JP7180267B2 - コイルユニット - Google Patents

Description

本開示は、非接触での電力送電に用いるコイルユニットに関する。

特開２０１６－１０３５８９号公報（特許文献１）には、非接触充電システムに用いられる受電側コイルユニットおよび送電側コイルユニットが開示されている（以下、両者を特に区別する必要がない場合には、総称して「コイルユニット」と称する場合がある）。コイルユニットは、フェライトと、コイルと、コイルによって生成される電磁波を遮蔽するシールド板と、これらを収容する筐体とを含む。筐体は、金属製の筐体本体と、筐体本体を覆うように設けられた樹脂製の蓋体とによって構成されている。シールド板は、フェライトの第１主面に設けられ、コイルは、第１主面と反対側に位置するフェライトの第２主面に設けられる。

コイルの外周縁部は、フェライトの外周縁部よりも内側に位置されて、第２主面の外周部側が露出している。また、シールド板の外周部側には、フェライトの第１主面から離れるように段差部が設けられている。段差部が設けられることによって、第１主面の外周部側が露出している。

特開２０１６－１０３５８９号公報

近年、車両などにおいて、非接触で充電を行なう非接触充電システムにおける充電効率の向上が望まれている。非接触での充電効率を向上させるための方法の１つとして、非接触充電システムに用いられるコイルユニット間の結合係数を高めることが考えられる。非接触充電システムに特許文献１に開示されたコイルユニットが用いられる場合、たとえば、フェライトの第１主面の露出している部分（以下「露出部分」ともいう）に、他方のコイルユニットから出射された磁束を回り込ませることによって、フェライトに入射される磁束量を大きくし、結合係数を高めることができる。

ここで、コイルユニットの筐体には、筐体本体の外周部に本体から蓋体に向かって立ち上がる周壁部が設けられるものがある。このような筐体を備える場合、フェライトの外周縁部から筐体本体の周壁へ向かう方向において（以下「離間方向」ともいう）、フェライトの外周縁部から周壁までの長さが短いと、他方のコイルユニットから出射された磁束が、周壁と鎖交してしまい、露出部分に回り込んで入射される磁束量が減少してしまう恐れがある。そのため、結合係数が低下してしまう可能性がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、非接触充電において、結合係数を高めることである。

本開示に係るコイルユニットは、金属製の筐体本体と、筐体本体に設けられた樹脂製の蓋体とを含む筐体と、筐体内に設けられたフェライト板、コイル、シールド板および金属部材とを備える。筐体本体は、内側主面および外側主面を含む金属製の板状部材を有する。蓋体は、内側主面側に設けられると共に板状部材を覆うように設けられている。フェライト板は、内側主面と対向する第１主面と、第１主面と反対側に位置する第２主面とを含む。コイルは、第２主面側に設けられている。シールド板は、第１主面側に設けられている。金属部材は、コイルと隣り合うように筐体本体の内側主面側に設けられている。シールド板の外周縁部には、第１主面から離れるように段差部が形成されている。フェライト板は、段差部によってシールド板から露出する露出部分を含む。フェライト板の外周縁部から金属部材に向かう離間方向において、フェライト板の外周縁部から金属部材までの長さは、露出部分の長さよりも長い。

上記構成によれば、シールド板の外周縁部にフェライト板の第１主面から離れるように段差部が形成されている。これによって、フェライト板の第１主面の一部は、シールド板から露出する（露出部分）。そして、フェライト板の外周縁部から金属部材に向かう離間方向において、フェライト板の外周縁部から金属部材までの長さは、露出部分の長さよりも長くなっている。このように、離間方向において、フェライト板の外周縁部から金属部材までの長さが確保されることによって、たとえば、非接触充電時において、一方のコイルユニットから出射された磁束が、他方のコイルユニットの金属部材と鎖交することを抑制し、露出部分に磁束を回り込ませやすくすることができる。そのため、コイルユニットに入射する磁束量を大きくすることができ、結合係数を高めることができる。

ある実施の形態においては、コイルは、フェライト板の第１主面および第２主面を通る巻回軸線の周囲を取り囲むように形成されている。コイルの外周縁部は、フェライト板の外周縁部に沿って延びる縁部分を含む。離間方向において、縁部分からフェライト板の外周縁部までの長さは、露出部分の長さよりも短い。

上記構成によれば、離間方向において、コイルの縁部分からフェライト板の外周縁部までの長さは、露出部分の長さよりも短くなっている。つまり、縁部分においては、フェライト板の外周縁部の付近にコイルが配置されている。これによって、他のコイルユニットから出射された磁束が、筐体外部へ向かう方向に膨らみやすくなり、フェライト板の第１主面側に回り込みやすくなる。ゆえに、フェライト板の第１主面の露出部分に磁束を入射させやすくすることができ、露出部分に入射される磁束量を大きくすることができる。

ある実施の形態においては、フェライト板の外周縁部から金属部材までの長さは、露出部分の長さの２倍以上である。

上記構成によれば、離間方向において、フェライト板の外周縁部から金属部材までの長さは、露出部分の長さの２倍以上確保される。これによって、たとえば、非接触充電時において、一方のコイルユニットから出射された磁束が、他方のコイルユニットの金属部材と鎖交させることをさらに抑制することができ、磁束を露出部分に回り込ませやすくすることができる。ゆえに、コイルユニットに入射する磁束量を大きくすることができ、結合係数を高めることができる。

本開示によれば、非接触充電において、結合係数を高めることができる。

実施の形態に係る非接触充電システムの全体図である。 非接触充電システムの電気的な構成を模式的に示した図である。 実施の形態に係る受電側コイルユニットの分解斜視図である。 受電側コイルユニットを下面視した場合における透視図である。 図４における囲みＶの拡大図である。 図４におけるＶＩ－ＶＩ断面図である。 受電コイルから出射される磁束の磁気経路を説明するための模式図である。 比較例に係る受電側コイルユニットを下面視した場合における透視図である。 比較例に係る受電コイルから出射される磁束の磁気経路を説明するための模式図である。 図６における露出部分の付近を拡大した図である。 比較例に係る受電側コイルユニットの一部を示す断面図である。 送電側コイルユニットの一部を示す断面図である。 比較例に係るコイルユニットを適用した非接触充電システムと、実施の形態に係るコイルユニットを適用した非接触充電システムとの結合係数を比較した図である。

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る非接触充電システムの全体図である。図１を参照して、非接触充電システム１は、車両２と、送電側コイルユニット３とを備える。送電側コイルユニット３は、地面に設置される。

なお、以下では、送電側コイルユニット３が設置される駐車スペースにおいて、車両２の移動方向をＦ方向およびＢ方向とし、地面に対して上向きをＵ方向、下向きをＤ方向とする。なお、図１では示されていないが、駐車スペースにおける車両２の左右方向をＲ方向およびＬ方向とする。また、以下では、Ｕ方向を単に「上方」や「上面」等と称し、Ｄ方向を単に「下方」や「下面」等と称する場合がある。

車両２は、フロアパネル６と、受電側コイルユニット４と、蓄電装置５とを含む。フロアパネル６は、車両２の底面を形成する金属板である。受電側コイルユニット４および蓄電装置５は、フロアパネル６の下面に設けられている。受電側コイルユニット４は、蓄電装置５よりもＦ方向側に設けられている。

送電側コイルユニット３は、交流電源９（たとえば商用系統電源）から電力の供給を受ける。そして、送電側コイルユニット３は、車両２の受電側コイルユニット４が送電側コイルユニット３に対向するように車両２の位置合わせが行なわれた状態において、受電側コイルユニット４へ磁界を通じて非接触で送電するように構成される。

図２は、図１に示した非接触充電システム１の電気的な構成を模式的に示した図である。送電側コイルユニット３は、送電コイル１０と、共振キャパシタ１１ａ，１１ｂと、フィルタ１２と、インバータ１３とを含む。送電コイル１０と、共振キャパシタ１１ａ，１１ｂとによって共振回路が形成されており、この共振回路のＱ値は、たとえば、１００以上である。

受電側コイルユニット４は、受電コイル１５と、共振キャパシタ１６ａ，１６ｂと、フィルタ１７と、整流器１８とを含む。受電コイル１５と、共振キャパシタ１６ａ，１６ｂとによって共振回路が形成されており、この共振回路のＱ値は、たとえば、１００以上である。

送電側コイルユニット３から受電側コイルユニット４に電力を非接触で送電する場合には、交流電源９からインバータ１３に交流電力が供給される。インバータ１３は、供給された交流電力の電圧を昇圧し、さらに、供給された交流電流の周波数を調整して、フィルタ１２に供給する。フィルタ１２は、たとえば、ＬＣフィルタである。フィルタ１２は、インバータ１３から供給された交流電力からノイズを除去して、共振回路に供給する。共振回路に交流電力が供給されると、送電コイル１０の周囲に電磁界が形成される。

受電コイル１５は、送電コイル１０の周囲に形成された電磁界から電力を受電する。これにより、受電コイル１５内にも電流が流れ、受電コイル１５の周囲にも電磁界が形成される。受電コイル１５が受電した交流電力は、フィルタ１７に供給される。フィルタ１７は、たとえば、ＬＣフィルタである。フィルタ１７は、受電コイル１５から供給された交流電力からノイズを除去して、整流器１８に供給する。整流器１８は、供給された交流電力を直流電力に変換して、蓄電装置５に供給する。

＜受電側コイルユニット＞
図３から図６を用いて、本実施の形態に係る受電側コイルユニット４について説明する。図３は、本実施の形態に係る受電側コイルユニット４の分解斜視図である。図４は、受電側コイルユニット４を下面視した場合（Ｄ方向側から視た場合）における透視図である。図４においては、下面視した場合において、樹脂蓋２１および保護シート２３を透視した図を示している。なお、図４においては、筐体本体２２の図示は省略している。図５は、図４における囲みＶの拡大図である。図６は、図４におけるＶＩ－ＶＩ断面図である。

受電側コイルユニット４は、筐体２０と、保護シート２３と、受電コイル１５と、ボビン２４と、フェライト２５と、シールド板２６，２８と、シール部材２７と、共振キャパシタ１６ａ，１６ｂと、フィルタ１７と、整流器１８とを含む。

筐体２０は、樹脂蓋２１と、筐体本体２２とを含む。筐体本体２２は、図３および図６に示すように、ベース板５０と、周壁５１と、冷却板５２と、区画壁５３とを含む。ベース板５０は、外側主面５０ａおよび内側主面５０ｂを含み、外側主面５０ａをＵ方向（上面）側に向けて配置されている。なお、ベース板５０および後述する送電側コイルユニット３のベース板１５０は、本開示に係る「板状部材」の一例に相当する。

周壁５１は、ベース板５０の外周縁部からＤ方向に向けて延びるように形成されている。なお、周壁５１は、ベース板５０の外周縁部に沿って環状に形成されている。

冷却板５２は、ベース板５０の上面に複数形成されている。なお、図６においては、冷却板５２の図示は省略している。

図３において、樹脂蓋２１は、筐体２０のＤ方向（下面）側に配置されている。樹脂蓋２１は、底板３０と、周壁３１と、枠壁３２とを含む。底板３０、周壁３１および枠壁３２は、樹脂などから形成されている。周壁３１は、底板３０の外周縁部からＵ方向に立ち上がるように形成されている。

枠壁３２は、図６に示されるように区画壁５３と協働して、筐体２０内の空間をコイル収容空間３４と、機器収容空間３５とに区画している。

保護シート２３と、受電コイル１５と、ボビン２４と、フェライト２５と、シールド板２６と、共振キャパシタ１６ａ，１６ｂとは、コイル収容空間３４に配置されている。フィルタ１７および整流器１８は、機器収容空間３５に配置されている。

保護シート２３は、コイル収容空間３４内において底板３０の上面に配置されている。受電コイル１５は、保護シート２３上に配置されている。受電コイル１５は、上下方向に延びる巻回軸線Ｏ１の周囲を取り囲むように形成されている。図４に示されるように、受電コイル１５の外周縁部は、４つの曲部４０と、隣り合う曲部４０同士を接続する辺部４１とを含む。受電コイル１５の中央部には、中空部１９が形成されている。

図３において、ボビン２４は、受電コイル１５の上面側に配置されている。ボビン２４の下面には受電コイル１５が装着されるコイル溝３８が形成されている。なお、コイル溝３８も、受電コイル１５の形状と同様に、巻回軸線Ｏ１の周囲を取り囲むように形成されている。ボビン２４の上面には、支持壁３７が形成されている。

フェライト２５は、ボビン２４の上面に配置されている。具体的には、フェライト２５は、第１主面２５ａおよび第２主面２５ｂを有し、ボビン２４の上面に第２主面２５ｂが配置される。フェライト２５は、複数の分割フェライト板３９を含み、各分割フェライト板３９は、巻回軸線Ｏ１の周囲を取り囲むように配置されている。各分割フェライト板３９の周面が支持壁３７によって支持されるように、各分割フェライト板３９は、ボビン２４の上面に配置されている。

図４に示されるように、フェライト２５の外周縁部は略多角形状である。フェライト２５は、４つの角部４６を含む。フェライト２５の外周縁部には、４つの切欠部４２が形成されている。切欠部４２は、フェライト２５の角部４６の間に位置されている。角部４６と切欠部４２とは、辺部４３によって接続されている。

図３において、シールド板２６は、コイル収容空間３４内において、フェライト２５の第１主面２５ａ（上面）側に配置されている。シールド板２６は、たとえば、アルミニウムなどの金属材料によって形成されている。シールド板２６の中央部には、Ｄ方向に向けて突出する凹部３６が形成されている。図６に示されるように、シールド板２６は、シールド板本体２６ａおよび段差部２６ｄを含む。段差部２６ｄは、シールド板２６の外周縁部において、フェライト２５の第１主面２５ａから離れるように形成されている。段差部２６ｄは、シールド板本体２６ａから延びている。段差部２６ｄは、フェライト２５の第１主面２５ａから離れるように延びる立壁２６ｂと、立壁２６ｂからシールド板本体２６ａに対して並行に延びる延在部２６ｃとを有する。段差部２６ｄが形成されることによって、フェライト２５の外周側（図６においては、Ｒ方向側）において、フェライト２５の第１主面２５ａの一部（露出部分）が露出している。

図３において、共振キャパシタ１６ａ，１６ｂは、シールド板２６の上面側に配置されており、共振キャパシタ１６ａ，１６ｂは、凹部３６内に配置されている。

図６において、シールド板２８は、区画壁５３のＤ方向側の面（下端面）に固定されている。そして、フィルタ１７および整流器１８は、シールド板２８の上面側に配置されている。フィルタ１７および整流器１８は、区画壁５３と、ベース板５０と、シールド板２８と、周壁５１とによって区画された機器収容空間３５内に配置されている。なお、周壁５１、区画壁５３およびシールド板２８は、本開示に係る「金属部材」の一例に相当する。以下においては、周壁５１、区画壁５３およびシールド板２８を総称して「金属部材」と称する場合がある。

シール部材２７は、樹脂蓋２１の周壁３１と、筐体本体２２の周壁５１との間に配置されている。シール部材２７によって、水などの異物が筐体２０内に入り込むことが抑制されている。

図４および図５に示されるように、受電コイル１５の辺部４１には、フェライト２５の外周縁部に沿って延びる縁部分が含まれている。具体的には、図５に示される点Ｐ１から点Ｐ２の部分が縁部分である。点Ｐ１は、Ｌ方向において、フェライト２５の切欠部４２と辺部４３との接続点に対応する点である。点Ｐ２は、受電コイル１５の変曲点、つまり、曲部４０と辺部４１との接続点である。本実施の形態に係る受電側コイルユニット４においては、図４から認識し得るように、８カ所の縁部分が含まれている。

上記のように構成されたコイルユニットを備えた非接触充電システム１において、非接触での充電効率を向上させることが望まれている。充電効率を向上させるための方法の１つとして、非接触充電システム１に用いられるコイルユニット間の結合係数を高くすることが考えられる。結合係数を高めるための対策について図４から図６を参照して、受電側コイルユニット４を例にして説明する。なお、以下における説明は、送電側コイルユニット３においても同様に考えることができる。

本実施の形態においては、結合係数を高めるための対策として、コイルの巻数を増やすことによって受電コイル１５の幅（図６におけるＬ，Ｒ方向）を大きくする。具体的には、コイルの巻数を増やして、縁部分において、フェライト２５の外周縁部付近にまで受電コイル１５を配置させる。換言すると、図５および図６を参照して、受電コイル１５の外周縁部がフェライト２５の外周縁部に沿って延びる受電コイル１５の縁部分において、離間方向（Ｌ，Ｒ方向およびＦ，Ｂ方向）における、受電コイル１５の外周縁部からフェライト２５の外周縁部までの長さＡを短くする。さらに具体的には、長さＡを、露出部分の長さＢよりも短くする。これによって、受電コイル１５の幅を大きくするとともに、縁部分において、フェライト２５の外周縁部付近に受電コイル１５を配置させることができる。

なお、本実施の形態においては、受電コイル１５のコイル幅を大きくするために、コイルの巻数を増やす例について説明するが、コイル幅を大きくできればよい。たとえば、図６に示される断面図において、隣り合うコイル線との間隔を広げることによって、受電コイル１５のコイル幅を大きくしてもよい。

上記のように、受電コイル１５の幅を大きくするとともに、縁部分において、フェライト２５の外周縁部付近に受電コイル１５を配置させることによって、以下の２つの効果が得られる。

（１）まず、受電コイル１５の幅を大きくすることによって、受電コイル１５から出射される磁束が通る磁気経路の径を大きくすることができる。図７は、受電コイル１５から出射される磁束の磁気経路を説明するための模式図である。図７に示されるように、受電コイル１５によって形成される磁束は、巻回軸線Ｏ１側から受電コイル１５の上方を通過してフェライト２５の外周側に向けて流れて、フェライト２５に入射する。入射した磁束は、フェライト２５内を通り、再度、巻回軸線Ｏ１側に戻る。これにより、磁気経路Ｍ１が形成される。

図７において、磁気経路Ｍ１の径は、径Ｒ１となっている。磁気経路Ｍ１の径とは、受電コイル１５によって形成される複数の磁気経路のうちの磁束密度が平均となる磁気経路と、受電コイル１５との間の距離のうちの最大値を示すものとする。受電コイル１５によって形成される複数の磁気経路のうちの一部の磁気経路が、たとえば、送電側コイルユニット３に鎖交することによって、コイルユニット間における電力伝送の閉ループが形成されて電力の伝送が実現される。

図８は、比較例に係る受電側コイルユニットを下面視した場合における透視図である。比較例に係る受電側コイルユニットの受電コイル１５Ａの幅Ｌ２は、本実施の形態に係る受電側コイルユニット４の受電コイル１５の幅Ｌ１よりも幅が小さくなっている（Ｌ１＞Ｌ２）。そのため、縁部分において、比較例に係る受電コイル１５Ａの外周縁部からフェライト２５の外周縁部までの長さＡ１は、長さＡよりも長くなっている（Ａ１＞Ａ）。

図９は、受電コイル１５Ａから出射される磁束の磁気経路を説明するための模式図である。図９に示されるように、比較例に係る磁気経路Ｍ２の径は、径Ｒ２となっている。受電コイル１５Ａの幅Ｌ２は、受電コイル１５の幅Ｌ１よりも小さいため、受電コイル１５Ａによって形成される磁気経路Ｍ２の径Ｒ２も、径Ｒ１より小さくなっている（Ｒ１＞Ｒ２）。

上述したように、コイルによって形成される複数の磁気経路のうちの一部の磁気経路が、他のコイルユニットに鎖交することによって電力の伝送が実現されるところ、磁気経路の径を大きくすることによって、磁束が他のコイルユニットに鎖交しやすくなるので、結合係数を高めることができる。つまり、コイルユニットのコイル幅を大きくすることによって、一方のコイルユニットから出射された磁束が他方のコイルユニットに鎖交しやすくなり、コイルユニット間における電力伝送の閉ループが形成されやすくなる。ゆえに、結合係数を高めることができる。

（２）また、縁部分において、フェライト２５の外周縁部付近に受電コイル１５が配置されることによって、送電側コイルユニット３から出射された磁束が、筐体２０外部へ向かう方向に膨らみやすくなり、フェライト２５の第１主面２５ａ側に回り込みやすくなる。ゆえに、フェライト２５の第１主面２５ａの露出部分に磁束を入射させやすくすることができる。

ここで、フェライト２５の角部４６などにおいては、受電コイル１５から筐体本体２２などの金属部材（周壁５１）までの長さがある程度確保されている。そのため、受電コイル１５によって形成される磁束が金属部材と鎖交しにくい。しかしながら、縁部分においては、フェライト２５の外周縁部付近まで受電コイル１５が配置されているため、離間方向における、フェライト２５の外周縁部から金属部材（シールド板２８、周壁５１および区画壁５３、たとえば、図４における囲みＶの縁部分であれば区画壁５３）までの長さＣが短いと受電コイル１５からの磁束が金属部材と鎖交してしまい、渦電流損失を生じさせてしまう恐れがある。また、離間方向における、フェライト２５の外周縁部から金属部材までの長さＣが短いために、送電側コイルユニット３から出射された磁束が、金属部材に鎖交してしまい、フェライト２５の第１主面２５ａの露出部分に入射される磁束量が減少してしまう可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、上述の対策に加えて、さらに、露出部分の長さＢに対して、離間方向における、フェライト２５の外周縁部から金属部材までの長さＣを長くする。一例として、以下においては、図４における囲みＶに含まれる縁部分に対応する箇所について説明する。つまり、露出部分の長さＢに対して、離間方向における、フェライト２５の外周縁部から筐体本体２２の区画壁５３までの長さＣを長くする。本実施の形態においては、長さＣが長さＢの２倍以上となるようにする。

これによって、受電コイル１５の幅を大きくして、縁部分において、フェライト２５の外周縁部付近にまで受電コイル１５が配置されても、フェライト２５の外周縁部から区画壁５３までの長さＣが長く設けられていることによって、受電コイル１５によって形成される磁束がシールド板２８あるいは区画壁５３などの金属部材と鎖交してしまうことを抑制することができる。ゆえに、渦電流損失の発生を抑制することができる。

また、フェライト２５の外周縁部から区画壁５３までの長さＣを長く設けることによって、図６における露出部分の最もＬ方向側の箇所にまで送電側コイルユニット３からの磁束Ｍを入射させやすくすることができる。図６における露出部分の最もＬ方向側の箇所に磁束Ｍを入射させることによって、より多くの磁束Ｍを露出部分に入射させることが可能となる。磁束が通る磁気経路は円弧（半円）を描くところ、露出部分の最もＬ方向側の箇所に磁束Ｍを入射させるためには、Ｒ方向におけるフェライト２５の外周縁部から区画壁５３までの長さＣを、少なくとも露出部分の長さＢよりも長く設けることが望ましい。

ただし、空気中においては、磁気経路の径が大きくなり得る。図１０は、図６における露出部分の付近を拡大した図である。図１０に示されるように、露出部分の最もＬ方向側の箇所に入射する磁束は、点線で示された磁束Ｍｂのような半径がＢの正半円形状を描いた磁気経路を通らず、磁束Ｍａの磁気経路のようにＲ方向に長さＤだけ膨らんだ磁気経路を通って露出部分に入射する。そこで、露出部分の長さＢに対して、長さＣを長くすることによって（たとえば、長さＣを長さＢの２倍以上）、磁束がシールド板２８や区画壁５３などに鎖交しにくくなり、露出部分の最もＬ方向側の箇所に磁束Ｍを入射させやすくすることができる。これによって、露出部分に多くの磁束Ｍを入射させることができ、結合係数を高くすることができる。

図１１は、比較例に係る受電側コイルユニットの一部を示す断面図である。図１１に示されるように、比較例に係る受電側コイルユニットは、離間方向（図１１におけるＲ方向）における、フェライト２５の外周縁部から区画壁５３までの長さＣ１が、露出部分の長さＢ１と同程度になるように構成させている。この場合には、長さＣ１が短いために、送電側コイルユニットから出射された磁束のうち、露出部分の最もＬ方向側の箇所にまで回り込み得る磁束Ｍが、シールド板２８と鎖交してしまい、露出部分の最もＬ方向側の箇所にまで回り込めない。そのため、結合係数が低下してしまう。

＜送電側コイルユニット＞
送電側コイルユニット３の構成は、受電側コイルユニット４をＵ，Ｄ方向に反転させた構成と基本的な構成はほぼ同様である。そのため、受電側コイルユニット４と同様に構成されるものについては、その説明は繰り返さない。図１２は、送電側コイルユニット３の一部を示す断面図である。

送電側コイルユニット３は、筐体１２０と、保護シートと、送電コイル１０と、ボビン１２４と、フェライト１２５と、シールド板１２６，１２８と、シール部材１２７と、共振キャパシタ１１ａ，１１ｂと、フィルタ１２と、インバータ１３とを含む。

筐体１２０は、樹脂蓋１２１と、筐体本体１２２とを含む。筐体本体１２２は、ベース板１５０と、周壁１５１と、区画壁１５３とを含む。ベース板１５０は、外側主面１５０ａおよび内側主面１５０ｂを含み、外側主面１５０ａをＤ方向（下面）側に向けて配置されている。樹脂蓋１２１は、筐体１２０のＵ方向（上面）側に配置されている。樹脂蓋１２１は、上板１３０と、周壁１３１と、枠壁１３２とを含む。上板１３０、周壁１３１および枠壁１３２は、樹脂などから形成されている。

枠壁１３２は、区画壁１５３と協働して、筐体１２０内の空間をコイル収容空間１３４と、機器収容空間１３５とに区画している。

コイル収容空間１３４において、ボビン１２４は、送電コイル１０の下面側に配置されている。フェライト１２５は、第１主面１２５ａおよび第２主面１２５ｂを有し、第２主面１２５ｂがボビン１２４の下面に配置されている。

シールド板１２６は、フェライト１２５の第１主面１２５ａ（下面）側に配置されている。シールド板１２６は、シールド板本体１２６ａおよび段差部１２６ｄを含む。段差部１２６ｄは、シールド板１２６の外周側において、フェライト１２５の第１主面１２５ａから離れるように形成されている。段差部１２６ｄは、シールド板本体１２６ａから延びている。段差部１２６ｄは、フェライト１２５の第１主面１２５ａから離れるように延びる立壁１２６ｂと、立壁１２６ｂからシールド板本体１２６ａに対して並行に延びる延在部１２６ｃとを有する。段差部１２６ｄが形成されることによって、フェライト１２５の外周側（図１２においては、Ｒ方向側）において、フェライト１２５の第１主面１２５ａの一部（露出部分）が露出している。

シールド板１２８は、区画壁１５３のＵ方向側の面（上端面）に固定されている。そして、インバータ１３は、シールド板１２８の下面側に配置されている。インバータ１３は、区画壁１５３と、ベース板１５０と、シールド板１２８と、周壁１５１とによって区画された機器収容空間１３５内に配置されている。なお、機器収容空間１３５に変えて、たとえば、放熱フィンが設けられる構成であってもよい。なお、周壁１５１、区画壁１５３およびシールド板１２８は、本開示に係る「金属部材」の一例に相当する。また、機器収容空間１３５に変えて放熱フィンが設けられる場合には、放熱フィンは、本開示に係る「金属部材」の一例に相当する。

＜効果の比較＞
図１３は、比較例に係るコイルユニットを適用した非接触充電システムと、本実施の形態に係るコイルユニットを適用した非接触充電システム１との結合係数を比較した図である。比較例に係るコイルユニットを適用した非接触充電システムにおいては、結合係数がＸ１である場合を想定する。

図１３に示されるように、本実施の形態に係るコイルユニットを適用することによって、本実施の形態に係る非接触充電システム１の結合係数をＸ１よりも高いＸ２（＜Ｘ１）にすることができる。結合係数を高くすることによって、非接触充電システム１の充電効率を高めることができる。

以上のように、本実施の形態に係るコイルユニットは、コイル（受電コイル１５，送電コイル）の巻数を増やしてコイルの幅を大きくし、縁部分において、コイルをフェライトの外周縁部付近まで配置する。コイルの幅を大きくすることによって、コイルユニットから出射される磁束が通る磁気経路の径を大きくすることができる。そのため、一方のコイルユニットから出射された磁束が他方のコイルユニットに入射しやすくなり、コイルユニット間における電力伝送の閉ループが形成されやすくなる。また、縁部分において、コイルをフェライトの外周縁部付近に配置することによって、磁束がフェライトの第１主面側に回り込みやすくなり、フェライトの第１主面の露出部分に磁束を入射させやすくすることができる。これによって、露出部分に入射される磁束量を大きくして、結合係数を高くすることが可能となる。

さらに、離間方向において、フェライトの外周縁部から金属部材（たとえば区画壁）までの長さＣを、露出部分の長さＢの２倍以上になるようにする。長さＣが確保されることによって、一方のコイルユニットから出射された磁束が、他方のコイルユニットのシールド板、周壁および区画壁などの金属部材と鎖交することを抑制し、露出部分に磁束を入射させやすくすることができる。また、長さＣを長さＢの２倍以上としたことによって、露出部分の最もＬ方向側の箇所（図６，１０参照）に磁束を入射させやすくすることができ、より多くの磁束を露出部に入射させることが可能となる。ゆえに、結合係数を高くすることができる。

（変形例１）
実施の形態においては、離間方向において、フェライトの外周縁部から金属部材（たとえば区画壁）までの長さＣを、露出部分の長さＢの２倍以上にする例について説明した。しかしながら、長さＣを長さＢの２倍以上にすることに限られるものではない。少なくとも長さＣを長さＢよりも長くすることによって、長さＣが長さＢ以下である場合よりも結合係数を高くすることができる。

（変形例２）
実施の形態においては、コイルの巻数を増やしてコイル幅を大きくすることによって、縁部分においてコイルをフェライトの外周縁部付近まで配置した。たとえば、コイル幅を変えることなく、コイルをフェライトの外周縁部付近に配置する構成であってもよい。

上記の場合においても、コイルがフェライトの外周縁部付近に配置されることによって、磁束がフェライトの第１主面側に回り込みやすくなり、フェライトの第１主面の露出部分に磁束を入射させやすくすることができる。加えて、離間方向において、フェライトの外周縁部から金属部材（たとえば区画壁）までの長さＣを、露出部分の長さＢよりも長くする。一方のコイルユニットから出射された磁束が、他方のコイルユニットのシールド板、周壁および区画壁などの金属部材と鎖交することを抑制し、露出部分に磁束を入射させやすくすることができる。これによって、露出部分に入射される磁束量を大きくすることができ、結合係数を高くすることができる。

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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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。

１ 非接触充電システム、２ 車両、３ 送電側コイルユニット、４ 受電側コイルユニット、５ 蓄電装置、６ フロアパネル、９ 交流電源、１０ 送電コイル、１１ａ，１１ｂ，１６ａ，１６ｂ 共振キャパシタ、１２，１７ フィルタ、１３ インバータ、１５ 受電コイル、１８ 整流器、１９ 中空部、２０，１２０ 筐体、２１，１２１ 樹脂蓋、２２，１２２ 筐体本体、２３ 保護シート、２４，１２４ ボビン、２５，１２５ フェライト、２５ａ，１２５ａ 第１主面、２５ｂ，１２５ｂ 第２主面、２６，２８，１２６，１２８ シールド板、２６ａ，１２６ａ シールド板本体、２６ｂ，１２６ｂ 立壁、２６ｃ，１２６ｃ 延在部、２６ｄ，１２６ｄ 段差部、２７，１２７ シール部材、３０ 底板、３１，５１，１３１，１５１ 周壁、３２，１３２ 枠壁、３４，１３４ コイル収容空間、３５，１３５ 機器収容空間、３６ 凹部、３７ 支持壁、３８ コイル溝、３９ 分割フェライト板、４０ 曲部、４１，４３ 辺部、４２ 切欠部、４６ 角部、５０，１５０ ベース板、５０ａ 外側主面、５０ｂ 内側主面、５２ 冷却板、５３，１５３ 区画壁、１３０ 上板、Ｏ１ 巻回軸線。

Claims (2)

1. 金属製の筐体本体と、前記筐体本体に設けられた樹脂製の蓋体とを含む筐体と、
   前記筐体内に設けられたフェライト板、コイル、シールド板および金属部材とを備え、
   前記筐体本体は、内側主面および外側主面を含む金属製の板状部材を有し、
   前記蓋体は、前記内側主面側に設けられると共に前記板状部材を覆うように設けられており、
   前記フェライト板は、前記内側主面と対向する第１主面と、前記第１主面と反対側に位置する第２主面とを含み、
   前記コイルは、前記第２主面側に設けられており、
   前記シールド板は、前記第１主面側に設けられており、
   前記金属部材は、前記コイルと隣り合うように前記内側主面側に設けられており、
   前記シールド板の外周縁部には、前記第１主面から離れるように段差部が形成されており、
   前記フェライト板は、前記段差部によって前記シールド板から露出する露出部分を含み、
   前記フェライト板の外周縁部から前記金属部材に向かう離間方向において、前記フェライト板の外周縁部から前記金属部材までの長さは、前記露出部分の長さよりも長く、
   前記コイルは、前記第１主面および前記第２主面を通る巻回軸線の周囲を取り囲むように形成されており、
   前記コイルの外周縁部は、前記フェライト板の外周縁部に沿って延びる縁部分を含み、
   前記離間方向において、前記縁部分から前記フェライト板の外周縁部までの長さは、前記露出部分の長さよりも短い、コイルユニット。
2. 前記フェライト板の外周縁部から前記金属部材までの長さは、前記露出部分の長さの２倍以上である、請求項１に記載のコイルユニット。

Images