JP6376285B2 - 非接触電力伝送用コイルユニット - Google Patents

Description

本発明は、非接触電力伝送用コイルユニットに関する。

国際公開ＷＯ２０１３／１８３６６５号は、一対の磁極部と、これら一対の磁極部の間に設けられた磁極間コア部とを備えた非接触給電トランスを開示している。磁極間コア部は、フェライト部材と熱導体とを交互に配置して構成されている。磁極間コア部の鉄損により生じた熱は、熱導体を通じて外部に放熱することができる。

しかしながら、上記従来技術では、熱導体がアルミニウムからなるため、磁極間コア部全体をフェライト部材で構成した場合と比較して、コイルと鎖交する磁束量が減少し、コイルの電磁気的性能（インダクタンス、結合係数など）が低下するおそれがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コイルの電磁気的性能の低下を抑制しつつ放熱性を向上させることにある。

本発明の一態様は、非円形の平型コイルと、磁性体製コア部材と、該コア部材よりも高い熱伝導率を有する熱導体とを備えた非接触電力伝送用コイルユニットである。コイルは、コイル軸方向視においてコーナ部と非コーナ部とを有しており、コア部材は非コーナ部に、熱導体はコーナ部にそれぞれコイル軸方向に対向して配置されている。

非接触受電又は給電動作中、平型コイルのコイル軸方向近傍領域のうちコーナ部に対応する部分（以下、コーナ部近傍領域）には、非コーナ部に対応する部分（以下、非コーナ部近傍領域）よりも磁束密度の低い領域が生じやすい。上記コイルユニットによれば、熱導体をコイルのコーナ部に対向して配置しているので、コア部材を通過する磁束量への影響を抑えつつ熱導体をコイルに近接させることができる。そして、熱導体は、コア部材よりも高い熱伝導率を有しているので、コイルの熱を効率的に外部に導くことができる。これにより、コイルの電磁気的性能の低下を抑制しつつコイルユニットの放熱性を向上させることができる。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる非接触給電用コイルユニットの構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図２は、非接触給電動作中のコイルのコイル軸方向近傍領域における磁束密度分布を示す図である。 図３は、本発明の第２実施形態にかかる非接触給電用コイルユニットの構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図４は、本発明の第３実施形態にかかる非接触給電用コイルユニットの構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図５は、コイルのコーナ部及び非コーナ部の例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態にかかる非接触給電用コイルユニットＵ１は、所定位置に停車した電動車両に対して非接触で電力を供給する装置である。コイルユニットＵ１は、電源ユニットから高周波電力を供給されると、電動車両に搭載された受電用コイルユニットを介して、車載バッテリ等に給電する。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、コイルユニットＵ１は、鉛直方向に略平行なコイル軸Ｘを有するコイル部１０と、コイル部１０を支持するコア部２０と、コイル部１０及びコア部２０を地面に支持する支持部３０とから構成される。コイルユニットＵ１は、地面に設置されたユニットカバー４０により全体が覆われている。

コイル部１０は、コイル軸方向に厚さを有する平型のコイル１１を備えている。コイル１１は、全体として略平板状であり、コイル軸Ｘに垂直な主面１１ａを有している。

コイル１１の巻線１３は、コイル軸方向視において矩形渦巻き状に巻かれたリッツ線であり、コイル軸方向視において略矩形の環状領域を占めている。コイル１１は、矩形環状領域の角に対応する４つのコーナ部Ｃと、矩形環状領域の辺に対応する４つの非コーナ部ＮＣとを有する。

コーナ部Ｃは、各々、最内周の巻線１３ａのうち、コイル軸方向視における曲率が極大になっている部分（以下、曲率極大部）１３ａｒと、最内周の巻線１３ａ以外の巻線１３ｂ〜１３ｅのうち、曲率極大部１３ａｒの外側で一側境界面Ｐ１と他側境界面Ｐ２との間に位置する部分とから構成されている。ここで、最内周の巻線１３ａの曲率極大部１３ａｒとは、当該巻線１３ａのうち、当該巻線一周にわたる曲率の平均値（以下、曲率平均値）より大きい曲率を有する部分である。一側境界面Ｐ１は、曲率極大部１３ａｒの一端を通り、かつ、当該一端における巻線１３ａの延長方向と直交する仮想平面であり、他側境界面Ｐ２は、曲率極大部１３ａｒの他端を通り、かつ、当該他端における巻線１３ａの延長方向と直交する仮想平面である。本実施形態のコーナ部Ｃには、最外周の巻線１３ｅの曲率極大部１３ｅｒも含まれている。

一方、非コーナ部ＮＣは、上記コーナ部Ｃ以外の部分である。従って、非コーナ部ＮＣを構成する最内周の巻線１３ａの曲率は、いたるところ上記曲率平均値以下である。本実施形態では、非コーナ部ＮＣは、隣り合うコーナ部Ｃ同士の間に挟まれた略直線状の部分である。

コア部２０は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、コイル部１０の下側（コイル軸方向一側）にコイル１１の主面１１ａに対して略平行に設けられている。コア部２０は、コイル軸方向に厚さを有する略矩形平板状の形状を有しており、その４辺は、コイル軸方向視においてコイル１１の非コーナ部ＮＣの延在方向と略平行である。

コア部２０は、フェライトコア２１（磁性体製コア部材）と、これを収容するコアケース２３とを備えている。フェライトコア２１は、コイル１１の主面１１ａに平行な磁性体層を形成している。コアケース２３の上面には、コイル１１が支持されている。

コアケース２３は、コイル軸方向視において略矩形状の外形を有する樹脂製のトレイ２５と、トレイ２５の上部開口を覆う略矩形平板状の樹脂製の蓋２７とから構成される。トレイ２５は、略矩形平板状の底板２５ａと、底板２５ａの周縁部に立設された周壁部２５ｂとを備えている。蓋２７の周縁部は、非磁性体製の締結具等によりトレイ２５の周壁部２５ｂに締結されている。蓋２７の上面には、コイル１１の巻線１３が接触しており、トレイ２５と蓋２７との間には、フェライトコア２１を収容するための収容空間Ｓが形成されている。トレイ２５の底板２５ａには、コイル１１のコーナ部Ｃに対応する四隅に開口２５ｃが設けられており、各開口２５ｃには、後述する支持部材３１の上端部３１ａが挿入されている。

フェライトコア２１は、上記収容空間Ｓ内に敷き詰められた複数のフェライトタイル２９（磁性体製コア部材）から構成されている。各フェライトタイル２９は、底面が略正方形の直方体状の形状を有している。なお、コイル軸方向視で最内周の巻線１３ａよりも内側に位置するフェライトタイル２９は、コイルユニットＵ１に要求される容量等に応じて適宜間引いてもよい。

本実施形態では、複数のフェライトタイル２９が、少なくともコイル１１の非コーナ部ＮＣを構成するいずれかの巻線１３ａ〜１３ｅの真下に位置する（コイル軸方向投影において当該巻線１３ａ〜１３ｅと重複する）ように配置されている。すなわち、フェライトコア２１の上面は、コアケース２３の蓋２７を挟んでコイル１１の非コーナ部ＮＣとコイル軸方向に対向する位置にある。

支持部３０は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、コイル部１０より下方に設けられ、コイル部１０及びコア部２０を支持している。支持部３０は、コア部２０の四隅に設けられたアルミ製の支持部材３１（熱導体）と、支持部材３１の下端部に熱伝達可能に連結されたベースプレート３３とからなる。ベースプレート３３は、例えば、アルミなどの金属製であり、アンカーボルト等の締結部材によって地面に締結されている。

支持部材３１は、各々、角柱状の形状を有しており、その上端部（熱導体の入熱部）３１ａは、コアケース２３のトレイ２５の開口２５ｃに挿入されている。これにより、磁性体層を形成するフェライトコア２１と支持部材３１の上端部３１ａとが、上記磁性体層の延在方向に互いに近接して同一の層内に配置されることになる。換言すれば、コイル１１のコーナ部Ｃに対応する位置のフェライトコア２１が、支持部材３１に置き換えられる。

各支持部材３１の上端部３１ａは、コアケース２３の蓋２７を挟んでコイル１１のコーナ部Ｃとコイル軸方向に対向する位置にある。すなわち、各上端部３１ａが、少なくともコイル１１のコーナ部Ｃを構成するいずれかの巻線１３ａ〜１３ｅの真下に位置する（コイル軸方向投影において当該巻線１３ａ〜１３ｅと重複する）ように配置されている。特に本実施形態では、コイル軸方向視において、支持部材３１の上端部３１ａの少なくとも一部が、コーナ部Ｃを構成する最外周の巻線１３ｅと重複するように配置されている。

また、上端部３１ａの上面は、非コーナ部ＮＣを構成する巻線１３ａ〜１３ｅの真下に配置されたフェライトタイル２９の上面と略面一で、かつ、コアケース２３の蓋２７の下面（内側面）と接触している。また、上端部３１ａの側面は、コアケース２３内のフェライトタイル２９の側面と接触している。

そして、支持部材３１とコイル１１とは、コアケース２３の蓋２７と巻線１３との接触面、蓋２７と支持部材３１の上端部３１ａとの接触面、及び、蓋２７を介して熱伝達可能である。また、支持部材３１とフェライトコア２１とは、支持部材３１の上端部３１ａとフェライトタイル２９との接触面を介して熱伝達可能である。従って、コイル部１０及びコア部２０で生じた熱は、支持部材３１及びベースプレート３３を介して外部（地面など）に放熱される。支持部材３１は、アルミ製であり、フェライトタイル２９すなわちフェライトコア２１よりも高い熱伝導率を有するため、良好な熱導体として機能する。また、ベースプレート３３の下面は、大きな面積で地面に接しており、良好な放熱面として機能する。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

本実施形態にかかるコイルユニットＵ１に、非接触給電用の高周波電力を供給すると、コイル１１の周辺領域の磁束密度分布に偏りが生じる。図２は、コイル１１のコイル軸方向近傍領域（コイル１１の下面レベル）における磁束密度分布と代表的な磁力線のイメージ（矢印）を示している。なお、本図では、色が濃い領域ほど磁束密度が高いことを表している。図２に矢印で示すように、コイル１１のコーナ部Ｃに対応する領域では、外側に向かうほど（コイル軸Ｘから離れるほど）フェライトコア２１の単位体積当たりの磁力線の本数が少なくなる。そのため、コーナ部近傍領域ＣＰには、非コーナ部近傍領域ＮＣＰよりも低磁束密度領域（例えば、領域ＬＤ）が生じやすい。また、非接触給電動作中は、巻線１３がその抵抗損（銅損）によって発熱するため、コイル１１の温度が上昇する。

本実施形態にかかるコイルユニットＵ１によれば、コイル１１のコーナ部Ｃに対向して支持部材３１を配置しているので、フェライトコア２１を通過する磁束量への影響を抑えつつ発熱体である巻線１３に熱導体である支持部材３１を近接させることができる。そして、支持部材３１は、フェライトコア２１よりも高い熱伝導率を有しているので、巻線１３の熱を効率的に外部に導くことができる。これにより、コイル１１の電磁気的性能の低下を抑制しつつコイルユニットＵ１の放熱性を向上させることができる。

また、コイル１１の周辺領域の磁束密度は、図２に示すように、コイル１１のコーナ部Ｃに対応する領域のより外側の部分で、より低くなる傾向がある。本実施形態では、コイル軸方向視において支持部材３１の少なくとも一部が最外周の巻線１３ｅと重複するように配置されている。これにより、より磁束密度が低い領域に支持部材３１が配置されるため、コイル１１の電磁気的性能の低下をより確実に抑制することができる。

さらに、本実施形態では、コイル１１のコーナ部Ｃに対応する位置のフェライトタイル２９が、フェライトコア２１よりも高い熱伝導率を有するアルミ製の支持部材３１に置き換えられている。このため、上記位置にフェライトタイル２９を残した場合よりも、コイル１１の巻線１３から放熱面に至るまでの熱抵抗が減少するので、放熱性が向上する。

また、本実施形態では、支持部材３１がアルミ製であるため、支持部材３１が例えば樹脂製である場合よりも、コイル１１の巻線１３から放熱面に至るまでの熱抵抗が減少するので、放熱性が向上する。特に、本実施形態では、支持部材３１は、地面に締結されたベースプレート３３に熱伝達可能に連結されているので、ベースプレート３３を介して巻線１３の熱を効率的に放出することができる。

また、本実施形態では、コイル１１の巻線１３が矩形渦巻き状に巻かれているので、平面視で縦横寸法が制限された矩形領域内で各ターンごとのコイル面積（巻線１３が囲む面積）をより大きくとることができ、コイル１１のインダクタンスを高めることができる。

さらに、本実施形態のコイル１１は、４つの非コーナ部ＮＣが略直線状であるため、各コーナ部Ｃにおける最内周の巻線１３ａの曲率とその巻線１３ａの曲率平均値との差を大きくとることができる。従って、コーナ部近傍領域ＣＰで相対的に磁束密度が低下する傾向がより顕著になる。これにより、コーナ部Ｃに対向して配置された支持部材３１がコイル１１の電磁気的性能に与える影響を、より低く抑えることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態にかかる非接触給電用コイルユニットＵ２について、図３を参照して説明する。なお、上記において既に説明した構成要素と同じ機能を有するものについては、同じ符号を付し、その説明を省略する。

コイルユニットＵ２は、支持部材３１Ａ（熱導体）の上端部３１Ａａが、コイル軸方向視で最内周の巻線１３ａよりも外側に位置している点において、第１実施形態にかかるコイルユニットＵ１と異なる。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態の支持部材３１Ａは、第１実施形態の支持部材３１と同様に、コア部２０の四隅に設けられている。各支持部材３１Ａは、角柱状の形状を有しており、その上端部３１Ａａは、コアケース２３のトレイ２５の底板２５ａの四隅に設けられた開口２５ｃに挿入され、コアケース２３の蓋２７を挟んでコイル１１のコーナ部Ｃとコイル軸方向に対向している。

本実施形態では、支持部材３１Ａの上端部３１Ａａは、少なくともコイル１１のコーナ部Ｃを構成する最外周の巻線１３ｅの真下に位置する（コイル軸方向投影において巻線１３ｅと重複する）ように配置されている。また、上端部３１Ａａは、コイル軸方向視でコイル１１の最内周の巻線１３ａよりも外側に位置している。すなわち、コイル軸方向視で、上端部３１Ａａにおける最も内側の端部３１ＡＰが、コイル１１のコーナ部Ｃを構成する最内周の巻線１３ａよりも外側に位置している。そのため、支持部材３１Ａの上端部３１Ａａは、最内周の巻線１３ａの真下に位置せず（コイル軸方向投影において巻線１３ａと重複せず）、コーナ部近傍領域ＣＰのうち内側の（コイル軸Ｘにより近い）部分ＣＰ１（図２参照）には、支持部材３１Ａが存在しない。そして、当該部分ＣＰ１には、支持部材３１Ａの代わりにフェライトタイル２９ａが配置されている。

本実施形態にかかる非接触給電用コイルユニットＵ２によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

コーナ部近傍領域ＣＰの内側の部分ＣＰ１では、図２に示すように、局所的に磁束密度の高い領域が形成されやすい。本実施形態では、支持部材３１Ａが、コイル軸方向視で最内周の巻線１３ａよりも外側に位置しているので、コーナ部近傍領域ＣＰの内側部分ＣＰ１に形成される高磁束密度領域にフェライトコア２１を配置することができる。これにより、コイル１１の電磁気的性能の低下をより一層抑制することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態にかかる非接触給電用コイルユニットＵ３について、図４を参照して説明する。なお、上記において既に説明した構成要素と同じ機能を有するものについては、同じ符号を付し、その説明を省略する。

コイルユニットＵ３は、主として以下の２点において、第１及び第２実施形態にかかるコイルユニットＵ１，Ｕ２と異なる。すなわち、第一点は、一の非コーナ部ＮＣに対向して複数の第１支持部材３１Ｂが配置され、かつ、これら第１支持部材３１Ｂの各々の間にコイル１１の内側から外側に向けて延びる第２フェライトタイル２９ｄ（磁性体製コア部材）が配置された点である。第二点は、一のコーナ部Ｃに対向して複数の第２支持部材３１Ｃ（熱導体）が配置され、これら第２支持部材３１Ｃの間にコイル１１の内側から外側に向けて延びる第３フェライトタイル２９ｅ（磁性体部材）が配置された点である。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態のフェライトコア２１は、コアケース２３の収容空間Ｓ内に敷き詰められた複数の第１フェライトタイル２９ｃ、第２フェライトタイル２９ｄ、及び、第３フェライトタイル２９ｅから構成されている。

第１フェライトタイル２９ｃは、底面が略正方形の直方体状の形状を有しており、コイル軸方向視で最内周の巻線１３ａより内側の矩形領域に隙間なく敷き詰められている。

第２フェライトタイル２９ｄは、コイル１１の非コーナ部ＮＣを構成する巻線１３の真下に位置する（コイル軸方向投影において当該巻線１３と重複する）ように、コイル１１の非コーナ部ＮＣの延在方向に所定の間隔をあけて配置されている。各第２フェライトタイル２９ｄは、底面が略長方形の直方体状の形状を有しており、コイル軸方向視において非コーナ部ＮＣを構成する巻線１３を横切るように配置されている。具体的には、各第２フェライトタイル２９ｄは、よりコイル軸Ｘに近い内側端がいずれかの第１フェライトタイル２９ｃと接触しており、コイル軸方向視において、非コーナ部ＮＣの内側から外側に亘って延びる磁路を形成している。

第３フェライトタイル２９ｅは、コイル１１のコーナ部Ｃを構成する巻線１３の真下に位置する（コイル軸方向投影において当該巻線１３と重複する）ように配置されている。各第３フェライトタイル２９ｅは、底面が細長六角形の六角柱状の形状を有しており、コイル軸方向視においてコーナ部Ｃを構成する巻線１３を横切るように、あるいは、コーナ部Ｃを構成する巻線１３の曲率半径方向に沿って延在するように配置されている。各第３フェライトタイル２９ｅは、よりコイル軸Ｘに近い内側端が第１又は第２フェライトタイル２９ｃ，２９ｄと接触しており、コイル軸方向視において、コーナ部Ｃの内側から外側に亘って放射状に延びる磁路を形成している。各第３フェライトタイル２９ｅの両側には、当該第３フェライトタイル２９ｅとそれに最も近接する２つの第２フェライトタイル２９ｄとの間に、コイル軸方向視で三角形状の隙間が形成されている。

第３フェライトタイル２９ｅの上面は、コアケース２３の蓋２７を挟んでコイル１１のコーナ部Ｃとコイル軸方向に対向する位置にある。また、第２フェライトタイル２９ｄの上面は、コアケース２３の蓋２７を挟んでコイル１１の非コーナ部ＮＣとコイル軸方向に対向する位置にある。

コアケース２３のトレイ２５の底板２５ａには、第２フェライトタイル２９ｄ同士の間及び第２フェライトタイル２９ｄと第３フェライトタイル２９ｅとの間に形成される上記隙間に対応する位置に、開口２５ｃ１，２５ｃ２が設けられている。第２フェライトタイル２９ｄ同士の間の隙間に対応する第１開口２５ｃ１には、後述する第１支持部材３１Ｂの上端部３１Ｂａが挿入されている。また、第２フェライトタイル２９ｄと第３フェライトタイル２９ｅとの間の隙間に対応する第２開口２５ｃ２には、後述する第２支持部材３１Ｃの上端部３１Ｃａが挿入されている。

支持部３０は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数のアルミ製の第１支持部材３１Ｂ及び第２支持部材３１Ｃと、第１及び第２支持部材３１Ｂ，３１Ｃの下端部に熱伝達可能に連結されたベースプレート３３とからなる。

第１支持部材３１Ｂは、コア部２０の各辺に３基ずつ計１２基設けられている。各第１支持部材３１Ｂは、四角柱状の形状を有しており、その上端部３１Ｂａは、トレイ２５の第１開口２５ｃ１に挿入されている。

各第１支持部材３１Ｂの上端部３１Ｂａは、コアケース２３の蓋２７を挟んでコイル１１の非コーナ部ＮＣとコイル軸方向に対向しており、少なくとも非コーナ部ＮＣを構成する巻線１３の真下に位置する（コイル軸方向投影において当該巻線１３と重複する）ように配置されている。また、上端部３１Ｂａの上面は、第２フェライトタイル２９ｄの上面と略面一で、かつ、コアケース２３の蓋２７の下面（内側面）と接触している。また、上端部３１Ｂａの側面は、第１及び第２フェライトタイル２９ｃ，２９ｄの側面と接触している。

一方、第２支持部材３１Ｃは、コア部２０の四隅に２基ずつ設けられている。各第２支持部材３１Ｃは、三角柱状の形状を有しており、上端部３１Ｃａは、トレイ２５の第２開口２５ｃ２に挿入されている。

各第２支持部材３１Ｃの上端部３１Ｃａは、コアケース２３の蓋２７を挟んでコイル１１のコーナ部Ｃとコイル軸方向に対向しており、少なくともコーナ部Ｃを構成する最外周の巻線１３ｅの真下に位置する（コイル軸方向投影において当該巻線１３ｅと重複する）ように配置されている。また、上端部３１Ｃａの上面は、第２及び第３フェライトタイル２９ｄ，２９ｅの上面と略面一で、かつ、コアケース２３の蓋２７の下面（内側面）と接触している。また、上端部３１Ｃａの側面は、第２及び第３フェライトタイル２９ｄ，２９ｅの側面と接触している。

そして、第１及び第２支持部材３１Ｂ，３１Ｃとコイル１１とは、コアケース２３の蓋２７と巻線１３との接触面、蓋２７と第１及び第２支持部材３１Ｂ，３１Ｃの上端部３１Ｂａ，３１Ｃａとの接触面、及び、蓋２７を介して熱伝達可能である。また、第１支持部材３１Ｂとフェライトコア２１とは、第１支持部材３１Ｂの上端部３１Ｂａと第１及び第２フェライトタイル２９ｃ，２９ｄとの接触面を介して熱伝達可能である。さらに、第２支持部材３１Ｃとフェライトコア２１とは、第２支持部材３１Ｃの上端部３１Ｃａと第２及び第３フェライトタイル２９ｄ，２９ｅとの接触面を介して熱伝達可能である。従って、コイル部１０及びコア部２０で生じた熱は、第１及び第２支持部材３１Ｂ，３１Ｃ及びベースプレート３３を介して外部（地面など）に放熱される。

本実施形態にかかる非接触給電用コイルユニットＵ３によれば、第１及び第２実施形態と同様の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

本実施形態では、コイル１１の一のコーナ部Ｃに対向して複数の第２支持部材３１Ｃが配置され、かつ、それら第２支持部材３１Ｃの間にコイル１１の内側から外側に向けて延びる第３フェライトタイル２９ｅが配置されている。このため、コーナ部Ｃに対応する領域において、磁束の流れに沿った磁路を少ない磁性体材料から形成できるとともに、良熱導体である第２支持部材３１Ｃの範囲を広くとることができる。これにより、コイル１１の電磁気的性能の低下を抑制しつつコイルユニットＵ３の放熱性を向上させることができる。

また、本実施形態では、コイル１１の一の非コーナ部ＮＣに対向して複数の第１支持部材３１Ｂが配置され、かつ、それら第１支持部材３１Ｂの間にコイル１１の内側から外側に向けて延びる第２フェライトタイル２９ｄが配置されている。このため、非コーナ部ＮＣに対応する領域において、磁束の流れに沿った磁路を少ない磁性体材料から形成できるとともに、良熱導体である第１支持部材３１Ｂの範囲を広くとることができる。

＜コーナ部Ｃ及び非コーナ部ＮＣ＞
上記平型コイル１１のコーナ部Ｃは、コイルに要求されるインダクタンスや巻線１３の許容曲率（最小曲げ半径）等に応じて様々な形態をとり得る。例えば、図５（ａ）に示すように、所定の隅部領域内において最内周から最外周まですべての巻線１３をその最小曲げ半径で曲げることで、各ターンごとに巻線１３が囲む面積を最大化することが考えられる。この場合、コーナ部Ｃは、最内周の巻線１３ａの曲率極大部１３ａｒと、他の巻線１３ｂ〜１３ｅのうち、曲率極大部１３ａｒよりも外側で、かつ、一側境界面Ｐ１と他側境界面Ｐ２との間に位置する部分とから構成される。このコーナ部Ｃは、最外周の巻線１３ｅの曲率極大部１３ｅｒを含んでいる。また、非コーナ部ＮＣは、隣り合うコーナ部Ｃ同士の間の境界面Ｐ１，Ｐ２に挟まれた部分であり、図５（ａ）のコイル１１では、略直線状の巻線１３から構成される。

また、巻線１３が折り曲げ可能である場合は、コーナ部Ｃは、図５（ｂ）に示すように、最内周の巻線１３ａの折り曲げ点を通る一側境界面Ｐ１と他側境界面Ｐ２との間に位置する部分から構成される。また、非コーナ部ＮＣは、図５（ａ）のコイル１１と同様に、隣り合うコーナ部Ｃ同士の間の境界面Ｐ１，Ｐ２に挟まれた部分であり、略直線状の巻線１３から構成される。

また、コイル１１の非コーナ部ＮＣを構成する巻線１３は、通電時の振動や熱膨張等の影響を低減するために、図５（ｃ）に示すように、わずかに湾曲させてもよい。この場合でも、コーナ部Ｃは、最内周の巻線１３ａの曲率極大部１３ａｒと、他の巻線１３ｂ〜１３ｅのうち、曲率極大部１３ａｒよりも外側で、かつ、一側境界面Ｐ１と他側境界面Ｐ２との間に位置する部分とから構成される。このコーナ部Ｃには、最外周の巻線１３ｅの曲率極大部１３ｅｒの一部が含まれている。なお、図５（ａ）〜（ｃ）で灰色に着色した部分が各巻線の曲率極大部に該当している。

さらに、巻線の最小曲げ半径が大きい場合や巻線のターン数が多い場合には、最内周の巻線がコイル軸方向視で円形になることも考えられる。その場合は、当該円形の巻線以外の巻線のうち、コイル軸方向視において非円形で、かつ最も内側に位置するものを上記最内周の巻線とみなすことで、コーナ部Ｃ及び非コーナ部ＮＣを定義すればよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は、それらの実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

例えば、上記実施形態のコイルユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、給電用のコイルユニットであったが、本発明は、電動車両に搭載された受電用コイルユニットにも適用できる。例えば、受電用コイルユニットは、コイル部と、コイル部の上方に設けられたコア部と、コイル部及びコア部を車体下面に支持する支持部とから構成することができる。そして支持部は、コアケース内に挿入された支持部材（熱導体）と、その支持部材に連結され、かつ、車体下面に締結されたアルミ製の磁気シールドとから構成することができる。このコイルユニットでは、コイル部及びコア部で生じた熱は、支持部材及び磁気シールドを介して外部（磁気シールド周囲の空気など）に放熱される。

また、上記実施形態では、熱導体である支持部材３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃとしてアルミ製のものを採用したが、支持部材の材質は特に限定されず、フェライトコア２１よりも熱伝導率が大きい部材であれば採用可能である。通電時の発熱を抑える観点からヒステリシス損及び渦電流損の低い材質であることが望ましいが、必ずしも非磁性体製である必要はない。なお、コスト面等からアルミ材が最も適している。

さらに、上記実施形態のコイル１１は、コイル軸方向視において略矩形環状の形状を有していたが、コイルの形状は特に限定されず、非円形であれば本発明を適用できる。非円形の形状の例としては、扇形状、半円形状、多角形状等があげられる。多角形状のコイルであれば、角に対応する部分にコーナ部Ｃが形成され、辺に対応する部分に非コーナ部ＮＣが形成される。扇形状のコイルでは、半径と弧との交点や中心角に対応する部分にコーナ部Ｃが形成され、半径や弧に対応する部分に非コーナ部ＮＣが形成される。半円形状のコイルでは、弦の両端に対応する部分にコーナ部Ｃが形成され、弦や弧に対応する部分に非コーナ部ＮＣが形成される。そのため、これら非円形コイルの周辺領域でも、磁束密度の分布に偏りが生じ、上記矩形環状コイルの場合と同様に、コーナ部近傍領域に、より磁束密度の低い領域が生じやすくなっている。従って、これらのコイルでも、熱導体をコーナ部Ｃに対向して配置することで、コア部材を通過する磁束量への影響を抑えつつ発熱体であるコイル巻線に熱導体を近接して配置することができる。

また、上記実施形態では、コイル部１０が単一のコイル１１を有していたが、コイル部は、コイル軸直交方向（水平方向）に並べて配置された二以上のコイルを備えていてもよい。上記実施形態のコイル１１は、最内周から最外周まで５ターン巻回していたが、巻回数は特に限定されず、５ターン未満あるいは５ターンより多くてもよい。

さらに、上記実施形態では、コイル１１の巻線１３は最内周から最外周までコイル軸方向に重なることなく巻回されていたが、巻線は、コイルの一部又は全部においてコイル軸方向に二層以上重ねて巻回されていてもよい。

また、上記実施形態では、支持部材３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの上端部３１ａ，３１Ａａ，３１Ｂａ，３１Ｃａとコイル１１との間にコアケース２３の蓋２７を介在させて電気的絶縁性を確保していた。しかしながら、巻線１３を絶縁層で被覆するなどしてそれ自体で十分な絶縁性を確保できるのであれば、支持部材３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの上面を巻線１３に直接接触させてもよい。これによりコイルユニットの放熱性がさらに向上する。

さらに、上記実施形態では、コイル１１のコーナ部Ｃに対向するフェライトタイル２９を支持部材３１，３１Ａ，３１Ｃに置き換えることで、支持部材３１，３１Ａ，３１Ｃをコイル１１に近接させたが、当該フェライトタイル２９の厚さを薄く（コイル軸方向の高さを低く）するなどして、支持部材３１，３１Ａ，３１Ｃをコイルに接近させてもよい。

本発明によれば、非接触電力伝送用コイルユニットを提供することができる。

Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３ 非接触給電用コイルユニット
１１ コイル（平型コイル）
Ｃ コーナ部
ＮＣ 非コーナ部
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ 巻線
２１ フェライトコア（磁性体製コア部材）
２９ フェライトタイル（磁性体製コア部材）
２９ｄ 第２フェライトタイル（磁性体製コア部材）
２９ｅ 第３フェライトタイル（磁性体部材）
３１ 支持部材（熱導体）
３１Ａ 支持部材（熱導体）
３１Ｃ 第２支持部材（熱導体）

Claims (4)

1. 非円形の平型コイルであって、コイル軸方向視においてコーナ部と非コーナ部とを有するものと、
   前記平型コイルの非コーナ部にコイル軸方向に対向して配置された磁性体製コア部材と、
   前記平型コイルのコーナ部にコイル軸方向に対向して配置された、前記コア部材よりも高い熱伝導率を有する熱導体と、
   を備えた非接触電力伝送用コイルユニット。
2. 前記熱導体の少なくとも一部が、コイル軸方向視で最外周の巻線と重複するように配置されている請求項１に記載の非接触電力伝送用コイルユニット。
3. 前記熱導体が、コイル軸方向視で最内周の巻線よりも外側に位置している請求項１又は２に記載の非接触電力伝送用コイルユニット。
4. 一の前記コーナ部に対向して複数の前記熱導体が配置され、かつ、これら複数の熱導体の間にコイルの内側から外側に向けて延びる磁性体部材が配置された請求項１乃至３のいずれか1項に記載の非接触電力伝送用コイルユニット。