JP2001060218A - Analyzing device for noncontact electric power transmission system - Google Patents

Analyzing device for noncontact electric power transmission system

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JP2001060218A
JP2001060218A JP11235080A JP23508099A JP2001060218A JP 2001060218 A JP2001060218 A JP 2001060218A JP 11235080 A JP11235080 A JP 11235080A JP 23508099 A JP23508099 A JP 23508099A JP 2001060218 A JP2001060218 A JP 2001060218A
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JP
Japan
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circuit
magnetic
power
inductor
electric circuit
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Application number
JP11235080A
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Japanese (ja)
Inventor
Michihiko Watabe
充彦 渡部
Makoto Kusuma
誠 楠間
Yasuyuki Sugii
康之 杉井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analyzing device which can transmit the transmission efficiency of a noncontact electric power transmission system, transmitting electric power from a primary to a secondary inductor, with high precision at high practical level while taking the end part effect of the inductors into account. SOLUTION: The analyzing device comprises an input means 1, a computer 10, a display device 21, and an output device 22 and the computer 10 is equipped with a storage part 13, a magnetic circuit arithmetic means 14, an electric circuit arithmetic means 15, and a transmission efficiency arithmetic means 16. The magnetic circuit arithmetic means 14 obtains the inductances of the primary and secondary inductors by an equivalent magnetic circuit method and the electric circuit arithmetic means 15 calculates the current and voltage and efficiency of an electric circuit to take an analysis for designing an inductor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、地上側から路面
上を走行する移動体負荷に非接触で電力を伝送する非接
触電力伝送システムの電力伝達効率を解析する解析装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analyzer for analyzing power transfer efficiency of a wireless power transfer system for wirelessly transmitting power from a ground to a mobile load traveling on a road surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】電池を搭載し電動モータを動力として走
行する電気自動車に対して道路に埋設した1次インダク
タから電気自動車に搭載した2次インダクタに非接触給
電方式で走行エネルギとしての電力を供給し、又電気自
動車に搭載した電池の充電を行ってシステムを離脱した
後の電気自動車の走行距離を大きく伸ばす交通システム
が種々提案されている。その一例として、表題「移動体
負荷に対する非接触電力伝送法の基礎的検討」(日本応
用磁気学会誌 VOL21, No.4-2, 1997, P697〜700)と題
する論文による新システムの提案が知られている。
2. Description of the Related Art For an electric vehicle equipped with a battery and running by an electric motor, power is supplied from a primary inductor buried in the road to a secondary inductor mounted on the electric vehicle as a driving energy in a non-contact power supply system. In addition, various traffic systems have been proposed that charge the battery mounted on the electric vehicle and greatly extend the mileage of the electric vehicle after leaving the system. One example is the proposal of a new system based on a paper entitled "Basic Study on Non-Contact Power Transfer Method for Mobile Load" (Journal of the Japan Society of Applied Magnetics, VOL21, No.4-2, 1997, P697-700). Have been.

【0003】この論文による新システムでは、250×
80mm矩形状の縦長のスパイラルコイルをその長辺側
が互いに隣接するように直線状に多数個置いたコイル群
を路面に2列状に埋設してこれを送電側コイルとし、そ
の上を走行する電気自動車側にスパイラルコイルを用い
た受電側コイルを備え、送電側コイルの長辺側のセンサ
コイルからの信号により直下の送電側コイルにのみ通電
をさせて受電側コイルに電力を供給する部分励磁による
非接触給電方式を提案している。
In the new system according to this paper, 250 ×
A coil group in which a number of 80 mm rectangular vertically-long spiral coils are linearly arranged such that their long sides are adjacent to each other is buried in two rows on the road surface, and this is used as a power transmission side coil, and electricity running on it is run. A power-receiving coil using a spiral coil is provided on the vehicle side, and power is supplied only to the power-transmitting coil immediately below by a signal from the sensor coil on the long side of the power-transmitting coil, and partial excitation is used to supply power to the power-receiving coil. We have proposed a wireless power transfer method.

【0004】このような非接触給電方式による電力伝送
システムにおいて、電力の伝達効率を最大に確保し、1
次インダクタや2次インダクタを含む各構成部分を合理
的に設計するには送、受電コイルによって形成される磁
気回路を解析することが重要であり、その一手法として
3次元有限要素法による磁場解析法がある。
In such a non-contact power supply type power transmission system, the power transmission efficiency is maximized,
In order to rationally design each component including the secondary inductor and the secondary inductor, it is important to analyze the magnetic circuit formed by the transmitting and receiving coils, and one of the methods is to analyze the magnetic field using the three-dimensional finite element method. There is a law.

【0005】この3次元有限要素法では電気自動車を送
電側コイルの直上に置き、そこに静止した状態で送、受
電コイルを含む磁気回路を3次元方向に無数に分割して
各要素間の磁気的結合状態を表す数式について各要素の
一端から他端までの変化をコンピュータにより計算し、
磁気回路を分析する。
In the three-dimensional finite element method, an electric vehicle is placed immediately above a power transmission side coil, and is transmitted there while being stationary. A magnetic circuit including a power reception coil is divided innumerably in a three-dimensional direction, and magnetic fields between the elements are divided. Calculate the change from one end to the other end of each element with a computer for the mathematical expression representing
Analyze the magnetic circuit.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記非接触
給電方式の論文により提案されている新システムと同様
な研究が上記以外にも種々の論文により発表されている
が、いずれの場合も取り敢えず電力伝送の実験を行いそ
の結果を報告しているものが多く、実験が先行し、解析
方法が確立していないため測定結果の十分な評価ができ
ていないというのが実情である。
By the way, research similar to that of the new system proposed in the above-mentioned non-contact power supply system paper has been published in various papers other than the above, but in any case, the power is not available. In many cases, transmission experiments have been performed and the results have been reported. The actual situation is that sufficient evaluation of the measurement results could not be performed because the experiments were advanced and the analysis method was not established.

【0007】その原因として、磁気回路の解析が不十
分、車両が移動した際の動的解析ができない、あるいは
回路で発生する損失の見積りができないなどの理由が挙
げられる。磁気回路の解析には本来上述した3次元有限
要素法による磁場解析が有効とされているが、実際には
鉄心内と端部での渦電流分布を正確に表すモデルを作製
することが困難なため本発明者等が試みに行った有限要
素法による解析結果は実験結果と大きくずれて一致しな
い。
[0007] The reasons are that the analysis of the magnetic circuit is insufficient, the dynamic analysis cannot be performed when the vehicle moves, or the loss generated in the circuit cannot be estimated. Although the above-mentioned magnetic field analysis by the three-dimensional finite element method is effective for the analysis of the magnetic circuit, it is actually difficult to create a model that accurately represents the eddy current distribution in the core and at the end. Therefore, the analysis results by the finite element method that the present inventors have attempted do not agree with the experimental results significantly.

【0008】また計算はある1つの静止状態を想定して
膨大なデータを処理して行われ、車両が移動してシステ
ムの回路定数が時間的に変動するとその都度さらに膨大
なデータの処理を行って再計算をすることとなるため、
余りにも多くの手間とコストが掛かり、これまで3次元
有限要素法による解析は行われたことはあるとしても、
正確な磁気回路の解析ができるとの報告をした論文は発
表されたことがない。
The calculation is performed by processing a huge amount of data assuming a certain stationary state. When the vehicle moves and the circuit constants of the system fluctuate with time, a huge amount of data is processed each time. To recalculate
Too much work and cost, and even though analysis by 3D finite element method has been done,
No paper has been published that reports accurate magnetic circuit analysis.

【0009】このような3次元有限要素法による磁気回
路の解析方法の種々の不都合を解消する試みとして、等
価磁気回路法を用いた表題が「A study on the Inducti
ve Coupling System(電磁誘導結合システムの研究)」
と題する磁気回路の解析方法の論文がITSの国際会議
(The world congress on Intelligent Transport Syst
ems)で1995年11月9〜11日(於横浜)に発表さ
れている。
As an attempt to solve various inconveniences of the magnetic circuit analysis method by the three-dimensional finite element method, the title using the equivalent magnetic circuit method is "A study on the Inducti
ve Coupling System ”
The paper on the method of analyzing magnetic circuits, titled “The World Congress on Intelligent Transport Syst.
ems) on November 9-11, 1995 (in Yokohama).

【0010】この等価磁気回路法による解析方法は、1
次インダクタと2次インダクタを含む電気回路をこれに
対応する等価磁気回路に置き換え、この等価磁気回路の
各種パラメータを磁気的な既知の物理特性値を与えて算
出するというものである。
The analysis method using the equivalent magnetic circuit method is as follows.
The electric circuit including the secondary inductor and the secondary inductor is replaced with an equivalent magnetic circuit corresponding thereto, and various parameters of the equivalent magnetic circuit are calculated by giving known magnetic physical characteristic values.

【0011】しかしながら、上記等価磁気回路法を用い
た解析方法では、モデル化された等価電気回路及び等価
磁気回路の各回路定数を定める際に、車両が1次インダ
クタに完全に重なった状態の最も代表的な位置での2次
元断面内で考えられる定数値について計算することを提
案しているが、その際各所定長さに区切られた各1次イ
ンダクタと2次インダクタの端部における磁束の漏れに
ついては全く考慮されていない。このため等価磁気回路
法に基づいて算出された電力伝達効率の値は実験結果と
やはり未だ大きくずれ、実用的な精度を確保した解析方
法には到っていない。
However, in the analysis method using the equivalent magnetic circuit method, when determining the circuit constants of the modeled equivalent electric circuit and the equivalent magnetic circuit, it is most likely that the vehicle completely overlaps the primary inductor. It is proposed to calculate a constant value that can be considered in a two-dimensional cross section at a representative position. At this time, the magnetic flux at the end of each of the primary inductor and the secondary inductor divided into respective predetermined lengths is proposed. No consideration is given to leakage. For this reason, the value of the power transfer efficiency calculated based on the equivalent magnetic circuit method still largely deviates from the experimental result, and the analysis method has not reached a practical accuracy.

【0012】しかし、発明者等の最近の研究では各1次
インダクタと2次インダクタの端部における磁束の漏れ
の影響がきわめて大きく、その影響をインダクタクタン
ス、鉄損の値に考慮して等価磁気回路法により電力伝達
効率を算出すると実測値に極めて高い精度で合致するこ
とが明らかとなった。又、従来の等価磁気回路法による
解析の精度では実用的なレベルでなかったため、車両が
各1次インダクタと重なる割合が車両の動きによって変
化する際の動的な電力伝達効率の変化を研究することも
できなかった。
However, recent studies by the present inventors have shown that the effect of magnetic flux leakage at the ends of each of the primary and secondary inductors is extremely large. It was clarified that the power transfer efficiency calculated with the circuit method matched the measured value with extremely high accuracy. In addition, since the accuracy of the analysis by the conventional equivalent magnetic circuit method is not at a practical level, a study is made on a dynamic power transfer efficiency change when a ratio of a vehicle overlapping each primary inductor is changed by a movement of the vehicle. I couldn't do that either.

【0013】この発明は、上述した従来の非接触電力伝
送システムにおける解析上の種々の問題点に留意して、
インダクタの端部効果を電力伝達効率算出の解析事項に
考慮に入れてより高い実用的レベルでシステム解析を可
能とする非接触電力システムの解析装置を提供すること
を課題とする。
The present invention has been made in consideration of various analytical problems in the conventional wireless power transmission system described above.
An object of the present invention is to provide an analysis device for a non-contact power system that enables a system analysis at a higher practical level by taking into account the effect of the inductor end effect in the analysis of power transfer efficiency.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決する手段として、地上側の1次インダクタから移動
体負荷に設けた2次インダクタに非接触で電力を伝送す
るシステムを解析するため、インダクタの導体、鉄心、
コイル、負荷、電源周波数を含む上記解析に必要な各種
パラメータに関する入力データを入力し、これら入力デ
ータからモデル化される電気回路及び磁気回路を設定す
る入力設定手段と、設定された磁気回路に対し等価磁気
回路法に基づく所定の演算式を用いてインダクタンスを
演算する磁気回路演算手段と、上記演算結果からさらに
演算により得られる電気回路定数及び入力データを用い
て所望の2次電力に対応する電源電圧、電気回路各部の
通電電流、インダクタの磁束密度、鉄損を含むロスを求
める電気回路演算手段と、上記入力データや演算値、及
び演算結果の出力データを含む各種のデータを記憶する
記憶手段とを備え、上記回路設定手段により設定される
電気回路の定数をインダクタ端部の漏れ磁束を含むよう
に設定し、磁気回路及び電気回路の演算にインダクタ端
部の漏れを考慮して演算し、両インダクタの電圧、電
流、損失、効率を算出してシステムを解析するように構
成して成る非接触電力システムの解析装置としたのであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, as a means for solving the above-mentioned problem, analyzes a system for transmitting power from a primary inductor on the ground side to a secondary inductor provided on a mobile load in a non-contact manner. , Inductor conductor, iron core,
Input setting means for inputting input data relating to various parameters necessary for the analysis including the coil, load, and power supply frequency, and setting an electric circuit and a magnetic circuit modeled from these input data; and Magnetic circuit operation means for calculating inductance using a predetermined operation expression based on an equivalent magnetic circuit method, and a power supply corresponding to desired secondary power using an electric circuit constant and input data obtained by further operation from the operation result Electric circuit operation means for obtaining a voltage, a current flowing through each part of the electric circuit, a magnetic flux density of an inductor, and a loss including an iron loss, and storage means for storing various data including the input data, the operation value, and the output data of the operation result And setting the constant of the electric circuit set by the circuit setting means so as to include the leakage flux at the end of the inductor. And a non-contact power system analysis device configured to calculate the voltage, current, loss, and efficiency of both inductors to calculate the voltage, current, loss, and efficiency of the inductors, and to calculate the electric circuit in consideration of the leakage at the end of the inductor. It was done.

【0015】かかる構成の解析装置では、非接触電力シ
ステムの1次、2次インダクタ間で電磁誘導作用により
電力を伝達する際の伝達効率などの諸設計数値について
解析を行なう。設計データとして、導体、コア、コイル
巻き数、負荷電力などの設計に必要な数値は入力手段に
より予め記憶部に記憶され、これらを用いて1次と2次
のイダクタ間の磁気回路を設定し、磁気抵抗値を予め演
算する。
[0015] The analysis apparatus having such a configuration analyzes various design numerical values such as transmission efficiency when power is transmitted between the primary and secondary inductors of the non-contact power system by electromagnetic induction. Numerical values required for design, such as the number of turns of the conductor, core, coil, and load power, as design data, are stored in advance in a storage unit by an input unit, and a magnetic circuit between the primary and secondary inductors is set using these. , The magnetic resistance value is calculated in advance.

【0016】次に、上記磁気回路に対して成立する等価
磁気回路法に基づいて磁気回路演算手段により1次側、
2次側の自己インダクタンスL1 、L2 、及び相互イン
ダクタンスMを求め、必要な関係式により1次側、2次
側の洩れインダクタンス及び相互サセプタンスに換算す
る。これによって、1次、2次インダクタを構成する電
気回路の回路定数が鉄損gを除いて得られる。
Next, based on the equivalent magnetic circuit method established for the magnetic circuit, the magnetic circuit operation means uses the primary circuit,
The secondary side self-inductances L 1 and L 2 and the mutual inductance M are obtained, and are converted into the primary side and the secondary side leakage inductance and the mutual susceptance by a necessary relational expression. As a result, the circuit constants of the electric circuit constituting the primary and secondary inductors can be obtained excluding the iron loss g.

【0017】こうして得た回路定数を用いて電気回路演
算手段により電気回路網についての方程式に基づいて負
荷側に必要な電流電圧を供給し得る電源電圧を求め、こ
の電源電圧による1次、2次インダクタ各部の電流値を
求める。この時、鉄損g=0と仮定して演算する。
Using the circuit constants obtained in this way, a power supply voltage capable of supplying a necessary current voltage to the load side is obtained by the electric circuit computing means based on the equation for the electric circuit network, and the primary and secondary power supply voltages are used. Find the current value of each part of the inductor. At this time, the calculation is performed assuming that iron loss g = 0.

【0018】上記インダクタ各部の電流値を得るとそれ
ぞれの部位の磁束密度が計算され、鉄心内損失及び端部
ロスが計算される。鉄損値は磁束密度と鉄損値の関係よ
り与えられ、端部ロスについては端部ロスの計算式によ
り与えられる。そこで改めてgの値に上記により得られ
た鉄損値と端部ロスの値を入れて電源電圧を再計算し、
その時の負荷電流値が設定電流値と所定の誤差範囲内に
あるかを確認する。誤差範囲内であれば、その時の電力
伝達効率、各部の電流電圧値が求める設計値である。
When the current value of each part of the inductor is obtained, the magnetic flux density of each part is calculated, and the loss in the core and the end loss are calculated. The iron loss value is given by the relationship between the magnetic flux density and the iron loss value, and the end loss is given by the end loss calculation formula. Therefore, the value of the iron loss value and the value of the end portion loss obtained above were added to the value of g, and the power supply voltage was recalculated.
It is checked whether the load current value at that time is within a predetermined error range from the set current value. If it is within the error range, the power transmission efficiency at that time and the current and voltage values of each unit are the design values to be obtained.

【0019】誤差範囲外であれば設計定数を変化させて
誤差範囲内となる条件が得られるまで上記演算を繰り返
し、最適の条件を得る。以上は1次、2次インダクタの
重なりが100%であることを前提としたものである
が、重なり割合は車両の2次インダクタが移動するため
動的に変化する。このような重なりの動的変化に応じて
伝達効率の変化を伝達効率演算手段により演算すること
ができる。
If the error is out of the error range, the above calculation is repeated until the condition within the error range is obtained by changing the design constant to obtain the optimum condition. The above description is based on the assumption that the overlap between the primary and secondary inductors is 100%, but the overlap ratio dynamically changes because the secondary inductor of the vehicle moves. The change in the transmission efficiency can be calculated by the transmission efficiency calculation means in accordance with such a dynamic change of the overlap.

【0020】重なりの動的変化においてはインダクタン
ス値及び鉄損は直線的に変化することが見出されてい
る。これによりインダクタンス値及び鉄損値を重なり割
合に応じて変化させ、同時に重なり割合に対応する車両
の移動状態から時間変化を想定し、電気回路網に対して
差分方程式を適用することにより1次、2次インダクタ
各部の電流電圧の変化を求め、それぞれの時間での電力
伝達率の変化を求める。
It has been found that in the dynamic change of the overlap, the inductance value and the iron loss change linearly. Thereby, the inductance value and the iron loss value are changed in accordance with the overlap ratio, and at the same time, the time change is assumed from the moving state of the vehicle corresponding to the overlap ratio, and the primary equation is applied by applying the difference equation to the electric network. The change of the current and voltage of each part of the secondary inductor is obtained, and the change of the power transfer rate at each time is obtained.

【0021】[0021]

【実施の形態】以下、この発明の実施の形態について図
面を参照して説明する。図1は実施形態の非接触電力伝
送システムの解析装置の概略ブロック図である。実際の
例ではコンピュータ10は市販のパーソナルコンピュー
タが用いられており、入力手段1はキーボード及びマウ
ス、表示装置21としてCRTブラウン管、出力装置2
2としてプリンタがそれぞれ用いられている。入力手段
1からの入力信号は入出力制御部11を介して演算部
(CPU)12により入力設定が行なわれ、記憶部13
へそれぞれのデータが記憶される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram of an analyzer of the wireless power transmission system according to the embodiment. In the actual example, the computer 10 is a commercially available personal computer, the input means 1 is a keyboard and a mouse, the display device 21 is a CRT cathode-ray tube, and the output device 2
Printers 2 are used respectively. An input signal from the input means 1 is input set by a calculation unit (CPU) 12 via an input / output control unit 11, and a storage unit 13
Each data is stored.

【0022】記憶部13は、第1記憶手段13aと第2
記憶手段13bとから成り、第1記憶手段13aには入
力データだけでなく、出力データ及び演算された中間デ
ータなど種々のデータが入出力データファイルの形で記
憶される。又、第2記憶手段13bには後で動作説明で
述べる各種の演算式など演算処理に必要な処理プログラ
ム等が記憶されている。演算部12には中央演算部(C
PU)を中心として演算処理をする磁気回路演算手段1
4、電気回路演算手段15、伝達効率演算手段16が含
まれている。
The storage unit 13 includes a first storage unit 13a and a second storage unit 13a.
The first storage means 13a stores not only input data but also various data such as output data and calculated intermediate data in the form of an input / output data file. Further, the second storage means 13b stores processing programs necessary for arithmetic processing, such as various arithmetic expressions described later in the description of operation, and the like. The operation unit 12 includes a central operation unit (C
Magnetic circuit arithmetic means 1 for performing arithmetic processing centering on the PU)
4, electric circuit operation means 15 and transmission efficiency operation means 16 are included.

【0023】上記各演算手段14〜16は、第1記憶手
段13aに記憶されている入力データを用いて第2記憶
手段13bの処理プログラムにより必要な演算処理をす
る機能部分を便宜上各演算手段として表示しているが、
これらは実際には一体に設けられている。各演算手段の
処理機能については動作説明において併せて説明する。
Each of the arithmetic means 14 to 16 has a function part for performing necessary arithmetic processing by the processing program of the second storage means 13b using the input data stored in the first storage means 13a. Although it is displayed,
These are actually provided integrally. The processing function of each arithmetic unit will be described together in the description of the operation.

【0024】上記構成の実施形態の解析装置の作用は次
の通りである。この解析装置は非接触電力伝送システム
として地上側の1次インダクタから電気自動車に設けた
2次インダクタに電力を伝送する新交通システムの電気
回路、磁気回路の設計データを数値解析するのに用いら
れる。動作説明をする前に前提となる非接触電力伝送シ
ステムについて簡単に説明する。図3に対象の非接触電
力伝送システムの1例を示している。
The operation of the analyzer of the embodiment having the above configuration is as follows. This analyzer is used as a non-contact power transmission system to numerically analyze the design data of the electric circuit and magnetic circuit of a new transportation system that transmits power from the primary inductor on the ground side to the secondary inductor provided in the electric vehicle. . Before describing the operation, a non-contact power transmission system, which is a premise, will be briefly described. FIG. 3 shows an example of a target wireless power transmission system.

【0025】(a)、(b)図に示すように、地上側の
路面に埋設された1次インダクタID(IDn 、ID
n+1 、……)は一定長さ(例えば約10m)毎に区切ら
れており、その上を走行する車両に2次インダクタI
D’を取り付け、図示していないが車両と地上側との間
にセンサシステムを設けて車両が重なる部分の1次イン
ダクタIDにその車両が重なっていることを検知すると
その1次インダクタIDにのみ通電をする部分通電方式
を採用している(消費電力の無駄を省くためである)。
(A), (b) As shown in the drawings, primary inductors ID (ID n , ID
n + 1 ,...) are separated by a fixed length (for example, about 10 m), and the secondary inductor I
D 'is attached, and although not shown, a sensor system is provided between the vehicle and the ground side, and when it is detected that the vehicle overlaps with the primary inductor ID in the portion where the vehicle overlaps, only the primary inductor ID is detected. A partial energization method for energization is adopted (this is to reduce waste of power consumption).

【0026】上記のような電力伝送システムを前提とし
て、1次インダクタIDから2次インダクタID’に電
力を伝送する際の1次、2次のインダクタの電気的、磁
気的な回路定数を最適に設定し、その条件に基づく電力
伝達効率を次のようにして演算し求める。以下図2のフ
ローチャートを参照して説明する。まず、ステップS 1
で入力手段1により1次、2次インダクタをモデル化す
るための入力パラメータ値を入力し第1記憶手段13a
に記憶し、保持する。この入力パラメータ値は次の通り
である。 ・コイル抵抗算出……導体断面図、導体長さ、導体抵抗
率 ・磁気回路インダクタンス計算……コア形状、コアギャ
ップ長、コイルターン数、鉄心透磁率 ・電気回路計算……負荷動力W、負荷電圧V、電源周波
数f 上記導体のパラメータ値は、インダクタを形成するコイ
ルの特性値であり、コアのパラメータ値はインダクタコ
イルの巻かれる鉄心形状を表わし、負荷電力、電圧とは
車両が走行するに必要な電源として要求される電力、電
圧であり、電源周波数は1次側インダクタに供給する電
力の周波数を種々与えて電力伝達効率が最大となる状態
を算出するためのものである。
Assuming the power transmission system as described above,
From the primary inductor ID to the secondary inductor ID '.
Electric and magnetic characteristics of primary and secondary inductors when transmitting force
Optimal circuit constants, and power based on the conditions
The transmission efficiency is calculated and obtained as follows. Hereinafter, FIG.
This will be described with reference to a flowchart. First, step S 1
Model the primary and secondary inductors by the input means 1
Input into the first storage means 13a
And store it. This input parameter value is as follows
It is.・ Coil resistance calculation: Conductor cross section, conductor length, conductor resistance
Ratio ・ Calculation of magnetic circuit inductance …… Core shape, core gear
Tap length, number of coil turns, iron core permeability ・ Electrical circuit calculation …… Load power W, load voltage V, power supply frequency
Number f The parameter value of the above conductor is the coil forming the inductor.
The core parameter value is the inductor core value.
It represents the shape of the iron core around which the coil is wound.
The power required for the vehicle to travel
The power supply frequency is the voltage supplied to the primary inductor.
A state where the power transmission efficiency is maximized by giving various force frequencies
Is calculated.

【0027】上記各種パラメータ値が入力されると、そ
れらのデータを用いてステップS2、S3 で図4に示す
電気回路、及び図5(b)に示す磁気回路が設定され、
回路定数のうち電気回路のR1 、R2 、RL 、磁気回路
の各種R値が直ちに演算される。この場合、図4の電気
回路の記号は次の通りである。
When the various parameter values are input, the electric circuit shown in FIG. 4 and the magnetic circuit shown in FIG. 5B are set in steps S 2 and S 3 by using the data.
Of the circuit constants, R 1 , R 2 , R L of the electric circuit and various R values of the magnetic circuit are immediately calculated. In this case, the symbols of the electric circuit in FIG. 4 are as follows.

【0028】 V:電源電圧(V) R1 :1次側巻線抵抗(Ω) R2 :2次側巻線抵抗(Ω) L1 :1次側漏れインダクタンス(H) L2 :2次側漏れインダクタンス(H) g:励磁コンダクタンス(Ω) b:励磁サセプタンス(H) RL :2次側負荷抵抗(Ω) 上記巻線抵抗R1 、R2 は使用する導体の種類、長さで
決まる既知量であり、上述した入力データから算出され
る。この演算は、第1記憶手段13aから導体断面積
S、導体長さl、導体抵抗率ρを読み出し、第2記憶手
段13bからR=ρ・l/Sの抵抗演算プログラムを読
み出し、図示しない電気回路設定手段(CPUを含む)
により処理をして導体抵抗Rを演算するように行われ、
このRの値を第1記憶手段13aに格納する。
V: Power supply voltage (V) R 1 : Primary winding resistance (Ω) R 2 : Secondary winding resistance (Ω) L 1 : Primary leakage inductance (H) L 2 : Secondary Side leakage inductance (H) g: Excitation conductance (Ω) b: Excitation susceptance (H) R L : Secondary load resistance (Ω) The above winding resistances R 1 and R 2 are determined by the type and length of the conductor used. This is a known amount that is determined, and is calculated from the input data described above. In this calculation, the conductor cross-sectional area S, the conductor length l, and the conductor resistivity ρ are read from the first storage means 13a, and a resistance calculation program of R = ρ · l / S is read from the second storage means 13b. Circuit setting means (including CPU)
Is performed to calculate the conductor resistance R.
This value of R is stored in the first storage unit 13a.

【0029】RL については2次側の負荷に必要な集電
電力WL と負荷電圧VL を設定することによりRL =V
L 2 /WL (Ω)で求められる。この演算では、第1記
憶手段13aから集電電力WL と負荷電圧VL を読み出
し、第2記憶手段13bからRL =VL 2 /WL の負荷
抵抗演算プログラムを読み出し、上記電気回路設定手段
により処理をして負荷抵抗RL の演算が行われ、このR
L の値を第1記憶手段13aに格納する。
[0029] R by setting the load voltage V L and the collector power W L necessary for the load on the secondary side for R L L = V
It is determined by L 2 / W L (Ω). In this operation, from the first storage unit 13a reads the current collecting power W L and the load voltage V L, reads the load resistance computing program R L = V L 2 / W L from the second storage unit 13b, the electric circuit set The load resistance R L is calculated by processing by this means.
The value of L is stored in the first storage unit 13a.

【0030】L1 、L2 、bについては等価磁気回路法
により求められるが、これについては後で説明する。な
お、1次側、2次側の回路にはそれぞれ電源の力率改善
用キャパシタンスC1 (F)とC2 (F)を挿入した回
路として実際の回路の解析を行なっているが、この点に
ついては本質的な問題ではないので、以下C1 、C2
省略した回路として説明する。
L 1 , L 2 , and b are obtained by the equivalent magnetic circuit method, which will be described later. The actual circuit is analyzed as a circuit in which the power factor improving capacitances C 1 (F) and C 2 (F) of the power supply are inserted into the primary and secondary circuits, respectively. Since this is not an essential problem, the following description will be made as a circuit in which C 1 and C 2 are omitted.

【0031】又、図3(a)に対応する断面での1次、
2次インダクタ間に生じる磁束の流れ及びインダクタ端
部で発生する漏れ磁束を図5(a)に示しており、それ
ぞれの磁路を想定すると各磁路に磁気抵抗が設定され、
これら磁気抵抗を含む磁気回路を電気回路と同様に想定
すると図5(b)に示す等価磁気回路が得られる。磁気
抵抗は、鉄心内(Riah、Ribh、Ridg、Ri
fg)、エアーギャップ及び端部(Rad、Rbe、R
cf)、及び漏れ磁束(Rab、Rbc、Rde、Re
f)から成り、次式で計算される。 R=l/μs(AT/Wb) l:磁路長さ(m) μ:透磁率(Wb/AT・m) S:断面積(m2 ) 上記磁気抵抗の演算では、第1記憶手段13aより1
次、2次のインダクタの形状データ、透磁率を読み出
し、第2記憶手段13bより上式(R=L/μs)の磁
気抵抗演算プログラムを読み出し、図5に示す各磁路に
対して図示しない磁気回路設定手段により磁気抵抗Rを
演算し、各磁路に対するRの値を13aに格納する。
Further, in the cross section corresponding to FIG.
FIG. 5A shows the flow of the magnetic flux generated between the secondary inductors and the leakage magnetic flux generated at the end of the inductor. Assuming each magnetic path, a magnetic resistance is set for each magnetic path.
Assuming that a magnetic circuit including these magnetic resistances is similar to an electric circuit, an equivalent magnetic circuit shown in FIG. 5B is obtained. The reluctance is determined in the core (Riah, Ribh, Ridg, Ri).
fg), air gap and edge (Rad, Rbe, R
cf) and leakage flux (Rab, Rbc, Rde, Re)
f) and is calculated by the following equation. R = l / μs (AT / Wb) 1: magnetic path length (m) μ: magnetic permeability (Wb / AT · m) S: cross-sectional area (m 2 ) In the above calculation of the magnetic resistance, the first storage means 13a More 1
Next, the shape data and magnetic permeability of the secondary and secondary inductors are read, and the magnetic resistance calculation program of the above equation (R = L / μs) is read from the second storage means 13b, and not shown for each magnetic path shown in FIG. The magnetic resistance R is calculated by the magnetic circuit setting means, and the value of R for each magnetic path is stored in 13a.

【0032】なお、上式は断面積S、磁路長さlの磁路
が透磁率μである磁路に対して成立し、これから磁気抵
抗Rは磁気回路の幾何学的形状及び透磁率μで決まる値
であり、磁束が通る断面積が大きい程、距離が短い程小
さいことが分かる。又、一般に透磁率μは鉄心の場合空
気の100〜1000倍であり、空隙の磁気抵抗は鉄心
内に比べ非常に大きい。なお、エアーギャップ及び端部
での磁気抵抗は図5(a)によりそれぞれ次式で表され
る。
Note that the above equation holds for a magnetic path whose cross section S and magnetic path length 1 are magnetic permeability μ. From this, the magnetic resistance R is determined by the geometrical shape of the magnetic circuit and the magnetic permeability μ. It can be seen that the larger the cross-sectional area through which the magnetic flux passes and the shorter the distance, the smaller. In general, the magnetic permeability μ of the iron core is 100 to 1000 times that of air, and the magnetic resistance of the air gap is much larger than that of the air inside the iron core. The air gap and the magnetic resistance at the end are represented by the following equations according to FIG.

【0033】 Rad=Rad1 ・Rad2 /(Rad1 +Rad2 ) Rbe=Rbe1 ・Rbe2 /(Rbe1 +Rbe2 ) Rcf=Rcf1 ・Rcf2 /(Rcf1 +Rcf2 ) これは磁気回路網を単純化するための操作である。Rad = Rad 1 · Rad 2 / (Rad 1 + Rad 2 ) Rbe = Rbe 1 · Rbe 2 / (Rbe 1 + Rbe 2 ) Rcf = Rcf 1 · Rcf 2 / (Rcf 1 + Rcf 2 ) This is a magnetic circuit network. This is an operation for simplifying.

【0034】以上から、図5(a)のようにそれぞれの
磁束の流れを決めると、各部の磁気抵抗Rが算出され
る。又、前述した入力手段1と、上記電気回路設定手段
及び磁気回路設定手段とにより入力設定手段が構成され
る。
From the above, when the flow of each magnetic flux is determined as shown in FIG. 5A, the magnetic resistance R of each part is calculated. An input setting means is constituted by the input means 1 and the electric circuit setting means and the magnetic circuit setting means.

【0035】以上で磁気回路の設定が終わると、ステッ
プS4 で磁気回路演算手段14により上記磁気抵抗Rか
ら図5(b)の磁気回路についてオームの法則に基づい
て磁気回路の各部の磁束φが次式により計算される。
[0035] When the setting of the magnetic circuit is completed in the above step S 4 in the magnetic circuit calculating unit 14 by the the magnetic resistance R of each part of the magnetic circuit on the basis of the magnetic circuit in Ohm's law shown in FIG. 5 (b) magnetic flux φ Is calculated by the following equation.

【0036】NI=R・φ 起磁力NIはコイルのターン数Nと電流Iの積で表さ
れ、電気回路の起電力Vに対応し、磁束φは電流I、磁
気抵抗Rは電気抵抗rにそれぞれ対応する。
NI = R · φ The magnetomotive force NI is represented by the product of the number of turns N of the coil and the current I, and corresponds to the electromotive force V of the electric circuit. The magnetic flux φ is the current I, and the magnetic resistance R is the electric resistance r. Each corresponds.

【0037】以上の演算は、次に説明するインダクタン
スを先に求め、さらに電気回路の解析によって電流値I
について回路各部の電流I1 、I2 、I3 を得ることに
より各部のφが求められるが、説明の都合上上記演算式
を先に説明する。
In the above calculation, the inductance described below is obtained first, and the current value I is obtained by analyzing the electric circuit.
Is obtained by obtaining the currents I 1 , I 2 , and I 3 of the circuit components, and the above arithmetic expression will be described first for convenience of explanation.

【0038】以上で磁気回路の磁束が得られると、次に
等価磁気回路法により1次側、2次側のインダクタンス
1 、L2 及び相互インダクタンスMが次のようにして
演算される。まず、インダクタンスについて、1つの回
路の自己インダクタンスは、その回路に単位電流が流れ
たときにその回路に鎖交する磁束数、2つの回路間の相
互インダクタンスは一方の回路に単位電流が流れた時に
他方の回路と鎖交する磁束数であるから、1次側励磁、
2次側励磁それぞれの回路における自己インダクタンス
1 、L2 、相互インダクタンスM1 、M2 は次式で表
わされる。
When the magnetic flux of the magnetic circuit is obtained as described above, the primary and secondary inductances L 1 and L 2 and the mutual inductance M are calculated by the equivalent magnetic circuit method as follows. First, regarding the inductance, the self-inductance of one circuit is the number of magnetic fluxes linked to the circuit when a unit current flows in the circuit, and the mutual inductance between the two circuits is the unit when the unit current flows in one circuit. Because it is the number of magnetic flux linking with the other circuit, the primary side excitation,
The self-inductances L 1 and L 2 and the mutual inductances M 1 and M 2 in the respective circuits of the secondary excitation are expressed by the following equations.

【0039】 L1 =N1 φa1/I1 (1次側励磁) M1 =N2 φ1 /I1 (1次側励磁) L2 =N2 φa2/I2 (2次側励磁) M2 =N1 φ2 /I2 (2次側励磁) 上式で、 φa1:1次側励磁により1次側励磁回路と鎖交する磁束
数 φ1 :1次側励磁により2次側励磁回路と鎖交する磁束
数 φa2:2次側励磁により2次側励磁回路と鎖交する磁束
数 φ2 :2次側励磁により1次側励磁回路と鎖交する磁束
数 上式により得られたM1 、M2 より回路の相互インダク
タンスMは次式で代表される。
L 1 = N 1 φ a1 / I 1 (primary side excitation) M 1 = N 2 φ 1 / I 1 (primary side excitation) L 2 = N 2 φ a2 / I 2 (secondary side excitation) ) M 2 = N 1 φ 2 / I 2 (secondary excitation) In the above equation, φ a1 : the number of magnetic fluxes linked with the primary excitation circuit by primary excitation φ 1 : secondary by secondary excitation The number of magnetic flux linking with the secondary excitation circuit φ a2 : The number of magnetic flux linking with the secondary excitation circuit by secondary excitation φ 2 : The number of magnetic flux linking with the primary excitation circuit by secondary excitation From the obtained M 1 and M 2 , the mutual inductance M of the circuit is represented by the following equation.

【0040】M=√M1 ・M2 上式におけるφa1、φ1 は、図5(b)に示すように、
1次側励磁の場合のそれぞれ1次側コイル、2次側コイ
ルの磁束であり、従って1次側励磁の自己インダクタン
スL1 、相互インダクタンスM1 値を上記磁束φa1、φ
1 が得られると具体的に求めることができる。
M = √M 1 · M 2 φ a1 and φ 1 in the above equation are as shown in FIG.
These are the magnetic fluxes of the primary side coil and the secondary side coil in the case of the primary excitation, respectively. Therefore, the values of the self-inductance L 1 and the mutual inductance M 1 of the primary excitation are represented by the above-described magnetic fluxes φ a1 , φ
When 1 is obtained, it can be specifically determined.

【0041】上記自己インダクタンスL1 を求める場
合、上記2つの異なる方程式ではφ、Iの値により自己
インダクタンスL1 を求めるとしているが、これらの方
程式を変形すると自己インダクタンスL1 は次に説明す
るように、φ、Iには無関係に求めることができる(電
流値Iの変化による透磁率の変化はないとする)。即
ち、実際の例については図6のように想定し、コイルの
断面の対称性から左右の鉄心内磁束に対する磁気抵抗R
iが等しく、漏れ磁束Raについても左右で等しいとし
て図6(a)のように仮定できる。但し(a)は車両が
対応する1次インダクタに重なった状態(カップリング
時)、(b)は全く重ならない状態(非カップリング
時)である。
[0041] When finding the self-inductance L 1, in the above two different equations phi, although the seek self-inductance L 1 by the value of I, such that the self-inductance L 1 is described below by modifying these equations In addition, it can be obtained irrespective of φ and I (there is no change in the magnetic permeability due to the change in the current value I). That is, the actual example is assumed as shown in FIG. 6, and the magnetic resistance R to the magnetic flux in the left and right iron cores is determined from the symmetry of the cross section of the coil.
It can be assumed as shown in FIG. 6A that i is equal and the leakage magnetic flux Ra is also equal on the left and right. However, (a) shows a state where the vehicle overlaps the corresponding primary inductor (during coupling), and (b) shows a state where it does not overlap at all (during non-coupling).

【0042】上記仮定をし、さらに鉄心磁気抵抗を考慮
した場合と無視した場合について1次側自己インダクタ
ンスL1 は次式で得られる。 鉄心抵抗考慮 L1 =2N2 {Ra2 +(A+r’)(Ri+Ra)}/ {(A+r)(Ri+Ra)2 }……カップリング時 L1 =2N2 /(R’a+Ri)…………非カップリング時 鉄心抵抗無視 L1 =2N2 (Ra+r+2r’)/(R+2r’)Ra …………カップリング時 L1 =2N2 /Ra’ …………非カップリング時 但し、r’はr、ra1により表される定数である。実際
の演算においては計算精度を向上させるため鉄心抵抗を
考慮した式を用いた。
When the above assumption is made and the magnetic resistance of the iron core is considered and ignored, the primary side self inductance L 1 is obtained by the following equation. Consideration of iron core resistance L 1 = 2N 2 {Ra 2 + (A + r ′) (Ri + Ra)} / {(A + r) (Ri + Ra) 2 … ... At the time of coupling L 1 = 2N 2 / (R'a + Ri) ... uncoupled during core resistance ignored L 1 = 2N 2 (Ra + r + 2r ') / (R + 2r') Ra ............ coupling when L 1 = 2N 2 / Ra ' ............ when uncoupled However, r' is r and r a1 are constants. In the actual calculation, an equation considering the core resistance was used to improve the calculation accuracy.

【0043】上式により自己インダクタンスL1 を求め
る場合、第1記憶手段13aより各磁路の磁気抵抗Rを
読み出し、第2記憶手段13bよりカップリング時の上
式によるインダクタンス演算プログラムを読み出して磁
気回路演算手段14により処理し、カップリング時のL
1 を演算する。各磁路に対するL1 の値を第1記憶手段
に格納する。なお、詳細は記述していないが同様の演算
によりL2 、Mの計算も行われる。
[0043] When obtaining the self-inductance L 1 by the above equation, reads the magnetic resistance R of each magnetic path from the first storage unit 13a, a magnetic read the inductance calculation program according to the above equation when the coupling from the second storage means 13b It is processed by the circuit operation means 14, and L at the time of coupling is
Calculate 1 . The value of L 1 for each path stored in the first storage means. Although not described in detail, L 2 and M are also calculated by similar operations.

【0044】なお、上記等価磁気回路により求まった自
己インタグタンスL1 、L2 及び相互インダクタンスM
と1次、2次洩れインダクタンスL’1 、L’2 、励磁
サセプタンスbの間には次の関係が成立する。
Note that the self-inductances L 1 and L 2 and the mutual inductance M determined by the above equivalent magnetic circuit
And the primary and secondary leakage inductances L ′ 1 and L ′ 2 and the excitation susceptance b, the following relationship is established.

【0045】 L’1 =L1 −aM(H) L’2 =a2 2 −aM(H) b=aM(H) a=N1 /N2 (巻線比) N1 :1次側コイル巻数 N2 :2次側コイル巻数 但し、L’1 、L’2 は前出の場合はL1 、L2 として
おり、便宜上同一符号を使用しているが、L’1 、L’
2 は説明の都合上必要に応じてL1 、L2 と読み替える
ものとする。
L ′ 1 = L 1 −aM (H) L ′ 2 = a 2 L 2 −aM (H) b = aM (H) a = N 1 / N 2 (turn ratio) N 1 : primary The number of turns of the side coil N 2 : the number of turns of the secondary coil However, L ′ 1 and L ′ 2 are L 1 and L 2 in the above case, and the same reference numerals are used for convenience, but L ′ 1 and L ′
2 shall be replaced with L 1 and L 2 as necessary for the sake of explanation.

【0046】上記関係式により自己インダクタンスLか
ら洩れインダクタンスL’を求める場合、第1記憶手段
13aから上記演算で求めた自己インダクタンスL1
2、相互インダクタンスM及び巻数N1 、N2 を読み
出し、G=N1 /N2 という巻数比を演算するプログラ
ムを第2記憶手段13bより読み出して巻数比Gを求
め、その値を第1記憶部13aに格納する。
When the leakage inductance L ′ is obtained from the self inductance L by the above relational expression, the self inductance L 1 obtained by the above calculation from the first storage means 13a,
L 2 , the mutual inductance M and the number of turns N 1 , N 2 are read out, and a program for calculating the turns ratio G = N 1 / N 2 is read from the second storage means 13 b to obtain the turns ratio G, and the value is used as the first turns. It is stored in the storage unit 13a.

【0047】そして第2記憶手段13bに記憶されてい
る上記洩れインダクタンスの演算プログラムを読み出
し、1次、2次洩れインダクタンスL’1 、L’2 の演
算をし、その値を第1記憶手段13aに格納する。同様
にして励磁サセプタンスbの処理も行う。
Then, the calculation program for the leakage inductance stored in the second storage means 13b is read out, the primary and secondary leakage inductances L ' 1 and L' 2 are calculated, and the values are stored in the first storage means 13a. To be stored. Similarly, the processing of the excitation susceptance b is performed.

【0048】以上により1次側、2次側の洩れインダク
タンス値L1 、L2 が得られると、図4の電気回路の各
回路定数の値が鉄損パラメータgを除いて得られたこと
となる。但し、この場合上記説明から分るように、イン
ダクタンス値L1 、L2 はコイルの幾何学的形状と透磁
率によって決まる値であり、電流値とは無関係に定めら
れる。
When the leakage inductance values L 1 and L 2 on the primary side and the secondary side are obtained as described above, the values of the respective circuit constants of the electric circuit of FIG. 4 are obtained except for the iron loss parameter g. Become. However, in this case, as can be seen from the above description, the inductance values L 1 and L 2 are values determined by the geometrical shape and the magnetic permeability of the coil, and are determined independently of the current value.

【0049】以上の如く磁気回路の解析によりインダク
タンスL1 、L2 が得られると、ステップS6 において
これらの値を図4の電気回路についての下記の回路網方
程式に対して適用することにより電気回路の解析を行な
うことができる。
The inductance L 1 by analysis of the magnetic circuit as described above, when L 2 is obtained, electricity by applying these values for the network following equation for the electric circuit of FIG. 4 in step S 6 The circuit can be analyzed.

【0050】 V=(R1 +g+jωL1 )I1 −gI2 O=(g+jωb)I2 −gI1 O=(jωb+jωL2 +R2 +RL )I3 −jωbI
2 上式を行列表示すると、
V = (R 1 + g + jωL 1 ) I 1 −gI 2 O = (g + jωb) I 2 −gI 1 O = (jωb + jωL 2 + R 2 + RL ) I 3 −jωbI
2 When the above equation is displayed in a matrix,

【0051】 [0051]

【0052】そこでまず、ステップS5 において、電気
回路におけるパラメータのうち鉄損パラメータg=0と
設定する。次に、ステップS6 の中でS61において上記
各回路定数を用いてインピーダンス行列を計算し、かつ
所望の2次電力を得るための電源電圧Vを計算する。2
次側の負荷電力、電圧は走行車両の基本設計値として与
えられるから、入力データにより与えられる。従って、
その入力データを第1記憶手段13aより読出し、その
値から負荷電流I3 を得る。
[0052] Therefore, first, in step S 5, set the iron loss parameter g = 0 among the parameters in an electric circuit. Next, the impedance matrix using the above circuit constants calculated at S 61 in step S 6, and calculates the supply voltage V to obtain a desired secondary power. 2
Since the load power and voltage on the secondary side are given as basic design values of the traveling vehicle, they are given by input data. Therefore,
It reads the input data from the first storage unit 13a, to obtain a load current I 3 from that value.

【0053】以上により得られる電流分布I1 、I2
3 により生ずる磁束分布を図5(b)の等価磁気回路
により計算する。又、各部の磁束分布及び形状より各部
の磁束密度Bを上述したφとIについての関係式により
計算する。
The current distributions I 1 , I 2 ,
The magnetic flux distribution generated by I 3 is calculated by the equivalent magnetic circuit shown in FIG. The magnetic flux density B of each part is calculated from the magnetic flux distribution and shape of each part by the above-mentioned relational expression of φ and I.

【0054】各部の磁束密度B(Wb /m2 )が計算さ
れると、ステップS63において磁束密度によって鉄心内
損失及び端部ロスも計算される。この場合、鉄心内損失
は鉄心材料の特性値として図7に示すグラフで表される
値を予め記憶手段に記憶させておき、磁束密度が得られ
ると対応する鉄損値が図7のグラフから計算される。図
7において、磁束密度の計算値Pが代入されると、単位
重量当りのロス値Qが求められ、形状、密度より重量を
算出し、上記ロス値Qから鉄心内の鉄損値が得られる。
When the magnetic flux density B (W b / m 2 ) of each part is calculated, the loss in the iron core and the end loss are calculated in step S 63 based on the magnetic flux density. In this case, the loss in the iron core is stored in advance in the storage means as a characteristic value of the iron core material in the graph shown in FIG. 7, and when the magnetic flux density is obtained, the corresponding iron loss value is obtained from the graph of FIG. Is calculated. In FIG. 7, when the calculated value P of the magnetic flux density is substituted, the loss value Q per unit weight is obtained, the weight is calculated from the shape and the density, and the iron loss value in the iron core is obtained from the loss value Q. .

【0055】一方、端部ロス値については、次式で求め
られる。この端部ロス値は、この発明においては解析精
度を実用上差支えない十分な値として得るについて重要
な意義を有するが、その意義については後で説明する。
On the other hand, the end loss value is obtained by the following equation. In the present invention, the edge loss value has an important meaning in obtaining an analysis accuracy as a sufficient value that does not hinder practical use. The significance will be described later.

【0056】 We =δe 2 2 Bm2 (W/kg) δe =13.0×10-4 なお、式中のBmは端部に侵入する磁束及び端部形状に
より計算される磁束密度、tは鋼板の厚み、fは電源周
波数である。又、δe は渦電流損の損失係数であり、方
向性ケイ素鋼板の代表的な値を用いる。なお、上式は変
圧器等の渦電流損失を計算する一般式であり、コイル端
部で発生する磁束密度に対して生ずる渦電流損失を計算
する式である。
[0056] W e = δ e t 2 f 2 Bm 2 (W / kg) δ e = 13.0 × 10 -4 It should be noted, Bm in the formula are calculated by a magnetic flux and an end portion shaped to penetrate the end The magnetic flux density, t is the thickness of the steel sheet, and f is the power supply frequency. Further, δ e is a loss coefficient of eddy current loss, and a typical value of a grain oriented silicon steel sheet is used. The above equation is a general equation for calculating an eddy current loss of a transformer or the like, and is an equation for calculating an eddy current loss generated for a magnetic flux density generated at a coil end.

【0057】 [0057]

【0058】この誤差が一定の許容範囲内、例えば5%
の誤差範囲内であれば、上記各部の設計値は負荷の車両
に要求される電力を供給し得るものである。しかし、誤
差が許容範囲より大きい場合、ステップS7 では元に戻
って(S61へ戻る)再度同様な計算を行い、負荷電流I
3 との誤差が小さくなる設計値を得るように収支計算を
繰り返す。誤差が許容範囲以下となれば、その状態での
インダクタ設計仕様を所望のものとし計算を終了する。
This error is within a certain allowable range, for example, 5%
Within the error range of the above, the design values of the respective parts can supply the electric power required for the vehicle of the load. However, if the error is larger than the allowable range, the process returns to the original step S 7 (back to S 61) is performed again similar calculation, the load current I
The balance calculation is repeated so as to obtain a design value in which the error from 3 is reduced. If the error is less than the allowable range, the inductor design specification in that state is set as desired and the calculation is terminated.

【0059】上記各関係式により電気回路について電気
回路演算手段15により演算する場合、第1記憶手段1
3aより集電電力WL 、負荷電圧VL を読み出し、第2
記憶手段13bより負荷電I3 =WL /VL の演算プロ
グラムを読み出してI3 を演算し、これを第1記憶手段
13aに記憶する。次に、第1記憶手段13aから電気
回路パラメータL1 、L2 、b、R1 、R2 、gを読み
出す。
In the case where the electric circuit is operated by the electric circuit operation means 15 according to the above relational expressions, the first storage means 1
Collector power W L from 3a, reads out the load voltage V L, the second
An operation program of load electricity I 3 = W L / V L is read from the storage unit 13b to calculate I 3 , and this is stored in the first storage unit 13a. Next, the electric circuit parameters L 1 , L 2 , b, R 1 , R 2 , and g are read from the first storage unit 13a.

【0060】そして、読み出した値、数式により初期値
0 の時の負荷電流I3 ’を演算し、これを第1記憶手
段13aに格納する。再び第1記憶手段13aより
3 、I 3 ’を読み出し、第2記憶手段13bより負荷
電流比較プログラムを読み出してI3 とI3 ’を比較
し、誤差に応じてV0 を増減し、その値を第1記憶部1
3aに格納する。以上の演算を繰り返し、誤差が所定値
(例えば5%)となった時の電圧値を電源電圧Vとし、
第1記憶手段13aに格納する。
Then, the read value and the initial value
V0Load current I atThree’And calculate this as the first memory
Stored in stage 13a. Again from the first storage means 13a
IThree, I Three′, And load from the second storage unit 13b.
The current comparison program is read and IThreeAnd IThree
And, depending on the error, V0And the value is stored in the first storage unit 1
3a. The above operation is repeated, and the error is
(For example, 5%), the power supply voltage V,
It is stored in the first storage means 13a.

【0061】再び第1記憶手段13aより通電電流、磁
気抵抗を読み出し、第2記憶手段13bより等価磁気回
路演算プログラムを読み出して、インダクタ各部での磁
束φを演算し、その値を第1記憶手段13aに格納す
る。その後第1記憶手段13aより形状パラメータ、磁
束φを読み出し、第2記憶手段13bより磁束密度演算
プログラムを読み出して各部の磁束密度Bを演算し、こ
れを第1記憶手段13aに格納する。
The current supply and the magnetic resistance are read out again from the first storage means 13a, the equivalent magnetic circuit calculation program is read out from the second storage means 13b, the magnetic flux φ at each part of the inductor is calculated, and the value is stored in the first storage means. 13a. Thereafter, the shape parameter and the magnetic flux φ are read from the first storage means 13a, the magnetic flux density calculation program is read from the second storage means 13b, the magnetic flux density B of each part is calculated, and this is stored in the first storage means 13a.

【0062】又、鉄損を求める場合は、第1記憶手段1
3aより磁束密度B、形状パラメータの値を読み出し、
第2記憶手段13bより鉄心間磁束密度と鉄損の演算プ
ログラム(又はデータベース)を読み出して鉄心内の鉄
損を演算し、これを第1記憶手段13aに格納する。さ
らに、第1記憶手段13aより磁束密度B、形状パラメ
ータを読み出し、第2記憶手段13Bより端部ロス演算
プログラムを読み出して端部ロスを演算し、これを第1
記憶手段13aに格納する。
To determine the iron loss, the first storage means 1
The magnetic flux density B and the value of the shape parameter are read from 3a,
A calculation program (or database) for the magnetic flux density between iron cores and iron loss is read from the second storage means 13b, the iron loss in the iron core is calculated, and this is stored in the first storage means 13a. Further, the magnetic flux density B and the shape parameter are read from the first storage means 13a, the end loss calculation program is read from the second storage means 13B, and the end loss is calculated.
It is stored in the storage means 13a.

【0063】以上の解析方法により得られた各部電圧、
電流、損失、効率などの値を出力し、表示装置21に表
示し、又は出力装置22によりプリントなどをする。
Each part voltage obtained by the above analysis method,
Values such as current, loss, and efficiency are output and displayed on the display device 21 or printed by the output device 22.

【0064】上記解析において前述した端部効果の意義
は、次の通りである。この解析装置により解析しようと
する非接触給電システムは、通常のトランスの1次−2
次間を分離した構成であり、その目的上1次−2次間に
エアーギャップを有するという点でのみ、一般的なトラ
ンス(変圧器)と異なっている。
The significance of the edge effect described above in the above analysis is as follows. A non-contact power supply system to be analyzed by this analysis device is a primary transformer of the order of -2.
It is a configuration in which the next stage is separated, and is different from a general transformer (transformer) only in having an air gap between the first and second stages for the purpose.

【0065】通常、トランスでは鉄心内を通る磁束φの
変化により生じる鉄損(主に渦電流損)を低減させるた
め、磁束の進行方向に対して薄肉の金属板(一般にはケ
イ素鋼板が高透磁率かつ高抵抗のためよく用いられる)
が用いられる。このトランスではケイ素鋼板の方向と磁
束φの方向を図8(a)に示すように設定すると、磁束
密度と鉄損の関係は図7のグラフから求められる。これ
はトランスの効率を向上させるため、図8(a)で示さ
れる以外の方向から進入する磁束を極力防止する構成を
とるからである。
Normally, in a transformer, in order to reduce iron loss (mainly eddy current loss) caused by a change in magnetic flux φ passing through the iron core, a thin metal plate (generally, a silicon steel plate is highly transparent in the direction of magnetic flux travel) is used. Often used because of its magnetic susceptibility and high resistance)
Is used. In this transformer, when the direction of the silicon steel plate and the direction of the magnetic flux φ are set as shown in FIG. 8A, the relationship between the magnetic flux density and the iron loss can be obtained from the graph of FIG. This is because, in order to improve the efficiency of the transformer, a configuration is adopted in which magnetic flux entering from a direction other than that shown in FIG.

【0066】ところが、上記非接触給電システムにおい
ては、構造上1次−2次間にエアーギャップが存在する
ため、鉄心部から外部の空間にもれる磁束がどうしても
増加してしまう。これは本システムがもつ特質である。
このシステムでは、通常鉄心内の磁束の方向は図8
(b)のφ0 であり、この方向に対して薄肉鋼板を挿入
する。エアーギャップの存在により、主にφ1 、φ2
いう鉄心の外部空間を通る磁束が発生する。
However, in the above-mentioned non-contact power supply system, since an air gap exists between the primary and secondary sides due to the structure, the magnetic flux leaking from the iron core portion to the external space is inevitably increased. This is a characteristic of this system.
In this system, the direction of the magnetic flux in the core
(B) is φ 0 , and a thin steel plate is inserted in this direction. Due to the presence of the air gap, magnetic fluxes mainly passing through the outer space of the iron core of φ 1 and φ 2 are generated.

【0067】ここでφ2 は、鋼板の厚み方向との関係は
φ0 と同様であるから、(漏れにより磁気的結合が弱く
なるという不利な点はあるものの)鉄損の計算において
はφ 0 同様上述の図7の関係が成立する。ところが、本
システムの端部面で発生する磁束φ1 は、図8(b)に
示すように、鋼板の面方向から侵入するため、図7の関
係は成立せず、前述した端部ロスを求める式で計算され
る。
Where φTwoIs related to the thickness direction of the steel sheet
φ0(The magnetic coupling is weak due to leakage.
The iron loss calculation)
Is φ 0Similarly, the above-described relationship of FIG. 7 is established. However, the book
Magnetic flux φ generated at the end face of the system1Is shown in FIG.
As shown in FIG.
The relationship does not hold, and is calculated using the formula for finding the end loss described above.
You.

【0068】そこで、この実施形態では実験的な検討を
進めた結果、図7に示す鉄心内での鉄損以外にも、端部
面で発生する損失の影響が極めて大きいという結果が得
られた。ゆえに非接触給電システムの設計においては端
部面での効果を含めた総合的な損失計算が非常に重要と
なる。このため、上記解析方法においては電気回路の計
算において端部ロスを含めて負荷電流I3 を計算するこ
とによりその影響を正しく評価することとし、これによ
り電力伝達効率の計算結果が実験結果と高精度で一致す
るものとなったのである。
Therefore, in this embodiment, as a result of conducting an experimental study, it was found that, in addition to the iron loss in the iron core shown in FIG. . Therefore, in the design of the contactless power supply system, it is very important to calculate the total loss including the effect at the end face. Therefore, in the above analysis method and that correctly evaluate the effect by calculating the load current I 3, including the end losses in the calculation of the electrical circuit, thereby the calculation result of the power transmission efficiency is high and the experimental results They were matched with precision.

【0069】以上は走行車両が1次インダクタに対し所
定の重なり割合に位置した静的状態でのシステムの解析
方法についての説明であったが、次にステップS8 で走
行車両が移動した場合1次インダクタとの重なり割合が
変化するとどのように電力伝達効率が変化するかの動的
効率変化の演算を行なう。
[0069] or when the vehicle is traveling has been a description of the analysis method of the system in static state of being located at a predetermined overlap ratio with respect to the primary inductor, then the running vehicle at step S 8 has moved 1 The dynamic efficiency change calculation is performed to determine how the power transfer efficiency changes when the overlap ratio with the next inductor changes.

【0070】車上側インダクタが動的に移動した場合、
1次側インダクタと車上側インダクタの位置関係が相対
的に変化し、相互の磁気的結合が変化する。このため、
それぞれの自己インダクタンス、相互インダクタンス及
び鉄損が変化する。結合の割合を図9(a)のように定
めると、長手方向に両者が完全に重なった状態が100
%、全く重なっていない状態が0%となり、その中間値
は線形補完される。これは図9(b)の実験結果及び計
算結果から得られた結論に基づく。
When the upper inductor moves dynamically,
The positional relationship between the primary side inductor and the vehicle side inductor relatively changes, and the mutual magnetic coupling changes. For this reason,
The respective self-inductance, mutual inductance and iron loss change. When the coupling ratio is determined as shown in FIG. 9 (a), a state in which both are completely overlapped in the longitudinal direction is 100.
%, And the state of no overlap at all is 0%, and the intermediate value is linearly complemented. This is based on the conclusions obtained from the experimental results and the calculation results in FIG.

【0071】重なり割合が25%、50%の1次側イン
ダクタンス値は重なり割合に対して1次比例して変化す
るという実験結果が得られた。又、計算結果も同じ変化
を示した。又、鉄損についても同様に計算結果及び実験
結果のいずれも重なり割合に対して1次比例して変化す
るという結果が得られた(次表参照)。
An experimental result was obtained that the primary side inductance value at the overlapping ratio of 25% and 50% changes in first order proportion to the overlapping ratio. The calculation results showed the same change. Similarly, with respect to iron loss, a result was obtained in which both the calculation result and the experimental result changed in a first-order proportion to the overlapping ratio (see the following table).

【0072】[0072]

【表1】 [Table 1]

【0073】そこで、このような結果から動的な場合の
各パラメータについては、ある瞬間の時刻における両者
の長手方向の相対位置関係よりその瞬間のインダクタン
スおよび鉄損を計算し、この値を下記の差分方程式に代
入して逐次計算を実施することにより動的な伝達効率が
得られることとなる。
Therefore, for each parameter in the dynamic case from such a result, the inductance and iron loss at that moment are calculated from the relative positional relationship between the two at a certain moment, and these values are calculated as follows. By performing the sequential calculation by substituting the difference equation into the difference equation, a dynamic transmission efficiency can be obtained.

【0074】上記動的な電力伝達効率の変化を演算する
場合、第1記憶手段13aより0%、100%カップリ
ング時のインダクタンス及び鉄損を読み出し、これより
初期のカップリング状態を設定し、第2記憶手段13b
より任意のカップリング割合での各上記定数計算プログ
ラムを読み出す。以上からある時刻(位置関係)におけ
る各定数を計算し、第1記憶手段13aに格納する。
When calculating the dynamic change in the power transmission efficiency, the inductance and the iron loss at the time of 0% and 100% coupling are read out from the first storage means 13a, and the initial coupling state is set from this. Second storage unit 13b
Each constant calculation program is read at a more arbitrary coupling ratio. From the above, each constant at a certain time (positional relationship) is calculated and stored in the first storage unit 13a.

【0075】第1記憶手段13aより各定数及びその他
の回路定数を読み出し、第2記憶手段13bより差分方
程式のプログラムを読み出して、ある時刻における各部
通電電流の瞬時値を演算し、これらを第1記憶手段13
aに格納する。初期状態からある微小時刻ずつ変化さ
せ、上記演算を繰返し実施し、設定した終了時刻となっ
た時点で演算が終了する。
The constants and other circuit constants are read out from the first storage means 13a, the difference equation program is read out from the second storage means 13b, and the instantaneous value of the current flowing through each part at a certain time is calculated. Storage means 13
Stored in a. The above operation is repeatedly performed while being changed by a certain minute time from the initial state, and the operation ends when the set end time comes.

【0076】以上の如く、この実施形態の解析装置は入
力手段からの入力信号を記憶手段に記憶し、これらの値
を用いて磁気回路演算手段で等価磁気回路法に基づいて
1次、2次インダクタのインダクタンス値を演算し、こ
れにより得た回路定数値を用いて電気回路演算手段によ
り電気回路網についての式から電源電圧、各部通電電流
を求め、その際各インダクタの端部ロスによる効果を含
ませて上記それぞれの値を得ることによって実際の電力
伝達状態に合致する正確な条件を求めることができるよ
うにしたから、所望の負荷条件に適合する実用上十分な
精度で電力伝達効率、各部電流、電圧を得ることができ
る解析装置を実現できるという大きな利点が得られる。
As described above, the analyzing apparatus of this embodiment stores the input signals from the input means in the storage means, and uses these values in the magnetic circuit operation means based on the equivalent magnetic circuit method. The inductance value of the inductor is calculated, and the power supply voltage and the current flowing through each part are obtained from the equation for the electric circuit network by the electric circuit calculating means using the circuit constant value obtained by the calculation. By obtaining each of the above values to obtain an accurate condition that matches the actual power transfer state, the power transfer efficiency and each part can be obtained with sufficient practical accuracy to meet the desired load condition. There is a great advantage that an analyzer capable of obtaining current and voltage can be realized.

【0077】上記演算は所望の設定負荷電流値に所定の
誤差範囲内で演算による電流値が近似しなければ、通電
電流収束手段により上記演算を繰り返して所定の誤差範
囲に収束させることができる。又、収束演算により決定
される電源及び負荷の各部電圧、電流、電力伝達効率、
回路損失の算出過程を各インダクタの重なり割合に応じ
変化したインダクタンス及び鉄損値に基づいて差分方程
式を適用して伝達効率演算手段により逐次計算すること
により動的変化に応じて上記演算を行なえるようにした
から、従来の3次元有限要素法と異なり動的変化に対応
した設計条件の解析が容易に実現できるという顕著な効
果が得られるのである。
In the above calculation, if the current value obtained by the calculation does not approximate the desired set load current value within a predetermined error range, the above-described calculation can be repeated by the energizing current converging means to converge on the predetermined error range. Also, the voltage, current, power transmission efficiency,
The above calculation can be performed according to the dynamic change by applying the difference equation based on the inductance and the iron loss value changed in accordance with the overlapping ratio of each inductor in the process of calculating the circuit loss and sequentially calculating by the transmission efficiency calculating means. Thus, unlike the conventional three-dimensional finite element method, a remarkable effect that analysis of design conditions corresponding to dynamic changes can be easily realized is obtained.

【0078】[0078]

【実施例】図10に非接触伝送システムの実験に用いた
縮小モデルの主断面図を示す。
FIG. 10 is a main sectional view of a reduced model used in an experiment of a non-contact transmission system.

【0079】[0079]

【表2】 [Table 2]

【0080】上記モデルにより重なり割合が100%と
して1次側から2次側への電力伝達における、各部の電
圧、電流、電力、鉄損、インダクタンス、効率などの上
記実施形態での解析方法による計算結果と実験結果を次
の表及び図11(a)に示す。
According to the above-described model, calculation of the voltage, current, power, iron loss, inductance, efficiency, etc. of each part in the power transmission from the primary side to the secondary side by the analysis method in the above embodiment, with the overlapping ratio being 100%. The results and the experimental results are shown in the following table and FIG.

【0081】[0081]

【表3】 [Table 3]

【0082】[0082]

【表4】 [Table 4]

【0083】又、図11(b)に上記実験室レベルでの
30%縮小モデルに対して上述した動的伝達効率の計算
方法を適用した場合の各時刻における瞬時伝達効率計算
結果と実測値との比較を示す。N=0で地上側インダク
タに車上側インダクタが侵入開始し次第に伝達効率は上
昇する。N=120付近で両者が長手方向完全に一致し
伝達効率が最大となった後効率は再び低下に転じ、N=
200付近で車上側インダクタが地上側インダクタより
完全に離脱し、電力の伝達は0となる。以上より、上記
計算方法の妥当性が確認できた。
FIG. 11 (b) shows the instantaneous transmission efficiency calculation results and measured values at each time when the above-described method for calculating the dynamic transmission efficiency is applied to the 30% reduced model at the laboratory level. The following shows a comparison. At N = 0, the transmission efficiency increases as soon as the vehicle-side inductor starts to enter the ground-side inductor. At about N = 120, the two completely coincide with each other in the longitudinal direction, and the transmission efficiency becomes maximum. Then, the efficiency starts to decrease again.
In the vicinity of 200, the vehicle-side inductor is completely separated from the ground-side inductor, and power transmission becomes zero. From the above, the validity of the above calculation method was confirmed.

【0084】[0084]

【発明の効果】この発明の解析装置は、1次、2次イン
ダクタの端部ロスを鉄損の値に含めて電気回路網の計算
をし、実際の電力伝達状態に対応する正確な解析を実行
できるようにしたから、従来のように単にモデルを作り
電力の伝達ができるという状態を確認するだけでなく、
より現実的な、十分な精度で1次、2次インダクタ間の
電力伝達効率、各部電流、電圧値を求めることができる
という利点が得られる。
The analysis apparatus of the present invention calculates the electric network by including the end loss of the primary and secondary inductors in the value of the iron loss, and performs an accurate analysis corresponding to the actual power transmission state. Since it can be executed, it is not only to confirm the state that the power can be transmitted simply by creating a model as in the past,
The advantage is obtained that the power transfer efficiency between the primary and secondary inductors, the current of each part, and the voltage value can be obtained with more realistic and sufficient accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態の解析装置の全体概略ブロック図FIG. 1 is an overall schematic block diagram of an analyzer according to an embodiment.

【図2】同上による解析フローチャートの概略図FIG. 2 is a schematic diagram of an analysis flowchart according to the above.

【図3】非接触電力伝送システムの説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a non-contact power transmission system.

【図4】設定される電気回線図FIG. 4 is an electric circuit diagram to be set

【図5】設定される磁気回路図FIG. 5 is a magnetic circuit diagram to be set.

【図6】実計算上の磁気回路図FIG. 6 is a magnetic circuit diagram in actual calculation.

【図7】磁束密度と鉄損の関係グラフFIG. 7 is a graph showing a relationship between magnetic flux density and iron loss.

【図8】トランスとインダクタの作用の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of an action of a transformer and an inductor.

【図9】重なり割合の説明図及び1次側インダクタンス
値の変化のグラフ
FIG. 9 is an explanatory diagram of an overlapping ratio and a graph of a change in a primary side inductance value.

【図10】30%縮小モデルの主断面図FIG. 10 is a main sectional view of a 30% reduced model.

【図11】伝達効率の変化のグラフ及び動的伝達効率の
変化のグラフ
FIG. 11 is a graph of a change in transmission efficiency and a graph of a change in dynamic transmission efficiency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力手段 10 コンピュータ 11 入手段制御部 12 演算部 13 記憶部 14 磁気回路演算手段 15 電気回路演算手段 16 伝達効率演算手段 21 表示装置 22 出力装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input means 10 Computer 11 Input means control part 12 Operation part 13 Storage part 14 Magnetic circuit operation means 15 Electric circuit operation means 16 Transmission efficiency operation means 21 Display device 22 Output device

フロントページの続き (72)発明者 楠間 誠 横浜市鶴見区江ケ崎町4番1号 東京電力 株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 杉井 康之 横浜市鶴見区江ケ崎町4番1号 東京電力 株式会社電力技術研究所内 Fターム(参考) 5B046 AA04 AA07 JA07 Continuing on the front page (72) Inventor Makoto Kusuma 4-1 Egasakicho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi Tokyo Electric Power Research Institute, Inc. (72) Yasuyuki Sugii 4-1 Egasakicho, Tsurumi-ku, Yokohama Tokyo Electric Power Stock F-term in the Electric Power Research Laboratory of Japan (reference) 5B046 AA04 AA07 JA07

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 地上側の1次インダクタから移動体負荷
に設けた2次インダクタに非接触で電力を伝送するシス
テムを解析するため、インダクタの導体、鉄心、コイ
ル、負荷、電源周波数を含む上記解析に必要な各種パラ
メータに関する入力データを入力し、これら入力データ
からモデル化される電気回路及び磁気回路を設定する入
力設定手段と、設定された磁気回路に対し等価磁気回路
法に基づく所定の演算式を用いてインダクタンスを演算
する磁気回路演算手段と、上記演算結果からさらに演算
により得られる電気回路定数及び入力データを用いて所
望の2次電力に対応する電源電圧、電気回路各部の通電
電流、インダクタの磁束密度、鉄損を含むロスを求める
電気回路演算手段と、上記入力データや演算値、及び演
算結果の出力データを含む各種のデータを記憶する記憶
手段とを備え、上記回路設定手段により設定される電気
回路の定数をインダクタ端部の漏れ磁束を含むように設
定し、磁気回路及び電気回路の演算にインダクタ端部の
漏れを考慮して演算し、両インダクタの電圧、電流、損
失、効率を算出してシステムを解析するように構成して
成る非接触電力システムの解析装置。
In order to analyze a system for transmitting power from a primary inductor on the ground side to a secondary inductor provided on a mobile load in a non-contact manner, a system including an inductor conductor, an iron core, a coil, a load, and a power supply frequency. Input setting means for inputting input data relating to various parameters required for analysis and setting an electric circuit and a magnetic circuit modeled from the input data, and a predetermined operation based on an equivalent magnetic circuit method for the set magnetic circuit Magnetic circuit calculating means for calculating the inductance using the formula, a power supply voltage corresponding to a desired secondary power using an electric circuit constant and input data obtained by further calculation from the above calculation result, a current flowing through each part of the electric circuit, An electric circuit operation means for calculating the magnetic flux density of the inductor and loss including iron loss, and the input data, the operation value, and the output data of the operation result Storage means for storing various kinds of data, including the constant of the electric circuit set by the circuit setting means so as to include the leakage magnetic flux at the end of the inductor. A non-contact power system analysis apparatus configured to calculate the voltage, current, loss, and efficiency of both inductors and to analyze the system by taking into account the leakage of the power.
【請求項2】 前記磁気回路演算手段と電気回路演算手
段による演算を、所望の2次電力の電流に対し電気回路
演算手段で得られる2次電力の電流値が所定の許容範囲
内となるまで繰返し演算を実行させる通電電流収束手段
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の非接触電力
システムの解析装置。
2. The calculation by the magnetic circuit calculation means and the electric circuit calculation means until the current value of the secondary power obtained by the electric circuit calculation means for a desired current of the secondary power falls within a predetermined allowable range. The analysis device for a contactless power system according to claim 1, further comprising a conduction current convergence unit that executes a repetitive operation.
【請求項3】 前記通電電流収束手段により決定される
負荷電流値に基づく電源側及び負荷側の各部電圧、電
流、電力伝達効率、及び回路損失を算出する過程を、イ
ンダクタンス及び鉄損について車両と地上側インダクタ
との重なり割合に応じて変化する変化の割合を考慮して
両者の長手方向の相対位置関係より演算した値を用いて
所定の差分方程式により逐次計算し電力伝達効率の動的
変化を算出する伝達効率演算手段を備えたことを特徴と
する請求項2に記載の非接触電力伝送システムの解析装
置。
3. A process of calculating voltages, currents, power transmission efficiencies, and circuit losses of respective parts on a power supply side and a load side based on a load current value determined by the energizing current convergence means. Considering the rate of change that changes according to the overlap ratio with the ground-side inductor, the values calculated from the relative positional relationship in the longitudinal direction of the two are sequentially calculated using a predetermined difference equation to calculate the dynamic change in power transfer efficiency. 3. The analysis device for a wireless power transmission system according to claim 2, further comprising a transmission efficiency calculating unit for calculating the transmission efficiency.
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