JP5839120B2 - 受電装置および送電装置 - Google Patents

Description

本発明は、受電装置および送電装置に関する。

近年、環境への配慮からバッテリなどの電力を用いて駆動輪を駆動させるハイブリッド車両や電気自動車などが着目されている。

特に近年は、上記のようなバッテリを搭載した電動車両において、プラグなどを用いずに非接触でバッテリを充電可能なワイヤレス充電が着目されている。

たとえば、特開２０１１−５０１２７号公報に記載された非接触電力給電装置は、受電部および送電部を備え、送電部および受電部は、いずれも、Ｈ形状のコアと、このコアに装着されたコイルとを含む。

コアは、２つの磁極部と、この２つの磁極部間に形成され、コイルが巻回された細幅被コイル部とを含む。

上記２つの磁極部は、細幅被コイル部の中心を通り、２つの磁極部に垂直に交わる対称軸に対して線対称となるように形成されており、コアは、上記対称軸に対称なＨ字形状となるように形成されている。

特開２０１１−５０１２７号公報

一般に、受電部と送電部との間で電力伝送を行うと、受電部のコイルの温度や送電部のコイルの温度などが上昇する。

このため、上記のような受電部を備えた受電装置は、受電部を冷却する冷却装置を備える必要がある。同様に、上記のような送電部を備えた送電装置は、送電部を冷却する冷却装置を備える必要がある。

このため、従来の受電装置や送電装置においては、装置自体が大型化しやすいという問題があった。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その第１目的は、装置の大型化を抑制しつつも、受電部を良好に冷却することができる受電装置を提供することである。第２の目的は、装置の大型化を抑制しつつも、送電部を良好に冷却することができる送電装置を提供することである。

本発明に係る受電装置は、第１コイルを含む送電部から非接触で電力を受電する受電装置である。受電装置は、内部に収容部が形成された筐体と、筐体内に配置されたコアと、筐体内に配置され、コアに設けられた第２コイルと、筐体内に配置されると共に、第２コイルに接続された電気機器と、筐体の内表面と第２コイルとの間と、筐体の内表面と電気機器との間に配置された絶縁部材と、冷媒を流通させて、第２コイルおよび電気機器を冷却する冷却装置とを備える。

上記第２コイルと電気機器とは、絶縁部材を間に挟んで筐体の内表面に取り付けられる。上記電気機器は第２コイルよりも冷媒の流通方向の上流に配置される。

好ましくは、上記電気機器は、第２コイルに接続されたキャパシタと、第２コイルが受電した電流を整流する整流器とを含む。上記整流器は、キャパシタよりも冷媒の流通方向の上流側に配置される。上記キャパシタは、第２コイルよりも冷媒の流通方向の上流側に配置される。

好ましくは、上記電気機器は、第２コイルに接続されたキャパシタと、第２コイルが受電した電流を整流する整流器とを含む。上記キャパシタは、整流器よりも冷媒の流通方向の上流側に配置される。上記整流器は、第２コイルよりも冷媒の流通方向の上流側に配置される。

好ましくは、上記第２コイルは、第１巻回軸の周囲を取り囲むように形成される。上記コアは、第２コイルが巻回される第１軸部と、第１軸部の第１端部に形成され、第１巻回軸の延びる方向と交差する第１交差方向に延びる第１磁極部と、第１軸部の第２端部に形成され、第１交差方向に延びる第２磁極部とを含む。上記記第１交差方向における第１軸部の幅は、第１交差方向における第１磁極部の長さおよび第２磁極部の長さよりも短い。上記第１交差方向における第１磁極部の中央に位置する第１中央部と、第１交差方向における第２磁極部の中央に位置する第２中央部とは、第１交差方向における第１軸部の中央に位置する第３中央部より第１交差方向の一方側に位置する。上記電気機器は、第１軸部に対して第１交差方向の一方側に配置されると共に、第１磁極部および第２磁極部の間に配置される。好ましくは、上記冷却装置は、筐体内に冷媒を供給する。

好ましくは、上記第２コイルは、第１巻回軸の周囲を取り囲むように形成される。上記冷却装置は、第１巻回軸の延びる方向と交差する第１交差方向に冷媒を供給する。好ましくは、上記筐体は、密閉される。

好ましくは、上記第２コイルと第２コイルに接続されたキャパシタとによって、送電部から非接触で電力を受電する受電部が形成される。上記送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数の１０％以下である。

好ましくは、上記第２コイルと第２コイルに接続されたキャパシタとによって、送電部から非接触で電力を受電する受電部が形成される。上記受電部と送電部との結合係数は、０．１以下である。

好ましくは、上記第２コイルと第２コイルに接続されたキャパシタとによって、送電部から非接触で電力を受電する受電部が形成される。上記受電部は、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて送電部から電力を受電する。

本発明に係る送電装置は、第１コイルを含む受電部に非接触で電力を送電する送電装置。送電装置は、外部に収容部が形成された筐体と、筐体内に配置されたコアと、筐体内に配置され、コアに設けられた第１コイルと、筐体内に配置されると共に、第１コイルに接続された電気機器と、筐体の内表面と第１コイルとの間と、筐体の内表面と電気機器との間に配置された絶縁部材と、冷媒を流通させて、第１コイルおよび電気機器を冷却する冷却装置とを備える。

上記第１コイルと電気機器とは、絶縁部材を間に挟んで筐体の内表面に取り付けられる。上記電気機器は第１コイルよりも冷媒の流通方向の上流に配置される。

好ましくは、上記電気機器は、第１コイルに接続されたキャパシタを含む。
好ましくは、上記第１コイルは、第２巻回軸の周囲を取り囲むように形成される。上記コアは、第１コイルが巻回される第２軸部と、第２軸部の第３端部に形成され、第２巻回軸の延びる方向と交差する第２交差方向に延びる第３磁極部と、第２軸部の第４端部に形成され、第２交差方向に延びる第４磁極部とを含む。上記第２交差方向における第２軸部の幅は、第２交差方向における第３磁極部の長さおよび第４磁極部の長さよりも短い。上記第２交差方向における第３磁極部の中央に位置する第４中央部と、第２交差方向における第４磁極部の中央に位置する第５中央部とは、第２交差方向における第２軸部の中央に位置する第６中央部より第２交差方向の一方側に位置する。上記電気機器は、第２軸部に対して第２交差方向の一方側に配置されると共に、第３磁極部および第４磁極部の間に配置される。

好ましくは、上記冷却装置は、筐体内に冷媒を供給する。
好ましくは、上記第１コイルは、第２巻回軸の周囲を取り囲むように形成される。上記冷却装置は、第２巻回軸の延びる方向と交差する第２交差方向に冷媒を供給する。好ましくは、上記筐体は、密閉される。

好ましくは、上記第１コイルと、第１コイルの接続されたキャパシタとによって、受電部に非接触で電力を送電する送電部が形成される。上記送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数の１０％以下である。

好ましくは、上記第１コイルと、第１コイルの接続されたキャパシタとによって、受電部に非接触で電力を送電する送電部が形成される。上記受電部と送電部との結合係数は、０．１以下である。

好ましくは、上記第１コイルと、第１コイルの接続されたキャパシタとによって、受電部に非接触で電力を送電する送電部が形成される。上記送電部は、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて受電部に電力を送電する。

本発明に係る受電装置によれば、装置の大型化を抑制しつつも、受電部を良好に冷却することができる。本発明に係る送電部によれば、装置の大型化を抑制しつつも、送電部を良好に冷却することができる。

本実施の形態に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを模式的に示す模式図である。 電動車両１０の左側の側面を示す側面図である。 電動車両１０の底面図である。 受電装置１１を示す断面図である。 受電装置１１の分解斜視図である。 固定部材２７およびフェライトコア２１を模式的に示す分解斜視図である。 受電装置１１の平断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。 シールド２５と絶縁部材４０とを示す平面図である。 整流器１３およびキャパシタ２３の周囲の構成を示す断面図である。 絶縁部材４０などの固定態様の変形例を示す断面図である。 図１１に示された素子２３ａおよびその周囲の構成を示す断面図である。 受電部２０と送電部５６とを対向配置させた状態を示す斜視図である。 図１３に示す送電装置５０の断面図である。 受電部２０などの機器を取り外した状態におけるシールド６２を示す平面図である。 電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す模式図である。 固有周波数のズレ（％）と伝送効率（％）との関係を示すグラフである。 固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、第１コイル５８に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。 電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示したグラフである。 図１３において受電部２０と送電部５６との間の横ずれ量と、電力伝送効率との関係を示すグラフである。 比較例としての受電部２０および送電部５６との間の位置ずれ量と、電力伝送効率との関係を示すグラフである。 受電装置１１の変形例を示す断面図である。 受電装置１１およびその周囲に位置する構成を示す断面図である。 受電装置１１およびその周囲の構成を模式的に示す斜視図である。 送電装置５０およびその周囲の構成を示す斜視図である。 送電装置５０およびその周囲の構成を示す斜視図である。 受電装置１１の第２変形例を示す断面図である。 受電装置１１の第３変形例を示す断面図である。

図１は、本実施の形態に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを模式的に示す模式図である。

本実施の形態１に係る電力伝送システムは、受電装置１１を含む電動車両１０と、送電装置５０を含む外部給電装置５１とを有する。電動車両１０の受電装置１１は、送電装置５０が設けられた駐車スペース５２の所定位置に停車して、主に、送電装置５０から電力を受電する。

駐車スペース５２には、電動車両１０を所定の位置に停車させるように、輪止や駐車位置および駐車範囲を示すラインが設けられている。

外部給電装置５１は、交流電源５３に接続された高周波電力ドライバ５４と、高周波電力ドライバ５４などの駆動を制御する制御部５５と、この高周波電力ドライバ５４に接続された送電装置５０とを含む。送電装置５０は、送電部５６を含み、送電部５６は、フェライトコア５７と、フェライトコア５７に巻きつけられた第１コイル５８と、この第１コイル５８に接続されたキャパシタ５９とを含む。なお、キャパシタ５９は、必須の構成ではない。第１コイル５８は、高周波電力ドライバ５４に接続されている。

送電部５６は、第１コイル５８のインダクタンスと、第１コイル５８の浮遊容量およびキャパシタ５９のキャパシタンスとから形成された電気回路を含む。

図１において、電動車両１０は、受電装置１１と、受電装置１１に接続された整流器１３と、この整流器１３に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続されたバッテリ１５と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ（Power Control Unit））１６と、このパワーコントロールユニット１６に接続されたモータユニット１７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４やパワーコントロールユニット１６などの駆動を制御する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２とを備える。なお、本実施の形態に係る電動車両１０は、図示しないエンジンを備えたハイブリッド車両であるが、モータにより駆動される車両であれば、燃料電池車両も含む。

整流器１３は、受電装置１１に接続されており、受電装置１１から供給される交流電流を直流電流に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に供給する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、整流器１３から供給された直流電流の電圧を調整して、バッテリ１５に供給する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は必須の構成ではなく省略してもよい。この場合には、外部給電装置５１にインピーダンスを整合するための整合器を送電装置５０と高周波電力ドライバ５４との間に設けることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の代用をすることができる。

パワーコントロールユニット１６は、バッテリ１５に接続されたコンバータと、このコンバータに接続されたインバータとを含み、コンバータは、バッテリ１５から供給される直流電流を調整（昇圧）して、インバータに供給する。インバータは、コンバータから供給される直流電流を交流電流に変換して、モータユニット１７に供給する。

モータユニット１７は、たとえば、三相交流モータなどが採用されており、パワーコントロールユニット１６のインバータから供給される交流電流によって駆動する。

なお、電動車両１０は、エンジンまたは燃料電池をさらに備える。モータユニット１７は、発電機として主に機能するモータジェネレータと、電動機として主に機能するモータジェネレータとを含む。

受電装置１１は、受電部２０を含む。受電部２０は、フェライトコア２１と、このフェライトコア２１の外周面に巻きつけられた第２コイル２２と、第２コイル２２に接続されたキャパシタ２３とを含む。なお、受電部２０においても、キャパシタ２３は、必須の構成ではない。第２コイル２２は、整流器１３に接続されている。第２コイル２２は浮遊容量を有する。このため、受電部２０は、第２コイル２２のインダクタンスと、第２コイル２２およびキャパシタ２３のキャパシタンスとによって形成された電気回路を有する。なお、キャパシタ２３は、必須の構成ではなく、省略することができる。

図２は、電動車両１０の左側の側面を示す側面図である。図３は、電動車両１０の底面図である。

図２において、電動車両１０は、車両本体７０と、車両本体７０に設けられた車輪とを含む。車両本体７０内には、モータユニット１７やエンジンなどが収容される駆動室８０と、駆動室８０より電動車両１０の進行方向後方側に配置され、乗員が乗降可能な乗員収容室８１と、この乗員収容室８１よりも進行方向後方側に配置された荷物室６８とが形成されている。

電動車両１０の左側面７１には、乗員収容室８１に連通する乗降用開口部８２Ｌが形成されている。車両本体７０は、乗降用開口部８２Ｌを開閉するドア８３Ｌと、乗降用開口部８２Ｌよりも進行方向前方側に配置されたフロントフェンダ８４Ｌと、フロントフェンダ８４よりも進行方向前方側に配置されたフロントバンパ８６とを含む。

車両本体７０は、乗降用開口部８２Ｌよりも進行方向後方側に配置されたリヤフェンダ８５Ｌと、リヤフェンダ８５Ｌよりも進行方向後方側に配置されたリヤバンパ８７とを含む。

図３において、電動車両１０の底面７６とは、電動車両１０のタイヤが地面と接地された状態において、電動車両１０に対して、鉛直方向下方に離れた位置から電動車両１０を見たときに見える面である。この図３に示すように、電動車両１０は、車両の幅方向に配列する前輪１８Ｒおよび前輪１８Ｌと、車両の幅方向に配列する後輪１９Ｒおよび後輪１９Ｌとを含む。なお、前輪１８Ｒ，１８Ｌは、後輪１９Ｒ，１９Ｌよりも車両前方側に配置されている。受電部２０は、後輪１９Ｒ，１９Ｌの間に配置されている。

電動車両１０は、車両内部と車両外部とを区画するフロアパネル４９と、フロアパネル４９の下面に配置されたサイドメンバ４７と、フロアパネル４９の下面に配置されたクロスメンバとを含む。

図４は、受電装置１１を示す断面図であり、図５は、受電装置１１の分解斜視図である。この図４および図５に示すように、受電装置１１は、受電部２０と、受電部２０に接続整流器１３と、受電部２０および整流器１３を収容する筐体２４と、冷却装置１０８とを含む。

筐体２４は、下方に向けて開口するように形成されたシールド２５と、シールド２５の開口部を閉塞するように設けられた蓋部２６とを含む。シールド２５と蓋部２６とが協働することで、受電部２０および整流器１３を収容する収容室が形成されている。

シールド２５は、天板部２５ａと、天板部２５ａの周縁部から下方に向けて垂れ下がるように形成された周壁部２５ｂとを含む。周壁部２５ｂは、複数の壁部２５ｃ〜２５ｆを含み、これら複数の壁部２５ｃ〜２５ｆが互いに接続されて、環状の周壁部２５ｂが形成されている。壁部２５ｃおよび壁部２５ｅは、第２コイル２２の巻回軸Ｏ１の延びる方向に配列し、壁部２５ｄおよび壁部２５ｆは、第２コイル２２の巻回軸Ｏ１に垂直な方向に配列している。なお、シールド２５の形状としては、このような形状に限られず、多角刑形状、円形液状、長円形形状など各種形状を採用することができる。

周壁部２５ｂの下端部によって開口部が形成されており、蓋部２６はこの開口部を閉塞する。冷却装置１０８は、壁部２５ｅの外周面に設けられている。冷却装置１０８は、冷媒としての冷却風Ｃ１を筐体２４内に供給する。なお、壁部２５ｅには、冷却風Ｃ１が入り込む開口部が形成されており、蓋部２６にも冷却風Ｃ１が入り込む開口部１０２が形成されている。シールド２５の周壁部２５ｃには、冷却風Ｃ１が流れ出る開口部１０１が形成されており、蓋部２６にも、冷却風Ｃ１が流れ出る開口部が形成されている。

受電部２０は、板状に形成されたフェライトコア２１と、このフェライトコア２１を上下面から挟み込む固定部材２７と、この固定部材２７に巻回された第２コイル２２と、この第２コイル２２に接続されたキャパシタ２３とを含む。

図６は、固定部材２７およびフェライトコア２１を模式的に示す分解斜視図である。フェライトコア２１は、固定部材２７内に配置されている。図７は、受電装置１１の平断面図である。この図６および図７に示すように、フェライトコア２１は固定部材２７内に収容されている。フェライトコア２１は、板状に形成されており、第１主表面としての下面と、第２主表面としての上面とを含む。このフェライトコア２１は、第２コイル２２が巻き回される軸部３３と、軸部３３の一方の端部に形成された磁極部３４ａと、軸部３３の他方の端部に形成された磁極部３４ｂとを含む。

巻回軸Ｏ１に対して垂直な方向における軸部３３の幅を幅Ｗ１とし、巻回軸Ｏ１に対して垂直な方向における磁極部３４ａおよび磁極部３４ｂの幅を幅Ｗ２とすると、幅Ｗ２は、幅Ｗ１よりも大きい。

磁極部３４ａは、軸部３３の端部から巻回軸Ｏ１の延びる方向に延び出るように形成された延出部３５ａと、延出部３５ａの一端から突出する突出部３５ｂと、延出部３５ａの他端から突出するように形成された突出部３５ｃとを含む。

巻回軸Ｏ１に対して垂直な方向における延出部３５ａの幅は、軸部３３の幅Ｗ１と同じである。突出部３５ｂは、延出部３５ａから巻回軸Ｏ１と交差する方向に突出する。なお、図７に示す例においては、突出部３５ｂは、延出部３５ａの端部から巻回軸Ｏ１に垂直な方向に突出する。突出部３５ｃは、延出部３５ａに対して、突出部３５ｂと反対側に形成されており、延出部３５ａから巻回軸Ｏ１に交差する方向に突出している。軸部３３（延出部３５ａ）から突出部３５ｂが突出する長さを長さＬ１とする。また、軸部３３（延出部３５ａ）から突出部３５ｃが突出する長さを長さＬ２とすると、長さＬ１は、長さＬ２よりも大きい。磁極部３４ｂは、磁極部３４ａと同様に形成されている。

磁極部３４ｂは、軸部３３の端部から巻回軸Ｏ１に延びる方向に延び出るように形成された延出部３６ａと、この延出部３６ａの一端から突出する突出部３６ｂと、延出部３６ａの他端から突出する突出部３６ｃとを含む。

巻回軸Ｏ１に対して垂直な方向における延出部３６ａの幅は、軸部３３の幅Ｗ１と同じである。突出部３６ｂは、延出部３６ａから巻回軸Ｏ１と交差する方向に突出する。なお、図７に示す例においては、突出部３６ｂは巻回軸Ｏ１と直交する方向に突出する。突出部３６ｃは、延出部３６ａの端部から巻回軸Ｏ１と直交する方向に突出する。ここで、突出部３６ｂが軸部３３（延出部３６ａ）から突出する長さは、突出部３６ｃが軸部３３（延出部３６ａ）から突出する長さよりも長い。

突出部３５ｂと突出部３６ｂとは、巻回軸Ｏ１の延びる方向に互いに間隔をあけて対向しており、突出部３５ｃと突出部３６ｃとは、巻回軸Ｏ１の延びる方向に互いに間隔をあけて対向している。巻回軸Ｏ１と直交する方向における軸部３３の中央部を中央部Ｐ１とする。巻回軸Ｏ１と直交する方向における磁極部３４ａの中央部を中央部Ｐ２とし、巻回軸Ｏ１と直交する方向における磁極部３４ｂの中央部を中央部Ｐ３とする。中央部Ｐ２と、中央部Ｐ３とは、中心部Ｐ１よりも、巻回軸Ｏ１と直交する方向の一方側に位置している。本実施の形態においては、中央部Ｐ２と、中央部Ｐ３とは、中心部Ｐ１よりも冷却装置１０８側に位置している。

図６に示すように、フェライトコア２１の上面に配置された絶縁片３０と、フェライトコア２１の下面に配置された絶縁片３１とを含み、図４および図５に示すように、絶縁片３０と絶縁片３１とは、ボルトなどの固定部材２８によって、一体化され、シールド２５の天板部２５ａに固定されている。

図７において、固定部材２７は、フェライトコア２１の軸部３３を覆う幅細部３７と、幅細部３７の一端部に形成され、磁極部３４ａを覆うように形成された幅広部３８ａと、幅細部３７の他端部に形成され、磁極部３４ｂを覆うように形成された幅広部３８ｂとを含む。幅細部３７は、軸部３３と同様に板状に形成されている。

そして、幅細部３７と、幅広部３８ａと、幅広部３８ｂとによって、凹み部３９が形成される。

第２コイル２２は、固定部材２７を間に挟んでフェライトコア２１に巻きわされており、第２コイル２２は巻回軸Ｏ１の周囲を取り囲むように、コイル線を巻き回して形成されている。第２コイル２２は、一方の端部から他方の端部に向かうにつれて、巻回軸Ｏ１の延びる方向に変位するように形成されている。第２コイル２２が幅細部３７の外周面に巻き回されている。第２コイル２２のうち、幅細部３７の下面側に位置する部分は、巻回軸Ｏ１の延びる方向と交差する方向に延びる。

整流器１３と、キャパシタ２３とは、上記凹み部３９内に配置されている。これにより、デッドスペースの低減が図られており、受電部２０の小型化が図られている。整流器１３およびキャパシタ２３などの電気機器は、第２コイル２２よりも冷却装置１０８に近い位置に設けられている。具体的には、キャパシタ２３は、第２コイル２２よりも冷却装置１０８側に配置されている。整流器１３は、キャパシタ２３よりも冷却装置１０８側に配置されている。

整流器１３は、基板１３ｂと、この基板１３ｂ上に実装された複数の素子１３ａを含む。素子１３ａは、たとえば、ダイオードなどの電子素子である。キャパシタ２３も、基板２３ｂと、この基板２３ｂ上に実装された複数の素子２３ａを含む。素子２３ａとしては、たとえば、セラミックコンデンサなどである。

図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図であり、図９は、シールド２５と絶縁部材４０とを示す平面図である。図８および図９に示すように、受電装置１１は、天板部２５ａの内表面に直接設けられた絶縁部材４０を備える。

絶縁部材４０は、受電部２０とシールド２５の内表面との間に設けられた受電部用絶縁部材４１と、整流器１３とシールド２５の内表面との間に設けられた機器用絶縁部材４２とを含む。

受電部用絶縁部材４１は、第２コイル２２およびキャパシタ２３とシールド２５との間に設けられ、第２コイル２２とシールド２５との間の電気的な絶縁を確保している。

受電部用絶縁部材４１は、コイル用絶縁部材４３と、キャパシタ用絶縁部材４４とを含む。コイル用絶縁部材４３は、第２コイル２２とシールド２５との間に配置され、キャパシタ用絶縁部材４４は、キャパシタ２３とシールド２５との間に配置されている。

コイル用絶縁部材４３およびキャパシタ用絶縁部材４４は、天板部２５ａに直に設けられている。コイル用絶縁部材４３は、第２コイル２２とシールド２５との電気的に絶縁を確保し、キャパシタ用絶縁部材４４は、キャパシタ２３とシールド２５との間の電気的な絶縁を確保する。

機器用絶縁部材４２も、天板部２５ａに直に設けられており、機器用絶縁部材４２ａは、整流器１３と天板部２５ａとの間の電気的な絶縁を確保する。機器用絶縁部材４２と、コイル用絶縁部材４３と、キャパシタ用絶縁部材４４とは、いずれも、板状に形成されている。

図１０は、整流器１３およびキャパシタ２３の周囲の構成を示す断面図である。この図１０に示すように、キャパシタ２３は、基板２３ｂと、基板２３ｂの主表面上に実装された素子２３ａとを含む。整流器１３は、基板１３ｂと、この基板１３ｂの主表面上に実装された素子１３ａとを含む。

そして、キャパシタ用絶縁部材４４と、キャパシタ２３とは、ボルトなどの固定部材４８ｂによって天板部２５ａに固定されている。同様に、整流器１３と、キャパシタ用絶縁部材４４とは、固定部材４８ａによって天板部２５ａに固定されている。このように、キャパシタ２３および整流器１３は、絶縁部材を間に挟んでシールドに固定されている。

このように、整流器１３は、機器用絶縁部材４２を間に挟んで天板部２５ａに面接触しており、キャパシタ２３は、キャパシタ用絶縁部材４４を間に挟んで天板部２５ａに固定されている。

図４において、第２コイル２２は、固定部材２７の周面に巻回されており、固定部材２８によって、第２コイル２２は、コイル用絶縁部材４３に押し付けられている。なお、固定部材２８によって、第２コイル２２が巻回された固定部材２７は、シールド２５に固定されている。このように、第２コイル２２は、コイル用絶縁部材４３を間に挟んでシールド２５の内表面に面接触している。

上記図８などに示す例においては、受電部２０、整流器１３およびキャパシタ２３をシールドに取り付ける構造として、絶縁部材４０を天板部２５ａに接触させた状態で固定する場合について説明したが、絶縁部材４０と天板部２５ａとの間に他の部材を配置してもよい。

図１１は、絶縁部材４０などの固定態様の変形例を示す断面図である。図１１に示す例においては、絶縁部材４０と天板部２５ａとの間には、熱伝導性部材４５が配置されている。図１２は、図１１に示された素子２３ａおよびその周囲の構成を示す断面図である。この図１２に示すように、キャパシタ用絶縁部材４４と、天板部２５ａとの間には、熱伝導性部材４５が配置されている。

熱伝導性部材４５は、たとえば、絶縁性の低硬度材料から形成されており粘性を有するものである。熱伝導性部材４５としては、たとえば、熱伝導性低硬度アクリルなどを採用することができる。熱伝導性部材４５は、キャパシタ用絶縁部材４４と天板部２５ａとを接着する。

なお、熱伝導性部材４５は、絶縁部材４０と天板部２５ａとの間に配置される部材の一例であり、他の絶縁材料や導電材料を配置してもよい。

このように形成された受電装置１１は、図４に示すように、電動車両１０の底面７６側に設けられている。受電装置１１の固定方法は、各種の方法を採用することができる。たとえば、受電装置１１をサイドメンバ４７やクロスメンバから懸架するようにしてもよい。または、電装置１１をこのフロアパネル４９に固定するようにしてもよい。なお、受電装置１１より下面側にアンダーカバーを配置するようにしてもよい。

このように、「受電装置１１を底面７６側に配置する」とは、電動車両１０の下方から電動車両１０を見たときに、必ずしも受電装置１１が目視できる位置に設けられている必要はない。このため、たとえば、受電装置１１は、フロアパネル４９よりも下方側に配置されている。

図１３は、受電部２０と送電部５６とを対向配置させた状態を示す斜視図である。なお、図１３において、受電装置１１に設けられた蓋部２６は図示されていない。

この図１３に示すように、電力伝送時には、受電部２０と、送電部５６とは互いにエアギャップをあけて対向するように配置される。

送電装置５０は、送電部５６と、内部に送電部５６を収容する筐体６０と、冷却装置１０５とを備える。

筐体６０は、銅などの金属材料によって形成されたシールド６２と、シールド６２に設けられた樹脂性の蓋部材６３とを含む。

図１４は、図１３に示す送電装置５０の断面図である。この図１４および図１３に示すように、シールド６２は、底面部６２ａと、この底面部６２ａの外周縁部から上方に向けて立ち上げるように環状に形成された周壁部６２ｂとを含む。周壁部６２ｂの環状に延びる上端部によって上方に向けて開口する開口部が形成されている。周壁部６２ｂは、開口部１１４が形成された壁部と、複数の開口部１１６が形成された壁部とを含み、開口部１１４が形成された壁部と、開口部１１６が形成された壁部との間には、キャパシタ５９と、第２コイル２２とが位置している。蓋部材６３は、シールド６２の周壁部の上端部によって形成された開口部を閉塞するように形成されている。蓋部材６３には、開口部１１４に連通する開口部１１５と、開口部１１６に連通する開口部１１７とが形成されている。

そして、蓋部材６３およびシールド６２が協働して、送電部５６を収容する収容室を形成している。冷却装置１０５は、開口部１１４が形成された周壁部６２ｂの外周面に設けられている。冷却装置１０５からの冷却風Ｃ２は、開口部１１４，１１５を通り、筐体６０内に入り込み、開口部１１６，１１７を通り、筐体６０の外部に排気される。

送電部５６は、筐体６０内に収容された固定部材６１と、固定部材６１内に収容されたフェライトコア５７と、固定部材６１の外周面に装着された第１コイル５８と、筐体６０内に収容されたキャパシタ５９とを含む。第１コイル５８は、固定部材６１に巻き回されている。キャパシタ５９は、第１コイル５８よりも冷却装置１０５側に配置されている。フェライトコア５７は、固定部材６１内に収容されている。固定部材６１は、図１３に示すように、フェライトコア５７の上面側に配置された絶縁片６１ａと、フェライトコア５７の下面側に配置された絶縁片６１ｂとを含む。

図１４において、第１コイル５８は、巻回軸Ｏ２の周囲を取り囲むように形成されると共に、一端から他端に向かうにつれて、巻回軸Ｏ２の延びる方向に変位するように形成されている。フェライトコア５７は、板状に形成されている。フェライトコア５７は、第１コイル５８が巻き回される軸部６５と、この軸部６５の一端に形成された磁極部６６と、軸部６５の他端に形成された磁極部６７とを含む。

巻回軸Ｏ２に垂直な方向における軸部６５の幅は、巻回軸Ｏ２に垂直な方向における磁極部６７の幅と、巻回軸Ｏ２に垂直な方向における磁極部６６の幅よりも小さい。

磁極部６７は、軸部６５から連続して、巻回軸Ｏ２の延びる方向に突出する延出部６７ａと、延出部６７ａの一端部から巻回軸Ｏ２と交差する方向（たとえば、垂直な方向）に突出する突出部６７ｂと、延出部６７ａの他端部から巻回軸Ｏ２と交差する方向（たとえば、垂直な方向）に突出する突出部６７ｃとを含む。

突出部６６ｂと、突出部６７ｂとは、巻回軸Ｏ２の延びる方向に互いに対向し、突出部６６ｃと、突出部６７ｃとは、互い巻回軸Ｏ２の延びる方向に互いに対向する。

巻回軸Ｏ２に対して垂直な方向における延出部６７ａの幅は、巻回軸Ｏ２に対して垂直な方向における軸部６５の幅と実質的に同じである。

延出部６７ａまたは軸部６５から突出部６７ｂが突出する突出長さは、突出部６７ｃが延出部６７ａまたは軸部６５から突出する突出長さよりも長い。

巻回軸Ｏ２に対して垂直な方向における延出部６６ａの幅は、巻回軸Ｏ２に垂直な方向における軸部６５の幅と実質的に同じである。

延出部６６ａまたは軸部６５から突出部６６ｂが突出する突出長さは、突出部６６ｃが延出部６６ａまたは軸部６５から突出する突出長さよりも長い。巻回軸Ｏ２と直交する方向における軸部３３の中央部を中央部Ｐ４とする。巻回軸Ｏ２と直交する方向における磁極部６７の中央部を中央部Ｐ５とし、巻回軸Ｏ２と直交する方向における磁極部６６の中央部を中央部Ｐ６とする。中央部Ｐ５と、中央部Ｐ６とは、中心部Ｐ４よりも、巻回軸Ｏ２と直交する方向の一方側に位置している。本実施の形態においては、中央部Ｐ５と、中央部Ｐ６とは、中心部Ｐ４よりも冷却装置１０５側に位置している。

図１３において、固定部材６１は、フェライトコア５７の上面に配置された絶縁片６１ａと、フェライトコア５７の下面に配置された絶縁片６１ｂとを含む。

絶縁片６１ａおよび絶縁片６１ｂがフェライトコア５７を挟み込むことで、フェライトコア５７が保護される。

図１４において、固定部材６１は、軸部６５を覆う幅細部６９ａと、磁極部６７を覆う幅広部６９ｂと、磁極部６６を覆う幅広部６９ｃとを含む。

幅広部６９ｂは、幅細部６９ａの一端部に形成されると共に、巻回軸Ｏ２と交差する方向に突出する。幅広部６９ｃは、他端部に形成されると共に、巻回軸Ｏ２と交差する方向に突出する。

そして、幅細部６９ａと、幅広部６９ｂと、幅広部６９ｃとによって、凹み部７３が形成されている。キャパシタ５９は、凹み部７３内に配置されており、デッドスペースの有効利用が図られている。これにより、送電装置５０の小型化が図られている。

キャパシタ５９は、底面部６２ａに固定された基板５９ｂと、基板５９ｂの主表面上に実装された素子５９ａとを含む。

図１５は、受電部２０などの機器を取り外した状態におけるシールド６２を示す平面図である。この図１５に示すように、絶縁部材７４は、絶縁部材７４ａと、絶縁部材７４ｂとを含み、絶縁部材７４ａは、キャパシタ５９と底面部６２ａと間の絶縁を確保する。絶縁部材７４ｂは、第１コイル５８と底面部６２ａとの間の絶縁を確保する。

なお、送電部５６は、ボルトなどの固定部材によって、底面部６２ａに固定されている。送電部５６が底面部６２ａに固定されることで、第１コイル５８が絶縁部材７４ｂに押さえつけられる。このため、キャパシタ５９は、絶縁部材７４ａを間に挟んだ状態で、底面部６２ａに面接触している。第１コイル５８は、絶縁部材７４ｂを間に挟んだ状態で底面部６２ａに面接触している。

図１において、本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、送電部５６の固有周波数と、受電部２０の固有周波数との差は、受電部２０または送電部５６の固有周波数の１０％以下である。このような範囲に各送電部５６および受電部２０の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を高めることができる。その一方で、固有周波数の差が受電部２０または送電部５６の固有周波数の１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％より小さくなり、バッテリ１５の充電時間が長くなるなどの弊害が生じる。

ここで、送電部５６の固有周波数とは、キャパシタ５９が設けられていない場合には、第１コイル５８のインダクタンスと、第１コイル５８のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ５９が設けられた場合には、送電部５６の固有周波数とは、第１コイル５８およびキャパシタ５９のキャパシタンスと、第１コイル５８のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、送電部５６の共振周波数とも呼ばれる。

同様に、受電部２０の固有周波数とは、キャパシタ２３が設けられていない場合には、第２コイル２２のインダクタンスと、第２コイル２２のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ２３が設けられた場合には、受電部２０の固有周波数とは、第２コイル２２およびキャパシタ２３のキャパシタンスと、第２コイル２２のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、受電部２０の共振周波数とも呼ばれる。

図１６および図１７を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図１６は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す。電力伝送システムは、送電装置９０と、受電装置９１とを備え、送電装置９０は、コイル９２（電磁誘導コイル）と、送電部９３とを含む。送電部９３は、コイル９４（共鳴コイル）と、コイル９４に設けられたキャパシタ９５とを含む。

受電装置９１は、受電部９６と、コイル９７（電磁誘導コイル）とを備える。受電部９６は、コイル９９とこのコイル９９（共鳴コイル）に接続されたキャパシタ９８とを含む。

コイル９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。コイル９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ９８のキャパシタンスをキャパシタンスＣ２とする。このように各パラメータを設定すると、送電部９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（１）によって示され、受電部９６の固有周波数ｆ２は、下記の式（２）によって示される。

ｆ１＝１／{２π（Ｌｔ×Ｃ１）^1/2}・・・（１）
ｆ２＝１／{２π（Ｌｒ×Ｃ２）^1/2}・・・（２）
ここで、インダクタンスＬｒおよびキャパシタンスＣ１，Ｃ２を固定して、インダクタンスＬｔのみを変化させた場合において、送電部９３および受電部９６の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を図１６に示す。なお、このシミュレーションにおいては、コイル９４およびコイル９９の相対的な位置関係は固定した状態であって、さらに、送電部９３に供給される電流の周波数は一定である。

図１７に示すグラフのうち、横軸は、固有周波数のズレ（％）を示し、縦軸は、一定周波数での伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記式（３）によって示される。

（固有周波数のズレ）＝{（ｆ１−ｆ２）／ｆ２}×１００（％）・・・（３）
図１７からも明らかなように、固有周波数のズレ（％）が±０％の場合には、電力伝送効率は、１００％近くとなる。固有周波数のズレ（％）が±５％の場合には、電力伝送効率は、４０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１０％の場合には、電力伝送効率は、１０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１５％の場合には、電力伝送効率は、５％となる。すなわち、固有周波数のズレ（％）の絶対値（固有周波数の差）が、受電部９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が受電部９６の固有周波数の５％以下となるように、各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率をより高めることができることがわかる。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア（JMAG（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。

次に、本実施の形態に係る電力伝送システムの動作について説明する。
図１において、第１コイル５８には、高周波電力ドライバ５４から交流電力が供給される。この際、第１コイル５８を流れる交流電流の周波数が特定の周波数となるように電力が供給されている。

第１コイル５８に特定の周波数の電流が流れると、第１コイル５８の周囲には特定の周波数で振動する電磁界が形成される。

第２コイル２２は、第１コイル５８から所定範囲内に配置されており、第２コイル２２は第１コイル５８の周囲に形成された電磁界から電力を受け取る。

本実施の形態においては、第２コイル２２および第１コイル５８は、所謂、ヘリカルコイルが採用されている。このため、第１コイル５８の周囲には、特定の周波数で振動する磁界および電界が形成され、第２コイル２２は主に当該磁界から電力を受け取る。

ここで、第１コイル５８の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と第１コイル５８に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、第１コイル５８に供給される電流の周波数との関係について説明する。第１コイル５８から第２コイル２２に電力を伝送するときの電力伝送効率は、第１コイル５８および第２コイル２２の間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部５６および受電部２０の固有周波数（共振周波数）を固有周波数ｆ０とし、第１コイル５８に供給される電流の周波数を周波数ｆ３とし、第２コイル２２および第１コイル５８の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。

図１８は、固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、第１コイル５８に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。

図１８に示すグラフにおいて、横軸は、第１コイル５８に供給する電流の周波数ｆ３を示し、縦軸は、電力伝送効率（％）を示す。効率曲線Ｌ１は、エアギャップＡＧが小さいときの電力伝送効率と、第１コイル５８に供給する電流の周波数ｆ３との関係を模式的に示す。この効率曲線Ｌ１に示すように、エアギャップＡＧが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数ｆ４，ｆ５（ｆ４＜ｆ５）において生じる。エアギャップＡＧを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの２つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線Ｌ２に示すように、エアギャップＡＧを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは１つとなり、第１コイル５８に供給する電流の周波数が周波数ｆ６のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップＡＧを効率曲線Ｌ２の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線Ｌ３に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。

たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような第１の手法が考えられる。第１の手法としては、図１に示す第１コイル５８に供給する電流の周波数を一定として、エアギャップＡＧにあわせて、キャパシタ５９やキャパシタ２３のキャパシタンスを変化させることで、送電部５６と受電部２０との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が挙げられる。具体的には、第１コイル５８に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ５９およびキャパシタ２３のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップＡＧの大きさに関係なく、第１コイル５８および第２コイル２２に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置５０と高周波電力ドライバ５４との間に設けられた整合器を利用する手法や、コンバータ１４を利用する手法などを採用することもできる。

また、第２の手法としては、エアギャップＡＧの大きさに基づいて、第１コイル５８に供給する電流の周波数を調整する手法である。たとえば、図１７において、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、第１コイル５８には周波数が周波数ｆ４または周波数ｆ５の電流を第１コイル５８に供給する。そして、周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数が周波数ｆ６の電流を第１コイル５８に供給する。この場合では、エアギャップＡＧの大きさに合わせて第１コイル５８および第２コイル２２に流れる電流の周波数を変化させることになる。

第１の手法では、第１コイル５８を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第２の手法では、第１コイル５８を流れる周波数は、エアギャップＡＧによって適宜変化する周波数となる。第１の手法や第２の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が第１コイル５８に供給される。第１コイル５８に特定の周波数の電流が流れることで、第１コイル５８の周囲には、特定の周波数で振動する磁界（電磁界）が形成される。受電部２０は、受電部２０と送電部５６の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部５６から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップＡＧに着目して、第１コイル５８に供給する電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、第１コイル５８および第２コイル２２の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、第１コイル５８に供給する電流の周波数を調整する場合がある。

なお共鳴コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共鳴コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、第１コイル５８に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が第１コイル５８の周囲に形成される。そして、この電界をとおして、送電部５６と受電部２０との間で電力伝送が行われる。

本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。図１９は、電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図１９を参照して、電磁界は３つの成分から成る。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ／2πとあらわすことができる。

「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、本実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部５６および受電部２０（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、送電部５６から他方の受電部２０へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。

ここのように、この電力伝送システムにおいては、送電部と受電部とを電磁界によって共振（共鳴）させることで送電部と受電部との間で非接触で電力が送電される。このような受電部と送電部との間に形成される電磁場は、たとえば、近接場共振（共鳴）結合場という場合がある。そして、送電部と受電部との間の結合係数κは、たとえば、０．３以下程度であり、好ましくは、０．１以下である。当然のことながら、結合係数κを０．１〜０．３程度の範囲も採用することができる。結合係数κは、このような値に限定されるものでなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。

本実施の形態の電力伝送における送電部５６と受電部２０との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「磁場共振（共鳴）結合」、「近接場共振（共鳴）結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」または「電界（電場）共振結合」という。

「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。

本明細書中で説明した送電部５６の第１コイル５８と受電部２０の第２コイル２２とは、コイル形状のアンテナが採用されているため、送電部５６と受電部２０とは主に、磁界によって結合しており、送電部５６と受電部２０とは、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」している。

なお、第１コイル５８，２２として、たとえば、メアンダラインなどのアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部５６と受電部２０とは主に、電界によって結合している。このときには、送電部５６と受電部２０とは、「電界（電場）共振結合」している。

図１３において、受電部２０と、送電部５６との間で電力伝送する際には、第１コイル５８に所定の周波数の交流電流が供給される。

第１コイル５８に所定の交流電流が供給されることで、第１コイル５８の周囲に所定の周波数で振動する電磁界が形成される。そして、第２コイル２２が当該電磁界から電力を受電する。また、受電部２０と送電部５６との間に磁路が形成される。

磁路は、磁極部６６と、軸部６５と、磁極部６７と、エアギャップと、磁極部３４ｂと、軸部３３と、磁極部３４ａと、エアギャップとを通る。

図２０は、図１３において受電部２０と送電部５６との間の横ずれ量と、電力伝送効率との関係を示すグラフである。

ここで、巻回軸Ｏ１の延びる方向をＹ軸方向とする。巻回軸Ｏ１に垂直な方向における方向をＸ軸方向とする。そして、受電部２０と送電部５６とが互いに鉛直方向に離れる方向をＺ軸方向とする。

曲線Ｌ５は、Ｘ軸方向における受電部２０と送電部５６との位置ずれ量と、電力伝送効率との間の関係を示す。曲線Ｌ６は、Ｙ軸方向における受電部２０と送電部５６との位置ずれ量と、電力伝送効率との間の関係を示す。

図２１は、比較例としての受電部２０および送電部５６との間の位置ずれ量と、電力伝送効率との関係を示すグラフである。

この図２１の比較例に係る受電部２０は、フェライトコア２１がＨ字形状に形成されている。具体的には、図７において、突出部３５ｂ，３６ｂが突出する長さＬ１と、突出部３５ｃ，３６ｃが突出する長さＬ２とが等しくなるように、軸部３３が磁極部３４ａと磁極部３４ｂとの間に配置されている。なお、送電部５６も同様にフェライトコアがＨ字形状に形成されている。

図２１において、曲線Ｌ７は、Ｘ軸方向の位置ずれ量と電力伝送効率との関係を示す。さらに、曲線Ｌ８は、Ｙ軸方向における位置ずれ量と電力伝送効率との関係を示す。

そして、図２０および図２１に示すように、本実施の形態に係る電力伝送システムの電力伝送特性と、比較例に係る電力伝送システムの電力伝送特性とは、近似している。

これは、受電部２０と送電部５６とのいずれにも、磁極部が形成されているため、受電部２０と送電部５６とが相対的に位置ずれしても、受電部２０と送電部５６との間で磁路が形成される。

特に、図２０からも明らかなように、受電部２０と送電部５６とがＸ軸方向に位置ずれしたとしても、高い電力伝送効率を維持することができることが分かる。

このように、受電部２０と送電部５６との間で電力伝送を行うと、受電部２０および送電部５６に搭載された各種の機器が発熱する。

たとえば、図８において、第２コイル２２と、キャパシタ２３と、整流器１３などが発熱する。この際、第２コイル２２は、コイル用絶縁部材４３に押さえつけられ、コイル用絶縁部材４３は、天板部２５ａに直に接触している。このため、第２コイル２２が発熱すると、第２コイル２２の熱は、主に、銅などの金属材料によって形成されたシールド２５に放熱される。これにより、第２コイル２２が高温となることを抑制することができる。

同様に、キャパシタ用絶縁部材４４は、天板部２５ａに直に固定されているため、キャパシタ２３からの熱は、良好にシールド２５に放熱される。

また、整流器１３も機器用絶縁部材４２に固定され、機器用絶縁部材４２は、天板部２５ａに直に固定されている。このため、整流器１３からの熱は、シールド２５に良好に放熱される。

なお、図１１に示すように、熱伝導性部材４５と天板部２５ａとの間に熱伝導性部材４５が設けられたとしても、第２コイル２２からの熱を良好に天板部２５ａに放熱することができる。同様に、キャパシタ用絶縁部材４４および機器用絶縁部材４２と天板部２５ａとの間に熱伝導性部材４５が配置されたとしても、良好にキャパシタ２３および整流器１３の熱をシールド２５に放熱することができる。

このように、シールド２５を放熱部として利用することで、受電部２０に搭載された各種機器を良好に冷却することができる。なお、図１４および図１５において、送電部５６においても、第１コイル５８およびキャパシタ５９からの熱は、良好にシールド６２に放熱される。

図７において、冷却装置１０８からの冷却風Ｃ１は、シールド２５に形成された開口部１１０と、蓋部２６に形成された開口部１０２とを通して、筐体２４内に入り込む。筐体２４内に入り込んだ冷却風Ｃ１は、蓋部２６に形成された開口部１１３とシールド２５に形成された開口部１１２とをとおり外部に排気される。

冷却風Ｃ１が筐体２４内を流れることで、整流器１３、キャパシタ２３および第２コイル２２が冷却される。

受電部２０において、冷却風Ｃ１の流通方向は、開口部１１０，１０２から開口部１１２，１１３に向かう方向である。なお、本実施の形態においては、冷却風Ｃ１の流通方向は、巻回軸Ｏ１と交差する方向である。

整流器１３およびキャパシタ２３などの電気機器は、第２コイル２２よりも冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に位置しているため、整流器１３の素子１３ａおよびキャパシタ２３の素子２３ａを良好に冷却することができる。整流器１３は、キャパシタ２３よりも冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に配置されている。これにより、耐熱性の低いダイオードを良好に冷却することができる。

第２コイル２２のうち、幅細部３７の下面に位置する部分が延びる方向と、冷却風Ｃ１の流通方向とは、いずれも、巻回軸Ｏ１の延びる方向と交差する方向である。このため、冷却風Ｃ１は、第２コイル２２のうち、幅細部３７の下面に位置する部分に沿って流れる。

これにより、冷却風Ｃ１が流れるときの流通抵抗の低減を図ることができ、冷却風Ｃ１の冷却効率の向上を図ることができる。

なお、図１４に示す送電装置５０においては、冷却装置１０５からの冷却風は、開口部１１４および開口部１１５を通り、筐体６０内に入り込む。そして、キャパシタ５９および第１コイル５８を冷却し、開口部１１７および開口部１１６から外部に排気される。冷却風Ｃ２の流通方向は、巻回軸Ｏ２の延びる方向と交差する方向であり、キャパシタ５９は第１コイル５８よりも冷却風Ｃ２の流通方向の上流側に配置されている。

このため、キャパシタ５９を良好に冷却することができる。第１コイル５８のうち、フェライトコア５７の上面上に位置する部分は、巻回軸Ｏ２と交差する方向に延びており、冷却風Ｃ２も巻回軸Ｏ２と交差する方向に延びている。このため、冷却風Ｃ２は、第１コイル５８のうち、フェライトコア５７の上面上に位置する部分に沿って流れる。これにより、冷却風Ｃ２の流通抵抗が低減されており、冷却風Ｃ２の冷却効率の向上が図られている。

図２２を用いて、本実施の形態１に係る受電装置１１の変形例について説明する。図２２は、受電装置１１の変形例を示す断面図である。なお、図２２に示す構成のうち、上記図１から図２１に示す構成と同一または相当する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。この図２２に示す例においては、第２コイル２２と隣り合う位置に整流器１３が配置され、キャパシタ２３は、整流器１３に対して第２コイル２２と反対側に配置されている。このため、整流器１３は、第２コイル２２よりも冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に配置され。キャパシタ２３は、整流器１３よりも冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に配置されている。

ここで、キャパシタ２３の素子２３ａの容量は、温度依存性が高い。そこで、この図２２に示す例においては、キャパシタ２３を整流器１３よりも冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に配置することで、素子２３ａの容量が変動することを抑制している。

（実施の形態２）
図２３および図２４を用いて、本実施の形態２に係る受電装置１１と送電装置５０とについて説明する。なお、図２３および図２４に示す構成のうち、上記図１から図２２に示す構成と同一または相当する構成については、どの説明を省略する場合がある。

図２３は、受電装置１１およびその周囲に位置する構成を示す断面図であり、図２４は、受電装置１１およびその周囲の構成を模式的に示す斜視図である。この図２３および図２４に示すように、筐体２４の上面には、複数の懸架部１０３が設けられており、筐体２４は、フロアパネル４９の下面に懸架されている。このため、筐体２４の上面と、フロアパネル４９の下面との間には隙間が形成されている。

筐体２４は、密閉されている。冷却装置１０８は、筐体２４の外表面に冷却風Ｃ１を吹き付けている。このため、シールド２５の天板部２５ａが冷却風Ｃ１によって積極的に冷却される。本実施の形態２においても、上記実施の形態１に係る受電装置１１と同様に、整流器１３と、キャパシタ２３とは、天板部２５ａに取り付けられており、整流器１３とキャパシタ２３と、天板部２５ａとの間には、機器用絶縁部材４２と、キャパシタ用絶縁部材４４とが配置されている。

また、第２コイル２２も、天板部２５ａに取り付けられており、第２コイル２２と天板部２５ａとの間には、コイル用絶縁部材４３が設けられている。

このため、天板部２５ａに冷却風Ｃ１を吹き付けることで、整流器１３、キャパシタ２３および第２コイル２２を良好に冷却することができる。

なお、図２３に示すように、本実施の形態においても、整流器１３は、キャパシタ２３よりも冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に位置しており、キャパシタ２３は第２コイル２２よりも、冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に位置している。このように、本実施の形態においても、整流器１３を良好に冷却することができる。なお、キャパシタ２３を整流器１３よりも冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に配置するようにしてもよい。この場合には、キャパシタ２３を良好に冷却することができる。筐体２４は密封されており、外部から雨水などの異物が入り込むことが抑制されている。

図２５は、送電装置５０およびその周囲の構成を示す斜視図であり、図２６は、送電装置５０およびその周囲の構成を示す斜視図である。

図２５および図２６において、筐体６０は、地面に形成された溝部１１８内に収容されている。シールド６２の底面部６２ａは、複数の支持柱１１９によって支持されており、底面部６２ａと溝部１１８の内表面との間に隙間が形成されている。シールド６２の周壁部６２ｂと溝部１１８の内表面との間にも隙間が形成されている。そして、各隙間は連通しており、冷却風Ｃ２が流通する流路が形成されている。

冷却装置１０９からの冷却風Ｃ２は、底面部６２ａと溝部１１８の内表面との間と、周壁部６２ｂと溝部１１８との間とを通り、外部に排気される。

本実施の形態２においても、キャパシタ５９は、周壁部６２ｂに取り付けられており、キャパシタ５９と周壁部６２ｂとの間には、絶縁部材７４ａが配置されている。第１コイル５８も、底面部６２ａに取り付けられており、第１コイル５８と底面部６２ａとの間には、絶縁部材７４ｂが配置されている。

このため冷却風Ｃ２が流れることで、底面部６２ａが冷却され、キャパシタ５９および第１コイル５８を良好に冷却することができる。

キャパシタ５９は、第１コイル５８よりも冷却風Ｃ２の流通方向の上流側に配置されている。このため、キャパシタ５９を良好に冷却することができる。

図２７は、受電装置１１の第２変形例を示す断面図である。この図２７に示す例においては、フェライトコア２１は、Ｈ字形状となるように形成されている。この図２７に示す例においては、突出部３５ｂ，３６ｂの突出長さと、突出部３５ｃ，３６ｃの突出長さとは、実質的に等しい。

この図２７に示す例においても、整流器１３は、キャパシタ２３よりも冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に配置されており、キャパシタ２３は、第２コイル２２よりも冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に配置されている。

図２８は、受電装置１１の第３変形例を示す断面図である。この図２８に示す例においては、フェライトコア２１は、円形板状に形成されており、第２コイル２２は、この板状のフェライトコア２１の下面に配置されている。この図２８に示す例においては、第２コイル２２は、フェライトコア２１に巻回されていない。このように、フェライトコア２１に設けられた第２コイル２２とは、フェライトコア２１の周面に巻回された場合に限られず、第２コイル２２をフェライトコア２１の周囲に配置する場合も含む。

この図２８に示す例において、キャパシタ２３は、第２コイル２２よりも冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に配置されており、整流器１３は、キャパシタ２３よりも冷却風Ｃ１の流通方向の上流側に配置されている。

このため、この図２８に示す例においても、整流器１３を良好に冷却することができる。

なお、図２７および図２８においては、受電装置１１について説明したが、Ｈ字型コアや円形コイルは、送電装置５０にも適用することができるのはいうまでもない。

なお、上記実施の形態に示す受電装置１１において、第２コイル２２から電磁誘導で電力を受電する電磁誘導コイルを配置して、この電磁誘導コイルを整流器１３に接続するようにしてもよい。同様に、第１コイル５８に電磁誘導で電力を送電する電磁誘導コイルを配置して、この電磁誘導コイルを高周波電力ドライバ５４に接続するようにしてもよい。

なお、上記実施の形態に記載された発明は、当然のことながら、電磁誘導による電力伝送にも適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

本発明は、受電装置および送電装置に好適である。

１０ 電動車両、１１，９１ 受電装置、１３ 整流器、１３ａ，２３ａ，５９ａ 素子、１３ｂ，２３ｂ，５９ｂ 基板、１４ コンバータ、１５ バッテリ、１６ パワーコントロールユニット、１７ モータユニット、１８Ｌ，１８Ｒ 前輪、１９Ｌ，１９Ｒ 後輪、２０，９６ 受電部、２１，５７ フェライトコア、２２，５８，９２，９４，９７，９９ コイル、２３，５９，９５，９８ キャパシタ、２４，６０ 筐体、２５，６２ シールド、２５ａ 天板部、２５ｂ，６２ｂ 周壁部、２５ｃ〜２５ｆ 壁部、２６ 蓋部、４０，７４，７４ａ，７４ｂ 絶縁部材、４１ 受電部用絶縁部材、４２，４２ａ 機器用絶縁部材、４３ コイル用絶縁部材、４４ キャパシタ用絶縁部材、４５ 熱伝導性部材。

Claims (17)

1. 第１コイルを含む送電部から非接触で電力を受電する受電装置であって、
   内部に収容部が形成された筐体と、
   前記筐体内に配置されたコアと、
   前記筐体内に配置され、前記コアに設けられた第２コイルと、
   前記筐体内に配置されると共に、前記第２コイルに接続された電気機器と、
   前記筐体の内表面と前記第２コイルとの間と、前記筐体の内表面と前記電気機器との間に配置された絶縁部材と、
   冷媒を流通させて、前記第２コイルおよび前記電気機器を冷却する冷却装置とを備え、
   前記第２コイルと前記電気機器とは、前記絶縁部材を間に挟んで前記筐体の内表面に取り付けられ、
   前記電気機器は前記第２コイルよりも前記冷媒の流通方向の上流に配置され、
   前記電気機器は、前記第２コイルに接続されたキャパシタと、前記第２コイルが受電した電流を整流する整流器とを含み、
   前記整流器は、前記キャパシタよりも前記冷媒の流通方向の上流側に配置され、
   前記キャパシタは、前記第２コイルよりも前記冷媒の流通方向の上流側に配置された、受電装置。
2. 第１コイルを含む送電部から非接触で電力を受電する受電装置であって、
   内部に収容部が形成された筐体と、
   前記筐体内に配置されたコアと、
   前記筐体内に配置され、前記コアに設けられた第２コイルと、
   前記筐体内に配置されると共に、前記第２コイルに接続された電気機器と、
   前記筐体の内表面と前記第２コイルとの間と、前記筐体の内表面と前記電気機器との間に配置された絶縁部材と、
   冷媒を流通させて、前記第２コイルおよび前記電気機器を冷却する冷却装置とを備え、
   前記第２コイルと前記電気機器とは、前記絶縁部材を間に挟んで前記筐体の内表面に取り付けられ、
   前記電気機器は前記第２コイルよりも前記冷媒の流通方向の上流に配置され、
   前記電気機器は、前記第２コイルに接続されたキャパシタと、前記第２コイルが受電した電流を整流する整流器とを含み、
   前記キャパシタは、前記整流器よりも前記冷媒の流通方向の上流側に配置され、
   前記整流器は、前記第２コイルよりも前記冷媒の流通方向の上流側に配置された、受電装置。
3. 第１コイルを含む送電部から非接触で電力を受電する受電装置であって、
   内部に収容部が形成された筐体と、
   前記筐体内に配置されたコアと、
   前記筐体内に配置され、前記コアに設けられた第２コイルと、
   前記筐体内に配置されると共に、前記第２コイルに接続された電気機器と、
   前記筐体の内表面と前記第２コイルとの間と、前記筐体の内表面と前記電気機器との間に配置された絶縁部材と、
   冷媒を流通させて、前記第２コイルおよび前記電気機器を冷却する冷却装置とを備え、
   前記第２コイルと前記電気機器とは、前記絶縁部材を間に挟んで前記筐体の内表面に取り付けられ、
   前記電気機器は前記第２コイルよりも前記冷媒の流通方向の上流に配置され、
   前記第２コイルは、第１巻回軸の周囲を取り囲むように形成され、
   前記コアは、前記第２コイルが巻回される第１軸部と、前記第１軸部の第１端部に形成され、前記第１巻回軸の延びる方向と交差する第１交差方向に延びる第１磁極部と、前記第１軸部の第２端部に形成され、前記第１交差方向に延びる第２磁極部とを含み、
   前記第１交差方向における前記第１軸部の幅は、前記第１交差方向における前記第１磁極部の長さおよび第２磁極部の長さよりも短く、
   前記第１交差方向における前記第１磁極部の中央に位置する第１中央部と、前記第１交差方向における前記第２磁極部の中央に位置する第２中央部とは、前記第１交差方向における前記第１軸部の中央に位置する第３中央部より前記第１交差方向の一方側に位置し、
   前記電気機器は、前記第１軸部に対して前記第１交差方向の一方側に配置されると共に、前記第１磁極部および前記第２磁極部の間に配置された、受電装置。
4. 前記冷却装置は、前記筐体内に冷媒を供給する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の受電装置。
5. 前記冷却装置は、前記筐体内に冷媒を供給し、
   前記第２コイルは、第１巻回軸の周囲を取り囲むように形成され、
   前記冷却装置は、前記第１巻回軸の延びる方向と交差する第１交差方向に前記冷媒を供給する、請求項１または２に記載の受電装置。
6. 前記筐体は、密閉された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の受電装置。
7. 前記第２コイルと前記第２コイルに接続されたキャパシタとによって、前記送電部から非接触で電力を受電する受電部が形成され、
   前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の１０％以下である、請求項３に記載の受電装置。
8. 前記第２コイルと前記第２コイルに接続されたキャパシタとによって、前記送電部から非接触で電力を受電する受電部が形成され、
   前記受電部と前記送電部との結合係数は、０．１以下である、請求項３に記載の受電装置。
9. 前記第２コイルと前記第２コイルに接続されたキャパシタとによって、前記送電部から非接触で電力を受電する受電部が形成され、
   前記受電部は、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記送電部から電力を受電する、請求項３に記載の受電装置。
10. 第２コイルを含む受電部に非接触で電力を送電する送電装置であって、
    外部に収容部が形成された筐体と、
    前記筐体内に配置されたコアと、
    前記筐体内に配置され、前記コアに設けられた第１コイルと、
    前記筐体内に配置されると共に、前記第１コイルに接続された第２電気機器と、
    前記筐体の内表面と前記第１コイルとの間と、前記筐体の内表面と前記第２電気機器との間に配置された絶縁部材と、
    冷媒を流通させて、前記第１コイルおよび前記第２電気機器を冷却する冷却装置と、
    を備え、
    前記第１コイルと前記第２電気機器とは、前記絶縁部材を間に挟んで前記筐体の内表面に取り付けられ、
    前記第２電気機器は前記第１コイルよりも前記冷媒の流通方向の上流に配置され、
    前記第１コイルは、第２巻回軸の周囲を取り囲むように形成され、
    前記コアは、前記第１コイルが巻回される第２軸部と、前記第２軸部の第３端部に形成され、前記第２巻回軸の延びる方向と交差する第２交差方向に延びる第３磁極部と、前記第２軸部の第４端部に形成され、前記第２交差方向に延びる第４磁極部とを含み、
    前記第２交差方向における前記第２軸部の幅は、前記第２交差方向における前記第３磁極部の長さおよび第４磁極部の長さよりも短く、
    前記第２交差方向における前記第３磁極部の中央に位置する第４中央部と、前記第２交差方向における前記第４磁極部の中央に位置する第５中央部とは、前記第２交差方向における前記第２軸部の中央に位置する第６中央部より前記第２交差方向の一方側に位置し、
    前記第２電気機器は、前記第２軸部に対して前記第２交差方向の一方側に配置されると共に、前記第３磁極部および前記第４磁極部の間に配置された、送電装置。
11. 前記第２電気機器は、前記第１コイルに接続されたキャパシタを含む、請求項１０に記載の送電装置。
12. 前記冷却装置は、前記筐体内に冷媒を供給する、請求項１０に記載の送電装置。
13. 前記第１コイルは、第２巻回軸の周囲を取り囲むように形成され、
    前記冷却装置は、前記第２巻回軸の延びる方向と交差する第２交差方向に前記冷媒を供給する、請求項１２に記載の送電装置。
14. 前記筐体は、密閉された、請求項１０に記載の送電装置。
15. 前記第１コイルと、前記第１コイルの接続されたキャパシタとによって、前記受電部に非接触で電力を送電する送電部が形成され、
    前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の１０％以下である、請求項１０に記載の送電装置。
16. 前記第１コイルと、前記第１コイルの接続されたキャパシタとによって、前記受電部に非接触で電力を送電する送電部が形成され、
    前記受電部と前記送電部との結合係数は、０．１以下である、請求項１０に記載の送電装置。
17. 前記第１コイルと、前記第１コイルの接続されたキャパシタとによって、前記受電部に非接触で電力を送電する送電部が形成され、
    前記送電部は、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記受電部に電力を送電する、請求項１０に記載の送電装置。

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