特許 6179160 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6179160

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16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 20160101AFI20170807BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20170807BHJP

   H01F 38/14 20060101ALI20170807BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20170807BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20170807BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/70

   H02J50/10

   H01F38/14

   B60L11/18 C

   B60M7/00 X

   B60L5/00 B

【請求項の数】3

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-67860(P2013-67860)

(22)【出願日】2013年3月28日

(65)【公開番号】特開2014-193056(P2014-193056A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2016年1月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】倉田 仁義

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 義広

(72)【発明者】

【氏名】倉岡 宏喜

(72)【発明者】

【氏名】幸 洋

【審査官】 緑川 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０３８８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１００９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ １／００−１３／００

１５／００−１５／４２

Ｂ６０Ｍ １／００−７／００

Ｈ０１Ｆ ３８／１４

３８／１８

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２

７／３４−７／３６

５０／００−５０／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送電コイルと受電コイルとが対向することにより電力がワイヤレスにて伝送される装置であって、
前記送電コイルと、
前記送電コイルの前記受電コイルと対向する面とは反対側に配置される送電側シールド部と、
前記受電コイルと、
前記受電コイルの前記送電コイルと対向する面とは反対側に配置される受電側シールド部と、を備え、
前記送電側シールド部の外周長さは、前記受電側シールド部の外周長さよりも小さく、且つ、前記送電側シールド部の中心点と前記受電側シールド部の中心点が対向するように位置した状態において、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向方向から見て、前記送電側シールド部の全ての外輪郭が前記受電側シールド部の全ての外輪郭よりも内側に位置し、
前記送電コイルの外周長さは、前記受電コイルの外周長さよりも小さく、且つ、前記送電コイルの中心点と前記受電コイルの中心点が対向するように位置した状態において、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向方向から見て、前記送電コイルの全ての外輪郭が前記受電コイルの全ての外輪郭よりも内側に位置し、
前記送電側シールド部の外周長さは、前記受電コイルの外周長さよりも小さく、且つ、前記送電側シールド部の中心点と前記受電コイルの中心点が対向するように位置した状態において、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向方向から見て、前記送電側シールド部の全ての外輪郭が前記受電コイルの全ての外輪郭よりも内側に位置しているワイヤレス電力伝送装置。

【請求項2】

送電コイルと受電コイルとが対向することにより電力がワイヤレスにて伝送される装置であって、
前記送電コイルと、
前記送電コイルの前記受電コイルと対向する面とは反対側に配置される送電側シールド部と、
前記受電コイルと、
前記受電コイルの前記送電コイルと対向する面とは反対側に配置される受電側シールド部と、を備え、
前記送電側シールド部の外周長さは、前記受電側シールド部の外周長さよりも小さく、且つ、前記送電側シールド部の中心点と前記受電側シールド部の中心点が対向するように位置した状態において、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向方向から見て、前記送電側シールド部の全ての外輪郭が前記受電側シールド部の全ての外輪郭よりも内側に位置し、
前記送電コイルの外周長さは、前記受電コイルの外周長さよりも小さく、且つ、前記送電コイルの中心点と前記受電コイルの中心点が対向するように位置した状態において、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向方向から見て、前記送電コイルの全ての外輪郭が前記受電コイルの全ての外輪郭よりも内側に位置し、
前記送電コイルの外周長さをＬｓ、前記受電コイルの外周長さをＬｒ、前記送電コイルと前記受電コイルとの間の最大離間距離をＧｍａｘとすると、Ｌｓ，Ｌｒ及びＧｍａｘは以下の関係式（１）を満たすワイヤレス電力伝送装置。
Ｌｓ／Ｌｒ＝１−２．４４６２×Ｌｓ^{−１．４１９３}×Ｇｍａｘ±０．０５ 式（１）
（但し、式中Ｌｓ，Ｌｒ，Ｇｍａｘの単位はｍ、Ｌｓ／Ｌｒ＜１である。）

【請求項3】

前記送電側シールド部の外周長さをＷｓ、前記受電側シールド部の外周長さをＷｒ、前記送電コイルと前記受電コイルとの間の最大離間距離をＧｍａｘ、前記受電コイルの外周長さをＬｒとすると、Ｗｓ，Ｗｒ，Ｇｍａｘ及びＬｒは以下の関係式（２）を満たす請求項２に記載のワイヤレス電力伝送装置。
Ｗｒ−Ｗｓ＞（２．４４６２×Ｌｓ^{−１．４１９３}×Ｇｍａｘ−０．０５）×Ｌｒ 式（２）
（但し、式中Ｗｓ，Ｗｒ，Ｇｍａｘ，Ｌｒ及びＬｓの単位はｍ、Ｗｒ−Ｗｓ＞０である。）

【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ものである。

【背景技術】

【0002】

電源コードやケーブル等を用いることなく、電力をワイヤレスで供給するワイヤレス電力伝送技術が注目されている。ワイヤレス電力伝送技術としては、（Ａ）電磁誘導を利用するタイプ（近距離用）、（Ｂ）電波を利用するタイプ（遠距離用）、（Ｃ）磁場の共振現象を利用するタイプ（中距離用）の３種類に大別できる。

【0003】

磁場の共振現象を利用するタイプ（Ｃ）は、比較的新しい技術であり、数ｍ程度の中距離でも高い電力伝送効率を実現できることから、例えば、電気自動車の車両底部に受電コイルを設置し、地中又は地上に配置された給電コイルからワイヤレスにて電力を送り込むという案も検討されている。

【0004】

ところで、ワイヤレスによる大電力伝送を行った場合、電磁波の不要な輻射ノイズが送電機器外部の空間中に発生してしまい、周辺の電子機器に悪影響を及ぼすという問題があった。

【0005】

上記問題を解決するために、特許文献１では、１次側及び２次側は、それぞれエアギャップ側から順に、コイル、磁心コア、ベースプレートを備えた非接触給電装置が提案されている。この非接触給電装置では、該ベースプレートが、内部誘起される渦電流によって漏洩磁束の外部漏出を遮蔽している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−９３１８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示される非接触給電装置は、１次側及び２次側の磁心コアならびにベースプレートの寸法に関しては言及されておらず、送電コイルと受電コイルとの間の距離変化や位置ずれが生じた場合に、漏洩磁束が大きくなり、不要な輻射ノイズが大きくなる虞があった。

【0008】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、送電コイルと受電コイルとの間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、不要な輻射ノイズを低減することができる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】

本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、送電コイルと受電コイルとが対向することにより電力がワイヤレスにて伝送される装置であって、送電コイルと、送電コイルの受電コイルと対向する面とは反対側に配置される送電側シールド部と、受電コイルと、受電コイルの送電コイルと対向する面とは反対側に配置される受電側シールド部と、を備え、送電側シールド部の外周長さは、受電側シールド部の外周長さよりも小さく、且つ、送電側シールド部の中心点と受電側シールド部の中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルと受電コイルとの対向方向から見て、送電側シールド部の全ての外輪郭が受電側シールド部の全ての外輪郭よりも内側に位置している。

【0010】

本発明によれば、送電側シールド部の外周長さが、受電側シールド部の外周長さよりも小さく、且つ、送電側シールド部の中心点と受電側シールド部の中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルと受電コイルとの対向方向から見て、送電側シールド部の全ての外輪郭が受電側シールド部の全ての外輪郭よりも外側に位置している。そのため、送電コイルと受電コイルとの間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、不要な輻射ノイズを低減することができる。

【0011】

好ましくは、送電コイルの外周長さは、受電コイルの外周長さよりも小さく、且つ、送電コイルの中心点と受電コイルの中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルと受電コイルとの対向方向から見て、送電コイルの全ての外輪郭が受電コイルの全ての外輪郭よりも内側に位置している。この場合、送電コイルと受電コイルとの間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、電力伝送効率を高く維持することができる。

【0012】

より好ましくは、送電側シールド部の外周長さは、受電コイルの外周長さよりも小さく、且つ、送電側シールド部の中心点と受電コイルの中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルと受電コイルとの対向方向から見て、送電側シールド部の全ての外輪郭が受電コイルの全ての外輪郭よりも内側に位置している。この場合、送電コイルと受電コイルとの間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、不要な輻射ノイズをより一層低減することができる。

【0013】

より好ましくは、送電コイルの外周長さをＬｓ、受電コイルの外周長さをＬｒ、送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離をＧｍａｘとすると、Ｌｓ，Ｌｒ及びＧｍａｘは以下の関係式（１）を満たす。
Ｌｓ／Ｌｒ＝１−２．４４６２×Ｌｓ^{−１．４１９３}×Ｇｍａｘ±０．０５ 式（１）
（但し、式中Ｌｓ，Ｌｒ，Ｇｍａｘの単位はｍ、Ｌｓ／Ｌｒ＜１である。）
この場合、送電コイルと受電コイルとの間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、電力伝送効率をより一層高く維持することができる。

【0014】

より好ましくは、送電側シールド部の外周長さをＷｓ、受電側シールド部の外周長さをＷｒ、送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離をＧｍａｘ、受電コイルの外周長さをＬｒとすると、Ｗｓ，Ｗｒ，Ｇｍａｘ，Ｌｒ及びＬｓは以下の関係式（２）を満たす。
Ｗｒ−Ｗｓ＞（２．４４６２×Ｌｓ^{−１．４１９３}×Ｇｍａｘ−０．０５）×Ｌｒ 式（２）
（但し、式中Ｗｓ，Ｗｒ，Ｇｍａｘ，Ｌｒ及びＬｓの単位はｍ、Ｗｒ−Ｗｓ＞０である。）
この場合、送電コイルと受電コイルとの間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、電力伝送効率をより一層高く維持しつつ、不要な輻射ノイズをより一層低減することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明のワイヤレス電力伝送装置によれば、送電コイルと受電コイルとの間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、不要な輻射ノイズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を示す斜視図である。

【図2】図１におけるＩ−Ｉ線に沿うワイヤレス電力伝送装置の模式切断部端面図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を示す斜視図である。

【図4】図３におけるＩＩ−ＩＩ線に沿うワイヤレス電力伝送装置の模式切断部端面図である。

【図5a】送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と結合係数との関係を示すグラフである。

【図5b】送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と結合係数との関係を示すグラフである。

【図5c】送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と結合係数との関係を示すグラフである。

【図5d】送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と結合係数との関係を示すグラフである。

【図5e】送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と結合係数との関係を示すグラフである。

【図6a】送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と電力伝送効率との関係を示すグラフである。

【図6b】送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と電力伝送効率との関係を示すグラフである。

【図6c】送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と電力伝送効率との関係を示すグラフである。

【図6d】送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と電力伝送効率との関係を示すグラフである。

【図6e】送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と電力伝送効率との関係を示すグラフである。

【図7】送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する、最大結合係数と、結合係数が最も高くなる場合の送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比を示すグラフである。

【図8】送電コイルの外周長さに対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比の傾きの大きさを示すグラフである。

【図9】送電側シールド部の外周長さと受電側シールド部の外周長さの差と不要な輻射ノイズレベルとの関係を示すグラフである。

【図10】本実施形態の変形例に係るワイヤレス電力伝送装置を示す斜視図である。

【図11】図１０におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿うワイヤレス電力伝送装置の模式切断部端面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

【0018】

（第１実施形態）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を示す斜視図である。図２は、図１におけるＩ−Ｉ線に沿うワイヤレス電力伝送装置の模式切断部端面図である。

【0019】

ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１は、図１に示されるように、送電ユニット１０と、受電ユニット２０を含む。送電ユニット１０は、送電コイルＬ１と、送電側シールド部１１を含む。受電側ユニット２０は、受電コイルＬ２と、受電側シールド部２１を含む。送電コイルＬ１と受電コイルＬ２は、その間に距離を空けて対向して配置され、ワイヤレスにて電力の伝送が行われる。

【0020】

送電ユニット１０は、地中または地面近傍に配設される。送電コイルＬ１は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間の離間距離と所望の電力伝送効率に基づいて、その巻数が適宜設定される。

【0021】

送電側シールド部１１は、図２に示されるように、送電コイルＬ１の受電コイルＬ２と対向する面とは反対側に配置されている。送電側シールド部１１は、送電側磁性体１２と、送電側磁性体１２の送電コイルＬ１と対向する面とは反対側に配置される送電側導電体１３を含む。すなわち、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向において、受電コイルＬ２から送電コイルＬ１に向かう方向で、送電コイルＬ１、送電側磁性体１２、送電側導電体１３の順で配置されている。ここで、送電側磁性体１２と送電側導電体１３とは、接触して配置されていてもよく、その間に空隙または絶縁体を設けていてもよい。

【0022】

送電側磁性体１２は、磁性体から構成され、磁路の磁気抵抗を減らし、コイル間の磁気的な結合を高める作用を有する。磁性体としては、例えば、センダスト、ＭｎＺｎフェライト、パーマロイなどが挙げられる。磁性体の透磁率及び電気抵抗は高ければ高いほど好ましく、これらの中では、特にＭｎＺｎフェライトが好ましい。

【0023】

送電側磁性体１２は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向と略直交する方向に延びる送電側磁性体基部１２ａと、送電側磁性体基部１２ａの周縁端に連結され、送電側磁性体基部１２ａに対して送電コイルＬ１の方向に傾く勾配を有し、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向に略平行な方向に延びる送電側磁性体突出部１２ｂから構成される。送電側磁性体突出部１２ｂの送電側磁性体基部１２ａに連結される縁部とは反対側の縁部は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向に、送電コイルＬ１と同じ位置に位置していてもよく、高い位置（図示上方）に位置していてもよい。これら送電側磁性体基部１２ａと送電側磁性体突出部１２ｂによって画定される空間に送電コイルＬ１が配置されることとなる。

【0024】

送電側導電体１３は、導電体から構成され、電磁波を吸収する作用を有する。導電体としては、例えばアルミニウム、銅、銀などが挙げられる。導電体は、非磁性でもよく、その導電率は高ければ高いほど好ましい。

【0025】

送電側導電体１３は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向と略直交する方向に延びる送電側導電体基部１３ａと、送電側導電体基部１３ａの周縁端に連結され、送電側導電体基部１３ａに対して送電コイルＬ１の方向に傾く勾配を有し、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向に略平行な方向に延びる送電側導電体突出部１３ｂから構成される。送電側導電体突出部１３ｂの送電側導電体基部１３ａに連結される縁部とは反対側の縁部は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向に、送電コイルＬ１と同じ位置に位置していてもよく、高い位置（図示上方）に位置していてもよい。これら送電側導電体基部１３ａと送電側導電体突出部１３ｂによって画定される空間に送電コイルＬ１が配置されることとなる。

【0026】

受電コイルＬ２は、送電コイルＬ１からの電力を受電可能に構成され、好ましくは、送電コイルＬ１と同軸上に配設される。受電コイルＬ２は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間の離間距離と所望の電力伝送効率に基づいて、その巻数が適宜設定される。

【0027】

受電側シールド部２１は、図２に示されるように、受電コイルＬ２の送電コイルＬ１と対向する面とは反対側に配置されている。受電側シールド部２１は、受電側磁性体２２と、受電側磁性体２２の受電コイルＬ２と対向する面とは反対側に配置される受電側導電体２３を含む。すなわち、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向において、送電コイルＬ１から受電コイルＬ２に向かう方向で、受電コイルＬ２、受電側磁性体２２、受電側導電体２３の順で配置されている。ここで、受電側磁性体２２と受電側導電体２３とは、接触して配置されていてもよく、その間に空隙または絶縁体を設けてもよい。

【0028】

受電側磁性体２２は、磁性体から構成され、磁路の磁気抵抗を減らし、コイル間の磁気的な結合を高める作用を有する。磁性体としては、例えば、センダスト、ＭｎＺｎフェライト、パーマロイなどが挙げられる。磁性体の透磁率及び電気抵抗は高ければ高いほど好ましく、これらの中では、特にＭｎＺｎフェライトが好ましい。

【0029】

受電側磁性体２２は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向と略直交する方向に延びる受電側磁性体基部２２ａと、受電側磁性体基部２２ａの周縁端に連結され、受電側磁性体基部２２ａに対して受電コイルＬ２の方向に傾く勾配を有し、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向に略平行な方向に延びる受電側磁性体突出部２２ｂから構成される。受電側磁性体突出部２２ｂの受電側磁性体基部２２ａに連結される縁部とは反対側の縁部は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向に、受電コイルＬ２と同じ位置に位置していてもよく、低い位置（図示下方）に位置していてもよい。これら受電側磁性体基部２２ａと受電側磁性体突出部２２ｂによって画定される空間に受電コイルＬ２が配置されることとなる。

【0030】

受電側導電体２３は、導電体から構成され、電磁波を吸収する作用を有する。導電体としては、例えばアルミニウム、銅、銀などが挙げられる。導電体は、非磁性でもよく、その導電率は高ければ高いほど好ましい。

【0031】

受電側導電体２３は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向と略直交する方向に延びる受電側導電体基部２３ａと、受電側導電体基部２３ａの周縁端に連結され、受電側導電体基部２３ａに対して受電コイルＬ２の方向に傾く勾配を有し、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向に略平行な方向に延びる受電側導電体突出部２３ｂから構成される。受電側導電体突出部２３ｂの受電側導電体基部２３ａに連結される縁部とは反対側の縁部は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向に、受電コイルＬ２と同じ位置に位置していてもよく、低い位置（図示下方）に位置していてもよい。これら受電側導電体基部２３ａと受電側導電体突出部２３ｂによって画定される空間に受電コイルＬ２が配置されることとなる。

【0032】

続いて、送電ユニット１０と受電ユニット２０の寸法関係について詳細に説明する。本実施形態では、送電側シールド部１１の外周長さは、受電側シールド部２１の外周長さよりも小さくなっている。ここで、「送電側シールド部１１の外周長さが受電側シールド部２１の外周長さよりも小さい」とは、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２の対向方向から見て、送電側シールド部１１及び受電側シールド部２１が略円形形状、略多角形形状、略楕円形形状のいずれの形状を呈している場合であっても、送電側シールド部１１の中心点と受電側シールド部２１の中心点が対向するように位置した状態において、送電側シールド部１１の外周長さから換算された等価直径が受電側シールド部２１の外周長さから換算された等価直径よりも小さい関係となる。また、送電側シールド部１１の中心点と受電側シールド部２１の中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との対向方向から見て、送電側シールド部１１の全ての外輪郭が受電側シールド部２１の全ての外輪郭よりも内側に位置している。言い換えると、送電側シールド部１１の中心点と受電側シールド部２１の中心点が対向するように配置されると、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との対向方向から見て、送電側シールド部１１の全領域が受電側シールド部２１に重なることとなる。

【0033】

以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１では、送電側シールド部１１の外周長さが、受電側シールド部２１の外周長さよりも小さく、且つ、送電側シールド部１１の中心点と受電側シールド部２１の中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との対向方向から見て、送電側シールド部１１の全ての外輪郭が受電側シールド部２１の全ての外輪郭よりも外側に位置している。そのため、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、不要な輻射ノイズを低減することができる。

【0034】

（第２実施形態）
続いて、図３及び図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を示す斜視図である。図４は、図３におけるＩＩ−ＩＩ線に沿うワイヤレス電力伝送装置の模式切断部端面図である。第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２は、送電コイルと受電コイルの寸法比、及び、送電側シールド部と受電コイルの寸法比の点において、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と異なっている。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

【0035】

ワイヤレス電力伝送装置Ｓ２は、図３及び図４に示されるように、送電ユニット１００と、受電ユニット２００を含む。送電ユニット１００は、送電コイルＬ１１と、送電側シールド部１１０を含む。受電側ユニット２００は、受電コイルＬ１２と、受電側シールド部２１０を含む。送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２は、その間に距離を空けて対向して配置され、ワイヤレスにて電力の伝送が行われる。

【0036】

次に、送電ユニット１００と受電ユニット２００の寸法関係について詳細に説明する。本実施形態では、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様に、送電側シールド部１１０の外周長さは、受電側シールド部２１０の外周長さよりも小さくなっている。但し、本実施形態では、送電コイルＬ１１の外周長さと受電コイルＬ１２の外周長さの関係、ならびに、送電側シールド部１１０の外周長さと受電コイルＬ１２の外周長さの関係が第１実施形態と相違する。

【0037】

本実施形態では、送電コイルＬ１１の外周長さは、受電コイルＬ１２の外周長さよりも小さくなっている。ここで、「送電コイルＬ１１の外周長さが受電コイルＬ１２の外周長さよりも小さい」とは、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２の対向方向から見て、送電コイルＬ１１及び受電コイルＬ１２が略円形形状、略多角形形状、略楕円形形状のいずれを呈している場合であっても、送電コイルＬ１１の中心点と受電コイルＬ１２の中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルＬ１１の外周長さから換算された等価直径が受電コイルＬ１２の外周長さから換算された等価直径よりも小さい関係となる。また、送電コイルＬ１１の中心点と受電コイルＬ１２の中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との対向方向から見て、送電コイルＬ１１の全ての外輪郭が受電コイルＬ１２の全ての外輪郭よりも内側に位置している。

【0038】

さらに本実施形態では、送電側シールド部１１０の外周長さは、受電コイルＬ１２の外周長さよりも小さくなっている。ここで、「送電側シールド部１１０の外周長さが受電コイルＬ１２の外周長さよりも小さい」とは、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２の対向方向から見て、送電側シールド部１１０及び受電コイルＬ１２が略円形形状、略多角形形状、略楕円形形状のいずれを呈している場合であっても、送電側シールド部１１０の中心点と受電コイルＬ１２の中心点が対向するように位置した状態において、送電側シールド部１１０の外周長さから換算された等価直径が受電コイルＬ１２の外周長さから換算された等価直径よりも小さい関係となる。また、送電側シールド部１１０の中心点と受電コイルＬ１２の中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との対向方向から見て、送電側シールド部１１０の全ての外輪郭が受電コイルＬ１２の全ての外輪郭よりも内側に位置している。

【0039】

次に、図５〜図８を参照して、送電コイルＬ１１の外周長さと受電コイルＬ１２の外周長さの好ましい比率について詳細に説明する。図５ａ〜図５ｅは、送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と結合係数との関係を示すグラフである。図６ａ〜図６ｅは、送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比と電力伝送効率との関係を示すグラフである。図７は、送電コイルと受電コイルとの間の最大離間距離変化に対する、最大結合係数と、結合係数が最も高くなる場合の送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比を示すグラフである。図８は、送電コイルの外周長さに対する送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比の傾きの大きさを示すグラフである。

【0040】

まず、送電コイルＬ１１の外周長さをＬｓ（ｍ）、受電コイルＬ１２の外周長さをＬｒ（ｍ）、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離をＧｍａｘ（ｍ）とする。なお、本実施形態では、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さくなっているため、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒは１未満となる。

【0041】

図５ａに示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表示し、縦軸に結合係数ｋを表示している。図５ａに示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを１．２ｍに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させて測定した。測定結果から、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）が大きくなるにつれて、結合係数ｋが最も高くなるのは、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが０．４５〜０．９３の範囲、すなわち送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さくなるときであることが確認できた。

【0042】

図５ｂに示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表示し、縦軸に結合係数ｋを表示している。図５ｂに示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを１．６ｍに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させて測定した。測定結果から、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）が大きくなるにつれて、結合係数ｋが最も高くなるのは、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが０．６０〜０．９５の範囲、すなわち送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さくなるときであることが確認できた。

【0043】

図５ｃに示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表示し、縦軸に結合係数ｋを表示している。図５ｃに示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを２．０ｍに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させて測定した。測定結果から、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）が大きくなるにつれて、結合係数ｋが最も高くなるのは、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが０．７０〜０．９５の範囲、すなわち送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さくなるときであることが確認できた。

【0044】

図５ｄに示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表示し、縦軸に結合係数ｋを表示している。図５ｄに示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを２．４ｍに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させて測定した。測定結果から、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）が大きくなるにつれて、結合係数ｋが最も高くなるのは、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが０．７７〜０．９８の範囲、すなわち送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さくなるときであることが確認できた。

【0045】

図５ｅに示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表示し、縦軸に結合係数ｋを表示している。図５ｅに示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを３．２ｍに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させて測定した。測定結果から、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）が大きくなるにつれて、結合係数ｋが最も高くなるのは、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが０．８４〜０．９９の範囲、すなわち送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さくなるときであることが確認できた。

【0046】

図６ａに示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表示し、縦軸に電力伝送効率η（％）を表示している。図６ａに示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを１．２ｍに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させて測定した。測定結果から、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）が大きくなるにつれて、電力伝送効率η（％）が最も高くなるのは、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが０．４５〜０．９３の範囲、すなわち送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さくなるときであることが確認できた。なお、図６ａに示す例において、電力伝送効率η（％）が最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒ、言い換えると図５ａに示す例における結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが±０．０５程度変化しても電力伝送効率η（％）の変化が認められないことも確認できた。

【0047】

図６ｂに示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表示し、縦軸に電力伝送効率η（％）を表示している。図６ｂに示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを１．６ｍに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させて測定した。測定結果から、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）が大きくなるにつれて、電力伝送効率η（％）が最も高くなるのは、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが０．６〜０．９５の範囲、すなわち送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さくなるときであることが確認できた。なお、図６ｂに示す例において、電力伝送効率η（％）が最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒ、言い換えると図５ｂに示す例における結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが±０．０５程度変化しても電力伝送効率η（％）の変化が認められないことも確認できた。

【0048】

図６ｃに示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表示し、縦軸に電力伝送効率η（％）を表示している。図６ｃに示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを２．０ｍに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させて測定した。測定結果から、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）が大きくなるにつれて、電力伝送効率η（％）が最も高くなるのは、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが０．７０〜０．９５の範囲、すなわち送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さくなるときであることが確認できた。なお、図６ｃに示す例において、電力伝送効率η（％）が最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒ、言い換えると図５ｃに示す例における結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが±０．０５程度変化しても電力伝送効率η（％）の変化が認められないことも確認できた。

【0049】

図６ｄに示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表示し、縦軸に電力伝送効率η（％）を表示している。図６ｄに示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを２．４ｍに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させて測定した。測定結果から、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）が大きくなるにつれて、電力伝送効率η（％）が最も高くなるのは、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが０．７７〜０．９８の範囲、すなわち送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さくなるときであることが確認できた。なお、図６ｄに示す例において、電力伝送効率η（％）が最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒ、言い換えると図５ｄに示す例における結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが±０．０５程度変化しても電力伝送効率η（％）の変化が認められないことも確認できた。

【0050】

図６ｅに示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表示し、縦軸に電力伝送効率η（％）を表示している。図６ｅに示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを３．２．ｍに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させて測定した。測定結果から、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）が大きくなるにつれて、電力伝送効率η（％）が最も高くなるのは、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが０．８４〜０．９９の範囲、すなわち送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さくなるときであることが確認できた。なお、図６ｅに示す例において、電力伝送効率η（％）が最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒ、言い換えると図５ｅに示す例における結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが±０．０５程度変化しても電力伝送効率η（％）の変化が認められないことも確認できた。

【0051】

図７に示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を表示し、縦軸に結合係数ｋと送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表示している。図７に示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを１．２ｍ、１．６ｍ、２．０ｍ、２．４ｍ、３．２ｍのそれぞれに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させた場合の最大結合係数ｋｍａｘと、結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒを表している。図７に示されるように、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）に対して、結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒは、縦軸切片値が１で傾きが負の比例関係を示している。

【0052】

送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが１．２ｍの場合、結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの近似直線を求めると、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）に対する送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒは、以下の関係式（３）を満たすこととなる。なお、上述したように、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが±０．０５程度変化しても電力伝送効率η（％）の変化が認められないことから、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの許容範囲とする。
Ｌｓ／Ｌｒ＝１−Ｇｍａｘ×１．８２±０．０５ 式（３）
（但し、式中Ｌｓ，Ｌｒ，Ｇｍａｘの単位はｍ、Ｌｓ／Ｌｒ＜１である。）

【0053】

送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが１．６ｍの場合、結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの近似直線を求めると、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）に対する送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒは、以下の関係式（４）を満たすこととなる。なお、上述したように、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが±０．０５程度変化しても電力伝送効率η（％）の変化が認められないことから、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの許容範囲とする。
Ｌｓ／Ｌｒ＝１−Ｇｍａｘ×１．２５６±０．０５ 式（４）
（但し、式中Ｌｓ，Ｌｒ，Ｇｍａｘの単位はｍ、Ｌｓ／Ｌｒ＜１である。）

【0054】

送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが２．０ｍの場合、結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの近似直線を求めると、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）に対する送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒは、以下の関係式（５）を満たすこととなる。なお、上述したように、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが±０．０５程度変化しても電力伝送効率η（％）の変化が認められないことから、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの許容範囲とする。
Ｌｓ／Ｌｒ＝１−Ｇｍａｘ×０．９３９６±０．０５ 式（５）
（但し、式中Ｌｓ，Ｌｒ，Ｇｍａｘの単位はｍ、Ｌｓ／Ｌｒ＜１である。）

【0055】

送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが２．４ｍの場合、結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの近似直線を求めると、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）に対する送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒは、以下の関係式（６）を満たすこととなる。なお、上述したように、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが±０．０５程度変化しても電力伝送効率η（％）の変化が認められないことから、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの許容範囲とする。
Ｌｓ／Ｌｒ＝１−Ｇｍａｘ×０．７５８２±０．０５ 式（６）
（但し、式中Ｌｓ，Ｌｒ，Ｇｍａｘの単位はｍ、Ｌｓ／Ｌｒ＜１である。）

【0056】

送電コイルＬ１１の外周長さＬｓが３．２ｍの場合、結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの近似直線を求めると、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）に対する送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒは、以下の関係式（７）を満たすこととなる。なお、上述したように、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが±０．０５程度変化しても電力伝送効率η（％）の変化が認められないことから、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの許容範囲とする。
Ｌｓ／Ｌｒ＝１−Ｇｍａｘ×０．４４３６±０．０５ 式（７）
（但し、式中Ｌｓ，Ｌｒ，Ｇｍａｘの単位はｍ、Ｌｓ／Ｌｒ＜１である。）

【0057】

図８に示すグラフは、横軸に送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを表示し、縦軸に送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）に対する送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの傾きの大きさＡを表示している。図８に示す例においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを１．２ｍ、１．６ｍ、２．０ｍ、２．４ｍ、３．２ｍのそれぞれに設定し、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒを変化させるとともに、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離Ｇｍａｘ（ｍ）を０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．１５ｍ、０．２０ｍ、０．２５ｍ、０．３０ｍに変化させた場合の結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの傾きの大きさＡを表している。図８に示されるように、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓに対する結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの傾きの大きさＡは、以下の関係式（８）を満たすこととなる。
Ａ＝２．４４６２×Ｌｓ^{−１．４１９３} 式（８）
（但し、式中Ｌｓの単位はｍを示す。）

【0058】

したがって、上述の式（３）〜式（７）中で表される送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの傾きの大きさに、式（８）で表される結合係数ｋが最も高くなる送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒの傾きの大きさＡを代入すると、以下の関係式（１）を満たすこととなる。
Ｌｓ／Ｌｒ＝１−２．４４６２×Ｌｓ^{−１．４１９３}×Ｇｍａｘ±０．０５ 式（１）
（但し、式中Ｌｓ，Ｌｒ，Ｇｍａｘの単位はｍ、Ｌｓ／Ｌｒ＜１である。）
すなわち、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが上述の式（１）を満たす場合、結合係数ｋが最も高くなるため、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、電力伝送効率をより一層高く維持することができる。

【0059】

続いて、図９を参照して、送電側シールド部１１０と受電側シールド部２１０の好ましい寸法関係について詳細に説明する。図９は、送電側シールド部１１０の外周長さＷｓと受電側シールド部２１０の外周長さＷｒの差と不要な輻射ノイズレベル（ｄＢμＶ／ｍ）との関係を示すグラフである。

【0060】

まず、送電コイルＬ１１の外周長さをＬｓ（ｍ）、受電コイルＬ１２の外周長さをＬｒ（ｍ）、送電側シールド部１１０の外周長さをＷｓ（ｍ）、受電側シールド部２１０の外周長さをＷｒ（ｍ）、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと送電側シールド部１１０の外周長さＷｓの差をα（ｍ）、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒと受電側シールド部２１０の外周長さＷｒの差をβ（ｍ）、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の最大離間距離をＧｍａｘ（ｍ）とする。なお、本実施形態では、送電側シールド部１１０の外周長さＷｓが受電側シールド部２１０の外周長さＷｒよりも小さくなっているため、送電側シールド部１１０の外周長さＷｓと受電側シールド部２１０の外周長さＷｒの差Ｗｒ−Ｗｓは、０よりも大きくなる。

【0061】

上述の関係より、送電側シールド部１１０の外周長さＷｓは、Ｗｓ＝Ｌｓ＋αとなり、受電側シールド部２１０の外周長さＷｒは、Ｗｒ＝Ｌｒ＋βとなる。したがって、送電側シールド部１１０の外周長さＷｓと受電側シールド部２１０の外周長さＷｒの差は以下の関係式（９）を満たすこととなる。
Ｗｒ−Ｗｓ＝（Ｌｒ−Ｌｓ）＋（β−α） 式（９）
（但し、式中Ｗｓ，Ｗｒ，Ｌｒ及びＬｓの単位はｍ、Ｗｒ−Ｗｓ＞０である。）
ここで、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２の間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、電力伝送効率をより一層高く維持するためには、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと受電コイルＬ１２の外周長さＬｒの比Ｌｓ／Ｌｒが上述の関係式（１）を満たす必要がある。したがって、上述の関係式（１）から送電コイルＬ１１の外周長さＬｓを導いて関係式（９）に代入すると、送電側シールド部１１０の外周長さＷｓと受電側シールド部２１０の外周長さＷｒの差は以下の関係式（１０）となる。
Ｗｒ−Ｗｓ＝（Ｌｒ−（１−２．４４６２×Ｌｓ^{−１．４１９３}×Ｇｍａｘ±０．０５）×Ｌｒ）＋（β−α） 式（１０）
（但し、式中Ｗｓ，Ｗｒ，Ｇｍａｘ，Ｌｒ，Ｌｓ，α及びβの単位はｍ、Ｗｒ−Ｗｓ＞０である。）

【0062】

ところで、受電側シールド部２１０の外周長さＷｒを送電側シールド部１１０の外周長さＷｓよりも大きくすると不要な輻射ノイズの低減効果を向上させることができる。さらに、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒと受電側シールド部２１０の外周長さＷｒの差βを送電コイルＬ１１の外周長さＬｓと送電側シールド部１１０の外周長さＷｓの差αよりも大きくする、すなわちβ＞αの関係を満たすと不要な輻射ノイズを一層低減することができる。なお、送電コイルＬ１１の送電側磁性体突出部１２ｂによる送電コイルＬ１１のインダクタンス低減作用と受電コイルＬ１２の受電側磁性体突出部１３ｂによる受電コイルＬ１２のインダクタンス低減作用の影響を軽減するには、α，β≠０の関係を満たす必要がある。以上のことから、関係式（１０）の送電側シールド部１１０の外周長さＷｓと受電側シールド部２１０の外周長さＷｒの差を大きくすれば大きくするほど不要な輻射ノイズの低減効果を向上させることができる。そして、α＝βの関係のときに送電側シールド部１１０の外周長さＷｓと受電側シールド部２１０の外周長さＷｒの差が最小値となることから、送電コイルと受電コイルの間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、電力伝送効率をより一層高く維持しつつ、不要な輻射ノイズをより一層低減しようとすると、送電側シールド部１１０の外周長さＷｓと受電側シールド部２１０の外周長さＷｒの差は、以下の関係式（２）を満たすこととなる。
Ｗｒ−Ｗｓ＞（２．４４６２×Ｌｓ^{−１．４１９３}×Ｇｍａｘ−０．０５）×Ｌｒ 式（２）
（但し、式中Ｗｓ，Ｗｒ，Ｇｍａｘ，Ｌｒ及びＬｓの単位はｍ、Ｗｒ−Ｗｓ＞０である。）

【0063】

図９に示すグラフは、サンプル１、２の不要な輻射ノイズレベル（ｄＢμＶ／ｍ）を表すグラフである。ここで、図９に示す例におけるサンプル１は上述の関係式（２）を満たしていないワイヤレス電力伝送装置を用い、サンプル２は上述の関係式（２）を満たすワイヤレス電力伝送装置Ｓ２を用いて不要な輻射ノイズレベルを測定した。測定結果から、サンプル１に比べて、サンプル２の方が不要な輻射ノイズレベル（ｄＢμＶ／ｍ）が低減されていることが確認できた。つまり、ワイヤレス電力伝送装置Ｓ２において、送電側シールド部１１０の外周長さＷｓと受電側シールド部２１０の外周長さＷｒの差が上述の関係式（２）を満たすことにより、不要な輻射ノイズをより一層低減できることが確認できた。

【0064】

以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２では、送電側シールド部１１０の外周長さＷｓが、受電側シールド部２１０の外周長さＷｒよりも小さく、且つ、送電側シールド部１１０の中心点と受電側シールド部２１０の中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との対向方向から見て、送電側シールド部１１０の全ての外輪郭が受電側シールド部２１０の全ての外輪郭よりも外側に位置している。そのため、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、不要な輻射ノイズを低減することができる。

【0065】

本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２においては、送電コイルＬ１１の外周長さＬｓは、受電コイルＬ１２の外周長さＬｒよりも小さく、且つ、送電コイルＬ１１の中心点と受電コイルＬ１２の中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との対向方向から見て、送電コイルＬ１１の全ての外輪郭が受電コイルＬ１２の全ての外輪郭よりも内側に位置している。そのため、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、電力伝送効率を高く維持することができる。

【0066】

また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２においては、送電側シールド部１１０の外周長さＷｓは、受電コイルＬ１２の外周長さＷｒよりも小さく、且つ、送電側シールド部１１０の中心点と受電コイルＬ１２の中心点が対向するように位置した状態において、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との対向方向から見て、送電側シールド部１１０の全ての外輪郭が受電コイルＬ１２の全ての外輪郭よりも内側に位置している。そのため、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２との間の距離変化や位置ずれが生じた場合であっても、不要な輻射ノイズを一層低減することができる。

【0067】

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。また、記載した構成要素は、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一なものが含まれる。さらに、記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0068】

例えば、送電側導電体１３及び受電側導電体２３は、上記実施形態のものに限られない。図１０及び図１１に示されるように、送電側導電体１３として、送電側導電体基部１３ａと送電側導電体突出部１３ｂに加えて、送電側導電体突出部１３ｂの周縁端に連結され、送電コイルＬ１１から離れる方向、且つ、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２の対向方向に対して略直交する方向に延びる送電側導電体延長部１３ｃを備えていてもよく、受電側導電体２３として、受電側導電体基部２３ａと受電側導電体突出部２３ｂに加えて、受電側導電体突出部２３ｂの周縁端に連結され、受電コイルＬ１２から離れる方向、且つ、送電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２の対向方向に対して略直交する方向に延びる受電側導電体延長部２３ｃを備えていてもよい。この場合、送電側磁性体突出部１２ｂ及び受電側磁性体突出部２２ｂの先端から生じる漏洩磁束が送電側導電体延長部１３ｃ及び受電側導電体延長部２３ｃに発生する渦電流によって相殺されるため、より一層不要な輻射ノイズを低減することができる。

【符号の説明】

【0069】

１０，１００…送電ユニット、１１，１１０…送電側シールド部、１２…送電側磁性体、１２ａ…送電側磁性体基部、１２ｂ…送電側磁性体突出部、１３…送電側導電体、１３ａ…送電側導電体基部、１３ｂ…送電側導電体突出部、１３ｃ…送電側導電体延長部、２０，２００…受電ユニット、２１，２１０…受電側シールド部、２２…受電側磁性体、２２ａ…受電側磁性体基部、２２ｂ…受電側磁性体突出部、２３…受電側導電体、２３ａ…受電側導電体基部、２３ｂ…受電側導電体突出部、２３ｃ…受電側導電体延長部、Ａ…送電コイルの外周長さと受電コイルの外周長さの比の傾きの大きさ、Ｇｍａｘ…最大離間距離、Ｌ１，Ｌ１１…送電コイル、Ｌ２，Ｌ１２…受電コイル、Ｌｓ…送電コイルの外周長さ、Ｌｒ…受電コイルの外周長さ、Ｓ１，Ｓ２…ワイヤレス電力伝送装置、Ｗｓ…送電側シールド部の外周長さ、Ｗｒ…受電側シールド部の外周長さ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図5d】

【図5e】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図6d】

【図6e】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】