JP2015130734A - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１に、各方式の受電コイルに共通使用可能な送電コイルを、採用してなり、第２に、しかもこれが簡単容易に、コスト面にも優れて実現される、非接触給電装置を提案する。【解決手段】この非接触給電装置１１において、送電側回路１２の送電コイル１３は、隣接配置された偶数個のループ状コイル２１よりなると共に、並んで隣接する２個のループ状コイル２１が、各々一組を形成している。代表的には送電コイル１３は、一組２個のループ状コイル２１よりなり、全体が略眼鏡型をなしている。そしてループ状コイル２１は、扁平フラット構造よりなり、それぞれ専用スイッチ２２を介し高周波電源１７に接続されると共に、一組２個のループ状コイル２１は、共に通電された場合は電流の向きが逆となり、誘起形成される磁界の向きが逆となる設定よりなる。【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電装置に関する。すなわち、路面等の送電側から車輌等の受電側に非接触で電力を供給する、非接触給電装置に関するものである。

《技術的背景》
ケーブル等の機械的接触なしで、例えば電気自動車（ＥＶ）にワイヤレス充電する非接触給電装置（ＷＰＴ）が、実用化に向けて開発進行中である。
この非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、路面等に定置された送電側回路の送電コイルから、車輌等に搭載された受電側回路の受電コイルに対し、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ程度のエアギャップ存し、近接対応位置しつつ電力を供給する（後述する図７も参照）。

《従来技術》
さて、このような非接触給電装置については現在、サーキュラコイル方式とソレノイドコイル方式の2方式とが、開発されている。
サーキュラコイル方式の非接触給電装置１は、図３の（１）図に示したように、送電側回路の送電コイル２も受電側回路の受電コイル３も共に、１ループのサーキュラコイル４よりなる。
１ループとは、すなわちループ数１つまり磁界を作り出すコイルの数が１であり、図３の（２）図に示した２重巻ループ状や、図３の（３）図に示した多重巻の渦巻ループ状、その他各種態様の平面ループ状にて円形や方形に巻回された、扁平フラット構造のサーキュラコイル４よりなる。
これに対し、ソレノイドコイル方式の非接触給電装置１’は、図４に示したように、送電側回路の送電コイル５も、受電側回路の受電コイル６も共に、フェライトコア７に巻回されたソレノイドコイル８よりなる。図示のように、平板状又は柱状のフェライトコア７に対し、筒状に軸方向に螺状巻回されたソレノイドコイル８よりなる。

このような非接触給電装置１，１’としては、例えば次の特許文献１，２，３に示されたものが、挙げられる。
特開２０１０−１１９１８７号公報 特開２０１２−１３４２１７号公報 特開２０１２−０９９６４４号公報

さて、このような２方式の非接触給電装置１，１’は、それぞれ長所，短所を抱えている。
《ズレ性能面について》
まず、送受電コイル間の許容ズレ性能については、図４のソレノイドコイル方式の非接触給電装置１’の方が、図３のサーキュラコイル方式の非接触給電装置１より、優れている。
すなわち給電に際しては、送電側回路の送電コイル２，５に対し受電側回路の受電コイル３，６が、上下等で平面的に対応位置することにより、両コイル間に給電に必要な電磁結合の結合係数Ｋが得られる。
そして、まずサーキュラコイル方式の場合は、次のようになる。図５の（１）図に示したように、サーキュラコイル４よりなる送電コイル２，受電コイル３の平均コイル寸法をＬとすると、図５の（３）図に実線表示したように、１／２Ｌの横ズレ量および縦ズレ量（つまり左右方向ズレ量および前後方向ズレ量）で、共に結合係数Ｋに０点が生じる。
これに対しソレノイドコイル方式の場合は、次のようになる。図５の（２）図に示したように、ソレノイドコイル８よりなる送電コイル５，受電コイル６が巻回されたフェライトコア７の平均寸法をＬ’とし、横ズレを１／２Ｌ’とすると、図５の（３）図に実線表示したように、１／２Ｌ’の横ズレ量で結合係数Ｋに０点が発生する。
しかしながら縦ズレに関しては、相対位置関係は変わらずに遠ざかるだけであるため、同図中破線表示したように、１／２Ｌ’の縦ズレ量程度では、結合係数Ｋに０点が存在しない、という長所がある（なお縦ズレ量に関し、破線表示箇所以外の箇所は実線表示に同じ）。つまり、縦ズレに強いという長所がある。
このようにズレ性能面では、ソレノイドコイル方式の非接触給電装置１’方が優れている。

《電磁界放射の遮蔽性能面やコイル効率面について》
これに対し、電磁界放射の遮蔽性能面や、コイル効率面つまり電力伝送の損失低減面については、図３のサーキュラコイル方式の非接触給電装置１の方が、図４のソレノイドコイル方式の非接触給電装置１’より、優れている。
すなわち給電に際しては、送受電コイル間に高周波磁界そして電界が誘起され、もって電磁界放射，電磁界強度が外部拡散され、高周波電磁波が外部放射されるので、近隣周辺に電磁波障害を引き起こす危険がある。
そして、まずサーキュラコイル方式の場合は、次のようになる。図６の（１）図に示したように、サーキュラコイル４よりなる送電コイル２や受電コイル３の外側には、平板状のフェライトコア９（コイルインダクタンスを増加させると共に磁束を誘導する機能も発揮する）、およびアルミ板１０等の電磁遮蔽材が配設される。
もって、背面について電磁界放射が遮蔽され電磁界強度が大幅低下されて、背面側に漏洩する電磁波が削減され、電磁波障害の危険は解消される。

これに対しソレノイドコイル方式の場合は、次のようになる。図６の（２）図中に想像線表示したように、まず、電磁界放射の遮蔽用として外側にフェライトコア９をもしも配設すると、ソレノイドコイル８よりなる送電コイル５と受電コイル６間を結合する磁路Ａに対し、フェライトコア９との間にできる磁路Ｂの磁気抵抗が低いので、肝心の磁路Ａの結合つまり両コイル間の結合係数Ｋが低下する。もってフェライトコア９は、電磁界放射の遮蔽用には使用しない方が良い。
次に、アルミ板１０等の金属製の電磁遮蔽材は、内部誘起される渦電流によって磁場を反射し、電磁界放射，電磁波外部漏出を遮蔽するために用いられる。しかしながら、もしもアルミ板１０等がフェライトコア９と共に使用されない場合は、高レベルの磁束が通過するようになるので、誘導加熱が発生する。もって、コイル効率が低下して、コイル電力伝送損失が大となってしまう。
つまり、フェライトコア９と共に使用しないで、電磁波障害対策としてアルミ板１０等を単独使用することは、コイル効率低下という大きな犠牲を払うことになる。
結局、ソレノイドコイル方式は、そもそも電磁界レベルが高いにも拘らず、フェライトコア９やアルミ板１０等の使用に問題があり、電磁界放射の遮蔽性能面つまり電磁波障害発生の危険が指摘されると共に、コイル効率低下という難点が指摘されていた。
このように、電磁界放射の遮蔽性能面やコイル効率面では、サーキュラコイル方式の非接触給電装置１の方が優れている。

《問題点》
ところで、このような従来の非接触給電装置１，１’については、次の課題が指摘されていた。
上述したように現状では、共に一長一短が存するサーキュラコイル方式の非接触給電装置１と、ソレノイドコイル方式の非接触給電装置１’とが、併存している状況にある。そして現状では、この２方式の一本化は困難な状況にある。
もって、車輌等の移動体側において、サーキュラコイル４よりなる受電コイル３と、ソレノイドコイル８よりなる受電コイル６とが、併存して用いられる現在の状況下では、地上側つまり給電スタンド側や充電ステーション側も、サーキュラコイル４よりなる送電コイル２と、ソレノイドコイル８よりなる送電コイル５とを、予め準備することを余儀なくされる。
このように、給電スタンドや充電ステーションでは、サーキュラコイル４とソレノイドコイル８との２タイプを準備する必要があり、設備コスト面等に問題が指摘されていた。
もって、サーキュラコイル方式とソレノイドコイル方式の２方式を両立させ得る、新しい送電コイルの出現が切望されていた。２方式の受電コイル３，６のいずれにも共通に使用可能な、汎用性に優れた送電コイルの出現が、切望されていた。

《本発明について》
本発明の非接触給電装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、各方式の受電コイルに共通使用可能な送電コイルを採用し、第２に、しかもこれが簡単容易に、コスト面にも優れて実現される、非接触給電装置を提案することを目的とする。

《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。
請求項１の非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路の送電コイルから受電側回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置しつつ、電力を供給する。該送電コイルは、隣接配置された偶数個のループ状コイルよりなると共に、並んで隣接する２個の該ループ状コイルが、各々一組を形成している。
そして各該ループ状コイルは、扁平フラット構造よりなり、それぞれ専用スイッチを介し電源接続されている。これと共に、一組２個の該ループ状コイルは、共に通電された場合、相互間で電流の向きが逆となり、誘起形成される磁界の向きが逆となる設定よりなること、を特徴とする。
請求項２については、次のとおり。
請求項２の非接触給電装置では、請求項１において、送電コイルは、一組２個の該ループ状コイルよりなり、全体が略眼鏡型をなしている。
そして該送電側回路は、地面，路面，床面，その他の地上側に定置されている。該受電側回路は、車輌，その他の移動体側に搭載されている。給電は、該受電コイルが該送電コイルに対応位置して停止される、停止給電方式にて行われること、を特徴とする。

請求項３については、次のとおり。
請求項３の非接触給電装置では、請求項２において、該受電コイルは、ループ状のサーキュラコイルよりなる。そして該送電コイルは、給電に際し、一組２個のいずれか一方の該ループ状コイルのみが、該受電コイルに対応位置して、スイッチオンされ通電されること、を特徴とする。
請求項４については、次のとおり。
請求項４の非接触給電装置では、請求項２において、該受電コイルは、磁心コアに巻回されたソレノイドコイルよりなる。そして該送電コイルは、給電に際し、一組２個の該ループ状コイルが、均等に該受電コイルに対応位置して、共にスイッチオンされ通電されること、を特徴とする。
請求項５については、次のとおり。
請求項５の非接触給電装置では、請求項２において、該受電コイルは、該送電コイルと同様に構成され、並んで隣接する一組２個のループ状コイルよりなり、全体が略眼鏡型をなしている。
そして該送電コイルは、給電に際し、その一組２個の該ループ状コイルが、該受電コイル側の両ループ状コイルにそれぞれ対応位置して、スイッチオンされ通電されること、を特徴とする。

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）非接触給電装置では、受電コイルが送電コイルに、エアギャップを存し近接対応位置しつつ、電力が供給される。
（２）給電に際しては、送電コイルが通電されて磁束が生成され、エアギャップに磁路が形成される。
（３）そして、このように誘起された磁界を利用し、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電コイル側から受電コイル側に電力が供給される。
（４）さて、この非接触給電装置では、送電コイルとして、隣接配置された偶数個、代表的には略眼鏡型の２個の、ループ状コイルを用いてなる。
（５）このループ状コイルは、スイッチを介し電源接続されると共に、一組を形成する２個が共に通電された場合、磁界の向きが逆となる設定よりなる。そこで、次のとおり給電が実施される。
（６）受電コイルがサーキュラコイルの場合は、送電コイルの一組２個のループ状コイルのいずれか一方が、受電コイルに対応位置してスイッチオンされ、もって電磁結合される。
（７）受電コイルがソレノイドコイルの場合は、送電コイルの一組２個のループ状コイルが、受電コイルに略均等に対応位置して共にスイッチオンされ、もって電磁結合される。
（８）受電コイルも、送電コイルと同様の構成よりなる場合は、送電コイルの一組２個のループ状コイルが、受電コイルの同様のループ状コイルにそれぞれ対応位置して、共にスイッチオンされ、もって電磁結合される。
（９）この非接触給電装置は、このように各種方式の受電コイルに対し、一台で対応可能である。しかも、この送電コイルは、ループ状コイルを所定のごとく用いた、簡単な構成よりなる。又、フェライトコアやアルミ板等の電磁遮蔽材は、必要とされず使用されない。

《第１の効果》
第１に、各方式の受電コイルに共通使用可能な送電コイルが、採用される。
本発明の非接触給電装置では、地上側の送電コイルとして、隣接配置された偶数個、代表的には略眼鏡型をなす２個のループ状コイルを採用してなり、受電コイルが、例えソレノイドコイルであってもサーキュラコイルであっても、一台で共通使用可能である。車輌等移動体側の受電コイルの方式が異なっても、共通使用可能である。
前述したこの種従来例のように、地上側の給電スタンドや充電ステーションにおいて、サーキュラコイルよりなる送電コイルと、ソレノイドコイルよりなる送電コイルとを、予め準備することを要しなくなる。
このように、本発明で採用された送電コイルは、汎用性に富んでいる。一長一短のあるサーキュラコイル方式やソレノイドコイル方式の、現状では併存状況にある両方式に、そのまま適用可能である。そして、サーキュラコイル方式，ソレノイドコイル方式，送電コイルと同様なループ状コイル方式の３種類の受電コイルに対し、給電可能となるシステムが構築できる。

《第２の効果》
第２に、しかもこれは簡単容易に、コスト面にも優れて実現される。
本発明の非接触給電装置では、まず、送電コイルとして所定のループ状コイルを採用したことにより、地上側の給電スタンドや充電ステーションにおいて、サーキュラコイルよりなる送電コイルと、ソレノイドコイルよりなる送電コイルとを、予め準備することを要しなくなる。１台の送電コイルで済むので、その分、設備コスト面に優れている。
又、この送電コイルは、少なくとも一組２個代表的には２個の略眼鏡型ループ状コイルを、スイッチ付とすると共に、共に通電された場合に形成される磁界の向きが逆となる設定としてなる。このように簡単な構成により、前述した第１の点が容易に実現可能であり、この面からも設備コスト面に優れている。
更に、このループ状コイルを用いた送電コイルは、フェライトコアやアルミ板等の電磁遮蔽材を、必要とせず使用しないので、この面からも設備コスト面に優れている。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

本発明に係る非接触給電装置について、発明を実施するための形態の説明に供する。そして（１）図は、送電コイル（一組２個の略眼鏡型ループ状コイル）の平面説明図であり、（２）図は、ループ数と放射電磁界強度の関係を示し、実験結果の説明図である。 同発明を実施するための形態の説明に供する、正面説明図である。そして（１）図は、受電コイルがサーキュラコイルの場合、（２）図は、受電コイルがソレノイドコイルの場合、（３）図は、受電コイルが一組２個のループ状コイルの場合を、それぞれ示す。 従来技術に係るサーキュラコイル方式の非接触給電装置の説明に供する。そして（１）図は、正面説明図、（２）図は、サーキュラコイルのコイル部の一例の平面説明図、（３）図は、サーキュラコイルのコイル部の他の例の平面説明図である。 従来技術に係るソレノイドコイル方式の非接触給電装置の説明に供する。そして（１）図は、正面説明図、（２）図は、斜視説明図である。 従来技術に係る非接触給電装置のズレ性能の説明に供する。そして（１）図は、サーキュラコイル方式のズレ性能の正面説明図、（２）図は、ソレノイドコイル方式のズレ性能の正面説明図である。（３）図は、ズレ量と結合係数の関係を示すグラフである。 従来技術に係る非接触給電装置の電磁界放射遮蔽性能の説明に供する。そして（１）図は、サーキュラコイル方式の遮蔽性能の正面説明図、（２）図は、ソレノイドコイル方式の遮蔽性能の正面説明図である。 非接触給電装置の説明に供する。そして（１）図は、全体説明図、（２）図は、構成ブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
《非接触給電装置１１について》
まず、本発明の前提として、非接触給電装置１１について、図７を参照して一般的に説明しておく（この説明は、前述した従来技術に係る図３の（１）図，図４の非接触給電装置１，１’にも、共通適用される）。
非接触給電装置１１は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路１２の送電コイル１３から受電側回路１４の受電コイル１５に、エアギャップＧを存し非接触で近接対応位置しつつ、電力を供給する。送電側回路１２は、地上Ｃ側に定置配設されており、受電側回路１４は、車輌Ｄ等の移動体側に搭載されている。

このような非接触給電装置１１について、更に詳述する。まず、給電側，トラック側，１次側の送電側回路１２は、給電スタンドＥや充電ステーション等の給電エリアにおいて、地面，路面，床面，その他の地上Ｃ側に、定置配置されている。
これに対し、受電側，ピックアップ側，２次側の受電側回路１４は、電気自動車（ＥＶ）や電車等の車輌Ｄ，その他の移動体側に搭載されている。受電側回路１４は、駆動用の他、非駆動用としても利用可能であり、図中に示したように、車載のバッテリー１６に接続されるのが代表的であるが、各種負荷に直接接続される場合もある。
そして、送電側回路１２の送電コイル１３と受電側回路１４の受電コイル１５とは、給電に際し数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ、例えば５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の僅かな間隙空間であるエアギャップＧを存しつつ、非接触で近接して対応位置される。そして図示のように、受電コイル１５が、定置された送電コイル１３に対し、上側等から対応位置して停止，駐車される停止給電方式が代表的である。
送電側回路１２の送電コイル１３は、高周波電源１７に接続されている。高周波電源１７は、周波数等交換用のインバーター電源よりなり、例えば数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ、更には数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度の高周波交流を、給電交流，励磁電流として送電コイル１３に向けて通電する。
受電側回路１４の受電コイル１５は、図示例ではバッテリー１６に接続可能となっており、給電により充電されたバッテリー１６にて、走行用のモータ１８が駆動される。図中１９は、交流を直流に変換するコンバータ（整流部や平滑部）、２０は、直流を交流に変換するインバータである。

電磁誘導の相互誘導作用については、次のとおり。給電に際し、エアギャップＧを介して近接対応位置する送電コイル１３と受電コイル１５間において、送電コイル１３での磁束形成により、受電コイル１５に誘導起電力を生成させ、もって送電コイル１３から受電コイル１５に電力を供給することは、公知公用である。
すなわち、送電側回路１２の送電コイル１３に、高周波電源１７から給電交流，励磁電流を印加，通電することにより、自己誘導起電力が発生して、磁界が送電コイル１３の周囲に生じ、磁束がコイル面に対して直角方向に形成される。そして、このように形成された磁束が、受電側回路１４の受電コイル１５を貫き鎖交することにより、誘導起電力が生成されて磁界が形成される。
このように、誘起された磁界を利用して電力が送受され、数ｋＷ以上そして数１０ｋＷ〜数１００ｋＷ程度の電力供給が可能である。送電コイル１３側の磁束の磁気回路と、受電コイル１５側の磁束の磁気回路とは、相互間にも磁束の磁気回路つまり磁路が形成されて、電磁結合される。非接触給電装置１１では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、非接触給電が行われる。
非接触給電装置１１について、一般的説明は以上のとおり。

《本発明の概要》
以下、本発明の非接触給電装置１１について、図１，図２等を参照して説明する。まず、本発明の概要については、次のとおり。
この非接触給電装置１１において、送電コイル１３は、隣接配置された偶数個のループ状コイル２１よりなると共に、並んで隣接する２個のループ状コイル２１が、各々一組を形成している。代表的には、送電コイル１３は一組２個のループ状コイル２１よりなり、全体が略眼鏡型をなしている。
そして、各ループ状コイル２１は、扁平フラット構造よりなり、それぞれ専用スイッチ２２を介し電源接続されると共に、一組２個のループ状コイル２１や隣り合うループ状コイル２１は、共に通電された場合は電流の向きが逆となり、誘起形成される磁界の向きが逆となる設定よりなる。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明について、更に詳述する。

《送電コイル１３やループ状コイル２１について》
まず、この非接触給電装置１１は、その送電コイル１３として、隣接配置された偶数個、代表的には図示のように、全体で略眼鏡型をなす２個のループ状コイル２１を、用いてなる。
そして、前後又は左右に直に並んで隣接する２個のループ状コイル２１が、それぞれペアを組み一組を形成している。なお図示例によらず、例えば４個の場合は、ペアを組み直に並んで隣接した一組２個のループ状コイル２１が、２組用いられることになる。
このようにループ状コイル２１は、少なくともループ数２（個）よりなる。つまり磁界を作り出すコイルの数が、２の倍数となるように偶数個用いられるが、その各ループ状コイル２１については、前述したサーキュラコイル４と同様の構成よりなる。
つまり、個々のループ状コイル２１は、図３の（２）図に示した２重巻ループ状や、図３の（３）図に示した多数巻の渦巻ループ状や、その他各種態様の平面ループ状にて巻回された、扁平フラット構造よりなる。すなわち、絶縁被覆されたコイル導線が、同一平面において、例えば並列化された平行位置関係を維持しつつ、円形，方形，その他の形状に巻回され、もって全体的に凹凸のない平坦で肉厚の薄い扁平フラット構造をなし、環状や略フランジ状をなしている。
ループ状コイル２１が偶数個用いられる点については、後述する実験結果欄を参照。

各ループ状コイル２１は、それぞれスイッチ２２を介し、高周波電源１７に接続されている。
これと共に、上述した直に並んで隣接する一組２個のループ状コイル２１、つまり図示例では略眼鏡型をなす２個のループ状コイル２１は、いずれもスイッチ２２オンで共に通電された場合は、相互間で電流の向きが逆となる設定よりなる。もって誘起形成される磁界の向きが、逆となる設定よりなる。
図１の（１）図中、＋（プラス）と−（マイナス）は、ループ状コイル２１が作り出す磁界の向きを表しており、＋を、紙面に対し上から下へと貫く磁界とすれば、−は、下から上へと貫く磁界を示す。つまり、この非接触給電装置１１の送電コイル１３において、並んで隣接する一組２個のループ状コイル２１は、共に通電されると磁極のＮ極とＳ極とが逆となる。
送電コイル１３やループ状コイル２１については、以上のとおり。

《各種受電コイル１５との組合せについて》
この非接触給電装置１１は、送電コイル１３としてループ状コイル２１を採用してなる。そこで、受電コイル１５がサーキュラコイル方式であっても、ソレノイドコイル方式であっても、送電コイル１３と同様なループ状コイル方式であっても、共通して使用可能である。以下、これらについて説明する。
まず、図２の（１）図の例は、受電コイル１５が、ループ状のサーキュラコイル４の場合を示す。この場合、送電コイル１３は給電に際し、一組２個のいずれか一方のループ状コイル２１のみが、受電コイル１５に対応位置して、スイッチオンされ通電される。
この図２の（１）図の例について、更に詳述する。まず、受電側回路１４の受電コイル１５は、図３に示した非接触給電装置１（従来例）の受電側回路の受電コイル３と同様、ループ数１のサーキュラコイル４よりなる。
給電に際しては、送電側回路１２の図示例の略眼鏡型をなす送電コイル１３は、２個のループ状コイル２１の内いずれか片方の１個のみが、受電コイル１５のサーキュラコイル４に対応位置すると共に、対応位置するループ状コイル２１のスイッチ２２がオンされ通電されて磁界が誘起形成される。送電コイル１３の２個のループ状コイル２１の残りの他方は、側方の退避位置にあると共に通電されない。
もって、この非接触給電装置１１では、送電コイル１３の通電された片方のループ状コイル２１と、受電コイル１５のサーキュラコイル４とが電磁結合されて、給電が行われる。このように、図３の（１）図の非接触給電装置１のように、共にサーキュラコイル４でなくても、給電可能である。

次に、図２の（２）図の例は、受電コイル１５が、ソレノイドコイル８の場合を示す。この場合、送電コイル１３は給電に際し、一組２個のループ状コイル２１が、略均等に受電コイル１５に対応位置して、共にスイッチオンされ通電される。
この図２の（２）図の例について、更に詳述する。まず、受電側回路１４の受電コイル１５は、図４に示した非接触給電装置１’（従来例）の受電側回路の受電コイル６と同様、フェライトコア７等の磁心コアに巻回されたソレノイドコイル８よりなる。
給電に際しては、送電側回路１２の図示例の略眼鏡型をなす送電コイル１３は、２個のループ状コイル２１が、略均等の割合、つまり受電コイル１５との対応面積がそれほど片寄らず略均等となるように、図示例では半分ずつ、受電コイル１５のソレノイドコイル８に対応位置する。なお、ソレノイドコイル８の巻き軸方向に沿って、２個のループ状コイル２１が並んだ位置関係となっている。
それから、送電コイル１３の２個のループ状コイル２１が、共にスイッチ２２オンされ通電されて、磁界が誘起形成され、もって受電コイル１５のソレノイドコイル８と電磁結合されて、給電が行われる。このように、この非接触給電装置１１によると、図４の非接触給電装置１’のように、共にソレノイドコイル８でなくても、給電可能である。

次に、図２の（３）図の例は、受電コイル１５が、送電コイル１３のループ状コイル２１と同様に構成されており、並んで隣接する一組２個のループ状コイル２３よりなり、全体が略眼鏡型をなす場合を示す。
この場合、送電コイル１３は給電に際し、その一組２個のループ状コイル２１が、受電コイル１５側の両ループ状コイル２３にそれぞれ対応位置して、共にスイッチ２２オンされ通電される。
すなわち、受電側回路１４の受電コイル１５は、送電側回路１２の送電コイル１３のループ状コイル２１と同様構成の、２個のループ状コイル２３よりなる。給電に際しては、
送電コイル１３の２個のループ状コイル２１は、受電コイル１５の２個のループ状コイル２３に対し、それぞれ対応位置する。
それから、送電コイル１３の２個のループ状コイル２１が、共にスイッチ２２オンされて、対応する磁界が誘起形成され、もって、送電コイル１３と受電コイル１５間が電磁結合されて、給電が行われる。このように、この非接触給電装置１１によると、送電コイル１３と受電コイル１５が、同様の略眼鏡型であっても、給電可能である。。
各種受電コイル１５との組合せについては、以上のとおり。

《ループ数と放射電磁界強度の実験結果》
ここで、コイルのループ数と放射電磁界強度との関係について、図１の（２）図に示した実験結果に基づき、説明する。この実験は、送電コイルとしてのループ状コイルに関する（受電コイルについてもこれに準じる）。
・表中の「ループ数」とは、磁界を作り出すコイルの数を示す。つまり、隣接配置されたコイルの数を示す。本発明の代表例である２個のループ状コイル２１よりなる略眼鏡型の送電コイル１３は、「ループ数」２である。単独のサーキュラコイル４は、「ループ数」１である。
・表中の「＋（プラス）」と「−（マイナス）」は、コイルが作り出す磁界の向きを表わす。
・表中の「遮蔽有り」とは、送電コイルの外側に電磁遮蔽材を設けた場合に関する。すなわち、図２の（１）図や図３の（１）図中等に示したように、フェライトコア９やアルミ板１０を設けた場合に関する。表中の「遮蔽無し」は、このような電磁遮蔽材を設けなかった場合に関する。
・表中の実験結果の「数値」は、「放射電磁界強度」の最大値（ｄＢμＶ／ｍ）を示す。つまり、漏洩して外部放射される電磁波強度に関する。

実験結果については、次のとおり。まず、「ループ数」が多いほど、「放射電磁界強度」が低下した。又、「遮蔽有り」については、「ループ数」奇数の方が、偶数より「放射電磁界強度」が低いのに対し、「遮蔽無し」については、「ループ数」偶数の方が、奇数より「放射電磁界強度」が低かった。
又、「ループ数」奇数の場合は、「遮蔽有り」の方が「遮蔽無し」より「放射電磁界強度」が低いのに対し、「ループ数」偶数の場合は、「遮蔽有り」より「遮蔽無し」の方が「放射電磁界強度」が低かった。総括すると、「放射電磁界強度」が低いのは、原則的には、「ループ数」偶数で「遮蔽無し」であった。
そこで、このような実験データに基づき、本発明については、次のようになる。まず本発明は、送電コイル１３として、「ループ数」偶数つまり偶数個のループ状コイル２１を、採用してなる。本発明の代表例、つまり２個のループ状コイル２１よりなる略眼鏡型の送電コイル１３も、「ループ数」２の偶数よりなる。
そして、これに関しては「遮蔽無し」の方が「放射電磁界強度」が低いので、本発明では、フェライトコア９やアルミ板１０等の電磁遮蔽材を、使用しない方が良いことになる（電磁遮蔽材を使用すると、新たな妨害磁界が形成されて、「放射電磁界強度」が高まると推測される）。
実験結果については、以上のとおり。

《作用等》
本発明の非接触給電装置１１は、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
（１）代表例の停止給電方式において、この非接触給電装置１１では、次のように給電が実施される。すなわち、車輌Ｄ等の移動体側に搭載された受電側回路１４の受電コイル１５が、路面等の地上Ｃ側に定置配置された送電側回路１２の送電コイル１３に対し、エアギャップＧを存して非接触で近接対応位置しつつ、電力が供給される（図７を参照）。

（２）給電に際しては、まず送電側回路１２において、送電コイル１３が高周波電源１７からの高周波交流を励磁電流として、通電される（図１の（１）図等を参照）。
そこで、送電コイル１３に磁束が生成され、もって送電コイル１３と受電コイル１５間のエアギャップＧに、磁束の磁路が形成される（図２を参照）。

（３）そして、このようなエアギャップＧを介して、送電コイル１３と受電コイル１５間が電磁結合され、磁束が受電コイル１５を貫き鎖行することにより、誘導起電力が生成される（図２を参照）。
非接触給電装置１１では、このように誘起される磁界を利用し、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、電力が送電側回路１２から受電側回路１４へと供給される。

（４）さて、この非接触給電装置１１では、送電コイル１３として、隣接配置された偶数個、代表的には略眼鏡型をなす２個のループ状コイル２１を、用いてなる（図１の（１）図，図２を参照）。

（５）ループ状コイル２１は、それぞれスイッチ２２を介し高周波電源１７に接続されると共に、一組を形成する２個が共に通電された場合は、誘起形成される磁界の向きが逆となる設定よりなる（図１の（１）図を参照）。
そこで、この非接触給電装置１１によると、次の項目（６），（７），（８）のようになる。

（６）受電コイル１５がサーキュラコイル４の場合は、次のようになる。給電に際し、送電コイル１３の少なくとも一組２個代表的には略眼鏡型のいずれか一方のループ状コイル２１が、受電コイル１５のサーキュラコイル４に対応位置して、そのスイッチ２２がオンされ通電されて、電磁結合される（図２の（１）図を参照）。
このように、送電コイル１３がこの種従来例のようにサーキュラコイル４（図３の（１）図を参照）でなくても、給電が実施される。

（７）又、受電コイル１５がソレノイドコイル８の場合は、次のようになる。給電に際し、送電コイル１３の少なくとも一組２個代表的には略眼鏡型のループ状コイル２１が、略均等に受電コイル１５のソレノイドコイル８に対応位置して、共にスイッチ２２オンされ通電されて、電磁結合される（図２の（２）図を参照）。
このように、送電コイル１３がこの種従来例のようにソレノイドコイル８（図４を参照）でなくても、給電が実施される。

（８）更に、受電コイル１５も、並んで隣接する少なくとも一組２個の略眼鏡型のループ状コイル２３よりなる場合は、次のようになる。
給電に際し、送電コイル１３の少なくとも一組２個の略眼鏡型のループ状コイル２１が、受電コイル１５の一組２個のループ状コイル２３にそれぞれ対応位置して、共にスイッチ２２オンされ通電されて、電磁結合される（図２の（３）図を参照）。
このように、受電コイル１５と送電コイル１３が、共に同様のループ状コイル２１，２３であっても、給電が実施される。

（９）このように、この非接触給電装置１１によると、送電コイル１３として所定のループ状コイル２１を用いたことにより、一台の送電コイル１３により、各種方式の受電コイル１５に対応可能である。
従って、地上Ｃ側の給電スタンドＥや充電ステーションにおいて、前述したこの種従来例のように（図３の（１）図，図４を参照）、対応した方式の送電コイル２，５を予め取り揃えて準備しておくことを要せず、コストが削減される。

（１０）しかも、この非接触給電装置１１は、送電コイル１３について、少なくとも一組２個でスイッチ２２付きのループ状コイル２１を、磁界の向きが逆となる設定で設けた構成よりなる。このように簡単な構成よりなり、コスト面に優れている。
更に、このループ状コイル２１を用いた送電コイル１３は、フェライトコア９やアルミ板１０（図２の（１）図，図３の（１）図を参照）等の電磁遮蔽材を設けることを必要とせず、むしろ使用しない方が、放射電磁界強度が低下する（図１の（２）図の実験結果を参照）。もって電磁遮蔽材が使用されないので、この面からもコスト面に優れている。
作用等については、以上のとおり。

１ 非接触給電装置（従来例）
１’非接触給電装置（従来例）
２ 送電コイル（従来例）
３ 受電コイル（従来例）
４ サーキュラコイル
５ 送電コイル（従来例）
６ 受電コイル（従来例）
７ フェライトコア
８ ソレノイドコイル
９ フェライトコア
１０ アルミ板
１１ 非接触給電装置（本発明）
１２ 送電側回路
１３ 送電コイル（本発明）
１４ 受電側回路
１５ 受電コイル（本発明）
１６ バッテリー
１７ 高周波電源
１８ モータ
１９ コンバータ
２０ インバータ
２１ ループ状コイル
２２ スイッチ
２３ ループ状コイル
Ａ 磁路
Ｂ 磁路
Ｃ 地上
Ｄ 車輌
Ｅ 給電スタンド
Ｇ エアギャップ
Ｋ 結合係数
Ｌ 平均コイル寸法
Ｌ’平均フェライトコア寸法

Claims (5)

1. 電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路の送電コイルから受電側回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置しつつ電力を供給する、非接触給電装置において、
   該送電コイルは、隣接配置された偶数個のループ状コイルよりなると共に、並んで隣接する２個の該ループ状コイルが、各々一組を形成しており、
   各該ループ状コイルは、扁平フラット構造よりなり、それぞれ専用スイッチを介し電源接続されると共に、一組２個の該ループ状コイルは、共に通電された場合、相互間で電流の向きが逆となり、誘起形成される磁界の向きが逆となる設定よりなること、を特徴とする非接触給電装置。
2. 請求項１において、送電コイルは、一組２個の該ループ状コイルよりなり、全体が略眼鏡型をなしており、
   該送電側回路は、地面，路面，床面，その他の地上側に定置され、該受電側回路は、車輌，その他の移動体側に搭載されており、給電は、該受電コイルが該送電コイルに対応位置して停止される、停止給電方式にて行われること、を特徴とする非接触給電装置。
3. 請求項２において、該受電コイルは、ループ状のサーキュラコイルよりなり、該送電コイルは、給電に際し、一組２個のいずれか一方の該ループ状コイルのみが、該受電コイルに対応位置して、スイッチオンされ通電されること、を特徴とする非接触給電装置。
4. 請求項２において、該受電コイルは、磁心コアに巻回されたソレノイドコイルよりなり、該送電コイルは、給電に際し、一組２個の該ループ状コイルが、略均等に該受電コイルに対応位置して、共にスイッチオンされ通電されること、を特徴とする非接触給電装置。
5. 請求項２において、該受電コイルは、該送電コイルと同様に構成され、並んで隣接する一組２個のループ状コイルよりなり、全体が略眼鏡型をなしており、
   該送電コイルは、給電に際し、その一組２個の該ループ状コイルが、該受電コイル側の両ループ状コイルにそれぞれ対応位置して、スイッチオンされ通電されること、を特徴とする非接触給電装置。
   

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