JP6520750B2

JP6520750B2 - コイルユニット

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Publication number: JP6520750B2
Application number: JP2016026082A
Authority: JP
Inventors: 大我土井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2036-02-15
Also published as: JP2017147271A

Description

本発明は、コイルユニットに関する。

特許文献１〜５に開示されているように、受電装置に非接触で電力を送電する送電装置や、送電装置から非接触で電力を受電する受電装置が知られている。

特許文献６（特開２００８−１２０２３９号公報）に記載された送電装置は、送電側コイルユニットを含み、受電装置は、受電側コイルユニットを含む。各コイルユニットは、コイルと、コイルが装着されたフェライト板とを含む。

特開２０１３−１５４８１５号公報特開２０１３−１４６１５４号公報特開２０１３−１４６１４８号公報特開２０１３−１１０８２２号公報特開２０１３−１２６３２７号公報特開２００８−１２０２３９号公報

一般的に、送電コイルには、周波数変換器が接続される。周波数変換器は複数のスイッチング素子を含み、スイッチング動作によってノイズが発生しやすい。受電装置においては、送電電力に含まれるノイズを受信し、その後、整流器などの機器においてノイズが反射され、受電コイルから外部に放射される場合がある。

そこで、送電装置のコイルユニットにおいて、送電コイルに接続されたフィルタコイルを接続し、さらに、受電装置のコイルユニットにおいて、受電コイルに接続されたフィルタコイルを接続する場合がある。

送電装置および受電装置のいずれにおいても、フィルタコイルを各装置内に搭載する際には、各装置の小型化の観点からフィルタコイルがフェライト板の近傍に配置される。

たとえば、送電コイルおよびフィルタコイルとをフェライト板に配置すると、送電コイルおよびフィルタコイルからの磁束がフェライト板内を流れる。送電コイルからの磁束と、フィルタコイルからの磁束が互いに強め合う場合には、フェライト板内で生じる鉄損が多くなる。

受電装置においても同様に、受電コイルからの磁束とフィルタコイルからの磁束とが互いに強め合う場合には、フェライト板での鉄損が大きくなる。

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、その目的は、送電装置や受電装置に設けられているコイルユニットにおいて、鉄損の低減が図られたコイルユニットを提供することである。

本発明に係るコイルユニットは、板状に形成されると共に厚さ方向に配列する第１主表面および第２主表面を含むフェライト板と、フェライト板の第１主表面に設けられた渦巻き型のコイルと、フェライト板の第２主表面に設けられた渦巻き型のフィルタコイルとを備える。上記コイルを流れる電流と、フィルタコイルを流れる電流の位相差が−９０度以上９０度以下のときには、コイルの巻回方向とフィルタコイルの巻回方向とが同じ方向となるようにコイルおよびフィルタコイルが接続されている。上記コイルを流れる電流と、フィルタコイルを流れる電流の位相差が−１８０度以上−９０度未満、または、９０度より大きく１８０度以下のときには、コイルの巻回方向とフィルタコイルの巻回方向とが反対方向となるようにコイルおよびフィルタコイルが接続されている。

上記コイルユニットによれば、コイルの周囲に形成されると共にフェライト板内を流れる第１磁束と、フィルタコイルの周囲に形成される第２磁束とが互いに弱め合うように流れ、フェライト板内を流れる磁束量は少なくなる。フェライト内を流れる磁束量が少なくなると、フェライト板内で生じる鉄損が小さくなる。

好ましくは、コイルおよびフィルタコイルとの接続状態を切り替えることで、フィルタコイルを流れる電流の方向を切り替える切替部をさらに備える。上記切替部は、位相差が−９０度以上９０度以下のときには、コイルの巻回方向とフィルタコイルの巻回方向とが同じ方向となるようにコイルおよびフィルタコイルを接続し、位相差が−１８０度以上−９０度未満、または、９０度より大きく１８０度以下のときには、コイルの巻回方向とフィルタコイルの巻回方向とが反対方向となるようにコイルおよびフィルタコイルを接続する。

上記のコイルユニットによれば、各コイルの位相差が変動して、フェライト板内で第１磁束および第２磁束が互いに強め合う状態になったとしても、切替部が各コイルの接続状態を切り替えることで、第１磁束および第２磁束が互いに弱め合う状態に戻すことができる。

本発明に係るコイルユニットによれば、フェライト板において生じる鉄損の低減を図ることができる。

非接触充電システム１を模式的に示す模式図である。非接触充電システム１を模式的に示す電気回路図である。受電装置１０を示す分解斜視図である。図３に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。受電コイル１６およびフェライト板１９よりも上方から受電コイル１６およびフェライト板１９などを平面視したときの平面図である。受電コイル１６を流れる交流電流の位相およびフィルタコイル３６，４０を流れる交流電流の位相差と、フェライト板１９に生じる鉄損との関係を示すグラフである。変形例に係るコイルユニット１２Ａを示す平面図である。受電装置１０Ｂを示す分解斜視図である。フィルタコイル３６Ｂおよびフィルタコイル４０Ｂを断面視したときの断面図である。フィルタコイル４０Ｂと、受電コイル１６Ｂとの接続状態を示す平面図である。フィルタコイル３６Ｂと受電コイル１６Ｂとの接続状態を示す平面図である。コイルユニット１２Ｃを示す平面図である。コイルユニット１２Ｃを示す平面図である。実施の形態３に係るコイルユニット１２Ｄを示す平面図であり、接続状態が第１状態のときの平面図である。実施の形態３に係るコイルユニット１２Ｄを示す平面図であり、接続状態が第２状態のときの平面図である。フィルタ１３およびフェライト板１９（分割フェライト３３）の変形例を示す断面図である。

（実施の形態１）
図１などを用いて、本実施の形態１に係る非接触充電システム１について説明する。図１に示すように、非接触充電システム１は、受電装置１０および蓄電装置１５を含む車両２と、受電装置１０に非接触で電力を送電する送電装置２０とを備える。

図２は、非接触充電システム１を模式的に示す電気回路図である。図２に示すように、受電装置１０は、コイルユニット１２と、コイルユニット１２に接続されたフィルタ１３，１４と、フィルタ１３，１４に接続された整流器１１と、整流器１１に接続された蓄電装置１５とを含む。

コイルユニット１２は、受電コイル１６と、受電コイル１６に直列に接続されたコンデンサ１７とを含む。

送電装置２０は、コイルユニット２２と、コイルユニット２２に接続されたフィルタ２４，２５と、フィルタ２４，２５に接続された変換器２１とを含む。変換器２１は、電源２３に接続されている。コイルユニット２２は、送電コイル２６と、送電コイル２６に直列に接続されたコンデンサ２７とを含む。

変換器２１は、電源２３から供給される交流電力の周波数および電圧を調整して、フィルタ２４，２５に供給する。フィルタ２４，２５は、変換器２１から供給される交流電力のノイズを除去して、コイルユニット２２に供給する。

コイルユニット１２は、コイルユニット２２から非接触で電力を受電する。フィルタ１３，１４は、コイルユニット１２から供給される電力からノイズを除去して、整流器１１に供給する。整流器１１は、供給された交流電力を直流電力に変換して、蓄電装置１５に供給する。

図３は、受電装置１０を示す分解斜視図である。図３においては、コンデンサ１７および整流器１１については図示していない。受電装置１０は、コイルユニット１２と、フィルタ１３，１４とを内部に収容する筐体３０を含む。

筐体３０は、下方に向けて開口する開口部が形成されたケース本体３１と、ケース本体３１の開口部を閉塞するように設けられた樹脂蓋３２とを含む。

コイルユニット１２は、板状に形成されたフェライト板１９と、フェライト板１９の下面に設けられた受電コイル１６とを含む。

受電コイル１６は、中空状に形成されており、巻回軸線Ｏ２の周囲を取り囲むように形成された渦巻き型コイルである。受電コイル１６の中央部には、中空部が形成されている。

フェライト板１９は、複数の分割フェライト３３を含み、フェライト板１９の中央部には中空部が形成されている。フェライト板１９は、複数の角部３４を含む。角部３４間に位置するフェライト板１９の辺部には切欠部３５が形成されている。各フェライト板１９は、中空部から受電コイル１６の径方向に延びるように形成されている。

フィルタ１３は、フェライト板１９の上面に配置されている。フィルタ１３は、フィルタコイル３６と、フィルタコイル３６が装着されたコア３７とを含む。

コア３７は、天板部３８と、天板部３８の一方の側辺部に接続されると共にフェライト板１９の上面に接触する脚部３９Ａと、天板部３８の他方の側辺部に接続されると共にフェライト板１９の上面に接続された脚部３９Ｂとを含む。脚部３９Ａおよび脚部３９Ｂの配列方向は、受電コイル１６の径方向に対して垂直な方向である。

フィルタ１４は、フィルタ１３と同様に構成されている。フィルタ１４は、フィルタコイル４０と、フィルタコイル４０が装着されたコア４１とを含む。コア４１は、天板部４２と、天板部４２の一方の側辺部に接続された脚部４３Ａと、天板部４２の他方の側辺部に接続された脚部４３Ｂとを含む。

図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。コア３７は、天板部３８の下面に形成された突起部３９Ｃを含み、フィルタコイル３６は、突起部３９Ｃの周囲を取り囲むように形成されている。フィルタコイル３６は、巻回軸線Ｏ３の周囲を取り囲むように形成された渦巻き型コイルである。

フィルタコイル３６に交流電流が流れると、突起部３９Ｃと天板部３８と、脚部３９Ａ（脚部３９Ｂ）と、分割フェライト３３とを順次通るように磁束ＭＦが流れる。なお、受電コイル１６が電力を受電するときには、受電コイル１６の周囲に形成される磁束ＭＦ２も、分割フェライト３３内を流れる。

図５は、受電コイル１６およびフェライト板１９よりも上方から受電コイル１６およびフェライト板１９などを平面視したときの平面図である。

受電コイル１６は、端部４４および端部４５を含む。端部４４から端部４５に向かうにつれて、受電コイル１６は、巻回軸線Ｏ２の周囲を反時計回りに取り囲むように形成されている。

受電コイル１６の端部４５は、コンデンサ１７の一方の電極に接続されており、コンデンサ１７の他方の電極はフィルタコイル３６の端部４６に接続されている。フィルタコイル３６は、端部４６および端部４７を含む。端部４６から端部４７に向かうにつれて、巻回軸線Ｏ３の周囲を反時計回りに取り囲むように形成されている。端部４７は、整流器１１に接続されている。

フィルタコイル４０は、端部４８および端部４９を含み、巻回軸線Ｏ４の周囲を取り囲むように形成された渦巻き型コイルである。端部４８は整流器１１に接続されており、端部４９は受電コイル１６の端部４４に接続されている。フィルタコイル４０は、端部４８から端部４９に向かうにつれて、巻回軸線Ｏ４の周囲を反時計回りに取り囲むように形成されている。端部４８、フィルタコイル４０、受電コイル１６、端部４６、送電コイル２６および端部４７の順に見たときに、受電コイル１６の巻回方向と、フィルタコイル３６，４０の巻回方向とは同じ方向である。

本実施の形態１に係る受電装置１０（コイルユニット１２）においては、受電コイル１６を流れる交流電流の位相と、フィルタコイル３６，４０を流れる交流電流の位相差は、−９０度以上９０度以下である。換言すれば位相差が当該範囲となるように、受電コイル１６、フィルタコイル３６，４０のインダクタンスなどが設定されている。

図６は、受電コイル１６を流れる交流電流の位相およびフィルタコイル３６，４０を流れる交流電流の位相差と、フェライト板１９に生じる鉄損との関係を示すグラフである。図６中のグラフ線Ｌ１は、本実施の形態１に係る受電装置１０における位相差−鉄損の関係を示すグラフである。

この図６に示すように、受電装置１０においては、受電コイル１６とフィルタコイル３６，４０との位相差が−９０度以上９０度以下のときに生じる鉄損は、位相差が−１８０度以上−９０度未満、および９０度より大きく１８０度以下のときに生じる鉄損よりも小さいことが分かる。

図５において、位相差が０度のときには、たとえば、電流Ｉ１は、端部４８、フィルタ１４、端部４９、受電コイル１６、コンデンサ１７、端部４６、フィルタ１３および端部４７を順次流れる。

受電コイル１６の巻回方向とフィルタコイル３６，４０の巻回方向は同じ方向である。このため、位相差が０度の場合には受電コイル１６内を流れる電流Ｉ１が巻回軸線Ｏ２の周囲を反時計回りに流れるときには、フィルタ１３，１４内を流れる電流Ｉ１も、巻回軸線Ｏ３，Ｏ４の周囲を反時計回りに流れる。

そして、受電コイル１６内を流れる電流Ｉ１が巻回軸線Ｏ２の周囲を時計回りに流れるときには、フィルタ１３，１４内を流れる電流Ｉ１も、巻回軸線Ｏ３，Ｏ４の周囲を時計回りに流れる。

上記のように、受電コイル１６およびフィルタ１３，１４を電流Ｉ１が流れることで、受電コイル１６の磁束ＭＦ２と、フィルタ１３，１４の磁束ＭＦ１とが互いに弱め合う。

その一方で、受電コイル１６内を流れる電流が巻回軸線Ｏ２の周囲を反時計回り（時計回り）に流れるときに、フィルタ１３，１４内を流れる電流が巻回軸線Ｏ３，Ｏ４の周囲を時計回り（反時計回り）に流れるときには、磁束ＭＦ１と磁束ＭＦ２とが互いに強め合う。

そして、磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２が互いに弱め合うときにはフェライト板１９内を流れる磁束量は少なくなり、互いに強め合うときにはフェライト板１９内を流れる磁束量が多くなる。

フェライト板１９内を流れる磁束量が少なくなると、フェライト板１９内を磁束が流れるときに生じる鉄損は、小さくなる。その結果、図６のグラフ線Ｌ１に示すように、位相差が−９０度以上９０度以下のときに生じる鉄損が小さくなる。

このように、本実施の形態においては、フェライト板１９の下面（第１主表面）に受電コイル１６を配置し、フェライト板１９の上面（第２主表面）にフィルタコイル３６，４０を配置した状態において、受電コイル１６およびフィルタ１３，１４の電流方向が同じ方向のときには、各磁束ＭＦ１、ＭＦ２は互いに最も弱め合い、鉄損が小さくなる。

その一方で、受電コイル１６の電流方向とフィルタ１３，１４の電流方向とが反対方向となるときには、磁束ＭＦ１，ＭＦ２は互いに最も強め合い、鉄損が大きくなる。

なお、本実施の形態１においては、フィルタコイル３６，４０と、受電コイル１６との位相差が、−９０度以上９０度以下となるように、各コイルのインダクタンスを調整したうえで、図５に示すように、フィルタコイル３６，４０と受電コイル１６とを接続した例について説明した。

その一方で、各コイルのインダクタンスによっては、フィルタコイル３６，４０と、受電コイル１６との位相差が−１８０度以上−９０度未満、または、９０度より大きく１８０度以下となる場合がある。

このような場合における変形例について、図７などを用いて説明する。図７は、変形例に係るコイルユニット１２Ａを示す平面図である。

この図７に示す変形例においては、フィルタコイル４０の端部４９は、整流器１１に接続されており、フィルタコイル４０の端部４８は、受電コイル１６の端部４４に接続されている。受電コイル１６の端部４５はコンデンサ１７の一方の電極に接続され、コンデンサ１７の他方の電極に、フィルタコイル３６の端部４７に接続されている。フィルタコイル３６の端部４６は整流器１１に接続されている。このため、端部４９、フィルタコイル４０、受電コイル１６、端部４７、フィルタコイル３６および端部４６の順で、受電コイル１６およびフィルタコイル４０，３６の巻回方向を観察すると、フィルタコイル４０，３６は、巻回軸線Ｏ４，Ｏ３に対して時計回りに巻回しており、受電コイル１６は巻回軸線Ｏ２に対して反時計回りに巻回している。

受電コイル１６を流れる電流Ｉ２と、フィルタ１３，１４を流れる電流Ｉ２の位相差が１８０度のときについて検討する。

フィルタ１３，１４において、巻回軸線Ｏ３，Ｏ４の周囲を電流Ｉ２が反時計回りに流れるときには、受電コイル１６を流れる電流Ｉ２も、巻回軸線Ｏ２の周囲を反時計回りに流れる。

そのため、図５に示すコイルユニット１２と同様の磁束がフェライト板１９内を流れることになり、図５に示す例と同様に、受電コイル１６の周囲に形成される磁束と、フィルタコイル３６，４０の周囲に形成される磁束とが互いに弱め合う。

図６中のグラフ線Ｌ２は、図７に示すコイルユニット１２Ａにおける位相差−鉄損との関係を示すグラフである。

グラフ線Ｌ２に示されるように、位相差が−１８０度以上−９０度未満および９０度より大きく１８０度以下のときの鉄損は、−９０度以上９０度以下のときに生じる鉄損よりも小さくなる。

このように、本実施の形態１においては、フェライト板１９内において、磁束ＭＦ１と、磁束ＭＦ２とが互いに弱め合うように、受電コイル１６、フィルタ１３およびフィルタ１４が接続される。

なお、上記の実施の形態１においては、フィルタ１３およびフィルタ１４を水平方向に隣り合うように配置しているが、フィルタ１３およびフィルタ１４を上下方向に重ねるように設けてもよい。
（実施の形態２）
図８など用いて、実施の形態２に係る受電装置１０Ｂについて説明する。図８は、受電装置１０Ｂを示す分解斜視図である。図８に示すように、受電装置１０Ｂは、フィルタコイル３６Ｂおよびフィルタコイル４０Ｂとが上下方向に積層するように設けられている。

図９は、フィルタコイル３６Ｂおよびフィルタコイル４０Ｂを断面視したときの断面図である。この図９に示すように、フィルタコイル３６Ｂおよびフィルタコイル４０Ｂは、コア５０に装着されている。コア５０は、天板部５１と、天板部５１の一方の側辺部に形成された脚部５２Ａと、天板部５１の他方の側辺部に形成された脚部５２Ｂと、天板部５１の下面に形成された突起部５２Ｃとを含む。

フィルタコイル３６Ｂ，４０Ｂは、突起部５２Ｃの周囲を取り囲むように配置されており、フィルタコイル３６Ｂ，４０Ｂは、巻回軸線Ｏ５の周囲を取り囲むように形成されている。フィルタコイル４０Ｂ上にフィルタコイル３６Ｂが配置されている。

図１０は、フィルタコイル４０Ｂと、受電コイル１６Ｂとの接続状態を示す平面図である。図１０においては、フィルタコイル３６Ｂは図示されていない。

フィルタコイル４０Ｂの端部４８Ｂは整流器１１に接続されており、フィルタコイル４０Ｂの端部４９Ｂは、受電コイル１６Ｂの端部４４Ｂに接続されている。受電コイル１６Ｂの端部４５Ｂは、コンデンサ１７の一方の電極に接続されている。

図１１は、フィルタコイル３６Ｂと受電コイル１６Ｂとの接続状態を示す平面図である。この図１１に示すように、フィルタコイル３６Ｂの端部４６Ｂは、コンデンサ１７の他方の電極に接続されており、フィルタコイル３６Ｂの端部４７Ｂは整流器１１に接続されている。

なお、図１０および図１１に示す例においては、フィルタコイル３６Ｂ，４０Ｂを流れる電流Ｉ３の位相と、受電コイル１６Ｂを流れる電流Ｉ３の位相との位相差は、−９０度以上９０度以下となるように、各コイルのインダクタンスなどが調整されている。

たとえば、フィルタコイル３６Ｂ，４０Ｂを流れる電流Ｉ３の位相と、受電コイル１６Ｂを流れる電流Ｉ３の位相との位相差が０度である場合について検討する。

この場合、図１０において、フィルタコイル４０Ｂを流れる電流Ｉ３が巻回軸線Ｏ５の周囲を反時計回りに流れるときには、受電コイル１６Ｂにおいても、巻回軸線Ｏ２の周囲を反時計回りに回ることになる。

図１１において、フィルタコイル３６Ｂ内を流れる電流Ｉ３も巻回軸線Ｏ５の周囲を反時計回りに流れることになる。

その結果、図５に示す例と同じような磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２がフェライト板１９内を流れることになる。図１０および図１１に示す例においても、受電コイル１６Ｂによって形成される磁束ＭＦ２と、フィルタコイル３６Ｂ，４０Ｂによって形成される磁束ＭＦ１とは互いに弱め合う。

その結果、図１０および図１１に示すコイルユニット１２Ｂの「位相差−鉄損」特性は、図６に示すグラフ線Ｌ１となる。

次に、受電コイルを流れる電流の位相と、各フィルタコイルを流れる電流の位相とが、位相差が−１８０度以上−９０度未満または９０度より大きく１８０度以下となるように、各コイルのインダクタが設定された変形例について説明する。

図１２および図１３は、コイルユニット１２Ｃを示す平面図である。なお、コイルユニット１２Ｃは、受電コイル１６Ｃと、フィルタコイル４０Ｃと、フィルタコイル３６Ｃとを含む。

図１２においては、フィルタコイル３６Ｃは図示されておらず、図１３においては、フィルタコイル４０Ｃが図示されていない。

図１２に示すように、フィルタコイル４０Ｃの端部４９Ｃには、整流器１１が接続され、フィルタコイル４０Ｃの端部４８Ｃには、受電コイル１６Ｃの端部４４Ｃが接続されている。受電コイル１６Ｃの端部４５Ｃは、コンデンサ１７の一方の電極に接続されている。

図１３において、フィルタコイル３６Ｃの端部４７Ｃは、コンデンサ１７の他方の電極に接続されている。フィルタコイル３６Ｃの端部４６Ｃは、整流器１１に接続されている。

たとえば、受電コイル１６Ｃを流れる電流Ｉ４の位相と、フィルタコイル３６Ｃ，４０Ｃを流れる電流Ｉ４の位相との位相差が１８０度のときについて検討する。

図１２において、フィルタコイル４０Ｃを流れる電流Ｉ４が巻回軸線Ｏ５の周囲を反時計回りに回るときには、受電コイル１６Ｃ内を流れる電流Ｉ４は、巻回軸線Ｏ２の周囲を反時計回りに流れることになる。そして、図１３において、フィルタコイル３６Ｃ内を流れる電流Ｉ４は、巻回軸線Ｏ５の周囲を反時計回りに流れる。

このため、図１２および図１３に示すコイルユニット１２Ｃは、図７に示すコイルユニット１２Ａと同様の磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２がフェライト板１９内を流れることになる。

したがって、図１２および図１３に示すコイルユニット１２Ｃの「位相差−鉄損」特性は、図６に示すグラフ線Ｌ２となる。その結果、図１２および図１３に示す例においても、位相差が−１８０度以上−９０度未満および９０度より大きく１８０度以下のときの鉄損は、−９０度以上９０度以下のときに生じる鉄損よりも小さくなる。

上記実施の形態１，２に係るコイルユニットにおいては、受電コイルおよびフィルタコイルのインダクタンスを調整することで、受電コイル内を流れる電流の位相とフィルタコイル内を流れる電流の位相との位相差が、予め、所定の位相差となるように形成されている。

その一方で、送電装置２０から受電装置１０への電力伝送効率の向上を図るために、送電装置２０のコイルユニット２２に供給される交流電流の周波数を調整する場合がある。コイルユニット２２に供給される交流電流の周波数によって、受電コイル（送電コイル）内を流れる電流の位相とフィルタコイル内を流れる電流の位相との位相差が変動する。

位相差が変動すると、磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２が互いに弱め合う状態から磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２が互いに強め合う状態となるおそれがある。

そこで、下記の実施の形態３においては、位相差に応じて、受電コイル（送電コイル）およびフィルタコイルの接続状態を切り替えることが可能なコイルユニットについて説明する。

（実施の形態３）
図２において、送電装置２０および受電装置１０の間のギャップなどによって、送電コイル２６および受電コイル１６の間のインピーダンスが変動する。そこで、送電装置２０から受電装置１０への伝送効率の向上を図るために、変換器２１は、コイルユニット２２に供給する電流の周波数を調整する。コイルユニット２２に供給される電流の周波数が変動すると、フィルタ２４，２５を流れる電流と、送電コイル２６を流れる電流との位相差が変動する。

また、送電コイル２６を流れる電流の周波数が変動すると、受電コイル１６が受電する受電電流の周波数が変動し、受電コイル１６を流れる電流とフィルタ１３，１４を流れる電流との位相差も変動する。

次に、図１４および１５を用いて、実施の形態３に係るコイルユニット１２Ｄについて説明する。

図１４は、実施の形態３に係るコイルユニット１２Ｄを示す平面図である。図１４に示すように、コイルユニット１２Ｄは、受電コイル１６Ｄと、フィルタコイル３６Ｄ，４０Ｄとの接続状態を切り替える切替部６０を含む。

切替部６０は、受電コイル１６Ｄを流れる電流Ｉ５と、フィルタコイル３６Ｄ，４０Ｄを流れる電流Ｉ５との位相差が、−９０度以上９０度以下のときには、各コイルの接続状態を第１状態とし、位相差が−１８０度以上−９０度未満または９０度より大きく１８０度以下のときには各コイルの接続状態を第２状態とする。

図１４においては、切替部６０は、各コイルの接続状態を第１状態としており、図１５においては、切替部６０は、各コイルの接続状態を第２状態としている。

図１４において、切替部６０は、フィルタコイル４０Ｄの端部４９Ｄと受電コイル１６Ｄの端部４４Ｄとを接続し、フィルタコイル４０Ｄの端部４８Ｄと整流器１１とを接続する。切替部６０は、フィルタコイル３６Ｄの端部４７Ｄと整流器１１とを接続し、フィルタコイル３６Ｄの端部４６Ｄとコンデンサ１７の電極とを接続する。なお、受電コイル１６Ｄの端部４５Ｄはコンデンサ１７の一方の電極に接続されており、端部４６Ｄはコンデンサ１７の他方の電極に接続されている。そして、第１状態においては、受電コイル１６Ｄの巻回方向と、フィルタコイル３６Ｄ，４０Ｄの巻回方向とは同じ方向となっている。

切替部６０が図１４に示すように接続することで、図１４に示すコイルユニット１２Ｄと、図５に示すコイルユニット１２とは、電気回路として同じ状態になる。

たとえば、各コイルを流れる電流の位相差が０度のときには、コイルユニット１２およびコイルユニット１２Ｄのいずれにおいても、受電コイル１６，１６Ｄを流れる電流が巻回軸線Ｏ２の周囲を反時計回りに流れるときには、フィルタコイル３６，３６Ｄ，４０，４０Ｄ内を流れる電流は、巻回軸線Ｏ３，Ｏ４の周囲を反時計回りに流れる。

このため、コイルユニット１２Ｄの位相差−鉄損特性は、コイルユニット１２と同様に図６に示すグラフ線Ｌ１となる。

図１４に示す状態において、各コイルを流れる電流の位相差が−９０度以上９０度以下のときには、フェライト板１９で生じる鉄損を小さく抑えることができることが分かる。

図１５において、切替部６０は、フィルタコイル３６Ｄの端部４６Ｄを整流器１１に接続し、フィルタコイル３６Ｄの端部４７Ｄをコンデンサ１７に接続する。切替部６０は、フィルタコイル４０Ｄの端部４８Ｄを受電コイル１６Ｄの端部４４に接続し、フィルタコイル４０Ｄの端部４９Ｄを整流器１１に接続する。このため、受電コイル１６Ｄの巻回方向と、フィルタコイル３６Ｄ，４０Ｄの巻回方向とは反対方向である。

図１５に示すコイルユニット１２Ｄは、図７に示すコイルユニット１２Ａと電気回路として同じとなる。

たとえば、たとえば、各コイルを流れる電流の位相差が１８０度のときには、コイルユニット１２およびコイルユニット１２Ｄのいずれにおいても、受電コイル１６，１６Ｄを流れる電流が巻回軸線Ｏ２の周囲を反時計回りに流れるときには、フィルタコイル３６，３６Ｄ，４０，４０Ｄ内を流れる電流は、巻回軸線Ｏ３，Ｏ４の周囲を反時計回りに流れる。

そのため、図１５に示すコイルユニット１２Ｄの位相差−鉄損特性は、図６に示すグラフ線Ｌ２となる。そのため、各コイルの位相差が−１８０度以上−９０度未満および９０度より大きく１８０度以下のときには、フェライト板１９に生じる鉄損を低く抑えることができることが分かる。

このように、本実施の形態３に係るコイルユニット１２Ｄにおいては、受電コイル１６Ｄと、フィルタコイル３６Ｄ，４０Ｄとの接続状態を切り替えることで、フィルタコイル３６Ｄ，４０Ｄを流れる電流Ｉ５の流れる方向を切り替える。そして、各コイルの電流の位相差によって、フェライト板１９内で磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２が互いに強め合う状態になると、切替部６０は、磁束ＭＦ１および磁束ＭＦ２が互いに弱め合うように、各コイルの接続状態を切り替える。その結果、コイルユニット１２Ｄにおいては、フェライト板１９内で大きな鉄損が生じることを抑制することができる。

なお、図１６は、フィルタ１３およびフェライト板１９（分割フェライト３３）の変形例を示す断面図である。この図１６に示す例においては、分割フェライト３３の上面に突起部が形成されている。この分割フェライト３３の各突起部にコア３７の脚部３９Ａ，３９Ｂおよび突起部３９Ｃを配置するようにしてもよい。

なお、上記実施の形態１〜３においては、コイルユニットとして、受電装置１０のコイルユニット１２を用いて説明したが、送電装置２０のコイルユニット２２にも適用することができる。

以上、本発明に基づいた実施の形態について説明したが、今回開示された事項はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許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。

本発明は、送電装置および受電装置のコイルユニットに適用することができる。

１非接触充電システム、２車両、１０，１０Ｂ受電装置、１１整流器、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，２２コイルユニット、１３，１４，２４，２５フィルタ、１５蓄電装置、１６，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ受電コイル、１７，２７コンデンサ、１９フェライト板、２０送電装置、２１変換器、２３電源、２６送電コイル、３０筐体、３１ケース本体、３２樹脂蓋、３３分割フェライト、３４角部、３５切欠部、３６，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，４０，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄフィルタコイル、３７，４１，５０コア、３８，４２，５１天板部、３９Ａ，３９Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ脚部、３９Ｃ，５２Ｃ突起部、４４，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ，４５，４５Ｂ，４５Ｃ，４６，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄ，４７，４７Ｂ，４７Ｃ，４７Ｄ，４８，４８Ｂ，４８Ｃ，４８Ｄ，４９，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ端部、６０切替部、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５電流、Ｌ１，Ｌ２グラフ線、ＭＦ，ＭＦ１，ＭＦ２磁束、Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４，Ｏ５巻回軸線。

Claims

板状に形成されると共に厚さ方向に配列する第１主表面および第２主表面を含むフェライト板と、
前記フェライト板の前記第１主表面に設けられた渦巻き型のコイルと、
前記フェライト板の前記第２主表面に設けられた渦巻き型のフィルタコイルと、
を備え、
前記コイルを流れる電流と、前記フィルタコイルを流れる電流の位相差が−９０度以上９０度以下のときには、前記コイルの巻回方向と前記フィルタコイルの巻回方向とが同じ方向となるように前記コイルおよび前記フィルタコイルが接続されており、
前記コイルを流れる電流と、前記フィルタコイルを流れる電流の位相差が−１８０度以上−９０度未満、または、９０度より大きく１８０度以下のときには、前記コイルの巻回方向と前記フィルタコイルの巻回方向とが反対方向となるように前記コイルおよび前記フィルタコイルが接続されており、
前記コイルおよび前記フィルタコイルとの接続状態を切り替えることで、前記フィルタコイルを流れる電流の方向を切り替える切替部をさらに備え、
前記切替部は、前記位相差が−９０度以上９０度以下のときには、前記コイルの巻回方向と前記フィルタコイルの巻回方向とが同じ方向となるように前記コイルおよび前記フィルタコイルを接続し、前記位相差が−１８０度以上−９０度未満、または、９０度より大きく１８０度以下のときには、前記コイルの巻回方向と前記フィルタコイルの巻回方向とが反対方向となるように前記コイルおよび前記フィルタコイルを接続する、コイルユニット。