(57)【要約】【課題】電力伝送ユニットの接続作業を行う作業者がその出力レベルを手元で調整することが容易な非接触電力伝送装置を提供する。【解決手段】非接触電力伝送装置１は、少なくとも一方から他方への電力を非接触にて伝送する第１及び第２の電力伝送ユニット１０，２０と、第２の電力伝送ユニット２０が固定的に収容されるとともに第１の電力伝送ユニット１０を着脱可能に収容し、第２の電力伝送ユニット２０に対する第１の電力伝送ユニット１０の位置合わせ及び固定を行うフレーム３０とを備える。フレーム３０は、フレーム３０内に挿入された第１の電力伝送ユニット１０の位置を固定するロック機構３５を有し、第１の電力伝送ユニット１０の固定位置は、挿入方向に対して多段に構成されている。受電側の電力伝送ユニット２０の出力レベルは第１の電力伝送ユニット１０の挿入方向へのスライド量に応じて変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方から他方への電力を非接触にて伝送する第１及び第２の電力伝送ユニットと、
前記第２の電力伝送ユニットが固定的に収容されるとともに前記第１の電力伝送ユニットを着脱可能に収容し、前記第２の電力伝送ユニットに対する前記第１の電力伝送ユニットの位置合わせ及び固定を行うフレームとを備え、
前記フレームは、前記フレーム内に挿入された前記第１の電力伝送ユニットの位置を固定するロック機構を有し、
前記第１の電力伝送ユニットの固定位置は、前記挿入方向に対して多段に構成されており、受電側の電力伝送ユニットの出力レベルは前記第１の電力伝送ユニットの前記挿入方向へのスライド量に応じて変化することを特徴とする非接触電力伝送装置。
【請求項２】
前記第１の電力伝送ユニットは、複数の凸部又は凹部を有し、
前記ロック機構は、前記複数の凸部又は凹部のいずれかに係合する、請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項３】
前記凸部又は凹部の断面形状は鋸状である、請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項４】
前記凸部又は凹部の断面形状は波状である、請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項５】
前記フレームは、
当該フレーム内に収容された前記第１の電力伝送ユニットと対向するアッパーフレームと、
前記アッパーフレームを支持すると共に、当該フレーム内への前記第１の電力伝送ユニットの挿入をガイドするサイドフレームとを有し、
前記ロック機構は、前記アッパーフレームに形成された板バネ部と、前記板バネ部の先端部に形成された爪部とを有し、
前記爪部は、前記フレーム内に収容された前記第１の電力伝送ユニットの前記複数の凸部又は凹部のいずれかに係合する、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項６】
前記フレームは、前記第１の電力伝送ユニットの挿入口を構成する第１の開口部と、前記第１の開口部の反対側に位置する第２の開口部を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項７】
前記第２の開口部は、前記第１の開口部と共に前記第１の電力伝送ユニットの挿入口を構成している、請求項６に記載の非接触電力伝送装置。
【請求項８】
前記第１の電力伝送ユニットは、電力を送電する送電コイルと、前記送電コイルを駆動する送電回路が実装された送電回路基板と、前記送電コイル及び前記送電回路基板を収容する第１のケースとを含む送電ユニットであり、
前記第２の電力伝送ユニットは、前記送電コイルから送電された電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルからの交流電力を直流電力に変換する整流平滑回路を含む受電回路が実装された受電回路基板と、前記受電コイル及び前記受電回路基板を収容する第２のケースとを含む受電ユニットである、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触電力伝送装置に関し、特に、送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源ケーブルや電源コードを用いずに電力を伝送する非接触電力伝送技術が注目されている。非接触電力伝送技術は、電気的に非接触な状態を保ちながら送電側から受電側に電力を供給できることから、電車、電気自動車等の輸送機器、家電製品、電子機器、無線通信機器、玩具、産業機器といった様々な製品への応用が期待されている。
【０００３】
非接触電力伝送技術に関し、例えば特許文献１には、一次側から二次側へ電気的に非接触で電力伝送を行わせるようにした非接触給電カプラが記載されている。この非接触給電カプラは、トランスの一次コイルと二次コイルに相当する一次側磁気ユニットと二次側磁気ユニットからなり、両ユニット間を磁気的に結合させることにより、電気的に非接触な状態を保ちながら交流電力を伝送することができるものである。また、一次側磁気ユニットの一次側コアは、鍔部と柱部を有する断面が略Ｔ字状に形成されたものであり、柱部の先端にはその柱部よりも細径の棒状ガイド部が同軸に突出するように取り付けられている。また二次側磁気ユニットの二次側コアは、一次側コアと共に閉磁路を形成できるように壺型に形成されており、一次側コアのガイド部の長さは壺型コアの深さよりも大きく、壺型コアの底面中央には上記ガイド部の貫挿を案内するガイド孔が設けられているので、非熟練者でも簡単に手際良く操作可能である。
【０００４】
また特許文献２には、高い充電効率を維持しながら、充電用コネクタを受電用コネクタに確実に接続して保持することが可能なワイヤレス給電システムが記載されている。このワイヤレス給電システムは、インレットタイプのコネクタである充電用コネクタと、充電用コネクタが接続される受電用コネクタとを備えており、充電用コネクタのコネクタ胴体を受電用コネクタの挿入部に挿入したとき、コネクタ胴体の一端側に配置された送電部（送電用コイル）が受電用コネクタの受電本体部の一方の端面に配置された受電部（受電用コイル）と対向するので、送電部から受電部にワイヤレスで送電することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３８６４０９４号公報
【特許文献２】特開２０１６−７３０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非接触電力伝送技術では接続端子を外部に露出させなくてよく、接続端子の腐食等の劣化の問題がないことから、水分や油分等が多く存在する汚損環境下においても好ましく用いられている。しかしながら、汚損環境下で受電ユニットに接続されたＬＥＤ照明の調光を行いたい場合やモーターの出力を可変したい場合、汚損環境下の作業エリアから遠く離れた機械室などに設置された電源部の電源電圧、動作周波数、パルス幅等を変更するため、作業者は汚損環境エリアの外に移動しなければならず、作業性が悪いという問題がある。電源出力の変更をリモコン等により行うケースも考えられるが、防水・防塵構造の高価なリモコンが必要になり、リモコンボタンの細かな操作も必要となるため作業性が悪い。したがって、汚損環境下では定期的に室内外を移動するＬＥＤ照明の調光等を簡単に行うことができないという問題がある。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、電力伝送ユニットの接続作業を行う作業者がその出力レベルを手元で調整することが容易な非接触電力伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明による非接触電力伝送装置は、少なくとも一方から他方への電力を非接触にて伝送する第１及び第２の電力伝送ユニットと、前記第２の電力伝送ユニットが固定的に収容され且つ前記第１の電力伝送ユニットを着脱可能に収容するフレームとを備え、前記フレームは、前記フレーム内に挿入された前記第１の電力伝送ユニットの位置を固定するロック機構を有し、前記第１の電力伝送ユニットの固定位置は、前記挿入方向に対して多段に構成されており、前記第１の電力伝送ユニットの前記挿入方向へのスライド量に応じて受電側の電力伝送ユニットの出力レベルが変化することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第１の電力伝送ユニットをフレーム内に挿入する際にスライド量を変えるだけの簡単な方法で受電側の出力レベルを変えることができ、出力レベルを変えるための複雑な機構は一切不要である。したがって、汚損環境下で作業する作業者は、受電側の出力レベルを手元で容易に調整することができ、安価な構成で利便性の高い非接触電力伝送装置を提供することができる。
【００１０】
本発明において、前記第１の電力伝送ユニットは、複数の凸部又は凹部を有し、前記ロック機構は、前記複数の凸部又は凹部のいずれかに係合することが好ましい。第１の電力伝送ユニット側に挿入方向の位置決めを行うための複数の凸部又は凹部を設けているので、スライド量を変えるだけの簡単な方法で受電側の出力レベルを変えることができる。特に、第１の電力伝送ユニットに設ける凸部又は凹部は別部品で構成されていなくても型で容易に形成できるので、多段のロック機構を低コストで作製することが可能である。
【００１１】
本発明において、前記凸部又は凹部の断面形状は鋸状であることが好ましい。第２の電力伝送ユニットに設ける凸部又は凹部は、別部品で構成することなく型で容易に形成できるので、ロック機構を低コストで作製することができる。また鋸歯状の凹凸部を形成することにより、出力レベルの細かな設定を容易に行うことができる。
【００１２】
本発明において、前記凸部又は凹部の断面形状は波状であることもまた好ましい。第２の電力伝送ユニットに設ける凸部又は凹部は、別部品で構成することなく型で容易に形成できるので、ロック機構を低コストで作製することができる。また波状の凹凸部を形成することにより、出力レベルの細かな設定を容易に行うことができる。
【００１３】
本発明において、前記フレームは、当該フレーム内に収容された前記第１の電力伝送ユニットと対向するアッパーフレームと、前記アッパーフレームを支持すると共に、当該フレーム内への前記第１の電力伝送ユニットの挿入をガイドするサイドフレームとを有し、前記ロック機構は、前記アッパーフレームに形成された板バネ部と、前記板バネ部の先端部に形成された爪部とを有し、前記爪部は、前記フレーム内に収容された前記第１の電力伝送ユニットの前記複数の凸部又は凹部のいずれかに係合することが好ましい。これにより、第１の電力伝送ユニットのロック機構を簡単な構成により実現することができ、また、前記板バネ部によるバネ性の押圧力により、前記第１の電力伝送ユニットは前記第２の電力伝送ユニットに押し付けられるので、各々の電力伝送ユニットは安定して密着することができる。
【００１４】
本発明において、前記フレームは、前記第１の電力伝送ユニットの挿入口を構成する第１の開口部と、前記第１の開口部の反対側に位置する第２の開口部を有することが好ましい。この場合、前記第２の開口部は、前記第１の開口部と共に前記第１の電力伝送ユニットの挿入口を構成していてもよい。この構成によれば、第１の開口部からフレーム内に侵入した異物は第２の開口部から排出されやすく、フレーム内に異物が蓄積し難い。またフレーム内に異物が侵入しても第１の開口部又は第２の開口部を通じてフレーム内の掃除が容易である。したがって、フレーム内に堆積した異物が第１の電力伝送ユニットと干渉して第１の電力伝送ユニットと第２の電力伝送ユニットとの位置ずれが生じ、あるいは第１の電力伝送ユニットと第２の電力伝送ユニットとの間に異物が挟まって両者の密着度が低下（コイル間の距離が拡大）することにより、両者の磁気結合度が低下して電力伝送効率が低下することを防止することができる。
【００１５】
本発明において、前記第１の電力伝送ユニットは、電力を送電する送電コイルと、前記送電コイルを駆動する送電回路が実装された送電回路基板と、前記送電コイル及び前記送電回路基板を収容する第１のケースとを含む送電ユニットであり、前記第２の電力伝送ユニットは、電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルからの交流電力を直流電力に変換する整流平滑回路を含む受電回路が実装された受電回路基板と、前記受電コイル及び前記受電回路基板を収容する第２のケースとを含む受電ユニットであることが好ましい。このように、送電側又は受電側の電力伝送ユニットを構成するために必要なすべての部品が一つのケース内にパッケージングされているので、汚損環境下での電力伝送ユニットの取り扱いが容易であり、また電力伝送ユニットの信頼性を高めることができる。また、送電ユニットのスライド量を変えるだけの簡単な方法で受電ユニットの出力レベルを変えることができ、出力を可変するための複雑な機構は一切不要である。したがって、汚損環境下で送電ユニットの接続作業を行う作業者は、受電側の出力レベルを手元で容易に調整することができ、安価な構成で利便性の高い非接触電力伝送装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電力伝送ユニットの接続作業を行う作業者がその出力レベルを手元で調整することが容易な非接触電力伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による非接触電力伝送装置の構造を示す略斜視図である。
【図２】図２は、送電ユニット１０又は受電ユニット２０の基本構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'線に沿った側面断面図である。
【図３】図３は、送電ユニット１０と受電ユニット２０とを組み合わせた状態を示す側面断面図である。
【図４】図４は、非接触電力伝送装置１の略斜視図であって、特に送電ユニット１０の挿入方向（Ｙ１方向）から見た斜視図である。
【図５】図５は、非接触電力伝送装置１の略斜視図であって、特に送電ユニット１０の挿入方向（Ｙ１方向）と反対方向（Ｙ２方向）から見た斜視図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、受電ユニット２０に対する送電ユニット１０の接続動作を説明するための略側面断面図である。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、図６と共に送電ユニット１０の接続動作を説明するための略側面断面図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、図６及び図７と共に送電ユニット１０の接続動作を説明するための略側面断面図である。
【図９】図９（ａ）及び（ｂ）は、ロック機構の変形例を示す略断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態による非接触電力伝送装置の構造を示す略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施の形態による非接触電力伝送装置の構造を示す略斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、この非接触電力伝送装置１は、電力を非接触にて送電する送電ユニット１０と、電力を非接触にて受電する受電ユニット２０と、受電ユニット２０が固定的に収容されると共に送電ユニット１０を着脱可能に収容し、受電ユニット２０に対する送電ユニット１０の位置合わせ及び固定を行うフレーム３０とを備えている。
【００２１】
送電ユニット１０及び受電ユニット２０は、電力伝送コイル及びその駆動回路基板が一つのケース内に収容されてパッケージ化された電力伝送ユニットである。送電ユニット１０は、電力を送電する送電コイル及びインバータ等の送電回路を有しており、外部直流電源から電源ケーブル１５Ａを介して送電ユニット１０に供給された電力は、送電回路によって交流電力に変換された後、送電コイルに供給され、送電コイルからは交流電力が電磁エネルギーとして出力される。また受電ユニット２０は、送電コイルからの電力を受電する受電コイル及び整流平滑回路等の受電回路を有しており、受電ユニット２０が受電した交流電力は、受電回路内の整流平滑回路によって直流電力に変換された後、電源ケーブル１５Ｂを介して例えばＬＥＤなどの負荷に供給される。
【００２２】
フレーム３０は送電ユニット１０と受電ユニット２０とを機械的に接続するためのコネクタ構造を有しており、フレーム３０と一体化されている。送電ユニット１０はフレーム３０を介して受電ユニット２０に取り付けられ、受電ユニット２０からの取り外しも容易である。このように、フレーム３０と一体化された受電ユニット２０は、送電ユニット１０と機械的に接続されるが、送電ユニット１０との電気的な接点を持たない無接点でコネクタを構成している。送電ユニット１０が受電ユニット２０と対向する位置で固定されることにより、送電ユニット１０から受電ユニット２０への電力伝送効率を高めることができる。
【００２３】
フレーム３０は、送電ユニット１０の挿入口を構成する第１の開口部３０Ａと、第１の開口部３０Ａの反対側に位置する第２の開口部３０Ｂとを有している。送電ユニット１０は、第１の開口部３０Ａが設けられたＹ１方向（第１の方向）からフレーム３０に挿入することができる。またフレーム３０には、第１の開口部３０Ａからフレーム３０内に挿入された送電ユニット１０の位置を固定するロック機構３５が設けられている。
【００２４】
送電ユニット１０及び受電ユニット２０の概略形状は同一であり、特に平面視で線対称及び回転対称であるため、受電ユニット２０に対する送電ユニット１０の位置決めは容易である。また、送電ユニット１０及び受電ユニット２０には同一の形状及びサイズのケースが用いられており、構成部品の共通化によるコストダウンが図られている。
【００２５】
本実施形態において、送電ユニット１０及び受電ユニット２０の平面形状は矩形であり、Ｙ方向の幅はＸ方向の幅よりも広い。これに対し、フレーム３０の平面形状は図１に示すように略正方形であり、Ｙ方向の幅はＸ方向の幅とほぼ等しい。
【００２６】
図２は、送電ユニット１０又は受電ユニット２０の基本構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'線に沿った側面断面図である。
【００２７】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、送電ユニット１０及び受電ユニット２０の基本的な構造は同じであり、電力伝送コイル１１と、電力伝送コイル１１に接続された回路基板１２と、電力伝送コイル１１と回路基板１２とを収容する薄型のケース１３とを備えている。送電ユニット１０において、電力伝送コイル１１は送電コイル１１Ａ（第１の結合素子）であり、回路基板１２は送電コイル１１Ａを駆動するためのインバータ等の送電回路が実装された送電回路基板１２Ａである。また受電ユニット２０である場合、電力伝送コイル１１は受電コイル１１Ｂ（第２の結合素子）であり、回路基板１２は受電コイル１１Ｂからの交流電力を直流電力に変換する整流平滑回路等の受電回路が実装された受電回路基板１２Ｂである。
【００２８】
電力伝送コイル１１は、回路基板１２よりもケース本体１３ａの底面側に配置されており、回路基板１２はケース１３の蓋１３ｂ寄り（上面寄り）に配置されている。電力伝送コイル１１は支持基板１４の主面に渦巻状に巻回されてなるスパイラルコイルである。電力伝送コイル１１の支持基板１４は磁性体からなることが好ましい。この場合、電力伝送コイル１１は支持基板１４よりもケース本体１３ａの底面側に配置されている。磁性シートや薄い磁性基板を電力伝送コイル１１の磁性コアとして使用し、磁性コアを電力伝送コイル１１よりも回路基板１２寄りに配置することにより、給電方向と反対面への磁気を遮蔽（抑制）することができる。
【００２９】
電力伝送コイル１１の中心位置は、ケース１３の中心に設定されることが好ましい。これにより、送電ユニット１０のケース１３の中心位置を受電ユニット２０のケース１３の中心位置に合わせるだけで一対の電力伝送コイル１１を完全に重ね合せて両者の磁気結合度を最大にすることができる。受電ユニット２０に対する送電ユニット１０のオフセット量に合わせて一対の電力伝送コイル１１のオフセット量も変化するので、一対の電力伝送コイル１１間の磁気結合度の調整も容易である。
【００３０】
詳細は後述するが、ケース１３の蓋１３ｂの上面には第１〜第３の凸部１３ｄ１〜１３ｄ３及びストッパー１３ｓが形成されている。第１〜第３の凸部１３ｄ１〜１３ｄ３及びストッパー１３ｓは、フレーム３０にセットした送電ユニット１０の位置決め固定のために設けられている。またストッパー１３ｓは送電ユニット１０をフレーム３０から引き出す際のつまみ部として使用される。第１の凸部１３ｄ１は、送電ユニット１０の受電ユニット２０に対するオフセット量が最も大きくなる第１の固定位置で送電ユニット１０を固定する際に用いられるものであり、第２の凸部１３ｄ２は、第１の固定位置のときよりも受電ユニット２０に対するオフセット量が小さくなる第２の固定位置で送電ユニット１０を固定する際に用いられるものであり、第３の凸部１３ｄ３は、送電ユニット１０の受電ユニット２０に対するオフセット量がゼロになる第３の固定位置で送電ユニット１０を固定する際に用いられるものである。なお凸部の数やピッチは特に限定されず、必要に応じて設定することができる。
【００３１】
図３は、送電ユニット１０と受電ユニット２０とを組み合わせた状態を示す側面断面図である。
【００３２】
図３に示すように、送電ユニット１０をフレーム３０内に挿入して受電ユニット２０と組み合わせた状態では、送電ユニット１０及び受電ユニット２０のケース１３の底面どうしが対向し、これにより送電コイル１１Ａが受電コイル１１Ｂと対向して近接配置されるので、両者は磁気結合可能となる。送電コイル１１Ａから発生した磁束は受電コイル１１Ｂと鎖交するので、送電ユニット１０から受電ユニット２０へ非接触で電力を供給することができる。送電ユニット１０と受電ユニット２０とを電気的に直接接続する接触給電方式の場合、接続端子が外部に露出するため、水分（湿度）や油分等が多量に存在する汚損環境下では接続端子が劣化しやすく、送電ユニット１０の挿抜が頻繁に行われる場合には接続端子の劣化が顕著である。しかし、本実施形態においては、電気的に非接触な状態を保ちながら送電ユニット１０から受電ユニット２０へ電力を伝送するので、接続端子の劣化の問題がなく、汚損環境下でも電力伝送ユニットの耐久性及び信頼性を確保することができる。
【００３３】
図４及び図５は、非接触電力伝送装置１の略斜視図であって、特に図４は送電ユニット１０の挿入方向（Ｙ１方向）から見た斜視図、また図５は図４と反対方向（Ｙ２方向）から見た斜視図である。
【００３４】
図４及び図５に示すように、本実施形態によるフレーム３０は樹脂製であり、フレーム３０の上面を構成する平板状のアッパーフレーム３１と、アッパーフレーム３１を支持するサイドフレーム３２，３３と、フレーム３０の底面を構成するボトムフレーム３４とを有している。本実施形態において、サイドフレーム３２，３３は、受電ユニット２０の長手方向と平行な２つ側面の外側をカバーする互いに平行な左右の側壁を構成しており、送電ユニット１０のフレーム３０内への挿入をガイドするガイド部材としても機能する。
【００３５】
アッパーフレーム３１は、送電ユニット１０の収容スペースを挟んでフレーム３０内の受電ユニット２０と対向しており、フレーム３０内に送電ユニット１０を収容した時には送電ユニット１０の蓋１３ｂと対向する。サイドフレーム３２，３３と直交する２つの側面には第１の開口部３０Ａ及び第２の開口部３０Ｂが設けられている。フレーム３０の内部空間は、電力伝送ユニットの上下二段の収容スペースであり、下段スペースには受電ユニット２０が常時収容されており、上段スペースには送電ユニット１０が着脱自在に収容される。
【００３６】
第１の開口部３０Ａは送電ユニット１０の挿入口を構成しており、送電ユニット１０を挿入可能な開口形状を有している。特に、サイドフレーム３２，３３の第１の開口部３０Ａ側の端面にはフランジ部３２ｆ、３３ｆがそれぞれ形成されると共に、フランジ部３２ｆ、３３ｆの一部を切り欠いてなるガイド溝３０ｇが形成されている。フランジ部３２ｆ、３３ｆは、送電ユニット１０のケース１３の幅方向両側に突出する蓋１３ｂの端部１３ｇと干渉するが、蓋１３ｂの高さをガイド溝３０ｇの位置に合わせて挿入することにより蓋１３ｂとフランジ部３２ｆ、３３ｆとの干渉を回避して送電ユニット１０をケース１３内に挿入することができる。この場合、送電ユニット１０のケース１３の蓋１３ｂの端部１３ｇはガイドレールとして機能し、送電ユニット１０のケース１３の蓋１３ｂの端部１３ｇをガイド溝３０ｇに嵌合させることで受電ユニット２０に対する送電ユニット１０の幅方向（Ｘ方向）及び高さ方向（Ｚ方向）の位置合わせを確実に行うことができる。
【００３７】
第２の開口部３０Ｂは第１の開口部３０Ａとほとんど同じ大きさであるが、送電ユニット１０の挿入口を構成するものではなく、フレーム３０内への異物の堆積を防止するために設けられている。サイドフレーム３２，３３の第２の開口部３０Ｂ側の端面にもフランジ部３２ｆ、３３ｆがそれぞれ形成されているが、ガイド溝３０ｇは形成されていない。そのため、送電ユニット１０のケース１２の蓋１３ｂの端部１３ｇはフランジ部３２ｆ、３３ｆと必ず干渉し、第２の開口部３０Ｂから送電ユニット１０を挿入することはできない。このように、サイドフレーム３２，３３の第２の開口部３０Ｂ側のフランジ部３２ｆ、３３ｆは、第２の開口部３０Ｂからの送電ユニット１０の挿入を阻害する部材としての役割を果たすとともに、送電ユニット１０が第１の開口部３０Ａから挿入された際に、ストッパーの役割も果たし、フレーム３０からの脱落を防止することができる。
【００３８】
また、サイドフレーム３２，３３を同じ部材で構成する場合には、第２の開口部３０Ｂ側の端面にガイド溝３０ｇが形成されるが、送電ユニット１０のケース本体１３ａのＹ方向の後端部には位置決め用の突起１３ｆ１が設けられていてもよく、また第２の開口部３０Ｂ側に位置する受電ユニット２０のケース本体１３ａのＹ方向の後端部には位置決め用の突起１３ｆ２が設けられていてもよい。この場合、受電ユニット２０のケース本体１３ａには突起１３ｆ１に対応する凹部１３ｈ１が形成されていることが好ましく、送電ユニット１０のケース本体１３ａにも突起１３ｆ２に対応する凹部（不図示）が形成されていることが好ましい。送電ユニット１０を第１の開口部３０Ａからフレーム３０内に挿入し、送電ユニット１０が受電ユニット２０の真上に到達すると、送電ユニット１０側の突起１３ｆ１が受電ユニット２０のケース本体１３ａの凹部１３ｈ１に嵌合すると共に、受電ユニット２０側の突起１３ｆ２が送電ユニット１０のケース本体１３ａの凹部に嵌合するので、送電ユニット１０を確実にロックしてフレーム３０からの脱落を防止することができる。
【００３９】
フレーム３０のアッパーフレーム３１には、第１の開口部３０Ａからフレーム３０内に挿入された送電ユニット１０をロックするロック機構３５が設けられている。ロック機構３５は、アッパーフレーム３１を平面視で略Ｕ字状に切り欠いて板バネ部を形成し、この板バネ部の先端に下向きの爪部を設けたものである。ロック機構３５の爪部を送電ユニット１０の上面に設けられた第１〜第３の凸部１３ｄ１〜１３ｄ３のいずれかに係合させることにより、送電ユニット１０を固定することができる。
【００４０】
図６〜図８は、送電ユニットの接続動作を説明するための図である。
【００４１】
図６（ａ）に示すように、送電ユニット１０を第１の開口部３０Ａからフレーム３０内に挿入すると、送電ユニット１０はガイド溝３０ｇに沿って前進し、送電ユニット１０の上面に設けられた凸部１３ｄは徐々に爪部３７に近づく。図６（ｂ）に示すように、第１の凸部１３ｄ１が爪部３７に当接すると、爪部３７及び板バネ部３６は第１の凸部１３ｄ１によって上方に押し上げられ、板バネ部３６は弾性変形する。このとき、送電ユニット１０の送電コイル１１Ａと受電ユニット２０の受電コイル１１Ｂは、結合度が小さい状態で磁気結合し始める。
【００４２】
図６（ｃ）に示すように、送電ユニット１０をさらに奥へスライドさせると、爪部３７は第１の凸部１３ｄ１を乗り越えた後、板バネ部３６の弾性力によって下方に押し下げられて第１の凸部１３ｄ１と第２の凸部１３ｄ２との間の溝に嵌り込み、第１の凸部１３ｄ１に係合する。このようにして送電ユニット１０は受電ユニット２０と対向する位置でフレーム３０に固定され、送電ユニット１０の送電コイル１１Ａと受電ユニット２０の受電コイル１１Ｂは磁気結合可能となる。ただし、この第１の固定位置では、送電コイル１１Ａのコイル軸ＣＡの受電コイル１１Ｂのコイル軸ＣＢに対するオフセット量ｄ１が大きいため、受電ユニット２０の出力レベルＰ１は最小となる。
【００４３】
次に図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、送電ユニット１０をさらに奥へとスライドさせると、爪部３７が第２の凸部１３ｄ２を乗り越えた後、第２の凸部１３ｄ２と第３の凸部１３ｄ３との間の溝に嵌り込み、第２の凸部１３ｄ２に係合する。この第２の固定位置において、送電コイル１１Ａのコイル軸ＣＡの受電コイル１１Ｂのコイル軸ＣＢに対するオフセット量ｄ２は、第１の固定位置のときのオフセット量ｄ１よりも小さいため、受電ユニット２０の出力レベルＰ２は、出力レベルＰ１よりも大きくなる（Ｐ２＞Ｐ１）。
【００４４】
次に図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、送電ユニット１０をさらに奥へとスライドさせると、爪部３７が第３の凸部１３ｄ３を乗り越える。このときフレーム３０の端面３０ｅ（アッパーフレーム３１の端面）が送電ユニット１０の上面に設けられたストッパー１３ｓに当接し、送電ユニット１０のそれ以上奥への挿入が阻止され、爪部３７が第３の凸部１３ｄ３に係合し、送電ユニット１０はフレーム３０に固定される。この第３の固定位置において、送電ユニット１０は受電ユニット２０と完全に重なり合っており、送電コイル１１Ａのコイル軸ＣＡの受電コイル１１Ｂのコイル軸ＣＢに対するオフセット量はゼロである。そのため、第３の固定位置での受電ユニット２０の出力レベルＰ３は最大となり、出力レベルＰ２よりも大きくなる（Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐ１）。
【００４５】
なお送電ユニット１０と受電ユニット２０とのロックを解除する場合には爪部３７の上方に設けられた突起部３８を引っ張り上げればよい。これにより板バネ部３６と共に爪部３７が持ち上がり、爪部３７と凸部１３ｄ１〜１３ｄ３のいずれかとの係合が解除される。したがって、送電ユニット１０のロックを解除してフレーム３０から取り出すことができる。
【００４６】
図９（ａ）及び（ｂ）は、ロック機構の変形例を示す略断面図である。
【００４７】
図９（ａ）に示すように、ロック機構は、多段の凹凸部の断面形状が鋸歯状となっていてもよい。鋸歯状の凸部１３ｄの傾斜部分は直線状に形成され、三角形の鋸歯形状となっている。この構成によれば、送電ユニット１０の固定位置の微調整が容易であり、これにより受電ユニット２０の出力レベルを微調整することができる。
【００４８】
また図９（ｂ）に示すように、ロック機構は、多段の凹凸部の断面形状が波状となっていてもよい。一つの波の凸部は半円状に形成されており、また凸部１３ｄに係合する爪部３７の先端部も略半円状となっている。この構成によれば、送電ユニット１０の固定位置の微調整が容易であり、これにより受電ユニット２０の出力レベルを微調整することができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態による非接触電力伝送装置１は、フレーム３０内に挿入された送電ユニット１０の位置を固定するロック機構３５を有し、送電ユニット１０の固定位置が挿入方向に向かって多段に構成されており、送電ユニット１０の挿入方向へのスライド量に応じて送電ユニット１０の受電ユニット２０に対するオフセット量が変化し、これにより受電ユニット２０の出力レベルが変化するので、汚損環境下で送電ユニット１０の接続作業を行う作業者は手元で容易に出力レベルを調整することができる。したがって、汚損環境下での作業性を向上させることができ、非接触電力伝送装置の利便性を向上させることができる。
【００５０】
また、本実施形態においては、第１の開口部３０Ａとは反対側にも第２の開口部３０Ｂが設けられているので、第１の開口部３０Ａからフレーム３０内に侵入したごみ等の異物が第２の開口部３０Ｂから排出されやすく、フレーム３０内に異物が蓄積し難い。またフレーム３０内に異物が侵入しても第１の開口部３０Ａ又は第２の開口部３０Ｂを通じてフレーム３０内の掃除が容易である。したがって、フレーム３０内に堆積した異物が送電ユニット１０と干渉して送電ユニット１０と受電ユニット２０との位置ずれが生じ、あるいは送電ユニット１０と受電ユニット２０との間に異物が挟まって両者の密着度が低下（コイル間の距離が拡大）することにより、両者の磁気結合度が低下して電力伝送効率が低下することを防止することができる。
【００５１】
図１０は、本発明の第２の実施の形態による非接触電力伝送装置の構造を示す略斜視図である。
【００５２】
図１０に示すように、この非接触電力伝送装置２の特徴は、フレーム３０の側面に設けられた２つの開口部３０Ａ，３０Ｂの両方が送電ユニット１０の挿入口を構成している点にある。すなわち、フレーム３０は、送電ユニット１０の第１の挿入口を構成する第１の開口部３０Ａと、第１の開口部３０Ａの反対側に設けられ、送電ユニット１０の第２の挿入口を構成する第２の開口部３０Ｂとを有している。送電ユニット１０は、第１の開口部３０Ａが設けられたＹ１方向（第１の方向）からフレーム３０に挿入することができ、また第２の開口部３０Ｂが設けられたＹ２方向（第２の方向）からもフレーム３０内に挿入することができる。説明の便宜上、図１０には２つの送電ユニット１０を示しているが、フレーム３０内にはどちらか一方の送電ユニット１０だけを収容可能である。
【００５３】
２方向からの挿入を実現するため、フレーム３０には２つのロック機構が設けられている。すなわち、フレーム３０は、第１の開口部３０Ａからフレーム３０内に挿入された送電ユニット１０をロックする第１のロック機構３５Ａと、第２の開口部３０Ｂからフレーム３０内に挿入された送電ユニット１０をロックする第２のロック機構３５Ｂとを有している。第１のロック機構３５Ａは、フレーム３０のアッパーフレーム３１の第１の開口部３０Ａ寄りに設けられており、第２のロック機構３５Ｂは、フレーム３０のアッパーフレーム３１の第２の開口部３０Ｂ寄りに設けられている。第１及び第２のロック機構３５Ａ，３５Ｂはともに、アッパーフレーム３１を切り欠いて形成された板バネ部３６の先端部に爪部３７が形成されたものであり、爪部３７が送電ユニット１０側の第１〜第３の凸部１３ｄ１〜１３ｄ３に係合することにより、送電ユニット１０は固定される。
【００５４】
なお２方向からの挿入を実現する場合、送電ユニット１０のケース本体１３ａに位置決め用の突起１３ｆ１等を設ける必要はなく、受電ユニット２０のケース本体１３ａに位置決め用の突起１３ｆ２等を設ける必要もない（図４参照）。これらの突起を設けると送電ユニット１０を一方向から挿入することはできても逆方向から挿入することが出来なくなるからである。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態による非接触電力伝送装置２は、２つの開口部３０Ａ，３０Ｂの両方が送電ユニット１０の挿入口となっているので、第１の実施の形態による非接触電力伝送装置１が有する発明の効果に加えて、送電ユニット１０の挿入方向の選択の幅を広げてレイアウトの自由度を高めることができる。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００５７】
例えば、上記実施形態においては、受電ユニット２０にフレーム３０を固定し、送電ユニット１０を着脱自在な構成としているが、本発明はこのような構成に限定されず、送電ユニット１０にフレーム３０を固定し、受電ユニット２０を着脱自在な構成としてもよい。さらに、双方向の電力伝送を行う一対の電力伝送ユニットを対象としてもよい。
【００５８】
また上記実施形態において、ロック機構３５の爪部３７は、送電ユニット１０側の凸部１３ｄに係合するが、送電ユニット１０側に形成された凹部に係合してもよい。すなわち、ロック機構３５は、送電ユニット１０に形成された複数の凸部又は凹部のいずれかに係合するように構成されていればよい。さらに、凸部又は凹部の数やピッチは特に限定されず、必要な出力レベルの段数や変化幅に応じて適宜設定することができる。
【００５９】
また上記実施形態においてはフレーム３０の平面形状が四角形であるため最大で４方向からの挿入が可能な構成となっているが、例えば六角形であれば最大で６方向からの挿入が可能であり、送電ユニット１０の挿入方向及びその数は特に限定されない。
【００６０】
また上記実施形態においては、一対の電力伝送コイル（送電コイル及び受電コイル）を用いた電磁誘導方式による非接触給電を例に挙げたが、本発明はこの電磁誘導方式に限定されるものではなく、一対の電力伝送コイルを用いた磁界共鳴方式や、対向配置される一対の電力伝送電極を用いた電界結合方式を採用するものであってもよい。この場合、一対の電極の一方（第１の結合素子）が送電ユニット１０側に設けられ、他方（第２の結合素子）が受電ユニット２０側に設けられる。
【符号の説明】
【００６１】
１，２    非接触電力伝送装置
１０    送電ユニット（電力伝送ユニット）
１１    電力伝送コイル
１１Ａ    送電コイル
１１Ｂ    受電コイル
１２    回路基板
１２Ａ    送電回路基板
１２Ｂ    受電回路基板
１３    ケース
１３ａ    ケース本体
１３ｂ    蓋
１３ｄ，１３ｄ１，１３ｄ２，１３ｄ３    凸部
１３ｆ１，１３ｆ２    突起
１３ｇ    蓋の端部（ガイドレール）
１３ｈ１    凹部
１３ｓ    ストッパー
１４    支持基板
１５Ａ，１５Ｂ    電源ケーブル
２０    受電ユニット（電力伝送ユニット）
３０    フレーム
３０Ａ    第１の開口部
３０Ｂ    第２の開口部
３０ｅ    フレームの端面
３０ｇ    ガイド溝
３１    アッパーフレーム
３２，３３    サイドフレーム
３２ｆ，３３ｆ    フランジ部
３４    ボトムフレーム
３５    ロック機構
３５Ａ    第１のロック機構
３５Ｂ    第２のロック機構
３６    板バネ部
３７    爪部
３８    突起部
ＣＡ    送電コイルのコイル軸
ＣＢ    受電コイルのコイル軸
【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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