特開 2017-212880 ワイヤレス電力伝送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-212880(P2017-212880A)

(43)【公開日】2017年11月30日

(54)【発明の名称】ワイヤレス電力伝送装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/70 20160101AFI20171102BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20171102BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/70

   H02J50/12

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-171380(P2017-171380)

(22)【出願日】2017年9月6日

(62)【分割の表示】特願2013-135000(P2013-135000)の分割

【原出願日】2013年6月27日

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100169694

【弁理士】

【氏名又は名称】荻野 彰広

(72)【発明者】

【氏名】福澤 成敏

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 満成

(72)【発明者】

【氏名】伊井 彰宏

(72)【発明者】

【氏名】幸 洋

(57)【要約】

【課題】電力伝送効率の向上に繋がる給電部におけるＱ値の向上と、受電部における、周囲への不要輻射及び周囲からの電磁的影響の低減が可能な、ワイヤレス電力伝送装置を提供すること。
【解決手段】ワイヤレス電力伝送装置１は、給電部１０と、受電部２０と、を備え、給電側コイル４１の外形寸法は、受電側コイル４２の外形寸法より大きく、給電部１０と受電部２０とは、一次巻線１１と二次巻線１２とを介して、一次磁性体コア２１の持つ主面の他方２１Ｓと二次磁性体コア２２の持つ主面の他方２２Ｓとが互い対向するように配置され、給電側シールド材５１の給電側コイル４１との対向面５１Ｓから、給電側コイル４１の給電側シールド材５１との対向面４１Ｓ’までの距離は、受電側シールド材５２の受電側コイル４２との対向面５２Ｓから、受電側コイル４２の受電側シールド材５２との対向面４２Ｓ’までの距離より長い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次巻線、及び、対向する二つの主面を持つ一次磁性体コアを有する給電側コイルと、対向する二つの主面を持つ給電側シールド材とを含み、かつ、前記一次磁性体コアの持つ前記主面の一方と前記給電側シールド材の持つ前記主面の一方とが互いに対向して配置された給電部と、
二次巻線、及び、対向する二つの主面を持つ二次磁性体コアを有する受電側コイルと、対向する二つの主面を持つ受電側シールド材とを含み、前記二次磁性体コアの持つ前記主面の一方と前記受電側シールド材の持つ前記主面の一方とが互いに対向して配置された受電部と、を備え、
前記給電側コイルの外形寸法は、前記受電側コイルの外形寸法よりも大きく、
前記給電部と前記受電部とは、前記一次巻線と前記二次巻線とを介して、前記一次磁性体コアの持つ前記主面の他方と前記二次磁性体コアの持つ前記主面の他方とが互い対向するように配置されており、
前記給電側シールド材の前記給電側コイルとの対向面から、前記給電側コイルの前記給電側シールド材との対向面までの距離は、
前記受電側シールド材の前記受電側コイルとの対向面から、前記受電側コイルの前記受電側シールド材との対向面までの距離よりも長い、ワイヤレス電力伝送装置。

【請求項2】

前記一次巻線は、平面状に巻回され、かつ、前記一次磁性体コアの持つ前記主面のうち、前記給電側シールド材と対向する側の面とは反対側の面上に設けられる線材であり、
前記二次巻線は、平面状に巻回され、かつ、前記二次磁性体コアの持つ前記主面のうち、前記受電側シールド材が設けられた側の面とは反対側の面上に設けられる線材である、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送装置。

【請求項3】

前記一次巻線は、前記一次磁性体コアの持つ前記二つの主面を複数回横切って、前記一次磁性体コアの周囲を螺旋状に巻回される線材であり、
前記二次巻線は、前記二次磁性体コアの持つ前記二つの主面を複数回横切って、前記二次磁性体コアの周囲を螺旋状に巻回される線材である、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送装置。

【請求項4】

前記給電側シールド材の前記給電側コイルとの対向面から、前記給電側コイルの前記給電側シールド材との対向面までの距離は、１ｃｍ以上２ｃｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤレス電力伝送装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電源コードを用いずに電力を供給する給電技術、いわゆる、ワイヤレス給電技術が注目されつつある。ワイヤレス給電技術は、非接触で給電機器から受電機器に電力を供給できることから、電車、電気自動車等の輸送機器、家電製品、電子機器、無線通信機器、玩具、といったさまざまな製品への応用が期待されている。

【0003】

ワイヤレス給電に用いる装置は、給電機器側回路から受電機器側回路へ、物理的な接触により電気が流れるシステムではないため、給電機器側回路から受電機器側回路へ電力を伝送する際のロスを低減し、電力伝達を効率よく行うことが極めて重要である。

【0004】

電力伝送の効率化を図るために、特許文献１には、電磁結合する第一コイルおよび第二コイルが、渦巻き状であってその平面が対向するようになっている第一平面コイルおよび第二平面コイルであり、第一平面コイルおよび第二平面コイルは、その両者の対向する面の反対側の面に、磁性シートがそれぞれ設けられた非接触電力伝送装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−４２５１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、本発明者らが鋭意研究した結果、特許文献１に記載された非接触電力伝送装置は、電力伝送効率が十分ではないことが明らかとなった。

【0007】

また、電気自動車等の輸送機器といった、電力を供給される側の機器においては、周囲への不要輻射及び周囲からの電磁的影響の低減は、実用上極めて重要な問題である。

【0008】

そこで本発明は、電力伝送効率の向上に繋がる給電部におけるＱ値の向上と、受電部における、周囲への不要輻射及び周囲からの電磁的影響の低減が可能な、ワイヤレス電力伝送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】

【0009】

そこで本発明は、一次巻線、及び、対向する二つの主面を持つ一次磁性体コアを有する給電側コイルと、対向する二つの主面を持つ給電側シールド材とを含み、かつ、一次磁性体コアの持つ主面の一方と給電側シールド材の持つ主面の一方とが互いに対向して配置された給電部と、二次巻線、及び、対向する二つの主面を持つ二次磁性体コアを有する受電側コイルと、対向する二つの主面を持つ受電側シールド材とを含み、二次磁性体コアの持つ主面の一方と受電側シールド材の持つ主面の一方とが互いに対向し、かつ、受電側コイルと受電側シールド材とが重なって配置された受電部と、を備え、給電側コイルの外形寸法は、受電側コイルの外形寸法よりも大きく、給電部と受電部とは、一次巻線と二次巻線とを介して、一次磁性体コアの持つ主面の他方と二次磁性体コアの持つ主面の他方とが互い対向するように配置されており、給電側シールド材の給電側コイルとの対向面から、給電側コイルの給電側シールド材との対向面までの距離は、受電側シールド材の受電側コイルとの対向面から、受電側コイルの受電側シールド材との対向面までの距離よりも長い、ワイヤレス電力伝送装置を提供する。

【0010】

本発明に係るワイヤレス電力伝送装置においては、給電側シールド材の給電側コイルとの対向面から、給電側コイルの給電側シールド材との対向面までの距離が、受電側シールド材の受電側コイルとの対向面から、受電側コイルの受電側シールド材との対向面までの距離よりも長いことにより、給電部におけるＱ値が向上する。電力伝送効率は、結合係数ｋとＱ値との積であるため、Ｑ値は、電力伝送効率を向上させるうえで重要なファクターである。そのため、Ｑ値を向上させることによって、電力伝送効率の向上に繋げることができる。また、受電部においては、受電側コイルと受電側シールド材とが重なって配置されているため、周囲への不要輻射及び周囲からの電磁的影響の低減が可能となる。したがって本発明によれば、上述した給電側における効果と受電側における効果を両立することが可能なワイヤレス電力伝送装置を提供することができる。

【0011】

また、本発明に係るワイヤレス電力伝送装置において、一次巻線は、平面状に巻回され、かつ、一次磁性体コアの持つ主面のうち、給電側シールド材と対向する側の面とは反対側の面上に設けられる線材であり、二次巻線は、平面状に巻回され、かつ、二次磁性体コアの持つ主面のうち、受電側シールド材が設けられた側の面とは反対側の面上に設けられる線材であるとよい。一次巻線及び二次巻線が上述のような構造であることにより、上述した効果がより確実に奏される。

【0012】

また、本発明に係るワイヤレス電力伝送装置において、一次巻線は、一次磁性体コアの持つ二つの主面を複数回横切って、一次磁性体コアの周囲を螺旋状に巻回される線材であり、二次巻線は、二次磁性体コアの持つ二つの主面を複数回横切って、二次磁性体コアの周囲を螺旋状に巻回される線材である。一次巻線及び二次巻線が上述のような構造であることにより、上述した効果がより確実に奏される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、電力伝送効率の向上に繋がる給電部におけるＱ値の向上と、受電部における、周囲への不要輻射及び周囲からの電磁的影響の低減が可能な、ワイヤレス電力伝送装置を提供することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第一実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の断面図である。

【図2】本発明の第二実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の断面図である。

【図3】本発明に係るワイヤレス電力伝送装置を電気自動車に適用した状態を示す概略図である。

【図4】本発明の実施例に係るワイヤレス電力伝送装置を用いて測定された、給電側シールド材の給電側コイルとの対向面から給電側コイルの給電側シールド材との対向面までの距離と給電側コイルのＱ値（Ｑ_ＴＸ）との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0016】

本発明は、一次巻線、及び、対向する二つの主面を持つ一次磁性体コアを有する給電側コイルと、対向する二つの主面を持つ給電側シールド材とを含み、かつ、一次磁性体コアの持つ主面の一方と給電側シールド材の持つ主面の一方とが互いに対向して配置された給電部と、二次巻線、及び、対向する二つの主面を持つ二次磁性体コアを有する受電側コイルと、対向する二つの主面を持つ受電側シールド材とを含み、二次磁性体コアの持つ主面の一方と受電側シールド材の持つ主面の一方とが互いに対向し、かつ、受電側コイルと受電側シールド材とが重なって配置された受電部と、を備え、給電部と受電部とは、一次巻線と二次巻線とを介して、一次磁性体コアの持つ主面の他方と二次磁性体コアの持つ主面の他方とが互い対向するように配置されており、給電側シールド材の給電側コイルとの対向面から、給電側コイルの前記給電側シールド材との対向面までの距離は、受電側シールド材の受電側コイルとの対向面から、受電側コイルの受電側シールド材との対向面までの距離よりも長い、ワイヤレス電力伝送装置である。

【0017】

本発明によれば、給電側シールド材の給電側コイルとの対向面から、給電側コイルの給電側シールド材との対向面までの距離が、受電側シールド材の受電側コイルとの対向面から、受電側コイルの受電側シールド材との対向面までの距離よりも長いことにより、給電部におけるＱ値が向上する。電力伝送効率は、結合係数ｋとＱ値との積であるため、Ｑ値は、電力伝送効率を向上させるうえで重要なファクターである。そのため、Ｑ値を向上させることによって、電力伝送効率の向上に繋げることができる。また、受電部においては、受電側コイルと受電側シールド材とが重なって配置されているため、周囲への不要輻射及び周囲からの電磁的影響の低減が可能となる。したがって本発明によれば、上述した給電側における効果と受電側における効果を両立することが可能なワイヤレス電力伝送装置を提供することができる。

【0018】

[第一実施形態]
ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の断面図である。
本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１は、下記のような給電部１０及び受電部２０を備える。
（給電部１０）
一次巻線１１、及び、対向する二つの主面２１Ｓ，２１Ｓ’を持つ一次磁性体コア２１を有する給電側コイル４１と、対向する二つの主面５１Ｓ，５１Ｓ’を持つ給電側シールド材５１とを含む。一次磁性体コア２１の持つ主面の一方２１Ｓ’と給電側シールド材５１の持つ主面の一方５１Ｓとが互いに対向して配置されている。
一次巻線１１は、平面状に巻回され、かつ、一次磁性体コア２１の持つ主面のうち、給電側シールド材５１と対向する側の面２１Ｓ’とは反対側の面２１Ｓ上に設けられる線材である。一次巻線１１は、一次磁性体コア２１の持つ主面２１Ｓに略平行となる対向する二つの主面１１Ｓ，１１Ｓ’を持つ。
（受電部２０）
二次巻線１２、及び、対向する二つの主面２２Ｓ，２２Ｓ’を持つ二次磁性体コア２２を有する受電側コイル４２と、対向する二つの主面５２Ｓ，５２Ｓ’を持つ受電側シールド材５２とを含み、二次磁性体コア２２の持つ主面の一方２２Ｓ’と受電側シールド材５２の持つ主面の一方５２Ｓとが互いに対向し、かつ、受電側コイル４２と受電側シールド材５２とが重なって配置されている。
二次巻線１２は、平面状に巻回され、かつ、二次磁性体コア２２の持つ主面のうち、受電側シールド材５２が設けられた側の面２２Ｓ’とは反対側の面２２Ｓ上に設けられる線材である。二次巻線１２は、二次磁性体コア２２の持つ主面２２Ｓに略平行となる対向する二つの主面１２Ｓ，１２Ｓ’を持つ。
二次巻線がこのように配置されていることにより、本実施形態において、「受電側コイル４２と受電側シールド材５２とが重なって配置されている」とは、二次磁性体コア２２の主面の一方２２Ｓ’と受電側シールド材５２の主面の一方５２Ｓとが接して受電側コイル４２と受電側シールド材５２とが積層されていることを意味する。

【0019】

上記給電部１０及び上記受電部２０とは、下記のように配置されている。
給電部１０と受電部２０とは、一次巻線１１と二次巻線１２とを介して、一次磁性体コア２１の持つ主面の他方２１Ｓと二次磁性体コア２２の持つ主面の他方２２Ｓとが互い対向し、かつ略平行に配置されており、給電側シールド材５１の給電側コイル４１との対向面５１Ｓから、給電側コイル４１の給電側シールド材５１との対向面４１Ｓ’までの距離ｌ１は、受電側シールド材５２の受電側コイル４２との対向面５２Ｓから、受電側コイル４２の受電側シールド材５２との対向面４２Ｓ’までの距離よりも長い。

【0020】

ここで、本実施形態において、「給電側シールド材５１の給電側コイル４１との対向面５１Ｓ」とは、一次巻線が上述のように配置されていることにより、給電側シールド材５１の一次磁性体コア２１との対向面５１Ｓを意味する。また、「給電側コイル４１の給電側シールド材５１との対向面４１Ｓ’」とは、一次磁性体コア２１の給電側シールド材５１との対向面２１Ｓ’を意味する。
また、本実施形態において、「受電側シールド材５２の受電側コイル４２との対向面５２Ｓ」とは、二次巻線が上述のように配置されていることにより、受電側シールド材５２の二次磁性体コア２２との対向面５２Ｓを意味する。また、「受電側コイル４２の受電側シールド材５２との対向面４２Ｓ’」とは、二次磁性体コア２２の受電側シールド材５２との対向面２２Ｓ’を意味する。

【0021】

本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１は、上述した構造を有することにより、本発明による効果がより確実に奏される。

【0022】

本実施形態において、一次巻線１１及び二次巻線１２としては、銅、銀、金、アルミニウム等の金属ワイヤが挙げられる。軽量化の観点では、アルミニウム線、銅クラッドアルミ線等を用いるとよい。軽量化と電気伝導率とを両立する観点では、アルミニウム線の周りに銅を一様に被覆した、銅クラッドアルミ線が好ましい。銅クラッドアルミ線は、多数本を束ね撚り合せたリッツ線として用いるのがよい。一次巻線１１及び二次巻線１２は、それぞれ同一種類の金属ワイヤを用いても、異なる種類の金属ワイヤを用いてもよい。

【0023】

一次巻線１１及び二次巻線１２は、平面状に巻回された線材であれば特に限定されないが、中央部に開口を有する形状であることが好ましい。また、外形形状としても特に限定はなく、四角形状、円形状、楕円形状、多角形状等が挙げられる。

【0024】

一次磁性体コア２１及び二次磁性体コア２２としては、所望の磁気特性の実現容易性及び、所望の形状の成形容易性の観点から、軟磁性体であることが好ましく、軟磁性体粉末を成形したものを用いることができる。軟磁性体として特に制限はないが、透磁率が高く、電気抵抗が高いものが好ましく、高周波領域での渦電流損失が小さい、例えば、マンガン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛フェライト、銅亜鉛フェライト等のフェライトが挙げられる。

【0025】

一次磁性体コア２１及び二次磁性体コア２２の外形形状は、対向する二つの主面を有する形状であれば特に制限はなく、主面の形状が、四角形、多角形、円形、楕円形等のいずれの形状であってもよい。

【0026】

給電側シールド材５１及び受電側シールド材５２としては、導電性の高い金属板を用いるとよい。金属板としては、アルミニウム板、銅板等が挙げられる。給電側シールド材５１及び受電側シールド材５２の外形形状は、対向する二つの主面を有する形状であれば特に制限はなく、主面の形状が、四角形、多角形、円形、楕円形等のいずれの形状であってもよい。

【0027】

[第二実施形態]
ここで、図２は、本発明の第二実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の断面図である。
本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置２は、下記のような給電部１０及び受電部２０を備える。
（給電部１０）
一次巻線１１、及び、対向する二つの主面２１Ｓ，２１Ｓ’を持つ一次磁性体コア２１を有する給電側コイル４１と、対向する二つの主面５１Ｓ，５１Ｓ’を持つ給電側シールド材５１とを含む。一次磁性体コア２１の持つ主面の一方２１Ｓ’と給電側シールド材５１の持つ主面の一方５１Ｓとが互いに対向して配置されている。
一次巻線１１は、一次磁性体コア２１の持つ二つの主面２１Ｓ，２１Ｓ’を複数回横切って、一次磁性体コア２１の周囲を螺旋状に巻回される線材である。
（受電部２０）
二次巻線１２、及び、対向する二つの主面２２Ｓ，２２Ｓ’を持つ二次磁性体コア２２を有する受電側コイル４２と、対向する二つの主面５２Ｓ，５２Ｓ’を持つ受電側シールド材５２とを含み、二次磁性体コア２２の持つ主面の一方２２Ｓ’と受電側シールド材５２の持つ主面の一方５２Ｓとが互いに対向し、かつ、受電側コイル４２と受電側シールド材５２とが重なって配置されている。
二次巻線１２は、二次磁性体コア２２の持つ二つの主面２２Ｓ，２２Ｓ’を複数回横切って、二次磁性体コア２２の周囲を螺旋状に巻回される線材である。二次巻線がこのように配置されていることにより、本実施形態において、「受電側コイル４２と受電側シールド材５２とが重なって配置されている」とは、二次巻線１２の長軸方向に伸びた巻線の接線を含み、受電側シールド材５２の持つ主面の一方５２Ｓに平行である、受電側シールド材５２と最も近接した仮想面１２Ｓ’と、受電側シールド材５２の一方の主面５２Ｓとが接して、受電側コイル４２と受電側シールド材５２とが積層されていることを意味する。

【0028】

上記給電部１０及び上記受電部２０とは、下記のように配置されている。
給電部１０と受電部２０とは、一次巻線１１と二次巻線１２とを介して、一次磁性体コア１１の持つ主面の他方２１Ｓと二次磁性体コアの持つ主面の他方２２Ｓとが互い対向し、かつ略平行に配置されており、給電側シールド材５１の給電側コイル４１との対向面５１Ｓから、給電側コイル４１の給電側シールド材５１との対向面４１Ｓ’までの距離ｌ２は、受電側シールド材５２の受電側コイル４２との対向面５２Ｓから、受電側コイル４２の受電側シールド材５２との対向面４２Ｓ’までの距離よりも長い。

【0029】

ここで、本実施形態において、「給電側コイル４１の給電側シールド材５１との対向面４１Ｓ’」とは、一次巻線が上述のように配置されていることにより、一次巻線１１の長軸方向に伸びた巻線の接線を含み、給電側シールド材５１の持つ主面の一方５１Ｓに平行である、給電側シールド材５１と最も近接した仮想面１１Ｓ’を意味する。また、「給電側シールド材５１の給電側コイル４１との対向面５１Ｓ」とは、一次巻線が上述のように配置されていることにより、給電側シールド材５１の上記仮想面１１Ｓ’との対向面５１Ｓを意味する。
また、本実施形態において、「受電側コイル４２の受電側シールド材５２との対向面４２Ｓ’」とは、二次巻線が上述のように配置されていることにより、二次巻線１２の長軸方向に伸びた巻線の接線を含み、受電側シールド材５２の持つ主面の一方５２Ｓに平行である、受電側シールド材５２と最も近接した仮想面１２Ｓ’を意味する。また、「受電側シールド材５２の受電側コイル４２との対向面５２Ｓ」とは、二次巻線が上述のように配置されていることにより、給電シールド材５２の上記仮想面１２Ｓ’との対向面を意味する。

【0030】

本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１は、上述した構造を有することにより、本発明による効果がより確実に奏される。

【0031】

本実施形態において、一次巻線１１及び二次巻線１２の材質は、第一実施形態で用いられた一次巻線１１及び二次巻線１２と同様の材質を用いることができる。一次巻線１１及び二次巻線１２は、一次磁性体コア２１及び二次磁性体コア２２の持つ二つの主面を、それぞれ複数回横切って、一次磁性体コア２１及び二次磁性体コア２２の周囲を、それぞれ螺旋状に巻回された線材であれば特に限定されない。一次巻線１１及び二次巻線１２の外形形状としても特に限定はなく、螺旋状に巻回された線材の長軸方向に垂直な断面形状が四角形状、多角形状、円形状、楕円形状等が挙げられる。

【0032】

一次磁性体コア２１及び二次磁性体コア２２の材質及び外形形状としては、第一実施形態で用いられたものと同様の材質及び外形形状とすることができる。

【0033】

給電側シールド材５１及び受電側シールド材５２の材質及び外形形状としても、第一実施形態で用いられたものと同様の材質及び外形形状とすることができる。

【0034】

図３は、本発明のワイヤレス電力伝送装置を電気自動車への給電装置に適用した状態を示す概略図である。電気自動車３０は、受電コイル３９を含むコイルユニット３１と、このコイルユニット３１に整流器３４、ＤＣ／ＤＣコンバータ３５を経由して接続されたバッテリ３６とを備えている。受電コイル３９を含むコイルユニット３１は、本発明における受電部２０に相当する。

【0035】

電気自動車３０の下部に配設された給電装置３３は、送電コイル３８を含むコイルユニット３１と、このコイルユニット３１に高周波電力ドライバ３７を経由して接続された交流電源３２を備えている。送電コイル３８を含むコイルユニット３１は、本発明における給電部１０に相当する。

【0036】

受電コイル３９は、両端がオープン（非接続）のコイルであり、給電装置３３の送電コイル３８と電磁場を介して電力を受電する。

【0037】

送電コイル３８から受電コイル３９に電力が受け渡されるワイヤレス電力伝送装置において、本発明における受電部と給電部を用いることにより、電力伝送効率に優れ、かつ、受電部における、周囲への不要輻射及び周囲からの電磁的影響の低減された電気自動車用のワイヤレス電力伝送装置が実現できる。

【0038】

なお、本発明のワイヤレス電力伝送用装置は、受電側コイルを電気自動車のほか電車等の他の移動体、家電製品、電子機器、無線通信機器、玩具、といったさまざまな製品への給電装置へ応用が可能である。

【実施例】

【0039】

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0040】

＜給電部及び受電部の作成＞
以下のような給電側コイルと給電側シールド材とを用い、給電部を準備した。また、以下のような受電側コイルと受電側シールド材とを用い、受電部を準備した。
（給電部）
給電側コイル：縦４０ｃｍ、横４０ｃｍ、厚さ２ｍｍのフェライト板（一次磁性体コア）の主面の一方に、縦３５ｃｍ、横３５ｃｍ、厚さ５ｍｍの平面状の巻線（一次巻線）を接着した。
給電側シールド材：縦４０ｃｍ、横４０ｃｍ、厚さ２ｍｍのアルミニウム板を用いた。
（受電部）
受電側コイル：縦２５ｃｍ、横２５ｃｍ、厚さ２ｍｍのフェライト板（二次磁性体コア）の主面の一方に、縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、厚さ５ｍｍの平面状の巻線（二次巻線）を接着した。
受電側シールド材：縦２５ｃｍ、横２５ｃｍ、厚さ２ｍｍのアルミニウム板を用いた。

【0041】

＜Ｑ値の測定＞
以下のような方法で、給電側コイルのインダクタンス（Ｌ_ＴＸ）及びＱ値（Ｑ_ＴＸ）を測定した。まず、図１に示すような給電側コイルの平面状の一次巻線に、受電側コイルの平面状の二次巻線が対向するように給電側コイル及び受電側コイルを配置した。給電側コイルと受電側コイルとは略平行であり、給電側コイルの平面状の一次巻線の主面１１Ｓから、受電側コイルの平面状の二次巻線の主面１２Ｓまでの距離を１０ｃｍとした。
次に、給電側シールド材を、その主面の一方が、一次磁性体コアの二つの主面のうち、平面状の一次巻線が設けられた側とは反対側の面から０ｃｍ、１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍ、４ｃｍ、５ｃｍに位置するよう変化させて配置した（すなわち、給電側シールド材の給電側コイル（一次磁性体コア）との対向面から、給電側コイル（一次磁性体コア）の給電側シールド材との対向面までの距離：０ｃｍ、１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍ、４ｃｍ、５ｃｍ）。
一方、受電側シールド材を、その主面の一方が、二次磁性体コアの二つの主面のうち、平面状の巻線が設けられた側とは反対側の面と接するように配置した（すなわち、受電側シールド材の受電側コイル（二次磁性体コア）との対向面から、受電側コイル（二次磁性体コア）の受電側シールド材との対向面までの距離：０ｃｍ）。
給電側コイルの一次巻線は、巻線の両端にＬＣＲメータ（Ａｇｉｌｅｎｔ社製 商品名：４２９４Ａ ＰＲＩＣＩＳＩＯＮ ＩＭＰＥＡＤＡＮＣＥ ＡＮＡＬＹＺＥＲ）を接続し、受電側コイルの二次巻線においては、その両端同士を接触させた。受電側シールド材と受電側コイルとの距離を、上述したように変化させながら給電側コイルのインダクタンスＬ_ＴＸ及びＱ_ＴＸを測定した。測定においては、周波数ｆ＝８５ｋＨｚの交流電流を印加した。なお、Ｌ_ＴＸとＱ_ＴＸとの間には、測定時に与える交流電流の周波数ｆと、給電側コイルの巻線の抵抗ｒ_ＴＸとの間に、下記式（１）で表される関係がある。
Ｑ_ＴＸ＝２πｆＬ_ＴＸ／ｒ （１）

【0042】

上述のようにして得られた、給電側シールド材の給電側コイル（一次磁性体コア）との対向面から給電側コイル（一次磁性体コア）の給電側シールド材との対向面までの距離（横軸）と、給電側コイルのＱ値（Ｑ_ＴＸ、縦軸）との関係を、図４に示す。給電側シールド材の給電側コイル（一次磁性体コア）との対向面から給電側コイル（一次磁性体コア）の給電側シールド材との対向面までの距離を、０ｃｍから５ｃｍまで変化させると、給電側コイルのＱ値は、０ｃｍから１ｃｍの間で急激に増加し、１ｃｍから２ｃｍの間で緩やかに増加し、２ｃｍから５ｃｍの間で微増した。このような結果から、受電側コイルと受電側シールド材とが重なって配置され、かつ、給電側シールド材の給電側コイルとの対向面から給電側コイルの給電側シールド材との対向面までの距離を、受電側シールド材の受電側コイルとの対向面から受電側コイルの受電側シールド材との対向面までの距離よりも長くすることにより、給電側コイルのＱ値（Ｑ_ＴＸ）を向上できることが明らかとなった。

【符号の説明】

【0043】

１，２…ワイヤレス電力伝送用装置、１０…給電部、１１…一次巻線、１２…二次巻線、２０…受電部、２１…一次磁性体コア、２２…二次磁性体コア、３０…電気自動車、３１…コイルユニット、３２…交流電源、３３…給電装置、３４…整流器、３５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、３６…バッテリ、３７…高周波電力ドライバ、３８…送電コイル、３９…受電コイル、４１…受電側コイル、４２…給電側コイル、５１…給電側シールド材、５２…受電側シールド材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】