WO2018043590A1

WO2018043590A1 - コイル装置および保持部材

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Publication number: WO2018043590A1
Application number: PCT/JP2017/031227
Authority: WO
Inventors: 賢二西村; 晋徳良; 荒木　淳
Original assignee: 株式会社Ihi
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2018-03-08
Also published as: EP3509078A4; EP3509078A1; JP6717127B2; JP2018037608A; US11170922B2; CN109313975A; EP3509078B1; US20190326049A1; CN109313975B

Abstract

コイル装置は、コイルと、コイルを保持する保持部材と、を備える。コイルは、導線が巻線方向に巻かれることで形成されると共に巻線方向に交差する方向で隣接する複数のターンを含む。保持部材は、複数のターンに対応する複数の第１経路を導線が通るように、導線を保持する複数の第１保持部と、巻線方向に交差する方向に延び第１経路の間を接続する第２経路を導線が通るように、導線を保持する少なくとも１つの第２保持部と、を含む。

Description

コイル装置および保持部材

　本開示は、コイル装置および保持部材に関する。

　非接触給電システムは、送電コイル装置の一部である送電コイルと、受電コイル装置の一部である受電コイルとを備える。非接触給電システムは、電磁誘導方式や磁界共鳴方式等のコイル間の磁気結合を利用して、非接触での送電を実現する。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等が挙げられる。

　送電コイルや受電コイルでは、導線の巻き方によってコイルのインダクタンス値が変化し得る。コイルのインダクタンス値の変化により、コイル間で伝送される電力が変わり得る。そのため、システム毎に、伝送電力の観点から最適なインダクタンス値が定まる。ところが、製造ばらつき等により、インダクタンスは変化することがある。従来、特許文献１に記載されるように、その変化を抑える技術が提案されている。

　特許文献１に記載された装置では、巻数調整機構（ターンバック部）として、複数のガイド部が設けられている。導線が引っ掛けられるガイド部を変更することにより、コイルを形成する導線の長さが調整される。また、導線の長さの調整により生じる導線の余長の変化を吸収するために、余長吸収装置が設けられている。余長吸収装置は、第１フック、第２フック、および保持部によって構成されている。

特開２０１４－２１２１５３号公報

　特許文献１に記載された装置では、コアおよびコアに巻かれるコイル以外に、ガイド部、第１フック、第２フック、および保持部を設ける必要があり、導線の巻き方の調整のために部品数が増加してしまう。本開示は、部品数の増加を抑えつつ、導線の巻き方を調整できるコイル装置および保持部材を説明する。

　本開示の一態様に係るコイル装置は、コイルと、コイルを保持する保持部材と、を備え、コイルは、導線が巻線方向に巻かれることで形成されると共に巻線方向に交差する方向で隣接する複数のターンを含み、保持部材は、複数のターンに対応する複数の第１経路を導線が通るように、導線を保持する複数の第１保持部と、巻線方向に交差する方向に延び第１経路の間を接続する第２経路を導線が通るように、導線を保持する少なくとも１つの第２保持部と、を含む。

　本開示の一態様によれば、部品数の増加を抑えつつ、保持部材において導線の巻き方を調整できる。

図１は、本開示の第１実施形態に係るコイル装置を示す斜視図である。図２は、図１のコイル装置の分解斜視図である。図３は、図２中のボビンの平面図である。図４は、図３中の第２溝の周辺部を拡大して示す平面図である。図５は、コイル部の第１構成例を示す平面図である。図６は、図５に示される第１構成例の側面図である。図７は、コイル部の第２構成例を示す平面図である。図８の（ａ）は、コイル部の第３構成例を示す平面図であり、図８の（ｂ）は、図８の（ａ）のVIIIB－VIIIB線に沿った断面における電流の向きおよび磁束の向きを示す図である。図９の（ａ）は、第２実施形態に係るコイル部の構成例を示す平面図であり、図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に示される構成例の底面図である。図１０は、図９の（ａ）および図９の（ｂ）に示される構成例の側面図である。図１１の（ａ）は、第３実施形態に係るコイル部の第１構成例を示す平面図であり、図１１の（ｂ）は、図１１の（ａ）に示される第１構成例の底面図である。図１２は、図１１の（ａ）および図１１の（ｂ）に示される第１構成例の側面図である。図１３の（ａ）は、第３実施形態に係るコイル部の第２構成例を示す平面図であり、図１３の（ｂ）は、図１３の（ａ）に示される第２構成例の底面図である。図１４は、図１３の（ａ）および図１３の（ｂ）に示される第２構成例の側面図である。図１５の（ａ）は、第５実施形態に係るコイル部のボビンを示す平面図であり、図１５の（ｂ）は、第５実施形態に係るコイル部の非磁性部材を示す底面図である。

　このコイル装置によれば、第２経路は、巻線方向に交差する方向に延び、隣接する第１経路の間を接続する。よって、第１経路を通る導線は、そのまま第１経路を通ってもよいし、第１経路から分岐して第２経路を通ってもよい。これにより、所望のインダクタンスに近づく経路を選択して、保持部材に導線を保持することが可能になる。保持部材に設けられた第１保持部と第２保持部とによって、このような経路の選択が可能になっているため、保持部材の外部に追加の部品を設ける必要がない。よって、部品数の増加を抑えつつ、保持部材において導線の巻き方を調整できる。

　いくつかの態様において、保持部材は、複数の第１経路のうち保持部材の周縁部にもっとも近い最外周の第１経路とその周縁部とを接続する第３経路を導線が通るように、導線を保持する第３保持部を更に含む。導線が上記の第２経路を通ったとしても通らなかったとしても、第３経路に導線を通して、導線を引き出すことができる。導線が外部に引き出される位置を揃えることができるので、構成がシンプルになる。

　いくつかの態様において、第２経路を通った導線が、隣接する２つの第１経路において逆方向に巻かれている。導線が第２経路を通ると、本来、隣接する第１経路を通るべき導線部分が余ることになる。この余った導線が、隣接する第１経路において逆方向に巻かれることにより、導線の余りを少なくできる。また隣接する第１経路において、導線が逆方向に巻かれることにより、導線から生じる磁束が打ち消し合い、余った導線からの磁束が給電性能に影響を及ぼすことが抑えられる。

　いくつかの態様において、コイル装置は、保持部材の裏面側に配置された非磁性部材を更に備え、非磁性部材は、非磁性部材の裏面側において導線を保持する第４保持部を含む。非磁性部材の第４保持部に導線の余りを保持することにより、導線の余りを少なくできる。第４保持部は、コイル装置が対向する第２コイル装置とは反対側である裏面側に設けられているため、第４保持部を通る導線の磁束は、非磁性部材がシールドとなって、第２コイル装置側に漏れにくくなる。そのため、第４保持部に保持された導線の磁束が給電性能に影響を及ぼすことが抑えられる。

　いくつかの態様において、第４保持部は、導線が複数のループ状の第４経路を通ることができるように設けられており、非磁性部材は、複数の第４経路と非磁性部材の周縁部とを接続する第５経路を導線が通るように、導線を保持する第５保持部を更に含む。保持部材上で導線の両端部の出入り口の位置や方向が異なる場合でも、非磁性部材の第４経路に沿って余長導線を保持することができる。また、第４経路と第５経路とを適宜組み合わせて経路を工夫することで、定位置方向から導線の両端部を引き出すことができる。そのため、コイル装置から引き出される導線の末端処理（コネクタ化や端子固定等）をする際に余長を収納する空間を別途確保することなく、定位置に導線を誘導することが可能である。

　いくつかの態様において、保持部材は、導線を受け入れ可能な第１保持部としての第１溝と、導線を受け入れ可能な第２保持部としての第２溝と、を含み、第１溝および第２溝は、保持部材の表面側または裏面側に形成されている。第１保持部および第２保持部として、第１溝および第２溝が保持部材に直接設けられている。すなわち、導線を保持する保持部が、保持部材に一体的に形成されている。よって、保持部材とは異なる部材（すなわち別部材）が不要になっており、必要部材の縮小が図られている。部品数の増加を招くことなく、導線の巻き方を調整できる。

　本開示の別の態様は、導線を含むコイルを保持する保持部材であって、導線が巻かれる巻線方向に交差する方向で隣接する複数のターンに対応する第１経路を導線が通るように、導線を保持する複数の第１保持部と、巻線方向に交差する方向に延び第１経路の間を接続する第２経路を導線が通るように、導線を保持する少なくとも１つの第２保持部と、を備える。この保持部材によれば、上記したコイル装置と同様の作用・効果が奏される。すなわち、部品数の増加を抑えつつ、保持部材において導線の巻き方を調整できる。

　以下、本開示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。

　まず、図１および図２を参照して、第１実施形態に係るコイル装置１を説明する。コイル装置１は、非接触給電システムにおける受電装置または送電装置に用いられる。非接触給電システムは、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載されたバッテリを充電するためのシステムである。コイル装置１は、受電装置および送電装置の両方に用いられてもよい。

　コイル装置１が受電装置に用いられる場合、受電コイル装置としてのコイル装置１は、たとえば車両のシャシー等に固定される。コイル装置１には、受電回路および充電回路などを介して、バッテリが接続される。コイル装置１が送電装置に用いられる場合、送電コイル装置としてのコイル装置１は、たとえば路面に固定される。コイル装置１には、送電回路および整流回路などを介して、外部電源が接続される。

　送電コイル装置と受電コイル装置とが上下方向において対向し、内部のコイル同士が電磁気的に結合して電磁結合回路を形成することにより、送電コイル装置のコイルから受電コイル装置のコイルへと非接触給電が行われる。言い換えれば、受電コイル装置は、送電コイル装置から非接触で電力を受け取る。電磁結合回路は、「電磁誘導方式」で給電を行う回路であってもよく、「磁界共鳴方式」で給電を行う回路であってもよい。

　図１および図２に示されるように、コイル装置１は、たとえば扁平な形状をなす。コイル装置１は、筐体２と、筐体２内に収容されるコイル部１０とを備える。筐体２は、ベース４と、ベース４に固定されるカバー３とを含む。

　ベース４は、コイル部１０の裏面側に配置された板状部材であり、コイル装置１の全体としての剛性を確保する。ベース４は、たとえば、非磁性材料であって導電性を有する材料からなる。ベース４は、剛性の高い材料であって、透磁率の低い金属（たとえばアルミニウム等）からなる。これにより、ベース４は、漏えい磁束の外部流出を遮蔽し得る。言い換えれば、ベース４は、絶縁プレートである。

　カバー３は、コイル部１０の表面側に配置された箱体であり、コイル部１０を含む内装部品を保護する。カバー３は、たとえば、磁力透過性かつ絶縁性の材料（たとえばＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）等）からなる。カバー３は、いわば外装カバーである。

　これらのカバー３およびベース４によって、コイル部１０を収容する収容空間が形成されている。コイル装置１が送電コイル装置および受電コイル装置の両方に適用される場合、これらのいずれか一方である第１コイル装置のカバー３と、いずれか他方である第２コイル装置のカバー３とが、所定の離間距離をもって対面する。第１コイル装置のベース４と、第２コイル装置のベース４とは、それぞれのコイル部１０に対して、他のコイル装置に対向する側とは反対側に設けられる。ベース４は、車両や路面に固定される側に配置される。コイル装置１の扁平な各部において、対向する他のコイル装置に近い面を「表面」といい、他のコイル装置から遠い面、すなわち表面とは反対側の面を「裏面」という。

　コイル部１０は、導線７を含むコイルＣと、コイルＣを保持するボビン（保持部材すなわちコイルホルダ）６と、ボビン６とベース４との間に配置されたフェライト部８とを備える。フェライト部８は、たとえば矩形平板状のフェライトコアである。フェライト部８は、磁性体のフェライトからなり、コイルＣから発生した磁力線の方向付けおよび集約を行う。フェライト部８は、複数の矩形のフェライト片８ａによって形成されてもよく、単一のフェライト板によって形成されてもよい。フェライト部８は、ボビン６の大きさに略等しくてもよく、ボビン６より大きくてもよい。フェライト部８の形状は、矩形（正方形や長方形等）に限定されず、円形等の他の形状であってもよい。

　コイルＣは、たとえば、同一平面内で略矩形の渦巻状に巻回された導線７によって形成される。コイルＣが受電装置に設けられる場合、コイルＣは、誘導電流を発生させる。コイルＣは、いわゆるサーキュラー型のコイルである。サーキュラーコイルにおいて、導線７は、巻軸を囲むようにして内側から外側へ（もしくは外側から内側へ）、巻線方向に導線７が巻かれている。この場合、巻線方向は渦巻状に延びる方向であり、巻軸に垂直な仮想平面に沿った方向である。導線７としては、たとえば、互いに絶縁された複数の導体素線が撚り合わされたリッツ線が用いられる。導線７としては、表皮効果の高いリッツ線が用いられる。導線７は、銅もしくはアルミニウムの単線であってもよい。

　ボビン６は、ボビン６に対して導線７が巻回されることで導線７を保持する平板状の部材である。ボビン６は、磁力透過性かつ絶縁性の材料（たとえばシリコーンやポリフェニレンサルファイド樹脂等）からなる。なお、フェライト部８が設けられる場合、フェライト部８の一部に形成されたスリット８ｂにも、導線７が収容され得る。以下、コイル部１０における導線７の保持構造について詳しく説明する。

　コイル装置１では、ボビン６上において導線７の経路および長さを自在に調整可能になっており、これによって、インダクタンス値を調整可能になっている。図３および図５に示されるように、ボビン６は、表面６ａ側に形成された複数の第１溝１１を含んでいる。図５に示されるように、コイルＣは、導線７が巻線方向に巻かれることで形成される、複数のターンＴ１，Ｔ２…，Ｔ（ｎ－１），Ｔ（ｎ）を含んでいる（ｎは２以上の自然数）。複数のターンＴ１，Ｔ２…，Ｔ（ｎ－１），Ｔ（ｎ）は、巻軸を中心に同心状に形成されており、互いに連続している。サーキュラー型のコイルＣにおいて、複数のターンＴ１，Ｔ２…，Ｔ（ｎ－１），Ｔ（ｎ）は、渦巻状をなしている。複数の第１溝１１は、複数のターンＴ１，Ｔ２…，Ｔ（ｎ－１），Ｔ（ｎ）に対応する複数の第１経路Ｒ１（渦巻状の経路）を導線７が通るように、導線７を保持する第１保持部である。

　より詳細には、各第１溝１１は、円柱状をなし、巻線方向に垂直な断面において、導線７の全体を収容可能な大きさおよび形状に形成されている（図６参照）。すなわち、第１溝１１の深さおよび幅は、導線７の太さ（直径）よりも大きい。なお、第１溝１１は、導線７の外周の一部を収容可能であってもよい。たとえば、第１溝１１は、導線７の半分程度を収容可能な半円柱状であってもよい。第１溝１１は、導線７の全部または一部を受け入れ可能であって、それによって導線７を保持できればよい。

　複数の第１溝１１は、巻線方向を横断する方向（巻線方向および巻軸方向に直交する方向）で隣接している。言い換えれば、複数の第１溝１１は、巻軸を基準とする径方向で隣接している。隣り合う２本の第１溝１１の間には、所定の間隔が設けられている。言い換えれば、隣り合う第１溝１１の間には、それらの間隔を構成する複数の隔壁部６ｆ（図４参照）が設けられている。各隔壁部６ｆの高さは、たとえば、表面６ａの高さに等しい。ここでの「高さ」は、巻軸方向における大きさ、すなわち上記したコイル装置１の対向方向における大きさである。

　これらの第１溝１１内に導線７が配置され、嵌め込まれることにより、導線７は表面６ａによって保持され、複数のターンＴ１，Ｔ２…，Ｔ（ｎ－１），Ｔ（ｎ）をなす。このように、複数の第１溝１１自体が、第１経路Ｒ１を形成している。

　第１溝１１は、表面６ａの中央部６ｂから周縁部付近までの領域にわたって形成されている。なお、中央部６ｂは、第１溝１１が形成されない領域を含んでもよい。中央部６ｂのやや第１側面６ｄ寄りには、導線７を通すことができる中央貫通孔６ｃが形成されている。中央貫通孔６ｃは、たとえば導線７の太さ（直径）よりも僅かに大きい幅と、その幅よりも大きい長さとを有する長孔である。

　図３および図４に示されるように、ボビン６は、表面６ａ側に形成されて、複数の第１溝１１の間を接続する複数の第２溝１２を含んでいる。より詳細には、ボビン６は、最外周のターンＴ（ｎ）に対応する第１溝１１と、ターンＴ（ｎ）の次の（内周側に位置する２番目の）ターンＴ（ｎ－１）に対応する第１溝１１とを接続する１つの第２溝１２を含む。ボビン６は、２番目のターンＴ（ｎ－１）に対応する第１溝１１とその次の３番目のターンに対応する第１溝１１とを接続する１つの第２溝１２を含む。ボビン６は、３番目のターンに対応する第１溝１１と４番目のターンに対応する第１溝１１とを接続する１つの第２溝１２を含む。

　これらの第２溝１２は、一直線上に配置されて、径方向に連続している。これらの第２溝１２は、第１経路Ｒ１の間を接続する第２経路Ｒ２を導線７が通るように、導線７を保持する第２保持部である。第２溝１２は、導線７の逃がし溝である。第２溝１２は、コイル装置１におけるインダクタンスの調整を可能にする。

　さらに、ボビン６は、ボビン６の周縁部である第１側面６ｄにもっとも近い最外周の第１溝１１と第１側面６ｄとを接続する１つの第３溝１３を含んでいる。この第３溝１３は、最外周の第１経路Ｒ１とボビン６の周縁部とを接続する第３経路Ｒ３を導線７が通るように、導線７を保持する第３保持部である。第３溝１３は、導線７の引出溝である。

　この第３溝１３と、上記した複数の第２溝１２とは、一直線上に配置されて、径方向に連続している。これらが連続することで形成される一本の溝は、たとえば、第１側面６ｄに直交するように延びる。このように、複数の第２溝１２および第３溝１３自体が、第２経路Ｒ２および第３経路Ｒ３をそれぞれ形成している。第２溝１２および第３溝１３の断面形状および大きさは、上記した第１溝１１のそれと同様であってもよい。

　第２経路Ｒ２を形成する第２溝１２についてより詳しく説明すると、図４に示されるように、第２溝１２は、第２溝１２の内周側の第１溝１１（第１経路Ｒ１）に対し、比較的大きな曲率半径をもって連絡する第１湾曲部１２ａを含む。第２溝１２は、第２溝１２の外周側の第１溝１１（第１経路Ｒ１）に対し、比較的小さな曲率半径をもって連絡する第２湾曲部１２ｂを含む。第１湾曲部１２ａの曲率半径は、第２湾曲部１２ｂの曲率半径よりも大きい。言い換えれば、第１湾曲部１２ａは、第２湾曲部１２ｂよりも緩やかなカーブを持つ。第１溝１１に対する第２溝１２の交差部（連絡部）に設けられたこれら第１湾曲部１２ａおよび第２湾曲部１２ｂは、渦巻状に連続する第１経路Ｒ１上における中央貫通孔６ｃに近い側の壁部に設けられている。第２溝１２は、第１経路Ｒ１上における中央貫通孔６ｃから遠い側の壁部において、略直線状の平坦部１２ｃを含む。第１湾曲部１２ａおよび第２湾曲部１２ｂは、第２溝１２を通った導線７が折り返される場合において、導線７を案内する（図８の（ａ）参照）。

　ボビン６は、表面６ａ側に形成されて、複数の第１溝１１の間を接続する複数の第２溝２２を含んでいる。より詳細には、ボビン６は、最内周のターンＴ１に対応する第１溝１１に連絡する中央貫通孔６ｃと、ターンＴ１の次の（外周側に位置する２番目の）ターンＴ２に対応する第１溝１１とを接続する１つの第２溝２２を含む。ボビン６は、２番目のターンＴ２に対応する第１溝１１とその次の３番目のターンに対応する第１溝１１とを接続する１つの第２溝２２を含む。これらの第２溝２２は、一直線上に配置されて、径方向に連続している。これらの第２溝２２は、第１経路Ｒ１の間を接続する第２経路Ｒ２２を導線７が通るように、導線７を保持する第２保持部である。第２溝２２は、導線７の逃がし溝である。このように、複数の第２溝２２自体が、第２経路Ｒ２２を形成している。第２溝２２の断面形状および大きさは、上記した第１溝１１のそれと同様であってもよい。第２溝２２は、コイル装置１におけるインダクタンスの微調整を可能にする。

　ボビン６は、表面６ａ側であって第２溝１２とは周方向にずれた位置に形成されて、複数の第１溝１１の間を接続する複数の第２溝３２を含んでいる。より詳細には、ボビン６は、最外周のターンＴ（ｎ）に対応する第１溝１１と、ターンＴ（ｎ）の次の（内周側に位置する２番目の）ターンＴ（ｎ－１）に対応する第１溝１１とを接続する１つの第２溝３２を含む。ボビン６は、２番目のターンＴ（ｎ－１）に対応する第１溝１１とその次の３番目のターンに対応する第１溝１１とを接続する１つの第２溝３２を含む。

　これらの第２溝３２は、一直線上に配置されて、径方向に連続している。第２溝３２は、たとえば、第２溝１２とは周方向に９０度ずれた位置に形成されている。これらの第２溝３２は、第１経路Ｒ１の間を接続する第２経路Ｒ３２を導線７が通るように、導線７を保持する第２保持部である。第２溝３２は、導線７の逃がし溝である。第２溝３２は、第２溝１２で折り返された導線７を第１溝１１から分岐可能にする。

　さらに、ボビン６は、ボビン６の周縁部である第２側面６ｅにもっとも近い最外周の第１溝１１と第２側面６ｅとを接続する１つの第３溝３３を含んでいる。この第３溝３３は、最外周の第１経路Ｒ１とボビン６の周縁部とを接続する第３経路Ｒ３を導線７が通るように、導線７を保持する第３保持部である。第３溝３３は、導線７の引出溝である。第３溝３３は、第２溝１２で折り返された導線７を第２側面６ｅ側に引き出し可能にする。

　この第３溝３３と、上記した複数の第２溝３２とは、一直線上に配置されて、径方向に連続している。これらが連続することで形成される一本の溝は、たとえば、第２側面６ｅに直交するように延びる。このように、複数の第２溝３２および第３溝３３自体が、第２経路Ｒ３２および第３経路Ｒ３３をそれぞれ形成している。第２溝３２および第３溝３３の断面形状および大きさは、上記した第１溝１１のそれと同様であってもよい。

　第１溝１１に対する第２溝２２の交差部にも、上記した第１湾曲部１２ａや第２湾曲部１２ｂと同様の湾曲部が設けられている。第１溝１１に対する第２溝３２および第３溝３３の交差部にも、上記した第１湾曲部１２ａや第２湾曲部１２ｂと同様の湾曲部が設けられている。ただし、これらの湾曲部は、渦巻状に連続する第１経路Ｒ１上における中央貫通孔６ｃから遠い側の壁部に設けられている。

　以上の構成を備えたボビン６では、ボビン６の保持される導線７の経路および長さを自在に調整可能である。すなわち、上記したように、複数の第１経路Ｒ１および複数の第２経路Ｒ２は接続されているため、導線７は、巻線方向に沿う第１経路Ｒ１のみならず、第２経路Ｒ２を介して、巻線方向から逸れるように巻かれ得る。

　たとえば、図５に示されるコイル部１０のように、導線７が第２溝１２（第２経路Ｒ２）を通らないように巻かれ得る。その場合、導線７の第１端部７ａは、第３溝１３を通って引き出される。一方、導線７の第２端部７ｂは、中央貫通孔６ｃおよびフェライト部８のスリット８ｂ（図６参照）を通って、第１側面６ｄ側から引き出される。第３溝１３の位置とスリット８ｂの位置とが揃っていることにより、第１端部７ａおよび第２端部７ｂは同じ位置から引き出される。

　一方、図７に示されるコイル部１０Ａのように、導線７は、ターンＴ（ｎ－１）を形成した後、ターンＴ（ｎ）を形成することなく第１経路Ｒ１から分岐して、第２溝１２を通るように巻かれ得る。最外周の第１溝１１には、導線７は巻かれない。この場合でも、導線７の第１端部７ａは、第３溝１３を通って引き出される。なお、導線７の第２端部７ｂは、コイル部１０と同様、フェライト部８のスリット８ｂを通って、第１側面６ｄ側から引き出される。

　本実施形態のコイル装置１によれば、第２経路Ｒ２は、巻線方向に交差する方向に延び、隣接する第１経路Ｒ１の間を接続する。よって、第１経路Ｒ１を通る導線７は、そのまま第１経路Ｒ１を通ってもよいし、第１経路Ｒ１から分岐して第２経路Ｒ２を通ってもよい。これにより、所望のインダクタンスに近づく経路を選択して、ボビン６に導線７を保持することが可能になる。ボビン６に設けられた第１溝１１と第２溝１２とによって、そのような経路の選択が可能になっているため、ボビン６の外部に追加の部品を設ける必要がない。よって、部品数の増加が抑えられながらも、ボビン６において導線７の巻き方が調整される。その結果として、製造上のばらつき等に起因するインダクタンスの変化を抑え、均等化することができる。

　上記した特許文献１に記載の装置では、ガイド部、第１フック、第２フック、および保持部は、コイルユニットの内部に収めようとすると格納空間が別途必要となり、外観寸法（縦横の高さ）が大きくなってしまう。よって、装置の大型化を招く。また、第２フックは可動部品であるため、長寿命的な強度や環境による耐振動などが劣る。これに対し、本実施形態のコイル装置１では、導線７の巻き方をボビン６の範囲内で調整できるため、コンパクト化が図られている。また、可動部品は設けられていないため、耐振動の観点でも有利である。

　また、特許文献１に記載の装置では、導線が巻かれるコアと、ガイド部とが一体なのか別体なのかは明らかでない。これらが別体である場合には、これらを接着するための接着部材が必要になる。本実施形態のコイル装置１では、ボビン６に第１溝１１や第２溝１２等の保持部が一体的に形成されるため、接着部材は不要であり、必要部材の縮小が図られている。

　コイル装置１では、図５および図７に示されるように、導線７が第２経路Ｒ２を通ったとしても通らなかったとしても、第３経路Ｒ３に導線を通して、導線７を引き出すことができる。導線７が外部に引き出される位置を揃えることができるので、構成がシンプルである。

　上記した特許文献１に記載の装置では、導線が複数のガイド部のいずれを通るかによって、外部への引き出し方が変わる。そのため、引き出し方が複雑になるとともに、第１フックから離れたガイド部が選択されるほど、ガイド部から第２ブックに至るまでの導線経路が長くなってしまう。結果として、漏えい磁界や電力ロスの増大を招き得る。本実施形態のコイル装置１によれば、ボビン６に第３溝１３が設けられていることにより、外部への導線７の引き出し方は統一されており、簡易である。漏えい磁界や電力ロスも抑え得る。

　コイル装置１では、第１保持部および第２保持部として、第１溝１１および第２溝１２がボビン６に直接設けられている。すなわち、導線７を保持する保持部が、ボビン６に一体的に形成されている。よって、ボビン６とは異なる部材（すなわち別部材）が不要になっており、必要部材の縮小が図られている。部品数の増加を招くことなく、導線７の巻き方を調整できる。

　また、中央貫通孔６ｃの近傍にも第２溝２２が設けられているため、第２溝２２によって、インダクタンスの微調整が可能になっている。外周側の第２溝１２の方がインダクタンスの調整効果は大きいが、内周側の第２溝２２をインダクタンスの調整に併用してもよい。

　コイル装置１によれば、コイル部１０およびコイル部１０Ａとは別の構成例が種々実現され得る。たとえば、図８の（ａ）に示されるように、第２溝１２（第２経路Ｒ２）を通った導線７が、隣接する２つの第１溝１１（２つの第１経路Ｒ１）において逆方向に巻かれたコイル部１０Ｂが採用されてもよい。コイル部１０Ｂでは、導線７は、ターンＴ（ｎ－１）を形成した後、ターンＴ（ｎ）を形成することなく第１経路Ｒ１から分岐して、第２溝１２を通るように巻かれ得る。さらに、導線７は、最外周の第１溝１１を逆方向に巻かれ、第１端部７ａは第３溝３３を通って引き出される。これにより、第２溝１２と第３溝３３との間の９０度の範囲で延在するターンＴ（ｎ－１）の第２延在部７ｑと、折り返された第３延在部７ｒとにおいて、電流の方向は同じにならない。すなわち、図８の（ｂ）に示されるように、第２溝１２と第３溝３３との間の９０度の範囲で延在するターンＴ（ｎ－２）の第１延在部７ｐと、第２延在部７ｑとで電流の方向は同じであるが、第２延在部７ｑと第３延在部７ｒとにおいて、電流の方向は逆である。なお、導線７を流れる電流が交流である場合、ある瞬間において上記の関係（図８の（ｂ）に示される関係）が成り立っている。これにより、隣り合う線材の磁束が打ち消し合う。

　導線７が第２経路Ｒ２を通ると、本来、隣接する第１経路Ｒ１を通るべき導線部分が余ることになる。この余った導線７が、隣接する第１経路Ｒ１において逆方向に巻かれることにより、導線７の余り（ボビン６からはみ出す長さ）を少なくできる。また、隣接する第１経路Ｒ１において、導線７が逆方向に巻かれることにより、導線７から生じる磁束が打ち消し合い、余った導線７からの磁束が給電性能に影響を及ぼすことが抑えられる。なお、コイル部１０Ｂにおいて、第２延在部７ｑと第３延在部７ｒとが、導線７の余りの一部分であってボビン６に巻かれた部分に相当する。

　続いて、第２実施形態に係るコイル装置のコイル部１０Ｃについて説明する。図９の（ａ）および図９の（ｂ）に示されるように、コイル部１０Ｃは、ボビン６の裏面側に配置されたシールド板（非磁性部材）９Ｃを含む。シールド板９Ｃは、非磁性材料であって導電性を有する材料からなる。シールド板９Ｃは、たとえば、アルミニウム板や銅板等からなる。シールド板９Ｃは、その裏面側において、導線７を保持する第４保持部である第４溝１４を含む。シールド板９Ｃの裏面側には、Ｕ字状に折り返された形状の複数の第４溝１４と、複数の第４溝１４を接続する複数の接続溝２４とが設けられている。複数の第４溝１４のうち、１つの第４溝１４は第１側面９ｄに達しており、別の１つの第４溝１４は、上記の第４溝１４とは異なる位置で第１側面９ｄに達している。すなわち、第４溝１４および接続溝２４は、導線７が第４経路Ｒ４および接続経路Ｒ２４をそれぞれ通るように、導線７を保持する第４保持部である。

　コイル部１０Ｃによっても、シールド板９Ｃの裏面において導線７の経路を自在に調整可能になっている。たとえば、導線７は、最外周の第１溝１１をバイパスした上で、シールド板９Ｃの第１側面９ｄに形成されたスリット９ｆ（スリット９ｆはボビン６の第３溝１３と同じ位置にある）を通ってシールド板９Ｃの裏面側に回り込む。スリット９ｆは、裏面側の第４溝１４に連絡している。スリット９ｆを通る導線７の一部分は、表裏反転部７ｃである。さらに、導線７は、２つのＵ字状の第４溝１４を通った後、３つの接続溝２４を通り、上記の別の第４溝１４を通って第１側面９ｄから引き出される。第２端部７ｂは、フェライト部８のスリット８ｂを通って、第１側面６ｄ側から引き出される。第３溝１３の位置すなわちスリット９ｆの位置とスリット８ｂの位置とが多少ずらされていることにより、表裏反転部７ｃと第２端部７ｂとの干渉は避けられている（図１０参照）。

　コイル部１０Ｃによれば、第１実施形態と同様の作用・効果が奏される。さらには、シールド板９Ｃの第４保持部に導線７の余りを保持することにより、導線７の余りを少なくできる。第４保持部は、コイル装置が対向する第２コイル装置とは反対側である裏面側に設けられているため、第４保持部を通る導線７の磁束は、シールド板９Ｃがシールドとなって、第２コイル装置側に漏れにくくなる。そのため、第４保持部に保持された導線７の磁束が給電性能に影響を及ぼすことが抑えられる。

　コイル装置の特性上、組立時のばらつきによる定数調整のために導線７の長さはある一定以上は必要であるが、シールド板９に設けられた第４保持部は、導線７の余長を隠す手段として有効である。

　続いて、第３実施形態に係るコイル装置のコイル部１０Ｄについて説明する。図１１の（ａ）および図１１の（ｂ）に示されるように、コイル部１０Ｄは、ボビン６の裏面側に配置されたシールド板（非磁性部材）９Ｄを含む。シールド板９Ｄは、非磁性材料であって導電性を有する材料からなる。シールド板９Ｄは、たとえば、アルミニウム板や銅板等からなる。シールド板９Ｄは、その裏面側において、導線７を保持する第４保持部である第４溝３４を含む。シールド板９Ｄの裏面側には、複数のループ状の第４溝３４と、複数の第４溝３４と第１側面（周縁部）９ｄとを接続する複数の第５溝１５とが設けられている。複数の第４溝３４は、同心状の円形をなしている。２本の第５溝１５が、第４溝３４の中央で十字状に交差している。２本の第５溝１５のそれぞれは、第１側面９ｄおよび第２側面９ｅ（図１３の（ａ）参照）に達している。また、シールド板９Ｄの裏面側には、複数の第４溝３４と第１側面９ｄとを接続する１つの接続溝２５が設けられている。接続溝２５は、第１側面９ｄに達しており、上記した第５溝１５と平行に延びる。すなわち、第４溝３４、第５溝１５、および接続溝２５は、導線７が、ループ状の第４経路Ｒ３４、十字状の第５経路Ｒ５、および接続経路Ｒ２５を通ることができるように、導線７を保持する第４保持部または第５保持部である。

　コイル部１０Ｄにおいて、導線７は、最外周の第１溝１１をバイパスした上で、シールド板９Ｄの第１側面９ｄに形成されたスリット９ｆ（スリット９ｆはボビン６の第３溝１３と同じ位置にある）を通ってシールド板９Ｄの裏面側に回り込む。スリット９ｆを通る導線７の一部分は、表裏反転部７ｃである。さらに、導線７は、最外周の第４溝３４を通った後、１つの接続溝２５を通って第１側面９ｄから引き出される。第２端部７ｂは、フェライト部８のスリット８ｂを通って、第１側面６ｄ側から引き出される。第３溝１３の位置すなわちスリット９ｆの位置とスリット８ｂの位置とが多少ずらされていることにより、表裏反転部７ｃと第２端部７ｂとの干渉は避けられている（図１２参照）。

　また、図１３の（ａ）および図１３の（ｂ）に示されるように、シールド板９Ｅの裏面側における導線７の延在距離が短くされたコイル部１０Ｅが採用されてもよい。コイル部１０Ｅでは、シールド板９Ｄと同じシールド板９Ｅが用いられる。コイル部１０Ｅでは、ボビン６において折り返され逆方向に巻かれた第３延在部７ｒが設けられる。その後、導線７は、第２側面９ｅ側に形成されたスリット９ｇを通ってシールド板９Ｅの裏面側に回り込む。スリット９ｇは、裏面側の第５溝１５に連絡している。スリット９ｇを通る導線７の一部分は、表裏反転部７ｇである。さらに、導線７は、最外周の第４溝３４を１／４周だけ通った後、１つの接続溝２５を通って第１側面９ｄから引き出される。コイル部１０Ｅにおいても、図１２に示した第１端部７ａおよび第２端部７ｂと同じ位置関係で、第１端部７ａおよび第２端部７ｂが引き出される（図１４参照）。

　コイル部１０Ｄおよびコイル部１０Ｅによれば、第１実施形態と同様の作用・効果が奏される。さらには、ボビン６上で導線７の第１端部７ａおよび第２端部７ｂの出入り口の位置や方向が異なる場合でも、シールド板９Ｄ，９Ｅの第４経路に沿って余長導線７ｄを保持することができる。また、第４経路と第５経路とを適宜組み合わせて経路を工夫することで、常に定位置方向から導線７の第１端部７ａおよび第２端部７ｂを引き出すことができる。そのため、コイル装置１から引き出される導線７の末端処理（コネクタ化や端子固定等）をする際に余長を収納する空間を別途確保することなく、定位置に導線を誘導することが可能である。

　続いて、第４実施形態に係るコイル装置について説明する。第１～第３実施形態においては、サーキュラー型のコイルＣは、ボビン６に保持されていたが、第４実施形態に係るコイル装置では、コイルＣは、保持部材としてのカバー３に保持される。カバー３の内面側には、上記した各形態における第１溝（ターン収容溝）および第２溝（逃がし溝）と同様の溝が形成され得る。カバー３の内面側には、上記した各形態における第３溝（引出溝）と同様の溝が形成されてもよい。第４実施形態において、これらの溝は、カバー３の平板部（フェライト部８およびベース４に対面する部分）の厚みの範囲内に形成される。カバー３とフェライト部８との間には、絶縁プレートが配置され得る。このような構成を有するコイル装置では、カバー３が保持部材を兼ねているため、ボビン６は不要になっている。ボビン６が省かれることにより、コイル装置の薄型化が図られ得る。第４実施形態のコイル装置によっても、上記したコイル装置と同様の作用・効果が奏される。

　続いて、第５実施形態に係るコイル装置のコイル部について説明する。図１５の（ａ）および図１５の（ｂ）に示されるように、コイル部のボビン６Ｆは、いわゆるソレノイド型のコイル用の保持部材である。ボビン６Ｆは、複数のターンに対応する第１経路Ｒ４１を導線７が通るように、導線７を保持する複数の第１溝（第１保持部）４１と、隣り合う第１経路Ｒ４１の間を接続する第２経路Ｒ４２を導線７が通るように、導線７を保持する第２溝（第２保持部）４２と、最外周の第１経路Ｒ４１と第１側面（周縁部）６ｄとを接続する第３経路Ｒ４３を導線７が通るように、導線７を保持する第３溝（第３保持部）４３とを含む。また、コイル部のシールド板９Ｆは、その裏面側において、導線７を保持する第４保持部であるＵ字状の第４溝４４を含む。第４溝４４は、導線７が第４経路Ｒ４４を通るように、導線７を保持する第４保持部である。このようなボビン６Ｆおよびシールド板９Ｆを備えるコイル装置によっても、上記したサーキュラー型のコイル装置と同様の作用・効果が奏される。

　以上、本開示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、第２溝の個数と位置は、任意に設定され得る。コイル部１０，１０Ａ，１０Ｂにおいて、第３溝１３が設けられる位置と第３溝３３が設けられる位置とは、周方向に任意の角度だけずれていてもよい。ずれる角度は、９０度である場合に限られず、６０度、１２０度、または１８０度等の角度であってもよい。第３溝を周縁部の３箇所以上に設けてもよい。

　導線７を保持する保持部は、溝である形態に限られない。たとえば、保持部は、ボビン６の表面６ａまたはカバー３の内面等から突出した突起やピン等であってもよい。複数の突起やピン等が配列されることで、導線７を保持することができる。保持部は、ボビン６の表面６ａまたはカバー３の内面等に立設された平行な２枚の壁部であってもよい。２枚の壁部間に導線７が嵌まる（挟まれる）ことで、導線７を保持することができる。突起、ピン、または壁部と、溝とを組み合わせた保持部としてもよい。

　フェライト部８は省略されてもよい。シールド板９は省略されてもよい。その場合に、ベース４の裏面に、第４保持部や第５保持部が設けられてもよい。

　水中航走体といった車両以外の移動体のバッテリを充電するための非接触給電システムに、本開示のコイル装置が適用されてもよい。また、モータやセンサー等の電力を消費する部品に電力を直接的に供給するシステムに、本開示のコイル装置が適用されてもよい。誘導加熱システムや渦流探傷システムに、本開示のコイル装置が適用されてもよい。

　本開示のいくつかの態様によれば、部品数の増加を抑えつつ、保持部材において導線の巻き方を調整できる。

１　コイル装置
２　筐体
３　カバー
４　ベース
６　ボビン（保持部材）
６ａ　表面
６ｄ　第１側面
６ｅ　第２側面
７　導線
７ａ　第１端部
７ｂ　第２端部
８　フェライト部
９Ｃ、９Ｄ、９Ｅ、９Ｆ　シールド板（非磁性部材）
９ｄ　第１側面
９ｅ　第２側面
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ　コイル部
１１　第１溝（第１保持部）
１２　第２溝（第２保持部）
１３　第３溝（第３保持部）
１４　第４溝（第４保持部）
１５　第５溝（第５保持部）
２２　第２溝（第２保持部）
２４　接続溝
２５　接続溝
３２　第２溝（第２保持部）
３３　第３溝（第３保持部）
３４　第４溝（第４保持部）
４１　第１溝（第１保持部）
４２　第２溝（第２保持部）
４３　第３溝（第３保持部）
４４　第４溝（第４保持部）
Ｃ　コイル
Ｒ１　第１経路
Ｒ２　第２経路
Ｒ３　第３経路
Ｒ４　第４経路
Ｒ５　第５経路
Ｒ２２　第２経路
Ｒ２４　接続経路
Ｒ２５　接続経路
Ｒ３２　第２経路
Ｒ３３　第３経路
Ｒ３４　第４経路
Ｒ４１　第１経路
Ｒ４２　第２経路
Ｒ４３　第３経路
Ｒ４４　第４経路
Ｔ　ターン

Claims

　コイルと、前記コイルを保持する保持部材と、を備え、
　前記コイルは、導線が巻線方向に巻かれることで形成されると共に前記巻線方向に交差する方向で隣接する複数のターンを含み、
　前記保持部材は、
　　前記複数のターンに対応する複数の第１経路を前記導線が通るように、前記導線を保持する複数の第１保持部と、
　　前記巻線方向に交差する方向に延び前記第１経路の間を接続する第２経路を前記導線が通るように、前記導線を保持する少なくとも１つの第２保持部と、を含む、コイル装置。
　前記保持部材は、前記複数の第１経路のうち前記保持部材の周縁部にもっとも近い最外周の前記第１経路と前記周縁部とを接続する第３経路を前記導線が通るように、前記導線を保持する第３保持部を更に含む、請求項１に記載のコイル装置。
　前記第２経路を通った前記導線が、隣接する２つの前記第１経路において逆方向に巻かれている、請求項１または２に記載のコイル装置。
　前記保持部材の裏面側に配置された非磁性部材を更に備え、
　前記非磁性部材は、前記非磁性部材の裏面側において前記導線を保持する第４保持部を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のコイル装置。
　前記第４保持部は、前記導線が複数のループ状の第４経路を通ることができるように設けられており、
　前記非磁性部材は、前記複数の第４経路と前記非磁性部材の周縁部とを接続する第５経路を前記導線が通るように、前記導線を保持する第５保持部を更に含む、請求項４に記載のコイル装置。
　前記保持部材は、前記導線を受け入れ可能な前記第１保持部としての第１溝と、前記導線を受け入れ可能な前記第２保持部としての第２溝と、を含み、
　前記第１溝および前記第２溝は、前記保持部材の表面側または裏面側に形成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のコイル装置。
　導線を含むコイルを保持する保持部材であって、
　前記導線が巻かれる巻線方向に交差する方向で隣接する複数のターンに対応する第１経路を前記導線が通るように、前記導線を保持する複数の第１保持部と、
　巻線方向に交差する方向に延び前記第１経路の間を接続する第２経路を前記導線が通るように、前記導線を保持する少なくとも１つの第２保持部と、を備える、保持部材。