JP2016220268A

JP2016220268A - 非接触給電装置

Info

Publication number: JP2016220268A
Application number: JP2015098769A
Authority: JP
Inventors: 啓八木橋; Hiroshi Yagihashi; 圭及部; Kei Oibe
Original assignee: Takeuchi Industry Co Ltd.
Current assignee: Takeuchi Industry Co Ltd.
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2015-05-14
Publication date: 2016-12-22

Abstract

【課題】移動経路に沿って設けた複数の給電コイルから移動体に設けた受電コイルへ常に安定した給電を行う。【解決手段】移動体１１に設けられた受電コイル１と、移動体１１の移動経路に沿って静止側に複数設置され、移動体１１の移動に伴って受電コイル１が近接した時に通電されて当該受電コイル１との間の電磁誘導によってこれに電力を供給する給電コイル２Ａ〜２Ｃとを備え、隣接する給電コイル２Ａ〜２Ｃの移動体移動方向の端部を互いに上下に重ねて設けて、端部の重なり量Ｍｖを、各コイル２Ａ〜２Ｃの移動体移動方向の長さをＬとして０＜Ｍｖ＜Ｌ／２の範囲に設定する。【選択図】図４

Description

本発明は非接触給電装置に関し、特に、移動体の受電コイルに対して静止側に設けた給電コイルから安定した給電を行うことが可能な非接触給電装置に関するものである。

車両の電動シート等の移動体に静止側である車体等から給電するに際して、従来はワイヤハーネスを使用しているが、取り回しの手間を削減し省スペースを実現する等の観点から非接触での給電が望まれている。非接触給電としてはコイル間の電磁誘導を利用したものが考えられるが、移動体に設けられる受電コイルはその大きさ（長さ）に限度があり、これに効率的に給電するには受電コイルの形状とそれほど大きくは変わらない形状の給電コイルを移動体の移動経路に沿って複数配設する必要がある。

なお、特許文献１には、複数の棒状給電コイルをコイル長の半分の距離だけ平面内で互いに軸方向にずらして配置して、車両の停止誤差によって給電コイルと受電コイルの位置がある程度ずれても給電を可能とした非接触給電装置が開示されている。

特開２０１３−１３３１８

ところで、給電コイルを移動体の移動経路に沿って複数配置する場合に、移動体の移動経路全体に亘って常に安定した給電が行われる必要がある。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、移動経路に沿って設けた複数の給電コイルから移動体に設けた受電コイルへ常に安定した給電を行うことが可能な非接触給電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、移動体（１１）に設けられた受電コイル（１）と、前記移動体（１１）の移動経路に沿って静止側に複数設置され、移動体（１１）の移動に伴って前記受電コイル（１）が近接した時に通電されて当該受電コイル（１）との間の電磁誘導によってこれに電力を供給する給電コイル（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）とを備え、隣接する前記給電コイル（２Ａ〜２Ｃ）の移動体移動方向の端部を互いに上下に重ねて設ける。

本第１発明によれば、隣接する給電コイルの移動体移動方向の端部を互いに上下に重ねて設けたから、移動体上の受電コイルに対して安定した給電を行うことができる。

本第２発明では、前記端部の上下の位置関係を、前記移動体移動方向の一方向へ同一の状態で繰り返すようにする。

本第２発明においては、移動体上の受電コイルに対して、より安定した給電を行うことができる。

本第３発明では、前記給電コイル（２Ａ〜２Ｃ）の端部の重なり量Ｍｖを、各給電コイル（２Ａ〜２Ｃ）の移動体移動方向の長さをＬとして０＜Ｍｖ＜Ｌ／２の範囲に設定する。

本第３発明においては、給電コイルの端部の重なり量を上記範囲に設定することによって、移動体上の受電コイルに対してさらに安定した給電を行うことができる。

なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。

以上のように、本発明の非接触給電装置によれば、移動経路に沿って設けた複数の給電コイルから移動体に設けた受電コイルへ常に安定した給電を行うことが可能である。

板体上に設けられた受電コイルの平面図である。ホルダ体内に設置された給電コイルの平面図である。隣接する給電コイルの端部の拡大平面図である。隣接する給電コイルの端部の拡大平面図である。隣接する給電コイルの端部の拡大平面図である。隣接する給電コイルの端部の拡大平面図である。隣接する給電コイルの端部の拡大平面図である。隣接する給電コイルの端部の拡大平面図である。隣接する給電コイルの端部の拡大平面図である。移動する受電コイルの出力電圧の変化を示すグラフである。移動する受電コイルの出力電圧の変化を示すグラフである。移動する受電コイルの出力電圧の変化を示すグラフである。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

本実施形態における受電コイル１は図１に示すように、マグネットワイヤを平面視で幅のある扁平な長円形に巻回して構成されている。受電コイル１は移動体を模した一定幅の板体１１上に設けられており、受電コイル１の両端は図略の電圧計に接続されている。

一方、給電コイル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは本実施形態では受電コイル１と実質的に同一形状で、これら給電コイル２Ａ〜２Ｃがその長軸方向を板体１１の移動方向へ一致させて直線的に複数（本実施形態では３個）配設されている。給電コイル２Ａ〜２Ｃは本実施形態では、これら給電コイル２Ａ〜２Ｃとほぼ同幅で直線的に延びるＵ字断面溝３１を形成したホルダ体３の、上記溝３１内に配置されている。溝３１の深さは給電コイル２Ａ〜２Ｃの高さ（厚み）よりもやや深くしてある。また、ホルダ体３の幅は上記板体１１の幅とほぼ等しくしてある。給電コイル２Ａ〜２Ｃは後述のように作動する通電切替回路を介して高周波電源に接続されている。なお、高周波電源の周波数は、電源が内蔵するコンデンサと上記給電コイル２Ａ〜２Ｃの共振周波数に設定されている。

受電コイル１を設けた板体１１をホルダ体３の両側壁３１，３２上に載せて幅方向位置を合致させ、この状態で板体１１をホルダ体３に沿って移動させて、その移動位置に応じて給電コイル２Ａ〜２Ｃへの通電を切り替えつつ、受電コイル１に生じる電圧を測定することによって、その安定給電の可否を判定した。

長円形の受電コイル１および給電コイル２Ａ〜２Ｃはその長軸長を７０ｍｍ、１５０ｍｍ、２４０ｍｍの三種とし、各コイル１、２Ａ〜２Ｃを使用した場合の給電状態を測定した。給電コイル２Ａ〜２Ｃの配置は、図３に示すような、隣接するコイル２Ａ〜２Ｃ（図３はコイル２Ａ，２Ｂのみを示す。以下同じ）がその端部外周で互いに接する配置（配置Ａ）、隣接するコイル２Ａ〜２Ｃがその端部内外周の中間位置で互いに上下に重なる配置（配置Ｂ、図４）、隣接するコイル２Ａ〜２Ｃがその端部を一致させて互いに上下に重なる配置（配置Ｃ、図５）、隣接するコイル２Ａ〜２Ｃがその端部内周を一致させて互いに上下に重なる配置（配置Ｄ、図６）、隣接するコイル２Ａ〜２Ｃがその端部内周間に１０ｍｍの間隙ｄ１を形成して互いに上下に重なる配置（配置Ｅ、図７）、隣接するコイル２Ａ〜２Ｃがその端部内周間に２０ｍｍの間隙ｄ２を形成して互いに上下に重なる配置（配置Ｆ、図８）、および隣接するコイル２Ａ〜２Ｃがその板体移動方向の長さ（長軸長さ）Ｌの半分（Ｌ／２）を一致させて上下に重なる配置（配置Ｇ、図９）の７種の状態とした。なお、本実施形態では、コイル２Ａ〜２Ｃの端部の上下の位置関係を、板体１１の移動方向の一方向へ同一の状態で繰り返すように（本実施形態では重ね部２か所の上下位置関係）してある。上下の位置関係を交互に逆になるようにしても、本発明の効果は得られるが、同一の状態で繰り返すようにする方が、より安定した給電が可能になる。

給電コイル２Ａ〜２Ｃおよび受電コイル１の長軸長を上記三種とした場合に、給電コイル２Ａ〜２Ｃの上記各配置Ａ〜Ｇについて、受電コイル１の移動位置とこの時の給電コイル２Ａ〜２Ｃへの通電、そしてこの時の受電コイル１の出力電圧の関係を以下図１０〜図１２に示す。

図１０は各コイル１、２Ａ〜２Ｃの長軸長が７０ｍｍ、図１１は長軸長が１５０ｍｍ、図１２は長軸長が２４０ｍｍの場合の、それぞれ受電コイル１の出力電圧の変化を示すグラフである。各グラフの横軸の数字は表１の最左欄の番号に対応しており、各番号に対応した受電コイル１の移動位置と給電コイル２Ａ〜２Ｃへの通電が示されている。

例えば表１中の「１−０」「２−０」「３−０」はそれぞれ、受電コイル１が、３個あるうちの一番目の給電コイル２Ａ、二番目の給電コイル２Ｂ、三番目の給電コイル２Ｃに正対した位置にあることを示している。また、１−２間MAXあるいは２−３間MAXは、受電コイル１が、一番目の給電コイル２Ａと二番目の給電コイル２Ｂの間、あるいは二番目の給電コイル２Ｂと三番目の給電コイル２Ｃの間でその出力電圧が最大になる位置にあることを示している。さらに１−２間MINあるいは２−３間MINは、受電コイル１が、一番目の給電コイル１と二番目の給電コイル２の間、あるいは二番目の給電コイル２と三番目の給電コイル３の間でその出力電圧が最小になる位置にあることを示している。

またコイルへの通電については、例えば「１ＯＮ」「２ＯＮ」「３ＯＮ」はそれぞれ、給電コイル２Ａ、給電コイル２Ｂ、給電コイル２Ｃに通電されていることを、「１・２ＯＮ」「２・３ＯＮ」はそれぞれ、給電コイル２Ａおよび給電コイル２Ｂに通電、給電コイル２Ｂおよび給電コイル２Ｃに通電されていることを示している。

図１０に示すように、長軸長７０ｍｍのコイル１、２Ａ〜２Ｃを使用した場合、配置Ａや配置Ｇでは受電コイル１の移動に伴ってその出力電圧が大きく変動する。配置Ｂ〜Ｆでは出力電圧の変動は小さくなり、特に、配置Ｃにすると出力電圧の変動は最も小さくなる。

図１１に示すように、長軸長１５０ｍｍのコイル１、２Ａ〜２Ｃを使用した場合、配置Ａや配置Ｇでは受電コイルの移動に伴ってその出力電圧が大きく変動する。配置Ｂ〜Ｆでは出力電圧の変動は小さくなり、特に、配置Ｄにすると出力電圧の変動は最も小さくなる。

図１２に示すように、長軸長２４０ｍｍのコイル１、２Ａ〜２Ｃを使用した場合にも、配置Ａや配置Ｇでは受電コイルの移動に伴ってその出力電圧が大きく変動する。配置Ｂ〜Ｆでは出力電圧の変動は小さくなり、特に、配置Ｄにすると出力電圧の変動は最も小さくなる。

以上より、移動する受電コイル１に対して安定的に給電するには、給電コイル２Ａ〜２Ｃを、長軸方向を受電コイル１の移動方向へ一致させて直線的に配設し、その端部を互いに上下に重ねるとともに、その重なり量Ｍｖを、各コイル２Ａ〜２Ｃの長さをＬとして０＜Ｍｖ＜Ｌ／２の範囲に設定するのが良い。

なお、上記実施形態において、受電コイルおよび給電コイルの形状は長円形に限られるものではない。また、受電コイルと給電コイルの形状は必ずしも同一形状にする必要は無い。さらに、上記実施形態では給電コイルを直線状に配置したが、これは移動体の移動経路に沿ったものであれば良く、当該移動経路が曲線状であれば、これに沿った曲線状に配置される。

１…受電コイル、１１…板体（移動体）、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…給電コイル、３…ホルダ体。

Claims

移動体に設けられた受電コイルと、前記移動体の移動経路に沿って静止側に複数設置され、移動体の移動に伴って前記受電コイルが近接した時に通電されて当該受電コイルとの電磁誘導によってこれに電力を供給する給電コイルとを備え、隣接する前記給電コイルの移動体移動方向の端部を互いに上下に重ねて設けたことを特徴とする非接触給電装置。
前記端部の上下の位置関係を、前記移動体移動方向の一方向へ同一の状態で繰り返すようにした請求項１に記載の被接触給電装置。
前記給電コイルの端部の重なり量Ｍｖを、各給電コイルの、移動体移動方向の長さをＬとして０＜Ｍｖ＜Ｌ／２の範囲に設定した請求項１又は２に記載の非接触給電装置。