(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】
(24)【登録日】2022-12-19
(45)【発行日】2022-12-27
(54)【発明の名称】コイル対、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システム
(51)【国際特許分類】
H02J 50/12 20160101AFI20221220BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20221220BHJP
H01F 38/14 20060101ALI20221220BHJP
H01F 27/28 20060101ALI20221220BHJP
【ＦＩ】
H02J50/12
H02J7/00 301D
H01F38/14
H01F27/28 K
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2018123048
(22)【出願日】2018-06-28
(65)【公開番号】P2020005412
(43)【公開日】2020-01-09
【審査請求日】2021-04-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000002897
【氏名又は名称】大日本印刷株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000958
【氏名又は名称】弁理士法人インテクト国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100120189
【弁理士】
【氏名又は名称】奥 和幸
(72)【発明者】
【氏名】岡部 将人
【審査官】辻丸 詔
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０７３９７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２４４７６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１９０８８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１２０４１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ５０／１２
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｈ０１Ｆ ３８／１４
Ｈ０１Ｆ ２７／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
非接触型電力伝送用のコイル対において、送電又は受電用の第１コイルであって、第１コイル巻回線が巻回されてなる第１コイルと、
送電時には当該送電すべき電力が供給され、受電時には受電された電力が出力される第２コイルであって、前記第１コイルに対して同心に積層された第２コイルと、
を備え、
前記第２コイルは、第２コイル巻回線が、同心且つ同一巻回方向且つ前記コイル対における同一径方向に、一の層内で二回以上巻回されて構成されており、
前記第２コイル巻回線の両端部が外部接続用端子とされており、
前記コイル対の前記径方向における前記第２コイルの位置が、当該径方向における前記第１コイルの位置に相当する位置であり、
前記第２コイルの最外周に巻回された前記第２コイル巻回線の前記径方向における位置が、前記第１コイルの最外周に巻回された前記第１コイル巻回線の前記径方向における位置に相当する位置とされ、
前記第２コイルの最内周に巻回された前記第２コイル巻回線の前記径方向における位置が、前記第１コイルの最内周に巻回された前記第１コイル巻回線の前記径方向における位置に相当する位置とされていることを特徴とするコイル対。
【請求項2】
請求項１に記載のコイル対において、前記第１コイルは、それぞれが同心に巻回された複数の前記第１コイル巻回線が、絶縁部を挟んで積層されて構成されていることを特徴とするコイル対。
【請求項3】
請求項２に記載のコイル対において、前記第１コイルは、それぞれが同心に巻回された二つの前記第１コイル巻回線が前記絶縁部を挟んで積層されて構成されており、
一の前記第１コイル巻回線が前記第１コイルの外周側から内周側に向けて同心に巻回されており、
他の前記第１コイル巻回線が前記第１コイルの内周側から外周側に向けて同心に且つ前記一の前記第１コイル巻回線と反対方向に巻回されており、
前記一の前記第１コイル巻回線の最内周端部と、前記他の前記第１コイル巻回線の最内周端部と、が接続されており、
前記一の前記第１コイル巻回線の最外周端部と、前記他の前記第１コイル巻回線の最外周端部と、が開放されていることを特徴とするコイル対。
【請求項4】
請求項２に記載のコイル対において、前記第１コイルは、それぞれが同心に巻回された二つの前記第１コイル巻回線が前記絶縁部を挟んで積層されて構成されており、
一の前記第１コイル巻回線の両端部と、他の前記第１コイル巻回線の両端部と、それぞれ開放されており、
前記一の前記第１コイル巻回線と、前記他の前記第１コイル巻回線と、が相互に絶縁されていることを特徴とするコイル対。
【請求項5】
非接触型電力伝送用のコイル対において、送電又は受電用の第１コイルであって、それぞれが同心に巻回された二つの第１コイル巻回線が、絶縁部を挟んで積層されて構成された第１コイルと、
送電時には当該送電すべき電力が供給され、受電時には受電された電力が出力される第２コイルであって、前記第１コイルに対して同心に積層された第２コイルと、
を備え、
前記第２コイルは、第２コイル巻回線が、同心且つ同一巻回方向且つ前記コイル対における同一径方向に、一の層内で二回以上巻回されて構成されており、
前記第２コイル巻回線の両端部が外部接続用端子とされており、
一の前記第１コイル巻回線の両端部と、他の前記第１コイル巻回線の両端部と、がそれぞれ開放されており、
前記一の前記第１コイル巻回線と、前記他の前記第１コイル巻回線と、が相互に絶縁されていることを特徴とするコイル対。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のコイル対において、前記第２コイルは、前記第２コイル巻回線が一回より多く五回以下に巻回されて構成されていることを特徴とするコイル対。
【請求項7】
送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記送電装置において、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の前記コイル対である送電コイル対と、
伝送すべき電力を前記送電コイル対に出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする送電装置。
【請求項8】
送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記受電装置において、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の前記コイル対であって、前記送電装置に対向して配置される受電コイル対と、
当該受電コイル対に接続された入力手段と、
を備えることを特徴とする受電装置。
【請求項9】
請求項７に記載の送電装置と、当該送電装置から離隔し、且つ前記送電コイル対に対向して配置される受電装置であって、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、
を備えることを特徴とする非接触型の電力伝送システム。
【請求項10】
送電装置と、請求項８に記載の受電装置であって、前記送電装置から離隔し且つ前記受電コイル対が当該送電装置に対向して配置され、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、
を備えることを特徴とする非接触型の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コイル対、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムの技術分野に属する。より詳細には、非接触型電力伝送用のコイル対並びに当該コイル対を用いた非接触型の送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムの技術分野に属する。
【背景技術】
【0002】
近年、例えばリチウムイオン電池等からなる蓄電池を搭載した電気自動車が普及しつつある。このような電気自動車では、蓄電池に蓄えた電力を使ってモータを駆動して移動することとなるため、蓄電池への効率のよい充電が求められる。そこで、電気自動車に対して充電用プラグ等を物理的に接続することなくそれに搭載されている蓄電池を充電する方法として、互いに離隔して対向された受電コイルと送電コイルを用いる、いわゆるワイヤレス電力伝送に関する研究が行われている。ワイヤレス電力伝送の方式としては、一般には、電界結合方式、電磁誘導方式及び磁界共鳴方式等がある。これらの方式を、例えば使用周波数、水平及び垂直それぞれの方向の位置自由度並びに伝送効率等の観点から比較した場合、電気自動車に搭載されている蓄電池を充電するためのワイヤレス電力伝送の方式としては、コンデンサを使った電界結合方式又はコイルを使った磁界共鳴方式が有望視されており、これらに対する研究開発も活発に行われている。このような背景技術を開示した先行技術文献としては、例えば下記特許文献１が挙げられる。この特許文献１には、一回巻き（１ターン）のループコイルと、五回転半巻き（５．５ターン）のオープンコイルと、を用いて磁界共鳴方式により電力伝送を行うコイルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１１－２０００４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら上記特許文献１では、コイル全体として伝送効率を向上させることは記載されているものの、コイル全体としての共振周波数を低周波数化することについては、何ら言及又は検討がされていない。よって、上記特許文献１に開示されている技術は、コイル全体としての共振周波数の低周波数化に寄与することがない。このことは、当該共振周波数の調整において各コイルの長さを短くすることができず、結果的に、各コイルの電気抵抗による電力損失や発熱を抑制することができないと言う問題点があった。
【0005】
また上記共振周波数の低周波数化は、上記ワイヤレス電力伝送システムをそれが用いられる国等の法規や規制に適用させる際にも必要とされるところであるが、上記特許文献１に開示されている技術では、結果として上記法規等への適用についても寄与がない。
【0006】
そこで本発明は、上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、共振周波数を低周波数化することが可能な非接触型電力伝送用のコイル対並びに当該コイル対を用いた非接触型の送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、非接触型電力伝送用のコイル対において、送電又は受電用の第１コイルであって、第１コイル巻回線が巻回されてなる第１コイルと、送電時には当該送電すべき電力が供給され、受電時には受電された電力が出力される第２コイルであって、前記第１コイルに対して同心に積層された第２コイルと、を備え、前記第２コイルは、第２コイル巻回線が、同心且つ同一巻回方向且つ前記コイル対における同一径方向に、一の層内で二回以上巻回されて構成されており、前記第２コイル巻回線の両端部が外部接続用端子とされており、前記コイル対の前記径方向における前記第２コイルの位置が、当該径方向における前記第１コイルの位置に相当する位置であり、前記第２コイルの最外周に巻回された前記第２コイル巻回線の前記径方向における位置が、前記第１コイルの最外周に巻回された前記第１コイル巻回線の前記径方向における位置に相当する位置とされ、前記第２コイルの最内周に巻回された前記第２コイル巻回線の前記径方向における位置が、前記第１コイルの最内周に巻回された前記第１コイル巻回線の前記径方向における位置に相当する位置とされている。
【0008】
請求項１に記載の発明によれば、第１コイルに対して同心に積層される第２コイルが、第２コイル巻回線が、同心且つ同一巻回方向且つコイル対における同一径方向に、一の層内で二回以上巻回されて構成されており、第２コイル巻回線の両端部が外部接続用端子とされているので、コイル対全体としての共振周波数を低減することができる。
また、最外周に巻回された第２コイル巻回線のコイル対の径方向における位置が、最外周に巻回された第１コイル巻回線の当該径方向における位置に相当する位置とされ、最内周に巻回された第２コイル巻回線の当該径方向における位置が、最内周に巻回された第１コイル巻回線の当該径方向における位置に相当する位置とされている。よって、結果的に、最外周に巻回された第２コイル巻回線と、最内周に巻回された第２コイル巻回線と、が離れることとなり、効果的に共振周波数を低減することができる。
また、最外周に巻回された第２コイル巻回線のコイル対の径方向における位置が、最外周に巻回された第１コイル巻回線の当該径方向における位置に相当する位置とされ、最内周に巻回された第２コイル巻回線の当該径方向における位置が、最内周に巻回された第１コイル巻回線の当該径方向における位置に相当する位置とされている。よって、結果的に、最外周に巻回された第２コイル巻回線と、最内周に巻回された第２コイル巻回線と、が離れることとなり、効果的に共振周波数を低減することができる。
【0009】
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコイル対において、前記第１コイルは、それぞれが同心に巻回された複数の第１コイル巻回線が、絶縁部を挟んで積層されて構成されている。
【0010】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、第１コイルが、それぞれが同心に巻回された複数の第１コイル巻回線が絶縁部を挟んで積層されて構成されているので、コイル対としての伝送効率及び反射率を向上させることができる。
【0011】
上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のコイル対において、前記第１コイルは、それぞれが同心に巻回された二つの前記第１コイル巻回線が前記絶縁部を挟んで積層されて構成されており、一の前記第１コイル巻回線が前記第１コイルの外周側から内周側に向けて同心に巻回されており、他の前記第１コイル巻回線が前記第１コイルの内周側から外周側に向けて同心に且つ前記一の前記第１コイル巻回線と反対方向に巻回されており、前記一の前記第１コイル巻回線の最内周端部と、前記他の前記第１コイル巻回線の最内周端部と、が接続されており、前記一の前記第１コイル巻回線の最外周端部と、前記他の前記第１コイル巻回線の最外周端部と、が開放されている。
【0012】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、一の第１コイル巻回線が第１コイルの外周側から内周側に向けて同心に巻回されており、他の第１コイル巻回線が第１コイルの内周側から外周側に向けて同心に且つ一の第１コイル巻回線と反対方向に巻回されており、一の第１コイル巻回線の最内周端部と、他の第１コイル巻回線の最内周端部と、が接続されており、一の第１コイル巻回線の最外周端部と、他の第１コイル巻回線の最外周端部と、が開放されているので、コイル対全体としての共振周波数を低減させつつ、コイル対としての伝送効率を向上させることができる。
【0013】
上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のコイル対において、前記第１コイルは、それぞれが同心に巻回された二つの前記第１コイル巻回線が前記絶縁部を挟んで積層されて構成されており、一の前記第１コイル巻回線の両端部と、他の前記第１コイル巻回線の両端部と、がそれぞれ開放されており、前記一の前記第１コイル巻回線と、前記他の前記第１コイル巻回線と、が相互に絶縁されている。
【0014】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、一の第１コイル巻回線の両端部と、他の第１コイル巻回線の両端部と、がそれぞれ開放されており、一の第１コイル巻回線と、他の第１コイル巻回線と、が相互に絶縁されているので、コイル対全体としての共振周波数を低減させつつ、コイル対としての伝送効率を向上させることができる。
【0015】
上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、非接触型電力伝送用のコイル対において、送電又は受電用の第１コイルであって、それぞれが同心に巻回された二つの第１コイル巻回線が、絶縁部を挟んで積層されて構成された第１コイルと、送電時には当該送電すべき電力が供給され、受電時には受電された電力が出力される第２コイルであって、前記第１コイルに対して同心に積層された第２コイルと、を備え、前記第２コイルは、第２コイル巻回線が、同心且つ同一巻回方向且つ前記コイル対における同一径方向に、一の層内で二回以上巻回されて構成されており、前記第２コイル巻回線の両端部が外部接続用端子とされており、一の前記第１コイル巻回線の両端部と、他の前記第１コイル巻回線の両端部と、がそれぞれ開放されており、前記一の前記第１コイル巻回線と、前記他の前記第１コイル巻回線と、が相互に絶縁されている。
【0016】
請求項５に記載の発明によれば、第１コイルに対して同心に積層される第２コイルが、第２コイル巻回線が、同心且つ同一巻回方向且つコイル対における同一径方向に、一の層内で二回以上巻回されて構成されており、第２コイル巻回線の両端部が外部接続用端子とされているので、コイル対全体としての共振周波数を低減することができる。
また、第１コイルが、それぞれが同心に巻回された二つの第１コイル巻回線が絶縁部を挟んで積層されて構成されているので、コイル対としての伝送効率及び反射率を向上させることができる。
更に、一の第１コイル巻回線の両端部と、他の第１コイル巻回線の両端部と、がそれぞれ開放されており、一の第１コイル巻回線と、他の第１コイル巻回線と、が相互に絶縁されているので、コイル対全体としての共振周波数を低減させつつ、コイル対としての伝送効率を向上させることができる。
また、第１コイルが、それぞれが同心に巻回された二つの第１コイル巻回線が絶縁部を挟んで積層されて構成されているので、コイル対としての伝送効率及び反射率を向上させることができる。
更に、一の第１コイル巻回線の両端部と、他の第１コイル巻回線の両端部と、がそれぞれ開放されており、一の第１コイル巻回線と、他の第１コイル巻回線と、が相互に絶縁されているので、コイル対全体としての共振周波数を低減させつつ、コイル対としての伝送効率を向上させることができる。
【0017】
上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のコイル対において、前記第２コイルは、前記第２コイル巻回線が一回より多く五回以下に巻回されて構成されている。
【0018】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、第２コイル巻回線が一回より多く五回以下に巻回されて第２コイルが構成されているので、効果的に共振周波数を低減させつつ、伝送効率を向上させることができる。
【0019】
上記の課題を解決するために、請求項７に記載の発明は、送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記送電装置において、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の前記コイル対である送電コイル対と、伝送すべき電力を前記送電コイル対に出力する出力手段と、を備える。
【0020】
上記の課題を解決するために、請求項８に記載の発明は、送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記受電装置において、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の前記コイル対であって、前記送電装置に対向して配置される受電コイル対と、当該受電コイル対に接続された入力手段と、を備える。
【0021】
上記の課題を解決するために、請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の送電装置と、当該送電装置から離隔し、且つ前記送電コイル対に対向して配置される受電装置であって、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、を備える。
【0022】
上記の課題を解決するために、請求項１０に記載の発明は、送電装置と、請求項８に記載の受電装置であって、前記送電装置から離隔し且つ前記受電コイル対が当該送電装置に対向して配置され、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、を備える。
【0023】
請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の発明によれば、電力伝送システムを構成する送電装置に備えられた送電コイル対又は受電装置に備えられた受電コイル対の少なくともいずれか一方が請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のコイル対であるので、電力伝送システム全体としての共振周波数を低減できることで電力損失や発熱を抑制することができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明の一側面によれば、第１コイルに対して同心に積層される第２コイルが、第２コイル巻回線が、同心且つ同一巻回方向且つコイル対における同一径方向に、一の層内で二回以上巻回されて構成されており、第２コイル巻回線の両端部が、コイル対の最外周部で外部接続用端子とされているので、コイル対全体としての共振周波数を低減することができる。
また、最外周に巻回された第２コイル巻回線のコイル対の径方向における位置が、最外周に巻回された第１コイル巻回線の当該径方向における位置に相当する位置とされ、最内周に巻回された第２コイル巻回線の当該径方向における位置が、最内周に巻回された第１コイル巻回線の当該径方向における位置に相当する位置とされている。よって、結果的に、最外周に巻回された第２コイル巻回線と、最内周に巻回された第２コイル巻回線と、が離れることとなり、効果的に共振周波数を低減することができる。
一方、本発明の他の側面によれば、第１コイルに対して同心に積層される第２コイルが、第２コイル巻回線が、同心且つ同一巻回方向且つコイル対における同一径方向に、一の層内で二回以上巻回されて構成されており、第２コイル巻回線の両端部が外部接続用端子とされているので、コイル対全体としての共振周波数を低減することができる。
また、第１コイルが、それぞれが同心に巻回された二つの第１コイル巻回線が絶縁部を挟んで積層されて構成されているので、コイル対としての伝送効率及び反射率を向上させることができる。
更に、一の第１コイル巻回線の両端部と、他の第１コイル巻回線の両端部と、がそれぞれ開放されており、一の第１コイル巻回線と、他の第１コイル巻回線と、が相互に絶縁されているので、コイル対全体としての共振周波数を低減させつつ、コイル対としての伝送効率を向上させることができる。
また、最外周に巻回された第２コイル巻回線のコイル対の径方向における位置が、最外周に巻回された第１コイル巻回線の当該径方向における位置に相当する位置とされ、最内周に巻回された第２コイル巻回線の当該径方向における位置が、最内周に巻回された第１コイル巻回線の当該径方向における位置に相当する位置とされている。よって、結果的に、最外周に巻回された第２コイル巻回線と、最内周に巻回された第２コイル巻回線と、が離れることとなり、効果的に共振周波数を低減することができる。
一方、本発明の他の側面によれば、第１コイルに対して同心に積層される第２コイルが、第２コイル巻回線が、同心且つ同一巻回方向且つコイル対における同一径方向に、一の層内で二回以上巻回されて構成されており、第２コイル巻回線の両端部が外部接続用端子とされているので、コイル対全体としての共振周波数を低減することができる。
また、第１コイルが、それぞれが同心に巻回された二つの第１コイル巻回線が絶縁部を挟んで積層されて構成されているので、コイル対としての伝送効率及び反射率を向上させることができる。
更に、一の第１コイル巻回線の両端部と、他の第１コイル巻回線の両端部と、がそれぞれ開放されており、一の第１コイル巻回線と、他の第１コイル巻回線と、が相互に絶縁されているので、コイル対全体としての共振周波数を低減させつつ、コイル対としての伝送効率を向上させることができる。
【0025】
従って、コイル対としての共振周波数を調整する場合に、複数のコイルそれぞれの巻回線の長さを短くすることができ、巻回線の電気抵抗による電力損失や発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】第１実施形態の電力伝送システムの概要構成を示すブロック図である。
【図2】第１実施形態のコイルの構造を示す平面図（ｉ）である。
【図3】第１実施形態のコイルの構造を示す平面図（ii）である。
【図4】第１実施形態のコイルの構造を示す平面図（iii）である。
【図5】第１実施形態のコイルの構造を示す平面図（iv）である。
【図7】第１実施形態のコイルの構造による効果としての反射・伝送効率－周波数の関係を示す図である。
【図8】第２実施形態のコイルの構造を示す平面図（ｉ）である。
【図9】第２実施形態のコイルの構造を示す平面図（ii）である。
【図10】第２実施形態のコイルの構造を示す平面図（iii）である。
【図11】第２実施形態のコイルの構造を示す平面図（iv）である。
【図12】第２実施形態のコイルの構造を示す平面図（ｖ）である。
【図13】第３実施形態のコイルの構造を示す平面図である。
【図14】第２実施形態及び第３実施形態それぞれのコイルの構造による効果としての反射・伝送効率－周波数の関係を示す図である。
【図15】第４実施形態のコイルの構造を示す平面図（ｉ）である。
【図16】第４実施形態のコイルの構造を示す平面図（ii）である。
【図17】第４実施形態のコイルの構造を示す平面図（iii）である。
【図18】第４実施形態のコイルの構造による効果としての反射・伝送効率－周波数の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
次に、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、電気自動車に搭載されている充電池を充電するための電力を、当該充電池を備えた電気自動車に対して磁界共鳴方式により非接触で電送する電力伝送システムに対して、本発明を適用した場合の実施形態である。
【0028】
ここで、各実施形態の磁界共鳴方式による電力伝送システムは、電力を送る送電コイルと、当該送電コイルから離隔して向き合うように（即ち対向するように）配置され且つ送電コイルから送られた電力を受電する受電コイルと、を備える。そして上記送電コイルは、後述する送電ループコイルと、後述する送電オープンコイルと、が、同心に積層されて構成されている。また上記受電コイルは、後述する受電オープンコイルと、後述する受電ループコイルと、が、同心に積層されて構成されている。
【0029】
【0030】
（ｉ）第１実施形態の電力伝送システムの全体構成及び動作について
第１実施形態の電力伝送システムの全体構成及び動作について、図１を用いて説明する。なお図１は、第１実施形態の電力伝送システムの概要構成を示すブロック図である。
第１実施形態の電力伝送システムの全体構成及び動作について、図１を用いて説明する。なお図１は、第１実施形態の電力伝送システムの概要構成を示すブロック図である。
【0031】
図１に示すように、第１実施形態の電力伝送システムＳは、受電部ＲＶ及び上記受電コイルＲＣを備えた受電装置Ｒと、送電部ＴＲ及び上記送電コイルＴＣを備えた送電装置Ｔと、により構成されている。このとき受電装置Ｒは上記電気自動車に搭載され、且つ当該電気自動車に搭載されている図示しない蓄電池に接続されている。一方送電装置Ｔは、当該電気自動車が移動又は停車する位置の地面に設置されている。そして、当該蓄電池を充電する場合、受電装置Ｒの受電コイルＲＣと送電装置Ｔの送電コイルＴＣとが対向するように電気自動車が運転又は停車される。なお、第１実施形態の電力伝送システムＳによる上記蓄電池の充電に際しては、停車している電気自動車に搭載されている受電装置Ｒに対して、その停車位置の下方の地面に設置された送電装置Ｔの送電コイルＴＣを介して、当該送電装置Ｔから電力を伝送するように構成することができる。またこの他、移動中の電気自動車に搭載されている受電装置Ｒに対して、その電気自動車が移動している道路の一定距離の区間に設置された複数の送電装置Ｔの送電コイルＴＣを介して、当該送電装置Ｔから連続的に電力を伝送するように構成してもよい。このとき、送電部ＴＲが本発明の「出力手段」の一例に相当し、受電部ＲＶが本発明の「入力手段」の一例に相当する。
【0032】
一方上記送電コイルＴＣは、送電ループコイルＴＬと、送電オープンコイルＴＯと、を備えている。また上記受電コイルＲＣは、受電オープンコイルＲＯと、受電ループコイルＲＬと、を備えている。このとき送電ループコイルＴＬには、送電すべき電力が送電部ＴＲから入力される。そして送電オープンコイルＴＯは、送電ループコイルＴＬに対して同心に積層され且つその両端が開放されている。他方受電オープンコイルＲＯは、送電オープンコイルＴＯに対向するように配置され且つその両端が開放されている。そして受電ループコイルＲＬは、受電オープンコイルＲＯに対して同心に積層され、且つ磁界共鳴方式により送電コイルＴＣから受電した電力を受電部ＲＶに出力する。このとき、送電コイルＴＣ又は受電コイルＲＣが本発明の「コイル対」の一例に相当し、送電オープンコイルＴＯ又は受電オープンコイルＲＯが本発明の「第１コイル」の一例に相当し、送電ループコイルＴＬ又は受電ループコイルＲＬが本発明の「第２コイル」の一例に相当する。
【0033】
以上の構成において、送電装置Ｔの送電部ＴＲは、例えば電力伝送システムＳが用いられる国における電波法等の法規等に対応しつつ、受電装置Ｒに伝送すべき電力を送電コイルＴＣに出力する。このとき上記法規等は、例えば人体への影響を考慮して漏洩磁界が予め決められた所定のレベル以下になるように規制している。また、全ての送電装置Ｔと上記受電装置Ｒとの間における相互接続利用が可能となるためには、結果的に、両者が予め決められた所定範囲の周波数を利用する必要があり、このため上記所定範囲の周波数又は周波数帯域は、上記法規等としてのＩＳＯ（International Organization for Standardization）又はＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）等の国際機関の推奨に従う必要がある。また、送電コイルＴＣと受電コイルＲＣとの間の所定の位置ずれも考慮した伝送効率の下限値も上記国際機関により規定されているため、高い電力伝送効率が要求される。
【0034】
一方、上記磁界共鳴方式により送電コイルＴＣからの電力を受電した受電装置Ｒの受電コイルＲＣは、当該受電した電力を受電部ＲＶに出力する。これにより受電部ＲＶは、当該電力に対応した出力（例えば８５キロヘルツの高周波電力となる）を、例えば図示しない電力変換ユニットによりＤＣ（直流）電流に変換し、電気自動車の蓄電池に出力する。これにより当該蓄電池には、必要量の電力が充電される。
【0035】
（ii）送電コイルＴＣ（受電コイルＲＣ）の構成について
次に、上述した第１実施形態の電力伝送システムＳに用いられる、第１実施形態の送電コイルＴＣ及び受電コイルＲＣの構成について、図２乃至図６を用いて説明する。なお、実施形態の送電コイルＴＣと受電コイルＲＣとは、基本的に同じ構成を備える。即ち、上記送電ループコイルＴＬの構成と上記受電ループコイルＲＬの構成とは基本的に同一である。また、上記送電オープンコイルＴＯの構成と上記受電オープンコイルＲＯの構成とは基本的に同一である。更に、上記送電ループコイルＴＬと上記送電オープンコイルＴＯとの送電コイルＴＣ内における位置関係と、上記受電ループコイルＲＬと上記受電オープンコイルＲＯとの受電コイルＲＣ内における位置関係と、は基本的に同一である。よって以下の説明では、送電コイルＴＣについて、その構造を説明する。また、図２乃至図５は実施形態の送電コイルＴＣの構造を示す平面図であり、図６は実施形態の送電コイルＴＣの構造を示す部分断面図である。なお図２乃至図５は、送電装置Ｔにおいて、送電部ＴＲ側から送電コイルＴＣを見た場合の平面図である。
次に、上述した第１実施形態の電力伝送システムＳに用いられる、第１実施形態の送電コイルＴＣ及び受電コイルＲＣの構成について、図２乃至図６を用いて説明する。なお、実施形態の送電コイルＴＣと受電コイルＲＣとは、基本的に同じ構成を備える。即ち、上記送電ループコイルＴＬの構成と上記受電ループコイルＲＬの構成とは基本的に同一である。また、上記送電オープンコイルＴＯの構成と上記受電オープンコイルＲＯの構成とは基本的に同一である。更に、上記送電ループコイルＴＬと上記送電オープンコイルＴＯとの送電コイルＴＣ内における位置関係と、上記受電ループコイルＲＬと上記受電オープンコイルＲＯとの受電コイルＲＣ内における位置関係と、は基本的に同一である。よって以下の説明では、送電コイルＴＣについて、その構造を説明する。また、図２乃至図５は実施形態の送電コイルＴＣの構造を示す平面図であり、図６は実施形態の送電コイルＴＣの構造を示す部分断面図である。なお図２乃至図５は、送電装置Ｔにおいて、送電部ＴＲ側から送電コイルＴＣを見た場合の平面図である。
【0036】
図２にその平面図を示すように、実施形態の送電コイルＴＣは、送電ループコイルＴＬと、図２において図示されない送電オープンコイルＴＯと、が、絶縁性のフィルムＢＦ１（詳細は後述する）を介して図２の紙面方向に積層されて構成される。また送電オープンコイルＴＯは、後述する二つのコイルＣＬ１及びコイルＣＬ２が、それぞれに絶縁性のフィルムＢＦ２（詳細は後述する）を介して図２の紙面方向に積層されて構成される。なお第１実施形態では、送電ループコイルＴＬと送電オープンコイルＴＯとの間の絶縁のためにフィルムＢＦ１を用い、コイルＣＬ１とコイルＣＬ２との間の絶縁のためにフィルムＢＦ２を用いているが、これらの他に、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料を用いることもできる。また、送電コイルＴＣとして発生した熱を効率良く放熱するため、例えばセラミック粒子等を分散した薄膜化材料を用いることもできる。更に、送電ループコイルＴＬ、コイルＣＬ１及びコイルＣＬ２をそれぞれ構成する後述の銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。なお、コイルＣＬ１又はコイルＣＬ２を構成する銅薄膜線が本発明の「第１コイル巻回線」の一例に相当する。
【0037】
そして図２に示すように、送電ループコイルＴＬは、例えば銅薄膜線が、同じ巻回方向且つ送電コイルＴＣの径方向の一方（即ち、その外周側から内周側に向けた方向又はその内周側から外周側に向けた方向のいずれか一方）に二回転（２ターン）巻回されて構成されており、その両端部（図２に示す場合は右辺部の中央上部）が送電コイルＴＣの最外周部に引き出されて、送電部ＴＲに接続される接続用端子Ｏ１及び接続用端子Ｏ２とされている。この、送電ループコイルＴＬを構成する銅薄膜線が、本発明の「第２コイル巻回線」の一例に相当する。また、送電ループコイルＴＬを構成する銅薄膜線が、図２に示す右辺部中央において相互に絶縁されつつ例えばジャンパー線を用いて交差されることで、上記同じ巻回方向の二回転が形成されている。更に、送電ループコイルＴＬを構成する上記銅薄膜線は、送電ループコイルＴＬの全周に渡って例えば同一幅及び同一厚さとされている。更にまた送電ループコイルＴＬでは、図２におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに直線部が設けられており、それぞれの直線部が曲線部により接続されている。ここで、送電ループコイルＴＬを構成する上記銅薄膜線における一巻回目の銅薄膜線と、二巻回目の銅薄膜線との間の距離ｗは、送電ループコイルＴＬ自体の位置が積層方向においてコイルＣＬ１及びコイルＣＬ２に重なる位置となる範囲において、なるべく長いことが望ましい。
【0038】
次に、上記フィルムＢＦ１を介して上記送電ループコイルＴＬの直下に積層されている、送電オープンコイルＴＯを構成するコイルＣＬ１の構成について、図３を用いて説明する。なお図３は、当該コイルＣＬ１のみを取り出して示す平面図である。また図３では、図面の明確化のため、コイルＣＬ１を構成する銅薄膜線の巻回の一部の記載を省略している。
【0039】
図３に示すように、送電オープンコイルＴＯを構成するコイルＣＬ１は、その最外周部が開放端Ｔ１とされている。そしてコイルＣＬ１は、当該開放端Ｔ１から始まる反時計回りに、その最外周部から最内周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に十七回転半（１７．５ターン）巻回されて構成されている。またその最内周部には、図３の紙面方向においてその直下に積層されているコイルＣＬ２との間の電気的接続を構成するためのビアＶが接続されている。なおコイルＣＬ１を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ１の全周に渡って例えば同一厚さとされているが、その幅は、コイルＣＬ１の内側になるに従って太くなるように形成されている。更にコイルＣＬ１では、図３におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルＣＬ１を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルＣＬ１の内側になるに従って太くなるように形成されている。
【0040】
次に、上記フィルムＢＦ２を介して上記コイルＣＬ１の直下に積層されているコイルＣＬ２の構成について、図４を用いて説明する。なお図４は、当該コイルＣＬ２のみを取り出して示す平面図である。また図４では、図面の明確化のため、コイルＣＬ２を構成する銅薄膜線の巻回の一部の記載を省略している。
【0041】
図４に示すように、上記コイルＣＬ１と共に送電オープンコイルＴＯを構成するコイルＣＬ２は、その最内周部に、上記コイルＣＬ１との電気的接続を構成するための上記ビアＶが接続されている。即ち、コイルＣＬ１とコイルＣＬ２との接続は直列接続とされている。そしてコイルＣＬ２は、当該ビアＶから始まる時計回りに（即ち、コイルＣＬ１と反対の方向に）、その最内周部から最外周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に十七回転半（１７．５ターン）巻回されて構成されている。またその最外周部が開放端Ｔ２とされている。なおコイルＣＬ２を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ２の全周に渡って例えば同一厚さとされているが、その幅は、コイルＣＬ２の外側になるに従って細くなるように形成されている。更にコイルＣＬ２では、図４におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルＣＬ２を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルＣＬ２の外側になるに従って細くなるように形成されている。
【0042】
ここで、上記コイルＣＬ１及び上記コイルＣＬ２をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係としては、それぞれの巻回数が十七回転半で同じことから、上記反時計方向に巻回されているコイルＣＬ１の銅薄膜線の位置と、上記時計方向に巻回されているコイルＣＬ２の銅薄膜線の位置と、が、コイルＣＬ１及びコイルＣＬ２それぞれの巻回の中心から見て一致するように、それぞれの銅薄膜線が巻回されている。そして、それぞれの最内周部に接続されているビアＶにより、コイルＣＬ１とコイルＣＬ２とが直列に接続されている。これにより、コイルＣＬ１の最外周部から最内周部への巻回を当該最内周部で反対方向に切り返す（折り返す）ことで、コイルＣＬ２が最内周部から最外周部へ巻回されていることになる。
【0043】
次に、上記送電ループコイルＴＬ並びに上記送電オープンコイルＴＯ（即ち上記コイルＣＬ１及び上記コイルＣＬ２）をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図５を用いて説明する。なお図５は、送電ループコイルＴＬと、コイルＣＬ１と、の重なり状況を示す平面図であり、送電ループコイルＴＬを実線で、その直下にフィルムＢＦ１（図５において図示を省略している）を介して積層されている送電オープンコイルＴＯのコイルＣＬ１を破線で、それぞれ示している。なお上述したように、コイルＣＬ１及びコイルＣＬ２をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係は、図５においては全く同一となる。
【0044】
図５に破線で示すように、外周から内周に向けて巻回され且つその最内周部でビアＶによりコイルＣＬ２と接続されるコイルＣＬ１では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチ（即ち、各辺において隣り合う銅薄膜線の中心線の、巻回における径方向の距離。以下、同様。）の四分の一ずつその直線部の位置が内周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。一方図５に実線で示すように、送電ループコイルＴＬを構成する銅薄膜線（図２に示すように二回転巻回される）は、図２に示す交差位置を除いて、コイルＣＬ１の外縁付近及び内縁付近にそれぞれ沿って積層されており、接続用端子Ｏ１及び接続用端子Ｏ２がそれぞれ巻回の外側に突出する形状とされている。これらにより、送電ループコイルＴＬと送電オープンコイルＴＯ（コイルＣＬ１及びコイルＣＬ２）とが積層されている送電コイルＴＣでは、図５に示すように、上下左右それぞれの辺では、送電ループコイルＴＬと送電オープンコイルＴＯ（コイルＣＬ１及びコイルＣＬ２）を構成する銅薄膜線が重なるように積層されている。
【0045】
【0046】
図６に示すように、図２乃至図５における左辺部では、コイルＣＬ１とコイルＣＬ２とがフィルムＢＦ２を挟んで積層されており、それぞれがビアＶにより電気的に接続されている。このビアＶの位置で、コイルＣＬ１の上記反時計方向の巻回が切り返されて（折り返されて）、コイルＣＬ２の上記時計方向の巻回が形成されている。一方、コイルＣＬ１及びコイルＣＬ２からなる送電オープンコイルＴＯと送電ループコイルＴＬとは、フィルムＢＦ１（図２参照）を挟んで積層されている。
【0047】
（iii）送電コイルＴＣ及び受電コイルＲＣの製造方法について
次に、第１実施形態の送電コイルＴＣ及び受電コイルＲＣの製造方法について説明する。
次に、第１実施形態の送電コイルＴＣ及び受電コイルＲＣの製造方法について説明する。
【0048】
当該製造方法としては、基本的には従来と同様の、下記（ａ）－１乃至（ａ）－１１の各工程を含む第１製造方法、又は下記（ｂ）－１乃至（ｂ）－１２の各工程を含む第２製造方法等を用いることができる。
（ａ）第１製造方法
（ａ）－１：フィルムＢＦ２の両面全体に銅薄膜を形成する。
（ａ）－２：上記（ａ）－１で形成された銅薄膜（両面）の上にそれぞれレジストを塗布する。
（ａ）－３：上記（ａ）－２で塗布したレジストを、それぞれの面についてコイルＣＬ１及びコイルＣＬ２の銅薄膜線にパターニングする。
（ａ）－４：上記（ａ）－３のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルＣＬ１及びコイルＣＬ２としての銅薄膜線を形成する。
（ａ）－５：上記ビアＶを形成して送電オープンコイルＴＯとする。
（ａ）－６：フィルムＢＦ１の片面全体に銅薄膜を形成する。
（ａ）－７：上記（ａ）－６で形成された銅薄膜の上にレジストを塗布する。
（ａ）－８：上記（ａ）－７で塗布したレジストを送電ループコイルＴＬの銅薄膜線にパターニングする。
（ａ）－９：上記（ａ）－８のパターニング後にエッチング処理を施し、送電ループコイルＴＬとしての銅薄膜線を形成する。
（ａ）－１０：上記（ａ）－５の送電オープンコイルＴＯと、上記（ａ）－９の送電ループコイルＴＬと、を貼り合わせて送電コイルＴＣを形成する。
（ａ）－１１：接続用端子Ｏ１及び接続用端子Ｏ２と、送電部ＴＲ（送電装置Ｔの場合）又は受電部ＲＶ（受電装置Ｒの場合）とを接続する。
（ｂ）第２製造方法
（ｂ）－１：フィルムＢＦ２の両面全体に銅薄膜を形成する。
（ｂ）－２：ビアＶに相当する位置にレーザ等により貫通穴形成する。
（ｂ）－３：貫通穴を含む全体に対して無電解銅めっき法および電解銅めっき法による銅めっき処理を施し、ビアＶを形成する。
（ｂ）－４：上記（ｂ）－３で形成された銅めっきの片面にレジストを塗布する。
（ｂ）－５：上記（ｂ）－４で塗布したレジストをコイルＣＬ１の銅薄膜線にパターニングする。
（ｂ）－６：上記（ｂ）－５のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルＣＬ１としての銅薄膜線を形成する。
（ｂ）－７：フィルムＢＦ１の片面全体に銅薄膜を形成する。
（ｂ）－８：上記（ｂ）－７の銅薄膜を形成した面の反対の面と上記（ｂ）－６のコイルＣＬ１面を、フィルムＢＦ１を介して貼り合わせる（図６参照）。
（ｂ）－９：上記（ｂ）－８で貼り合わせたものの両面の銅薄膜の上にレジストを塗布する。
（ｂ）－１０：上記（ｂ）－９で両面に塗布したレジストのそれぞれを、コイルＣＬ２の銅薄膜線及び送電ループコイルＴＬの銅薄膜線にそれぞれパターニングする（図６参照）。
（ｂ）－１１：上記（ｂ）－１０のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルＣＬ２の銅薄膜線及び送電ループコイルＴＬの銅薄膜線をそれぞれ形成する。
（ｂ）－１２：接続用端子Ｏ１及び接続用端子Ｏ２と送電部ＴＲ（送電装置Ｔの場合）又は受電部ＲＶ（受電装置Ｒの場合）とを接続する。
（ａ）第１製造方法
（ａ）－１：フィルムＢＦ２の両面全体に銅薄膜を形成する。
（ａ）－２：上記（ａ）－１で形成された銅薄膜（両面）の上にそれぞれレジストを塗布する。
（ａ）－３：上記（ａ）－２で塗布したレジストを、それぞれの面についてコイルＣＬ１及びコイルＣＬ２の銅薄膜線にパターニングする。
（ａ）－４：上記（ａ）－３のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルＣＬ１及びコイルＣＬ２としての銅薄膜線を形成する。
（ａ）－５：上記ビアＶを形成して送電オープンコイルＴＯとする。
（ａ）－６：フィルムＢＦ１の片面全体に銅薄膜を形成する。
（ａ）－７：上記（ａ）－６で形成された銅薄膜の上にレジストを塗布する。
（ａ）－８：上記（ａ）－７で塗布したレジストを送電ループコイルＴＬの銅薄膜線にパターニングする。
（ａ）－９：上記（ａ）－８のパターニング後にエッチング処理を施し、送電ループコイルＴＬとしての銅薄膜線を形成する。
（ａ）－１０：上記（ａ）－５の送電オープンコイルＴＯと、上記（ａ）－９の送電ループコイルＴＬと、を貼り合わせて送電コイルＴＣを形成する。
（ａ）－１１：接続用端子Ｏ１及び接続用端子Ｏ２と、送電部ＴＲ（送電装置Ｔの場合）又は受電部ＲＶ（受電装置Ｒの場合）とを接続する。
（ｂ）第２製造方法
（ｂ）－１：フィルムＢＦ２の両面全体に銅薄膜を形成する。
（ｂ）－２：ビアＶに相当する位置にレーザ等により貫通穴形成する。
（ｂ）－３：貫通穴を含む全体に対して無電解銅めっき法および電解銅めっき法による銅めっき処理を施し、ビアＶを形成する。
（ｂ）－４：上記（ｂ）－３で形成された銅めっきの片面にレジストを塗布する。
（ｂ）－５：上記（ｂ）－４で塗布したレジストをコイルＣＬ１の銅薄膜線にパターニングする。
（ｂ）－６：上記（ｂ）－５のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルＣＬ１としての銅薄膜線を形成する。
（ｂ）－７：フィルムＢＦ１の片面全体に銅薄膜を形成する。
（ｂ）－８：上記（ｂ）－７の銅薄膜を形成した面の反対の面と上記（ｂ）－６のコイルＣＬ１面を、フィルムＢＦ１を介して貼り合わせる（図６参照）。
（ｂ）－９：上記（ｂ）－８で貼り合わせたものの両面の銅薄膜の上にレジストを塗布する。
（ｂ）－１０：上記（ｂ）－９で両面に塗布したレジストのそれぞれを、コイルＣＬ２の銅薄膜線及び送電ループコイルＴＬの銅薄膜線にそれぞれパターニングする（図６参照）。
（ｂ）－１１：上記（ｂ）－１０のパターニング後にエッチング処理を施し、コイルＣＬ２の銅薄膜線及び送電ループコイルＴＬの銅薄膜線をそれぞれ形成する。
（ｂ）－１２：接続用端子Ｏ１及び接続用端子Ｏ２と送電部ＴＲ（送電装置Ｔの場合）又は受電部ＲＶ（受電装置Ｒの場合）とを接続する。
【0049】
（iv）第１実施形態の電力伝送システムの効果について
次に、第１実施形態の送電コイルＴＣ及び受電コイルＲＣを含む第１実施形態の電力伝送システムＳを用いて電力伝送を行った場合の効果について、本願の発明者による実験結果（シミュレーション結果）を踏まえて、図７を用いて説明する。なお以下の説明では、第１実施形態の電力伝送システムＳを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果を、比較例の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果に対比させつつ、説明する。ここで上記比較例としては、一辺が１００ミリメートルの正方形形状で一回転（１ターン）巻き構造のループコイルと、当該ループコイルの中心軸と同軸に配置され且つ当該ループコイルと同じ一辺１００ミリメートルの正方形形状で筒状に十七回転半（１７．５ターン）巻き構造の二つのコイルを含むオープンコイル（即ち、第１実施形態の送電オープンコイルＴＯ又は受電オープンコイルＲＯと同一構造のオープンコイル）と、からなる送電コイル及び受電コイルを含む電力伝送システムを用いた。
次に、第１実施形態の送電コイルＴＣ及び受電コイルＲＣを含む第１実施形態の電力伝送システムＳを用いて電力伝送を行った場合の効果について、本願の発明者による実験結果（シミュレーション結果）を踏まえて、図７を用いて説明する。なお以下の説明では、第１実施形態の電力伝送システムＳを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果を、比較例の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果に対比させつつ、説明する。ここで上記比較例としては、一辺が１００ミリメートルの正方形形状で一回転（１ターン）巻き構造のループコイルと、当該ループコイルの中心軸と同軸に配置され且つ当該ループコイルと同じ一辺１００ミリメートルの正方形形状で筒状に十七回転半（１７．５ターン）巻き構造の二つのコイルを含むオープンコイル（即ち、第１実施形態の送電オープンコイルＴＯ又は受電オープンコイルＲＯと同一構造のオープンコイル）と、からなる送電コイル及び受電コイルを含む電力伝送システムを用いた。
【0050】
図７に、反射率を示すＳパラメータ（Ｓ１１）と周波数との関係を◆マーク（第１実施形態）及び▲マーク（比較例）で示すと共に、伝送効率を示すＳパラメータ（Ｓ２１）と共振周波数との関係を■マーク（第１実施形態）及び●マーク（比較例）で示すように、第１実施形態の送電コイルＴＣ及び受電コイルＲＣを含む第１実施形態の電力伝送システムＳを用いた場合では、伝送効率（ＳパラメータＳ２１）が高くなると共に反射率（ＳパラメータＳ１１）が低くなる共振周波数が、比較例に比べて低減されていることが判る。
【0051】
以上説明したように、第１実施形態の送電コイルＴＣ及び受電コイルＲＣを含む第１実施形態の電力伝送システムＳを用いた電力伝送によれば、送電オープンコイルＴＯ（又は受電オープンコイルＲＯ）に対して同心に積層される送電ループコイルＴＬ（又は受電ループコイルＲＴ）が、それを構成する銅薄膜線が、同心且つ同一巻回方向且つ送電コイルＴＣ（又は受電コイルＲＣ）における同一径方向に、一の層内で二回以上巻回されて構成されており、更に、送電オープンコイルＴＯ（又は受電オープンコイルＲＯ）を構成する銅薄膜線の両端部が、送電コイルＴＣ（又は受電コイルＲＣ）の最外周部で接続用端子Ｏ１及び接続用端子Ｏ２とされているので、送電コイルＴＣ（又は受電コイルＲＣ）全体としての共振周波数を低減することができる。
【0052】
また、送電オープンコイルＴＯ（又は受電オープンコイルＲＯ）、それぞれが同心に巻回されたコイルＣＬ１及びコイルＣＬ２がフィルムＢＦ２を挟んで積層されて構成されているので、送電コイルＴＣ（又は受電コイルＲＣ）としての伝送効率及び反射率を向上させることができる。
【0053】
更に、コイルＣＬ１の最内周部とコイルＣＬ２の最内周部とがビアＶにより接続されており、一方コイルＣＬ１の最外周端部とコイルＣＬ２の最外周端部がそれぞれ開放端Ｔ１及び開放端Ｔ２とされているので、送電コイルＴＣ（又は受電コイルＲＣ）としての共振周波数を低減させつつ、電力伝送における伝送効率を向上させることができる。
【0054】
更にまた、最外周に巻回された送電ループコイルＴＬ（又は受電ループコイルＲＬ）の銅薄膜線の送電コイルＴＣ（又は受電コイルＲＣ）の径方向における位置が、最外周に巻回された送電オープンコイルＴＯ（又は受電オープンコイルＲＯ）の銅薄膜線の当該径方向における位置に対応する位置とされ、最内周に巻回された送電ループコイルＴＬ（又は受電ループコイルＲＬ）の銅薄膜線の送電コイルＴＣ（又は受電コイルＲＣ）の径方向における位置が、最内周に巻回された送電オープンコイルＴＯ（又は受電オープンコイルＲＯ）の銅薄膜線の当該径方向における位置に対応する位置とされているので、結果的に、送電ループコイルＴＬ（又は受電ループコイルＲＬ）における最外周に巻回された銅薄膜線と、最内周に巻回された銅薄膜線と、が図２に示す距離ｗだけ離れることとなり、効果的に共振周波数を低減することができる。
【0055】
【0056】
以下に説明する第２実施形態の電力伝送システムは、上述した第１実施形態の電力伝送システムＳに対して、第２実施形態の送電コイル及び受電コイルの構成のみが異なっており、その他の構成及びその製造方法は第１実施形態の電力伝送システムと同様である。よって以下の説明では、当該構成が異なる部分についてのみ説明し、その他の当該同様の構成及び製造方法については説明を省略する。また、第１実施形態の電力伝送システムＳと同様に、第２実施形態の送電オープンコイルの構成と第２実施形態の受電オープンコイルの構成とは基本的に同一である。よって以下の説明では、第２実施形態の送電オープンコイルについて、その構造を説明する。更に、図８乃至図１２は第２実施形態の送電オープンコイルの構造を示す平面図であり、第２実施形態の送電装置において、第２実施形態の送電部側から第２実施形態の送電コイルを見た場合の平面図である。このとき、図８乃至図１２では、第１実施形態の電力伝送システムＳと同様の構成部材については、同様の部材番号を付している。
【0057】
図８にその平面図を示すように、第２実施形態の送電コイルＴＣ１は、送電ループコイルＴＬ１と、図２において図示されない第２実施形態の送電オープンコイルと、が、第１実施形態の送電コイルＴＣと同様の絶縁性のフィルムＢＦ１を介して図８の紙面方向に積層されて構成される。また第２実施形態の送電オープンコイルは、後述する二つのコイルＣＬ１１及びコイルＣＬ１２が、第１実施形態のフィルムＢＦ２を介して図８の紙面方向に積層されて構成される。なお第２実施形態でも、フィルムＢＦ１又はフィルムＢＦ２の他に絶縁用として、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料やセラミック粒子等を分散した薄膜化材料を用いることもできる。更に、第２実施形態の送電ループコイル並びにコイルＣＬ１１及びコイルＣＬ１２をそれぞれ構成する銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。
【0058】
そして図８に示すように、送電ループコイルＴＬ１は、例えば銅薄膜線が、同じ巻回方向且つ送電コイルＴＣ１の径方向の一方に三回転（３ターン）巻回されて構成されており、その両端部（図８に示す場合は右辺部の中央上部）が送電コイルＴＣ１の最外周部に引き出されて、送電部ＴＲに接続される接続用端子Ｏ１及び接続用端子Ｏ２とされている。また、送電ループコイルＴＬ１を構成する銅薄膜線が、図８に示す右辺部中央において相互に絶縁されつつ例えばジャンパー線を用いて交差されることで、上記同じ巻回方向の三回転が形成されている。更に、送電ループコイルＴＬ１を構成する上記銅薄膜線は、送電ループコイルＴＬ１の全周に渡って例えば同一幅及び同一厚さとされている。更にまた送電ループコイルＴＬ１では、図８におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに直線部が設けられており、それぞれの直線部が曲線部により接続されている。ここで、送電ループコイルＴＬ１を構成する上記銅薄膜線における各巻回の銅薄膜線間の距離は、送電ループコイルＴＬ１自体の位置が積層方向においてコイルＣＬ１１及びコイルＣＬ１２に重なる位置となる範囲において、第１実施形態の送電ループコイルＴＬと同様に、なるべく長いことが望ましい。
【0059】
次に、上記フィルムＢＦ１を介して上記送電ループコイルＴＬ１の直下に積層されている、第２実施形態の送電オープンコイルを構成するコイルＣＬ１１の構成について、図９を用いて説明する。なお図９は、当該コイルＣＬ１１のみを取り出して示す平面図である。
【0060】
図９に示すように、第２実施形態の送電オープンコイルを構成するコイルＣＬ１１は、その最外周部が開放端Ｔ１１とされている。そしてコイルＣＬ１は、当該開放端Ｔ１１から始まる反時計回りに、その最外周部から最内周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に十回転半（１０．５ターン）巻回されて構成されている。またその最内周部には、図９の紙面方向においてその直下に積層されているコイルＣＬ１２との間の電気的接続を構成するためのビアＶが接続されている。なおコイルＣＬ１を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ１の全周に渡って例えば同一幅及び同一厚さとされている。更にコイルＣＬ１１では、図９におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。
【0061】
【0062】
図１０に示すように、上記コイルＣＬ１１と共に第２実施形態の送電オープンコイルを構成するコイルＣＬ１２は、その最内周部に、上記コイルＣＬ１１との電気的接続を構成するための上記ビアＶが接続されている。即ち、コイルＣＬ１１とコイルＣＬ１２との接続は直列接続とされている。そしてコイルＣＬ１２は、当該ビアＶから始まる時計回りに（即ち、コイルＣＬ１１と反対の方向に）、その最内周部から最外周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に五回転半（５．５ターン）巻回されて構成されている。またその最外周部が開放端Ｔ１２とされている。なおコイルＣＬ１２を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ２の全周に渡って例えば同一幅及び同一厚さとされている。更にコイルＣＬ１２では、図１０におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。
【0063】
ここで、上記コイルＣＬ１１及び上記コイルＣＬ１２をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係としては、それらの巻回数が十回転半と五回転半で異なっているが、上記反時計方向に巻回されているコイルＣＬ１１の銅薄膜線の位置と、上記時計方向に巻回されているコイルＣＬ１２の銅薄膜線の位置と、が、コイルＣＬ１１及びコイルＣＬ１２それぞれの巻回の中心から見て一致するように、それぞれの銅薄膜線が巻回されている。そして、それぞれの最内周部に接続されているビアＶにより、コイルＣＬ１１とコイルＣＬ１２とが直列に接続されている。これにより、コイルＣＬ１１の最外周部から最内周部への巻回を当該最内周部で反対方向に切り返す（折り返す）ことで、コイルＣＬ１２が最内周部から最外周部へ巻回されていることになる。このため結果として、図９及び図１０に示すように、コイルＣＬ１１を構成する銅薄膜線の幅は、コイルＣＬ１２を構成する銅薄膜線の幅よりも狭くなっている。
【0064】
次に、上記送電ループコイルＴＬ１並びに第２実施形態の送電オープンコイル（即ち上記コイルＣＬ１１及び上記コイルＣＬ１２）をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図１１及び図１２を用いて説明する。なお図１１は、送電ループコイルＴＬ１と、コイルＣＬ１１と、の重なり状況を示す平面図であり、送電ループコイルＴＬ１を実線で、その直下にフィルムＢＦ１（図１１において図示を省略している）を介して積層されているコイルＣＬ１１を破線で、それぞれ示している。また図１２は、第２実施形態の送電オープンコイルのコイルＣＬ１１と、コイルＣＬ１２と、の重なり状況を示す平面図であり、コイルＣＬ１１を実線で、その直下にフィルムＢＦ２（図１２において図示を省略している）を介して積層されているコイルＣＬ１２を破線で、それぞれ示している。
【0065】
図１１に破線で示すように、外周から内周に向けて巻回され且つその最内周部でビアＶによりコイルＣＬ１２と接続されるコイルＣＬ１１では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が内周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。一方図１１に実線で示すように、送電ループコイルＴＬ１はコイルＣＬ１１の幅に沿って積層されており、接続用端子Ｏ１及び接続用端子Ｏ２がそれぞれ巻回の外側に突出する形状とされている。
【0066】
次に図１２に破線で示すように、内周から外周に向けて巻回され且つその最内周部でビアＶによりコイルＣＬ１１と接続されるコイルＣＬ１２でも、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が内周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。一方図１２に実線で示すように、上記コイルＣＬ１１はコイルＣＬ１２の外縁に沿って積層されており、ビアＶによりそれらが直列に接続されている。
【0067】
以上の図１１及び図１２に示したとおり、送電ループコイルＴＬ１と第２実施形態の送電オープンコイルのコイルＣＬ１１及びコイルＣＬ１２とが積層されている送電コイルＴＣ１では、上下左右それぞれの辺では、送電ループコイルＴＬ１とコイルＣＬ１１及びコイルＣＬ１２を構成する各銅薄膜線がそれぞれ略重なるように積層されている。
【0068】
以上説明したように、第２実施形態の送電コイルＴＣ１及び受電コイルＲＣ１を含む第２実施形態の電力伝送システムを用いた電力伝送によれば、第１実施形態の電力伝送システムＳを用いた電力伝送の効果に加えて、送電ループコイルＴＬ１を構成する銅薄膜線の巻回数が三回であるので、効果的に共振周波数を低減させつつ、伝送効率を向上させることができる。
【0069】
【0070】
以下に説明する第３実施形態の電力伝送システムは、上述した第２実施形態の電力伝送システムに対して、第３実施形態の送電コイル（及び受電コイル）における送電ループコイル（及び受電ループコイル）の構成のみが異なっており、第３実施形態の送電オープンコイル（及び受電オープンコイル）を含むその他の構成及びその製造方法は、第２実施形態の電力伝送システムと同様である。よって以下の説明では、当該構成が異なる部分についてのみ説明し、その他の当該同様の構成及び製造方法については説明を省略する。また、第１実施形態の電力伝送システムＳと同様に、第３実施形態の送電ループコイルの構成と第３実施形態の受電ループコイルの構成とは基本的に同一である。よって以下の説明では、第３実施形態の送電ループコイルについて、その構造を説明する。更に、図１３は第３実施形態の送電ループコイルの構造を示す平面図であり、第３実施形態の送電装置において、第３実施形態の送電部側から第３実施形態の送電コイルを見た場合の平面図である。このとき、図１３では、第１実施形態の電力伝送システムＳと同様の構成部材については、同様の部材番号を付している。
【0071】
図１３にその平面図を示すように、第３実施形態の送電コイルＴＣ２は、送電ループコイルＴＬ２と、図１３において図示されない第３実施形態の送電オープンコイルと、が、第１実施形態の送電コイルＴＣと同様の絶縁性のフィルムＢＦ１を介して図１３の紙面方向に積層されて構成される。なお第３実施形態でも、フィルムの他に絶縁用として、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料やセラミック粒子等を分散した薄膜化材料を用いることもできる。更に、送電ループコイルＴＬ２並びに第３実施形態の送電オープンコイルのコイルＣＬ１１及びコイルＣＬ１２をそれぞれ構成する銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。
【0072】
そして図１３に示すように、送電ループコイルＴＬ２は、例えば銅薄膜線が、同じ巻回方向且つ送電コイルＴＣ２の径方向の一方に五回転（５ターン）巻回されて構成されており、その両端部（図１３に示す場合は右辺部の中央上部）が送電コイルＴＣ２の最外周部に引き出されて、送電部ＴＲに接続される接続用端子Ｏ１及び接続用端子Ｏ２とされている。また、送電ループコイルＴＬ２を構成する銅薄膜線が、図１３に示す右辺部中央において相互に絶縁されつつ例えばジャンパー線を用いて交差されることで、上記同じ巻回方向の五回転が形成されている。更に、送電ループコイルＴＬ２を構成する上記銅薄膜線は、送電ループコイルＴＬ２の全周に渡って例えば同一幅及び同一厚さとされている。更にまた送電ループコイルＴＬ２では、図１３におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに直線部が設けられており、それぞれの直線部が曲線部により接続されている。ここで、送電ループコイルＴＬ２を構成する上記銅薄膜線における各巻回の銅薄膜線間の距離は、送電ループコイルＴＬ２自体の位置が積層方向において第３実施形態のコイルＣＬ１１及びコイルＣＬ１２に重なる位置となる範囲において、第１実施形態の送電ループコイルＴＬと同様に、なるべく長いことが望ましい。
【0073】
以上説明したように、第３実施形態の送電コイルＴＣ２及び受電コイルＲＣ２を含む第３実施形態の電力伝送システムを用いた電力伝送によれば、第１実施形態の電力伝送システムＳを用いた電力伝送の効果に加えて、送電ループコイルＴＬ２を構成する銅薄膜線の巻回数が五回であるので、更に効果的に共振周波数を低減させつつ、伝送効率を向上させることができる。
【0074】
（IV）第２実施形態の電力伝送システム及び第３実施形態の電力伝送システムの効果について
次に、第２実施形態の送電コイルＴＣ１及び受電コイルＲＣ１を含む第２実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果、及び、第３実施形態の送電コイルＴＣ２及び受電コイルＲＣ２を含む第３実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果について、本願の発明者による実験結果（シミュレーション結果）を踏まえて、それぞれ図１４を用いて説明する。なお以下の説明では、第２実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果、及び第３実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果を、それぞれ、比較例の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果に対比させつつ、説明する。ここで上記比較例としては、一辺が１００ミリメートルの正方形形状で一回転（１ターン）巻き構造のループコイルと、当該ループコイルの中心軸と同軸に配置され且つ当該ループコイルと同じ一辺１００ミリメートルの正方形形状を有し、且つ第２実施形態又は第３実施形態の送電オープンコイルと同様の構成のオープンコイルと、からなる送電コイル及び受電コイルを含む電力伝送システムを用いた。
次に、第２実施形態の送電コイルＴＣ１及び受電コイルＲＣ１を含む第２実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果、及び、第３実施形態の送電コイルＴＣ２及び受電コイルＲＣ２を含む第３実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果について、本願の発明者による実験結果（シミュレーション結果）を踏まえて、それぞれ図１４を用いて説明する。なお以下の説明では、第２実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果、及び第３実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果を、それぞれ、比較例の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果に対比させつつ、説明する。ここで上記比較例としては、一辺が１００ミリメートルの正方形形状で一回転（１ターン）巻き構造のループコイルと、当該ループコイルの中心軸と同軸に配置され且つ当該ループコイルと同じ一辺１００ミリメートルの正方形形状を有し、且つ第２実施形態又は第３実施形態の送電オープンコイルと同様の構成のオープンコイルと、からなる送電コイル及び受電コイルを含む電力伝送システムを用いた。
【0075】
図１４に、反射率を示すＳパラメータ（Ｓ１１）と周波数との関係を▲マーク（第２実施形態）及び★マーク（第３実施形態）並びに◆マーク（比較例）で示すと共に、伝送効率を示すＳパラメータ（Ｓ２１）と共振周波数との関係を▼マーク（第２実施形態）及び●マーク（第３実施形態）並びに■マーク（比較例）で示すように、第２実施形態の送電コイルＴＣ１及び受電コイルＲＣ１を含む第２実施形態の電力伝送システムを用いた場合、及び第３実施形態の送電コイルＴＣ２及び受電コイルＲＣ２を含む第３実施形態の電力伝送システムを用いた場合共に、伝送効率（ＳパラメータＳ２１）が比較例よりも高くなると共に反射率（ＳパラメータＳ１１）が比較例より低くなり、全体的に比較例に比して伝送効率として向上していることが判る。
【0076】
【0077】
（ｉ）第４実施形態の送電コイル（受電コイル）の構成について
以下に説明する第４実施形態の電力伝送システムは、上述した第１実施形態の電力伝送システム又は第２実施形態の電力伝送システムに対して、第４実施形態の送電コイル（及び受電コイル）における送電オープンコイル（及び受電オープンコイル）の構成のみが異なっており、第４実施形態の送電ループコイル（及び受電ループコイル）を含むその他の構成及びその製造方法は、第１実施形態の電力伝送システム又は第２実施形態の電力伝送システムと同様である。よって以下の説明では、当該構成が異なる部分についてのみ説明し、その他の当該同様の構成及び製造方法については説明を省略する。また、第１実施形態の電力伝送システムＳ又は第２実施形態の電力伝送システムと同様に、第４実施形態の送電オープンコイルの構成と第４実施形態の受電オープンコイルの構成とは基本的に同一である。よって以下の説明では、第４実施形態の送電オープンコイルについて、その構造を説明する。更に、図１５乃至図１７は第４実施形態の送電オープンコイルの構造を示す平面図であり、第４実施形態の送電装置において、第４実施形態の送電部側から第４実施形態の送電コイルを見た場合の平面図である。このとき、図１５乃至図１７では、第１実施形態の電力伝送システムＳ又は第２実施形態の電力伝送システムと同様の構成部材については、同様の部材番号を付している。
以下に説明する第４実施形態の電力伝送システムは、上述した第１実施形態の電力伝送システム又は第２実施形態の電力伝送システムに対して、第４実施形態の送電コイル（及び受電コイル）における送電オープンコイル（及び受電オープンコイル）の構成のみが異なっており、第４実施形態の送電ループコイル（及び受電ループコイル）を含むその他の構成及びその製造方法は、第１実施形態の電力伝送システム又は第２実施形態の電力伝送システムと同様である。よって以下の説明では、当該構成が異なる部分についてのみ説明し、その他の当該同様の構成及び製造方法については説明を省略する。また、第１実施形態の電力伝送システムＳ又は第２実施形態の電力伝送システムと同様に、第４実施形態の送電オープンコイルの構成と第４実施形態の受電オープンコイルの構成とは基本的に同一である。よって以下の説明では、第４実施形態の送電オープンコイルについて、その構造を説明する。更に、図１５乃至図１７は第４実施形態の送電オープンコイルの構造を示す平面図であり、第４実施形態の送電装置において、第４実施形態の送電部側から第４実施形態の送電コイルを見た場合の平面図である。このとき、図１５乃至図１７では、第１実施形態の電力伝送システムＳ又は第２実施形態の電力伝送システムと同様の構成部材については、同様の部材番号を付している。
【0078】
初めに、第１実施形態の電力伝送システムＳ又は第２実施形態の電力伝送システムと同様のフィルムＢＦ１を介して第４実施形態の送電ループコイルの直下に積層されている、第４実施形態の送電オープンコイルを構成するコイルＣＬ２１の構造について、図１５を用いて説明する。なお図１５は、当該コイルＣＬ２１のみを取り出して示す平面図である。
【0079】
図１５に示すように、第４実施形態の送電オープンコイルを構成するコイルＣＬ２１は、その最外周部及び最内周部が、それぞれに開放端Ｔ２１－１及び開放端Ｔ２１－２とされている。そしてコイルＣＬ２１は、開放端Ｔ２１－１から始まる反時計回りに、その最外周部から最内周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に約十回転半（約１０．５ターン）巻回されて構成されており、その最内周部が上記開放端Ｔ２１－２とされている。即ち、第４実施形態の送電オープンコイルでは、上記コイルＣＬ２１と、当該コイルＣＬ２１と共に第４実施形態の送電オープンコイルを構成する後述のコイルＣＬ２２と、が、相互に絶縁されており、第１実施形態乃至第３実施形態のビアＶは、第４実施形態の送電オープンコイルには存在しない。一方コイルＣＬ２１を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ２１の全周に渡って例えば同一厚さとされているが、その幅は、第１実施形態のコイルＣＬ１と同様に、コイルＣＬ２１の内側になるに従って太くなるように形成されている。更にコイルＣＬ２１では、図１５におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルＣＬ２１を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルＣＬ２１の内側になるに従って太くなるように形成されている。
【0080】
次に、第１実施形態の電力伝送システムＳ又は第２実施形態の電力伝送システムと同様のフィルムＢＦ２を介して上記コイルＣＬ２１の直下に積層されているコイルＣＬ２２の構成について、図１６を用いて説明する。なお図１６は、当該コイルＣＬ２２のみを取り出して示す平面図である。
【0081】
図１６に示すように、上記コイルＣＬ２１と共に第４実施形態の送電オープンコイルを構成するコイルＣＬ２２は、その最内周部及び最外周部が、それぞれに開放端Ｔ２２－２及び開放端Ｔ２２－１とされている。そしてコイルＣＬ２２は、開放端Ｔ２２－２から始まる時計回りに（即ち、コイルＣＬ２１と反対の方向に）、その最内周部から最外周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に約二回転半（約２．５ターン）巻回されて構成されており、その最外周部が上記開放端Ｔ２２－１とされている。またコイルＣＬ２２を構成する上記銅薄膜線は、コイルＣＬ２２の全周に渡って例えば同一厚さとされているが、その幅は、第１実施形態のコイルＣＬ２と同様に、コイルＣＬ２２の外側になるに従って細くなるように形成されている。更にコイルＣＬ２２では、図１６におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルＣＬ２２を構成する銅薄膜線の幅は、上記直線部では一定とされ、上記曲線部において、コイルＣＬ２２の外側になるに従って細くなるように形成されている。
【0082】
他方、上記コイルＣＬ２１及び上記コイルＣＬ２２をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係としては、当該コイルＣＬ２１の巻回の中心の位置と、コイルＣＬ２２の巻回の中心の位置と、が一致又は略一致するように、当該コイルＣＬ２１とコイルＣＬ２２とが積層されている。また、コイルＣＬ２１とコイルＣＬ２２とでは、それらの巻回数が約十回転半と約二回転半で異なっているが、コイルＣＬ２１の銅薄膜線部分の当該コイルＣＬ２１の径方向の位置（範囲）と、コイルＣＬ２２の銅薄膜線部分の当該コイルＣＬ２２の径方向の位置（範囲）と、が、コイルＣＬ２１及びコイルＣＬ２２それぞれの巻回の中心から見て一致又は略一致するように、それぞれの銅薄膜線が巻回されている。
【0083】
次に、第４実施形態の送電オープンコイル（即ち上記コイルＣＬ２１及び上記コイルＣＬ２２）を構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図１７を用いて説明する。なお図１７は、第４実施形態の送電オープンコイルのコイルＣＬ２１と、コイルＣＬ２２と、の重なり状況を示す平面図であり、コイルＣＬ２１を実線で、その直下にフィルムＢＦ２（図１７において図示を省略している）を介して積層されているコイルＣＬ２２を破線で、それぞれ示している。
【0084】
図１７に実線で示すように、外周から内周に向けて巻回され且つその両端部が開放端Ｔ２１－１及び開放端２１－２とされているコイルＣＬ２１では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が内周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。また図１７に破線で示すように、内周から外周に向けて巻回され且つその両端部が開放端Ｔ２２－２及び開放端Ｔ２２－１とされているコイルＣＬ２２でも、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が外周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。
【0085】
以上の図１７に示した通り、第４実施形態の送電オープンコイルのコイルＣＬ２１及びコイルＣＬ２２が積層されている第４実施形態の送電コイルでは、上下左右それぞれの辺では、コイルＣＬ２１及びコイルＣＬ２２を構成する各銅薄膜線がそれぞれ略重なるように積層されている。
【0086】
（ii）第４実施形態の電力伝送システムの効果について
次に、上記第４実施形態の送電コイルを備える第４実施形態の送電コイルと、当該第４実施形態の送電コイルと同様の構成を備える第４実施形態の受電コイルと、を含む第４実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果について、本願の発明者による実験結果（シミュレーション結果）を踏まえて、図１８を用いて説明する。なお以下の説明では、第４実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果を、比較例の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果に対比させつつ、説明する。
次に、上記第４実施形態の送電コイルを備える第４実施形態の送電コイルと、当該第４実施形態の送電コイルと同様の構成を備える第４実施形態の受電コイルと、を含む第４実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果について、本願の発明者による実験結果（シミュレーション結果）を踏まえて、図１８を用いて説明する。なお以下の説明では、第４実施形態の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果を、比較例の電力伝送システムを用いて電力伝送を行った場合の効果のシミュレーション結果に対比させつつ、説明する。
【0087】
ここで以下の図１８を用いた説明では、第４実施形態の送電オープンコイル（図１５乃至図１７参照）と第１実施形態の送電ループコイルＴＬとが同心に積層された送電コイルと、第４実施形態の送電オープンコイルと同様の構成の受電オープンコイルと当該送電ループコイルＴＬと同様の構成の受電ループコイルとが同心に積層された受電コイルと、を用いて電力伝送を行った場合の実験結果を、第１実施例として説明する。また、第４実施形態の送電オープンコイルと第２実施形態の送電ループコイルＴＬ１とが同心に積層された送電コイルと、第４実施形態の送電オープンコイルと同様の構成の受電オープンコイルと当該送電ループコイルＴＬ１と同様の構成の受電ループコイルとが同心に積層された受電コイルと、を用いて電力伝送を行った場合の実験結果を、第２実施例として説明する。更に上記比較例としては、一辺が１５０ミリメートルの正方形形状で一回転（１ターン）巻き構造のループコイルと、当該ループコイルの中心軸と同軸に配置され且つ当該ループコイルと同じ一辺１５０ミリメートルの正方形形状を有し更に第４実施形態の送電オープンコイルと同様の構成のオープンコイルと、からなる送電コイル及び受電コイルを含む電力伝送システムを用いた。
【0088】
図１８に、反射率を示すＳパラメータ（Ｓ１１）と共振周波数との関係を◆マーク（第１実施例）及び★マーク（第２実施例）並びに▲マーク（比較例）でそれぞれ示すと共に、伝送効率を示すＳパラメータ（Ｓ２１）と共振周波数との関係を■マーク（第１実施例）及び●マーク（第２実施例）並びに▼マーク（比較例）でそれぞれ示すように、第４実施形態の送電コイル及び受電コイルを含む第４実施形態の電力伝送システムを用いた場合は、伝送効率（ＳパラメータＳ２１）が比較例よりも高くなると共に反射率（ＳパラメータＳ１１）が比較例より概ね低くなり、全体的に比較例に比して伝送効率として向上していることが判る。これに加えて、上記第４実施形態の電力伝送システムを用いた場合は、共振周波数としても低周波数化が実現されており、これにより、第４実施形態の電力伝送システムとしての共振周波数を調整する場合に、コイルＣＬ２１及びコイルＣＬ２２それぞれの銅薄膜線の長さを短くすることができ、当該銅薄膜線の電気抵抗による電力損失や発熱を抑制することができる。
【0089】
以上説明したように、第４実施形態の送電コイル及び受電コイルを含む第４実施形態の電力伝送システムを用いた電力伝送によれば、第１実施形態の電力伝送システムＳを用いた電力伝送の効果（第１実施形態のコイルＣＬ１及びコイルＣＬ２それぞれの最内周部が接続されると共に、コイルＣＬ１及びコイルＣＬ２それぞれの最外周端部が開放端Ｔ１及び開放端Ｔ２とされていることによる共振周波数の低減化と伝送効率の向上との両立の効果を除く）に加えて、送電オープンコイル（又は受電オープンコイル）を構成するコイルＣＬ２１及びコイルＣＬ２２それぞれの両端部が開放端Ｔ２１－１、開放端Ｔ２１－２、開放端Ｔ２２－１及び開放端Ｔ２２－２とされているので、効果的に共振周波数を低減させつつ、伝送効率を向上させることができる。
【0090】
なお、上記第２実施形態の電力伝送システムでは銅薄膜線が三回転巻回されて送電ループコイルＴＬ１が構成されており、また上記第３実施形態の電力伝送システムでは銅薄膜線が五回転巻回されて送電ループコイルＴＬ２が構成されていたが、これ以外に、銅薄膜線が一回転より多く、五回転以下に巻回されて送電ループコイルが構成されている場合にも、上記第２実施形態の電力伝送システム乃至上記第４実施形態の電力伝送システムと同様の効果を奏し得ることが本発明の発明者により確認されている（図１４及び図１８参照）。
【0091】
また上述した各実施形態では、送電オープンコイルを構成する各コイルについて、それぞれの最外周部の開放端が巻回における同じ位置となり、それぞれの最内周部も巻回における同じ位置となるように構成したが、これ以外に、開放端の位置並びに最内周部の位置のいずれか又は双方が異なる位置に形成されていてもよい。
【0092】
更に、上述した各実施形態における送電オープンコイル又は受電オープンコイルそれぞれを構成する各コイルが形成されている層を入れ換えても（即ち、送電ループコイル又は受電ループコイルから見た当該各コイルの位置（順番）を入れ換えても）、各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0093】
更にまた、上述した各実施形態において、送電ループコイル又は受電ループコイル、或いは、開放端とされている送電オープンコイル又は受電オープンコイルの端部に対して、直列又は並列にコンデンサを更に接続して、送電ループコイル又は受電ループコイル、或いは、送電オープンコイル又は受電オープンコイルとしての寄生容量を調整することで、共振周波数の更なる低周波数化を図るように構成してもよい。このとき、送電オープンコイル又は受電オープンコイルとのいずれかの開放端に対して直列にコンデンサを接続する場合は、当該開放端のいずれかに接続されていないコンデンサの端子を開放端とすればよい。
【産業上の利用可能性】
【0094】
以上それぞれ説明したように、本発明は非接触の電力伝送の分野に利用することが可能であり、特に電気自動車に搭載された蓄電池を充電するための電力伝送の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。
【符号の説明】
【0095】
Ｓ 電力伝送システム
Ｒ 受電装置
Ｔ 送電装置
Ｖ ビア
ＲＶ 受電部
ＲＣ、ＲＣ１、ＲＣ２ 受電コイル
ＴＲ 送電部
ＴＣ、ＴＣ１、ＴＣ２ 送電コイル
ＴＬ、ＴＬ１、ＴＬ２ 送電ループコイル
ＴＯ 送電オープンコイル
ＲＯ 受電オープンコイル
ＲＬ 受電ループコイル
Ｏ１、Ｏ２ 接続用端子
ＢＦ１、ＢＦ２ フィルム
ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ１１、ＣＬ１２、ＣＬ２１、ＣＬ２２ コイル
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１－１、Ｔ２１－２、Ｔ２２－１、Ｔ２２－２ 開放端
Ｒ 受電装置
Ｔ 送電装置
Ｖ ビア
ＲＶ 受電部
ＲＣ、ＲＣ１、ＲＣ２ 受電コイル
ＴＲ 送電部
ＴＣ、ＴＣ１、ＴＣ２ 送電コイル
ＴＬ、ＴＬ１、ＴＬ２ 送電ループコイル
ＴＯ 送電オープンコイル
ＲＯ 受電オープンコイル
ＲＬ 受電ループコイル
Ｏ１、Ｏ２ 接続用端子
ＢＦ１、ＢＦ２ フィルム
ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ１１、ＣＬ１２、ＣＬ２１、ＣＬ２２ コイル
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１－１、Ｔ２１－２、Ｔ２２－１、Ｔ２２－２ 開放端
【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15】
【図16】
【図17】
【図18】