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WO2020045661A1 - 電力伝送装置、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システム - Google Patents

電力伝送装置、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システム Download PDF

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Publication number
WO2020045661A1
WO2020045661A1 PCT/JP2019/034251 JP2019034251W WO2020045661A1 WO 2020045661 A1 WO2020045661 A1 WO 2020045661A1 JP 2019034251 W JP2019034251 W JP 2019034251W WO 2020045661 A1 WO2020045661 A1 WO 2020045661A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
power transmission
power
winding
transmission device
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/034251
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
岡部 将人
Original Assignee
大日本印刷株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大日本印刷株式会社 filed Critical 大日本印刷株式会社
Priority to JP2020539650A priority Critical patent/JPWO2020045661A1/ja
Priority to CN201980069308.2A priority patent/CN112955985A/zh
Priority to EP19854023.9A priority patent/EP3846186A4/en
Priority to US17/271,846 priority patent/US11452240B2/en
Publication of WO2020045661A1 publication Critical patent/WO2020045661A1/ja
Priority to US17/887,257 priority patent/US20220418150A1/en

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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
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Definitions

  • the present invention belongs to the technical field of a power transmission device, a power transmission device, a power reception device, and a power transmission system. More specifically, the present invention belongs to the technical field of a power transmission device for non-contact power transmission, a non-contact power transmission device and a power reception device using the power transmission device, and a power transmission system.
  • Patent Literature 1 discloses a technology relating to a heat radiating member that dissipates heat generated by a coil through a circuit including a ferrite core to radiate heat.
  • Patent Document 1 the technology disclosed in Patent Document 1 is applied only to a so-called solenoid type coil, and is applied to a coil such as the power receiving coil which is widely used in the electric vehicle and the portable device. No possible heat dissipating members are disclosed or suggested. Therefore, the technology described in Patent Literature 1 does not contribute to cooling of the receiving coil used in the electric vehicle or the like. Further, improving the transmission efficiency as a coil means that the required charging can be performed with the transfer of a small amount of power, thereby suppressing the flow of a large current and consequently suppressing the generation of Joule heat. .
  • the present invention has been made in view of the above demands and problems, and an example of the problem is to improve the transmission efficiency in power transmission while effectively cooling the heat generated by non-contact power transmission. It is an object of the present invention to provide a power transmission device capable of performing the above, a non-contact type power transmission device, a power reception device, and a power transmission system using the power transmission device.
  • the invention according to claim 1 includes a transmission unit that performs non-contact power transmission, and a metal heat radiation unit that cools the transmission unit, wherein the transmission unit includes: , A coil having a winding wound a plurality of times, wherein the heat radiating means is located in a plane parallel to the winding surface of the winding, and is positioned from the position of the winding wound on the innermost circumference.
  • the coil is formed in a range including a range opposing the coil region excluding an inner region, and a range opposing a region outside the position of the winding wound around the outermost circumference, and
  • the heat radiation member is constituted by one or a plurality of gaps along the radial direction of the turning surface.
  • the metal heat radiating means is composed of the heat radiating member divided by one or a plurality of gaps along the radial direction of the winding surface of the winding wire forming the coil, Since the electric current due to the electromagnetic wave generated from the transmission unit is divided by the transmission, the transmission unit can be effectively cooled from the heat generated by the flow of the current, and the transmission efficiency as the power transmission device can be improved.
  • the transmission means is composed of a coil having a winding wound a plurality of times, and a gap between the heat radiating means is provided in a plane of the heat radiating means parallel to a winding surface of the winding forming the coil.
  • the gap is formed along the radial direction of the heat dissipating means, since one or more heat dissipating members are separated by the gap, while efficiently cooling the transmission means, the transmission efficiency as a power transmission device Can be improved.
  • the heat radiating member is formed in a range opposed to the coil region except for the region inside the position of the winding wound around the innermost circumference, the heat radiating means by the electromagnetic wave generated in the inside region is provided. It is possible to improve the transmission efficiency as a power transmission device while effectively suppressing the generation of current in the coil and effectively cooling the coil.
  • the heat radiating member is formed in a range facing the region of the coil around which the winding is wound, and a range facing the region outside the position of the winding wound around the outermost periphery. Therefore, by increasing the size of the heat dissipating member, that is, the size of the heat dissipating means, the transmission means can be efficiently cooled.
  • a power transmission device according to the first aspect, further comprising a thermally conductive resin layer between the transmission unit and the heat radiation unit.
  • a heat conductive resin layer is further provided between the transmission means and the heat radiation means.
  • the transmission means can be efficiently cooled while increasing the adhesiveness between them and avoiding the risk of discharge from the transmission means.
  • the invention according to claim 3 is the power transmission device according to claim 1 or 2, wherein the power transmission device has a A shielding means arranged on the side opposite to the power transmission side of the transmission means or on the side opposite to the power reception side of the transmission means at the time of power reception, for shielding electromagnetic waves generated by the power transmission, the transmission means and the heat radiation means And a magnetic unit disposed between the shield unit and the magnetic unit, and the shield unit in a plane perpendicular to a straight line from the position of the transmission unit toward the shield unit and the magnetic unit. And the area of the magnetic means is greater than or equal to the area of the transmission means in the plane.
  • the side opposite to the power transmission side or the side opposite to the power reception side as viewed from the position of the transmission means and the heat radiation means.
  • a magnetic means disposed between the transmitting means and the heat radiating means and the shielding means, and a surface perpendicular to a straight line from the position of the transmitting means to the shielding means and the magnetic means. Since the area of the shielding means and the magnetic means in the inside is equal to or larger than the area of the transmission means in the plane, the transmission means is effectively cooled, the transmission efficiency as a power transmission device is improved, and the power transmission is further improved. Thus, the protection target to be protected from the electromagnetic wave generated can be effectively protected.
  • the invention according to claim 4 is the power transmission device according to claim 3, wherein the straight line extends in a direction toward the shielding unit and the magnetic unit with the center of the coil as a foot. It is a vertical line, and each of the shielding means and the magnetic means in the form of a plate has a surface area perpendicular to the vertical line that is equal to or greater than an area of a winding surface of the winding in the coil.
  • the direction of the plate-shaped shielding means and the magnetic means toward the shielding means and the magnetic means with the center of the coil as a foot. Since the area of the surface perpendicular to the perpendicular line is equal to or larger than the area of the winding surface of the winding in the coil, it is generated by the power transmission while improving the transmission efficiency as a power transmission device while cooling the transmission means.
  • the protection target can be effectively protected from electromagnetic waves.
  • the invention according to claim 5 is the power transmission device according to claim 4, wherein the transmission unit transmits and receives power as the power transmission with a first coil.
  • a second coil to which the power to be transmitted is supplied at the time of power transmission and the received power is output at the time of power reception, and a second coil concentrically stacked with respect to the first coil. Be composed.
  • the transmission means includes a first coil and a second coil concentrically laminated with the first coil. Therefore, the person to be protected can be effectively protected from electromagnetic waves while improving the transmission efficiency while cooling the transmission means.
  • the first coil is concentric from an outer peripheral side to an inner peripheral side of the first coil.
  • the outer and inner windings and the inner and outer windings are arranged such that the winding center of the outer and inner windings and the winding center of the inner and outer windings coincide with each other. Are stacked.
  • the first coil includes an outer-inner winding circuit and an inner-outer winding circuit, and the first coil has an outer-inner winding circuit. Since the outer and inner windings and the inner and outer windings are overlapped with the insulating portion interposed therebetween so that the center of the winding of the line and the center of the winding of the inner and outer windings coincide with each other, the transmission means is cooled. At the same time, the person to be protected can be effectively protected from electromagnetic waves while improving the transmission efficiency while reducing the resonance frequency.
  • a seventh aspect of the present invention there is provided a power transmission device according to the fifth or sixth aspect, wherein the second coil has a winding wound a plurality of times. It is composed of
  • the power transmission efficiency is improved. It can be further improved.
  • an invention according to claim 8 is the power transmission device according to any one of claims 1 to 7, wherein any one of the heat dissipation members is provided at an outer edge of the heat dissipation means. Is provided with a second heat radiating means which is thermally connected and is electrically insulated from any of them.
  • one of the heat radiation members is thermally connected at the outer edge of the heat radiation means,
  • the second heat dissipating means is provided which is electrically insulated from either of them, the cooling effect as the power transmission device can be further enhanced.
  • the invention according to claim 9 includes a power transmission device and a power reception device separated from the power transmission device, and transmits power from the power transmission device to the power reception device in a non-contact manner.
  • the power transmission device included in a power transmission system that performs power transmission, wherein the power transmission device according to any one of claims 1 to 8 and an output that outputs power to be transmitted to the transmission unit of the power transmission device. Means.
  • the invention according to claim 10 is configured by a power transmission device and a power reception device separated from the power transmission device, and transmits power from the power transmission device to the power reception device in a non-contact manner.
  • the power transmission device included in the power transmission system, the power transmission device according to any one of claims 1 to 8, and an input unit connected to the transmission unit of the power transmission device, Prepare.
  • an invention according to claim 11 is a power transmitting device according to claim 9 and a power receiving device that is separated from the power transmitting device and arranged to face the transmission unit.
  • a power receiving device for receiving the power transmitted from the power transmitting device.
  • a power transmitting device and the power receiving device according to the tenth aspect, wherein the power transmitting device is separated from the power transmitting device and the transmission unit faces the power transmitting device. And a power receiving device that receives the power transmitted from the power transmitting device.
  • the power transmission device or the power reception device includes the power transmission device according to any one of the first to eighth aspects.
  • the transmission efficiency as a power transmission device can be improved while effectively cooling the transmission means as a system.
  • the metal heat radiating means comprises a heat radiating member divided by one or a plurality of gaps along the radial direction of the winding surface of the winding wire forming the coil.
  • the current generated by the electromagnetic wave generated from the transmission unit by the power transmission is divided, so that the transmission unit can be effectively cooled from the heat generated by the flow of the current, and the transmission efficiency as the power transmission device can be improved. it can.
  • the transmission means is composed of a coil having a winding wound a plurality of times, and a gap between the heat radiating means is provided in a plane of the heat radiating means parallel to a winding surface of the winding forming the coil.
  • the gap is formed along the radial direction of the heat dissipating means, since one or more heat dissipating members are separated by the gap, while efficiently cooling the transmission means, the transmission efficiency as a power transmission device Can be improved.
  • the heat radiating member is formed in a range opposed to the coil region except for the region inside the position of the winding wound around the innermost circumference, the heat radiating means by the electromagnetic wave generated in the inside region is provided. It is possible to improve the transmission efficiency as a power transmission device while effectively suppressing the generation of current in the coil and effectively cooling the coil.
  • the heat radiating member is formed in a range facing the region of the coil around which the winding is wound, and a range facing the region outside the position of the winding wound around the outermost periphery. Therefore, by increasing the size of the heat dissipating member, that is, the size of the heat dissipating means, the transmission means can be efficiently cooled.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a power transmission system according to an embodiment. It is a perspective view showing notionally the structure of the electric power transmission system of an embodiment. It is a top view (i) showing the structure of the power transmission coil of an embodiment. It is a top view (ii) showing the structure of the power transmission coil of an embodiment. It is a top view (iii) showing the structure of the power transmission coil of an embodiment. It is a fragmentary sectional view showing the structure of the power transmission coil of an embodiment. It is a top view etc. which show the structure of the heat sink of embodiment, (a) is the said top view, (b) is a side view of the power transmission coil containing the heat sink of embodiment.
  • each modification, etc. (a) is a figure which shows the generation
  • the power transmission system based on the magnetic field resonance method according to the embodiment and each of the modifications is arranged so as to be spaced apart from the power transmission coil for transmitting power (that is, opposed to the power transmission coil) and transmitted from the power transmission coil. And a receiving coil for receiving the received power.
  • the power transmission coil is configured by laminating a power transmission loop coil described later and a power transmission open coil described later.
  • the power receiving coil is configured by laminating a power receiving open coil described later and a power receiving loop coil described later.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a power transmission system according to an embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view conceptually illustrating a structure of the power transmission system.
  • the power transmission system S of the embodiment includes a power receiving device R including a power receiving unit RV and the power receiving coil RC, and a power transmitting device T including a power transmitting unit TR and the power transmitting coil TC. , Is constituted.
  • the power receiving device R is mounted on the electric vehicle and connected to a storage battery (not shown) mounted on the electric vehicle.
  • the power transmission device T is installed on the ground at a position where the electric vehicle moves or stops. When the storage battery is charged, the electric vehicle is driven or stopped such that the power receiving coil RC of the power receiving device R and the power transmitting coil TC of the power transmitting device T face each other.
  • the power transmission device T installed on the ground below the stop position with respect to the power reception device R mounted on the stopped electric vehicle.
  • the power transmission device T can be configured to transmit power via the power transmission coil TC.
  • a power receiving device R mounted on a moving electric vehicle is transmitted via a power transmission coil TC of a plurality of power transmitting devices T installed in a section of a fixed distance on a road on which the electric vehicle is moving.
  • the power transmission device T may be configured to transmit power continuously.
  • the power transmission device T or the power reception device R corresponds to an example of the “power transmission device” of the present invention
  • the power transmission coil and the power reception coil RC correspond to an example of the “transmission unit” of the invention
  • the unit TR corresponds to an example of the “output unit” of the present invention
  • the power receiving unit RV corresponds to an example of the “input unit” of the present invention.
  • the side of the power receiving coil RC in the power transmitting coil TC corresponds to the “power transmitting side” of the power transmitting coil TC
  • the side of the power transmitting coil TC in the power receiving coil RC corresponds to the “power receiving side” of the power receiving coil RC.
  • the power transmission coil TC includes a power transmission loop coil TL and a power transmission open coil TO.
  • the power receiving coil RC includes a power receiving open coil RO and a power receiving loop coil RL.
  • the power to be transmitted is input from the power transmission unit TR to the power transmission loop coil TL.
  • the power transmission open coil TO is stacked concentrically with the power transmission loop coil TL, and both ends are open ends.
  • the power receiving open coil RO is arranged so as to face the power transmitting open coil TO, and both ends are open ends.
  • the power receiving loop coil RL is stacked concentrically with the power receiving open coil RO, and outputs power received from the power transmitting coil TC by a magnetic field resonance method to the power receiving unit RV.
  • the power transmitting open coil TO or the power receiving open coil RO corresponds to an example of the “first coil” of the present invention
  • the power transmitting loop coil TL or the power receiving loop coil RL corresponds to an example of the “second coil” of the present invention.
  • the power transmission unit TR of the power transmission device T outputs power to be transmitted to the power reception device R to the power transmission coil TC while complying with, for example, regulations such as the Radio Law in a country where the power transmission system S is used.
  • the above-mentioned regulations regulate the leakage magnetic field to be equal to or lower than a predetermined level in consideration of, for example, the influence on the human body.
  • Examples of such regulations on the regulation of the leakage magnetic field include a guideline defined by the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) 2010 version).
  • the predetermined range of frequencies or frequency bands must comply with the recommendations of international organizations such as ISO (International Organization for Standardization) or IEC (International Electrotechnical Commission) as the above regulations. Further, since the lower limit of the transmission efficiency taking into account the predetermined positional deviation between the power transmission coil TC and the power reception coil RC is also specified by the international organization, high power transmission efficiency is required.
  • the power receiving coil RC of the power receiving device R that has received the power from the power transmitting coil TC by the magnetic field resonance method outputs the received power to the power receiving unit RV.
  • the power receiving unit RV converts an output corresponding to the power (for example, high-frequency power of 85 kHz) into a DC (direct current) current by a power conversion unit (not shown) and outputs the DC current to a storage battery of the electric vehicle. Thereby, the storage battery is charged with a necessary amount of power.
  • the power receiving coil RC of the power receiving device R of the power transmission system S is provided with a heat sink CBR of the embodiment provided with an insulating resin layer having good heat conductivity. It is stacked above the power receiving coil RC (above in FIG. 2) with (not shown in FIG. 2) interposed therebetween.
  • This radiator plate CBR is a plate-shaped plate for dissipating the Joule heat generated in the power receiving coil RC as a result of receiving the power from the power transmitting coil TC through the resin layer and cooling the power receiving coil RC itself.
  • the heat radiating plate is composed of a plurality of heat radiating members described later.
  • FIG. 2 a perspective view of only the outline of the heat radiating plate CBR of the embodiment stacked on the power receiving coil RC is shown using a broken line.
  • the power receiving device R is provided between the lower surface of the vehicle body of the electric vehicle on which the power receiving device R is mounted and the power receiving device R (more specifically, as shown in FIG.
  • a magnetic plate MR and a shielding plate SR for reducing the leakage magnetic field from the receiving coil RC are provided in a stacked manner.
  • the shield plate SR may be provided also as an exterior plate or a component at a position on the lower surface of the vehicle body of the electric vehicle where the power receiving coil RC is provided.
  • the intervals of the heat sink CBR, the magnetic plate MR, and the shielding plate SR may be such that they are closely attached to each other, or may be separated by a distance optimized in advance.
  • the area of the surface of the magnetic plate MR and the shield plate SR facing the heat radiating plate CBR is equal to or larger than the area of a winding surface of a coil described later included in the power receiving coil RC, and is four times as large (that is, illustrated in FIG. 2). It is preferably twice or less when converted to one side of a square.
  • the power transmission coil TC of the power transmission device T of the power transmission system S of the embodiment is provided with a heat sink CBT of the embodiment provided with an insulating resin layer having good thermal conductivity (FIG. Are omitted (not shown in FIG. 2) and are stacked below (below in FIG. 2) the power transmission coil TC.
  • the heat radiating plate CBT is a plate-shaped member for dispersing the Joule heat generated in the power transmitting coil TC as a result of transmitting power to the power receiving coil RC through the resin layer to cool the power transmitting coil TC itself.
  • the heat radiating plate is composed of a plurality of heat radiating members described later. Note that, in FIG.
  • radiator plate CBR and the radiator plate CBT have the same configuration, and the details of the radiator plate CBR and the radiator plate CBT will be described later with reference to FIG. 7 as the details of the configuration of the radiator plate CBT. Will be explained.
  • the power transmission device T is located between the ground at the position where the power transmission device T is installed and the power transmission device T (more specifically, between the heat sink CBT and the ground as shown in FIG. 2).
  • a magnetic plate MT and a shield plate ST for reducing the leakage magnetic field from the power transmission coil TC are stacked.
  • the intervals in the lamination of the heat sink CBT, the magnetic plate MT, and the shielding plate ST may be close to each other, or may be separated by a distance optimized in advance. .
  • the area of the surface of the magnetic plate MT and the shield plate ST facing the heat radiating plate CBT is equal to or larger than the area of a winding surface of a coil described later included in the power transmission coil TC, and is four times as large (that is, as illustrated in FIG. 2). It is preferably twice or less when converted to one side of a square.
  • each of the magnetic plate MR and the magnetic plate MT a material having a relative magnetic permeability of, for example, 100 or more is preferably used.
  • examples of the material having a relative magnetic permeability of 100 or more include iron, nickel, cobalt, and alloys containing these (eg, nickel-zinc soft magnetic materials).
  • the magnetic plate MR and the magnetic plate MT are obtained by pulverizing a magnetic material as a material and mixing and fixing it with a resin or the like so that the magnetic plate MR and the magnetic plate MT themselves have flexibility.
  • the magnetic plate MR and conductivity for example, 10 3 siemens / meter as the material of the magnetic plate MT (S / m) or less of the material is preferably used.
  • the thickness of each of the magnetic plate MR and the magnetic plate MT is preferably, for example, about 0.1 mm to 2 mm.
  • its conductivity for example, 10 4 Siemens / meter (S / m) or more materials are used.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastics
  • copper, aluminum or iron e.g., stainless steel as exterior materials for electric vehicles Steel.
  • the radiator plate CBR and the radiator plate CBT correspond to an example of the “radiator” according to the present invention
  • the magnetic plate MR and the magnetic plate MT correspond to an example of the “magnetic unit” according to the present invention
  • the shielding plate SR and the shielding plate ST correspond to an example of the “shielding unit” according to the present invention.
  • the positional relationship between the power transmitting loop coil TL and the power transmitting open coil TO in the power transmitting coil TC and the positional relationship between the power receiving loop coil RL and the power receiving open coil RO in the power receiving coil RC are basically the same. The same is preferred. Therefore, in the following description, the structure of the power transmission coil TC will be described. In addition, regarding the size, the power transmission coil TC may be larger than the power reception coil RC.
  • 3 to 5 are plan views showing the structure of the power transmission coil TC of the embodiment, and FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing the structure of the power transmission coil TC of the embodiment. 3 to 5 are plan views of the power transmission device T when the power transmission coil TC is viewed from the power transmission unit TR side (the side of the radiator plate CBT in FIG. 2).
  • the power transmission coil TC of the embodiment includes a power transmission loop coil TL and a power transmission open coil TO in which a part of the coil CL1 is indicated by a broken line in FIG. 3. It is laminated in the direction of the paper surface of FIG. 3 via an insulating film BF (details will be described later).
  • the power transmission loop coil TL and the coil CL1 are formed in the same layer of the power transmission coil TC as shown in FIG.
  • the power transmission open coil TO is configured by laminating the coil CL1 shown by a broken line in FIG. 3 and the coil CL2 not shown in FIG. 3 via the film BF in the paper surface direction of FIG.
  • the film BF is used for insulation between the coil CL1 and the power transmission loop coil TL of the power transmission open coil TO and the coil CL2 of the power transmission open coil TO.
  • a thin film material in which ceramic particles or the like are dispersed can be used.
  • the centers of the windings of the copper thin film wires described later that configure the power transmission loop coil TL, the coil CL1, and the coil CL2 are the same or substantially the same.
  • the surface on which the power transmission loop coil TL and the coil CL1 shown in FIG. 3 are formed corresponds to the lower surface of the power transmission coil TC in FIG.
  • the power transmission loop coil TL has a connection terminal O1 and a connection terminal O2 connected to the power transmission unit TR on one side of the outermost peripheral portion.
  • the power transmission loop coil TL is configured by winding, for example, a copper thin film wire three times (3 turns) in the same layer of the power transmission coil TC as the coil CL1, and has both ends (the right side in FIG. 3). (Center) are the connection terminal O1 and the connection terminal O2.
  • the copper thin film wire constituting the power transmission loop coil TL has the same width and the same thickness all around the power transmission loop coil TL. Further, in the power transmission loop coil TL, a straight portion is provided at each of the upper side, the lower side, the left side, and the right side in FIG.
  • the respective straight portions are connected by a curved portion.
  • the mutual insulation at the position where the power transmission loop coil TL and the coil CL1 intersect and the mutual insulation at the position where the copper thin film wires forming the power transmission loop coil TL intersect each other are, for example, jumpers. It is maintained by forming one over the other using wires.
  • the relationship between the copper thin film wires constituting the power transmission loop coil TL, the coil CL1, and the coil CL2 is as follows: the width of the entire side in the winding of the power transmission loop coil TL and the entire side in the winding of the coil CL1.
  • the width obtained by adding the width (indicated by reference numeral “W1” in FIG. 3) and the width of the entire corresponding side in the winding of the coil CL2 are substantially the same as in the first embodiment. Is formed.
  • a coil CL1 that is formed on the same layer of the power transmission coil TC as the power transmission loop coil TL has an open end T1 as shown by a broken line in FIG. ing.
  • a copper thin film wire is spirally wound two and a half turns (2.5 turns) from the outermost peripheral portion toward the innermost peripheral portion in a counterclockwise direction starting from the open end T1. It is configured.
  • a via V for forming an electrical connection with the coil CL2 stacked immediately below in the direction of the paper surface of FIG. 3 is connected to the innermost peripheral portion.
  • the copper thin film wire constituting the coil CL1 has the same thickness over the entire circumference of the coil CL1.
  • the width of the copper thin film wire increases from the open end T1 at the outermost end of the coil CL1 to the portion to which the via V is connected at the innermost end. I have. Further, in the coil CL1, the upper side, the lower side, the left side, and the right side in FIG. 3 are provided with mutually parallel straight lines, and the straight lines are connected by substantially concentric arc-shaped curved portions. I have. The width of the copper thin-film wire forming the coil CL1 is constant at each straight line portion, and widens toward the innermost peripheral end of each curved portion connecting them.
  • the width of the copper thin film wire forming the coil CL1 only needs to be widened from the outermost end to the innermost end of the entire coil CL1, and the width of the copper thin film wire from the outermost end to the innermost end is sufficient. For example, even if the width is temporarily (partially) narrowed toward the end, there is no influence on the effect of the power transmission using the power transmission system S of the embodiment.
  • the coil CL1 corresponds to an example of the “outer / inner winding” according to the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view showing only the coil CL2.
  • the coil CL2 which forms the power transmission open coil TO together with the coil CL1 has the via V connected to the innermost portion thereof for forming an electrical connection with the coil CL1. . That is, the connection between the coil CL1 and the coil CL2 is a series connection across the transmission of the power transmission coil TC. Then, the coil CL2 is rotated clockwise starting from the via V (that is, in the direction opposite to the coil CL1) from the innermost peripheral portion to the outermost peripheral portion, for example, a copper thin film wire is spirally rotated ten and a half times ( 10.5 turns). The outermost portion is an open end T2. As shown in FIG.
  • the position of the coil CL2 to which the via V is connected is shifted inward in the radial direction of the coil CL2 for alignment with the coil CL1.
  • the copper thin film wire forming the coil CL2 has the same width and the same thickness all around the coil CL2.
  • straight lines parallel to each other are provided on the upper side, the lower side, the left side, and the right side in FIG. 3, and each of the straight parts is a substantially concentric arc-shaped curved part. Are connected to each other.
  • the relationship between the copper thin film wires constituting the power transmission loop coil TL, the coil CL1, and the coil CL2 is as follows: the coil CL1 wound in the counterclockwise direction in the same layer as the power transmission loop coil TL. And the number of turns (twenty and a half (10.5 turns)) of the copper thin film wire of the coil CL2 wound in the clockwise direction. , Respectively, are wound with respective copper thin film wires. Further, a width W1 (see FIG. 3) obtained by adding the width of the entire side in the winding of the power transmission loop coil TL and the width of the entire side in the winding of the coil CL1, and the corresponding overall width in the winding of the coil CL2.
  • the width of the copper thin film line of the coil CL2 is generally smaller than the width of the copper thin film line of the coil CL1 such that (indicated by the symbol “W2” in FIG. 4) is substantially the same.
  • the coil CL1 and the coil CL2 are connected in series by vias V connected to the innermost peripheral portions. Thereby, the coil CL2 is wound from the innermost peripheral portion to the outermost peripheral portion by turning (turning) the winding from the outermost peripheral portion to the innermost peripheral portion in the opposite direction at the innermost peripheral portion. Will be.
  • the coil CL2 corresponds to an example of the “inner / outer winding” according to the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing the overlapping state of the power transmission loop coil TL and the coil CL1 and the coil CL2.
  • the power transmission loop coil TL and the coil CL1 are indicated by solid lines, and a film BF immediately below the film BF (shown in FIG. 5). (Omitted), the coils CL2 that are stacked through each other are indicated by broken lines.
  • a copper thin film wire is formed every quarter of the circumference. (That is, the distance between the center lines of the adjacent copper thin film wires in each side in the radial direction in the winding; the same applies to the following).
  • Each of the curved portions is formed so that the copper thin film wire is wound so as to be shifted.
  • the power transmission loop coil TL is stacked along each side of the coil CL2, and the connection terminal O1 and the connection terminal O2 are each formed to protrude outside the winding. I have. Further, as shown by a broken line in FIG. 5, even in the coil CL2 wound from the inner circumference to the outer circumference and connected in series with the coil CL1 by the via V at the innermost circumference, Each curved portion is formed and the copper thin film wire is wound so that the position of the linear portion is shifted toward the outer peripheral side by one-fourth of the pitch in winding the copper thin film wire. Then, as shown in FIG. 5, the power transmission loop coil TL in which the coil CL1 is wound on the inner peripheral side thereof is stacked along each side of the coil CL2.
  • the power transmission loop coil TL and the power transmission coil TC in which the coils CL1 and CL2 are stacked the power transmission loop coil TL and the power transmission open coil TO (the coils CL1 and The copper thin film wires constituting the coil CL2) are stacked so as to substantially overlap each other.
  • the coil CL1 and the coil CL2 are laminated with the film BF interposed therebetween, and are electrically connected to each other by the via V.
  • the above-mentioned counterclockwise winding of the coil CL1 is turned back (turned back), and the above-mentioned clockwise winding of the coil CL2 is formed.
  • the power transmission loop coil TL is stacked in the same layer as the coil CL1, and the coil CL1 and the power transmission loop coil TL are insulated.
  • FIG. 7A is a plan view illustrating the structure of the heat sink of the embodiment.
  • the heat sink CBT is connected from the power transmission unit TR side (the side of the magnetic plate MT and the shield plate ST in FIG. 2).
  • FIG. 4 is a plan view when viewed. Further, FIG.
  • FIG. 7B is a side view of the power transmission coil TC of the embodiment provided with the heat sink CBT when viewed from below from above in FIG. 7A. Note that in FIG. 7A, the power transmission loop coil TL and the coil CL1 in the power transmission coil TC on which the heat sink CBT is stacked are indicated by broken lines.
  • the heatsink CBT of the embodiment has twenty-four sheets divided by a gap GP having a width of about 1 mm and formed radially around the center of the power transmission coil TC.
  • the heat radiation members CB0 to CB23 are formed as a set.
  • Each of the heat radiating members CB0 to CB23 is formed of, for example, a flat metal plate having good thermal conductivity (for example, an aluminum plate having a thickness of 0.1 mm to 5 mm), and all of the power transmitting members are in the same plane. It is laminated on the coil TC. Further, as shown in FIG.
  • the shape of the outer edge of the heat radiating plate CBT in which the heat radiating members CB0 to CB23 are combined is substantially similar to the shape of the outer edge of the power transmission coil TC. Further, the shape of the inner edge of the heat sink CBT is shaped along the inner edge of the innermost peripheral portion of the power transmitting coil TC including the power transmitting loop coil TL and the coil CL1.
  • the radial length (indicated by the symbol “W3” in FIG. 7) of the power transmission coil TC of each of the heat radiation members CB0 to CB23 is determined by the width of the copper thin film wire forming the power transmission loop coil TL and the coil CL1.
  • the reason why the shape of the gap GP in the heat sink CBT is radial is that the entire heat sink is formed by a single metal plate having no gap GP. ),
  • the generation of an eddy current (eddy current as an induced current) in the radiator plate due to the transmission of power from the power transmission coil TC is increased, whereby the radiator plate itself becomes a heat source and a radiation source of electromagnetic waves. It is thought to be.
  • the heat radiating plate CBT of the embodiment includes a plurality of heat radiating members CB0 to radiating the radial gap GP (in other words, the gap GP in a direction intersecting the eddy current). It is formed by the member CB23.
  • the heat sink CBT of the embodiment is stacked with the resin layer CP insulated from the power transmission coil TC interposed therebetween.
  • This resin layer CP is a resin layer having flexibility.
  • a so-called heat conductive sheet made of, for example, a non-silicone-based acrylic sheet can be used. Desirable specifications include a thickness of about 1 millimeter and a heat conductivity of 5 watts / meter. It is preferable to use a material having a volume resistivity of about 1.0 ⁇ 10 11 ohm-cm ( ⁇ ⁇ cm), which is about Kelvin (W / m ⁇ k).
  • FIGS. 8 to 12 the same components as those of the power transmission coil TC of the embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description is omitted. 8 to 12, the broken lines indicate the power transmission loop coil TL and the coil CL1 in the power transmission coil TC of each modification in which the heat sinks of each modification are stacked.
  • radiator plate provided in the power transmitting device of each modified embodiment and the radiator plate provided in the power receiving device of each modified embodiment have the same configuration. Therefore, in the following description, the radiator plate provided in the power transmission device of each modified embodiment will be described.
  • FIG. 8 is a plan view showing the structure of the heat sink of the first modified embodiment, in the case where the heat sink of the first modified embodiment is viewed from the power transmission unit side of the first modified embodiment in the power transmission device of the first modified embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view showing the structure of the heat sink of the first modified embodiment, in the case where the heat sink of the first modified embodiment is viewed from the power transmission unit side of the first modified embodiment in the power transmission device of the first modified embodiment.
  • the heat sink CBT-1 of the first modified embodiment is divided by a gap GP radially formed around the center of the power transmission coil TC, similarly to the heat sink CBT of the embodiment.
  • the heat radiating members CB100 to CB123 formed as a set of the twenty-four sheets are formed.
  • Each of the heat radiating members CB100 to CB123 is formed of, for example, a flat metal plate having good thermal conductivity (for example, an aluminum plate having the same thickness as the heat radiating members CB0 to CB23 of the embodiment).
  • a flat metal plate having good thermal conductivity for example, an aluminum plate having the same thickness as the heat radiating members CB0 to CB23 of the embodiment.
  • the shape of the outer edge of the heat radiating plate CBT-1 in which the heat radiating members CB100 to CB123 are combined is substantially similar to the shape of the outer edge of the power transmission coil TC. Further, the shape of the inner edge of the heat sink CBT-1 is formed along the inner edge of the innermost peripheral portion of the power transmitting coil TC including the power transmitting loop coil TL and the coil CL1.
  • the radial length of the power transmitting coil TC of each of the heat radiating members CB100 to CB123 is different from the heat radiating plate CBT of the embodiment, and the width of the copper thin film wire constituting the power transmitting loop coil TL and the coil CL1 are different.
  • the width is about 1.1 times the width obtained by adding the width of one side in the winding (see “W1” in FIG. 3). That is, the position of the outer edge of the heat sink CBT-1 is located slightly outside the position of the outer edge as viewed from the center of the power transmission coil TC. The reason why the shape of the gap GP in the heat sink CBT-1 is radial is the same as in the heat sink CBT of the embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view showing the structure of the heat sink of the second modified example.
  • the heat sink of the second modified example is viewed from the power transmission unit side of the second modified example.
  • the heat sink CBT-2 of the second modified embodiment is divided by a gap GP radially formed around the center of the power transmission coil TC, similarly to the heat sink CBT of the embodiment. It is formed as a set of the twenty-four radiating members CB150 to CB173.
  • Each of the heat dissipating members CB150 to CB173 is formed of, for example, a flat metal plate having good thermal conductivity (for example, an aluminum plate having the same thickness as the heat dissipating members CB0 to CB23 of the embodiment).
  • a flat metal plate having good thermal conductivity for example, an aluminum plate having the same thickness as the heat dissipating members CB0 to CB23 of the embodiment.
  • the shape of the outer edge of the heat radiating plate CBT-2 in which the heat radiating members CB150 to CB173 are combined is substantially similar to the shape of the outer edge of the power transmission coil TC. Further, the shape of the inner edge of the heat sink CBT-2 is formed along the inner edge of the innermost peripheral portion of the power transmitting coil TC including the power transmitting loop coil TL and the coil CL1.
  • the radial length (indicated by reference numeral “W4” in FIG. 9) of the power transmission coil TC of each of the heat radiation members CB150 to CB173 is different from the heat radiation plate CBT of the embodiment, and is different from the power transmission loop coil TL.
  • the width is approximately three times the width (see “W1” in FIG.
  • the position of the outer edge of the heat sink CBT-1 is located outside the position of the outer edge as viewed from the center of the power transmission coil TC.
  • the reason why the shape of the gap GP in the heat sink CBT-2 is radial is the same as in the heat sink CBT of the embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing the structure of the heat sink of the third modified embodiment, in the power transmitting device of the third modified embodiment, when the heat sink of the third modified embodiment is viewed from the power transmission unit side of the third modified embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing the structure of the heat sink of the third modified embodiment, in the power transmitting device of the third modified embodiment, when the heat sink of the third modified embodiment is viewed from the power transmission unit side of the third modified embodiment.
  • the heat sink CBT-3 of the third modification has substantially the same size as the heat sink CBT of the embodiment, and is centered on the center of the power transmission coil TC. It is formed as a set of four rectangular heat radiating members CB30 to CB33 divided by a cross-shaped and linear gap GP. At this time, each of the heat dissipation members CB30 to CB33 has substantially the same shape as each other except for an inner edge portion corresponding to the innermost periphery of the power transmission coil TC.
  • each of the heat dissipating members CB30 to CB33 is formed of, for example, a flat metal plate having good thermal conductivity (for example, an aluminum plate having the same thickness as the heat dissipating members CB0 to CB23 of the embodiment). All are stacked on the power transmission coil TC with the resin layer CP interposed therebetween in the same plane.
  • the shape of the outer edge of the heat radiating plate CBT-3 in which the heat radiating members CB30 to CB33 are combined is substantially similar to the shape of the outer edge of the power transmission coil TC.
  • the length of the side forming the gap GP between each of the heat radiating members CB30 to CB33 is longer than the length of one side of the power transmission coil TC. For this reason, the position of the outer edge of the heat sink CBT-3 is located outside the position of the outer edge as viewed from the center of the power transmission coil TC.
  • the reason why the gap GP in the heat sink CBT-3 is arranged in a cross shape (radial shape) shown in FIG. 10 is that the eddy current in the heat sink CBT-3 is the same as the heat sink CBT of the embodiment. The purpose is to suppress the generation of the eddy current by dividing at the gap GP.
  • FIG. 11 is a plan view showing the structure of the heat sink of the fourth modified embodiment, in the power transmitting device of the fourth modified embodiment, when the heat sink of the fourth modified embodiment is viewed from the power transmission unit side of the fourth modified embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view showing the structure of the heat sink of the fourth modified embodiment, in the power transmitting device of the fourth modified embodiment, when the heat sink of the fourth modified embodiment is viewed from the power transmission unit side of the fourth modified embodiment.
  • the heat sink CBT-4 of the fourth modified embodiment is different from the heat sink CBT-3 of the third modified embodiment in a pair of gaps GP (FIG.
  • a pair of gaps GP that are opposed to each other in the horizontal direction in FIG. That is, as shown in FIG. 11, the radiator plate CBT-4 of the fourth modification has two rectangular radiators separated by a linear gap GP disposed at a position facing the center of the power transmission coil TC.
  • the member CB35 and the heat dissipation member CB36 are formed as a set.
  • the heat dissipating members CB35 and CB36 have substantially the same shape as each other except for an inner edge portion corresponding to the innermost periphery of the power transmission coil TC.
  • the heat dissipating members CB35 and CB36 are each formed of, for example, a flat metal plate having good thermal conductivity (for example, an aluminum plate having the same thickness as the heat dissipating members CB0 to CB23 of the embodiment). Are laminated on the power transmission coil TC with the resin layer CP interposed in the same plane. On the other hand, as shown in FIG.
  • the shape of the outer edge of the heat radiating plate CBT-4 in which the heat radiating members CB35 and CB36 are put together is substantially similar to the shape of the outer edge of the power transmission coil TC.
  • the length of the side forming the gap GP between each of the heat dissipation members CB35 and CB36 is longer than the length of one side of the power transmission coil TC. Therefore, the position of the outer edge of the heat sink CBT-4 is located outside the position of the outer edge as viewed from the center of the power transmission coil TC.
  • the reason why the gap GP in the heat sink CBT-4 is arranged at the radial position shown in FIG. 10 is that the eddy current in the heat sink CBT-4 is similar to the heat sink CBT of the embodiment. In the generation of the eddy current.
  • FIG. 12 is a plan view showing the structure of the heat sink of the fifth modified embodiment.
  • the heat sink of the fifth modified embodiment is viewed from the power transmission unit side of the fifth modified embodiment.
  • the radiator plate CBT-5 of the fifth modification has a larger gap than the radiator plate CBT-3 of the third modification and the radiator plate CBT-4 of the fourth modification. GP is provided only in one place. That is, the radiator plate CBT-5 of the fifth modification is formed as a single radiator plate separated by only one linear gap GP as shown in FIG.
  • the heat radiating plate CBT-5 is formed of, for example, a flat metal plate having good thermal conductivity (for example, an aluminum plate having the same thickness as the heat radiating members CB0 to CB23 of the embodiment) and a resin layer.
  • the power transmission coil TC is stacked with the CP interposed therebetween.
  • the shape of the outer edge of the heat sink CBT-5 is substantially similar to the shape of the outer edge of the power transmission coil TC.
  • the length of the side forming the gap GP of the heat sink CBT-5 is longer than the length of one side of the power transmission coil TC. Therefore, the position of the outer edge of the heat sink CBT-5 is located outside the position of the outer edge as viewed from the center of the power transmission coil TC.
  • the reason why the gap GP in the heat sink CBT-5 is arranged is that the eddy current in the heat sink CBT-5 is divided by the gap GP similarly to the heat sink CBT of the embodiment. In suppressing the occurrence of
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a state of a leakage magnetic field due to the structure of the power transmission system S of the embodiment.
  • a solid line in the horizontal direction in FIG. 13 indicates the power transmission coil TC and the power reception coil RC in the embodiment, and together with the power transmission coil TC and the power reception coil RC, the corresponding shield plate ST and magnetic plate MT,
  • the provision of the plate SR and the magnetic plate MR, and the radiator plate CBT and the radiator plate CBR are represented as “(RC, CBR, MR, SR)” and “(TC, CBT, MT, ST)”.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a state of a leakage magnetic field due to the structure of the power transmission system S of the embodiment.
  • a solid line in the horizontal direction in FIG. 13 indicates the power transmission coil TC and the power reception coil RC in the embodiment, and together with the power transmission coil TC and the power reception coil RC, the corresponding shield plate ST and magnetic plate MT,
  • a curve extending around the power transmitting coil TC and the power receiving coil RC shows the state of the leakage magnetic field for each intensity, and the intensity is represented by a number (unit: ampere / meter (A / m )).
  • a magnetic plate having a relative permeability of 1200 and a thickness of 0.1 mm is used as the magnetic plate MT and the magnetic plate MR, and the shield plate is used.
  • the ST and the shielding plate SR one aluminum plate having a thickness of 1 mm and having no gap GP is used.
  • the limit value of the stray magnetic field described in the guideline defined by ICNIRP (2010 version) as the above regulation is 21 amps / meter.
  • the leakage magnetic field generated due to the transmission and reception of power by the power transmission coil TC and the power reception coil RC causes the shield plate ST, the shield plate SR, and the magnetic plate Shielded by MT and magnetic plate MR.
  • the occupant of the electric vehicle equipped with the receiving coil RC the occupant is located above or outside the illustrated range in FIG. 14 from a leakage magnetic field equal to or greater than the above-described limit value It is considered safe.
  • FIG. 14 is a plan view showing the structure of a heat sink of a first comparative example described later.
  • the heat sink of the first comparative example is viewed from the power transmission unit side of the first comparative example.
  • FIG. 14 broken lines indicate the power transmission loop coil and the like of the power transmission coil of the first comparative example in which the heat sink of the first comparative example is stacked.
  • the configurations of the power transmission coil and the resin layer of the first comparative example are the same as the configurations of the power transmission coil TC and the resin layer CP of the embodiment, in FIG. 14, the same components as those of the power transmission coil TC of the embodiment are used.
  • the following table shows the values of the S parameter S11 indicating the resonance frequency, the reflectance, the value of the S parameter S21 indicating the transmission efficiency, and the S parameter in the case of using the heat sinks of the above-described embodiment and each of the modifications. It is a table
  • FIG. 15 is a plan view showing the state of occurrence of eddy currents and the like in the heat radiating plates CBT and the like of the embodiment and each modified form for the heat radiating plates CBT and the like stacked on the power transmission coil TC, and other than the heat radiating plates.
  • the description of the power transmission coil TC itself is omitted.
  • the heat sink of the first comparative example will be described with reference to FIG.
  • the heat sink CBT-6 of the first comparative example is divided by a gap GP formed radially around the center of the power transmission coil TC, similarly to the heat sink CBT of the embodiment. It is formed as a set of the twenty-four radiating members CB210 to CB233.
  • the heat dissipating members CB210 to CB233 are each formed of a flat metal plate having good thermal conductivity (for example, an aluminum plate having the same thickness as the heat dissipating members CB0 to CB23 of the embodiment). Are all laminated on the power transmission coil TC with the resin layer CP interposed therebetween in the same plane.
  • the shape of the outer edge of the heat radiating plate CBT-6 in which the heat radiating members CB210 to CB233 are combined is substantially similar to the shape of the outer edge of the power transmission coil TC.
  • the shape of the inner edge of the heat sink CBT-6 is different from that of the heat sink CBT of the embodiment, and each of the heat sinks CB210 to CB233 is formed to extend to the vicinity of the center of the heat sink CBT-6. Accordingly, the radial length of the power transmission coil TC of each of the heat radiation members CB210 to CB233 is different from the heat radiation plate CBT of the embodiment, and the width of the copper thin film wire forming the power transmission loop coil TL and the coil CL1 are different.
  • the power transmission coil TC and the power reception coil RC of the embodiment are provided. Simulation results are shown using a power transmitting device and a power receiving device that do not include the heat sink CBT, the heat sink CBR, and the resin layer CP.
  • a power transmitting device and a power receiving device each including a single aluminum plate having the same thickness of 1 mm as a heat radiating plate instead of the heat radiating plate CBT and the heat radiating plate CBR of the embodiment are used. Simulation results are shown.
  • the transmission efficiency has a value equal to or better than that of the second comparative example not using the heat sink CBT or the like.
  • the transmission efficiency is the best. Has become.
  • FIG. 15 shows a simulation result of the above-mentioned change in the transmission efficiency with respect to the state of occurrence of the eddy current performed by the inventor of the present invention.
  • the state of the eddy current (induced current) generated in the heat sink CBT or the like by the current flowing through the power transmission coil TC is indicated by large and small arrows.
  • each of the heat radiating members CB0 and the like constituting each heat radiating plate CBT and the like has a large arrow toward the inner circumferential direction and the outer circumferential direction.
  • the eddy current shown is divided into two parts, and flows along the edges of the heat dissipation member CB0 and the like so that the eddy directions are different.
  • the magnetic fields generated from the eddy currents (induction currents) generated in this way have opposite directions, and therefore cancel each other out. As a result, the transmission efficiency of the power transmission coil TC is not affected.
  • the heat sink CBT-X3 having no gap GP shown in FIG. 15E as the heat sink CBT-X3 of the third comparative example, the heat sink CBT-X3 has a loop shape.
  • the eddy current flows in one direction (counterclockwise in FIG.
  • the simulation results shown in the above table are applied to the power receiving coil RC, and the power transmitting coil TC installed on the ground is not necessarily provided with the conductive shielding layer ST and the heat radiating plate CBT.
  • the present invention is not limited to this, and there is no person or the like affected by the leakage magnetic field nearby. Therefore, it can be said that the power transmission coil TC does not require the magnetic plate MT, the shield plate ST, and the heat sink CBT.
  • the magnetic plate MT, the magnetic plate MR, and the heat radiating plate CBT are provided and function effectively, so that the power transmission coil TC and the power receiving coil RC are effectively cooled, and the resonance frequency is increased.
  • the heat conductive sheet made of the non-silicone acrylic sheet described above was used as the resin layer CP of the third embodiment, and its specifications were a thickness of about 1 mm and a heat conductivity of 5 watts / meter-Kelvin.
  • a heat sink CBT (or heat sink CBR) of the third embodiment having a thickness of one millimeter and a size of one side as well as a resin layer CP having a volume resistivity of about 1.0 ⁇ 10 11 ohm-cm.
  • the heat radiation effect as the third example was confirmed using 350 mm square aluminum (thermal conductivity: 236 watts / meter Kelvin).
  • the specifications of the power transmitting open coil TC (or the power receiving coil RC) of the third embodiment are as follows. -Size, etc .: A square of 300 mm on each side, the width of the copper thin film wire portion on each side of the coil (see "W1" in FIG.
  • the maximum temperature of the power transmission coil TC (or the power reception coil RC) is 35. Only reached once. Thereby, it turns out that the sufficient cooling effect of the power transmission coil TC (or the power receiving coil RC) is obtained by the heat sink CBT and the resin layer CP of the embodiment.
  • the power transmission system S including the power transmission coil TC and the power reception coil RC (hereinafter, the power transmission coil TC and the power reception coil RC are collectively referred to as “power transmission coil TC or the like”) is used.
  • the heat radiating plate CBT and the like are composed of the heat radiating member CB0 and the like separated by one or a plurality of gaps GP along the radial direction of the winding surface of the copper thin film wire constituting the power transmitting coil TC and the like.
  • the transmission efficiency of the power transmission system S and the like can be effectively reduced by effectively cutting the transmission coil TC and the like from the heat generated by the flow of the current by cutting off the current due to the electromagnetic wave generated from the power transmission coil TC and the like due to the power transmission. Can also be improved.
  • the heat conductive resin layer CP is interposed between the power transmission coil TC and the like and the radiator plate CBT (and the radiator plate CBR), the heat transfer resin TC and the radiator plate CBT (and the radiator plate CBR) It is possible to efficiently cool the power transmission coil TC and the like while improving the adhesion between the power transmission coil TC and the risk of discharge from the power transmission coil TC and the like.
  • the power transmission coil TC and the like include a coil CL1 and the like formed by winding a copper thin film wire a plurality of times, and the gap GP of the heat sink CBT and the like is parallel to the winding surface of the copper thin film wire constituting the coil CL1 and the like.
  • a plurality of linear gaps GP are radially formed in the plane of the heat sink CBT or the like along the radial direction of the winding surface.
  • the heat sink CBT or the like is formed by a plurality of heat dissipation members CB0 or the like by the respective gaps GP. Since it is divided, the power transmission coil TC and the like can be efficiently cooled.
  • each heat radiation member CB0 or the like is provided with an area of the coil CL1 or the like excluding the area inside the position of the copper thin film wire wound on the innermost circumference of the power transmission coil TC or the like. Is formed in a range opposed to the power transmission coil TC by suppressing generation of current in the heat sink CBT or the like due to electromagnetic waves generated in the inner region.
  • each of the heat radiating members CB0 and the like is located outside a region facing the region such as the coil CL1 around which the copper thin film wire is wound and a position outside the position of the copper thin film wire wound around the outermost periphery of the power transmission coil TC and the like.
  • the power transmission coil TC and the like can be efficiently cooled by increasing the size as the heat radiating plate CBT and the like since they are formed in the area opposed to the area.
  • a shielding plate SR disposed between the power transmission coil TC and the like and the radiator plate CBT and the like and a protection target such as a passenger
  • a shielding plate SR disposed between the power transmission coil TC and the like and the radiator plate CBT and the like and the shielding plate SR.
  • a magnetic plate MR wherein the area of the shield plate SR and the magnetic plate MR in a plane perpendicular to a straight line from the position of the power transmission coil TC or the like toward the protection target is the area of the power transmission coil TC or the like in the plane.
  • the power transmission coil TC and the like are formed of the coil CL1 and the like, and the area of the plate-shaped shield plate SR and the magnetic plate MR perpendicular to a perpendicular line extending in the direction toward the protection target with the center of the coil CL1 and the like as a foot is ,
  • the area of the winding surface of the copper thin film wire in the coil CL1 or the like is larger than the area of the winding surface of the copper thin film wire. Can be effectively protected.
  • the power transmission coil TC and the like include the power transmission loop coil TL (or power reception loop coil RL) and the power transmission open coil TO (or power reception open coil RO), the transmission efficiency is improved while cooling the power transmission coil TC and the like.
  • the person to be protected can be effectively protected from electromagnetic waves.
  • the power transmitting open coil TO (or the power receiving open coil RO) has a series connection in which the coil CL1 and the coil CL2 are connected at the innermost periphery thereof, and in the power transmitting open coil TO (or the power receiving open coil RO), Since the coil CL1 and the coil CL2 are overlapped with the film BF interposed therebetween so that the center of the coil CL1 and the center of the coil CL2 are wound, the power transmission coil TC and the like are cooled. At the same time, the person to be protected can be effectively protected from electromagnetic waves while improving the transmission efficiency while reducing the resonance frequency.
  • the power transmission loop coil TL (or power reception loop coil RL) is formed by winding a copper thin film wire concentrically around the power transmission open coil TO (or power reception open coil RO) a plurality of times, the power transmission efficiency is further improved. Can be done.
  • the configurations of the power transmission system S and the like in the above-described embodiment and each modified embodiment may be modified as shown in the following (A) to (J).
  • the inventor of the present invention has confirmed that the same effects as those of the power transmission system S and the like can be obtained even when the respective modifications are added.
  • a metal plate CBB for example, a power receiving coil RC
  • the size of the heat radiating member such as the heat radiating plate CBT is substantially expanded, and the cooling effect is further improved.
  • the other heat dissipating member corresponds to an example of the “second heat dissipating unit” of the present invention.
  • the metal shielding plate ST (or the shielding plate SR) may serve as this.
  • the number of turns is three turns (three turns). In addition, the number of turns is two turns (two turns). ) Or four or more rotations (four turns) or only one rotation (one turn).
  • the number of turns of each of the coils CL1 and CL2 constituting each is set to two and a half turns (2.5 turns) and ten and a half turns. (10.5 turns), but in addition to these, the number of turns may be different, or the number of turns of the coil CL1 and the number of turns of the coil CL2 may be the same.
  • the power transmission loop coil TL (or power reception loop coil RL) and the coil CL1 are formed in the same layer, but this is different.
  • the power transmission loop coil TL (or the power reception loop coil RL) and the coil CL1 may be formed concentrically.
  • E Although the coil CL1 and the coil CL2 of the embodiment and each of the modifications are connected by the via V at the innermost periphery thereof, the coil CL1 and the coil CL2 are mutually insulated from each other. You may.
  • F The order of the coil CL ⁇ b> 1 and the coil CL ⁇ b> 2 of the embodiment and each modified embodiment viewed from the power transmission loop coil TL (or the power reception loop coil RL) may be changed.
  • the gap GP has a linear shape with a uniform width.
  • the gap GP may have, for example, a curved shape, and the width is not constant (for example, the inner width is small, and the outer width is Wide gap).
  • the present invention can be used in the field of non-contact power transmission, and is particularly remarkable when applied to the field of power transmission for charging a storage battery mounted on an electric vehicle. The effect is obtained.

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Abstract

ワイヤレス電力伝送により生じる熱を有効に冷却することが可能な電力伝送装置を提供する。 ワイヤレス電力伝送を行う送電コイルTCと、送電コイルTCを冷却する放熱板CBTであって、送電コイルTCを構成する銅薄膜線の巻回面の径方向に沿った間隙GPにより分断された放熱部材CB0等からなる放熱板CBTと、を備える。

Description

電力伝送装置、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システム
 本発明は、電力伝送装置、送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムの技術分野に属する。より詳細には、非接触型電力伝送用の電力伝送装置並びに当該電力伝送装置を用いた非接触型の送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムの技術分野に属する。
 近年、例えばリチウムイオン電池等からなる蓄電池を搭載した電気自動車が普及しつつある。このような電気自動車では、蓄電池に蓄えた電力を使ってモータを駆動して移動することとなるため、蓄電池への効率のよい充電が求められる。そこで、電気自動車に対して充電用プラグ等を物理的に接続することなくそれに搭載されている蓄電池を充電する方法として、互いに離隔して対向された受電コイルと送電コイルを用いる、いわゆるワイヤレス電力伝送に関する研究が行われている。現在のワイヤレス電力伝送の方式としては、一般には、電界結合方式、電磁誘導方式及び磁界共鳴方式等がある。これらの方式を、例えば使用周波数、水平及び垂直それぞれの方向の位置自由度並びに伝送効率等の観点から比較した場合、電気自動車に搭載されている蓄電池を充電するためのワイヤレス電力伝送の方式としては、コンデンサを使った電界結合方式、又はコイルを使った磁界共鳴方式が有望視されており、これらに対する研究開発も活発に行われている。
 一方、上述したようなワイヤレス電力伝送では、大容量の蓄電池への充電をなるべく短時間で行う必要があることから、一般に、送受電される電力は大きくなる。そして、送受電される電力を大きくするためには、上記受電コイル及び上記送電コイルの双方に大きな電流を流す必要があるが、この大電流のため、当該受電コイル及び当該送電コイルそれぞれに大きなジュール熱が発生することとなる。従って、特に電気自動車に搭載される受電コイルについては、当該発生したジュール熱を発散させることで、当該受電コイルを効率良く冷却することが求められる。そしてこのような受電コイル及び送電コイルの冷却について開示している先行技術文献としては、例えば下記特許文献1が挙げられる。この特許文献1には、コイルで発生した熱を、フェライトコアを含む回路を伝播させて放熱する放熱部材に関する技術が開示されている。
国際公開第2013/183665公報(第1図等)
 しかしながら上記特許文献1に開示されている技術は、いわゆるソレノイド型のコイルにのみ適用されるものであり、上記電気自動車や携帯型の機器等に広く用いられている上記受電コイル等のコイルに適用可能な放熱部材については、開示も示唆もされていない。よって上記特許文献1に記載された技術は、上記電気自動車等に用いられる受電コイルの冷却には寄与しない。更に、コイルとしての伝送効率を向上させることは、少ない電力の授受で必要な充電ができることになり、これにより大きな電流を流すことを抑制し、結果としてジュール熱の発生を抑制することにも繋がる。
 そこで本発明は、上記の要請及び問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、非接触型の電力伝送により生じる熱を有効に冷却しつつ、電力伝送における伝送効率を向上させることが可能な電力伝送装置並びに当該電力伝送装置を用いた非接触型の送電装置及び受電装置並びに電力伝送システムを提供することにある。
 上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、非接触型の電力伝送を行う伝送手段と、前記伝送手段を冷却する金属製の放熱手段と、を備え、前記伝送手段は、巻回線が複数回巻回されてなるコイルからなり、前記放熱手段は、前記巻回線の巻回面に平行な面内であって、最内周に巻回された前記巻回線の位置より内側の領域を除いた前記コイルの領域に対向する範囲と、最外周に巻回された前記巻回線の位置よりも外側の領域に対向する範囲と、を含む範囲に形成され、且つ、前記巻回面の径方向に沿った一又は複数の間隙により分断された放熱部材からなるように構成される。
 請求項1に記載の発明によれば、金属製の放熱手段が、コイルを構成する巻回線の巻回面の径方向に沿った一又は複数の間隙により分断された放熱部材からなるので、電力伝送により伝送手段から生じる電磁波による電流が分断されることで、当該電流が流れることにより発生する熱から伝送手段を有効に冷却しつつ、電力伝送装置としての伝送効率も向上させることができる。
 また、伝送手段が、巻回線が複数回巻回されてなるコイルからなり、放熱手段の間隙が、コイルを構成する巻回線の巻回面に平行な放熱手段の面内に、当該巻回面の径方向に沿って形成された間隙であり、放熱手段が、一又は複数の放熱部材が間隙により分断されてなるので、効率的に伝送手段を冷却しつつ、電力伝送装置としての伝送効率を向上させることができる。
 更に、放熱部材が、最内周に巻回された巻回線の位置より内側の領域を除いたコイルの領域に対向する範囲に形成されているので、当該内側の領域に発生する電磁波による放熱手段内の電流の発生を抑制して効果的にコイルを冷却しつつ、電力伝送装置としての伝送効率を向上させることができる。
 更にまた、放熱部材が、巻回線が巻回されているコイルの領域に対向する範囲と、最外周に巻回された巻回線の位置よりも外側の領域に対向する範囲と、に形成されているので、放熱部材、即ち放熱手段としての大きさを大きくすることで、効率的に伝送手段を冷却することができる。
 上記の課題を解決するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電力伝送装置において、前記伝送手段と前記放熱手段との間に熱伝導性の樹脂層を更に備える。
 請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の作用に加えて、伝送手段と放熱手段との間に熱伝導性の樹脂層を更に備えるので、伝送手段と放熱手段との間の密着性を高めると共に、伝送手段からの放電の危険性を回避しつつ、伝送手段を効率的に冷却することができる。
 上記の課題を解決するために、請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の電力伝送装置において、前記伝送手段及び前記放熱手段の位置から見て、電力送電時における当該伝送手段の送電側と反対の側、又は電力受電時における当該伝送手段の受電側と反対の側に配置され、前記電力伝送により生じる電磁波を遮蔽する遮蔽手段と、前記伝送手段及び前記放熱手段と、前記遮蔽手段と、の間に配置され且つ磁性体からなる磁性手段と、を更に備え、前記伝送手段の位置から前記遮断手段及び前記磁性手段に向かう直線に垂直な面内における当該遮蔽手段及び当該磁性手段の面積が、当該面内における前記伝送手段の面積以上であるように構成される。
 請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用に加えて、伝送手段及び放熱手段の位置から見てその送電側と反対の側又は受電側と反対の側に配置された遮蔽手段と、伝送手段及び放熱手段と遮蔽手段との間に配置されて磁性手段と、を更に備え、伝送手段の位置から遮断手段及び磁性手段に向かう直線に垂直な面内における遮蔽手段及び磁性手段の面積が、当該面内における伝送手段の面積以上とされているので、伝送手段を効果的に冷却しつつ、電力伝送装置としての伝送効率を向上させ、更に電力伝送より生じる電磁波から保護すべき保護対象を有効に保護することができる。
 上記の課題を解決するために、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の電力伝送装置において、前記直線は、前記コイルの中心を足として遮蔽手段及び前記磁性手段に向かう方向に立てた垂線であり、それぞれが板状の前記遮蔽手段及び前記磁性手段の前記垂線に垂直な面の面積が、前記コイルにおける前記巻回線の巻回面の面積以上であるように構成される。
 請求項4に記載の発明によれば、請求項3に記載の発明の作用に加えて、板状の遮蔽手段及び磁性手段の、当該コイルの中心を足として遮蔽手段及び前記磁性手段に向かう方向に立てた垂線に垂直な面の面積が、コイルにおける巻回線の巻回面の面積以上であるので、伝送手段を冷却しながら電力伝送装置としての伝送効率を向上させつつ、当該電力伝送により生じる電磁波から保護対象を有効に保護することができる。
 上記の課題を解決するために、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の電力伝送装置において、前記伝送手段が、前記電力伝送としての電力の送電又は受電を行う第1コイルと、送電時には当該送電すべき電力が供給され、受電時には受電された電力が出力される第2コイルであって、前記第1コイルに対して同心に積層された第2コイルと、からなるように構成される。
 請求項5に記載の発明によれば、請求項4に記載の発明の作用に加えて、伝送手段が、第1コイルと、第1コイルに対して同心に積層された第2コイルと、からなるので、伝送手段を冷却しながら伝送効率を向上させつつ、保護対象者を電磁波から有効に保護することができる。
 上記の課題を解決するために、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の電力伝送装置において、前記第1コイルは、当該第1コイルの外周側から内周側に向けて同心に巻回された外内巻回線と、当該第1コイルの内周側から外周側に向けて同心に且つ前記外内巻回線に対して反対の巻回方向に巻回された内外巻回線と、を備え、前記第1コイルにおいて、前記外内巻回線の巻回の中心と、前記内外巻回線の巻回の中心と、が一致するように、当該外内巻回線と当該内外巻回線とが積層されているように構成される。
 請求項6に記載の発明によれば、請求項5に記載の発明の作用に加えて、第1コイルが、外内巻回線と内外巻回線とを備え、第1コイルにおいては、外内巻回線の巻回の中心と内外巻回線の巻回の中心とが一致するように、当該外内巻回線と当該内外巻回線とが絶縁部を挟んで重ねられているので、伝送手段を冷却すると共に、共振周波数を低減させながら伝送効率を向上させつつ、保護対象者を電磁波から有効に保護することができる。
 上記の課題を解決するために、請求項7に記載の発明は、請求項5又は請求項6に記載の電力伝送装置において、前記第2コイルは、巻回線が複数回巻回されてなるように構成される。
 請求項7に記載の発明によれば、請求項5又は請求項6に記載の発明の作用に加えて、第2コイルが、巻回線が複数回巻回されてなるので、電力の伝送効率を更に向上させることができる。
 上記の課題を解決するために、請求項8に記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の電力伝送装置において、前記放熱手段の外縁において前記放熱部材のいずれかが熱的に接続され、且つ当該いずれかと電気的に絶縁されている第2放熱手段を備える。
 請求項8に記載の発明によれば、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、放熱手段の外縁において放熱部材のいずれかが熱的に接続され、且つ当該いずれかと電気的に絶縁されている第2放熱手段を備えるので、電力伝送装置としての冷却効果を更に高めることができる。
 上記の課題を解決するために、請求項9に記載の発明は、送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記送電装置において、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の前記電力伝送装置と、伝送すべき電力を当該電力伝送装置の前記伝送手段に出力する出力手段と、を備える。
 上記の課題を解決するために、請求項10に記載の発明は、送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記受電装置において、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の前記電力伝送装置と、当該電力伝送装置の前記伝送手段に接続された入力手段と、を備える。
 上記の課題を解決するために、請求項11に記載の発明は、請求項9に記載の送電装置と、当該送電装置から離隔し、且つ前記伝送手段に対向して配置される受電装置であって、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、を備える。
 上記の課題を解決するために、請求項12に記載の発明は、送電装置と、請求項10に記載の受電装置であって、前記送電装置から離隔し且つ前記伝送手段が当該送電装置に対向して配置され、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、を備える。
 請求項9から請求項12のいずれか一項に記載の発明によれば、送電装置又は受電装置が請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の電力伝送装置を備えるので、電力伝送システムとして伝送手段を有効に冷却しつつ、電力伝送装置としての伝送効率も向上させることができる。
 本発明によれば、金属製の放熱手段が、コイルを構成する巻回線の巻回面の径方向に沿った一又は複数の間隙により分断された放熱部材からなる。
 従って、電力伝送により伝送手段から生じる電磁波による電流が分断されることで、当該電流が流れることにより発生する熱から伝送手段を有効に冷却しつつ、電力伝送装置としての伝送効率も向上させることができる。
 また、伝送手段が、巻回線が複数回巻回されてなるコイルからなり、放熱手段の間隙が、コイルを構成する巻回線の巻回面に平行な放熱手段の面内に、当該巻回面の径方向に沿って形成された間隙であり、放熱手段が、一又は複数の放熱部材が間隙により分断されてなるので、効率的に伝送手段を冷却しつつ、電力伝送装置としての伝送効率を向上させることができる。
 更に、放熱部材が、最内周に巻回された巻回線の位置より内側の領域を除いたコイルの領域に対向する範囲に形成されているので、当該内側の領域に発生する電磁波による放熱手段内の電流の発生を抑制して効果的にコイルを冷却しつつ、電力伝送装置としての伝送効率を向上させることができる。
 更にまた、放熱部材が、巻回線が巻回されているコイルの領域に対向する範囲と、最外周に巻回された巻回線の位置よりも外側の領域に対向する範囲と、に形成されているので、放熱部材、即ち放熱手段としての大きさを大きくすることで、効率的に伝送手段を冷却することができる。
実施形態の電力伝送システムの概要構成を示すブロック図である。 実施形態の電力伝送システムの構造を概念的に示す斜視図である。 実施形態の送電コイルの構造を示す平面図(i)である。 実施形態の送電コイルの構造を示す平面図(ii)である。 実施形態の送電コイルの構造を示す平面図(iii)である。 実施形態の送電コイルの構造を示す部分断面図である。 実施形態の放熱板の構造を示す平面図等であり、(a)は当該平面図であり、(b)は実施形態の放熱板を含む送電コイルの側面図である。 第1変形形態の放熱板の構造を示す平面図である。 第2変形形態の放熱板の構造を示す平面図である。 第3変形形態の放熱板の構造を示す平面図である。 第4変形形態の放熱板の構造を示す平面図である。 第5変形形態の放熱板の構造を示す平面図である。 実施形態の電力伝送システムの構造による漏洩磁界の状態を示す図である。 第1比較例の放熱板の構造を示す平面図である。 実施形態及び各変形形態等の放熱板における渦電流等の発生状況を示す図であり、(a)は実施形態の放熱板における渦電流等の発生状況を示す図であり、(b)は第3変形形態の放熱板における渦電流等の発生状況を示す図であり、(c)は第4変形形態の放熱板における渦電流等の発生状況を示す図であり、(d)は第5変形形態の放熱板における渦電流等の発生状況を示す図であり、(e)は第3比較例の放熱板における渦電流等の発生状況を示す図である。 その他の形態における放熱板等の構成を示す断面概念図である。
 次に、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお以下に説明する実施形態及び各変形形態は、電気自動車に搭載されている充電池を充電するための電力を、当該充電池を備えた電気自動車に対して磁界共鳴方式により非接触で電送する電力伝送システムに対して、本発明をそれぞれ適用した場合の実施形態である。
 ここで実施形態及び各変形形態の磁界共鳴方式による電力伝送システムは、電力を送る送電コイルと、当該送電コイルから離隔して向き合うように(即ち対向するように)配置され且つ送電コイルから送られた電力を受電する受電コイルと、を備える。そして上記送電コイルは、後述する送電ループコイルと、後述する送電オープンコイルと、が、積層されてそれぞれ構成されている。また上記受電コイルは、後述する受電オープンコイルと、後述する受電ループコイルと、が、積層されてそれぞれ構成されている。
(I)実施形態
 初めに、本発明の実施形態について、図1乃至図7を用いて説明する。
(i)実施形態の電力伝送システムの全体構成及び動作について
 先ず、実施形態の電力伝送システムの全体構成及び動作について、図1及び図2を用いて説明する。なお、図1は実施形態の電力伝送システムの概要構成を示すブロック図であり、図2は当該電力伝送システムの構造を概念的に示す斜視図である。
 図1にブロック図として示すように、実施形態の電力伝送システムSは、受電部RV及び上記受電コイルRCを備えた受電装置Rと、送電部TR及び上記送電コイルTCを備えた送電装置Tと、により構成されている。このとき受電装置Rは上記電気自動車に搭載され、且つ当該電気自動車に搭載されている図示しない蓄電池に接続されている。一方送電装置Tは、当該電気自動車が移動又は停車する位置の地面に設置されている。そして、当該蓄電池を充電する場合、受電装置Rの受電コイルRCと送電装置Tの送電コイルTCとが対向するように電気自動車が運転又は停車される。なお、実施形態の電力伝送システムSによる上記蓄電池の充電に際しては、停車している電気自動車に搭載されている受電装置Rに対して、その停車位置の下方の地面に設置された送電装置Tの送電コイルTCを介して、当該送電装置Tから電力を伝送するように構成することができる。またこの他、移動中の電気自動車に搭載されている受電装置Rに対して、その電気自動車が移動している道路の一定距離の区間に設置された複数の送電装置Tの送電コイルTCを介して、当該送電装置Tから連続的に電力を伝送するように構成してもよい。そして、上記送電装置T又は上記受電装置Rが本発明の「電力伝送装置」の一例に相当し、上記送電コイル及び上記受電コイルRCが本発明の「伝送手段」の一例に相当し、上記送電部TRが本発明の「出力手段」の一例に相当し、上記受電部RVが本発明の「入力手段」の一例に相当する。更に図1において、送電コイルTCにおける受電コイルRCの側が当該送電コイルTCにおける「送電側」に相当し、受電コイルRCにおける送電コイルTCの側が当該受電コイルRCにおける「受電側」に相当する。
 一方上記送電コイルTCは、送電ループコイルTLと、送電オープンコイルTOと、を備えている。また上記受電コイルRCは、受電オープンコイルROと、受電ループコイルRLと、を備えている。このとき送電ループコイルTLには、送電すべき電力が送電部TRから入力される。そして送電オープンコイルTOは、送電ループコイルTLに対して同心に積層され且つその両端が開放端とされている。他方受電オープンコイルROは、送電オープンコイルTOに対向するように配置され且つその両端が開放端とされている。そして受電ループコイルRLは、受電オープンコイルROに対して同心に積層され、且つ磁界共鳴方式により送電コイルTCから受電した電力を受電部RVに出力する。このとき、送電オープンコイルTO又は受電オープンコイルROが本発明の「第1コイル」の一例に相当し、送電ループコイルTL又は受電ループコイルRLが本発明の「第2コイル」の一例に相当する。
 以上の構成において、送電装置Tの送電部TRは、例えば電力伝送システムSが用いられる国における電波法等の法規等に対応しつつ、受電装置Rに伝送すべき電力を送電コイルTCに出力する。このとき上記法規等は、例えば人体への影響を考慮して漏洩磁界が予め決められた所定のレベル以下になるように規制している。このような漏洩磁界の規制に関する法規等としては、例えば国際非電離放射線防護委員会(ICNIRP(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection)2010年版)により定められているガイドラインが挙げられる。また、全ての送電装置Tと上記受電装置Rとの間における相互接続利用が可能となるためには、結果的に、両者が予め決められた所定範囲の周波数を利用する必要があり、このため上記所定範囲の周波数又は周波数帯域は、上記法規等としてのISO(International Organization for Standardization)又はIEC(International Electrotechnical Commission)等の国際機関の推奨に従う必要がある。更に、送電コイルTCと受電コイルRCとの間の所定の位置ずれも考慮した伝送効率の下限値も上記国際機関により規定されているため、高い電力伝送効率が要求される。
 一方、上記磁界共鳴方式により送電コイルTCからの電力を受電した受電装置Rの受電コイルRCは、当該受電した電力を受電部RVに出力する。これにより受電部RVは、当該電力に対応した出力(例えば85キロヘルツの高周波電力となる)を、例えば図示しない電力変換ユニットによりDC(直流)電流に変換し、電気自動車の蓄電池に出力する。これにより当該蓄電池には、必要量の電力が充電される。
 これらに加えて図2の上部に示すように、実施形態の電力伝送システムSの上記受電装置Rの受電コイルRCには、実施形態の放熱板CBRが、熱伝導性のよい絶縁性の樹脂層(図2において図示を省略している)を間に挟んで当該受電コイルRCの上方(図2における上方)に積層されて備えられている。この放熱板CBRは、送電コイルTCからの電力を受電した結果として受電コイルRCに発生する上記ジュール熱を、上記樹脂層を介して発散させて当該受電コイルRC自体を冷却するための板状の放熱板であり、後述する複数の放熱部材から構成されている。なお図2では、受電コイルRCに積層された実施形態の放熱板CBRの概要のみの外観斜視図を、破線を用いて示している。
 更に受電装置Rには、当該受電装置Rが搭載されている電気自動車の車体下面と上記受電装置Rと間(より具体的には、図2に示すように放熱板CBRと当該車体下面との間)に、受電コイルRCからの上記漏洩磁界を低減するための磁性板MR及び遮蔽板SRが積層されて備えられている。このとき遮蔽板SRは、上記電気自動車の車体下面の当該受電コイルRCが備えられる位置の外装板又は部品を兼ねて備えられていてもよい。また、放熱板CBR、磁性板MR及び遮蔽板SRそれぞれの積層における間隔は、それぞれが密着して積層されていてもよいし、予め最適化された距離だけ離されて積層されていてもよい。また、磁性板MR及び遮蔽板SRの放熱板CBRに対向する面の面積は、当該受電コイルRCに含まれる後述のコイルの巻回面の面積以上で、その四倍(即ち、図2に例示する方形の一辺に換算すると二倍)以下とされるのが好ましい。
 一方図2の下部に示すように、実施形態の電力伝送システムSの上記送電装置Tの送電コイルTCには、実施形態の放熱板CBTが、熱伝導性のよい絶縁性の樹脂層(図2において図示を省略している)を間に挟んで当該送電コイルTCの下方(図2における下方)に積層されて備えられている。この放熱板CBTは、受電コイルRCに対して電力を送った結果として送電コイルTCに発生した上記ジュール熱を、上記樹脂層を介して発散させて当該送電コイルTC自体を冷却するための板状の放熱板であり、後述する複数の放熱部材から構成されている。なお図2では、放熱板CBRと同様に、実施形態の放熱板CBTの概要のみの外観斜視図を、破線を用いて示している。また、上記放熱板CBRと上記放熱板CBTとは同一の構成を備えており、当該放熱板CBR及び当該放熱板CBTそれぞれの詳細については、放熱板CBTの構成の詳細として、後ほど図7を用いて説明する。
 更に送電装置Tには、当該送電装置Tが設置されている位置の地面と上記送電装置Tと間(より具体的には、図2に示すように放熱板CBTと当該地面との間)に、送電コイルTCからの上記漏洩磁界を低減するための磁性板MT及び遮蔽板STが積層されて備えられている。このとき、放熱板CBT、磁性板MT及び遮蔽板STそれぞれの積層における間隔は、それぞれが密着して積層されていてもよいし、予め最適化された距離だけ離されて積層されていてもよい。また、磁性板MT及び遮蔽板STの放熱板CBTに対向する面の面積は、当該送電コイルTCに含まれる後述のコイルの巻回面の面積以上で、その四倍(即ち、図2に例示する方形の一辺に換算すると二倍)以下とされるのが好ましい。
 更に、上記磁性板MR及び上記磁性板MTそれぞれの材質としては、その比透磁率が例えば100以上の材質が用いられることが好ましい。この場合に、比透磁率が100以上の材質としては、例えば鉄、ニッケル、コバルト、又はこれらを含む合金(例えば、ニッケル-亜鉛系軟磁性材料)等が挙げられる。なお破損防止の観点から、磁性板MR及び磁性板MT自体に柔軟性を持たせるべく、材質としての磁性体を粉砕し、それを樹脂等に混ぜて固定したものを磁性板MR及び磁性板MTとするのが好ましい。更に誘導電流の低減の観点からは、磁性板MR及び磁性板MTの材質としては導電率が例えば10ジーメンス/メートル(S/m)以下の材質が用いられることが好ましい。また、磁性板MR及び磁性板MTそれぞれ自体の厚さは、例えば0.1ミリメートル乃至2ミリメートル程度であることが好ましい。これに対し、上記遮蔽板SR及び上記遮蔽板STそれぞれの材質としては、その導電率が例えば10ジーメンス/メートル(S/m)以上の材質が用いられることが好ましい。この場合に、導電率が10ジーメンス/メートル以上の材質としては、例えば炭素繊維強化プラスチック(CFRP(carbon fiber reinforced plastic))や、銅、アルミニウム又は鉄(例えば、電気自動車の外装材としてのステンレス鋼)などが挙げられる。
 そして以上の構成において、放熱板CBR及び放熱板CBTが本発明に係る「放熱手段」の一例に相当し、磁性板MR及び磁性板MTが本発明に係る「磁性手段」の一例に相当し、遮蔽板SR及び遮蔽板STが本発明に係る「遮断手段」の一例に相当する。
(ii)送電コイルTC(受電コイルRC)の構成について
 次に、上述した送電コイルTC及び受電コイルRCの構成について、図3乃至図6を用いてその詳細を説明する。なお、実施形態の送電コイルTCと受電コイルRCとは、基本的に同じ構成を備える。即ち、上記送電ループコイルTLの構成と上記受電ループコイルRLの構成とは基本的に同様である方が好ましい。また、上記送電オープンコイルTOの構成と上記受電オープンコイルROの構成とは基本的に同様であることが好ましい。更に、上記送電ループコイルTLと上記送電オープンコイルTOとの送電コイルTC内における位置関係と、上記受電ループコイルRLと上記受電オープンコイルROとの受電コイルRC内における位置関係と、は基本的に同様である方が好ましい。よって以下の説明では、送電コイルTCについて、その構造を説明する。なお、大きさについては、送電コイルTCを受電コイルRCよりも大きくしてもよい。また、図3乃至図5は実施形態の送電コイルTCの構造を示す平面図であり、図6は実施形態の送電コイルTCの構造を示す部分断面図である。このとき図3乃至図5は、送電装置Tにおいて、送電部TR側(図2における放熱板CBTの側)から送電コイルTCを見た場合の平面図である。
 図3にその平面図を示すように、実施形態の送電コイルTCは、送電ループコイルTLと、その一部であるコイルCL1が図3において破線で示されている送電オープンコイルTOと、が、絶縁性のフィルムBF(詳細は後述する)を介して図3の紙面方向に積層されて構成されている。なお、上記送電ループコイルTLとコイルCL1とは、図3に示すように、送電コイルTCにおける同じ層内に形成されている。一方送電オープンコイルTOは、図3において破線で示す上記コイルCL1と、図3に図示されないコイルCL2と、が、上記フィルムBFを介して図3の紙面方向に積層されて構成される。なお実施形態では、送電オープンコイルTOのコイルCL1及び送電ループコイルTLと、送電オープンコイルTOのコイルCL2との間の絶縁のためにフィルムBFを用いているが、この他に、ガラスエポキシ材料等の絶縁性の材料を用いることもできる。また、送電コイルTCとして発生した熱を効率良く放熱するため、例えばセラミック粒子等を分散した薄膜化材料を用いることもできる。更に、送電ループコイルTL、コイルCL1及びコイルCL2をそれぞれ構成する後述の銅薄膜線の巻回の中心は、相互に同一又は略同一とされている。更にまた、図3に示す送電ループコイルTL及びコイルCL1が形成されている面は、図2においては、送電コイルTCの下面に相当する。
 そして図3に示すように、送電ループコイルTLは、その最外周部の一辺に、送電部TRに接続される接続用端子O1及び接続用端子O2を有している。また送電ループコイルTLは、例えば銅薄膜線がコイルCL1と同じ送電コイルTCの層内で三回転(3ターン)巻回されて構成されており、その両端部(図3に示す場合は右辺部の中央)が上記接続用端子O1及び上記接続用端子O2とされている。なお送電ループコイルTLを構成する上記銅薄膜線は、送電ループコイルTLの全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。更に送電ループコイルTLでは、図3におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに直線部が設けられており、それぞれの直線部が曲線部により接続されている。なお、図3において送電ループコイルTLとコイルCL1とが交差する位置における相互の絶縁、及び送電ループコイルTLを構成する銅薄膜線自体が相互に交差する位置における相互の絶縁は、それぞれ、例えばジャンパ線を用いて一方が他方を越えるように形成することで維持されている。
 一方、上記送電ループコイルTL、上記コイルCL1及び上記コイルCL2をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の関係としては、送電ループコイルTLの巻回における一辺全体の幅とコイルCL1の巻回における一辺全体の幅とを加えた幅(図3において符号「W1」で示す)と、コイルCL2の巻回における対応する一辺全体の幅と、が、第1実施形態の場合と同様に略同一となるように形成されている。
 一方、上記送電ループコイルTLと同じ送電コイルTCの層に形成されている、送電オープンコイルTOを構成するコイルCL1は、図3に破線で示すように、その最外周部が開放端T1とされている。そしてコイルCL1は、当該開放端T1から始まる反時計回りに、その最外周部から最内周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に二回転半(2.5ターン)巻回されて構成されている。またその最内周部には、図3の紙面方向においてその直下に積層されているコイルCL2との間の電気的接続を構成するためのビアVが接続されている。なおコイルCL1を構成する上記銅薄膜線は、コイルCL1の全周に渡って同一厚さとされている。これに対して当該銅薄膜線の幅は、図3に示すように、コイルCL1の最外周端部にある開放端T1から最内周端部においてビアVが接続されている部分にかけて広くなっている。更にコイルCL1では、図3におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに、互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。そして、コイルCL1を構成する銅薄膜線の幅は、各直線部では一定となっている一方、それらを接続する各曲線部において、その最内周端部に向けて広くなっている。このとき、コイルCL1を構成する銅薄膜線の幅は、コイルCL1全体としてその最外周端部から最内周端部に向けて広くなっていればよく、当該最外周端部から当該最内周端部にかけて例えば一時的に(部分的に)狭くなっていても、実施形態の電力伝送システムSを用いた電力伝送による効果に対する影響はない。このコイルCL1が、本発明に係る「外内巻回線」の一例に相当する。
 次に、上記フィルムBFを介して上記送電ループコイルTL及びコイルCL1の直下に積層されている、送電オープンコイルTOを構成するコイルCL2の構成について、図4を用いて説明する。なお図4は、当該コイルCL2のみを取り出して示す平面図である。
 図4に示すように、上記コイルCL1と共に送電オープンコイルTOを構成するコイルCL2は、その最内周部に、上記コイルCL1との電気的接続を構成するための上記ビアVが接続されている。即ち、コイルCL1とコイルCL2との接続は、送電コイルTCの送を跨いた直列接続とされている。そしてコイルCL2は、当該ビアVから始まる時計回りに(即ち、コイルCL1と反対の方向に)、その最内周部から最外周部に向けて、例えば銅薄膜線が渦巻き状に十回転半(10.5ターン)巻回されて構成されている。またその最外周部が開放端T2とされている。なお図4に示すように、コイルCL2におけるビアVが接続された位置は、コイルCL1との位置合わせのために、コイルCL2の径方向の内側にずらされている。またコイルCL2を構成する上記銅薄膜線は、コイルCL2の全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。更にコイルCL2では、コイルCL1と同様に、図3におけるその上辺部、下辺部、左辺部及び右辺部それぞれに互いに平行な直線部が設けられており、各直線部が、略同心円弧状の曲線部によりそれぞれ接続されている。
 ここで、上記送電ループコイルTL、上記コイルCL1及び上記コイルCL2をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の関係としては、送電ループコイルTLと同じ層内で上記反時計方向に巻回されているコイルCL1の銅薄膜線の巻回数(二回転半(2.5ターン))と、上記時計方向に巻回されているコイルCL2の銅薄膜線の巻回数(十回転半(10.5ターン))と、が異なるように、それぞれの銅薄膜線が巻回されている。また、送電ループコイルTLの巻回における一辺全体の幅とコイルCL1の巻回における一辺全体の幅とを加えた幅W1(図3参照)と、コイルCL2の巻回における対応する一辺全体の幅(図4において符号「W2」で示す)と、が略同一となるように、コイルCL2の銅薄膜線の幅は、コイルCL1の銅薄膜線の幅より全体的に狭くなっている。そして、それぞれの最内周部に接続されているビアVにより、コイルCL1とコイルCL2とが直列に接続されている。これにより、コイルCL1の最外周部から最内周部への巻回を当該最内周部で反対方向に切り返す(折り返す)ことで、コイルCL2が最内周部から最外周部へ巻回されていることになる。このコイルCL2が、本発明に係る「内外巻回線」の一例に相当する。
 次に、上記送電ループコイルTL並びに上記送電オープンコイルTO(即ち上記コイルCL1及び上記コイルCL2)をそれぞれ構成する銅薄膜線同士の位置関係について、図5を用いて説明する。なお図5は、送電ループコイルTL及びコイルCL1と、コイルCL2と、の重なり状況を示す平面図であり、送電ループコイルTL及びコイルCL1を実線で、その直下にフィルムBF(図5において図示を省略している)を介して積層されているコイルCL2を破線で、それぞれ示している。
 図5に実線で示すように、外周から内周に向けて巻回され且つその最内周部でビアVによりコイルCL2と接続されるコイルCL1では、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチ(即ち、各辺において隣り合う銅薄膜線の中心線の、巻回における径方向の距離。以下、同様。)の四分の一ずつその直線部の位置が内周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。
 一方図5に実線で示すように、送電ループコイルTLはコイルCL2の各辺に沿って積層されており、接続用端子O1及び接続用端子O2がそれぞれ巻回の外側に突出する形状とされている。更に図5に破線で示すように、内周から外周に向けて巻回され且つその最内周部でビアVによりコイルCL1と直列に接続されるコイルCL2でも、その四分の一周ごとに、銅薄膜線の巻回におけるピッチの四分の一ずつその直線部の位置が外周側にずれるように、各曲線部が形成されて銅薄膜線が巻回されている。そして図5に示すように、上記コイルCL1がその内周側に巻回されている送電ループコイルTLは、コイルCL2の各辺に沿って積層されている。
 以上の図5に示したとおり、送電ループコイルTL及びコイルCL1とコイルCL2とが積層されている送電コイルTCでは、上下左右それぞれの辺では、送電ループコイルTLと送電オープンコイルTO(コイルCL1及びコイルCL2)を構成する各銅薄膜線がそれぞれ略重なるように積層されている。
 次に、上記送電ループコイルTL及びコイルCL1とコイルCL2との積層状態、及びコイルCL1とコイルCL2との接続状態について、図5に示すA-A’部分の断面図として、図6を用いて説明する。
 図6に示すように、図3乃至図5における左辺部では、コイルCL1とコイルCL2とがフィルムBFを挟んで積層されており、それぞれがビアVにより電気的に接続されている。このビアVの位置で、コイルCL1の上記反時計方向の巻回が切り返されて(折り返されて)、コイルCL2の上記時計方向の巻回が形成されている。一方、図6には図示されていないが、送電ループコイルTLは、コイルCL1と同じ層内に積層されており、当該コイルCL1と送電ループコイルTLとは絶縁されている。
(iii)放熱板CBT(放熱板CBR)の構成について
 次に、上述した実施形態の放熱板CBT及び放熱板CBRの構成について、図7を用いてその詳細を説明する。なお、実施形態の放熱板CBTと放熱板CBRとは、上述したように基本的に同じ構成を備える。よって以下の説明では、上記樹脂層を介して送電コイルTCに積層されている放熱板CBTについて、その構造を説明する。また、図7(a)は実施形態の放熱板の構造を示す平面図であり、送電装置Tにおいて、送電部TR側(図2における磁性板MT及び遮蔽板STの側)から放熱板CBTを見た場合の平面図である。更に図7(b)は、放熱板CBTが備えられた実施形態の送電コイルTCを、図7(a)の下から上方向に見た場合の側面図である。なお図7(a)では、放熱板CBTが積層される送電コイルTCにおける送電ループコイルTL及びコイルCL1を、破線で示している。
 図7(a)に示すように、実施形態の放熱板CBTは、送電コイルTCの中心を中心として放射状に形成された、幅が約1ミリメートル程度の間隙GPにより分断された二十四枚の放熱部材CB0乃至放熱部材CB23の集合として形成されている。各放熱部材CB0乃至放熱部材CB23は、それぞれ、熱伝導性のよい平板状の例えば金属板(例えば厚さ0.1ミリメートル乃至5ミリメートルのアルミニウム板)により形成されており、全て同一平面内で送電コイルTCに積層されている。また図7(a)に示すように、放熱部材CB0乃至放熱部材CB23を纏めた放熱板CBTの外縁の形状は、送電コイルTCの外縁の形状と略相似形とされている。更に放熱板CBTの内縁の形状は、送電ループコイルTL及びコイルCL1を合わせた送電コイルTCの最内周部の内縁に沿った形状とされている。そして、各放熱部材CB0乃至放熱部材CB23それぞれの、送電コイルTCの径方向の長さ(図7において符号「W3」で示す)は、送電ループコイルTLを構成する銅薄膜線の幅とコイルCL1の巻回における一辺全体の幅とを加えた幅(図3符号「W1」参照)の約二倍とされている。このため、放熱板CBTの上記外縁の位置は、送電コイルTCの中心から見てその外縁よりも外側にある。
 ここで、放熱板CBTにおける間隙GPの形状が上記放射状とされているのは、仮に、当該間隙GPがない一枚の金属板により放熱板全体が形成されている場合(後述する第3比較例参照)、送電コイルTCからの電力の送電による当該放熱板内での渦電流(誘導電流としての渦電流)の発生が増長され、これにより当該放熱板自体が発熱源及び電磁波の放射源となってしまうと考えられる。このため、実施形態の放熱板CBTは、当該渦電流の発生を抑制すべく、放射状の間隙GP(換言すれば、上記渦電流と交差する方向の間隙GP)を有する複数の放熱部材CB0乃至放熱部材CB23により形成されている。
 一方、図7(b)に示すように、実施形態の放熱板CBTは、送電コイルTCに対して絶縁性の上記樹脂層CPを間に挟んで積層されている。この樹脂層CPは、柔軟性を有する樹脂層である。この樹脂層CPを間に挟んで送電コイルTCに放熱板CBTが積層されることで、金属板からなる放熱板CBTを用いることによる十分な放熱効果と、送電コイルTCと放熱板CBTとの間の密着性(接触面積比率)を向上させることによる放熱効果と、を両立させる。また当該樹脂層CPを間に挟むことで、送電コイルTCに放熱板CBTを直接積層することに起因する放電を予防する。樹脂層CPとして具体的には、例えば非シリコーン系のアクリルシートからなるいわゆる熱伝導シートを用いることができ、その望ましい諸元としては、厚さが1ミリメートル程度、熱伝導率が5ワット/メートル・ケルビン(W/m・k)程度で、体積抵抗率が1.0×1011オーム・センチメートル(Ω・cm)程度の材料を用いるのが好ましい。
(II)変形形態
 次に、本発明の変形形態について、図8乃至図12を用いて説明する。以下に説明する各変形形態は、実施形態の放熱板CBTの形状を種々に変形させた形態である。このとき、各変形形態の放熱板が積層される送電コイル(又は受電コイル)及び樹脂層それぞれの構造等は、実施形態の送電コイルTC(又は受電コイルRC)と同様である。よって図8乃至図12においては、実施形態の送電コイルTCと同様の構成部材については、同様の部材番号を付して細部の説明を省略する。また図8乃至図12では、各変形形態の放熱板が積層される各変形形態の送電コイルTCにおける送電ループコイルTL及びコイルCL1を、破線で示している。
 更に、各変形形態の送電装置に備えられる放熱板と、各変形形態の受電装置に備えられる放熱板と、は同様の構成を備えている。よって以下の説明では、各変形形態の送電装置に備えられる放熱板について説明する。
(i)第1変形形態について
 初めに、第1変形形態について、図8を用いて説明する。なお図8は、第1変形形態の放熱板の構造を示す平面図であり、第1変形形態の送電装置において、第1変形形態の送電部側から第1変形形態の放熱板を見た場合の平面図である。
 図8にその平面図を示すように、第1変形形態の放熱板CBT-1は、実施形態の放熱板CBTと同様に、送電コイルTCの中心を中心として放射状に形成された間隙GPにより分断された二十四枚の放熱部材CB100乃至放熱部材CB123の集合として形成されている。各放熱部材CB100乃至放熱部材CB123は、それぞれ、熱伝導性のよい平板状の例えば金属板(例えば、実施形態の放熱部材CB0乃至放熱部材CB23と同様の厚さのアルミニウム板)により形成されており、全て同一平面内で樹脂層CPを間に挟んで送電コイルTCに積層されている。一方図8に示すように、放熱部材CB100乃至放熱部材CB123を纏めた放熱板CBT-1の外縁の形状は、送電コイルTCの外縁の形状と略相似形とされている。更に放熱板CBT-1の内縁の形状は、送電ループコイルTL及びコイルCL1を合わせた送電コイルTCの最内周部の内縁に沿った形状とされている。そして、各放熱部材CB100乃至放熱部材CB123それぞれの、送電コイルTCの径方向の長さは、実施形態の放熱板CBTとは異なり、送電ループコイルTLを構成する銅薄膜線の幅とコイルCL1の巻回における一辺全体の幅とを加えた幅(図3符号「W1」参照)の約1.1倍程度とされている。即ち、放熱板CBT-1の上記外縁の位置は、送電コイルTCの中心から見てその外縁の位置からわずかに外側に位置している。なお、放熱板CBT-1における間隙GPの形状が上記放射状とされている理由は、実施形態の放熱板CBTと同様である。
(ii)第2変形形態について
 次に、第2変形形態について、図9を用いて説明する。なお図9は、第2変形形態の放熱板の構造を示す平面図であり、第2変形形態の送電装置において、第2変形形態の送電部側から第2変形形態の放熱板を見た場合の平面図である。
 図9にその平面図を示すように、第2変形形態の放熱板CBT-2は、実施形態の放熱板CBTと同様に、送電コイルTCの中心を中心として放射状に形成された間隙GPにより分断された二十四枚の放熱部材CB150乃至放熱部材CB173の集合として形成されている。各放熱部材CB150乃至放熱部材CB173は、それぞれ、熱伝導性のよい平板状の例えば金属板(例えば、実施形態の放熱部材CB0乃至放熱部材CB23と同様の厚さのアルミニウム板)により形成されており、全て同一平面内で樹脂層CPを間に挟んで送電コイルTCに積層されている。一方図9に示すように、放熱部材CB150乃至放熱部材CB173を纏めた放熱板CBT-2の外縁の形状は、送電コイルTCの外縁の形状と略相似形とされている。更に放熱板CBT-2の内縁の形状は、送電ループコイルTL及びコイルCL1を合わせた送電コイルTCの最内周部の内縁に沿った形状とされている。そして、各放熱部材CB150乃至放熱部材CB173それぞれの、送電コイルTCの径方向の長さ(図9において符号「W4」で示す)は、実施形態の放熱板CBTとは異なり、送電ループコイルTLを構成する銅薄膜線の幅とコイルCL1の巻回における一辺全体の幅とを加えた幅(図3符号「W1」参照)の約三倍とされている。このため、放熱板CBT-1の上記外縁の位置は、送電コイルTCの中心から見てその外縁の位置よりも外側にある。なお、放熱板CBT-2における間隙GPの形状が上記放射状とされている理由も、実施形態の放熱板CBTと同様である。
(iii)第3変形形態について
 次に、第3変形形態について、図10を用いて説明する。なお図10は、第3変形形態の放熱板の構造を示す平面図であり、第3変形形態の送電装置において、第3変形形態の送電部側から第3変形形態の放熱板を見た場合の平面図である。
 図10にその平面図を示すように、第3変形形態の放熱板CBT-3は、実施形態の放熱板CBTと略同一の大きさを有しており、送電コイルTCの中心を中心とする十文字型且つ直線状の間隙GPにより分断された四枚の方形の放熱部材CB30乃至放熱部材CB33の集合として形成されている。このとき、各放熱部材CB30乃至放熱部材CB33は、送電コイルTCの最内周に相当する内縁部を除き、相互に略同一形状とされている。また各放熱部材CB30乃至放熱部材CB33は、それぞれ、熱伝導性のよい平板状の例えば金属板(例えば、実施形態の放熱部材CB0乃至放熱部材CB23と同様の厚さのアルミニウム板)により形成されており、全て同一平面内で樹脂層CPを間に挟んで送電コイルTCに積層されている。一方図10に示すように、放熱部材CB30乃至放熱部材CB33を纏めた放熱板CBT-3の外縁の形状は、送電コイルTCの外縁の形状と略相似形とされている。そして、各放熱部材CB30乃至放熱部材CB33それぞれの間隙GPを形成している辺の長さは、送電コイルTCの一辺の長さより長くなっている。このため、放熱板CBT-3の上記外縁の位置は、送電コイルTCの中心から見てその外縁の位置よりも外側にある。なお、放熱板CBT-3における間隙GPが図10に示す十文字型(放射状)に配置されている理由も、実施形態の放熱板CBTと同様の、放熱板CBT-3内での渦電流を当該間隙GPで分断することによる当該渦電流の発生の抑制にある。
(iv)第4変形形態について
 次に、第4変形形態について、図11を用いて説明する。なお図11は、第4変形形態の放熱板の構造を示す平面図であり、第4変形形態の送電装置において、第4変形形態の送電部側から第4変形形態の放熱板を見た場合の平面図である。
 図11にその平面図を示すように、第4変形形態の放熱板CBT-4は、第3変形形態の放熱板CBT-3に対して、対向する位置にある一組の間隙GP(図11に例示する場合は、図11中水平方向に対向する一組の間隙GP)をなくした形状を有している。即ち第4変形形態の放熱板CBT-4は、図11に示すように、送電コイルTCの中心から見て対向する位置に配置された直線状の間隙GPにより分断された二枚の方形の放熱部材CB35及び放熱部材CB36の集合として形成されている。このとき、放熱部材CB35及び放熱部材CB36は、送電コイルTCの最内周に相当する内縁部を除き、相互に略同一形状とされている。また放熱部材CB35及び放熱部材CB36は、それぞれ、熱伝導性のよい平板状の例えば金属板(例えば、実施形態の放熱部材CB0乃至放熱部材CB23と同様の厚さのアルミニウム板)により形成されており、同一平面内で樹脂層CPを間に挟んで送電コイルTCに積層されている。一方図11に示すように、放熱部材CB35及び放熱部材CB36を纏めた放熱板CBT-4の外縁の形状は、送電コイルTCの外縁の形状と略相似形とされている。そして、各放熱部材CB35及び放熱部材CB36それぞれの間隙GPを形成している辺の長さは、送電コイルTCの一辺の長さより長くなっている。このため、放熱板CBT-4の上記外縁の位置は、送電コイルTCの中心から見てその外縁の位置よりも外側にある。なお、放熱板CBT-4における間隙GPが図10に示す放射状の位置に配置されている理由も、実施形態の放熱板CBTと同様の、放熱板CBT-4内での渦電流を当該間隙GPで分断することによる当該渦電流の発生の抑制にある。
(v)第5変形形態について
 最後に、第5変形形態について、図12を用いて説明する。なお図12は、第5変形形態の放熱板の構造を示す平面図であり、第5変形形態の送電装置において、第5変形形態の送電部側から第5変形形態の放熱板を見た場合の平面図である。
 図12にその平面図を示すように、第5変形形態の放熱板CBT-5は、第3変形形態の放熱板CBT-3及び第4変形形態の放熱板CBT-4に比して、間隙GPが一箇所にだけ、設けられている。即ち第5変形形態の放熱板CBT-5は、図12に示すように、直線状の一の間隙GPのみにより分断された一枚の放熱板として形成されている。そして、放熱板CBT-5は、熱伝導性のよい平板状の例えば金属板(例えば、実施形態の放熱部材CB0乃至放熱部材CB23と同様の厚さのアルミニウム板)により形成されており、樹脂層CPを間に挟んで送電コイルTCに積層されている。一方図12に示すように、放熱板CBT-5の外縁の形状は、送電コイルTCの外縁の形状と略相似形とされている。そして、放熱板CBT-5の間隙GPを形成している辺の長さは、送電コイルTCの一辺の長さより長くなっている。このため、放熱板CBT-5の上記外縁の位置は、送電コイルTCの中心から見てその外縁の位置よりも外側にある。なお、放熱板CBT-5における間隙GPが配置されている理由も、実施形態の放熱板CBTと同様の、放熱板CBT-5内での渦電流を当該間隙GPで分断することによる当該渦電流の発生の抑制にある。
 なお、第3変形形態乃至第5変形形態のように間隙GPの数を減少させることは、過電流の発生の抑制を図りつつ、例えば製造時における送電コイルTCとの間の位置合わせが容易になるといった効果も奏し得る。他方、間隙GPの数が多い場合は放熱部材1つあたりの大きさを小さくすることができるため、放熱部材自体の製造の点では有利となり得る。
 次に、上述した実施形態の送電コイルTC及び受電コイルRCを含む実施形態の電力伝送システムSを用いて電力伝送を行った場合の漏洩磁界の低減に関する効果について、本願の発明者によるシミュレーション結果を踏まえて、図13を用いて第1実施例として説明する。また、上述した実施形態及び各変形形態の送電コイルTC等及び受電コイルRC等を含む実施形態及び各変形形態の電力伝送システムS等を用いて電力伝送を行った場合の伝送効率に関する効果等について、上記シミュレーション結果を踏まえて、下記の表及び図14を用いて第2実施例として説明する。更に、実施形態の放熱板CBT及び放熱板CBRを用いた場合の放熱の効果について、第3実施例として説明する。
(I)第1実施例
 先ず図13を用いて、上記漏洩磁界の低減に関する効果について説明する。なお図13は、実施形態の電力伝送システムSの構造による漏洩磁界の状態を示す図である。また図13では、図13水平方向の実直線が実施形態における送電コイルTC及び受電コイルRCを示しており、送電コイルTC及び受電コイルRCと共に、それぞれに対応する遮蔽板ST及び磁性板MT、遮蔽板SR及び磁性板MR並びに放熱板CBT及び放熱板CBRを備えていることが、「(RC,CBR,MR,SR)」及び「(TC,CBT,MT,ST)」と表されている。また図13では、送電コイルTCと受電コイルRCの周囲に拡がっている曲線が、強度ごとの漏洩磁界の様子を示しており、当該強度は図13において数字(単位はアンペア/メートル(A/m))で示されている。更に、図13に示すシミュレーション結果が得られた電力伝送システムSでは、上記磁性板MT及び上記磁性板MRとして比透磁率が1200で厚さが0.1ミリメートルの磁性板を用い、上記遮蔽板ST及び遮蔽板SRとして厚さが1ミリメートルの間隙GPがない一枚のアルミニウム板を用いている。更に、上記法規等としてのICNIRP(2010年版)により定められているガイドラインに記載された漏洩磁界の制限値は21アンペア/メートルである。
 図13から判る通り、実施形態の電力伝送システムSを用いた場合は、送電コイルTC及び受電コイルRCによる電力の授受に起因して発生する漏洩磁界が、遮蔽板ST及び遮蔽板SR並びに磁性板MT及び磁性板MRにより遮蔽される。これにより、受電コイルRCが搭載されている電気自動車の搭乗者(当該搭乗者は、図14の上方又は当該上方の図示範囲外に位置している)の、上記制限値以上の漏洩磁界からの安全は確保されていると考えられる。
(II)第2実施例
 次に、図14、図15及び下記表を用いて、上記実施形態並びに各変形形態の電力伝送システムS等を用いて電力伝送を行った場合の伝送効率に関する効果等について、上記シミュレーション結果を踏まえて説明する。
 なお、図14は後述する第1比較例の放熱板の構造を示す平面図であり、第1比較例の送電装置において、第1比較例の送電部側から第1比較例の放熱板を見た平面図である。更に図14では、第1比較例の放熱板が積層されている第1比較例の送電コイルの送電ループコイル等を破線で示している。このとき、第1比較例の送電コイル及び樹脂層の構成は実施形態の送電コイルTC及び樹脂層CPの構成と同一であるため、図14においては、実施形態の送電コイルTCと同様の構成部材については、同様の部材番号を付して細部の説明を省略する。また下記表は、上述した実施形態及び各変形形態の放熱板をそれぞれ用いた場合における、共振周波数、反射率を示すSパラメータS11の値、伝送効率を示すSパラメータS21の値、並びに当該SパラメータS11及びSパラメータS21を踏まえた伝送効率の値を、後述する各比較例の放熱板を用いた場合等における当該各値と共に示す表である。更に図15の各図は、実施形態及び各変形形態等の放熱板CBT等における渦電流等の発生状況を、送電コイルTCに積層された放熱板CBT等について示す平面図であり、放熱板以外の送電コイルTC自体については記載を省略している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 先ず、第1比較例の放熱板について図14を用いて説明する。図14にその平面図を示すように、第1比較例の放熱板CBT-6は、実施形態の放熱板CBTと同様に、送電コイルTCの中心を中心として放射状に形成された間隙GPにより分断された二十四枚の放熱部材CB210乃至放熱部材CB233の集合として形成されている。各放熱部材CB210乃至放熱部材CB233は、それぞれ、熱伝導性のよい平板状の例えば金属板(例えば、実施形態の放熱部材CB0乃至放熱部材CB23と同様の厚さのアルミニウム板)により形成されており、全て同一平面内で樹脂層CPを間に挟んで送電コイルTCに積層されている。一方図14に示すように、放熱部材CB210乃至放熱部材CB233を纏めた放熱板CBT-6の外縁の形状は、送電コイルTCの外縁の形状と略相似形とされている。更に放熱板CBT-6の内縁の形状は、実施形態の放熱板CBTとは異なり、放熱板CBT-6の中心付近まで各放熱板CB210乃至放熱板CB233が延在するように形成されている。これにより、各放熱部材CB210乃至放熱部材CB233それぞれの、送電コイルTCの径方向の長さは、実施形態の放熱板CBTとは異なり、送電ループコイルTLを構成する銅薄膜線の幅とコイルCL1の巻回における一辺全体の幅とを加えた幅(図3符号「W1」参照)の約三倍とされており、放熱板CBT-6の上記外縁の位置は、送電コイルTCの中心から見てその外縁の位置よりも外側にある。なお、放熱板CBT-6における間隙GPの形状が上記放射状とされている理由は、実施形態の放熱板CBTと同様である。
 次に、上記表の第2比較例としては、実施形態の送電コイルTC及び受電コイルRC、実施形態の遮蔽板ST及び遮蔽板SR並びに実施形態の磁性板MT及び磁性板RTを備えるが、実施形態の放熱板CBT及び放熱板CBR並びに樹脂層CPを備えない送電装置及び受電装置を用いたシミュレーション結果が示されている。
 更に、上記表の第3比較例としては、実施形態の放熱板CBT及び放熱板CBRに代えて、同じ厚さ1ミリメートルの一枚板のアルミニウム板を放熱板として備える送電装置及び受電装置を用いたシミュレーション結果が示されている。
 そして、上記表から判る通り、実施形態及び各変形形態並びに第1比較例及び第2比較例の放熱板CBT等を用いた場合は、共振周波数が期待される程度に低く抑えられていると共に、伝送効率としても、上記放熱板CBT等を用いない第2比較例と同等以上に良好な値となっている。このとき、放射状の間隙GPにより放熱部材CB0等が分断されており且つそれぞれの中央部に放熱部材がない実施形態並びに各変形形態の放熱板CBT等を用いた場合が、伝送効率としても最も良くなっている。これらに対して、間隙GPがない放熱板を用いた第3比較例では、共振周波数が極端に遷移(増大)していると共に、伝送効率も著しく低下している。これは、間隙GPがないことにより放熱板内に発生した上記渦電流により当該放熱板自体が電磁波の放射源となったことに起因する電磁波の干渉による伝送効率の低下と考えられる。ここで、上記伝送効率の変化について、本発明の発明者が行った上記渦電流の発生状況についてのシミュレーション結果を図15に示す。なお、図15(a)乃至図15(e)のそれぞれでは、送電コイルTCに流れる電流により放熱板CBT等に発生した渦電流(誘導電流)の状況が大小の矢印で示されている。
 先ず、図15(a)に示す実施形態の放熱板CBT、図15(b)に示す第3変形形態の放熱板CBT-3、及び図15(c)に示す第5変形形態の放熱板CBT-5のそれぞれにおいては、それらが積層されている送電コイルTCの形状(ループ形状)に沿って、それぞれ細かい矢印で示されているようなループ状の渦電流が発生する。これに対し、各放熱板CBT等を構成する各放熱部材CB0等それぞれでは、図15(a)乃至図15(c)に示すように、その内周方向及び外周方向に向かって、大きい矢印で示される渦電流が二手に別れ、更に放熱部材CB0等の縁に沿って、その渦方向が異なるように流れている。このように発生した渦電流(誘導電流)から発生する磁界は、その向きが逆方向になるため、互いに打ち消しあい、結果として送電コイルTCとしての伝送効率には影響を及ぼさなくなっている。これに対して、第3比較例の放熱板CBT-X3として図15(e)に示されている、間隙GPがない放熱板CBT-X3の場合には、放熱板CBT-X3中をループ状の渦電流が一方向(図15(e)において反時計方向。縁部を含む。)に流れており、このような渦電流から発生した磁界は全て同じ向きとなるため、結果的に送電コイルTCの伝送効率に影響を及ぼすこととなる。一方、図15(d)に示す第1比較例の放熱板CBT-6の場合にも、実施形態の放熱板CBT等と同様に、逆方向に流れる渦電流が発生している。しかしながら、第1比較例の放熱板CBT-6の場合は、送電コイルTCの中心部分に突き出した部分に流れている渦電流の量が、放熱板CBT-6の外周部に流れている渦電流に比べて大きい(即ち、渦電流が送電コイルTCの中心部分に偏っている)ため、分離されていない放熱板CBT-X3の場合と同様に、送電コイルTCとしての伝送効率に影響を及ぼしている。
 なお、上記表に示すシミュレーション結果は受電コイルRCについて適用されるものであり、地面に設置されている送電コイルTCについては、必ずしも導電性の遮蔽層STや放熱板CBTが設けられているとは限らず、更に漏洩磁界の影響を受ける人等も近くには存在しないので、送電コイルTCについては、磁性板MT及び遮蔽板ST並びに放熱板CBTが不要であるとも言い得る。しかしながら、上記表の内容から判るように、磁性板MT及び磁性板MR並びに放熱板CBTが設けられて有効に機能することで、送電コイルTC及び受電コイルRCの冷却を有効に行いつつ、共振周波数の低周波数化や伝送効率の向上の効果があることが判る。そして、特に上記低周波数化の効果により、送電コイルTC又は受電コイルRCとしての共振周波数を調整する場合に、各コイルCL1等の銅薄膜線自体の長さを短くすることができ、当該銅薄膜線の電気抵抗による電力損失や発熱を更に抑制することができる。このため、送電コイルTCについても、受電コイルRCと同様に、遮蔽板ST及び磁性板MT並びに放熱板CBTを設けることが望ましいといえる。
(III)第3実施例
 最後に、上記実施形態の放熱板CBT(又は放熱板CBR)及び樹脂層CPによる放熱効果の実施例について、放熱板CBT(又は放熱板CBR)及び/又は樹脂層CPを用いない場合との比較により、説明する。
 なお第3実施例の樹脂層CPとして、上述した非シリコーン系のアクリルシートからなる熱伝導シートを用い、その諸元としては、厚さが1ミリメートル程度、熱伝導率が5ワット/メートル・ケルビン程度、体積抵抗率が1.0×1011オーム・センチメートル程度の樹脂層CPを用いると共に、第3実施例の放熱板CBT(又は放熱板CBR)として厚さが1ミリメートルで大きさが一辺350ミリメートルの正方形のアルミニウム(熱伝導率236ワット/メートル・ケルビン)を用いて、第3実施例としての放熱効果を確認した。なおこのとき、第3実施例の送電オープンコイルTC(又は受電コイルRC)の諸元は以下の通りである。
・大きさ等:一辺300ミリメートルの正方形で、コイルの各辺における銅薄膜線部分の幅(図3符号「W1」参照)が75ミリメートル
・送電ループコイルTLの巻回数:五回転(5ターン)
・コイルCL1の巻回数:二回転半(2.5ターン)
・コイルCL2の巻回:十一回転半(11.5ターン)
 そして、送電ループコイルTLに20アンペアの電流を通電した場合に、放熱板CBT及び樹脂層CPがなく送電コイルTC(又は受電コイルRC)のみの場合には送電コイルTC(又は受電コイルRC)の最高温度が70度に達し、更に樹脂層CPのみで放熱板CBTを用いない場合には送電コイルTC(又は受電コイルRC)の最高温度が60度に達した。これらに対し、樹脂層CPを間に挟んで放熱板CBTを積層した上で20アンペアの電流を送電ループコイルTLに流した場合には、送電コイルTC(又は受電コイルRC)の最高温度は35度にしか到達しなかった。これにより、実施形態の放熱板CBT及び樹脂層CPにより、送電コイルTC(又は受電コイルRC)の十分な冷却効果が得られていることが判る。
 以上説明したように、実施形態の送電コイルTC及び受電コイルRC(以下、送電コイルTC及び受電コイルRCを、纏めて「送電コイルTC等」と称する)を含む実施形態の電力伝送システムSを用いた電力伝送によれば、放熱板CBT等が、送電コイルTC等を構成する銅薄膜線の巻回面の径方向に沿った一又は複数の間隙GPにより分断された放熱部材CB0等からなるので、電力伝送により送電コイルTC等から生じる電磁波による電流が分断されることで、当該電流が流れることにより発生する熱から送電コイルTC等を有効に冷却しつつ、電力伝送システムS等としての伝送効率も向上させることができる。
 また、送電コイルTC等と放熱板CBT(及び放熱板CBR)との間に熱伝導性の樹脂層CPが挟まれているので、送電コイルTC等と放熱板CBT(及び放熱板CBR)との間の密着性を高めると共に、送電コイルTC等からの放電の危険性を回避しつつ、送電コイルTC等を効率的に冷却することができる。
 更に、送電コイルTC等が、銅薄膜線が複数回巻回されてなるコイルCL1等からなり、放熱板CBT等の間隙GPが、コイルCL1等を構成する銅薄膜線の巻回面に平行な放熱板CBT等の面内に、当該巻回面の径方向に沿って放射状に複数形成された直線状の間隙GPであり、放熱板CBT等が、複数の放熱部材CB0等が各間隙GPにより分断されてなるので、効率的に送電コイルTC等を冷却することができる。
 更にまた、実施形態並びに各変形形態の場合は、各放熱部材CB0等が、送電コイルTC等の最内周に巻回された銅薄膜線の位置より内側の領域を除いたコイルCL1等の領域に対向する範囲に形成されているので、当該内側の領域に発生する電磁波による放熱板CBT等内の電流の発生を抑制して効果的に送電コイルTCを冷却することができる。
 また、各放熱部材CB0等が、銅薄膜線が巻回されているコイルCL1等の領域に対向する範囲と、送電コイルTC等の最外周に巻回された銅薄膜線の位置よりも外側の領域に対向する範囲と、に形成されているので、放熱板CBT等としての大きさを大きくすることで、効率的に送電コイルTC等を冷却することができる。
 更にまた、送電コイルTC等及び放熱板CBT等と搭乗者等の保護対象との間に配置された遮蔽板SRと、送電コイルTC等及び放熱板CBT等と遮蔽板SRとの間に配置されて磁性板MRと、を更に備え、送電コイルTC等の位置から当該保護対象に向かう直線に垂直な面内における遮蔽板SR及び磁性板MRの面積が、当該面内における送電コイルTC等の面積以上とされているので、送電コイルTC等を効果的に冷却しつつ、電力伝送システムS等としての伝送効率を向上させ、更に送電コイルTC等から生じる電磁波から保護対象を有効に保護することができる。
 また、送電コイルTC等がコイルCL1等からなり、板状の遮蔽板SR及び磁性板MRの、当該コイルCL1等の中心を足として保護対象に向かう方向に立てた垂線に垂直な面の面積が、コイルCL1等における銅薄膜線の巻回面の面積以上であるので、送電コイルTC等を冷却しながら電力伝送システムS等としての伝送効率を向上させつつ、当該電力伝送により生じる電磁波から保護対象を有効に保護することができる。
 更に送電コイルTC等が、送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)と、送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)と、からなるので、送電コイルTC等を冷却しながら伝送効率を向上させつつ、保護対象者を電磁波から有効に保護することができる。
 更にまた送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)が、コイルCL1とコイルCL2とがその最内周部で接続されてなる直列接続を備え、送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)においては、コイルCL1の巻回の中心とコイルCL2の巻回の中心とが一致するように、当該コイルCL1と当該コイルCL2とがフィルムBFを挟んで重ねられているので、送電コイルTC等を冷却すると共に、共振周波数を低減させながら伝送効率を向上させつつ、保護対象者を電磁波から有効に保護することができる。
 また送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)が、銅薄膜線が送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)に対して同心に複数回巻回されてなるので、電力の伝送効率を更に向上させることができる。
(IV)その他の形態
 次に、本発明のその他の形態について説明する。
 上述した実施形態及び各変形形態の電力伝送システムS等の構成については、以下の(A)乃至(J)に示すような変形を加えてもよい。本発明の発明者は、当該各変形を加えても、上記電力伝送システムS等と同等の効果を奏し得ることを確認している。
(A)実施形態及び各変形形態の放熱板CBT等については、例えば図16にその概念断面図を示すように、それぞれの外縁において、金属板CBB等の他の放熱部材(例えば、受電コイルRCに放熱板CBRが積層される場合における車両の金属製車体等でもよい)と熱的接続部材TMにより熱的に接続されていてもよい。このとき、当該金属板CBBと放熱板CBT等とは、電気的には絶縁されている必要がある。この構成の場合には、放熱板CBT等の放熱部材としての大きさが実質的に拡がることとなり、その冷却効果が更に向上することとなる。このとき、当該他の放熱部材が、本発明の「第2放熱手段」の一例に相当する。なお、上記他の放熱部材については、金属製の遮蔽板ST(又は遮蔽板SR)がこれを兼ねてもよい。
(B)実施形態及び各変形形態の送電ループコイルTL又は受電ループコイルRLでは、それぞれの巻回数を三回転(3ターン)としたが、これ以外に、それぞれの巻回数を二回転(2ターン)又は四回転(4ターン)以上としてもよいし、一回転(1ターン)のみとしてもよい。
(C)実施形態及び各変形形態の送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)では、それぞれを構成するコイルCL1及びコイルCL2それぞれの巻回数を二回転半(2.5ターン)及び十回転半(10.5ターン)としたが、これら以外に、それぞれの巻回数が異なった値でもよいし、コイルCL1の巻回数とコイルCL2の巻回数とが同じであってもよい。
(D)実施形態及び各変形形態の送電オープンコイルTO(又は受電オープンコイルRO)では、送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)とコイルCL1とを同じ層内に形成したが、これを異なる層に形成し、且つ送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)とコイルCL1とを同心に積層してもよい。
(E)実施形態及び各変形形態のコイルCL1とコイルCL2とは、それぞれの最内周部でビアVにより接続されていたが、これ以外に、コイルCL1とコイルCL2とが相互に絶縁されていてもよい。
(F)送電ループコイルTL(又は受電ループコイルRL)の側から見た実施形態及び各変形形態のコイルCL1及びコイルCL2の順番を入れ換えてもよい。
(G)実施形態の送電コイルTCにおける送電ループコイルTLの位置と送電オープンコイルTOの位置とを入れ換え、また、実施形態の受電コイルRCにおける受電ループコイルRLの位置と受電オープンコイルROの位置とを入れ換えてもよい。この場合の電力伝送システム全体としては、送電コイルの送電ループコイルTLと受電コイルの受電ループコイルRLとが相互に対向して配置されることになる。
(H)実施形態及び各変形形態のコイルCL1では、その幅を、その外周から内周にかけて広くする構成としたが、これ以外に、コイルCL1の幅が全周に渡って同じでもよい。
(I)実施形態及び各変形形態において、開放端とされている送電オープンコイルTO又は受電オープンコイルTOの端部に対して直列又は並列に、又は送電ループコイルTL又は受電ループコイルRLに対して並列に、それぞれコンデンサを更に接続して、送電ループコイルTO又は受電ループコイルRO、或いは送電オープンコイルTL又は受電オープンコイルRLとしての寄生容量を調整することで、共振周波数の低周波数化を図るように構成してもよい。このとき、送電オープンコイルTO又は受電オープンコイルROにおけるいずれかの開放端に対して直列にコンデンサを接続する場合は、当該開放端のいずれかに接続されていないコンデンサの端子を開放端とすればよい。
(J)実施形態及び各変形態様において、間隙GPは均一な幅の直線状のものとしたが、例えば曲線状としてもよく、その幅が一定ではない(例えば内側の幅が狭く、外側の幅が広い間隙)ようにしてもよい。
 以上それぞれ説明したように、本発明は非接触の電力伝送の分野に利用することが可能であり、特に電気自動車に搭載された蓄電池を充電するための電力伝送の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。
 S  電力伝送システム
 T  送電装置
 R  受電装置
 V  ビア
 BF  フィルム
 TR  送電部
 RV  受電部
 TC  送電コイル
 RC  受電コイル
 MR、MT  磁性板
 SR、ST  遮蔽板
 CP  樹脂層
 CBR、CBT、CBT-1、CBT-2、CBT-3、CBT-4、CBT-5、CBT-6、CBT-X3  放熱板
 TL  送電ループコイル
 TO  送電オープンコイル
 RL  受電ループコイル
 RO  受電オープンコイル
 O1、O2  接続用端子
 T1、T2  開放端
 CL1、CL2  コイル
 CB0、CB1、CB2、CB3、CB4、CB5、CB6、CB7、CB8、CB9、CB10、CB11、CB12、CB13、CB14、CB15、CB16、CB17、CB18、CB19、CB20、CB21、CB22、CB23、CB30、CB31、CB32、CB33、CB35、CB36、CB100、CB101、CB102、CB103、CB104、CB105、CB106、CB107、CB108、CB109、CB110、CB111、CB112、CB113、CB114、CB115、CB116、CB117、CB118、CB119、CB120、CB121、CB122、CB123、CB150、CB151、CB152、CB153、CB154、CB155、CB156、CB157、CB158、CB159、CB160、CB161、CB162、CB163、CB164、CB165、CB166、CB167、CB168、CB169、CB170、CB171、CB172、CB173、CB210、CB211、CB212、CB213、CB214、CB215、CB216、CB217、CB218、CB219、CB220、CB221、CB222、CB223、CB224、CB225、CB226、CB227、CB228、CB229、CB230、CB231、CB232、CB233  放熱部材
 GP  間隙
 CBB  金属板
 TM  熱的接続部材

Claims (12)

  1.  非接触型の電力伝送を行う伝送手段と、
     前記伝送手段を冷却する金属製の放熱手段と、
     を備え、
     前記伝送手段は、巻回線が複数回巻回されてなるコイルからなり、
     前記放熱手段は、前記巻回線の巻回面に平行な面内であって、最内周に巻回された前記巻回線の位置より内側の領域を除いた前記コイルの領域に対向する範囲と、最外周に巻回された前記巻回線の位置よりも外側の領域に対向する範囲と、を含む範囲に形成され、且つ、前記巻回面の径方向に沿った一又は複数の間隙により分断された放熱部材からなることを特徴とする電力伝送装置。
  2.  請求項1に記載の電力伝送装置において、
     前記伝送手段と前記放熱手段との間に熱伝導性の樹脂層を更に備えることを特徴とする電力伝送装置。
  3.  請求項1又は請求項2に記載の電力伝送装置において、
     前記伝送手段及び前記放熱手段の位置から見て、電力送電時における当該伝送手段の送電側と反対の側、又は電力受電時における当該伝送手段の受電側と反対の側に配置され、前記電力伝送により生じる電磁波を遮蔽する遮蔽手段と、
     前記伝送手段及び前記放熱手段と、前記遮蔽手段と、の間に配置され且つ磁性体からなる磁性手段と、
     を更に備え、
     前記伝送手段の位置から前記遮断手段及び前記磁性手段に向かう直線に垂直な面内における当該遮蔽手段及び当該磁性手段の面積が、当該面内における前記伝送手段の面積以上であることを特徴とする電力伝送装置。
  4.  請求項3に記載の電力伝送装置において、
     前記直線は、前記コイルの中心を足として前記遮蔽手段及び前記磁性手段に向かう方向に立てた垂線であり、
     それぞれが板状の前記遮蔽手段及び前記磁性手段の前記垂線に垂直な面の面積が、前記コイルにおける前記巻回線の巻回面の面積以上であることを特徴とする電力伝送装置。
  5.  請求項4に記載の電力伝送装置において、
     前記伝送手段が、
     前記電力伝送としての電力の送電又は受電を行う第1コイルと、
     送電時には当該送電すべき電力が供給され、受電時には受電された電力が出力される第2コイルであって、前記第1コイルに積層された第2コイルと、
     からなることを特徴とする電力伝送装置。
  6.  請求項5に記載の電力伝送装置において、
     前記第1コイルは、
     当該第1コイルの外周側から内周側に向けて巻回された外内巻回線と、
     当該第1コイルの内周側から外周側に向けて且つ前記外内巻回線に対して反対の巻回方向に巻回された内外巻回線と、
     を備え、
     前記第1コイルにおいて、前記外内巻回線の巻回の位置と、前記内外巻回線の巻回の位置と、が一致するように、当該外内巻回線と当該内外巻回線とが積層されていることを特徴とする電力伝送装置。
  7.  請求項5又は請求項6に記載の電力伝送装置において、
     前記第2コイルは、巻回線が複数回巻回されてなることを特徴とする電力伝送装置。
  8.  請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の電力伝送装置において、
     前記放熱手段の外縁において前記放熱部材のいずれかが熱的に接続され、且つ当該いずれかと電気的に絶縁されている第2放熱手段を備えることを特徴とする電力伝送装置。
  9.  送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記送電装置において、
     請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の前記電力伝送装置と、
     伝送すべき電力を当該電力伝送装置の前記伝送手段に出力する出力手段と、
     を備えることを特徴とする送電装置。
  10.  送電装置と、当該送電装置から離隔した受電装置と、により構成され、前記送電装置から非接触で前記受電装置に電力を伝送する電力伝送システムに含まれる前記受電装置において、
     請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の前記電力伝送装置と、
     当該電力伝送装置の前記伝送手段に接続された入力手段と、
     を備えることを特徴とする受電装置。
  11.  請求項9に記載の送電装置と、
     当該送電装置から離隔し、且つ前記伝送手段に対向して配置される受電装置であって、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、
     を備えることを特徴とする非接触型の電力伝送システム。
  12.  送電装置と、
     請求項10に記載の受電装置であって、前記送電装置から離隔し且つ前記伝送手段が当該送電装置に対向して配置され、前記送電装置から送信された電力を受電する受電装置と、
     を備えることを特徴とする非接触型の電力伝送システム。
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