JP2014515182A - 電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体及びこれを用いた給電道路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フェライトコアモジュールの構造を変更することによって出力を向上させ、車両進行方向の曲げによる強度低下を減らして給電道路中央部の表面に発生するクラックを防止する。
【解決手段】そのため、特に、離隔されるように配置されて地盤下部への磁束漏れを防止する複数の水平方向のコア部と、水平コア部の両終端部から水平コア部の上側方向に延長して形成されて外側面への磁束漏れを防止する複数の第１垂直コア部と、水平コア部の中心部分から水平コア部の上側方向に延長して形成され、第１垂直コア部と平行する方向に配列された少なくとも２列の第２垂直コア部と、複数の第１垂直コア部を相互連結して第１垂直コア部を保持する第１保持部とを含むことを特徴とする電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体が開示される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体及びこれを用いた給電道路構造に関し、より詳しくは、電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体の構造を変更することによって、給電道路の中間部分の表面に発生する亀裂を防止し、給電道路の車両の進行方向に鉄筋を補強して車両の進行方向の曲げによる強度低下を減らすことのできる電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体及びこれを用いた給電道路構造に関する。

オンライン電気自動車は、道路に埋設された給電線路から誘導磁界を介して非接触方式により電気の集電を受けて停車及び走行中に充電する自動車である。このような非接触磁気誘導充電方式の電気自動車の集電装置は道路に埋設された給電装置（以下、「給電レール」）で発生する磁場の力を前記エネルギーとして受けるトランジスタの原理が適用される。

図１は、非接触磁気誘導充電方式の電気自動車の充電のための磁場を発生させる一般的な給電レールを示し、この給電レールは、前記エネルギーを供給して外面が絶縁ダクト３に取り囲まれた給電ライン２と、給電ライン２の下部側に磁束の漏れを防止するよう設けられたフェライトコアモジュール１を含んで構成される。ここで、フェライトコアモジュール１は、左右側及び下方への磁束漏れを遮断して上側に集中させる構造物である。

図２は、従来における給電道路中央部分の亀裂が発生した状態を示した写真である。従来のフェライトコアモジュールは、中心部に車両進行方向に一定の間隔をおいて一列に並んだ垂直コア部（図示せず）を備えている。車両通行のとき、このような垂直コア部の両側面に曲げ荷重が作用して給電道路中間部分の表面に亀裂を発生させるという問題があり、図２は、給電道路中間部分の表面に亀裂が発生した状態を示した写真である。

また、従来の給電道路構造は、車両の通行により道路に繰り返して加えられる荷重を受けることで、縦方向（車両進行方向）の曲げによる亀裂が発生する問題があった。

したがって、フェライトコアモジュールの構造を変更することによって、給電道路中間部分の表面に発生する亀裂を防止し、従来におけるフェライトコアモジュールよりも出力を向上させ得る方案の必要性が求められている。

さらに、車両の通行により道路に繰り返して加えられる荷重で車両進行方向の曲げによる強度低下を減らすことで、道路に亀裂が発生することが防止される方案の必要性が求められている。

本発明は上記のような必要に応じて創出されたものであり、本発明の第１の目的は、フェライトコアモジュールの構造を変更することによって給電道路中間部分の表面に発生する亀裂を防止し、従来におけるフェライトコアモジュールよりも出力が向上される電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体を提供することにある。

また、第２の目的は、車両通行により道路に繰り返して加えられる荷重で車両進行方向の曲げによる強度低下を減らすことによって道路に亀裂が発生することを防止できる電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体を用いた道路構造を提供することにある。

上記のような本発明の目的は、離隔して配列されて地盤下部への磁束漏れを防止する複数の水平コア部と、水平コア部の両終端部から水平コア部の上側方向に延長して形成されて外側面への磁束漏れを防止する複数の第１垂直コア部と、水平コア部の中心部分から水平コア部の上側方向に延長して形成されて第１垂直コア部と平行する方向に配列された少なくとも２列の第２垂直コア部と、複数の第１垂直コア部を相互連結して第１垂直コア部を保持する第１保持部とを含むことを特徴とする電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体を提供することによって達成される。

また、水平コア部、第１垂直コア部、及び第２垂直コア部は、フェライト材質からなることを特徴とする。

また、第２垂直コア部を形成する各列は離隔するように設けられることを特徴とする。

そして、フェライトコア構造体は、複数の水平コア部を相互連結して水平コア部を保持する第２保持部をさらに備えることを特徴とする。

一方、本発明の目的は、電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体と、フェライトコア構造体の下部にフェライトコア構造体と離隔するように埋設される少なくとも１つの鉄筋とを含むことを特徴とする給電道路構造を提供することによって達成される。

また、鉄筋は、給電道路の縦方向（車両進行方向）に埋設されることを特徴とする。

そして、鉄筋は、直径が１９ｍｍ以上であることを特徴とする。

本発明の一実施形態によると、第１に、フェライトコアモジュールの構造を変更することによって給電道路中間部分の表面に発生する亀裂を防止し、従来におけるフェライトコアモジュールよりも出力を向上させることができる効果がある。

第２に、車両の通行により道路に繰り返して加えられる荷重で車両進行方向の曲げによる強度低下を減らすことで、道路に亀裂の発生を防止することができる。

従来における非接触磁気誘導充電方式の電気自動車の充電のための磁場を発生させる一般的な給電レールを示した斜視図である。 従来における給電道路中央部分の亀裂が発生した状態を示した写真である。 本発明の一実施形態に係る電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体１００の断面図である。 本発明の一実施形態に係る地盤に埋設される電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体及び鉄筋を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフェライトコア構造体と鉄筋が埋設された給電道路構造の断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。図面のうち同一の構成要素について、たとえ他の図面上に表示されても可能なかぎり同一の参照番号及び符号で表示したことに留意しなければならない。また、下記で本発明を説明することにおいて、関連する公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。

＜コア構造体＞
図３は、本発明の一実施形態に係る電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体を示した斜視図であり、図４は、本発明の一実施形態に係る電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体の断面図である。図３及び図４に示すように、本発明における電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体１００（以下、「コア構造体」）は、水平コア部１１０、第１垂直コア部１２０、第２垂直コア部１３０及び第１保持部１４０を含んで構成される。

水平コア部１１０は複数が相互離隔して配列され、地盤下部への磁束漏れを防止する役割を行う。ここで、水平コア部１１０が離隔される間隔は、給電道路の表面と車両集電モジュールと間の距離を示す孔隙間隔よりも十分小さいことが好ましい。これは、水平コア部１１０の離隔間隔が孔隙間隔よりも十分に小さければ、磁場の減衰がほとんどないため、まるで水平コア部１１０が連続的に配列されているような効果を得ることができる。

第１垂直コア部１２０は、水平コア部１１０の両終端部から水平コア部１１０の上側方向に延長して形成され、第１垂直コア部１２０の外側面に磁束の漏れを防止する。すなわち、水平コア部１１０と第１垂直コア部１２０がコア構造体１１０の下部及び側面方向に漏れる磁束を防止してコア構造体１００の上部方向に磁束が集中されるようにすることで、磁場の強度を極大化することができる。

第２垂直コア部１３０は、水平コア部１１０の中心部分から水平コア部１１０の上側方向に延長して形成されている。また、第２垂直コア部１３０は、第１垂直コア部１２０と平行する方向に配列され、２列以上の複数列に構成されてもよいが、２列に構成することが好ましい。第２垂直コア部１３０は、第２垂直コア部１３０の両側面として作用する曲げ荷重を分散させて給電道路中間部分の表面の亀裂発生を防止する役割を行う。すなわち、第２垂直コア部１３０が一定の間隔をおいた複数の列に構成されることによって、第２垂直コア部１３０の列と列との間が緩衝地帯の役割を行って給電道路中間部分の表面に亀裂が発生することを防止する役割を行う。一方、複数の第２垂直コア部１３０は、水平コア部１１０に接着剤を用いて結合されてもよく、第２垂直コア部１３０が逆「コ」字の形状の個別体に製造された後、個別体の開放された部分が上部へ向かうよう個別体が挿入され得る空いた空間が形成された水平コア部１１０に嵌め込まれた後、接着剤を用いて結合されてもよい。さらに、水平コア部１１０と第２垂直コア部１３０を一体型に製造して使用してもよい。

また、第２垂直コア部１３０を形成する各列は離隔するよう設けられ、各列が離隔される間隔は１ないし１０ｃｍであってもよいが、特に、４ｃｍ程度で離隔されることが好ましい。これは、離隔される間隔が極めて狭かったり広ければ、第２垂直コア部１３０の両側面として作用する曲げ荷重を効果的に分散させることができないためである。しかし、道路条件に応じて第２垂直コア部１３０を構成する各列の間隔を様々に調節することができる。

また、第２垂直コア部１３０を複数の列に構成することによって、コア構造体１００内の磁束がコア構造体１００の外側面に漏れることを防止する手段をさらに含む効果がある。すなわち、コア構造体１００の外側面への磁束漏れを防止する機能を強化することで、コア構造体１００の上部方向に磁束をさらに集中させることができる。

また、水平コア部１１０、第１垂直コア部１２０及び第２垂直コア部１３０はフェライト材質からなる。一方、水平コア部１１０、第１垂直コア部１２０、第２垂直コア部１３０の各列がなす空間の間には前記エネルギーを供給して磁場を形成する給電ラインが設けられる（図示せず）。

第１保持部１４０は、第１垂直コア部１２０を相互連結して保持する役割を行う。ここで、第１保持部１４０は、第１垂直コア部１２０終端部の内側及び外側面に沿って形成されてもよく、第１垂直コア部１２０の終端部でははない中間部その他の部分に備えられてもよい。また、第１保持部１４０はフェライト材質から構成されてもよく、その他の鉄や合金などの様々な材質で形成されてもよい。一方、第１保持部１４０は、第１垂直コア部１２０に接着剤を用いて結合される。

また、コア構造体１００は、複数の水平コア部１１０を相互連結して水平コア部１１０を保持する第２保持部１５０をさらに含んで構成してもよい。第２保持部１５０に関する説明は、第１保持部１４０に関する説明と重複するため、この詳細な説明は省略する。

＜道路構造＞
図５は、本発明の一実施形態に係る地盤に埋設される電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体及び鉄筋を示す斜視図であり、図６は、本発明の一実施形態に係るフェライトコア構造体と鉄筋が埋設された給電道路構造の断面図である。図５及び図６に示すように、コア構造体１００と鉄筋１６０が埋設された給電道路構造（以下、「道路構造」）は、水平コア部１１０、第１垂直コア部１２０、第２垂直コア部１３０、第１保持部１４０及び第２保持部１５０が含まれたコア構造体１００と、コア構造体１００の下部にコア構造体１００と離隔するよう埋設される鉄筋１６０に構成される。一方、道路構造は変形例として、水平コア部１１０、第１垂直コア部１２０、第２垂直コア部１３０及び第１保持部１４０から構成されたコア構造体１００と鉄筋１６０に構成されてもよい（図示せず）。コア構造体１００についてはすでに説明したため、以下は鉄筋１６０のみを説明する。

鉄筋１６０は、給電道路の縦方向（車両進行方向）に埋設される。ここで、埋設される鉄筋１６０の個数は１つ以上であってもよく、給電道路の条件に応じて埋設される鉄筋１６０の個数を調節する。また、使用される鉄筋１６０の直径が小さければ埋設される鉄筋１６０の個数を増やすことができ、使用される鉄筋１６０の直径が大きければ埋設される鉄筋１６０の個数を減少させることができる。図６では一例として鉄筋１６０が４個埋設された状態を示している。

また、鉄筋１６０は、直径が１９ｍｍ以上であるものを用いることが好ましい。これは鉄筋１６０が１９ｍｍ未満であれば、車両の通行により道路に繰り返して加えられる荷重により車両進行方向の曲げによる強度低下を効果的に減らすことができないためである。すなわち、鉄筋１６０が１９ｍｍ未満であれば、道路に加えられる荷重を耐えることができず、鉄筋１６０も車両進行方向に曲がることによって道路に亀裂の発生を防止することができない。

以下、本発明の一実施形態に係るコア構造体１００を用いて測定した出力（ｋｗ）及びＥＭＦ（ｍＧ）に対する試験結果を説明する。ここで、表１は従来におけるフェライトコアモジュールの測定結果の表であり、表２は本発明における一実施形態に係る各列が４ｃｍ離隔するように配列された第２垂直コア部１３０を有するコア構造体１００の測定結果の表である。

試験条件
本試験では９４（Ａ）及び１３０（Ａ）の給電電流を使用し、ＥＭＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ）の測定位置は集電中心から１．２ｍ離れた箇所で測定し、道路表面と車両集電モジュールとの間の距離を示す孔隙は２５ｃｍにして出力及びＥＭＦを測定した。

試験結果
下記の表１及び表２に示すように、本発明のように構造変更された第２垂直コア部を有するコア構造体は、従来におけるフェライトコアモジュールに比べて出力及びＥＭＦにおいて向上した結果を表している。特に、９４（Ａ）より１３０（Ａ）の給電電流を使用したとき、ＥＭＦの大きさが従来におけるフェライトコアモジュールに比べて向上する結果を表している。

上述したように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

Claims (7)

1. 離隔して配列されて地盤下部への磁束漏れを防止する複数の水平コア部と、
   前記水平コア部の両終端部から前記水平コア部の上側方向に延長して形成されて外側面への磁束漏れを防止する複数の第１垂直コア部と、
   前記水平コア部の中心部分から前記水平コア部の上側方向に延長して形成されて前記第１垂直コア部と平行する方向に配列された少なくとも２列の第２垂直コア部と、
   前記複数の第１垂直コア部を相互連結して前記第１垂直コア部を保持する第１保持部と、
   を含み、
   前記第２垂直コア部は、前記第２垂直コア部の両側面に作用する曲げ荷重を分散させて給電道路中間部分の表面の亀裂発生を防止する
   ことを特徴とする電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体。
2. 前記水平コア部、前記第１垂直コア部、及び前記第２垂直コア部は、フェライト材質からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体。
3. 前記第２垂直コア部を形成する各列は離隔するように設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体。
4. 前記フェライトコア構造体は、前記複数の水平コア部を相互連結して前記水平コア部を保持する第２保持部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電気自動車の給電装置用フェライトコア構造体と、
   前記フェライトコア構造体の下部に前記フェライトコア構造体と離隔するように埋設される少なくとも１つの鉄筋と、
   を含むことを特徴とする給電道路構造。
6. 前記鉄筋は、給電道路の縦方向（車両進行方向）に埋設される
   ことを特徴とする請求項５に記載の給電道路構造。
7. 前記鉄筋は、直径が１９ｍｍ以上である
   ことを特徴とする請求項５に記載の給電道路構造。

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