(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】2024-09-05
(45)【発行日】2024-09-13
(54)【発明の名称】非接触給電用コイルおよび非接触給電用可変径コイル
(51)【国際特許分類】
H01F 38/14 20060101AFI20240906BHJP
H01F 29/02 20060101ALI20240906BHJP
H01F 29/06 20060101ALI20240906BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20240906BHJP
H02J 50/90 20160101ALI20240906BHJP
B60M 7/00 20060101ALI20240906BHJP
B60L 5/00 20060101ALN20240906BHJP
【ＦＩ】
H01F38/14
H01F29/02 W
H01F29/06
H02J50/12
H02J50/90
B60M7/00 X
B60L5/00 B
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022019543
(22)【出願日】2022-02-10
(65)【公開番号】P2023117061
(43)【公開日】2023-08-23
【審査請求日】2023-09-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000204424
【氏名又は名称】大井電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】沢田 拓磨
【審査官】木下 直哉
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１１／１２２００３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／１４０９１７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１６９５５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実公昭３４－０１９９２０（ＪＰ，Ｙ２）
【文献】特開２００４－２６６７１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－１１６４１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６４－０３２６０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５６－１５４１２７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭５１－１６０１４０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０１２９４３４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００７／００８５６４９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｆ ３８／１４
Ｈ０１Ｆ ２１／００－２１／１２
Ｈ０１Ｆ ２９／００－２９／０６
Ｈ０２Ｊ ５０／１０－５０／１２
Ｈ０２Ｊ ５０／９０
Ｂ６０Ｍ ７／００
Ｂ６０Ｌ ５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
周回するごとに１ピッチだけ外側にずれるように渦巻き形状を描く導線と、前記導線におけるいずれかの第１位置で前記導線に接触し、前記導線を第１端子に接続する第１接点と、
前記第１位置よりもＮ周だけ外側の位置で前記導線に接触し、前記導線を第２端子に接続する第２接点と、
前記第１接点および前記第２接点を周方向に移動させる回転駆動機構と、
を備えることを特徴とする非接触給電用コイル。
【請求項2】
周回するごとに１ピッチだけ外側にずれるように渦巻き形状を描く導線と、前記導線におけるいずれかの第１位置で前記導線に接触し、前記導線を第１端子に接続する第１接点と、
前記第１位置よりもＮ周だけ外側の位置で前記導線に接触し、前記導線を第２端子に接続する第２接点と、
前記第１接点および前記第２接点を前記導線の径方向に移動させる径方向駆動機構と、
を備えることを特徴とする非接触給電用コイル。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載の非接触給電用コイルであって、
基板を備え、
前記導線は、基板の平坦な面に形成された溝に形成されていることを特徴とする非接触給電用コイル。
【請求項4】
周回するごとに１ピッチだけ外側にずれるように、渦巻き形状を描く導線と、前記導線が所定周回するごとに設けられた複数のスイッチとを備え、
前記導線は、
各前記スイッチが設けられる位置に一対の切断端を形成するギャップを有し、
複数の前記スイッチのうちの１つである内側スイッチは、
前記一対の切断端のうち外側に向かう一方を第１端子に接続し、
複数の前記スイッチのうち、前記内側スイッチよりも一定周回だけ外側にある外側スイッチは、
内側に向かう他方を第２端子に接続し、
複数の前記スイッチから前記内側スイッチおよび前記外側スイッチが選択され、
前記第１端子と前記第２端子との間の実効コイルのコイル径が可変とされたことを特徴とする非接触給電用可変径コイル。
【請求項5】
請求項４に記載の非接触給電用可変径コイルであって、前記導線における前記内側スイッチと前記外側スイッチとの間の区間に他の前記スイッチがある場合には、他の前記スイッチは、前記一対の切断端を接続した状態となることを特徴とする非接触給電用可変径コイル。
【請求項6】
請求項４または請求項５に記載の非接触給電用可変径コイルであって、
基板を備え、
前記導線は、基板の平坦な面に形成された溝に形成されていることを特徴とする非接触給電用可変径コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非接触給電用コイルに関し、特に、渦巻き形状のコイルに関する。
【背景技術】
【0002】
非接触給電装置につき広く研究開発が行われている。非接触給電装置（送電装置）は、受電装置に配線接続されない状態で受電装置に電力を供給する。非接触給電装置には、共振回路の共鳴によって受電装置に電力を供給する磁気共鳴方式のものがある。非接触給電装置は送電コイルを備え、受電装置は受電コイルを備えている。この方式では、送電コイル側に形成された共振回路と、受電コイル側に形成された共振回路との共鳴によって、非接触給電装置から受電装置に電力が供給される。
【0003】
受電装置としては、携帯情報端末、電気自動車等、非接触給電装置から離れた位置に配置される装置がある。一般にこれらの装置は、繰り返し充放電が可能なバッテリ（二次電池）を備えており、バッテリが非接触給電装置によって充電される。充電の際には受電装置が非接触給電装置の所定の位置に配置され、非接触給電装置から受電装置のバッテリに充電電力が供給される。
【0004】
以下の特許文献１には、磁気共鳴方式による非接触給電装置に関する記載がある。また、特許文献２に記載されているように、非接触給電装置に設けられた共振回路の可変コンデンサの静電容量を調整し、携帯情報端末等の受電装置に伝送される電力の低下を防ぐ技術が考えられている。特許文献２には、さらに、中継用共振器を用いて、非接触給電装置から受電装置に電力を供給する技術が記載されている。
【0005】
特許文献３には、複数の直列ＬＣ回路を備え、複数の直列ＬＣ回路から１つを選択したもの、または複数を選択して直列接続したものによって、非接触給電を行う装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１８－１１０４７１号公報
【文献】特開２０１５－１６４３９８号公報
【文献】特開２０１７－５７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
非接触給電装置では、非接触給電装置と受電装置との間の距離や、非接触給電装置から見た受電装置の方向または姿勢等の位置関係によって受電装置に供給される電力が異なることがある。例えば、磁気共鳴方式の非接触給電装置では、非接触給電装置と受電装置との位置関係によって共振周波数が変化し、受電装置に供給される電力が変化してしまう場合がある。また、共振周波数の変化の他、送電コイルや受電コイルの大きさによって、受電装置に供給される電力が異なることもある。非接触給電装置と受電装置との位置関係や、送電コイルまたは受電コイルの大きさによっては、電力伝送効率が低下することがある。
【0008】
本発明は、非接触給電装置から受電装置への電力伝送効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、周回するごとに１ピッチだけ外側にずれるように渦巻き形状を描く導線と、前記導線におけるいずれかの第１位置で前記導線に接触し、前記導線を第１端子に接続する第１接点と、前記第１位置よりもＮ周だけ外側の位置で前記導線に接触し、前記導線を第２端子に接続する第２接点と、前記第１接点および前記第２接点を周方向に移動させる回転駆動機構と、を備えることを特徴とする。
【0010】
本発明は、周回するごとに１ピッチだけ外側にずれるように渦巻き形状を描く導線と、前記導線におけるいずれかの第１位置で前記導線に接触し、前記導線を第１端子に接続する第１接点と、前記第１位置よりもＮ周だけ外側の位置で前記導線に接触し、前記導線を第２端子に接続する第２接点と、前記第１接点および前記第２接点を前記導線の径方向に移動させる径方向駆動機構と、を備えることを特徴とする。望ましくは、基板を備え、前記導線は、基板の平坦な面に形成された溝に形成されている。
【0011】
また、本発明は、周回するごとに１ピッチだけ外側にずれるように、渦巻き形状を描く導線と、前記導線が所定周回するごとに設けられた複数のスイッチとを備え、前記導線は、各前記スイッチが設けられる位置に一対の切断端を形成するギャップを有し、複数の前記スイッチのうちの１つである内側スイッチは、前記一対の切断端のうち外側に向かう一方を第１端子に接続し、複数の前記スイッチのうち、前記内側スイッチよりも一定周回だけ外側にある外側スイッチは、内側に向かう他方を第２端子に接続し、複数の前記スイッチから前記内側スイッチおよび前記外側スイッチが選択され、前記第１端子と前記第２端子との間の実効コイルのコイル径が可変とされたことを特徴とする。
【0012】
望ましくは、前記導線における前記内側スイッチと前記外側スイッチとの間の区間に他の前記スイッチがある場合には、他の前記スイッチは、前記一対の切断端を接続した状態となる。
【0013】
望ましくは、基板を備え、前記導線は、基板の平坦な面に形成された溝に形成されている。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、非接触給電装置から受電装置への電力伝送効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】非接触給電システムの構成を示す図である。
【図2】第１実施例に係る可変径コイルを示す図である。
【図3】第１の構成例に係る接触部を示す図である。
【図4】第２の構成例に係る接触部を示す図である。
【図5】第２実施例に係る可変径コイルを示す図である。
【図6】渦巻き導線のうち２周回する区間に対して設けられた３つのループ選択スイッチの構成を模式的に示す図である。
【図7】半径とインダクタンスとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
各図を参照して本発明の実施形態について説明する。複数の図面に示されている同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。本明細書における上下左右等の用語は、図面における方向を示す。方向を示すこれらの用語は、各構成要素を配置する際の姿勢を限定するものではない。
【0017】
図１には、本発明の実施形態に係る非接触給電システム１００の構成が示されている。非接触給電システム１００は、送電装置（非接触給電装置）１および受電装置２を備えている。送電装置１から受電装置２へは非接触で電力が供給され、受電装置２は、負荷回路３６に電力を供給する。受電装置２が送電装置１から取得し負荷回路３６に供給する電力を示す供給電力情報は、受電装置２から送電装置１に無線送信される。送電装置１は、供給電力情報に基づいて、送電装置１の状態を制御し、送電装置１から受電装置２に供給される電力を調整する。
【0018】
非接触給電システム１００の動作について具体的に説明する。送電装置１は、電源回路１０、マッチング回路１２、可変径コイル１４、送電側無線部１６および制御部１８を備えている。電源回路１０は、制御部１８による制御に従って、マッチング回路１２を介して可変径コイル１４に電力を供給する。マッチング回路１２は、制御部１８による制御に従って電源回路１０と可変径コイル１４との間のインピーダンス整合状態を調整する。可変径コイル１４は、マッチング回路１２が備える容量性素子と共に、送電側の共振回路（送電側共振回路）を構成する。
【0019】
受電装置２は、受電コイル３０、受電回路３２、受電側無線部３４を備えている。受電コイル３０は、受電回路３２が備える容量性素子と共に受電側の共振回路（受電側共振回路）を構成する。
【0020】
可変径コイル１４および受電コイル３０は、磁界によって、あるいは電磁波によって結合する。可変径コイル１４および受電コイル３０が結合することで、送電側共振回路と受電側共振回路が共鳴し、送電側共振回路から受電側共振回路へ非接触給電が行われる。受電回路３２は、受電コイル３０から電力を取得し、負荷回路３６に出力する。
【0021】
受電回路３２は、負荷回路３６に供給される電力を測定し、負荷回路３６への供給電力を示す供給電力値を受電側無線部３４に出力する。受電側無線部３４は、供給電力値を含む供給電力情報を、送電側無線部１６に無線送信する。送電側無線部１６は、供給電力情報を受信し、制御部１８に出力する。
【0022】
制御部１８は、供給電力情報に含まれる供給電力値に基づいて、マッチング回路１２および可変径コイル１４の状態を調整する。制御部１８は、例えば、供給電力値が所定の電力閾値を超えるように、マッチング回路１２および可変径コイル１４の状態を調整する。マッチング回路１２は、可変コンデンサ、可変インダクタ等の可変定数素子を備えてよい。制御部１８は、供給電力値に基づいて可変定数素子の定数を調整してよい。
【0023】
可変径コイル１４は、後述するように、平坦な面を周回する半径（コイル径）が可変となっている。制御部１８は、例えば、供給電力値が電力閾値を超えるように、コイル径を調整してよい。
【0024】
図２には、第１実施例に係る可変径コイル１４－１が示されている。可変径コイル１４－１は、基板４０、渦巻き導線４２および接触部４４を備えている。基板４０には、周回するごとに１ピッチだけ外側にずれるように渦巻き形状を描く溝４３が形成されている。渦巻き導線４２は、溝４３の表面に形成され、溝４３と同様、周回するごとに１ピッチだけ外側にずれるように渦巻き形状を描く。渦巻き導線４２の内側の端には内側導体４８が形成され、渦巻き導線４２の外側には外側導体５０が形成されている。内側導体４８は、溝４３の内側の端に結合する中心凹み４９の表面に形成されてよい。中心凹み４９は、溝４３が描く渦巻き形状の中心において、略円形状に凹んだ領域であってよい。外側導体５０は、溝４３の外側の端に結合する外側溝５１の表面に形成されてよい。外側溝５１は、溝４３の外側を１周回してよい。
【0025】
図３には、接触部４４の第１の構成例として、接触部４４Ａが、基板４０、溝４３および渦巻き導線４２と共に示されている。接触部４４Ａは、案内棒５２、第１端子５８、第１導線６０、第２端子６２、第２導線６４および可動部６６を備えている。可動部６６は、可動部筐体６７、第１接点５４および第２接点５６を備えている。第１接点５４および第２接点５６は、可動部筐体６７の下方に突出する導体によって形成されている。可動部筐体６７には、第１接点５４および第２接点５６が、渦巻き導線４２の径方向に一定の間隔を隔てて固定されている。
【0026】
第１接点５４は、渦巻き導線４２におけるいずれかの第１位置で渦巻き導線４２に接触する。第１接点５４は第１導線６０を介して第１端子５８に接続されており、渦巻き導線４２を第１端子５８に接続する。第２接点５６は、第１位置よりもＮ周だけの外側の第２位置で渦巻き導線４２に接触する。第２接点５６は第２導線６４を介して第２端子６２に接続されており、渦巻き導線４２を第２端子６２に接続する。
【0027】
図３に示されている例では、Ｎ＝２であり、第１接点５４と第２接点５６の間隔は、渦巻き導線４２の２ピッチ分の間隔である。
【0028】
案内棒５２の一端は、溝４３の渦巻き形状の中心部に設けられた回転駆動機構６８に結合されている。案内棒５２は、回転駆動機構６８から、溝４３の渦巻き形状の径方向外側（ｒ軸正方向）に向かって延びている。案内棒５２は、回転駆動機構６８との結合部を中心とし、その長手方向を動径方向として、基板４０の表面に沿って周方向（方位角θ方向）に回転自在となっている。
【0029】
第１導線６０および第２導線６４は、案内棒５２の内部に設けられており、その長手方向に沿って延びている。第１導線６０の径方向内側の一端は第１端子５８に接続され、第２導線６４の径方向内側の一端は第２端子６２に接続されている。第１導線６０および第２導線６４のそれぞれの他端は開放されていてよい。
【0030】
可動部６６は、可動部筐体６７を案内棒５２に沿って移動させる径方向駆動機構７４を備えてよい。第１接点５４に接続された導線は、案内棒５２の内部で第１導線６０に摺動自在に接触している。第２接点５６に接続された導線は、案内棒５２の内部で第２導線６４に摺動自在に接触している。案内棒５２が周方向に移動すると共に、第１接点５４および第２接点５６は、渦巻き導線４２においてＮピッチだけ離れた２箇所の位置に接触するように径方向に可動部６６が移動する。第１接点５４および第２接点５６は、渦巻き導線４２においてＮピッチだけ離れた２箇所の位置を、渦巻き導線４２に接触しながら径方向に摺動する。
【0031】
なお、周方向に移動する力を回転駆動機構６８が第１接点５４および第２接点５６に与えることで、径方向に移動する力が溝４３から第１接点５４および第２接点５６に与えられ、これによって第１接点５４および第２接点５６が径方向に移動する場合には、径方向駆動機構７４は設けられなくてもよい。
【0032】
図３に示されている例では、案内棒５２が周方向に移動すると共に、第１接点５４および第２接点５６は、渦巻き導線４２において２ピッチだけ離れた２箇所の位置に接触するように径方向に可動部６６が移動する。第１接点５４および第２接点５６は、渦巻き導線４２において２ピッチだけ離れた２箇所の位置を、渦巻き導線４２に接触しながら径方向に摺動する。
【0033】
第１接点５４および第２接点５６が、それぞれ、第１導線６０および第２導線６４との電気的接続を維持しながら周方向に摺動すると共に、第１接点５４および第２接点５６を備える可動部６６は径方向に移動する。これによって、第１端子５８から第１導線６０を通って第１接点５４に至り、渦巻き導線４２におけるＮピッチ離れた２つの位置のうちの一方の位置（第１位置）に至る電流経路が形成される。さらに、第１位置から渦巻き導線４２を外側に向かってＮ周回した位置にある他方の位置（第２位置）に至る電流経路が形成される。さらに、第２位置に接触する第２接点５６から第２導線６４を通って第２端子６２に至る電流経路が形成される。
【0034】
すなわち、第１端子５８と第２端子６２との間には、渦巻き導線４２のうち、第１位置から渦巻き導線４２を外側に向かってＮ周回した第２位置に至るまでの区間が接続される。図３に示されている例では、第１端子５８と第２端子６２との間には、渦巻き導線４２のうち、２周回した区間が接続される。
【0035】
可動部６６が径方向に移動することで、渦巻き導線４２のうち電流が流れる区間、すなわち、渦巻き導線４２が実効的にコイルとして動作する実効コイルの径が変化する。制御部１８（図１）は、回転駆動機構６８を制御して案内棒５２を周方向に移動させると共に、径方向駆動機構７４を制御して可動部６６を径方向に移動させる。また、径方向駆動機構７４が設けられていない場合には、制御部１８（図１）は、回転駆動機構６８を制御して案内棒５２を周方向に移動させる。これによって、第１端子５８と第２端子６２との間に接続される実効コイルの径が調整される。
【0036】
上記では、可動部６６を渦巻き導線４２の周方向に移動させつつ、渦巻き導線４２の径方向に移動させることで、第１接点５４および第２接点５６を渦巻き導線４２に沿って摺動させる実施形態が示された。このように、第１接点５４および第２接点５６が渦巻き導線４２に沿って摺動するのではなく、第１接点５４および第２接点５６が、渦巻き導線４２を横切る構成が採用されてもよい。この場合、可動部６６は、第１接点５４および第２接点５６を上下方向に移動自在としながらも、下方に付勢する機構を備えてもよい。すなわち、第１接点５４および第２接点５６は、上方に押下されたときに、下方に押し戻す力を発生させる付勢機構に取り付けられてよい。また、第１接点５４および第２接点５６のそれぞれは、径方向かつ上下方向に広がる平面内での形状が下方に丸みを帯びて突出した形状を有してもよい。これによって、第１接点５４および第２接点５６は、渦巻き導線４２を横切る方向に、１ピッチずつ径方向に移動自在となる。
【0037】
図４には、第２の構成例に係る接触部４４Ｂが、基板４０、溝４３および渦巻き導線４２と共に示されている。接触部４４Ｂは、図３に示された接触部４４Ａに対し、案内棒５２をスリット付き搬送部材７０に置き換えた点と、図３に示された可動部６６に対し、可動部７２の形状をスリット付き搬送部材７０に適合させた点が異なっている。スリット付き搬送部材７０は、径方向を長手方向とする略直方体状の部材に、上面から下面に切り込まれ径方向に延びるスリット７１が設けられたものである。可動部７２は、スリット付き搬送部材７０のスリット７１に係合しており、スリット７１に沿って径方向に移動自在である。
【0038】
スリット付き搬送部材７０の一端は、基板４０に形成された溝４３の渦巻き形状の中心部に設けられた回転駆動機構６８に結合されている。スリット付き搬送部材７０は、回転駆動機構６８から、溝４３の渦巻き形状の径方向外側（ｒ軸正方向）に向かって延びている。スリット付き搬送部材７０は、回転駆動機構６８との結合部を中心とし、その長手方向を動径方向として、基板４０の表面に沿って周方向（方位角θ方向）に回転自在となっている。
【0039】
第１導線６０および第２導線６４は、スリット付き搬送部材７０の内部に設けられており、その長手方向に沿って延びている。第１導線６０の径方向内側の一端は第１端子５８に接続され、第２導線６４の径方向内側の一端は第２端子６２に接続されている。第１導線６０および第２導線６４のそれぞれの他端は開放されてよい。
【0040】
第１接点５４に接続された導線は、スリット付き搬送部材７０の内部において第１導線６０に摺動自在に接触している。第２接点５６に接続された導線は、スリット付き搬送部材７０の内部において第２導線６４に摺動自在に接触している。スリット付き搬送部材７０が周方向に移動すると共に、第１接点５４および第２接点５６は、渦巻き導線４２においてＮピッチだけ離れた２箇所の位置に接触するように径方向に可動部７２が移動する。第１接点５４および第２接点５６は、渦巻き導線４２においてＮピッチだけ離れた２箇所の位置を、渦巻き導線４２に接触しながら径方向に摺動する。
【0041】
可動部７２は、自らを径方向に移動させる径方向駆動機構７４を備えてもよい。周方向に移動する力を回転駆動機構６８が第１接点５４および第２接点５６に与えることで、径方向に移動する力が溝４３から第１接点５４および第２接点５６に与えられ、これによって第１接点５４および第２接点５６が径方向に移動する場合には、径方向駆動機構７４は設けられなくてもよい。
【0042】
図３に示された接触部４４Ａと同様の原理によって、第１端子５８と第２端子６２との間には、渦巻き導線４２のうち、第１位置から渦巻き導線４２を外側に向かってＮ周回した第２位置に至るまでの区間が接続される。図４に示されている例では、第１端子５８と第２端子６２との間には、渦巻き導線４２のうち、２周回した区間が接続される。
【0043】
第１接点５４および第２接点５６が、それぞれ、第１導線６０および第２導線６４に接触しながら周方向に摺動すると共に、第１接点５４および第２接点５６を備える可動部７２は径方向に移動する。これによって、渦巻き導線４２のうち電流が流れる区間、すなわち、渦巻き導線４２が実効的にコイルとして動作する実効コイルの径が変化する。
【0044】
上記では、可動部７２を渦巻き導線４５の周方向に移動させつつ、渦巻き導線４５の径方向に移動させることで、第１接点５４および第２接点５６を渦巻き導線４５に沿って摺動させる実施形態が示された。このように、第１接点５４および第２接点５６が渦巻き導線４５に沿って摺動するのではなく、第１接点５４および第２接点５６が、渦巻き導線４５を横切る構成が採用されてもよい。この場合、可動部７２は、第１接点５４および第２接点５６を上下方向に移動自在としながらも、下方に付勢する機構を備えてもよい。すなわち、第１接点５４および第２接点５６は、上方に押下されたときに、下方に押し戻す力を発生させる付勢機構に取り付けられてよい。また、第１接点５４および第２接点５６のそれぞれは、径方向かつ上下方向に広がる平面内での形状が下方に丸みを帯びて突出した形状を有してもよい。これによって、第１接点５４および第２接点５６は、渦巻き導線４２を横切る方向に、１ピッチずつ径方向に移動自在となる。
【0045】
図５には、第２実施例に係る可変径コイル１４－２が示されている。可変径コイル１４－２は、基板４０、渦巻き導線４５およびスイッチユニット８０を備えている。基板４０には、周回するごとに１ピッチだけ外側にずれるように渦巻き形状を描く溝４３が形成されている。渦巻き導線４５は、溝４３の表面に形成されている。渦巻き導線４５の内側の端には内側導体４８が形成され、渦巻き導線４５の外側には外側導体５０が形成されている。可変径コイル１４－２における渦巻き導線４５は、１周回する位置ごとにギャップＧが形成されている点が、図２に示された可変径コイル１４－１の渦巻き導線４２と異なっている。ここでギャップとは、渦巻き導線４５が切断され、切断によって形成される一対の切断端が対向している構造をいう。図５に示されている例では、溝４３が描く渦巻き形状の中心から径方向外側に向かう直線上に、各ピッチごとにギャップＧが形成されている。
【0046】
スイッチユニット８０は、各ギャップＧに対して設けられたループ選択スイッチＳＷと、第１パターン導線８２および第２パターン導線８４を備えている。図６には、渦巻き導線４５のうち２周回する区間に対して設けられた３つのループ選択スイッチＳＷ（ｊ－１）、ＳＷ（ｊ）およびＳＷ（ｊ＋１）の構成が模式的に示されている。各ループ選択スイッチＳＷは、制御部１８（図１）によって制御される。
【0047】
ループ選択スイッチＳＷ（Ｊ）は、内側から数えて第Ｊ周目の区間における第Ｊ位置に形成されたギャップＧに設けられている。ここで、Ｊは整数ｊ－１、ｊまたはｊ＋１である。各ループ選択スイッチＳＷ（Ｊ）は接点Ｔ１、接点Ｔ２、接点ＴＭ、第１切片Ｓ１および第２切片Ｓ２を備えている。接点Ｔ１は一対の切断端のうちの外側に向かう側の一端に接続され、接点Ｔ２は一対の切断端のうちの内側に向かう側の他端に接続されている。接点ＴＭは、渦巻き導線４５から絶縁された位置に設けられている。
【0048】
第１パターン導線８２および第２パターン導線８４は、基板４０の内層または裏面に設けられてよい。第１パターン導線８２および第２パターン導線８４は、渦巻き導線４５に形成された複数のギャップＧが配列された方向と同一方向に平行に延びている。第１パターン導線８２の径方向外側の一端には第１端子５８が接続され、第２パターン導線８４の径方向外側の一端には第２端子６２が接続されている。第１パターン導線８２および第２パターン導線８４のそれぞれの径方向内側の他端は開放されてよい。
【0049】
ループ選択スイッチＳＷ（Ｊ）の第１切片Ｓ１の一端は接点Ｔ１に接続され、他端は接点ＴＭまたは第１パターン導線８２の一方に選択的に接触する。図６に示されている例では、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ－１）の第１切片Ｓ１の他端は第１パターン導線８２に接触している。第１パターン導線８２には、第１パターン導線８２から基板４０の表面に至るスルーホールが設けられてもよい。この場合、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ－１）の第１切片Ｓ１の他端は、第１パターン導線８２に接続されたスルーホールに接触する。また、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ）の第１切片Ｓ１の他端は接点ＴＭに接触している。
【0050】
ループ選択スイッチＳＷ（Ｊ）の第２切片Ｓ２の一端は接点Ｔ２に接続され、他端は接点ＴＭまたは第２パターン導線８４の一方に選択的に接触する。図６に示されている例では、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ＋１）の第２切片Ｓ２の他端は第２パターン導線８４に接触している。第２パターン導線８４には、第２パターン導線８４から基板４０の表面に至るスルーホールが設けられてもよい。この場合、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ＋１）の第２切片Ｓ２の他端は、第２パターン導線８４に接続されたスルーホールに接触する。また、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ）の第２切片Ｓ２の他端は接点ＴＭに接触している。
【0051】
ループ選択スイッチＳＷ（ｊ－１）～ＳＷ（ｊ＋１）のそれぞれの第１切片Ｓ１および第２切片Ｓ２が、図６に示された状態となることで、次のような電流経路が形成される。すなわち、第１端子５８から第１パターン導線８２を通って渦巻き導線４５の第ｊ－１位置に至り、第ｊ－１位置から渦巻き導線４５を外側に向かって２周回した位置にある第ｊ＋１位置に至る電流経路が形成される。さらに、第ｊ＋１位置から第２パターン導線８４を通って第２端子６２に至る電流経路が形成される。
【0052】
すなわち、第１端子５８と第２端子６２との間には、渦巻き導線４５のうち、第ｊ－１位置から渦巻き導線４５を外側に向かって２周回した第ｊ＋１位置に至るまでの区間が接続される。
【0053】
渦巻き導線４５が、内側の一端から外側に向かってＫ周し、外側の他端に至る場合、ｊは１～Ｋ－１のうちのいずれかの整数であってよい。ｊの値が小さい程、第１端子５８と第２端子６２との間に接続される実効コイルの径は小さくなり、ｊの値が大きい程、第１端子５８と第２端子６２との間に接続される実効コイルの径は大きくなる。
【0054】
上記では、２周の実効コイルが形成される動作例が示された。この動作例では、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ－１）の第１切片Ｓ１の他端が第１パターン導線８２に接触し、第２切片Ｓ２の他端が接点ＴＭに接触する。また、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ）の第１切片Ｓ１および第２切片Ｓ２のそれぞれの他端が、接点ＴＭに接触する。さらに、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ＋１）の第１切片Ｓ１の他端が接点ＴＭに接触し、第２切片Ｓ２の他端が第２パターン導線８４に接触する。
【0055】
可変径コイル１４－２では、Ｍを３以上の整数として、Ｍ周の実効コイルが形成されてもよい。この場合、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ－１）の第１切片Ｓ１の他端が第１パターン導線８２に接触し、第２切片Ｓ２の他端が接点ＴＭに接触する。また、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ）～ＳＷ（ｊ＋Ｍ－２）の第１切片Ｓ１および第２切片Ｓ２のそれぞれの他端が、接点ＴＭに接触する。さらに、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ＋Ｍ－１）の第１切片Ｓ１の他端が接点ＴＭに接触し、第２切片Ｓ２の他端が第２パターン導線８４に接触する。
【0056】
また、可変径コイル１４－２では、１周の実効コイルが形成されてもよい。この場合、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ－１）の第１切片Ｓ１の他端が第１パターン導線８２に接触し、第２切片Ｓ２の他端が接点ＴＭに接触する。また、ループ選択スイッチＳＷ（ｊ）の第１切片Ｓ１の他端が接点ＴＭに接触し、第２切片Ｓ２の他端が第２パターン導線８４に接触する。
【0057】
このように、可変径コイル１４－２では、複数のループ選択スイッチのうちの１つである内側スイッチは、一対の切断端のうち外側に向かう一方を第１端子５８に接続する。また、複数のループ選択スイッチのうち内側スイッチよりも外側にある外側スイッチは、一対の切断端のうち内側に向かう一方を第２端子６２に接続する。また、渦巻き導線４５における内側スイッチと外側スイッチとの間の区間にある他のループ選択スイッチは、一対の切断端を接続した状態となる。
【0058】
上記では、各周回ごとにギャップＧおよびループ選択スイッチＳＷが設けられた構成が示された。ギャップＧおよびループ選択スイッチＳＷは、最も内側の周回区間と最も外側の周回区間に設けられる他、所定周回ごとに設けられてもよい。
【0059】
図７には、可変径コイル１４－１および１４－２における渦巻き導線４２および４５の周回数を１２周とした場合において、渦巻き導線のうち２周回分の区間を実効コイルとしたときの半径とインダクタンスとの関係が示されている。実効コイルに流れる電流が一定であるという条件の下では、実効コイルの半径が大きくなる程、発生する磁束が大きくなるため、インダクタンスが大きくなる。
【0060】
上記では、可変径コイル１４－１および１４－２が、送電装置１における送電コイルとして用いられる実施形態が示された。可変径コイル１４－１および１４－２は、受電装置２における受電コイル３０として用いられてもよい。この場合、受電装置２では、受信された電力が所定の電力閾値を超えるように、可動部（６６，７２）の径方向または周方向の位置を調整することで、実効コイルの径が調整されてもよい。また、図１に示されている受電コイル３０と受電回路３２との間に可変定数素子を備えるマッチング回路が挿入されている場合には、受信された電力が所定の電力閾値を超えるように可変定数素子の素子定数が調整されてもよい。このように、可変径コイル１４－１および１４－２は、非接触給電システムにおける非接触給電用コイルとして、すなわち、送電コイルおよび受電コイルのいずれとしても用いられてよい。
【0061】
上記の各実施形態に係る可変径コイル１４によれば、可変径コイル１４からの距離が異なる様々な受電装置２の状態についても、コイル径を適切な大きさとしつつ、可変径コイル１４と電源回路１０との間のマッチング状態が適切な状態となる。これによって、送電装置１から受電装置２への電力伝送効率が向上する。
【符号の説明】
【0062】
１ 送電装置、２ 受電装置、１０ 電源回路、１２ マッチング回路、１４，１４－１，１４－２ 可変径コイル、１６ 送電側無線部、１８ 制御部、３０ 受電コイル、３２ 受電回路、３４ 受電側無線部、３６ 負荷回路、４０ 基板、４２，４５ 渦巻き導線、４３ 溝、４４ 接触部、４８ 内側導体、４９ 中心凹み、５０ 外側導体、５１ 外側溝、５２ 案内棒、５４ 第１接点、５６ 第２接点、５８ 第１端子、６０ 第１導線、６２ 第２端子、６４ 第２導線、６６，７２ 可動部、６７ 可動部筐体、６８ 回転駆動機構、７０ スリット付き搬送部材、７１ スリット、７４ 径方向駆動機構、８０ スイッチユニット、８２ 第１パターン導線、８４ 第２パターン導線。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】