WO2015155835A1 - 非接触給電用コイル - Google Patents

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研吾 毎川
久保田　哲史
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a non-contact power supply coil that transfers power in a non-contact manner.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which power is supplied from a power transmission side coil arranged on the ground to a power reception side coil mounted on the lower surface of a vehicle body by an electromagnetic induction action. At that time, the power transmission side coil and the power reception side coil use a coil called a solenoid type in which a coil is wound around a flat plate-like magnetic body.
  • the width of the coil (magnetic material) that generates the magnetic flux can be increased to increase the allowable amount of deviation between the coils in the vehicle width direction. Increases the weight of the magnetic material.
  • an object of the present invention is to facilitate the alignment of the power receiving side coil and the power transmitting side coil while suppressing an increase in the weight of the coil.
  • a magnetic body arranged in an annular conductive wire is divided into a plurality of parts along the coil axis crossing direction that intersects the coil axis direction of the coil in which the conductive wire is wound around the magnetic body.
  • the contactless power supply coil is provided with a gap extending along the coil axis direction between the plurality of divided magnetic bodies.
  • the present invention provides a gap extending along the coil axis direction between the divided magnetic bodies obtained by dividing the magnetic body into a plurality of parts along the coil axis crossing direction, thereby reducing the weight of the entire magnetic body and crossing the coil axis.
  • the width of the direction coil is wide. By ensuring a wide coil width, it is possible to easily align the power receiving side coil and the power transmitting side coil, and to suppress an increase in weight due to a gap between the divided magnetic bodies.
  • the total amount of magnetic flux formed between the primary side coil and the secondary side coil is smaller than that of the transformer because the air gap between the two coils acts as a magnetic resistance.
  • the magnetic flux flowing in the magnetic body is directed in the coil axis direction.
  • a gap extending along the coil axis direction is provided to slightly reduce the magnetic path. There is no significant effect on performance (self-inductance and coupling coefficient).
  • the magnetic material is divided into a plurality along the coil axis direction and the gap extends along the coil axis crossing direction, there will be a gap in the direction in which the magnetic flux flows (magnetic path). This gap becomes an air gap, which increases the magnetic resistance and causes a large loss.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a non-contact power feeding apparatus including a non-contact power feeding coil according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a simplified plan view of the non-contact power supply coil of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the embodiment (a) and the comparative example (b) of the present invention with two divided magnetic cores.
  • FIG. 4 is a correlation diagram between the width dimension of the gap and the self-inductance of the coil in the embodiment (a) and the comparative example (b) of FIG.
  • FIG. 5 is a correlation diagram between the number of gaps, the self-inductance of the coil, and the coupling coefficient in the present embodiment.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a non-contact power feeding apparatus including a non-contact power feeding coil according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a simplified plan view of the non-contact power supply coil of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the embodiment (a) and the comparativ
  • FIG. 6A is a perspective view of a magnetic core in which the divided magnetic cores have the same width in the coil axis crossing direction and the same width dimension of the gap
  • FIG. 6B is a perspective view of the divided magnetic core. It is a perspective view of the magnetic body core from which the width
  • FIG. 7A is a perspective view of a magnetic core in which the divided magnetic cores have different widths in the coil axis crossing direction and the width of the gap is the same
  • FIG. 7B is a coil of the divided magnetic core.
  • FIG. 8A is a correlation diagram between a plurality of divided magnetic cores corresponding to FIG. 6A and the average magnetic flux density flowing through each divided magnetic core
  • FIG. 8B is a diagram of FIG. 5 is a correlation diagram between a plurality of divided magnetic cores corresponding to, and an average magnetic flux density flowing through each divided magnetic core
  • FIG. 9A is a correlation diagram between a plurality of divided magnetic cores corresponding to FIG. 7A and the average magnetic flux density flowing through each divided magnetic core
  • FIG. 9B is FIG. 7B.
  • FIG. 5 is a correlation diagram between a plurality of divided magnetic cores corresponding to, and an average magnetic flux density flowing through each divided magnetic core.
  • FIG. 10 (a) is a correlation diagram between a plurality of divided magnetic cores corresponding to FIG. 6 (a) and the heat generation density of each divided magnetic core, and FIG. 10 (b) corresponds to FIG. 6 (b).
  • FIG. 6 is a correlation diagram between a plurality of divided magnetic cores and the heat generation density of each divided magnetic core.
  • FIG. 11A is a correlation diagram between a plurality of divided magnetic cores corresponding to FIG. 7A and the heat generation density of each divided magnetic core, and FIG. 11B corresponds to FIG. 7B.
  • FIG. 10 (a) is a correlation diagram between a plurality of divided magnetic cores corresponding to FIG. 6 (a) and the heat generation density of each divided magnetic core
  • FIG. 10 (b) corresponds to FIG. 6 (b).
  • FIG. 6 is a correlation diagram between a plurality of divided magnetic
  • FIG. 6 is a correlation diagram between a plurality of divided magnetic cores and the heat generation density of each divided magnetic core.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of FIGS. 6A, 6B, 7A, and 7B and a magnetic core corresponding to a case where the thicknesses of the divided magnetic cores are different.
  • FIG. 13 is a perspective view of the power transmission side coil unit.
  • 14 is a perspective sectional view showing the internal structure of the power transmission side coil unit of FIG. 15 is an exploded perspective view of the power transmission side coil unit of FIG.
  • FIG. 16 is an exploded perspective view in which the magnetic core and the core base of FIG. 15 are further disassembled.
  • FIG. 17 is a perspective view of the power transmission side coil unit in a state where the resin cover of FIG.
  • FIG. 14 is omitted.
  • 18 is an enlarged perspective view of a main part of FIG.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 20 (a) is a perspective view of the core base shown in FIG. 16, and FIG. 20 (b) is a perspective view in which a divided magnetic core is disposed on the core base of FIG. 20 (a).
  • FIG. 21A is a perspective view of the core base when the gaps between the divided magnetic cores are the same
  • FIG. 21B is a diagram in which the divided magnetic cores are arranged on the core base of FIG. It is a perspective view.
  • FIG. 22 is a perspective view showing a state where the power receiving side coil unit is attached to the bottom surface of the vehicle.
  • FIG. 22 is a perspective view showing a state where the power receiving side coil unit is attached to the bottom surface of the vehicle.
  • FIG. 23 is an exploded perspective view of the power receiving coil unit of FIG. 24 is a perspective view showing a part of a coil bobbin used in the power receiving side coil unit of FIG. 25 is a perspective view of a part of a coil bobbin used in the power receiving side coil unit of FIG. 22 as viewed from the side opposite to FIG. 26 is a cross-sectional view showing a fastening structure of the upper bobbin and the lower bobbin in the coil bobbin of FIG.
  • the 1 includes a power transmission device 1 that is a ground-side unit and a power reception device 3 that is a vehicle-side unit.
  • This non-contact power supply device is mounted on a vehicle by supplying power in a non-contact manner to a power receiving device 3 mounted on a vehicle 5 typified by an electric vehicle or a hybrid vehicle from a power transmission device 1 arranged in a power transmission stand or the like (not shown).
  • the battery 7 is charged.
  • the power transmission device 1 constitutes a non-contact power transmission device
  • the power reception device 3 constitutes a non-contact power reception device.
  • Wf is the front wheel
  • Wr is the rear wheel
  • the direction indicated by the arrow FR is the front side of the vehicle.
  • the power transmission device 1 includes a power transmission side coil 11 serving as a power transmission unit disposed in a parking space 9 near the power transmission stand on the ground.
  • the power receiving device 3 includes a power receiving side coil 13 serving as a power receiving unit provided on the bottom surface 5a of the vehicle 5 so as to face the power transmitting side coil 11 when the vehicle 5 is stopped at a predetermined position of the parking space 9.
  • Each of the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13 is mainly a coil made of a conductive wire. Due to the electromagnetic induction action between the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13, power can be supplied from the power transmission side coil 11 to the power reception side coil 13 in a non-contact manner.
  • the ground-side power transmission device 1 includes a power control unit 15, the above-described power transmission side coil 11, a wireless communication unit 17, and a control unit 19.
  • the power control unit 15 is a circuit for converting AC power transmitted from the AC power source 21 into high-frequency AC power and transmitting it to the power transmission side coil 11.
  • the rectification unit 23, the PFC circuit 25, the inverter 27, The sensor 29 is provided.
  • the rectifying unit 23 is a circuit that is electrically connected to the AC power source 21 and rectifies the output AC power from the AC power source 21.
  • the PFC circuit 25 is a circuit (Power Factor Correction) for improving the power factor by shaping the output waveform from the rectifier 23, and is connected between the rectifier 23 and the inverter 27.
  • the wireless communication unit 17 performs bidirectional communication with the wireless communication unit 31 provided on the vehicle 5 side.
  • the control unit 19 is a part that controls the entire power transmission device 1, and transmits a signal to the vehicle 5 side to start power supply from the power transmission device 1 through communication between the wireless communication units 17 and 31. A signal indicating that the power from the power transmission device 1 is to be received from the 5 side is received. In addition to this, the control unit 19 performs switching control of the inverter 27 based on the detection current of the sensor 29 to control the power transmitted from the power transmission side coil 11. In addition, power transmission is stopped based on a detection signal from the foreign matter sensor 33 during power transmission, or a warning signal is transmitted to the vehicle 5 side through the wireless communication units 17 and 31.
  • the foreign matter sensor 33 for example, a metal detection coil is used.
  • the foreign matter sensor 33 detects a foreign matter when a metallic foreign matter enters or intervenes in a magnetic field formed between the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13 during power transmission.
  • the control unit 19 immediately prompts a warning or power transmission stop by the electric signal detected by the foreign object sensor 33, and suppresses the occurrence of problems such as power transmission failure due to the magnetic field intervention of the metal foreign object.
  • the power receiving device 3 on the vehicle 5 side includes the battery 7, the power receiving side coil 13 and the wireless communication unit 31, the charging control unit 35, the rectifying unit 37, the relay unit 39, the inverter 41, the motor 43, and the notification. Part 45.
  • the power receiving side coil 13 faces directly above the power transmitting side coil 11 and is positioned with a distance from the power transmitting side coil 11.
  • the rectifying unit 37 is connected to the power receiving side coil 13 and is configured by a rectifying circuit that rectifies AC power received by the power receiving side coil 13 into direct current.
  • the relay unit 39 includes a relay switch that is switched on and off under the control of the charging control unit 35. Further, the relay unit 39 disconnects the main circuit system including the battery 7 from the power receiving side coil 13 and the rectifying unit 37 serving as a charging circuit unit by turning off the relay switch.
  • the battery 7 is configured by connecting a plurality of secondary batteries, and serves as a power source for the vehicle 5.
  • the inverter 41 is a control circuit such as a PWM control circuit having a switching element such as an IGBT, and converts DC power output from the battery 7 into AC power based on the switching control signal and supplies the AC power to the motor 43.
  • the motor 43 is composed of, for example, a three-phase AC motor and serves as a drive source for driving the vehicle 5.
  • the notification unit 45 is configured by a warning lamp, a display of a navigation system, a speaker, or the like, and outputs light, an image, audio, or the like to the user based on control by the charging control unit 35.
  • the charging control unit 35 is a controller for controlling the charging of the battery 7, and controls the wireless communication unit 31, the notification unit 45, the relay unit 39, and the like.
  • the charging control unit 35 transmits a signal to start charging to the control unit 19 through communication of the wireless communication units 31 and 17.
  • the charging control unit 35 is connected to a controller (not shown) that controls the entire vehicle 5 through a CAN communication network. This controller manages the switching control of the inverter 41 and the state of charge (SOC) of the battery 7. Then, when the controller reaches the full charge based on the state of charge of the battery 7, the charge control unit 35 transmits a signal to the control unit 19 to end the charge.
  • high-frequency power is transmitted and received between the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13 in a non-contact state by electromagnetic induction action.
  • electromagnetic induction action when a voltage is applied to the power transmission side coil 11, magnetic coupling occurs between the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13, and power is supplied from the power transmission side coil 11 to the power reception side coil 13.
  • the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13 are both solenoid type coils, and as shown in the simplified plan view of FIG. And a coil wire 49 as a conductive wire wound in an annular shape. That is, the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13 include a coil wire 49 wound in an annular shape and a magnetic core 47 disposed in the annular coil wire 49.
  • the magnetic core 47 is made of, for example, ferrite.
  • the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13 will be described as the non-contact power supply coil 10.
  • the non-contact power supply coil 10 shown in FIG. 2 is arranged such that the coil axis P corresponding to the central axis of the annular portion of the coil wire 49 wound in an annular shape is in the vehicle longitudinal direction in FIG. . That is, in FIG. 2, the extending direction of the coil axis P corresponds to the vehicle front-rear direction, and the direction orthogonal to the paper surface in FIG. 2 corresponds to the vehicle vertical direction.
  • the magnetic core 47 is divided into a plurality (seven in FIG. 2) along the vehicle width direction corresponding to the vertical direction in FIG. 47a. That is, in this embodiment, the magnetic core 47 is divided into a plurality along the coil axis crossing direction Y that intersects the coil axis direction X of the coil in which the coil wire 49 is wound around the magnetic core 47.
  • the phrase “coil axis direction X and coil axis crossing direction Y intersect” includes the case where coil axis direction X and coil axis crossing direction Y are orthogonal to each other.
  • a gap C extending continuously along the coil axis direction X is provided as a magnetic gap between the plurality of divided magnetic cores 47a.
  • the plurality of divided magnetic cores 47a are formed of flat plate-like members having the same shape and extending in parallel to the coil axis direction X.
  • the plurality of gaps C are also the same in width in the coil axis crossing direction Y and the same shape, and are formed in a straight line parallel to the coil axis direction X.
  • the non-contact power supply coil 10 has a width W in the coil axis crossing direction Y of the magnetic core 47 as compared with a case where a single magnetic core is provided without a gap (not a plurality of divided magnetic bodies). If W is made equal, the weight can be reduced by providing the gap C. In other words, in order to facilitate the alignment of the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13 in FIG. 1, the allowable amount of deviation between the power transmission and reception coils 11 and 13 in the vehicle width direction is increased. Therefore, even if the width W is increased, weight reduction can be achieved by providing the gap C.
  • the total amount of magnetic flux formed between the primary side coil and the secondary side coil is smaller than that of the transformer because the air gap between the two coils acts as a magnetic resistance.
  • the magnetic flux flowing in the magnetic body is directed in the coil axial direction X.
  • the gap C extending along the coil axial direction X is provided as shown in FIG. Even if the number of paths is slightly reduced, the performance (self-inductance L and coupling coefficient k) is not significantly affected.
  • the magnetic body when the magnetic body is divided into a plurality along the coil axis direction X and the gap extends along the coil axis crossing direction Y, the magnetic flux is concentrated.
  • a gap exists in the flowing direction (magnetic path).
  • the gap becomes an air gap, the magnetic resistance increases, and the magnetic flux hardly flows, resulting in a large loss as a coil.
  • the air gap has a relative permeability of about 1/2000 or less that of ferrite, and the magnetic resistance of the air gap is extremely large compared to ferrite.
  • the demagnetizing field generated in the magnetic body also increases.
  • the demagnetizing field increases as the magnetic material becomes shorter with respect to the direction in which the magnetic flux flows, thereby increasing the magnetic resistance.
  • the magnetic core 47 is divided into a plurality along the coil axis crossing direction Y, and along the coil axis direction X between the divided magnetic cores 47a. It is effective to provide a gap C that extends. That is, by providing the magnetic core 47 with a gap C extending along the coil axis direction X, while ensuring the self-inductance L and the coupling coefficient k, it is possible to reduce the weight and secure the outer diameter of the magnetic core 47. Ease of alignment between the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13 can be achieved.
  • FIG. 3 shows the embodiment (a) and the comparative example (b) in a simplified manner with two divided magnetic cores 47a.
  • FIG. 4 shows the relationship between the width dimension CW of the gap C and the self-inductance L of the coil in the present embodiment (a) and the comparative example (b).
  • a gap C is formed along the coil axis direction X
  • a gap C is formed along the coil axis crossing direction Y.
  • the self-inductance L decreases as the width CW of the gap C increases.
  • the self-inductance L does not decrease greatly even if the width dimension CW of the gap C increases, and is kept substantially constant.
  • FIG. 5 shows the relationship between the number of the gaps C, the self-inductance L, and the coupling coefficient k in the present embodiment.
  • the number of gaps C is shown from 0 (no gaps) to 20; however, both the self-inductance L and the coupling coefficient k are compared with the case where the number of gaps C is increased or when there are no gaps. Even so, it does not decrease significantly and is kept almost constant. Therefore, as shown in FIG. 2, for example, even if seven divided magnetic cores 47a and seven gaps C are provided, the self-inductance L and the coupling coefficient k are not greatly affected, and the coil performance can be maintained.
  • the gap C is a straight line parallel to the coil axis direction X. For this reason, compared with the case where the gap C is a curve along the coil axis direction X, for example, an air gap is less likely to exist in the direction in which the magnetic flux flows, and the magnetic resistance is further reduced. Further, by making the gap C parallel to the coil axis direction X, the shape of the divided magnetic body core 47a is also linear, and the formability at the time of manufacturing the divided magnetic body core 47a formed of ceramics or the like increases, Yield improvement can be achieved.
  • FIG. 6A is an example corresponding to FIG. 2, and the divided magnetic core 47 a has the same width in the coil axis crossing direction Y and the same width dimension CW of the gap C.
  • the plurality of divided magnetic cores 47a have the same thickness and the same shape in the directions orthogonal to the coil axis direction X and the coil axis crossing direction Y, respectively.
  • the production cost can be reduced by creating a plurality of divided magnetic cores 47a having the same shape.
  • the magnetic flux density (average magnetic flux density) B is higher toward the outer side than the center in the coil axis crossing direction Y due to the end effect, as shown in FIG. 8A.
  • the magnetic flux density B of the first and seventh divided magnetic cores 47a located on the outermost side is high.
  • the heat generation density is also increased, and the coil loss is also increased.
  • FIGS. 6B, 7A, and 7B correspond to such a uniform magnetic flux density distribution. 6B, 7A, and 7B are intended to make the magnetic flux density B uniform as a whole by increasing the number of magnetic paths outside the coil axis crossing direction Y.
  • the width in the coil axis crossing direction Y of the plurality of divided magnetic cores 47a is the same (the thickness is also the same), but the width CW of the gap C (hereinafter simply referred to as “the size of the gap C”).
  • the outer side of the center in the coil axis crossing direction Y is made smaller. That is, the gap C between the pair (two) on both sides of the fourth divided magnetic core 47a located at the center is the largest, and the gap C is smaller toward the outside.
  • a pair of (two) gaps C on both sides of the center fourth divided magnetic core 47a may be the largest, and the four outer gaps C smaller than the two gaps C may have the same size. .
  • the width CW of the plurality of gaps C is the same, but the width in the coil axis crossing direction Y of the plurality of divided magnetic cores 47a is the coil axis crossing.
  • the width in the coil axis crossing direction Y of the pair (two) of the first and seventh divided magnetic cores 47a located on the outermost side in the coil axis crossing direction Y is set to the other five divided magnetic cores. It is larger than the same width of 47a.
  • the other five divided magnetic cores 47a have the same width in the coil axis crossing direction Y.
  • FIG. 7 (b) is an example in which FIG. 6 (b) and FIG. 7 (a) are combined. That is, the size of the plurality of gaps C is made smaller toward the outer side than the center in the coil axis crossing direction Y, and the width of the plurality of divided magnetic cores 47a in the coil axis crossing direction Y is smaller than the center in the coil axis crossing direction Y Is also larger on the outside. Specifically, as in FIG. 6B, the gap C between the pair (two) on both sides of the fourth divided magnetic core 47a located at the center is the largest, and the gap C is smaller toward the outside. . Further, similarly to FIG.
  • the width of the pair (two) of the first and seventh divided magnetic cores 47a located on the outermost side in the coil axis crossing direction Y is set to the width in the coil axis crossing direction Y.
  • the five divided magnetic cores 47a are larger than the same width.
  • the magnetic flux density B is shown in FIG. As shown in FIGS. 9A and 9B, respectively. That is, regarding the magnetic flux density B, in the example of FIGS. 6B, 7A, and 7B, the outermost divided magnetic cores of No. 1 and No. 7 are particularly compared to FIG. 8A. While it decreases at 47a, it increases at the third to fifth divided magnetic cores 47a on the center side, making it more uniform as a whole.
  • the heat generation density is also more average than that in FIG. 10A, as shown in FIG. 10B, FIG. 11A, and FIG. Turn into.
  • the magnetic flux density B is higher in the outer portion in the magnetic flux intersecting direction Y than in the central portion. For this reason, with respect to the divided magnetic core 47a in the outer portion having a high magnetic flux density B, the magnetic path is increased and the self-inductance L and the coupling are increased by reducing the gap C or increasing the width as compared with the central portion.
  • the coefficient k can be kept higher.
  • the thickness may be increased instead of increasing the width as compared with the central portion. That is, the plurality of divided magnetic cores 47a may be thicker in the direction perpendicular to the coil axis direction X and the coil axis crossing direction Y on the outer side than the center in the coil axis crossing direction Y.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing FIGS. 6A, 6 ⁇ / b> B, 7 ⁇ / b> A and 7 ⁇ / b> B, and the projected areas corresponding to the cases where the thickness is increased.
  • the number of the divided magnetic cores 47a is five.
  • the gap C is a straight line that is parallel to the coil axis direction X, but may be a straight line that is not parallel and is slightly inclined with respect to the coil axis direction X. Further, the gap C is not linear, but may be curved, waved, or zigzag along the coil axis direction X.
  • each divided magnetic core 47a has a long shape along the coil axis direction X as shown in FIGS.
  • this long shape may be divided into a plurality of pieces along the coil axis direction X, and may be formed in a block shape that is square or rectangular in plan view as seen from the vehicle vertical direction.
  • the unit blocks are arranged side by side along the coil axis direction X, and adjacent units are brought into close contact with each other so that no gap is generated.
  • a small gap may be provided between the unit blocks in consideration of vibration, thermal contraction, etc., but the small gap described above can be suppressed by arranging the unit blocks sufficiently close to each other to prevent an increase in magnetic resistance. Does not become a “magnetic gap” with high magnetic resistance.
  • the divided magnetic body core 47a By making the divided magnetic body core 47a into a block shape, unit blocks of the same shape can be arranged according to the size and shape of the non-contact power supply coil.
  • the body core can be used, and the part cost can be reduced.
  • the non-contact power supply coil 10 is divided into a plurality of magnetic cores 47 along the coil axis crossing direction Y that intersects the coil axis direction X of the coil in which the coil wire 49 is wound around the magnetic core 47.
  • a gap C extending along the coil axis direction X is provided as a magnetic gap between the plurality of divided magnetic cores 47a.
  • the magnetic core 47 When the gap C is provided in the magnetic core 47, the magnetic core 47 is accommodated in a coil case or the like as shown in FIG. When mounted on a vehicle, it is necessary to consider strength and rigidity more. Below, the specific structural example which considered the intensity
  • FIG. 13 to 17 show a power transmission side coil unit CU1 of the power transmission side coil 11 installed on the ground as the non-contact power supply coil 10.
  • FIG. 13 to 17 are illustrated in such a manner that the coil axis direction X and the coil axis crossing direction Y are opposite to each other with respect to FIG. Further, the coil unit CU1 of FIGS. 13 to 17 corresponds to an example in which the divided magnetic core 47a of FIG. 6B has the same width and the width CW of the gap C is smaller toward the outside.
  • the magnetic core 47 composed of a plurality of divided magnetic cores 47a is disposed on a flat core base 51 shown in FIGS. 14 to 16 with a gap C therebetween, and an upper bobbin 53, a lower bobbin 55, Is housed in a coil bobbin 57 having
  • the upper bobbin 53, the lower bobbin 55, and the core base 51 are made of glass fiber reinforced plastic (GFRP) using a glass fiber woven fabric as a base material.
  • a coil wire 49 is wound around the coil bobbin 57.
  • the coil bobbin 57 is further accommodated in a housing 63 having, for example, a metal bottom plate 59 and a resin cover 61.
  • An insulating plate 65 is disposed between the lower bobbin 55 and the bottom plate 59.
  • the upper bobbin 53 constitutes the upper wall
  • the lower bobbin 55 constitutes the lower wall
  • the coil bobbin 57 constitutes the case.
  • the core base 51 is provided with a protrusion 51 a as a reinforcing part that protrudes toward the upper bobbin 53 at a position corresponding to the gap C.
  • the protrusion 51a has a width in the coil axis crossing direction Y corresponding to the width dimension CW of the gap C, and extends in the coil axis direction X so as to fill the gap C.
  • the length of the projection 51a in the coil axis direction X is equal to the length of the divided magnetic core 47a in the same direction.
  • 20A shows the entire core base 51
  • FIG. 20B shows a state where the divided magnetic core 47a is arranged on the core base 51 of FIG. 20A.
  • the protrusions 51a extend downward from the upper wall 51a1, the two side walls 51a2 and 51a3, and the upper wall 51a1 between the side walls 51a2 and 51a3 at two central positions corresponding to the gap C having the largest width dimension CW. And a central wall 51a4.
  • the two protrusions 51a located outside the central two protrusions 51a include an upper wall 51a1 and two side walls 51a2 and 51a3. Further, the two protrusions 51a corresponding to the outermost narrow gap C are formed in a single plate shape.
  • the upper end surface such as the upper surface of the upper wall 51a1 of each protrusion 51a is substantially flush with the upper end surface of the divided magnetic core 47a as shown in FIGS.
  • the central wall 51a4 of the central two protrusions 51a corresponding to the gap C having the largest width dimension CW has a lower end substantially flush with the lower surface of the bottom surface 51b of the core base 51.
  • the core base 51 includes an outer peripheral flange portion 51c whose outer peripheral edges are bent upward with respect to the bottom surface 51b on which the divided magnetic core 47a is placed and fixed. As shown in FIG. 14, the outer peripheral flange portion 51 c is clamped and fixed by the outer peripheral edge portions of the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55.
  • Both the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55 have a corrugated shape in which irregularities are repeated along the coil axis direction X.
  • the outer peripheral edge portions in the four directions around the corrugated plate-shaped portions of the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55 are bent in directions approaching each other at two ends in the coil axis direction X, and then extended in a horizontal direction. 55a.
  • two locations near both ends in the coil axis crossing direction Y are the same as those shown in FIG. 26, for example, as shown in FIG. It is fixed with a fixing tool such as a clip 67.
  • the curved end portions 53b and 55b that are curved in directions approaching each other are provided at the two ends in the coil axis crossing direction Y.
  • the outer peripheral flange portion 51c of the base 51 is sandwiched from above and below.
  • the core base 51 includes mounting leg portions 51d at four corners around the core base 51, and is fixed on the insulating plate 65 using the mounting leg portions 51d.
  • engaging projections 53f and 55f projecting toward the core base 51 are provided at the tips of the curved end portions 53b and 55b in the coil axis crossing direction Y of the upper and lower bobbins 53 and 55, respectively.
  • the outer peripheral flange portion 51c of the core base 51 is provided with an engagement hole 51e with which the engagement protrusions 53f and 55f are engaged. Therefore, when the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55 are overlapped with the core base 51 interposed therebetween, the engagement protrusions 53f and 55f engage with the engagement hole 51e, and the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55, The core base 51 is connected to each other.
  • the curved end portions 53b and 55b are provided with relief recesses 53g and 55g into which the tips of the engagement projections 53f and 55f protruding from the engagement hole 51e enter, respectively.
  • the concave portions (or convex portions) of the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55 in the corrugated plate shape are not parallel to the coil axis crossing direction Y but are inclined at a slight angle.
  • the coil wire 49 is spirally wound in the inclined recess. Both end portions of the core base 51 in the coil axis crossing direction Y protrude outward from the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55 as shown in FIG. 14, and as shown in FIG. 15 and FIG.
  • a notch 51f into which the coil wire 49 enters is formed. At this time, the notches 51 f are formed corresponding to the corrugated concave portions of the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55.
  • an upper bobbin rib 53c protruding downward toward the protrusion 51a is provided at a position corresponding to the protrusion 51a of the core base 51.
  • the upper bobbin rib 53c extends along the coil axis direction X similarly to the protrusion 51a.
  • three upper bobbin ribs 53c are provided corresponding to the side walls 51a2 and 51a3 and the central wall 51a4 with respect to the protrusion 51a corresponding to the largest gap C, both of which are provided on the upper wall 51a1.
  • the lower end is in contact with the upper surface of the.
  • the upper bobbin rib 53c adjacent to the upper bobbin rib 53c in FIG. 18 in the coil axis crossing direction Y has a lower end on the upper surface of the upper wall 51a1 between the two side walls 51a2 and 51a3 of the protrusion 51a. It is in contact.
  • the corrugated portion of the upper bobbin 53 that protrudes downward is in contact with the upper surface of the protrusion 51a and the upper surface of the divided magnetic core 47a. It is slightly separated without.
  • a lower bobbin rib 55 c that protrudes upward toward the protrusion 51 a at a position corresponding to the protrusion 51 a of the core base 51 is formed on the inner wall surface facing the upper bobbin 53 of the lower bobbin 55.
  • the lower bobbin rib 55c also extends along the coil axis direction X similarly to the protrusion 51a, and three protrusions 51a corresponding to the largest gap C are provided similarly to the three upper bobbin ribs 53c.
  • the upper ends of the three lower bobbin ribs 55c are in contact with the lower ends of the side walls 51a2 and 51a3 and the central wall 51a4 of the protrusion 51a.
  • the lower bobbin rib 55c adjacent to the three lower bobbin ribs 55c in the coil axis crossing direction Y is formed to have a width capable of coming into contact with both of the two side walls 51a2 and 51a3 of the projection 51a from below, or the side wall 51a2. , 51a3 are provided correspondingly.
  • the portion of the lower bobbin 55 that protrudes upward in the corrugated shape does not contact the lower surface of the protrusion 51a and the lower surface of the bottom surface 51b. , Slightly separated.
  • the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55 have an upper rib 53h and a lower rib that are shorter in the vertical direction than the upper bobbin rib 53c and the lower bobbin rib 55c, in addition to the upper bobbin rib 53c and the lower bobbin rib 55c. 55h.
  • the upper rib 53h is located on the inner side (the side away from the divided magnetic core 47a) than the portion where the tip is a corrugated convex, and is separated from the divided magnetic core 47a and the plate-like protrusion 51a.
  • the lower rib 55h is located on the inner side (the side away from the divided magnetic core 47a) of the corrugated convex portion, and is separated from the lower surface of the bottom surface 51b of the core base 51.
  • both ends 49a of the coil wire 49 wound around the coil bobbin 57 are drawn out at both ends in the coil axis direction X at one end in the coil axis crossing direction Y of the core base 51.
  • a pair of locking projections 51g for hooking the coil wire 49 are provided on the core base 51 in the vicinity where both terminals 49a are pulled out.
  • the coil wire 49 pulled out from below the coil bobbin 57 is routed and held in a staggered manner so that one upper part of the pair of locking projections 51g is routed and then the other lower part.
  • the terminal 49a of the coil wire 49 drawn out as described above is connected to a capacitor (not shown) installed on the bottom plate 59 in the resin cover 61, and is a connector provided on one side of the resin cover 61 shown in FIG. 69.
  • the resin cover 61 includes a cover portion 61 a formed so as to cover the coil bobbin 57, and mounting flanges 61 b located around the cover portion 61 a.
  • the resin cover 61 is fixed to the bottom plate 59 by placing the mounting flange 61 b on the upper surface of the outer peripheral edge of the bottom plate 59 and fastening with a fastener such as a bolt 71.
  • the cover portion 61a is located at a position corresponding to the coil bobbin 57, is continuous to the substantially flat plate portion 61a1 and the outer edge portion of the flat plate portion 61a1, and is bent so as to bend toward the attachment flange 61b. And a continuous curved portion 61a2. And the cover rib 61c which protrudes toward the bottom plate 59 is provided in the inner wall surface facing the bottom plate 59 of the cover part 61a.
  • the cover rib 61c includes a bobbin contact rib 61c1 positioned at the flat plate portion 61a1 and having a lower end contacting the upper bobbin 53, and a bottom plate contact rib 61c2 positioned at the curved portion 61a2 and having a lower end contacting the bottom plate 59. . Further, the cover rib 61 c includes a bobbin separating rib 61 c 3 that is mainly located at the flat plate portion 61 a 1 and has a lower end spaced from the upper bobbin 53.
  • the bobbin contact rib 61c1 and the bottom plate contact rib 61c2 extend along the coil axis direction X, and the bobbin separation rib 61c3 extends along the coil axis crossing direction Y between the bobbin contact ribs 61c1.
  • the bottom plate contact rib 61c2 formed at the end in the coil axis direction X extends along the coil axis crossing direction Y.
  • One or two bobbin abutment ribs 61 c 1 are provided at a position corresponding to the upper bobbin rib 53 c of the upper bobbin 53 and a position near the curved end portion 53 b of the upper bobbin 53.
  • the three upper bobbin ribs 53c provided corresponding to the largest gap C two bobbin abutment ribs 61c1 are provided corresponding to the two upper bobbin ribs 53c on both sides.
  • one bobbin abutment rib 61c1 is provided for one upper bobbin rib 53c provided corresponding to the gap C adjacent to the largest gap C.
  • one bobbin abutment rib 61 c 1 is provided in the vicinity of the curved end portion 53 b of the upper bobbin 53.
  • the bobbin abutment rib 61c1 at a position corresponding to the upper bobbin rib 53c corresponds to the upper bobbin rib 53c, the protrusion 51a of the core base 51, and the lower bobbin rib 55c. Therefore, the bobbin abutment rib 61c1, the upper bobbin rib 53c, the protrusion 51a, and the lower bobbin rib 55c are located at the same position in the vertical direction so as to form a column extending along the vertical direction at a position corresponding to the gap C. Placed in.
  • the load transmitted to the bobbin abutment rib 61c1 located on the flat plate portion 61a1 among the plurality of cover ribs 61c is transmitted to the coil bobbin 57.
  • the load transmitted to the bobbin abutment rib 61c1 at the position corresponding to the upper bobbin rib 53c is, as can be seen in FIGS. 18 and 19, below the upper bobbin rib 53c, the protrusion 51a of the core base 51, and the lower bobbin 55.
  • the bobbin rib 55c and the bottom plate 59 are transmitted in this order.
  • a column extending in the vertical direction is formed between the flat plate portion 61a1 and the bottom plate 59 of the resin cover 61 by the bobbin abutment rib 61c1, the upper bobbin rib 53c, the protrusion 51a, and the lower bobbin rib 55c. Loadability is ensured.
  • the load transmitted to the bobbin abutment ribs 61c1 located at both ends in the coil axis crossing direction Y among the plurality of cover ribs 61c is curved end portions 53b that bend so that the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55 face each other. , 55b transmits the load downward to ensure load resistance.
  • the load transmitted to the plurality of bobbin abutment ribs 61c1 located on the flat plate portion 61a1 is such that the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55 have a corrugated shape. Sex is secured. Moreover, since the upper bobbin 53, the lower bobbin 55, and the core base 51 are made of glass fiber reinforced plastic (GFRP), load resistance is further ensured.
  • GFRP glass fiber reinforced plastic
  • the orientation direction of the fiber of the glass fiber reinforced plastic is set to the coil axis direction X and the coil axis crossing direction Y.
  • the glass fiber reinforced plastic exhibits higher strength in the fiber orientation direction.
  • the fiber orientation direction is directed vertically in the protrusion 51 a of the core base 51. The load resistance is improved with respect to the load received by.
  • the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55 have portions that connect the convex portions on the front and back sides in the corrugated plate shape as shown in FIG.
  • the fibers will be oriented along.
  • the load received by the resin cover 61 is applied along the convex portions on both sides of the front and back, and thus the load resistance is improved with respect to the load received by the resin cover 61.
  • the coil wire 49 is wound in a state of entering the corrugated concave portion, the coil wire 49 is not easily displaced, and also has a protection function for the coil wire 49 and is not easily damaged.
  • the bending deformation of the coil bobbin 57 in the coil axis direction X can be countered by the pillar formed by the upper bobbin rib 53c, the protrusion 51a and the lower bobbin rib 55c extending in the coil axis direction X.
  • the bending deformation of the coil bobbin 57 in the coil axis crossing direction Y can be countered by the corrugated shape of the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55.
  • the magnetic core 47 by providing the magnetic core 47 with the gap C extending along the coil axis direction X, the self-inductance L and the coupling coefficient k are secured, and the weight of the magnetic core 47 is reduced.
  • the ease of alignment between the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13 can be achieved by securing the outer diameter.
  • the strength and rigidity of the power transmission side coil unit CU1 can be ensured by the protrusion 51a, the bobbin abutment rib 61c1, the upper bobbin rib 53c, and the lower bobbin rib 55c that are provided in the gap C as a reinforcing portion.
  • FIG. 20A is a perspective view showing the entire core base 51 of FIG. 16, and FIG. 20B is a perspective view showing a state in which the divided magnetic core 47a is arranged on the core base 51 of FIG. 20A. It is.
  • FIGS. 21A and 21B show examples in which the gaps C are all equal. 21A and 21B, the widths of the plurality of protrusions 51a of the core base 51 are all equal.
  • FIG. 22 shows a state where the power receiving side coil unit CU2 is attached to the bottom surface 5a of the vehicle 5.
  • the power receiving side coil unit CU2 has a bottom plate 73 corresponding to the bottom plate 59 of the power transmitting side coil unit CU1 of FIG.
  • a coil bobbin 75 is attached to the lower surface of the bottom plate 73 via an insulating plate 77, and a resin cover 79 is fastened and fixed to the bottom plate 73 so as to cover the coil bobbin 75.
  • FIG. 24 and FIG. 25 show a part of the coil bobbin 75.
  • FIG. 24 shows a surface facing the bottom surface 5 a of the vehicle 5.
  • FIG. 25 shows a surface facing the ground on the opposite side to FIG.
  • the coil bobbin 75 houses the magnetic core 47 inside and winds a coil wire 49 outside.
  • the coil bobbin 75 includes an upper bobbin 81 located on the vehicle 5 side and a lower bobbin 83 located on the ground side.
  • the upper bobbin 81 and the lower bobbin 83 have a corrugated shape in which unevenness is repeated along the coil axis direction X, similarly to the upper bobbin 53 and the lower bobbin 55 in FIG. And it winds in the state which made the coil wire 49 enter in the recessed part of the outer surface of this corrugated sheet shape.
  • the upper bobbin 81 is provided with mounting leg portions 81a for mounting on the bottom plate 73 via the insulating plate 77 at the four corners of the periphery in the same manner as the core base 51 of FIG. ing. Furthermore, the upper bobbin 81 has a notch 81b into which the coil wire 49 at both ends in the coil axis crossing direction Y enters, and a pair of locking projections 81c for hooking the coil wire 49, like the core base 51 in FIG. I have. As shown in FIG. 24, the notches 81b and the locking projections 81c are formed in flanges 81d that extend horizontally by bending both ends in the coil axis crossing direction Y downward.
  • the flange 81d of the upper bobbin 81 is in contact with a curved end 83a that is bent so that both ends of the lower bobbin 83 in the coil axis crossing direction Y bend toward the upper bobbin 81.
  • the upper bobbin 81 and the lower bobbin 83 are fixed by clips 67 similar to those shown in FIG.
  • a plurality of divided magnetic cores 47 a similar to those in FIG. 14 are arranged along the coil axis crossing direction Y with a gap C between the upper bobbin 81 and the lower bobbin 83.
  • the gap C is narrower toward the outside in the coil axis crossing direction Y as in FIG.
  • An upper bobbin protrusion 81e that protrudes from the upper bobbin 81 toward the lower bobbin 83 is inserted and disposed in the gap C.
  • a lower bobbin protrusion 83b protruding from the lower bobbin 83 toward the upper bobbin 81 is also inserted and arranged.
  • the upper bobbin protrusion 81e and the lower bobbin protrusion 83b extend along the coil axis direction X.
  • the upper bobbin protrusion 81e includes both side walls 81e1 facing the side surfaces of the divided magnetic core 47a and a bottom wall 81e2 connecting the ends of the side walls 81e1.
  • the lower bobbin protrusion 83b includes both side walls 83b1 that face the side surfaces of the divided magnetic core 47a, and a bottom wall 83b2 that connects the ends of the both side walls 83b1.
  • the bottom walls 81e2 and 83b2 are in contact with the upper bobbin protrusion 81e and the lower bobbin protrusion 83b inserted into the largest gap C at the two centers. That is, the lower end of the upper bobbin protrusion 81e and the upper end of the lower bobbin protrusion 83b are in contact with each other. Then, in this abutting state, as shown in FIG. In the clip 67, a cylindrical female clip 67a is inserted into a through hole provided in the bottom walls 81e2 and 83b2, and the male clip 67b is inserted into the female clip 67a so that the outer diameter of the female clip 67a is expanded and the clip 67 is engaged with the through hole. Stopped.
  • the lower surface of the bottom wall 81e2 in FIG. 24 is in contact with the upper surface of the lower bobbin 83.
  • an upper rib 81f similar to the upper rib 53h in FIG. 14 is formed between the upper bobbin protrusions 81e of the upper bobbin 81.
  • the upper rib 81 f is at a position corresponding to the magnetic core 47, but is separated from the magnetic core 47.
  • the upper bobbin protrusion 81e and the lower bobbin protrusion 83b serving as a reinforcing portion are inserted into the gap C formed between the divided magnetic cores 47a. Has been placed. For this reason, rigidity is ensured by the upper bobbin protrusion 81e and the lower bobbin protrusion 83b against vibrations when the vehicle is traveling.
  • the magnetic core 47 is provided with a gap C extending along the coil axial direction X. For this reason, while ensuring the self-inductance L and the coupling coefficient k, the weight reduction and the outer diameter of the magnetic core 47 can be ensured, and the ease of alignment between the power transmission side coil 11 and the power reception side coil 13 can be achieved.
  • the upper bobbin protrusion 81e and the lower bobbin protrusion 83b which are reinforcing portions provided in the gap C, increase the load resistance in the vertical direction between the upper bobbin 81 and the lower bobbin 83 in the coil bobbin 75.
  • the load resistance is secured by the upper bobbin 81 and the lower bobbin 83 themselves.
  • the upper bobbin 81 and the lower bobbin 83 are made of glass fiber reinforced plastic (GFRP), the same effects as those of the coil bobbin 57 of FIG. 14 can be obtained, such as further ensuring load resistance.
  • GFRP glass fiber reinforced plastic
  • the power transmission side coil unit CU1 shown in FIG. 13 may be attached to the bottom surface 5a of the vehicle 5 and used as the power reception side coil unit.
  • the present invention is applied to a non-contact power supply coil that transfers power in a non-contact manner.
  • Coil axis direction Y Coil axis crossing direction C Clearance between divided magnetic bodies 11 Power transmission side coil 13 Power reception side coil 47 Magnetic body core (magnetic body) 47a Split magnetic core (split magnetic body) 49 Coil wire (conductive wire)

Abstract

　コイルボビン５７内に収容する磁性体コア４７を、コイル軸方向Ｘと交差するコイル軸交差方向Ｙに沿って複数に分割し、複数の分割磁性体コア４７ａ相互間に、コイル軸方向Ｘに沿って延びる隙間Ｃを設ける。隙間Ｃには、コアベース５１から上方に突出する突起５１ａを挿入配置して剛性を確保する。隙間Ｃを設けることで、磁性体コア４７全体の重量を抑えつつ、コイルのコイル軸交差方向Ｙの幅を広く確保する。コイル幅を広く確保することで、送電側コイル１１と受電側コイル１３との位置合わせが容易となる。

Description

非接触給電用コイル
　本発明は、非接触で電力の授受を行う非接触給電用コイルに関する。
　下記特許文献１には、地上に配置した送電側コイルから自動車の車体の下面に搭載した受電側コイルに、電磁誘導作用により電力供給するようにした技術が開示されている。その際、送電側コイルや受電側コイルは、平板形状の磁性体にコイルを巻いたソレノイド型と呼ばれるコイルを使用している。
特開２０１３－１７２５００号公報
　ところで、車載された受電側コイルに効率的に給電を行うためには、受電側コイルを地上側の送電側コイルに対して位置合わせする必要が生じる。この位置合わせを容易にするべく、車幅方向の送受電各コイル相互間のずれ量の許容量を増やすには、磁束が発生するコイル（磁性体）の幅を広げればよいが、その場合には磁性体が大きくなることで重量増を招く。
　そこで、本発明は、コイルの重量増しを抑えつつ受電側コイルと送電側コイルとの位置合わせを容易なものとすることを目的としている。
　本発明は、環状の導電線の中に配置される磁性体が、磁性体に導電線を巻いたコイルのコイル軸方向と交差するコイル軸交差方向に沿って複数に分割され、この分割される複数の分割磁性体相互間に、コイル軸方向に沿って延びる隙間を備える非接触給電用コイルとしている。
　本発明は、磁性体をコイル軸交差方向に沿って複数に分割した分割磁性体相互間に、コイル軸方向に沿って延びる隙間を設けることで、磁性体全体の重量を抑えつつ、コイル軸交差方向のコイルの幅を広く確保している。コイル幅を広く確保することで、受電側コイルと送電側コイルとの位置合わせが容易となり、かつ、分割磁性体相互間に隙間を有する分重量増しを抑えることができる。
　非接触給電では、一次側コイルと二次側コイルとの間で形成される総磁束量は、両コイル相互間のエアギャップが磁気抵抗として働くため、トランスに比較して少ない。一方、磁性体内を流れる磁束は、コイル軸方向に向かうことになるが、総磁束量がもともと少ない非接触給電では、コイル軸方向に沿って延びる隙間を設けて磁路を多少減少させたとしても、性能（自己インダクタンスと結合係数）には大きな影響はない。逆に、磁性体をコイル軸方向に沿って複数に分割し、隙間をコイル軸交差方向に沿って延びるようにした場合には、磁束が流れる方向（磁路）に隙間が存在することになり、この隙間がエアギャップとなって磁気抵抗が増大し、大きな損失を招くことになる。
図１は、本発明の一実施形態に係わる非接触給電用コイルを備える非接触給電装置の全体構成図である。 図２は、図１の非接触給電用コイルの簡略化した平面図である。 図３は、本発明の実施形態（ａ）と比較例（ｂ）とを、分割磁性体コアを二つとして簡略化して示す平面図である。 図４は、図３の実施形態（ａ）及び比較例（ｂ）における隙間の幅寸法とコイルの自己インダクタンスとの相関図である。 図５は、本実施形態における隙間の数とコイルの自己インダクタンス及び結合係数との相関図である。 図６（ａ）は、分割磁性体コアのコイル軸交差方向の幅が同一で、隙間の幅寸法も同一とした磁性体コアの斜視図、図６は（ｂ）は、分割磁性体コアのコイル軸交差方向の幅が同一で、隙間の幅寸法が異なる磁性体コアの斜視図である。 図７（ａ）は、分割磁性体コアのコイル軸交差方向の幅が異なり、隙間の幅寸法を同一とした磁性体コアの斜視図、図７は（ｂ）は、分割磁性体コアのコイル軸交差方向の幅が異なり、隙間の幅寸法も異なる磁性体コアの斜視図である。 図８（ａ）は、図６（ａ）に対応する複数の分割磁性体コアと、各分割磁性体コアに流れる平均磁束密度との相関図、図８（ｂ）は、図６（ｂ）に対応する複数の分割磁性体コアと、各分割磁性体コアに流れる平均磁束密度との相関図である。 図９（ａ）は、図７（ａ）に対応する複数の分割磁性体コアと、各分割磁性体コアに流れる平均磁束密度との相関図、図９（ｂ）は、図７（ｂ）に対応する複数の分割磁性体コアと、各分割磁性体コアに流れる平均磁束密度との相関図である。 図１０（ａ）は、図６（ａ）に対応する複数の分割磁性体コアと、各分割磁性体コアの発熱密度との相関図、図１０（ｂ）は、図６（ｂ）に対応する複数の分割磁性体コアと、各分割磁性体コアの発熱密度との相関図である。 図１１（ａ）は、図７（ａ）に対応する複数の分割磁性体コアと、各分割磁性体コアの発熱密度との相関図、図１１（ｂ）は、図７（ｂ）に対応する複数の分割磁性体コアと、各分割磁性体コアの発熱密度との相関図である。 図１２は、図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）及び、分割磁性体コアの厚さが異なる場合に対応する磁性体コアの断面図である。 図１３は、送電側コイルユニットの斜視図である。 図１４は、図１３の送電側コイルユニットの内部構造を示す斜視断面図である。 図１５は、図１４の送電側コイルユニットの分解斜視図である。 図１６は、図１５の磁性体コアとコアベースとをさらに分解した分解斜視図である。 図１７は、図１４の樹脂カバーを省略した状態での送電側コイルユニットの斜視図である。 図１８は、図１４の要部を拡大した斜視図である。 図１９は、図１８に対応する断面図である。 図２０（ａ）は、図１６に示したコアベースの斜視図、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のコアベースに分割磁性体コアを配置した斜視図である。 図２１（ａ）は、分割磁性体コア相互間の隙間を同一とした場合のコアベースの斜視図、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のコアベースに分割磁性体コアを配置した斜視図である。 図２２は、車両の底面に受電側コイルユニットを取り付けた状態を示す斜視図である。 図２３は、図２２の受電側コイルユニットの分解斜視図である。 図２４は、図２２の受電側コイルユニットに使用するコイルボビンの一部を示す斜視図である。 図２５は、図２２の受電側コイルユニットに使用するコイルボビンの一部を、図２４と反対側から見た斜視図である。 図２６は、図２４のコイルボビンにおける上ボビンと下ボビンとの締結構造を示す断面図である。
　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１に示す本実施形態の非接触給電用コイルを備える非接触給電装置は、地上側ユニットである送電装置１と、車両側ユニットである受電装置３とを備えている。この非接触給電装置は、図示しない送電スタンド等に配置される送電装置１から電気自動車やハイブリッド車に代表される車両５に搭載される受電装置３に非接触で電力を供給し、車載されたバッテリ７を充電する。送電装置１は非接触送電装置を構成し、受電装置３は非接触受電装置を構成する。なお、図１中のＷｆは前輪、Ｗｒは後輪であり、矢印ＦＲで示す方向が車両前方側である。
　送電装置１は、地上における送電スタンド近傍の駐車スペース９に配置した送電部となる送電側コイル１１を備える。一方、受電装置３は、車両５を駐車スペース
９の規定の位置に止めたときに、送電側コイル１１に対向するように車両５の底面５ａに設けた受電部となる受電側コイル１３を備える。送電側コイル１１及び受電側コイル１３は、いずれも導電線からなるコイルを主体としている。送電側コイル１１と受電側コイル１３との間における電磁誘導作用により、送電側コイル１１から受電側コイル１３へ非接触で電力を供給可能となる。
　地上側の送電装置１は、電力制御部１５と、上記した送電側コイル１１と、無線通信部１７と、制御部１９とを備えている。電力制御部１５は、交流電源２１から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、送電側コイル１１に送電するための回路で、整流部２３と、ＰＦＣ回路２５と、インバータ２７と、センサ２９とを備える。
　整流部２３は、交流電源２１に電気的に接続され、交流電源２１からの出力交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路２５は、整流部２３からの出力波形を整形することで力率を改善するための回路（Power Factor Correction）であり、整流部２３とインバータ２７との間に接続されている。無線通信部１７は、車両５側に設けられた無線通信部３１と双方向に通信を行う。
　制御部１９は、送電装置１の全体を制御する部分であり、無線通信部１７，３１間の通信により送電装置１からの電力供給を開始する旨の信号を車両５側に送信したり、車両５側から送電装置１からの電力を受給したい旨の信号を受信したりする。制御部１９は、この他に、センサ２９の検出電流に基づいてインバータ２７のスイッチング制御を行い、送電側コイル１１から送電される電力を制御する。また、送電中に異物センサ３３からの検出信号に基づいて、送電停止を行い、あるいは無線通信部１７，３１を通じて車両５側に警告信号を送信する。
　異物センサ３３として、例えば金属検知コイルが用いられる。異物センサ３３は、送電中に送電側コイル１１と受電側コイル１３との間に形成される磁場に金属異物が侵入、あるいは介在した場合に、異物を検知する。その際、異物センサ３３の検出電気信号により、制御部１９が直ちに警告あるいは送電停止を促して、金属異物の磁場介在に起因する送電不良等の不具合の発生を未然に抑える。
　車両５側の受電装置３は、前述したバッテリ７、受電側コイル１３及び無線通信部３１と、充電制御部３５と、整流部３７と、リレー部３９と、インバータ４１と、モータ４３と、通知部４５とを備えている。受電側コイル１３は、車両５が駐車スペース９の規定の停止位置に駐車すると、送電側コイル１１の直上に正対し、該送電側コイル１１と距離を保って位置づけられる。
　整流部３７は、受電側コイル１３に接続され、受電側コイル１３で受電された交流電力を直流に整流する整流回路により構成されている。リレー部３９は、充電制御部３５の制御によりオン及びオフが切り換わるリレースイッチを備えている。また、リレー部３９は、リレースイッチをオフにすることで、バッテリ７を含む主回路系と、充電の回路部となる受電側コイル１３および整流部３７とを切り離す。
　バッテリ７は、複数の二次電池を接続することで構成され、車両５の電力源となる。インバータ４１は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を有するＰＷＭ制御回路等の制御回路であって、スイッチング制御信号に基づいて、バッテリ７から出力される直流電力を交流電力に変換し、モータ４３に供給する。モータ４３は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両５を駆動させるための駆動源となる。通知部４５は、警告ランプ、ナビゲーションシステムのディスプレイまたはスピーカ等により構成され、充電制御部３５による制御に基づいて、ユーザに対して光、画像または音声等を出力する。
　充電制御部３５は、バッテリ７の充電を制御するためのコントローラであり、無線通信部３１、通知部４５、リレー部３９等を制御する。充電制御部３５は、充電を開始する旨の信号を、無線通信部３１，１７の通信により制御部１９に送信する。また、充電制御部３５は、車両５の全体を制御する図示しないコントローラとＣＡＮ通信網で接続されている。このコントローラは、インバータ４１のスイッチング制御や、バッテリ７の充電状態（ＳＯＣ）を管理する。そして、充電制御部３５は、このコントローラにより、バッテリ７の充電状態に基づいて満充電に達した場合に、充電を終了する旨の信号を制御部１９に送信する。
　本実施形態の非接触給電装置では、送電側コイル１１と受電側コイル１３との間で、電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の送電及び受電を行う。言い換えると、送電側コイル１１に電圧が加わると、送電側コイル１１と受電側コイル１３との間には磁気的な結合が生じ、送電側コイル１１から受電側コイル１３へ電力が供給される。
　送電側コイル１１及び受電側コイル１３は、いずれもソレノイド型のコイルであって、図２の簡素化した平面図で示すように、磁性体としての磁性体コア４７と、磁性体コア４７に対して環状に巻かれる導電線としてのコイル線４９とを備えている。すなわち、送電側コイル１１及び受電側コイル１３は、環状に巻かれるコイル線４９と、環状のコイル線４９の中に配置される磁性体コア４７と、を備えている。磁性体コア４７は、例えばフェライトで構成される。
　以下、本実施形態では、送電側コイル１１及び受電側コイル１３を、非接触給電用コイル１０として説明する。ここで、図２に示す非接触給電用コイル１０は、環状に巻かれたコイル線４９の環状部分の中心軸線に対応するコイル軸Ｐが、図１における車両前後方向となるように配置される。すなわち、図２において、コイル軸Ｐの延長方向が車両前後方向に対応しており、図２中で紙面に直交する方向が車両上下方向に対応する。
　このような非接触給電用コイル１０は、磁性体コア４７が、図２中で上下方向に対応する車幅方向に沿って複数（図２では７個）に分割され、複数の分割磁性体コア４７ａで構成されている。すなわち、本実施形態では、磁性体コア４７は、該磁性体コア４７にコイル線４９を巻いたコイルのコイル軸方向Ｘと交差するコイル軸交差方向Ｙに沿って複数に分割されている。コイル軸方向Ｘとコイル軸交差方向Ｙとが交差するとは、コイル軸方向Ｘとコイル軸交差方向Ｙとが互いに直交する場合を含む。
　そして、複数の分割磁性体コア４７ａ相互間には、コイル軸方向Ｘに沿って連続して延びる隙間Ｃが、磁気的隙間として設けられている。ここでの複数の分割磁性体コア４７ａは、形状が互いに同一であり、コイル軸方向Ｘに対して平行に延在する偏平の板状部材で構成される。また、複数の隙間Ｃについても、コイル軸交差方向Ｙの幅が同一であって形状が互いに同一であり、コイル軸方向Ｘに対して平行に直線状に形成されている。
　非接触給電用コイル１０は、磁性体コア４７のコイル軸交差方向Ｙの幅Ｗに関し、隙間を設けずに一つの磁性体コアとした場合（複数の分割体磁性体としない）に対し、幅Ｗを同等とすれば、隙間Ｃを設けた分軽量化できる。別な言い方をすれば、図１における送電側コイル１１と受電側コイル１３との位置合わせを容易にするべく、車幅方向の送受電各コイル１１，１３相互間のずれ量の許容量を増やすために、幅Ｗを大きくしても、隙間Ｃを設けることで軽量化を達成できる。
　非接触給電では、一次側コイルと二次側コイルとの間で形成される総磁束量は、両コイル相互間のエアギャップが磁気抵抗として働くため、トランスに比較して少ない。一方、磁性体内を流れる磁束は、コイル軸方向Ｘに向かうことになるが、総磁束量がもともと少ない非接触給電では、図２のようにコイル軸方向Ｘに沿って延びる隙間Ｃを設けて磁路を多少減少させたとしても、性能（自己インダクタンスＬと結合係数ｋ）には大きな影響はない。
　比較例として、本実施形態とは逆に、磁性体をコイル軸方向Ｘに沿って複数に分割し、隙間をコイル軸交差方向Ｙに沿って延びるようにした場合には、磁束が集中して流れる方向（磁路）に隙間が存在することになる。この場合には、隙間がエアギャップとなって磁気抵抗が増大し、磁束が流れにくくなってコイルとして大きな損失を招く。なお、エアギャップは、比透磁率がフェライトの二千分の１以下程度であり、エアギャップの磁気抵抗はフェライトに比較して極めて大きい。また、磁性体の形状として、上記比較例のように、本実施形態に対して磁束の流れる方向の長さが短いと、磁性体内で発生する反磁界も増大する。反磁界は、磁束の流れる方向に対して磁性体が短くなるほど増大して磁気抵抗を上げる要因となる。
　したがって、本実施形態のように、磁性体コア４７が、コイル軸交差方向Ｙに沿って複数に分割され、この分割される複数の分割磁性体コア４７ａ相互間に、コイル軸方向Ｘに沿って延びる隙間Ｃを備えることが有効である。すなわち、磁性体コア４７にコイル軸方向Ｘに沿って延びる隙間Ｃを設けることで、自己インダクタンスＬ、結合係数ｋを確保しつつ、軽量化及び、磁性体コア４７の外径寸法を確保して送電側コイル１１と受電側コイル１３との位置合わせの容易性を達成できる。
　図３は、本実施形態（ａ）と比較例（ｂ）とを、分割磁性体コア４７ａを二つとして簡略化して示している。これら本実施形態（ａ）及び比較例（ｂ）における隙間Ｃの幅寸法ＣＷとコイルの自己インダクタンスＬとの関係を図４に示している。本実施形態（ａ）はコイル軸方向Ｘに沿って隙間Ｃが形成され、比較例（ｂ）はコイル軸交差方向Ｙに沿って隙間Ｃが形成されている。
　図４によれば、比較例（ｂ）では、隙間Ｃの幅寸法ＣＷが大きくなるに従って自己インダクタンスＬが減少している。しかし、本実施形態（ａ）では、隙間Ｃの幅寸法ＣＷが大きくなっても、自己インダクタンスＬは大きく減少することはなくほぼ一定に保たれている。
　図５は、本実施形態における隙間Ｃの数と、自己インダクタンスＬ及び結合係数ｋとの関係を示している。図５では、隙間Ｃの数が０個（隙間なし）から２０個まで示しているが、自己インダクタンスＬ及び結合係数ｋ共に、隙間Ｃの数が増えても、また、隙間なしの場合に比較しても、大きく減少することはなくほぼ一定に保たれている。したがって、図２のように、例えば分割磁性体コア４７ａを７個として隙間Ｃを６個設けても、自己インダクタンスＬ及び結合係数ｋに大きな影響はなく、コイルの性能を維持できる。
　また、本実施形態では、隙間Ｃをコイル軸方向Ｘと平行な直線状としている。このため、例えば隙間Ｃをコイル軸方向Ｘに沿う曲線とした場合に比較して、磁束の流れる方向に対してエアギャップが存在しにくくなり、磁気抵抗がより低減する。また、隙間Ｃをコイル軸方向Ｘと平行とすることで、分割磁性体コア４７ａの形状も直線状となり、セラミックスなどで形成される分割磁性体コア４７ａの製造時での成形性が高まり、製品の歩留まり向上も達成できる。
　図６、図７は、複数の分割磁性体コア４７ａを７個とした場合での各種例を示している。図６（ａ）は、図２に対応する例で、分割磁性体コア４７ａが、コイル軸交差方向Ｙの幅が同一で、隙間Ｃの幅寸法ＣＷも同一である。この場合には、複数の分割磁性体コア４７ａは、コイル軸方向Ｘ及びコイル軸交差方向Ｙにそれぞれ直交する方向の厚さも同一であって形状が互いに同一である。同一形状の分割磁性体コア４７ａを複数作成することによって、製造コストを低減できる。
　図６（ａ）の例において、磁束密度（平均磁束密度）Ｂは、図８（ａ）に示すように、端効果の影響によってコイル軸交差方向Ｙの中央よりも外側ほど高い。特に、最も外側に位置する１番と７番の分割磁性体コア４７ａの磁束密度Ｂが突出して高い。磁束密度Ｂが高いと、図１０（ａ）に示すように、発熱密度も高くなってコイルの損失も大きくなる。このような磁束密度分布をより均一化するべく対応したのが図６（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）の例である。図６（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）の例は、コイル軸交差方向Ｙの外側における磁路を増やすことで磁束密度Ｂを全体として均一化しようとするものである。
　図６（ｂ）は、複数の分割磁性体コア４７ａのコイル軸交差方向Ｙの幅が同一である（厚さも同一）が、隙間Ｃの幅寸法ＣＷ（以下、単に「隙間Ｃの大きさ」と呼ぶこともある）をコイル軸交差方向Ｙの中央よりも外側ほど小さくした例である。つまり、中央に位置する４番の分割磁性体コア４７ａの両側一対（二つ）の隙間Ｃが最も大きく、それより外側ほど隙間Ｃが小さくなっている。なお、中央４番の分割磁性体コア４７ａの両側一対（二つ）の隙間Ｃを最も大きくし、この二つの隙間Ｃよりも小さいその外側の四つの隙間Ｃを互いに同一の大きさとしてもよい。
　図７（ａ）は、図６（ｂ）とは逆に、複数の隙間Ｃの幅寸法ＣＷは同一であるが、複数の分割磁性体コア４７ａのコイル軸交差方向Ｙの幅をコイル軸交差方向Ｙの中央よりも外側で大きくした例である。この例は、コイル軸交差方向Ｙの最も外側に位置する一対（二つ）の１番、７番の分割磁性体コア４７ａのコイル軸交差方向Ｙの幅を、他の五つの分割磁性体コア４７ａの同幅より大きくしている。他の五つの分割磁性体コア４７ａコイル軸交差方向Ｙの幅は互いに同一である。
　図７（ｂ）は、図６（ｂ）と図７（ａ）とを組み合わせた例である。つまり、複数の隙間Ｃの大きさをコイル軸交差方向Ｙの中央よりも外側ほど小さくし、かつ、複数の分割磁性体コア４７ａのコイル軸交差方向Ｙの幅をコイル軸交差方向Ｙの中央よりも外側で大きくしている。具体的には、図６（ｂ）と同様に、中央に位置する４番分割磁性体コア４７ａの両側一対（二つ）の隙間Ｃが最も大きく、それより外側ほど隙間Ｃが小さくなっている。さらに、図７（ａ）と同様に、コイル軸交差方向Ｙの最も外側に位置する一対（二つ）の１番、７番の分割磁性体コア４７ａのコイル軸交差方向Ｙの幅を、他の五つの分割磁性体コア４７ａの同幅より大きくしている。
　図６（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）の例のようにして、コイル軸交差方向Ｙの外側での磁路を増大させることで、磁束密度Ｂについては図８（ｂ）、図９（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示すようなる。すなわち、磁束密度Ｂに関し、図６（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）の例では、図８（ａ）に比較して、特に最も外側の１番、７番の分割磁性体コア４７ａで減少する一方、中央側の３～５番の分割磁性体コア４７ａで増大し、全体としてより均一化している。
　このような磁束密度Ｂの変化に対応して、発熱密度についても、図１０（ｂ）、図１１（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示すように、図１０（ａ）に比較してより平均化する。
　上記したように、磁束密度Ｂは磁束交差方向Ｙの外側部分が中央部分に比較して高くなる。このため、磁束密度Ｂの高い外側部分の分割磁性体コア４７ａに関し、中央部分に比較して、隙間Ｃを小さくしたり、幅を大きくすることで、磁路が増大し、自己インダクタンスＬ及び結合係数ｋをより高く維持することができる。
　なお、磁束密度Ｂの高い外側部分の分割磁性体コア４７ａに関し、中央部分に比較して、幅を大きくする代わりに厚さを厚くしてもよい。すなわち、複数の分割磁性体コア４７ａは、コイル軸交差方向Ｙの中央よりも外側がコイル軸方向Ｘ及びコイル軸交差方向Ｙにそれぞれ直交する方向の厚さが厚いものとしてもよい。
　分割磁性体コア４７ａの幅を大きくしたり、厚さを厚くすることは、分割磁性体コア４７ａのコイル軸方向Ｘの投影面積、すなわち磁束の通る面積、が大きいことを意味する。換言すれば、コイル軸交差方向Ｙ及び上下方向（Ｘ及びＹにそれぞれ直交する方向）を含む平面で切った断面積が大きいことになる。図１２は、図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）及び、厚さを厚くした場合に対応するそれぞれの上記投影面積を示す断面図である。ただし、分割磁性体コア４７ａの数を５個としている。
　図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）及び、厚さを厚くした場合のそれぞれの分割磁性体コア４７ａの総断面積Ｓは同等である。このような総断面積Ｓは、次式によって決定する。ただし、Ｌ：インダクタンス値、Ｉ：電流値、Ｎ：巻き数、Ｂ：磁束密度である。ここで、Ｌ，Ｉ，Ｎは、コイル設計により決まるので一定であり、磁束密度Ｂは、１７０ｍＴ以下とする。
　　　　　Ｓ＝Ｌ×Ｉ／（Ｎ×Ｂ）
　隙間Ｃの数（分割磁性体コア４７ａの数）と、総磁束φ（＝Ｂ×Ｓ）との関係は、隙間Ｃの数を増やし（隙間Ｃの幅寸法ＣＷは一定）、総断面積Ｓを減らすと、各分割磁性体コア４７ａの磁束密度が高くなり、損失が増大する。このため、総隙間を一定以下（総断面積Ｓを一定以上）にすることで、総磁束φを確保できる。総断面積Ｓを一定以上にすることは、体積を一定以上にすることも含まれる。すなわち、複数の分割磁性体コア４７ａは、コイル軸交差方向Ｙの中央よりも外側が体積が大きいものとしてもよい。
　なお、上記した実施形態では、隙間Ｃがコイル軸方向Ｘと平行な直線状としているが、平行でなく、コイル軸方向Ｘに対して多少傾斜する直線状としてもよい。また、隙間Ｃは、直線状でなく、コイル軸方向Ｘに沿って曲線状や波形状、あるいはジグザグ形状でもよい。
　また、上記した実施形態では、各分割磁性体コア４７ａが、図２、図６に示すようにコイル軸方向Ｘに沿って長い形状となっている。しかし、この長い形状のものをコイル軸方向Ｘに沿って複数に分割し、車両上下方向から見た平面視で正方形あるいは長方形状となるようなブロック状に形成してもよい。この場合には、各単位ブロックをコイル軸方向Ｘに沿って並べて配置し、隣接するもの同士を互いに密着させて、隙間が発生しないようにする。なお、単位ブロック同士の間に、振動や熱収縮などを考慮して小さな隙間を設けることもあるが、単位ブロック同士を充分に近接配置することで、磁気抵抗の増加を抑えるので、上記小さな隙間は磁気抵抗が大きい「磁気的隙間」とはならない。
　分割磁性体コア４７ａをブロック状とすることで、同一形状の単位ブロックを非接触給電用コイルの大きさや形状に応じて配置できるので、長尺のものに比較して汎用性が高く安価な磁性体コアを使用でき、部品コストを抑えることができる。
　前述したように、非接触給電用コイル１０は、磁性体コア４７が、磁性体コア４７にコイル線４９を巻いたコイルのコイル軸方向Ｘと交差するコイル軸交差方向Ｙに沿って複数に分割されている。そして、複数の分割磁性体コア４７ａ相互間には、コイル軸方向Ｘに沿って延びる隙間Ｃが、磁気的隙間として設けられている。
　上記隙間Ｃを磁性体コア４７に設けてあると、隙間Ｃがない場合に比較して、磁性体コア４７をコイルケースに収容するなどしてコイルユニットとして図１のように地上に配置したり、車両に搭載した場合に、強度や剛性をより考慮する必要がある。以下に、そのコイルユニットの強度や剛性をより考慮した具体的な構造例を説明する。
　図１３～図１７は、非接触給電用コイル１０として、地上に設置する送電側コイル１１の送電側コイルユニットＣＵ１を示す。なお、図１３～図１７は、図６に対し、コイル軸方向Ｘとコイル軸交差方向Ｙとが、互いに逆方向となるよう図示してある。また、図１３～図１７のコイルユニットＣＵ１は、図６（ｂ）の分割磁性体コア４７ａの幅が同一で、隙間Ｃの幅寸法ＣＷが外側ほど小さい例に対応している。
　複数の分割磁性体コア４７ａで構成される磁性体コア４７は、隙間Ｃを設けた状態で図１４～図１６に示す平板状のコアベース５１上に配置し、上ボビン５３と下ボビン５５とを有するコイルボビン５７内に収容している。上ボビン５３、下ボビン５５及びコアベース５１は、ガラス繊維織布を基材としたガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）で構成している。コイルボビン５７の外側にコイル線４９が巻かれている。コイルボビン５７は、さらに例えば金属製の底板５９と樹脂カバー６１とを有するハウジング６３内に収容している。また、下ボビン５５と底板５９との間には絶縁板６５を配置している。上ボビン５３が上壁を、下ボビン５５が下壁をそれぞれ構成し、コイルボビン５７がケースを構成している。
　次に、送電側コイルユニットＣＵ１における各部材について詳細に説明する。図１６に示すように、コアベース５１は、隙間Ｃに対応する位置に、上ボビン５３に向けて突出する補強部としての突起５１ａを設けている。突起５１ａは、隙間Ｃの幅寸法ＣＷに対応するコイル軸交差方向Ｙの幅を有し、隙間Ｃを埋めるようにしてコイル軸方向Ｘに向けて延在している。突起５１ａのコイル軸方向Ｘの長さは、分割磁性体コア４７ａの同方向の長さと同等である。なお、図２０（ａ）にコアベース５１の全体を示し、図２０（ｂ）に図２０（ａ）のコアベース５１に分割磁性体コア４７ａを配置した状態を示している。
　突起５１ａは、幅寸法ＣＷが最も大きい隙間Ｃに対応する中央二箇所については、上壁５１ａ１と、二つの側壁５１ａ２，５１ａ３と、側壁５１ａ２，５１ａ３相互間の上壁５１ａ１から下方に向けて延びる中央壁５１ａ４とを備えている。これら中央二箇所の突起５１ａの外側に位置する二つの突起５１ａは、上壁５１ａ１と、二つの側壁５１ａ２，５１ａ３とを備えている。さらにその外側の最も狭い隙間Ｃに対応する二つの突起５１ａは、１枚の板状に形成している。
　各突起５１ａの上壁５１ａ１の上面などの上端面は、図１５、図２０（ｂ）に示すように分割磁性体コア４７ａの上端面とほぼ同一面となっている。また、幅寸法ＣＷが最も大きい隙間Ｃに対応する中央二箇所の突起５１ａの中央壁５１ａ４は、下端がコアベース５１の底面５１ｂの下面とほぼ同一面である。
　コアベース５１は、分割磁性体コア４７ａを載置固定する底面５１ｂに対し、周囲四方の外周縁が上方に向けて屈曲する外周フランジ部５１ｃを備えている。この外周フランジ部５１ｃを、図１４に示すように上ボビン５３と下ボビン５５とのそれぞれの外周縁部によって挟持固定する。
　上ボビン５３及び下ボビン５５は、いずれもコイル軸方向Ｘに沿って凹凸が繰り返されるような波板形状としている。上ボビン５３及び下ボビン５５の波板形状部の周囲四方の外周縁部は、コイル軸方向Ｘの両端二箇所に関しては、互いに接近する方向に屈曲してから水平方向に延在するフランジ５３ａ，５５ａを備えている。これらフランジ５３ａ，５５ａがコアベース５１の外周フランジ部５１ｃを上下から挟んだ状態で、コイル軸交差方向Ｙの両端付近の二箇所を、図１７に示すように、例えば図２６に示すものと同様なクリップ６７などの固定具によって固定する。
　上、下各ボビン５３，５５の波板形状部の周囲四方の外周縁部のうちコイル軸交差方向Ｙの両端二箇所に関しては、互いに接近する方向に湾曲する湾曲端部５３ｂ，５５ｂが、コアベース５１の外周フランジ部５１ｃを上下から挟持している。コアベース５１は、図１７に示すように、周囲四箇所の角部に取付脚部５１ｄを備えており、取付脚部５１ｄを利用して絶縁板６５上に固定される。
　また、上、下各ボビン５３，５５のコイル軸交差方向Ｙの湾曲端部５３ｂ，５５ｂの先端には、コアベース５１に向けて突出する係合突起５３ｆ，５５ｆを設けている。一方、コアベース５１の外周フランジ部５１ｃには、係合突起５３ｆ，５５ｆが係合する係合孔５１ｅを設けている。したがって、上ボビン５３と下ボビン５５とをコアベース５１を間に挟んで重ね合わせたときに、係合突起５３ｆ，５５ｆが係合孔５１ｅに係合して上ボビン５３及び下ボビン５５と、コアベース５１とが互いに連結される。このとき、湾曲端部５３ｂ，５５ｂには、係合孔５１ｅから突出した係合突起５３ｆ，５５ｆの先端が入り込む逃げ凹部５３ｇ，５５ｇをそれぞれ設けている。
　上ボビン５３及び下ボビン５５の波板形状における凹部（または凸部）は、コイル軸交差方向Ｙに対し、平行ではなく僅かな角度をもって傾斜した状態で設けられている。この傾斜状態の凹部にコイル線４９が入り込んだ状態で螺旋状に巻かれている。コアベース５１のコイル軸交差方向Ｙの両端部は、図１４に示すように上ボビン５３及び下ボビン５５から外側に突出しており、この突出した端部に、図１５、図１６に示すように、コイル線４９が入り込む切欠き５１ｆを形成している。この際、切欠き５１ｆは、上ボビン５３及び下ボビン５５の波板形状の凹部に対応して形成されている。
　上ボビン５３の下ボビン５５に対向する内壁面には、コアベース５１の突起５１ａに対応する位置にて突起５１ａに向けて下方に突出する上ボビンリブ５３ｃを設けている。上ボビンリブ５３ｃは、突起５１ａと同様にコイル軸方向Ｘに沿って延在している。上ボビンリブ５３ｃは、図１８に示すように、最も大きい隙間Ｃに対応する突起５１ａに対しては、側壁５１ａ２，５１ａ３及び中央壁５１ａ４にそれぞれ対応して三つ設けてあり、いずれも上壁５１ａ１の上面に下端が当接している。
　図１８に示す上ボビンリブ５３ｃに対してコイル軸交差方向Ｙに隣接する上ボビンリブ５３ｃは、図１４に示すように、突起５１ａの二つの側壁５１ａ２，５１ａ３相互間の上壁５１ａ１の上面に下端が当接している。上ボビンリブ５３ｃの下端が突起５１ａの上面に当接した状態では、上ボビン５３の波板形状の下方に凸となる部分は、突起５１ａの上面及び分割磁性体コア４７ａの上面に対し、当接せず僅かに離間している。
　図１５、図１６に示すように、下ボビン５５の上ボビン５３に対向する内壁面には、コアベース５１の突起５１ａに対応する位置にて突起５１ａに向けて上方に突出する下ボビンリブ５５ｃを設けている。下ボビンリブ５５ｃも、突起５１ａと同様にコイル軸方向Ｘに沿って延在し、最も大きい隙間Ｃに対応する突起５１ａに対しては、三つの上ボビンリブ５３ｃと同様に三つ設けられている。この三つの下ボビンリブ５５ｃは、上端が突起５１ａの側壁５１ａ２，５１ａ３及び中央壁５１ａ４の下端にそれぞれ当接している。
　上記三つの下ボビンリブ５５ｃに対してコイル軸交差方向Ｙに隣接する下ボビンリブ５５ｃは、突起５１ａの二つの側壁５１ａ２，５１ａ３の両方に下方から当接可能なような幅に形成するか、側壁５１ａ２，５１ａ３にそれぞれ対応して二つ設ける。下ボビンリブ５５ｃが突起５１ａの下面や底面５１ｂの下面に当接した状態では、下ボビン５５の波板形状の上方に凸となる部分は、突起５１ａの下面及び底面５１ｂの下面に当接せず、僅かに離間している。
　上ボビン５３及び下ボビン５５は、図１５に示すように、上記した上ボビンリブ５３ｃ及び下ボビンリブ５５ｃのほかに、上ボビンリブ５３ｃ及び下ボビンリブ５５ｃよりも上下方向長さが短い上リブ５３ｈ及び下リブ５５ｈを備えている。上リブ５３ｈは、先端が波板形状の凸となる部分よりも内側（分割磁性体コア４７ａから離れる側）に位置し、分割磁性体コア４７ａや板状の突起５１ａに対して離間している。下リブ５５ｈは、先端が、波板形状の凸となる部分よりも内側（分割磁性体コア４７ａから離れる側）に位置し、コアベース５１の底面５１ｂの下面に対して離間している。
　図１７に示すように、コイルボビン５７に巻かれたコイル線４９は、コアベース５１のコイル軸交差方向Ｙの一方の端部でコイル軸方向Ｘの両端付近において、両端末４９ａが引き出される。この両端末４９ａが引き出される付近のコアベース５１には、図２０（ａ）にも示すように、コイル線４９を引っ掛ける一対の係止突起５１ｇをそれぞれ設けている。コイルボビン５７の下方から引き出したコイル線４９は、一対の係止突起５１ｇのうち一方の上部を配索してから、他方の下部に配索するように互い違いに配索して保持される。
　上記のように引き出されるコイル線４９の端末４９ａは、樹脂カバー６１内の底板５９上に設置してある図示しないコンデンサに接続され、図１３に示す樹脂カバー６１の一側部に設けてあるコネクタ６９に接続される。樹脂カバー６１は、図１４、図１５に示すように、コイルボビン５７を覆うようにして形成されるカバー部６１ａと、カバー部６１ａの周囲四方に位置する取付フランジ６１ｂとを備えている。取付フランジ６１ｂを底板５９の外周縁の上面に載置してボルト７１などの締結具により締結することで、樹脂カバー６１を底板５９に固定する。
　カバー部６１ａは、コイルボビン５７に対応する位置にあってほぼ平板状の平板部６１ａ１と、平板部６１ａ１の外縁部に連続し、取付フランジ６１ｂに向けて湾曲するように屈曲して取付フランジ６１ｂに連続する湾曲部６１ａ２とを備えている。そして、カバー部６１ａの底板５９に対向する内壁面には、底板５９に向けて突出するカバーリブ６１ｃを設けている。         
　カバーリブ６１ｃは、平板部６１ａ１に位置して下端が上ボビン５３に当接するボビン当接リブ６１ｃ１と、湾曲部６１ａ２に位置して下端が底板５９に当接する底板当接リブ６１ｃ２とを備えている。さらに、カバーリブ６１ｃは、主として平板部６１ａ１に位置して下端が上ボビン５３に対して離間しているボビン離間リブ６１ｃ３を備えている。ボビン当接リブ６１ｃ１及び底板当接リブ６１ｃ２はコイル軸方向Ｘに沿って延在し、ボビン離間リブ６１ｃ３はボビン当接リブ６１ｃ１相互間においてコイル軸交差方向Ｙに沿って延在している。コイル軸方向Ｘの端部に形成された底板当接リブ６１ｃ２は、コイル軸交差方向Ｙに沿って延在している。
　ボビン当接リブ６１ｃ１は、上ボビン５３の上ボビンリブ５３ｃに対応する位置及び、上ボビン５３の湾曲端部５３ｂの近傍位置に、一つもしくは二つ設けている。このうち最も大きい隙間Ｃに対応して設けられている三つの上ボビンリブ５３ｃに対しては、両側二つの上ボビンリブ５３ｃに対応して二つのボビン当接リブ６１ｃ１を設けている。また、最も大きい隙間Ｃに隣接する隙間Ｃに対応して設けられている一つの上ボビンリブ５３ｃに対しては、一つのボビン当接リブ６１ｃ１を設けている。さらに、上ボビン５３の湾曲端部５３ｂの近傍位置には一つのボビン当接リブ６１ｃ１を設けている。
　上ボビンリブ５３ｃに対応する位置にあるボビン当接リブ６１ｃ１は、上ボビンリブ５３ｃ、コアベース５１の突起５１ａ、下ボビンリブ５５ｃに対応している。このため、これらボビン当接リブ６１ｃ１、上ボビンリブ５３ｃ、突起５１ａ、下ボビンリブ５５ｃは、隙間Ｃに対応する位置にあって、上下方向に沿って延びる柱を形成するように、上下方向の同一位置に配置される。
　次に、図１３に示す地上に設置された状態のコイルユニットＣＵ１に対し、車両などが乗り上げて荷重が付与された場合を想定する。この場合、樹脂カバー６１が受ける荷重は、まず複数のカバーリブ６１ｃに伝達される。複数のカバーリブ６１ｃのうち湾曲部６１ａ２に位置する底板当接リブ６１ｃ２に伝達される荷重は、底板５９に直接伝達されて耐荷重性が確保される。
　一方、複数のカバーリブ６１ｃのうち平板部６１ａ１に位置するボビン当接リブ６１ｃ１に伝達される荷重は、コイルボビン５７に伝達される。このうち上ボビンリブ５３ｃに対応する位置にあるボビン当接リブ６１ｃ１に伝達される荷重は、図１８、図１９でよくわかるように、上ボビンリブ５３ｃ、コアベース５１の突起５１ａ、下ボビン５５の下ボビンリブ５５ｃ、底板５９の順に伝達される。この場合、樹脂カバー６１の平板部６１ａ１と底板５９との間に、ボビン当接リブ６１ｃ１、上ボビンリブ５３ｃ、突起５１ａ及び下ボビンリブ５５ｃによって上下方向に延びる柱が形成されることになるので、耐荷重性が確保される。
　また、複数のカバーリブ６１ｃのうちコイル軸交差方向Ｙの両端部に位置するボビン当接リブ６１ｃ１に伝達される荷重は、上ボビン５３及び下ボビン５５の互いに対向するように屈曲する湾曲端部５３ｂ，５５ｂが、下方に向けて荷重伝達することで耐荷重性が確保される。
　さらに、平板部６１ａ１に位置する複数のボビン当接リブ６１ｃ１に伝達される荷重は、上ボビン５３及び下ボビン５５が波板形状となっているので、上ボビン５３及び下ボビン５５自体で耐荷重性が確保される。しかも、上ボビン５３、下ボビン５５及びコアベース５１は、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）で構成しているので、耐荷重性がより一層確保される。
　その際、ガラス繊維強化プラスチックの繊維の配向方向を、コイル軸方向Ｘ及びコイル軸交差方向Ｙとしている。ガラス繊維強化プラスチックは、繊維の配向方向に対してより高い強度を発揮する。本実施形態では、繊維の配向方向をコイル軸交差方向Ｙとすることで、図１９に示すように、コアベース５１の突起５１ａでは上下方向に繊維の配向方向が向くことになり、樹脂カバー６１が受けた荷重に対して耐荷重性が向上する。
　また、繊維の配向方向をコイル軸方向Ｘとすることで、上ボビン５３及び下ボビン５５では、図１８に示すように、波板形状における表裏両側の凸部相互をつなぐ部分は、そのつなぐ方向に沿って繊維が配向されることになる。この場合、樹脂カバー６１が受けた荷重が表裏両側の凸部相互に沿って付与されることになり、このため樹脂カバー６１が受けた荷重に対して耐荷重性が向上する。さらに、コイル線４９は波板形状の凹部に入り込んだ状態で巻かれているので、位置ずれしにくく、かつ、コイル線４９に対する保護機能も備えることになり損傷を受けにくくなっている。
　また、コイル軸方向Ｘでのコイルボビン５７の折れ曲がり変形に対しては、いずれもコイル軸方向Ｘに延びる上ボビンリブ５３ｃ、突起５１ａ及び下ボビンリブ５５ｃによって形成される柱により対抗できる。一方、コイル軸交差方向Ｙでのコイルボビン５７の折れ曲がり変形に対しては、上ボビン５３及び下ボビン５５の波板形状で対抗できる。
　以上のように本実施形態では、磁性体コア４７にコイル軸方向Ｘに沿って延びる隙間Ｃを設けることで、自己インダクタンスＬ及び結合係数ｋを確保しつつ、軽量化及び、磁性体コア４７の外径寸法を確保して送電側コイル１１と受電側コイル１３との位置合わせの容易性を達成できる。その際、隙間Ｃに設けたに補強部となる突起５１ａやボビン当接リブ６１ｃ１、上ボビンリブ５３ｃ、下ボビンリブ５５ｃによって、送電側コイルユニットＣＵ１の強度、剛性を確保することができる。
　図２０（ａ）は、図１６のコアベース５１の全体を示す斜視図、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のコアベース５１に分割磁性体コア４７ａを配置した状態を示す斜視図である。これらの図は、隙間Ｃの間隔をコイル軸交差方向Ｙの外側ほど小さくした例に対応している。これに対して図２１（ａ）、（ｂ）は、隙間Ｃの間隔をすべて等しくした例を示している。図２１（ａ）、（ｂ）では、コアベース５１の複数の突起５１ａの幅がすべて等しくなっている。
　図２２は、車両５の底面５ａに受電側コイルユニットＣＵ２を取り付けた状態を示している。受電側コイルユニットＣＵ２は、図２３に示すように、車両５の底面５ａに、図１３の送電側コイルユニットＣＵ１の底板５９に対応する底板７３を取り付けている。底板７３の下面には、コイルボビン７５を、絶縁板７７を介して取り付け、さらにコイルボビン７５を覆うようにして樹脂カバー７９を底板７３に締結固定する。
　図２４、図２５にコイルボビン７５の一部を示す。図２４は車両５の底面５ａに対向する面を示している。図２５は図２４とは反対側の地面に対向する面を、絶縁板７７とともに図示している。コイルボビン７５は、図１４のコイルボビン５７と同様に、内部に磁性体コア４７を収容し、外部にコイル線４９を巻いている。
　コイルボビン７５は、車両５側に位置する上ボビン８１と、地面側に位置する下ボビン８３とを備えている。これら上ボビン８１及び下ボビン８３は、図１４の上ボビン５３及び下ボビン５５と同様に、コイル軸方向Ｘに沿って凹凸が繰り返されるような波板形状としている。そして、この波板形状の外表面の凹部にコイル線４９を入り込ませた状態で巻いている。
　図２４、図２５に示すように、上ボビン８１は、図１７のコアベース５１と同様に、絶縁板７７を介して底板７３に取り付けるための取付脚部８１ａを周囲四箇所の角部に備えている。さらに、上ボビン８１は、図１７のコアベース５１と同様に、コイル軸交差方向Ｙの両端部のコイル線４９が入り込む切欠き８１ｂと、コイル線４９を引っ掛ける一対の係止突起８１ｃとをそれぞれ備えている。これら切欠き８１ｂ及び係止突起８１ｃは、図２４に示すように、コイル軸交差方向Ｙの両端部が下方に屈曲して水平に延びるフランジ８１ｄに形成されている。
　上ボビン８１のフランジ８１ｄには、下ボビン８３のコイル軸交差方向Ｙの両端部が上ボビン８１に向けて湾曲するようにして屈曲する湾曲端部８３ａが当接している。この当接状態で、コイル軸方向Ｘの両端部において、上ボビン８１と下ボビン８３とを、図１７におけるものと同様のクリップ６７により固定している。
　磁性体コア４７は、上ボビン８１と下ボビン８３との間で、図１４と同様の分割磁性体コア４７ａが隙間Ｃを介してコイル軸交差方向Ｙに沿って複数配置されている。隙間Ｃの間隔は図１４と同様にコイル軸交差方向Ｙの外側ほど狭くなっている。そして、この隙間Ｃに、上ボビン８１から下ボビン８３に向けて突出する上ボビン突起８１ｅが挿入配置されている。中央二箇所の最も大きい隙間Ｃにおいては、下ボビン８３から上ボビン８１に向けて突出する下ボビン突起８３ｂも挿入配置されている。これら上ボビン突起８１ｅ及び下ボビン突起８３ｂは、コイル軸方向Ｘに沿って延在している。
　上ボビン突起８１ｅは、図２６に拡大して示すように、分割磁性体コア４７ａの側面に対向する両側壁８１ｅ１と、両側壁８１ｅ１の先端相互をつなぐ底壁８１ｅ２とを備えている。下ボビン突起８３ｂも同様に、分割磁性体コア４７ａの側面に対向する両側壁８３ｂ１と、両側壁８３ｂ１の先端相互をつなぐ底壁８３ｂ２とを備えている。
　中央二箇所の最も大きい隙間Ｃに挿入している上ボビン突起８１ｅ及び下ボビン突起８３ｂは、底壁８１ｅ２，８３ｂ２同士が当接している。つまり、上ボビン突起８１ｅの下端と下ボビン突起８３ｂの上端とが互いに当接している。そして、この当接した状態で、図２６に示すように、クリップ６７により固定して固定部とする。クリップ６７は、底壁８１ｅ２，８３ｂ２に設けた貫通孔に円筒形状の雌クリップ６７ａを挿入し、雌クリップ６７ａに雄クリップ６７ｂを挿入することで雌クリップ６７ａの外径が広がって貫通孔に係止される。
　下ボビン突起８３ｂが挿入されていない隙間Ｃに挿入される上ボビン突起８１ｅは、図２４における底壁の８１ｅ２の下面が下ボビン８３の上面に当接している。また、上ボビン８１の上ボビン突起８１ｅ相互間には、図１４の上リブ５３ｈと同様の上リブ８１ｆが形成されている。上リブ８１ｆは、磁性体コア４７に対応する位置にあるが、磁性体コア４７に対して離間している。
　図２２～図２５に示す車両５側に取り付けられる受電側コイルユニットＣＵ２は、分割磁性体コア４７ａ相互間に形成した隙間Ｃには、補強部となる上ボビン突起８１ｅや下ボビン突起８３ｂが挿入配置されている。このため車両走行時などでの振動に対し、上ボビン突起８１ｅや下ボビン突起８３ｂによって剛性が確保される。
　上記した受電側コイルユニットＣＵ２においても、磁性体コア４７にコイル軸方向Ｘに沿って延びる隙間Ｃを設けている。このため、自己インダクタンスＬ及び結合係数ｋを確保しつつ、軽量化及び磁性体コア４７の外径寸法を確保して送電側コイル１１と受電側コイル１３との位置合わせの容易性を達成できる。その際、隙間Ｃに設けた補強部となる上ボビン突起８１ｅ及び下ボビン突起８３ｂによって、コイルボビン７５における上ボビン８１と下ボビン８３との間の上下方向の耐荷重特性が高まる。
　さらに、上ボビン８１及び下ボビン８３が波板形状となっているので、上ボビン８１及び下ボビン８３自体で耐荷重性が確保される。しかも、上ボビン８１及び下ボビン８３は、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）で構成しているので、耐荷重性がより一層確保されるなど、図１４のコイルボビン５７と同様の効果が得られる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。
　例えば、図１３に示した送電側コイルユニットＣＵ１を車両５の底面５ａに取り付けて、受電側コイルユニットとして利用してもよい。
　本発明は、非接触で電力の授受を行う非接触給電用コイルに適用される。
Ｘ　コイル軸方向
Ｙ　コイル軸交差方向
Ｃ　分割磁性体相互間の隙間
１１　送電側コイル
１３　受電側コイル
４７　磁性体コア（磁性体）
４７ａ　分割磁性体コア（分割磁性体）
４９　コイル線（導電線）

Claims (8)

  1. 　非接触で電力の授受を行う送電側コイルと受電側コイルとの少なくとも一方が、環状に巻かれる導電線と、前記環状の導電線の中に配置される磁性体と、を備え、
    　前記磁性体は、該磁性体に前記導電線を巻いたコイルのコイル軸方向と交差するコイル軸交差方向に沿って複数に分割され、この分割される複数の分割磁性体相互間に、前記コイル軸方向に沿って延びる隙間が設けられていることを特徴とする非接触給電用コイル。
  2. 　前記隙間は、前記コイル軸方向と平行であることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電用コイル。
  3. 　前記隙間は、前記コイル軸交差方向に沿って複数設けられ、この複数の隙間は、前記コイル軸交差方向の中央よりも外側が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触給電用コイル。
  4. 　前記複数の分割磁性体は、前記コイル軸交差方向の中央よりも外側がコイル軸方向の投影面積が大きいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の非接触給電用コイル。
  5. 　前記複数の分割磁性体は、前記コイル軸交差方向の中央よりも外側がコイル軸交差方向の幅が広いことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電用コイル。
  6. 　前記複数の分割磁性体は、前記コイル軸交差方向の中央よりも外側が前記コイル軸方向及びコイル軸交差方向にそれぞれ直交する方向の厚さが厚いことを特徴とする請求項４または５に記載の非接触給電用コイル。
  7. 　前記複数の分割磁性体は、前記コイル軸交差方向の中央よりも外側が体積が大きいことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の非接触給電用コイル。
  8. 　前記複数の分割磁性体は、形状が互いに同一であることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触給電用コイル。
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