(57)【要約】【課題】  電動式の移動体に非接触で給電を行なう非接触給電装置および非接触給電装置を備えた架線レスシステムに関し、軽量化及びコンパクト化を可能にするとともに給電効率を向上できるようにする。【解決手段】  一部に開放部が形成された略環状のコア本体８と上記開放部を開放又は連結する可動コア９ａ，９ｂとをそなえて構成された１次コア７と、１次コア７に巻装された１次コイル１０ａ，１０ｂと、１次コイル１０ａ，１０ｂに高周波電力を供給する充電電源５とを給電部にそなえる。また、２次コイル１１と、２次コイル１１に接続された蓄電装置１３とを受電部にそなえる。そして、充電電源５から蓄電装置１３への給電時には可動コア９ａ，９ｂが２次コイル１１の中空部に進入して２次コイル１１と交差した状態でコア本体８の開放部を連結し、非給電時には可動コア９ａ，９ｂが２次コイル１１の中空部から離脱してコア本体８の開放部を開放する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電側に設けられた給電部から受電側に設けられた受電部に非接触で給電を行なう非接触給電装置であって、
上記給電部が、
一部に開放部が形成された略環状のコア本体と上記開放部を開放又は連結する可動コアとをそなえて構成された１次コアと、
上記１次コアに巻装された１次コイルと、
上記１次コイルに高周波電力を供給する充電電源とをそなえるとともに、
上記受電部が、
２次コイルと、
上記２次コイルに接続された蓄電装置とをそなえ、
上記充電電源から上記蓄電装置への給電時には上記可動コアが上記２次コイルの中空部に進入して上記２次コイルと交差した状態で上記コア本体の開放部を連結し、非給電時には上記可動コアが上記２次コイルの中空部から離脱して上記コア本体の開放部を開放するように構成されている
ことを特徴とする、非接触給電装置。
【請求項２】
上記受電部が所定の軌道を走行する移動体に設けられるとともに、上記給電部が上記軌道上に設けられ、上記移動体が上記蓄電装置からの電力供給により上記軌道を走行するように構成されている
ことを特徴とする、請求項１記載の非接触給電装置。
【請求項３】
上記移動体は電車であり、上記給電部は少なくとも上記電車が停車する駅に設けられている
ことを特徴とする、請求項２記載の非接触給電装置。
【請求項４】
上記可動コアが、上記１次コイルにより発生する磁力により上記コア本体の開放部を開放又は連結するように構成されている
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項５】
上記可動コアを、上記コア本体の開放部を開放する位置と連結する位置との間で移動させる駆動機構をそなえている
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項６】
上記１次コア及び上記１次コイル及び上記２次コイルの表面が絶縁体で被覆されている
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項７】
上記１次コア及び上記１次コイルを上記軌道に沿って移動させる駆動装置がそなえられている
ことを特徴とする、請求項２〜６の何れか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項８】
上記充電電源からの電力を蓄積する給電側蓄電装置をそなえ、
上記駆動装置は、上記給電側蓄電装置からの電力を得て上記１次コア及び上記１次コイルを上記軌道に沿って移動させる
ことを特徴とする、請求項７記載の非接触給電装置。
【請求項９】
上記１次コアの上記軌道幅方向断面がＵ字形に形成されるとともに、
上記可動コアが上記コア本体の開放部に載置された２つの可動コア部材から構成され、
上記充電電源から上記蓄電装置への給電時には上記２つの可動コア部材が互いに上記軌道幅方向中心に向かって接近することにより上記２次コイルの中空部に進入して上記２次コイルと交差した状態で上記コア本体の開放部を連結し、非給電時には上記２つの可動コア部材が互いに上記軌道幅方向中心から離隔することにより上記２次コイルの中空部から離脱して上記コア本体の開放部を開放する
ことを特徴とする、請求項２〜８の何れか１項に記載の非接触給電装置。
【請求項１０】
駅舎側に設けられた給電部から移動体側に設けられた受電部に非接触で給電を行なう非接触給電装置を備えた架線レスシステムであって、
上記駅舎には、一部に開放部が形成された略環状のコア本体と上記開放部を開放又は連結する可動コアとをそなえて構成された１次コアと、上記１次コアに巻装された１次コイルと、上記１次コイルに電力を供給する充電電源とがそなえられるとともに、
上記移動体には、２次コイルと、上記２次コイルに接続された蓄電装置とがそなえられ、
上記充電電源から上記蓄電装置への給電時には上記可動コアが上記２次コイルの中空部に進入して上記２次コイルと交差した状態で上記コア本体の開放部を連結して上記移動体に給電するとともに、非給電時には上記可動コアが上記２次コイルの中空部から離脱して上記コア本体の開放部を開放して上記移動体を走行可能にするように構成されている
ことを特徴とする、非接触給電装置を備えた架線レスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式の移動体に非接触で給電を行なう非接触給電装置および非接触給電装置を備えた架線レスシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電動式の移動体に非接触で給電を行なう非接触給電装置が種々開発されている。例えば特許文献１には図１１に示すような非接触給電装置が開示されている。この特許文献１の技術では、１次伝導体としての絶縁皮膜された２本の交流給電線５０ａ，５０ｂを移動体（図示省略）の軌道に沿って延設するとともに、２次伝導体５１ａ，５１ｂを環状に巻きつけた鉄心５２を移動体側に固設している。鉄心５２は、開閉自在な上側環部分５３ａと下側環部分５３ｂとから形成され、上側環部分５３ａと下側環部分５３ｂとは共通部分５４を共有しており、２次伝導体５１ａ，５１ｂはこれら上側環部分５３ａ及び下側環部分５３ｂのそれぞれに巻きけられている。そして、交流給電線５０ａ，５０ｂが鉄心５２の上側環部分５３ａ及び下側環部分５３ｂに交差するように鉄心５２を移動体に設置し、交流給電線５０ａ，５０ｂに発生する磁力により鉄心５２の２次伝導体５１ａ，５１ｂに誘導起電力を発生させることで、交流給電線５０ａ，５０ｂの電力を移動体に非接触で供給している。
【０００３】
また、通常、このように交流給電線５０ａ，５０ｂから移動体へ電力を供給するタイプでは、交流給電線５０ａ，５０ｂを支持するための支持部材５５ａ，５５ｂが軌道方向の複数箇所に設置されているが、特許文献１の技術では、移動体が支持部材５５ａ，５５ｂを通過するときは、鉄心５２が支持部材５５ａ，５５ｂに干渉しないように上側環部分５３ａ及び下側環部分５３ｂの支持部材５５ａ，５５ｂに対応した部分が適宜開閉するようになっている。
【０００４】
具体的には、上側支持部材５５ａの上面に交流給電線５０ａと平行に掛け渡され且つ両端部が下方へ傾斜した上側永久磁石５６ａと、下側支持部材５５ｂの下面に交流給電線５０ｂと平行に掛け渡され且つ両端部が上方へ傾斜した下側永久磁石５６ｂと、上側永久磁石５６ａと同極で且つ上側環部分５３ａにおける支持部材５５ａに対応した部分に取付具５７ａを介して取り付けられた第１永久磁石５８ａと、下側永久磁石５６ｂと同極で且つ下側環部分５３ｂにおける支持部材５５ｂに対応した部分に取付具５７ｂを介して取り付けられた第２永久磁石５８ｂとをそなえ、移動体が軌道を走行しているときに上側支持部材５５ａ及び下側支持部材５５ｂに近づくにつれて上側環部分５３ａ及び下側環部分５３ｂが開き、移動体が上側支持部材５５ａ及び下側支持部材５５ｂから離れるにつれて上側環部分５３ａ及び下側環部分５３ｂが閉じるようになっている。
【０００５】
また、非特許文献１には、エレベータかご側に２次電池を搭載し、エレベータかごが給電ポイントである特定階に到着した時のみ非接触で給電を行なう非接触給電装置が開示されている。具体的には図１２に示すように、Ｉ形状のコア６０ａに１次コイル６１ａを巻きつけた１次側トランス６１と、１次側トランス６１に電力を供給する充電電源６３とを建物の特定階（図示省略）に設けるとともに、Ｃ形状のコア６０ｂに２次コイル６２ａ，６２ｂを巻きつけた２次側トランス６２と、２次側トランス６２からの交流電力を直流電力に変換する整流装置６４と、整流装置６４により変換した直流電力を蓄電する蓄電装置６５とをエレベータかご（図示省略）に設け、エレベータかごが特定階に到着した時に充電電源６３により１次側トランス６１に電力を供給して１次コイル６１ａにより磁束を発生させることで、２次側トランス６２の２次コイル６２ａ，６２ｂに誘導起電力を発生させ、この起電力を整流装置６４により整流したのち蓄電装置６５に蓄電している。なお、図１２中、符号Ｍ10は磁束を示している。
【０００６】
接触給電においては摩擦が生じるため粉塵が発生したり摩耗したりするが、上述したような特許文献１及び非特許文献１に開示された非接触給電においては摩擦が生じないため、接触給電に比べてメンテナンスが容易である。
【特許文献１】特開２００１−１１９８０５号公報
【非特許文献１】綾野  秀樹、外２名、“高効率非接触給電装置の検討”、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．ＩＡ，Ｖｏｌ．１２３，Ｎｏ３，２００３
【発明の開示】
【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の技術では、移動体の軌道に沿って交流給電線５０ａ，５０ｂを延設したり、交流給電線５０ａ，５０ｂを支持するための支持部材５５ａ，５５ｂを設置したりする必要があるため、設備コストが高くなる。また、移動体側に鉄心５２を設けるため、移動体の重量が増加して移動体を移動させるための必要電力が増大したり、装置が大型化したりする。さらに、移動体は常に交流給電線５０ａ，５０ｂからの電力を受けているが、支持部材５５ａ，５５ｂを通過する際に鉄心５２にエアギャップが形成されるので、給電効率や磁束発生効率（インダクタンス）が低下する。このため、このエアギャップが形成される時の給電効率や磁束発生効率も考慮して装置を設計する（例えば鉄心の断面積を大きく設計する）必要があるので、装置が複雑化及び大型化してしまう。
【０００８】
一方、非特許文献１の技術では、特許文献１のような交流給電線５０ａ，５０ｂや支持部材５５ａ，５５ｂを設置する必要がないため特許文献１の技術に比べて設備コストを低減することが可能であると考えられるが、移動体側にＣ形コア６０ｂを設けるため、特許文献１の課題と同様に移動体の重量が増加して移動体を移動させるための必要電力が増大したり、装置が大型化したりする。なお、建物側にＣ形コアを用い、移動体側にＣ形コアよりも小型のＩ形コアを用いた場合でも、移動体側にＩ形コアを設ける必要があるため、上記課題は解消されない。また、移動体の移動中に１次側トランス６１と２次側トランス６２とが互いに干渉するのを防ぐため１次側トランス６１と２次側トランス６２との間に隙間を形成しておく必要があるが、給電時にはこの隙間がエアギャップとなるため、給電効率をさらに向上させたり、磁束発生効率をさらに向上させ装置を小型化したりするには限界がある。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、軽量化及びコンパクト化を可能にするとともに給電効率を向上できるようにした、非接触給電装置および非接触給電装置を備えた架線レスシステム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】
【００１０】
このため、請求項１記載の本発明の非接触給電装置は、給電側に設けられた給電部から受電側に設けられた受電部に非接触で給電を行なう非接触給電装置であって、上記給電部が、一部に開放部が形成された略環状のコア本体と上記開放部を開放又は連結する可動コアとをそなえて構成された１次コアと、上記１次コアに巻装された１次コイルと、上記１次コイルに高周波電力を供給する充電電源とをそなえるとともに、上記受電部が、２次コイルと、上記２次コイルに接続された蓄電装置とをそなえ、上記充電電源から上記蓄電装置への給電時には上記可動コアが上記２次コイルの中空部に進入して上記２次コイルと交差した状態で上記コア本体の開放部を連結し、非給電時には上記可動コアが上記２次コイルの中空部から離脱して上記コア本体の開放部を開放するように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の本発明の非接触給電装置は、請求項１記載の装置において、上記受電部が所定の軌道を走行する移動体に設けられるとともに、上記給電部が上記軌道上に設けられ、上記移動体が上記蓄電装置からの電力供給により上記軌道を走行するように構成されていることを特徴としている。
請求項３記載の本発明の非接触給電装置は、請求項２記載の装置において、上記移動体は電車であり、上記給電部は少なくとも上記電車が停車する駅に設けられていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の本発明の非接触給電装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の装置において、上記可動コアが、上記１次コイルにより発生する磁力により上記コア本体の開放部を開放又は連結するように構成されていることを特徴としている。
請求項５記載の本発明の非接触給電装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の装置において、上記可動コアを、上記コア本体の開放部を開放する位置と連結する位置との間で移動させる駆動機構をそなえていることを特徴としている。
【００１３】
請求項６記載の本発明の非接触給電装置は、請求項１〜５の何れか１項に記載の装置において、上記１次コア及び上記１次コイル及び上記２次コイルの表面が絶縁体で被覆されていることを特徴としている。
請求項７記載の本発明の非接触給電装置は、請求項２〜６の何れか１項に記載の装置において、上記１次コア及び上記１次コイルを上記軌道に沿って移動させる駆動装置がそなえられていることを特徴としている。
【００１４】
請求項８記載の本発明の非接触給電装置は、請求項７記載の装置において、上記充電電源からの高周波電力を蓄積する給電側蓄電装置をそなえ、上記駆動装置は、上記給電側蓄電装置からの電力を得て上記１次コア及び上記１次コイルを上記軌道に沿って移動させることを特徴としている。
請求項９記載の本発明の非接触給電装置は、請求項２〜８の何れか１項に記載の装置において、上記１次コアの上記軌道幅方向断面がＵ字形に形成されるとともに、上記可動コアが上記コア本体の開放部に載置された２つの可動コア部材から構成され、上記充電電源から上記蓄電装置への給電時には上記２つの可動コア部材が互いに上記軌道幅方向中心に向かって接近することにより上記２次コイルの中空部に進入して上記２次コイルと交差した状態で上記コア本体の開放部を連結し、非給電時には上記２つの可動コア部材が互いに上記軌道幅方向中心から離隔することにより上記２次コイルの中空部から離脱して上記コア本体の開放部を開放することを特徴としている。
【００１５】
請求項１０記載の本発明の非接触給電装置を備えた架線レスシステムは、駅舎側に設けられた給電部から移動体側に設けられた受電部に非接触で給電を行なう非接触給電装置を備えた架線レスシステムであって、上記駅舎には、一部に開放部が形成された略環状のコア本体と上記開放部を開放又は連結する可動コアとをそなえて構成された１次コアと、上記１次コアに巻装された１次コイルと、上記１次コイルに電力を供給する充電電源とがそなえられるとともに、上記移動体には、２次コイルと、上記２次コイルに接続された蓄電装置とがそなえられ、上記充電電源から上記蓄電装置への給電時には上記可動コアが上記２次コイルの中空部に進入して上記２次コイルと交差した状態で上記コア本体の開放部を連結して上記移動体に給電するとともに、非給電時には上記可動コアが上記２次コイルの中空部から離脱して上記コア本体の開放部を開放して上記移動体を走行可能にするように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の本発明の非接触給電装置によれば、給電時には可動コアが２次コイルの中空部に進入して２次コイルと交差した状態でコア本体の開放部を連結し、非給電時には可動コアが２次コイルの中空部から離脱してコア本体の開放部を開放するように構成されているので、給電中は常に１次コアのエアギャップをなくして給電効率を向上させることができる。また、受電側にはコアを設ける必要がないので、受電側の軽量化及びコンパクト化が可能である。さらに、給電中は常に１次コアのエアギャップをなくして磁束発生効率を向上させることができるため、給電側の軽量化及びコンパクト化も可能である。
【００１７】
請求項２記載の本発明の非接触給電装置によれば、所定の軌道を走行する移動体に高効率で給電を行なうことができる。また、移動体にはコアを設ける必要がないので、移動体の軽量化及びコンパクト化が可能である。さらに、軌道上に設けられた給電部の軽量化及びコンパクト化も可能である。
請求項３記載の本発明の非接触給電装置によれば、停車駅において電車に高効率で給電を行なうことができる。また、電車にはコアを設ける必要がないので、電車の軽量化及びコンパクト化が可能である。さらに、停車駅に設けられた給電部の軽量化及びコンパクト化も可能である。
【００１８】
請求項４記載の本発明の非接触給電装置によれば、充電電源からの給電状態に応じてコア本体の開放部を開放又は連結することができる。
請求項５記載の本発明の非接触給電装置によれば、駆動機構によりコア本体の開放部を開放又は連結することができる。
請求項６記載の本発明の非接触給電装置によれば、万が一、１次コア及び１次コイル及び２次コイルの何れかに触れてしまった場合でも感電を防止することができる。
【００１９】
請求項７記載の本発明の非接触給電装置によれば、移動体が軌道上の何れの位置に停止した場合でも確実に給電を行なうことができる。
請求項８記載の本発明の非接触給電装置によれば、移動体が軌道上の何れの位置に停止した場合でも確実に給電を行なうことができる。
請求項９記載の本発明の非接触給電装置によれば、給電中は常に１次コアのエアギャップをなくして給電効率を向上させることができる。また、受電側にはコアを設ける必要がないので、受電側の軽量化及びコンパクト化が可能である。さらに、給電中は常に１次コアのエアギャップをなくして磁束発生効率を向上させることができるため、給電側の軽量化及びコンパクト化も可能である。
【００２０】
請求項１０記載の本発明の非接触給電装置を備えた架線レスシステムによれば、給電時には可動コアが２次コイルの中空部に進入して２次コイルと交差した状態でコア本体の開放部を連結し、非給電時には可動コアが２次コイルの中空部から離脱してコア本体の開放部を開放するように構成されているので、給電中は常に１次コアのエアギャップをなくして給電効率を向上させることができる。また、受電側にはコアを設ける必要がないので、受電側の軽量化及びコンパクト化が可能である。さらに、給電中は常に１次コアのエアギャップをなくして磁束発生効率を向上させることができるため、給電側の軽量化及びコンパクト化も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（Ａ）第１実施形態
図１〜図５は、本発明の第１実施形態としての非接触給電装置を説明するためのもので、図１は電車の架線レスシステムを模式的に示す平面図、図２は給電中の動作を説明するための図、図３は給電開始前又は給電終了後の動作を説明するための図、図４は電車の力行走行時の動作を説明するための図、図５は電車の回生走行時の動作を説明するための図である。
【００２２】
本実施形態に係る非接触給電装置は、電動式の移動体に非接触で給電を行なうもので、例えば図１に示すような電車〔高架の軌道を走行するＡＧＴ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｇｕｉｄｅｗａｙ  Ｔｒａｎｓｉｔ）や、地上の軌道を走行するＬＲＴ（Ｌｉｇｈｔ  Ｒａｉｌ  Ｔｒａｎｓｉｔ）などの新交通システムを含む〕の架線レスシステムに適用することができる。以下では、一例として本非接触給電装置を電車の架線レスシステムに適用した場合について説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係る電車の架線レスシステムでは、電車１は所定の軌道３上を走行するようになっており、軌道３のそばには駅舎（プラットホーム）４が設置されている。また、電車１には蓄電装置２が装備されている。さらに、軌道３上の駅舎４がある位置には、電車１の蓄電装置２に電力を供給するための充電器６が設置されているとともに、駅舎４には充電器６に高周波電力を供給する充電電源５が設置されている。これにより、電車１が駅舎４に停車しているときに充電器６から蓄電装置２へ給電が行なわれ、電車１はこの蓄電装置２の電力を利用して走行する。なお、充電電源５を駅舎４から離れた位置に設置するようにしてもよい。
【００２４】
次に、本非接触給電装置の構成及び動作をより具体的に説明する。図２に示すように、軌道３には、軌道方向（紙面に垂直な方向）に延びる凹部１９が形成されており、この凹部１９に充電器６が設置されている。充電器６は、軌道幅方向の断面が環状（図２に示す矩形状も含む）に形成された１次コア７と、この１次コア７に巻装された１次コイル１０ａ，１０ｂとをそなえて構成されている。
【００２５】
また、本実施形態では、１次コア７は、凹部１９の底部に固定されて一部に開放部（開口部）が形成された略環状のコア本体８と、このコア本体８の開放部に軌道幅方向に並んで載置された２つの可動コア部材（以下、単に可動コアという）９ａ，９ｂとから構成されている。図２では、コア本体８は軌道幅方向断面がＵ字形に形成され上面が開放しており、可動コア９ａ，９ｂは軌道幅方向断面がＩ字形に形成されている。また、コア本体８及び可動コア９ａ，９ｂは共に強磁性体で形成されている。さらに、コア本体８及び可動コア９ａ，９ｂは、ここでは、軌道方向に所定の厚みをもって形成されており、コア本体８及び可動コア９ａ，９ｂを一体物として見ると筒形状となっている。そして、１次コイル１０ａは可動コア９ａに、可動コア９ａの軌道方向にわたって巻装されており、１次コイル１０ｂは可動コア９ｂに、可動コア９ｂの軌道方向にわたって巻装されている。
【００２６】
また、可動コア９ａには、可動コア９ｂから離れる方向（図２では右方向）へ力を付与する駆動機構２０ａが備えられている。駆動機構２０ａは、凹部１９の車輪１８ａがある側の壁面（図２では右側壁面）に固設されたベース部材２１ａと、ベース部材２１ａ及び可動コア９ａを接続するばね部材２２ａとをそなえて構成されている。図２に示すばね部材２２ａは伸びた状態を示しており、通常状態のばね部材２２ａは図３に示すように縮んだ形状をしている。さらに、可動コア９ｂには、可動コア９ａから離れる方向（図２では左方向）へ力を付与する駆動機構２０ｂが備えられている。駆動機構２０ｂは、凹部１９の車輪１８ｂがある側の壁面（図２では左側壁面）に固設されたベース部材２１ｂと、ベース部材２１ｂ及び可動コア９ｂを接続するばね部材２２ｂとをそなえて構成されている。図２に示すばね部材２２ｂは伸びた状態を示しており、通常状態のばね部材２２ｂは図３に示すように縮んだ形状をしている。
【００２７】
そして、給電時、充電電源５から１次コイル１０ａ，１０ｂに高周波電力が供給されると、１次コイル１０ａ，１０ｂにより発生する磁力により可動コア９ａ，９ｂは互いに接近する方向に動いて接触し、コア本体８の開放部が連結され、図２に示すような高周波磁束Ｍ0が発生する。なお、給電する際、急に大きな高周波電力を供給するのではなく、しだいに電流値が高くなるように充電電源５からの高周波電力を制御することが好ましい。このように電流値を制御しながら高周波電力を１次コイル１０ａ，１０ｂに供給することで、可動コア９ａ，９ｂが対向面接触するときの衝撃を和らげることができ、可動コア９ａ，９ｂの損傷を防止できる。また、充電電源５からの高周波電力の供給を断つと、ばね部材２２ａ，２２ｂが縮んで可動コア９ａ，９ｂは互いに離隔する方向に動いてコア本体８の開放部が開放される。このように、１次コイル１０ａ，１０ｂにより発生する磁力によりコア本体８の開放部を開放又は連結することで、給電開始に連動させて１次コア７のエアギャップをなくすことができる。
【００２８】
一方、電車１には、２次コイル１１、整流装置１２、蓄電装置１３、インバータ／コンバータ１４、ＳＩＶ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｉｎｖｅｔｅｒ）１５、補機１６、モータ１７、車輪（ここではゴムタイヤ）１８ａ，１８ｂが備えられている。２次コイル１１は、電車１の下部に突出して、且つ、１次コイル１０ａと１次コイル１０ｂとの間の空間に位置するように固定されている。また、２次コイル１１は、可動コア９ａ，９ｂの軌道方向にわたって巻装されるように形成されている。つまり、２次コイル１１は軌道幅方向にわたって孔（中空部）が形成された形状となっており、給電時には、可動コア９ａ，９ｂが２次コイル１１の中空部に進入して２次コイル１１と交差した状態でコア本体８の開放部を連結し、非給電時には可動コア９ａ，９ｂが２次コイル１１の中空部から離脱してコア本体８の開放部を開放するようになっている。これにより、給電時には、１次コア７に発生する高周波磁束Ｍ0により２次コイル１１に交流電力（誘導起電力）が発生する。
【００２９】
整流装置１２は、２次コイル１１に発生した交流電力を直流電力に変換するようになっており、この整流装置１２により変換された直流電力は蓄電装置１３に蓄積される。蓄電装置１３としては、例えば公知の２次電池，電気２重層キャパシタ，フライホイールなどを単体又は組み合わせて使用することができる。この中でも特に２次電池は大容量のエネルギーを蓄積できるので好ましい。インバータ／コンバータ１４は、直流電力を交流電力に変換するインバータの機能と、交流電力を直流電力に変換するコンバータの機能との両方を兼ね備えており、適宜選択して使用される。モータ１７は交流モータであり、このモータ１７が駆動することで車輪１８ａ，１８ｂが回転するようになっている。ＳＩＶ１５は直流電力を交流電力に変換するもので、このＳＩＶ１５により変換された交流電力は、車内照明やエアコンなどの補機１６に供給されるようになっている。
【００３０】
また、１次コア（即ち、コア本体８及び可動コア９ａ，９ｂ）７と１次コイル１０ａ，１０ｂと２次コイル１１との表面は例えば樹脂系の絶縁体で被覆されており、万が一、これらの何れかに触れてしまった場合でも感電を防止できるようになっている。なお、駆動機構２０ａ，２０ｂの表面にも同様の絶縁処理を施しておいてもよい。
【００３１】
本発明の第１実施形態としての非接触給電装置は、上述のごとく構成されているので、給電時には、図２に示すように、充電電源５から１次コイル１０ａ，１０ｂに高周波電力が供給され、１次コイル１０ａ，１０ｂにより発生する磁力により可動コア９ａ，９ｂには吸引力が働いて可動コア９ａ，９ｂが互いに２次コイル１１の中空部に進入して接触するとともに１次コア７に高周波磁束Ｍ0が発生し、２次コイル１１には交流電力が発生する。そして、２次コイル１１に発生した交流電力は整流装置１２により直流電力に変換されたのち蓄電装置１３に蓄積される。なお、給電中は基本的に電車１は停止しているので、蓄電装置１３に蓄積された電力は車輪１８ａ，１８ｂの回転駆動には利用されず、補機１６に利用される。
【００３２】
給電が完了すると、図３に示すように、充電電源５からの高周波電力の供給が断たれ、これと同時に可動コア９ａ，９ｂが２次コイル１１の中空部から離脱して、蓄電装置１３への電力供給が停止する。
そして、電車１の力行走行時には、図４に示すように、蓄電装置１３に蓄積された直流電力がインバータ１４により交流電力に変換された後モータ１７に流れ、車輪１８ａ，１８ｂを回転駆動する。
【００３３】
また、電車１の回生走行（ブレーキ制動）時には、図５に示すように、モータ１７は車輪１８ａ，１８ｂの回転動力を得て発電し、このようにして得られた交流電力がコンバータ１４により直流電力に変換されたのち蓄電装置１３に蓄積される。
なお、蓄電装置１３から補機１６への電力供給は必要に応じて行なわれる。
上述したように、給電中は常に可動コア９ａ，９ｂが接触して１次コア７が閉じたロの字形状になり、漏れ磁束を増大させる実質上の要因であるエアギャップが全くなくなるため、漏れ磁束を低減でき１次コイル１０ａ，１０ｂと２次コイル１１の結合率が向上し、高効率で給電を行なうことができる。また、電車１にはコアを設ける必要がないので、電車１の軽量化及びコンパクト化が可能となる。さらに、上述したように、給電中は常に可動コア９ａ，９ｂが接触して１次コア７が閉じたロの字形状になり、磁束発生効率を低減させる実質上の要因であるエアギャップが全くなくなるため、磁束発生効率が向上する。磁束発生効率が向上すると、１次コア７の断面積や１次コイル１０ａ，１０ｂの電流容量を低減することができ、充電器６や充電電源５の軽量化及びコンパクト化が可能となる。
【００３４】
なお、本実施形態に係るベース部材２０ａ，２０ｂ及びばね部材２２ａ，２２ｂからなる駆動機構２０ａ，２０ｂに代えて、図６に示すようなステッピングモータからなる駆動機構２３ａ，２３ｂを設ける構成にしてもよい。このような駆動機構２３ａ，２３ｂを用いれば可動コア９ａ，９ｂの位置決めを高精度で行なうことが可能であり、本実施形態と同様に、可動コア９ａ，９ｂの対向面接触による衝撃を和らげながら１次コア７のエアギャップをなくすことができる。
【００３５】
（Ｂ）第２実施形態
図７は本発明の第２実施形態としての非接触給電装置を模式的に示す構成図である。なお、図７において、前述した第１実施形態の非接触給電装置と同一の部位又は部材については同一の符号を用いて示しており、第１実施形態と重複する説明は省略する。
本実施形態に係る充電器６には、車輪２５ａ，２５ｂと、この車輪２５ａ，２５ｂを回転駆動するための駆動装置２６とが備えられており、充電器６が凹部１９を軌道方向に移動できるようになっている。また、充電器６が移動したときでも充電電源５から１次コイル１０ａ，１０ｂ及び駆動装置２６への電力供給が可能なように、充電電源５と１次コイル１０ａ，１０ｂ及び駆動装置２６とを接続する延長ケーブル２４をそなえている。このケーブル２４は自動巻取が可能なように構成されている。また、駆動機構２０ａ，２０ｂのベース部材２１ａ，２１ｂは充電器６に固定されている。
【００３６】
本発明の第２実施形態としての非接触給電装置は、上述のごとく構成されているので、電車１が軌道３上の何れの位置に停止した場合でも確実に給電を行なうことができる。例えば、通常、電車１の移動開始時（加速時）には大電力を必要とするが、電車１が移動開始してから所定時間だけ駆動装置２６により充電器６を電車１とともに移動させながら給電を続けることで、移動開始時における電車１の蓄電装置１３の大幅な電力消費を抑制することができ、より安定した加速を行なえるようになる。なお、電車１が移動開始してから所定時間経過した後、充電電源５からの給電を停止することで可動コア９ａ，９ｂが２次コイル１１の中空部から離脱する。そして、駆動装置２６により充電器６を元の場所まで移動させる。このときケーブル２４は自動で巻き取られる。
【００３７】
また、電車１の駅舎４における停車位置がずれた場合や、電力不足により駅舎４，４間で電車１が停止した場合でも、電車１が停止している位置まで移動して確実に給電を行なうことが可能である。
【００３８】
（Ｃ）第３実施形態
図８は本発明の第３実施形態としての非接触給電装置を模式的に示す構成図である。なお、図８において、前述した第１実施形態の非接触給電装置と同一の部位又は部材については同一の符号を用いて示しており、第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００３９】
本実施形態に係る充電器６には、車輪２５ａ，２５ｂと、この車輪２５ａ，２５ｂを回転駆動するための駆動装置２６と、蓄電装置２７とが備えられており、充電器６が凹部１９を軌道方向に移動できるようになっている。また、充電器６の蓄電装置２７は充電電源５からの高周波電力を直流電力に変換して蓄積できるようになっており、蓄電装置２７が一度充電電源５により充電されると、充電器６は充電電源５とは接続を切って、蓄電装置２７に蓄積された電力を駆動装置２６に供給することで自走できるようになっている。この場合、１次コイル１０ａ，１０ｂへの電力供給も蓄電装置２７に蓄積された直流電力を高周波電力に変換することによりまかなわれる。また、駆動機構２０ａ，２０ｂのベース部材２１ａ，２１ｂは充電器６に固定されている。
【００４０】
本発明の第３実施形態としての非接触給電装置は、上述のごとく構成されているので、電車１が軌道３上の何れの位置に停止した場合でも確実に給電を行なうことができる。例えば、電車１が駅舎４にて給電を行なうときは、通常通り充電電源５から１次コイル１０ａ，１０ｂに電力供給するが、このとき同時に充電器６の蓄電装置２７にも電力供給しておく。これにより、例えば電車１が駅舎４，４間で電力不足により停止してしまったとしても、充電器６が蓄電装置２７の電力を利用して電車１が停止している位置まで移動し、電車１に給電を行なう。電車１への必要な給電（例えば次の駅舎４まで走行するのに必要な電力の供給）が終了したら、充電器６は蓄電装置２７の電力を利用して元の場所まで戻る。なお、上記では、駅舎４にて電車１に給電を行なっているときに同時に充電器６の蓄電装置２７にも給電を行なっているが、充電器６の蓄電装置２７への給電タイミングはこれに限定されず、例えば駅舎４において充電電源５から電車１への給電が終了した後であってもよい。また、駅舎４，４間で停止した電車１に給電を行なう際には、充電器６が元の場所まで戻ってくるのに必要な電力を蓄電装置２７に残しておく。
【００４１】
また、電車１の駅舎４における停車位置がずれた場合でも電車１が停止している位置まで移動して確実に給電を行なうことができるとともに、前述した第２実施形態と同様に充電器６を電車１とともに移動させながら給電を行なうことももちろん可能である。
【００４２】
（Ｄ）第４実施形態
図９は、本発明の第４実施形態としての非接触給電装置を模式的に示す構成図である。なお、図９において、前述した第１実施形態の非接触給電装置と同一の部位又は部材については同一の符号を用いて示しており、第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００４３】
図９に示すように、本実施形態では、可動コア９ａ，９ｂの接触の仕方が第１実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、給電時、可動コア９ａの下面と可動コア９ｂの上面とが接触するように可動コア９ａ，９ｂが構成されている。
図１０（ａ）に示すように、例えば第１実施形態において、可動コア９ａ，９ｂが対向面接触した際に可動コア９ａ，９ｂ間に位置ずれが生じた場合、接触面における磁束Ｍ1の通路の断面積が小さくなり磁束密度が大きくなる。このように磁束密度が大きくなると可動コア９ａ，９ｂが局所的に発熱するおそれや局所的に磁気飽和してしまうおそれがあるため、位置ずれの影響を考慮して可動コア９ａ，９ｂの断面積を設定しておく必要がある場合がある。また、可動コア９ａ，９ｂ同士の対向面接触による衝撃が大きくならないよう制御する必要もある。
【００４４】
これに対して、本実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、可動コア９ａ，９ｂを上下にラップさせて互いに十分に交差させるので、可動コア９ａ，９ｂ同士の接触断面積が第１実施形態の接触断面積に比べて十分に広くすることが可能になる。これにより、可動コア９ａ，９ｂに発生する磁束Ｍ2が、可動コア９ａ，９ｂ内部の密度よりも接触面の密度の方が低くなるため、接触面における磁束密度が大きくなるおそれがなくなる。また、本実施形態においては可動コア９ａ，９ｂが上下に交差するため、第１実施形態のような対向面接触による衝撃は起こりにくい。
【００４５】
このように、本実施形態の非接触給電装置によれば、可動コア９ａ，９ｂが発熱したり磁気飽和してしまうことを抑制できるとともに、可動コア９ａ，９ｂが接触するときの衝撃を抑制することができる。
【００４６】
（Ｅ）その他
以上、本発明の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ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記の実施形態では、本非接触給電装置を電車の架線レスシステムに適用した場合について説明したが、本非接触給電装置はこれに限定適用されるものではなく、例えばエレベータ，搬送台車，クレーンなどの電動式移動体に非接触で給電を行なうものに広く適用することができる。また、第１〜第３実施形態に係る可動コア９ａ，９ｂを、第４実施形態に係る可動コア９ａ，９ｂに代えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電車の架線レスシステムを模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態としての非接触給電装置を模式的に示す構成図であって、給電中の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態としての非接触給電装置を模式的に示す構成図であって、給電開始前又は給電終了後の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態としての非接触給電装置を模式的に示す構成図であって、電車の力行走行時の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態としての非接触給電装置を模式的に示す構成図であって、電車の回生走行時の動作を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例を模式的に示す構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態としての非接触給電装置を模式的に示す構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態としての非接触給電装置を模式的に示す構成図である。
【図９】本発明の第４実施形態としての非接触給電装置を模式的に示す構成図である。
【図１０】（ａ）は第１実施形態に係る可動コアの磁束分布を示す図、（ｂ）は第４実施形態に係る可動コアの磁束分布を示す図である。
【図１１】従来の非接触給電装置を模式的に示す図である。
【図１２】従来の非接触給電装置を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  電車（移動体）
２  蓄電装置
３  軌道
４  駅舎
５  充電電源
６  充電器
７  １次コア
８  コア本体
９ａ，９ｂ  可動コア部材（可動コア）
１０ａ，１０ｂ  １次コイル
１１  ２次コイル
１２  整流装置
１３  蓄電装置
１４  インバータ／コンバータ
１５  ＳＩＶ
１６  補機
１７  モータ
１８ａ，１８ｂ  電車の車輪
１９  凹部
２０ａ，２０ｂ  駆動機構
２１ａ，２１ｂ  ベース部材
２２ａ，２２ｂ  ばね部材
２４  ケーブル
２５ａ，２５ｂ  充電器の車輪
２６  充電器の駆動装置
２７  充電器の蓄電装置（給電側蓄電装置）
【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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