WO2016056270A1

WO2016056270A1 - 受電コイル装置および非接触給電システム

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Publication number: WO2016056270A1
Application number: PCT/JP2015/063009
Authority: WO
Inventors: 晋徳良; 正一原; 健太郎降矢; 荒木　淳
Original assignee: 株式会社Ihi
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-04-14
Also published as: US20170158066A1; CN106575886A; JP2016082618A; EP3206281A4; EP3206281A1; CN106575886B; US10315527B2; EP3206281B1; JP6476721B2

Abstract

　受電コイル装置は、移動体に取り付けられて、送電コイル装置から非接触で電力を受け取るための受電コイル装置であって、導線を含む受電コイル部と、移動体と受電コイル部との間に配置された非磁性体と、を備える。非磁性体は、第１方向において、受電コイル部が第２方向に投影された領域の一端部の外側に突出する第１突出部を含む。第１方向は、受電コイル装置が送電コイル装置と対向する第２方向に直交する。第１突出部の長さは、受電コイル部と送電コイル装置の送電コイル部との間で許容し得る許容最大位置ずれ量以上である。

Description

受電コイル装置および非接触給電システム

　本開示は、受電コイル装置および非接触給電システムに関する。本出願は、２０１４年１０月１０日に提出された日本特許出願第２０１４－２０９００１号に基づいており、それに対して優先権の利益を主張するものであり、その内容全体は、参照されることによって本出願に援用される。

　非接触給電システムは、送電コイル装置および受電コイル装置を備え、コイル間の電磁誘導や磁界共鳴等を利用して、非接触での送電を実現している。非接触給電システムの適用先としては、たとえば、電気自動車やプラグインハイブリッド車の給電システムが挙げられる。この場合、受電コイル装置は、車両に搭載されることになる。

　従来、受電コイル装置の背面（すなわち、送電コイル装置と対向する面の反対面であり、受電コイル装置と車両との間）に導電板等を配置することが知られている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。特許文献１に記載された導電板は、外部への磁界の漏洩を防止するために設けられている。これにより、送電コイル装置から発生した磁束が、車両の床面を構成する鉄板に通過することを防いでいる。特許文献２に記載された金属フレームは、受電コイル装置が他の物体に衝突して損傷することを防止するために設けられている。

特開２０１４－９６９８２号公報国際公開第２０１３／０９９２２２号

　しかしながら、特許文献１には、磁界の漏洩防止の観点において、導電板をどのように設けるべきか（たとえば導電板の大きさ等）について何ら検討されていない。受電コイル装置が車両等の移動体に設置される場合、移動体の停止位置によっては、導電板を受電コイル装置に設けていても、送電コイル装置の対向位置に、導電板ではなく移動体の鉄板等が存在する可能性がある。この場合、送電コイル装置からの磁束が、受電コイル装置ではなくその鉄板等を通過してしまい、電力効率の低下を招いてしまう。

　本開示は、受電コイル装置の位置ずれが生じた場合であっても、電力効率の低下を抑えることができる受電コイル装置および非接触給電システムを説明する。

　本発明の一態様に係る受電コイル装置は、移動体に取り付けられて、送電コイル装置から非接触で電力を受け取るための受電コイル装置であって、導線を含む受電コイル部と、移動体と受電コイル部との間に配置された非磁性体と、を備え、非磁性体は、第１方向において、受電コイル部が第２方向に投影された領域の一端部の外側に突出する第１突出部を含み、第１方向は、受電コイル装置が送電コイル装置と対向する第２方向に直交し、第１突出部の長さは、受電コイル部と送電コイル装置の送電コイル部との間で許容し得る許容最大位置ずれ量以上である。

　この受電コイル装置によれば、移動体に取り付けられた受電コイル装置は、移動体が所定の位置で停止して送電コイル装置に対向した場合に、送電コイル装置から非接触で電力を受け取る。移動体と受電コイル部との間に配置された非磁性体は、受電コイル部が第２方向に投影された領域の一端部の外側に突出する第１突出部を含む。非磁性体の第１突出部の長さは、許容最大位置ずれ量以上であるため、第１方向において許容最大位置ずれ量に相当する位置ずれが生じた場合であっても、非磁性体が送電コイル部に正対することになる。よって、第１方向において受電コイル装置の位置ずれが生じることにより、受電コイル部が送電コイル部に完全に正対しない場合であっても、非磁性体によって、送電コイル部からの磁束が移動体の方へ漏れるのを抑えることができる。その結果として、送電コイル部からの磁束が受電コイル部を通過し易くなり、電力効率の低下を抑えることができる。

　いくつかの態様において、送電コイル部と受電コイル部との間には、第２方向の間隔であるギャップ長が形成されており、第１突出部の長さは、許容最大位置ずれ量に当該ギャップ長を加えた長さ以上である。磁束の膨らみは、略ギャップ長に相当する。非磁性体の第１突出部の長さがギャップ長を含むため、膨らんだ分の磁束に関しても、移動体の方へ漏れるのを抑えることができる。この構成により、移動体に磁束が流れることをより一層抑えることができる。

　いくつかの態様において、受電コイル部は、第１方向において送電コイル部よりも短くなっており、受電コイル部の第１方向の中心と送電コイル部の第１方向の中心とを合わせたとき、送電コイル部の一端部は受電コイル部の一端部よりも一定長突出しており、第１突出部の長さは、許容最大位置ずれ量およびギャップ長に、当該一定長を加えた長さ以上である。送電コイル部が受電コイル部よりも第１方向において大きい場合、送電コイル部は、受電コイル部よりも一定長はみ出る。非磁性体の第１突出部の長さがこの一定長を含むため、送電コイル部がはみ出たことで受電コイル部よりも第１方向に更に外側に張り出して形成される磁束に関しても、移動体の方へ漏れるのを抑えることができる。

　いくつかの態様において、非磁性体は、領域の第１方向における他端部から突出する第２突出部を更に含み、第２突出部の長さは、第１突出部の長さと同様に設定される。この構成によれば、第１方向に沿ういずれの方向に位置ずれが生じた場合であっても、非磁性体の第２突出部の長さが上記のいずれかの態様と同様に設定されるため、送電コイル部からの磁束が移動体の方へ漏れるのを抑えることができる。

　いくつかの態様において、非磁性体は、領域の外周部から全周にわたって突出する全周突出部を含み、全周突出部の長さは、一端部からの非磁性体の突出長さと同様に設定される。この構成によれば、どのような方向に位置ずれが生じた場合であっても、非磁性体の全周突出部の長さが上記のいずれかの態様と同様に設定されるため、送電コイル部からの磁束が移動体の方へ漏れるのを抑えることができる。

　いくつかの態様において、受電コイル部は、磁性部材を含み、当該磁性部材に対して導線が巻かれたソレノイド型であり、領域の一端部は、磁性部材の第１方向における一端部に相当する。この場合、ソレノイド型の受電コイル部においても、送電コイル部からの磁束が磁性部材を通過し易くなり、位置ずれ時の電力効率の低下を抑えることができる。

　いくつかの態様において、受電コイル部は、第２方向に沿う軸線を中心に導線が巻かれたサーキュラー型であり、領域の一端部は、導線の第１方向における外周部に相当する。この場合、サーキュラー型の受電コイル部においても、送電コイル部からの磁束が導線を通過し易くなり、電力効率の低下を抑えることができる。

　上記したような受電コイル装置と、受電コイル装置に対向して受電コイル装置に電力を供給する送電コイル装置と、を備える非接触給電システムによれば、送電コイル装置と受電コイル装置との間で位置ずれが生じた場合であっても、電力効率の低下を抑えることができる。

　本発明のいくつかの態様によれば、受電コイル装置の位置ずれが生じた場合であっても、電力効率の低下を抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムを模式的に示す側断面図である。図１中の受電コイル装置を示す平面図である。図１の非接触給電システムにおいて位置ずれが生じた状態を示す側断面図である。従来の非接触給電システムにおいて位置ずれが生じた状態を示す側断面図である。本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムを模式的に示す側断面図である。（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、受電コイル装置の他の例を示す側断面図である。本発明の第３実施形態に係る非接触給電システムを模式的に示す側断面図である。図７中の受電コイル装置を示す平面図である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。以下の説明において、左右方向Ｘ、前後方向Ｙおよび上下方向Ｚは、電気自動車ＥＶを基準とした方向を意味する。

　図１を参照して、本実施形態の非接触給電システム１及びこれに適用された受電コイル装置５について説明する。非接触給電システム１は、送電コイル装置４と受電コイル装置５とを備えており、送電コイル装置４から受電コイル装置５に非接触で電力を供給するためのシステムである。送電コイル装置４および受電コイル装置５は、上下方向Ｚ（対向方向すなわち第２方向）に離間している。送電コイル装置４は、たとえば駐車場等の路面Ｒに設置される。受電コイル装置５は、たとえば電気自動車（移動体）ＥＶに搭載される。非接触給電システム１は、駐車場等に到着した電気自動車ＥＶに対し、磁界共鳴方式又は電磁誘導方式等のコイル間の磁気結合を利用して、電力を供給するように構成されている。

　送電コイル装置４は、路面Ｒから上方に突出するように設けられている。送電コイル装置４は、たとえば扁平な錘台状や直方体状をなしている。送電コイル装置４には制御器やインバータ等（いずれも図示せず）が接続されている。直流電源や交流電源で生成された所望の交流電力は、送電コイル装置４に送られる。送電コイル装置４に交流電力が送られることにより、送電コイル装置４は、磁束を発生させる。なお、送電コイル装置４は、路面Ｒから突出せずに、路面Ｒに埋め込まれていてもよい。

　送電コイル装置４は、磁束を発生させる平板状の送電コイル部１３と、送電コイル部１３を収容するハウジング１０とを備える。扁平なハウジング１０は、たとえば、路面Ｒに固定されたベース１１と、ベース１１に固定されて、ベース１１との間に収容空間を形成する保護カバー１２とを含む。ベース１１及び保護カバー１２は、例えば、樹脂製である。また、受電コイル装置５に対向しないベース１１は、非磁性且つ導電性の材料（例えば、アルミニウム）で実現されてもよい。

　送電コイル部１３は、矩形板状の磁性部材であるフェライト板１５と、フェライト板１５に対して巻かれた導線１４とを含む。リッツ線である導線１４は、フェライト板１５に対して螺旋状に巻かれている。導線１４は、フェライト板１５に直接巻き付けられてもよいし、フェライト板１５の両面に配置されたボビン（巻付板）に巻き付けられてもよい。送電コイル部１３は、ソレノイド型のコイルである。本実施形態では、巻軸方向（図示左右方向）が前後方向Ｙに沿い、巻線方向（紙面垂直方向）が左右方向Ｘに沿うように、送電コイル部１３が配置されている。

　受電コイル装置５は、電気自動車ＥＶの車体（鉄製のシャーシＣ等）の底面に取り付けられており、上下方向（対向方向）Ｚにおいて送電コイル装置４に対向する。なお、受電コイル装置５が送電コイル装置４に対向する方向（対向方向）とは、受電コイル装置５から、送電コイル装置４が設けられた路面Ｒに垂直に向いた方向である。そのため、位置ずれが生じている場合の対向方向は、受電コイル装置５から送電コイル装置４へ路面Ｒに対して斜めに向く方向ではない。受電コイル装置５は、たとえば扁平な錘台状や直方体状をなしている。受電コイル装置５には制御器や整流器等（いずれも図示せず）が接続されている。受電コイル装置５は、送電コイル装置４で発生した磁束が受電コイル装置５に鎖交することによって誘導電流を発生させる。これにより、受電コイル装置５は、非接触で送電コイル装置４からの電力を受け取る。受電コイル装置５が受け取った電力は、負荷（例えば、バッテリ）に供給される。

　受電コイル装置５は、誘導電流を発生する平板状の受電コイル部２３と、受電コイル部２３を収容するハウジング２０とを備える。扁平なハウジング２０は、たとえば、電気自動車ＥＶの車体に固定されたベース２１と、ベース２１に固定されて、ベース２１との間に収容空間を形成する保護カバー２２とを含む。ベース２１及び保護カバー２２は、例えば、樹脂製である。また、送電コイル装置４に対向しないベース２１は、非磁性且つ導電性の材料（例えば、アルミニウム）で実現されてもよい。

　受電コイル部２３は、矩形板状の磁性部材であるフェライト板２５と、フェライト板２５に対して巻かれた導線２４とを含む。リッツ線である導線２４は、フェライト板２５に対して螺旋状に巻かれている。導線２４は、フェライト板２５に直接巻き付けられてもよいし、フェライト板２５の両面に配置されたボビン（巻付板）に巻き付けられてもよい。受電コイル部２３は、ソレノイド型のコイルである。本実施形態では、巻軸方向（図示左右方向）が前後方向Ｙに沿い、巻線方向（紙面垂直方向）が左右方向Ｘに沿うように、受電コイル部２３が配置されている。

　非接触給電システム１においては、送電コイル部１３の形状およびサイズと、受電コイル部２３の形状およびサイズとは等しくなっている。送電コイル装置４および受電コイル装置５として、共通のコイル装置を用いることができる。受電コイル装置５の前後方向Ｙの中心と送電コイル装置４の前後方向Ｙの中心とを合わせたとき、送電コイル部１３の両端部、すなわちフェライト板１５の前端部１５ａおよび後端部１５ｂの前後方向Ｙの位置は、フェライト板２５の前端部２５ａおよび後端部２５ｂの前後方向Ｙの位置に一致している。さらに、送電コイル装置４の送電コイル部１３の表面（すなわち、保護カバー１２の表面１２ａ側の上面）と、受電コイル装置５の受電コイル部２３の表面（すなわち、保護カバー２２の表面２２ａ側の下面）との間には、上下方向Ｚの間隔であるギャップ長Ｇが形成されている。このギャップ長Ｇは、送電コイル部１３と受電コイル部２３との間の最小距離である。図１において、ギャップ長Ｇを規定する送電コイル部１３の表面と受電コイル部２３の表面とは、送電コイル部１３の導線１４の表面１４ｓと受電コイル部２３の導線２４の表面２４ｓである。また、仮にフェライト板１５の前端部１５ａおよび後端部１５ｂが、受電コイル部２３側へ折れ曲がり、フェライト板２５の前端部２５ａおよび後端部２５ｂも同様に送電コイル部１３側へ折れ曲がり、送電コイル部１３と受電コイル部２３との間の最小距離がフェライト板１５及び２５により形成されているとする。この場合は、ギャップ長を規定する送電コイル部１３の表面と受電コイル部２３の表面とは、送電コイル部１３のフェライト板１５の端部１５ａ（または端部１５ｂ）と受電コイル部２３のフェライト板２５の端部２５ａ（または端部２５ｂ）であってもよい。このギャップ長Ｇは、たとえば、電気自動車ＥＶの種類や車格等に応じて変わり得る。

　ここで、受電コイル装置５は、電気自動車ＥＶの車体（シャーシＣ等）と受電コイル部２３との間に配置された、非磁性体である１枚のアルミニウム板３０を備えている。板状のアルミニウム板３０は、ハウジング２０のベース２１と鉄製のシャーシＣとの間（すなわち受電コイル部２３の背面側）に設けられている。アルミニウム板３０は、１枚の板材から構成されてもよいし、複数の板材が組み合わされることで構成されてもよい。

　図１および図２に示されるように、アルミニウム板３０は、左右方向Ｘおよび前後方向Ｙ（第１方向）において、受電コイル部２３が設けられた長方形の領域の外側に突出している。言い換えれば、アルミニウム板３０は、受電コイル部２３の外周部（すなわち図２に示される前端部２５ａ、後端部２５ｂ、右端部２５ｃおよび左端部２５ｄ）から、全周にわたって外方に突出している。言い換えれば、アルミニウム板３０は、全周にわたって突出する突出部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ（全周突出部）を含む。このように、アルミニウム板３０は、受電コイル部２３を上下方向Ｚに投影した場合に、その投影領域を覆っている。アルミニウム板３０の面積は、受電コイル部２３の上下方向Ｚの投影面積よりも広くなっている。

　アルミニウム板３０は、送電コイル装置４で発生した磁束が電気自動車ＥＶ側に漏洩するのを防止するために設けられたシールド部材である。このアルミニウム板３０では、送電コイル装置４に対する受電コイル装置５の位置ずれの可能性が考慮されている。送電コイル装置４に対する受電コイル装置５の位置ずれが生じた場合に、アルミニウム板３０は、送電コイル装置４で発生した磁束が通過し得る（すなわち到達し得る）範囲内に設けられている。

　図１および図２を参照して、アルミニウム板３０の構成についてより詳細に説明する。アルミニウム板３０は、前後方向Ｙにおいて、受電コイル部２３の前端部、すなわち受電コイル部２３の前端部に相当するフェライト板２５の前端部２５ａ（一端部）から突出している。言い換えれば、アルミニウム板３０は、受電コイル部２３の上記投影領域の前端部の外側に突出する突出部３１ａ（第１突出部）を含む。突出部３１ａの長さ（突出長さ）Ｌｍｉｎ（前端部２５ａから前端部３０ａまでの距離）は、受電コイル装置５の受電コイル部２３と送電コイル装置４の送電コイル部１３との間で許容し得る許容最大位置ずれ量Ｄと、上記したギャップ長Ｇとの和に相当している。アルミニウム板３０の前方への突出長さは、突出長さＬｍｉｎより大きくてもよい。言い換えれば、アルミニウム板３０の前方への突出長さは、許容最大位置ずれ量Ｄにギャップ長Ｇを加えた長さ以上であってもよい。

　アルミニウム板３０は、前後方向Ｙにおいて、受電コイル部２３の後端部、すなわち受電コイル部２３の後端部に相当するフェライト板２５の後端部２５ｂ（一端部）から突出している。言い換えれば、アルミニウム板３０は、受電コイル部２３の上記投影領域の後端部の外側に突出する突出部３１ｂ（第２突出部）を含む。突出部３１ｂの長さ（突出長さ）Ｌｍｉｎ（後端部２５ｂから後端部３０ｂまでの距離）は、許容最大位置ずれ量Ｄと、上記したギャップ長Ｇとの和に相当している。アルミニウム板３０の後方への突出長さは、突出長さＬｍｉｎより大きくてもよい。言い換えれば、アルミニウム板３０の後方への突出長さは、許容最大位置ずれ量Ｄにギャップ長Ｇを加えた長さ以上であってもよい。

　図２に示されるように、左右方向Ｘにおいても、アルミニウム板３０の突出長さは、上記と同様に設定されている。すなわち、左右方向Ｘにおいて、アルミニウム板３０は、受電コイル部２３の右端部すなわちフェライト板２５の右端部２５ｃから突出している。アルミニウム板３０は、受電コイル部２３の左端部すなわちフェライト板２５の左端部２５ｄから突出している。言い換えれば、アルミニウム板３０は、受電コイル部２３の上記投影領域の右端部の外側に突出する突出部３１ｃを含む。アルミニウム板３０は、受電コイル部２３の上記投影領域の左端部の外側に突出する突出部３１ｄを含む。それらの突出長さＬｍｉｎ（右端部２５ｃから右端部３０ｃまでの距離、および、左端部２５ｄから左端部３０ｄまでの距離）は、受電コイル装置５の受電コイル部２３と送電コイル装置４の送電コイル部１３との間で許容し得る許容最大位置ずれ量Ｄと、上記したギャップ長Ｇとの和に相当している。アルミニウム板３０の左右側方への突出長さは、突出長さＬｍｉｎより大きくてもよい。言い換えれば、アルミニウム板３０の左右側方への突出長さは、許容最大位置ずれ量Ｄにギャップ長Ｇを加えた長さ以上であってもよい。

　許容最大位置ずれ量Ｄは、たとえば、所定の電力効率を満足し得るよう予め定められた位置ずれ量の内の最大値である。許容最大位置ずれ量Ｄは、具体的には、事前に、位置ずれを変化させて電力効率を測定し、一定以上の電力効率が得られる位置ずれ量の内の最大値である。許容最大位置ずれ量Ｄの別の例として、たとえば、最大電力効率に対する電力効率の低下が５％または１０％以内であるような位置ずれ量の内の最大値とすることもできる。電力効率とは、送電コイル装置４を含む送電装置内のある箇所での電力に対する、受電コイル装置５を含む受電装置内のある箇所での電力の割合を示すものである。電力効率は、例えば、送電装置のインバータの入力の電力に対する受電装置の整流器の出力の電力の割合である。ここで、送電装置のインバータとは、送電コイル装置４から受電コイル装置５へ伝送される所望の交流電力を直流電力（直流電源からの出力や交流電源からの出力が整流された電力等）から生成するものである。受電装置の整流器とは、受電コイル装置５が受けた交流電力を直流電力（例えば、バッテリに入力される電力）に変換するものである。

　また、許容最大位置ずれ量Ｄは、所定の電力効率ではなく、受電コイル装置５を含む受電装置が、この受電装置に接続されている負荷に所定の電力（例えば、３ｋＷ）を供給できる位置ずれ量の内の最大値と規定することもできる。

　更に、許容最大位置ずれ量Ｄの別の例は、予め定められた非接触給電システム１の使用態様の観点から、非接触給電システム１の仕様書もしくは使用マニュアル等に記載される位置ずれ量である。許容最大位置ずれ量Ｄは、電気自動車ＥＶの種類や車格等によって変わり得るが、たとえば、前後方向Ｙにおいて１００ｍｍ、左右方向Ｘにおいて２００ｍｍといった数値が挙げられる。この場合、使用マニュアルには、「位置ずれは、前後方向Ｙで１００ｍｍ、左右方向Ｘで２００ｍｍの範囲内であるよう、非接触給電システムをお使いください」等と記載されることが考えられる。

　なお、位置ずれがないとは、本非接触給電システム１の最大電力効率が実現される送電コイル装置４と受電コイル装置５との位置関係を意味することができる。また、位置ずれが生じていないとは、送電コイル部１３の前後方向Ｙにおける面の中心と受電コイル部２３の前後方向Ｙにおける面の中心とが上下方向Ｚにおいて一致することを意味してもよい。更に、位置ずれが生じていないとは、非接触給電システム１の仕様書もしくは使用マニュアル等に位置ずれ無しとして規定される送電コイル装置４と受電コイル装置５との位置関係を意味してもよい。位置ずれがないことを示すこれらの基準位置からのずれを位置ずれとする。

　許容最大位置ずれ量Ｄとして、前後方向Ｙと、左右方向Ｘとにおいて、それぞれ別々の数値が設定され得る。電気自動車ＥＶのように前後方向Ｙに走行する移動体では、前後方向Ｙ（受電コイル装置５の巻軸方向）の許容最大位置ずれ量Ｄは、左右方向Ｘ（受電コイル装置５の巻線方向）の許容最大位置ずれ量Ｄよりも小さくなるように決められ得る。

　前後方向Ｙおよび左右方向Ｘの各方向におけるアルミニウム板３０の突出長さは、送電コイル装置４に対する受電コイル装置５の位置ずれが生じた場合に、送電コイル装置４で発生した磁束が通過し得る範囲内に設定されている。すなわち、アルミニウム板３０は、許容最大位置ずれ量Ｄ以下の位置ずれが生じた場合に、送電コイル装置４からの磁束が到達し得る範囲で終端しており（当該範囲内にのみ設けられており）、送電コイル装置４からの磁束が到達しない範囲までは延在していない。

　このような非接触給電システム１および受電コイル装置５によれば、図３に示されるように、前後方向Ｙにおいて許容最大位置ずれ量Ｄに相当する位置ずれが生じた場合であっても、アルミニウム板３０が送電コイル装置４に正対することになる。よって、前後方向Ｙにおいて受電コイル装置５の位置ずれが生じることにより、受電コイル部２３が送電コイル部１３に完全に正対していない場合であっても、アルミニウム板３０のシールド効果によって、送電コイル部１３からの磁束が電気自動車ＥＶの方へ漏れるのが抑えられる。その結果として、送電コイル部１３からの磁束が受電コイル部２３を通過し易くなり、電力効率の低下が抑えられる。

　図４に示されるように、従来の非接触給電システム１００では、送電コイル装置１０４で発生した磁束は、許容最大位置ずれ量Ｄの位置ずれが生じた場合には電気自動車ＥＶのシャーシＣに集まってしまっていた。その結果、受電コイル装置１０５に鎖交する磁束が減少してしまい、電力効率が低下してしまっていた。本実施形態の非接触給電システム１および受電コイル装置５によれば、許容最大位置ずれ量Ｄの位置ずれが生じた場合でも、受電コイル装置５に鎖交する磁束を確保することができ、電力効率の低下を抑えることができる。

　しかも、アルミニウム板３０の突出長さがギャップ長Ｇを含んだ長さを有している。ここで、磁束の膨らみは、略ギャップ長Ｇに相当する。よって、膨らんだ分の磁束に関しても、電気自動車ＥＶの方へ漏れるのを抑えることができる。この構成により、電気自動車ＥＶに磁束が流れることがより一層抑えられている。

　また、アルミニウム板３０は、前方および後方の両方においてフェライト板２５から突出している。よって、前方および後方のいずれの方向に位置ずれが生じた場合であっても、所定の突出長さで突出するアルミニウム板３０により、送電コイル部１３からの磁束が電気自動車ＥＶの方へ漏れるのを抑えることができる。

　さらには、アルミニウム板３０は、フェライト板２５の全周にわたって突出する。よって、前後左右のいずれの方向に位置ずれが生じた場合であっても、所定の突出長さで突出するアルミニウム板３０により、送電コイル部１３からの磁束が電気自動車ＥＶの方へ漏れるのを抑えることができる。

　受電コイル装置５のように、ソレノイド型の受電コイル部２３を採用した場合において、送電コイル部１３からの磁束がフェライト板２５を通過し易くなり、位置ずれ時の電力効率の低下が抑えられる。

　特に、送電コイル装置４からの磁束が到達し得る範囲でアルミニウム板３０が終端している上記の構成では、上述した特許文献２に記載の発明に対して有利な効果を奏する。特許文献２では、受電コイル装置と車体との間の金属フレームについて記載はあるものの、送電コイル装置４からの磁束がシャーシＣを通過することを防ぐという観点での金属フレームの大きさについては何ら検討されていない。特許文献２に記載の発明では、磁束が到達し得る範囲に金属フレームを配置するどころか、磁束が金属フレームの側部を通過することによる発熱を抑えることを目的とし、磁束が到達し得ない範囲に金属フレームの側部を配置するものである。つまり、本実施形態と特許文献２に記載の発明とは技術思想が真逆であり、特許文献２に記載の発明では、金属フレームの側部が遠くに配置されるように、金属フレームの大きさは大きいほど良いことになる。そのため、特許文献２に記載の発明は、本実施形態のように、位置ずれ時に磁束が到達し得る範囲に金属フレームが配置されるような金属フレームの大きさ規定について検討するものではない。また、本実施形態では、送電コイル装置４からの磁束が到達し得る範囲でアルミニウム板３０の大きさを終端することができる。これにより、アルミニウム板３０への磁束の通過により発生する渦電流が過剰に大きくなることを防ぎ、熱損失を抑えることができる。特許文献２に記載の発明では、金属フレームの大きさは大きいほど良いため、金属フレーム３７の平面部（側部ではない部分）を通過する渦電流は大きくなってしまう。

　図５を参照して、第２実施形態に係る非接触給電システム１Ａについて説明する。非接触給電システム１Ａが第１実施形態の非接触給電システム１と違う点は、受電コイル装置５と同形状・同サイズとされた送電コイル装置４に代えて、受電コイル装置５よりも大きい送電コイル装置４Ａを備えた点である。送電コイル装置４Ａの送電コイル部１３Ａは、受電コイル装置５の受電コイル部２３よりも大きい。送電コイル装置４Ａのハウジング１０Ａは、受電コイル装置５のハウジング２０よりも大きい。言い換えれば、受電コイル装置５のフェライト板２５は、導線１４Ａが巻かれた送電コイル装置４Ａのフェライト板１５Ａよりも小さい（前後方向Ｙにおいて短い）。よって、受電コイル装置５の前後方向Ｙの中心と送電コイル装置４Ａの前後方向Ｙの中心とを合わせたとき（図５参照）、送電コイル部１３Ａの両端部、すなわちフェライト板１５Ａの前端部１５ａおよび後端部１５ｂは、フェライト板２５の前端部２５ａおよび後端部２５ｂよりも、それぞれ一定長Ｓ突出している。

　前方および後方のそれぞれにおけるアルミニウム板３０Ａの突出長さＬｍｉｎは、許容最大位置ずれ量Ｄおよびギャップ長Ｇに、一定長Ｓを加えた長さに相当している。アルミニウム板３０Ａの突出長さは、突出長さＬｍｉｎより大きくてもよい。言い換えれば、アルミニウム板３０Ａの前方および後方への突出長さは、許容最大位置ずれ量Ｄおよびギャップ長Ｇに、一定長Ｓを加えた長さ以上であってもよい。

　このように、送電コイル装置４Ａが受電コイル装置５よりも前後方向Ｙにおいて大きい場合、送電コイル装置４Ａは、上下方向Ｚから見た場合に、受電コイル装置５よりも一定長Ｓはみ出ている。この構成によれば、位置ずれ時に、送電コイル装置４Ａと受電コイル装置５との磁極（フェライト板１５Ａおよびフェライト板２５）間の距離の変動を抑えることができ、電力効率の低下が抑えられる。しかも、アルミニウム板３０の突出長さが一定長Ｓを含むため、送電コイル部１３Ａがはみ出たことで受電コイル部２３よりも前後方向Ｙに更に外側に張り出して形成される磁束に関しても、電気自動車ＥＶの方へ漏れるのを抑え、受電コイル装置５に効率良く鎖交させることができる。

　なお、上記第１実施形態および第２実施形態の変形例として、以下の例も考えられる。たとえば、図６（ａ）に示されるように、電気自動車ＥＶのシャーシＣに形成された直方体状の窪みに受電コイル装置５が埋め込まれたような構造であってもよい。この場合、受電コイル装置５は、電気自動車ＥＶの最低地上高よりも高い位置に収まっている。この受電コイル装置５の背面側に設けられたアルミニウム板３０Ｂの前後方向Ｙ（および左右方向Ｘ）の突出長さＬｍｉｎは、上記した各実施形態の突出長さＬｍｉｎと同様に設定され得る。

　また、図６（ｂ）に示されるように、電気自動車ＥＶのシャーシＣに形成された四角錐台状の窪みに受電コイル装置５が埋め込まれたような構造であってもよい。この場合、受電コイル装置５は、電気自動車ＥＶの最低地上高よりも高い位置に収まっている。この受電コイル装置５の背面側に設けられたアルミニウム板３０Ｃの前後方向Ｙ（および左右方向Ｘ）の突出長さＬｍｉｎは、上記した各実施形態の突出長さＬｍｉｎと同様に設定され得る。上記したアルミニウム板３０Ｂ，３０Ｃのように、平板状ではなく、受電コイル装置５を収容する凹部が形成された非磁性体を採用することができる。この場合でも、アルミニウム板３０Ｂ，３０Ｃが延在する長さではなく、アルミニウム板３０Ｂ，３０Ｃを上下方向Ｚに投影した場合の大きさ（すなわち突出長さ）が、磁束の漏洩防止の観点から重要である。

　図７および図８を参照して、第３実施形態に係る非接触給電システム１Ｄについて説明する。非接触給電システム１Ｄが第１実施形態の非接触給電システム１と違う点は、ソレノイド型の送電コイル部１３および受電コイル部２３が採用された送電コイル装置４および受電コイル装置５に代えて、サーキュラー型の送電コイル部４３および受電コイル部５３が採用された送電コイル装置４０および受電コイル装置５０を備えた点である。送電コイル装置４０のハウジング１０には、フェライト板４５と、フェライト板４５上に固定された矩形渦巻き状の導線４４とが収容されている。フェライト板４５は、導線４４の背面側に配置されている。受電コイル装置５０のハウジング２０には、フェライト板５５と、フェライト板５５上に固定された矩形渦巻き状の導線５４とが収容されている。フェライト板５５は、導線５４の背面側に配置されている。送電コイル部４３の形状およびサイズと、受電コイル部５３の形状およびサイズとは等しくなっている。受電コイル装置５０の前後方向Ｙの中心と送電コイル装置４０の前後方向Ｙの中心とを合わせたとき、送電コイル部４３の両端部、すなわち導線４４の前端部４４ａおよび後端部４４ｂの前後方向Ｙの位置は、導線５４の前端部５４ａおよび後端部５４ｂの前後方向Ｙの位置に一致している。

　このような非接触給電システム１Ｄにおいても、前後方向Ｙにおいて、受電コイル装置５０のアルミニウム板３０は、受電コイル部５３の前端部、すなわち受電コイル部５３の前端部に相当する導線５４の前端部５４ａ（外周部）から突出長さＬｍｉｎ（またはそれ以上）突出している。アルミニウム板３０は、受電コイル部５３の後端部、すなわち受電コイル部５３の後端部に相当する導線５４の後端部５４ｂ（外周部）から突出長さＬｍｉｎ（またはそれ以上）突出している。また、左右方向Ｘにおいて、アルミニウム板３０は、受電コイル部５３の右端部すなわち導線５４の右端部５４ｃから突出長さＬｍｉｎ（またはそれ以上）突出している。アルミニウム板３０は、受電コイル部５３の左端部すなわち導線５４の左端部５４ｄから突出長さＬｍｉｎ（またはそれ以上）突出している。言い換えれば、アルミニウム板３０は、全周にわたって突出する突出部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ（全周突出部）を含む。全周突出部の長さ（突出長さ）Ｌｍｉｎは、受電コイル装置５０の受電コイル部５３と送電コイル装置４０の送電コイル部４３との間で許容し得る許容最大位置ずれ量Ｄと、ギャップ長Ｇとの和に相当している。なお、サーキュラー型のコイルにおけるギャップ長Ｇは、送電コイル部４３の導線４４の表面４４ｓ（受電コイル装置５０側の上面）と、受電コイル部５３の導線５４の表面５４ｓ（送電コイル装置４０側の下面）との間の距離である。

　受電コイル装置５０のように、サーキュラー型の受電コイル部５３を採用した場合においても、送電コイル部４３からの磁束が導線５４を通過し易くなり、位置ずれ時の電力効率の低下が抑えられる。

　アルミニウム板３０は、導線５４の全周にわたって突出している。よって、前後左右のいずれの方向に位置ずれが生じた場合であっても、所定の突出長さで突出するアルミニウム板３０により、送電コイル部４３からの磁束が電気自動車ＥＶの方へ漏れるのを抑えることができる。

　なお、サーキュラー型の送電コイル部４３、受電コイル部５３において、受電コイル部５３よりも送電コイル部４３が大きい場合には、突出長さＬｍｉｎは、非接触給電システム１Ａ（図５参照）と同様に一定長Ｓを含む長さとすることができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、アルミニウム板３０の突出長さは、ギャップ長Ｇを含んでいなくてもよい。アルミニウム板３０は、前後のいずれか一方にのみ突出していてもよい。すなわち、アルミニウム板３０は、上記した突出部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄのうちのいずれか１つ、２つまたは３つを含んでもよい。アルミニウム板３０は、左右のいずれか一方にのみ突出していてもよい。アルミニウム板３０の前後の突出長さが異なっていてもよい。アルミニウム板３０の左右の突出長さが異なっていてもよい。

　受電コイル装置５の受電コイル部２３よりも送電コイル装置４の送電コイル部１３の方が大きい場合において、アルミニウム板３０の突出長さは、一定長Ｓを含んでいなくてもよく、またギャップ長Ｇを含んでいなくてもよい。アルミニウム板３０は、少なくとも許容最大位置ずれ量Ｄを含んだ長さを有していれば、何らかの位置ずれが生じた場合であっても、電力効率の低下を抑えることができる。

　ソレノイド型の受電コイル部を採用する場合において、巻軸方向と巻線方向とが、上記実施形態とは逆であっていてもよい。すなわち、受電コイル装置５が取り付けられる向きが、上下方向Ｚの軸線を中心として９０度（または他の任意の角度）異なっていてもよい。サーキュラー型の送電コイル装置および受電コイル部を採用する場合において、導線５４が巻かれる形状は、矩形である場合に限られず、円形であってもよい。サーキュラー型の送電コイル装置および受電コイル部を採用する場合において、フェライト板を省略してもよい。

　非磁性体は、アルミニウム板に限られない。非磁性体は、たとえば銅板等であってもよい。非磁性体は、矩形状である場合に限られない。車体（移動体）に障害物が存在する場合には、非磁性体に適宜切欠き等を設けてもよい。非磁性体は、板状である場合に限られず、ブロック状であってもよい。なお、ハウジング２０とは別体に非磁性体が設けられる場合に限られず、たとえば、ハウジング２０のベース２１が非磁性材料からなり、そのベース２１が、受電コイル部２３の領域から突出していてもよい。非磁性材料からなるベース２１と、ベース２１の周囲に配置された別の非磁性体とが設けられてもよい。

　上記実施形態では、磁性部材がフェライト板１５，２５，４５，５５である場合について説明したが、磁性部材はフェライト板１５，２５，４５，５５に限定されない。磁性部材は、他の磁性材料（例えば、ケイ素鋼板、アモルファス磁性合金、磁石）で実現されてもよい。磁性部材は、電力効率向上の点で軟磁性材料（例えば、フェライト、ケイ素鋼板、アモルファス磁性合金）であってもよい。

　上記実施形態では、導線１４，２４，４４，５４としてリッツ線を用いる例を示したが、これに限られない。導線１４，２４，４４，５４は、非接触給電用のコイル装置として機能する限りにおいて、リッツ線以外の導線であってもよい。たとえば、導線１４，２４，４４，５４の種類・形態・形式・材料・構成・形状・寸法は任意に選択できる事項である。

　本発明は、地上を走行する車両の車体に限られず、水中航走体等の他の移動体に適用することもできる。すなわち、本発明は、送電コイル装置と受電コイル装置との位置ずれが発生し得る、あらゆる移動体に適用することができる。

　上記実施形態を説明する図面では、突出部３１ａ（以下、突出部３１ｂ，３１ｃ，３１ｄについても同様）は、平面で表現されているが、これに限られない。突出部３１ａには、１つまたは複数の凹部が設けられ、突出部３１ａは、でこぼこの面を有していてもよい。特に、送電コイル装置４，４Ａ，４０に対向する突出部３１ａの面に凹部が設けられる。突出部３１ａに磁束が鎖交することにより、突出部３１ａに渦電流が流れるが、凹部により渦電流の流路が長くなり、磁気抵抗が増える。その結果、突出部３１ａで渦電流が流れにくくなる。すると、送電コイル装置４，４Ａ，４０によって発生する磁束を打ち消す渦電流依存の磁束が減り、受電コイル装置５，５０に鎖交する磁束が増える。これにより、電力効率が向上する。

１　非接触給電システム
１Ａ　非接触給電システム
１Ｄ　非接触給電システム
４　送電コイル装置
４Ａ　送電コイル装置
５　受電コイル装置
１０　ハウジング
１０Ａ　ハウジング
１３　送電コイル部
１３Ａ　送電コイル部
１４　導線
１４Ａ　導線
１５　フェライト板（磁性部材）
１５Ａ　フェライト板（磁性部材）
２０　ハウジング
２３　受電コイル部
２４　導線
２５　フェライト板（磁性部材）
２５ａ　前端部（一端部）
２５ｂ　後端部（一端部）
２５ｃ　右端部（一端部）
２５ｄ　左端部（一端部）
３０　アルミニウム板（非磁性体）
３０Ａ　アルミニウム板（非磁性体）
３０Ｂ　アルミニウム板（非磁性体）
３０Ｃ　アルミニウム板（非磁性体）
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ　突出部（第１突出部、第２突出部、全周突出部）
４０　送電コイル装置
４３　送電コイル部
４４　導線
４５　フェライト板（磁性部材）
５０　受電コイル装置
５３　受電コイル部
５４　導線
５５　フェライト板（磁性部材）
Ｄ　許容最大位置ずれ量
ＥＶ　電気自動車（移動体）
Ｇ　ギャップ長
Ｓ　一定長
Ｘ　左右方向（第１方向）
Ｙ　前後方向（第１方向）
Ｚ　上下方向（対向方向、第２方向）

Claims

　移動体に取り付けられて、送電コイル装置から非接触で電力を受け取るための受電コイル装置であって、
　導線を含む受電コイル部と、
　前記移動体と前記受電コイル部との間に配置された非磁性体と、を備え、
　前記非磁性体は、第１方向において、前記受電コイル部が第２方向に投影された領域の一端部の外側に突出する第１突出部を含み、前記第１方向は、前記受電コイル装置が送電コイル装置と対向する前記第２方向に直交し、
　前記第１突出部の長さは、前記受電コイル部と前記送電コイル装置の送電コイル部との間で許容し得る許容最大位置ずれ量以上である受電コイル装置。
　前記送電コイル部と前記受電コイル部との間には、前記第２方向の間隔であるギャップ長が形成されており、
　前記第１突出部の長さは、前記許容最大位置ずれ量に当該ギャップ長を加えた長さ以上である請求項１に記載の受電コイル装置。
　前記受電コイル部は、前記第１方向において前記送電コイル部よりも短くなっており、
　前記受電コイル部の前記第１方向の中心と前記送電コイル部の前記第１方向の中心とを合わせたとき、前記送電コイル部の一端部は前記受電コイル部の前記一端部よりも一定長突出しており、
　前記第１突出部の長さは、前記許容最大位置ずれ量および前記ギャップ長に、当該一定長を加えた長さ以上である請求項２に記載の受電コイル装置。
　前記非磁性体は、前記領域の前記第１方向における他端部から突出する第２突出部を更に含み、
　前記第２突出部の長さは、前記第１突出部の長さと同様に設定される請求項１～３のいずれか一項に記載の受電コイル装置。
　前記非磁性体は、前記領域の外周部から全周にわたって突出する全周突出部を含み、
　前記全周突出部の長さは、前記一端部からの前記非磁性体の突出長さと同様に設定される請求項１～３のいずれか一項に記載の受電コイル装置。
　前記受電コイル部は、磁性部材を含み、当該磁性部材に対して前記導線が巻かれたソレノイド型であり、
　前記領域の前記一端部は、前記磁性部材の前記第１方向における一端部に相当する請求項１～５のいずれか一項に記載の受電コイル装置。
　前記受電コイル部は、前記第２方向に沿う軸線を中心に前記導線が巻かれたサーキュラー型であり、
　前記領域の前記一端部は、前記導線の前記第１方向における外周部に相当する請求項１～５のいずれか一項に記載の受電コイル装置。
　請求項１～７のいずれか一項に記載の受電コイル装置と、
　前記受電コイル装置に対向して前記受電コイル装置に電力を供給する前記送電コイル装置と、を備える非接触給電システム。