非接触給電装置
【課題】非接触給電装置において、送電効率を向上させることにある。
【解決手段】コアポット２０ａ〜２０ｅは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの外周を覆う外周部２４を有する。このため、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの巻線径（ひいては１次コイルの軸方向のサイズ）に関わらず、磁性体である外周部２４と、２次コイルに対応するコアとの距離を小さくすることができる。これにより、１次コイル及び２次コイル間の結合度、ひいては送電効率を向上させることができる。
【解決手段】コアポット２０ａ〜２０ｅは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの外周を覆う外周部２４を有する。このため、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの巻線径（ひいては１次コイルの軸方向のサイズ）に関わらず、磁性体である外周部２４と、２次コイルに対応するコアとの距離を小さくすることができる。これにより、１次コイル及び２次コイル間の結合度、ひいては送電効率を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、給電装置から受電装置へ非接触にて給電を行う非接触給電システムが存在する。近年、非接触給電システムにおいて、さらなるユーザの利便性の向上を図るべく、給電装置の上面（給電面）の任意の位置に受電装置を設置するだけで、この受電装置への給電が可能となる、いわゆるフリーレイアウト型の非接触給電システムが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この非接触給電システムにおける給電装置の内部には、その給電面に沿って複数の１次コイルがマトリックス状に配列される。例えば、各１次コイルは、フェライト等の磁性体からなる磁性体コアの上面に設けられている。受電装置は単一の２次コイルを有する。この２次コイルも１次コイルと同様に磁性体コアの上面に位置している。
【０００４】
給電装置は、受電装置が設置された状態でその２次コイルに対応する１次コイルを選択し、その１次コイルに高周波電流を供給する。これにより、１次コイルは励磁される。励磁された１次コイルからの磁束の変化に基づき２次コイルには誘起電流が生じる。この誘起電流が受電電力として利用される。ここで、送電効率の観点からは１次コイル及び２次コイルは同軸上でかつ接近していることが望ましい。このため、１次コイルは給電装置の内部において給電面に接近した位置に設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７１６４２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、１次コイルの巻線径は、熱損失等の観点から送電効率を考慮すると大きいことが好ましい。上記構成においては、１次コイルの巻線径が大きくなるにつれて１次コイルの軸方向のサイズが大きくなるため、設計上、１次コイルが設置されるコアと、２次コイルに対応するコアとの距離が大きくなる。この結果、両コイル間の結合度、ひいては送電効率が低下するおそれがあった。
【０００７】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、送電効率を向上させた非接触給電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、受電装置が設置される給電面と、前記給電面に交わる軸を有するとともに、前記給電面に沿って装置内部に複数設けられる１次コイルと、前記１次コイルに対応して設けられる磁性体コアと、を備え、前記１次コイルに交流電流が供給されることで発生する磁束を介した電磁誘導によって前記受電装置に非接触で給電する非接触給電装置において、前記磁性体コアは、前記１次コイルの外周を覆う外周部を有することを特徴とする。
【０００９】
また、上記構成において、前記磁性体コアは、前記１次コイルが挿通される中心部を有することが好ましい。
また、上記構成において、前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部の外周を多角形とし、１次コイルの外周を円形とすることが好ましい。
【００１０】
また、上記構成において、前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部は前記１次コイルの周方向の全域に亘って一定の厚さの多角形で形成され、１次コイルの外周は、前記外周部の内周に対応した形状とされることが好ましい。
【００１１】
また、上記構成において、前記１次コイルの軸方向からみた前記中心部の外周は、前記１次コイルの内周と同一形状でなることが好ましい。
また、上記構成において、前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部の外周は三角形に形成されることが好ましい。
【００１２】
また、上記構成において、前記中心部における前記給電面側の面には、素子を設置可能とした収納穴が形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、非接触給電装置において、送電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態における非接触給電システムの構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態における受電装置及び給電装置の斜視図。
【図３】第１の実施形態における１次コイルユニットの上面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。
【図５】第２の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】第２の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図７】第２の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。
【図８】第３の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図。
【図９】第３の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図。
【図１０】第４の実施形態における（ａ）〜（ｃ）は１次コイルユニットの上面図
【図１１】第５の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図。
【図１２】他の実施形態における１次コイルユニットの上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、本発明の非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第１の実施形態を図１〜図４を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１に示すように、非接触給電システムは、給電装置１０と、受電装置４０とを備える。本例では、受電装置４０は、電気機器５０に接続されている。以下、給電装置１０及び受電装置４０の具体的構成について説明する。
【００１７】
（給電装置）
まず、給電装置１０の電気的構成について説明する。
図１に示すように、給電装置１０は、単一の共通ユニット１１と、この共通ユニット１１にそれぞれ接続される複数の給電ユニット１５ａ〜１５ｅと、を備える。
【００１８】
共通ユニット１１は、電源回路１３と、共通制御回路１２と、を備える。電源回路１３は、外部電源からの交流電力を適切な直流電圧に変換し、それを動作電力として各給電ユニット１５ａ〜１５ｅ及び共通ユニット１１に供給する。
【００１９】
共通制御回路１２は、マイクロコンピュータで構成されるとともに、各給電ユニット１５ａ〜１５ｅへの指令信号を通じて給電装置１０を統括制御する。
給電ユニット１５ａは、励磁駆動回路１６と、１次コイルユニットＵ１ａとを備える。１次コイルユニットＵ１ａは、１次コイルＬ１ａと、コアポット２０ａとからなる。これと同様に、他の給電ユニット１５ｂ〜１５ｅは、それぞれ１次コイルＬ１ｂ〜Ｌ１ｅ及びコアポット２０ｂ〜２０ｅを有する１次コイルユニットＵ１ｂ〜Ｕ１ｅを備える。
【００２０】
共通制御回路１２は、給電を要求する旨の指令信号を何れかの励磁駆動回路１６に出力する。その励磁駆動回路１６は、この指令信号を受けると、高周波電流を生成し、その生成した電流を自身に接続される１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅに供給する。これにより、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは励磁される。
【００２１】
共通制御回路１２は、一定周期毎に、各１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅに対応する位置に受電装置４０の２次コイルＬ２が存在するか否かの存在検知を行う。共通制御回路１２は、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅに順に高周波電流を供給し、そのときの１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの電流値を検知する。ここで、給電面６に受電装置４０が存在する場合には、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅが２次コイルＬ２と磁気結合することで、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの電流値が低下する。共通制御回路１２は、この１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの電流値の低下を通じて２次コイルＬ２の存在検知を行う。共通制御回路１２は、存在検知を通じて２次コイルＬ２に対応する１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅを選択的に励磁する。
【００２２】
次に、給電装置１０の機械的構成について説明する。
図２に示すように、給電装置１０は筐体２を有している。この筐体２は合成樹脂により平板状に形成されている。筐体２の上面には、受電装置４０が設置される給電面６が形成される。
【００２３】
図３に示すように、筐体２の内部には、給電面６の全域に亘って計５個の１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅが設けられている。１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅと、フェライト等の磁性体からなるコアポット２０ａ〜２０ｅとを有する。
【００２４】
図４に示すように、コアポット２０ａ〜２０ｅは、円筒状の外周部２４と、その外周部２４における給電面６と反対側を閉塞する底部２３と、その底部２３の給電面６側の面中央に形成される円柱状の中心部２２とを有する。この中心部２２は、コアポット２０ａ〜２０ｅの中心軸に沿って延出する。中心部２２の先端面は、外周部２４の給電面６側の端面と同一平面上に位置する。コアポット２０ａ〜２０ｅは、筐体２の内底面に設置されている。
【００２５】
本例では、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは、素線φ０．０６ｍｍのものを８０本よったリッツ線が中心部２２の外周に４０ターン巻き付けられてなる。これにより、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは中心部２２に挿通された状態となる。なお、リッツ線を中心部２２に直接巻き付ける場合もあるが、リッツ線をボビン（図示略）に巻き付けた後に、そのボビンを中心部２２に挿入する場合もある。
【００２６】
１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは、その軸が給電面６に直交するようにコアポット２０ａ〜２０ｅ内に位置する。１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅには底部２３をその厚さ方向に貫く一対の電力線１９が接続されている。この電力線１９を通じて、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅに高周波電流が供給される。
【００２７】
図３に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの軸方向からみて、３つの１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｃは、それらの中心が図中の左右方向に延びる線分Ｌ１上を通過するように配置されている。１次コイルユニットＵ１ｂは、自身を中央として１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｃと接している。
【００２８】
また、残りの２つの１次コイルユニットＵ１ｄ，Ｕ１ｅは、その中心が上記線分Ｌ１と平行をなす線分Ｌ２上を通過するように配置されている。１次コイルユニットＵ１ｄは、１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｂ，Ｕ１ｅに接した状態であって、１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｂの中間に位置する。また、１次コイルユニットＵ１ｅは、１次コイルユニットＵ１ｂ〜Ｕ１ｄに接した状態であって、１次コイルユニットＵ１ｂ，Ｕ１ｃの中間に位置する。
【００２９】
（受電装置）
図１に示すように、受電装置４０は、整流回路４６と、２次コイルユニットＵ２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４５とを備える。
【００３０】
図４に示すように、２次コイルユニットＵ２は、それぞれ円板状でなる２次コイルＬ２及びコア４７から構成される。２次コイルＬ２は、素線φ０．０８ｍｍのものを４９本よったリッツ線が１０ターン巻かれてなる。
【００３１】
フェライト等の磁性体でなるコア４７は、２次コイルＬ２より若干大きい径でなる。そして、コア４７の下面（図４の給電面６側の面）には２次コイルＬ２が設置される。
なお、コア４７及び２次コイルＬ２の構成はこれに限らず、コア４７の下面の中央に、コア４７の径より小さい中心部を形成し、その中心部の外周に２次コイルＬ２が巻き付けられる構成であってもよい。
【００３２】
２次コイルＬ２は、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅからの磁束の変化に基づき交流電流を誘起する。図１に示すように、整流回路４６は、２次コイルＬ２に誘起される交流電力を整流する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、整流回路４６からの直流電圧を電気機器５０の動作に適切な値に変換する。この直流電圧は、電気機器５０の動作電力又は充電電力として利用される。
【００３３】
以下、給電面６上の１次コイルユニットＵ１ｄ，Ｕ１ｅ間に受電装置４０の２次コイルＬ２が設置されたときの作用について説明する。
共通制御回路１２は、上記存在検知を通じて１次コイルＬ１ｄ，Ｌ１ｅに対応する位置に２次コイルＬ２が存在する旨判断したとき、それら１次コイルＬ１ｄ，Ｌ１ｅを励磁する。これにより、図４の矢印で示す磁束が形成される。磁束は中心部２２から底部２３及び外周部２４に沿って受電装置４０側に向かう。そして、この磁路に２次コイルＬ２に対応するコア４７が存在する場合には、磁束はそのコア４７を通過して、１次コイルＬ１ｄ，Ｌ１ｅの軸方向に向かう。なお、１次コイルには高周波電流が供給されるところ、磁束の方向は経時的に変化する。
【００３４】
以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）コアポット２０ａ〜２０ｅは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの外周を覆う外周部２４を有する。このため、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの巻線径（ひいては１次コイルの軸方向のサイズ）に関わらず、磁性体である外周部２４と、２次コイルＬ２に対応するコア４７との距離を小さく保つことができる。これにより、両コイルＬ１、Ｌ２間の結合度、ひいては送電効率を向上させることができる。
【００３５】
（２）コアポット２０ａ〜２０ｅは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの中心に中心部２２を有する。このため、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの巻線径（ひいては１次コイルの軸方向のサイズ）に関わらず、磁性体である中心部２２と、２次コイルＬ２に対応するコア４７との距離を小さく保つことができる。これにより、両コイルＬ１、Ｌ２間の結合度、ひいては送電効率を向上させることができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第２の実施形態について、図５〜図７を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、
コアポットの外周部の外周が上記第１の実施形態と異なっている。その他の点は、第１の実施形態の非接触給電システムと同様の構成を備えている。本実施形態では、図５〜図７にそれぞれ異なる第１〜第３の構成が示されている。
【００３７】
まず、第１の構成について説明する。
図５（ａ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの軸方向からみて、外周部２６の外周は正六角形に形成される。この外周部２６の内周は、第１の実施形態と同様に、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの外周に応じた円形に形成される。図５（ｂ）に示すように、底部２３及び中心部２２は第１の実施形態と同様に形成される。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、３つの１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｃは、その中心が図中の斜め上方向に延びる線分Ｌ３上を通過するように配置される。また、各１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｃは、互いに平行をなす２つの側面が線分Ｌ３に直交するように設けられている。１次コイルユニットＵ１ｂにおける互いに平行をなす２つの側面には、それぞれ１次コイルユニットＵ１ａ,Ｕ１ｃの一側面が面接触している。
【００３９】
また、２つの１次コイルユニットＵ１ｄ，Ｕ１ｅは、その中心が上記線分Ｌ３と平行をなす線分Ｌ４上を通過するように配置される。また、各１次コイルユニットＵ１ｄ，Ｕ１ｅは、互いに平行をなす２つの側面が線分Ｌ４に直交するように設けられている。１次コイルユニットＵ１ｄは１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｂの中間に位置し、１次コイルユニットＵ１ｅは１次コイルユニットＵ１ｂ，Ｕ１ｃの中間に位置する。１次コイルユニットＵ１ｄの３つの側面はそれぞれ１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｂ，Ｕ１ｅの側面に接し、１次コイルユニットＵ１ｅの３つの側面はそれぞれ１次コイルユニットＵ１ｂ〜Ｕ１ｄの側面に接している。
【００４０】
次に、第２の構成について説明する。
図６（ａ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈの軸方向からみて、外周部２７の外周は正四角形に形成される。この外周部２７の内周は、第１の実施形態と同様に、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈの外周に応じた円形に形成されている。図６（ｂ）に示すように、底部２３及び中心部２２は第１の実施形態と同様に形成される。本実施形態においては、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈは２行×４列で、各外周部２７が面接触する態様で配列されている。
【００４１】
最後に第３の構成について説明する。
図７（ａ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの軸方向からみて、外周部２５の外周は正三角形に形成される。この外周部２５の内周は、第１の実施形態と同様に１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの外周に応じた円形に形成されている。図７（ｂ）に示すように、底部２３及び中心部２２は第１の実施形態と同様に形成される。
【００４２】
以下、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌの配置態様について説明する。
１次コイルユニットＵ１ｆ，Ｕ１ｈ，Ｕ１ｊ，Ｕ１ｌは、その外周部２５の底辺が同一直線上であって、かつ上側に突出する態様で図中の右側から順に配置されている。そして、１次コイルユニットＵ１ｆ，Ｕ１ｈ間には１次コイルユニットＵ１ｇが嵌め込まれ、１次コイルユニットＵ１ｈ，Ｕ１ｊ間には１次コイルユニットＵ１ｉが嵌め込まれ、１次コイルユニットＵ１ｊ，Ｕ１ｌ間には１次コイルユニットＵ１ｋが嵌め込まれる。そして、１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｃ，Ｕ１ｅは、それぞれ１次コイルユニットＵ１ｇ，Ｕ１ｉ，Ｕ１ｋに一辺が接触した状態で配置される。また、１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｃ間には１次コイルユニットＵ１ｂが嵌め込まれ、１次コイルユニットＵ１ｃ，Ｕ１ｅ間には１次コイルユニットＵ１ｄが嵌め込まれる。これにより、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌは空隙がない状態で全体として台形形状となる。
【００４３】
なお、１次コイルユニットの数に応じて図１の給電ユニットの数が決まる。
以上、説明した実施形態によれば、特に以下の効果を奏することができる。
（３）図５に示すように、外周部２６が正六角形に形成されたコアポット２０ａ〜２０ｅを採用する場合、外周部２６の側面を接触させる態様で１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅを配列することで、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅ間の空隙が埋まる。これにより、磁束量が空隙にて低下することがないため送電効率が向上する。これは、図６及び図７の構成においても１次コイルユニット間の空隙が埋まるため同様である。
【００４４】
（４）１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの外周と、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌの外周とを異なる形状とすることができる。従って、１次コイルを生産性が高い円形コイルとしつつ、組み合わせたときに空隙が生じないように１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌの外周を多角形とすることができる。ここで、円形コイルは、コイルとしては一般的であるため、特殊形状のコイルに比べて安価に手に入る。よって、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈのコストを低減することができる。
【００４５】
（５）外周部２５を多角形に形成することで、それらを組み合わせた形状を多様化できる。
（第３の実施形態）
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第３の実施形態について、図８及び図９を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、１次コイル及び外周部が同一の多角形である点が上記第２の実施形態と異なっている。その他の点は、第２の実施形態の非接触給電システムと同様の構成を備えている。本実施形態では、図８及び図９にそれぞれ異なる第１及び第２の構成が示されている。
【００４６】
まず、第１の構成について説明する。
図８（ａ），（ｂ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは、その軸方向からみて外周が正六角形に形成される。また、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅにおいて中心部２２を囲む内周３０も、外周と同様に正六角形に形成される。なお、中心部２２は、第１の実施形態と同様に円柱状である。
【００４７】
また、コアポット２０ａ〜２０ｅにおける外周部２９の外周は、図５に示される上記第２の実施形態の第１の構成と同様に正六角形に形成される。また、外周部２９の内周２９ａは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの外周に応じた正六角形に形成される。従って、外周部２９は、１次コイルの周方向の全域に亘って一定の厚さＴに形成される。
【００４８】
本実施形態の第１の構成を有する１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅは、例えば、上記第２の実施形態の第１の構成と同様に図５に示されるパターンで配置される。
次に、第２の構成について説明する。
【００４９】
また、図９（ａ），（ｂ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈは、外周が正四角形に形成される。また、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈの内周３１も、外周と同様に正四角形に形成される。なお、中心部２２は、第１の実施形態と同様に円柱状である。
【００５０】
また、コアポット２０ａ〜２０ｈにおける外周部３３の外周は、図６に示される上記第２の実施形態の第２の構成と同様に正四角形に形成される。また、外周部３３の内周３３ａは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈの外周に応じた正四角形に形成される。従って、外周部３３は、１次コイルの周方向の全域に亘って一定の厚さＴに形成される。
【００５１】
本実施形態の第２の構成を有する１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈは、例えば、上記第２の実施形態の第２の構成と同様に図６に示されるパターンで配置される。
以上、説明した実施形態によれば、第２の実施形態の効果に加え、特に以下の効果を奏することができる。
【００５２】
（６）図８の構成においては、１次コイルの軸方向からみて、外周部２９における外周及び内周２９ａはそれぞれ正六角形に形成される。そして、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは、外周部２９の内周２９ａの形状に対応した正六角形に形成される。よって、１次コイルの軸方向からみた外周部２９の面積に対する１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの占有面積を大きく確保できる。このように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの占有面積を大きくすることで１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅからの磁束量、ひいては送電効率が向上する。なお、図９の構成においてもこれと同様の作用効果が得られる。
【００５３】
（第４の実施形態）
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第４の実施形態について、図１０を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、コアポットの中心部の外周が１次コイルの内周に応じた形状である点が上記第３の実施形態と異なっている。その他の点は、第３の実施形態の非接触給電システムと同様の構成を備えている。本実施形態では、図１０（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ異なる第１〜第３の構成が示されている。
【００５４】
まず、第１の構成について説明する。
図１０（ａ）に示すように、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅは、図８の１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅとほぼ同様の構成でなる。以下、相違点を中心に説明する。図１０（ａ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅにおける内周３０は正六角形で形成されている。中心部４１の外周は、上記１次コイルの内周３０に応じた正六角形で形成されている。このため、中心部４１の外周に１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅが位置している状態においては、中心部４１と１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅとの間に隙間が生じない。
【００５５】
次に、第２の構成について説明する。
図１０（ｂ）に示すように、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈは、図９の１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈとほぼ同様の構成でなる。以下、相違点を中心に説明する。図１０（ｂ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈにおける内周３１は正四角形で形成されている。中心部４２の外周は、上記１次コイルの内周３１に応じた正四角形で形成されている。このため、中心部４２の外周に１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈが位置している状態においては、中心部４２と１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈとの間に隙間が生じない。
【００５６】
最後に、第３の構成について説明する。
図１０（ｃ）に示すように、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌは、図７の１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌとほぼ同様の構成でなる。以下、相違点を中心に説明する。図１０（ｃ）に示すように、外周部３２は一定の厚さの正三角形状でなる。また中心部４３は、外周部３２と相似の正三角形でなる。１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの外周は外周部３２の内周３２ａに応じた三角形状でなる。そして、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの内周３４は、中心部４３の外周に応じた三角形状でなる。このため、中心部４３の外周に１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌが位置している状態においては、中心部４３と１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌとの間に隙間が生じない。
【００５７】
以上、説明した実施形態によれば、特に以下の効果を奏することができる。
（７）図１０（ａ）の構成においては、コアポット２０ａ〜２０ｅの中心部４１の外周は、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの内周３０と同一形状でなる。従って、中心部４１の外周に１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅが位置している状態においては、中心部４１と１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅとの間の隙間が埋められる。これにより、磁束量が隙間にて低下することが抑制されて、送電効率が向上する。これは、図１０（ｂ），（ｃ）の構成においても同様である。
【００５８】
（８）中心部４１〜４３の外周と、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの内周３０，３１，３４とが同一形状である。よって、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌ（正確にはそのリッツ線）のコアポット２０ａ〜２０ｌへの装着が容易となる。
【００５９】
（第５の実施形態）
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第５の実施形態について、図１１を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、中心部にサーミスタ等を設置可能な収納穴が形成されている点が上記第２の実施形態と異なっている。その他の点は、第２の実施形態における図５の構成と同様である。
【００６０】
ここで、給電面６に金属が載った状態で、１次コイルが励磁されると、磁束の変化によりその金属の温度が上昇するおそれがある。この金属の温度上昇を抑制するために、本実施形態では以下のような構成を採用している。
【００６１】
図１１（ａ），（ｂ）に示すように、中心部２２における給電面６側の面には、円柱状の収納穴５５が形成されている。この収納穴５５には、温度を検出するサーミスタ５６が収納される。図１に２点鎖線で示すように、共通制御回路１２は、サーミスタ５６の検出結果に基づき、励磁されて温度上昇した金属が給電面６上に存在するか否かを判断する。共通制御回路１２は、金属が給電面６上に存在する旨判断したとき、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅへの電力供給を停止する。これにより、金属の温度上昇が抑制される。
【００６２】
以上、説明した実施形態によれば、特に以下の効果を奏することができる。
（９）中心部２２に収納穴５５を設け、その収納穴５５にサーミスタ５６を収納することで、給電装置１０のサイズをコンパクトに保ちつつ、サーミスタ５６の検出結果を通じた金属検知機能を給電装置１０に付加することができる。
【００６３】
（１０）サーミスタ５６が収納される収納穴５５は、中心部２２において給電面６側に形成されている。このため、金属の温度上昇がサーミスタ５６に伝達し易い。よって、共通制御回路１２は、サーミスタ５６の検出結果を通じて、早期に金属の温度上昇を検知し、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅへの電力供給を停止することができる。
【００６４】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・第２及び第３の実施形態においては、外周部２５，２６，２７，２９，３３の外周は正三角形、正四角形又は正六角形に形成されていた。しかし、外周部は多角形であれば、これに限らず、正五角形又は正七角以上の多角形であってもよい。また、外周部は正多角形でなくてもよく、各辺の長さが異なっていてもよい。
【００６５】
例えば、図１２に示すように、外周部２８を１次コイルの軸方向からみて正八角形で形成してもよい。１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｆは２行×３列で各外周部２８が面接触する態様で配列されている。そして、２行×２列をなす１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｂ，Ｕ１ｄ，Ｕ１ｅの中央、並びに同じく２行×２列をなす１次コイルユニットＵ１ｂ，Ｕ１ｃ，Ｕ１ｅ，Ｕ１ｆの中央にはそれぞれ空間４９が形成される。この両空間４９には、小型コイルユニットＵｓが設けられる。小型コイルユニットＵｓは、図６（ａ），（ｂ）の１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈとほぼ同様の形状でなる。なお、本例の小型コイルユニットＵｓでは、図６（ａ），（ｂ）の構成に比べて、１次コイルが収容される中心部２２と外周部２８との隙間が小さく形成されている。このように、空間４９が小型コイルユニットＵｓにて埋められることで、空間４９において磁束量が低減することが抑制され、送電効率を向上させることができる。
【００６６】
さらに、外周部の外周を円形として、１次コイルの外周を多角形としてもよい。
・上記各実施形態における中心部２２を省略して構成してもよい。この場合であっても、外周部２４〜２９，３２，３３を通じて送電効率を向上させることができる。この構成においては、１次コイルにおいて中心部２２が挿通される孔（内周）が不要となる。
【００６７】
・第５の実施形態における収納穴５５は１次コイル及びコアポットの形状に関わらず適用することができる。具体的には、第５の実施形態において適用した図５の構成に加えて、図３、図６、図７、図８、図９、図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１２の構成に適用することができる。
【００６８】
・第５の実施形態においては、収納穴５５には、素子としてサーミスタ５６が収納されていたが、これに限らず、例えばＬＥＤ等を設けてもよい。このＬＥＤは照明として利用してもよい。また、共通制御回路１２は、このＬＥＤの光に対する反射の有無を受光素子を通じて検出し、その検出結果に基づき、給電面６における受電装置４０の有無を判断してもよい。この場合、受光素子も収納穴５５に収納してもよい。
【００６９】
・上記各実施形態における１次コイルユニットの数は一例であって、給電面６の大きさや形状に合わせて１次コイルユニットのレイアウトを適宜変更可能である。さらに、上記各実施形態における異なる形状の１次コイルユニットを組み合わせて使用してもよい。これにより、給電面６をより多様な形状とすることができる。
【００７０】
・上記各実施形態においては、中心部２２，４１〜４３と、外周部２４〜２９，３２，３３との上端面が同一の高さであったが、これらが異なる高さであってもよい。
・上記各実施形態においては、外周部２４〜２９，３２，３３は、中心部２２，４１〜４３の外周を全域に亘って覆っていたが、当該外周において外周部の一部が省略されている構成であってもよい。
【００７１】
・上記各実施形態においては、１次コイルの軸は給電面６に直交していたが、１次コイルの軸が給電面６に交わっていれば直交していなくてもよい。この場合、給電面６を傾斜して構成すること、又は１次コイルユニットを給電面６に対して傾斜して配置することが考えられる。
【符号の説明】
【００７２】
Ｌ１ａ〜Ｌ１ｌ…１次コイル、Ｕ１ａ〜Ｕ１ｌ…１次コイルユニット、２…筐体、６…給電面、１０…給電装置、１１…共通ユニット、１２…共通制御回路、１３…電源回路、１５ａ〜１５ｅ…給電ユニット、１６…励磁駆動回路、２０ａ〜２０ｉ…コアポット（磁性体コア）、２２…中心部、２３…底部、２４〜２９，３２，３３…外周部、４０…受電装置、４１〜４３…中心部、４５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４６…整流回路、４７…コア、５０…電気機器、５５…収納穴、５６…サーミスタ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、給電装置から受電装置へ非接触にて給電を行う非接触給電システムが存在する。近年、非接触給電システムにおいて、さらなるユーザの利便性の向上を図るべく、給電装置の上面（給電面）の任意の位置に受電装置を設置するだけで、この受電装置への給電が可能となる、いわゆるフリーレイアウト型の非接触給電システムが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この非接触給電システムにおける給電装置の内部には、その給電面に沿って複数の１次コイルがマトリックス状に配列される。例えば、各１次コイルは、フェライト等の磁性体からなる磁性体コアの上面に設けられている。受電装置は単一の２次コイルを有する。この２次コイルも１次コイルと同様に磁性体コアの上面に位置している。
【０００４】
給電装置は、受電装置が設置された状態でその２次コイルに対応する１次コイルを選択し、その１次コイルに高周波電流を供給する。これにより、１次コイルは励磁される。励磁された１次コイルからの磁束の変化に基づき２次コイルには誘起電流が生じる。この誘起電流が受電電力として利用される。ここで、送電効率の観点からは１次コイル及び２次コイルは同軸上でかつ接近していることが望ましい。このため、１次コイルは給電装置の内部において給電面に接近した位置に設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７１６４２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、１次コイルの巻線径は、熱損失等の観点から送電効率を考慮すると大きいことが好ましい。上記構成においては、１次コイルの巻線径が大きくなるにつれて１次コイルの軸方向のサイズが大きくなるため、設計上、１次コイルが設置されるコアと、２次コイルに対応するコアとの距離が大きくなる。この結果、両コイル間の結合度、ひいては送電効率が低下するおそれがあった。
【０００７】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、送電効率を向上させた非接触給電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、受電装置が設置される給電面と、前記給電面に交わる軸を有するとともに、前記給電面に沿って装置内部に複数設けられる１次コイルと、前記１次コイルに対応して設けられる磁性体コアと、を備え、前記１次コイルに交流電流が供給されることで発生する磁束を介した電磁誘導によって前記受電装置に非接触で給電する非接触給電装置において、前記磁性体コアは、前記１次コイルの外周を覆う外周部を有することを特徴とする。
【０００９】
また、上記構成において、前記磁性体コアは、前記１次コイルが挿通される中心部を有することが好ましい。
また、上記構成において、前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部の外周を多角形とし、１次コイルの外周を円形とすることが好ましい。
【００１０】
また、上記構成において、前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部は前記１次コイルの周方向の全域に亘って一定の厚さの多角形で形成され、１次コイルの外周は、前記外周部の内周に対応した形状とされることが好ましい。
【００１１】
また、上記構成において、前記１次コイルの軸方向からみた前記中心部の外周は、前記１次コイルの内周と同一形状でなることが好ましい。
また、上記構成において、前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部の外周は三角形に形成されることが好ましい。
【００１２】
また、上記構成において、前記中心部における前記給電面側の面には、素子を設置可能とした収納穴が形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、非接触給電装置において、送電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態における非接触給電システムの構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態における受電装置及び給電装置の斜視図。
【図３】第１の実施形態における１次コイルユニットの上面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。
【図５】第２の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】第２の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図７】第２の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。
【図８】第３の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図。
【図９】第３の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図。
【図１０】第４の実施形態における（ａ）〜（ｃ）は１次コイルユニットの上面図
【図１１】第５の実施形態における（ａ）は１次コイルユニットの上面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図。
【図１２】他の実施形態における１次コイルユニットの上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、本発明の非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第１の実施形態を図１〜図４を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１に示すように、非接触給電システムは、給電装置１０と、受電装置４０とを備える。本例では、受電装置４０は、電気機器５０に接続されている。以下、給電装置１０及び受電装置４０の具体的構成について説明する。
【００１７】
（給電装置）
まず、給電装置１０の電気的構成について説明する。
図１に示すように、給電装置１０は、単一の共通ユニット１１と、この共通ユニット１１にそれぞれ接続される複数の給電ユニット１５ａ〜１５ｅと、を備える。
【００１８】
共通ユニット１１は、電源回路１３と、共通制御回路１２と、を備える。電源回路１３は、外部電源からの交流電力を適切な直流電圧に変換し、それを動作電力として各給電ユニット１５ａ〜１５ｅ及び共通ユニット１１に供給する。
【００１９】
共通制御回路１２は、マイクロコンピュータで構成されるとともに、各給電ユニット１５ａ〜１５ｅへの指令信号を通じて給電装置１０を統括制御する。
給電ユニット１５ａは、励磁駆動回路１６と、１次コイルユニットＵ１ａとを備える。１次コイルユニットＵ１ａは、１次コイルＬ１ａと、コアポット２０ａとからなる。これと同様に、他の給電ユニット１５ｂ〜１５ｅは、それぞれ１次コイルＬ１ｂ〜Ｌ１ｅ及びコアポット２０ｂ〜２０ｅを有する１次コイルユニットＵ１ｂ〜Ｕ１ｅを備える。
【００２０】
共通制御回路１２は、給電を要求する旨の指令信号を何れかの励磁駆動回路１６に出力する。その励磁駆動回路１６は、この指令信号を受けると、高周波電流を生成し、その生成した電流を自身に接続される１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅに供給する。これにより、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは励磁される。
【００２１】
共通制御回路１２は、一定周期毎に、各１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅに対応する位置に受電装置４０の２次コイルＬ２が存在するか否かの存在検知を行う。共通制御回路１２は、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅに順に高周波電流を供給し、そのときの１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの電流値を検知する。ここで、給電面６に受電装置４０が存在する場合には、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅが２次コイルＬ２と磁気結合することで、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの電流値が低下する。共通制御回路１２は、この１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの電流値の低下を通じて２次コイルＬ２の存在検知を行う。共通制御回路１２は、存在検知を通じて２次コイルＬ２に対応する１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅを選択的に励磁する。
【００２２】
次に、給電装置１０の機械的構成について説明する。
図２に示すように、給電装置１０は筐体２を有している。この筐体２は合成樹脂により平板状に形成されている。筐体２の上面には、受電装置４０が設置される給電面６が形成される。
【００２３】
図３に示すように、筐体２の内部には、給電面６の全域に亘って計５個の１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅが設けられている。１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅと、フェライト等の磁性体からなるコアポット２０ａ〜２０ｅとを有する。
【００２４】
図４に示すように、コアポット２０ａ〜２０ｅは、円筒状の外周部２４と、その外周部２４における給電面６と反対側を閉塞する底部２３と、その底部２３の給電面６側の面中央に形成される円柱状の中心部２２とを有する。この中心部２２は、コアポット２０ａ〜２０ｅの中心軸に沿って延出する。中心部２２の先端面は、外周部２４の給電面６側の端面と同一平面上に位置する。コアポット２０ａ〜２０ｅは、筐体２の内底面に設置されている。
【００２５】
本例では、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは、素線φ０．０６ｍｍのものを８０本よったリッツ線が中心部２２の外周に４０ターン巻き付けられてなる。これにより、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは中心部２２に挿通された状態となる。なお、リッツ線を中心部２２に直接巻き付ける場合もあるが、リッツ線をボビン（図示略）に巻き付けた後に、そのボビンを中心部２２に挿入する場合もある。
【００２６】
１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは、その軸が給電面６に直交するようにコアポット２０ａ〜２０ｅ内に位置する。１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅには底部２３をその厚さ方向に貫く一対の電力線１９が接続されている。この電力線１９を通じて、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅに高周波電流が供給される。
【００２７】
図３に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの軸方向からみて、３つの１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｃは、それらの中心が図中の左右方向に延びる線分Ｌ１上を通過するように配置されている。１次コイルユニットＵ１ｂは、自身を中央として１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｃと接している。
【００２８】
また、残りの２つの１次コイルユニットＵ１ｄ，Ｕ１ｅは、その中心が上記線分Ｌ１と平行をなす線分Ｌ２上を通過するように配置されている。１次コイルユニットＵ１ｄは、１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｂ，Ｕ１ｅに接した状態であって、１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｂの中間に位置する。また、１次コイルユニットＵ１ｅは、１次コイルユニットＵ１ｂ〜Ｕ１ｄに接した状態であって、１次コイルユニットＵ１ｂ，Ｕ１ｃの中間に位置する。
【００２９】
（受電装置）
図１に示すように、受電装置４０は、整流回路４６と、２次コイルユニットＵ２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４５とを備える。
【００３０】
図４に示すように、２次コイルユニットＵ２は、それぞれ円板状でなる２次コイルＬ２及びコア４７から構成される。２次コイルＬ２は、素線φ０．０８ｍｍのものを４９本よったリッツ線が１０ターン巻かれてなる。
【００３１】
フェライト等の磁性体でなるコア４７は、２次コイルＬ２より若干大きい径でなる。そして、コア４７の下面（図４の給電面６側の面）には２次コイルＬ２が設置される。
なお、コア４７及び２次コイルＬ２の構成はこれに限らず、コア４７の下面の中央に、コア４７の径より小さい中心部を形成し、その中心部の外周に２次コイルＬ２が巻き付けられる構成であってもよい。
【００３２】
２次コイルＬ２は、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅからの磁束の変化に基づき交流電流を誘起する。図１に示すように、整流回路４６は、２次コイルＬ２に誘起される交流電力を整流する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、整流回路４６からの直流電圧を電気機器５０の動作に適切な値に変換する。この直流電圧は、電気機器５０の動作電力又は充電電力として利用される。
【００３３】
以下、給電面６上の１次コイルユニットＵ１ｄ，Ｕ１ｅ間に受電装置４０の２次コイルＬ２が設置されたときの作用について説明する。
共通制御回路１２は、上記存在検知を通じて１次コイルＬ１ｄ，Ｌ１ｅに対応する位置に２次コイルＬ２が存在する旨判断したとき、それら１次コイルＬ１ｄ，Ｌ１ｅを励磁する。これにより、図４の矢印で示す磁束が形成される。磁束は中心部２２から底部２３及び外周部２４に沿って受電装置４０側に向かう。そして、この磁路に２次コイルＬ２に対応するコア４７が存在する場合には、磁束はそのコア４７を通過して、１次コイルＬ１ｄ，Ｌ１ｅの軸方向に向かう。なお、１次コイルには高周波電流が供給されるところ、磁束の方向は経時的に変化する。
【００３４】
以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）コアポット２０ａ〜２０ｅは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの外周を覆う外周部２４を有する。このため、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの巻線径（ひいては１次コイルの軸方向のサイズ）に関わらず、磁性体である外周部２４と、２次コイルＬ２に対応するコア４７との距離を小さく保つことができる。これにより、両コイルＬ１、Ｌ２間の結合度、ひいては送電効率を向上させることができる。
【００３５】
（２）コアポット２０ａ〜２０ｅは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの中心に中心部２２を有する。このため、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの巻線径（ひいては１次コイルの軸方向のサイズ）に関わらず、磁性体である中心部２２と、２次コイルＬ２に対応するコア４７との距離を小さく保つことができる。これにより、両コイルＬ１、Ｌ２間の結合度、ひいては送電効率を向上させることができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第２の実施形態について、図５〜図７を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、
コアポットの外周部の外周が上記第１の実施形態と異なっている。その他の点は、第１の実施形態の非接触給電システムと同様の構成を備えている。本実施形態では、図５〜図７にそれぞれ異なる第１〜第３の構成が示されている。
【００３７】
まず、第１の構成について説明する。
図５（ａ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの軸方向からみて、外周部２６の外周は正六角形に形成される。この外周部２６の内周は、第１の実施形態と同様に、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの外周に応じた円形に形成される。図５（ｂ）に示すように、底部２３及び中心部２２は第１の実施形態と同様に形成される。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、３つの１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｃは、その中心が図中の斜め上方向に延びる線分Ｌ３上を通過するように配置される。また、各１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｃは、互いに平行をなす２つの側面が線分Ｌ３に直交するように設けられている。１次コイルユニットＵ１ｂにおける互いに平行をなす２つの側面には、それぞれ１次コイルユニットＵ１ａ,Ｕ１ｃの一側面が面接触している。
【００３９】
また、２つの１次コイルユニットＵ１ｄ，Ｕ１ｅは、その中心が上記線分Ｌ３と平行をなす線分Ｌ４上を通過するように配置される。また、各１次コイルユニットＵ１ｄ，Ｕ１ｅは、互いに平行をなす２つの側面が線分Ｌ４に直交するように設けられている。１次コイルユニットＵ１ｄは１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｂの中間に位置し、１次コイルユニットＵ１ｅは１次コイルユニットＵ１ｂ，Ｕ１ｃの中間に位置する。１次コイルユニットＵ１ｄの３つの側面はそれぞれ１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｂ，Ｕ１ｅの側面に接し、１次コイルユニットＵ１ｅの３つの側面はそれぞれ１次コイルユニットＵ１ｂ〜Ｕ１ｄの側面に接している。
【００４０】
次に、第２の構成について説明する。
図６（ａ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈの軸方向からみて、外周部２７の外周は正四角形に形成される。この外周部２７の内周は、第１の実施形態と同様に、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈの外周に応じた円形に形成されている。図６（ｂ）に示すように、底部２３及び中心部２２は第１の実施形態と同様に形成される。本実施形態においては、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈは２行×４列で、各外周部２７が面接触する態様で配列されている。
【００４１】
最後に第３の構成について説明する。
図７（ａ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの軸方向からみて、外周部２５の外周は正三角形に形成される。この外周部２５の内周は、第１の実施形態と同様に１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの外周に応じた円形に形成されている。図７（ｂ）に示すように、底部２３及び中心部２２は第１の実施形態と同様に形成される。
【００４２】
以下、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌの配置態様について説明する。
１次コイルユニットＵ１ｆ，Ｕ１ｈ，Ｕ１ｊ，Ｕ１ｌは、その外周部２５の底辺が同一直線上であって、かつ上側に突出する態様で図中の右側から順に配置されている。そして、１次コイルユニットＵ１ｆ，Ｕ１ｈ間には１次コイルユニットＵ１ｇが嵌め込まれ、１次コイルユニットＵ１ｈ，Ｕ１ｊ間には１次コイルユニットＵ１ｉが嵌め込まれ、１次コイルユニットＵ１ｊ，Ｕ１ｌ間には１次コイルユニットＵ１ｋが嵌め込まれる。そして、１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｃ，Ｕ１ｅは、それぞれ１次コイルユニットＵ１ｇ，Ｕ１ｉ，Ｕ１ｋに一辺が接触した状態で配置される。また、１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｃ間には１次コイルユニットＵ１ｂが嵌め込まれ、１次コイルユニットＵ１ｃ，Ｕ１ｅ間には１次コイルユニットＵ１ｄが嵌め込まれる。これにより、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌは空隙がない状態で全体として台形形状となる。
【００４３】
なお、１次コイルユニットの数に応じて図１の給電ユニットの数が決まる。
以上、説明した実施形態によれば、特に以下の効果を奏することができる。
（３）図５に示すように、外周部２６が正六角形に形成されたコアポット２０ａ〜２０ｅを採用する場合、外周部２６の側面を接触させる態様で１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅを配列することで、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅ間の空隙が埋まる。これにより、磁束量が空隙にて低下することがないため送電効率が向上する。これは、図６及び図７の構成においても１次コイルユニット間の空隙が埋まるため同様である。
【００４４】
（４）１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの外周と、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌの外周とを異なる形状とすることができる。従って、１次コイルを生産性が高い円形コイルとしつつ、組み合わせたときに空隙が生じないように１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌの外周を多角形とすることができる。ここで、円形コイルは、コイルとしては一般的であるため、特殊形状のコイルに比べて安価に手に入る。よって、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈのコストを低減することができる。
【００４５】
（５）外周部２５を多角形に形成することで、それらを組み合わせた形状を多様化できる。
（第３の実施形態）
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第３の実施形態について、図８及び図９を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、１次コイル及び外周部が同一の多角形である点が上記第２の実施形態と異なっている。その他の点は、第２の実施形態の非接触給電システムと同様の構成を備えている。本実施形態では、図８及び図９にそれぞれ異なる第１及び第２の構成が示されている。
【００４６】
まず、第１の構成について説明する。
図８（ａ），（ｂ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは、その軸方向からみて外周が正六角形に形成される。また、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅにおいて中心部２２を囲む内周３０も、外周と同様に正六角形に形成される。なお、中心部２２は、第１の実施形態と同様に円柱状である。
【００４７】
また、コアポット２０ａ〜２０ｅにおける外周部２９の外周は、図５に示される上記第２の実施形態の第１の構成と同様に正六角形に形成される。また、外周部２９の内周２９ａは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの外周に応じた正六角形に形成される。従って、外周部２９は、１次コイルの周方向の全域に亘って一定の厚さＴに形成される。
【００４８】
本実施形態の第１の構成を有する１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅは、例えば、上記第２の実施形態の第１の構成と同様に図５に示されるパターンで配置される。
次に、第２の構成について説明する。
【００４９】
また、図９（ａ），（ｂ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈは、外周が正四角形に形成される。また、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈの内周３１も、外周と同様に正四角形に形成される。なお、中心部２２は、第１の実施形態と同様に円柱状である。
【００５０】
また、コアポット２０ａ〜２０ｈにおける外周部３３の外周は、図６に示される上記第２の実施形態の第２の構成と同様に正四角形に形成される。また、外周部３３の内周３３ａは、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈの外周に応じた正四角形に形成される。従って、外周部３３は、１次コイルの周方向の全域に亘って一定の厚さＴに形成される。
【００５１】
本実施形態の第２の構成を有する１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈは、例えば、上記第２の実施形態の第２の構成と同様に図６に示されるパターンで配置される。
以上、説明した実施形態によれば、第２の実施形態の効果に加え、特に以下の効果を奏することができる。
【００５２】
（６）図８の構成においては、１次コイルの軸方向からみて、外周部２９における外周及び内周２９ａはそれぞれ正六角形に形成される。そして、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅは、外周部２９の内周２９ａの形状に対応した正六角形に形成される。よって、１次コイルの軸方向からみた外周部２９の面積に対する１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの占有面積を大きく確保できる。このように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの占有面積を大きくすることで１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅからの磁束量、ひいては送電効率が向上する。なお、図９の構成においてもこれと同様の作用効果が得られる。
【００５３】
（第４の実施形態）
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第４の実施形態について、図１０を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、コアポットの中心部の外周が１次コイルの内周に応じた形状である点が上記第３の実施形態と異なっている。その他の点は、第３の実施形態の非接触給電システムと同様の構成を備えている。本実施形態では、図１０（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ異なる第１〜第３の構成が示されている。
【００５４】
まず、第１の構成について説明する。
図１０（ａ）に示すように、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅは、図８の１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｅとほぼ同様の構成でなる。以下、相違点を中心に説明する。図１０（ａ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅにおける内周３０は正六角形で形成されている。中心部４１の外周は、上記１次コイルの内周３０に応じた正六角形で形成されている。このため、中心部４１の外周に１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅが位置している状態においては、中心部４１と１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅとの間に隙間が生じない。
【００５５】
次に、第２の構成について説明する。
図１０（ｂ）に示すように、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈは、図９の１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈとほぼ同様の構成でなる。以下、相違点を中心に説明する。図１０（ｂ）に示すように、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈにおける内周３１は正四角形で形成されている。中心部４２の外周は、上記１次コイルの内周３１に応じた正四角形で形成されている。このため、中心部４２の外周に１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈが位置している状態においては、中心部４２と１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｈとの間に隙間が生じない。
【００５６】
最後に、第３の構成について説明する。
図１０（ｃ）に示すように、１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌは、図７の１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｌとほぼ同様の構成でなる。以下、相違点を中心に説明する。図１０（ｃ）に示すように、外周部３２は一定の厚さの正三角形状でなる。また中心部４３は、外周部３２と相似の正三角形でなる。１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの外周は外周部３２の内周３２ａに応じた三角形状でなる。そして、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの内周３４は、中心部４３の外周に応じた三角形状でなる。このため、中心部４３の外周に１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌが位置している状態においては、中心部４３と１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌとの間に隙間が生じない。
【００５７】
以上、説明した実施形態によれば、特に以下の効果を奏することができる。
（７）図１０（ａ）の構成においては、コアポット２０ａ〜２０ｅの中心部４１の外周は、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅの内周３０と同一形状でなる。従って、中心部４１の外周に１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅが位置している状態においては、中心部４１と１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅとの間の隙間が埋められる。これにより、磁束量が隙間にて低下することが抑制されて、送電効率が向上する。これは、図１０（ｂ），（ｃ）の構成においても同様である。
【００５８】
（８）中心部４１〜４３の外周と、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌの内周３０，３１，３４とが同一形状である。よって、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｌ（正確にはそのリッツ線）のコアポット２０ａ〜２０ｌへの装着が容易となる。
【００５９】
（第５の実施形態）
以下、本発明にかかる非接触給電装置を非接触給電システムに具体化した第５の実施形態について、図１１を参照しつつ説明する。この実施形態の非接触給電システムは、中心部にサーミスタ等を設置可能な収納穴が形成されている点が上記第２の実施形態と異なっている。その他の点は、第２の実施形態における図５の構成と同様である。
【００６０】
ここで、給電面６に金属が載った状態で、１次コイルが励磁されると、磁束の変化によりその金属の温度が上昇するおそれがある。この金属の温度上昇を抑制するために、本実施形態では以下のような構成を採用している。
【００６１】
図１１（ａ），（ｂ）に示すように、中心部２２における給電面６側の面には、円柱状の収納穴５５が形成されている。この収納穴５５には、温度を検出するサーミスタ５６が収納される。図１に２点鎖線で示すように、共通制御回路１２は、サーミスタ５６の検出結果に基づき、励磁されて温度上昇した金属が給電面６上に存在するか否かを判断する。共通制御回路１２は、金属が給電面６上に存在する旨判断したとき、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅへの電力供給を停止する。これにより、金属の温度上昇が抑制される。
【００６２】
以上、説明した実施形態によれば、特に以下の効果を奏することができる。
（９）中心部２２に収納穴５５を設け、その収納穴５５にサーミスタ５６を収納することで、給電装置１０のサイズをコンパクトに保ちつつ、サーミスタ５６の検出結果を通じた金属検知機能を給電装置１０に付加することができる。
【００６３】
（１０）サーミスタ５６が収納される収納穴５５は、中心部２２において給電面６側に形成されている。このため、金属の温度上昇がサーミスタ５６に伝達し易い。よって、共通制御回路１２は、サーミスタ５６の検出結果を通じて、早期に金属の温度上昇を検知し、１次コイルＬ１ａ〜Ｌ１ｅへの電力供給を停止することができる。
【００６４】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・第２及び第３の実施形態においては、外周部２５，２６，２７，２９，３３の外周は正三角形、正四角形又は正六角形に形成されていた。しかし、外周部は多角形であれば、これに限らず、正五角形又は正七角以上の多角形であってもよい。また、外周部は正多角形でなくてもよく、各辺の長さが異なっていてもよい。
【００６５】
例えば、図１２に示すように、外周部２８を１次コイルの軸方向からみて正八角形で形成してもよい。１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｆは２行×３列で各外周部２８が面接触する態様で配列されている。そして、２行×２列をなす１次コイルユニットＵ１ａ，Ｕ１ｂ，Ｕ１ｄ，Ｕ１ｅの中央、並びに同じく２行×２列をなす１次コイルユニットＵ１ｂ，Ｕ１ｃ，Ｕ１ｅ，Ｕ１ｆの中央にはそれぞれ空間４９が形成される。この両空間４９には、小型コイルユニットＵｓが設けられる。小型コイルユニットＵｓは、図６（ａ），（ｂ）の１次コイルユニットＵ１ａ〜Ｕ１ｈとほぼ同様の形状でなる。なお、本例の小型コイルユニットＵｓでは、図６（ａ），（ｂ）の構成に比べて、１次コイルが収容される中心部２２と外周部２８との隙間が小さく形成されている。このように、空間４９が小型コイルユニットＵｓにて埋められることで、空間４９において磁束量が低減することが抑制され、送電効率を向上させることができる。
【００６６】
さらに、外周部の外周を円形として、１次コイルの外周を多角形としてもよい。
・上記各実施形態における中心部２２を省略して構成してもよい。この場合であっても、外周部２４〜２９，３２，３３を通じて送電効率を向上させることができる。この構成においては、１次コイルにおいて中心部２２が挿通される孔（内周）が不要となる。
【００６７】
・第５の実施形態における収納穴５５は１次コイル及びコアポットの形状に関わらず適用することができる。具体的には、第５の実施形態において適用した図５の構成に加えて、図３、図６、図７、図８、図９、図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１２の構成に適用することができる。
【００６８】
・第５の実施形態においては、収納穴５５には、素子としてサーミスタ５６が収納されていたが、これに限らず、例えばＬＥＤ等を設けてもよい。このＬＥＤは照明として利用してもよい。また、共通制御回路１２は、このＬＥＤの光に対する反射の有無を受光素子を通じて検出し、その検出結果に基づき、給電面６における受電装置４０の有無を判断してもよい。この場合、受光素子も収納穴５５に収納してもよい。
【００６９】
・上記各実施形態における１次コイルユニットの数は一例であって、給電面６の大きさや形状に合わせて１次コイルユニットのレイアウトを適宜変更可能である。さらに、上記各実施形態における異なる形状の１次コイルユニットを組み合わせて使用してもよい。これにより、給電面６をより多様な形状とすることができる。
【００７０】
・上記各実施形態においては、中心部２２，４１〜４３と、外周部２４〜２９，３２，３３との上端面が同一の高さであったが、これらが異なる高さであってもよい。
・上記各実施形態においては、外周部２４〜２９，３２，３３は、中心部２２，４１〜４３の外周を全域に亘って覆っていたが、当該外周において外周部の一部が省略されている構成であってもよい。
【００７１】
・上記各実施形態においては、１次コイルの軸は給電面６に直交していたが、１次コイルの軸が給電面６に交わっていれば直交していなくてもよい。この場合、給電面６を傾斜して構成すること、又は１次コイルユニットを給電面６に対して傾斜して配置することが考えられる。
【符号の説明】
【００７２】
Ｌ１ａ〜Ｌ１ｌ…１次コイル、Ｕ１ａ〜Ｕ１ｌ…１次コイルユニット、２…筐体、６…給電面、１０…給電装置、１１…共通ユニット、１２…共通制御回路、１３…電源回路、１５ａ〜１５ｅ…給電ユニット、１６…励磁駆動回路、２０ａ〜２０ｉ…コアポット（磁性体コア）、２２…中心部、２３…底部、２４〜２９，３２，３３…外周部、４０…受電装置、４１〜４３…中心部、４５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４６…整流回路、４７…コア、５０…電気機器、５５…収納穴、５６…サーミスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電装置が設置される給電面と、前記給電面に交わる軸を有するとともに、前記給電面に沿って装置内部に複数設けられる１次コイルと、前記１次コイルに対応して設けられる磁性体コアと、を備え、前記１次コイルに交流電流が供給されることで発生する磁束を介した電磁誘導によって前記受電装置に非接触で給電する非接触給電装置において、
前記磁性体コアは、前記１次コイルの外周を覆う外周部を有することを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触給電装置において、
前記磁性体コアは、前記１次コイルが挿通される中心部を有することを特徴とする非接触給電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の非接触給電装置において、
前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部の外周を多角形とし、１次コイルの外周を円形としたことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の非接触給電装置において、
前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部は前記１次コイルの周方向の全域に亘って一定の厚さの多角形で形成され、
１次コイルの外周は、前記外周部の内周に対応した形状とされることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項５】
請求項２に記載の非接触給電装置において、
前記１次コイルの軸方向からみた前記中心部の外周は、前記１次コイルの内周と同一形状でなることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の非接触給電装置において、
前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部の外周は三角形に形成されることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項７】
請求項２又は５に記載の非接触給電装置において、
前記中心部における前記給電面側の面には、素子を設置可能とした収納穴が形成されることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項１】
受電装置が設置される給電面と、前記給電面に交わる軸を有するとともに、前記給電面に沿って装置内部に複数設けられる１次コイルと、前記１次コイルに対応して設けられる磁性体コアと、を備え、前記１次コイルに交流電流が供給されることで発生する磁束を介した電磁誘導によって前記受電装置に非接触で給電する非接触給電装置において、
前記磁性体コアは、前記１次コイルの外周を覆う外周部を有することを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触給電装置において、
前記磁性体コアは、前記１次コイルが挿通される中心部を有することを特徴とする非接触給電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の非接触給電装置において、
前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部の外周を多角形とし、１次コイルの外周を円形としたことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の非接触給電装置において、
前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部は前記１次コイルの周方向の全域に亘って一定の厚さの多角形で形成され、
１次コイルの外周は、前記外周部の内周に対応した形状とされることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項５】
請求項２に記載の非接触給電装置において、
前記１次コイルの軸方向からみた前記中心部の外周は、前記１次コイルの内周と同一形状でなることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の非接触給電装置において、
前記１次コイルの軸方向からみた前記外周部の外周は三角形に形成されることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項７】
請求項２又は５に記載の非接触給電装置において、
前記中心部における前記給電面側の面には、素子を設置可能とした収納穴が形成されることを特徴とする非接触給電装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１１５２００（Ｐ２０１３−１１５２００Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９３４８（Ｐ２０１１−２５９３４８）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
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