JP2019179906A - コイルユニット、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】耐衝撃性に優れるコイルユニット及び前記コイルユニットを備えるワイヤレス送電装置並びにワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システムを提供する。【解決手段】コイルユニット１は、導線１４が渦巻き状に巻かれている巻線部１１を有するコイル１０と、巻線部１１を内側に収容する収容部２１を有する基材２０とを備える。収容部２１は、巻線部１１の最外周側の導線と沿って形成される第１の壁面２４を有する第１の壁面部材５１と、巻線部１１の最内周側の導線１４と沿って形成される第２の壁面２５を有する第１の壁面部材５２とを有する。第１の壁面２４及び第２の壁面２５のいずれか一方又は両方が、巻線部１１の導線から離れて形成される突出部２８、２９を有する。巻線部１１の導線１４と突出部２８、２９との間には、空間３０、３１が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、コイルユニット、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システムに関する。

ワイヤレス電力伝送技術が知られている。ワイヤレス電力伝送技術は、一次（送電）コイルと二次（受電）コイルとの間の電磁誘導作用を利用して、電力をワイヤレスで伝送する。
特許文献１は、コイル本体と、絶縁部材とを備えるワイヤレス電力伝送用コイルユニットを開示している。

特開２０１５−１２０６６号公報

ところで、ワイヤレス電力伝送技術の実際の使用では、送電コイル又は受電コイルに振動、衝撃等の外力が加えられる場合がある。そのため、コイルユニットには耐衝撃性が求められる。
しかしながら、特許文献１に記載のワイヤレス電力伝送用コイルユニットにあっては、コイルの耐衝撃性について検討の余地がある。

本発明は、耐衝撃性に優れるコイルユニット並びに前記コイルユニットを備えるワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システムを提供する。

本発明のコイルユニットは、導線が渦巻き状に巻かれている巻線部を有するコイルと、前記巻線部を内側に収容する収容部を有する基材とを備える。前記収容部は、前記巻線部の最外周側の導線と沿って形成される第１の壁面を有する第１の壁面部材と、前記巻線部の最内周側の導線と沿って形成される第２の壁面を有する第２の壁面部材とを有する。前記第１の壁面及び前記第２の壁面のいずれか一方又は両方が、前記巻線部の導線から離れて形成される突出部を有し、前記巻線部の導線と前記突出部との間に空間が形成されている。

本発明によれば、耐衝撃性に優れるコイルユニット並びに前記コイルユニットを備えるワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送システムを提供できる。

一実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの一例を示す構成図である。 図１のワイヤレス電力伝送システムの送電コイルユニット及び受電コイルユニットの構成を示す回路図である。 一実施形態である第１の実施形態に係るコイルユニットの平面図である。 他の実施形態に係るコイルユニットの平面図である。 一実施形態である第２の実施形態に係るコイルユニットの平面図である。 他の実施形態に係るコイルユニットの平面図である。 他の実施形態に係るコイルユニットの平面図である。

以下、本実施形態について、図面を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面では、便宜上特徴部分を拡大して示している場合がある。各構成要素の寸法比率等は実際とは異なることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例である。本発明はこれらの例示に限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施可能である。

＜ワイヤレス電力伝送システム＞
まず、本発明の一実施形態として、例えば図１及び図２に示すワイヤレス電力伝送システム１００について説明する。図１は、ワイヤレス電力伝送システム１００の一例を示す構成図である。図２は、ワイヤレス電力伝送システム１００の送電コイルユニット２０３及び受電コイルユニット３０１の構成を示す回路図である。

本実施形態のワイヤレス電力伝送システム１００は、図１及び図２に示すように、電気自動車ＥＶに搭載されたバッテリー（二次電池）に対してワイヤレス充電を行う。電気自動車ＥＶは、バッテリーに充電された電力によりモーターを駆動して走行する電動車両（移動体）である。本実施形態では、ワイヤレス電力伝送システム１００が電気自動車ＥＶに適用されているが、他の実施形態ではワイヤレス電力伝送システムが電気自動車ＥＶ以外の移動体、モバイル機器等に適用されてもよい。

ワイヤレス電力伝送システム１００は、ワイヤレス送電装置２００とワイヤレス受電装置３００とを備える。ワイヤレス送電装置２００は充電設備側の地面Ｇに設置されている。ワイヤレス受電装置３００は電気自動車ＥＶに搭載されている。

ワイヤレス送電装置２００は、変換回路２０１と送電回路２０２と送電コイルユニット２０３とを備える。ワイヤレス受電装置３００は、受電コイルユニット３０１と、整流平滑回路３０３とを有する。負荷Ｖloadはワイヤレス受電装置３００の外側に配置されている。

変換回路２０１は、外部の商用電源Ｐと電気的に接続されて、商用電源Ｐから入力される交流電圧を所望の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ電源として機能する。変換回路２０１は、送電回路２０２と電気的に接続されている。変換回路２０１は、変換された直流電圧を送電回路２０２に供給する。

変換回路２０１については、送電回路２０２に対して直流電圧を出力するものであればよく、その構成は特に制限されない。変換回路２０１としては、交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路と力率改善を行うＰＦＣ（Power Factor Correction）回路とを組み合わせた変換回路；前記整流回路とスイッチングコンバータ等のスイッチング回路とを組み合わせた変換回路等が例示される。

送電回路２０２は、変換回路２０１から供給される直流電圧を交流電圧に変換する。送電回路２０２としては、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路等が例示される。送電回路２０２は、送電コイルユニット２０３と電気的に接続されている。送電回路２０２は、送電コイルユニット２０３が備える後述の第１のＬＣ共振回路の共振周波数に基づいて駆動周波数が制御された交流電圧を送電コイルユニット２０３に供給する。

送電コイルユニット２０３は、第１のＬＣ共振回路と図示略の基材とを備える。図示略の基材については、後述の「＜コイルユニット＞」の項で詳細に説明する。第１のＬＣ共振回路は、送電コイルＬ１と送電側コンデンサＣ１とを含む。第１のＬＣ共振回路の共振周波数を受電コイルユニット３０１側の共振周波数に近づける（一致させる場合も含む。）ことで、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送が可能となっている。なお、送電コイルユニット２０３は磁性体をさらに備えてもよい。また、他の実施形態において、送電コイルユニットはＬＣ共振回路を備えなくてもよい。すなわち、他の実施形態において、送電コイルユニットは、送電側コンデンサを含まなくてもよい。

本実施形態の送電コイルユニット２０３では、リアクトルＬｓが送電側コンデンサＣ１に対して直列に挿入された構成となっている。この構成の場合、送電コイルユニット２０３、受電コイルユニット３０１、整流平滑回路３０３及び負荷Ｖｌｏａｄで構成されるワイヤレス電力伝送網のインピーダンスの虚部が正となるように制御しやすくなる。リアクトルＬｓは、送電コイルユニット２０３側の共振周波数よりも十分高い周波数成分に対してハイインピーダンスとなる。これにより、高周波成分を除去するフィルターとして機能できる。

送電コイルＬ１は、ワイヤレス電力伝送用コイルにより構成されている。本実施形態の送電コイルＬ１は、電気自動車ＥＶのフロア下と向かい合うように、地面Ｇの上に設置又は地面Ｇに埋設されている。なお、本実施形態では、送電コイルＬ１（送電コイルユニット２０３）が変換回路２０１とともに地面Ｇの上に設置された構成となっている。

送電側コンデンサＣ１は、共振周波数を調整する機能を有している。本実施形態の送電側コンデンサＣ１は、送電コイルＬ１に対して直列に接続された第１のコンデンサＣ１１と、送電コイルＬ１に対して並列に接続された第２のコンデンサＣ１２とにより構成されているが、このような構成に限定されない。例えば、送電コイルＬ１に直列に接続された第１のコンデンサＣ１１のみからなる構成でもよい。

受電コイルユニット３０１は、第２のＬＣ共振回路と図示略の基材とを備える。図示略の基材については、後述の「＜コイルユニット＞」の項で詳細に説明する。
第２のＬＣ共振回路は、受電コイルＬ２と、受電側コンデンサＣ２とを含む。第２のＬＣ共振回路の共振周波数を送電コイルユニット２０３側の共振周波数に近づける（一致させる場合も含む。）ことで、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送が可能となっている。なお、受電コイルユニット３０１は磁性体をさらに備えてもよい。また、他の実施形態において、受電コイルユニットはＬＣ共振回路を備えなくてもよい。すなわち、他の実施形態において、受電コイルユニットは、受電側コンデンサを含まなくてもよい。

本実施形態の受電コイルユニット３０１では、リアクトルＬｒが受電側コンデンサＣ２に対して直列に挿入された構成となっている。この構成の場合、リアクトルＬｒは、受電コイルユニット３０１側の共振周波数よりも十分高い周波数成分に対してハイインピーダンスとなる。これにより、高周波成分を除去するフィルターとして機能できる。

受電コイルＬ２は、ワイヤレス電力伝送用コイルにより構成されている。本実施形態の受電コイルＬ２は、上述した地面Ｇの上に設置又は地面Ｇに埋設された送電コイルＬ１と向かい合うように、電気自動車ＥＶのフロア下に設置されている。

受電側コンデンサＣ２は、共振周波数を調整する機能を有している。本実施形態の受電側コンデンサＣ２は、受電コイルＬ２に対して直列に接続された第３のコンデンサＣ２１と、受電コイルＬ２に対して並列に接続された第４のコンデンサＣ２２とにより構成されているが、このような構成に限定されない。例えば、受電コイルＬ２に直列に接続された第３のコンデンサＣ２１のみからなる構成でもよい。

整流平滑回路３０３は、受電コイルユニット３０１と電気的に接続されて、受電コイルＬ２から供給される交流電圧を整流して直流電圧に変換する。整流平滑回路３０３としては、１つのスイッチング素子又はダイオードと平滑コンデンサとから構成される半波整流平滑回路；ブリッジ接続された４つのスイッチング素子又はダイオードと平滑コンデンサとから構成される全波整流平滑回路等が例示される。整流平滑回路３０３は、負荷Ｖloadと電気的に接続されている。整流平滑回路３０３は、変換された直流電力を負荷Ｖloadに供給する。なお、ワイヤレス受電装置３００では、整流平滑回路３０３と負荷Ｖloadとの間に充電回路を備えた構成としてもよい。

負荷Ｖloadは、整流平滑回路３０３の出力端子の間に接続されて、整流平滑回路３０３から直流電圧が供給される。負荷Ｖloadとしては、上述した電気自動車ＥＶに搭載されたバッテリー、モーター等が例示される。

負荷Ｖloadは、電力の需要状態（貯蔵状態又は消費状態）によって、等価抵抗値が時間とともに変わる抵抗負荷とみなすことができる。なお、整流平滑回路３０３での消費電力は、負荷Ｖloadでの消費電力に比べて十分小さい。

以上説明した構成を備える電力伝送システム１００では、送電コイルユニット２０３と受電コイルユニット３０１との間における共振（共鳴）現象を利用した磁界共鳴方式によって、ワイヤレス送電装置２００からワイヤレス受電装置３００に向けて、電力をワイヤレスで伝送できる。すなわち、この磁界共鳴方式では、第１のＬＣ共振回路の共振周波数と第２のＬＣ共振回路の共振周波数とを近づけて（一致させる場合も含む。）、この共振周波数付近の高周波電流及び電圧を送電コイルユニット２０３に印加し、電磁的に共振（共鳴）させた受電コイルユニット３０１に電力をワイヤレスで伝送（供給）することが可能である。なお、ワイヤレス送電装置２００及びワイヤレス受電装置３００は、ワイヤレス送電装置２００とワイヤレス受電装置３００との間で通信を行う通信回路を備えてもよい。

したがって、本実施形態の電力伝送システム１００では、充電ケーブルとの接続を行わずに、充電設備側から供給される電力をワイヤレスで電気自動車ＥＶに伝送しながら、この電気自動車ＥＶに搭載されたバッテリーに対してワイヤレス充電を行うことが可能である。

＜コイルユニット＞
（第１の実施形態）
次に、一実施形態である第１の実施形態に係るコイルユニットとして、図３に示すコイルユニット１について説明する。図３は、コイルユニット１の平面図である。
図３に示すように、コイルユニット１は、コイル１０と基材２０を備える。コイル１０は送電側コイルＬ１としても受電側コイルＬ２としても用いることができる。
コイルユニット１においては、コイル１０と基材２０とが図示略の筐体に収容されている。なお、コイルユニット１は、コンデンサ及び磁性体のいずれか一方又は両方をさらに備えてもよい。コイルユニット１がコンデンサ及び磁性体のいずれか一方又は両方をさらに備える場合、コンデンサ、磁性体は特に限定されない。

コイル１０は、巻線部１１と第１の配線部１２と第２の配線部１３とを有する。
巻線部１１は導線１４が渦巻き状に巻かれている部分である。導線１４は、特に限定されない。導線１４は、例えば銅、アルミニウム等を含むリッツ線でもよい。
第１の配線部１２は、導線１４が巻線部１１から巻線部１１の最外周側で延長されている部分である。第２の配線部１３は、導線１４が巻線部１１から巻線部１１の最内周側で延長されている部分である。

基材２０は収容部２１と主面２２と中空部２３とを有する。収容部２１は主面２２上に設けられている。主面２２上の平面領域は、収容部２１の内側の平面領域と収容部２１の外側の平面領域とに収容部２１によって区切られている。中空部２３は主面２２の中央部分に形成されている中空状の空間領域である。なお、他の実施形態において基材は中空部を有さなくてもよい。

収容部２１は、第１の壁面部材５１と第２の壁面部材５２とを有する。第１の壁面部材５１は第１の壁面２４を有する。第２の壁面部材５２は第２の壁面２５を有する。
第１の壁面２４は、巻線部１１の最外周側の導線１４と沿って形成される壁面である。そのため、第１の壁面２４は収容部２１の外周壁として機能する。具体的には、第１の壁面２４は、主面２２に設けられている。第１の壁面２４により、巻線部１１の最外周の導線１４の位置が固定される。そして、第１の壁面２４により収容部２１の内側の平面領域と収容部２１の外側の平面領域とが、巻線部１１の最外周側で区切られている。
第２の壁面２５は、巻線部１１の最内周側の導線１４と沿って形成される壁面である。そのため、第２の壁面２５は収容部２１の内周壁として機能する。具体的には、第２の壁面２５は、主面２２に設けられている。第２の壁面２５により、巻線部１１の最内周の導線１４の位置が固定される。そして、第２の壁面２５により、収容部２１の内側の平面領域と収容部２１の外側の空間領域とが、巻線部１１の最内周側で区切られている。

収容部２１は、収容部２１の内側に巻線部１１を収容する。コイルユニット１においては、収容部２１の内側の平面領域の主面２２に巻線部１１が配置されている。そして、巻線部１１の導線１４は、収容部２１の内側の平面領域の主面２２と接している。
第１の壁面２４には、第１の引出口２６が形成されている。第１の引出口２６では、巻線部１１の最外周側の導線１４が収容部２１の内側から外側に引き出される。第２の壁面２５には、第２の引出口２７が形成されている。第２の引出口２７では、巻線部１１の最内周側の導線１４が収容部２１の内側から外側に引き出される。
第１の引出口２６及び第２の引出口２７からそれぞれ引き出されている導線１４は、図示略の電気部品と接続されてもよい。また、第１の引出口２６には、第１の配線部１２の導線１４が固定されてもよく、第２の引出口２７には、第２の配線部１３の導線１４が固定されてもよい。これにより、コイル１０の導線１４の位置がずれにくくなる。

コイルユニット１においては、第１の壁面２４及び第２の壁面２５の両方が、巻線部１１の導線１４から離れて形成される突出部２８，２９を有する。具体的には第１の壁面２４が突出部２８を有し、第２の壁面２５が突出部２９を有する。巻線部１１の導線１４と突出部２８との間には空間３０が形成され、巻線部１１の導線１４と突出部２９との間には空間３１が形成されている。
図３に示すコイルユニット１において、空間３０の幅Ｗ_１の長さ及び幅Ｗ_１と直交する方向の長さは、巻線部１１の導線１４の線幅Ｒに対し３Ｒ以上が好ましい。幅Ｗ_１の長さは、巻線部１１の導線１４から突出部２８が離れる方向の幅の長さである。これにより、コイルユニット１が耐衝撃性にさらに優れる。なお、幅Ｗ_１と直交する方向とは、突出部２８が導線１４から離れる方向であり、コイルの軸方向と直交する方向である。
図３に示すコイルユニット１において、空間３１の幅Ｗ_２の長さ及び幅Ｗ_２と直交する方向の長さは、巻線部１１の導線１４の線幅Ｒに対し３Ｒ以上が好ましい。幅Ｗ_２の長さは、巻線部１１の導線１４から突出部２９が離れる方向の幅の長さである。これにより、コイルユニット１が耐衝撃性にさらに優れる。なお、幅Ｗ_２と直交する方向とは、突出部２８が導線１４から離れる方向であり、コイルの軸方向と直交する方向である。

コイルユニット１においては、収容部２１が第１の溝３２をさらに有する。
第１の溝３２は、収容部２１の内側の主面２２が直線状壁面２４ａと直線状壁面２４ｂとによって区切られることで形成されている。直線状壁面２４ａ及び直線状壁面２４ｂは、第１の壁面２４の一部の外周壁を構成し、互いに平行であり対向する壁面部分である。
第１の溝３２は、直線状壁面２４ａ及び直線状壁面２４ｂと平行な向きに収容部２１の内側の平面領域に形成されている。
第１の溝３２は収容部２１の内側から外側に貫通するように基材２０に形成されている溝状の空間領域である。コイルユニット１においては、第１の溝３２は、収容部２１の内側から基材２０の端部にかけて形成されている。その結果、熱電対等の温度測定器を基材２０の端部から収容部２１の内側に直線的に挿入でき、巻線部１１の温度測定等の状態管理の実施がさらに容易となる。

基材２０は図示略の面をさらに有する。図示略の面は、主面２２と平行であり、主面２２と対向する。図示略の面と主面２２との間の距離は、一定であることが好ましい。この場合、前記距離を基材２０の厚みとすることができる。基材２０の厚みは特に限定されないが、例えば、０．５〜５．０ｍｍとすることができる。

基材２０は絶縁部材で構成されている。絶縁部材は特に限定されないが、ガラス、樹脂等が例示される。ただし、絶縁部材としては樹脂が好ましい。樹脂の具体例としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ樹脂）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）等が例示される。
コイルユニット１においては、基材２０がボビンの形態である。ボビンはコイル１０の導線１４をきれいに巻き、コイル１０の導線１４の形状を保持するための部品である。

図４は他の実施形態にかかるコイルユニット２の平面図である。以下のコイルユニット２に関する説明において、コイルユニット２の構成とコイルユニット１の構成とで同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。コイルユニット２とコイルユニット１とで重複する構成について、説明を省略する。

コイルユニット２においては、第１の壁面２４及び第２の壁面２５の両方が、巻線部１１の導線１４から離れて形成される突出部３３，３４を有する。巻線部１１の導線１４と突出部３３との間には空間３５が形成され、巻線部１１の導線１４と突出部３４との間には空間３６が形成されている。
さらに、第１の引出口２６及び第２の引出口２７の両方は、突出部３３，３４にそれぞれ形成されている。具体的には第１の壁面２４が突出部３３を有し、第２の壁面２５が突出部３４を有する。そして、第１の引出口２６は突出部３３に形成され、第２の引出口２７は突出部３４に形成される。その結果、第１の引出口２６及び第２の引出口２７の導線１４の周囲にそれぞれ空間３５，３６が形成される。

本実施形態ではコイルユニット１（２）を一例として、第１の壁面及び第２の壁面において、突出部の壁面が導線と接する部分の壁面から垂直に曲げられて形成されている形態を示すが、導線１４と第１の壁面及び第２の壁面と間の空間は、空間の導線から離れる方向の幅の長さが漸次広くなるように形成されてもよい。

本実施形態ではコイルユニット１（２）において、一例として、第１の配線部１２の導線１４が基材２０の外周側の領域に向かって延長され、第２の配線部１３の導線１４が中空部２３に向かって延長されている形態を示すが、第１の配線部１２及び第２の配線部１３の導線１４が延長される向きは特に限定されない。

（作用効果）
以上説明したコイルユニット１（２）にあっては、第１の壁面２４及び第２の壁面２５が突出部２８，２９（３３，３４）を有し、空間３０，３１（３５，３６）が形成されているため、コイルユニット１又はその端子接続部分に外力が加わった際には、空間３０，３１（３５，３６）が緩衝領域として機能し、応力が緩和されやすくなる。よって、コイルユニット１（２）は、耐衝撃性に優れる。

ところで、特許文献１に記載のワイヤレス電力伝送用コイルユニットは、上述のコイルの耐衝撃性の課題に加えて、下記の問題が生じることがあった。
ワイヤレス電力伝送技術ではコイルユニットには、薄型化、小型化が求められている。そのため、コイル１０とコイル１０以外の電気部品との端子接続部分についても薄型化、小型化が求められている。コイルユニット１（２）における端子接続部分としては、第１の配線部１２、第２の配線部１３等がある。

一方でコイルユニットの製造においては、導線を巻いてコイルを製造する際に、第１の配線部１２及び第２の配線部１３の導線１４の長さが一定の長さとなりにくく、第１の配線部１２及び第２の配線部１３の導線１４の長さが長く、各引出口を超える場合があった。通常、これら主に２つの場合には、第１の配線部１２及び第２の配線部１３の導線１４の長さ調整が行われ、寸法精度が担保されている。
ところが、上述のようにコイルユニットにおいては端子接続部分の薄型化、小型化が求められている。そのため、端子接続の作業に加えて、導線の長さ調整の作業も困難になることがあった。

この端子接続の作業及び導線の長さ調整の作業上の課題に対し、コイルユニット１（２）によれば、第１の壁面２４及び第２の壁面２５の両方が、突出部２８，２９（３３，３４）を有し、空間３０，３１（３５，３６）が形成されているため、空間３０，３１（３５，３６）で導線１４を直接操作することで、各配線部の導線の長さ調整の作業が容易となる。

また、あえて配線部の導線が長くなるように巻線部を作製し、配線部の導線と電気部品と端子接続の作業を容易にし、その後、空間３０，３１（３５，３６）に余剰分の導線を収め、配線部の導線の長さを調整することも可能である。このように、薄型化、小型化が求められている中であっても、コイルユニット１（２）にあっては、コイルの長さの調整作業と端子接続作業が容易となり、生産性が向上する。したがってコイルユニット１（２）によれば、耐衝撃性に優れるだけでなく、コイルユニットの薄型化及び小型化と生産性の向上とを両立できる。

コイルユニット１（２）にあっては、収容部２１が第１の溝３２を有するため、巻線部１１の導線１４を極力曲げることなくコイルユニット１（２）の外部に導線１４を直線的に引き出すことが可能となり、長さの調整作業の際にもコイル１０に余計な負荷がかかりにくくなる。
コイルユニット１（２）にあっては、第１の溝３２が収容部２１の内側で形成されているため、作業性がさらに向上する。

さらに、コイルユニット１において空間３０，３１の幅Ｗ_１，Ｗ_２が３Ｒ以上である場合、空間３０，３１の幅がコイル１０の導線の幅に対して十分確保されるようになるため、コイルの導線の形状を無理なく変形でき、作業の際にコイルにかかる負荷を抑制できるようになる。
また、コイルユニット２にあっては、第１の引出口２６及び第２の引出口２７が突出部に形成され、第１の引出口２６及び第２の引出口２７の導線１４の周囲にそれぞれ空間３５，３６が形成されているため、作業性がさらに向上する。

（第２の実施形態）
図５は、一実施形態である第２の実施形態に係るコイルユニット３の平面図である。図６は、他の実施形態に係るコイルユニット４の平面図である。図７は、他の実施形態に係るコイルユニット５の平面図である。
以下の説明において、コイルユニット３〜５の構成とコイルユニット１，２の構成とで同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。コイルユニット３〜５とコイルユニット１，２とで重複する構成について、説明を省略する。

コイルユニット３は、コイル１０と、基材２０とを備える。基材２０は収容部２１を有する。収容部２１は、第１の壁面部材５１と第２の壁面部材５２とを有する。
第１の壁面部材５１は第１の壁面２４と、第１の区画壁面３７とを有する。第１の区画壁面３７は、巻線部１１の導線の外周側に沿って形成される。
第２の壁面部材５２は、第２の壁面２５と、第２の区画壁面３８とを有する。第２の区画壁面３８は、巻線部１１の導線の内周側に沿って形成される。
第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８の間に巻線部１１の導線が収容される。
第１の壁面部材５１及び第２の壁面部材５２のいずれか一方又は両方が、巻線部１１の導線から離れて形成される突出部を有し、巻線部１１の導線と突出部との間に空間が形成されている。

コイルユニット３においては、第１の壁面部材５１が第１の区画壁面３７をさらに有し、第２の壁面部材５２が第２の区画壁面３８をさらに有する。第１の区画壁面３７は巻線部１１の導線１４の外周側に沿って形成される渦巻き状の壁面であり、第１の壁面２４が導線１４に沿って最外周側から内周側に向かって延長されている部分である。第２の区画壁面３８は巻線部１１の導線１４の内周側に沿って形成される渦巻き状の壁面であり、第２の壁面２５が導線１４に沿って最内周側から外周側に向かって延長されている部分である。その結果、第１の区画壁面３７は、第１の壁面２４と一体的に形成され、第２の区画壁面３８は、第２の壁面２５と一体的に形成されている。

図５に示すように、第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８は、巻線部１１の導線１４に沿って収容部２１の内側の平面領域に設けられている。その結果、第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８の間には、溝状の空間領域が形成される。
このように形成されている溝状の空間領域に巻線部１１の導線１４が一本ずつ収容されている。さらに、巻線部１１の最外周側の導線１４は、第１の壁面２４と第２の区画壁面３８との間に収容され、巻線部１１の最内周側の導線１４は、第２の壁面２５と第１の区画壁面３７との間に収容されている。このように、第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８は、巻線部１１の導線１４を収容する部材としても機能する。これにより、導線１４の位置の変動を一巻ごとに抑制でき、第１の配線部１２及び第２の配線部１３における導線１４の長さの調整作業が容易になる。また、電力伝送コイルとしてのコイルの特性変化を抑制できる。なお、他の実施形態において、第２の溝には巻線部の導線が複数本ずつ収容されてもよい。

図５に示すように、コイルユニット３においては、第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８の両方が、突出部３９，４０を有する。具体的には、第１の区画壁面３７が突出部３９を有し、第２の区画壁面３８が突出部４０を有する。突出部３９は、巻線部１１の最内周側の導線から巻線部１１の外周側に向かって離れて形成される。突出部４０は、巻線部１１の最外周側の導線から巻線部１１の内周側に向かって離れて形成される。巻線部の導線１４と突出部３９との間には空間４１が形成され、巻線部の導線１４と突出部４０との間には空間４２が形成されている。
なお、コイルユニット３においては、第１の区画壁面３７は収容部２１の外周壁である第１の壁面２４と巻線部の導線１４に沿って連続し、第２の区画壁面３８は収容部２１の内周壁である第２の壁面２５と巻線部の導線１４に沿って連続している。すなわち、第１の区画壁面３７は第１の壁面２４と一体的に構成されてもよく、第２の区画壁面３８は第２の壁面２５と一体的に構成されてもよい。

第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８の高さ（すなわち、溝状の空間領域の深さ）は、特に限定されない。ただし、第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８の高さは、導線１４の直径より大きく、導線１４の直径の１．２倍以下が好ましい。第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８の高さが導線１４の直径より大きいと、コイルユニット１に振動、衝撃等の外力が加わった際にコイル１０と他の部材との接触を防止しやすくなる。また、第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８の高さが導線１４の直径の１．２倍以下であると、コイルユニット１をさらに薄型化できる。そのため、第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８の高さが導線１４の直径より大きく、導線１４の直径の１．２倍以下であると、コイルユニット１の薄型化と、コイル１０と他の部材との接触の防止とを両立できる。
なお、コイルユニット１に対する振動、衝撃等の外力による影響が少ない場合、第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８の高さを導線１６の直径以下とすることが好ましい。これにより、コイルユニット１をさらに薄型化できる。

本実施形態ではコイルユニット３において、一例として、第１の区画壁面３７及び第２の区画壁面３８の間に溝状の空間領域が形成される形態を示すが、他の形態例においては、溝状の空間領域は、収容部２１の内側の平面領域を彫り込むようにして形成されてもよい。すなわち、収容部２１の内側の平面領域上の基材２０を彫り込むことで巻線部１１の導線１４を配置する溝状の空間領域を形成してもよい。

図６に示すように、第１の引出口２６及び第２の引出口２７の両方は、突出部３３，３４にそれぞれ形成され、巻線部１１の導線１４との間には空間３５、３６が形成されてもよい。このようにコイルユニット４にあっては、第１の引出口２６及び第２の引出口２７の導線１４の周囲にそれぞれ空間３５，３６が形成されているため、作業性がさらに向上する。

図７に示すコイルユニット５においては、第１の区画壁面３７が第１の突出部４３を有し、第２の区画壁面３８が第２の突出部４４を有する。第１の突出部４３は、巻線部１１の導線１４から巻線部１１の外周側に向かって離れて形成される。第２の突出部４４は、巻線部１１の導線１４から巻線部１１の内周側に向かって離れて形成される。
第１の突出部４３と巻線部１１の導線１４との間には第１の空間４５が形成され、第２の突出部４４と巻線部１１の導線１４との間には第２の空間４６が形成されている。
コイルユニット５のように、第１の突出部４３と第２の突出部４４とは、巻線部１１の最外周側と最内周側の間の領域で形成されてもよい。具体的にコイルユニット５においては、第１の空間４５と第２の空間４６とが同一部分の導線１４を挟み込むように形成されている。このようにコイルユニット５にあっては、同一部分の導線１４を挟み込むようにして第１の空間４５及び第２の空間４６が形成されているため、作業性がさらに向上する。

以上説明したコイルユニット３〜５にあっては、第１の壁面部材及び第２の壁面部材のいずれか一方又は両方が、巻線部１１の導線１４から離れて形成される突出部を有し、巻線部１１の導線１４と突出部との間に空間が形成されているため、コイルユニット１，２と同様の作用効果が得られる。よって、コイルユニット３〜５も耐衝撃性に優れ、コイルユニットの薄型化及び小型化と生産性の向上とを両立できる。

１〜５…コイルユニット、１０…コイル、１１…巻線部、１２…第１の配線部、１３…第２の配線部、１４…導線、２０…基材、２１…収容部、２２…主面、２３…中空部、２４…第１の壁面、２５…第２の壁面、２６…第１の引出口、２７…第２の引出口、２８，２９，３３，３４，３９，４０，４３，４４…突出部、３０，３１，３５，３６，４１，４２，４５，４６…空間、３２…第１の溝、３７…第１の区画壁面、３８…第２の区画壁面、５１…第１の壁面部材、５２…第２の壁面部材、１００…ワイヤレス電力伝送システム、２００…ワイヤレス送電装置、２０１…電源回路、２０２…駆動回路、２０３…送電側共振器、３００…ワイヤレス受電装置、３０１…受電側共振器、３０３…整流回路、Ｌ１…送電側コイル、Ｌ２…受電側コイル、Ｃ１…送電側キャパシタ、Ｃ２…受電側キャパシタ、ＥＶ…電気自動車、Ｒ…線幅、Ｖload…負荷、Ｗ_１，Ｗ_２…空間の幅

Claims (11)

1. 導線が渦巻き状に巻かれている巻線部を有するコイルと、
   前記巻線部を内側に収容する収容部を有する基材と、
   を備え、
   前記収容部は、
   前記巻線部の最外周側の導線と沿って形成される第１の壁面を有する第１の壁面部材と、
   前記巻線部の最内周側の導線と沿って形成される第２の壁面を有する第２の壁面部材と、
   を有し、
   前記第１の壁面及び前記第２の壁面のいずれか一方又は両方が、前記巻線部の導線から離れて形成される突出部を有し、前記巻線部の導線と前記突出部との間に空間が形成されている、コイルユニット。
2. 前記第１の壁面には、前記巻線部の最外周側の導線が前記収容部の内側から外側に引き出される第１の引出口が形成され、
   前記第２の壁面には、前記巻線部の最内周側の導線が前記収容部の内側から外側に引き出される第２の引出口が形成されている、請求項１に記載のコイルユニット。
3. 前記第１の引出口及び前記第２の引出口のいずれか一方又は両方が、前記突出部に形成されている、請求項２に記載のコイルユニット。
4. 前記突出部が前記巻線部の導線から離れる方向の前記空間の幅の長さが、漸次広くなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコイルユニット。
5. 前記突出部が前記巻線部の導線から離れる方向の前記空間の幅の長さ及び前記突出部が前記巻線部の導線から離れる方向と直交する方向の前記空間の幅の長さが、前記巻線部の導線の線幅Ｒに対し３Ｒ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコイルユニット。
6. 前記第１の壁面部材が、前記巻線部の導線の外周側に沿って形成される第１の区画壁面をさらに有し、
   前記第２の壁面部材が、前記巻線部の導線の内周側に沿って形成される第２の区画壁面をさらに有し、
   前記第１の区画壁面及び前記第２の区画壁面の間に前記巻線部の導線が収容される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のコイルユニット。
7. 導線が渦巻き状に巻かれている巻線部を有するコイルと、
   前記巻線部を内側に収容する収容部を有する基材と、
   を備え、
   前記収容部は、
   前記巻線部の最外周側の導線と沿って形成される第１の壁面と、前記巻線部の導線の外周側に沿って形成される第１の区画壁面とを有する第１の壁面部材と、
   前記巻線部の最内周側の導線と沿って形成される第２の壁面と、前記巻線部の導線の内周側に沿って形成される第２の区画壁面とを有する第２の壁面部材と、
   を有し、
   前記第１の区画壁面及び前記第２の区画壁面の間に前記巻線部の導線が収容され、
   前記第１の壁面部材及び前記第２の壁面部材のいずれか一方又は両方が、前記巻線部の導線から離れて形成される突出部を有し、前記巻線部の導線と前記突出部との間に空間が形成されている、コイルユニット。
8. 前記第１の区画壁面が前記巻線部の導線から前記巻線部の外周側に向かって離れて形成される第１の突出部を有し、
   前記第２の区画壁面が前記巻線部の導線から前記巻線部の内周側に向かって離れて形成される第２の突出部を有し、
   前記巻線部の導線と前記第１の突出部との間に第１の空間が形成され、
   前記巻線部の導線と前記第２の突出部との間に第２の空間が形成され、
   前記第１の空間と前記第２の空間とが同一部分の導線を挟み込むように形成されている、請求項７に記載のコイルユニット。
9. 電力をワイヤレスで送電するワイヤレス送電装置であって、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載のコイルユニットを備える、ワイヤレス送電装置。
10. 電力をワイヤレスで受電するワイヤレス受電装置であって、
    請求項１〜８のいずれか一項に記載のコイルユニットを備える、ワイヤレス受電装置。
11. ワイヤレス送電装置からワイヤレス受電装置に向けて電力をワイヤレスで伝送するワイヤレス電力伝送システムであって、
    前記ワイヤレス送電装置及び前記ワイヤレス受電装置の少なくとも一方は、請求項１〜８のいずれか一項に記載のコイルユニットを備える、ワイヤレス電力伝送システム。

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