JP6458466B2 - コイルユニット - Google Patents

Description

本発明は、巻き線を巻回することにより形成されたコイルを有するコイルユニットに関する。

従来、車両が停止する位置の地面側に設けられた送電装置と、車両に設けられると共に車載バッテリに接続された受電装置とを含み、送電装置から電力を車両側の受電装置にワイヤレス（無線）で送電する電力伝送システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電力伝送システムにおいて、送電装置および受電装置の各々は、渦巻き状の共鳴コイルと、電磁誘導コイルと、共鳴コイルおよび電磁誘導コイルを収容する例えば樹脂製のコイルケースとを有する。コイルケース内には、底板（天板）に沿うようにシールド部材が配置され、シールド部材上には、コア部材が配置される。そして、電磁誘導コイルおよび共鳴コイルとは、コイルケース内のコア部材上に配置され、それぞれのコイル周回軸（巻回軸）は、車両の上下方向に延在する。

また、従来、移動体の走行路に沿って設けられた給電部と、移動体に設けられた受電部とを含み、給電部に受電部を対面させて給電を行う移動体の非接触給電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この非接触給電装置の給電部および受電部は、アルミ製の基板と、絶縁部材を介して基板上に配置されるフェライト製の板状コアと、当該板状コアの表面に形成された凹部に収容される長円状のコイル（巻き線）とを有する。また、給電部の基板は、移動体の走行路等に取り付けられ、受電部の基板は、移動体の下部に取り付けられる。更に、給電部および移動体の基板には、板状コアや巻き線を覆うように保護カバーが取り付けられる。

特開２０１２−１２０４１１号公報 特開２００８−１２０２３９号公報

上記特許文献１に記載されたシールド部材や、特許文献２に記載されたアルミ製の基板は、何れもコイルおよびフェライトよりも大きい面積を有している。ただし、本発明者等の研究・解析によれば、このようなシールド部材等を含むコイルユニットでは、コイルユニット間（送電装置と受電装置との間）の位置ズレが発生すると、電力の伝送効率が著しく低下することが判明した。更に、コイルユニット間の位置ズレが発生すると、コイルのＬ値が著しく変動して共振周波数が変動することも判明した。

そこで、本発明は、電力の伝送効率の低下やコイルのインダクタンスの変動を良好に抑制することができるコイルユニットの提供を主目的とする。

本発明によるコイルユニットは、巻き線を巻回することにより形成されたコイルを有するコイルユニットにおいて、前記巻き線の巻回軸と交差するように前記コイルに固定されるコア部材と、前記コア部材に関して前記コイルとは反対側に配置されるシールド部材とを備え、前記シールド部材の周縁部の少なくとも一部は、前記コア部材の周縁部よりも内側に位置することを特徴とする。

このコイルユニットは、巻き線を巻回することにより形成されたコイルと、巻き線の巻回軸と交差するようにコイルに固定されるコア部材と、コア部材に関してコイルとは反対側に配置されるシールド部材とを含む。そして、このコイルユニットにおいて、シールド部材の周縁部の少なくとも一部は、コア部材の周縁部よりも内側（巻回軸側）に位置する。これにより、このコイルユニットでは、コイルやコア部材に出入りする磁束がシールド部材により遮られてしまうのを抑制することが可能となる。従って、磁束の増加によってコイルのＱ値（インダクタンス）をより高くすると共に、当該コイルのインダクタンスの変動をより小さくし、かつ他のコイルユニットのコイルとの間における結合係数をより高くすることができる。この結果、電力の伝送効率の低下やコイルのインダクタンスの変動を良好に抑制することが可能となる。

また、前記コイルユニットは、車両に搭載されると共に、前記車両の外部に配置された送電装置からの電力を非接触で受電する受電装置として構成されてもよく、前記シールド部材の前記周縁部のうち、前記車両の車幅方向に延びる一対の周縁部は、それぞれに近接する前記コア部材の前記周縁部よりも内側に位置してもよい。すなわち、送電装置に対する車両の停車位置（受電装置の対向位置）のズレ量は、一般に車両の車幅方向に比べて車両の前後方向で小さくなる。従って、受電装置において、車幅方向に延びるシールド部材の周縁部をそれに近接するコア部材の周縁部よりも内側に位置させることで、送電装置に対する車両の停車位置がズレたとしても、磁束がシールド部材により遮られてしまうのを抑制して受電装置から送電装置側に向かう磁束を充分に確保することができる。この結果、磁束の増加によって受電装置のコイルのＱ値（インダクタンス）をより高くすると共に、当該コイルのインダクタンスの変動をより小さくし、かつ送電装置と受電装置との間の結合係数をより高くすることが可能となる。

更に、前記受電装置において、前記シールド部材の周縁部のうち、前記車両の前後方向に延びる一対の周縁部は、それぞれに近接する前記コア部材の前記周縁部よりも外側に位置してもよい。これにより、受電装置のコア部材に流入する磁束を充分に確保しつつ、車両側からの輻射熱により受電装置が昇温するのを良好に抑制することが可能となる。

また、前記受電装置において、前記シールド部材の周縁部のうち、前記車両の前後方向に延びる一対の周縁部は、それぞれに近接する前記コア部材の前記周縁部よりも内側に位置してもよい。上述のように、送電装置に対する車両の停車位置（受電装置の対向位置）のズレ量は、一般に車両の前後方向に比べて車両の車幅方向で大きくなる。従って、受電装置において、車両の前後方向に延びるシールド部材の一対の周縁部をそれぞれに近接するコア部材の周縁部よりも内側に位置させることで、送電装置に対する車両の停車位置（受電装置の対向位置）がズレたとしても、磁束がシールド部材により遮られてしまうのを抑制して受電装置から送電装置側に向かう磁束をより多くすることが可能となる。

更に、前記コイルユニットは、前記コイルから車両に搭載された受電装置に非接触で電力を供給する送電装置として構成されてもよく、前記シールド部材の前記周縁部のうち、前記車両の車幅方向に延びる一対の周縁部は、それぞれに近接する前記コア部材の前記周縁部よりも内側に位置してもよい。これにより、送電装置に対する車両の停車位置（受電装置の対向位置）がズレたとしても、磁束がシールド部材により遮られてしまうのを抑制して送電装置のコア部材に流入する磁束を充分に確保することができる。この結果、磁束の増加によって送電装置のコイルのＱ値（インダクタンス）をより高くすると共に、当該コイルのインダクタンスの変動をより小さくし、かつ送電装置と受電装置との間の結合係数をより高くすることが可能となる。

また、前記送電装置において、前記シールド部材の前記周縁部のうち、前記車両の前後方向に延びる一対の周縁部は、それぞれに近接する前記コア部材の前記周縁部よりも内側に位置してもよい。これにより、送電装置に対する車両の停車位置（受電装置の対向位置）がズレたとしても、より多くの磁束を送電装置のコア部材に流入させることが可能となる。

更に、前記受電装置または前記送電装置において、前記シールド部材の前記前後方向に延びる周縁部と、それに近接する前記コア部材の前記周縁部との距離は、前記シールド部材の前記車幅方向に延びる周縁部と、それに近接する前記コア部材の前記周縁部との距離よりも長くてもよい。これにより、送電装置に対する車両の停車位置（受電装置の対向位置）が車幅方向に大きくズレたとしても、受電装置から送電装置側に向かう磁束を充分に確保したり、送電装置のコア部材に流入する磁束を充分に確保したりすることが可能となる。

また、前記コイルは、空芯部を有するように前記巻き線を巻回することにより形成されてもよく、前記シールド部材は、前記コイルの前記空芯部を覆うように配置されてもよい。これにより、コイルの空芯部を通過した磁束や当該空芯部を通過しようとする磁束をシールド部材により遮断することができる。この結果、コイルの空芯部を通過した磁束による渦電流が流れることで当該コイル周辺の部材等が高温化するのを良好に抑制することが可能となる。

本発明によるコイルユニットを含む給電システムの概略構成図である。 図１の給電システムを構成する本発明によるコイルユニットとしての非接触式受電装置を示す部分断面図である。 非接触式受電装置を示す概略構成図である。 非接触式受電装置を示す模式図である。 図１の給電システムを構成する本発明によるコイルユニットとしての非接触式送電装置を示す部分断面図である。 非接触式送電装置を示す模式図である。

次に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明によるコイルユニットを含む給電システム１の概略構成図である。同図に示す給電システム１は、エンジンＥＧや電動機ＭＧ、バッテリ２００を搭載したハイブリッド自動車である車両１００に搭載されるコイルユニットである非接触式受電装置（以下、単に「受電装置」という）１０と、駐車場等の車両の停車スペースに設置されるコイルユニットである非接触式送電装置（以下、単に「送電装置」という）２０とを含むものである。

受電装置１０は、図１および図２に示すように、巻回型の受電コイル１１や、コア部材１１０、受電コイル１１に直列に接続されて当該受電コイル１１と共に共振回路を構成するコンデンサ１２、これらを収容する例えば樹脂製の筐体１５等を有する。本実施形態において、受電コイル１１は、巻き線を同一平面上で例えば正方形状に巻回することにより形成された平板状の渦巻きコイルであり、巻き線により囲まれた空芯部１１ｃを有する。ただし、受電コイル１１は、巻き線を同一平面上で円形状あるいは長方形状に巻回することにより形成されたものであってもよく、比較的低背なものであれば、巻き線を螺旋状に巻回することにより形成された螺旋状コイルであってもよい。

コア部材１１０は、本実施形態ではフェライト等の強磁性体により形成された複数の部材により構成され、図２に示すように、例えば正方形状の平面形状（輪郭）を有するフランジ状の平板部１１１と、平板部１１１の略中央部から一側（図２における上側）に突出する中空の突出部１１２とを有する。本実施形態において、コア部材１１０の突出部１１２は、有蓋筒状に形成され、例えば角筒状かつ短尺（低背）の壁部１１３と、当該壁部１１３の先端を塞ぐ平板状の天板部１１４とを有する。また、コア部材１１０の平板部１１１は、突出部１１２（壁部１１３）の基端部から壁部１１３と垂直かつ外方（径方向外側）に延在する。更に、コア部材１１０の平板部１１１には、突出部１１２を包囲するように受電コイル１１が固定される。

すなわち、コア部材１１０は、平板部１１１や天板部１１４が巻き線の巻回軸と直交（交差）するように受電コイル１１に固定される。また、コア部材１１０の突出部１１２は、受電コイル１１の空芯部１１ｃ内に挿入され、受電コイル１１の巻き線は、突出部１１２（壁部１１３）の外周面に沿って延びる。更に、コア部材１１０の突出部１１２内には、コンデンサ１２が配置され、当該コンデンサ１２は、天板部１１４の裏面（図２における上面）に固定される。本実施形態において、受電コイル１１、コア部材１１０、コンデンサ１２は、１体のアセンブリとして組み立てられる。ただし、コンデンサ１２は、当該アセンブリから別体化されて筐体１５に固定されてもよい。

受電装置１０の筐体１５は、何れも樹脂により形成されたベース部材１５１およびカバー１５２を含む。ベース部材１５１は、平板状に形成されており、例えば正方形状の平面形状（輪郭）を有する。カバー１５２は、正方形状の平面形状（輪郭）を有する天板部１５３と、互いに対向するように天板部１５３の周縁部に沿って延びる一対の側壁部１５４ｘと、それぞれ側壁部１５４ｘと直交するように天板部１５３の周縁部に沿って延びる一対の側壁部１５４ｙとを有する（図３参照）。カバー１５２は、側壁部１５４ｘおよび１５４ｙの端面がベース部材１５１の表面（図２における上面）と当接するように当該ベース部材１５１に固定される。これにより、ベース部材１５１とカバー１５２とにより、受電コイル１１やコア部材１１０、コンデンサ１２等の収容空間が画成される。本実施形態において、受電コイル１１およびコア部材１１０は、コア部材１１０の長手方向がベース部材１５１の長手方向と平行に延在するように筐体１５内に収容される。なお、筐体１５は、受電コイル１１やコンデンサ１２等に対してモールド成形されてもよい。

図３に示すように、カバー１５２の各側壁部１５４ｘからは、図示しないボルトを介して車両１００のフロアパネル１０１に固定される取付フランジ部１５５が延出されている。本実施形態において、受電装置１０は、受電コイル１１（巻き線）の巻回軸（空芯部１１ｃの中心軸）が車両１００の上下方向に延在すると共に、筐体１５（カバー１５２）の側壁部１５４ｘが車両１００の前後方向と平行に延在するように、当該車両１００のフロアパネル１０１に取り付けられる。また、受電コイル１１は、コア部材１１０の平板部１１１よりも路面に近接するように筐体１５内に収容される。

更に、受電装置１０は、図２および図３に示すように、筐体１５と共に車両１００に取り付けられるシールド部材１７を含む。シールド部材１７は、筐体１５の取付フランジ部１５５と共に図示しないボルトを介して車両１００のフロアパネル１０１に固定される。図３に示すように、シールド部材１７は、筐体１５と、フロアパネル１０１およびエンジンＥＧからの排ガスが流通する排気管１０２との車両１００の上下方向における間に位置する。これにより、シールド部材１７は、コア部材１１０に関して受電コイル１１とは反対側に配置される。

本実施形態において、シールド部材１７は、交流磁束を遮断可能なアルミニウム合金等の金属により車両１００の底部、すなわちフロアパネル１０１に沿って延在すると共に排気管１０２と干渉（接触）しないように形成される。加えて、フロアパネル１０１には、図３に示すように、一対の保護部材１８が固定される。各保護部材１８は、筐体１５の各側壁部１５４ｘを側方から覆うように車両１００の前後方向に延在する。受電装置１０すなわち筐体１５内の受電コイル１１およびコンデンサ１２は、ワイヤーハーネス１９、図示しないフィルタ、整流器、リレー等を介してバッテリ２００に接続される。

図４において実線で示すように、受電装置１０において、シールド部材１７の車両１００の前後方向における長さ、すなわち当該前後方向に延びる一対の周縁部１７ｘの長さは、車両１００の前後方向に延びる筐体１５（カバー１５２）の一対の側壁部１５４ｘの長さや、車両１００の前後方向に延びるコア部材１１０（平板部１１１）の一対の周縁部１１１ｘの長さよりも短く定められている。これに対して、シールド部材１７の車両１００の車幅方向における長さ、すなわち当該車幅方向に延びる一対の周縁部１７ｙの幅は、図４に示すように、車両１００の前後方向に延びる筐体１５の一対の側壁部１５４ｙや、車両１００の車幅方向に延びるコア部材１１０の一対の周縁部１１１ｙの長さよりも長く定められている。

そして、シールド部材１７は、車両１００の車幅方向に延びる一対の周縁部１７ｙが、それぞれに近接するコア部材１１０（平板部１１１）の当該車幅方向に延びる周縁部１１１ｙよりも内側すなわち突出部１１２（受電コイル１１の巻回軸）側に位置するようにフロアパネル１０１に取り付けられる。また、シールド部材１７が車両１００に取り付けられた際、車両１００の前後方向に延びるシールド部材１７の一対の周縁部１７ｘは、それぞれに近接するコア部材１１０（平板部１１１）の当該前後方向に延びる周縁部１１１ｘや筐体１５（カバー１５２）の当該前後方向に延びる側壁部１５４ｘよりも車幅方向における外側に位置する。すなわち、シールド部材１７が車両１００に取り付けられた際、当該シールド部材１７の各周縁部１７ｘは、それぞれに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｘや筐体１５の側壁部１５４ｘよりも突出部１１２（受電コイル１１の巻回軸）から離間する。更に、図２および図４からわかるように、筐体１５内の受電コイル１１の空芯部１１ｃは、シールド部材１７により上方から覆われる。

図５は、給電システム１を構成する送電装置２０を示す部分断面図であり、図６は、送電装置２０を示す模式図である。これらの図面に示すように、送電装置２０は、送電コイル２１や、コア部材２１０、送電コイル２１に直列に接続されて当該送電コイル２１と共に共振回路を構成するコンデンサ２２、所定周波数の交流電力（高周波電力）を送電コイルに供給するための複数の電力機器２３、通信アンテナ２４、電子制御装置（制御回路）２５、これらを収容する筐体３０等を有する。

送電コイル２１は、巻き線を図示しない樹脂製のボビンの周りに同一平面上で例えば長方形状に巻回することにより形成された平板状の渦巻きコイルであり、巻き線により囲まれた空芯部２１ｃを有する。ただし、送電コイル２１は、巻き線を同一平面上で円形状あるいは正方形状に巻回することにより形成されたものであってもよく、比較的低背なものであれば、巻き線を螺旋状に巻回することにより形成された螺旋状コイルであってもよい。また、本実施形態において、送電コイル２１の短辺および長辺の長さは、受電コイル１１の一辺の長さよりも長く定められている。

コア部材２１０は、本実施形態ではフェライト等の強磁性体により形成された複数の部材により構成される。図５に示すように、コア部材２１０は、例えば長方形状の平面形状（輪郭）を有するフランジ状の平板部２１１と、平板部２１１の略中央部から一側（図５における上側）に突出する中空の突出部２１２とを有する。本実施形態において、コア部材２１０の突出部２１２は、有蓋筒状に形成され、例えば短尺（低背）かつ角筒状の壁部２１３と、当該壁部２１３の先端を塞ぐ平板状の天板部２１４とを有する。また、コア部材２１０の平板部２１１は、突出部２１２（壁部２１３）の基端部から壁部２１３と垂直かつ外方（径方向外側）に延在する。更に、コア部材１１０の平板部２１１には、突出部２１２を包囲するように受電コイル１１が固定される。すなわち、コア部材２１０は、平板部２１１や天板部２１４が巻き線の巻回軸と直交（交差）するように送電コイル２１に固定される。また、コア部材２１０の突出部２１２は、送電コイル２１の空芯部２１ｃ内に挿入され、送電コイル２１の巻き線は、突出部２１２（壁部２１３）の外周面に沿って延びる。

電力機器２３は、家庭用電源といった外部電源としての交流電源４０からの電力を直流電力に変換する整流器や、整流器からの電力を交流電力（高周波電力）に変換するインバータ、高周波ノイズを除去するフィルタ等を含む。通信アンテナ２４は、本実施形態において、送電装置２０の電子制御装置２５と車両１００の電子制御装置との間で例えばＷＩ−ＦＩ規格による無線通信を可能とするコイルアンテナとして構成される。電子制御装置２５は、通信アンテナ２４を介して車両１００の図示しない電子制御装置と情報をやり取りしながら、整流器やインバータ等を制御する。

また、図５に示すように、送電装置２０の筐体３０は、ベース部材３１およびカバー３２を含む。ベース部材３１は、例えばアルミニウム合金等の金属を鋳造することにより形成されており、長方形状の平面形状（輪郭）を有する。カバー３２は、樹脂（非磁性材料）により形成されており、長方形状の平面形状（輪郭）を有する天板部と、当該天板部の周縁部に沿って延在する側壁部とを有する。カバー３２は、図示しない複数のボルト等により当該ベース部材３１に固定され、例えばベース部材３１とカバー３２の側壁部の端面との間には、図示しない無担状のシール部材が配置される。これにより、筐体３０には、ベース部材３１とカバー３２とにより、送電コイル２１やコア部材２１０、電力機器２３、通信アンテナ２４、電子制御装置２５等の収容空間が画成される。そして、筐体３０の収容空間内には、送電コイル２１やコア部材２１０等と共に、ベース部材３１により支持されるシールド部材３３が配置される。

シールド部材３３は、交流磁束を遮断可能な例えばアルミニウム合金等の金属（非磁性導電材料）を鋳造することにより形成される。図５に示すように、シールド部材３３は、例えば長方形状の平面形状（輪郭）を有するフランジ状のコア支持部３３１と、コア支持部３３１の略中央部から一側（図５における上側）に突出する中空の突出支持部３３２と、コア支持部３３１の周縁部から突出支持部３３２の突出方向とは反対側（図５における下側）に延出された支持壁部３３５とを有する。

本実施形態において、シールド部材３３の突出支持部３３２は、コア部材２１０の突出部２１２内に嵌合可能な有蓋筒状に形成され、例えば角筒状かつ短尺（低背）の壁部３３３と、当該壁部３３３の先端を塞ぐ平板状の天板部３３４とを有する。また、シールド部材３３のコア支持部３３１は、平板状に形成されており、突出支持部３３２（壁部３３３）の基端部から壁部３３３と垂直かつ外方（径方向外側）に延在する。更に、支持壁部３３５は、例えば角筒状に形成されており、当該支持壁部３３５（コア支持部３３１）の輪郭線の内側の面積（平面視した際の投影面積）は、コア部材２１０（平板部２１１）の輪郭線の内側の面積よりも小さく定められている。

シールド部材３３には、ベース部材３１への組み付けに先立って、送電コイル２１を保持したコア部材２１０およびコンデンサ２２が予め固定される。すなわち、送電コイル２１、コア部材２１０、コンデンサ２２およびシールド部材３３は、ベース部材３１への組み付けに先立って、１体のアセンブリとして組み立てられる。図５に示すように、コア部材２１０は、平板部２１１の裏面とコア支持部３３１の表面とが対向するようにシールド部材３３に固定され、突出部２１２内には、シールド部材３３の突出支持部３３２が配置される。本実施形態において、コア部材２１０の裏面（図５における下面）は、樹脂等の絶縁部材２１５により覆われており、コア部材２１０とシールド部材３３との間には、図５に示すように、当該絶縁部材２１５が介設される。

これにより、コア部材２１０の平板部２１１がシールド部材３３のコア支持部３３１により支持され、コア部材２１０の突出部２１２はシールド部材３３の突出支持部３３２により支持される。また、コンデンサ２２は、図５に示すように、シールド部材３３の突出支持部３３２内に配置され、天板部３３４の裏面（図５における下面）に固定される。更に、コンデンサ２２は、送電コイル２１と電気的に接続される。図５に示すように、コア部材２１０がシールド部材３３に固定された際、コア部材２１０の平板部２１１は、シールド部材３３のコア支持部３３１よりも外方に張り出す。すなわち、コア支持部３３１の周縁部は、全周にわたって、コア部材２１０の平板部２１１の周縁部よりも当該平板部２１１の延在方向における内側すなわち突出支持部３３２（送電コイル２１の巻回軸側）に位置する。なお、コア部材２１０とシールド部材３３との間に絶縁部材２１５を介設することで、コア部材２１０を流れる磁束がシールド部材３３に流入しないようにして渦電流損が発生するのを抑制することができる。

送電コイル２１やコア部材２１０と一体化されたシールド部材３３は、支持壁部３３５の端面がベース部材３１の表面と当接するように当該ベース部材３１に固定され、コア部材２１０に関して送電コイル２１とは反対側に位置する。また、複数の電力機器２３や電子制御装置２５等は、それぞれベース部材３１の予め定められた位置に図示しないボルト等を介して固定され、シールド部材３３により覆われる。更に、ベース部材３１とシールド部材３３との間に配置された各電力機器２３は、ケーブル（ワイヤーハーネス）を介して、送電コイル２１やコンデンサ２２といった対応する要素に電気的に接続される。

送電コイル２１、コア部材２１０、シールド部材３３、電力機器２３等がベース部材３１に組み付けられた後、当該ベース部材３１にカバー３２が固定される。また、通信アンテナ２４は、シールド部材３３により覆われないように筐体３０内に収容され、図示しないケーブルを介して電子制御装置２５と電気的に接続される。これにより、通信アンテナ２４からの電磁波は樹脂製のカバー３２によって遮断されないことから、電子制御装置２５と車両１００側の電子制御装置との間で通信アンテナ２４を介して良好に情報をやり取り（無線通信）することが可能となる。

そして、送電装置２０は、筐体３０、送電コイル２１およびコア部材２１０の長手方向が停車スペースにおける車両１００の車幅方向と平行に延在すると共に、送電コイル２１の巻回軸が鉛直方向すなわち車両１００の上下方向に延在するように、当該停車スペースに設置される。また、筐体３０内の送電コイル２１は、コア部材２１０の平板部２１１よりも上方すなわち車両１００側に位置する。

図６に示すように、停車スペースにおける車両１００の車幅方向に延びるシールド部材３３（コア支持部３３１）の一対の周縁部３３１ｙは、それぞれに近接するコア部材２１０（平板部２１１）の当該車幅方向に延びる周縁部２１１ｙよりも内側すなわち突出部２１２（送電コイル２１の巻回軸）側に位置する。同様に、停車スペースにおける車両１００の前後方向に延びるシールド部材３３（コア支持部３３１）の一対の周縁部３３１ｘは、それぞれに近接するコア部材２１０（平板部２１１）の当該前後方向に延びる周縁部２１１ｘよりも内側すなわち突出部２１２（送電コイル２１の巻回軸）側に位置する。また、本実施形態において、シールド部材３３の上記前後方向に延びる周縁部３３１ｘと、それに近接するコア部材２１０の当該前後方向に延びる周縁部２１１ｘとの距離Ｌａは、シールド部材３３の上記車幅方向に延びる周縁部３３１ｙと、それに近接するコア部材２１０の当該車幅方向に延びる周縁部２１１ｙとの距離Ｌｂよりも長く定められる。更に、図５および図６からわかるように、筐体３０内の送電コイル２１の空芯部２１ｃは、シールド部材３３により下方から塞がれる（覆われる）。

上述のような受電装置１０および送電装置２０を含む給電システム１により車両１００に電力を供給するに際しては、受電装置１０の受電コイル１１と送電装置２０の送電コイル２１とが互いに対向する状態で電力機器２３から送電コイルに電力を供給する。これにより、受電装置１０の受電コイル１１には、筐体３０の樹脂製のカバー３２を介して送電装置２０からの磁束が車両１００の上下方向に流入し、送電コイル２１から電磁誘導（磁気共鳴）により非接触で電力が供給される。この結果、受電装置１０から整流器等を介してバッテリ２００に電力を供給し、当該電力によりバッテリ２００を充電することが可能となる。

また、給電システム１の送電装置２０では、電力機器２３がシールド部材３３とベース部材３１との間に配置されている。従って、シールド部材３３（およびベース部材３１）によって電力機器２３に流入しようとする磁束を遮断してコア部材２１０（平板部２１１）への磁束（受電コイル１１からの磁束）の流入を促進させると共に、当該磁束による渦電流が流れることで電力機器２３が昇温するのを良好に抑制することが可能となる。加えて、電力機器２３をシールド部材３３とベース部材３１との間に配置することで、電力機器２３で発生するノイズ（高周波ノイズ）が筐体３０の外部に漏洩するのを良好に抑制することも可能となる。

更に、給電システム１の送電装置２０では、停車スペースにおける車両１００の車幅方向に延びるシールド部材３３の一対の周縁部３３１ｙが、それぞれに近接するコア部材２１０の周縁部２１１ｙよりも内側に位置する。すなわち、送電装置２０に対する車両１００の停車位置（受電装置１０の対向位置）のズレ量は、一般に停車スペースに輪止めが設けられることで、車両１００の車幅方向に比べて当該車両１００の前後方向で小さくなる。従って、送電装置２０において、シールド部材３３の上記車幅方向に延びる周縁部３３１ｙをそれに近接するコア部材２１０の周縁部２１１ｙよりも内側に位置させることで、送電装置２０に対する車両１００の停車位置がズレたとしても、磁束がシールド部材３３により遮られてしまうのを抑制して受電装置１０側から送電装置２０のコア部材２１０に流入する磁束を充分に確保することが可能となる。

また、給電システム１の送電装置２０では、停車スペースにおける車両１００の前後方向に延びるシールド部材３３の一対の周縁部３３１ｘが、それぞれに近接するコア部材２１０の周縁部２１１ｘよりも内側に位置する。更に、シールド部材３３の上記前後方向に延びる周縁部３３１ｘと、それに近接するコア部材２１０の周縁部２１１ｘとの距離Ｌａは、シールド部材３３の上記車幅方向に延びる周縁部３３１ｙと、それに近接するコア部材２１０の周縁部２１１ｙとの距離Ｌｂよりも長く定められる。これにより、送電装置２０に対する車両１００の停車位置（受電装置１０の対向位置）が車幅方向に大きくズレたとしても、磁束がシールド部材３３により遮られてしまうのを抑制して受電装置１０側から送電装置２０のコア部材２１０に流入する磁束を良好に確保することができる。この結果、磁束の増加によって送電装置２０の送電コイル２１のＱ値（インダクタンス）をより高くすると共に、当該送電コイル２１のインダクタンスの変動をより小さくし、かつ送電装置２０と受電装置１０との間の結合係数Ｋをより高くすることが可能となる。

加えて、給電システム１の送電装置２０では、シールド部材３３が送電コイル２１の空芯部２１ｃを下方から塞ぐ（覆う）ように配置されることから、送電コイル２１の空芯部２１ｃを通過しようとする磁束をシールド部材３３により遮断することができる。この結果、送電コイル２１の空芯部２１ｃを通過した磁束による渦電流が流れることで当該送電コイル２１の空芯部２１ｃの周辺に配置される部材が高温化するのを良好に抑制することが可能となる。

また、給電システム１の受電装置１０では、車両１００の車幅方向に延びるシールド部材１７の一対の周縁部１７ｙが、それぞれに近接するコア部材１１０（平板部１１１）の当該車幅方向に延びる周縁部１１１ｙよりも内側に位置する。上述のように、送電装置２０に対する車両１００の停車位置（受電装置１０の対向位置）のズレ量は、一般に車両１００の車幅方向に比べて当該車両１００の前後方向で小さくなる。従って、受電装置１０において、シールド部材１７の上記車幅方向に延びる周縁部１７ｙをそれに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｙよりも内側に位置させることで、送電装置２０に対する車両１００の停車位置がズレたとしても、磁束がシールド部材１７により遮られてしまうのを抑制して受電装置１０から送電装置２０側に向かう磁束を充分に確保することができる。この結果、磁束の増加によって受電装置１０の受電コイル１１のＱ値（インダクタンス）をより高くすると共に、当該受電コイル１１のインダクタンスの変動をより小さくし、かつ送電装置２０と受電装置１０との間の結合係数Ｋをより高くすることが可能となる。

更に、給電システム１の受電装置１０では、シールド部材１７が受電コイル１１の空芯部１１ｃを上方から覆うように配置されることから、受電コイル１１の空芯部１１ｃを通過した磁束をシールド部材１７により遮断することができる。この結果、受電コイル１１の空芯部１１ｃを通過した磁束による渦電流が流れることで当該受電コイル１１の周辺に配置されるフロアパネル１０１や排気管１０２が高温化したり、フロアパネル１０１等の熱により例えば各種フロアカバーやワイヤーハーネスのクランプといった図示しない樹脂部材等が高温化したりするのを良好に抑制することが可能となる。

また、給電システム１の受電装置１０において、車両１００の前後方向に延びるシールド部材１７の一対の周縁部１７ｘは、それぞれに近接するコア部材１１０（平板部１１１）の当該前後方向に延びる周縁部１１１ｘよりも車幅方向における外側に位置する。従って、車両１００のエンジンＥＧの運転に伴って排気管１０２内を排ガスが流通する際に、車両１００側すなわち排気管１０２から放出される輻射熱により受電装置１０が昇温するのを良好に抑制することが可能となる。

以上説明したように、コイルユニットとしての受電装置１０は、巻き線を巻回することにより形成された受電コイル１１と、平板部１１１等が巻き線の巻回軸と直交（交差）するように受電コイル１１に固定されるコア部材１１０と、コア部材１１０に関して受電コイル１１とは反対側に配置されるシールド部材１７とを含む。そして、シールド部材１７の周縁部のうち、車両１００の車幅方向に延びる一対の周縁部１７ｙは、それぞれに近接するコア部材１１０（平板部１１１）の当該車幅方向に延びる周縁部１１１ｙよりも内側（巻回軸側）に位置する。これにより、受電装置１０では、受電コイル１１やコア部材１１０から出る磁束がシールド部材１７により遮られてしまうのを抑制することが可能となる。従って、磁束の増加によって受電コイル１１のＱ値（インダクタンス）をより高くすると共に、当該受電コイル１１のインダクタンスの変動をより小さくし、かつ送電装置２０の送電コイル２１との間における結合係数Ｋをより高くすることができる。この結果、電力の伝送効率の低下や受電コイル１１のインダクタンスの変動を良好に抑制することが可能となる。

また、コイルユニットとしての送電装置２０は、巻き線を巻回することにより形成された送電コイル２１と、コア支持部３３１等が巻き線の巻回軸と直交（交差）するように送電コイル２１に固定されるコア部材２１０と、コア部材２１０に関して送電コイル２１とは反対側に配置されるシールド部材３３とを含む。そして、送電装置２０において、シールド部材３３の周縁部３３１ｘ，３３１ｙは、コア部材２１０の周縁部２１１ｘ，２１１ｙよりも内側（巻回軸側）に位置する。これにより、コア部材２１０に流入しようとする磁束がシールド部材３３により遮られてしまうのを抑制することができる。従って、多くの磁束をコア部材２１０に流入させて送電コイル２１のＱ値（インダクタンス）をより高くすると共に、当該送電コイル２１のインダクタンスの変動をより小さくし、かつ受電装置１０の受電コイル１１との間における結合係数Ｋをより高くすることが可能となる。

更に、エンジンＥＧを搭載した車両１００では、上記実施形態のように、車両１００の前後方向に延びるシールド部材１７の一対の周縁部１７ｘをそれぞれに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｘよりも車幅方向における外側に位置させることで、上述のように、排気管１０２から放出される輻射熱により受電装置１０が昇温するのを良好に抑制することが可能となる。ただし、例えば排気管からの輻射熱等を考慮する必要がない電気自動車等に受電装置１０が搭載される場合、シールド部材１７は、図４において二点鎖線で示すように、車両の前後方向に延びる一対の周縁部１７ｘがそれぞれに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｘよりも内側に位置するように構成されてもよい。これにより、送電装置２０に対する車両の停車位置（受電装置１０の対向位置）がズレたとしても、受電装置１０から送電装置２０側に向かう磁束をより多くすることが可能となる。そして、この場合には、図４に示すように、シールド部材１７の上記前後方向に延びる周縁部１７ｘと、それに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｘとの距離ｌａを、シールド部材１７の上記車幅方向に延びる周縁部１７ｙと、それに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｙとの距離ｌｂよりも長くするとよい。

なお、本発明者の検証によれば、車両１００の車幅方向に延びるシールド部材１７の一対の周縁部１７ｙを、それぞれに近接するコア部材１１０の当該車幅方向に延びる周縁部１１１ｙよりも内側（巻回軸側）に位置させるだけで、受電コイル１１のＱ値（インダクタンス）やインダクタンスの変動、結合係数Ｋを実用上良好に向上させ得ることが確認されている。

すなわち、シールド部材１７により受電コイル１１の空芯部１１ｃを覆うと共に、シールド部材１７の各周縁部１７ｙをそれに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｙよりも例えば１０ｍｍ以上内側（巻回軸側）に位置させた場合、受電コイル１１のインダクタンスの変動は、シールド部材１７の各周縁部１７ｙをそれに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｙよりも内側に寄せない場合の４割程度に低下する。また、Ｋ値の最小値は、シールド部材１７の各周縁部１７ｙをそれに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｙよりも内側に寄せない場合の１．１倍程度に増加し、Ｋ値の最大値は、シールド部材１７の各周縁部１７ｙをそれに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｙよりも内側に寄せない場合の１．７〜１．８倍程度に増加する。更に、Ｋ値が最小であるときの受電コイル１１のＱ値の最小値は、シールド部材１７の各周縁部１７ｙをそれに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｙよりも内側に寄せない場合の１．２〜１．３倍程度に増加し、Ｋ値が最大であるときの受電コイル１１のＱ値の最大値は、シールド部材１７の各周縁部１７ｙをそれに近接するコア部材１１０の周縁部１１１ｙよりも内側に寄せない場合の１．１倍程度に増加する。従って、送電装置２０において、必ずしもシールド部材３３の周縁部３３１ｘ，３３１ｙをコア部材２１０の周縁部２１１ｘ，２１１ｙよりも内側に位置させる必要はない。

また、送電装置２０には、複数の放熱フィンを有する放熱器が例えば筐体３０と当接するように設けられてもよく、筐体３０あるいはカバー３２に複数の放熱フィンが配設されてもよい。これにより、送電装置２０から受電装置１０への送電に際して発熱する整流器やインバータ、フィルタといった電力機器２３を良好に冷却することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記発明を実施するための形態は、あくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本発明は、コイルユニットや非接触式給電システムの製造産業等において利用可能である。

１ 給電システム、１０ 非接触式受電装置、１１ 受電コイル、１１ｃ 空芯部、１２ コンデンサ、１５ 筐体、１７ シールド部材、１７ｘ，１７ｙ 周縁部、１８ 保護部材、１９ ワイヤーハーネス、２０ 非接触式送電装置、２１ 送電コイル、２１ｃ 空芯部、２２ コンデンサ、２３ 電力機器、２４ 通信アンテナ、２５ 電子制御装置、３０ 筐体、３１ ベース部材、３２ カバー、３３ シールド部材、４０ 交流電源、１００ 車両、１０１ フロアパネル、１０２ 排気管、１１０ コア部材、１１１ 平板部、１１１ｘ，１１１ｙ 周縁部、１１２ 突出部、１１３ 壁部、１１４ 天板部、１５１ ベース部材、１５２ カバー、１５３ 天板部、１５４ｘ，１５４ｙ 側壁部、１５５ 取付フランジ部、２００ バッテリ、２１０ コア部材、２１１ 平板部、２１１ｘ，２１１ｙ 周縁部、２１２ 突出部、２１３ 壁部、２１４ 天板部、２１５ 絶縁部材、３３１ コア支持部、３３１ｘ，３３１ｙ 周縁部、３３２ 突出支持部、３３３ 壁部、３３４ 天板部、３３５ 支持壁部、ＥＧ エンジン、ＭＧ 電動機。

Claims (7)

1. 巻き線を巻回することにより形成されたコイルを有し、車両に搭載されると共に、前記車両の外部に配置された送電装置からの電力を非接触で受電する受電装置として構成されたコイルユニットにおいて、
   前記巻き線の巻回軸と交差するように前記コイルに固定されるコア部材と、
   前記コア部材に関して前記コイルとは反対側に配置されるシールド部材とを備え、
   前記シールド部材の周縁部のうち、前記車両の車幅方向に延びる一対の周縁部は、それぞれに近接する前記コア部材の周縁部よりも内側に位置することを特徴とするコイルユニット。
2. 請求項１に記載のコイルユニットにおいて、
   前記シールド部材の周縁部のうち、前記車両の前後方向に延びる一対の周縁部は、それぞれに近接する前記コア部材の前記周縁部よりも外側に位置することを特徴とするコイルユニット。
3. 請求項１に記載のコイルユニットにおいて、
   前記シールド部材の周縁部のうち、前記車両の前後方向に延びる一対の周縁部は、それぞれに近接する前記コア部材の前記周縁部よりも内側に位置することを特徴とするコイルユニット。
4. 巻き線を巻回することにより形成されたコイルを有し、前記コイルから車両に搭載された受電装置に非接触で電力を供給する送電装置として構成されたコイルユニットにおいて、
   前記巻き線の巻回軸と交差するように前記コイルに固定されるコア部材と、
   前記コア部材に関して前記コイルとは反対側に配置されるシールド部材とを備え、
   前記シールド部材の周縁部のうち、前記車両の車幅方向に延びる一対の周縁部は、それぞれに近接する前記コア部材の周縁部よりも内側に位置することを特徴とするコイルユニット。
5. 請求項４に記載のコイルユニットにおいて、
   前記シールド部材の前記周縁部のうち、前記車両の前後方向に延びる一対の周縁部は、それぞれに近接する前記コア部材の前記周縁部よりも内側に位置することを特徴とするコイルユニット。
6. 請求項５に記載のコイルユニットにおいて、
   前記シールド部材の前記前後方向に延びる前記周縁部と、それに近接する前記コア部材の前記周縁部との距離は、前記シールド部材の前記車幅方向に延びる前記周縁部と、それに近接する前記コア部材の前記周縁部との距離よりも長いことを特徴とするコイルユニット。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載のコイルユニットにおいて、
   前記コイルは、空芯部を有するように前記巻き線を巻回することにより形成され、
   前記シールド部材は、前記コイルの前記空芯部を覆うように配置されることを特徴とするコイルユニット。
   

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