JP4929958B2 - Contactless power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、電磁波によって移動体に非接触で給電する非接触給電システムに関する。 The present invention relates to a non-contact power supply system that supplies power to a moving body in a non-contact manner using electromagnetic waves.
従来、電源から給電線を介して非接触で移動体に電力を供給する非接触給電システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示される非接触給電システムは、移動体の位置情報に基づいて移動体が存在する区間を特定し、スイッチの切り替えによって移動体の存在区間の給電線をオンさせ、移動体の不存在区間の給電線をオフさせることによって、移動体が存在しない区間には給電をしないようにするものである。このような従来の非接触給電システムは、電磁誘導の原理を利用するものであって、レールに併設された給電線に電流を流すことによって発生する磁束を受電コアでピックアップして移動体が必要とする電力に変換するシステムである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a non-contact power feeding system that supplies power to a moving body in a non-contact manner from a power source via a power feeding line is known (for example, see Patent Document 1). The non-contact power feeding system disclosed in
そして、近年、マイクロ波等の電磁波エネルギーによって移動体に非接触で給電するシステムの開発が進められている。電磁波による非接触給電システムでは、電磁波発生装置で発生した電磁波が、1本または複数本の導波管を介して伝搬し、給電地点から移動体に対して空間放射されることによって、移動体に給電が行われる。
ところで、従来技術と同様に、電磁波による非接触給電システムにおいても、移動体の存在する区間のみに電磁波を放射することで、無駄な電磁波の放射を抑える必要がある。移動体の存在区間のみに電磁波の放射を実現する方法として、例えば、電磁波発生装置が移動体の存在する区間を感知した感知信号に基づいて移動体が存在する場合には電磁波を生成し移動体が存在しない場合には電磁波の生成を停止することを繰り返す方法が考えられ得る(電磁波発生装置のオンオフ)。 By the way, in the non-contact power feeding system using electromagnetic waves as in the prior art, it is necessary to suppress the emission of useless electromagnetic waves by radiating the electromagnetic waves only in the section where the moving body exists. As a method for realizing the radiation of electromagnetic waves only in the existence section of the moving body, for example, when the moving body exists based on a sensing signal in which the electromagnetic wave generating device senses the section in which the moving body exists, the electromagnetic wave is generated to generate the moving body. In the case where no is present, a method of repeatedly stopping the generation of the electromagnetic wave can be considered (on / off of the electromagnetic wave generator).
しかしながら、電磁波を安定発振させるためには電磁波を生成するためのヒータの過熱時間が必要なので、電磁波発生装置のオンオフの切り替えには時間がかかる。したがって、移動体の移動速度によっては、感知された移動体への給電が間に合わないおそれがある。 However, in order to stably oscillate the electromagnetic wave, it takes time to switch the electromagnetic wave generator on and off because the heater needs to be heated for generating the electromagnetic wave. Therefore, depending on the moving speed of the moving body, there is a possibility that the detected power feeding to the moving body may not be in time.
そこで、本発明は、電磁波による移動体への給電を速やかに行うことができる、非接触給電システムの提供を目的とする。 Then, this invention aims at provision of the non-contact electric power feeding system which can perform the electric power feeding to the moving body by electromagnetic waves rapidly.
上記目的を達成するため、本発明の非接触給電システムは、
電磁波によって移動体に非接触で給電する非接触給電システムであって、
前記電磁波の発生源と、
前記発生源から発生した電磁波を電磁波供給地点まで伝搬させる導波管と、
前記導波管内を伝搬中の電磁波の伝搬経路を前記移動体が通過する電磁波供給地点に切り替える切替手段とを備えることを特徴とする。これにより、既に伝搬中の電磁波自体の経路を変更することになるので、電磁波による移動体への給電を遅滞無く行うことができる。
In order to achieve the above object, a contactless power feeding system of the present invention includes:
A non-contact power feeding system that non-contact feeds a moving body by electromagnetic waves,
A source of the electromagnetic wave;
A waveguide for propagating electromagnetic waves generated from the source to an electromagnetic wave supply point;
And switching means for switching the propagation path of the electromagnetic wave propagating in the waveguide to an electromagnetic wave supply point through which the moving body passes. As a result, the path of the electromagnetic wave itself that is already propagating is changed, so that feeding of the moving body by the electromagnetic wave can be performed without delay.
ここで、本発明の非接触給電システムは、前記移動体の存在位置を検出する位置検出手段を備え、前記切替手段は、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記伝搬経路を切り替えると好適である。 Here, it is preferable that the non-contact power feeding system of the present invention includes a position detection unit that detects an existing position of the moving body, and the switching unit switches the propagation path based on a detection result of the position detection unit. is there.
また、前記切替手段は、前記導波管内の電磁波を前記導波管外の移動体に供給可能なように前記導波管を開閉する開閉手段であってもよい。例えば、前記開閉手段は、前記移動体に搭載される磁石と前記開閉手段に設置された磁石との磁力関係に従って開閉すると好適である。 The switching unit may be an opening / closing unit that opens and closes the waveguide so that electromagnetic waves in the waveguide can be supplied to a moving body outside the waveguide. For example, the opening / closing means is preferably opened and closed according to a magnetic force relationship between a magnet mounted on the movable body and a magnet installed on the opening / closing means.
また、前記切替手段は、前記電磁波供給地点に向かう導波管を切り替えることによって前記伝搬経路を切り替えるものでもよい。すなわち、複数の導波管のうちいずれかの導波管に切り替えるものである。 The switching means may switch the propagation path by switching a waveguide toward the electromagnetic wave supply point. That is, one of the plurality of waveguides is switched to one.
なお、前記発生源として、マイクロ波を発生させるマグネトロンが挙げられる。 The generation source includes a magnetron that generates a microwave.
本発明によれば、電磁波による移動体への給電を速やかに行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power feeding to a moving body by electromagnetic waves can be performed rapidly.
本発明は、マイクロ波等の電磁波によるエネルギー伝送技術を応用して、移動中の電気自動車等の移動体への非接触給電システムを提供する。電磁波によるエネルギー伝送技術とは、電気エネルギーを所定の周波数の電波(例えば、2.45GHzのマイクロ波)のエネルギーに変換して、無線でエネルギーを伝送する技術である。電磁波によるエネルギー伝送技術は、移動体への送電も可能となる点で、移動体への送電には限界のある有線によるエネルギー伝送技術と異なる。 The present invention provides a non-contact power feeding system to a moving body such as a moving electric vehicle by applying an energy transmission technique using electromagnetic waves such as microwaves. The energy transmission technology using electromagnetic waves is a technology for converting electric energy into radio wave energy of a predetermined frequency (for example, 2.45 GHz microwave) and transmitting the energy wirelessly. Energy transmission technology using electromagnetic waves is different from wired energy transmission technology, which has limitations in power transmission to mobiles, in that power transmission to mobiles is also possible.
図1は、マイクロ波エネルギー伝送システムの概要図である。送電側の電磁波発生装置において直流または交流の送電電力はマイクロ波に変換される。電力のマイクロ波への変換手段として、例えば、電子レンジにも使用されるマグネトロンがある。マグネトロンから出力されたマイクロ波は送電アンテナから放射される。放射された電力はレクテナと呼ばれるマイクロ波受電整流素子によって、受電、そして整流されて、直流電力として取り出される。レクテナとは、受電アンテナと整流回路が一体化したマイクロ波受電整流素子である。 FIG. 1 is a schematic diagram of a microwave energy transmission system. In the electromagnetic wave generator on the power transmission side, direct-current or alternating-current transmission power is converted into microwaves. As a means for converting electric power into a microwave, for example, there is a magnetron that is also used in a microwave oven. The microwave output from the magnetron is radiated from the power transmission antenna. The radiated power is received and rectified by a microwave power receiving rectifier element called a rectenna, and is taken out as DC power. The rectenna is a microwave power receiving rectifying element in which a power receiving antenna and a rectifying circuit are integrated.
本発明に係る電磁波による非接触給電システムの実施形態を、給電対象である移動体が車両である場合について説明する。図2は、移動中の車両に給電する非接触給電システムの概要図である。マイクロ波発生源で発生したマイクロ波が伝搬する送電道路を走行する電気自動車50に対して、送電道路に敷設された送電アンテナ(マイクロ波放射アンテナ)から放射された電力をレクテナで受電整流し、直流電力をバッテリやモータ等の電気自動車50の駆動源に供給する。これにより、電気自動車50は、走行しながらの外部からの給電によって、バッテリの消費を抑えて走行することが可能となる。
An embodiment of a non-contact power feeding system using electromagnetic waves according to the present invention will be described for a case where a mobile object to be fed is a vehicle. FIG. 2 is a schematic diagram of a non-contact power supply system that supplies power to a moving vehicle. For the
図3は、本発明に係る非接触給電システムの第1の実施形態を示す図である。車両50に対する給電のためにマイクロ波を放射するマイクロ波放射アンテナは、車両50の道路も兼ねるため平面アンテナであることが望ましい。この平面アンテナとしては、円形パッチアンテナ、キャビティ付スロットアンテナ、導波管スロットアンテナなどが挙げられる。本実施形態の非接触給電システムのマイクロ波放射アンテナには、導波管スロットアンテナ20を用いる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a first embodiment of the non-contact power feeding system according to the present invention. The microwave radiating antenna that radiates microwaves for supplying power to the
導波管スロットアンテナ20は、導波管表面にスロット21を切ることで導波管内を伝搬するマイクロ波の一部を導波管外に放射させるものである。導波管は、その断面が矩形の中空の金属筒である。この導波管にマイクロ波が送り込まれると、マイクロ波が筒の形状によって決定される周波数より高い場合には筒の中をマイクロ波は伝搬し、低い場合にはマイクロ波は伝搬できない。そして、導波管に表面電流を横切るようなスロットを設けると、導波管中を伝搬するマイクロ波の一部はそのスロットから空間中に放射される。このようなスロットが設けられた導波管を導波管スロットアンテナという。
The
導波管スロットアンテナ20は、複数のスロットが設けられ、そのスロット間の相互結合が小さいので密にアンテナを配列してアレイアンテナを構成することが可能である。そして、導波管スロットアンテナ20は、導波管から直接マイクロ波を放射する構造になっているため、マイクロ波を発生させる電磁波発生装置10にマグネトロンを用いることで比較的シンプルな回路構成で大電力のマイクロ波を放射することができる。このため、送電回路の電力源を道路の下に設ける必要はなく、必要に応じてアンテナや電力源の交換が可能となり、メンテナンスが容易である。また、導波管は金属で構成されているので、車両50が走行する道路としての強度も十分ある。
Since the
導波管スロットアンテナ20は、スロット21からマイクロ波を自由空間に放射する。スロット21の開口サイズは車両50に比べて無視できるほど小さい。本実施形態の非接触給電システムは、導波管スロットアンテナ20が複数存在し、電磁波発生装置10からの電磁波出力を複数の導波管に分配給電する必要がある。分配給電することによって、電磁波発生装置10の設置個数を削減することができる。図4は、複数の導波管スロットアンテナ20が並べられた導波管スロットアンテナアレイの例を示した図である。図4(a)は、電磁波発生装置10からの電磁波出力を3本の導波管スロットアンテナ20a,b,cに分配給電する例を示した図である。図4(b)は、管内波長λgの半分の間隔で複数の導波管スロットアンテナ20が並べられた導波管スロットアンテナアレイを示した図である。図4(c)は、車両の走行方向と導波管スロットアンテナ20内の電磁波進行方向が同じになるように複数の導波管スロットアンテナ20が並べられた導波管スロットアンテナアレイを示した図である。図4(c)の場合、電磁波発生装置10を道路の片側に集中させることができるため、道路の片側だけが閉じた状態で道路を構成することが可能である。
The
図4に例示したように導波管スロットアンテナを隣接して敷設する場合、電磁波発生装置10から各導波管スロットアンテナへの給電方式の一つとして、結合スロットを用いて複数の導波管に電力を供給する方式が考えられる。図5は、結合スロットによる給電方式を示した図である。図5に示されるように、二本の導波管を直交させて上下に重ね、重なった部分に同じ形状のスロットを設ける。このスロットにより、電磁波発生装置10からの給電用導波管内を搬送する電力の一部が導波管スロットアンテナ20に伝送される。
As illustrated in FIG. 4, when the waveguide slot antennas are laid adjacent to each other, as one of the feeding methods from the
また、図3に示されるように、導波管スロットアンテナ20のスロット21から放射されたマイクロ波は、車両50に搭載された受電アンテナ51によって受電される。受電アンテナ51は、導波管スロットアンテナ20から放射されるマイクロ波を受電し、車両50に給電する。受電アンテナ51は、路面から放射されたマイクロ波を受電しやすいように、車両50の底面に設置される平面アンテナであることが望ましい。受電アンテナ51の具体例として、送受電間隔が狭く車両底面が金属であることから、円形パッチアンテナが挙げられる。図6は、車両50の底面図である。図6(a)は、第1の実施形態の非接触給電システムにおける車両50の底面図である。車両50の底面には複数の受電アンテナ51が並べられアレイ化されている。また、受電アンテナ51を車幅方向に挟み込むように強力磁石52a,bが設置されている。強力磁石52a,bについては、後述する。
As shown in FIG. 3, the microwave radiated from the
また、図3において、電磁波発生装置10は、直流または交流電源からマイクロ波に変換し、そのマイクロ波を導波管スロットアンテナ20に給電する。電磁波発生装置10の具体例として、マグネトロンや、シグナルジェネレータや水晶発振器等の発振器からの信号を増幅してマイクロ波を発生させる半導体増幅器が挙げられる。
In FIG. 3, the
図7は、マグネトロンの等価回路である。マグネトロンは、電圧を印加する箇所として、フィラメント部と陽極部がある。マグネトロンからマイクロ波を発生させるためには、フィラメントに電圧を印加することによりフィラメントを電子が出やすい状態まで加熱した後に、陽極に電圧を印加する。したがって、フィラメントがある程度まで加熱されていなければ、陽極に電圧を印加しても、マイクロ波の発生の応答遅れが生ずる。そこで、フィラメントを事前に電子が出やすい状態まで加熱した状態で陽極に電圧を印加すれば(例えば、加熱開始から2秒後に陽極に電圧印加)、その印加の瞬間にマイクロ波の放射が開始され得る。 FIG. 7 is an equivalent circuit of a magnetron. A magnetron has a filament part and an anode part as places where voltage is applied. In order to generate microwaves from the magnetron, a voltage is applied to the filament to heat the filament to a state where electrons are likely to be emitted, and then a voltage is applied to the anode. Therefore, if the filament is not heated to a certain extent, even if a voltage is applied to the anode, a response delay occurs in the generation of microwaves. Therefore, if voltage is applied to the anode while the filament is heated to a state where electrons are likely to be emitted in advance (for example, voltage is applied to the anode after 2 seconds from the start of heating), microwave emission starts at the moment of application. obtain.
ところで、電磁波発生装置10は各導波管スロットアンテナ20に一様に給電することができるが、導波管スロットアンテナ20にスロット21のみを設けただけでは、スロット単位でのマイクロ波の放射の制御ができない。スロット単位でのマイクロ波の放射の制御ができなければ、車両が存在しない区間でもスロット21からマイクロ波が放射されることとなり、マイクロ波の無駄なエネルギー損失が増加する。そこで、第1の実施形態の非接触給電システムでは、導波管スロットアンテナ20の管内と自由空間との間を開閉する開閉機構が設けられている。
By the way, the
図8は、第1の実施形態の導波管スロットアンテナ20のスロット21の開閉機構を説明するための図である。図8(a)は、導波管スロットアンテナ20から構成される送電道路とその上を走行する車両50とを示した図である。図8(b)は、導波管スロットアンテナ20内の斜視図である。導波管スロットアンテナ20の管内の車両側の面にはレール25が設けられ、移動磁石22がレール25に沿ってスライドすることによってスロット21の開閉が行われる。導波管スロットアンテナ20内を伝搬中のマイクロ波は、移動磁石22のスライドによって開いたスロット21を介して管外に放射される。逆に、スロット21を移動磁石22のスライドによって閉じることによって、導波管スロットアンテナ20内を伝搬中のマイクロ波の管外への放射を停止させることができる。すなわち、スロット21の開閉によって、マイクロ波の伝搬経路が切り替わる。
FIG. 8 is a view for explaining an opening / closing mechanism of the
図9は、図3に示される第1の実施形態において導波管スロットアンテナ20内を伝搬中のマイクロ波を車両50に放射する形態を説明するための図である。車両50の底面には強力磁石52が設置され、車両50が走行する導波管スロットアンテナ20の内部には移動磁石22と固定磁石23がスロット21毎に設置されている。図9に示されるように、強力磁石52において、送電道路に対峙する側はN極に帯磁し、その反対側はS極に帯磁する。また、図8に示されたレール25に沿ってスライドする移動磁石22と導波管スロットアンテナ10の管内に固定される固定磁石23は、移動磁石22のN極側と固定磁石23のS極側とが対向するように配置される。
FIG. 9 is a diagram for explaining a mode in which the microwave propagating through the
車両50が送電道路上に存在しない場合(すなわち、強力磁石52が移動磁石22や固定磁石23上に存在しない場合)、移動磁石22のN極と固定磁石23のS極との間に働く磁気力によって、移動磁石22と固定磁石23は互いに接している。移動磁石22が固定磁石23に接している状態では、スロット21は閉じている。
When the
そして、図3に示されるように車両50が送電道路に進入すると、強力磁石52のN極と移動磁石22のS極との間に働く磁気力と移動磁石22のN極と固定磁石23のS極との間に働く磁気力との合成磁気力が移動磁石22に働く。したがって、移動磁石22は、強力磁石52のN極と移動磁石22のS極との間に働く磁気力の車両進行方向成分の磁気力と移動磁石22のN極と固定磁石23のS極との間に働く磁気力との大小関係によって、スライドする。ここで、移動磁石22と固定磁石23が互いに接している状態において、強力磁石52のN極と移動磁石22のS極との間に働く磁気力の車両進行方向成分の磁気力は、移動磁石22のN極と固定磁石23のS極との間に働く磁気力より少なくとも大きくなるように調整される。
When the
図3に示されるように車両50が送電道路に進入すると、車両50の進行に伴って移動磁石22は車両進行方向にレール25に沿って引っ張られる。引っ張られた移動磁石22は、導波管スロットアンテナ10に管内に固定されるスライド止め24によって停止する。移動磁石22が車両進行方向にレール25に沿ってスライドすることによって、スロット21が開く。スロット21が開くことによって、電磁波発生装置10で発生した導波管スロットアンテナ20内を伝搬するマイクロ波が管外に放射される。
When the
そして、車両50の進行によって、車両50に搭載される強力磁石52のN極と移動磁石22のS極との距離が離れるにつれて、強力磁石52のN極と移動磁石22のS極との間に働く磁気力が小さくなる。したがって、車両50の進行によって、強力磁石52のN極と移動磁石22のS極との間に働く磁気力の車両進行方向成分の磁気力が、移動磁石22のN極と固定磁石23のS極との間に働く磁気力より小さくなると、移動磁石22が固定磁石23に引っ張られて車両進行方向と反対方向にレール25に沿ってスライドすることによって、スロット21が閉じる。スロット21が閉じることによって、電磁波発生装置10で発生した導波管スロットアンテナ20内を伝搬するマイクロ波が管外に放射されなくなる。
As the distance between the N pole of the
なお、移動磁石22とスライド止め24との間や移動磁石22と固定磁石23との間に、衝撃を和らげるために、緩衝材を設けてもよい。
A cushioning material may be provided between the moving
したがって、第1の実施形態によれば、車両50の移動に応じて変化する磁力関係に基づいてスロット21が開閉するので、電磁波発生装置10によって発生したマイクロ波を導波管スロットアンテナ20内に伝搬させておけば、電磁波発生装置10のオンオフの切替時間に依存することなく、マイクロ波による車両50への給電を速やかに行うことができる。また、車両50の移動に応じて変化する磁力関係に基づいてスロット21が開閉するので、車両50の存在区間のみに給電することができる。結果として、車両50の存在区間外におけるエネルギー漏れのない区間給電が実現できるので、マイクロ波の伝送効率や安全性が向上する。
Therefore, according to the first embodiment, since the
図10は、本発明に係る非接触給電システムの第2の実施形態を示す図である。第2の実施形態の構成のうち第1の実施形態と同一または同様の機能を有する部分は、第1の実施形態と同一の符号を付与して、それらの説明を省略又は簡略する。 FIG. 10 is a diagram showing a second embodiment of the non-contact power feeding system according to the present invention. In the configuration of the second embodiment, parts having the same or similar functions as those of the first embodiment are given the same reference numerals as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted or simplified.
第2の実施形態では、図6(b)に示されるように、車両50の底面には複数の受電アンテナ51が並べられアレイ化されている。受電アンテナ51は、導波管スロットアンテナ20から放射されるマイクロ波を受電し、車両50に給電する。また、第2の実施形態では、複数の導波管スロットアンテナ20が車両の進行方向に並べて敷設され、各導波管スロットアンテナが給電区間に相当する。
In the second embodiment, as shown in FIG. 6 (b), a plurality of
車両位置検出センサ25は、導波管スロットアンテナ20から構成される送電道路上における車両50の存在位置を検出するセンサである。車両位置検出センサ25は、車両50に給電を実行する給電区間を車両50が通過することを検出することができるセンサであればよく、その具体例として光電管センサや重量センサが挙げられる。車両50の検出情報は、伝搬経路切替器31に伝送される。車両位置検出センサ25は、導波管スロットアンテナ20(給電区間)毎に設置されるのが望ましく、各車両位置検出センサ25はその設置された給電区間における車両50の存在有無を検出する。
The vehicle
伝搬経路切替器31は、電磁波発生装置10と導波管スロットアンテナ20の間に設けられ、車両位置検出センサ25からの車両検出信号に基づいて、電磁波発生装置10で発生したマイクロ波が伝搬する給電用導波管30の切り替えを制御する。給電用導波管30は、導波管スロットアンテナ20毎に設置される。電磁波発生装置10で発生したマイクロ波は、伝搬経路切替器31によって切り替えられた給電用導波管30に接続される導波管スロットアンテナ20に送られる。
The propagation path switch 31 is provided between the
伝搬経路切替器31は、導波管スロットアンテナ20aに設置された車両位置検出センサ25によって導波管スロットアンテナ20a上に車両50が存在すると検出された場合、電磁波発生装置10で発生したマイクロ波の伝搬経路を給電用導波管30aに切り替え、給電用導波管30b,cにはマイクロ波を伝搬させないようにする。同様に、伝搬経路切替器31は、導波管スロットアンテナ20bに設置された車両位置検出センサ25によって導波管スロットアンテナ20b上に車両50が存在すると検出された場合、電磁波発生装置10で発生したマイクロ波の伝搬経路を給電用導波管30bに切り替え、給電用導波管30a,cにはマイクロ波を伝搬させないようにする。これを、導波管スロットアンテナ20毎に繰り返す。
The propagation path switch 31 detects the microwave generated by the
したがって、第2の実施形態によれば、車両50の存在位置に基づいてマイクロ波が放射される導波管スロットアンテナ20が切り替わるので、電磁波発生装置10によって発生したマイクロ波を給電用導波管30内に伝搬させておけば、電磁波発生装置10のオンオフの切替時間に依存することなく、マイクロ波による車両50への給電を速やかに行うことができる。また、車両50の存在位置に基づいてマイクロ波が放射される導波管スロットアンテナ20が切り替わるので、車両50の存在区間のみに給電することができる。結果として、車両50の存在区間外におけるエネルギー漏れのない区間給電が実現できるので、マイクロ波の伝送効率や安全性が向上する。
Therefore, according to the second embodiment, the
図11は、本発明に係る非接触給電システムの第3の実施形態を示す図である。第3の実施形態の構成のうち第1又は第2の実施形態と同一または同様の機能を有する部分は、第1又第2の実施形態と同一の符号を付与して、それらの説明を省略又は簡略する。 FIG. 11 is a diagram showing a third embodiment of the non-contact power feeding system according to the present invention. In the configuration of the third embodiment, parts having the same or similar functions as those in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first or second embodiment, and description thereof is omitted. Or simplify.
第3の実施形態では、図6(b)に示されるように、車両50の底面には複数の受電アンテナ51が並べられアレイ化されている。受電アンテナ51は、導波管スロットアンテナ20から放射されるマイクロ波を受電し、車両50に給電する。
In the third embodiment, as shown in FIG. 6B, a plurality of
第3の実施形態では、スロット21の開閉をプレート27によって開閉する。プレート27は、導波管スロットアンテナ20内に設置されたベルト28の周囲に取付けられ、ベルト28がスライドすることによってスロット21の開閉を行う。プレート27は、第1の実施形態の移動磁石22と同様の形状であって、導波管スロットアンテナ20と同じ材質で、軽量且つ柔軟なものが望ましい。プレート27は、ベルト28の片側に取付けても両側に取付けてもよい(図11は、ベルト28の片側に取付けられた場合)。プレート27が取付けたれたベルト28の回転は、モータ26によって行われる。モータ26は、車両位置検出センサ25からの車両検出信号に基づいてベルト28の回転を制御する。モータ26と車両位置検出センサ25は、送電道路を所定の距離毎に区分された給電区間毎に対に設置される。プレート27がベルト28の片側に取り付けられている場合、例えば、モータ26が右回りに正転するとプレート27によってスロット21が閉じ、モータ26が例えば左回りに逆転するとプレート27によってスロット21が開く。プレート27がベルト28の両側に取り付けられている場合、モータ26が正転するだけでプレート27によってスロット21が閉じたり開いたりすることを繰り返す。
In the third embodiment, the
図12は、第3の実施形態の導波管スロットアンテナ20のスロット21の開閉機構を説明するための図である。導波管スロットアンテナ20の管内にはベルト28が複数設けられ、各ベルト28を橋渡しするプレート27によってスロット21の開閉が行われる。車両位置検出センサ25によって車両50の存在が検出されると、その検出信号に基づいてモータ26は駆動する。モータ26は、或る給電区間におけるモータ26に対応する車両位置検出センサ25によってその給電区間の導波管スロットアンテナ20上に車両50が存在すると検出された場合、その導波管スロットアンテナ20のスロット21がプレート27によって開くように回転する。
FIG. 12 is a diagram for explaining an opening / closing mechanism of the
なお、スロット21の開閉は、プレート27をベルト28によってスライドさせるスライド方式ではなく、プレート27によってスロット21に蓋をするフタ方式にしてもよい。図13は、第3の実施形態におけるプレート27によってスロット21に蓋をするフタ方式の概略図である。モータ26の回転は、タイミングベルト28を介して、プレート27の回転軸27aに伝達する。プレート27は、その回転軸27aを軸にスロット21の開閉を行う。モータ26は、上述のスライド方式と同様に、車両位置検出センサ25の検出信号に基づいて、プレート27によってスロット21を開閉するように回転すればよい。
The
したがって、第3の実施形態によれば、車両50の存在位置に基づいて導波管スロットアンテナ20のスロット21が開閉するので、電磁波発生装置10によって発生したマイクロ波を導波管スロットアンテナ20内に伝搬させておけば、電磁波発生装置10のオンオフの切替時間に依存することなく、マイクロ波による車両50への給電を速やかに行うことができる。また、車両50の存在位置に基づいて導波管スロットアンテナ20のスロット21が開閉するので、車両50の存在区間のみに給電することができる。結果として、車両50の存在区間外におけるエネルギー漏れのない区間給電が実現できるので、マイクロ波の伝送効率や安全性が向上する。
Therefore, according to the third embodiment, since the
図14は、本発明に係る非接触給電システムの第4の実施形態を示す図である。第4の実施形態の構成のうち第1,第2又は第3の実施形態と同一または同様の機能を有する部分は、第1,第2又は第3の実施形態と同一の符号を付与して、それらの説明を省略又は簡略する。 FIG. 14 is a diagram showing a fourth embodiment of the non-contact power feeding system according to the present invention. In the configuration of the fourth embodiment, parts having the same or similar functions as those of the first, second, or third embodiment are given the same reference numerals as those of the first, second, or third embodiment. These descriptions are omitted or simplified.
第4の実施形態では、図6(b)に示されるように、車両50の底面には複数の受電アンテナ51が並べられアレイ化されている。受電アンテナ51は、導波管スロットアンテナ20から放射されるマイクロ波を受電し、車両50に給電する。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 6B, a plurality of
第4の実施形態では、スロット21の開閉をプレート27によって開閉する。各スロット21を開閉するプレート27のそれぞれは、互いにリンク29によって結合されている。プレート27は、第1の実施形態の移動磁石22と同様の形状であって、導波管スロットアンテナ20と同じ材質で、軽量且つ柔軟なものが望ましい。リンク29は、プレート27をスライドさせるものであって、ワイヤー等の線状や棒状の物体である。リンク29がスライドすることによってスロット21の開閉が行われる。リンク29は、ペダル40に連動して前後にスライドする。
In the fourth embodiment, the
図15は、ペダル40とリンク29の連動を説明するための図である。ペダル40は、ロッカースイッチのように、その一端が下がると他端が上がる構造になっており、これに車重が加わることによって導波管スロットアンテナ20管内のリンク29をスライドさせる。ペダル40とそれに結合するリンク29は、送電道路を所定の距離毎に区分された給電区間毎に対に設置される。ペダル40は、支点40aで揺動し、車両50の前輪がペダル40の一端を踏むことによって、ペダル40に接続されたリンク29が前方にスライドすることによってスロット21が開く。スロット21が開くことによって、電磁波発生装置10で発生した管内を伝搬中のマイクロ波が放射される。その後、車両50の後輪がペダル40の他端を踏むことによって、ペダル40に接続されたリンク29が後方にスライドすることによってスロット21が閉じる。スロット21が閉じることによって、電磁波発生装置10で発生した導波管スロットアンテナ20内を伝搬するマイクロ波が管外に放射されなくなる。
FIG. 15 is a view for explaining the linkage between the pedal 40 and the
したがって、第4の実施形態によれば、車両50の通過に連動するペダル40の動作に基づいて導波管スロットアンテナ20のスロット21が開閉するので、電磁波発生装置10によって発生したマイクロ波を導波管スロットアンテナ20内に伝搬させておけば、電磁波発生装置10のオンオフの切替時間に依存することなく、マイクロ波による車両50への給電を速やかに行うことができる。また、車両50の通過に連動するペダル40の動作に基づいて導波管スロットアンテナ20のスロット21が開閉するので、車両50の存在区間のみに給電することができる。結果として、車両50の存在区間外におけるエネルギー漏れのない区間給電が実現できるので、マイクロ波の伝送効率や安全性が向上する。
Therefore, according to the fourth embodiment, since the
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、エネルギー伝送の対象となる移動体の具体例として「車両」を挙げて本発明の実施形態を説明したが、本発明に係る移動体用エネルギー伝送システムが対象とする移動体は、飛行機、船舶、ロボットなどでもよい。 For example, although the embodiment of the present invention has been described with reference to a “vehicle” as a specific example of a mobile object that is an object of energy transmission, the mobile object targeted by the mobile energy transmission system according to the present invention is an airplane A ship, a robot, etc. may be sufficient.
また、エネルギーを伝送する電磁波の具体例として「マイクロ波」を挙げて本発明の実施形態を説明したが、本発明に係る移動体用エネルギー伝送システムがエネルギー伝送に用いる電磁波は、効率や信号波との干渉などを考慮の上、赤外線等の他の周波数帯の電磁波でもよい。 Further, although the embodiment of the present invention has been described with reference to “microwave” as a specific example of the electromagnetic wave for transmitting energy, the electromagnetic wave used for energy transmission by the energy transmission system for a mobile body according to the present invention is an In consideration of interference with the electromagnetic wave, electromagnetic waves in other frequency bands such as infrared rays may be used.
10 電磁波発生装置
20 導波管スロットアンテナ
21 スロット
22 移動磁石
23 固定磁石
24 スライド止め
25 車両位置検出センサ
26 モータ
27 プレート
28 ベルト
29 リンク
30 給電用導波管
31 伝搬経路切替器
40 ペダル
50 車両
51 受電アンテナ
52 強力磁石
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電磁波の発生源と、
前記発生源から発生した電磁波を電磁波供給地点まで伝搬させる導波管と、
前記導波管内を伝搬中の電磁波の伝搬経路を前記移動体が存在する電磁波供給地点に切り替える切替手段とを備え、
前記導波管内をスライドする磁石によって前記導波管のスロットを開閉する、ことを特徴とする、非接触給電システム。 A non-contact power feeding system that non-contact feeds a moving body by electromagnetic waves,
A source of the electromagnetic wave;
A waveguide for propagating electromagnetic waves generated from the source to an electromagnetic wave supply point;
Switching means for switching the propagation path of the electromagnetic wave propagating in the waveguide to the electromagnetic wave supply point where the moving body exists ,
A non-contact power feeding system, wherein a slot of the waveguide is opened and closed by a magnet that slides in the waveguide .
前記切替手段は、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記伝搬経路を切り替える、請求項1記載の非接触給電システム。 A position detecting means for detecting the position of the moving body;
The contactless power feeding system according to claim 1, wherein the switching unit switches the propagation path based on a detection result of the position detection unit.
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