特許 5825337 シールドおよびそれを搭載する車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5825337

(24)【登録日】2015年10月23日

(45)【発行日】2015年12月2日

(54)【発明の名称】シールドおよびそれを搭載する車両

(51)【国際特許分類】

   H02J 17/00 20060101AFI20151112BHJP

   H01F 38/14 20060101ALI20151112BHJP

   H01F 27/36 20060101ALI20151112BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20151112BHJP

【ＦＩ】

   H02J17/00 B

   H01F23/00 B

   H01F27/36 A

   B60L11/18 C

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-269760(P2013-269760)

(22)【出願日】2013年12月26日

(62)【分割の表示】特願2011-545893(P2011-545893)の分割

【原出願日】2009年12月17日

(65)【公開番号】特開2014-75975(P2014-75975A)

(43)【公開日】2014年4月24日

【審査請求日】2013年12月26日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】市川 真士

【審査官】 早川 卓哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０２１９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０６１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０５９７７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０５４４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０６２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２１３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公平０２−００８４１９（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 実開昭６１−０１８６０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０１−１５９４０４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特公昭４８−０１１６５８（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ１７／００

Ｈ０２Ｊ７／００

Ｈ０１Ｆ２７／３６

Ｈ０１Ｆ３８／１４

Ｈ０５Ｋ９／００

Ｂ６０Ｌ１１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁共鳴による電磁場によって、電力の送電および受電の少なくとも一方を行なうための非接触電力伝達に用いられるコイルのシールドであって、
第１天板部および前記第１天板部の周縁部から下方に向けて垂下する第１立上部を含み、磁界の低減が可能な第１の遮蔽材と、
第２天板部および前記第２天板部の周縁部から下方に向けて垂下する第２立上部を含み、前記第１の遮蔽材と比べて、損失は大きいがより多くの電界および磁界の両方の低減が可能な第２の遮蔽材とを備え、
前記第１の遮蔽材は、前記第２の遮蔽材よりも前記コイルに近い側に配置され、
前記第１の遮蔽材の前記第１天板部の周縁部には、前記第２立上部に沿って前記第１立上部が形成された、シールド。

【請求項2】

前記第１の遮蔽材は磁性材を含んで構成される、請求項１に記載のシールド。

【請求項3】

前記第２の遮蔽材は銅を含む導電体である、請求項１に記載のシールド。

【請求項4】

前記シールドは、前記コイルを内部に収納可能であり、一方向がシールドされていない
容器状に形成される、請求項１に記載のシールド。

【請求項5】

前記第１の遮蔽材および前記第２の遮蔽材は、互いに接するように配置される、請求項１に記載のシールド。

【請求項6】

送電装置との間で、電磁共鳴による電磁場によって非接触で電力の受電が可能な車両であって、
前記送電装置からの電力を受電するためのコイルと、
前記コイルの周囲に設けられ、前記電磁場の遮蔽が可能なシールドとを備え、
前記シールドは、
第１天板部および前記第１天板部の周縁部から下方に向けて垂下する第１立上部を含み、磁界の低減が可能な第１の遮蔽材と、
第２天板部および前記第２天板部の周縁部から下方に向けて垂下する第２立上部を含み、前記第１の遮蔽材と比べて、損失は大きいがより多くの電界および磁界の両方の低減が可能な第２の遮蔽材とを備え、
前記第１の遮蔽材は、前記第２の遮蔽材よりも前記コイルに近い側に配置され、
前記第１の遮蔽材の前記第１天板部の周縁部には、前記第２立上部に沿って前記第１立上部が形成された、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シールドおよびそれを搭載する車両に関し、より特定的には、共鳴法を用いた非接触給電用のコイルユニットの電磁シールドの構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。

【0003】

ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。

【0004】

一方、送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電が近年注目されている。このワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、電磁波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。

【0005】

このうち、共鳴法は、一対の共鳴器（たとえば一対の自己共振コイル）を電磁場（近接場）において共鳴させ、電磁場によって送電する非接触の送電技術であり、数ｋＷの大電力を比較的長距離（たとえば数ｍ）送電することも可能である。

【0006】

特開２００９−１０６１３６号公報（特許文献１）は、共鳴法によって車両外部の電源からワイヤレスで充電電力を受電し、車両に搭載された蓄電装置を充電する技術が開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００９−１０６１３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

共鳴法を用いた非接触による電力伝送においては、上述のように電磁場を用いて電力が送電される。共鳴法においては、送電距離が比較的長距離であるため、発生する電磁場の範囲は、電磁誘導を用いた場合と比較して広範囲となることが考えられる。

【0009】

この自己共振コイルを含むコイルユニットの周囲に発生する電磁場は、他の電気機器などに対しては電磁ノイズとなる場合があり、たとえばラジオなどの雑音の原因になり得る。また、電磁場内に導電体が有る場合には、電磁場による電磁誘導によって導電体が加熱される場合があり、温度上昇によって機器の故障の原因にもなり得る。

【0010】

そのため、共鳴法を用いた電力伝送においては、それぞれ対向するコイルユニットの方向以外については、発生する電磁場を遮蔽することが望ましく、コイルユニットの周囲に電磁遮蔽材（シールド）が配置される場合がある。

【0011】

このシールドでは、電界および磁界を遮蔽することが必要であるが、選択するシールドの種類によっては、電力の伝送効率に影響を及ぼすことがある。

【0012】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、共鳴法による非接触給電システムに用いられるシールドについて、電力の伝送効率の低下を抑制しつつ、電磁場の漏洩を防止することができるシールド構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明によるシールドは、電磁共鳴による電磁場によって、電力の送電および受電の少なくとも一方を行なうための非接触電力伝達に用いられるコイルのシールドであって、磁界の低減が可能な第１の遮蔽材と、第２の遮蔽材とを備える。第２の遮蔽材は、第１の遮蔽材と比べて、損失は大きいがより多くの電界および磁界の両方の低減が可能である。そして、第１の遮蔽材は、第２の遮蔽材よりもコイルに近い側に配置される。

【0014】

好ましくは、第１の遮蔽材は磁性材を含んで構成される。
好ましくは、第２の遮蔽材は銅を含む導電体である。

【0015】

好ましくは、シールドは、コイルを内部に収納可能であり、一方向がシールドされていない容器状に形成される。

【0016】

好ましくは、第１の遮蔽材および第２の遮蔽材は、互いに接するように配置される。
本発明による車両は、送電装置との間で、電磁共鳴による電磁場によって非接触で電力の受電が可能な車両であって、送電装置からの電力を受電するためのコイルと、コイルの周囲に設けられ、電磁場の遮蔽が可能なシールドとを備える。シールドは、磁界の低減が可能な第１の遮蔽材と、第１の遮蔽材と比べて、損失は大きいがより多くの電界および磁界の両方の低減が可能な第２の遮蔽材とを含む。そして、第１の遮蔽材は、第２の遮蔽材よりもコイルに近い側に配置される。

【発明の効果】

【0017】

本発明によるシールド構造を共鳴法の非接触給電システムに適用することによって、給電時における電力の伝送効率の低下を抑制しつつ、電磁場の漏洩を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態に従うシールドを有する、非接触給電システムの全体構成図である。

【図2】共鳴法による送電の原理を説明するための図である。

【図3】電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。

【図4】図１に示したコイルケースの構造を説明するための図である。

【図5】シールドの特性の一例を説明するための図である。

【図6】本実施の形態に従う、シールドの具体的な構造を説明するための図である。

【図7】本実施の形態に従う、シールドの他の例の構造を説明するための図である。

【図8】本実施の形態に従う、シールドのさらに他の例の構造を説明するための図である。

【図9】シールドの有無および種類が異なる場合について、共鳴法による給電を行なったときの電力の伝送効率の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0020】

図１は、本発明の実施の形態に従うシールドを有する、非接触給電システムの全体構成図である。図１を参照して、非接触給電システムは、車両１００と、給電装置２００とを備える。車両１００は、二次自己共振コイル１１０と、二次コイル１２０と、整流器１３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、蓄電装置１５０と、コイルケース１９０とを含む。また、車両１００は、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」とも称する。）１６０と、モータ１７０と、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８０とをさらに含む。

【0021】

なお、車両１００の構成は、蓄電装置を搭載し、モータにより駆動される車両であれば、図１に示される構成に限らない。たとえば、モータと内燃機関とを備えるハイブリッド車両や、燃料電池を備える燃料電池自動車などを含む。

【0022】

二次自己共振コイル１１０は、たとえば車体下部に設置される。二次自己共振コイル１１０は、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０（後述）と電磁場によって共鳴することにより給電装置２００から電力を受電する。なお、二次自己共振コイル１１０の容量成分は、コイルの浮遊容量としてもよいが、所定の容量を得るために別途コンデンサ（図示せず）をコイルの両端に接続してもよい。

【0023】

二次自己共振コイル１１０は、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイル２４０と二次自己共振コイル１１０との共鳴強度を示すＱ値（たとえば、Ｑ＞１００）およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。

【0024】

二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０と同軸上に設置され、電磁誘導により二次自己共振コイル１１０と磁気的に結合可能である。この二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０によって受電された電力を電磁誘導により取出して整流器１３０へ出力する。

【0025】

コイルケース１９０は、二次コイル１２０および二次自己共振コイル１１０を内部に収納する。コイルケース１９０の内面には、二次自己共振コイル１１０の周囲に発生する電磁場をコイルケース１９０の周囲に漏洩させないために、電磁遮蔽材（以下、「シールド」とも称する。）１１５が貼付される。なお、シールド１１５によって、コイルケース１９０が形成されるようにしてもよい。また、車体自体に、二次コイル１２０および二次自己共振コイル１１０が収納可能な凹部を設けてコイルケース１９０と同等の機能を有するようにしてもよい。

【0026】

整流器１３０は、二次コイル１２０によって取出された交流電力を整流する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、車両ＥＣＵ１８０からの制御信号に基づいて、整流器１３０によって整流された電力を蓄電装置１５０の電圧レベルに変換して蓄電装置１５０へ出力する。なお、車両の走行中に給電装置２００から受電する場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、整流器１３０によって整流された電力をシステム電圧に変換してＰＣＵ１６０へ直接供給してもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、必ずしも必要ではなく、二次コイル１２０によって取出された交流電力が、整流器１３０によって整流された後に蓄電装置１５０に直接与えられるようにしてもよい。

【0027】

蓄電装置１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池を含んで構成される。蓄電装置１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から供給される電力を蓄える。また、蓄電装置１５０は、モータ１７０によって発電される回生電力を蓄える。そして、蓄電装置１５０は、蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給する。なお、蓄電装置１５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電装置２００から供給される電力やモータ１７０からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。

【0028】

ＰＣＵ１６０は、いずれも図示しないが昇圧コンバータやインバータなどを含んで構成される。ＰＣＵ１６０は、蓄電装置１５０から出力される電力、あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から直接供給される電力を用いてモータ１７０を駆動する。また、ＰＣＵ１６０は、モータ１７０により発電された回生電力を整流して蓄電装置１５０へ出力し、蓄電装置１５０を充電する。モータ１７０は、ＰＣＵ１６０によって駆動され、車両駆動力を発生して駆動輪へ出力する。また、モータ１７０は、駆動輪や、ハイブリッド車両の場合には図示されないエンジンから受ける回転力によって発電し、その発電した回生電力をＰＣＵ１６０へ出力する。

【0029】

車両ＥＣＵ１８０は、給電装置２００から車両１００への給電時、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御する。車両ＥＣＵ１８０は、たとえば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御することによって、整流器１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の電圧を所定の目標電圧に制御する。また、車両ＥＣＵ１８０は、車両の走行時、車両の走行状況や蓄電装置１５０の充電状態（「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称される。）に基づいてＰＣＵ１６０を制御する。

【0030】

一方、給電装置２００は、交流電源２１０と、高周波電力ドライバ２２０と、一次コイル２３０と、一次自己共振コイル２４０と、コイルケース２５０とを含む。

【0031】

交流電源２１０は、車両外部の電源であり、たとえば商用電源である。高周波電力ドライバ２２０は、交流電源２１０から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を一次コイル２３０へ供給する。なお、高周波電力ドライバ２２０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜十数ＭＨｚである。

【0032】

一次コイル２３０は、一次自己共振コイル２４０と同軸上に設置され、電磁誘導により一次自己共振コイル２４０と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル２３０は、高周波電力ドライバ２２０から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル２４０へ給電する。

【0033】

一次自己共振コイル２４０は、たとえば地面近傍に設置される。一次自己共振コイル２４０は、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、車両１００の二次自己共振コイル１１０と電磁場によって共鳴することにより車両１００へ電力を送電する。なお、一次自己共振コイル２４０の容量成分は、コイルの浮遊容量としてもよいが、所定の容量を得るために、二次自己共振コイル１１０と同様に別途コンデンサ（図示せず）をコイルの両端に接続してもよい。

【0034】

この一次自己共振コイル２４０についても、車両１００の二次自己共振コイル１１０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。

【0035】

コイルケース２５０は、一次コイル２３０および一次自己共振コイル２４０を内部に収納する。コイルケース２５０の内面には、一次自己共振コイル２４０の周囲に発生する電磁場をコイルケース２５０の周囲に漏洩させないために、シールド２４５が貼付される。なお、シールド２４５によって、コイルケース２５０が形成されるようにしてもよい。

【0036】

図２は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図２を参照して、この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場によって電力が伝送される。

【0037】

具体的には、高周波電源３１０に一次コイル３２０を接続し、電磁誘導により一次コイル３２０と磁気的に結合される一次自己共振コイル３３０へ、１Ｍ〜十数ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル３３０は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量（コイルにコンデンサが接続される場合には、コンデンサの容量を含む）とによるＬＣ共振器であり、一次自己共振コイル３３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル３４０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル３３０から二次自己共振コイル３４０へ電磁場によってエネルギ（電力）が移動する。二次自己共振コイル３４０へ移動したエネルギ（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル３４０と磁気的に結合される二次コイル３５０によって取出され、負荷３６０へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル３３０と二次自己共振コイル３４０との共鳴強度を示すＱ値がたとえば１００よりも大きいときに実現される。

【0038】

なお、図１との対応関係について説明すると、図１の交流電源２１０および高周波電力ドライバ２２０は、図２の高周波電源３１０に相当する。また、図１の一次コイル２３０および一次自己共振コイル２４０は、それぞれ図２の一次コイル３２０および一次自己共振コイル３３０に相当し、図１の二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０は、それぞれ図２の二次自己共振コイル３４０および二次コイル３５０に相当する。そして、図１の整流器１３０以降が負荷３６０として総括的に示されている。

【0039】

図３は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図３を参照して、電磁界は３つの成分から成る。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。

【0040】

「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、共鳴法では、この「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギ（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次自己共振コイル）から他方の共鳴器（二次自己共振コイル）へエネルギ（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギを伝播しないので、遠方までエネルギを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギ（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギ損失で送電することができる。

【0041】

図４は、図１に示したコイルケース１９０，２５０の構造を詳しく説明するための図である。なお、この図４では、二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０を含んで構成される受電側のコイルユニット（以下「受電ユニット」とも称する。）４００は、円柱状に簡略化して記載される。また、一次自己共振コイル２４０および一次コイル２３０含んで構成される送電側のコイルユニット（以下「送電ユニット」とも称する。）５００についても同様に円柱状に簡略化して記載される。

【0042】

図４を参照して、コイルケース１９０は、最も面積の大きい面１９５が送電ユニットと対向するように設置される。コイルケース１９０は、たとえば面１９５が開口した箱状に形成される。そして、面１９５以外の５つの面には、送電ユニット５００からの受電時に受電ユニット４００の周囲に生成される共鳴電磁場（近接場）が周囲へ漏洩することを防止するために、シールド（図示せず）がコイルケース１９０の内面を覆うように貼付される。

【0043】

そして、二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０を含んで構成される受電ユニット４００がコイルケース１９０内に設置され、受電ユニット４００は、コイルケース１９０の開口部分（面１９５）を介して送電ユニット５００から受電する。なお、最も面積の大きい面１９５が送電ユニット５００と対向可能なように設置したのは、送電ユニット５００から受電ユニット４００への伝送効率をできるだけ大きくするためである。

【0044】

コイルケース２５０についても、最も面積の大きい面２５５が受電ユニット４００と対向するように設置される。コイルケース２５０は、たとえば面２５５が開口した箱状に形成されている。そして、面２５５以外の５つの面は、送電時に送電ユニット５００の周囲に生成される共鳴電磁場が周囲へ漏洩することを防止するために、シールドがコイルケース２５０の内面を覆うように貼付される。

【0045】

そして、一次自己共振コイル２４０および一次コイル２３０を含んで構成される送電ユニット５００がコイルケース２５０内に設置され、送電ユニット５００は、コイルケース２５０の開口部分（面２５５）を介して受電ユニット４００へ送電する。なお、最も面積の大きい面２５５が受電ユニットと対向可能なように設置したのも、送電ユニット５００から受電ユニット４００への伝送効率をできるだけ大きくするためである。

【0046】

上述のように、コイルユニットを収納するコイルケースには、電磁場の漏洩を防止するために内面にシールドが貼付される。このシールドの材質については、様々なものが知られているが、このシールドの材質および構造をどのようにするかによって、給電時の電力の伝送効率が大きく影響される。

【0047】

一般に、電磁場を形成する電磁波は、電界と磁界とが相互に影響しながら伝播する。そのため、シールドの機能としては、電界および磁界を遮蔽することが必要となる。

【0048】

磁界を遮蔽する磁界シールドとしては、たとえばフェライトやパーマロイなどの、高透磁率の強磁性体を含んだものが一般的に用いられる。一方、電界を遮蔽する電界シールドとしては、たとえば銅やアルミなどの、電気抵抗が小さい導電体を含んだものが一般的に用いられる。

【0049】

図５は、シールドの有無およびシールドの種類による、シールドの特性の一例を説明するための図である。図５には、シールドを用いない場合、およびシールドとして銅、磁性シートを用いた場合において、それぞれ共鳴法による非接触給電を行なったときの、電磁界強度、シールドによる損失および伝送効率が示される。なお、電磁界強度については、シールドを用いない場合を１．０としたときの比率で表わされ、この電磁界強度が小さいほど、シールド効果が高いことを示している。また、損失としては、送電ユニットから送電された電力のうち、インピーダンスのずれなどによって受電されずに反射されて戻ってくる反射電力や、電気抵抗などによって消費される消費電力などが含まれる。

【0050】

シールドのない場合は、シールドによる影響がないので、損失が比較的小さくなる。そのため、給電時の伝送効率は比較的高くなる。

【0051】

シールドに銅を用いた場合には、電磁界強度については、シールドがない場合と比べて電界とともに磁界の強度も小さくなっておりシールド効果は高くなる。銅は電気抵抗の小さい導電性の金属であるので、上述のように、電界シールドとしての効果は高いが、銅は非磁性体であるので、磁性材のように低損失で磁界を吸収することは困難である。しかし、銅に作用する磁界の変動が発生すると、電磁誘導によって銅の表面付近において渦電流が発生する。そして、この渦電流によって発生する磁界が銅に作用する磁界を妨げる方向に作用する。これによって、磁界の強度が低減されるので、銅は非磁性体であっても磁界シールドとしても機能する。ただし、このとき、渦電流によってジュール熱が発生するため、これによるエネルギ損失が増加する。そのため、銅を用いたシールドでは、シールド効果は高いが、渦電流による損失（渦電流損）のために結果として伝送効率が低下する場合がある。

【0052】

一方、シールドに磁性シートを用いた場合は、電界に比べて磁界のシールド効果が高くなるが、銅ほどのシールド効果は生じない。しかしながら、磁性シートを用いた場合は、反射電力が小さくできるので、シールドによる損失はシールドのない場合とほぼ同程度とすることができる。そのため、磁性シートを用いた場合には、伝送効率の低下は銅シールドの場合と比較して小さくなる。

【0053】

そこで、本実施の形態においては、コイルユニットのシールドについて、最外層に銅などの導電体の金属シールドを配置するとともに、その内側（すなわち、コイルユニットに近い側）に低損失の磁性体を配置するような、層構造を有するシールドとする。このような構造とすることによって、磁性体によって低損失で磁界成分を低減することができるので、最外層の金属シールドに作用する磁界が低減されて渦電流損を低減することができる。その結果、給電時の伝送効率の低下を抑制しつつ、電磁場の漏洩を防止することが期待できる。

【0054】

図６は、本実施の形態に従う、シールドの具体的な構造を説明するための図である。図６および後述する図７，図８においては、車両１００側の受電ユニット４００についてのシールド１１５を例に説明するが、送電ユニット５００についてのシールド２４５についても同様に適用可能である。なお、理解を容易にするために、図６〜図８では、コイルケース１９０については記載を省略している。

【0055】

図６を参照して、シールド１１５は、銅シールド１９１と、磁性シート１９２とを含む。銅シールド１９１は、図示しないコイルケースの内側に配置される。そして、磁性シート１９２は、銅シールド１９１の内側に、銅シールド１９１に接するように配置される。

【0056】

または、磁性シート１９２を、図７に示すように、銅シールド１９１との間に空間を有した状態で配置するようにしてもよい。あるいは、図８に示すように、磁性シート１９２と銅シールド１９１との間に、たとえば樹脂１９３などの他の物質を挟んで配置するようにしてもよい。

【0057】

なお、上述の例では、銅シールドと磁性シートを用いた場合について示したが、それ以外の種類の電界シールド、磁界シールドを用いて、上述のように層構造のシールドとしてもよい。また、３つ以上の種類のシールドを用いて、多層構造とするようにしてもよい。

【0058】

図９は、シールドを用いない場合、銅シールドのみを用いた場合、および本実施の形態で説明した層構造のシールドを用いた場合について、共鳴法による給電を行なったときのそれぞれの場合の電力の伝送効率の一例を示す図である。

【0059】

図９からわかるように、磁性シートと銅シールドを層状に配置する構造とすることによって、銅シールドのみを用いた場合と比較して、給電時の伝送効率が向上している。

【0060】

なお、本実施の形態の磁性シート１９２および銅シールド１９１は、それぞれ本発明の「第１の遮蔽材」および「第２の遮蔽材」の一例である。

【0061】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0062】

１００ 車両、１１０，３４０ 二次自己共振コイル、１１５，２４５ シールド、１２０、３５０ 二次コイル、１３０ 整流器、１４０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５０ 蓄電装置、１６０ ＰＣＵ、１７０ モータ、１８０ 車両ＥＣＵ、１９０，２５０ コイルケース、１９１ 銅シールド、１９２ 磁性シート、１９３ 樹脂、１９５，２５５ 面、２００ 給電装置、２１０ 交流電源、２２０ 高周波電力ドライバ、２３０，３２０ 一次コイル、２４０，３３０ 一次自己共振コイル、３１０ 高周波電源、３６０ 負荷、４００ 受電ユニット、５００ 送電ユニット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】