(57)【要約】【課題】  コアケーシングの位置決めをロボット等により自動で行う場合、コアケーシングの位置決めをさほど正確に行わなくても、また、位置決め用アクチュエータやセンサを必要とすることなしに、分割コア断面の位置決めを正確に行うことができる非接触給電装置を提供する。【解決手段】  ２つの分割コア１より成る給電トランス１９の一方のコアを組み込んだ１次コアケーシング１３と、もう一方のコアを組み込んだ２次コアケーシング１４と、１次コアケーシング１３を組み込んだ１次側給電ユニット２２と、２次コアケーシング１４を組み込んだ２次側給電ユニット２３とを備えた非接触給電装置において、給電トランス１９を形成する際の位置決め用構造体として、１次コアケーシング１３に台形状の板１１を設け、かつ、２次コアケーシング１４に板１１をはめ込むための台形状の溝１２を設けた。【選択図】図２
2010213372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの分割コアより成る給電トランスの一方のコアを組み込んだ１次コアケーシングと、前記給電トランスのもう一方のコアを組み込んだ２次コアケーシングと、前記１次コアケーシングを組み込んだ１次側給電ユニットと、前記２次コアケーシングを組み込んだ２次側給電ユニットと、を備えた非接触給電装置において、
前記給電トランスを形成する際の位置決め用構造体として、前記１次コアケーシングに台形状の板を設け、かつ、前記２次コアケーシングに前記板をはめ込むための台形状の溝を設けたことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
前記１次コアケーシングと前記２次コアケーシングは、２組の前記板または前記溝を備えており、前記１次コアケーシングが２組の前記板を有する場合には、前記２次コアケーシングは２組の前記溝を有し、または、前記１次コアケーシングが２組の前記溝を有する場合には、前記２次コアケーシングは２組の前記板を有することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項３】
２組の前記板のうち、１つは前記分割コアの断面方向から見て垂直方向に配置され、もう１方は水平方向に配置されており、かつ、２組の前記溝のうち、１つは前記垂直方向に配置され、もう１方は前記水平方向に配置されており、前記垂直方向に配置されている前記板と前記溝が対を構成し、かつ前記水平方向に配置されている前記板と前記溝が対を構成して配置されており、前記板と前記溝が互いに結合可能であることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。
【請求項４】
前記水平方向と前記垂直方向に配置した前記板及び前記溝を、それぞれ複数列に渡って配置したことを特徴とする請求項３に記載の非接触給電装置。
【請求項５】
複数列の前記板の間に受光素子を配置し、複数列の前記溝の間に赤外ＬＥＤを配置し、前記板によって、隣接する前記受光素子と前記赤外ＬＥＤとの相互干渉を防止する仕切り板を兼ねることを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置。
【請求項６】
前記水平方向の板の板厚方向の幅をｔ１とし、前記水平方向の溝の前記板厚方向の幅をＴ１としたとき、下式
Ｔ１＜ｔ１＋２ｊ×ｔａｎ（σｍ）
ここで、ｊ：前記水平方向の溝及び前記垂直方向の溝の横幅方向に引かれた中心線の交点を中心Ｏとしたとき、該中心Ｏから前記水平方向の溝の前記中心Ｏから遠ざかる方向の端面までの長さ。
σｍ：前記１次コアケーシングと前記２次コアケーシング相互間の最大ねじれ角（設計値）。
なる条件を満足することを特徴とする請求項３に記載の非接触給電装置。
【請求項７】
前記垂直方向の板の板厚方向の幅をｔ２とし、前記垂直方向の溝の前記板厚方向の幅をＴ２としたとき、下式
Ｔ２＜ｔ２＋２ｋ×ｔａｎ（σｍ）
ここで、ｋ：前記水平方向の溝及び前記垂直方向の溝の横幅方向に引かれた中心線の交点を中心Ｏとしたとき、該中心Ｏから前記垂直方向の溝の前記中心Ｏから遠ざかる方向の端面までの長さ。
σｍ：前記１次コアケーシングと前記２次コアケーシング相互間の最大ねじれ角（設計値）。
なる条件を満足することを特徴とする請求項３に記載の非接触給電装置。
【請求項８】
前記板の寸法は、下式
Ｅ１（α）＋Ｅ２（α）＋ｆ＜ｂ／２
２Ｅ１（β）＋２Ｅ２（β）＋２（ｃ＋ｄ）×ｓｉｎβ＋ｔ×ｃｏｓβ＜Ｔ
２Ｅ１（γ）＋２Ｅ２（γ）＋２ａ×ｓｉｎγ＋ｔ×ｃｏｓγ＜Ｔ
ここで、Ｅ１（α）、Ｅ１（β）、Ｅ１（γ）
：それぞれ、ねじれ角α、β、γ方向の位置決め誤差。
Ｅ２（α）、Ｅ２（β）、Ｅ２（γ）
：それぞれ、ねじれ角α、β、γ方向の組み立て誤差。
ａ：前記板の台形部の上辺の長さ
ｂ：前記板の台形部の底辺の長さ
ｃ：前記板の台形底辺部の長方形を形成する部分の高さ
ｄ：前記板の台形部の上辺から底辺までの高さ
ｆ：前記板を垂直に配置してその側面方向から見たときに、その左端面の上下方向の中心点を基準とて回転する方向を、対となる前記溝にはめ込む方向からのねじれ角αの方向としたとき、前記板の台形の回転方向の上辺と斜辺の交点から垂直に下ろした線の長さ
ねじれ角α
：前記板を垂直に配置してその側面方向から見たときに、その左端面の上下方向の中心点を基準として回転する方向を、対となる前記溝にはめ込む方向からのねじれ角αと呼ぶ。
ねじれ角β
：前記板を垂直に配置してその上面向から見たときに、その左端面の板厚の幅ｔの中心点を基準として回転する方向を、対となる前記溝にはめ込む方向からのねじれ角βと呼ぶ。
ねじれ角γ
：前記板を垂直に配置してその正面方向（対となる前記溝にはめ込む方向）から見たとき、台形の上辺の下端面の板厚の幅ｔの中心点を基準として回転する方向を、対となる前記溝にはめ込む方向からのねじれ角γと呼ぶ。
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を非接触で供給する非接触給電装置に係り、特に、その給電ユニットにおける１次側及び２次側コアケーシングの位置決め構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非接触給電装置は、分割コアにより構成された給電トランスを介して電力を非接触で供給する装置であるが、電力伝達特性を最適にするためには、分割コアの断面を正確に位置決めする必要があるという一般的な技術課題がある。
この技術課題を解決するために、従来の非接触給電装置は分割コアのケーシングに位置決めピン及び位置決め孔を設け、位置決めピンを位置決め孔にはめ込むことにより、分割コア断面の位置決めを行っている（例えば、特許文献１参照）。
また、分割コアそのものをケーシングの凸部、凹部に収納し、凸部を凹部にはめ込むことにより、分割コア断面の位置決めを行っているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
図１８は、従来例１における分割コア１のコアケーシング２に位置決めピン３、及び位置決め孔４を設けた例であり、図１９は従来例２を示したもので、分割コア１そのものを、コアケーシング２の凸部、凹部に収納した例である。
このように従来の非接触給電装置は、分割コアのケーシングに位置決めピン及び位置決め孔を設け、位置決めピンを位置決め孔にはめ込む方法や、分割コアを、ケーシングの凸部、凹部に収納し、凸部と凹部をはめ込む方法により分割コア断面の位置決めを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１５１２６号公報（３頁、図２）
【特許文献２】特開２００７−１５１２６４号公報（８頁、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の位置決め方法は、人手を介して行う場合には容易に実施できるが、例えば図１１に示すように、ロボット５に搭載されているバッテリ６を給電ユニット７により自動で充電するような場合を考えると、ロボット５によりコアケーシング２の位置決めを行う必要がある。従来の方法では、例えば図１８に示す従来例１の場合を考えると、位置決めピン３を位置決め孔４に正確に合わせる必要があり、正確な位置決めが要求される。また、場合によっては、ロボット５あるいは給電ユニット７に、コアケーシング２の位置決め用アクチュエータや、位置決め用のセンサの追加が必要となることが考えられる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コアケーシングの位置決めをロボット等により自動で行う場合、コアケーシングの位置決めをさほど正確に行わなくても、また、位置決め用アクチュエータやセンサを必要とすることなしに、分割コア断面の位置決めを正確に行うことができる非接触給電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、２つの分割コアより成る給電トランスの一方のコアを組み込んだ１次コアケーシングと、前記給電トランスのもう一方のコアを組み込んだ２次コアケーシングと、前記１次コアケーシングを組み込んだ１次側給電ユニットと、前記２次コアケーシングを組み込んだ２次側給電ユニットと、を備えた非接触給電装置において、
前記給電トランスを形成する際の位置決め用構造体として、前記１次コアケーシングに台形状の板を設け、かつ、前記２次コアケーシングに前記板をはめ込むための台形状の溝を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の非接触給電装置において、前記１次コアケーシングと前記２次コアケーシングが、２組の前記板または前記溝を備えており、前記１次コアケーシングが２組の前記板を有する場合には、前記２次コアケーシングは２組の前記溝を有し、または、前記１次コアケーシングが２組の前記溝を有する場合には、前記２次コアケーシングは２組の前記板を有することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の非接触給電装置において、２組の前記板のうち、１つは前記分割コアの断面方向から見て垂直方向に配置され、もう１方は水平方向に配置されており、かつ、２組の前記溝のうち、１つは前記垂直方向に配置され、もう１方は前記水平方向に配置されており、前記垂直方向に配置されている前記板と前記溝が対を構成し、かつ前記水平方向に配置されている前記板と前記溝が対を構成して配置されており、前記板と前記溝が互いに結合可能であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の非接触給電装置において、前記水平方向と前記垂直方向に配置した前記板及び前記溝を、それぞれ複数列に渡って配置したことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の非接触給電装置において、複数列の前記板の間に受光素子を配置し、複数列の前記溝の間に赤外ＬＥＤを配置し、前記板によって、隣接する前記受光素子と前記赤外ＬＥＤとの相互干渉を防止する仕切り板を兼ねることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の非接触給電装置において、前記水平方向の板の板厚方向の幅をｔ１とし、前記水平方向の溝の前記板厚方向の幅をＴ１としたとき、下式
Ｔ１＜ｔ１＋２ｊ×ｔａｎ（σｍ）
ここで、ｊ：前記水平方向の溝及び前記垂直方向の溝の横幅方向に引かれた中心線の交点を中心Ｏとしたとき、該中心Ｏから前記水平方向の溝の前記中心Ｏから遠ざかる方向の端面までの長さ。
σｍ：前記１次コアケーシングと前記２次コアケーシング相互間の最大ねじれ角（設計値）。
なる条件を満足することを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の非接触給電装置において、前記垂直方向の板の板厚方向の幅をｔ２とし、前記垂直方向の溝の前記板厚方向の幅をＴ２としたとき、下式
Ｔ２＜ｔ２＋２ｋ×ｔａｎ（σｍ）
ここで、ｋ：前記水平方向の溝及び前記垂直方向の溝の横幅方向に引かれた中心線の交点を中心Ｏとしたとき、該中心Ｏから前記垂直方向の溝の前記中心Ｏから遠ざかる方向の端面までの長さ。
σｍ：前記１次コアケーシングと前記２次コアケーシング相互間の最大ねじれ角（設計値）。
なる条件を満足することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の非接触給電装置において、前記板の寸法が、下式
Ｅ１（α）＋Ｅ２（α）＋ｆ＜ｂ／２
２Ｅ１（β）＋２Ｅ２（β）＋２（ｃ＋ｄ）×ｓｉｎβ＋ｔ×ｃｏｓβ＜Ｔ
２Ｅ１（γ）＋２Ｅ２（γ）＋２ａ×ｓｉｎγ＋ｔ×ｃｏｓγ＜Ｔ
ここで、Ｅ１（α）、Ｅ１（β）、Ｅ１（γ）
：それぞれ、ねじれ角α、β、γ方向の位置決め誤差。
Ｅ２（α）、Ｅ２（β）、Ｅ２（γ）
：それぞれ、ねじれ角α、β、γ方向の組み立て誤差。
ａ：前記板の台形部の上辺の長さ
ｂ：前記板の台形部の底辺の長さ
ｃ：前記板の台形底辺部の長方形を形成する部分の高さ
ｄ：前記板の台形部の上辺から底辺までの高さ
ｆ：前記板を垂直に配置してその側面方向から見たときに、その左端面の上下方向の中心点を基準とて回転する方向を、対となる前記溝にはめ込む方向からのねじれ角αの方向としたとき、前記板の台形の回転方向の上辺と斜辺の交点から垂直に下ろした線の長さ
ねじれ角α
：前記板を垂直に配置してその側面方向から見たときに、その左端面の上下方向の中心点を基準として回転する方向を、対となる前記溝にはめ込む方向からのねじれ角αと呼ぶ。
ねじれ角β
：前記板を垂直に配置してその上面向から見たときに、その左端面の板厚の幅ｔの中心点を基準として回転する方向を、対となる前記溝にはめ込む方向からのねじれ角βと呼ぶ。
ねじれ角γ
：前記板を垂直に配置してその正面方向（対となる前記溝にはめ込む方向）から見たとき、台形の上辺の下端面の板厚の幅ｔの中心点を基準として回転する方向を、対となる前記溝にはめ込む方向からのねじれ角γと呼ぶ。
なる条件を満足することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１〜請求項４に記載の発明によると、コア断面方向から見て垂直、水平方向、さらに前後方向（コアギャップ）の位置決めが正確にできるので、１次コアケーシングと２次コアケーシングに組み込まれた各々のコアの断面の位置決めを正確に行うことができる。
請求項５に記載の発明によると、１次コアケーシングと２次コアケーシングに組み込まれた各々のコアの断面の位置決めを正確に行うことができると同時に、非接触給電装置を制御するための電圧、電流等の２次側回路信号を非接触で伝達する赤外ＬＥＤ及び受光素子の、コア断面方向から見て垂直、水平方向、さらに前後方向（赤外ＬＥＤと受光素子の間隔）の位置決めを正確に行うことができる。さらに複数組の赤外ＬＥＤ及び受光素子相互間の干渉を防止することができる。
請求項６、請求項７に記載の発明によると、水平方向の溝の板厚方向の幅、及び垂直方向の溝の板厚方向の幅の上限値を求めることができる。
請求項８に記載の発明によると、水平方向の板の寸法、及び、垂直方向の板の寸法の制約条件を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例における非接触給電装置の給電ユニット部の１次及び２次コアケーシングを分割コアの断面方向から見た図
【図２】本発明の第１実施例における非接触給電装置の給電ユニット部の１次及び２次コアケーシングを分割コアの側面方向から見た図
【図３】図２においてコアケーシングはめ込み後の１次及び２次コアケーシングを示した図
【図４】図２に示す１次及び２次コアケーシングを分割コアの上面方向から見た図
【図５】図４においてコアケーシングはめ込み後の１次及び２次コアケーシングを示した図
【図６】本発明の第２実施例における非接触給電装置の給電ユニット部の１次及び２次コアケーシングを分割コアの断面方向から見た図
【図７】本発明の第２実施例における非接触給電装置の給電ユニット部の１次及び２次コアケーシングを分割コアの側面方向から見た図
【図８】図７においてコアケーシングはめ込み後の１次及び２次コアケーシングを示した図
【図９】図７に示す１次及び２次コアケーシングを分割コアの上面方向から見た図
【図１０】図９においてコアケーシングはめ込み後の１次及び２次コアケーシングを示した図
【図１１】ロボットによる自動給電の一例を示す図
【図１２】非接触給電システムの全体構成図
【図１３】本発明の第１実施例における非接触給電装置の給電ユニット部の１次及び２次コアケーシングの台形状の板を台形状の溝にはめ込む際の動作を示す図
【図１４】本発明の第３実施例における台形状の板１１ａを溝１２ａに結合する際の、板１１ａがねじれ角α、β、γ方向に傾いている場合の各ねじれ角による結合誤差の影響を説明する図
【図１５】本発明の第３実施例における給電ユニットの１次及び２次コアケーシング相互間のねじれの有無による台形状の板１１ａ、１１ｂと溝１２ａ、１２ｂの結合時の配置関係を示す図
【図１６】本発明の第３実施例における給電ユニットの１次及び２次コアケーシング相互間のねじれ誤差の影響を説明する図
【図１７】本発明の第３実施例における台形状の板と溝の相互関係とねじれ角α、β、γの定義を示す図
【図１８】従来例１の非接触給電装置における給電ユニットの分割コアケーシング部の位置決め構造を示す図（側面図）
【図１９】従来例２の非接触給電装置における給電ユニットの分割コアケーシング部の位置決め構造を示す図（側面図）
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の第１実施例における非接触給電装置の給電ユニット部の１次コアケーシング１３及び２次コアケーシング１４を分割コア１の断面方向から見た図である。１次コアケーシング１３には、分割コア１と台形状の板１１ａと１１ｂを、垂直方向及び水平方向にそれぞれ配置している。２次コアケーシング１４には、１次コアケーシング１３の分割コア１及び台形状の板１１ａと１１ｂとに向き合うように、分割コア１と台形状の溝１２ａと１２ｂを、垂直方向及び水平方向にそれぞれ配置している。
なお、図１における分割コア１の図は、Ｃ−Ｃ形分割コアをコアの断面方向から見た図である。また、分割コア１に巻回されているコイルについては煩雑を避けるため省略している。
本発明が従来技術と異なる部分は、１次コアケーシング１３に台形状の板１１ａと１１ｂを、垂直方向及び水平方向に平行になるようにそれぞれ配置し、２次コアケーシング１４に台形状の溝１２ａと１２ｂを、垂直方向及び水平方向に平行になるようにそれぞれ配置した部分である。
【００１４】
ここで、台形状の板１１ａと１１ｂを台形状の溝１２ａと１２ｂにはめ込む際の作用と、台形状の板１１ａと１１ｂの板厚の幅ｔよりも台形状の溝１２ａと１２ｂの板厚方向の幅Ｔの方を広くしている理由について、図１３により説明する。図１３は、１次コアケーシング１３と２次コアケーシング１４を、分割コア１の側面方向から見た図である。同図の（ａ）〜（ｃ）は、垂直方向の台形状の板１１ａを台形状の溝１２ａにはめ込む際の動きを示し、（ｄ）〜（ｆ）は、水平方向の台形状の板１１ｂを台形状の溝１２ｂにはめ込む際の動きを示す。
今、１次コアケーシング１３の垂直方向の位置が、２次コアケーシング１４に対して上方向にずれているとする。台形状の板１１ａと１１ｂを台形状の溝１２ａと１２ｂにはめ込む前の、垂直方向の台形状の板１１ａと台形状の溝１２ａの位置関係を図１３（ａ）に、水平方向の台形状の板１１ｂと台形状の溝１２ｂの位置関係を図１３（ｄ）にそれぞれ示す。
次に、１次コアケーシング１３を右方向に動かし、台形状の板１１ａと１１ｂが台形状の溝１２ａと１２ｂに半分程度はめ込まれた状態の垂直方向の台形状の板１１ａと台形状の溝１２ａの位置関係を図１３（ｂ）に、水平方向の台形状の板１１ｂと台形状の溝１２ｂの位置関係を図１３（ｅ）にそれぞれ示す。この状態では、図１３（ｂ）より、垂直方向の台形状の板１１ａと台形状の溝１２ａは、台形の斜辺の一部が接触した状態になっており、図１３（ｅ）より、水平方向の台形状の板１１ｂと台形状の溝１２ｂは、上方にずれた状態で半分程度はめ込まれている。
１次コアケーシング１３をさらに右方向に動かし、台形状の板１１ａと１１ｂが台形状の溝１２ａと１２ｂに完全にはめ込まれた状態の垂直方向の台形状の板１１ａと台形状の溝１２ａの位置関係を図１３（ｃ）に、水平方向の台形状の板１１ｂと台形状の溝１２ｂの位置関係を図１３（ｆ）にそれぞれ示す。この状態では、図１３（ｃ）より、垂直方向の台形状の板１１ａと台形状の溝１２ａは、台形の上辺と斜辺が接触した状態になっており、垂直方向の位置が確定する。このとき水平方向の台形状の板１１ｂは、台形状の溝１２ｂのほぼ中心に位置する状態ではめ込まれている。
【００１５】
以上、図１３に基づいて説明したように、１次コアケーシング１３の垂直方向の位置が、２次コアケーシング１４に対して上方向にずれている場合は、垂直方向の台形状の板１１ａが台形状の溝１２ａにはめ込まれることにより垂直方向の位置が確定する。１次コアケーシング１３の垂直方向の位置が、２次コアケーシング１４に対して下方向にずれている場合も同様である。
また、水平方向の台形状の溝１２ｂの幅Ｔは、台形状の板１１ｂの幅ｔよりも広くする必要がある。これは上下方向の位置ずれを考慮したものであり、このようにしないと、上下方向の位置ずれの際に、水平方向の台形状の板１１ｂを、台形状の溝１２ｂにはめ込むことができないためである。
また、１次コアケーシング１３の水平方向の位置が、２次コアケーシング１４に対して左右にずれている場合も同様に考えることができる。図での説明は省略するが、この場合は、水平方向の台形状の板１１ｂが台形状の溝１２ｂにはめ込まれることにより水平方向の位置が確定する。また、垂直方向の台形状の溝１２ａの幅Ｔに関しても同様に、台形状の板１１ａの幅ｔよりも広くする必要がある。
なお、溝の幅Ｔ及び台形状の溝の形状は、板の幅ｔに対して、１次コアケーシング１３と２次コアケーシング１４を結合する際の各種誤差を考慮して決める必要があるが、この誤差の影響については後述する。
【００１６】
図２は、図１に示したはめ込み前の非接触給電装置の給電ユニット部の１次コアケーシング１３と２次コアケーシング１４を、分割コア１の側面方向から見た図である。また、図３は、図２において１次コアケーシング１３と２次コアケーシング１４をはめ込んだ後の図を示したものである。
図２、図３から分かるように、垂直方向の台形状の板１１ａが台形状の溝１２ａにはめ込まれることにより垂直方向の位置が確定し、分割コア１の垂直方向の位置が正確に位置決めされている。
図４は、図２に示すはめ込み前の非接触給電装置の給電ユニット部の１次コアケーシング１３と２次コアケーシング１４を、分割コア１の上面方向から見た図である。また、図５は、図４において１次コアケーシング１３と２次コアケーシング１４をはめ込んだ後の図を示したものである。
図４、図５から分かるように、水平方向の台形状の板１１ｂが台形状の溝１２ｂにはめ込まれることにより水平方向の位置が確定し、分割コア１の水平方向の位置が正確に位置決めされている。
【００１７】
以上説明したように、本発明により、１次コアケーシング１３と２次コアケーシング１４の各々の分割コアの垂直方向、水平方向の位置を正確に位置決めすることが可能となる。さらに、図３、図５に示すように、分割コア１のコアギャップも同時に正確に確保することが可能となる。
なお、上述の説明において、１次コアケーシング１３と２次コアケーシング１４の結合動作として、１次コアケーシング１３の方を移動して２次コアケーシング１４にはめ込むという動作で説明したが、これとは逆に、２次コアケーシング１４の方を移動して１次コアケーシング１３にはめ込むという方法でも良い。また、１次コアケーシング１３と２次コアケーシング１４の両方を同時に動かしても良い。
また、実際に図１１に示すようなロボットによる自動給電を行う際は、１次コアケーシング１３、あるいは２次コアケーシング１４が上下左右の自由度を持つようにする必要があり、例えば図１１のロボット５のアーム２１に柔軟性を持たせる等の措置が必要となる。
【実施例２】
【００１８】
ここでは、図１２に示す非接触給電システムにおいて、非接触給電装置を制御することを考える。図１２の非接触給電システムの動作を以下に説明する。
１次側給電ユニット２２の１次側パワー回路１６に、ＡＣ電源８から電力が供給され、１次コアケーシング１３及び２次コアケーシング１４から成る給電トランス１９を介して、２次側給電ユニット２３の２次側パワー回路１８を経て、負荷装置２０に電力が供給される。２次側パワー回路１８は、負荷装置２０に電力を供給すると同時に、２次側信号検出回路１７に、電圧、電流等の２次側回路信号を供給する。２次側信号検出回路１７は、２次側回路信号を高周波制御信号ＳＩＧ１、ＳＩＧ２に変換する。高周波制御信号ＳＩＧ１、ＳＩＧ２は、２次コアケーシング１４の赤外ＬＥＤ１０及び１次コアケーシング１３の受光素子９を経て１次側制御回路１５に伝達され、１次側パワー回路１６を制御する。
図１２の非接触給電システムは、制御信号の非接触での伝達手段として、光方式を採用し、複数の赤外ＬＥＤ１０及び受光素子９を使用しているが、複数の赤外ＬＥＤ及び受光素子を同時に使用する場合は、赤外ＬＥＤ及び受光素子が互いに干渉しないようにする必要がある。ここでは、赤外ＬＥＤ及び受光素子の非干渉化の方法として、仕切り板を設けることとする。
また、高周波制御信号ＳＩＧ１、ＳＩＧ２を正確に赤外ＬＥＤ１０及び受光素子９を介して１次側制御回路１５に伝達するには、赤外ＬＥＤ１０と受光素子９の位置、及びその間隔を正確に位置決めする必要がある。そのための方法として、赤外ＬＥＤ１０と受光素子９の非干渉化を目的とした仕切り板を、前述の図１に示したコア断面の正確な位置決めを目的とした台形状の板１１ａ、１１ｂ及び台形状の溝１２ａ、１２ｂと共用することを考える。
【００１９】
図６は、本発明の第２実施例における非接触給電装置の給電ユニット部の１次コアケーシング１３ａ及び２次コアケーシング１４ａを分割コア１の断面方向から見た図である。
１次コアケーシング１３ａには、分割コア１と複数の台形状の板１１ｃと１１ｄを垂直方向及び水平方向にそれぞれ配置し、複数の台形状の板１１ｃ、１１ｄの間に複数の受光素子９を配置する。
また、２次コアケーシング１４ａには、１次コアケーシング１３ａの分割コア１及び複数の台形状の板１１ｃと１１ｄとに向き合うように、分割コア１と複数の台形状の溝１２ｃと１２ｄを、垂直方向及び水平方向にそれぞれ配置し、複数の台形状の溝１２ｃ、１２ｄの間に複数の赤外ＬＥＤ１０を配置する。
図７は、図６に示したはめ込み前の非接触給電装置の給電ユニット部の１次コアケーシング１３ａと２次コアケーシング１４ａを、分割コア１の側面方向から見た図である。また、図８は、図７において１次コアケーシング１３ａと２次コアケーシング１４ａをはめ込んだ後の図を示したものである。
図７、図８から分かるように、複数の垂直方向の台形状の板１１ｃが複数の台形状の溝１２ｃにはめ込まれることにより垂直方向の位置が確定し、分割コア１の垂直方向の位置が正確に位置決めされていると同時に、赤外ＬＥＤ１０及び受光素子９の垂直方向の位置が正確に位置決めされている。
【００２０】
図９は、図７に示すはめ込み前の非接触給電装置の給電ユニット部の１次コアケーシング１３ａと２次コアケーシング１４ａを、分割コア１の上面方向から見た図である。また、図１０は、図９において１次コアケーシング１３ａと２次コアケーシング１４ａをはめ込んだ後の図を示したものである。
図９、図１０から分かるように、複数の水平方向の台形状の板１１ｄが複数の台形状の溝１２ｄにはめ込まれることにより水平方向の位置が確定し、分割コア１の水平方向の位置が正確に位置決めされていると同時に、赤外ＬＥＤ１０及び受光素子９の水平方向の位置が正確に位置決めされている。
以上説明したように、本発明により、１次コアケーシング１３ａと２次コアケーシング１４ａの各々の分割コアの垂直方向、水平方向の位置を正確に位置決めすることが可能であると同時に、赤外ＬＥＤ１０及び受光素子９の垂直方向、水平方向の位置を正確に位置決めすることが可能となる。また、図８、図１０に示すように、分割コア１のコアギャップ、及び赤外ＬＥＤ１０と受光素子９との間隔も正確に確保することが可能となる。
【実施例３】
【００２１】
次に、台形状の溝の幅Ｔや台形状の溝の形状を具体的に決める際の誤差Ｅの影響について詳細に説明する。この誤差Ｅは、位置決め装置の性能に依存する位置決め誤差Ｅ１、給電トランスとしての組み立て精度に依存する組み立て誤差Ｅ２、さらに、図１１に示すロボットによる自動給電を行うような場合、給電ユニット７を支えるロボット５のアーム２１のたわみによるねじれや給電ユニット７と周辺装置の剛性に依存するねじれ誤差Ｅ３等が考えられ、トータル的な誤差はこれらの和となる。
位置決め誤差Ｅ１は、位置決め装置の性能にもよるが、最大１０ｍｍ程度あることが想定される。組み立て誤差Ｅ２は、各部品の製作精度も含めて、２〜３ｍｍ以下に抑えることは十分可能であると考えられる。
また、ねじれ誤差Ｅ３に関しては、先ず、垂直方向の台形状の溝１２ａに対する垂直方向の台形状の板１１ａのねじれ誤差を考える。垂直方向の台形状の溝１２ａに対する垂直方向の台形状の板１１ａのねじれ角α、β、γを次のように定義する（図１７を参照）。
すなわち、垂直方向の台形状の板１１ａを側面方向から見たときに、その左端面の上下方向の中心点を基準とて回転する方向をねじれ角α（図１４（ａ）参照）、同様に、板１１ａを上面方向から見たときに、その左端面の板厚の幅ｔの中心点を基準として回転する方向をねじれ角β（図１４（ｃ）参照）、そして、板１１ａを溝１２ａにはめ込む方向（正面方向）より見た台形の上辺の下端面の板厚の幅ｔの中心点を基準として回転する方向をねじれ角γ（図１４（ｅ）参照）と呼ぶ。
【００２２】
最初に、垂直方向の台形状の板１１ａが、ねじれ角α方向に角度αで傾いている場合のねじれ誤差Ｅ３（α）について説明する。この場合の、垂直方向の台形状の板１１ａを台形状の溝１２ａにはめ込む前の、板１１ａと溝１２ａの側面方向から見た位置関係を図１４（ａ）に示す。また、同図（ｂ）に、板１１ａの各部分の長さと角度を示す。板１１ａの台形の上辺の長さａ、底辺の長さｂ、底辺部の長方形を形成する部分の高さをｃ、また、台形の底辺部を底辺１とし、幅ｃ隔てた長方形の長さｂの部分を底辺２と呼称すると、底辺１から上辺への垂直方向の高さｄが与えられたとき、底辺２の中心と、台形の上辺と斜辺の交点を直線で結んだ長さをｅとし、底辺２の垂線と長さｅで作る角度をΦとすると、角度Φ＝ｔａｎ-1（（ａ／２）／（ｃ＋ｄ））、長さｅ＝（ｃ＋ｄ）／（ｃｏｓΦ）となる。さらに、図１４（ａ）より、底辺２の中心点を基準として台形状の板１１ａが反時計方向にαだけ回転して傾いているものとすると、回転方向の上辺と斜辺の交点から垂直に下ろした線の長さｆは、長さｆ＝ｅ・ｓｉｎ（α＋Φ）となり、ねじれ誤差Ｅ３（α）は、
Ｅ３（α）＝ｆ−ａ／２                        （１）
となる。ここで、垂直方向の台形状の板１１ａを、台形状の溝１２ａにはめ込むことが可能となるためには、Ｅ１（α）、Ｅ２（α）をそれぞれα方向の位置決め誤差、組み立て誤差としたとき、Ｅ１（α）＋Ｅ２（α）＋Ｅ３（α）＋ａ／２＜ｂ／２となる必要があり、Ｅ３（α）＝ｆ−ａ／２より、
Ｅ１（α）＋Ｅ２（α）＋ｆ＜ｂ／２            （２）
を満足する必要がある。なお、図１４（ａ）に示されている位置関係の例では、ｆ＞ｂ／２となっているので、板１１ａを、溝１２ａにはめ込むことはできない。
【００２３】
次に、台形状の板１１ａが、上述した底辺２の板厚の幅ｔの中心点を基準として、ねじれ角β方向に角度βで傾いている場合のねじれ誤差Ｅ３（β）について説明する。この場合の、垂直方向の台形状の板１１ａを台形状の溝１２ａにはめ込む前の、板１１ａと溝１２ａの上面方向から見た位置関係を図１４（ｃ）に示す。同図（ｃ）の板１１ａの部分を拡大した図を同図（ｄ）に示す。
図１４（ｄ）より、台形の上辺の板厚の幅ｔ方向の中心点から垂直に下ろした長さｇは、ｇ＝（ｃ＋ｄ）・ｓｉｎβ、また、同中心点からの上方向の高さｈは、ｈ＝（ｔ／２）・ｃｏｓβであり、ねじれ角βによるねじれ誤差Ｅ３（β）は、
Ｅ３（β）＝ｇ＋ｈ−ｔ／２
＝（ｃ＋ｄ）・ｓｉｎβ＋（ｔ／２）・ｃｏｓβ−ｔ／２    （３）
となる。ここで、垂直方向の台形状の板１１ａを、台形状の溝１２ａにはめ込むことが可能となるためには、Ｅ１（β）、Ｅ２（β）をそれぞれβ方向の位置決め誤差、組み立て誤差としたとき
Ｅ１（β）＋Ｅ２（β）＋Ｅ３（β）＋ｔ／２
＝Ｅ１（β）＋Ｅ２（β）＋（ｃ＋ｄ）・ｓｉｎβ＋（ｔ／２）・ｃｏｓβ−ｔ／２＋ｔ／２
＝Ｅ１（β）＋Ｅ２（β）＋（ｃ＋ｄ）・ｓｉｎβ＋（ｔ／２）・ｃｏｓβ＜Ｔ／２
従って、
２Ｅ１（β）＋２Ｅ２（β）＋２（ｃ＋ｄ）・ｓｉｎβ＋ｔ・ｃｏｓβ＜Ｔ    （４）
を満足する必要がある。
【００２４】
次に、ねじれ角γ方向に角度γで傾いている場合のねじれ誤差Ｅ３（γ）について説明する。この場合の、垂直方向の台形状の板１１ａを台形状の溝１２ａにはめ込む前の、板１１ａ（台形上辺部）と溝１２ａの正面方向から見た位置関係を図１４（ｅ）に示す。同図（ｅ）の板１１ａの部分を拡大した図を同図（ｆ）に示す。
図１４（ｆ）より、板１１ａの台形の上辺ａと下側の斜辺が交わる部分の板厚の幅ｔの中心点を基準として、ねじれ角γを表わすと、台形の上辺ａと上側の斜辺が交わる部分の板厚の幅ｔの中心点から下ろした長さｐは、ｐ＝ａ・ｓｉｎγ、また、同中心点から反対方向に下ろした長さｑは、ｑ＝（ｔ／２）・ｃｏｓγであり、ねじれ角γによるねじれ誤差Ｅ３（γ）は、
Ｅ３（γ）＝ｐ＋ｑ−ｔ／２
＝ａ・ｓｉｎγ＋（ｔ／２）・ｃｏｓγ−ｔ／２          （５）
となる。ここで、垂直方向の台形状の板１１ａを、台形状の溝１２ａにはめ込むことが可能となるためには、Ｅ１（γ）、Ｅ２（γ）をそれぞれγ方向の位置決め誤差、組み立て誤差としたとき
Ｅ１（γ）＋Ｅ２（γ）＋Ｅ３（γ）＋ｔ／２
＝Ｅ１（γ）＋Ｅ２（γ）＋ａ・ｓｉｎγ＋（ｔ／２）・ｃｏｓγ−ｔ／２＋ｔ／２
＝Ｅ１（γ）＋Ｅ２（γ）＋ａ・ｓｉｎγ＋（ｔ／２）・ｃｏｓγ＜Ｔ／２
従って、
２Ｅ１（γ）＋２Ｅ２（γ）＋２ａ・ｓｉｎγ＋ｔ・ｃｏｓγ＜Ｔ    （６）
を満足する必要がある。
以上の説明は、垂直方向の台形状の板１１ａを、台形状の溝１２ａにはめ込む場合を示したものであるが、水平方向の台形状の板１１ｂを、台形状の溝１２ｂにはめ込む場合も同様に考えることができる。
【００２５】
また、板の幅ｔに対して溝の幅Ｔが大きすぎると、板がねじれた状態で溝に取り付いてしまう場合があるので、Ｔはコアケーシングの寸法が許す限り大きくするということは出来ない。すなわち、溝の幅Ｔにはどの程度の寸法にすべきかという上限値が存在する。この溝の幅Ｔの上限値について以下に説明する。
図１５は給電ユニットの１次及び２次コアケーシング相互間のねじれの有無による台形状の板１１ａ、１１ｂと溝１２ａ、１２ｂの結合時の配置関係を示したものである。同図(ａ）は、ねじれが無く取り付いた場合の台形状の板１１ａ、１１ｂ、及び台形状の溝１２ａ、１２ｂの配置を示す。溝１２ａ、１２ｂの幅Ｔ方向のほぼ中心に板１１ａ、１１ｂがはめ込まれている。また、同図(ｂ）は、板１１ａ、１１ｂがねじれた状態で溝１２ａ、１２ｂに取り付いた場合の配置を示す。この場合、板１１ａ、１１ｂが溝１２ａ、１２ｂの幅Ｔ方向のほぼ中心の位置にはめ込まれていない。
図１６(ａ）は、ねじれの中心Ｏと最大ねじれ角σ、ねじれの中心Ｏから溝１２ｂの右端面までの長さｊ、及び、ねじれの中心Ｏから溝１２ａの下端面までの長さｋを、図１５(ｂ）に書き加えた図を示したものである。ねじれの中心Ｏは、概略、溝１２ａの横幅方向の中心線と、溝１２ｂの横幅方向の中心線の交点であると言える。厳密には、ねじれの中心Ｏを中心として板１１ａ、１１ｂが回転すると、板１１ａの上端面と板１１ｂの左端面が、それぞれ溝１２ａの上端面、及び溝１２ｂの左端面とわずかにずれる。そのために、ねじれの中心Ｏが、溝１２ａの横幅方向の中心線と、溝１２ｂの横幅方向の中心線の交点からわずかにずれることになるが、ねじれ角が小さい場合（０°〜５°程度）板１１ａの上端面と板１１ｂの左端面が、それぞれ溝１２ａの上端面、及び溝１２ｂの左端面とほぼ重なるので、このずれは無視して良い。なお、図１６（ａ）は、最大ねじれ角σ＝２°の例である。
【００２６】
次に、溝の幅Ｔの上限値について、図１６（ｂ）に基づいて説明する。同図（ｂ）は、同図（ａ）に示す板１１ｂと溝１２ｂを拡大したものである。板１１ｂと溝１２ｂの幅をそれぞれｔ１、Ｔ１とする。
図１６（ｂ）より、最大ねじれ角σは、σ≒ｔａｎ-1（（Ｔ１／２−t１／２)／ｊ）で表される。このときの給電ユニットの１次及び２次コアケーシング相互間の最大ねじれ角（設計値）をσｍとして
σ≒ｔａｎ-1（（Ｔ１／２−t１／２)／ｊ）＜σｍ
が成立するとして、Ｔ１の上限値に関する制約条件を求める。
ここで、σ＞０、σｍ＞０とし、両辺のｔａｎをとって、
ｔａｎ（ｔａｎ-1（（Ｔ１／２−ｔ１／２)/ｊ））
＝（Ｔ１／２−ｔ１／２)/ｊ＜ｔａｎσｍ
より、Ｔ１の上限値に関する制約条件として
Ｔ１＜t１＋２ｊ・ｔａｎσｍ                                  （７）
が得られる。
図による説明は省略するが、板１１ｂと溝１２ｂの場合と同様に、板１１ａと溝１２ａに関しても、幅をそれぞれｔ２、Ｔ２とすると、Ｔ２の上限値に関する制約条件は、
Ｔ２＜t２＋２ｋ・ｔａｎσｍ                                  （８）
となる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
バッテリを搭載した自立移動型のロボットや搬送装置等の移動体、さらに電気自動車への非接触給電装置に本発明を適用することができる。本発明によって、比較的簡単に給電ユニット部の給電トランスの位置決めを行うことができるので、効率の向上と共に位置決め機能部の低コスト化が可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
１  分割コア
２  コアケーシング
３  位置決めピン
４  位置決め孔
５  ロボット
６  バッテリ
７  給電ユニット
８  ＡＣ電源
９  受光素子
１０  赤外ＬＥＤ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  台形状の板
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  台形状の溝
１３  １次コアケーシング
１４  ２次コアケーシング
１５  １次側制御回路
１６  １次側パワー回路
１７  ２次側信号検出回路
１８  ２次側パワー回路
１９  給電トランス
２０  負荷装置
２１  アーム
２２  １次側給電ユニット
２３  ２次側給電ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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