JP5437650B2 - 非接触給電装置 - Google Patents

Description

本発明は、非接触給電装置に関する。すなわち、例えば地面等に定置された１次側から、電気自動車等に搭載された２次側に、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。

ケーブル等の機械的接触なしで、例えば電気自動車等のバッテリーに対し、外部から電力を供給する非接触給電装置が、需要に基づき開発，実用化されている。
この非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電側である１次側のコイルから、受電側である２次側のコイルへと電力を供給する。すなわち、地面等に定置された１次側コイルでの磁束形成により、エアギャップを存しつつ、非接触で近接対応位置せしめられ電気自動車等に搭載された２次側コイルに、誘導起電力を生成して電力を供給する（後述する図６の（１）図等を参照）。
そして、このような非接触給電装置では、充電効率の向上，大電力の供給，エアギャップの拡大，小型軽量化等のニーズが高まっており、このような各ニーズに対応すべく、いわゆるフラット構造の渦巻きコイルの開発，実用化も、最近進展している。（後述する図６の（２）図等を参照）。

このような非接触給電装置としては、例えば、次の特許文献１，特許文献２に示されたものが挙げられる。
特開平６−２５６５０５号公報 特開２００８−０８７７３３号公報

ところで、この種従来例の非接触給電装置については、エアギャップ拡大が容易でない、という課題が指摘されていた。
すなわち、エアギャップの拡大は、非接触給電システムの普及促進に資する所が大である反面、励磁無効電力の増大が必要となる。つまり、大エアギャップのもとで大電力を供給するためには、見合った磁束を磁路に発生させることが必要であり、つまりは１次側コイルや２次側コイルに入力される励磁無効電力の増大を図る必要がある。
そして、この励磁無効電力は、コイル電圧×コイル電流で表わされるが、銅損増加によるジュール熱損失増大，効率低下を避けるためには、電流を制限して電圧を上げる必要がある。
このように、エアギャップ拡大のためには、励磁無効電力の増大を必要とし、コイル電圧の６００Ｖを超える高圧化が必要となる。しかしながら実用化面からは、このようなコイル電圧の高圧化は、コイルのみならず、そのコイルに給電するケーブルや電源を含む、電気機器，使用部品等の高圧化も必要となる。
そして、規格上６００Ｖを超えると、電気機器，使用部品等が、従来の低電圧用ではなく高電圧用となり、定格が大きくなると共にその絶縁対策等に鑑み、製造コスト，設置工事コスト，メンテナンスコスト等の諸コスト高を招く、という問題が指摘されていた。

《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、上記従来例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、大ギャップ化と大電力供給とが、１次側や２次側のコイルその他の高電圧化を伴うことなく実現され、第２に、しかもこれが簡単容易に、高電圧化コストや絶縁対策コスト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。

《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、次のとおりである。
この非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側のコイルから２次側のコイルに、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。
そして該非接触給電装置は、該エアギャップ拡大ニーズと大電力供給ニーズとに対応して、励磁無効電力を増大するため、６００Ｖ規格を超える高電圧化が部分的に採用されている。
そして該エアギャップの磁路に、共振回路を構成する共振コイルが配設されている。該共振回路は、該１次側の電源回路や該２次側の負荷側回路から独立しており、該共振コイルは、該エアギャップの磁路に対し励磁無効電力を供給する。

かつ、このように励磁無効電力を供給する該共振回路は、６００Ｖ規格の制約から外され、定格が大きい高電圧用よりなる。そして、単独で高電圧化されることにより、上述した励磁無効電力増大のための部分的高電圧化機能を発揮する。これと共に、絶縁対策が講じられている。
これに対し、該１次側の電源回路および該２次側の負荷側回路は、その電気機器，使用部品が、すべて高電圧化されることなく、６００Ｖ規格の制約下の低電圧用よりなる。これと共に、絶縁対策が講じられていないこと、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、給電に際し、２次側のコイルが１次側のコイルに対し、エアギャップを存して近接対応位置せしめられる。
（２）そして１次側では、コイルに通電されて磁束が形成され、もって磁束の磁路が、２次側のコイルとの間に形成される。
（３）もって、１次側のコイルと２次側のコイルが電磁結合され、２次側のコイルに誘導起電力が生成される。
（４）このような電磁誘導の相互誘導作用により、電力が１次側から２次側へと供給される。
（５）さて、本発明の非接触給電装置では、エアギャップの磁路に、独立した共振回路の共振コイルが配設されている。
（６）そしてこの共振コイルから、エアギャップの磁路に励磁無効電力が供給される。
（７）従って、大電力供給に際しエアギャップを拡大しても、励磁無効電力の増大については、簡単な構成の独立した共振回路のみの高電圧化により、対応可能である。
（８）そして、これらは簡単な構成の共振回路により、容易に実現され、その絶縁対策も容易である。
（９）さてそこで、本発明の非接触給電装置は、次の効果を発揮する。

《第１の効果》
第１に、大ギャップ化と大電力供給とが、１次側や２次側のコイルその他の高電圧化を伴うことなく、実現される。
本発明の非接触給電装置では、１次側のコイルと２次側のコイル間のエアギャップの磁路に、共振回路を配設して励磁無効電力を供給する。そして、エアギャップ拡大に伴う励磁無効電力の増大について、前述したこの種従来例のように、１次側や２次側のコイルその他の高電圧化によらず、共振回路を高電圧化することにより、対応する。
前述したこの種従来例のように、１次側や２次側のコイルのみならず、ケーブルや電源を含む電気機器，使用部品等を、すべて高電圧化することを要することなく、本発明では、独立した共振回路のみの高電圧化により、エアギャップを拡大した際の励磁無効電力増大に対応する。
このように本発明では、エアギャップ拡大による給電を、１次側や２次側の全体的高電圧化を伴うことなく、独立した共振回路のみの部分的な高電圧化により、実現する。大エアギャップ下のもとでの大電力供給への道が開け、例えば、３００ｍｍを超えるエアギャップのもとで、数ｋＷオーダーの電力供給が可能となる。

《第２の効果》
第２に、しかもこれは簡単容易に、高電圧化コスト，絶縁対策コストにも優れて実現される。
本発明の非接触給電装置では、共振回路により、前述した大ギャップ化と大電力供給が実現される。前述したこの種従来例のように、１次側や２次側をすべて高電圧化し、もってその絶縁対策等に関し、製造コスト，設置工事コスト，メンテナンスコスト等々、諸コスト高を招くようなことはない。本発明では、簡単な構成で独立した共振回路のみについて、高電圧化対策，絶縁対策を講じれば良く、従来例に比しコストが大幅削減される。
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し、回路説明図である。そして（１）図は、第１例を、（２）図は、第２例を示す。 同発明を実施するための形態の説明に供し、回路説明図である。そして（１）図は、第３例を、（２）図は、第４例を示す。 同発明を実施するための形態の説明に供し、要部の回路説明図である。そして（１）図は、従来技術の１例を、（２）図は、従来技術の他の例を示し、（３）図は、本発明の例を示す。 同発明を実施するための形態の説明に供し、回路説明図である。そして（１）図は、非接触給電装置の基本回路（従来技術）を、（２）図は、本発明の実施例の回路を示す。 非接触給電装置の一般的説明に供し、コイル等の平面説明図である。 非接触給電装置の一般的説明に供し、（１）図は、コイル等の斜視説明図、（２）図は、適用例のブロック図である。 非接触給電装置の一般的説明に供し、適用例の側面説明図である。

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Ａについて》
まず、図６の（２）図および図７を参照して、非接触給電装置Ａについて、一般的に説明する。
非接触給電装置Ａは、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側１から２次側２に、エアギャップｇを存して非接触で近接対応位置しつつ、電力を供給する。１次側１は、地面３等に定置されており、２次側２は、電動車輌４等の移動体に搭載されている。

このような非接触給電装置Ａについて、更に詳述する。まず、１次側１つまり給電側，トラック側は、図示の給電スタンド５，給電コーナー，その他の給電エリアにおいて、地面３，路面，床面，その他に、固定配置されている。
これに対し、２次側２つまり受電側，ピックアップ側は、電気自動車や電車等の電動車輌４，その他の移動体に搭載されている。移動体としては、各種交通システム，カートシステム，遊戯施設，工場の搬送システム等も考えられる。２次側２は、これらの駆動用の他、非駆動用としても利用可能である。又、車載バッテリー６に接続されるのが代表的であるが、直接各種負荷に接続されることも考えられる。
そして、１次側１のコイル７と、２次側２のコイル８とは、給電に際し、例えば５０〜１５０ｍｍ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、非接触で近接対応位置される。給電に際しては、２次側２のコイル８が、図示のように１次側１のコイル７上で停止される停止給電方式が代表的であるが、１次側１のコイル７上を低速走行する移動給電方式も可能である。停止給電方式の場合、１次側１のコイル７と２次側２のコイル８とは、上下等で対をなす対称構造よりなる。
又、図示例では、２次側２のコイル８は、車載バッテリー６に接続されており、給電により充電されたバッテリー６にて、走行用モータ９が駆動される。図中１０は、交流を直流に変換するコンバータ、１１は、直流を交流に変換するインバータである。
非接触給電装置Ａは、一般的にはこのようになっている。

《相互誘導作用について》
次に、図６の（１）図を参照して、電磁誘導の相互誘導作用等について、一般的に説明しておく。
非接触給電装置Ａにおいて、電磁誘導の相互誘導作用に基づき電力を供給することは、公知公用である。すなわち給電に際し、近接対応位置する１次側１のコイル７と、２次側２のコイル８との間で、コイル７での磁束形成により、コイル８に誘導起電力を生成させ、もってコイル７からコイル８へと電力を供給することは、公知公用である。
すなわち、まず１次側１のコイル７に対し２次側２のコイル８が、エアギャップｇを介して近接対応位置し、１次側１のコイル７に、交流を励磁電流として通電することにより、磁界がコイル７導線の周囲に生じ、磁束がコイル７面に対して直角方向に形成される。
この１次側１のコイル７で形成された磁束が、２次側２のコイル８を貫き鎖交することにより、２次側２のコイル８に誘導起電力が生成され、もって磁場が形成され、磁界を利用して電力が送受される。コイル７側の磁束の磁気回路と、コイル８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Ａでは、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電が実施される。

《１次側１や２次側２の構造について》
次に、図４の（１）図、更には図５〜図７等を参照して、非接触給電装置Ａの１次側１および２次側２の基本構成について、従来技術に基づき一般的に説明する。
まず、図４の（１）図の基本回路に示したように、１次側１のコイル７は、電源１３に接続されている。電源１３としては、数ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度、例えば２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの高周波インバータが使用される。
そして従来技術では、電源回路１２について、コイル７と並列キャパシタ１４にて、ループＢの共振回路が設けられており、このループＢの共振回路にて、エアギャップｇの磁路に対し、励磁有効電力と共に励磁無効電力が供給されていた。
なお、図４の（１）図中に示した電源回路１２において、１５は、給電交流の高調波成分制限用のインダクタ、１６，１７は、直列１次共振回路を形成するキャパシタとインダクタ、１８は回路抵抗、１９はコイル７のコイル抵抗を示す。

コイル７は、図５に示したように、略平板状で複数回ターン方式のフラット構造をなす。すなわち、絶縁されたコイル導線が、同一平面において並列化された平行位置関係を維持しつつ、円形や方形の渦巻き状に複数回巻回ターンされ、もって、全体的に凹凸のない平坦で肉厚の薄い扁平状のフラット構造をなすと共に、環状，略フランジ状をなしており、中央部に空間が形成されている。
コイル７の磁心コア２０としては、フェライトコア等の強磁性体を用いられ、コイル７，８間のインダクタンスを増し電磁結合を強化すると共に、形成される磁束を誘導，収集，方向付けする。そして磁心コア２０は、通常は図５に示したようにコイル７より大きな面積よりなり、フラットな平板状そして環状，略フランジ状をなし、コイル７と同心に配置されている。
なお図５中、２１はモールド樹脂、２２は発泡材、２３はベースプレートである。モールド樹脂２１は、コイル７や磁心コア２０の位置決め固定用等として、発泡材２２は、軽量化用等として用いられている。

次に２次側２は、上述した１次側１のコイル７，電源１３，磁心コア２０等に対応した、コイル８，負荷抵抗２７，磁心コア２５等を、備えている。この２次側２のコイル８や磁心コア２５の構成については、図示例が停止給電方式であるので、前述した１次側１のコイル７や磁心コア２０に準じる。モールド樹脂２１，発泡材２２，ベースプレート２３等についても、前述した１次側１のものに準じる。なお通常、コイル８の巻き径はコイル７と同じであるが、巻き数は異なっている。
そして図４の（１）図に示したように、この従来技術では、負荷側回路２４にも、コイル８と並列キャパシタ２６にてループＣの共振回路が設けられており、このループＣの共振回路によっても、前述した１次側１と同様、エアギャップｇの磁路に対し励磁無効電力が供給されるようになっていた。なお、図４の（１）図の負荷側回路２４において、２７は負荷抵抗、２８はコイル８のコイル抵抗を示す。
１次側１や２次側２は、このようになっている。

《本発明の概要について》
以下、図１〜図３を参照して、本発明について説明する。まず、本発明の概要について述べる。
この非接触給電装置Ａは、上述したように、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側１のコイル７から２次側２のコイル８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。
ところで非接触給電装置Ａは、エアギャップｇ拡大ニーズと大電力供給ニーズとに対応して、励磁無効電力を増大するため、６００Ｖ規格を超える部分的高電圧化が採用されている。
そして、そのエアギャップｇの磁路に、共振回路２９を構成する共振コイルとして中継共振コイル３０が、配設されている。共振回路２９は、１次側１の電源回路１２や２次側２の負荷側回路２４から独立しており、中継共振コイル３０は、エアギャップｇの磁路に対し励磁無効電力を供給する。そして、単独で高電圧化され、絶縁対策される。
すなわち、このように励磁無効電力を供給する共振回路２９は、６００Ｖ規格の制約から外され、定格が大きい高電圧用よりなり、単独で高電圧化されることにより、上述した励磁無効電力増大のための部分的高電圧化機能を発揮すると共に、絶縁対策が講じられている。
これに対し、１次側１の電源回路１２および２次側２の負荷側回路２４は、ケーブルや電源１３を含む電気機器使用部品が、すべて高電圧化されることなく６００Ｖ規格の制約下の低電圧用よりなり、絶縁対策が講じられていない。

《本発明の詳細について》
このような本発明について、更に詳述する。まず前述したように、図４の（１）図に示した非接触給電装置Ａの基本回路として、従来技術では、１次側１のコイル７とキャパシタ１４とからなるループＢの共振回路にて、エアギャップｇの磁路に励磁無効電力が供給されていた。又、２次側２のコイル８とキャパシタ２６とからなるループＣの共振回路からも、エアギャップｇの磁路に励磁無効電力が供給されていた。
図３の（１）図，（２）図は、このような従来技術を磁気回路を用いて説明したものであり、（２）図が、前述した図４の（１）図の例に対応する。
すなわち、非接触給電装置Ａの１次側１のコイル７と２次側２のコイル８間について、磁束φの磁路を形成させるべく励磁電流が通電されるが、この励磁電流と、磁束φによって発生する逆起電力の積が、励磁無効電力でもある。そして、この励磁無効電力は、コイル電圧×コイル電流で表わされるが、図３の（１）図の従来技術では、キャパシタ１４がコイル７と共振することによって、コイル７から供給され、図３の（２）図では、これに加え、更にキャパシタ２６がコイル８と共振することによっても、コイル８からも供給されている。従がって、他の条件が同一であれば、図３の（２）図の方が図３の（１）図よりも励磁無効電力が大となり、エアギャップｇの拡大及び２次側２への大電力供給が可能となる。
励磁無効電力は、このように、いわゆるＬＣ共振によって２次側２からも供給可能である。

さて、このような考えのもと、本発明に係る図３の（３）図の磁気回路が可能となる。図３の（１）図等の磁気回路から共振部分のみを抜き出した、図３の（３）図の磁気回路が考えられる。
すなわち、１次側１の電源回路１２や２次側２の負荷側回路２４に接続されず完全に独立した共振回路２９を設けて、中継共振コイル３０とキャパシタ３１とを配設する。そして、この共振用の中継共振コイル３０を、１次側１のコイル７と２次側２のコイル８間に形成されるエアギャップｇの磁路に置くと、この第三のコイルである中継共振コイル３０から、励磁無効電力が供給される。このような共振回路２９のコイル設置のもとに、電力伝送が可能となり非接触給電も可能となる。
例えば、１次側１のコイル７と共振回路２９の中継共振コイル３０とについて、両者の磁気回路間の電磁結合の度合つまり結合係数が１で、両者のコイル巻き径や巻き数も同じであるとすると、図３の（３）図の磁気回路の２次側２のコイル８から見た電気特性は、図３の（１）図の磁気回路の２次側２のコイル８から見たものと全く同一となる。つまり、両回路は２次側２のコイル８から見て等価である。しかし、この共振回路２９のみを規格にある６００Ｖの制約から外すことで、その制約を受ける図３の（２）図以上に励磁無効電力を大きくすることができる。

ところで、このような共振回路２９の中継共振コイル３０は、フラット構造よりなり、モールド樹脂３２（図１，図２を参照）にて、全体的に位置決め保持されている。つまり中継共振コイル３０は、前述した１次側１や２次側２のコイル７，８に準じ、渦巻き状に巻回ターンされており、全体的に扁平状の環状フラット構造をなす。
又、この非接触給電装置Ａは、前述したように、２次側２のコイル８が、給電に際し、共振回路２９の中継共振コイル３０を介しつつ、１次側１のコイル７上で停止される停止給電方式よりなる。
本発明は、このようになっている。

《本発明の各例について》
次に、図１，図２を参照して、本発明の各例について説明する。まず、図１の（１）図に示した第１例では、共振回路２９の中継共振コイル３０は、１次側１のコイル７側に配設されている。
すなわち、この第１例の非接触給電装置Ａにおいて、中継共振コイル３０等の共振回路２９は、１次側１の給電スタンド５（図７を参照）側，つまり地面３側に配設されており、代表例と言える。２次側２の電動車輌４側つまり受電側に、各々個別に配設するのではなく、１次側１の給電側に集中配設する例が、この非接触給電装置Ａでは代表的と言える。

なお、このような図１の（１）図の第１例とは反対に、共振回路２９の中継共振コイル３０を、２次側２のコイル８側に配設する例も考えられる。すなわち、１次側１の給電スタンド５等に共振回路２９が設置されていないケースや、設置されてはいるが性能的に不足するケースも考えられ、このようなケースに対処すべく、２次側２つまり電動車両４等側に配設するニーズも存する。
又、図１の（２）図に示した第２例のように、１次側１と２次側２との双方に、それぞれ共振回路２９そして中継共振コイル３０を配設して、運用することも考えられる。すなわち、この第２例の非接触給電装置Ａでは、共振回路２９が２回路配設されており、一方の共振回路２９の中継共振コイル３０は、１次側１のコイル７側に配設され、他方の共振回路２９の中継共振コイル３０は、２次側２のコイル８側に配設される。

次に、図２の（１）図に示した第３例の非接触給電装置Ａでは、１次側１と２次側２との中間付近に、共振回路２９の中継共振コイル３０が、配設されている。
この第３例においては、まず共振回路２９は、基本的には１次側１つまり給電スタンド５等側に設けられており、給電に際し中継共振コイル３０が、１次側１のコイル７とその上に停止された２次側２のコイル８との間に、挿入されて使用に供される。つまり、適宜必要に応じて、中継共振コイル３０を使用に供することが可能となると共に、特に、２次側２の電動車輌４等の地上高に応じ必要な場合のみ、使用に供することが考えられる。

次に、図２の（２）図に示した第４例において、共振回路２９の中継共振コイル３０は、その巻き径が、１次側１のコイル７の巻き径や２次側２のコイル８の巻き径に比し、大きく設定されている。
すなわち前述したように、この非接触給電装置Ａでは、コイル７，コイル８，中継共振コイル３０等は、いずれも環状に巻回されたフラット構造よりなるが、この第４例では、中継共振コイル３０の環状の巻き径が、１次側１，２次側２のコイル７，８より大きく設定されている。
なお、このような第４例によらず、中継共振コイル３０の巻き径を、１次側１のコイル７か、又は２次側２のコイル８のいずれか一方に対してのみ、大きく設定するようにすることも可能である。
いずれにしても、この第４例等の非接触給電装置Ａでは、このように中継共振コイル３０の巻き径を大きく設定したことにより、１次側１のコイル７又は／及び２次側２のコイル８に対し、エアギャップｇの磁束φの磁路が、横方向つまりＸ，Ｙ方向に向け、より広く設定されるようになる。
本発明の各例については、以上のとおり。

《作用等》
本発明の非接触給電装置Ａ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）非接触給電装置Ａでは、給電に際し、電動車輌４等の移動体に搭載された受電側，２次側２が、地面３，路面，床面等に定置された給電スタンド５等の給電側，１次側１に対し、エアギャップｇを存し非接触で近接対応位置せしめられる。そして図示例は、停止給電方式よりなる。
もって、２次側２のコイル８が、１次側１のコイル７上にて停止位置決め等される（図６の（２）図，図７を参照）。

（２）そして、非接触給電装置Ａの１次側１では、電源１３そして励磁回路である電源回路１２にて、コイル７に通電される。励磁電流としての高周波交流の通電により、１次側１のコイル７に磁束φが形成され、磁束φの磁路が、１次側１のコイル７と２次側２のコイル８との間に、形成される（図３等を参照）。

（３）このようにして、１次側１のコイル７と２次側２のコイル８が電磁結合され、両者間に磁場が形成される。そして、１次側１のコイル７で形成された磁束φが、２次側２のコイル８を貫き、もって２次側２のコイル８に、誘導起電力が発生する。

（４）非接触給電装置Ａでは、このような電磁誘導の相互誘導作用により、電力が、１次側１の電源回路１２のコイル７から、２次側２の負荷側回路２４のコイル８へと、供給される（図４の（１）図等を参照）。そして例えば、２次側２のバッテリー６が充電される（図６の（２）図，図７を参照）。

（５）さて、本発明の非接触給電装置Ａでは、エアギャップｇの磁路に、共振回路２９の中継共振コイル３０が配設されている（図１，図２，図３の（３）図等を参照）。
すなわち、１次側１，電源回路１２側のコイル７と、２次側２，負荷側回路２４側のコイル８との間のエアギャップｇについて、形成される磁束φの磁路に、他の回路から独立した共振回路２９の中継共振コイル３０が、第三のコイルとして配設されている。

（６）もって、本発明の非接触給電装置Ａにあっては、非接触給電に際し、共振回路２９のキャパシタ３１が中継共振コイル３０と共振することによって、中継共振コイル３０からエアギャップｇの磁路に対し、励磁無効電力が供給される。
従って、エアギャップｇ拡大に伴う励磁無効電力の増大については、この共振回路２９のみの高電圧化により、対応するようになっている。

（７）このように、本発明の非接触給電装置Ａによると、エアギャップｇ拡大による非接触給電システムの普及促進が、１次側１の電源回路１２や２次側２の負荷側回路２４を、高電圧化することなく実現される。
中継共振コイル３０とキャパシタ３１の簡単な構成よりなると共に、他の回路から独立した共振回路２９のみを、高電圧化することにより、大きなエアギャップｇのもとでも、１次側１から２次側２への大電力供給が可能となる。つまり大電力供給のもとでも、大エアギャップ化が可能となる。

（８）そして、本発明の非接触給電装置Ａにおいて、これらは、中継共振コイル３０とキャパシタ３１とからなる簡単な構成の共振回路２９を採用したことにより、容易に実現される。その絶縁対策も容易である。
本発明の作用等は、このようになっている。
なお、共振回路２９の中継共振コイル３０は、図示例ではフラット構造よりなるので、同じくフラット構造の１次側１や２次側２のコイル７，８間に、簡単容易に組み合わせて配設可能である。中継共振コイル３０等の共振回路２９を、１次側１に配設したり、２次側２に配設したり、１次側１や２次側２に共に配設したり、両者の中間付近にて出し入れ自在に配設する等々、配設ニーズに自在に対応可能である（図１，図２を参照）。

又、中継共振コイル３０の巻き径を、１次側１や２次側２のコイル７，８より大きく設定した場合は（図２の（２）図を参照）、エアギャップｇの磁路が、より広く設定されるようになる。
もって、１次側１のコイル７と２次側２のコイル８間について、Ｘ，Ｙ方向への相対的横ズレ許容範囲が、より広くなる。コイル７とコイル８とが、少々前後，左右に距離寸法的にズレて対応位置しても、巻き径が大きい中継共振コイル３０が介在することにより、確実な給電が実現可能となる。

ここで、本発明の非接触給電装置Ａの実施例について、説明しておく。図４の（２）図は、この実施例の回路説明図である。
まず、前提となる各構成条件については、次のとおり。
・電源１３（インバータ）：電流３５Ａ，電圧２００Ｖ，周波数７１．７ｋＨｚ
・１次側１のコイル７：巻き径１ｍ，３ターン
・同コイル７のインダクタンス：２０．２５μＨ
・２次側２のコイル８：巻き径１ｍ，３ターン
・同コイル８のインダクタンス：２０．２５μＨ
・共振回路２９の中継共振コイル３０：巻き径１ｍ，６ターン
・中継共振コイル３０のインダクタンス：８１μＨ
・コイル７と中継共振コイル３０間の結合係数：０．３
・コイル７とコイル８間の結合係数：０．２
・コイル７とコイル８間のエアギャップｇ：３００ｍｍ
・その他については、次のとおり。インダクタ１５：１９μＨ， キャパシタ１６：４μＦ， インダクタ１７：２．６μＨ， 電源回路１２の回路抵抗１８：１０ｍΩ， コイル７のコイル抵抗１９：１０ｍΩ， コイル８のコイル抵抗２８：１０ｍΩ， 中継共振コイル３０のコイル抵抗３３：１０ｍΩ， キャパシタ３１：６５ｎＦ， 負荷抵抗２７：９Ω

これらの条件下で、非接触給電を実施した所、次の結果が得られた。
・出力：６ｋＷ
・負荷電圧：２００Ｖ
・１次側１のコイル７の電圧：２８０Ｖ
・中継共振コイル３０の電流：１１０Ａ
・中継共振コイル３０の電圧：３．６ｋＶ
以上により、共振回路２９の中継共振コイル３０の発生する励磁無効電力は、３．６ｋＶ×１１０Ａ＝３９６ｋＶＡとなる。
そして、この励磁無効電力が、３００ｍｍのエアギャップｇの磁路に対して供給されることにより、２００Ｖ，６ｋＷの出力が得られた。すなわち、２次側２の負荷側回路２４の負荷抵抗２７に発生する有効電力は、６ｋＷとなった。
このように、本発明の非接触給電装置Ａでは、３００ｍｍのエアギャップｇで数ｋＷオーダーの電力供給に成功した訳であるが、この種の装置において、これ迄このような電力供給が行われた例は、報告されていない。
実施例については、以上のとおり。

１ １次側
２ ２次側
３ 地面
４ 電動車輌
５ 給電スタンド
６ バッテリー
７ コイル
８ コイル
９ モータ
１０ コンバータ
１１ インバータ
１２ 電源回路
１３ 電源
１４ キャパシタ
１５ インダクタ
１６ キャパシタ
１７ インダクタ
１８ 回路抵抗
１９ コイル抵抗
２０ 磁心コア
２１ モールド樹脂
２２ 発泡材
２３ ベースプレート
２４ 負荷側回路
２５ 磁心コア
２６ キャパシタ
２７ 負荷抵抗
２８ コイル抵抗
２９ 共振回路
３０ 中継共振コイル（共振コイル）
３１ キャパシタ
３２ モールド樹脂
３３ コイル抵抗
Ａ 非接触給電装置
Ｂ ループ
Ｃ ループ
ｇ エアギャップ
φ 磁束

Claims (1)

1. 電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側のコイルから２次側のコイルに、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、
   該非接触給電装置は、該エアギャップ拡大ニーズと大電力供給ニーズとに対応して、励磁無効電力を増大するため、６００Ｖ規格を超える高電圧化が部分的に採用されており、
   該エアギャップの磁路に、共振回路を構成する共振コイルが配設され、該共振回路は、該１次側の電源回路や該２次側の負荷側回路から独立しており、該共振コイルは、該エアギャップの磁路に対し励磁無効電力を供給し、
   かつ、このように励磁無効電力を供給する該共振回路は、６００Ｖ規格の制約から外され定格が大きい高電圧用よりなり、単独で高電圧化されることにより、上述した励磁無効電力増大のための部分的高電圧化機能を発揮すると共に、絶縁対策が講じられており、
   これに対し、該１次側の電源回路および該２次側の負荷側回路は、その電気機器，使用部品が、すべて高電圧化されることなく、６００Ｖ規格の制約下の低電圧用よりなると共に、絶縁対策が講じられていないこと、を特徴とする非接触給電装置。

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