JP6164491B2 - 非接触給電装置 - Google Patents

Description

本発明は、給電パッドと、インダクタコイルを有し給電パッドに接続されるフィルタ回路とを備え、給電パッドを互いに対向させ、一方の給電パッドから他方の給電パッドに非接触で電力を供給する非接触給電装置に関する。

従来、給電パッドと、インダクタコイルを有し給電パッドに接続されるフィルタ回路とを備え、給電パッドを互いに対向させ、一方の給電パッドから他方の給電パッドに非接触で電力を供給する非接触給電装置として、例えば以下に示す特許文献１に開示されている誘導結合電力伝達システムがある。

この誘導結合電力伝達システムは、変圧器と、ループ導体と、ピックアップコイルとを備えている。変圧器の漏れインダクタンスを利用してフィルタ回路が構成されている。変圧器は、ループ導体に供給される交流を絶縁し所定の電圧に変換する。フィルタ回路は、絶縁された交流に含まれる所定の周波数成分を除去する。ピックアップコイルをループ導体に対向させると、ピックアップコイルとループ導体が磁気的に結合する。その結果、ループ導体からピックアップコイルに非接触で電力を供給することができる。ここで、ループ導体及びピックアップコイルが給電パッドに相当する。変圧器の漏れインダクタンスがインダクタコイルのインダクタンスに相当する。

特表２００９−５２８８１２号公報

ところで、非接触給電装置においてフィルタ回路を用いる場合、一般的に、コアを有するインダクタコイルが用いられている。

一方、前述した誘導結合電力伝達システムでは、変圧器の漏れインダクタンスを利用してフィルタ回路を構成している。そのため、フィルタ回路用として、コアを有するインダクタコイルを別途設ける必要がなく、装置を小型化することができる。

しかし、変圧器を備える装置にしか適用できない。また、フィルタ回路として必要なインダクタンスが大きい場合、変圧器の漏れインダクタンスを大きくしなければならず、変圧器の効率が低下してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、変圧器を備えていない場合であっても適用でき、フィルタ回路の特性を確保しつつ、コアを有するインダクタコイルを別途設ける場合に比べ小型化することができる非接触給電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、磁性材からなる給電用コアと、給電用コアに設けられ、給電用コアを磁路として用いる給電用コイルとを有する給電パッドと、インダクタコイルを有し、記給電パッドに接続されるフィルタ回路と、を備え、フィルタ回路の接続された給電パッドを互いに対向させ、一方の給電パッドから他方の給電パッドに非接触で電力を供給する非接触給電装置において、少なくともいずれかのフィルタ回路のインダクタコイルは、環状であり、当該フィルタ回路が接続される給電パッドの給電用コアに、給電用コイルの発生した磁束が軸心部において軸心方向とほぼ直交するように設けられ、給電用コアを磁路として用いることを特徴とする。ここで、軸心方向とは、環状のインダクタコイルの軸心を通り、かつ、環状のインダクタコイルによって囲まれた内側平面に対する法線方向のことであり、軸心部とは、環状のインダクタコイルによって囲まれた内側部分であって、軸心方向に延在する柱状部分のことである。また、給電用コイルの発生した磁束が軸心部において軸心方向とほぼ直交するとは、給電用コイルの発生した磁束が、インダクタコイルの軸心部において、インダクタコイルの軸心方向に対して９０度を含む、９０度に近い許容範囲内であることを意味する。

この構成によれば、インダクタコイルの磁路を構成するコアとして給電パッドの給電用コアを利用している。そのため、変圧器を備えていない場合であっても適用できる。また、コアを有するインダクタコイルを別途設ける場合に比べ、非接触給電装置を小型化することができる。しかも、給電用コイルの発生した磁束が、インダクタコイルの軸心部において軸心方向とほぼ直交している。そのため、インダクタコイルと給電用コイルの結合係数がほぼ０になり、給電用コイルの発生した磁束の影響を極力抑えることができる。従って、フィルタ回路の特性を確保することができる。

第１実施形態における非接触給電装置の回路図である。 送電側パッドの上面図である。 図２のＡ−Ａ矢視断面図である。 図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。 送電側パッドの電流の流れを説明するための図２に対応した説明図である。 送電側パッドの磁束の流れを説明するための図３に対応した説明図である。 送電側パッドの磁束の流れを説明するための図４対応した説明図である。 送電側パッドの磁束の流れを説明するための図５に対応した説明図である。 図１に示す送電回路及び受電回路の回路図である。 インダクタコイルの配置を説明するためのコアの上面図である。 図１１のＤ−Ｄ矢視断面図である。 送電側パッド及びインダクタコイルの磁束の流れを説明するための図７に対応した説明図である。 送電側パッド及びインダクタコイルの磁束の流れを説明するための図８に対応した説明図である。 送電側パッド及びインダクタコイルの磁束の流れを説明するための図９に対応した説明図である。 第２実施形態における非接触給電装置のインダクタコイルの配置を説明するためのコアの上面図である。 図１６のＥ−Ｅ矢視断面図である。 送電側パッド及びインダクタコイルの磁束の流れを説明するための説明図である。 第３実施形態における非接触給電装置のインダクタコイルの配置を説明するためのコアの上面図である。 図１９のＦ−Ｆ矢視断面図である。 送電側パッド及びインダクタコイルの磁束の流れを説明するための説明図である。 第４実施形態における非接触給電装置のインダクタコイルの配置を説明するためのコアの上面図である。 図２２のＧ−Ｇ矢視断面図である。 送電側パッド及びインダクタコイルの磁束の流れを説明するための説明図である。 第５実施形態における非接触給電装置のインダクタコイルの配置を説明するためのコアの上面図である。 図２５のＨ−Ｈ矢視断面図である。 送電側パッド及びインダクタコイルの磁束の流れを説明するための説明図である。 第６実施形態における非接触給電装置のインダクタコイルの配置を説明するためのコアの上面図である。 インダクタコイルの配置を説明するためのコアの左側面図である。 送電側パッド及びインダクタコイルの磁束の流れを説明するための説明図である。 第７実施形態における非接触給電装置の送電側パッドの上面図である。 送電側パッドの左側面図である。 送電側パッドの後面図である。 図３１のＩ−Ｉ矢視断面図である。 図３２のＪ−Ｊ矢視断面図である。 送電側パッドの電流の流れを説明するための図３１に対応した説明図である。 送電側パッドの電流の流れを説明するための図３２に対応した説明図である。 送電側パッドの電流の流れを説明するための図３３に対応した説明図である。 送電側パッドの磁束の流れを説明するための図３４に対応した説明図である。 送電側パッドの磁束の流れを説明するための図３５に対応した説明図である。 第８実施形態における非接触給電装置の送電側パッドの上面図である。 図４１のＫ−Ｋ矢視断面図である。 送電側パッドの電流の流れを説明するための図４１に対応した説明図である。 送電側パッドの磁束の流れを説明するための図４２に対応した説明図である。 第９実施形態における非接触給電装置のインダクタコイルの配置を説明するためのコアの上面図である。 図４５のＬ−Ｌ矢視断面図である。 送電側パッド及びインダクタコイルの磁束の流れを説明するための説明図である。 第１０実施形態における非接触給電装置のインダクタコイルの配置を説明するためのコアの上面図である。 インダクタコイルの配置を説明するためのコアの後面図である。 図４８のＭ−Ｍ矢視断面図である。 送電側パッド及びインダクタコイルの磁束の流れを説明するための説明図である。 第１１実施形態における非接触給電装置のインダクタコイルの配置を説明するためのコアの上面図である。 図５２のＮ−Ｎ矢視断面図である。 送電側パッド及びインダクタコイルの磁束の流れを説明するための説明図である。 第１２実施形態における非接触給電装置の送電回路及び受電回路の回路図である。 インダクタコイルの配置を説明するためのコアの上面図である。 図５６のＯ−Ｏ矢視断面図である。 図５６のＰ−Ｐ矢視断面図である。 図５６のＱ−Ｑ矢視断面図である。 インダクタコイルの電流の流れを説明するための図５６に対応した説明図である。 インダクタコイルの磁束の流れを説明するための図５７に対応した説明図である。 インダクタコイルの電流の流れを説明するための図５８に対応した説明図である。 インダクタコイルの電流の流れを説明するための図５９に対応した説明図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る非接触給電装置を、電気自動車やハイブリッド車に搭載されたメインバッテリに非接触で送電する非接触給電装置に適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１〜図１５を参照して第１実施形態の非接触給電装置の構成について説明する。なお、図中における前後方向、左右方向及び上下方向は、車両における方向を示すものである。

図１に示すように、電気自動車やハイブリッド車は、モータジェネレータＭＧと、メインバッテリＢ１と、インバータ回路ＩＮＶと、補機Ｓと、補機バッテリＢ２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路ＣＮＶと、制御器ＣＮＴとを備えている。

モータジェネレータＭＧは、３相交流を供給することでモータとして動作し、車両の走行のための駆動力を発生する機器である。また、車両の減速時において、外部からの駆動力によって回転することでジェネレータとして動作し、３相交流を発生する機器でもある。

メインバッテリＢ１は、直流高電圧を出力する充放電可能な電源である。

インバータ回路ＩＮＶは、モータジェネレータＭＧがモータとして動作するとき、メインバッテリＢ１の出力する直流を３相交流に変換してモータジェネレータＭＧに供給する回路である。また、モータジェネレータＭＧがジェネレータとして動作するとき、モータジェネレータＭＧの出力する３相交流を直流に変換してメインバッテリＢ１に供給する回路でもある。

補機Ｓは、直流低電圧を供給することで動作するワイパー装置や電動パワーステアリング装置等の周辺装置である。

補機バッテリＢ２は、直流低電圧を出力する充放電可能な電源である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路ＣＮＶは、メインバッテリＢ１の出力する直流高電圧を直流低電圧に変換して補機バッテリＢ２及び補機Ｓに供給する回路である。

制御器ＣＮＴは、メインバッテリＢ１、補機バッテリＢ２、モータジェネレータＭＧに関する情報に基づいてインバータ回路ＩＮＶ、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路ＣＮＶ及び補機Ｓを制御する装置である。

非接触給電装置１は、車両の外部に設置された外部電源ＰＳから車両に搭載されたメインバッテリＢ１に非接触で電力を供給し、メインバッテリＢ１を充電する装置である。非接触給電装置１は、送電側パッド１０（給電パッド）と、送電回路１１と、受電側パッド１２と、受電回路１３とを備えている。

送電側パッド１０は、駐車スペース内に車両を駐車したときに車両の底部に設置された受電側パッド１２と対向する駐車スペース内の地表面の所定位置に設置され、電流が流れることで磁束を発生する装置である。図２〜図５に示すように、送電側パッド１０は、コア１００（給電用コア）と、コイル１０１、１０２（給電用コイル）とを備えている。

コア１００は、磁性材からなり、磁路を構成する直方体状の部材である。具体的には、フェライトやダストコアからなる部材である。

コイル１０１、１０２は、導線を巻いて構成され、電流が流れることで磁束を発生する略矩形環状の部材である。コイル１０１、１０２は、コア１００の上面に、自らの軸心方向を上下方向にした状態で、前後方向に隣接して配置され、コア１００を磁路として用いている。ここで、コイル１０１、１０２の軸心方向とは、環状のコイル１０１、１０２の軸心を通り、かつ、環状のコイル１０１、１０２によって囲まれた内側平面に対する法線方向のことである。なお、軸心方向は、環状のコイル１０１、１０２の重心点を通る。図６に示すように、コイル１０１、１０２に電流が流れると、図６〜図９に示すように、磁束が発生する。逆方向の電流が流れると、逆方向の磁束が発生する。

図１に示す送電回路１１は、受電回路１３との間で無線通信によって情報を送受信し、受信した情報に基づいて外部電源ＰＳの出力を高周波の交流に変換し、送電側パッド１０に供給する回路である。図１０に示すように、送電回路１１は、電力変換回路１１０と、フィルタ回路１１１と、共振用コンデンサ１１２とを備え、車両の外部に設置されている。

電力変換回路１１０は、外部電源ＰＳの出力を高周波の交流に変換し出力する回路である。電力変換回路１１０の入力端は外部電源ＰＳに、出力端はフィルタ回路１１１及び送電側パッド１０に接続されている。

フィルタ回路１１１は、電力変換回路１１０から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する回路である。フィルタ回路１１１は、インダクタコイル１１１０と、コンデンサ１１１１とを備えている。

図１１及び図１２に示すように、インダクタコイル１１１０は、導線を巻いて構成される略矩形環状の素子である。インダクタコイル１１１０は、送電側パッド１０のコア１００に設けられ、コア１００を磁路として用いている。インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を左右方向にした状態で、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。インダクタコイル１１１０の略四角柱状の軸心部１１１０ａは、空気層ではなく、コア１００の磁性材によって構成されている。ここで、軸心方向とは、環状のインダクタコイル１１１０の軸心を通り、かつ、環状のインダクタコイル１１１０によって囲まれた内側平面に対する法線方向のことである。なお、軸心方向は、環状のインダクタコイル１１１０の重心点を通る。また、軸心部１１１０ａとは、環状のインダクタコイル１１１０によって囲まれた内側部分であって、軸心方向に延在する柱状部分のことである。

図６に示すように、コイル１０１、１０２に電流が流れ、図７〜図９に示すように、磁束が発生すると、図１３〜図１５に示すように、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生する。

図１１及び図１２に示すように、インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を左右方向にした状態で、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。そのため、図１３〜図１５に示すように、コイル１０１、１０２の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交する。つまり、インダクタコイル１１１０は、コイル１０１、１０２との結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０１、１０２に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０１、１０２の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。

図１０に示すように、インダクタコイル１１１０及びコンデンサ１１１１は直列接続されている。インダクタコイル１１１０の一端は電力変換回路１１０の出力端に、コンデンサ１１１１の一端は送電側パッド１０に接続されている。

共振用コンデンサ１１２は、送電側パッド１０のコイル１０１、１０２とともに共振回路を構成する回路である。共振用コンデンサ１１２は送電側パッド１０に並列接続されている。

図１に示す受電側パッド１２は、車両の底部に設置され、駐車スペースに車両を駐車したときに、上下方向に間隔をあけて送電側パッド１０と対向して配置され、送電側パッド１０の発生した交番磁束が鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する装置である。受電側パッド１２は、コアと、コイルとを備えている。受電側パッド１２は、送電側パッド１０と同一構成であり、上下逆向きに設置されている。

受電回路１３は、送電回路１１との間で無線通信によって情報を送受信し、受信した情報に基づいて受電側パッド１２から供給される交流を直流に変換してメインバッテリＢ１を充電する回路である。図１０に示すように、受電回路１３は、共振用コンデンサ１３０と、フィルタ回路１３１と、電力変換回路１３２とを備えている。

共振用コンデンサ１３０は、受電側パッド１２のコイルとともに共振回路を構成する
回路である。共振用コンデンサ１３０は、受電側パッド１２に並列接続されている。

フィルタ回路１３１は、共振用コンデンサ１３０の接続された受電側パッド１２から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する回路である。フィルタ回路１３１は、コンデンサ１３１０と、インダクタコイル１３１１とを備えている。

インダクタコイル１３１１は、インダクタコイル１１１０と同一構成であり、受電側パッド１２のコアに設けられ、コアを磁路として用いている。そのため、インダクタコイル１１１０と同様に、受電側パッド１２のコイルの発生した磁束の影響を極力抑えることができる。

コンデンサ１３１０及びインダクタコイル１３１１は直列接続されている。
コンデンサ１３１０の一端は受電側パッド１２に、インダクタコイル１３１１の一端は電力変換回路１３２に接続されている。

電力変換回路１３２は、フィルタ回路１３１を介して供給される交流を直流に変換してメインバッテリＢ１に供給する回路である。電力変換回路１３２の入力端はフィルタ回路１３１及び受電側パッド１２に、出力端はメインバッテリＢ１に接続されている。

次に、図１及び図１０を参照して非接触給電装置の動作について説明する。

図１に示すように、駐車スペースに車両を駐車すると、送電側パッド１０と受電側パッド１２が上下方向に所定の間隔をあけて対向する。この状態で充電開始ボタン（図略）が押され、充電の開始が指示されると、送電回路１１と受電回路１３は、無線通信によって情報を送受信する。

図１０に示す電力変換回路１１０は、外部電源ＰＳの出力を高周波の交流に変換し出力する。フィルタ回路１１１は、電力変換回路１１０から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する。共振用コンデンサ１１２の接続された送電側パッド１０は、フィルタ回路１１１介して交流が供給されることで交番磁束を発生する。

図６に示すように、コイル１０１、１０２に電流が流れ、図７〜図９に示すように、磁束が発生すると、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生する。

図１１及び図１２に示すように、インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を左右方向にした状態で、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。そのため、図１３〜図１５に示すように、コイル１０１、１０２の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交し、インダクタコイル１１１０とコイル１０１、１０２の結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０１、１０２に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０１、１０２の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。その結果、フィルタ回路１１１の特性を確保することができる。

共振用コンデンサ１３０の接続された受電側パッド１２は、送電側パッド１０の発生した交番磁束と鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する。フィルタ回路１３１は、共振用コンデンサ１３０の接続された受電側パッド１２から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する。

受電側パッド１２の発生した磁束は、コアの内部及び周辺を流れる。しかし、インダクタコイル１３１１は、インダクタコイル１１１０と同一構成である。そのため、インダクタコイル１３１１を磁束が鎖交することはほとんどない。従って、受電側パッド１２のコイルの発生した磁束の影響を極力抑えることができる。これにより、フィルタ回路１３１の特性を確保することができる。

電力変換回路１３２は、フィルタ回路１３１を介して供給される交流を直流に変換してメインバッテリＢ１に供給する。このようにして、外部電源ＰＳからメインバッテリＢ１に非接触で電力を供給し、メインバッテリＢ１を充電することができる。

次に、第１実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。

第１実施形態によれば、フィルタ回路１１のインダクタコイル１１１０は、フィルタ回路１１が接続される送電側パッド１０のコア１００に設けられ、コア１００を磁路して用いている。つまり、インダクタコイル１１１０の磁路を構成するコアとして送電側パッド１０のコア１００を利用している。そのため、変圧器を備えていない場合であっても適用できる。また、コアを有するインダクタコイルを別途設ける場合に比べ、非接触給電装置１を小型化することができる。しかも、コイル１０１、１０２の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交している。そのため、インダクタコイル１１１０とコイル１０１、１０２の結合係数がほぼ０になり、コイル１０１、１０２の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。従って、フィルタ回路１１１の特性を確保することができる。

第１実施形態によれば、インダクタコイル１１１０は、コア１００に埋設されている。そのため、コアを有するインダクタコイルを別途設ける場合に比べ、非接触給電装置１をより小型化することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の非接触給電装置について説明する。第２実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置に対して、インダクタコイルの配置だけを変更したものである。インダクタコイル以外は、第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図１６〜図１８を参照してインダクタコイルの構成についてのみ説明し、動作については説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の構成要素は、同一の符号を付し説明を省略する。

図１６及び図１７に示すように、インダクタコイル１１１０は、導線を巻いて構成される略矩形環状の素子である。インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を上下方向にした状態で、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。インダクタコイル１１１０の略四角柱状の軸心部１１１０ａは、空気層ではなく、コア１００の磁性材によって構成されている。

コイル１０１、１０２に電流が流れ、磁束が発生すると、図１８に示すように、コア１００の内部及び周辺に磁束が流れる。

図１６及び図１７に示すように、インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を上下方向にした状態で、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。そのため、図１８に示すように、コイル１０１、１０２の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交し、インダクタコイル１１１０とコイル１０１、１０２の結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０１、１０２に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０１、１０２の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。

次に、第２実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の非接触給電装置について説明する。第３実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置に対して、インダクタコイルの配置だけを変更したものである。インダクタコイル以外は、第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図１９〜図２１を参照してインダクタコイルの構成についてのみ説明し、動作については説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の構成要素は、同一の符号を付し説明を省略する。

図１９及び図２０に示すように、インダクタコイル１１１０は、導線を巻いて構成される略矩形環状の素子である。インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を上下方向から斜め前方に傾斜させた状態で、コア１００の左右方向の中央部近傍であって、コア１００の前後方向の中央部よりやや後側の上方部に埋設されている。インダクタコイル１１１０の略四角柱状の軸心部１１１０ａは、空気層ではなく、コア１００の磁性材によって構成されている。

コイル１０１、１０２に電流が流れ、磁束が発生すると、図２１に示すように、コア１００の内部及び周辺に磁束が流れる。

図１９及び図２０に示すように、インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を上下方向から斜め前方に傾斜させた状態で、コア１００の左右方向の中央部近傍であって、コア１００の前後方向の中央部よりやや後側の上方部に埋設されている。そのため、図２１に示すように、コイル１０１、１０２の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交し、インダクタコイル１１１０とコイル１０１、１０２の結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０１、１０２に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０１、１０２の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。

次に、第３実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の非接触給電装置について説明する。第４実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置に対して、インダクタコイルの配置だけを変更したものである。インダクタコイル以外は、第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図２２〜図２４を参照してインダクタコイルの構成についてのみ説明し、動作については説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の構成要素は、同一の符号を付し説明を省略する。

図２２及び図２３に示すように、インダクタコイル１１１０は、導線を巻いて構成される略矩形環状の素子である。インダクタコイル１１１０は、コア１００の上面の前後方向及び左右方向の中央部近傍に、自らの軸心方向を上下方向にした状態で配置されている。

コイル１０１、１０２に電流が流れ、磁束が発生すると、図２４に示すように、コア１００の内部及び周辺に磁束が流れる。

図２２及び図２３に示すように、インダクタコイル１１１０は、コア１００の上面の前後方向及び左右方向の中央部近傍に、自らの軸心方向を上下方向にした状態で配置されている。そのため、図２４に示すように、コイル１０１、１０２の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交し、インダクタコイル１１１０とコイル１０１、１０２の結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０１、１０２に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０１、１０２の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。

次に、第４実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。

第４実施形態によれば、第１実施形態と同様に、コアを有するインダクタコイルを別途設ける場合に比べ、非接触給電装置１を小型化することができる。また、フィルタ回路１１１の特性を確保することができる。

第４実施形態によれば、インダクタコイル１１１０は、コア１００の表面に設けられている。そのため、コアに埋設する場合に比べ、コアを有するインダクタコイルを容易に構成することができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態の非接触給電装置について説明する。第５実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置に対して、インダクタコイルの配置だけを変更したものである。インダクタコイル以外は、第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図２５〜図２７を参照してインダクタコイルの構成についてのみ説明し、動作については説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の構成要素は、同一の符号を付し説明を省略する。

図２５及び図２６に示すように、インダクタコイル１１１０は、導線を巻いて構成される略矩形環状の素子である。インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を上下方向にした状態で、コア１００の前後面及び左右側面に沿って配置されている。

コイル１０１、１０２に電流が流れ、磁束が発生すると、図２７に示すように、コア１００の内部及び周辺に磁束が流れる。

図２５及び図２６に示すように、インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を上下方向にした状態で、コア１００の前後面及び左右側面に沿って配置されている。そのため、図２７に示すように、コイル１０１、１０２の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交し、インダクタコイル１１１０とコイル１０１、１０２の結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０１、１０２に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０１、１０２の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。

次に、第５実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。第５実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態の非接触給電装置について説明する。第６実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置に対して、インダクタコイルの配置だけを変更したものである。インダクタコイル以外は、第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図２８〜図３０を参照してインダクタコイルの構成についてのみ説明し、動作については説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の構成要素は、同一の符号を付し説明を省略する。

図２８及び図２９に示すように、インダクタコイル１１１０は、導線を巻いて構成される略矩形環状の素子である。インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を左右方向にした状態で、コア１００の左側面に配置されている。

コイル１０１、１０２に電流が流れ、磁束が発生すると、図３０に示すように、コア１００の周辺に磁束が流れる。

図２８及び図２９に示すように、インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を左右方向にした状態で、コア１００の左側面に配置されている。そのため、図３０に示すように、コイル１０１、１０２の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交し、インダクタコイル１１１０とコイル１０１、１０２の結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０１、１０２に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０１、１０２の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。

次に、第６実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。第６実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態の非接触給電装置について説明する。第７実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置に対して、送電側パッド及び受電側パッドのコイルの構成だけを変更したものである。送電側パッド及び受電側パッドのコイル以外は、第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図３１〜図４０を参照して送電側パッド及び受電側パッドのコイルの構成についてのみ説明し、動作については説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の構成要素は、同一の符号を付し説明を省略する。

図３１〜図３５に示すように、送電側パッド１０は、コア１００と、コイル１０３（給電用コイル）とを備えている。

コイル１０３は、導線を巻いて構成され、電流が流れることで磁束を発生する略矩形環状の部材である。コイル１０３は、自らの軸心方向を前後方向にした状態でコア１００の上下面及び左右側面に沿って配置され、コア１００を磁路として用いている。

図３６〜図３８に示すように、コイル１０３に電流が流れると、図３９及び図４０に示すように、磁束が発生する。逆方向の電流が流れると、逆方向の磁束が発生する。

受電側パッド１２は、送電側パッド１０と同一構成であり、上下逆向きに設置されている。

図１１及び図１２に示すように、インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を左右方向にした状態で、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。そのため、図３９及び図４０に示すように、コイル１０３の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交し、インダクタコイル１１１０とコイル１０３の結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０３に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０３の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。その結果、フィルタ回路１１１の特性を確保することができる。

インダクタコイル１３１１は、インダクタコイル１１１０と同一構成である。

次に、第７実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。第７実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第８実施形態）
次に、第８実施形態の非接触給電装置について説明する。第８実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置に対して、送電側パッド及び受電側パッドのコイルの構成だけを変更したものである。送電側パッド及び受電側パッドのコイル以外は、第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図４１〜図４４を参照して送電側パッド及び受電側パッドのコイルの構成についてのみ説明し、動作については説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の構成要素は、同一の符号を付し説明を省略する。

図４１及び図４２に示すように、送電側パッド１０は、コア１００と、コイル１０４（給電用コイル）とを備えている。

コイル１０４は、導線を巻いて構成され、電流が流れることで磁束を発生する略矩形環状の部材である。コイル１０４は、コア１００の上面の前後方向及び左右方向の中央部近傍に、自らの軸心方向を上下方向にした状態で配置され、コア１００を磁路として用いている。

図４３に示すように、コイル１０４に電流が流れると、図４４に示すように、磁束が発生する。逆方向の電流が流れると、逆方向の磁束が発生する。

受電側パッド１２は、送電側パッド１０と同一構成であり、上下逆向きに設置されている。

図１１及び図１２に示すように、インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を左右方向にした状態で、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。そのため、図４４に示すように、コイル１０４の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交し、インダクタコイル１１１０とコイル１０４の結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０４に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０４の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。その結果、フィルタ回路１１１の特性を確保することができる。

インダクタコイル１３１１は、インダクタコイル１１１０と同一構成である。

次に、第８実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。第８実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第９実施形態）
次に、第９実施形態の非接触給電装置について説明する。第９実施形態の非接触給電装置は、第８実施形態の非接触給電装置に対して、インダクタコイルの配置だけを変更したものである。インダクタコイル以外は、第８実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図４５〜図４７を参照してインダクタコイルの配置についてのみ説明し、動作については説明を省略する。なお、第８実施形態と同一の構成要素は、同一の符号を付し説明を省略する。

図４５及び図４６に示すように、インダクタコイル１１１０は、導線を巻いて構成される略矩形環状の素子である。インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を前後方向にした状態で、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。

コイル１０４に電流が流れ、磁束が発生すると、図４７に示すように、コア１００の内部及び周辺に磁束が流れる。

図４５及び図４６に示すように、インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を前後方向にした状態で、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。そのため、図４７に示すように、コイル１０４の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交し、インダクタコイル１１１０とコイル１０４の結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０４に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０４の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。

次に、第９実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。第９実施形態によれば、第８実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第１０実施形態）
次に、第１０実施形態の非接触給電装置について説明する。第１０実施形態の非接触給電装置は、第８実施形態の非接触給電装置に対して、インダクタコイルの配置だけを変更したものである。インダクタコイル以外は、第８実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図４８〜図５１を参照してインダクタコイルの構成についてのみ説明し、動作については説明を省略する。なお、第８実施形態と同一の構成要素は、同一の符号を付し説明を省略する。

図４８〜図５０に示すように、インダクタコイル１１１０は、導線を巻いて構成される略矩形環状の素子である。インダクタコイル１１１０は、略矩形環状の２つのコイルＣＯＩＬ１、ＣＯＩＬ２によって構成されている。コイルＣＯＩＬ１、ＣＯＩＬ２は、自らの軸心方向を前後方向にした状態で軸心方向と直交する上下方向に隣接し、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。インダクタコイル１１１０の略四角柱状の軸心部１１１０ａ、１１１０ｂは、空気層ではなく、コア１００の磁性材によって構成されている。

コイル１０４に電流が流れ、磁束が発生すると、図５１に示すように、コア１００の内部及び周辺に磁束が流れる。

図４８〜図５０に示すように、インダクタコイル１１１０は、略矩形環状の２つのコイルＣＯＩＬ１、ＣＯＩＬ２によって構成されている。コイルＣＯＩＬ１、ＣＯＩＬ２は、自らの軸心方向を前後方向にした状態で軸心方向と直交する上下方向に隣接し、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。そのため、図５１に示すように、コイル１０４の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交し、インダクタコイル１１１０とコイル１０４の結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０４に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０４の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。

次に、第１０実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。第１０実施形態によれば、第８実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第１１実施形態）
次に、第１１実施形態の非接触給電装置について説明する。第１１実施形態の非接触給電装置は、第８実施形態の非接触給電装置に対して、インダクタコイルの配置だけを変更したものである。インダクタコイル以外は、第８実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図５２〜図５４を参照してインダクタコイルの構成についてのみ説明し、動作については説明を省略する。なお、第８実施形態と同一の構成要素は、同一の符号を付し説明を省略する。

図５２及び図５３に示すように、インダクタコイル１１１０は、導線を巻いて構成される略矩形環状の素子である。インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を上下方向から斜め後方に傾斜させた状態で、コア１００の左右方向の中央部近傍であって、コア１００の前後方向の中央部よりやや後側の上方部に埋設されている。インダクタコイル１１１０の略四角柱状の軸心部１１１０ａは、空気層ではなく、コア１００の磁性材によって構成されている。

コイル１０４に電流が流れ、磁束が発生すると、図５４に示すように、コア１００の内部及び周辺に磁束が流れる。

図５２及び図５３に示すように、インダクタコイル１１１０は、自らの軸心方向を上下方向から斜め後方に傾斜させた状態で、コア１００の左右方向の中央部近傍であって、コア１００の前後方向の中央部よりやや後側の上方部に埋設されている。そのため、図５４に示すように、コイル１０４の発生した磁束が、インダクタコイル１１１０の軸心部１１１０ａにおいて軸心方向とほぼ直交し、インダクタコイル１１１０とコイル１０４の結合係数がほぼ０になる。従って、コイル１０４に電流が流れ、コア１００の内部及び周辺に磁束が発生しても、その磁束がインダクタコイル１１１０を鎖交することはほとんどない。これにより、コイル１０４の発生した磁束の影響を極力抑えることができる。

次に、第１１実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。第１１実施形態によれば、第８実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第１２実施形態）
次に、第１２実施形態の非接触給電装置について説明する。第１２実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置に対して、フィルタ回路の構成を変更するとともに、それに伴ってインダクタコイルの構成を変更したものである。フィルタ回路及びインダクタコイル以外は、第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図５５〜図６３を参照してフィルタ回路の構成、及び、インダクタコイルの構成についてのみ説明し、動作については説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の構成要素は、同一の符号を付し説明を省略する。

図５５に示すように、フィルタ回路１１１は、インダクタコイル１１１０、１１１２と、コンデンサ１１１１、１１１３とを備えている。

図５６〜図５９に示すように、インダクタコイル１１１０、１１１２は、導線を巻いて構成される略矩形環状の素子である。インダクタコイル１１１０、１１１２は、自らの軸心方向を左右方向にした状態で軸心方向である左右方向に隣接し、コア１００の前後方向、左右方向及び上下方向の中央部近傍に埋設されている。インダクタコイル１１１０、１１１２の略四角柱状の軸心部１１１０ａ、１１１２ａは、空気層ではなく、コア１００の磁性材によって構成されている。

また、インダクタコイル１１１０、１１１２は、フィルタ回路１１１に電流が流れた場合に発生する磁束が互いに打消し合わないように配線されている。具体的には、フィルタ回路１１１に電流が流れた場合、インダクタコイル１１１０の発生する軸心部１１１０ａにおける磁束と、インダクタコイル１１１２の発生する軸心部１１１２ａにおける磁束が同一方向になるように配線されている。より具体的には、フィルタ回路１１１に電流が流れた場合、図６０、図６２及び図６３に示すような電流が流れるようにインダクタコイル１１１０、１１１２が配線されている。この場合、図６１に示すように、インダクタコイル１１１０の発生する軸心部１１１０ａにおける磁束と、インダクタコイル１１１２の発生する軸心部１１１２ａにおける磁束が同一方向になる。そのため、インダクタコイル１１１０の発生した磁束とインダクタコイル１１１２の発生した磁束が互いに打消し合うようなことはない。

次に、第１２実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。

第１２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

第１２実施形態によれば、１つのコア１００に２つのインダクタコイル１１１０、１１１２が設けられている。そのため、コアを有する２つのインダクタコイルを別途設ける場合に比べ、非接触給電装置１をより小型化することができる。

第１２実施形態によれば、インダクタコイル１１１０、１１１２は、互いに隣接して配置されている。そのため、コア１００の体格が大きくなるような事態を抑えることができる。

第１２実施形態によれば、インダクタコイル１１１０、１１１２は、フィルタ回路１１１に電流が流れた場合に発生する磁束が互いに打消し合わないように配線されている。そのため、フィルタ回路１１１の特性を確保することができる。

最後に、各実施形態に関連する変形形態についてまとめて説明する。

第１〜第１２実施形態では、送電回路側のフィルタ回路のインダクタコイルが送電側パッドのコアを磁路として用いるとともに、受電回路側のフィルタ回路のインダクタコイルが受電側パッドのコアを磁路として用いる例を挙げているが、これに限られるものではない。少なくともいずれかのフィルタ回路のインダクタコイルが、そのフィルタ回路が接続されるパッドのコアを磁路として用いていればよい。

第１〜第１２実施形態では、共振用コンデンサが、送電側パッド及び受電側パッドにそれぞれ並列接続されている例を挙げているが、これに限られるものではない。共振用コンデンサは、送電側パッド及び受電側パッドにそれぞれ直列接続されていてもよい。

第１〜第１２実施形態では、フィルタ回路が、直列接続されたインダクタコイル及びコンデンサによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。フィルタ回路は、それ以外の構成であってもよい。インダクタコイルを有していればよい。

第１〜第１２実施形態では、送電側パッド及び受電側パッドのコイル、並びに、インダクタコイルが、略矩形環状である例を挙げているが、これに限られるものではない。送電側パッドや受電側パッドのコイル、インダクタコイルは、円環状や半円環状であってもよい。環状であればよい。

第１〜第１２実施形態では、コアが直方体状である例を挙げているが、これに限られるものではない。コアは、円柱状であってもよい。磁路を構成できる形状であればよい。コイルの軸心部がコアの磁性材によって構成されるようにしてもよい。

第１〜第１２実施形態では、コアがフェライトやダストコアによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。硅素鋼板や板状のアモルファスを板厚方向に積層することによって構成されていてもよい。その場合、インダクタコイルの発生する磁束が積層方向と直交するようにコアを配置又は埋設するとよい。

第４実施形態では、インダクタコイル１１１０が、送電側パッド１０のコイル１０１、１０２のすぐ下に配置されている例を挙げているが、これに限られるものではない。インダクタコイル１１１０は、送電側パッド１０のコイル１０１、１０２のすぐ上に配置されていてもよいし、コア１００の下面に配置されていてもよい。

第７実施形態では、インダクタコイルの構成が第１実施形態と同一である例を挙げているが、これに限られるものではない。インダクタコイルの構成は、第２〜第６実施形態と同一であってもよい。いずれの構成と組合せても第２〜第６実施形態と同様の効果を得ることができる。

第１２実施形態では、インダクタコイル１１１０、１１１２が軸心方向に隣接してコア１００に埋設されている例を挙げているが、これに限られるものではない。軸心方向と直交する方向に隣接してコア１００に埋設されていてもよい。フィルタ回路１１１に電流が流れた場合、インダクタコイル１１１０の発生する軸心部１１１０ａにおける磁束と、インダクタコイル１１１２の発生する軸心部１１１２ａにおける磁束が逆方向になるように配線されていれば、磁束が互いに打消し合うことはない。

第１２実施形態では、２つのインダクタコイル１１１０、１１１２がコア１００に埋設されている例を挙げているが、これに限られるものではない。３つ以上のインダクタコイルがコアに埋設されていてもよい。

１・・・非接触給電装置、１０・・・送電側パッド（給電パッド）、１００・・・コア（給電用コア）、１０１、１０２・・・コイル（給電用コイル）、１１・・・送電回路、１１０・・・電力変換回路、１１１・・・フィルタ回路、１１１０・・・インダクタコイル、１１１１・・・コンデンサ、１１２・・・共振用コンデンサ

Claims (6)

1. 磁性材からなる給電用コア（１００）と、前記給電用コアに設けられ、前記給電用コアを磁路として用いる給電用コイル（１０１、１０２、１０３、１０４）とを有する給電パッド（１０）と、
   インダクタコイルを有し、前記給電パッドに接続されるフィルタ回路（１１１）と、
   を備え、前記フィルタ回路の接続された前記給電パッドを互いに対向させ、一方の前記給電パッドから他方の前記給電パッドに非接触で電力を供給する非接触給電装置において、
   少なくともいずれかの前記フィルタ回路の前記インダクタコイル（１１１０、１１１２）は、環状であり、当該フィルタ回路が接続される前記給電パッドの前記給電用コアに、前記給電用コイルの発生した磁束が軸心部において軸心方向とほぼ直交するように設けられ、前記給電用コアを磁路として用いることを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記給電用コアに設けられ前記インダクタコイルは、前記給電用コアに埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
3. 前記給電用コアに設けられ前記インダクタコイルは、前記給電用コアの表面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
4. １つの前記給電用コアに複数の前記インダクタコイルが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
5. １つの前記給電用コアに設けられている複数の前記インダクタコイルは、互いに隣接して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置。
6. １つの前記給電用コアに設けられている複数の前記インダクタコイルは、前記フィルタ回路に電流が流れた場合に発生する磁束が互いに打消し合わないように配線されていることを特徴とする請求項５に記載の非接触給電装置。