近接配置され、同じ方向に同じ電流が流れているとする。この場合、下部の電流密度特性グラフに示すように、導体２２０１，２２０２上の電流は、互いに離れる外側に偏って流れる。
　図９－２は、導体が２つの場合の近接効果を説明するための説明図である。２つの導体２２０１，２２０２が平行に近接配置され、逆方向に同じ電流が流れているとする。この場合、下部の電流密度特性グラフに示すように、導体２２０１，２２０２上の電流は、互いに近寄る内側に偏って流れる。
　図９－３は、導体が３つの場合の近接効果を説明するための説明図である。３つの導体２２０１，２２０２，２２０３が平行に近接配置され、同じ方向に同じ電流が流れているとする。この場合、下部の電流密度特性グラフに示すように、外側の導体２２０１，２２０２上の電流は、互いに離れる外側に偏って流れる。中央の導体２２０３については、両側の導体２２０１，２２０２からの影響を受け偏りは少ないが、全体に電流が流れにくくなる。
　図９－４は、コイル上の電流方向を示す平面図である。巻き回された導体２２０１，２２０２，２２０３は、図中のｃ－ｃ線でみて全体の左側と右側では電流の向きが逆方向となっている。これにより、電流密度グラフに示すように、外側の導体２２０１は、図９－３と同様に、電流は外側に偏って流れる。そして、内側の導体２２０２については、外側に位置する同じ向きの電流の影響に加えて、コイルの対向側（右側は左側）の導体の影響を受けるため、さらに内側の偏りが高くなる。
　電流密度の特性は、内側の導体２２０２は、図９－２の影響と、図９－３の影響が加算された如く内側への電流の偏りが高くなっている（箇所Ｃ）。なお、中央の導体２２０３については、コイルの対向側（右側は左側）の導体の影響が若干緩和されているが、それでも、図９－３に比べて内側への電流の偏りが高い。
　上述したように、巻き回されたコイルは、近接効果の影響により、コイルの内側になるほど磁束が強くなり、コイルの内側になるほど導体内での電流偏りが大きくなる。その為、金属パターンでコイルを形成した場合、抵抗値を下げる目的でパターン幅を広げても効果が薄い。
２．コイル上の交差箇所の影響について
　図１０は、従来の他のコイルを示す平面図である。この図１０は、温度分布を説明するために用いたコイル２３０１であり、上記図８に示したコイル２００１に対して導体が金属パターンで形成されている点が異なる。そして、図８のコイル２００１と同様に、内側まで巻き回されたコイル２３０１の端部２３０１Ｅが導体２３０２を介して外部の電極２３０３まで導出されており、この導出のために、コイル２３０１の巻き回しの方向に対して導体２３０２の部分が直交する交差箇所Ｄが形成されている。この交差箇所Ｄは、近接効果で最も電流の偏った部分の為、非常に強い磁束の影響を受け、渦電流が発生し熱損失が発生する。
　図１１は、図１０に示したコイルを駆動したときの温度分布を示す図である。図中白くなるにつれ温度が高いことを示しており、最小３１℃程度なのに対し、最大で８６℃程度まで高い箇所が生じている。特に、コイル２３０１の内側につれて温度が高いことが示されている。また、図中のｅ－ｅ線に沿った温度分布のグラフを下部に示す。このグラフから判るのは、３周で巻き回されたコイル２３０１は、最外周が最も温度が低く、内側にいくにしたがい温度が高くなり、最内周に最も温度が高くなるピーク値ｐが生じている。また、コイル２３０１上で交差箇所Ｄでの温度が高い。したがって、最も温度が高いのは、コイル２３０１の内側であってかつ交差箇所ｄである。このように、従来のコイルでは、導体の交差箇所で高熱が発生するとともに、この熱による効率の低下の問題を有していた。
　上述のように、従来のコイルは、導体を線材で形成したときには、これを巻き回し、また、導出する等により製造が複雑になる。また、線材は銅線であり重量的にも重いという問題点があった。また、コイル上で巻き回しの交差箇所があると、この部分で熱が発生し、効率が低下した。さらに、近接効果の影響により、コイルの内側になるほど導体内での電流偏りが大きくなり、特に、金属パターンで形成するとより影響が大きく生じた。このように、従来のコイルは多様な問題を有していた。
　上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる非接触電力伝送用コイルは、支持部材と、前記支持部材上の一方の面に形成され、金属パターンからなる導体が巻き回された第１のコイルとを有し、前記第１のコイルは、少なくとも最内周に位置する前記導体が複数の導体に分割され、かつ前記複数の導体のそれぞれが円周方向に異なる位置で前記最内周に位置するよう入れ替え配置されていることを特徴とする。
図１は、非接触電力伝送用コイルの実施の形態における要部を示す平面図である。 図２は、非接触電力伝送用コイルが適用される充電システムを示すブロック図である。 図３は、非接触電力伝送用コイルの実施例１の構成を示す平面図である。 図４は、実施例１の非接触電力伝送用コイルの温度分布特性を示す図である。 図５－１は、非接触電力伝送用コイルの実施例２の構成を示す平面図（表面側）である。 図５－２は、非接触電力伝送用コイルの実施例２の構成を示す平面図（裏面側）である。 図６は、非接触電力伝送用コイルの実施例３の構成を示す平面図である。 図７は、実施例３による電流の偏りの状態を説明する図である。 図８は、従来の非接触給電装置に用いられるコイルを示す平面図である。 図９－１は、導体が２つの場合の近接効果を説明するための説明図（その１）である。 図９－２は、導体が２つの場合の近接効果を説明するための説明図（その２）である。 図９－３は、導体が３つの場合の近接効果を説明するための説明図である。 図９－４は、コイル上の電流方向を示す平面図である。 図１０は、従来の他のコイルを示す平面図である。 図１１は、図１０に示したコイルを駆動したときの温度分布を示す図である。
　以下に添付図面を参照して、この発明にかかる非接触電力伝送用コイルの好適な実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態）
（非接触電力伝送用コイルの基本構成－内周３分割の例）
　はじめに、本実施の形態にかかる非接触電力伝送用コイルの構成について説明する。図１は、非接触電力伝送用コイルの実施の形態における要部を示す平面図である。図１に示す非接触電力伝送用コイル（コイル）１００は、巻き回されたコイルの導体１１０のうち最も内周に位置する導体１１０だけを部分的に記載したものである。
　図示のように、巻き回されている導体１１０は、図示しない基板上に金属パターンにより形成されている。この導体１１０は、１本で幅Ｌ１を有しているのに対し、中央領域１２０内部に位置する最も内周に位置する導体１１０については、所定の起点１１０Ａから短冊状に複数（図示の例では３つ）に分割した導体（短冊導体）１１０ａ～１１０ｃで構成している。導体１１０の終点である端部１１０Ｅには一つの電極が形成され、この端部１１０Ｅでは分割された短冊導体１１０ａ～１１０ｃがいずれも接続されている。なお、図面上では、短冊導体１１０ａ～１１０ｃの部分の全体の幅Ｌ２は、短冊導体１１０ａ～１１０ｃ間に隙間等があるため、導体１１０の幅Ｌ１より広く記載してあるが、これらの幅Ｌ１とＬ２は一致させても良い。すなわち、導体１１０が幅Ｌ１を有するとき、３分割した短冊導体１１０ａ～１１０ｃのそれぞれは導体１１０の幅Ｌ１の１／３程度の幅を基準とし、やや幅広としたり狭くしてもよい。
　そして、３つに分割された短冊導体１１０ａ～１１０ｃは、四角状の中央領域１２０の各辺１２０ａ～１２０ｄに対し、最も内周に位置する（各辺に近接する）短冊導体１１０ａ～１１０ｃが入れ替わるよう配置されている。コイル１００の巻き回しの順位を説明すると、はじめの辺１２０ａには、導体１１０が沿って配置され、辺１２０ｂでは近い順でみて、分割された短冊導体１１０ｃ、１１０ｂ、１１０ａの順で配置されている。辺１２０ｃでは、近い順でみて、分割された短冊導体１１０ａ、１１０ｃ、１１０ｂの順で配置されている。辺１２０ｄでは、近い順でみて、分割された短冊導体１１０ｂ、１１０ａ、１１０ｃの順で配置されている。
　ここで、１２１，１２２は接続導体であり、具体的には、ジャンパ線、あるいは導体１１０が形成された基板に形成されたスルーホールおよび配線パターンによりなり、絶縁された状態で他の短冊導体１１０ａ～１１０ｃを跨ぐ。同様に、導体１１０の端部１１０Ｅについても、同様の接続導体を介して外部に取り出されている。このように、導体１１０を跨ぐ配線がなされるが、導体１１０に近接して跨ぐ形ではなく、電気的に絶縁されたジャンパ線、あるいは基板の内部や裏面に形成された配線パターン（金属パターン）を介して跨ぐ構成であるため、従来の交差箇所で生じたような発熱は生じない。
　上記のように、３分割された短冊導体１１０ａ～１１０ｃは、最も内周に位置するものが、各辺１２０ｂ～１２０ｄでそれぞれ入れ替わる。すなわち、３分割された短冊導体１１０ａ～１１０ｃのうち一つが、いずれかの辺１２０ｂ～１２０ｄで最も内周に位置している。
　上記構成によれば、巻き回されたコイルの導体１１０のうち最も内周に位置する短冊導体１１０ａ～１１０ｃは複数に分割され、分割されたどの短冊導体１１０ａ～１１０ｃのいずれも最も内周に位置することになる。分割された短冊導体１１０ａ～１１０ｃがそれぞれ交互に最も内周に位置するように配置が入れ替わっているため、コイルの内側になるほど導体内での電流偏りが大きくなる、という近接効果の影響を抑制することができ、巻き回された導体１１０の最も内周の部分での発熱による損失を抑えることができるようになる。特に、導体１１０の最も内周の位置に高い発熱のピークが生じることを抑えることができる。
　そして、上記構成のコイル１００は、高周波電流が流れるコイルに金属パターンを用いており、軽量に構成できるとともに、エッチングにより基板上に簡単に形成できる。
　上記の実施の形態では、短冊導体の分割数を３としたが、これに限らず複数（２～ｎ）とすることができる。例えば、中央領域が四角形で辺の数を４としたときには、短冊導体の数を４として、分割された短冊導体が入れ替わって最内周の各辺に近接するように配置できる。中央領域が五角形であれば短冊導体の分割数を５とすることができる。
　また、中央領域が円形状であれば、短冊導体の分割数を複数（２～ｎ）とし、分割された短冊導体が全周を所定角度単位で分割した角度で入れ替わって中央領域に近接するように配置できる。この所定角度単位は、分割数で割った角度とすればよい。例えば短冊導体の分割数が３分割であれば、所定角度は１２０度ずつとなる。このように、基板および導体のパターンの形状は各種形状が考えられ、いずれに対しても上記構成の短冊導体を適用することができる。
（充電システムの構成）
　次に、上述した非接触電力伝送用コイル１００は、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）への充電を行う充電システム２００に適用される。図２は、非接触電力伝送用コイル１００が適用される充電システム２００を示すブロック図である。充電システム２００は、充電装置２０１と、自動車側に設けられた受電装置２１０とにより構成されている。
　充電装置２０１および受電装置２１０には、それぞれ非接触電力伝送用コイル１００が設けられ、充電装置２０１から伝送された電力が一対の非接触電力伝送用コイル１００を介して自動車側の受電装置２１０のバッテリー（２次電池）２１３に充電される。
　充電装置２０１は、商用電源や家庭用電源などのＡＣ電源、もしくは太陽光発電などの外部から供給されるＤＣ電源を電力供給源とする。供給された電源は、力率改善回路（ＰＦＣ：Ｐｏｗｅｒ　Ｆａｃｔｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）２０２、ＤＣコンバータ２０３、インバータ２０４を介して上述したコイル１００に供給される。インバータ２０４は、ＤＣ－ＡＣ変換、および周波数・ＰＷＭ制御を行う。２０５は、コイル１００の共振コンデンサである。これにより、コイル１００には、特定の電圧・周波数が印加され、コイル１００は、対向する自動車側の受電装置２１０に電磁界を発生させる。
　受電装置２１０のコイル１００は、充電装置２０１のコイル１００で発生された電磁界を受け、共振コンデンサ２１１と、整流器・制御回路２１２により直流に変換した後、自動車の２次電池２１３を充電する。
　そして、上記構成のコイル１００を用いた充電システム２００によれば、コイル１００部分での損失を少なくできるため、高効率の充電システムとすることができる。
（実施例１）
　図３は、非接触電力伝送用コイルの実施例１の構成を示す平面図である。図３において、非接触電力伝送用コイル（コイル）３００は、支持部材である基板３０１の一方の面である表面３０１ａ上に導体１１０を巻き回して構成している。なお、上述した図１に記載の構成は、図３に記載の構成の一部であり、同一の構成部には図１に記載の符号を付してある。
　図３に示した基板３０１は、角部分が傾斜しているが、略矩形状に形成されており、コイル３００は、基板３０１の外周から内周に向けて一方向にスパイラル状に巻き回された金属パターンからなる。基板３０１としては、紙フェノールや紙エポキシ、ガラスコンポジット、ガラスエポキシなどの基材が用いられる。基板３０１の中心部分には、コイルが配置されない矩形状の中央領域１２０が形成されている。
　導体１１０は、ほぼ一定な幅を有し、図３に示す例では３周で巻き回されており、最内周の短冊導体１１０ａ～１１０ｃは、中央領域１２０の各辺１２０ｂ～１２０ｄに近接する短冊導体１１０ａ～１１０ｃが入れ替わるよう配置されている。また、１２１，１２２は接続導体であり、短冊導体１１０ａ～１１０ｃの配置を入れ替えるために設けられる。１１０Ｓおよび１１０Ｅは、それぞれ電極であり、動作電源の供給用に図示しない接続導体が接続され、外部に導出される。
　表１には、実施例１における周波数別の交流抵抗を示す。この表に示すように、いずれの周波数においても、実施例１における短冊導体１１０ａ～１１０ｃを設けた構成（３分割＋入れ替わり有）の構成によれば、交流抵抗を低減化させることができる。例えば、コイル３００の駆動の周波数が１ｋＨｚのとき、単に短冊導体を３分割で形成し、配置の入れ替えを行わなかった場合に対し実施例１の低減率は５６％であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　これにより、実施例１によれば、短冊導体１１０ａ～１１０ｃの配置の入れ替えを行うことにより、入れ替えを行わなかった場合と比べて交流抵抗を５６％に低減でき、電流の偏りを解消できることが示されている。また、駆動の周波数が１０ｋＨｚ時には入れ替えを行わなかった場合と比べて６６％に低減でき、１００ｋＨｚ時には７６％に低減でき、いずれも交流抵抗を抑えることができ、効率を向上できるようになる。
　図４は、実施例１の非接触電力伝送用コイルの温度分布特性を示す図である。図示のように、最大でも３０℃程度であり、従来に比して温度を低く抑えることができる。上図のＩ－Ｉ線で見た温度分布図を下図に示す。下図は横軸が位置、縦軸が温度である。図示のように、導体１１０が全体で３周（ａ，ｂ，ｃ）されているうち、最も内周（ｃ）に位置する短冊導体１１０ａ～１１０ｃの部分（ｃ１，ｃ２，ｃ３）は、短冊導体１１０ａ～１１０ｃが入れ替え配置されているため、外周の他の部分ａ，ｂに比して全体的に温度は高いが、最も内周ｃ３の温度に突出した高温のピークは表れておらず、平均化されている。
（実施例２）
　図５－１、図５－２は、非接触電力伝送用コイルの実施例２の構成を示す平面図である。実施例２は、実施例１で説明したコイル３００を基板３０１の両面に形成したものである。図５－１が基板３０１の表面３０１ａに形成した第１のコイル５００ａであり、図５－２が基板３０１の裏面３０１ｂに形成した第２のコイル５００ｂである。第１のコイル５００ａの基本構成は、実施例１に示したコイル３００と同じである（但し、巻き回しの方向はａ方向であり、図３と逆）。
　図５－２は、基板３０１の表面３０１ａから見た透視図である。図５－１に重なる基板３０１の表面３０１ａに第１のコイル５００ａを設け、裏面３０１ｂに第２のコイル５００ｂを設ける。そして、第１のコイル５００ａの終端と、第２のコイル５００ｂの始端とを電気的に接続している。この際、第１のコイル５００ａの終端の巻き回しの方向ａと、第２のコイル５００ｂの始端の巻き回しの方向ａとを一致させておく。
　第１のコイル５００ａと第２のコイル５００ｂは、導体１１０の最内周部分に３分割された短冊導体１１０ａ～１１０ｃが設けられている。そして、基板３０１の表面３０１ａの短冊導体１１０ａ～１１０ｃは、基板３０１の裏面３０１ｂの短冊導体１１０ａ～１１０ｃとスルーホール５２０，５２１，５２２を介して互いに電気的に接続されている。また、５１１，５１２は、この実施例２の電極であり、それぞれスルーホール５３１，５３２を介して基板３０１の表裏に位置する第１のコイル５００ａの始端と、第２のコイル５００ｂの終端が一対の電極として形成されている。
　ここで、第２のコイル５００ｂ側に設けられた短冊導体１１０ａ～１１０ｃについては、基板３０１の表面３０１ａに形成されている第１のコイル５００ａの短冊導体１１０ａ～１１０ｃの配置の入れ替えを行うための接続導体の機能を有している。
　短冊導体１１０ａの配置の入れ替えを説明する。第１のコイル５００ａ側の短冊導体１１０ａ～１１０ｃについては、便宜上、最も内周に位置する短冊導体の配置をＡとし、中央の配置をＢ、最も外周の配置をＣとする。まず、基板３０１の表面３０１ａ側の第１のコイル５００ａの分割の起点１１０Ａ（辺１２０ｂ）に位置している短冊導体１１０ａの配置の入れ替えを辿ってみる。
　この短冊導体１１０ａは、はじめに、辺１２０ｂの位置では最も外周Ｃに位置しており、次に、短冊導体１１０ａは、スルーホール５２０を介して基板３０１の裏面３０１ｂに形成された接続導体５４１に接続されている。接続導体５４１は、図５－２に示すように、辺１２０ｂの位置では最も外周Ｃに位置しているが、辺１２０ｃの位置では、中央Ｂに位置するようパターン形成されている。これにより、短冊導体１１０ａは、基板３０１の表面３０１ａの辺１２０ｃの位置では、中央Ｂの位置に変更される。この後、短冊導体１１０ａは、スルーホール５２１を介して基板３０１の裏面３０１ｂに形成された接続導体５４２に接続されている。接続導体５４２は、図５－２に示すように、辺１２０ｃの位置では中央Ｂに位置しているが、辺１２０ｄの位置では、最も内周Ａに位置するようパターン形成されている。これにより、短冊導体１１０ａは、基板３０１の表面３０１ａの辺１２０ｄの位置では、内周Ａの位置に変更される。上記のように、短冊導体１１０ａは、外周Ｃ→中央Ｂ→内周Ａの順で配置が変更される。
　同様に、短冊導体１１０ｂについては、中央Ｂ→スルーホール５２０→接続導体５５１→内周Ａ→外周Ｃの順で配置が変更されている。また、短冊導体１１０ｃについては、内周Ａ→外周Ｃ→スルーホール５２１→接続導体５６１→中央Ｂの順で配置が変更されている。上記構成において、配置の入れ替えには、必ずしもスルーホール５２０，５２１，５２２を用いて基板３０１の裏面３０１ｂに設けられた接続導体だけを用いるに限らない。基板３０１の表面３０１ａ側に設けられた短冊導体１１０ａ～１１０ｃの一部で配置入れ替えを行うこともできる。図５－１に示す例では、辺１２０ｂ部分の内周Ａに位置する短冊導体１１０ｃは、辺１２０ｃ部分で外周Ｃの位置まで導出されている。同様に、辺１２０ｃ部分の内周Ａに位置する短冊導体１１０ｂは、辺１２０ｄ部分で外周Ｃの位置まで導出されている。このように、基板３０１の表面３０１ａおよび裏面３０１ｂそれぞれで短冊導体１１０ａ～１１０ｃの配置の入れ替えを行っている。
　上述した実施例２によれば、実施例１同様に、短冊導体１１０ａ～１１０ｃの配置の入れ替えにより、電流の偏りを解消でき、交流抵抗を抑えることができ、効率を向上できる。また、電流の偏りが解消できたことで束も分散し、且つパターンの交差箇所の渦電流も低減したため、突出した高温のピークが生じない。そして、実施例１に比して基板３０１の表裏にコイルが形成されているため、巻数を倍にすることができ、対応してインダクタンスを２乗倍の値に増加させることができる。
（実施例３）
　図６は、非接触電力伝送用コイルの実施例３の構成を示す平面図である。実施例３の非接触電力伝送用コイル（コイル）６００では、上述した実施例１と同様に、支持部材である基板３０１の一方の面である表面３０１ａ上に導体１１０を巻き回して構成している。この実施例３で異なる点は、最内周における導体（短冊導体）１１０の分割数を４としている。
　４分割された短冊導体１１０ａ～１１０ｄは、四角状の中央領域１２０の４つの各辺１２０ａ～１２０ｄそれぞれに近接する短冊導体１１０ａ～１１０ｄが入れ替わるよう配置されている。また、１２１～１２３は接続導体であり、短冊導体１１０ａ～１１０ｄの配置を入れ替えるために設けられる。
　配置の入れ替えを具体的に説明する。辺１２０ａの位置では、短冊導体１１０ａが最も外部に位置し、内周につれて短冊導体１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの順で配置している。辺１２０ｂの位置では、接続導体１２１により、最も外周の短冊導体１１０ａが最も内周に配置替えされており、短冊導体１１０ｂが最も外部に位置し、内周につれて短冊導体１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ａの順で配置されている。辺１２０ｃの位置では、接続導体１２２により、短冊導体１１０ｂが最も内周に配置替えされており、短冊導体１１０ｃが最も外部に位置し、内周につれて短冊導体１１０ｄ、１１０ａ、１１０ｂの順で配置されている。辺１２０ｄの位置では、接続導体１２３により、短冊導体１１０ｃが最も内周に配置替えされており、短冊導体１１０ｄが最も外部に位置し、内周につれて短冊導体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの順で配置されている。
　図７は、実施例３による電流の偏りの状態を説明する図である。図示のように、４分割し、かつ、上述したように、分割された４つの短冊導体１１０ａ～１１０ｄを交互に配置替えすることにより、特定の短冊導体に電流が偏ることがなく、図中１～４に示す４分割された短冊導体１１０ａ～１１０ｄのいずれについてもほぼ同じ値（２５％前後）で電流が流れていることが判った。この図には対比用として内周の導体１１０を４分割しただけの構成（配置替え無）を記載してある。単に導体１１０の内周を４分割しただけであり、短冊導体１１０ａ～１１０ｄの配置替えを行わない場合には、図示のように、電流の偏りが１５％～４０％と、内周につれて電流の偏りが大きくなり、最も内周で突出した電流値が生じている。このように、短冊導体１１０ａ～１１０ｄは、単に分割させるだけではなく、配置替えを行うことが効果的であることが判る。
　上記の実施例３によれば、短冊導体の分割数を４とし、これら４分割された短冊導体がいずれも内周に位置するよう配置替えした構成であるため、実施例１で説明した３分割の構成に比してさらに、内周に位置する短冊導体における電流の偏りを防止できるようになる。
　上記の実施例３の変形例としては、実施例２と同様に、基板３０１の表裏にそれぞれコイルを形成することが考えられる。これにより、４分割された短冊導体１１０ａ～１１０ｄによる電流偏りを防止できるとともに、巻数を倍にしてインダクタンスを増大できる効果を得ることができる。
　また、以上説明した各実施例では、基板および導体のパターンが四角形の構成を例に説明したが、上述したようにその形状は円形や多角形等の各種形状が考えられ、同様に適用できる。また、上記の実施例では、導体１１０のパターンは、外側から内側に連れて次第に小さくなっていく構成について説明したが、これに限らない。基板上には同心円状に異なる複数の径の導体をパターン形成し、ある箇所で段差を有して隣接する径が異なるパターンを接続する構成としてもよい。
　さらに、上記実施例のように、基板上の導体１１０として金属パターンを用いることによって、軽量化できるとともに、パターンを変更するだけで、様々なインダクタンスを簡単に作成することが可能となる。
　また、基板３０１の基材としては、ポリイミドのようなテープ状のものとしてもよく、これらの基材の上に金属パターンを形成することもできる。例えば、ＦＰＣやＴＣＰなどのテープ状の基材で基板３０１を構成することによって、重量を低減化できるようになると共に、コイル形状を平面だけでなく立体的な構造にすることも可能となる。基板３０１を立体的に形成することにより、これに対応して磁束の方向を立体的にすることも可能である。
　１００，３００　非接触電力伝送用コイル
　１１０　導体
　１１０ａ～１１０ｃ　短冊導体
　１２０　中央領域
　１２０ａ～１２０ｄ　辺
　１２１，１２２，１２３　接続導体
　２００　充電システム
　２０１　充電装置
　２１０　受電装置
　３０１　基板
　３０１ａ　表面
　３０１ｂ　裏面
　１１０Ｅ，１１０Ｓ，５１１，５１２　端部（電極）
　５２０，５２１，５２２，５３１，５３２　スルーホール
　５４１，５４２，５５１，５６１　接続導体

Claims (7)

  1. 　支持部材と、
    　前記支持部材上の一方の面に形成され、金属パターンからなる導体が巻き回された第１のコイルとを有し、
    　前記第１のコイルは、少なくとも最内周に位置する前記導体が複数の導体に分割され、かつ前記複数の導体のそれぞれが円周の中心から異なる位置で前記最内周に位置するよう入れ替え配置されていることを特徴とする非接触電力伝送用コイル。
  2. 　前記支持部材上の前記一方の面とは異なる他方の面に金属パターンからなる導体が巻き回され、前記第１のコイルの終端に接続された始端を有する第２のコイルと、をさらに有し、
    　前記第２のコイルは、少なくとも最内周に位置する前記導体が複数の導体に分割され、かつ前記複数の導体のそれぞれが円周方向に異なる位置で前記最内周に位置するよう入れ替え配置されたことを特徴とする請求項１に記載の非接触電力伝送用コイル。
  3. 　前記入れ替え配置される導体間には、導体間を跨ぐ接続部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非接触電力伝送用コイル。
  4. 　前記接続部材は、絶縁されたジャンパ線、あるいは前記支持部材の内部または前記他方の面に形成された金属パターンであることを特徴とする請求項３に記載の非接触電力伝送用コイル。
  5. 　前記導体を複数に分割した導体の幅は、前記導体の幅を分割数で割った幅程度であることを特徴とする請求項１に記載の非接触電力伝送用コイル。
  6. 　前記複数の導体は、最内周での入れ替えにより、それぞれ最内周に位置する長さが等しく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触電力伝送用コイル。
  7. 　前記第１のコイルの複数に分割された導体は、他方の前記第２のコイルの複数に分割された導体と前記支持部材上の位置が一致する箇所がスルーホールで電気的に接続されていることを特徴とする請求項２～６のいずれか一つに記載の非接触電力伝送用コイル。
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