(57)【要約】【課題】移動体に電力を供給する非接触給電装置において、給電部及び受電部の製造を容易かつ低コストにし、かつ大電力の伝送を可能にする。【解決手段】移動体が移動する面に設けられた給電部１と、該移動体下部の給電部１に対面する位置に設けられた受電部２とからなる移動体の非接触給電装置において、給電部１及び受電部２が、長円状に形成された巻き線４と、表面に該巻き線をその長円方向を移動体の移動方向ａに沿うように収容する凹部８が形成された磁性体の板状コア３とからなり、板状コア３は、長方形の面を有する複数の板状ブロック５を該長方形の長辺５ａを移動方向ａに向けた状態で移動方向ａ又は該移動方向と直角方向に並べるか又は上下に重ね合わせて構成され、板状コア３の凹部８は、巻き線４の長円部の内側及び外側の板状コア表面に板状ブロック５を重ね合わせた厚肉部７を設けることにより形成されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の走行路に沿って設けられた給電部と、該移動体に設けられた受電部とからなり、該給電部に該受電部を対面させて給電を行なう移動体の非接触給電装置において、
前記給電部及び受電部が、長円状に形成された巻き線と、表面に該巻き線を収容する凹部が形成された磁性体の板状コアとからなり、
該板状コアは、長方形の面を有する板状ブロックの集合体で形成され、該板状ブロックの集合体は、夫々の板状ブロックの長辺同士を接触させて同一面上に敷設される薄肉部と板状ブロック同士を上下に重ね合わせた厚肉部とを有するとともに、該板状コアの凹部は、該巻き線の長円部の内側及び外側の該板状コア表面に該板状ブロックを重ね合わせた前記厚肉部により形成されてなり、
該給電部と受電部とが対面した時に該巻き線の長円方向及び該板状ブロックの長辺が前記移動体の移動方向に向くように構成したことを特徴とする移動体の非接触給電装置。
【請求項２】
前記板状コアに前記巻き線の長円方向両端部を支持するＵ字形断面部を設けることにより、該板状コアにより該巻き線を全円周に亘って支持するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の移動体の非接触給電装置。
【請求項３】
前記板状コアの凹部の開口幅を前記給電部と受電部の間隔と同一又は該間隔より大きく構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動体の非接触給電装置。
【請求項４】
前記給電部と受電部との対面時の該給電部の前記移動方向の長さを該受電部の該移動方向の長さより長く構成したことを特徴とする請求項１に記載の移動体の非接触給電装置。
【請求項５】
複数の前記板状ブロックを組合せて前記板状コアの表面を長方形に構成したことを特徴とする請求項１に記載の移動体の非接触給電装置。
【請求項６】
前記厚肉部と薄肉部とを前記移動体の移動方向に沿って交互に配置し、該厚肉部及び薄肉部を前記板状コアの中心点に対して点対称となるように配置したことを特徴とする請求項２に記載の移動体の非接触給電装置。
【請求項７】
前記板状コアを前記移動体の移動方向に沿って分割配置するとともに、分割配置された板状コア間に空隙部をもたせ、前記凹部を除いて前記厚肉部で構成し、該厚肉部と空隙部とを該板状コアの中心点に対して点対称となるように配置したことを特徴とする請求項２に記載の移動体の非接触給電装置。
【請求項８】
請求項１の構成を有する給電部又は受電部を収納して保護する移動体の非接触給電装置の保護装置において、
移動体又は移動体の走行路近傍に取り付けられる基板上に内部収納空間を有する保護カバーを取り付け、該内部収納空間に該基板との間に板状絶縁材を介在させて前記給電部又は受電部を収納してなることを特徴とする移動体の非接触給電装置の保護装置。
【請求項９】
前記板状コアの中央部に空隙部を設け、該空隙部に前記板状絶縁材と前記保護カバーとの間隔を埋めるスペーサを設けたことを特徴とする請求項８に記載の移動体の非接触給電装置の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば軌道系交通システムの電動車両や電気自動車等の移動体に設けた受電部に該移動体が走行する軌道や路面等に設けた給電部から非接触で給電する給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触式の給電装置は、給電部と受電部とが隙間をもって対面し、給電部から受電部へ電磁誘導を利用して非接触で給電するものである。該給電部及び受電部にはフェライト等磁性体からなるコアが用いられるが、一例として用いられるＥ型コアは、複数本の山部及びこれら山部間に形成された複数本の谷部を有し、これら複数本の谷部間を巻き線が環状に巡るように配置されている。
【０００３】
特許文献１（特開２００６−１２８３９７号公報）には、ショッピングカート等に非接触で給電する給電装置が開示されている。この給電装置の給電部及び受電部では、フェライト製のＥ型コアが使われ、給電部及び受電部の巻き線をコアの山部高さ位置に配置したことにより、給電部の巻き線と受電部の巻き線との対向距離を短くし、給電部の漏洩磁束を減少させるとともに、給電部側の巻き線から受電部側の巻き線への伝送効率を高めるようにしている。
【０００４】
特許文献２（特開２０００−１５０２７３号公報）に開示された非接触給電用変圧器では、給電部及び受電部のコア形状を環状として大電力を伝送可能にしたものである。この環状コアはフェライトで構成され、成形方法は、複数個の略扇形形状のものを接合して一つの円盤形状に形成するか、又は縦断面が略コの字型の単位ブロック体を多数集積・接合して円盤形状に形成される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２８３９７号公報
【特許文献２】特開２０００−１５０２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された非接触給電装置は、ショッピングカートの表示装置など比較的小さい電力の伝送に適用され、数十ｋＷ以上の大電力を伝送することは想定されていない。給電部と受電部の隙間は、磁気結合率（全磁束に対する有効磁束の比）を大きくするため、２ｍｍ程度の微小隙間に保たれるように規制され、該隙間がミリ単位でずれるとインダクタンスが大きく変化し、共振条件を大きく外れるため、有効に電力を伝送することができない。従って、このままの構成で大電力を伝送することはできない。
【０００７】
特許文献２に開示された非接触給電用変圧器は、比較的大電力を伝送可能であるが、環状のコアをブロック化した略扇形形状のものを製造し、これを接合しているが、かかる形状のブロックの成形が容易でなく、製造に手間がかかるという問題がある。また縦断面が略コの字型の単位ブロック体を多数集積・接合して円盤形状に形成する場合は、多数の単位ブロック体の製造に手間がかかるとともに、円弧状に並べると隣り合うブロック同士に隙間ができる恐れがあり、コアの占有面積が減るため、インダクタンスが低下し単位面積あたりに伝送可能な電力が低減するという問題がある。
またコア形状が環状のため、巻き線の巻き幅を広く取れず、磁気結合率が小さくなるとともに、大電力伝送のためには半径が大きくなり、設計自由度が低いという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、移動体に電力を供給する非接触給電装置において、給電部及び受電部の製造を容易かつ低コストにするとともに、磁気結合率を高めることができる非接触給電装置を提供することを課題とする。
またインダクタンスを大きくし、大電力の伝送が可能な非接触給電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明の非接触給電装置は、
移動体の走行路に沿って設けられた給電部と、該移動体に設けられた受電部とからなり、該給電部に該受電部を対面させて給電を行なう移動体の非接触給電装置において、
前記給電部及び受電部が、長円状に形成された巻き線と、表面に該巻き線を収容する凹部が形成された磁性体の板状コアとからなり、
該板状コアは、長方形の面を有する板状ブロックの集合体で形成され、該板状ブロックの集合体は、夫々の板状ブロックの長辺同士を接触させて同一面上に敷設される薄肉部と板状ブロック同士を上下に重ね合わせた厚肉部とを有するとともに、該板状コアの凹部は、該巻き線の長円部の内側及び外側の該板状コア表面に該板状ブロックを重ね合わせた前記厚肉部により形成されてなり、
該給電部と受電部とが対面した時に該巻き線の長円方向及び該板状ブロックの長辺が前記移動体の移動方向に向くように構成したものである。
【００１０】
本発明において、給電部と受電部はほぼ同一の構成をなす。給電部は移動体の走行路に沿って設けられ、受電部は、移動体に設けられて、給電場所で該移動体が停止した時に、給電部と受電部とを所定の空隙をもって巻き線設置面を対面させて移動体への給電を行う。
給電部と受電部とを対面させた状態で給電部の１次巻き線に交流電流を供給すると、給電部と受電部及び両者間の空隙を主磁路とする磁束が発生する。
【００１１】
全磁束は、受電部の２次巻き線を鎖交する有効磁束と、該２次巻き線を鎖交しない漏れ磁束の和となる。該２次巻き線を鎖交する磁束は時間変化するため、電磁誘導により該２次巻き線に誘導起電力が発生し、交流電流が流れ、該２次巻き線に接続された負荷に電力が伝送される。
【００１２】
本発明において、給電部又は受電部を構成する板状コアは、長方形の面を有する板状ブロックの集合体で形成され、該板状ブロックの集合体は、夫々の板状ブロックの長辺同士を接触させて同一面上に敷設される薄肉部と板状ブロック同士を上下に重ね合わせた厚肉部とを有するするとともに、該板状コアの凹部は、該巻き線の長円部の内側及び外側の該板状コア表面に該板状ブロックを重ね合わせた前記厚肉部により形成されてなり、該給電部と受電部とが対面した時に該巻き線の長円方向及び該板状ブロックの長辺が前記移動体の移動方向に向くように構成したものである。
これによって板状コアの表面を該移動方向に長辺を有する長方形に無理なく構成できる。また板状ブロックの配置を変えることで、コアの形状を所望の形状に容易に変えることができる。またかかる板状ブロックを組み合わせることで、シンプルな形状をなし低コストの板状コアを容易に製造できる。
【００１３】
巻き線は、板状コアの表面に形成された凹部に収容される。各板状ブロック間の接合は、接着剤やネジで接合することができる。また給電部が移動体の走行路面に設けられ,受電部が移動体に取り付けられる場合、給電部や受電部の外部環境からの保護手段として、後述する保護装置に収納される。
【００１４】
本発明の給電装置は、給電部又は受電部を移動体の走行路面又は移動体に固定してもよく、あるいは該走行路面又は該移動体にこれらと相対移動可能に取り付けてもよい。その何れにおいても給電部と受電部とが対面した時、巻き線の長円方向及び板状ブロックの長辺が移動体の移動方向に向くように構成される。従って、該移動方向に長い長辺を有する大型の板状コアを容易に構成でき、かかる板状コアで構成された非接触給電装置は、板状コアの全幅を可能な範囲でできるだけ狭くし、移動体の移動方向の長さを調整することで、大電力伝送に対する設計の自由度を確保できる。
【００１５】
このように本発明によれば、大型の板状コアを容易に製造できるので、給電部と受電部との間の隙間を比較的大きく取ることができる。該隙間は例えば数ミリ〜百ミリ程度に設定できる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、板状コアに巻き線の長円方向両端部を支持するＵ字形断面部を設けることにより、該板状コアにより該巻き線を全円周に亘って支持するように構成するとよい。かかる構成とすることで、空気部であった磁路にＵ字型断面のコアを配置することにより全体の磁気抵抗が小さくなりインダクタンスが大きくなる。このため巻き線内側の磁束密度は大きくなる。また、巻き線を収容した凹部の外側に位置する板状コアの断面積を大きく取ることができ、これによって巻き線外側の磁束密度を小さくすることができる。従ってコア周囲に漏洩する磁束密度を小さくできるので、電磁ノイズや周囲の金属の誘導加熱の影響を低減できる。また巻き線の長円方向両端に該Ｕ字形断面部があることで、巻き線の長円方向両端部でも磁束が形成されやすく、従ってインダクタンスを大きくでき、大電力を伝送できる。
【００１７】
また本発明において、板状コアの巻き線を収容する凹部の開口幅を給電部と受電部の間隔と同一又は該間隔より大きく構成すれば、漏れ磁束を生じる磁路の磁気抵抗を大きくすることができ、これによって磁気結合率を向上させ、より大電力を伝送することができる。
また本発明において、給電部の移動体の移動方向に沿う長さを受電部の該移動方向に沿う長さより長く構成すれば、移動体の停止位置の水平方向位置ずれに対する受電量のロバスト性が向上する。また軽量コンパクト化が要求される移動体側に装着される受電部の板状コアを長くする必要がなく、該板状コアを短くすることにより軽量コンパクト化を達成できる。
【００１８】
なお本発明において、給電部には数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することにより、誘起電圧は周波数に比例するため同じ電力を伝送するためのコア断面積を小さくでき、装置の小型化を可能にできるが、巻き線は、高周波電流の表皮効果による抵抗増加、発熱増加を抑制できるリッツ線で構成するのが望ましい。また本発明の磁性体からなる板状コアの材質は、例えば強磁性体のフェライト、又は珪素鋼板等が使用可能である。珪素鋼板はフェライトよりも損失が大きいが比較的低い周波数帯では使用可能である。なお鉄製コアは、高周波電流によりうず電流が発生し、発熱するので、不都合である。
【００１９】
また本発明において、前記厚肉部と薄肉部とを前記移動体の移動方向に沿って交互に配置し、該厚肉部及び薄肉部を前記板状コアの中心点に対して点対称となるように配置することができる。かかる構成によって板状コアを移動体の移動方向に長く構成しても軽量化及び低コスト化を達成でき、加工が容易になる。しかも移動体の移動方向に長く構成できるので、大電力を伝送できる。これによって給電部と受電部間の間隔を大きく取れるので、移動体の停止時に給電部と受電部との間に水平方向の位置ずれが起こっても、インダクタンスは大きく変化せず、大電力の伝送が可能になる。
【００２０】
また比較的小さい電力しか伝送する必要のないときは、板状コアを移動体の移動方向に沿って分割配置するとともに、分割は配置された板状コア間に空隙部を設け、前記凹部を除いて厚肉部で構成し、該厚肉部と空隙部とを該板状コアの中心点に対して点対称となるように配置してもよい。かかる構成とすることにより、さらなる軽量化及び低コスト化が可能になる。
【００２１】
また本発明の非接触給電装置の保護装置は、
前記構成を有する給電部又は受電部を収納して保護する移動体の非接触給電装置の保護装置において、
移動体又は移動体の走行路近傍に取り付けられる基板上に内部収納空間を有する保護カバーを取り付け、該内部収納空間に該基板との間に板状絶縁材を介在させて前記給電部又は受電部を収納してなるものである。
【００２２】
本発明の保護装置により、給電部を移動体が走行する路上に設置したり、受電部を移動体の下部等に取り付けた場合、ほこりや雨水、その他の外部環境で給電部又は受電部が劣化するのを防止できる。また給電部又は受電部を保護カバーで覆うようにしているので、外力が加わっても給電部又は受電部を保護することができる。
【００２３】
本発明の保護装置において、前記構成に加えて、さらに前記板状コアの中央部に空隙部を設け、該空隙部に前記板状絶縁材と前記保護カバーとの間隔を埋めるスペーサを設けようにすれば、該スペーサにより保護カバーの強度が飛躍的に増加し、大きな外力が加わっても給電部又は受電部を安全に保護することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、給電部又は受電部を構成する板状コアを長方形の面を有する複数の板状ブロックを組合せて構成することで、所望の形状を有しかつ低コストでコンパクトな板状コアを製造可能であるとともに、大型の板状コアを容易に製造することができる。かかる板状コアで構成された給電部又は受電部は薄板形状をなしているので、狭い空間をなす移動体の下部に取り付けたり、又は移動体の移動面に埋設したりするのに適している。
【００２５】
また板状ブロックを該長方形の長辺を該移動体の移動方向に向けて配置し、かつ巻き線の長円方向を該移動方向に沿うように配置しているので、該移動方向に長い板状コアを形成でき、これによって大電力の伝送が可能になる。一方、該移動方向と直角な方向は逆に幅狭化が可能になり、寸法設計の自由度が高くなる。
また本発明によれば、移動体の移動方向に大型のコアを構成できるので、給電部と受電部の間隔を比較的大きく取ることができる。これによって移動体の停止時に水平方向の位置ずれがあっても、インダクタンスは大きく変化せず、従って大電力を伝送可能である。
【００２６】
また本発明の保護装置によれば、強度を有する保護カバーで給電部又は受電部を覆っているため、大きな外力に対して給電部又は受電部を保護できるとともに、ほこりや雨水等から給電部又は受電部を保護して給電部又は受電部の劣化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではない。
（実施形態１）
【００２８】
本発明の第１の実施形態を図１により説明する。図１（Ａ）は、本発明を適用した非接触給電装置の給電部又は受電部を示す斜視図、図１（Ｂ）は受電部と給電部とを対面させた非接触給電装置の平面図、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）中のＡ―Ａ断面図である。図１において、給電部１又は受電部２は、Ｅ型コア３と巻き線４とで構成される。Ｅ型コア３は、強磁性体のフェライトからなる複数の板状ブロック５を適宜移動体の移動方向ａ又は移動方向ａに対して直角方向に並べるか、あるいは上下に積み重ね、隣り合う板状ブロック５を接着剤かあるいはネジで接合して構成されている。本実施形態の給電部１又は受電部２は４８個の板状ブロック５からなっている。かかる板状ブロック５は標準品として容易に低コストで入手できる。
【００２９】
板状ブロック５は長方形の面を形成する板状体をなし、すべての板状ブロック５の長辺５ａは移動方向ａに向けられ、短辺５ｂは移動方向ａと直角方向に向けられる。従って、本実施形態の給電部１又は受電部２は、長辺が移動方向ａに沿って配置された長方形の表面を有する板状体を製造するのに好適である。なお図１（Ｂ）において、斜線部は板状ブロック５を２個重ね合わせて凸部（厚肉部）７を形成した部分である。
巻き線４は長円状に形成されて、Ｅ型コア３の凸部７（斜線部）の間に形成された凹部８に長円方向が移動方向ａに向くように収容されている。隙間６は板状ブロック５の角部で巻き線４の曲率半径を形成するために設けられたものである。
【００３０】
かかる構成の給電部１と受電部２を図１（Ｃ）に示すように、隙間ｇを開けて対面させて非接触給電装置を構成している。受電部２は蓄電装置を有する移動体、例えば新交通車両、電車、路面電車、電気自動車、ゴルフカートなどの電動車両に取り付けられる。一方、給電部１は移動体の走行路、又は車庫、修理工場等の床面等に埋設される。受電部２は、移動体の下部で移動体が移動方向ａから進入して給電部１の真上に来たとき、給電部１と平行に隙間ｇを置いて対面する位置に取り付けられる。
【００３１】
移動体が充電のために受電部２を給電部１に対面させる位置に停車すると、給電部１の１次巻き線４ａに交流電流が供給され、給電部１の１次コア３ａ及び受電部２の２次コア３ｂと隙間ｇを主磁路とする磁束が発生する。交流電流として数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ程度の高周波電流を使用することにより、誘起電圧は周波数に比例するため、同じ電力を伝送するためのコア断面積を小さくでき、コアの小型化が可能になる。全磁束は、受電部２の２次巻き線４ｂを鎖交する有効磁束と、２次巻き線４ｂを鎖交しない漏れ磁束の和となる。２次巻き線４ｂを鎖交する磁束は時間変化するため、電磁誘導により２次巻き線４ｂには誘導起電力が発生し、交流電流が流れ、２次巻き線４ｂに接続された負荷に電力が伝送される。
【００３２】
本実施形態によれば、複数の板状ブロック５を組み合わせることにより、容易に低コストで大型のＥ型コア３を構成することができる。また板状ブロック５の長辺５ａを移動方向ａに向けて配置し、かつ巻き線４の長円方向を移動方向ａに向けることで、Ｅ型コア３を移動方向ａ側に長く構成でき、そのため代わりに移動方向ａと直交する方向を幅狭化でき、機器配置や寸法設計の自由度が高い。
大型のコアを容易に構成できるので、給電部１と受電部２の隙間ｇを大きく取っても大電力を伝送できる。また隙間ｇを大きく取れるため、給電部１に対して移動体の停止位置が移動方向ａに水平位置ずれがあっても、大電力の伝送が可能である。また逆に隙間ｇが多少変動してもインダクタンスは大きく変化せず、大電力を伝送できる。
（実施形態２）
【００３３】
次に本発明の第２実施形態を図２〜図６により説明する。図２は給電部又受電部の斜視図、図３（Ａ）は本第２実施形態の給電部と受電部とを対面させた非接触給電装置の平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）中のＢ−Ｂ断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）中のＣ−Ｃ断面図、図４は非接触給電装置に付与される磁束線を示す線図、図５は本実施形態と従来装置のコア幅方向の磁束密度分布線図、図６は移動体の水平位置ずれの説明図である。
図２において、本実施形態の給電部１１と受電部１２は同一構成をなし、これらを構成する板状コア１３は、前記第１実施形態の板状ブロック５と同一の大きさ及び形状を有する板状ブロック１５を複数組合せて形成される。図３（Ａ）に示すように、本実施形態の給電部１１又は受電部１２は、合計６８個の板状ブロック１５からなる。
【００３４】
板状コア１３の形状は、Ｅ型コアではなく、前記第１実施形態のＥ型コア３の移動方向ａの両端部に巻き線１４の長円方向両端を支持するＵ字形断面部１３１を設けたものである。巻き線１４は前記第１実施形態と同様に長円状に形成されている。板状コア１３は、巻き線１４を収容するため移動方向ａに沿って長辺が形成された四角形状の凹部１８と該凹部１８の内側及び外側に移動方向ａに沿って形成された凸部１７（板状ブロック１５の２段重ね部分）を有する。巻き線１４は該凹部１８に長円方向が移動方向ａに向いて収容される。該Ｕ字形断面部１３１の追設によって、板状コア１３は巻き線１４を全周に亘って支持する支持面をもつ。
【００３５】
図３に示すように、かかる構成の給電部１１及び受電部１２を巻き線１４を収容した側の面を向い合わせにし、隙間ｇを設けて互いに平行に対面させて非接触式給電装置を形成する。図４に非接触給電装置に付与される磁束線図を示す。図示しない移動体が進入して受電部１２を給電部１１に対面させる位置に停車すると、給電部１１の１次巻き線１４ａに交流電流（この場合高周波電流）が供給され、図４のような１次コア１３ａ及び２次コア１３ｂと隙間ｇを主磁路とする磁束が発生する。
【００３６】
全磁束は、２次巻き線１４ｂを鎖交する有効磁束ｍ１と２次巻き線１４ｂを鎖交しない漏れ磁束ｍ２の和となる。２次巻き線１４ｂを鎖交する磁束は時間変化するため、電磁誘導により２次巻き線１４ｂに誘導起電力が発生し、交流電流が流れ、２次巻き線１４ｂに接続された負荷に電力が伝送される。
図４に示すように、１次コア１３ａ及び２次コア１３ｂの幅方向（移動方向ａと直角方向）のｘ−ｘ’間の距離に対してｘ−ｙ間（又はｘ’−ｙ’間）の距離を大きく取っている。即ちｘ−ｙ（又はｘ’−ｙ’）／ｘ−ｘ’≧１とすることにより、漏れ磁束を生じる磁路の磁気抵抗を大きくすることができる。これによって漏れ磁束を少なくすることができ、磁気結合率を大きくできるので、より大電力を伝送可能になる。
【００３７】
図５は、本実施形態と従来の非接触給電装置のコア幅方向の隙間ｇ中央の磁束密度分布線図である。従来装置は、従来のＥ型コアを用いている。同じ巻き線電流条件下で両者のコア幅方向の磁束密度分布の３次元解析結果を示している。本実施形態では、給電部１１及び受電部１２の板状コア１３にＵ字形断面部１３１を追設しているために、巻き線１４を収容した凹部１８の外側に位置する凸部１７の３次元的な断面積が従来のＥ型コアより大きい。これによって、該従来装置に比べて、巻き線１４より外側の磁束密度が小さく、かつ空気部であった磁路にＵ字型断面のコアを配置することにより、全体の磁気抵抗が小さくなりインダクタンスが大きくなるため、巻き線より内側の磁束密度が大きくなる。
【００３８】
従って本実施形態では、従来のＥ型コアに比べて、インダクタンスを高めることができ、より大電力を伝送できるとともに、給電部１１及び受電部１２の周囲の磁束密度を小さくすることができるので、電磁ノイズや周囲の誘導過熱の影響を低減することができる。
また本実施形態によれば、Ｕ字形断面部１３１を有するため、端部でも磁束が形成されやすく、このためインダクタンスが増加し、より大電力を伝送できる。
【００３９】
図６は、移動体の水平位置ずれの説明図である。図６において、図示しない移動体が移動方向ａから進入してきて給電部１１の上方で停止した時、受電部１２が給電部１１の真上に位置せず水平方向に位置ずれΔｘを生じる場合がある。しかしこのような場合でも、本実施形態は、移動方向ａに長辺を有する長方形をなす大型の板状コア１３で構成されており、かつ前述のように磁気結合率を高めることができるので、隙間ｇを比較的大きく取ることができ、このため水平位置ずれΔｘがあっても、インダクタンスが大きく変化せず、従って大電力を伝送できる。同様に隙間ｇを多少変えてもインダクタンスは大きく変化しないため、大電力を伝送できる。
【００４０】
このように本実施形態によれば、複数の板状ブロック１５を組み合わせることで、容易に低コストで大型の板状コア１３を構成できる。また移動方向ａと直角方向のコア幅を狭くしても移動方向ａのコア長さを調整することで、大電力伝送のための設計自由度を大きくすることができる。また給電部１１と受電部１２間の隙間ｇを大きく取っても磁気結合率を大きくできる。さらに給電部１１と受電部１２とで水平位置ずれΔｘがあってもインダクタンスが大きく変化しないので大電力を伝送できる。
（実施形態３）
【００４１】
次に、本発明の第３実施形態を図７〜図９により説明する。図７は第３実施形態の非接触給電装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＤ−Ｄ断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＥ−Ｅ断面図である。図７に示す第３実施形態は、前記第２実施形態と比べて、給電部２１の１次コア２３ａ及び受電部２２の２次コア２３ｂの長辺を移動方向ａ側へ板状ブロック１個分だけ長く構成した例である。図７（Ａ）中、斜線部は板状ブロック２５を２個重ねて配置した凸部２７を示す。移動方向ａの長さを長くした代わりに、１次巻き線２４ａ及び２次巻き線２４ｂの内側及び外側に形成される凸部２７を板状ブロック１個分ずつ間引いた構成にしている。
【００４２】
かかる構成によれば、移動体の移動方向ａに長く構成したことによって、大電力を伝送できる。そのため隙間ｇも大きく取れるので、水平位置ずれΔｘが起こってもインダクタンスは大きく変化せず、大電力の伝送が可能になる。また凸部２７で板状ブロック２５を間引くことによって、軽量化及び低コスト化が可能になるとともに、加工が容易になる。
さらにｘ面及びｙ面の断面積は凹部２８に比べて大きいため、間引き部分により磁束密度が上がっても過度に発熱することなく、間引き部分のない前記第２実施形態と同等の電力を伝送できる。
【００４３】
次に前記第３実施形態の変形例を図８により説明する。図８は該変形例の非接触給電部を示し、図８（Ａ）は平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）中のＦ−Ｆ断面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）中のＧ−Ｇ断面図である。図８において、この変形例は、前記第３実施形態と比べて、１次巻き線３４ａ及び２次巻き線３４ｂの内側の凸部３７を３個から２個に減らしたもので、その他の構成は前記第３実施形態と同一である。この変形例の作用効果は前記第３実施形態と同一である。
【００４４】
次に前記第３実施形態のさらなる変形例を図９により説明する。図９は該変形例の非接触給電装置を示し、図９（Ａ）は平面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）中のＨ−Ｈ断面図、図９（Ｃ）は図９（Ａ）中のＩ−Ｉ断面図である。図９において、給電部４１の１次コア４３ａ及び受電部４２の２次コア４３ｂを板状コア１個間隔ごとに底部を含めて間引いたものである。
比較的小さい電力しか伝送する必要のないときは、この変形例のように板状ブロックを間引いて軽量化することができる。
【００４５】
本変形例では、給電部４１と受電部４２の互いに対面する面の全体サイズを図７及び図８に示す例と同等にすることで、給電部４１と受電部４２の隙間ｇの変動や移動体停止時の水平位置ずれΔｘに対する伝送電力のロバスト性を確保できる。
なお前記第３実施形態及びその２つの変形例は、いずれも前記第２実施形態のＵ字形断面部１３１に相当する構成を具備している。
（実施形態４）
【００４６】
次に本発明の第４実施形態を図１０により説明する。図１０は第４実施形態の非接触給電装置を示す立面断面図である。図１０において、本実施形態は、給電部５１を受電部５２より板状ブロック１個分だけ追加し移動体の移動方向ａに長く構成したものである。これによって移動体停止時の水平位置ずれに対する伝送電力のロバスト性を向上させることができる。
また移動体に取り付けられ軽量コンパクト化が要求される受電部５２は給電部５１より移動方向ａに短く構成しているので、装置の軽量コンパクト化を達成することができる。
【００４７】
なお給電部又は受電部のコアを構成する板状ブロック相互の結合方法は、前述のように、接着剤で接着するか、あるいはボルトで接合する方法がある。なお板状コアや板状ブロックがフェライト製の場合は、焼結材でもろいため、ネジによる接合ができない。また珪素鋼板の場合は、鋼板積層方向に垂直な方向に金属ネジを通し、ベース材と固定すればよい。さらには図１１に示すように、板状ブロックの端部を嵌め合い構造にするとよい。即ち図１１（Ａ）では、板状ブロック６５の端部に凹部６５ａを設け、該凹部６５ａに当接する板状ブロック６６の端部に凸部６６ａを設けて該凹部６５ａに該凸部６６ａを密嵌させて結合する。
【００４８】
図１１（Ｂ）では、板状ブロック７５の端部に凸部７５ａを設け、該凸部７５ａに当接する板状ブロック７６の端部に凹部７６ａを設けて該凸部７５ａに該凹部７６ａを密嵌させて結合する。
（実施形態５）
【００４９】
次に本発明の非接触給電装置の保護装置に係る実施形態を図１２に基づいて説明する。図１２の（Ａ）は本実施形態の平面断面図（図（Ｂ）中のＬ−Ｌ断面図）、（Ｂ）は（Ａ）中のＪ−Ｊ断面図、（Ｃ）は図（Ａ）中のＫ−Ｋ断面図である。図１２において、受電部又は給電部は、図２に示す第２実施形態と同一構成のものを用いているので、該受電部又は給電部の各部位には前記第２実施形態と同一の符号を付す。
【００５０】
アルミ製の基板８１は、受電部１１の場合は移動体の下部にボルト孔８１ａを介しＳＵＳ等の非磁性ボルトで取り付けられ、給電部１２の場合は移動体の走行路面等に該非磁性ボルトで取り付けられる。保護カバー８２は、例えばポリカーボネイト製で内部収納空間を有し、基板８１にボルト孔８２ａを介して非磁性ボルトで取り付けられる。保護カバー８２の内部収納空間には、基板８１上にベークライト製の絶縁板８３が基板８１に非磁性ボルト８４により取り付けられる。受電部１１又は給電部１２を構成する板状コア１３は複数の板状ブロック１５を上下方向に重ねるかあるいは水平方向に並べて接着剤で接合されている。
【００５１】
巻き線１４は絶縁シート８６で被覆された状態で板状コア１３の凹部１７に収納される。巻き線１４の一部１４ａは、保護カバー８２の側壁に設けられた図示しない孔から保護カバー８２の外部に導出されている。なお巻き線１４を構成する電線にはリッツ線を用いている。巻き線１４や巻き線１４は絶縁シート８６で被覆されている。板状コア１３と絶縁板８３とは接着剤で接合されている。また板状コア１３と保護カバー８２の裏面との間の空間にはシリコン系の接着充填材８５が充填されて、板状コア１３を保護カバー８２の裏面に強固に接合している。矢印ａは車両等の移動体の移動方向を示す。
【００５２】
かかる構成の保護装置の製造方法を説明する。まず受電部１１又は給電部１２と絶縁板８３とが互いに接着剤で層状に接着され、その後保護カバー８２の内部収納空間に収納される。保護カバー８２の内部収納空間には予め接着充填剤８５が充填されている。請求項着充填剤８５により受電部１又は給電部１２と絶縁板８３とが保護カバー１３の内部収納空間に強固に固着されるとともに、保護カバー８２の裏面と受電部１１又は給電部１２との隙間は接着充填剤８５で満たされる。
その後絶縁板８３と基板８１及び保護カバー８２と基板８１とが非磁性ボルトで結合される。
【００５３】
本実施形態の保護装置によれば、巻き線１４を絶縁シート８６で覆うとともに、受電部１１又は給電部１２を絶縁板８３を介して基板８１に取り付けているので、巻き線１４を流れる電流のリークが発生しない。また受電部１１又は給電部１２を保護カバー８２で覆っているので、ほこりや雨水等の外部環境から隔離され、外部環境による劣化を起こさない。また保護カバー８２は耐衝撃強度の高いポリカーボネイト製であるので、外部からの衝撃に対して受電部１１又は給電部１２を安全に保護することができる。
（実施形態６）
【００５４】
次に本発明の保護装置に係る別な実施形態を図１３及び図１４に基づいて説明する。図１３の（Ａ）は本実施形態の平面断面図（図（Ｂ）中のＰ−Ｐ断面図）、（Ｂ）は（Ａ）中のＭ−Ｍ断面図、（Ｃ）は図（Ａ）中のＮ−Ｎ断面図である。図１４は本実施形態の保護装置を分解して示す斜視図である。図１３及び図１４において、図１２に示す前記第５実施形態と同一構成を有する部位又は機器には同一の符号を付し、これらの説明を省略する。
【００５５】
図１３及び図１４において、本実施形態の受電部１１又は給電部１２を構成する板状コア１３は、中央部で移動体の移動方向ａと直角方向に分断され、移動方向ａに板状ブロック１５の長辺５ａ分の長さを有する隙間９１を形成している。該隙間部９１の中央部に、保護カバー８２と一体であって絶縁板８３の上面に当接可能が高さを有する直方体状のスペーサ９２が設けられている。該スペーサ９２の下面が絶縁板８３に支持されることによって保護カバー８２の強度が、スペーサ９２がない場合に比べて約４倍に増強できる。なお該隙間部９１には、基板８１を移動体又は移動体の走行路面に非磁性ボルト９４で取り付けるための孔９３が穿設され、また絶縁板８３を非磁性ボルト８４で基板８１に取り付けるための孔９５が穿設されている。
【００５６】
本実施形態においては、保護カバー８２を耐衝撃強度の高いポリカーボネイト製にすることによって、内部収納空間に収納された受電部１１又は給電部１２を安全に保護できるとともに、保護カバー８２の中央部にスペーサ９２を設け、スペーサ９２で保護カバー８２の中央部を支持することによって、該スペーサ９２を設けない場合に比べて、保護カバー８２の強度を約４倍に高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、電動車両等の移動体に電力を供給する非接触給電装置において、給電部及び受電部を容易にかつ低コストで製造できるとともに、大電力の伝送が可能な給電装置と、該給電装置を外部環境や外部からの荷重に対して保護可能な保護装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係り、（Ａ）は非接触給電装置の給電部又は受電部を示す斜視図、（Ｂ）は受電部と給電部とを対面させた非接触給電装置の平面図、（Ｃ）は（Ｂ）中のＡ―Ａ断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態の給電部又受電部の斜視図である。
【図３】（Ａ）は前記第２実施形態の非接触給電装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】前記第２実施形態の非接触給電装置に生ずる磁束線図である。
【図５】前記第２実施形態と従来装置のコア幅方向の磁束密度分布線図である。
【図６】前記第２実施形態の移動体の水平位置ずれを示す説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係り、（Ａ）は非接触給電装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＤ−Ｄ断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＥ−Ｅ断面図である。
【図８】前記第３実施形態の変形例に係り、（Ａ）は非接触給電装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＦ−Ｆ断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＧ−Ｇ断面図である。
【図９】前記第３実施形態の別の変形例に係り、Ａ）は非接触給電装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＨ−Ｈ断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＩ−Ｉ断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の非接触給電装置を示す立面断面図である。
【図１１】板状ブロック相互の接合構造を示す説明図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係り、（Ａ）は平面断面図（図（Ｂ）中のＬ−Ｌ断面図）、（Ｂ）は（Ａ）中のＪ−Ｊ断面図、（Ｃ）は図（Ａ）中のＫ−Ｋ断面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係り、（Ａ）は平面断面図（図（Ｂ）中のＰ−Ｐ断面図）、（Ｂ）は（Ａ）中のＭ−Ｍ断面図、（Ｃ）は図（Ａ）中のＮ−Ｎ断面図である。
【図１４】前記第６実施形態の保護装置を分解して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１、１１、２１、３１、４１、５１                給電部
２、１２、２２、３２、４２、５２                受電部
３        Ｅ型コア
１３      板状コア
３ａ、１３ａ、２３ａ、３３ａ、４３ａ、５３ａ    １次コア
３ｂ、１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ、４３ｂ、５３ｂ    ２次コア
４        巻き線
４ａ、１４ａ、２４ａ、３４ａ、４４ａ、５４ａ    １次巻き線
４ｂ、１４ｂ、２４ｂ、３４ｂ、４４ｂ、５４ｂ    ２次巻き線
５、１５、２５、３５、４５、５５                板状ブロック
５ａ      長辺
５ｂ      短辺
１３１    Ｕ字形断面部
７、１７、２７、３７    凸部（厚肉部）
８，１８、２８、３８    凹部
８１      基板
８２      保護カバー
８３      絶縁板
９１      空隙部
９２      スペーサ
【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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