本申請(qǐng)是國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?01380025988.0，進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段日期為2014年11月18日，發(fā)明名稱為“移動(dòng)體用非接觸供電變壓器”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及以非接觸方式對(duì)電動(dòng)車等移動(dòng)體進(jìn)行供電的移動(dòng)體用非接觸供電變壓器，涉及能夠避免由磁場(chǎng)暴露造成的對(duì)健康的影響等并且能夠容易地實(shí)現(xiàn)大容量化、另外具備與不同類型的非接觸供電變壓器的互換性的變壓器。

背景技術(shù)：

作為對(duì)電動(dòng)車、插電式混合動(dòng)力汽車的電池進(jìn)行充電的系統(tǒng)，開發(fā)了一種如圖18所示那樣將非接觸供電變壓器的次級(jí)側(cè)線圈(受電線圈)20搭載于車輛的地板面，利用電磁感應(yīng)從設(shè)置于地上側(cè)的初級(jí)側(cè)線圈(輸電線圈)10以非接觸方式進(jìn)行供電的方式。

在下述專利文獻(xiàn)1中，公開了一種如圖19a、圖19b所示那樣將電線以螺旋狀且扁平地纏繞于平板狀的鐵氧體磁芯21、31的單面而構(gòu)成的線圈，作為該系統(tǒng)所使用的非接觸供電變壓器的輸電線圈以及受電線圈。因僅在鐵氧體磁芯21、31的單側(cè)纏繞有繞組22、32，所以將該形式的線圈稱為“單側(cè)纏繞線圈”。其中，圖19a是輸電線圈以及受電線圈的剖面圖，圖19b是輸電線圈或者受電線圈的俯視圖。

對(duì)于使用單側(cè)纏繞線圈的非接觸供電變壓器而言，若車輛的停車位置偏移從而輸電線圈與受電線圈沒有正對(duì)或者輸電線圈與受電線圈之間的間隙變動(dòng)，則供電效率大幅度地降低。若增大針對(duì)這樣的位置偏移、間隙變動(dòng)的允許量，則需要增大輸電線圈以及受電線圈的大小。

在下述專利文獻(xiàn)2中，公開了一種位置偏移、間隙變動(dòng)的允許量大且能夠構(gòu)成為小型的非接觸供電變壓器。如圖20a、圖20b所示，在該非接觸供電變壓器中，在鐵氧體芯體61、63周圍纏繞繞組62、64而構(gòu)成輸電線圈以及受電線圈。將該線圈稱為“兩側(cè)纏繞線圈”。另外，在這里，如圖20b所示，使用“方形芯體”作為鐵氧體芯體61、63。其中，圖20a是輸電線圈以及受電線圈的剖面圖，圖20b是輸電線圈或者受電線圈的俯視圖。

在該非接觸供電變壓器中，產(chǎn)生通過鐵氧體芯體61、63的磁極部而巡回的主磁通67。與此同時(shí)，生成在輸電線圈、受電線圈的非對(duì)置面?zhèn)扔鼗氐穆┐磐?8、69。若該漏磁通68、69侵入至車體的地板的鐵板等，則感應(yīng)電流流動(dòng)從而鐵板被加熱，供電效率降低。為了避免該情況，需要在使用兩側(cè)纏繞線圈的非接觸供電變壓器中，在輸電線圈以及受電線圈的背面配置鋁板等非磁性良導(dǎo)體65、66來磁屏蔽漏磁通68、69。

另外，在下述專利文獻(xiàn)3中，為了實(shí)現(xiàn)兩側(cè)纏繞線圈的進(jìn)一步的小型輕量化，公開了如圖21a～圖21f所示那樣將鐵氧體芯體40構(gòu)成為h字形，將h字的兩側(cè)的平行的部分41、42作為磁極部，在與h字的橫棒相當(dāng)?shù)牟糠?3(連接磁極部間的部分，也被稱為被卷繞部)纏繞了繞組50的輸電線圈以及受電線圈。其中，圖21a是在鐵氧體芯體40纏繞有繞組50的狀態(tài)，圖21d是在鐵氧體芯體40沒有纏繞繞組50的狀態(tài)。另外，圖21b是沿著圖21a的a－a線的剖面圖，圖21c是沿著圖21a的b－b線剖面圖。同樣，圖21e是沿著圖21d的a－a線的剖面圖，圖21f是沿著圖21d的b－b線的剖面圖。

在使由使用了該h字形芯體的兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成的輸電線圈以及受電線圈以標(biāo)準(zhǔn)間隙長(zhǎng)70mm的間隔對(duì)置并進(jìn)行3kw的供電的情況下，能夠得到變壓器的效率為95％、左右方向(圖21a的y方向)的位置偏移允許量為±150mm、前后方向(圖21a的x方向)的位置偏移允許量為±60mm、另外將標(biāo)準(zhǔn)間隙長(zhǎng)擴(kuò)大至100mm時(shí)的效率為92％的供電特性。

專利文獻(xiàn)1:日本特開2008－87733號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2:日本特開2010－172084號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3:日本特開2011－50127號(hào)公報(bào)

在移動(dòng)體的非接觸供電中，希望實(shí)現(xiàn)能夠短時(shí)間供電的急速充電、以大型電動(dòng)車為對(duì)象的供電等。為此，需要非接觸供電變壓器的大容量化，但是在大容量化時(shí)，需要考慮漏磁場(chǎng)對(duì)人體的影響等。

在使用兩側(cè)纏繞線圈的非接觸供電變壓器的情況下，對(duì)于針對(duì)輸電線圈與受電線圈之間的位置偏移、間隙變動(dòng)的允許量大這一情況，若從不同角度看，則意味著向周圍發(fā)散的磁場(chǎng)(漏磁場(chǎng))與單側(cè)纏繞線圈相比較大。

因此，在使用兩側(cè)纏繞線圈的非接觸供電變壓器中，尤其需要考慮漏磁場(chǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種能夠抑制漏磁場(chǎng)且能夠?qū)崿F(xiàn)大容量化的移動(dòng)體用非接觸供電變壓器。

本發(fā)明是一種由輸電線圈以及受電線圈構(gòu)成、受電線圈被設(shè)置于(例如如圖18所示)移動(dòng)體的車底下表面的設(shè)置位置、移動(dòng)體移動(dòng)至受電線圈與輸電線圈對(duì)置的供電位置從而進(jìn)行非接觸供電的移動(dòng)體用非接觸供電變壓器，其特征在于，輸電線圈以及受電線圈中的至少一方由組合了多個(gè)在芯體的磁極部間的被纏繞部纏繞有繞組的單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成，該結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈按照如下方式組合單一兩側(cè)纏繞線圈：多個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的被纏繞部直線狀地排列，相鄰的單一兩側(cè)纏繞線圈的磁極部彼此連接，并且從各個(gè)連接的磁極部朝向?qū)ο缶€圈的垂直方向的磁通的朝向相同，對(duì)于單一兩側(cè)纏繞線圈而言，選擇在移動(dòng)體的設(shè)置位置設(shè)置了由2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈時(shí)的上述移動(dòng)體的周圍的漏磁通不超過規(guī)定值的單一兩側(cè)纏繞線圈，組合成結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的單一兩側(cè)纏繞線圈的個(gè)數(shù)按照1個(gè)所選擇的單一兩側(cè)纏繞線圈的供電容量與個(gè)數(shù)的積滿足非接觸供電變壓器的供電容量的方式來設(shè)定。

在由2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的情況下，從構(gòu)成該結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的各單一兩側(cè)纏繞線圈產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)在充分分離了的位置相互抵消，所以漏磁場(chǎng)的大小大幅度下降。這認(rèn)為是與在圖19的單側(cè)纏繞線圈的情況下，漏磁場(chǎng)的衰減特性較好的情況相同的原理。因此，在選擇構(gòu)成結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的單一兩側(cè)纏繞線圈時(shí)，將由2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈置于設(shè)置位置，選擇滿足漏磁場(chǎng)條件的單一兩側(cè)纏繞線圈。為了實(shí)現(xiàn)漏磁通降低，優(yōu)選在結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中所使用的單一兩側(cè)纏繞線圈的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)，但是在漏磁場(chǎng)不成為問題的情況下，也可以由奇數(shù)個(gè)的單一兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈。

另外，也可以在本發(fā)明的移動(dòng)體用非接觸供電變壓器中，將由結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成的受電線圈按照結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中的單一兩側(cè)纏繞線圈的排列方向與移動(dòng)體的前后方向一致的方式設(shè)置于移動(dòng)體的下表面的設(shè)置位置。

在兩側(cè)纏繞線圈中，與平行于一對(duì)磁極部的方向相比，正交于一對(duì)磁極部的方向(即、單一兩側(cè)纏繞線圈的排列方向)的位置偏移的允許度較小，所以也可以使易于采取位置偏移的防止策略(胎停等)的移動(dòng)體的前后方向與位置偏移的允許度較小的方向相對(duì)應(yīng)。

另外，也可以在本發(fā)明的移動(dòng)體用非接觸供電變壓器中，單一兩側(cè)纏繞線圈具有在并列的一對(duì)磁極部的中間部分配置有被纏繞部的h字形芯體。

通過使用h字形芯體，能夠減少使用的鐵氧體量，能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化、小型化、低成本化。另外，能夠僅增長(zhǎng)磁極部的長(zhǎng)度(h字的縱向的長(zhǎng)度)，來實(shí)現(xiàn)位置偏移、間隙變動(dòng)的允許量的擴(kuò)大。

另外，也可以在本發(fā)明的移動(dòng)體用非接觸供電變壓器中，當(dāng)設(shè)結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的連接著的磁極部的合計(jì)寬度(單一兩側(cè)纏繞線圈的排列方向的寬度)為d1、設(shè)位于結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的端部的磁極部的寬度為d2時(shí)，d1＜2×d2，從而縮短結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的排列方向的長(zhǎng)度。

在單一兩側(cè)纏繞線圈相鄰的位置，二個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的磁極部連接而具有2倍寬度，所以也可以縮窄一個(gè)磁極部的寬度。

另外，也可以在本發(fā)明的移動(dòng)體用非接觸供電變壓器中，輸電線圈及受電線圈均由組合了2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成，在輸電線圈及受電線圈中的一方的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中，2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組被串聯(lián)電連接，在輸電線圈及受電線圈中的另一方的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中，2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組被并聯(lián)電連接。

在將構(gòu)成輸電線圈及受電線圈的多個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組僅以串聯(lián)連接的方式進(jìn)行連接的情況下，在串聯(lián)連接的繞組中流動(dòng)的電流相同，所以即使產(chǎn)生輸電線圈與受電線圈之間的位置偏移，也難于產(chǎn)生各單一兩側(cè)纏繞線圈的供電電力的不平衡，但是電壓變高而難于應(yīng)對(duì)。另一方面，在將多個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組僅以并聯(lián)連接方式進(jìn)行連接的情況下，電壓變低，但是在產(chǎn)生位置偏移時(shí)易于產(chǎn)生各單一兩側(cè)纏繞線圈的供電電力的不平衡。通過組合串聯(lián)連接和并聯(lián)連接，能夠抑制電壓的上升，并且能夠獲取電流的平衡。

另外，也可以在本發(fā)明的移動(dòng)體用非接觸供電變壓器中，輸電線圈及受電線圈均由組合了m組(m是自然數(shù))的2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成，在輸電線圈及受電線圈中的一方的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中，各組內(nèi)的2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組分別被串聯(lián)電連接，并且m組的單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組被并聯(lián)電連接，在輸電線圈及受電線圈中的另一方的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中，各組內(nèi)的2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組分別被并聯(lián)電連接，并且m組的單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組被并聯(lián)電連接。

能夠在并聯(lián)連接之中嵌入串聯(lián)連接來獲取電流平衡。

另外，也可以在本發(fā)明的移動(dòng)體用非接觸供電變壓器中，輸電線圈及受電線圈均由組合了m組(m是自然數(shù))的2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成，在結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中，輸電線圈及受電線圈均構(gòu)成為：各組內(nèi)的2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組分別被串聯(lián)電連接，并且m組的單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組被并聯(lián)電連接。

能夠在并聯(lián)連接之中嵌入串聯(lián)連接來獲取電流平衡。

另外，在本發(fā)明的移動(dòng)體用非接觸供電變壓器中，也可以輸電線圈及受電線圈中的一方由組合了2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成，輸電線圈及受電線圈中的另一方由電線扁平地纏繞于平板狀的鐵氧體磁芯的單面的單側(cè)纏繞線圈構(gòu)成。

像這樣，組合了2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈不僅能夠與同型的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈之間進(jìn)行供電，也能夠與單側(cè)纏繞線圈之間進(jìn)行供電。

本發(fā)明的移動(dòng)體非接觸供電變壓器能夠抑制漏磁場(chǎng)并且能夠簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)大容量化。另外，不僅能夠在與同一類型的兩側(cè)纏繞線圈之間，在與不同類型的單側(cè)纏繞線圈之間也能夠供電，能夠具備與單側(cè)纏繞線圈的互換性。

附圖說明

圖1a是表示在實(shí)施方式所涉及的非接觸供電變壓器中，繞組方向相反的單一兩側(cè)纏繞線圈串聯(lián)連接的狀態(tài)的圖。

圖1b是表示在實(shí)施方式所涉及的非接觸供電變壓器中，繞組方向相同的單一兩側(cè)纏繞線圈串聯(lián)連接的狀態(tài)的圖。

圖2是表示實(shí)施方式所涉及的非接觸供電變壓器的主磁通的圖。

圖3a是表示在實(shí)施方式所涉及的非接觸供電變壓器中，繞組方向相反的單一兩側(cè)纏繞線圈并聯(lián)連接的狀態(tài)的圖。

圖3b是表示在實(shí)施方式所涉及的非接觸供電變壓器中，繞組方向相同的單一兩側(cè)纏繞線圈并聯(lián)連接的狀態(tài)的圖。

圖4是表示實(shí)施方式所涉及的受電線圈向車輛的安裝方向的圖。

圖5是表示實(shí)施方式所涉及的非接觸供電變壓器中的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的磁力線分布的圖。

圖6是表示單一兩側(cè)纏繞線圈單體的磁力線分布的圖。

圖7a是表示單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖7b是將單一兩側(cè)纏繞線圈對(duì)置配置的情況下的側(cè)面圖。

圖7c是對(duì)將單一兩側(cè)纏繞線圈對(duì)置配置的情況進(jìn)行說明的圖，是僅將對(duì)置配置的一個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈以剖面圖表示的圖。

圖8是對(duì)即使將單一兩側(cè)纏繞線圈連接也不增加供電電力的狀態(tài)進(jìn)行說明的圖。

圖9a是表示用于測(cè)量漏磁通密度的實(shí)施方式所涉及的非接觸供電變壓器中的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)構(gòu)的圖。

圖9b是表示圖9a的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的漏磁通密度的測(cè)量結(jié)果的圖。

圖10a是表示用于測(cè)量漏磁通密度的單一兩側(cè)纏繞線圈單體的結(jié)構(gòu)的圖。

圖10b是表示圖10a的單一兩側(cè)纏繞線圈單體中的漏磁通密度的測(cè)量結(jié)果的圖。

圖11是比較圖9b及圖10b的測(cè)量結(jié)果的坐標(biāo)圖。

圖12是示出表示圖11的磁通密度變化的近似曲線的公式的圖。

圖13a是表示實(shí)施方式所涉及的非接觸供電變壓器中的伴隨著x方向的位置偏移的特性變化的圖。

圖13b是表示實(shí)施方式所涉及的非接觸供電變壓器中的伴隨著y方向的位置偏移的特性變化的圖。

圖13c是表示實(shí)施方式所涉及的非接觸供電變壓器中的伴隨著間隙長(zhǎng)的變動(dòng)的特性變化的圖。

圖14a是表示由“2個(gè)×2組”的單一兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的電連接方式的圖。

圖14b是表示由“2個(gè)×2組”的單一兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的電連接方式的其他例的圖。

圖15a是表示由“2個(gè)×2組”的單一兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的其他電連接方式的圖。

圖15b是表示由“2個(gè)×2組”的單一兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的其他電連接方式的圖。

圖16是表示使結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的進(jìn)行連接的磁極部的寬度變狹了的變形例的圖。

圖17a是表示結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈與單側(cè)纏繞線圈對(duì)置的非接觸供電變壓器的剖面圖。

圖17b是圖17a的俯視圖。

圖18是表示向車輛的非接觸供電系統(tǒng)的圖。

圖19a是表示以往的單側(cè)纏繞線圈的剖面圖。

圖19b是圖19a的俯視圖。

圖20a是表示以往的使用了方形芯體的兩側(cè)纏繞線圈的剖面圖。

圖20b是圖20a的俯視圖。

圖21a是對(duì)以往的使用了h字形芯體的兩側(cè)纏繞線圈進(jìn)行說明的圖，是表示纏繞有繞組的狀態(tài)的圖。

圖21b是沿著圖21a的a－a線的剖面圖。

圖21c是沿著圖21a的b－b線的剖面圖。

圖21d是對(duì)以往的使用了h字形芯體的兩側(cè)纏繞線圈進(jìn)行說明的圖，是表示未纏繞繞組的狀態(tài)的圖。

圖21e是沿著圖21d的a－a線的剖面圖。

圖21f是沿著圖21d的b－b線的剖面圖。

具體實(shí)施方式

圖1a、圖1b示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的移動(dòng)體非接觸供電變壓器的輸電線圈。受電線圈也為相同結(jié)構(gòu)。

該輸電線圈由組合了2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈100、200的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成。

單一兩側(cè)纏繞線圈100、200通過在h字形芯體的被纏繞部纏繞利茲線而構(gòu)成，具體而言，如圖7a、圖7b所示，h字形芯體由一對(duì)平行的磁極芯體80和與磁極芯體80正交的繞組芯體81形成。磁極芯體80及繞組芯體81均為鐵氧體芯體。

在繞組芯體81的中央安裝有電線纏繞的繞組部50，從繞組部50的兩側(cè)突出的鐵氧體板的兩端經(jīng)由下層鐵氧體板82與磁極芯體80連接。

如圖7c所示，在與對(duì)象線圈對(duì)置側(cè)，為了將最上部的磁極芯體80的高度提升成與繞組部50的高度相等或者成為繞組部50的高度以上而層疊有下層鐵氧體板82，在下層鐵氧體板82上配置有磁極芯體80。

像這樣，通過對(duì)磁極部分的磁極芯體80賦予由下層鐵氧體板82構(gòu)成的“腿”，能夠使磁間隙長(zhǎng)g2與繞組部50的空隙長(zhǎng)g1相等或者縮短至繞組部50的空隙長(zhǎng)g1以下。像這樣，若縮短磁間隙長(zhǎng)，則線圈間的耦合系數(shù)變高，供電效率和最大供電電力上升。

如圖1a、圖1b所示，2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈100、200被組合成：?jiǎn)我粌蓚?cè)纏繞線圈100的磁極芯體180與相鄰的單一兩側(cè)纏繞線圈200的磁極芯體280連接配置，單一兩側(cè)纏繞線圈100的繞組芯體181與相鄰的單一兩側(cè)纏繞線圈200的繞組芯體281直線狀地排列。

圖2示出由組合了2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成的輸電線圈10及受電線圈20間的主磁通。在輸電線圈10及受電線圈20的各個(gè)中，在2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組150、250中，按照通過繞組芯體181的主磁通的朝向與通過繞組芯體281的主磁通的朝向相反、從被連接配置的磁極芯體180、280的各個(gè)垂直地朝向?qū)χ镁€圈的主磁通的朝向相同的方式通電電流。

像這樣，通過使從被連接配置的磁極芯體180、280朝向?qū)ο缶€圈的主磁通的垂直方向的朝向一致來使作用于輸電線圈10及受電線圈20間的磁場(chǎng)增強(qiáng)，增加供電電力。組合了多個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的供電電力與單一兩側(cè)纏繞線圈的臺(tái)數(shù)成比例地增加。

另一方面，在組合了2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中，從單一兩側(cè)纏繞線圈獨(dú)立地產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)在充分分離了的位置相互抵消，所以漏磁場(chǎng)的大小大幅度下降。

其中，如圖8所示，若從磁極芯體180朝向?qū)ο缶€圈的主磁通的垂直方向的朝向與從磁極芯體280朝向?qū)ο缶€圈的主磁通的垂直方向的朝向相反，則垂直方向的主磁通抵消，所以即使結(jié)合多臺(tái)單一兩側(cè)纏繞線圈，也不能增加供電電力。

圖1a示出使2個(gè)的單一兩側(cè)纏繞線圈100、200的繞組方向相反，將這些繞組串聯(lián)連接，使結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的供電電力增加至單一兩側(cè)纏繞線圈的供電電力的2倍的情況。另外，圖1b示出使2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組方向相同，將這些繞組串聯(lián)連接，使結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的供電電力增加至單一兩側(cè)纏繞線圈的供電電力的2倍的情況。

另外，圖3a示出使2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈100、200的繞組方向相反，將這些繞組并聯(lián)連接，使結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的供電電力增加至單一兩側(cè)纏繞線圈的供電電力的2倍的情況。另外，圖3b示出使2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈100、200的繞組方向相同，將這些繞組并聯(lián)連接，使結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的供電電力增加至單一兩側(cè)纏繞線圈的供電電力的2倍的情況。

如圖4所示，由結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成的受電線圈按照單一兩側(cè)纏繞線圈的排列方向與車輛的前后方向一致的方式被配置于車輛的地板下表面的設(shè)置位置。

圖5示出使用磁場(chǎng)解析軟件(jmag－designerver.11.0)而調(diào)查出的組合了2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的磁力線分布。這里，示出組合2臺(tái)具有12.5kw供電能力的單一兩側(cè)纏繞線圈來進(jìn)行25kw供電的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的磁力線分布。為了比較，圖6示出進(jìn)行12.5kw供電的單一兩側(cè)纏繞線圈單體的磁力線分布。65、66是磁遮蔽用的鋁板。

在組合了2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中，從兩端的磁極芯體產(chǎn)生與單一兩側(cè)纏繞線圈單體同程度的漏磁場(chǎng)。但是，來自連接的磁極芯體的位置的漏磁場(chǎng)因從單一兩側(cè)纏繞線圈獨(dú)立產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)在充分分離了的位置相互抵消而較少。

因此，組合了2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈具有單一兩側(cè)纏繞線圈單體的2倍的供電能力，從端部的磁極芯體產(chǎn)生與單一兩側(cè)纏繞線圈單體同程度的漏磁場(chǎng)。

因此，如果使用小容量的單一兩側(cè)纏繞線圈來作為結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中所使用的單一兩側(cè)纏繞線圈，并組合偶數(shù)個(gè)該單一兩側(cè)纏繞線圈，則能夠減小結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的漏磁場(chǎng)。另外，即使在使用小容量的單一兩側(cè)纏繞線圈的情況下，通過增加組合的單一兩側(cè)纏繞線圈的臺(tái)數(shù)，也能夠使結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的容量與臺(tái)數(shù)成比例地增加。

圖9a、圖9b示出對(duì)組合了2臺(tái)單一兩側(cè)纏繞線圈來進(jìn)行12.5kw供電的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈(單一兩側(cè)纏繞線圈單獨(dú)的供電能力為6.25kw)的漏磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量后的結(jié)果。在該測(cè)量中，如圖9a所示，以組合的2臺(tái)單一兩側(cè)纏繞線圈的中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，求出x方向及y方向上的距基準(zhǔn)點(diǎn)的距離與漏磁通密度(μt)之間的關(guān)系，將該結(jié)果示于圖9b。

另外，為了比較，圖10a、圖10b示出對(duì)進(jìn)行10kw供電的單一兩側(cè)纏繞線圈單體的漏磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量后的結(jié)果。在該測(cè)量中，如圖10a所示，以單一兩側(cè)纏繞線圈的中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，求出x方向及y方向上的距基準(zhǔn)點(diǎn)的距離與漏磁通密度(μt)之間的關(guān)系，將該結(jié)果示于圖10b。

另外，在圖11中，將圖9b及圖10b的測(cè)量結(jié)果匯集于坐標(biāo)圖中。

由圖11可知，組合了2臺(tái)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈，盡管與進(jìn)行10kw供電的單一兩側(cè)纏繞線圈單體相比供電電力較大，但與單一兩側(cè)纏繞線圈單體相比漏磁通降低。結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中的漏磁通的降低比例，若從基準(zhǔn)點(diǎn)(變壓器中心)分離500mm以上則變得顯著。

結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的漏磁通較少是因?yàn)闃?gòu)成結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的單一兩側(cè)纏繞線圈的供電能力與具有10kw供電能力的單一兩側(cè)纏繞線圈單體相比較低、2臺(tái)單一兩側(cè)纏繞線圈的漏磁通相抵消。另外，結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的供電電力較大是因?yàn)樾∪萘康膯我粌蓚?cè)纏繞線圈的供電能力被擴(kuò)大2倍從而超過10kw。

圖12表示圖11中的從變壓器中心分離了500mm以上的范圍內(nèi)的磁通密度的變化的近似曲線的公式。結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的漏磁通的減少不僅在2臺(tái)單一兩側(cè)纏繞線圈的排列方向亦即x方向上體現(xiàn)，在y方向上也有體現(xiàn)，以距基準(zhǔn)點(diǎn)的距離的約4次方的方式減少。

現(xiàn)在，從由磁場(chǎng)暴露造成的健康損害的防止等觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)置有針對(duì)漏磁場(chǎng)的種種規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。例如，國(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì)(icnirp)公布“針對(duì)公眾暴露于時(shí)間變化的電場(chǎng)及磁場(chǎng)時(shí)的參考水平(2010)”，示出2.7×10^-5t的值作為3khz～10mhz頻率范圍中的磁通密度。

明確這樣的基準(zhǔn)、在公司內(nèi)部所決定的更加嚴(yán)格的漏磁場(chǎng)的規(guī)定值且具備所要求的容量的非接觸供電變壓器，能夠通過以下那樣的順序來制造。

在車輛的下表面的設(shè)置位置設(shè)置了組合了2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的情況下，選定車輛周圍的漏磁通不超過規(guī)定值的單一兩側(cè)纏繞線圈。接下來，用非接觸供電變壓器的所需容量除以已選定的1個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的容量，來求出該單一兩側(cè)纏繞線圈的所需臺(tái)數(shù)，組合該臺(tái)數(shù)的單一兩側(cè)纏繞線圈來制造結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈。

此時(shí)，為了漏磁通的降低，將組合成結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的單一兩側(cè)纏繞線圈的臺(tái)數(shù)設(shè)定為偶數(shù)個(gè)極為重要。此外，在漏磁場(chǎng)不成為問題的情況下，也可以用奇數(shù)個(gè)(3以上)單一兩側(cè)纏繞線圈構(gòu)成結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈。在單一兩側(cè)纏繞線圈為3以上的奇數(shù)個(gè)的情況下，因其內(nèi)部連續(xù)的偶數(shù)個(gè)的單一兩側(cè)纏繞線圈而漏磁場(chǎng)相互抵消，所以也能夠某種程度地抑制漏磁場(chǎng)的增加。

像這樣，組合所需臺(tái)數(shù)組的單一兩側(cè)纏繞線圈的方式能夠?qū)崿F(xiàn)漏磁通的降低，并且利用組合數(shù)能夠容易地實(shí)現(xiàn)大容量化。因此，能夠提高生產(chǎn)操作性，降低生產(chǎn)成本。

另外，在將在圖9b的漏磁場(chǎng)的測(cè)量中使用了的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈設(shè)置于車底中央的設(shè)置位置的情況下，在車輛的外周的漏磁場(chǎng)已充分明確icnirp的參考水平。

另外，圖13a～圖13c示出伴隨著具備該結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈輸電線圈與受電線圈的位置偏移及間隙變動(dòng)的特性變化。圖13a示出沿x方向在±60mm的范圍變動(dòng)時(shí)的供電電力(pd)、供電效率(η)、輸入電壓(vin)、耦合系數(shù)(k)及輸出電壓(v2)的變化，圖13b示出沿y方向在±150mm的范圍變動(dòng)時(shí)的各值的變化，另外，圖13c示出在40mm～90mm之間改變間隙長(zhǎng)時(shí)的各值的變化。其中，在這里，按照使pd固定的方式調(diào)整輸入電壓(vin)。

由圖13a～圖13c可知，針對(duì)該非接觸供電變壓器的位置偏移及間隙變動(dòng)的允許度較大。

在結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中，多個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組如圖1a、圖1b、圖3a、圖3b所示那樣能夠串聯(lián)連接也能夠并聯(lián)連接，但在如圖1a、圖1b所示那樣將單一兩側(cè)纏繞線圈100、200的繞組串聯(lián)連接的情況下，在這些繞組中流動(dòng)相同的電流，所以即使具備該結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的輸電線圈與受電線圈產(chǎn)生了位置偏移，也不會(huì)產(chǎn)生單一兩側(cè)纏繞線圈100及200中的電流的不平衡。但是，在將繞組串聯(lián)連接的情況下，端子間的電壓變高。

另一方面，在如圖3a、圖3b所示那樣將單一兩側(cè)纏繞線圈100、200的繞組并聯(lián)連接的情況下，端子間的電壓減少至串聯(lián)連接時(shí)的1/2，易于操作，但是在具備該結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的輸電線圈與受電線圈產(chǎn)生了位置偏移的情況下，有可能在單一兩側(cè)纏繞線圈100及200中流動(dòng)的電流變得不平衡。

因此，優(yōu)選即使是在輸電線圈及受電線圈中的一方中將2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組并聯(lián)連接的情況下，另一方也將2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組串聯(lián)連接，來獲取電流的平衡。

另外，也可以：如圖14a、圖14b所示，組合2組2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈來構(gòu)成結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈，輸電線圈及受電線圈中的一方如圖14a所示那樣，將各組的2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組分別串聯(lián)連接，并且將2組單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組并聯(lián)連接，輸電線圈及受電線圈中的另一方如圖14b所示那樣，將各組的2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組分別并聯(lián)連接，并且將2組單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組并聯(lián)連接。該情況下，也在并聯(lián)連接之中嵌入串聯(lián)連接而獲取電流的平衡。

另外，也可以如圖15a、圖15b所示那樣，組合2組的2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈來構(gòu)成結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈。即，如圖15a、圖15b所示，也可以在輸電線圈及受電線圈中，均將各組的2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組分別串聯(lián)連接，并且將2組單一兩側(cè)纏繞線圈的繞組并聯(lián)連接。該情況下，也在并聯(lián)連接之中嵌入串聯(lián)連接而獲取電流的平衡。

其中，在圖14a、圖14b、圖15a、圖15b中，示出了2個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的組為2組的情況，但也可以是2組以上(m組：m是自然數(shù))。

另外，如圖16所示，在結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈中，當(dāng)設(shè)連接著的磁極部的合計(jì)寬度(單一兩側(cè)纏繞線圈的排列方向的寬度)為d1、設(shè)位于結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的端部的磁極部的寬度為d2時(shí)，也可以d1＜2×d2。

在單一兩側(cè)纏繞線圈相鄰的位置，二個(gè)單一兩側(cè)纏繞線圈的磁極部連接而成為2倍的寬度，所以即使縮窄各個(gè)進(jìn)行連接的磁極部的寬度來實(shí)現(xiàn)單一兩側(cè)纏繞線圈的輕量化、結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈的縮短化，也不會(huì)產(chǎn)生故障。

另外，在如圖17a、圖17b所示那樣，組合了2臺(tái)單一兩側(cè)纏繞線圈100、200的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈與電線22扁平地纏繞于平板狀的鐵氧體磁芯21的單面的單側(cè)纏繞線圈對(duì)置的情況下，也如圖17a所示那樣，形成在兩者間巡回的主磁通，所以能夠在兩者間實(shí)現(xiàn)高效的非接觸供電。因此，組合了單一兩側(cè)纏繞線圈100、200的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈不僅相對(duì)于相同結(jié)構(gòu)的結(jié)合兩側(cè)纏繞線圈，也相對(duì)于單側(cè)纏繞線圈具有互換性。其中，圖17b是圖17a的俯視圖。

另外，在這里，對(duì)單一兩側(cè)纏繞線圈具備h字形芯體的情況進(jìn)行了說明，但單一兩側(cè)纏繞線圈也可以是如圖20b所示那樣具備方形芯體的兩側(cè)纏繞線圈。

本發(fā)明所涉及的非接觸供電變壓器能夠?qū)⒙┐艌?chǎng)較低地抑制并且能夠?qū)崿F(xiàn)大容量化，能夠廣泛地利用于電動(dòng)車、插電式混合動(dòng)力汽車等各種移動(dòng)體的非接觸供電。

附圖標(biāo)記說明：

10…輸電線圈；20…受電線圈；21…鐵氧體磁芯；31…鐵氧體磁芯；40…h(huán)字形鐵氧體芯體；41…磁極部；42…磁極部；43…被纏繞部；50…繞組部；61…方形鐵氧體芯體；62…繞組；63…方形鐵氧體芯體；64…繞組；65…鋁板；66…鋁板；67…主磁通；68…漏磁通；69…漏磁通；80…磁極芯體；81…繞組芯體；82…下層鐵氧體板；100…單一兩側(cè)纏繞線圈；150…繞組；180…磁極芯體；181…繞組芯體；200…單一兩側(cè)纏繞線圈；250…繞組；280…磁極芯體；281…繞組芯體。