线圈单元、输电装置、外部供电装置及车辆充电系统.pdf

本发明提供一种线圈单元、输电装置、外部供电装置和车辆充电系统。该线圈单元具有与设于外部的外部谐振线圈电磁场进行谐振耦合的谐振线圈（110），谐振线圈（110）包括以第一卷绕中心（O1）为中心、包围第一卷绕中心（O1）的周围而延伸的外侧线圈（115）和从外侧线圈（115）延伸到由外侧线圈（115）包围的区域内的延伸部，若将外部谐振线圈（240）和谐振线圈（110）进行电磁场谐振耦合时谐振线圈（110）中流动的交流电流的波腹部分设为谐振线圈（110）的腹部，则谐振线圈（110）以腹部（AM1）位于延伸部的方式形成。

权利要求书
1.  一种线圈单元，具有与设于外部的外部谐振线圈（240）进行电磁场谐振耦合的谐振线圈（110），
所述谐振线圈（110）包括以第一卷绕中心（O1）为中心、包围所述第一卷绕中心（O1）的周围而延伸的外侧线圈（115）和从所述外侧线圈（115）延伸到由所述外侧线圈（115）包围的区域内的延伸部，
若将所述外部谐振线圈（240）和所述谐振线圈（110）进行电磁场谐振耦合时所述谐振线圈（110）中流动的交流电流的波腹部分设为谐振线圈（110）的腹部，则所述谐振线圈（110）以所述腹部（AM1）位于所述延伸部（114）的方式形成。

2.  如权利要求1所述的线圈单元，其中，
所述谐振线圈（110）包括内侧线圈（114），该内侧线圈形成环状，且因电流流动而形成的磁场的方向与所述外侧线圈（115）所形成的磁场的朝向为相同朝向，
所述延伸部为所述内侧线圈（114）。

3.  如权利要求2所述的线圈单元，其中，
所述内侧线圈沿所述外侧线圈空有间隔地设置有多个，
所述腹部（AM1）位于多个所述内侧线圈之一上。

4.  如权利要求2所述的线圈单元，其中，
所述内侧线圈（114）以包围第二卷绕中心（O114）的周围的方式延伸，
所述第二卷绕中心（O114）位于从所述第一卷绕中心（O1）离开的位置上，
所述谐振线圈（110）形成为，所述腹部（AM1）位于比所述第二卷绕中心（O114）靠所述第一卷绕中心（O1）一侧。

5.  如权利要求1所述的线圈单元，其中，
所述谐振线圈（110）包括第一端部及第二端部，
所述线圈单元还具有与所述第一端部及所述第二端部连接的电容器，
所述腹部（AM1）位于从形成所述谐振线圈（110）的导线的一端至另一端的长度方向上的中央部。

6.  如权利要求5所述的线圈单元，其中，
所述谐振线圈（110）包括内侧线圈（114），该内侧线圈形成环状，且因电流流动而形成的磁场的方向与所述外侧线圈（115）所形成的磁场的朝向为相同朝向，
所述内侧线圈沿所述外侧线圈空有间隔地设置有多个，
多个所述内侧线圈包括：第一内侧线圈（114），所述谐振线圈（110）的腹部（AM1）位于该第一内侧线圈（114）；和第二内侧线圈（109），包括所述第一端部及第二端部且连接有所述电容器。

7.  如权利要求5所述的线圈单元，其中，
由所述谐振线圈（110）和所述电容器形成谐振电路，
所述腹部（AM1）位于所述谐振电路的电流路径的中央。

8.  如权利要求1所述的线圈单元，其中，
还具有与所述谐振线圈（110）进行电磁感应耦合的电磁感应线圈。

9.  一种车辆，具有权利要求1～8中任一项所述的线圈单元，其中，
所述谐振线圈（110）的腹部（AM1）与所述车辆的中心之间的距离小于所述第一卷绕中心（O1）与所述车辆的中心之间的距离。

10.  一种外部供电装置，具备权利要求1～8中任一项所述的线圈单元。

11.  一种车辆供电系统，具有：
权利要求9所述的车辆；及
权利要求10所述的外部供电装置。

说明书线圈单元、输电装置、外部供电装置及车辆充电系统
技术领域
本发明涉及线圈单元、输电装置、外部供电装置及车辆充电系统。
背景技术
近年来，出于对环境的考虑，使用蓄电池等的电力对驱动轮进行驱动的混合动力车辆或电动汽车等受到关注。
特别是近年来，搭载有上述那样的蓄电池的电动车辆中，不使用插头等而能够以非接触方式对蓄电池进行充电的无线充电受到关注。并且，最近在非接触的充电方式中也提出了各种充电方式，特别是利用谐振现象而以非接触方式传输电力的技术引人注目。
例如，日本特开2010－73976号公报中披露的车辆及供电装置分别具备通信线圈。搭载在车辆上的通信线圈包括括谐振线圈和受电线圈，搭载在供电装置上的通信线圈包括谐振线圈和供电线圈。并且，在搭载在供电装置上的谐振线圈和搭载在车辆上的谐振线圈之间利用谐振现象进行电力的非接触传输。
专利文献1：日本特开2010－73976号公报
发明内容
发明所要解决的课题
日本特开2010－73976号公报中披露的车辆和供电装置之间以非接触方式进行电力传输时，在各谐振线圈内流通高电压的高频电流，在各谐振线圈的周围形成高强度的磁场。其结果为，在电力传输过程中，高强度的磁场有可能向车辆周围泄漏。
本发明是鉴于上述发明而研发的，其目的在于提供一种能够抑制强度过高的磁场向线圈单元的周围泄漏的线圈单元、输电装置、外部供电装置及车辆充电系统。
用于解决课题的方法
本发明的线圈单元，具有与设于外部的外部谐振线圈电磁场进行谐振耦合的谐振线圈。上述谐振线圈包括以第一卷绕中心为中心、包围第一卷绕中心的周围而延伸的外侧线圈和从外侧线圈延伸到由外侧线圈包围的区域内的延伸部。若将上述外部谐振线圈和谐振线圈进行电磁场谐振耦合时谐振线圈中流动的交流电流的波腹部分设为谐振线圈的腹部，则上谐振线圈以腹部位于延伸部的方式形成。
优选为，上述谐振线圈包括内侧线圈，该内侧线圈形成环状，且因电流流动而形成的磁场的方向与外侧线圈所形成的磁场的朝向为相同朝向，延伸部为内侧线圈。优选为，上述内侧线圈沿外侧线圈空有间隔地设置有多个，腹部位于多个内侧线圈之一上。
优选为，上述内侧线圈以包围第二卷绕中心的周围的方式延伸。上述第二卷绕中心位于从第一卷绕中心离开的位置上。上述谐振线圈形成为，腹部位于比第二卷绕中心靠第一卷绕中心一侧。优选为，上述谐振线圈包括第一端部及第二端部。该线圈单元还具有与上述第一端部及第二端部连接的电容器，上述腹部位于从形成谐振线圈的导线的一端至另一端的长度方向上的中央部。
优选为，上述谐振线圈包括内侧线圈，该内侧线圈形成环状，且因电流流通而形成的磁场的方向与外侧线圈所形成的磁场的朝向为相同朝向。上述内侧线圈沿外侧线圈空有间隔地设置有多个。多个上述内侧线圈包括：第一内侧线圈，谐振线圈的腹部位于该第一内侧线圈；和第二内侧线圈，包括第一端部及第二端部且连接有电容器。
优选为，由上述谐振线圈和电容器形成谐振电路。上述腹部位于谐振电路的电流路径的中央。优选为，还具有与上述谐振线圈进行电磁感应耦合的电磁感应线圈。本发明的车辆具有上述线圈单元，谐振线圈的腹部与车辆的中心之间的距离小于第一卷绕中心与车辆的中心之间的距离。本发明的外部供电装置具有上述线圈单元。本发明的车辆受电系统具有上述车辆和上述外部供电装置。
发明效果
根据本发明的线圈单元、输电装置、外部供电装置及车辆充电系统，能够抑制强度过高的磁场向周围泄漏。
附图说明
图1是示意地表示本实施方式1的车辆100和向车辆100供给电力的外部供电装置200的模式图。
图2是用于说明基于谐振法进行的输电和受电的原理的模式图。
图3是表示距电流源（磁流源）的距离与电磁场的强度之间的关系的图。
图4是示意地表示搭载在车辆上的车辆侧线圈单元101的立体图。
图5是从图4所示的V方向观察车辆侧谐振线圈110及车辆侧电磁感应线圈120而得到的俯视图。
图6是用于详细说明车辆侧谐振线圈110的分解图。
图7是表示连接线116及其周围的结构的立体图。
图8是表示车辆侧谐振线圈110及车辆侧电磁感应线圈120的一部分的侧视图。
图9是表示车辆侧谐振线圈110中流动有电流时的状态的模式图。
图10是示意地表示如上述那样构成的车辆侧谐振线圈110及车辆侧电容器109的电路图。
图11是由车辆侧谐振线圈110、车辆侧电容器109及连接配线132A、113形成的LC谐振器的展开图及表示在谐振电路内流动的电流 值的曲线图。
图12是示意地表示谐振电路的位置和在该位置的周围形成的电场强度EF及磁场强度MF的曲线图。
图13是表示车辆侧谐振线圈110和设备侧谐振线圈240进行电磁场谐振耦合时的车辆侧谐振线圈110的俯视图。
图14是示意地表示设备侧线圈单元201的立体图。
图15是从图14所示的XV方向观察设备侧电磁感应线圈230以及设备侧谐振线圈240时的俯视图。
图16是设备侧谐振线圈240中流动有谐振频率的电流时的设备侧谐振线圈240的俯视图。
图17是示意地表示电力传输时的车辆侧谐振线圈110及设备侧谐振线圈240的立体图。
图18是表示车辆侧谐振线圈110与设备侧谐振线圈240沿铅垂方向排列的状态下车辆侧谐振线圈110与近场NF2的位置关系的俯视图。
图19是表示车辆侧谐振线圈110从图18所示的车辆侧谐振线圈110的位置产生了位置偏差的状态的俯视图。
图20是表示车辆100的下面的立体图。
图21是车辆100的仰视图。
图22是表示电动车辆的地板11和车辆侧线圈单元101的立体图。
图23是表示车辆100停于驻车空间202的规定位置时的状态的局部侧视图。
具体实施方式
使用图1～图23，说明本发明的实施方式1的车辆及外部供电装置。
图1是示意地表示本实施方式1的车辆100和对车辆100供给电力的外部供电装置200的模式图。
车辆100在设有外部供电装置200的驻车空间202的规定位置停 车，主要从外部供电装置200接收电力。另外，车辆100也能够向外部供电装置200供给电力。
在驻车空间202设有止轮器203、车线，使得车辆100停于规定的位置。
外部供电装置200包括：与交流电源210连接的高频电力驱动器220；和与该高频电力驱动器220连接的设备侧线圈单元201。设备侧线圈单元201主要作为非接触电力输送装置而发挥功能，设备侧线圈单元201包括：设备侧谐振线圈240；与设备侧谐振线圈240连接的设备侧电容器250；及与设备侧谐振线圈240电连接的设备侧电磁感应线圈230。
交流电源210是车辆外部的电源，例如是系统电源。高频电力驱动器220将从交流电源210接收的电力转换为高频电力，并将该转换后的高频电力向设备侧电磁感应线圈230供给。另外，高频电力驱动器220所生成的高频电力的频率例如为1M～几十MHz。
设备侧电磁感应线圈230中，通过供给上述高频电力，使从设备侧电磁感应线圈230产生的磁通量随着时间推移而变化。
设备侧谐振线圈240与设备侧电磁感应线圈230进行电磁感应耦合，来自设备侧谐振线圈240的磁通量发生变化，从而通过电磁感应使高频电流也在设备侧谐振线圈240中流动。
此时，向设备侧电磁感应线圈230供给电流，使得在设备侧谐振线圈240中流动的高频电流的频率与由设备侧电磁感应线圈230的磁阻及设备侧电容器250的电容C确定的谐振频率实质上一致。设备侧谐振线圈240及设备侧电容器250作为LC谐振器而发挥功能。
并且，在设备侧谐振线圈240的周围形成与该谐振频率实质上相同频率的电场及磁场。这样一来，在设备侧谐振线圈240的周围形成规定频率的电磁场（电磁场）。
并且，车辆100具备LC谐振器，该LC谐振器具有与由设备侧谐振线圈240及设备侧电容器250形成的LC谐振器相同的谐振频率，该LC谐振器和由设备侧谐振线圈240及设备侧电容器250形成的LC谐振器进行电磁场谐振耦合，从而从外部供电装置200向车辆100输送电力。
另外，车辆100与外部供电装置200主要利用由设备侧谐振线圈240及设备侧电容器250形成的电磁场中的近场（消逝场），从外部供电装置200侧向车辆100供给电力。关于利用该电磁谐振法而得到的无线输电/受电方法的详细情况在后面论述。
车辆100具有：主要作为非接触电力受电装置而发挥功能的车辆侧线圈单元101；与车辆侧线圈单元101连接的整流器130；与整流器130连接的DC/DC转换器140；与该DC/DC转换器140连接的蓄电池150；动力控制单元（PCU（Power Control Unit））160；与该动力控制单元160连接的电动机单元170；及对DC/DC转换器140、动力控制单元160等的驱动进行控制的车辆ECU（Electronic Control Unit：电子控制单元）180。
另外，本实施方式的车辆100是具备未图示的发动机的混合动力车辆，但是只要是由电动机驱动的车辆即可，也包括电动汽车和燃料电池车辆。
车辆侧线圈单元101包括：车辆侧谐振线圈110；与该车辆侧谐振线圈110连接的车辆侧电容器109；及通过电磁感应而与车辆侧谐振线圈110耦合的车辆侧电磁感应线圈120。另外，关于车辆侧线圈单元 101的详细结构在后面论述。
车辆侧谐振线圈110和车辆侧电容器109构成LC谐振器，由车辆侧谐振线圈110及车辆侧电容器109形成的LC谐振器的谐振频率和由设备侧谐振线圈240及设备侧电容器250形成的LC谐振器的谐振频率实质上一致。
此处，当向设备侧谐振线圈240供给与该LC谐振器的谐振频率相同频率的高频电流时，产生频率为该谐振频率的电磁场（电磁场）。
并且，当在距设备侧谐振线圈240例如几米以内程度的范围内配置车辆侧谐振线圈110时，由车辆侧谐振线圈110及车辆侧电容器109形成的LC谐振器进行谐振，使电流在车辆侧谐振线圈110中流动。这样一来，车辆侧谐振线圈110和设备侧谐振线圈240进行电磁场谐振耦合。
车辆侧电磁感应线圈120与车辆侧谐振线圈110进行电磁感应耦合，取出车辆侧谐振线圈110所接收到的电力。车辆侧电磁感应线圈120从车辆侧谐振线圈110依次取出电力，从而经由电磁场从设备侧谐振线圈240向车辆侧谐振线圈110依次供给电力。这样一来，车辆侧线圈单元101和设备侧线圈单元201采用所谓电磁谐振方式的无线输电/受电方式。
整流器130与车辆侧电磁感应线圈120连接，将从车辆侧电磁感应线圈120供给的交流电流转换为直流电流，并向DC/DC转换器140供给。
DC/DC转换器140调整从整流器130供给的直流电流的电压，并向蓄电池150供给。
动力控制单元160包括：与蓄电池150连接的转换器和与该转换器连接的逆变器，转换器调节（升高）从蓄电池150供给的直流电流，并向逆变器供给。逆变器将从转换器供给的直流电流转换为交流电流，并向电动机单元170供给。
电动机单元170例如采用三相交流电动机等，通过从动力控制单元160的逆变器供给的交流电流进行驱动。
另外，将蓄积于蓄电池150的电力向交流电源210供给时，例如DC/DC转换器140将来自蓄电池150的电流升压，并向整流器130供给。整流器130将来自DC/DC转换器140的直流电流转换为高频电流。该高频电流的频率采用上述谐振频率。
整流器130将该高频电流向车辆侧电磁感应线圈120供给。车辆侧谐振线圈110通过电磁感应从车辆侧电磁感应线圈120接收高频电流。该高频电流的频率与谐振频率实质上一致，由车辆侧谐振线圈110及车辆侧电容器109形成的LC谐振器进行谐振。并且，在车辆侧谐振线圈110的周围形成频率为上述谐振频率的电磁场（电磁场）。
并且，通过在距车辆侧谐振线圈110例如几米程度的范围内配置设备侧谐振线圈240，由设备侧谐振线圈240及设备侧电容器250形成的LC谐振器进行谐振。并且，向设备侧谐振线圈240供给的电力通过电磁感应向设备侧电磁感应线圈230引出。向设备侧谐振线圈240引出的电力通过高频电力驱动器220向交流电源210供给。
另外，车辆100为混合动力车辆的情况下，车辆100还具备发动机和动力分割机构，电动机单元170包括主要作为发电机发挥功能的电动发电机和主要作为电动机发挥功能的电动发电机。
如上所述，本实施方式1的车辆侧线圈单元101和设备侧线圈单 元201之间是无线输电/受电方式，采用利用了电磁场的谐振法。
图2是用于说明基于谐振法的输电及受电的原理的模式图，使用该图2来说明基于谐振法的输电及受电的原理。
参照图2，该谐振法中，与两个音叉产生谐振的情况同样地，具有相同的固有频率的两个LC谐振线圈在电磁场（近场）中进行谐振，从而经由电磁场从一个线圈向另一个线圈传输电力。
具体而言，将一次线圈320与高频电源310连接，通过电磁感应向与一次线圈320磁耦合的一次自谐振线圈330供给1MHz～数十MHz的高频电力。一次自谐振线圈330是基于线圈自身的电感和寄生电容（在线圈上连接电容器的情况下，包括电容器的电容）的LC谐振器，并经由电磁场（近场）与具有和一次自谐振线圈330相同谐振频率的二次自谐振线圈340进行谐振。这样一来，能量（电力）经由电磁场从一次自谐振线圈330向二次自谐振线圈340移动。向二次自谐振线圈340移动的能量（电力）由通过电磁感应与二次自谐振线圈340磁耦合的二次线圈350取出，并向负载360供给。另外，利用谐振法的输电在表示一次自谐振线圈330和二次自谐振线圈340的谐振强度的Q值例如大于100时实现。
另外，当表示图2的结构与图1的结构的对应关系时，图1所示的交流电源210及高频电力驱动器220相当于图2的高频电源310。另外，图1所示的设备侧电磁感应线圈230相当于图2的一次线圈320。另外，图1所示的设备侧谐振线圈240及设备侧电容器250相当于图3的一次自谐振线圈330和一次自谐振线圈330的寄生电容。
图1所示的车辆侧谐振线圈110及车辆侧电容器109相当于图2的二次自谐振线圈340和二次自谐振线圈340的寄生电容。
图1所示的车辆侧电磁感应线圈120相当于图2的二次线圈350。并且，图1所示的整流器130、DC/DC转换器140及蓄电池150相当于图2所示的负载360。
另外，本实施方式1的无线输电/受电方式通过利用电磁场的“静电场”为支配性的近场（消逝场），以提高输电及受电效率。
图3是表示距电流源（磁流源）的距离与电磁场的强度之间的关系的图。参照图3，电磁场由三个成分构成。曲线k1为与距波源的距离成反比例的成分，被称作“辐射电场”。曲线k2为与距波源的距离的二次方成反比例的分量，被称作“感应电场”。另外，曲线k3为与距波源的距离的三次方成反比例的分量，被称作“静电场”。
“静电场”是电磁波的强度随着距波源的距离而急剧减小的区域，谐振法中，利用该“静电场”为支配性的近场（消逝场）而进行能量（电力）的传输。即，在“静电场”为支配性的近场中，使具有相同固有频率的一对谐振器（例如一对LC谐振线圈）进行谐振，从而从一个谐振器（一次自谐振线圈）向另一个谐振器（二次自谐振线圈）传输能量（电力）。该“静电场”不向远方传播能量，因此与通过将能量传播至远方的“辐射电场”来传输能量（电力）的电磁波相比，谐振法能够以更少的能量损失进行输电。
这样一来，本实施方式1的车辆100和外部供电装置200利用电磁场的近场的谐振在车辆100的车辆侧线圈单元101和外部供电装置200的设备侧线圈单元201之间进行电力的输送及接收。
此处，在车辆侧线圈单元101和设备侧线圈单元201之间进行电力的输送机接收时，若高强度的磁场向车辆的周围泄漏，则有可能对车辆100的周围的电气设备等造成影响。
本申请发明人等通过锐意努力，结果发现：在受电及输电的过程中，在车辆侧谐振线圈110的特定部位和设备侧谐振线圈240的特定部位的周围形成强度特别高的磁场，本申请发明中，以抑制强磁场在受电及输电的过程中向车辆100的周围泄漏为目的，以下对其具体结构进行说明。
图4是示意地表示搭载在车辆上的车辆侧线圈单元101的立体图。如该图4所示，车辆侧线圈单元101包括：车辆侧谐振线圈110；车辆侧电磁感应线圈120；与车辆侧谐振线圈110连接的车辆侧电容器109；和连接车辆侧电容器109及车辆侧谐振线圈110的连接配线132A及连接配线132B。
车辆侧谐振线圈110包括端部131A和端部131B，在端部131A连接有连接配线132A，在端部131B连接有连接配线132B。车辆侧电容器109及车辆侧谐振线圈110通过该连接配线132A及连接配线132B而串联地连接。另外，在该图4所示的例中，连接配线132A、132B与车辆侧谐振线圈110一体地形成。具体而言，使构成车辆侧谐振线圈110的线圈线在端部131A、131B折弯而形成连接配线132A、132B。
图5是从图4所示的V方向观察车辆侧谐振线圈110及车辆侧电磁感应线圈120而得到的俯视图。另外，在图5中，车辆侧电磁感应线圈120由虚线表示。如该图5和图4所示，车辆侧谐振线圈110配置在车辆侧电磁感应线圈120的下方。车辆侧谐振线圈110包括：以包围卷绕中心线O1的周围的方式延伸的外侧线圈115；与该外侧线圈115连接并配置在外侧线圈115所包围的区域内的多个内侧线圈111、112、113、114；及多个连接线116、117、118、119。
对于外侧线圈115和车辆侧电磁感应线圈120，在从位于卷绕中心线O1上的位置观察外侧线圈115的中心点的方向上观察外侧线圈115及车辆侧电磁感应线圈120时，外侧线圈115和车辆侧电磁感应线 圈120重合。
即，外侧线圈115及车辆侧电磁感应线圈120彼此以一方沿着另一方的方式形成。
此处，在车辆侧谐振线圈110与车辆侧电磁感应线圈120之间，通过电磁感应进行电流的供给和接收。
由于外侧线圈115和车辆侧电磁感应线圈120重合地配置，所以在车辆侧谐振线圈110与车辆侧电磁感应线圈120之间进行电流的供给和接收之际，因电流在车辆侧谐振线圈110中流动而产生的磁力线的大部分通过车辆侧电磁感应线圈120。由此，车辆侧电磁感应线圈120中产生较大的电动势，在车辆侧谐振线圈110和车辆侧电磁感应线圈120之间良好地进行电流的供给和接收。
外侧线圈115以沿卷绕中心线O1的周围延伸的方式形成。内侧线圈111、112、113、114彼此在外侧线圈115的周向上空有间隔地配置。内侧线圈111、112、113、114在卷绕中心线O1的周围呈环状排列，各内侧线圈111、112、113、114的卷绕中心在卷绕中心线O1的周围等间隔地配置。内侧线圈111、112、113、114配置成内接于外侧线圈115的内周缘侧。因此，能够较大地确保内侧线圈111、112、113、114的各直径，能够实现受电及输电效率的提高。
车辆侧谐振线圈110的端部131A、131B位于内侧线圈112，在内侧线圈112连接有车辆侧电容器109。
车辆侧谐振线圈110由一根导线形成，外侧线圈115、内侧线圈111、112、113、114及连接线116、117、118、119由一根导线一体形成。
通过由一根导线构成车辆侧谐振线圈110，从而能够将与车辆侧谐振线圈110之间进行电力的供给和接收的车辆侧电磁感应线圈120合并成一个，能够实现部件数的降低。另外，外侧线圈115和内侧线圈111、112、113、114是一匝线圈，实现了车辆侧谐振线圈110的紧凑化。
图6是用于详细说明车辆侧谐振线圈110的分解图，是对应构成车辆侧谐振线圈110的每个构成因素切断了车辆侧谐振线圈110时的分解图。
如该图6所示，外侧线圈115包括多个圆弧部115a～115d。各圆弧部115a～115d以图4、5所示的卷绕中心线O1为中心呈圆弧状延伸地形成。
另外，作为外侧线圈115的形状不限于圆形形状，能够采用方形形状、多边形形状、椭圆形状等各种形状。
内侧线圈111、112、113、114也采用大致圆形形状，但不限于圆形形状，能够采用方形形状、多边形形状、椭圆形状等各种形状。另外，内侧线圈111、112、113、114的各中心线从卷绕中心线O1离开，以卷绕中心线O1为中心排列。
连接线116、117、118、119将内侧线圈111、112、113、114与圆弧部115a、115b、115c、115d连接。
连接线116将圆弧部115a的一端和内侧线圈111的一端连接，圆弧部115a的另一端与内侧线圈112的一端连接。
连接线117将内侧线圈112的另一端与圆弧部115b的一端连接，圆弧部115b的另一端与内侧线圈113的一端连接。连接线118将内侧 线圈113的另一端与圆弧部115c的一端连接，圆弧部115c的另一端与内侧线圈114的一端连接。连接线119将内侧线圈114的另一端与圆弧部115d的一端连接。圆弧部115d的另一端与内侧线圈111的另一端连接。
另外，图6中为了说明便于车辆侧谐振线圈110，表示了将车辆侧谐振线圈110分解的状态，但是车辆侧谐振线圈110是由一根导线形成的。
图7是表示连接线116及其周围的结构的立体图。如该图7和图4所示，连接线116以横跨作为车辆侧谐振线圈110的一部分的内侧线圈111的方式形成。
连接线116以朝向车辆侧电磁感应线圈120侧隆起的方式弯曲。另外，其他连接线117、118、119也与车辆侧电磁感应线圈120同样地形成，以分别横跨车辆侧谐振线圈110的一部分的方式形成。
此时，连接线116、117、118、119与车辆侧谐振线圈110的一部分之间的距离L2例如设定为大于构成车辆侧谐振线圈110的导线的直径，可抑制连接线116、117、118、119与车辆侧谐振线圈110之间产生放电。
图8是表示车辆侧谐振线圈110及车辆侧电磁感应线圈120的一部分的侧视图。如该图8所示，车辆侧电磁感应线圈120包括沿连接线116延伸的弯曲部121。
弯曲部121进行弯曲，使得弯曲部121与连接线116之间的距离L1等于车辆侧电磁感应线圈120中除弯曲部121以外的部分与车辆侧谐振线圈110之间的距离。
如图4所示，车辆侧电磁感应线圈120包括沿车辆侧谐振线圈110的连接线117、118、119延伸的弯曲部122、123、124。
由此，车辆侧电磁感应线圈120与车辆侧谐振线圈110彼此在整周上以彼此的距离为一定距离L1的方式形成。
这样一来，由于不存在车辆侧谐振线圈110与车辆侧电磁感应线圈120之间的距离变短的部分，所以即使在车辆侧谐振线圈110及车辆侧电磁感应线圈120中流动有高电压的电流，也能够抑制车辆侧谐振线圈110及车辆侧电磁感应线圈120之间产生放电。
另外，通过将车辆侧电磁感应线圈120及车辆侧谐振线圈110之间的距离保持一定间隔，能够使车辆侧谐振线圈110良好地产生电动势，能够良好地进行车辆侧谐振线圈110及车辆侧电磁感应线圈120之间的电力的供给和接收。
图9是表示车辆侧谐振线圈110中流动有电流时的状态的模式图。如该图9所示，当电流在车辆侧谐振线圈110中流动时，在外侧线圈115中，电流沿电流方向D0流动。在内侧线圈111、112、113、114中，电流沿电流方向D1、D2、D3、D4流动。
当电流在外侧线圈115及内侧线圈111、112、113、114中沿上述的方向流动时，由外侧线圈115及内侧线圈111、112、113、114产生磁场。此时，卷绕外侧线圈115及内侧线圈111、112、113、114，使得外侧线圈115及内侧线圈111、112、113、114产生的磁场的朝向均朝向相同的方向。
图10是示意地表示如上述那样构成的车辆侧谐振线圈110及车辆侧电容器109的电路图。该图10中，车辆侧电容器109包括彼此相向的电极134和电极135，电极134、135通过连接配线132A和连接配 线132B而与车辆侧谐振线圈110的各端部131A、131B连接。
当设备侧谐振线圈240和车辆侧谐振线圈110进行电磁场耦合（电磁谐振）时，在由车辆侧谐振线圈110、车辆侧电容器109及连接配线112、113形成的电流路径内流动高频的交流电流。该交流电流的频率与LC谐振电路的谐振频率实质上一致，该交流电流成为谐振状态。图11是由车辆侧谐振线圈110、车辆侧电容器109及连接配线132A、113形成的LC谐振器的展开图及表示在谐振电路内流动的电流值的曲线图。
在该图11中，将电极134的端部设为谐振电路的电路起点LO，将电极135的端部设为谐振电路的电路末端LE。
图11所示的纵轴表示电流量，横轴表示谐振电路的位置。并且，曲线CL1表示进行电磁场谐振耦合时的任意时刻的电流量的分布。并且，曲线CL2～CL7表示从曲线CL1时刻起时刻变化的电流量的分布。
根据该曲线CL1～CL7还可知，在谐振电路内流动的电流的中间位置LM1的部分成为“波腹”。另外，连接配线132A和电极134的接线位置与电路起点LO之间的距离实质上等于电极135及连接配线132B的接线位置与电路末端LE之间的距离。另外，连接配线132A的长度等于连接配线132B的长度。因此，中间位置LM1位于形成车辆侧谐振线圈110的导线的长度方向的中央。在这样的谐振交流电流中，在“波腹”（anti-node）的部分电流量最大。因此，将车辆侧谐振线圈110中的、谐振交流电流的“波腹”部分设为腹部AM1。
由于在车辆侧谐振线圈110的腹部AM1处流动的电流最大，所以在腹部AM1的周围产生高强度的磁场。并且，形成于车辆侧谐振线圈110的周围的磁场的强度随着朝向车辆侧谐振线圈110的端部侧而变小。
另一方面，由于电路起点LO及电路末端LE的电位高而腹部AM1的电位低，所以电场强度在电路起点LO及电路末端LE的周围变大，在车辆侧谐振线圈110的腹部AM1的周围最小。
图12是示意地表示谐振电路的位置和在该位置的周围形成的电场强度EF及磁场强度MF的曲线图。根据该图12还可知，在车辆侧谐振线圈110的腹部AM1的周围形成高强度的磁场。
另外，在图11到图12中，关于包括车辆侧谐振线圈110的谐振电路进行了说明，但是在由设备侧谐振线圈240、设备侧电容器250及连接配线形成的LC谐振电路中，也形成与包括车辆侧谐振线圈110的LC谐振电路同样的电流分布、磁场强度分布及电场强度分布。
图13是表示车辆侧谐振线圈110和设备侧谐振线圈240进行电磁场谐振耦合时的车辆侧谐振线圈110的俯视图。另外，在该图13中，虚线示意地表示磁场的强度高的近场。
当车辆侧谐振线圈110和设备侧谐振线圈240进行电磁场谐振耦合时，在车辆侧谐振线圈110中流动频率为谐振频率的交流电流。由此，在车辆侧谐振线圈110的周围形成近场NF1。近场NF1包括在外侧线圈115的周围形成的单位近场UNF0和在各内侧线圈111～114的周围形成的单位近场UNF1～UNF4。
内侧线圈111、112、113、114在卷绕中心线O1的周围等间隔地配置，并且彼此以卷绕中心线O1为中心对称地配置。构成内侧线圈111、112、113、114的线圈线的长度实质上均一致，外侧线圈115也以卷绕中心线O1为中心对称地形成。在内侧线圈112形成有车辆侧谐振线圈110的端部131A及端部131B。另外，连接配线132A及连接配线132B的配线长度实质上一致。
并且，由于车辆侧谐振线圈110的端部131B及连接配线132A形成于内侧线圈112，所以车辆侧谐振线圈110的腹部AM1位于相对于内侧线圈112与卷绕中心线O1对称的内侧线圈114上。并且，可知：腹部AM1位于内侧线圈114，在腹部AM1的周围，以比其他部分大的范围形成有磁场的强度高的近场。
内侧线圈114位于由外侧线圈115包围的区域内。因此，即使在腹部AM1的周围形成高强度的磁场，也能够抑制该高强度的磁场扩展到车辆侧谐振线圈110的外侧的大范围。端部131A及端部131B位于内侧线圈112中的、比内侧线圈112的卷绕中心线O112靠卷绕中心线O1的一侧。因此，腹部AM1也位于内侧线圈114中的、比内侧线圈114的卷绕中心线O114靠卷绕中心线O1的一侧。由此，能够抑制在腹部AM1的周围形成的高强度的磁场扩展到比车辆侧谐振线圈110靠外侧的大范围。
图13等所示的例子中，腹部AM1位于内侧线圈114中的、最接近卷绕中心线O1的部分。
图14是示意地表示设备侧线圈单元201的立体图，图15是从图14所示的XV方向观察设备侧电磁感应线圈230以及设备侧谐振线圈240时的俯视图。
如图14和图15所示，设备侧线圈单元201包括：设备侧谐振线圈240；配置在该设备侧谐振线圈240的下方的设备侧电磁感应线圈230；与设备侧谐振线圈240连接的设备侧电容器250；及将设备侧电容器250和设备侧谐振线圈240连接的连接配线252A、252B。
设备侧谐振线圈240包括端部251A和端部251B。在端部251A连接有连接配线252A，在端部251B连接有连接配线252B。另外，连 接配线252A和连接配线252B也通过将形成设备侧谐振线圈240的线圈线在端部251A及端部251B的端部折弯而形成。
设备侧谐振线圈240形成与车辆侧谐振线圈110实质上相同的形状。设备侧谐振线圈240包括：外侧线圈245；配置在该外侧线圈245的内侧的多个内侧线圈241、242、243、244；及将外侧线圈245及各内侧线圈241、242、243、244连接的连接线246、247、248、249。内侧线圈241、42、243、244的各卷绕中心线在卷绕中心线O2的周围等间隔地配置。
另外，设备侧谐振线圈240也与车辆侧谐振线圈110同样地由一根导线形成。因此，能够将在与设备侧谐振线圈240之间进行电力的供给和接收的设备侧电磁感应线圈230等合并成一个，能够实现装置的简化。
在图15中，若在从卷绕中心线O2上的点观察设备侧谐振线圈240的中心点的方向上观察设备侧谐振线圈240及设备侧电磁感应线圈230，则设备侧电磁感应线圈230与外侧线圈245重合地形成。因此，能够有效地进行设备侧谐振线圈240与设备侧电磁感应线圈230之间的电力的供给和接收。
在图15中，外侧线圈245包括以卷绕中心线O2为中心延伸的圆弧状的圆弧部245a、245b、245c、245d，通过连接线246、247、248、249来将圆弧部245a、245b、245c、245d与内侧线圈241、242、243、244连接。
在该图15所示的例子中，连接线246、247、248、249也横跨设备侧谐振线圈240的一部分而形成，并以朝向设备侧电磁感应线圈230隆起的方式弯曲。
如图14所示，设备侧电磁感应线圈230包括对应于连接线246、247、248、249的形状而弯曲的弯曲部231、232、233、234，能够抑制在与设备侧电磁感应线圈230及设备侧谐振线圈240之间产生放电。
另外，通过将设备侧电磁感应线圈230和设备侧谐振线圈240之间的距离设为一定，能够使设备侧电磁感应线圈230良好地产生电动势，能够提高设备侧电磁感应线圈230与设备侧谐振线圈240之间的电力的供给和接收的效率。
在图15中，外侧线圈245中电流沿电流方向D10流动时，在内侧线圈241、242、243、244中，电流沿电流方向D11、D12、D13、D14流动。因此，由外侧线圈245形成的磁场的方向与由各内侧线圈241、242、243、244形成的磁场的方向一致。
内侧线圈241、242、243、244以卷绕中心线O2为中心对称地配置。并且，从设备侧线圈单元201向车辆侧线圈单元101输送电力时，频率为谐振频率的交流在设备侧谐振线圈240中流动。
此时，上述交流电流的波腹位于形成设备侧谐振线圈240、连接配线252A、连接配线252B及设备侧电容器250的导线的长度方向的中央部。构成设备侧电容器250的两个电极的长度实质上相等，另外，连接配线252A和连接配线252B的配线长度实质上相等。因此，上述交流电流的波腹位于形成设备侧谐振线圈240的线圈线的长度方向的中央部。并且，将设备侧谐振线圈240中交流电流的波腹部分设为腹部AM2。
图16是设备侧谐振线圈240中流动有谐振频率的电流时的设备侧谐振线圈240的俯视图。另外，图16所示的虚线是示意地表示在设备侧谐振线圈240的周围形成的近场中的、磁场的强度高的区域的图。
谐振频率的电流在设备侧谐振线圈240中流动，从而在设备侧谐振线圈240的周围形成近场NF2。近场NF2包括在外侧线圈245的周围形成的单位近场UNF10和在各内侧线圈241、242、243、244的周围形成的单位近场UNF11、UNF12、UNF13、UNF14。
可知在腹部AM2的周围，以比其他部分大的范围形成有高强度的磁场。腹部AM2位于内侧线圈244。具体而言，腹部AM2位于内侧线圈244中的、比内侧线圈244的卷绕中心线O244靠近卷绕中心线O2的部分。
因此，能够抑制在腹部AM2的周围形成的高强度的磁场在设备侧谐振线圈240的外侧大范围地扩展。
对搭载于车辆100的蓄电池150进行充电时，如图17所示，车辆侧谐振线圈110位于设备侧谐振线圈240的上方。
并且，在设备侧谐振线圈240中流动谐振频率的高频电流。并且，如图16所示，近场NF2形成于设备侧谐振线圈240的周围。
图18是表示车辆侧谐振线圈110和设备侧谐振线圈240沿铅垂方向排列的状态下，车辆侧谐振线圈110和近场NF2的位置关系的俯视图。
在该图18所示的状态下，车辆侧谐振线圈110位于近场NF2内，从设备侧谐振线圈240向车辆侧谐振线圈110良好地传递电力。
图19是表示车辆侧谐振线圈110从图18所示的车辆侧谐振线圈110的位置产生了位置偏差的状态的俯视图。
在该图19中，如图18所示，车辆侧谐振线圈110从正常的位置 产生位置偏差。另一方面，若俯视，则车辆侧谐振线圈110由于具备多个内侧线圈111、112、113、114，所以车辆侧谐振线圈110在多个位置与近场NF2交叉。因此，如图19所示，即使车辆侧谐振线圈110产生了位置偏差，也可从设备侧谐振线圈240向车辆侧谐振线圈110传递电力，可抑制电力的传递效率的降低。
另外，由于多个内侧线圈111、112、113、114配置在外侧线圈115的内侧，所以能够抑制车辆侧谐振线圈110自身的大小变大。
这样一来，根据本实施方式的车辆侧线圈单元101及设备侧线圈单元201，能够抑制高强度的磁场向各谐振线圈的外侧的大范围地泄漏，并且即使车辆侧谐振线圈110及设备侧谐振线圈240产生了位置偏差，也能够抑制输电/受电效率的降低。
接着，本申请发明人等对车辆侧谐振线圈110及设备侧谐振线圈240的搭载方式进行研究，从而抑制高强度的磁场向车辆100的周围泄漏，关于其详细情况使用附图进行说明。
图20是表示车辆100的下面的立体图，图21是车辆100的仰视图，是表示车辆侧谐振线圈110的配置位置的仰视图。并且，图22是表示电动车辆的地板11和车辆侧线圈单元101的立体图。
在图20和图21中，内侧线圈114位于电动车辆100的宽度方向上的中央部。另外，内侧线圈111～114中、内侧线圈114配置在最接近电动车辆100的中心点O4的位置。换言之，车辆侧谐振线圈110配置成腹部AM1与车辆100的中心点O4之间的距离小于卷绕中心线O1与中心点O4之间的距离。图21所示的区域R1及区域R2表示磁场的强度强的区域。由于腹部AM1配置于与车辆100的中心接近的位置，所以可抑制在腹部AM1的周围形成的高强度的区域R1、R2向车辆100的周围泄漏。
腹部AM1配置在车辆100的宽度方向上的中央部，能够抑制在腹部AM1的周围形成的高强度的磁场从车辆100的侧面侧泄漏。
另外，由于腹部AM1位于由外侧线圈115包围的区域内，所以即使车辆侧谐振线圈110以从规定的位置进行了旋转的状态搭载于电动车辆100，也能够抑制高强度的磁场向电动车辆100的周围泄漏。例如，即使在从图21所示的状态将车辆侧谐振线圈110旋转了90°的状态下搭载车辆侧谐振线圈110，也能够确保腹部AM1与电动车辆100的侧面之间的距离，能够抑制高强度的磁场从电动车辆100的侧面泄漏。
在图21所示的例子中，腹部AM1配置于通过车辆100的宽度方向中央部而沿车辆100的前后方向延伸的中心线O5上，但是不限于该位置，也可以位于中心线O5上及其周围。
参照图20至图22，车辆100包括：在车辆的宽度方向排列的一对纵梁10A、10B；在车辆的宽度方向上排列的一对后纵梁10C、10D；及地板11。地板11固定在纵梁10A、10B的上面和后纵梁10C、10D的上面。车辆侧线圈单元101设于地板11的下面。
如图21和图22所示，后纵梁10C与纵梁10A的后端连接，后纵梁10D与纵梁10B的后端连接。当从车辆侧线圈单元101、后纵梁10C、10D的上方观察车辆侧线圈单元101和后纵梁10C、10D时，车辆侧线圈单元101配置于后纵梁10C与后纵梁10D之间。
另外，如图22所示，车辆侧线圈单元101配置在后纵梁10C与后纵梁10D之间，后纵梁10C、10D从地板11的下面突出，所以可由后纵梁10C、后纵梁10D抑制高强度的磁场向外部泄漏。
另外，将车辆侧线圈单元101配置在后纵梁10C、10D之间，从 而即使车辆100受到侧撞，也能够实现车辆侧线圈单元101的保护。特别是，优选以腹部AM1位于沿宽度方向排列的一对后轮之间的方式配置车辆侧谐振线圈110，从而能够由后轮抑制在腹部AM1的周围形成的磁场向车辆的周围泄漏，并能够保护车辆侧线圈单元101免受来自外部的碰撞。
由于蓄电池150配置在地板11中的后纵梁10C与后纵梁10D之间，所以能够缩短车辆侧线圈单元101与蓄电池150的配线距离。
接着，对外部供电装置200的设备侧线圈单元201进行详细说明。图23是表示车辆100停于驻车空间202的规定位置时的状态的局部侧视图。
如该图23所示，在驻车空间202设有使车辆100的后轮停止的止轮器203，以后轮与止轮器203接触的方式使车辆100停车，从而车辆100停于驻车空间202的规定位置。
当车辆100停于驻车空间202的规定位置时，设备侧线圈单元201设于与车辆侧线圈单元101沿铅垂方向相向的位置。
并且，如图17所示，腹部AM1和腹部AM2彼此在高度方向上相向。因此，能够抑制在腹部AM2的周围形成的高强度的磁场从地面与车辆之间向外部泄漏。另外，通过将腹部AM1与腹部AM2沿高度方向进行排列，能够提高车辆侧谐振线圈110及设备侧谐振线圈240的耦合度，能够提高输电效率和受电效率。
特别是，由于腹部AM1位于由外侧线圈115包围的区域内，腹部AM2位于由外侧线圈245包围的区域内，所以当电力传输时，可抑制在腹部AM2的周围形成的高强度的磁场从车辆与地面之间向外部泄漏。另外，即使车辆侧谐振线圈110及设备侧谐振线圈240在彼此相 对地进行了旋转的状态下相向，腹部AM1与腹部AM2之间的距离短，所以能够提高车辆侧谐振线圈110与设备侧谐振线圈240之间的传输效率。
另外，本实施方式的车辆侧谐振线圈110中，除了腹部AM1所在的内侧线圈114以外，还设有多个内侧线圈111～113，但是这些内侧线圈111～113未必是必需的结构。
即，可以仅设置腹部AM1所在的内侧线圈114，使得腹部AM1位于由外侧线圈115包围的区域内。这种情况下，典型的是，车辆侧电容器109位于外侧线圈115上。
另外，设备侧谐振线圈240中，同样地，除了腹部AM2所在的内侧线圈244以外的内侧线圈241～243未必是必需的结构。
通过设置内侧线圈111～113、内侧线圈241～243，如上所述，即使车辆侧谐振线圈110及设备侧谐振线圈240相对地产生了位置偏差，也能够增加彼此重合的部分，能够抑制传输效率的降低。
在上述实施方式中，以腹部AM1位于由外侧线圈115包围的区域内的方式，形成位于由外侧线圈115包围的区域内的内侧线圈114。并且，车辆侧谐振线圈110以腹部AM1位于内侧线圈114的方式形成。
这样一来，在上述实施方式中，设有内侧线圈114，使得腹部AM1位于由外侧线圈115包围的区域内。
但是，作为用于将腹部AM1配置在由外侧线圈115包围的区域内的手段，并非必须像内侧线圈那样形成环状的线圈，也可以形成从外侧线圈115朝向由外侧线圈115包围的区域内延伸的延伸部，并以腹部AM1位于该延伸部上的方式形成车辆侧谐振线圈110。
另外，作为使腹部AM1位于由外侧线圈115包围的区域内的手段，在车辆侧谐振线圈110形成了内侧线圈114的情况下，即使车辆侧谐振线圈110与设备侧谐振线圈240相对地产生了位置偏差，也能够抑制传输效率的降低。
另外，即使在设备侧谐振线圈240中，也同样地可以不设置内侧线圈，而形成从外侧线圈245向由外侧线圈245包围的区域内延伸的延伸部，并以腹部AM2位于该延伸部上的方式形成设备侧谐振线圈240。
如上所述，对本发明的实施方式进行了说明，但是应当理解本次公开的实施方式所有方面是例示而非限定。本发明的范围由权利要求来表示，并旨在包括与权利要求等同含义及范围内的所有变更。另外，上述数值等为例示，不限于上述数值和范围。
工业实用性
本发明能够适用于线圈单元、输电装置、外部供电装置及车辆充电系统。
附图标记说明
10A、10B纵梁
10C、10D、10C、10D后纵梁
11地板
100车辆
101车辆侧线圈单元
109车辆侧电容器
110车辆侧谐振线圈
111、112、113、114、241、242、243、244内侧线圈
115、245外侧线圈
120车辆侧电磁感应线圈
130整流器
131A、131A、251A、251B端部
134、134电极
140转换器
150蓄电池
160动力控制单元
170电动机单元
200外部供电装置
201设备侧线圈单元
202驻车空间
203止轮器
210交流电源
220高频电力驱动器
230设备侧电磁感应线圈
240设备侧谐振线圈
250设备侧电容器
AM1、AM2腹部
C电容
O1、O2、O112、O114、O224卷绕中心线
O4中心点
O5中心线