(57)【要約】  本発明は、非接触電力伝送方式を用いたものであっても、効率のよい伝送を可能にする非接触電力伝送システムを提供する。  本発明による非接触電力伝送システムは、電力伝送に使用されるコイル及びコアを有する送電部と、電力伝送に使用されるコイルとコアを有する受電部と、前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離を算出する制御手段と、該制御手段で算出された前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離に応じて前記送電部のコアを駆動する前記送電部のコア駆動手段とを備え、前記制御手段で算出された前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離に応じ、前記送電部のコアが、前記送電部のコア駆動手段により駆動されて配置が変更されることを特徴とする。
2015015635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのコイルを用いた非接触電力伝送装置であって、
前記コイルのそれぞれの周囲にコアを備え、該コアが、前記２つのコイルの相対距離に応じてコア駆動手段により駆動されて配置が変更されることを特徴とする非接触電力伝送装置。
【請求項２】
電力伝送に使用されるコイル及びコアを有する送電部と、電力伝送に使用されるコイル及びコアを有する受電部と、前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離を算出する制御手段と、該制御手段で算出された前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離に応じて前記送電部のコアを駆動する前記送電部のコア駆動手段とを備え、
前記制御手段で算出された前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離に応じ、前記送電部のコアが、前記送電部のコア駆動手段により駆動されて配置が変更されることを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項３】
請求項２に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離は、前記送電部のコアの中心を通る軸線と前記受電部のコアの中心を通る軸線との距離で示される設置誤差または前記送電部のコイル平面と前記受電部のコイル平面との距離で示されるギャップであることを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部と受電部は、金属製の支持板と、該支持板上に配置された第１のコアと、該第１のコアの平面上に配置された第１のコイルと、前記第１のコアの中心軸を軸とした中心角を持つ第２のコアとをそれぞれ備え、前記送電部の第２のコアを、前記送電部の第１のコアの中心軸を中心に回転移動させて配置を変更する第１のコア駆動手段を有すると共に、前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離に応じて、前記第１のコア駆動手段によって、前記送電部の第２のコアを回転移動させて前記送電部の第１のコアに対する前記送電部の第２のコアの位置を変更することを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項５】
請求項４に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記受電部の第２のコアを、前記受電部の第１のコアの中心軸を中心に回転移動させて配置を変更する第２のコア駆動手段を有し、前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離に応じて、前記第２のコア駆動手段によって、前記受電部の第２のコアを回転移動させて前記受電部の第１のコアに対する前記受電部の第２のコアの位置を変更すると共に、前記第１のコア駆動手段によって、前記送電部の第２のコアを回転移動させて前記送電部の第１のコアに対する前記送電部の第２のコアの位置を変更することを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部と受電部のそれぞれの前記第２のコアの内径が前記第１のコアの外径と等しく、かつ、前記第２のコアの外径が前記第１のコアの外径より大きいことを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項７】
請求項４乃至６いずれか１項に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離が拡がる際には、前記送電部の第２のコアと前記受電部の第２のコアとの相対距離を最短にする制御部を有することを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項８】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離が狭まる際には、前記送電部の第２のコアと前記受電部の第２のコアとの相対距離を最長にする制御部を有することを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項９】
請求項４乃至８のいずれか１項に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部と受電部のそれぞれの前記第１のコアの材質と、前記第２のコアの材質が異なることを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記第２のコアの材質を透磁率の高いものとし、前記第１のコアの材質を磁気損失の高いものとしたことを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項１１】
請求項４乃至８のいずれか１項に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部と受電部のそれぞれの前記第２のコアを２層構造とし、該２層構造の前記第２のコア間の距離が変更可能であることを特徴とする非接触電力伝送システム。
【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及び非接触電力伝送システムに係り、例えば、携帯電話や電動歯ブラシ、電気シェーバー或いは電気自動車等の充電に好適な非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力を無線で送受信する方式として、コイルを用いた電磁誘導を利用する非接触電力伝送方式が知られている。この非接触電力伝送方式は、金属端子が不要で簡単な構造である等の理由から、例えば、携帯電話や電動歯ブラシ、電気シェーバー等での充電に利用されており、近年、電気自動車などの充電にも利用が考えられている。【０００３】
このような非接触電力伝送方式としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。【０００４】
この特許文献１には、磁心コアの面積を変更することにより、インダクタンスの可変を図ることが記載されている。一方、特許文献２には、薄型の機器に対して位置センサ、突起物により位置精度を高めることで効率の向上を図ることが記載されている。【０００５】
また、近年の機器の多様化から、大電力（〜１００Ｗ）で中距離（〜１０ｍ）の非接触電力伝送の需要が高まってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−９９６４４号公報
【特許文献２】特開２００８−１４１９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されている非接触電力伝送方式は、共振周波数ずれによる出力電力の変動や効率の劣化が起こる問題があった。従って、共振周波数ずれによる出力電力の変動や効率の劣化をなくし、更なる非接触電力伝送方式の利便性、効率などを向上させることが望まれていた。【０００８】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、非接触電力伝送方式を用いたものであっても、効率のよい伝送を可能にする非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の非接触電力伝送装置は、上記課題を解決するために、２つのコイルを用いた非接触電力伝送装置であって、前記コイルのそれぞれの周囲にコアを備え、該コアが、前記２つのコイルの相対距離に応じてコア駆動手段により駆動されて配置が変更されることを特徴とする。【００１０】
また、本発明の非接触電力伝送システムは、上記課題を解決するために、電力伝送に使用されるコイル及びコアを有する送電部と、電力伝送に使用されるコイル及びコアを有する受電部と、前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離を算出する制御手段と、該制御手段で算出された前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離に応じて前記送電部のコアを駆動する前記送電部のコア駆動手段とを備え、前記制御手段で算出された前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離に応じ、前記送電部のコアが、前記送電部のコア駆動手段により駆動されて配置が変更されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、非接触電力伝送方式を用いたものであっても、効率のよい伝送を可能にする非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の非接触電力伝送システムの実施例１を示す構成図である。
【図２】本発明の非接触電力伝送システムの実施例１に採用される送電部または受電部の構成の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】本発明の非接触電力伝送装置の一例であり、送電部と受電部の相対位置関係を示し、（ａ）及び（ｃ）は正面図、（ｂ）及び（ｄ）は平面図である。
【図４】本発明の非接触電力伝送システムを電気自動車に応用した例を示す構成図である。
【図５】本発明の非接触電力伝送システムの実施例１における電力伝送手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の非接触電力伝送システムの実施例１におけるギャップがある場合の送電部の可動コアの位置関係を説明するための図である。
【図７】本発明の非接触電力伝送システムの実施例１におけるギャップがある場合の送電部の可動コアの位置関係を説明するための図であり、コア調整角を９０度とした場合の例である。
【図８】本発明の非接触電力伝送システムの実施例１におけるギャップがある場合の送電部の可動コアの位置関係を説明するための図であり、コア調整角を０度とした場合の例である。
【図９】本発明の非接触電力伝送システムの実施例１におけるコア調整角とインダクタンスの関係を示す特性図である。
【図１０】本発明の非接触電力伝送システムの実施例１におけるギャップに対するコア調整角の設定例を示す図である。
【図１１】本発明の非接触電力伝送システムの実施例１における設置誤差がある場合の送電部の可動コアの位置関係を説明するための図である。
【図１２】本発明の非接触電力伝送システムの実施例１における設置誤差がある場合の送電部の可動コアの位置関係を説明するための図であり、可動コアを動かしインダクタンスを最小にする場合の例である。
【図１３】本発明の非接触電力伝送システムの実施例１における設置誤差がある場合の送電部の可動コアの位置関係を説明するための図であり、斜め方向の設置誤差に対する可動コアの動作例である。
【図１４】本発明の非接触電力伝送システムの実施例２を示す構成図である。
【図１５】本発明の非接触電力伝送システムの実施例２におけるインダクタンスを大きくするための送電部の可動コアの位置関係を説明するための図である。
【図１６】本発明の非接触電力伝送システムの実施例２におけるインダクタンスを最小にするための送電部の可動コアの位置関係を説明するための図である。
【図１７】本発明の非接触電力伝送システムの実施例２における斜め方向に設置誤差があり、インダクタンスを最大にするための送電部の可動コアの位置関係を説明するための図である。
【図１８】本発明の非接触電力伝送システムに採用される送電部または受電部の構成の他の例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図１９】本発明の非接触電力伝送システムに採用される送電部または受電部の構成の更に他の例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図２０】本発明の非接触電力伝送システムに採用される送電部または受電部の構成の更に他の例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図２１】本発明の非接触電力伝送システムに採用される送電部または受電部の構成の更に他の例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図２２】本発明の非接触電力伝送システムに採用される送電部または受電部の構成の更に他の例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送システムを説明する。なお、以下に説明する各実施例において、同一構成部品には、同符号を使用する。
【実施例１】
【００１４】
図１に、本発明の非接触電力伝送システムの実施例１の概略構成を示す。【００１５】
該図において、１は電源部で、直流電源、高周波電源、蓄電池、商用電源等である。２は電源部１からの電力を入力とする送電回路部で、整流回路、力率改善回路、コンバータ、インバータ等から構成される。３は送電部で、円形に巻かれた巻線と共振コンデンサ、磁化特性を有するコアから構成され、電磁場を発生させて送電するものである。４は受電部で、送電部３と同様の構成で、かつ、同様の機能を持ち、電磁場により誘導起電力を発生して受電するものである。５は受電回路部で、整流回路、コンバータ等から構成される。６は負荷で、蓄電池やモーター、或いは駆動機器等の電力の供給対象である。７は送電制御部で、送電部３と受電部４の相対位置や電圧、電流値を検出可能な検出回路、制御回路、通信回路等から構成される。８は受電制御部で、送電制御部７と同様の機能を有し、送電制御部７と情報の通信を行うものである。９はコア駆動部で、送電制御部７からの命令により、送電部３のコアの位置を物理的に可動させる機能を有する。【００１６】
まず、初めに本実施例の非接触電力伝送システムにおける電力伝送方法を、図１を用いて説明する。【００１７】
図１において、送電回路部２は、送電制御部７の命令により電源部１から供給された電力を変換し、送電部３へ送る。送電部３は、電磁場を発生させて受電部４に電力を伝送する。受電部４は電磁誘導作用により電力を受電し、受電回路部５は受電部４で受電した電力を変換して負荷６へ供給する。随時、送電制御部７は送電回路部２の効率、電圧、電流、位相差、共振周波数、駆動周波数等のパラメータを検出し、出力電圧等の調整を行い受電制御部８と通信する。【００１８】
また、送電制御部７から所望の動作となるようにコア駆動部９にコアを移動して配置を変更する命令を送り、コア駆動部９は送電部３の可動コアを移動して配置を変更させる。受電制御部８は、受電回路部５の効率、電圧、電流、位相差、共振周波数、駆動周波数等のパラメータや負荷６の状態等を検出し、負荷切り替え等の各設定値の変更を行い、送電受信部７と通信する。【００１９】
なお、本実施例では、電源部１、送電回路部２、送電部３を経て非接触で電力を伝送することで、受電部４、受電回路部５、負荷６への電力伝送としたが、これに限るものではない。例えば、負荷６を蓄電池とし、電源部１を負荷とし、送電回路部２および受電回路部５が互いの機能を併せ持つ構成とすれば、負荷６、受電回路部５、受電部４を経て非接触の電力を伝送することで、送電部３、送電回路部２、電源部１へ電力伝送を行うことができ、双方向の電力伝送が可能となる。【００２０】
図２（ａ）及び（ｂ）は、上述した送電部３または受電部４の構成の一例を示すものである。該図において、１０は給電用のコイル（第１のコイル）で、導電性の金属線を複数本撚ったリッツ線などを平面上に巻いたものであり、ケーブル１１を介して送電回路部２または受電回路部５と接続されている。また、このコイル１０は、送電部３と受電部４の位置関係などによりインダクタンスが変動する。１２はコンデンサであり、コイル１０の巻線間の浮遊容量やコイル１０に接続される共振用のコンデンサである。【００２１】
また、２０はコア（第１のコア）、２１及び２２は可動コア（第２のコア）であり、コア２０は、図中ｙ軸を中心とする円柱状のコアで、コイル１０の中心軸とコア２０の中心軸は一致し、コア２０上にコイル１０が配置されている。可動コア２１及び２２は、ｙ軸を中心とする扇形の可動コアであり、コア２０と同平面上に配置され、コア駆動部９によりコア２０の外周側を移動することが可能となっている。３０はコイル１０、コア２０、可動コア２１及び２２を支持する支持板であり、例えば、金属で構成すれば、不要な電磁場の放射を抑制する効果がある。【００２２】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、非接触電力伝送装置における図１に示した送電部３と受電部４の相対位置関係を示したものである。【００２３】
図３（ａ）及び（ｂ）に示す如く、非接触電力伝送装置を構成する送電部３は、コイル１０ａ、コア２０ａ、可動コア２１ａ及び２２ａ、支持板３０ａから構成され、ケーブル１１ａは、コンデンサ１２ａを介して送電回路部２に接続されている。一方、図３（ｃ）及び（ｄ）に示す如く、非接触電力伝送装置を構成する受電部４は、コイル１０ｂ、コア２０ｂ、可動コア２１ｂ及び２２ｂ、支持板３０ｂから構成され、ケーブル１１ｂは、コンデンサ１２ｂを介して受電回路部５に接続されている。送電部３と受電部４は、コイル１０ａとコイル１０ｂが対向するように配置される。【００２４】
そして、送電部３と受電部４のそれぞれの可動コア２１ａと２２ａ及び２１ｂと２２ｂの内径がコア２０ａ及び２０ｂの外径と等しく、かつ、可動コア２１ａと２２ａ及び２１ｂと２２ｂの外径がコア２０ａ及び２０ｂの外径より大きく形成されている。【００２５】
なお、本実施例では、図３（ａ）及び（ｂ）に示す４０を、送電部３の中心(ｘｙ−ａとｙｚの交点)と受電部４の中心軸(ｘｙ−ｂとｙｚの交点)の距離で示される設置誤差とし、４１を、コイル１０ａの平面とコイル１０ｂの平面との距離で示されるギャップとする。【００２６】
次に、共振周波数ｆｒについて説明する。【００２７】
直列共振の共振周波数は一般的に数１で表され、共振周波数近傍では電力伝送量が最大となるため、共振周波数に追従してコイル１０ａに供給する電力の周波数を変更することが望ましい。【００２８】
しかしながら、コイル１０ａとコイル１０ｂの設置誤差４０やギャップ４１によりインダクタンスが変化するため、コンデンサ１２ａ及び１２ｂを固定とすると、共振周波数が変動し、所望の電力伝送ができなくなる課題がある。【００２９】
【数１】
2015015635.tif 000003
【００３０】
ここで、Ｌはコイル１０の自己インダクタンス、Ｃはコイル１０の巻線間の浮遊容量や共振コンデンサ１２の容量である。【００３１】
本実施例の非接触電力伝送システムを電気自動車に応用した例を挙げ、以下に詳細に説明する。【００３２】
図４は、電気自動車１０６及び電力を供給する充電器１０５の構成を示している。該図に示す如く、電気自動車１０６は、本実施例の非接触電力伝送システムに関わるものとして、受電部４、受電回路部５、負荷６、受電制御部８から構成される。充電器１０５は電源部１、送電回路部２、送電部３、送電制御部７、コア駆動部９で構成される。ここで、負荷６は、モーターやバッテリーである。【００３３】
なお、図４の電気自動車１０６は、例えば、携帯電話、ＰＤＡやＰＯＳ端末などの携帯情報端末やノートパソコンなどの可搬、携帯できるコンピュータ、災害救助ロボット等や照明機器、通信設備、監視機器等の半固定設置される機器であってもよく、衣服や容器等に備えられるものでもよい。また、充電器１０５は、前記と同様な端末、機器等に内蔵されるものでもよい。【００３４】
次に、本実施例の電力伝送手順について、図５のフローチャートを用いて説明する。【００３５】
該図に示す如く、先ず、電源オンする（ステップＳ１）。送電制御部７は、初期設定として通信の確立やコアの可動確認等を行い、受電制御部８は、通信の確立や負荷情報の取得を行う（ステップＳ２）。次に、送電制御部７及び受電制御部８は、お互いの機器が正常であるかの認証を通信にて行い、機器情報を取得する（ステップＳ３）。機器情報とは、定格電力や出力電力、コイル１０や可動コア２１及び２２の形状、電池仕様等の車両固有の情報である。機器情報により、送電制御部７はコア駆動部９に命令し、コア駆動部９は、送電部３の可動コア２１及び２２を初期位置へ移動する（ステップＳ４）。機器情報が存在しない又は取得できない場合は、デフォルトの位置へ移動する。【００３６】
送電制御部７は、電気自動車１０６が所望の配置になると、送電回路部２及び送電部３が試験送電を開始する（ステップＳ５）。試験送電とは、例えば、発熱等の可能性が低いなど安全性の高い、各検出値を取得可能な小出力の送電や短期間の送電のことをいう。【００３７】
送電制御部７は、電圧値や電流値、周波数、共振点、効率等の検出値が目標値内であるかを判断し、目標値内の場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、送電回路部２に命令し、送電回路部２は送電電力を調整し、所望の送電電力まで段階的に電力を上げていく（ステップＳ７）。検出値が目標値外の場合（ステップＳ６でＮｏ）、例えば、無効電力の増加や共振点のずれ、効率の低下等が送電制御部７の検出手段で検出されたら、送電制御部７はコア駆動部９に可動コアを移動するよう命令し、コア駆動部９は可動コアを移動する（ステップＳ８）。送電終了しない場合（ステップＳ９でＮｏ）、ある一定時間ごとに検出値が目標値内か判断する（ステップＳ６）。送電終了の場合（ステップＳ９でＹｅｓ）、送電回路部２は送電を停止し（ステップＳ１０）、電源をオフする（ステップＳ１１）。【００３８】
次に、送電部３の可動コア２１ａと可動コア２２ａの位置関係について、図６を用いて説明する。【００３９】
図６は、ｘｚ平面を上から見た図であり、可動コアの位置関係を明確に説明するため、コイル１０ａ及び１０ｂ、コア２０ａ及び２０ｂ、支持板３０ａ及び３０ｂを省略し記載している。以下、可動コア２１ａ及び２１ｂの初期位置を直線ｍ−ｐ、可動コア２２ａ及び可動コア２２ｂの初期位置を直線ｎ−ｐの位置として説明する。また、可動コア２１ａと可動コア２１ｂまたは可動コア２２ｂのいずれか近い方の中心を結んだ線をコア間距離２１ｃ、可動コア２２ａと可動コア２１ｂまたは可動コア２２ｂのいずれか近い方の中心を結んだ線をコア間距離２２ｃとして説明する。【００４０】
なお、受電部４の可動コア２１ｂと可動コア２２ｂの位置は、初期位置を固定としている。また、コア調整角２１ｒとコア調整角２２ｒが等しい条件としている。【００４１】
図６は、可動コア２１ａを直線ｍ−ｎの基準位置からコア調整角２１ｒ＝３５度、可動コア２２ａを直線ｍ−ｎの基準位置からコア調整角２２ｒ＝３５度とし、各可動コア２１ａ及び２２ａを動かした際の図である。【００４２】
該図において、コア調整角２１ｒの角度に応じて、可動コア２１ａと可動コア２１ｂの中心を結んだコア間距離２１ｃが変化する。同様にコア調整角２２ｒの角度に応じて、可動コア２２ａと可動コア２２ｂの中心を結んだコア間距離２２ｃが変化する。【００４３】
図７は、コア調整角２１ｒ及び２２ｒを９０度とした場合を示すもので、コア間距離２１ｃ及び２２ｃは最長となる。【００４４】
また、図８は、コア調整角２１ｒ及び２２ｒを０度とした場合を示すもので、完全に可動コア２１ａ及び２２ａと可動コア２１ｂ及び２２ｂがそれぞれ重なり、コア間距離２１ｃ及び２２ｃが最小となる。【００４５】
図９に、本実施例におけるコア調整角とインダクタンスの関係を示し、横軸にコア調整角（度）、縦軸にインダクタンス（μＨ）を表示する。【００４６】
上述した如く、コア調整角２１ｒ及び２２ｒを変えることによって、コア間距離２１ｃ及び２２ｃを変更することが可能なため、磁性体の効果により、図９に示す如く、コア調整角を調整することにより、インダクタンスの増減が可能になることが分かる。即ち、送電部３と受電部４の相対距離が離れてインダクタンスが低下した際に、コア調整角２１ｒ及び２２ｒによってコア間距離２１ｃ及び２２ｃを短くすることで、インダクタンスを調整することが可能になる。【００４７】
図１０に、本実施例におけるギャップ４１に対するコア調整角の設定例を示す。【００４８】
一般的に、ギャップ４１が狭くなるとインダクタンスが大きくなり、ギャップ４１が広がるとインダクタンスは小さくなることが知られている。【００４９】
ギャップ４１が５ｃｍと狭い場合には、インダクタンスが大きくなるため、コア調整角を９０度とし、インダクタンスを小さくする。一方、ギャップ４１が２５ｃｍと広い場合には、インダクタンスが小さくなるため、コア調整角を０度とし、インダクタンスを大きくする。【００５０】
以上の構成により、ギャップ４１が大きくインダクタンスが小さい場合にコア調整角を変更し、コア間距離を最短にすることでインダクタンスを大きくすることができる。また、ギャップ４１が小さくインダクタンスが大きい場合にもコア調整角を変更し、コア間距離を最大とすることでインダクタンスを小さくし、かつ、コアや金属製の支持板での鉄損や銅損を低減することが可能となる。【００５１】
次に、本実施例における設置誤差がある場合の動作について説明する。【００５２】
図１１は、可動コア２１ｂ及び２２ｂが固定で、可動コア２１ａ及び２２ａが可動であり、設置誤差４０がある場合の一例を示している。【００５３】
一般的に、設置誤差４０が小さいとコイルの対向面積が大きくなり、インダクタンスが大きくなる。一方で、設置誤差４０が大きくなるとコイルの対向面積は小さくなり、インダクタンスは小さくなる。【００５４】
設置誤差４０が大きい場合では、コア間距離２１ｃ及び２２ｃが最短となるようコア調整角２１ｒ及び２２ｒを調整することで、インダクタンスを増加させ、所望のインダクタンスに近づける。【００５５】
図１２は、可動コア２１ａ及び２２ａを動かし、インダクタンスを最小にする場合の一例を示している。【００５６】
該図に示す如く、設置誤差４０が小さい場合には、コア間距離２１ｃ及び２２ｃが最長となるようコア調整角２１ｒ及び２２ｒを調整することで、インダクタンスを減少させ、所望のインダクタンスに近づけることができる。【００５７】
図１３は、設置誤差４０がｘ方向とｚ方向である場合の一例を示している。【００５８】
図１３に示す場合も、前記と同様に、コア間距離２１ｃ及び２２ｃが、それぞれ最短となるようにコア調整角２１ｒ及び２２ｒを調整することで、インダクタンスを増加させ、所望のインダクタンスに近づけることができる。【００５９】
以上説明した本実施例によれば、設置誤差４０によるインダクタンスの変動に対し、可動コア２１ａ及び２２ａのコア調整角２１ｒ及び２２ｒを変更し、コア間距離２１ｃ及び２２ｃを調整することができ、インダクタンスの変動による共振周波数の変動を最小限に抑え、より効率のよい電力伝送が可能になる。【００６０】
即ち、給電コイルを含む送電部３及び受電部４の相対位置関係や温度変化等の外乱により給電にかかわるパラメータが変化しても、可動コア２２ａの位置を変更することで、各パラメータの変動を抑え、電力伝送効率の悪化を防ぐことができる。更には、給電にかかわる巻線を動かす必要がないので、金属劣化による断線等を防ぐことができる効果もある。【００６１】
なお、本実施例では、コア駆動部９により送電部３の可動コアを駆動するようにしたが、これに限らない。例えば、コア駆動部９を電気自動車１０６側に設け、受電部４の可動コアを駆動してもよい。
【実施例２】
【００６２】
上述した実施例１の非接触電力伝送システムは、送電部３の可動コア２１ａ及び２２ａのみを可動としていたが、これに限らず、例えば、受電部４の可動コア２１ｂ及び２２ｂも可動とし、同時に調整することによって、調整手段および調整範囲が広くなり、より効率の高い電力伝送が可能になる。【００６３】
上述した実施例１の一変形例として、受電部４の可動コア２１ｂ及び２２ｂを移動させるコア駆動部９２（第２の駆動手段）を用いた例を挙げ説明する。【００６４】
図１４は、本発明の非接触電力伝送システムの実施例２を示す。【００６５】
該図に示す本実施例の非接触電力伝送システムは、その構成は実施例１と略同様であるが、コア駆動部９１（第１の駆動手段）及び９２を設けた点が特徴である。本実施例では、電力伝送手順において、実施例１と同様となるため説明は省略し、本実施例の特徴である送電部３の可動コア２１ａ及び２２ａ、受電部４の２１ｂ及び２２ｂの動作について、以下に説明する。【００６６】
図１５は、実施例２におけるインダクタンスを大きくする場合の一例を示している。【００６７】
該図に示す如く、送電部３の可動コア２１ａ及び２２ａがコア駆動部９１により、受電部４の可動コア２１ｂ及び２２ｂがコア駆動部９２により、それぞれ可動される。また、インダクタンスを大きくしたい場合には、コア調整角２１ａｒ、２２ａｒ、２１ｂｒ、２２ｂｒを、コア間距離２１ｃ及び２２ｃが短くなるように調整することで、インダクタンスを増加させ、所望のインダクタンスに近づけることができる。【００６８】
図１６は、インダクタンスを最小にする場合の一例を示している。【００６９】
該図に示す如く、インダクタンスを小さくしたい場合には、コア調整角２１ａｒ、２２ａｒ、２１ｂｒ、２２ｂｒを、コア間距離２１ｃ及び２２ｃが最長となるように調整することで、インダクタンスを減少させ、所望のインダクタンスに近づけることができる。【００７０】
図１７は、設置誤差４０がｘ方向とｚ方向、即ち、斜め方向の設置誤差があり、インダクタンスを最大にする場合の一例を示している。【００７１】
該図に示す如く、コア調整角２１ａｒ、２２ａｒとコア調整角２１ｂｒ、２２ｂｒが変更可能なため、斜め方向の設置誤差に対してもコア間距離２１ｃ及び２２ｃを最短とすることができ、インダクタンスを増加させることができる。【００７２】
このような本実施例によれば、実施例１よりもコア間距離２１ｃ及び２２ｃの調整の範囲が広がる効果がある。【００７３】
以上のように、設置誤差によるインダクタンスの変動に対し、送電部及び受電部の可動コアのコア調整角を変更し、コア間距離を調整することで、よりインダクタンスの調整範囲が広がるため、共振周波数の変動もより最小限に抑えられ、効率のよい電力伝送が可能になる。【００７４】
なお、本実施例では、コア駆動部を有するとしたが、これに限らない。例えば、非接触電力伝送システムが設置位置の固定で使用される場合、設置時に可動コアを手動で配置してもよく、装置の簡易化、低コスト化が可能になる。【００７５】
また、本実施例では、可動コアを２つ有するものとして説明したが、これに限らない。例えば、図１８に示すよう、可動コア２１のみとしてもよいし、図１９に示すように、複数（図１９では５個）の可動コア２１、２２、２３、２４、２５としてもよい。【００７６】
また、本実施例では、可動コアを支持板とコイル間の１層としたが、これに限らない。例えば、図２０に示すよう、送電部３或いは受電部４の可動コア２１及び２２の下段に可動コア２７及び２８を備える２層構造とし、可動コア２１と２７及び可動コア２２と２８の各コア間距離を変更することで、インダクタンスを調整することができる。【００７７】
また、本実施例では、コアを磁性体として説明したが、別の特性を有する材料（異なる材質のもの）を使用してもよい。例えば、図２１に示すように、可動コア２１を透磁率の高いものにし、可動コア２０を磁気損失の高いものを使用する。インダクタンスを増加させたい場合には、可動コア２１を対向コイル側に配置し、漏洩電磁界を低減させたい箇所に可動コア２６を用いるようにするとよい。また、電界に寄与する誘電体とすることで電界に寄与するようにしたり、金属構造体として所望の電磁波に指向性を持たせたり、不要な電磁波を吸収する構造としてもよい。【００７８】
また、本実施例では、コアと可動コアを別々に扱ったが、これに限らない。例えば、図２１に示すように、コア２０を一体にし、全体を回転移動させてもよく、支持板３０ごと回転移動させる構造としてもよい。【００７９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１…電源部、２…送電回路部、３…送電部、４…受電部、５…受電回路部、６…負荷、７…送電制御部、８…受電制御部、９、９１、９２…コア駆動部、１０、１０ａ、１０ｂ…コイル、１１、１１ａ、１１ｂ…ケーブル、１２、１２ａ、１２ｂ…コンデンサ、２０、２０ａ、２０ｂ…コア、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２１ａ、２２ａ、２１ｂ、２２ｂ…可動コア、２１ｃ、２２ｃ…コア間距離、２１ｒ、２２ｒ、２１ａｒ、２２ａｒ、２１ｂｒ、２２ｂｒ…コア調整角、３０、３０ａ、３０ｂ…支持板、４０…設置誤差、４１…ギャップ、１０５…受電器、１０６…電気自動車。
【図１】
2015015635.tif 000004
【図２】
2015015635.tif 000005
【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】
2015015635.tif 000020
【図１８】
2015015635.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年11月29日(2013.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
２つのコイルを用いた非接触電力伝送システムであって、
電力伝送に使用されるコイル及びコアを有する送電部と、電力伝送に使用されるコイル及びコアを有する受電部とを備え、
前記送電部と受電部は、金属製の支持板と、該支持板上に配置された第１のコアと、該第１のコアの平面上に配置された第１のコイルと、前記第１のコアの中心軸を軸とした中心角を持つ第２のコアとをそれぞれ備え、
前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離を算出する制御手段と、前記送電部の第２のコアを、前記送電部の第１のコアの中心軸を中心に回転移動させて配置を変更する第１のコア駆動手段とを有し、
前記制御手段で算出された相対距離に応じて、前記第１のコア駆動手段によって、前記送電部の第２のコアを回転移動させて前記送電部の第１のコアに対する前記送電部の第２のコアの位置を変更することを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項３】
請求項２に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離は、前記送電部のコアの中心を通る軸線と前記受電部のコアの中心を通る軸線との距離で示される設置誤差または前記送電部のコイル平面と前記受電部のコイル平面との距離で示されるギャップであることを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
請求項２に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記受電部の第２のコアを、前記受電部の第１のコアの中心軸を中心に回転移動させて配置を変更する第２のコア駆動手段を有し、前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離に応じて、前記第２のコア駆動手段によって、前記受電部の第２のコアを回転移動させて前記受電部の第１のコアに対する前記受電部の第２のコアの位置を変更すると共に、前記第１のコア駆動手段によって、前記送電部の第２のコアを回転移動させて前記送電部の第１のコアに対する前記送電部の第２のコアの位置を変更することを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項６】
請求項２に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部と受電部のそれぞれの前記第２のコアの内径が前記第１のコアの外径と等しく、かつ、前記第２のコアの外径が前記第１のコアの外径より大きいことを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項７】
請求項２に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離が拡がる際には、前記送電部の第２のコアと前記受電部の第２のコアとの相対距離を最短にする制御部を有することを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項８】
請求項２に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部のコイルと前記受電部のコイルの相対距離が狭まる際には、前記送電部の第２のコアと前記受電部の第２のコアとの相対距離を最長にする制御部を有することを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項９】
請求項２に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部と受電部のそれぞれの前記第２のコアは、前記コイルを挟んで対向配置された一方側の前記第２のコアの材質と他方側の前記第２のコアの材質が異なることを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記コイルを挟んで対向配置された一方側の前記第２のコアの材質を透磁率の高いものとし、他方側に配置された前記第２のコアの材質を磁気損失の高いものとしたことを特徴とする非接触電力伝送システム。
【請求項１１】
請求項２に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
前記送電部と受電部のそれぞれの前記第２のコアを２層構造とし、該２層構造の前記第２のコア間の距離が変更可能であることを特徴とする非接触電力伝送システム。
【国際調査報告】
2015015635.tif 000026
2015015635.tif 000027