非接触給電装置
【課題】漏れ磁束の発生を抑制し、給電効率を向上することができる非接触給電装置を提供する。
【解決手段】非接触給電システム１０では、各コイル４０，５０の巻線４２，５２は、各コア４１，５１の厚み方向両方の面に配置されており、両方コア４１，５１の厚み方向片側の面同士が、向かい合うように配置されている。また対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち一部分４２ａの送電用巻線４２は重畳されて巻回されており、重畳された最上層の送電用巻線４２の一部分４２ａが送電用巻線４２の他の部分４２ｂよりも受電コイル５０側に位置している。これによって漏れ磁束の一部を、送電コイル４０と受電コイル５０とで形成される磁束経路と錯交させることができる。
【解決手段】非接触給電システム１０では、各コイル４０，５０の巻線４２，５２は、各コア４１，５１の厚み方向両方の面に配置されており、両方コア４１，５１の厚み方向片側の面同士が、向かい合うように配置されている。また対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち一部分４２ａの送電用巻線４２は重畳されて巻回されており、重畳された最上層の送電用巻線４２の一部分４２ａが送電用巻線４２の他の部分４２ｂよりも受電コイル５０側に位置している。これによって漏れ磁束の一部を、送電コイル４０と受電コイル５０とで形成される磁束経路と錯交させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部の電源から車両の電池に非接触で電力を給電する非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車およびハイブリッド車などの電動車両には、走行用の電力を外部電源から充電可能とする電池が装備されている。充電用の電力を給電する方法としては、給電側の電源口と車両の充電口とをケーブルで接続するプラグイン式の給電装置、およびケーブルを用いない非接触式の給電装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の非接触給電装置に関する技術では、外部に設置された１次側コイルと、車体下部に設置された２次側コイル間で電磁場を介して、１次側コイル（以下、「設備側コイル」ということがある）から２次側コイル（以下、「車体側コイル」ということがある）へ送電が行われる。これによって車体側コイルは、電磁結合により電流が流れることによって、対向する設備側コイルからの給電を受ける。
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、設備側コイルおよび車体側コイルは、コアの周りにコイルを巻回する構造をしている。このコイル構成では、コアの表面に渦巻き状にコイルを形成している構成に比べて、同じ体格でコイル幅を大きくすることができる。コイル幅を大きくすると、設備側コイルと車体側コイルとの磁気結合が強くなり、位置ずれに対して強くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７２０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１に記載の技術では、設置側コイルから流れる磁束のうち、設置側コイルと車体側コイルとの間のエアギャップにて車体側コイルに鎖交せずに、直接、設置側コイルに戻る漏れ磁束経路が多く存在する。このような漏れ磁束経路が多く存在するので、磁束を有効利用できていないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、漏れ磁束の発生を抑制し、給電効率を向上することができる非接触給電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、１次側コイル（４０）から２次側コイル（５０）へ非接触で送電を行う非接触給電装置（１０）であって、
板状の１次側コア（４１）、および１次側コアに巻回される巻線（４２）を含む１次側コイルと、
板状の２次側コア（５１）、および２次側コアに巻回される巻線（５２）を含む２次側コイルと、を含み、
各コイルの巻線の少なくとも一部は、各コアの厚み方向両方の面に配置されており、
両方のコアは、厚み方向の片側の面同士が向かい合うように配置され、
１次側コアにおける２次側コア側の対向面（４１ａ）に配置されている巻線のうち、巻線の一部分（４２ａ）が他の部分（４２ｂ）よりも２次側コイル側に位置していることを特徴とする非接触給電装置である。
【００１０】
請求項１に記載の発明に従えば、各コイルの巻線の少なくとも一部は、各コアの厚み方向両方の面に配置されており、両方のコアは厚み方向の片側の面同士が、向かい合うように配置されている。巻線が厚み方向の面に位置しているので、コアの表面に渦巻き状にコイルを形成している構成に比べて、同じ体格でコイル幅を大きくすることができる。コイル幅を大きくすると、１次側コイルと２次側コイルとの磁気結合が強くなるので、１次側コイルと２次側コイルとの位置が多少ずれた場合であっても、送電を行うことができる。
【００１１】
また１次側コアの対向面に配置されている巻線のうち、巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置している。巻線の一部分が２次側コイル側に位置しているので、１次側コイルに電流を流すと、対向面に位置する巻線を囲い２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。凸となった磁束経路は、２次側コイルとの距離が他の部分よりも小さくなり、さらに凸となった磁束経路の一部は２次側コイルに向かって傾斜するので、一部の磁束が送電するための磁束経路に至る。したがって漏れ磁束の一部を、１次側コイルと２次側コイルとで形成される磁束経路と錯交させることができる。これによって漏れ磁束を少なくすることができる。したがって１次側コイルで発生する磁束を送電のために、より多く用いることができる。このように本発明では、漏れ磁束の発生を抑制し、給電効率を向上することができる非接触給電装置を実現することができる。
【００１２】
また請求項２に記載の発明では、対向面に配置されている巻線の一部分は重畳されて巻回されており、重畳された最上層の巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置していることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明に従えば、対向面に配置されている巻線の一部分は重畳されて巻回されている。そして重畳された最上層の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置している。したがって前述のように、１次側コイルに、２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００１４】
さらに請求項３に記載の発明では、対向面は、２次側コアに向かって凸となるように湾曲してなることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明に従えば、対向面は、２次側コアに向かって凸となるように湾曲してなる。このような対向面に巻線を巻回すると、凸状に巻線を配列することができる。これによって１次側コイルに、２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。したがって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００１６】
さらに請求項４に記載の発明では、対向面は、２次側コアに向かって凸となる凸部（８０）を有し、
凸部の先端に巻線が巻回されており、
対向面に配置されている巻線のうち、凸部の先端に配置されている巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置していることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明に従えば、対向面に配置されている巻線のうち、対向面が有する凸部の先端に配置されている巻線の一部分が、他の部分よりも２次側コイル側に位置している。凸部の先端に巻線が巻回されるので、１次側コイルに、２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００１８】
さらに請求項５に記載の発明では、非金属からなり、対向面の一部に設けられ、２次側コアに向かって延びるスペーサ（７０）をさらに含み、
スペーサの先端に巻線が巻回されており、
対向面に配置されている巻線のうち、スペーサの先端に配置されている巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置していることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明に従えば、対向面に配置されている巻線のうち、対向面に設けられるスペーサの先端に配置されている巻線の一部分が、他の部分よりも２次側コイル側に位置している。スペーサの先端に巻線が巻回されるので、１次側コイルに、２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。また非金属からなるスペーサの内部は、磁束経路が形成されないので、スペーサの内部に漏れ磁束経路が形成されることを防止することができる。
【００２０】
さらに請求項６に記載の発明では、対向面に配置されている巻線は、対向面において巻線が延びる方向に交差する方向であって、対向面に沿うような方向に配列されており、
２次側コイル側に位置する巻線の一部分は、１次側コアにおいて配列された方向の中央に位置していることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明に従えば、対向面に配置されている巻線は、対向面において巻線が延びる方向に交差する方向であって、対向面に沿うような方向に配列されている。このように配列することによって、同じ巻線長さでコイル幅を大きくすることができる。したがって１次側コイルと２次側コイルとの磁気結合を強くすることができ、互いの位置が多少ずれた場合であっても、送電することができる。
【００２２】
また２次側コイル側に位置する巻線の一部分は、１次側コアにおいて配列方向の中央に位置している。これによって中央を凸とする磁束経路を作ることができる。中央を凸とすることによって、２次側コイルの両方の端部に凸の頂点を近づけることができる。したがって漏れ磁束のより多くを１次側コイルと２次側コイルとで形成される磁束経路と錯交させることができる。これによって漏れ磁束をさらに少なくすることができる。
【００２３】
さらに請求項７に記載の発明では、１次側コアにおける幅方向の両端部には、２次側コアに向かって凸となる１次側突出部（４３）が形成されており、１次側突出部における先端を除く部分に巻線が巻回されて、１次側コイルの一部が構成されており、
２次側コアにおける幅方向の両端部には、１次側コアに向かって凸となる２次側突出部（５３）が形成されており、２次側突出部における先端を除く部分に２次側突出部に巻線が巻回されて、２次側コイルが構成されており、
１次側突出部と２次側突出部とは、対向するように配置され、
対向面に配置されている巻線の一部分は重畳されて巻回されており、重畳された最上層の巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置していることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明に従えば、１次側コアおよび２次側コアにおける幅方向の両端部には、対向するコアに向かって凸となる１次側突出部および２次側突出部がそれぞれ形成されており、１次側突出部および２次側突出部に巻線が巻回されて、１次側コイルおよび２次側コイルの一部が構成されている。したがってたとえば、１次側コアおよび２次側コアの断面形状がＵ字状であり、その両端部が１次側突出部および２次側突出部に対応する。また各突出部における先端部分に巻線が巻回されるので、対向する両端部が、磁束経路となる。また対向面に配置されている巻線の一部分は重畳されて巻回されている。そして重畳された最上層の巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置している。したがって前述のように、１次側コイルに、２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００２５】
さらに請求項８に記載の発明では、１次側コアにおける対向面の反対側の面である背面（４１ｂ）に配置されている巻線は、重畳することなく配列されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項８に記載の発明に従えば、１次側コアの背面に配置されている巻線は、重畳することなく配列されている。本発明のように重畳することなく巻線を配列することで１次側コアの厚みを薄くすることができる。
【００２７】
さらに請求項９に記載の発明では、１次側コアにおける対向面の反対側の面である背面に設けられ、背面に位置する巻線から外部への磁界の漏洩を抑制する抑制部（６０）をさらに含むことを特徴とする。
【００２８】
請求項９に記載の発明に従えば、背面に抑制部を設けることによって、外部への磁界の漏洩を防止することができる。これによって漏れ磁束を少なくすることができる。
【００２９】
さらに請求項１０に記載の発明では、１次側コイルから２次側コイルへ非接触で送電を行い、かつ２次側コイルから１次側コイルへ送電を行う非接触給電装置であって、
２次側コイルにおける１次側コア側の対向面に配置されている巻線のうち、巻線の一部分が他の部分よりも１次側コイル側に位置していることを特徴とする。
【００３０】
請求項１０に記載の発明に従えば、２次側コアの対向面に配置されている巻線のうち、巻線の一部分が他の部分よりも１次側コイル側に位置している。巻線の一部分が１次側コイル側に位置しているので、２次側コイルに電流を流すと、対向面に位置する巻線を囲い１次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。したがって２次側コイルから１次側コイルへ送電する場合には、前述の１次側コイルにおける凸状の磁束経路による効果を達成することができる。これによって、双方向の送電が可能な構成であっても、送電するときの漏れ磁束を抑制した非接触給電装置を実現することができる。
【００３１】
なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第２実施形態の非接触給電システム１０を示すブロック図である。
【図２】送電コイル４０を示す平面図である。
【図３】送電コイル４０および受電コイル５０を示す側面図である。
【図４】送電コイル４０および受電コイル５０を側面から見た断面図である。
【図５】比較例のコイル４０，コイル５０を側面から見た断面図である。
【図６】第２実施形態のコイル４０Ａ，５０Ａを側面から見た断面図である。
【図７】第３実施形態のコイル４０Ｂ，５０Ｂを側面から見た断面図である。
【図８】第４実施形態のコイル４０Ｃ，５０Ｃを側面から見た断面図である。
【図９】第５実施形態のコイル４０Ｄ，５０Ｄを側面から見た断面図である。
【図１０】第６実施形態のコイル４０Ｅ，５０Ｅを側面から見た断面図である。
【図１１】第７実施形態のコイル４０Ｆ，５０Ｆを側面から見た断面図である。
【図１２】第８実施形態のコイル４０Ｇ，５０Ｇを側面から見た断面図である。
【図１３】第９実施形態のコイル４０Ｈ，５０Ｈを側面から見た断面図である。
【図１４】第１０実施形態のコイル４０Ｉ，５０Ｉを側面から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００３４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図５を用いて説明する。図１は、第１実施形態の非接触給電システム１０の電気的構成を示すブロック図である。図２は、送電コイル４０を示す平面図である。図３は、送電コイル４０および受電コイル５０を示す側面図である。非接触給電システム１０は、たとえば電気自動車、およびプラグインハイブリッド自動車などのメインバッテリに充電する場合に適用することができる。非接触給電システム１０は、２次電池であるメインバッテリ２１と車両２２の外部に設置される外部電源３０との間で、非接触で電磁誘導方式によって電力を伝送するシステムである。電磁誘導方式は、送電側と受電側との間で発生する誘導磁束を利用して電力を送る方式のことである。非接触給電システム１０は、車両２２に搭載される受電回路２３および車両側パッド２４、ならびに車両２２の外部に設置される送電回路３１および地上側パッド３２を含んで構成される。また地上側パッド３２および車両側パッド２４を総称して、非接触給電装置という。
【００３５】
先ず、送電回路３１に関して説明する。送電回路３１は、たとえば、家庭、集合住宅、コインパーキングなどの駐車設備、商業施設、および公共施設などに設けられる。送電回路３１は、車両２２にとって外部となる外部電源３０、および送電コイル４０に接続される。外部電源３０は、たとえば系統電源である。送電回路３１は、車両２２の受電コイル５０に給電する際に動作する。送電回路３１は、外部電源３０からの電力を車両２２に送電する。送電回路３１は、図示は省略するが、制御部、整流回路、高周波変換回路、通信回路、および共振回路を含んで構成される。
【００３６】
制御部は、送電回路３１の各部を制御し、送電の開始および停止などを制御する。高周波変換回路は、外部電源３０から供給された電力を高周波の電力に変換し、共振回路に与える。共振回路は、効率よく電力伝送するため、高周波変換回路から与えられた電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し、地上側パッド３２に与える。また通信回路は、制御部によって制御され、受電回路２３と通信し、通信した情報を制御部に与える。
【００３７】
次に、地上側パッド３２に関して説明する。地上側パッド３２は、非接触で電力を送電する送電コイル（１次側コイル）４０を内部に有し、地上に露出するように設けられる。地上側パッド３２の外郭は、送電コイル４０を覆い一部が地上に露出する。
【００３８】
送電コイル４０は、地上側パッド３２に内蔵される。送電コイル４０は、地上側パッド３２とともに駐車設備に画成された駐車スペース内に各々設置または埋設され、所定の通電によって電磁界を発生するように構成されている。送電コイル４０は、車両２２側に設けられた受電コイル５０との間で非接触による電力の受け渡しを行う。送電コイル４０は、送電回路３１に接続され、送電回路３１から与えられる高周波電力を電磁誘導により受電コイル５０が搭載される車両２２へ電力を送電する。
【００３９】
次に、車両側パッド２４に関して説明する。車両側パッド２４は、非接触で電力を受電する受電コイル（２次側コイル）５０を内部に有し、車外に露出するように車両２２に設けられる。
【００４０】
受電コイル５０は、車両側パッド２４に内蔵される。受電コイル５０は、送電コイル４０との間で非接触による電力の受け渡しを行う。受電コイル５０は、送電コイル４０が発生した電磁界の影響により、受電コイル５０にも電磁界が発生し、受電コイル５０に電流が流れ、電圧が発生する。受電コイル５０は、受電回路２３に接続され、発生した高周波電力を受電回路２３に与える。
【００４１】
次に、受電回路２３に関して説明する。受電回路２３は、車両２２において外部電源３０から給電される電力を充電する際に動作する回路である。受電回路２３は、車両側パッド２４に内蔵される受電コイル５０から給電された電力を直流電圧として出力し、メインバッテリ２１を充電する。受電回路２３は、図示は省略するが、共振回路、通信回路、整流回路、および昇圧回路を含んで構成される。
【００４２】
共振回路は、効率よく電力伝送するため、受電コイル５０から供給された電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し整流回路に与える。整流回路は、ダイオードおよびコンデンサから構成されている。整流回路は、ダイオードにより、共振回路から供給された高周波電力を整流し、コンデンサで平滑化した後、昇圧回路に供給する。昇圧回路は、整流回路からの電力の電圧を所定電圧まで、たとえば最大まで昇圧し、車両２２に搭載されるメインバッテリ２１に供給する。また通信回路は、車両制御装置２５によって制御され、送電回路３１と通信し、通信した情報を車両制御装置２５に与える。
【００４３】
次に、車両２２に搭載されるその他の構成に関して説明する。車両２２には、メインバッテリ２１、インバータ２６、モータジェネレータ（ＭＧ）２７、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８、補機２９ａ、補機バッテリ２９ｂ、および車両制御装置２５を含んで構成される。車両２２は、メインバッテリ２１の電力を基にして、モータジェネレータ２７などの負荷が駆動されるようになっている。また補機バッテリ２９ｂの電力を基にして、車両制御装置２５、空調ユニット（図示せず）および電動パワーステアリングユニット（図示せず）などの補機２９ａが駆動されるようになっている。
【００４４】
メインバッテリ２１は、高圧のバッテリであり、その端子電圧が高圧となるように設定されている。メインバッテリ２１は、充放電可能に構成された電池であり、たとえばニッケル水素電池、リチウムイオン電池などを使用することができる。
【００４５】
補機バッテリ２９ｂは、端子電圧がメインバッテリ２１よりも低い低電圧バッテリである。補機バッテリ２９ｂは、メインバッテリ２１を電力供給源としており、メインバッテリ２１の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ２８によって降下されて、降下された出力電圧が引加されるようになっている。
【００４６】
インバータ２６は、メインバッテリ２１とモータジェネレータ２７との間において電力形態の変換および電力量を調整する電力変換部である。インバータ２６は、メインバッテリ２１の直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）するとともに、モータジェネレータ２７に必要とされる電力量を調整する。また、インバータ２６は、減速時において車両２２の駆動輪からの駆動力によって、モータジェネレータ２７が回転駆動されることで交流の回生電力が得られたときには、交流の回生電力を直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）してメインバッテリ２１に供給し充電する。このようにインバータ２６は、双方向の電力変換を可能としている。
【００４７】
モータジェネレータ２７は、電動機および発電機の両機能を有する３相交流の回転電機である。モータジェネレータ２７の回転軸の一方の端部は、内燃機関（図示せず）の出力軸に直結されており、他方の端部は、変速装置（図示せず）を介して駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ２７は、インバータ２６によって電力変換および電力調整された電量が供給されると、回転数および駆動トルクが制御されて、駆動輪に必要とされる駆動力を与える電動機として機能する。また、モータジェネレータ２７は、減速時において駆動輪からの駆動力によって回転駆動されると、交流の回生電力を発生する発電機として機能する。モータジェネレータ２７の作動は、車両制御装置２５によって制御される。
【００４８】
車両制御装置２５は、受電回路２３を介して送電回路３１と通信して、送電回路３１の動作を把握しつつ、受電回路２３の作動を制御する。車両制御装置２５は、補機バッテリ２９ｂを直接の電源とする。
【００４９】
次に、送電コイル４０および受電コイル５０の構成に関して説明する。先ず、受電コイル５０に関して説明する。受電コイル５０は、板状の受電コア（２次側コア）５１および受電コア５１に巻回される受電用巻線５２を含んで構成される。受電コア５１は、本実施形態では平板状に形成される。受電コア５１は、透磁率が高い材料からなり、たとえばフェライトで成形される。受電用巻線５２は、電気抵抗が少ない材料からなり、たとえばリッツ線が用いられる。
【００５０】
受電用巻線５２は、受電コア５１の厚み方向両方の面に配置されている。換言すると、巻回される受電用巻線５２の巻回軸線は、受電コア５１における厚み方向に略直交（略直交は直交も含む）する方向に延びる。また受電コア５１の厚み方向の両面に配置されている複数の受電用巻線５２は、受電用巻線５２が延びる方向（図３の紙面の厚み方向）に交差する方向であって、配置されている面に沿うような方向（図３の紙面の左右方向）に配列されている。また受電用巻線５２は、図３に示すように、１列で配列されている。受電用巻線５２の端部は、受電回路２３に接続される。
【００５１】
次に、送電コイル４０に関して説明する。送電コイル４０は、板状の送電コア（１次側コア）４１および送電コア４１に巻回される送電用巻線４２を含んで構成される。送電コア４１は、本実施形態では平板状に形成される。送電コア４１は、透磁率が高い材料からなり、たとえばフェライトで成形される。送電用巻線４２は、電気抵抗が少ない材料からなり、たとえばリッツ線が用いられる。
【００５２】
送電用巻線４２は、送電コア４１の厚み方向両方の面に配置されている。換言すると、巻回される送電用巻線４２の巻回軸線は、送電コア４１における厚み方向に略直交（略直交は直交も含む）する方向に延びる。送電用巻線４２は、送電回路３１に接続される。
【００５３】
受電コア５１と送電コア４１とは、送電するときには、図３に示すように、厚み方向一方の面である厚み方向片側の面同士が向かい合うように配置される。換言すると、送電するときには、受電コア５１と送電コア４１とは厚み方向の一方の面が対向するように配置される。
【００５４】
送電コア４１における厚み方向両面のうち、受電コア５１に向いている面を対向面４１ａと称し、他の面を背面４１ｂと称する。したがって対向面４１ａは図３において上方に位置する面であり、背面４１ｂは図３の下方に位置する面である。図３に示すように、対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち一部分４２ａの送電用巻線４２は重畳されて巻回されており、重畳された最上層の送電用巻線４２の一部分４２ａが送電用巻線４２の他の部分４２ｂよりも受電コイル５０側に位置している。本実施形態では、部分的に３重に重畳されている。換言すると、図２に示すように、送電用巻線４２の一部分４２ａを、幅方向ではなく厚み方向に巻回している。この受電コイル５０側に位置する送電用巻線４２の一部分４２ａは、送電コア４１の幅方向（図３の紙面の左右方向）の中央に位置する。ここで中央は、幅方向の中心を含み、ある程度の幅がある部分である。
【００５５】
また送電コア４１の背面４１ｂに配置されている送電用巻線４２の一部分も重畳されて巻回されている。本実施形態では、背面４１ｂでは送電用巻線４２が部分的に２重に重畳されている。また重畳される送電用巻線４２の一部分４２ａ以外の送電用巻線４２は、巻線が延びる方向（図３の紙面の厚み方向）に交差する方向であって、配置されている面に沿うような方向（図３の紙面の左右方向）に配列されている。重畳されていない送電用巻線４２は、１列で配列されている。
【００５６】
図４は、送電コイル４０および受電コイル５０を側面から見た断面図である。図５は、比較例の送電コイル４０および受電コイル５０を側面から見た断面図である。比較例の送電コイル４０および受電コイル５０の構成は、送電コイル４０の重畳される巻線部分が異なり、残余の構成は等しい。また図４および図５では、磁束経路を破線を用いて示す。
【００５７】
図４に示すように、対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち、一部分４２ａが他の部分４２ｂよりも受電コイル５０側に位置している。一部の送電用巻線４２が受電コイル５０側に位置しているので、送電コイル４０に電流を流すと図４に示すように、対向面４１ａに位置する送電用巻線４２を囲い受電コイル５０に向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。凸となった磁束経路は、受電コイル５０との距離が他の部分よりも小さくなり、さらに凸となった磁束経路の一部は受電コイル５０に向かって傾斜するので、一部の磁束が送電するための磁束経路に至る。
【００５８】
これに対して図５に示す比較例では、対向面４１ａに配置される送電用巻線４２が１列に配列されるので、送電用巻線４２を囲って形成される磁束経路は平坦状である。したがって平坦状の磁束経路をとおる磁束は、漏れ磁束となり送電に寄与することができない。
【００５９】
本実施形態では、比較例では用いることができなかった漏れ磁束の一部を、送電コイル４０と受電コイル５０とで形成される磁束経路と錯交させることができる。図４では、磁束が錯交し、磁束密度が大きくなる部分を仮想線で囲って示す。これによって本実施形態では、比較例よりも漏れ磁束を少なくすることができる。
【００６０】
また重畳される送電用巻線４２の高さ寸法ｈは、送電コア４１と受電コア５１との間隔ｔとの関係で設定される。高さ寸法ｈに対する間隔ｔの比率（間隔ｔ／高さ寸法ｈ）が大きすぎると、間隔が広くなり、錯交する磁束が少なくなるからである。間隔ｔは、高さ寸法ｈのたとえば９倍以下に設定されるのが好ましい。
【００６１】
また送電用巻線４２の幅寸法Ｗは、間隔ｔとの関係で設定される。幅寸法Ｗに対する間隔ｔの比率（間隔ｔ／幅寸法Ｗ）が大きすぎると、間隔が広くなり、錯交する磁束が少なくなるからである。間隔ｔは、幅寸法Ｗのたとえば３倍以下に設定されるのが好ましい。
【００６２】
以上説明したように本実施形態の非接触給電システム１０では、各コイル４０，５０の巻線４２，５２は、各コア４１，５１の厚み方向両方の面に配置されており、両方コア４１，５１の厚み方向片側の面同士が、向かい合うように配置されている。各巻線４２，５２が厚み方向の面に位置しているので、各コア４１，５１の表面に渦巻き状にコイルを形成している構成に比べて、同じ体格でコイル幅を大きくすることができる。コイル幅を大きくすると、送電コイル４０と受電コイル５０との磁気結合が強くなるので、送電コイル４０と受電コイル５０との位置が多少ずれた場合であっても、送電を行うことができる。
【００６３】
また図４および図５にて説明したように、漏れ磁束の一部を、送電コイル４０と受電コイル５０とで形成される磁束経路と錯交させることができる。これによって漏れ磁束を少なくすることができる。したがって送電コイル４０で発生する磁束を送電のために、より多く用いることができる。このように漏れ磁束の発生を抑制し、給電効率を向上することができる非接触給電システム１０を実現することができる。
【００６４】
また本実施形態では、対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２は、対向面４１ａにおいて送電用巻線４２が延びる方向に交差する方向であって、対向面４１ａに沿うような方向に隣接する送電用巻線４２と接触するように密に配列されている。このように配列することによって、同じ巻線長さでコイル幅を大きくすることができる。したがって送電コイル４０と受電コイル５０との磁気結合を強くすることができ、互いの位置が多少ずれた場合であっても、送電することができる。また密に送電用巻線４２を配列することによって、疎に配列するよりも隣接する送電用巻線４２間から磁束が漏れることを防止することができる。
【００６５】
また対向面４１ａに位置する送電用巻線４２の一部分４２ａは、送電コア４１において配列方向の中央に位置している。これによって中央を凸とする磁束経路を作ることができる。中央を凸とすることによって、受電コイル５０の両方の幅方向の端部に凸の頂点を近づけることができる。したがって漏れ磁束のより多くを送電コイル４０と受電コイル５０とで形成される磁束経路と錯交させることができる。これによって漏れ磁束をさらに少なくすることができる。
【００６６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図６を用いて説明する。図６は、第２実施形態の送電コイル４０Ａおよび受電コイル５０Ａを側面から見た断面図である。図６では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、第１実施形態に対して、送電コイル４０Ａの背面４１ｂおよび受電コイル５０Ａの反対側の面（図６の上方の面）に、漏れ磁束を低減するために導電板６０を配置した点に特徴を有する。
【００６７】
導電板６０は、送電コア４１の背面４１ｂに設けられ、背面４１ｂに位置する送電用巻線４２から外部への磁界の漏洩を抑制する抑制部としての機能を有する。導電板６０は、たとえばアルミニューム（Ａｌ）、銅、鉄および銀などからなる。導電板６０は、各巻線４２，５２を収容するための凹部６０ａが形成され、各巻線４２．５２に接触するように配置される。また導電板６０は、送電コイル４０Ａの背面４１ｂおよび受電コイル５０Ａの反対側の面の全てを覆うように配置される。これによって導電板６０は、外部に向かう磁束を抑制する。したがって送電コイル４０Ａと受電コイル５０Ａとの間を循環する磁束が増加し、結合係数を高めることができる。
【００６８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に関して、図７を用いて説明する。図７は、第３実施形態の送電コイル４０Ｂおよび受電コイル５０Ｂを側面から見た断面図である。図７では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コア４１の背面４１ｂに配置されている送電用巻線４２は、重畳することなく配列されている点が、前述の第１実施形態とは異なる。本実施形態のように重畳することなく送電用巻線４２を１列に配列することによって、送電コイル４０Ｂの厚みを薄くすることができる。
【００６９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に関して、図８を用いて説明する。図８は、第４実施形態の送電コイル４０Ｃおよび受電コイル５０Ｃを側面から見た断面図である。図８では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、非金属からなるスペーサ７０を介して、送電用巻線４２が巻回されている点に特徴を有する。
【００７０】
スペーサ７０は、非金属からなり、送電コア４１の対向面４１ａの一部に設けられ、受電コア５１に向かって延びるスペーサとして機能する。スペーサ７０は、非金属材料からなり、たとえば樹脂および木材からなる。スペーサ７０の先端には図８に示すように１本の送電用巻線４２が巻回されている。送電コア４１の対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち、スペーサ７０に配置されている送電用巻線４２の一部分４２ａが他のの部分４２ｂよりも受電コイル５０Ｃ側に位置している。
【００７１】
これによって対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち、対向面４１ａに設けられるスペーサ７０の先端に配置されている送電用巻線４２の一部分４２ａが、他の部分４２ｂよりも受電コイル５０Ｃ側に位置させることができる。スペーサ７０の先端に送電用巻線４２が巻回されるので、送電コイル４０Ｃに、受電コイル５０Ｃに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。また非金属からなるのでスペーサ７０の内部は、磁束経路が形成されないので、スペーサ７０の内部に漏れ磁束経路が形成されることを防止することができる。さらにスペーサ７０の長さ寸法（図８の上下方向の寸法）を調節することによって、最も受電コイル５０Ｃ側に位置する送電用巻線４２の位置を調節することができる。したがってスペーサ７０の長さ寸法を調節することによって、最適な送電効率を有するように、容易に設定することができる。
【００７２】
またスペーサ７０の先端における幅方向の寸法は、１本の送電用巻線４２が配置される寸法に限るものではなく、複数本の送電用巻線４２が配置される寸法であってもよい。
【００７３】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に関して、図９を用いて説明する。図９は、第５実施形態の送電コイル４０Ｄおよび受電コイル５０Ｄを側面から見た断面図である。図９では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コア４１が受電コイル５０Ｄ側に凸となる凸部８０を有し、凸部８０の先端に送電用巻線４２が巻回されている点に特徴を有する。対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち、凸部８０に配置されている送電用巻線４２の一部分４２ａが送電用巻線４２の他の部分４２ｂよりも受電コイル５０Ｄ側に位置している。
【００７４】
このように凸部８０の先端に送電用巻線４２が巻回されるので、送電コイル４０Ｄに、受電コイル５０Ｄに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述の第１実施形態と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００７５】
さらに凸部８０の長さ寸法（図９の上下方向の寸法）を調節することによって、最も受電コイル５０Ｄ側に位置する送電用巻線４２の一部分４２ａの位置を調節することができる。したがって凸部８０の長さ寸法を調節することによって、最適な送電効率を有するように、容易に設定することができる。
【００７６】
また凸部８０の先端における幅方向の寸法は、複数本の送電用巻線４２が配置される寸法に限るものではなく、少なくとも１本の送電用巻線４２が配置される寸法であればよい。
【００７７】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に関して、図１０を用いて説明する。図１０は、第６実施形態の送電コイル４０Ｅおよび受電コイル５０Ｅを側面から見た断面図である。図１０では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コア４１が受電コイル５０Ｄ側に凸となる凸部８０Ｅを２つ有し、凸部８０Ｅの先端、および隣接する凸部８０Ｅの間に密に送電用巻線４２が巻回されている点に特徴を有する。２つの凸部８０Ｅの高さ位置は、略等しい。
【００７８】
対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち、凸部８０Ｅの先端に配置されている送電用巻線４２の一部分４２ａが送電用巻線４２の他の部分４２ｂよりも受電コイル５０Ｅ側に位置している。
【００７９】
このように送電用巻線４２の一部分４２ａが中央に配置されていない場合であっても、中央を挟んで２つの凸部８０Ｅを配置し、その先端に送電用巻線４２が巻回されるので、送電コイル４０Ｅに、受電コイル５０Ｅに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述の第１実施形態と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００８０】
また凸部８０Ｅは、送電コア４１と一体に形成されているが、別体であってもよい。また凸部８０Ｅは、前述のスペーサ７０のように非金属材料であってもよい。
【００８１】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に関して、図１１を用いて説明する。図１１は、第７実施形態の送電コイル４０Ｆおよび受電コイル５０Ｆを側面から見た断面図である。図１１では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コア４１の対向面４１ａが受電コイル５０Ｆ側に凸となるように湾曲しており、湾曲した対向面４１ａに送電用巻線４２が巻回されている点に特徴を有する。湾曲した対向面４１ａに巻線を巻回すると、図１１に示すように、凸状に巻線を配列することができる。これによって送電コイル４０Ｆに、受電コイル５０Ｆに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。したがって前述の第１実施形態と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００８２】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態に関して、図１２を用いて説明する。図１２は、第８実施形態の送電コイル４０Ｇおよび受電コイル５０Ｇを側面から見た断面図である。図１２では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コア４１および受電コア５１の形状が断面Ｕ字状の平板である点に特徴を有する。
【００８３】
送電コア４１における幅方向（図１２の左右方向）の両端部には、受電コア５１に向かって凸となる送電突出部（１次側突出部）４３が形成されており、送電突出部４３における先端を除く部分に送電用巻線４２が巻回されて、送電コイル４０Ｇの一部が構成されている。したがって送電コア４１の断面形状がＵ字状であり、その両端部が送電突出部４３に対応する。
【００８４】
送電突出部４３に巻回される送電用巻線４２は、送電突出部４３の幅方向両方の面に配置されている。換言すると、送電突出部４３に巻回される送電用巻線４２の巻回軸線は、送電コア４１における厚み方向に延びる。
【００８５】
また受電コア５１における幅方向（図１２の左右方向）の両端部には、送電コア４１に向かって凸となる受電突出部（２次側突出部）５３が形成されており、受電突出部５３の先端を除く部分に受電用巻線５２が巻回されて、受電コイル５０Ｇが構成されている。したがって受電コア５１の断面形状がＵ字状であり、その両端部が受電突出部５３に対応する。
【００８６】
受電突出部５３に巻回される受電用巻線５２は、受電突出部５３の幅方向両方の面に配置されている。換言すると、受電突出部５３に巻回される受電用巻線５２の巻回軸線は、受電コア５１における厚み方向に延びる。
【００８７】
また送電突出部４３と受電突出部５３とは、厚み方向に対向するように配置される。そして送電コア４１の対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうちの一部分４２ａは、前述の第１実施形態と同様に、重畳されて巻回されており、重畳された最上層（本実施形態では４層目）の一部分４２ａが送電用巻線４２の他の部分４２ｂよりも受電コイル５０Ｇ側に位置している。したがって前述のように、送電コイル４０Ｇに、受電コイル５０Ｇに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述の第１実施形態と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００８８】
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態に関して、図１３を用いて説明する。図１３は、第９実施形態の送電コイル４０Ｈおよび受電コイル５０Ｈを側面から見た断面図である。図１３では、受電コイル５０Ｈから送電コイル４０Ｈへ送電したときの磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コイル４０Ｈと受電コイル５０Ｈとの構成が同一である点に特徴を有する。また前述の第１実施形態では、送電コイル４０Ｈから受電コイル５０Ｈへ送電するのみであったが、本実施形態では受電コイル５０Ｈから送電コイル４０Ｈへ送電して、車両２２の電力を系統へ逆潮する非接触給電システム１０に採用される。
【００８９】
したがって送電回路３１は、前述の受電回路２３としても機能を有し、受電回路２３は送電回路３１としても機能を有する。また受電回路２３には、メインバッテリ２１からの直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）する機能を有する。これによって受電回路２３は、送電回路３１として機能することができる。
【００９０】
本実施形態では、受電コイル５０Ｈが送電コイル４０Ｈと同一の構成であるので、受電コイル５０Ｈから送電コイル４０Ｈへ送電する場合には、図１３に示すように、前述の送電コイル４０Ｈにおける凸状の磁束経路による効果を達成することができる。これによって、双方向の送電が可能な構成であっても、送電するときの漏れ磁束を抑制した非接触給電装置を実現することができる。
【００９１】
（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態に関して、図１４を用いて説明する。図１４は、第１０実施形態の送電コイル４０Ｉおよび受電コイル５０Ｉを側面から見た断面図である。図１４では、受電コイル５０Ｉから送電コイル４０Ｉへ送電したときの磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、前述の第９実施形態と同様に、受電コイル５０Ｉから送電コイル４０Ｉへ送電して、車両２２の電力を系統へ逆潮する非接触給電システム１０に採用される。
【００９２】
したがって送電回路３１は、前述の受電回路２３としても機能を有し、受電回路２３は送電回路３１としても機能を有する。また受電回路２３には、メインバッテリ２１からの直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）する機能を有する。これによって受電回路２３は、送電回路３１として機能することができる。
【００９３】
受電コイル５０は、前述の第８実施形態の送電コイル４０Ｇと同様の構成である。したがって受電コア５１の対向面５１ａに配置されている受電用巻線５２のうちの一部分５２ａは、前述の第１実施形態と同様に、重畳されて巻回されており、重畳された最上層（本実施形態では４層目）の一部分５２ａが受電用巻線５２の他の部分５２ｂよりも送電コイル４０Ｉ側に位置している。したがって受電コイル５０Ｉから送電コイル４０Ｉへ送電する場合には、図１４に示すように、前述の送電コイル４０における凸状の磁束経路による効果を達成することができる。これによって、双方向の送電が可能な構成であっても、送電するときの漏れ磁束を抑制した非接触給電装置を実現することができる。
【００９４】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００９５】
前述の第１実施形態では、非接触給電装置は、車両２２に充電する際に用いられるが、車両２２のような移動体に限るものではなく、他の固定された電力消費媒体に使用してもよい。給電された電力は、充電への使用に限るものではなく、給電された電力を逐次、負荷で消費する装置に給電してもよい。
【００９６】
また各コアは、フェライト以外の磁性体材料、たとえば、ダストコアや珪素鋼板など交流損失の少ない強磁性体を用いて形成してもよく、各巻線は、リッツ線以外の線で構成してよい。
【００９７】
また各図に示した送電用巻線４２および受電用巻線５２の巻数は、一例であって、図に示す数に限るものではない。
【符号の説明】
【００９８】
１０…非接触給電システム（非接触給電装置）
２１…メインバッテリ
２２…車両
２３…受電回路
２４…車両側パッド
３１…送電回路
３２…地上側パッド
４０…送電コイル（１次側コイル）
４１…送電コア（１次側コア）
４１ａ…対向面
４１ｂ…背面
４２ａ…送電用巻線の一部分
４２ｂ…送電用巻線の他の部分
４２…送電用巻線（巻線）
４３…送電突出部（１次側突出部）
５０…受電コイル（２次側コイル）
５１…受電コア（２次側コア）
５２…受電用巻線（巻線）
５３…受電突出部（２次側突出部）
６０…導電板（抑制部）
７０…スペーサ
８０…凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部の電源から車両の電池に非接触で電力を給電する非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車およびハイブリッド車などの電動車両には、走行用の電力を外部電源から充電可能とする電池が装備されている。充電用の電力を給電する方法としては、給電側の電源口と車両の充電口とをケーブルで接続するプラグイン式の給電装置、およびケーブルを用いない非接触式の給電装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の非接触給電装置に関する技術では、外部に設置された１次側コイルと、車体下部に設置された２次側コイル間で電磁場を介して、１次側コイル（以下、「設備側コイル」ということがある）から２次側コイル（以下、「車体側コイル」ということがある）へ送電が行われる。これによって車体側コイルは、電磁結合により電流が流れることによって、対向する設備側コイルからの給電を受ける。
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、設備側コイルおよび車体側コイルは、コアの周りにコイルを巻回する構造をしている。このコイル構成では、コアの表面に渦巻き状にコイルを形成している構成に比べて、同じ体格でコイル幅を大きくすることができる。コイル幅を大きくすると、設備側コイルと車体側コイルとの磁気結合が強くなり、位置ずれに対して強くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７２０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１に記載の技術では、設置側コイルから流れる磁束のうち、設置側コイルと車体側コイルとの間のエアギャップにて車体側コイルに鎖交せずに、直接、設置側コイルに戻る漏れ磁束経路が多く存在する。このような漏れ磁束経路が多く存在するので、磁束を有効利用できていないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、漏れ磁束の発生を抑制し、給電効率を向上することができる非接触給電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、１次側コイル（４０）から２次側コイル（５０）へ非接触で送電を行う非接触給電装置（１０）であって、
板状の１次側コア（４１）、および１次側コアに巻回される巻線（４２）を含む１次側コイルと、
板状の２次側コア（５１）、および２次側コアに巻回される巻線（５２）を含む２次側コイルと、を含み、
各コイルの巻線の少なくとも一部は、各コアの厚み方向両方の面に配置されており、
両方のコアは、厚み方向の片側の面同士が向かい合うように配置され、
１次側コアにおける２次側コア側の対向面（４１ａ）に配置されている巻線のうち、巻線の一部分（４２ａ）が他の部分（４２ｂ）よりも２次側コイル側に位置していることを特徴とする非接触給電装置である。
【００１０】
請求項１に記載の発明に従えば、各コイルの巻線の少なくとも一部は、各コアの厚み方向両方の面に配置されており、両方のコアは厚み方向の片側の面同士が、向かい合うように配置されている。巻線が厚み方向の面に位置しているので、コアの表面に渦巻き状にコイルを形成している構成に比べて、同じ体格でコイル幅を大きくすることができる。コイル幅を大きくすると、１次側コイルと２次側コイルとの磁気結合が強くなるので、１次側コイルと２次側コイルとの位置が多少ずれた場合であっても、送電を行うことができる。
【００１１】
また１次側コアの対向面に配置されている巻線のうち、巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置している。巻線の一部分が２次側コイル側に位置しているので、１次側コイルに電流を流すと、対向面に位置する巻線を囲い２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。凸となった磁束経路は、２次側コイルとの距離が他の部分よりも小さくなり、さらに凸となった磁束経路の一部は２次側コイルに向かって傾斜するので、一部の磁束が送電するための磁束経路に至る。したがって漏れ磁束の一部を、１次側コイルと２次側コイルとで形成される磁束経路と錯交させることができる。これによって漏れ磁束を少なくすることができる。したがって１次側コイルで発生する磁束を送電のために、より多く用いることができる。このように本発明では、漏れ磁束の発生を抑制し、給電効率を向上することができる非接触給電装置を実現することができる。
【００１２】
また請求項２に記載の発明では、対向面に配置されている巻線の一部分は重畳されて巻回されており、重畳された最上層の巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置していることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明に従えば、対向面に配置されている巻線の一部分は重畳されて巻回されている。そして重畳された最上層の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置している。したがって前述のように、１次側コイルに、２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００１４】
さらに請求項３に記載の発明では、対向面は、２次側コアに向かって凸となるように湾曲してなることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明に従えば、対向面は、２次側コアに向かって凸となるように湾曲してなる。このような対向面に巻線を巻回すると、凸状に巻線を配列することができる。これによって１次側コイルに、２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。したがって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００１６】
さらに請求項４に記載の発明では、対向面は、２次側コアに向かって凸となる凸部（８０）を有し、
凸部の先端に巻線が巻回されており、
対向面に配置されている巻線のうち、凸部の先端に配置されている巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置していることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明に従えば、対向面に配置されている巻線のうち、対向面が有する凸部の先端に配置されている巻線の一部分が、他の部分よりも２次側コイル側に位置している。凸部の先端に巻線が巻回されるので、１次側コイルに、２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００１８】
さらに請求項５に記載の発明では、非金属からなり、対向面の一部に設けられ、２次側コアに向かって延びるスペーサ（７０）をさらに含み、
スペーサの先端に巻線が巻回されており、
対向面に配置されている巻線のうち、スペーサの先端に配置されている巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置していることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明に従えば、対向面に配置されている巻線のうち、対向面に設けられるスペーサの先端に配置されている巻線の一部分が、他の部分よりも２次側コイル側に位置している。スペーサの先端に巻線が巻回されるので、１次側コイルに、２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。また非金属からなるスペーサの内部は、磁束経路が形成されないので、スペーサの内部に漏れ磁束経路が形成されることを防止することができる。
【００２０】
さらに請求項６に記載の発明では、対向面に配置されている巻線は、対向面において巻線が延びる方向に交差する方向であって、対向面に沿うような方向に配列されており、
２次側コイル側に位置する巻線の一部分は、１次側コアにおいて配列された方向の中央に位置していることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明に従えば、対向面に配置されている巻線は、対向面において巻線が延びる方向に交差する方向であって、対向面に沿うような方向に配列されている。このように配列することによって、同じ巻線長さでコイル幅を大きくすることができる。したがって１次側コイルと２次側コイルとの磁気結合を強くすることができ、互いの位置が多少ずれた場合であっても、送電することができる。
【００２２】
また２次側コイル側に位置する巻線の一部分は、１次側コアにおいて配列方向の中央に位置している。これによって中央を凸とする磁束経路を作ることができる。中央を凸とすることによって、２次側コイルの両方の端部に凸の頂点を近づけることができる。したがって漏れ磁束のより多くを１次側コイルと２次側コイルとで形成される磁束経路と錯交させることができる。これによって漏れ磁束をさらに少なくすることができる。
【００２３】
さらに請求項７に記載の発明では、１次側コアにおける幅方向の両端部には、２次側コアに向かって凸となる１次側突出部（４３）が形成されており、１次側突出部における先端を除く部分に巻線が巻回されて、１次側コイルの一部が構成されており、
２次側コアにおける幅方向の両端部には、１次側コアに向かって凸となる２次側突出部（５３）が形成されており、２次側突出部における先端を除く部分に２次側突出部に巻線が巻回されて、２次側コイルが構成されており、
１次側突出部と２次側突出部とは、対向するように配置され、
対向面に配置されている巻線の一部分は重畳されて巻回されており、重畳された最上層の巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置していることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明に従えば、１次側コアおよび２次側コアにおける幅方向の両端部には、対向するコアに向かって凸となる１次側突出部および２次側突出部がそれぞれ形成されており、１次側突出部および２次側突出部に巻線が巻回されて、１次側コイルおよび２次側コイルの一部が構成されている。したがってたとえば、１次側コアおよび２次側コアの断面形状がＵ字状であり、その両端部が１次側突出部および２次側突出部に対応する。また各突出部における先端部分に巻線が巻回されるので、対向する両端部が、磁束経路となる。また対向面に配置されている巻線の一部分は重畳されて巻回されている。そして重畳された最上層の巻線の一部分が他の部分よりも２次側コイル側に位置している。したがって前述のように、１次側コイルに、２次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００２５】
さらに請求項８に記載の発明では、１次側コアにおける対向面の反対側の面である背面（４１ｂ）に配置されている巻線は、重畳することなく配列されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項８に記載の発明に従えば、１次側コアの背面に配置されている巻線は、重畳することなく配列されている。本発明のように重畳することなく巻線を配列することで１次側コアの厚みを薄くすることができる。
【００２７】
さらに請求項９に記載の発明では、１次側コアにおける対向面の反対側の面である背面に設けられ、背面に位置する巻線から外部への磁界の漏洩を抑制する抑制部（６０）をさらに含むことを特徴とする。
【００２８】
請求項９に記載の発明に従えば、背面に抑制部を設けることによって、外部への磁界の漏洩を防止することができる。これによって漏れ磁束を少なくすることができる。
【００２９】
さらに請求項１０に記載の発明では、１次側コイルから２次側コイルへ非接触で送電を行い、かつ２次側コイルから１次側コイルへ送電を行う非接触給電装置であって、
２次側コイルにおける１次側コア側の対向面に配置されている巻線のうち、巻線の一部分が他の部分よりも１次側コイル側に位置していることを特徴とする。
【００３０】
請求項１０に記載の発明に従えば、２次側コアの対向面に配置されている巻線のうち、巻線の一部分が他の部分よりも１次側コイル側に位置している。巻線の一部分が１次側コイル側に位置しているので、２次側コイルに電流を流すと、対向面に位置する巻線を囲い１次側コイルに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。したがって２次側コイルから１次側コイルへ送電する場合には、前述の１次側コイルにおける凸状の磁束経路による効果を達成することができる。これによって、双方向の送電が可能な構成であっても、送電するときの漏れ磁束を抑制した非接触給電装置を実現することができる。
【００３１】
なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第２実施形態の非接触給電システム１０を示すブロック図である。
【図２】送電コイル４０を示す平面図である。
【図３】送電コイル４０および受電コイル５０を示す側面図である。
【図４】送電コイル４０および受電コイル５０を側面から見た断面図である。
【図５】比較例のコイル４０，コイル５０を側面から見た断面図である。
【図６】第２実施形態のコイル４０Ａ，５０Ａを側面から見た断面図である。
【図７】第３実施形態のコイル４０Ｂ，５０Ｂを側面から見た断面図である。
【図８】第４実施形態のコイル４０Ｃ，５０Ｃを側面から見た断面図である。
【図９】第５実施形態のコイル４０Ｄ，５０Ｄを側面から見た断面図である。
【図１０】第６実施形態のコイル４０Ｅ，５０Ｅを側面から見た断面図である。
【図１１】第７実施形態のコイル４０Ｆ，５０Ｆを側面から見た断面図である。
【図１２】第８実施形態のコイル４０Ｇ，５０Ｇを側面から見た断面図である。
【図１３】第９実施形態のコイル４０Ｈ，５０Ｈを側面から見た断面図である。
【図１４】第１０実施形態のコイル４０Ｉ，５０Ｉを側面から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００３４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図５を用いて説明する。図１は、第１実施形態の非接触給電システム１０の電気的構成を示すブロック図である。図２は、送電コイル４０を示す平面図である。図３は、送電コイル４０および受電コイル５０を示す側面図である。非接触給電システム１０は、たとえば電気自動車、およびプラグインハイブリッド自動車などのメインバッテリに充電する場合に適用することができる。非接触給電システム１０は、２次電池であるメインバッテリ２１と車両２２の外部に設置される外部電源３０との間で、非接触で電磁誘導方式によって電力を伝送するシステムである。電磁誘導方式は、送電側と受電側との間で発生する誘導磁束を利用して電力を送る方式のことである。非接触給電システム１０は、車両２２に搭載される受電回路２３および車両側パッド２４、ならびに車両２２の外部に設置される送電回路３１および地上側パッド３２を含んで構成される。また地上側パッド３２および車両側パッド２４を総称して、非接触給電装置という。
【００３５】
先ず、送電回路３１に関して説明する。送電回路３１は、たとえば、家庭、集合住宅、コインパーキングなどの駐車設備、商業施設、および公共施設などに設けられる。送電回路３１は、車両２２にとって外部となる外部電源３０、および送電コイル４０に接続される。外部電源３０は、たとえば系統電源である。送電回路３１は、車両２２の受電コイル５０に給電する際に動作する。送電回路３１は、外部電源３０からの電力を車両２２に送電する。送電回路３１は、図示は省略するが、制御部、整流回路、高周波変換回路、通信回路、および共振回路を含んで構成される。
【００３６】
制御部は、送電回路３１の各部を制御し、送電の開始および停止などを制御する。高周波変換回路は、外部電源３０から供給された電力を高周波の電力に変換し、共振回路に与える。共振回路は、効率よく電力伝送するため、高周波変換回路から与えられた電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し、地上側パッド３２に与える。また通信回路は、制御部によって制御され、受電回路２３と通信し、通信した情報を制御部に与える。
【００３７】
次に、地上側パッド３２に関して説明する。地上側パッド３２は、非接触で電力を送電する送電コイル（１次側コイル）４０を内部に有し、地上に露出するように設けられる。地上側パッド３２の外郭は、送電コイル４０を覆い一部が地上に露出する。
【００３８】
送電コイル４０は、地上側パッド３２に内蔵される。送電コイル４０は、地上側パッド３２とともに駐車設備に画成された駐車スペース内に各々設置または埋設され、所定の通電によって電磁界を発生するように構成されている。送電コイル４０は、車両２２側に設けられた受電コイル５０との間で非接触による電力の受け渡しを行う。送電コイル４０は、送電回路３１に接続され、送電回路３１から与えられる高周波電力を電磁誘導により受電コイル５０が搭載される車両２２へ電力を送電する。
【００３９】
次に、車両側パッド２４に関して説明する。車両側パッド２４は、非接触で電力を受電する受電コイル（２次側コイル）５０を内部に有し、車外に露出するように車両２２に設けられる。
【００４０】
受電コイル５０は、車両側パッド２４に内蔵される。受電コイル５０は、送電コイル４０との間で非接触による電力の受け渡しを行う。受電コイル５０は、送電コイル４０が発生した電磁界の影響により、受電コイル５０にも電磁界が発生し、受電コイル５０に電流が流れ、電圧が発生する。受電コイル５０は、受電回路２３に接続され、発生した高周波電力を受電回路２３に与える。
【００４１】
次に、受電回路２３に関して説明する。受電回路２３は、車両２２において外部電源３０から給電される電力を充電する際に動作する回路である。受電回路２３は、車両側パッド２４に内蔵される受電コイル５０から給電された電力を直流電圧として出力し、メインバッテリ２１を充電する。受電回路２３は、図示は省略するが、共振回路、通信回路、整流回路、および昇圧回路を含んで構成される。
【００４２】
共振回路は、効率よく電力伝送するため、受電コイル５０から供給された電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し整流回路に与える。整流回路は、ダイオードおよびコンデンサから構成されている。整流回路は、ダイオードにより、共振回路から供給された高周波電力を整流し、コンデンサで平滑化した後、昇圧回路に供給する。昇圧回路は、整流回路からの電力の電圧を所定電圧まで、たとえば最大まで昇圧し、車両２２に搭載されるメインバッテリ２１に供給する。また通信回路は、車両制御装置２５によって制御され、送電回路３１と通信し、通信した情報を車両制御装置２５に与える。
【００４３】
次に、車両２２に搭載されるその他の構成に関して説明する。車両２２には、メインバッテリ２１、インバータ２６、モータジェネレータ（ＭＧ）２７、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８、補機２９ａ、補機バッテリ２９ｂ、および車両制御装置２５を含んで構成される。車両２２は、メインバッテリ２１の電力を基にして、モータジェネレータ２７などの負荷が駆動されるようになっている。また補機バッテリ２９ｂの電力を基にして、車両制御装置２５、空調ユニット（図示せず）および電動パワーステアリングユニット（図示せず）などの補機２９ａが駆動されるようになっている。
【００４４】
メインバッテリ２１は、高圧のバッテリであり、その端子電圧が高圧となるように設定されている。メインバッテリ２１は、充放電可能に構成された電池であり、たとえばニッケル水素電池、リチウムイオン電池などを使用することができる。
【００４５】
補機バッテリ２９ｂは、端子電圧がメインバッテリ２１よりも低い低電圧バッテリである。補機バッテリ２９ｂは、メインバッテリ２１を電力供給源としており、メインバッテリ２１の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ２８によって降下されて、降下された出力電圧が引加されるようになっている。
【００４６】
インバータ２６は、メインバッテリ２１とモータジェネレータ２７との間において電力形態の変換および電力量を調整する電力変換部である。インバータ２６は、メインバッテリ２１の直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）するとともに、モータジェネレータ２７に必要とされる電力量を調整する。また、インバータ２６は、減速時において車両２２の駆動輪からの駆動力によって、モータジェネレータ２７が回転駆動されることで交流の回生電力が得られたときには、交流の回生電力を直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）してメインバッテリ２１に供給し充電する。このようにインバータ２６は、双方向の電力変換を可能としている。
【００４７】
モータジェネレータ２７は、電動機および発電機の両機能を有する３相交流の回転電機である。モータジェネレータ２７の回転軸の一方の端部は、内燃機関（図示せず）の出力軸に直結されており、他方の端部は、変速装置（図示せず）を介して駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ２７は、インバータ２６によって電力変換および電力調整された電量が供給されると、回転数および駆動トルクが制御されて、駆動輪に必要とされる駆動力を与える電動機として機能する。また、モータジェネレータ２７は、減速時において駆動輪からの駆動力によって回転駆動されると、交流の回生電力を発生する発電機として機能する。モータジェネレータ２７の作動は、車両制御装置２５によって制御される。
【００４８】
車両制御装置２５は、受電回路２３を介して送電回路３１と通信して、送電回路３１の動作を把握しつつ、受電回路２３の作動を制御する。車両制御装置２５は、補機バッテリ２９ｂを直接の電源とする。
【００４９】
次に、送電コイル４０および受電コイル５０の構成に関して説明する。先ず、受電コイル５０に関して説明する。受電コイル５０は、板状の受電コア（２次側コア）５１および受電コア５１に巻回される受電用巻線５２を含んで構成される。受電コア５１は、本実施形態では平板状に形成される。受電コア５１は、透磁率が高い材料からなり、たとえばフェライトで成形される。受電用巻線５２は、電気抵抗が少ない材料からなり、たとえばリッツ線が用いられる。
【００５０】
受電用巻線５２は、受電コア５１の厚み方向両方の面に配置されている。換言すると、巻回される受電用巻線５２の巻回軸線は、受電コア５１における厚み方向に略直交（略直交は直交も含む）する方向に延びる。また受電コア５１の厚み方向の両面に配置されている複数の受電用巻線５２は、受電用巻線５２が延びる方向（図３の紙面の厚み方向）に交差する方向であって、配置されている面に沿うような方向（図３の紙面の左右方向）に配列されている。また受電用巻線５２は、図３に示すように、１列で配列されている。受電用巻線５２の端部は、受電回路２３に接続される。
【００５１】
次に、送電コイル４０に関して説明する。送電コイル４０は、板状の送電コア（１次側コア）４１および送電コア４１に巻回される送電用巻線４２を含んで構成される。送電コア４１は、本実施形態では平板状に形成される。送電コア４１は、透磁率が高い材料からなり、たとえばフェライトで成形される。送電用巻線４２は、電気抵抗が少ない材料からなり、たとえばリッツ線が用いられる。
【００５２】
送電用巻線４２は、送電コア４１の厚み方向両方の面に配置されている。換言すると、巻回される送電用巻線４２の巻回軸線は、送電コア４１における厚み方向に略直交（略直交は直交も含む）する方向に延びる。送電用巻線４２は、送電回路３１に接続される。
【００５３】
受電コア５１と送電コア４１とは、送電するときには、図３に示すように、厚み方向一方の面である厚み方向片側の面同士が向かい合うように配置される。換言すると、送電するときには、受電コア５１と送電コア４１とは厚み方向の一方の面が対向するように配置される。
【００５４】
送電コア４１における厚み方向両面のうち、受電コア５１に向いている面を対向面４１ａと称し、他の面を背面４１ｂと称する。したがって対向面４１ａは図３において上方に位置する面であり、背面４１ｂは図３の下方に位置する面である。図３に示すように、対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち一部分４２ａの送電用巻線４２は重畳されて巻回されており、重畳された最上層の送電用巻線４２の一部分４２ａが送電用巻線４２の他の部分４２ｂよりも受電コイル５０側に位置している。本実施形態では、部分的に３重に重畳されている。換言すると、図２に示すように、送電用巻線４２の一部分４２ａを、幅方向ではなく厚み方向に巻回している。この受電コイル５０側に位置する送電用巻線４２の一部分４２ａは、送電コア４１の幅方向（図３の紙面の左右方向）の中央に位置する。ここで中央は、幅方向の中心を含み、ある程度の幅がある部分である。
【００５５】
また送電コア４１の背面４１ｂに配置されている送電用巻線４２の一部分も重畳されて巻回されている。本実施形態では、背面４１ｂでは送電用巻線４２が部分的に２重に重畳されている。また重畳される送電用巻線４２の一部分４２ａ以外の送電用巻線４２は、巻線が延びる方向（図３の紙面の厚み方向）に交差する方向であって、配置されている面に沿うような方向（図３の紙面の左右方向）に配列されている。重畳されていない送電用巻線４２は、１列で配列されている。
【００５６】
図４は、送電コイル４０および受電コイル５０を側面から見た断面図である。図５は、比較例の送電コイル４０および受電コイル５０を側面から見た断面図である。比較例の送電コイル４０および受電コイル５０の構成は、送電コイル４０の重畳される巻線部分が異なり、残余の構成は等しい。また図４および図５では、磁束経路を破線を用いて示す。
【００５７】
図４に示すように、対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち、一部分４２ａが他の部分４２ｂよりも受電コイル５０側に位置している。一部の送電用巻線４２が受電コイル５０側に位置しているので、送電コイル４０に電流を流すと図４に示すように、対向面４１ａに位置する送電用巻線４２を囲い受電コイル５０に向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。凸となった磁束経路は、受電コイル５０との距離が他の部分よりも小さくなり、さらに凸となった磁束経路の一部は受電コイル５０に向かって傾斜するので、一部の磁束が送電するための磁束経路に至る。
【００５８】
これに対して図５に示す比較例では、対向面４１ａに配置される送電用巻線４２が１列に配列されるので、送電用巻線４２を囲って形成される磁束経路は平坦状である。したがって平坦状の磁束経路をとおる磁束は、漏れ磁束となり送電に寄与することができない。
【００５９】
本実施形態では、比較例では用いることができなかった漏れ磁束の一部を、送電コイル４０と受電コイル５０とで形成される磁束経路と錯交させることができる。図４では、磁束が錯交し、磁束密度が大きくなる部分を仮想線で囲って示す。これによって本実施形態では、比較例よりも漏れ磁束を少なくすることができる。
【００６０】
また重畳される送電用巻線４２の高さ寸法ｈは、送電コア４１と受電コア５１との間隔ｔとの関係で設定される。高さ寸法ｈに対する間隔ｔの比率（間隔ｔ／高さ寸法ｈ）が大きすぎると、間隔が広くなり、錯交する磁束が少なくなるからである。間隔ｔは、高さ寸法ｈのたとえば９倍以下に設定されるのが好ましい。
【００６１】
また送電用巻線４２の幅寸法Ｗは、間隔ｔとの関係で設定される。幅寸法Ｗに対する間隔ｔの比率（間隔ｔ／幅寸法Ｗ）が大きすぎると、間隔が広くなり、錯交する磁束が少なくなるからである。間隔ｔは、幅寸法Ｗのたとえば３倍以下に設定されるのが好ましい。
【００６２】
以上説明したように本実施形態の非接触給電システム１０では、各コイル４０，５０の巻線４２，５２は、各コア４１，５１の厚み方向両方の面に配置されており、両方コア４１，５１の厚み方向片側の面同士が、向かい合うように配置されている。各巻線４２，５２が厚み方向の面に位置しているので、各コア４１，５１の表面に渦巻き状にコイルを形成している構成に比べて、同じ体格でコイル幅を大きくすることができる。コイル幅を大きくすると、送電コイル４０と受電コイル５０との磁気結合が強くなるので、送電コイル４０と受電コイル５０との位置が多少ずれた場合であっても、送電を行うことができる。
【００６３】
また図４および図５にて説明したように、漏れ磁束の一部を、送電コイル４０と受電コイル５０とで形成される磁束経路と錯交させることができる。これによって漏れ磁束を少なくすることができる。したがって送電コイル４０で発生する磁束を送電のために、より多く用いることができる。このように漏れ磁束の発生を抑制し、給電効率を向上することができる非接触給電システム１０を実現することができる。
【００６４】
また本実施形態では、対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２は、対向面４１ａにおいて送電用巻線４２が延びる方向に交差する方向であって、対向面４１ａに沿うような方向に隣接する送電用巻線４２と接触するように密に配列されている。このように配列することによって、同じ巻線長さでコイル幅を大きくすることができる。したがって送電コイル４０と受電コイル５０との磁気結合を強くすることができ、互いの位置が多少ずれた場合であっても、送電することができる。また密に送電用巻線４２を配列することによって、疎に配列するよりも隣接する送電用巻線４２間から磁束が漏れることを防止することができる。
【００６５】
また対向面４１ａに位置する送電用巻線４２の一部分４２ａは、送電コア４１において配列方向の中央に位置している。これによって中央を凸とする磁束経路を作ることができる。中央を凸とすることによって、受電コイル５０の両方の幅方向の端部に凸の頂点を近づけることができる。したがって漏れ磁束のより多くを送電コイル４０と受電コイル５０とで形成される磁束経路と錯交させることができる。これによって漏れ磁束をさらに少なくすることができる。
【００６６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図６を用いて説明する。図６は、第２実施形態の送電コイル４０Ａおよび受電コイル５０Ａを側面から見た断面図である。図６では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、第１実施形態に対して、送電コイル４０Ａの背面４１ｂおよび受電コイル５０Ａの反対側の面（図６の上方の面）に、漏れ磁束を低減するために導電板６０を配置した点に特徴を有する。
【００６７】
導電板６０は、送電コア４１の背面４１ｂに設けられ、背面４１ｂに位置する送電用巻線４２から外部への磁界の漏洩を抑制する抑制部としての機能を有する。導電板６０は、たとえばアルミニューム（Ａｌ）、銅、鉄および銀などからなる。導電板６０は、各巻線４２，５２を収容するための凹部６０ａが形成され、各巻線４２．５２に接触するように配置される。また導電板６０は、送電コイル４０Ａの背面４１ｂおよび受電コイル５０Ａの反対側の面の全てを覆うように配置される。これによって導電板６０は、外部に向かう磁束を抑制する。したがって送電コイル４０Ａと受電コイル５０Ａとの間を循環する磁束が増加し、結合係数を高めることができる。
【００６８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に関して、図７を用いて説明する。図７は、第３実施形態の送電コイル４０Ｂおよび受電コイル５０Ｂを側面から見た断面図である。図７では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コア４１の背面４１ｂに配置されている送電用巻線４２は、重畳することなく配列されている点が、前述の第１実施形態とは異なる。本実施形態のように重畳することなく送電用巻線４２を１列に配列することによって、送電コイル４０Ｂの厚みを薄くすることができる。
【００６９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に関して、図８を用いて説明する。図８は、第４実施形態の送電コイル４０Ｃおよび受電コイル５０Ｃを側面から見た断面図である。図８では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、非金属からなるスペーサ７０を介して、送電用巻線４２が巻回されている点に特徴を有する。
【００７０】
スペーサ７０は、非金属からなり、送電コア４１の対向面４１ａの一部に設けられ、受電コア５１に向かって延びるスペーサとして機能する。スペーサ７０は、非金属材料からなり、たとえば樹脂および木材からなる。スペーサ７０の先端には図８に示すように１本の送電用巻線４２が巻回されている。送電コア４１の対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち、スペーサ７０に配置されている送電用巻線４２の一部分４２ａが他のの部分４２ｂよりも受電コイル５０Ｃ側に位置している。
【００７１】
これによって対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち、対向面４１ａに設けられるスペーサ７０の先端に配置されている送電用巻線４２の一部分４２ａが、他の部分４２ｂよりも受電コイル５０Ｃ側に位置させることができる。スペーサ７０の先端に送電用巻線４２が巻回されるので、送電コイル４０Ｃに、受電コイル５０Ｃに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。また非金属からなるのでスペーサ７０の内部は、磁束経路が形成されないので、スペーサ７０の内部に漏れ磁束経路が形成されることを防止することができる。さらにスペーサ７０の長さ寸法（図８の上下方向の寸法）を調節することによって、最も受電コイル５０Ｃ側に位置する送電用巻線４２の位置を調節することができる。したがってスペーサ７０の長さ寸法を調節することによって、最適な送電効率を有するように、容易に設定することができる。
【００７２】
またスペーサ７０の先端における幅方向の寸法は、１本の送電用巻線４２が配置される寸法に限るものではなく、複数本の送電用巻線４２が配置される寸法であってもよい。
【００７３】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に関して、図９を用いて説明する。図９は、第５実施形態の送電コイル４０Ｄおよび受電コイル５０Ｄを側面から見た断面図である。図９では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コア４１が受電コイル５０Ｄ側に凸となる凸部８０を有し、凸部８０の先端に送電用巻線４２が巻回されている点に特徴を有する。対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち、凸部８０に配置されている送電用巻線４２の一部分４２ａが送電用巻線４２の他の部分４２ｂよりも受電コイル５０Ｄ側に位置している。
【００７４】
このように凸部８０の先端に送電用巻線４２が巻回されるので、送電コイル４０Ｄに、受電コイル５０Ｄに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述の第１実施形態と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００７５】
さらに凸部８０の長さ寸法（図９の上下方向の寸法）を調節することによって、最も受電コイル５０Ｄ側に位置する送電用巻線４２の一部分４２ａの位置を調節することができる。したがって凸部８０の長さ寸法を調節することによって、最適な送電効率を有するように、容易に設定することができる。
【００７６】
また凸部８０の先端における幅方向の寸法は、複数本の送電用巻線４２が配置される寸法に限るものではなく、少なくとも１本の送電用巻線４２が配置される寸法であればよい。
【００７７】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に関して、図１０を用いて説明する。図１０は、第６実施形態の送電コイル４０Ｅおよび受電コイル５０Ｅを側面から見た断面図である。図１０では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コア４１が受電コイル５０Ｄ側に凸となる凸部８０Ｅを２つ有し、凸部８０Ｅの先端、および隣接する凸部８０Ｅの間に密に送電用巻線４２が巻回されている点に特徴を有する。２つの凸部８０Ｅの高さ位置は、略等しい。
【００７８】
対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうち、凸部８０Ｅの先端に配置されている送電用巻線４２の一部分４２ａが送電用巻線４２の他の部分４２ｂよりも受電コイル５０Ｅ側に位置している。
【００７９】
このように送電用巻線４２の一部分４２ａが中央に配置されていない場合であっても、中央を挟んで２つの凸部８０Ｅを配置し、その先端に送電用巻線４２が巻回されるので、送電コイル４０Ｅに、受電コイル５０Ｅに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述の第１実施形態と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００８０】
また凸部８０Ｅは、送電コア４１と一体に形成されているが、別体であってもよい。また凸部８０Ｅは、前述のスペーサ７０のように非金属材料であってもよい。
【００８１】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に関して、図１１を用いて説明する。図１１は、第７実施形態の送電コイル４０Ｆおよび受電コイル５０Ｆを側面から見た断面図である。図１１では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コア４１の対向面４１ａが受電コイル５０Ｆ側に凸となるように湾曲しており、湾曲した対向面４１ａに送電用巻線４２が巻回されている点に特徴を有する。湾曲した対向面４１ａに巻線を巻回すると、図１１に示すように、凸状に巻線を配列することができる。これによって送電コイル４０Ｆに、受電コイル５０Ｆに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。したがって前述の第１実施形態と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００８２】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態に関して、図１２を用いて説明する。図１２は、第８実施形態の送電コイル４０Ｇおよび受電コイル５０Ｇを側面から見た断面図である。図１２では、磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コア４１および受電コア５１の形状が断面Ｕ字状の平板である点に特徴を有する。
【００８３】
送電コア４１における幅方向（図１２の左右方向）の両端部には、受電コア５１に向かって凸となる送電突出部（１次側突出部）４３が形成されており、送電突出部４３における先端を除く部分に送電用巻線４２が巻回されて、送電コイル４０Ｇの一部が構成されている。したがって送電コア４１の断面形状がＵ字状であり、その両端部が送電突出部４３に対応する。
【００８４】
送電突出部４３に巻回される送電用巻線４２は、送電突出部４３の幅方向両方の面に配置されている。換言すると、送電突出部４３に巻回される送電用巻線４２の巻回軸線は、送電コア４１における厚み方向に延びる。
【００８５】
また受電コア５１における幅方向（図１２の左右方向）の両端部には、送電コア４１に向かって凸となる受電突出部（２次側突出部）５３が形成されており、受電突出部５３の先端を除く部分に受電用巻線５２が巻回されて、受電コイル５０Ｇが構成されている。したがって受電コア５１の断面形状がＵ字状であり、その両端部が受電突出部５３に対応する。
【００８６】
受電突出部５３に巻回される受電用巻線５２は、受電突出部５３の幅方向両方の面に配置されている。換言すると、受電突出部５３に巻回される受電用巻線５２の巻回軸線は、受電コア５１における厚み方向に延びる。
【００８７】
また送電突出部４３と受電突出部５３とは、厚み方向に対向するように配置される。そして送電コア４１の対向面４１ａに配置されている送電用巻線４２のうちの一部分４２ａは、前述の第１実施形態と同様に、重畳されて巻回されており、重畳された最上層（本実施形態では４層目）の一部分４２ａが送電用巻線４２の他の部分４２ｂよりも受電コイル５０Ｇ側に位置している。したがって前述のように、送電コイル４０Ｇに、受電コイル５０Ｇに向かって凸となるような磁束経路を作ることができる。これによって前述の第１実施形態と同様の漏れ磁束を低減する効果を達成することができる。
【００８８】
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態に関して、図１３を用いて説明する。図１３は、第９実施形態の送電コイル４０Ｈおよび受電コイル５０Ｈを側面から見た断面図である。図１３では、受電コイル５０Ｈから送電コイル４０Ｈへ送電したときの磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、送電コイル４０Ｈと受電コイル５０Ｈとの構成が同一である点に特徴を有する。また前述の第１実施形態では、送電コイル４０Ｈから受電コイル５０Ｈへ送電するのみであったが、本実施形態では受電コイル５０Ｈから送電コイル４０Ｈへ送電して、車両２２の電力を系統へ逆潮する非接触給電システム１０に採用される。
【００８９】
したがって送電回路３１は、前述の受電回路２３としても機能を有し、受電回路２３は送電回路３１としても機能を有する。また受電回路２３には、メインバッテリ２１からの直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）する機能を有する。これによって受電回路２３は、送電回路３１として機能することができる。
【００９０】
本実施形態では、受電コイル５０Ｈが送電コイル４０Ｈと同一の構成であるので、受電コイル５０Ｈから送電コイル４０Ｈへ送電する場合には、図１３に示すように、前述の送電コイル４０Ｈにおける凸状の磁束経路による効果を達成することができる。これによって、双方向の送電が可能な構成であっても、送電するときの漏れ磁束を抑制した非接触給電装置を実現することができる。
【００９１】
（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態に関して、図１４を用いて説明する。図１４は、第１０実施形態の送電コイル４０Ｉおよび受電コイル５０Ｉを側面から見た断面図である。図１４では、受電コイル５０Ｉから送電コイル４０Ｉへ送電したときの磁束経路を破線を用いて示す。本実施形態では、前述の第９実施形態と同様に、受電コイル５０Ｉから送電コイル４０Ｉへ送電して、車両２２の電力を系統へ逆潮する非接触給電システム１０に採用される。
【００９２】
したがって送電回路３１は、前述の受電回路２３としても機能を有し、受電回路２３は送電回路３１としても機能を有する。また受電回路２３には、メインバッテリ２１からの直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）する機能を有する。これによって受電回路２３は、送電回路３１として機能することができる。
【００９３】
受電コイル５０は、前述の第８実施形態の送電コイル４０Ｇと同様の構成である。したがって受電コア５１の対向面５１ａに配置されている受電用巻線５２のうちの一部分５２ａは、前述の第１実施形態と同様に、重畳されて巻回されており、重畳された最上層（本実施形態では４層目）の一部分５２ａが受電用巻線５２の他の部分５２ｂよりも送電コイル４０Ｉ側に位置している。したがって受電コイル５０Ｉから送電コイル４０Ｉへ送電する場合には、図１４に示すように、前述の送電コイル４０における凸状の磁束経路による効果を達成することができる。これによって、双方向の送電が可能な構成であっても、送電するときの漏れ磁束を抑制した非接触給電装置を実現することができる。
【００９４】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００９５】
前述の第１実施形態では、非接触給電装置は、車両２２に充電する際に用いられるが、車両２２のような移動体に限るものではなく、他の固定された電力消費媒体に使用してもよい。給電された電力は、充電への使用に限るものではなく、給電された電力を逐次、負荷で消費する装置に給電してもよい。
【００９６】
また各コアは、フェライト以外の磁性体材料、たとえば、ダストコアや珪素鋼板など交流損失の少ない強磁性体を用いて形成してもよく、各巻線は、リッツ線以外の線で構成してよい。
【００９７】
また各図に示した送電用巻線４２および受電用巻線５２の巻数は、一例であって、図に示す数に限るものではない。
【符号の説明】
【００９８】
１０…非接触給電システム（非接触給電装置）
２１…メインバッテリ
２２…車両
２３…受電回路
２４…車両側パッド
３１…送電回路
３２…地上側パッド
４０…送電コイル（１次側コイル）
４１…送電コア（１次側コア）
４１ａ…対向面
４１ｂ…背面
４２ａ…送電用巻線の一部分
４２ｂ…送電用巻線の他の部分
４２…送電用巻線（巻線）
４３…送電突出部（１次側突出部）
５０…受電コイル（２次側コイル）
５１…受電コア（２次側コア）
５２…受電用巻線（巻線）
５３…受電突出部（２次側突出部）
６０…導電板（抑制部）
７０…スペーサ
８０…凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側コイル（４０）から２次側コイル（５０）へ非接触で送電を行う非接触給電装置（１０）であって、
板状の１次側コア（４１）、および前記１次側コアに巻回される巻線（４２）を含む１次側コイルと、
板状の２次側コア（５１）、および前記２次側コアに巻回される巻線（５２）を含む２次側コイルと、を含み、
前記各コイルの前記巻線の少なくとも一部は、前記各コアの厚み方向両方の面に配置されており、
前記両方のコアは、前記厚み方向の片側の面同士が向かい合うように配置され、
前記１次側コアにおける前記２次側コア側の対向面（４１ａ）に配置されている前記巻線のうち、前記巻線の一部分（４２ａ）が他の部分（４２ｂ）よりも前記２次側コイル側に位置していることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
前記対向面に配置されている前記巻線の一部分は重畳されて巻回されており、前記重畳された最上層の前記巻線の一部分が前記他の部分よりも前記２次側コイル側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記対向面は、前記２次側コアに向かって凸となるように湾曲してな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装置。
【請求項４】
前記対向面は、前記２次側コアに向かって凸となる凸部（８０）を有し、
前記凸部の先端に前記巻線が巻回されており、
前記対向面に配置されている前記巻線のうち、前記凸部の先端に配置されている前記巻線の一部分が前記他の部分よりも前記２次側コイル側に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【請求項５】
非金属からなり、前記対向面の一部に設けられ、前記２次側コアに向かって延びるスペーサ（７０）をさらに含み、
前記スペーサの先端に前記巻線が巻回されており、
前記対向面に配置されている前記巻線のうち、前記スペーサの先端に配置されている前記巻線の一部分が前記他の部分よりも前記２次側コイル側に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【請求項６】
前記対向面に配置されている前記巻線は、前記対向面において前記巻線が延びる方向に交差する方向であって、前記対向面に沿うような方向に配列されており、
前記２次側コイル側に位置する前記巻線の一部分は、前記１次側コアにおいて前記配列された方向の中央に位置していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【請求項７】
前記１次側コアにおける幅方向の両端部には、前記２次側コアに向かって凸となる１次側突出部（４３）が形成されており、前記１次側突出部における先端を除く部分に前記巻線が巻回されて、前記１次側コイルの一部が構成されており、
前記２次側コアにおける幅方向の両端部には、前記１次側コアに向かって凸となる２次側突出部（５３）が形成されており、前記２次側突出部における先端を除く部分に前記２次側突出部に前記巻線が巻回されて、前記２次側コイルが構成されており、
前記１次側突出部と前記２次側突出部とは、対向するように配置され、
前記対向面に配置されている前記巻線の一部分は重畳されて巻回されており、重畳された最上層の前記巻線の一部分が前記他の部分よりも前記２次側コイル側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項８】
前記１次側コアにおける前記対向面の反対側の面である背面（４１ｂ）に配置されている前記巻線は、重畳することなく配列されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【請求項９】
前記１次側コアにおける前記対向面の反対側の面である背面に設けられ、前記背面に位置する前記巻線から外部への磁界の漏洩を抑制する抑制部（６０）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【請求項１０】
前記１次側コイルから前記２次側コイルへ非接触で送電を行い、かつ前記２次側コイルから前記１次側コイルへ送電を行う非接触給電装置であって、
前記２次側コイルにおける前記１次側コア側の対向面に配置されている前記巻線のうち、前記巻線の一部分が他の部分よりも前記１次側コイル側に位置していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【請求項１】
１次側コイル（４０）から２次側コイル（５０）へ非接触で送電を行う非接触給電装置（１０）であって、
板状の１次側コア（４１）、および前記１次側コアに巻回される巻線（４２）を含む１次側コイルと、
板状の２次側コア（５１）、および前記２次側コアに巻回される巻線（５２）を含む２次側コイルと、を含み、
前記各コイルの前記巻線の少なくとも一部は、前記各コアの厚み方向両方の面に配置されており、
前記両方のコアは、前記厚み方向の片側の面同士が向かい合うように配置され、
前記１次側コアにおける前記２次側コア側の対向面（４１ａ）に配置されている前記巻線のうち、前記巻線の一部分（４２ａ）が他の部分（４２ｂ）よりも前記２次側コイル側に位置していることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
前記対向面に配置されている前記巻線の一部分は重畳されて巻回されており、前記重畳された最上層の前記巻線の一部分が前記他の部分よりも前記２次側コイル側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記対向面は、前記２次側コアに向かって凸となるように湾曲してな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装置。
【請求項４】
前記対向面は、前記２次側コアに向かって凸となる凸部（８０）を有し、
前記凸部の先端に前記巻線が巻回されており、
前記対向面に配置されている前記巻線のうち、前記凸部の先端に配置されている前記巻線の一部分が前記他の部分よりも前記２次側コイル側に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【請求項５】
非金属からなり、前記対向面の一部に設けられ、前記２次側コアに向かって延びるスペーサ（７０）をさらに含み、
前記スペーサの先端に前記巻線が巻回されており、
前記対向面に配置されている前記巻線のうち、前記スペーサの先端に配置されている前記巻線の一部分が前記他の部分よりも前記２次側コイル側に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【請求項６】
前記対向面に配置されている前記巻線は、前記対向面において前記巻線が延びる方向に交差する方向であって、前記対向面に沿うような方向に配列されており、
前記２次側コイル側に位置する前記巻線の一部分は、前記１次側コアにおいて前記配列された方向の中央に位置していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【請求項７】
前記１次側コアにおける幅方向の両端部には、前記２次側コアに向かって凸となる１次側突出部（４３）が形成されており、前記１次側突出部における先端を除く部分に前記巻線が巻回されて、前記１次側コイルの一部が構成されており、
前記２次側コアにおける幅方向の両端部には、前記１次側コアに向かって凸となる２次側突出部（５３）が形成されており、前記２次側突出部における先端を除く部分に前記２次側突出部に前記巻線が巻回されて、前記２次側コイルが構成されており、
前記１次側突出部と前記２次側突出部とは、対向するように配置され、
前記対向面に配置されている前記巻線の一部分は重畳されて巻回されており、重畳された最上層の前記巻線の一部分が前記他の部分よりも前記２次側コイル側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項８】
前記１次側コアにおける前記対向面の反対側の面である背面（４１ｂ）に配置されている前記巻線は、重畳することなく配列されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【請求項９】
前記１次側コアにおける前記対向面の反対側の面である背面に設けられ、前記背面に位置する前記巻線から外部への磁界の漏洩を抑制する抑制部（６０）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【請求項１０】
前記１次側コイルから前記２次側コイルへ非接触で送電を行い、かつ前記２次側コイルから前記１次側コイルへ送電を行う非接触給電装置であって、
前記２次側コイルにおける前記１次側コア側の対向面に配置されている前記巻線のうち、前記巻線の一部分が他の部分よりも前記１次側コイル側に位置していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２３１６０３（Ｐ２０１２−２３１６０３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８３４９（Ｐ２０１１−９８３４９）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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