多極コイル構造の非接触給電装置
【課題】第１に、外部放射される電磁波がトータル的に大幅削減されて、電磁波障害が防止され、第２に、もってエアギャップ拡大も可能となる、多極コイル構造の非接触給電装置を提案する。
【解決手段】この非接触給電装置７は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路４の送電コイル８から受電側回路５の受電コイル９に、エアギャップＧを存して近接対応位置しつつ、電力を供給する。そして、送電コイル８や受電コイル９は、それぞれ、複数個の単位コイル８’や単位コイル９’の平面的集合体よりなる。各単位コイル８’，９’は、渦巻状に巻回された扁平フラット構造をなし、隣接配置されると共に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きＩが逆となる設定よりなり、磁極のＮ極とＳ極が逆となっている。そこで、形成される磁界Ｈの重なり部分が、打ち消し合って相殺される。
【解決手段】この非接触給電装置７は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路４の送電コイル８から受電側回路５の受電コイル９に、エアギャップＧを存して近接対応位置しつつ、電力を供給する。そして、送電コイル８や受電コイル９は、それぞれ、複数個の単位コイル８’や単位コイル９’の平面的集合体よりなる。各単位コイル８’，９’は、渦巻状に巻回された扁平フラット構造をなし、隣接配置されると共に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きＩが逆となる設定よりなり、磁極のＮ極とＳ極が逆となっている。そこで、形成される磁界Ｈの重なり部分が、打ち消し合って相殺される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置に関する。例えば、地面側，送電側から車輌側，受電側に非接触で電力を供給する、多極コイル構造の非接触給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
《技術的背景》
ケーブル等の機械的接触なしで、例えば電気自動車等の車輌に、外部から電力を供給する非接触給電装置が、需要に基づき開発，実用化されている。
この非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上側に定置された送電側回路の送電コイルから、車輌等の移動体側に搭載された受電側回路の受電コイルに、例えば数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ程度のエアギャップを存し、非接触で近接対応位置しつつ、電力を供給する（後述する図４，図５等も参照）。
【０００３】
《従来技術》
図３は、この種従来例の非接触給電装置１の説明に供し、（１）図は、その受電コイル３（送電コイル２）の平面図、（２）図は、電磁界放射等の状態を示す正面図、（３）図は、同平面図である。
この種の非接触給電装置１にあっては、送電側回路４の送電コイル２や、受電側回路５の受電コイル３として、従来より、渦巻状に巻回された扁平フラット構造のものが使用されている。これと共に、この種従来例では、送電コイル２と受電コイル３は、それぞれ、Ｎ極およびＳ極から構成される極数２の２極コイルよりなっていた。
図中６は、送電コイル２の外側や受電コイル３の外側にそれぞれ配設された、フェライトコア等の磁心コアである。Ｇはエアギャップ、Ｈは形成される交番磁界、ｈは磁界Ｈの向きの１例、ＮはそのＮ極、ＳはそのＳ極、Ｉは電流の向きを示す。Ｄは電磁界放射を、ｒは電磁界強度を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
上述したこの種従来例の非接触給電装置としては、例えば、次の特許文献１，２に示されたものが挙げられる。
【特許文献１】特開２００８−０８７７３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３５３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
《問題点》
ところで、このような従来の非接触給電装置１については、次のような課題が指摘されていた。
図３の（２）図に示したように、給電に際しては、誘起された磁界Ｈを利用して、送電コイル２と受電コイル３が電磁結合され、磁束の磁路が形成されて、非接触給電が実施される（代表例では図示のように、受電コイル３と送電コイル２とが上下に位置するので、以下その位置関係を基に説明する）。
その際、エアギャップＧには、大きな密度の強い高周波磁界Ｈ（交番磁界Ｈ）が誘起されるが、上下方向（Ｚ方向）には、外側に磁心コア６が配設されているので、電磁界放射Ｄは殆どない。
これに対し、左右方向（Ｘ方向）や前後方向（Ｙ方向）は、遮るものがないので、電磁界放射Ｄが拡散して行く。このように外部拡散され、略平面的に伝搬して広がる電磁界放射Ｄ，電磁界強度ｒは、図３の（３）に示したように無指向性，等方向性を示す。
【０００６】
このような電磁界放射Ｄ，電磁界強度ｒは、近隣周辺に電磁波障害を引き起こす虞が指摘されていた。すなわち強い高周波磁界Ｈ（交番磁界Ｈ）が誘起され、高周波の電磁波が強力に放射されるので、近隣周辺の離れたエリアまで届き易く、環境への悪影響が懸念されていた。例えば、数１０ｍ〜数１００ｍ程度離れたエリアにおいて、電波妨害を発生させたり、人体に機能障害を与える虞が指摘されていた。
他方、非接触給電装置１にあっては、給電の利便性に鑑み、エアギャップＧ拡大のニーズが大である。
しかしながら、エアギャップＧを拡大すると、比例して送電コイル２の励磁無効電力が増加し、励磁皮相電力を増大させることが必要となり、結局、外部への電磁界放射Ｄの拡大、電磁界強度ｒの増大を招き、上述した近隣周辺への電磁波障害の危険が増すことになる。
【０００７】
《本発明について》
本発明の多極コイル構造の非接触給電装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、電磁波障害が防止され、第２に、エアギャップ拡大も可能となる、多極コイル構造の非接触給電装置を提案することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。請求項１については、次のとおり。
請求項１の多極コイル構造の非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路の送電コイルから受電側回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置しつつ電力を供給する。
そして、該送電コイルおよび受電コイルは、それぞれ、複数個の単位コイルの平面的集合体よりなり、各該単位コイルは、渦巻状に巻回された扁平フラット構造をなし、隣接配置されると共に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きが逆となる設定よりなること、を特徴とする。
【０００９】
請求項２については、次のとおり。
請求項２の多極コイル構造の非接触給電装置では、請求項１において、給電に際し該受電コイルが、定置された該送電コイルに対し近接対応位置して停止する、停止給電方式にて電力供給可能となっている。そして、該送電コイルと受電コイルとは、上下等で対をなし得る対称構造よりなること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。
請求項３の多極コイル構造の非接触給電装置では、請求項２において、該送電コイルと受電コイルは、それぞれ、１個の該単位コイルが対をなすＮ極とＳ極を構成し、極数２の２極コイル構造として把握される。もってそれぞれ、偶数個の該単位コイルの集合により、４極コイル構造や、８極コイル構造等の多極コイル構造として把握される。
そして、直に並んで隣接配置された各該単位コイル間で、磁極のＮ極とＳ極が逆となっていること、を特徴とする。
【００１０】
請求項４については、次のとおり。
請求項４の多極コイル構造の非接触給電装置では、請求項３において、直に並んで隣接配設された各該単位コイル間について、それぞれ形成される磁界の重なり部分のみが部分的に、ＮＳ逆磁極に基づき打ち消し合って相殺される。もって、外部放射される電磁波が、トータル的に低減されること、を特徴とする。
請求項５については、次のとおり。
請求項５の多極コイル構造の非接触給電装置では、請求項４において、該送電コイルおよび受電コイルは、それぞれ外側に、扁平なフラット構造のフェライトコア等の磁心コアを備えていること、を特徴とする。
請求項６については、次のとおり。
請求項６の多極コイル構造の非接触給電装置では、請求項５において、該送電コイル等の送電側回路は、地面，路面，床面等の地上側に、定置され、該受電コイル等の受電側回路は、車輌，その他の移動体側に、搭載されていること、を特徴とする。
【００１１】
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）非接触給電装置では、受電コイルが送電コイルにエアギャップを存し近接対応位置して、電力が供給される。代表的には、停止給電方式にて給電が実施される。
（２）給電に際しては、送電コイルが通電されて磁束が形成され、もって受電コイルとの間のエアギャップに、磁束の磁路が形成される。
（３）このように誘起された磁界を利用し、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電コイルから受電コイルへと給電が実施される。
（４）ところで、このような非接触給電に際しては、電磁波が外部へと強力に放射される危険がある。
（５）これに対し、まず、送電コイルや受電コイルの外側には、磁心コアが配設されているので、同方向への電磁波放射は殆ど見られない。
（６）しかしながらエアギャップ側面は、外部解放されているので、そのままでは、電磁波が強力に外部放射される虞が大である。
（７）そこで本発明では、送電コイルおよび受電コイルについて、多極構造を採用すると共に、直に並んで隣接配置された単位コイル相互間では、電流の向きそして磁極のＮ極とＳ極を、逆としてなる。
（８）従って、この単位コイル間について、向きが逆となって形成される磁界の重なり部分のみが部分的に、打ち消し合い相殺されて弱められる。
（９）このようにして、外部放射される電磁波が、放射電磁波の逆位相に基づき、トータル的に大幅に低減される。
（１０）これにより電磁波障害発生の虞が防止されるので、エアギャップ拡大が可能となる。
（１１）さてそこで、本発明の多極コイル構造の非接触給電装置は、次の効果を発揮する。
【発明の効果】
【００１２】
《第１の効果》
第１に、電磁波障害が防止される。本発明の多極コイル構造の非接触給電装置では、送電コイルおよび受電コイルについて、多極構造を採用すると共に、それぞれ、直に並んで隣接配置された各単位コイル相互間で、電流の向きそしてＮ極とＳ極が逆となっている。
もって、形成される磁界の重なり部分のみが部分的に、打ち消し合って弱められるので、外部放射される電磁波が、トータル的に大幅に低減される。このように、外部拡散されて広がる電磁界放射が削減され、電磁界強度が低下するので、近隣周辺に電磁波障害を引き起こす危険は防止される。
前述したこの種従来例のように、例えば数１０ｍ〜数１００ｍ程度離れたエリアにおいて、電波妨害を発生させたり、人体に機能障害を与える危険は防止される。
【００１３】
《第２の効果》
第２に、エアギャップ拡大が可能となる。本発明の多極コイル構造の非接触給電装置では、このように、外部放射される電磁波がトータル的に大幅低減されて、電磁波障害が防止される。
そこで、前述したこの種従来例に比し、エアギャップをより大きくとることが可能となる。エアギャップを拡大すると、励磁無効電力そして励磁皮相電力の増大を招くことになるが、その悪影響は上述によりカバーされる。非接触給電装置にあっては、給電の利便性に鑑み、エアギャップ拡大，大エアギャップ化のニーズが大であるが、上述により、そのニーズに十分応えることができる。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る多極コイル構造の非接触給電装置について、発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、受電コイル（送電コイル）の第１例の平面図、（２）図は、受電コイル（送電コイル）の第２例の平面図、（３）図は、第１例の電磁界放射等の状態を示す正面図である。
【図２】同発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、第１例の電磁界放射等の状態を示す平面図、（２）図は、第２例の電磁界放射等の状態を示す平面図である。
【図３】この種従来例の説明に供し、（１）図は、受電コイル（送電コイル）の平面図、（２）図は、電磁界放射等の状態を示す正面図、（３）図は、同平面図である。
【図４】非接触給電装置の説明に供し、回路図である。
【図５】非接触給電装置の説明に供し、（１）図は、全体側面図、（２）図は、構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
《非接触給電装置７について》
まず、本発明の前提となる非接触給電装置７について、図４，図５，図１の（３）図等を参照して、一般的に説明する
非接触給電装置７は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路４の送電コイル８から受電側回路５の受電コイル９に、エアギャップＧを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する。送電側回路４は、地上Ａ側に定置配設されており、受電側回路５は車輌Ｂ等の移動体側に搭載されている。
【００１６】
このような非接触給電装置７について、更に詳述する。まず、給電側，トラック側，１次側の送電側回路４は、給電スタンドＣ等の給電エリアにおいて、地面，路面，床面，その他の地上Ａ側に、定置配置されている。
これに対し、受電側，ピックアップ側，２次側の受電側回路５は、電気自動車（ＥＶ車）や電車等の車輌Ｂ，その他の移動体に搭載されている。受電側回路５は、駆動用の他、非駆動用としても利用可能であり、図５中に示したように、車載のバッテリー１０に接続されるのが代表的であるが、図４中に示したように、各種負荷１１に直接接続される場合もある。
そして、送電側回路４の送電コイル８と受電側回路５の受電コイル９とは、給電に際し数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ、例えば５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の僅かな間隙空間であるエアギャップＧを存しつつ、非接触で近接して対応位置される。
給電に際しては、受電コイル９が定置された送電コイル８に対し、上側等から対応位置して停止される停止給電方式が代表的であり、停止給電方式の場合は、送電コイル８と受電コイル９とは、上下等で対をなしうる対象構造よりなる。これに対し、受電コイル９が送電コイル８上等を低速走行しつつ給電を行う移動給電方式も、可能である。
【００１７】
送電側回路４の送電コイル８は、電源１２に接続されている。電源１２は、周波数等交換用のインバーターよりなり、例えば数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ、更には数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度の高周波交流を、給電交流，励磁電流として送電コイル８に向けて通電する。図４の送電側回路４中、１３は、チョークコイル、１４は、送電コイル８との直列共振用のコンデンサ、１５は、送電コイル８との並列共振用のコンデンサである。
受電側回路５の受電コイル９は、図５の例ではバッテリー１０に接続可能となっており、給電により充電されたバッテリー１０にて走行用のモータ１６が駆動され、図４の例では、その他の負荷１１に電力供給される。図５中１７は、交流を直流に変換するコンバータ（整流部や平滑部）、１８は、直流を交流に変換するインバータであり、図４の受電側回路５中、１９は受電コイル９との並列共振用のコンデンサである。
送電コイル８および受電コイル９は、渦巻状に巻回された扁平フラット構造をなしている。すなわち、絶縁被覆されたコイル導線が、同一平面において並列化された平行位置関係を維持しつつ、円形や方形の渦巻状に複数回巻回ターンされ、もって全体的に凹凸のない平坦で肉厚の薄い扁平フラット構造をなすと共に、環状，略フランジ状をなしている。
又、送電コイル８および受電コイル９は、図１の（３）図中に示したように、それぞれ外側に、扁平なフラット構造のフェライトコア等の磁心コア６を備えている。磁心コア６は強磁性体よりなり、フラットな平状，環状，略フランジ状をなし、送電コイル８や受電コイル９に対し、若干大きな表面積よりなると共に同心に配置されている。そして、コイルインダクタンスを増し電磁結合を強化すると共に、形成磁束を誘導，収集，方向付けする。
【００１８】
電磁誘導の相互誘導作用については、次のとおり。給電に際し、近接対応位置する送電コイル８と受電コイル９間において、送電コイル８での磁束形成により受電コイル９に誘導起電力を生成させ、もって送電コイル８から受電コイル９に電力を供給することは、公知公用である。
すなわち、図１の（３）図に示したように、送電側回路４の送電コイル８に、電源１２から給電交流，励磁電流を印加，通電することにより、自己誘導起電力が発生して、磁界Ｈが送電コイル８の周囲に生じ、磁束がコイル面に対して直角方向に形成される。
そして、このように形成された磁束が、受電側回路５の受電コイル９を貫き鎖交することにより、誘導起電力が生成されて磁場が形成される。このように、誘起された磁界Ｈを利用して、電力が送受される。１ｋＷ程度〜数ｋＷ以上、更には数１０ｋＷ〜数１００ｋＷ程度の電力供給が可能である。
非接触給電装置７では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電コイル８と受電コイル９間に磁束の磁路が形成され、送電コイル８と受電コイル９間が電磁結合されて、非接触給電が行われる。
非接触給電装置７について、一般的説明は以上のとおり。
【００１９】
《本発明の概要》
以下、本発明の多極コイル構造の非接触給電装置７について、図１，図２を参照して説明する。まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の多極コイル構造の非接触給電装置７において、送電コイル８は、複数個の単位コイル８’の平面的な集合体よりなる。受電コイル９も、複数個の単位コイル９’の平面的集合体よりなる。
そして、送電コイル８の各単位コイル８’は、隣接配置されると共に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きＩが逆に設定されており、磁極のＮ極とＳ極が逆となっている。対応して、受電コイル９の単位コイル９’も、隣接配置されると共に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きＩが逆に設定されており、磁極のＮ極とＳ極が逆となる。
そこで、直に並んで隣接配設された各単位コイル８’（単位コイル９’）間において、それぞれについて形成される磁界Ｈの重なり部分のみが部分的に、ＮＳ逆磁極に基づき打ち消し合って相殺され、もって、外部放射される電磁波がトータル的に低減される。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明について、更に詳述する。
【００２０】
《コイル配置について》
まず、送電コイル８（受電コイル９）は、複数個の単位コイル８’（単位コイル９’）の平面的集合体よりなり、複数個の各単位コイル８’（９’）が、隣接配置されている。
図１の（１）図の第１例では、２個の単位コイル８’（９’）が用いられており、図１の（２）図の第２例では、４個の単位コイル８’（９’）が用いられている。このように、２個，４個，８個等、偶数個用いる例が代表的であるが、奇数個用いる例も可能ではある。
このように複数個よりなる単位コイル８’（９’）は、次の相互位置関係のもとで、隣接配置される。まず、図１の（１）図の第１例，（２）図の第２例のように、相互に密接して配置されるケース、このような図示例によらず、相互間に隙間間隔が存して配置されるケース、両者ケースが混在するケース、等々が考えられる。
又、各単位コイル８’（９’）が、第１例のように、左右１列に横並び（Ｘ方向並び）したケース、これによらず前後１列に縦並び（Ｙ方向並び）したケース、第２例のように、左右前後の縦横並び（Ｘ，Ｙ方向並び）のケース、等々が考えられる。
コイルの配置については、以上のとおり。
【００２１】
《電流の向きＩについて》
そして、このように隣接配置された各単位コイル８’（９’）は、更に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きＩが逆に設定されている。
すなわち、図１の（１）図の第１例では、左右横（Ｘ方向）に直に並んで隣接配置された２個の単位コイル８’（９’）間、図１の（２）図の第２例では、左右横（Ｘ方向）および前後縦（Ｙ方向）に、直に並んで隣接配置された各単位コイル８’（９’）間について、電流の向きＩが、逆となるような設定よりなる。例えば斜交い，斜向かいの隣接配置関係を除き、直に並んで隣接配置された単位コイル８’（９’）間について、電流の向きＩが逆となるように設定されている。
これに対し、例えば斜交い，斜向かいの隣接配置関係となった単位コイル８’（９’）については、同じ電流の向きＩとなる。
このように所定の単位コイル８’（９’）間について、電流の向きＩを逆に設定する方式としては、各単位コイル８’（９’）間を直列接続すると共に、その間の接続配線を途中で交叉させ、相互間でコイル巻き方向を逆方向巻きとした例が、代表的である。なお、このように相互間を同位相とせず逆位相とすると共に、コイル巻き方向を同一方向巻きとする例も、可能である。
電流の向きＩについては、以上のとおり。
【００２２】
《磁極等について》
そして、直に並んで隣接配置された各単位コイル８’（９’）は、このように電流の向きＩが逆に設定されているので、相互間で磁極つまりＮ極とＳ極とが逆となる（アンペールの右ねじの法則）。
図１の（１）図の第１例では、左右横（Ｘ方向）に直に並んで隣接配置された２個の単位コイル８’（９’）間において、図１の（２）図の第２例では、左右横（Ｘ方向）や前後縦（Ｙ方向）に直に並んで隣接配置された各単位コイル８’（９’）間において、それぞれ誘導起電力に基づき誘起される磁界Ｈの磁極は、互いに逆極性となりＮＳ逆磁極となる。
ところで、送電コイル８を形成する各単位コイル８’と、受電コイル９を形成する各単位コイル９’とは、給電に際し、各々対をなして近接対応位置する。そして、送電コイル８の１個の単位コイル８’と受電コイル９の１個の単位コイル９’間で、対をなすＮ極とＳ極とを構成する。
又、送電コイル８の単位コイル８’、および受電コイル９の単位コイル９’は、それぞれＮ極とＳ極とから構成される極数２の２極コイルとして把握される。
このような単位コイル８’が複数個集合した送電コイル８と、単位コイル９’が複数個集合した受電コイル９とで、この非接触給電装置７の送電コイル８と受電コイル９は、４極以上の多極コイル構造として把握される。例えば、第１例は４極コイル構造、第２例は８極コイル構造と把握される（これに対し、図３に示したこの種従来例は、送電コイル２と受電コイル３は、共に２極コイル構造として、把握される）。
磁極等については、以上のとおり。
【００２３】
《磁界について》
さて前述により、送電コイル８および受電コイル９では、図１の（１）図，（２）図に示したように直に並んで隣接配置された各単位コイル８’（９’）について、相互間で磁極つまりＮ極とＳ極とが逆になっている。
すなわち、送電コイル８の各単位コイル８’と、受電コイル９の各単位コイル９’間において、それぞれ対をなす単位コイル８’と単位コイル９’毎に形成される複数の磁界Ｈは、図１の（３）図の第１例について示したように、直に並んで隣接するものの磁界の向きｈが逆となる。エアギャップＧに誘起される高周波磁界Ｈ（交番磁界Ｈ）は、それぞれの向きｈが逆となる（ｈと−ｈ）。
そこで、このように磁界の向きｈが逆となると共に直に並んで隣接する両磁界Ｈの重なり部分のみが部分的に、打ち消し合って相殺されるようになる。対をなす各単位コイル８’，９’にて形成される個々の磁界Ｈは、直に並んで隣接する単位コイル８’や９’のＮＳ逆磁極設定に基づき、磁束の向きそして磁界の向きｈが、逆向きとなっており、部分的に形成された磁界Ｈ相互の重なり部分のみが、打ち消し合って相殺されて弱められる。
磁界Ｈについては、以上のとおり。
【００２４】
《電磁界放射Ｄ等について》
そこで、電磁界放射Ｄ等については、次のようになる。
ａ．まず通常は、送電コイル８や受電コイル９の外側には、磁心コア６が配設されている。そこで、図１の（３）図の例でも示したように、磁心コア６方向つまり図示例では上下方向（Ｚ方向）には、形成される磁界Ｈに基づく電磁界放射Ｄは殆ど見られず、電磁界強度ｒも殆どない。この点は、この種従来例においても同様であった（図３の（２）図を参照）。
ｂ．これと共に本発明では、図２の（１）の第１例について示したように、前後方向（Ｙ方向）の電磁界放射Ｄが大幅削減され、電磁界強度ｒも大きく低下する。これらは殆ど０に近くなる。これは、直に並んで隣接配置された単位コイル８’や９’のＮＳ逆磁極設定に基づき、それぞれの磁界Ｈについて、磁界の向きｈが逆となって相互に部分的に重なる部分が、大きく打ち消し合って相殺されて、弱められた結果である。
ｃ．これに対し、図２の（１）の第１例では、左右方向（Ｘ方向）の電磁界放射Ｄは、大きく削減されることなく削減は中程度に止まり、電磁界強度ｒも、大きく低下することなく中程度の低下に止まる。上述したｂ．のケースに比し、部分的な重なり部分が比較的小さく、打ち消し合いも小さいことに基づく。
なお、この場合、直に並んで隣接配置された単位コイル８’や単位コイル９’間の間隔Ｊが小さいほど、重なり部分が大きくなり、削減，低下の割合がより大きくなるのに対し、間隔Ｊが大きくなるほど、重なり部分が小さくなり、削減，低下の割合がより小さくなる。
ところで、以上述べた所は、図１の（１）図，（３）図，図２の（１）図に示した４極コイル構造の例に基づく。これに対し、図１の（２）図，図２の（２）図に示した８極コイル構造の例では、上述した４極コイル構造が、更に相互に複合するので、前記ｂ，ｃの両点において、電磁界放射Ｄは更に大きく削減され、電磁界強度ｒも更に大きく低下する。これらが殆ど０に近くなる方向，範囲が増加する。
電磁界放射Ｄ等については、以上のとおり。
【００２５】
《電磁波について》
この非接触給電装置７では、ＮＳ逆磁極の多極構造を採用したことにより、上述したように、電磁界放射Ｄは削減され電磁界強度ｒも低下する。
前述したこの種従来例では、無指向性，等方向性を示していたのに対し（図３の（３）を参照）、特定され限定された指向性，方向性を示すようになる（図２の（１）図，（２）図等を参照）。外部拡散される電界と磁界Ｈは削減され、その強度も低下する。
このようにして、外部放射される電磁波は低減される。略平面的に前後方向（Ｙ方向）や左右方向（Ｘ方向）に伝播して広がって行く電磁波は、トータル的に大幅低減される。つまり、引き起こされて周囲へと広がって行く電気力線と磁力線は、量的に削減され質的に強度低下する。
電磁波については、以上のとおり。
【００２６】
《作用等》
本発明の多極コイル構造の非接触給電装置７は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）非接触給電装置７では、車輌Ｂ等の移動体側に搭載された受電側回路５の受電コイル９が、地上Ａ側に定置された送電側回路４の送電コイル８に対し、エアギャップＧを存し非接触で近接対応位置して、電力が供給される。代表的には、停止給電方式にて給電が実施される（図５等を参照）。
【００２７】
（２）給電に際しては、まず送電側回路４において、送電コイル８が電源１２からの高周波交流を励磁電流として、通電される。そこで、送電コイル８に磁束が形成され、もって、送電コイル８と受電コイル９間のエアギャップＧに、磁束の磁路が形成される（図１の（３）図，図４，図５等を参照）。
【００２８】
（３）このようにして、エアギャップＧを介して送電コイル８と受電コイル９間が電磁結合され、磁束が受電コイル９を貫き鎖交することにより、誘導起電力が生成される。
非接触給電装置７では、このように誘起された磁界Ｈを利用し、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、電力が送電側回路４から受電側回路５へと、供給される（図１の（３）図等を参照）。
【００２９】
（４）ところで、この種の非接触給電装置７では、例えば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波交流が用いられており、エアギャップＧには、大きな密度の強い高周波磁界Ｈ（交番磁界Ｈ）が、誘起される。
そこで、エアギャップＧから外部へと電磁波が強力に放射される危険がある。電磁界放射Ｄそして電磁界強度ｒが、無指向性，等方向性を帯びて、強力に外部拡散される虞がある（図３の従来例を参照）。
【００３０】
（５）これに対し、まず、エアギャップＧ形成面、つまり送電コイル８の外側や受電コイル９の外側には、それぞれ磁心コア６が配設されている。そこで、同方向（Ｚ方向）への電磁界放射Ｄは遮られ、電磁波の外部放射は殆ど見られない（図１の（３）図，図３の（２）図等を参照）。
【００３１】
（６）しかしながら、エアギャップＧ側面は、磁心コア６等は存せず外部解放されている。もって、エアギャップＧ側方（Ｚ方向に対するＸ，Ｙ方向）については、そのままでは、略平面的に伝搬して広がっていく電磁界放射Ｄの拡散の虞が大である。電磁波が強力に外部放射される虞が大である（図３の従来例を参照）。
【００３２】
（７）そこで本発明では、送電コイル８および受電コイル９について、多極構造を採用すると共に、直に並んで隣接配置されたその単位コイル８’（単位コイル９’）に関しては、相互間で電流の向きＩを逆に設定し、もって、磁極つまりＮ極とＳ極を逆とした構成を採用してなる（図１を参照）。
【００３３】
（８）このように、直に並んで隣接配設されると共にＮＳ逆磁極となった単位コイル８’（単位コイル９’）間について、それぞれ形成される磁界Ｈは、磁界の向きｈが逆となっており、部分的に形成される相互の重なり部分が打ち消し合い、磁界ＨのＮＳ方向の作用が相殺されることにより、弱められる。磁界密度が大幅低下せしめられる。
【００３４】
（９）従って、外部拡散される電磁界放射Ｄは大幅に削減され、電磁界強度ｒも大幅に低下する。これらは、特定され限定された指向性，方向性を示すようになる（本発明の図２の（１）図，（２）図と、この種従来例の図３の（３）図とを、比較対照）。
このようにして、エアギャップＧ側面から外部放射される電磁波が、トータル的に大幅に低減される。周囲へと伝搬して広がる電気力線や磁力線は、量的に削減され質的に強度低下する。
【００３５】
（１０）このように、外部放射される電磁波が、トータル的に大幅低減されて、電磁波障害発生の虞が防止されるので、より一層のエアギャップＧ拡大が可能となる。
すなわち、エアギャップＧを拡大すると、比例して、送電コイル８の励磁無効電力が増加し、励磁皮相電力の増加を招くことになるが、その悪影響は上述によりカバーされる。
電力増加を招いても、外部放射される電磁波は大幅低減される。エアギャップＧ拡大に伴う外部拡散される電磁界放射Ｄの拡大、電磁界強度ｒの増大は、確実に阻止される。
作用等については、以上のとおり。
【符号の説明】
【００３６】
１ 非接触給電装置（従来例）
２ 送電コイル（従来例）
３ 受電コイル（従来例）
４ 送電側回路
５ 受電側回路
６ 磁心コア
７ 非接触給電装置（本発明）
８ 送電コイル（本発明）
８’単位コイル
９ 受電コイル（本発明）
９’単位コイル
１０ バッテリー
１１ 負荷
１２ 電源
１３ チョークコイル
１４ コンデンサ
１５ コンデンサ
１６ モータ
１７ コンバータ
１８ インバータ
１９ コンデンサ
Ａ 地上
Ｂ 車輌
Ｃ 給電スタンド
Ｄ 電磁界放射
Ｇ エアギャップ
Ｈ 磁界
Ｉ 電流の向き
Ｊ 間隔
Ｎ Ｎ極
Ｓ Ｓ極
ｈ 磁界の向き
ｒ 電磁界強度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置に関する。例えば、地面側，送電側から車輌側，受電側に非接触で電力を供給する、多極コイル構造の非接触給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
《技術的背景》
ケーブル等の機械的接触なしで、例えば電気自動車等の車輌に、外部から電力を供給する非接触給電装置が、需要に基づき開発，実用化されている。
この非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上側に定置された送電側回路の送電コイルから、車輌等の移動体側に搭載された受電側回路の受電コイルに、例えば数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ程度のエアギャップを存し、非接触で近接対応位置しつつ、電力を供給する（後述する図４，図５等も参照）。
【０００３】
《従来技術》
図３は、この種従来例の非接触給電装置１の説明に供し、（１）図は、その受電コイル３（送電コイル２）の平面図、（２）図は、電磁界放射等の状態を示す正面図、（３）図は、同平面図である。
この種の非接触給電装置１にあっては、送電側回路４の送電コイル２や、受電側回路５の受電コイル３として、従来より、渦巻状に巻回された扁平フラット構造のものが使用されている。これと共に、この種従来例では、送電コイル２と受電コイル３は、それぞれ、Ｎ極およびＳ極から構成される極数２の２極コイルよりなっていた。
図中６は、送電コイル２の外側や受電コイル３の外側にそれぞれ配設された、フェライトコア等の磁心コアである。Ｇはエアギャップ、Ｈは形成される交番磁界、ｈは磁界Ｈの向きの１例、ＮはそのＮ極、ＳはそのＳ極、Ｉは電流の向きを示す。Ｄは電磁界放射を、ｒは電磁界強度を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
上述したこの種従来例の非接触給電装置としては、例えば、次の特許文献１，２に示されたものが挙げられる。
【特許文献１】特開２００８−０８７７３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３５３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
《問題点》
ところで、このような従来の非接触給電装置１については、次のような課題が指摘されていた。
図３の（２）図に示したように、給電に際しては、誘起された磁界Ｈを利用して、送電コイル２と受電コイル３が電磁結合され、磁束の磁路が形成されて、非接触給電が実施される（代表例では図示のように、受電コイル３と送電コイル２とが上下に位置するので、以下その位置関係を基に説明する）。
その際、エアギャップＧには、大きな密度の強い高周波磁界Ｈ（交番磁界Ｈ）が誘起されるが、上下方向（Ｚ方向）には、外側に磁心コア６が配設されているので、電磁界放射Ｄは殆どない。
これに対し、左右方向（Ｘ方向）や前後方向（Ｙ方向）は、遮るものがないので、電磁界放射Ｄが拡散して行く。このように外部拡散され、略平面的に伝搬して広がる電磁界放射Ｄ，電磁界強度ｒは、図３の（３）に示したように無指向性，等方向性を示す。
【０００６】
このような電磁界放射Ｄ，電磁界強度ｒは、近隣周辺に電磁波障害を引き起こす虞が指摘されていた。すなわち強い高周波磁界Ｈ（交番磁界Ｈ）が誘起され、高周波の電磁波が強力に放射されるので、近隣周辺の離れたエリアまで届き易く、環境への悪影響が懸念されていた。例えば、数１０ｍ〜数１００ｍ程度離れたエリアにおいて、電波妨害を発生させたり、人体に機能障害を与える虞が指摘されていた。
他方、非接触給電装置１にあっては、給電の利便性に鑑み、エアギャップＧ拡大のニーズが大である。
しかしながら、エアギャップＧを拡大すると、比例して送電コイル２の励磁無効電力が増加し、励磁皮相電力を増大させることが必要となり、結局、外部への電磁界放射Ｄの拡大、電磁界強度ｒの増大を招き、上述した近隣周辺への電磁波障害の危険が増すことになる。
【０００７】
《本発明について》
本発明の多極コイル構造の非接触給電装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、電磁波障害が防止され、第２に、エアギャップ拡大も可能となる、多極コイル構造の非接触給電装置を提案することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。請求項１については、次のとおり。
請求項１の多極コイル構造の非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路の送電コイルから受電側回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置しつつ電力を供給する。
そして、該送電コイルおよび受電コイルは、それぞれ、複数個の単位コイルの平面的集合体よりなり、各該単位コイルは、渦巻状に巻回された扁平フラット構造をなし、隣接配置されると共に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きが逆となる設定よりなること、を特徴とする。
【０００９】
請求項２については、次のとおり。
請求項２の多極コイル構造の非接触給電装置では、請求項１において、給電に際し該受電コイルが、定置された該送電コイルに対し近接対応位置して停止する、停止給電方式にて電力供給可能となっている。そして、該送電コイルと受電コイルとは、上下等で対をなし得る対称構造よりなること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。
請求項３の多極コイル構造の非接触給電装置では、請求項２において、該送電コイルと受電コイルは、それぞれ、１個の該単位コイルが対をなすＮ極とＳ極を構成し、極数２の２極コイル構造として把握される。もってそれぞれ、偶数個の該単位コイルの集合により、４極コイル構造や、８極コイル構造等の多極コイル構造として把握される。
そして、直に並んで隣接配置された各該単位コイル間で、磁極のＮ極とＳ極が逆となっていること、を特徴とする。
【００１０】
請求項４については、次のとおり。
請求項４の多極コイル構造の非接触給電装置では、請求項３において、直に並んで隣接配設された各該単位コイル間について、それぞれ形成される磁界の重なり部分のみが部分的に、ＮＳ逆磁極に基づき打ち消し合って相殺される。もって、外部放射される電磁波が、トータル的に低減されること、を特徴とする。
請求項５については、次のとおり。
請求項５の多極コイル構造の非接触給電装置では、請求項４において、該送電コイルおよび受電コイルは、それぞれ外側に、扁平なフラット構造のフェライトコア等の磁心コアを備えていること、を特徴とする。
請求項６については、次のとおり。
請求項６の多極コイル構造の非接触給電装置では、請求項５において、該送電コイル等の送電側回路は、地面，路面，床面等の地上側に、定置され、該受電コイル等の受電側回路は、車輌，その他の移動体側に、搭載されていること、を特徴とする。
【００１１】
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）非接触給電装置では、受電コイルが送電コイルにエアギャップを存し近接対応位置して、電力が供給される。代表的には、停止給電方式にて給電が実施される。
（２）給電に際しては、送電コイルが通電されて磁束が形成され、もって受電コイルとの間のエアギャップに、磁束の磁路が形成される。
（３）このように誘起された磁界を利用し、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電コイルから受電コイルへと給電が実施される。
（４）ところで、このような非接触給電に際しては、電磁波が外部へと強力に放射される危険がある。
（５）これに対し、まず、送電コイルや受電コイルの外側には、磁心コアが配設されているので、同方向への電磁波放射は殆ど見られない。
（６）しかしながらエアギャップ側面は、外部解放されているので、そのままでは、電磁波が強力に外部放射される虞が大である。
（７）そこで本発明では、送電コイルおよび受電コイルについて、多極構造を採用すると共に、直に並んで隣接配置された単位コイル相互間では、電流の向きそして磁極のＮ極とＳ極を、逆としてなる。
（８）従って、この単位コイル間について、向きが逆となって形成される磁界の重なり部分のみが部分的に、打ち消し合い相殺されて弱められる。
（９）このようにして、外部放射される電磁波が、放射電磁波の逆位相に基づき、トータル的に大幅に低減される。
（１０）これにより電磁波障害発生の虞が防止されるので、エアギャップ拡大が可能となる。
（１１）さてそこで、本発明の多極コイル構造の非接触給電装置は、次の効果を発揮する。
【発明の効果】
【００１２】
《第１の効果》
第１に、電磁波障害が防止される。本発明の多極コイル構造の非接触給電装置では、送電コイルおよび受電コイルについて、多極構造を採用すると共に、それぞれ、直に並んで隣接配置された各単位コイル相互間で、電流の向きそしてＮ極とＳ極が逆となっている。
もって、形成される磁界の重なり部分のみが部分的に、打ち消し合って弱められるので、外部放射される電磁波が、トータル的に大幅に低減される。このように、外部拡散されて広がる電磁界放射が削減され、電磁界強度が低下するので、近隣周辺に電磁波障害を引き起こす危険は防止される。
前述したこの種従来例のように、例えば数１０ｍ〜数１００ｍ程度離れたエリアにおいて、電波妨害を発生させたり、人体に機能障害を与える危険は防止される。
【００１３】
《第２の効果》
第２に、エアギャップ拡大が可能となる。本発明の多極コイル構造の非接触給電装置では、このように、外部放射される電磁波がトータル的に大幅低減されて、電磁波障害が防止される。
そこで、前述したこの種従来例に比し、エアギャップをより大きくとることが可能となる。エアギャップを拡大すると、励磁無効電力そして励磁皮相電力の増大を招くことになるが、その悪影響は上述によりカバーされる。非接触給電装置にあっては、給電の利便性に鑑み、エアギャップ拡大，大エアギャップ化のニーズが大であるが、上述により、そのニーズに十分応えることができる。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る多極コイル構造の非接触給電装置について、発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、受電コイル（送電コイル）の第１例の平面図、（２）図は、受電コイル（送電コイル）の第２例の平面図、（３）図は、第１例の電磁界放射等の状態を示す正面図である。
【図２】同発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、第１例の電磁界放射等の状態を示す平面図、（２）図は、第２例の電磁界放射等の状態を示す平面図である。
【図３】この種従来例の説明に供し、（１）図は、受電コイル（送電コイル）の平面図、（２）図は、電磁界放射等の状態を示す正面図、（３）図は、同平面図である。
【図４】非接触給電装置の説明に供し、回路図である。
【図５】非接触給電装置の説明に供し、（１）図は、全体側面図、（２）図は、構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
《非接触給電装置７について》
まず、本発明の前提となる非接触給電装置７について、図４，図５，図１の（３）図等を参照して、一般的に説明する
非接触給電装置７は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路４の送電コイル８から受電側回路５の受電コイル９に、エアギャップＧを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する。送電側回路４は、地上Ａ側に定置配設されており、受電側回路５は車輌Ｂ等の移動体側に搭載されている。
【００１６】
このような非接触給電装置７について、更に詳述する。まず、給電側，トラック側，１次側の送電側回路４は、給電スタンドＣ等の給電エリアにおいて、地面，路面，床面，その他の地上Ａ側に、定置配置されている。
これに対し、受電側，ピックアップ側，２次側の受電側回路５は、電気自動車（ＥＶ車）や電車等の車輌Ｂ，その他の移動体に搭載されている。受電側回路５は、駆動用の他、非駆動用としても利用可能であり、図５中に示したように、車載のバッテリー１０に接続されるのが代表的であるが、図４中に示したように、各種負荷１１に直接接続される場合もある。
そして、送電側回路４の送電コイル８と受電側回路５の受電コイル９とは、給電に際し数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ、例えば５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の僅かな間隙空間であるエアギャップＧを存しつつ、非接触で近接して対応位置される。
給電に際しては、受電コイル９が定置された送電コイル８に対し、上側等から対応位置して停止される停止給電方式が代表的であり、停止給電方式の場合は、送電コイル８と受電コイル９とは、上下等で対をなしうる対象構造よりなる。これに対し、受電コイル９が送電コイル８上等を低速走行しつつ給電を行う移動給電方式も、可能である。
【００１７】
送電側回路４の送電コイル８は、電源１２に接続されている。電源１２は、周波数等交換用のインバーターよりなり、例えば数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ、更には数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度の高周波交流を、給電交流，励磁電流として送電コイル８に向けて通電する。図４の送電側回路４中、１３は、チョークコイル、１４は、送電コイル８との直列共振用のコンデンサ、１５は、送電コイル８との並列共振用のコンデンサである。
受電側回路５の受電コイル９は、図５の例ではバッテリー１０に接続可能となっており、給電により充電されたバッテリー１０にて走行用のモータ１６が駆動され、図４の例では、その他の負荷１１に電力供給される。図５中１７は、交流を直流に変換するコンバータ（整流部や平滑部）、１８は、直流を交流に変換するインバータであり、図４の受電側回路５中、１９は受電コイル９との並列共振用のコンデンサである。
送電コイル８および受電コイル９は、渦巻状に巻回された扁平フラット構造をなしている。すなわち、絶縁被覆されたコイル導線が、同一平面において並列化された平行位置関係を維持しつつ、円形や方形の渦巻状に複数回巻回ターンされ、もって全体的に凹凸のない平坦で肉厚の薄い扁平フラット構造をなすと共に、環状，略フランジ状をなしている。
又、送電コイル８および受電コイル９は、図１の（３）図中に示したように、それぞれ外側に、扁平なフラット構造のフェライトコア等の磁心コア６を備えている。磁心コア６は強磁性体よりなり、フラットな平状，環状，略フランジ状をなし、送電コイル８や受電コイル９に対し、若干大きな表面積よりなると共に同心に配置されている。そして、コイルインダクタンスを増し電磁結合を強化すると共に、形成磁束を誘導，収集，方向付けする。
【００１８】
電磁誘導の相互誘導作用については、次のとおり。給電に際し、近接対応位置する送電コイル８と受電コイル９間において、送電コイル８での磁束形成により受電コイル９に誘導起電力を生成させ、もって送電コイル８から受電コイル９に電力を供給することは、公知公用である。
すなわち、図１の（３）図に示したように、送電側回路４の送電コイル８に、電源１２から給電交流，励磁電流を印加，通電することにより、自己誘導起電力が発生して、磁界Ｈが送電コイル８の周囲に生じ、磁束がコイル面に対して直角方向に形成される。
そして、このように形成された磁束が、受電側回路５の受電コイル９を貫き鎖交することにより、誘導起電力が生成されて磁場が形成される。このように、誘起された磁界Ｈを利用して、電力が送受される。１ｋＷ程度〜数ｋＷ以上、更には数１０ｋＷ〜数１００ｋＷ程度の電力供給が可能である。
非接触給電装置７では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電コイル８と受電コイル９間に磁束の磁路が形成され、送電コイル８と受電コイル９間が電磁結合されて、非接触給電が行われる。
非接触給電装置７について、一般的説明は以上のとおり。
【００１９】
《本発明の概要》
以下、本発明の多極コイル構造の非接触給電装置７について、図１，図２を参照して説明する。まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の多極コイル構造の非接触給電装置７において、送電コイル８は、複数個の単位コイル８’の平面的な集合体よりなる。受電コイル９も、複数個の単位コイル９’の平面的集合体よりなる。
そして、送電コイル８の各単位コイル８’は、隣接配置されると共に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きＩが逆に設定されており、磁極のＮ極とＳ極が逆となっている。対応して、受電コイル９の単位コイル９’も、隣接配置されると共に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きＩが逆に設定されており、磁極のＮ極とＳ極が逆となる。
そこで、直に並んで隣接配設された各単位コイル８’（単位コイル９’）間において、それぞれについて形成される磁界Ｈの重なり部分のみが部分的に、ＮＳ逆磁極に基づき打ち消し合って相殺され、もって、外部放射される電磁波がトータル的に低減される。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明について、更に詳述する。
【００２０】
《コイル配置について》
まず、送電コイル８（受電コイル９）は、複数個の単位コイル８’（単位コイル９’）の平面的集合体よりなり、複数個の各単位コイル８’（９’）が、隣接配置されている。
図１の（１）図の第１例では、２個の単位コイル８’（９’）が用いられており、図１の（２）図の第２例では、４個の単位コイル８’（９’）が用いられている。このように、２個，４個，８個等、偶数個用いる例が代表的であるが、奇数個用いる例も可能ではある。
このように複数個よりなる単位コイル８’（９’）は、次の相互位置関係のもとで、隣接配置される。まず、図１の（１）図の第１例，（２）図の第２例のように、相互に密接して配置されるケース、このような図示例によらず、相互間に隙間間隔が存して配置されるケース、両者ケースが混在するケース、等々が考えられる。
又、各単位コイル８’（９’）が、第１例のように、左右１列に横並び（Ｘ方向並び）したケース、これによらず前後１列に縦並び（Ｙ方向並び）したケース、第２例のように、左右前後の縦横並び（Ｘ，Ｙ方向並び）のケース、等々が考えられる。
コイルの配置については、以上のとおり。
【００２１】
《電流の向きＩについて》
そして、このように隣接配置された各単位コイル８’（９’）は、更に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きＩが逆に設定されている。
すなわち、図１の（１）図の第１例では、左右横（Ｘ方向）に直に並んで隣接配置された２個の単位コイル８’（９’）間、図１の（２）図の第２例では、左右横（Ｘ方向）および前後縦（Ｙ方向）に、直に並んで隣接配置された各単位コイル８’（９’）間について、電流の向きＩが、逆となるような設定よりなる。例えば斜交い，斜向かいの隣接配置関係を除き、直に並んで隣接配置された単位コイル８’（９’）間について、電流の向きＩが逆となるように設定されている。
これに対し、例えば斜交い，斜向かいの隣接配置関係となった単位コイル８’（９’）については、同じ電流の向きＩとなる。
このように所定の単位コイル８’（９’）間について、電流の向きＩを逆に設定する方式としては、各単位コイル８’（９’）間を直列接続すると共に、その間の接続配線を途中で交叉させ、相互間でコイル巻き方向を逆方向巻きとした例が、代表的である。なお、このように相互間を同位相とせず逆位相とすると共に、コイル巻き方向を同一方向巻きとする例も、可能である。
電流の向きＩについては、以上のとおり。
【００２２】
《磁極等について》
そして、直に並んで隣接配置された各単位コイル８’（９’）は、このように電流の向きＩが逆に設定されているので、相互間で磁極つまりＮ極とＳ極とが逆となる（アンペールの右ねじの法則）。
図１の（１）図の第１例では、左右横（Ｘ方向）に直に並んで隣接配置された２個の単位コイル８’（９’）間において、図１の（２）図の第２例では、左右横（Ｘ方向）や前後縦（Ｙ方向）に直に並んで隣接配置された各単位コイル８’（９’）間において、それぞれ誘導起電力に基づき誘起される磁界Ｈの磁極は、互いに逆極性となりＮＳ逆磁極となる。
ところで、送電コイル８を形成する各単位コイル８’と、受電コイル９を形成する各単位コイル９’とは、給電に際し、各々対をなして近接対応位置する。そして、送電コイル８の１個の単位コイル８’と受電コイル９の１個の単位コイル９’間で、対をなすＮ極とＳ極とを構成する。
又、送電コイル８の単位コイル８’、および受電コイル９の単位コイル９’は、それぞれＮ極とＳ極とから構成される極数２の２極コイルとして把握される。
このような単位コイル８’が複数個集合した送電コイル８と、単位コイル９’が複数個集合した受電コイル９とで、この非接触給電装置７の送電コイル８と受電コイル９は、４極以上の多極コイル構造として把握される。例えば、第１例は４極コイル構造、第２例は８極コイル構造と把握される（これに対し、図３に示したこの種従来例は、送電コイル２と受電コイル３は、共に２極コイル構造として、把握される）。
磁極等については、以上のとおり。
【００２３】
《磁界について》
さて前述により、送電コイル８および受電コイル９では、図１の（１）図，（２）図に示したように直に並んで隣接配置された各単位コイル８’（９’）について、相互間で磁極つまりＮ極とＳ極とが逆になっている。
すなわち、送電コイル８の各単位コイル８’と、受電コイル９の各単位コイル９’間において、それぞれ対をなす単位コイル８’と単位コイル９’毎に形成される複数の磁界Ｈは、図１の（３）図の第１例について示したように、直に並んで隣接するものの磁界の向きｈが逆となる。エアギャップＧに誘起される高周波磁界Ｈ（交番磁界Ｈ）は、それぞれの向きｈが逆となる（ｈと−ｈ）。
そこで、このように磁界の向きｈが逆となると共に直に並んで隣接する両磁界Ｈの重なり部分のみが部分的に、打ち消し合って相殺されるようになる。対をなす各単位コイル８’，９’にて形成される個々の磁界Ｈは、直に並んで隣接する単位コイル８’や９’のＮＳ逆磁極設定に基づき、磁束の向きそして磁界の向きｈが、逆向きとなっており、部分的に形成された磁界Ｈ相互の重なり部分のみが、打ち消し合って相殺されて弱められる。
磁界Ｈについては、以上のとおり。
【００２４】
《電磁界放射Ｄ等について》
そこで、電磁界放射Ｄ等については、次のようになる。
ａ．まず通常は、送電コイル８や受電コイル９の外側には、磁心コア６が配設されている。そこで、図１の（３）図の例でも示したように、磁心コア６方向つまり図示例では上下方向（Ｚ方向）には、形成される磁界Ｈに基づく電磁界放射Ｄは殆ど見られず、電磁界強度ｒも殆どない。この点は、この種従来例においても同様であった（図３の（２）図を参照）。
ｂ．これと共に本発明では、図２の（１）の第１例について示したように、前後方向（Ｙ方向）の電磁界放射Ｄが大幅削減され、電磁界強度ｒも大きく低下する。これらは殆ど０に近くなる。これは、直に並んで隣接配置された単位コイル８’や９’のＮＳ逆磁極設定に基づき、それぞれの磁界Ｈについて、磁界の向きｈが逆となって相互に部分的に重なる部分が、大きく打ち消し合って相殺されて、弱められた結果である。
ｃ．これに対し、図２の（１）の第１例では、左右方向（Ｘ方向）の電磁界放射Ｄは、大きく削減されることなく削減は中程度に止まり、電磁界強度ｒも、大きく低下することなく中程度の低下に止まる。上述したｂ．のケースに比し、部分的な重なり部分が比較的小さく、打ち消し合いも小さいことに基づく。
なお、この場合、直に並んで隣接配置された単位コイル８’や単位コイル９’間の間隔Ｊが小さいほど、重なり部分が大きくなり、削減，低下の割合がより大きくなるのに対し、間隔Ｊが大きくなるほど、重なり部分が小さくなり、削減，低下の割合がより小さくなる。
ところで、以上述べた所は、図１の（１）図，（３）図，図２の（１）図に示した４極コイル構造の例に基づく。これに対し、図１の（２）図，図２の（２）図に示した８極コイル構造の例では、上述した４極コイル構造が、更に相互に複合するので、前記ｂ，ｃの両点において、電磁界放射Ｄは更に大きく削減され、電磁界強度ｒも更に大きく低下する。これらが殆ど０に近くなる方向，範囲が増加する。
電磁界放射Ｄ等については、以上のとおり。
【００２５】
《電磁波について》
この非接触給電装置７では、ＮＳ逆磁極の多極構造を採用したことにより、上述したように、電磁界放射Ｄは削減され電磁界強度ｒも低下する。
前述したこの種従来例では、無指向性，等方向性を示していたのに対し（図３の（３）を参照）、特定され限定された指向性，方向性を示すようになる（図２の（１）図，（２）図等を参照）。外部拡散される電界と磁界Ｈは削減され、その強度も低下する。
このようにして、外部放射される電磁波は低減される。略平面的に前後方向（Ｙ方向）や左右方向（Ｘ方向）に伝播して広がって行く電磁波は、トータル的に大幅低減される。つまり、引き起こされて周囲へと広がって行く電気力線と磁力線は、量的に削減され質的に強度低下する。
電磁波については、以上のとおり。
【００２６】
《作用等》
本発明の多極コイル構造の非接触給電装置７は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）非接触給電装置７では、車輌Ｂ等の移動体側に搭載された受電側回路５の受電コイル９が、地上Ａ側に定置された送電側回路４の送電コイル８に対し、エアギャップＧを存し非接触で近接対応位置して、電力が供給される。代表的には、停止給電方式にて給電が実施される（図５等を参照）。
【００２７】
（２）給電に際しては、まず送電側回路４において、送電コイル８が電源１２からの高周波交流を励磁電流として、通電される。そこで、送電コイル８に磁束が形成され、もって、送電コイル８と受電コイル９間のエアギャップＧに、磁束の磁路が形成される（図１の（３）図，図４，図５等を参照）。
【００２８】
（３）このようにして、エアギャップＧを介して送電コイル８と受電コイル９間が電磁結合され、磁束が受電コイル９を貫き鎖交することにより、誘導起電力が生成される。
非接触給電装置７では、このように誘起された磁界Ｈを利用し、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、電力が送電側回路４から受電側回路５へと、供給される（図１の（３）図等を参照）。
【００２９】
（４）ところで、この種の非接触給電装置７では、例えば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波交流が用いられており、エアギャップＧには、大きな密度の強い高周波磁界Ｈ（交番磁界Ｈ）が、誘起される。
そこで、エアギャップＧから外部へと電磁波が強力に放射される危険がある。電磁界放射Ｄそして電磁界強度ｒが、無指向性，等方向性を帯びて、強力に外部拡散される虞がある（図３の従来例を参照）。
【００３０】
（５）これに対し、まず、エアギャップＧ形成面、つまり送電コイル８の外側や受電コイル９の外側には、それぞれ磁心コア６が配設されている。そこで、同方向（Ｚ方向）への電磁界放射Ｄは遮られ、電磁波の外部放射は殆ど見られない（図１の（３）図，図３の（２）図等を参照）。
【００３１】
（６）しかしながら、エアギャップＧ側面は、磁心コア６等は存せず外部解放されている。もって、エアギャップＧ側方（Ｚ方向に対するＸ，Ｙ方向）については、そのままでは、略平面的に伝搬して広がっていく電磁界放射Ｄの拡散の虞が大である。電磁波が強力に外部放射される虞が大である（図３の従来例を参照）。
【００３２】
（７）そこで本発明では、送電コイル８および受電コイル９について、多極構造を採用すると共に、直に並んで隣接配置されたその単位コイル８’（単位コイル９’）に関しては、相互間で電流の向きＩを逆に設定し、もって、磁極つまりＮ極とＳ極を逆とした構成を採用してなる（図１を参照）。
【００３３】
（８）このように、直に並んで隣接配設されると共にＮＳ逆磁極となった単位コイル８’（単位コイル９’）間について、それぞれ形成される磁界Ｈは、磁界の向きｈが逆となっており、部分的に形成される相互の重なり部分が打ち消し合い、磁界ＨのＮＳ方向の作用が相殺されることにより、弱められる。磁界密度が大幅低下せしめられる。
【００３４】
（９）従って、外部拡散される電磁界放射Ｄは大幅に削減され、電磁界強度ｒも大幅に低下する。これらは、特定され限定された指向性，方向性を示すようになる（本発明の図２の（１）図，（２）図と、この種従来例の図３の（３）図とを、比較対照）。
このようにして、エアギャップＧ側面から外部放射される電磁波が、トータル的に大幅に低減される。周囲へと伝搬して広がる電気力線や磁力線は、量的に削減され質的に強度低下する。
【００３５】
（１０）このように、外部放射される電磁波が、トータル的に大幅低減されて、電磁波障害発生の虞が防止されるので、より一層のエアギャップＧ拡大が可能となる。
すなわち、エアギャップＧを拡大すると、比例して、送電コイル８の励磁無効電力が増加し、励磁皮相電力の増加を招くことになるが、その悪影響は上述によりカバーされる。
電力増加を招いても、外部放射される電磁波は大幅低減される。エアギャップＧ拡大に伴う外部拡散される電磁界放射Ｄの拡大、電磁界強度ｒの増大は、確実に阻止される。
作用等については、以上のとおり。
【符号の説明】
【００３６】
１ 非接触給電装置（従来例）
２ 送電コイル（従来例）
３ 受電コイル（従来例）
４ 送電側回路
５ 受電側回路
６ 磁心コア
７ 非接触給電装置（本発明）
８ 送電コイル（本発明）
８’単位コイル
９ 受電コイル（本発明）
９’単位コイル
１０ バッテリー
１１ 負荷
１２ 電源
１３ チョークコイル
１４ コンデンサ
１５ コンデンサ
１６ モータ
１７ コンバータ
１８ インバータ
１９ コンデンサ
Ａ 地上
Ｂ 車輌
Ｃ 給電スタンド
Ｄ 電磁界放射
Ｇ エアギャップ
Ｈ 磁界
Ｉ 電流の向き
Ｊ 間隔
Ｎ Ｎ極
Ｓ Ｓ極
ｈ 磁界の向き
ｒ 電磁界強度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路の送電コイルから受電側回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置しつつ電力を供給する、非接触給電装置において、
該送電コイルおよび受電コイルは、それぞれ、複数個の単位コイルの平面的集合体よりなり、各該単位コイルは、渦巻状に巻回された扁平フラット構造をなし、隣接配置されると共に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きが逆となる設定よりなること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１において、給電に際し該受電コイルが、定置された該送電コイルに対し近接対応位置して停止する、停止給電方式にて電力供給可能となっており、
該送電コイルと受電コイルとは、上下等で対をなし得る対称構造よりなること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【請求項３】
請求項２において、該送電コイルと受電コイルは、それぞれ、１個の該単位コイルが対をなすＮ極とＳ極を構成し極数２の２極コイル構造として把握され、もってそれぞれ偶数個の該単位コイルの集合により、４極コイル構造や８極コイル構造等の多極コイル構造として把握されると共に、
直に並んで隣接配置された各該単位コイル間で、磁極のＮ極とＳ極が逆となっていること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【請求項４】
請求項３において、直に並んで隣接配設された各該単位コイル間について、それぞれ形成される磁界の重なり部分のみが部分的に、ＮＳ逆磁極に基づき打ち消し合って相殺され、もって、外部放射される電磁波がトータル的に低減されること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【請求項５】
請求項４において、該送電コイルおよび受電コイルは、それぞれ外側に、扁平なフラット構造のフェライトコア等の磁心コアを備えていること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【請求項６】
請求項５において、該送電コイル等の送電側回路は、地面，路面，床面等の地上側に、定置され、該受電コイル等の受電側回路は、車輌，その他の移動体側に、搭載されていること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【請求項１】
電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路の送電コイルから受電側回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置しつつ電力を供給する、非接触給電装置において、
該送電コイルおよび受電コイルは、それぞれ、複数個の単位コイルの平面的集合体よりなり、各該単位コイルは、渦巻状に巻回された扁平フラット構造をなし、隣接配置されると共に、直に並んで隣接配置された相互間で、電流の向きが逆となる設定よりなること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１において、給電に際し該受電コイルが、定置された該送電コイルに対し近接対応位置して停止する、停止給電方式にて電力供給可能となっており、
該送電コイルと受電コイルとは、上下等で対をなし得る対称構造よりなること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【請求項３】
請求項２において、該送電コイルと受電コイルは、それぞれ、１個の該単位コイルが対をなすＮ極とＳ極を構成し極数２の２極コイル構造として把握され、もってそれぞれ偶数個の該単位コイルの集合により、４極コイル構造や８極コイル構造等の多極コイル構造として把握されると共に、
直に並んで隣接配置された各該単位コイル間で、磁極のＮ極とＳ極が逆となっていること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【請求項４】
請求項３において、直に並んで隣接配設された各該単位コイル間について、それぞれ形成される磁界の重なり部分のみが部分的に、ＮＳ逆磁極に基づき打ち消し合って相殺され、もって、外部放射される電磁波がトータル的に低減されること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【請求項５】
請求項４において、該送電コイルおよび受電コイルは、それぞれ外側に、扁平なフラット構造のフェライトコア等の磁心コアを備えていること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【請求項６】
請求項５において、該送電コイル等の送電側回路は、地面，路面，床面等の地上側に、定置され、該受電コイル等の受電側回路は、車輌，その他の移動体側に、搭載されていること、を特徴とする多極コイル構造の非接触給電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３４２１７（Ｐ２０１２−１３４２１７Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２９６４（Ｐ２０１０−２８２９６４）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００１８７２０８）昭和飛行機工業株式会社 (72)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００１８７２０８）昭和飛行機工業株式会社 (72)
【Ｆターム（参考）】
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