JP6435084B2 - 電動二輪・三輪車用非接触給電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動アシスト自転車や電動バイク等の電動二輪車や電動三輪車に対し、非接触で電力を給電して、それらに搭載されたバッテリーを充電する非接触給電装置に関し、電動二輪車や電動三輪車の駐輪操作に伴い、安定した給電が行われるようにしたものである。

近年、電動アシスト自転車が急速に普及し、レンタサイクルとして電動アシスト自転車を貸し出すケースも増えている。
自転車に搭載されたバッテリーを充電するために、自転車からバッテリーを取り外して充電装置にセットしたり、自転車に搭載された状態のバッテリーの充電端子と充電装置の出力端子とを長いケーブルで接続したりすることは、かなり手間が掛かる。
こうした不便を解消するため、下記特許文献１には、駐輪場に止めた自転車の支持スタンドを立てるだけで、電磁誘導作用により自転車に電力が給電され、自転車のバッテリーが充電される電動自転車の非接触給電システムが開示されている。

非接触給電の効率は、非接触給電トランスの送電コイルと受電コイルとの対向位置がずれると、急激に低下する。
こうした点を改善するため、本発明者等は、先に、駐輪スタンドの施錠機構で施錠される電動アシスト自転車の被施錠部の近傍に非接触給電トランスの受電コイルを配置し、電動アシスト自転車を駐輪スタンドに施錠したとき、駐輪スタンドの送電コイルと電動アシスト自転車の受電コイルとの間で非接触給電が行われる装置を提案している（下記特許文献２）。この装置では、被施錠部が施錠されて施錠機構と被施錠部とが結合すると、送電コイルと受電コイルとの位置が規制されて位置ずれの無い状態が保たれ、効率の高い給電が行われる。

この装置では、図１８に示すように、電動アシスト自転車の前輪の軸位置に長方形の固定板６６を取り付け、この固定板６６に被施錠部（ロック金具）６１と受電コイル６５とを固定している。また、駐輪スタンドの側には、図１１（ａ）に示すように、断面コ字状のコアにコイルを巻回した送電コイル７３が設けられており、電動アシスト自転車を、ロック金具６１が駐輪スタンドの施錠機構の位置に達するまで移動させると、図１８（ｄ）に示すように、受電コイル６５が送電コイル７３のコ字状コアの中に入り込み、非接触給電が開始される。

特開平１０−７５５３５公報 特願２０１４−２７６８８

しかし、先に提案した装置は、実用化を図る上で次のような課題を有していることが明らかになった。
１．電動アシスト自転車は、ハンドルを操作して駐輪スタンドの所定位置にセットしなければならないが、ロック金具や受電コイルが固定された前輪の軸位置からハンドルまでの距離が長いため、ハンドル操作が容易でない。
２．ロック金具６１や受電コイル６５を固定した固定板６６を前輪の軸位置に取付けるには、電動アシスト自転車の前輪の固定構造を分解して固定板６６を組み込む必要があり、その取付操作が簡単でない。
３．ロック金具６１と受電コイル６５との位置をさらに近付けて、ロック金具の施錠により、送電コイルと受電コイルとの位置関係が一層強固に規制されるように構成することが望ましい。

本発明は、こうした点の改良を図るものであり、電動二輪車や電動三輪車（この明細書では、それらを合わせて“電動二輪・三輪車”と言う。）を駐輪場のスタンドに施錠して非接触給電を行わせる操作が容易であり、また、電動二輪・三輪車への取付けが簡単で、安定した非接触給電を行わせることができる電動二輪・三輪車用非接触給電装置を提供することを目的としている。

本発明は、駐輪中の電動二輪・三輪車に対して電磁誘導作用により電力を給電する電動二輪・三輪車用非接触給電装置であって、電動二輪・三輪車の施錠機構を備える駐輪スタンドの側に設置された、非接触給電トランスの送電コイルを有する送電側装置と、電動二輪・三輪車の側に設置された、非接触給電トランスの受電コイルを有する受電側装置と、
を備え、
受電側装置は、電動二輪・三輪車のフレームのヘッドチューブと、該ヘッドチューブから分岐して電動二輪・三輪車の後方に延びる分岐チューブとの分岐位置において、ヘッドチューブ及び分岐チューブの一部を覆う状態でフレームに固定された固定部と、固定部から電動二輪・三輪車の側方方向に突出した筒状部から成る受電コイル保持部と、筒状部の先端の端面に固定された受電コイルと、筒状部の先端の側面から電動二輪・三輪車の前方に延びた被施錠部と、を備え、
送電側装置は、電動二輪・三輪車に設けられた受電側装置の被施錠部と筒状部の先端とを受け入れる、被施錠部及び筒状部の進入する側面を除く三方が壁面で囲まれた凹状部から成るガイド部と、凹状部に進入した筒状部の前進を阻む位置にある壁面から成る位置規制部と、位置規制部を構成する壁面に設けられた、被施錠部の挿入が可能な被施錠部挿入孔と、被施錠部挿入孔に挿入された被施錠部をロックするロック機構と、被施錠部がロックされたときの筒状部の端面に固定された受電コイルと対向するように、凹状部の底面に固定された送電コイルと、を備えることを特徴とする。
この電動二輪・三輪車用非接触給電装置では、受電側装置が、電動二輪・三輪車のハンドルから近い位置に固定されているため、電動二輪・三輪車を駐輪スタンドにセットする際のハンドル操作が容易である。また、このとき、受電コイルは、送電コイルに対向する非接触給電位置に誘導・位置決めされるため、安定した非接触給電が可能である。また、受電側装置の受電コイルと被施錠部とが近接しているため、被施錠部が送電側装置にロックされたとき、受電コイルは、送電側装置の送電コイルと正対するように位置決めされる。

また、本発明の電動二輪・三輪車用非接触給電装置では、受電側装置の固定部が、ヘッドチューブ及び分岐チューブの軸芯を含む平面を分割面とする複数の分割部材で構成され、この複数の分割部材が、ヘッドチューブ及び分岐チューブの周囲を覆う状態で結合される。
そのため、電動二輪・三輪車に受電側装置を取付ける際に、電動二輪・三輪車の分解が不要であり、受電側装置の取付けが容易である。

また、本発明の電動二輪・三輪車用非接触給電装置では、送電コイル及び受電コイルが、フェライトから成るコア部材と、コア部材に巻回される電線とを有し、コア部材は、矩形状の外形を有する板状部と、この板状部の対向する辺に沿って、板状部の同一面側に平行に配置された直方体状の磁極部とを有し、電線は、磁極部間の板状部の部分に巻回される。そして、送電コイル及び受電コイルは、非接触給電時に磁極部が互いに対向するように、送電側装置の凹状部の底面、及び、受電側装置の筒状部の端面に固定される。
この平型の送電コイル及び受電コイルは、小形に構成できる。また、それらの磁極部が互いに接近するように送電コイル及び受電コイルを位置決めすることで、高い給電効率が得られる。

また、本発明の電動二輪・三輪車用非接触給電装置では、送電コイル及び受電コイルを、磁極部の長手方向が、送電側装置の凹状部に進入した受電側装置の筒状部の前進方向と一致するように固定することが望ましい。
この送電コイル及び受電コイルは、それらの位置が筒状部の前進方向に多少ずれても、高い給電効率が維持できる。

また、本発明の電動二輪・三輪車用非接触給電装置では、受電側装置は、電動二輪・三輪車の前カゴを支持する前カゴ受け、または、前輪の泥除けに固定された固定部と、固定部から電動二輪・三輪車の前方に突出した受電コイル保持部と、受電コイル保持部の先端側に保持された受電コイルと、を有し、
送電側装置は、電動二輪・三輪車の施錠時に、受電コイルに対向する送電コイルが内包された第１の板状部と、電動二輪・三輪車の施錠時に、受電コイル保持部の先端を第１の板状部に当接する位置まで誘導する、第１の板状部の両側端から電動二輪・三輪車の方向に延出した第１のガイド面及び第２のガイド面と、を有し、第１の板状部が、受電コイル保持部の前進を阻む位置規制部として機能することを特徴とする。

この電動二輪・三輪車用非接触給電装置では、受電側装置が、電動二輪・三輪車のハンドルから近い前カゴ受け、または、前輪の泥除けに固定されているため、電動二輪・三輪車を駐輪スタンドにセットする際のハンドル操作が容易である。また、このとき、受電コイル保持部の先端が第1のガイド面及び第２のガイド面に誘導されて、受電コイルが非接触給電位置に到達するため、安定した非接触給電が可能である。

また、本発明の電動二輪・三輪車用非接触給電装置では、送電コイルは、矩形状の板状コア部材と、板状コア部材に巻回された電線とを有し、第１のガイド面を備える部材には、板状コア部材の電線が巻回されていない端面の一方に接続する第１の板状コアが内包され、第２のガイド面を備える部材には、板状コア部材の電線が巻回されていない端面の他方に接続する第２の板状コアが内包され、受電コイルは、柱状コア部材と、柱状コア部材に巻回された電線とを有し、電動二輪・三輪車の施錠時に、柱状コア部材の端面の一方が第１の板状コアと対向し、柱状コア部材の端面の他方が第２の板状コアと対向するように受電コイル保持部に保持されている。
この非接触給電装置は、送電コイルと受電コイルとの間に多少の位置ずれがあっても、効率の高い給電が可能である。

また、本発明の電動二輪・三輪車用非接触給電装置では、電線が巻回された板状コア部材と第１の板状コアとの間の角度、及び、板状コア部材と第２の板状コアとの間の角度が、それぞれ鈍角であり、第１のガイド面は、第１の板状コアの面に平行し、第２のガイド面は、第２の板状コアの面に平行し、第１のガイド面及び第２のガイド面に誘導される受電コイル保持部の先端は、第１のガイド面と第２のガイド面との成す角度に対応するテーパーを有し、受電コイルの柱状コア部材の端面は、電動二輪・三輪車の施錠時に、第１の板状コアの面及び第２の板状コアの面に平行するように傾斜している。
この装置では、受電コイル保持部の先端を、送電コイルが内包された第1の板状部に当接させることが容易である。

本発明の電動二輪・三輪車用非接触給電装置では、受電側装置を電動二輪・三輪車に安定的に取付けることができ、また、受電側装置を装着した電動二輪・三輪車を簡単なハンドル操作で駐輪スタンドにセットすることができ、そのセットにより、電動二輪・三輪車に搭載されたバッテリーの非接触充電を高い給電効率で実施することができる。

本発明の第１の実施形態に係る非接触給電装置の受電側装置が装着された電動アシスト自転車を示す図 図１の受電側装置を示す図 図２の受電側装置を異なる視点から見た図 本発明の第１の実施形態に係る非接触給電装置の送電側装置が設置された駐輪スタンドを示す図 図４の送電側装置を示す図 図２の受電側装置と図４の送電側装置とが係合する状態を示す図 受電側装置と送電側装置とが係合した時の電動アシスト自転車と駐輪スタンドとの関係を示す図 図５の送電側装置の裏側を示す図 送電コイル及び受電コイルの構造を示す図 図９の送電コイル及び受電コイルの断面図 異なる構造の送電コイル及び受電コイルを示す図 自転車のフレームを説明する図 図１１（ａ）の送電コイル及び受電コイルを備える第１の実施形態に係る非接触給電装置の送電側装置及び受電側装置を示す図 本発明の第２の実施形態に係る非接触給電装置の送電側装置及び受電側装置を備える駐輪スタンド及び電動アシスト自転車を示す図 本発明の第２の実施形態に係る非接触給電装置の送電側装置及び受電側装置を備える駐輪スタンド及び電動アシスト自転車の他の例を示す図 図１４及び図１５の送電側装置及び受電側装置を示す図 図１６の送電側装置及び受電側装置の変形例を示す図 従来の電動自転車に装着された受電側装置を示す図

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動アシスト自転車用非接触給電装置の受電側装置１０を備える電動アシスト自転車を模式的に示している。受電側装置１０は、電動アシスト自転車のフレームに装着されている。図１では、受電側装置１０と電池パック５０とを接続する電線や、電池パック５０に蓄えられた電力で駆動するモータ等の図示を省略している。
自転車のフレームは、図１２に示すように、フロントフォーク８２のフォークコラム８３が挿し込まれるヘッドチューブ８１、ヘッドチューブ８１から分岐して後方に延びるトップチューブ８４やダウンチューブ８５（本明細書では、これらを“分岐チューブ”と言う。）、シートポストが挿し込まれるシートチューブ８６等で構成されているが、この受電側装置１０は、電動アシスト自転車のヘッドチューブ８１と分岐チューブ８７との分岐位置に取付けられており、ヘッドチューブ８１及び分岐チューブ８７の一部を取り囲むようにフレームに装着されている。

図２は、受電側装置１０を単独で示している。また、図３（ａ）（ｂ）は、ヘッドチューブ８１及び分岐チューブ８７に装着された受電側装置１０を、視点を違えて示している。
受電側装置１０は、ヘッドチューブ８１及び分岐チューブ８７の一部を覆う状態でフレームに固定される固定部１１と、固定部１１から電動アシスト自転車の側方方向に突出する円筒部１２と、円筒部１２の前端の端面に固定される受電コイル１３と、円筒部１２の前端の側面から電動アシスト自転車の前方方向に延びる被施錠部１５と、円筒部１２の端面を塞ぐ保護板１４とを備えている。

固定部１１は、ヘッドチューブ８１の周囲を覆う貫通孔１１５と、この貫通孔１１５に固定部１１内で接続する、分岐チューブ８７の周囲を覆う孔１１６とを有している。
固定部１１、円筒部１２及び被施錠部１５は金属から成り、これらは一体的に成形されている。ただ、固定部１１は、分割線１１１に沿って二つに分割できるように形成されており、分割片を組み合わせて図２、図３の形状（貫通孔１１５及び孔１１６を有する形状）を保つために、固定部１１には、分割片をボルトで結合する結合部１１２、１１３、１１４が３箇所に設けられている。

分割線１１１が現れる分割面は、ヘッドチューブ８１の中心軸と分岐チューブ８７の中心軸とを含む平面に一致している。そのため、ヘッドチューブ８１及び分岐チューブ８７の左右から、それらを抱き込むように分割片を組み合わせて結合部１１２、１１３、１１４をボルトで結合すれば、ヘッドチューブ８１及び分岐チューブ８７を覆う状態で固定部１１をフレームに固着することができる。
円筒部１２の端面に固定された受電コイル１３のリード線は、円筒部１２の内部を通って反対側に導出される。

被施錠部１５は、矩形状の板状部１５１の中央に、後述する送電側装置３０のロック機構でロックされる係止孔１５２を有している。板状部１５１の先端の辺の長さ及び厚さは、後述する被施錠部挿入孔３２（図５）への挿入が可能な寸法に設定されており、また、円筒部１２に接続する板状部１５１の根本部分は、被施錠部挿入孔３２に挿入できない厚さに設定されている。

図４は、本発明の実施形態に係る電動アシスト自転車用非接触給電装置の送電側装置３０を備える駐輪スタンド３を模式的に示している。駐輪スタンド３における送電側装置３０の設置高さは、電動アシスト自転車に取付けられた受電側装置１０の地面からの高さと対応するように設定されている。図５には、送電側装置３０を単独で示している。また、図８には、送電側装置３０の内部構造を示している。
この送電側装置３０は、三方が壁面３１１、３１２、３１３で囲まれた凹状部３１と、壁面３１２に設けられた被施錠部挿入孔３２と、凹状部３１の底面に固定される送電コイル３３と、送電コイル３３の保護のために凹状部３１の底面に固定される保護板３４と、被施錠部挿入孔３２から進入した受電側装置１０の被施錠部１５の係止孔１５２と係合するラッチ部材３５（図８）とを備えている。

凹状部３１は、壁面の存在しない側から受電側装置１０の被施錠部１５と筒状部１２の前端とを受け入れる。上下の壁面３１１、３１３は、それらを受け入れるときのガイドの役割を果たし、また、凹状部３１の底面に固定される送電コイル３３や壁面３１２の被施錠部挿入孔３２を外部から守る役割を果たしている。
壁面３１２の被施錠部挿入孔３２は、受電側装置１０の被施錠部１５の板状部１５１だけが入り込める形状を有している。そのため、凹状部３１に進入した受電側装置１０の筒状部１２の前進は壁面３１２により阻まれ、被施錠部１５の板状部１５１だけが被施錠部挿入孔３２から進入する。

図６では、電動アシスト自転車に装着された受電側装置１０が駐輪スタンドに設置された送電側装置３０に近付いた状態を図６（ａ）に示し、受電側装置１０の被施錠部１５の板状部１５１が送電側装置３０の被施錠部挿入孔３２に挿入された状態を図６（ｂ）に示している。また、図７は、受電側装置１０と送電側装置３０とが図６（ｂ）の状態にあるときの電動アシスト自転車と駐輪スタンドとの関係を示している。

ラッチ部材３５は、図８に示すように、被施錠部挿入孔３２から進入した被施錠部１５の板状部１５１の係止孔１５２に係合し、被施錠部１５をロックする。
送電コイル３３は、被施錠部１５がロックされた受電側装置１０の筒状部１２の端面と対向する凹状部３１の底面の位置に固定されている。そのため、被施錠部１５がロックされると、送電側装置３０の送電コイル３３と受電側装置の受電コイル１３とは正対する。
受電側装置１０の被施錠部１５と受電コイル１３が固定された筒状部１２の端面との距離は近接しているため、被施錠部１５が送電側装置３０に固定されて被施錠部１５の位置が規制されると、受電コイル１３の位置も、送電コイル３３と正対するように規制される。

次に、送電コイル３３及び受電コイル１３の構造について説明する。
送電コイル３３及び受電コイル１３は、図９の斜視図及び図１０の断面図に示すように、同一の平型形状を有しており、フェライトから成るコア部材４１に電線４２が巻回されて構成されている。コア部材４１は、矩形状の外形を有する板状部４１１と、この板状部４１１の対向する辺に沿って、板状部４１１の同一面側に平行に配置された直方体状の磁極部４１２とから成り、電線４２は、磁極部４１２の間の板状部４１１の部分に巻回されている。
送電コイル３３及び受電コイル１３は、それらが正対したとき、互いの磁極部４１２が対向するように、送電コイル３３が送電側装置３０の凹状部３１の底面に、また、受電コイル１３が受電側装置１０の筒状部１２の端面に、それぞれ固定される。

この送電コイル３３及び受電コイル１３から成る平型構造の非接触給電トランスは、９６．３％の最大給電効率を有しており、これは、図１１に示す構造の非接触給電トランスの最大給電効率（９４％）よりも高い。
しかし、平型構造の非接触給電トランスは、送電コイルと受電コイルとの位置がずれると、給電効率が大きく低下すると言う弱点がある。特に、図９のｙ方向の位置ずれに対する許容度は、図９のｘ方向の位置ずれに対する許容度に比べて小さい。
図１１の非接触給電トランスは、送電コイル７３と受電コイル６５とが標準位置から４０ｍｍ位置ずれしても９４％以上の給電効率を維持できるが、送電コイル３３及び受電コイル１３から成る平型構造の非接触給電トランスでは、９４％以上の給電効率を維持しようとすると、図９のｘ方向の位置ずれをプラス・マイナス５ｍｍ以下に抑える必要があり、図９のｙ方向の位置ずれをさらに小さくする必要がある。

第１の実施形態の電動アシスト自転車用非接触給電装置では、送電コイル３３及び受電コイル１３が正対したとき、磁極部４１２の長手方向が、電動アシスト自転車の前進方向と一致するように、言い換えれば、送電側装置３０の凹状部３１に進入する受電装置１０の筒状部１２の前進方向と一致するように、送電コイル３３を送電側装置３０の凹状部３１の底面に固定し、受電コイル１３を受電側装置１０の筒状部１２の端面に固定している。
こうすることで、図９のｘ方向の位置ずれは、ラッチ部材３５と被施錠部１５の係止孔１５２との係合のガタツキに因るものだけとなる。ラッチ部材３５と被施錠部１５の係止孔１５２との係合のガタツキは、５ｍｍ以下に抑えることが十分に可能である。
また、図９のｙ方向の位置ずれは、被施錠部１５の板状部１５１と被施錠部挿入孔３２との隙間に因り発生するが、その隙間を極めて小さく抑えることは十分に可能である。

なお、平型構造の非接触給電トランスでは、送電コイル及び受電コイルの非対向面である背面側に漏洩磁束が生じることが知られており、これを遮断するため、送電コイル及び受電コイルの背面側にアルミ板を配置することが行われている。本発明の非接触給電装置においても、送電側装置３０の送電コイル３３の背面側や、受電側装置１０の受電コイル１３の背面側にアルミ板を配置して、外部への漏洩磁束の影響を除くことが望ましい。

このように、この電動アシスト自転車用非接触給電装置は、図１８に示す装置に比べて、電動アシスト自転車のハンドルに近い位置に受電側装置１０が装着されている。そのため、受電側装置１０を駐輪スタンドの送電側装置３０に係合させながら電動アシスト自転車を駐輪する際のハンドル操作が容易である。
また、受電側装置１０は、既存の電動アシスト自転車に、簡単に、且つ、安定的に取付けることが可能であり、その取付けのために既存の電動アシスト自転車の一部を分解したり、再結合したりする必要がない。
また、受電側装置１０の被施錠部１５と受電コイル１３との距離が近いため、電動アシスト自転車が駐輪スタンドのロック機構でロックされると、非接触給電トランスの送電コイル３３と受電コイル１３とが位置ずれの殆どない状態で対向する。そのため、高い効率での非接触給電が可能である。

なお、受電側装置１０は、電動アシスト自転車のフレームのヘッドチューブとトップチューブの分岐位置、及び、ヘッドチューブとダウンチューブの分岐位置のいずれに装着しても良く、また、それらの分岐位置の両方を取り囲むように装着しても良い。要は、受電側装置１０の電動アシスト自転車への装着を安定化するために、ヘッドチューブと、ヘッドチューブから分岐するチューブの両方を受電側装置１０の固定部１１が抱き込むようにすれば良い。
また、ここでは、送電コイル及び受電コイルとして平型構造のコイルを用いる場合について説明したが、図１１（ａ）に示すコの字型構造のコイルや、図１１（ｂ）の変形例に示すように、コの字をやや開いたラッパ状コイルなどを用いても良い。図１３には、送電側装置３０に図１１（ａ）に示すコの字型構造の送電コイル７３を配置し、受電側装置の円筒部１２に図１１（ａ）に示す受電コイル６５を配置した例を示している。
また、ここでは、専ら電動アシスト自転車について説明したが、本発明は、電動バイクや電動三輪車等にも適用できる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、電動アシスト自転車の前側に受電側装置を装着する場合について説明する。
図１４は、電動アシスト自転車の前カゴ９１を支持する前カゴ受け９２に受電側装置１０の固定部を取付けた状態を模式的に示し、図１５は、前輪の泥除け９３の先端に受電側装置１０の固定部を取付けた状態を模式的に示している。駐輪スタンド３には、送電側装置３０が装着されている。駐輪スタンド３は、電動アシスト自転車の前輪等を施錠する周知の施錠機構（不図示）を備えており、送電側装置３０は、施錠された電動アシスト自転車の受電側装置１０との間で非接触給電を実行する。
この送電側装置３０及び受電側装置１０は、送電コイルと受電コイルとが位置ずれしても高い給電効率が維持できる図１１に示す送電コイル７３及び受電コイル６５を用いて構成される。

図１６は、樹脂でモールドされた図１１（ａ）の送電コイル７３を備える送電側装置３０と、樹脂でモールドされた図１１（ａ）の受電コイル６５を備える受電側装置１０とを示している。
送電側装置３０は、電線が巻回された送電コイルの板状コア部材７３１が埋設（樹脂モールド）された第１板状部３０１と、板状コア部材７３１の電線が巻回されていない端面の一方に接続する板状コア７３２が埋設された第２板状部３０２と、板状コア部材７３１の電線が巻回されていない端面の他方に接続する板状コア７３３が埋設された第３板状部３０３とを有しており、第１板状部３０１の外側の面が駐輪スタンド３に固定される。

受電側装置１０は、自転車の前カゴ受け９２や前輪の泥除け９３に固定された固定部から電動アシスト自転車の前方に突出する受電コイル保持部１２１を有し、受電コイル保持部１２１の先端側に、柱状コアに電線を巻回した受電コイル６５が埋設されている。
電動アシスト自転車を駐輪スタンド３の施錠位置に移動するとき、受電コイル保持部１２１は、電動アシスト自転車の方向に延びる第２板状部３０２と第３板状部３０３との間に進入し、第２板状部３０２及び第３板状部３０３の内面に誘導されて、受電コイル保持部１２１の先端が第１板状部３０１の面に当接する。

このとき、板状コア７３２、７３３を備えるコの字型構造の送電コイル７３と、柱状コアに電線が巻回された受電コイル６５とは、図１１（ａ）に示す状態に維持され、受電コイル６５の柱状コアの二つの端面は、その一方が板状コア７３２の中央位置で板状コア７３２の面に対向し、その他方が板状コア７３３の中央位置で板状コア７３３の面に対向する。
このように、この非接触給電装置では、第２板状部３０２及び第３板状部３０３の内面が、受電コイル保持部１２１の先端を誘導するガイド面として機能し、また、第１板状部３０１が、送電コイル７３に対して受電コイル６５を適正位置に保つように、受電コイル保持部１２１の位置を規制する位置規制部として機能する。
これらの機能により、施錠された電動アシスト自転車の受電側装置１０の受電コイル６５と、駐輪スタンドの送電側装置３０の送電コイル７３とは、図１１（ａ）に示す状態で対向し、送電コイル７３と受電コイル６５との間で、高い給電効率で非接触給電が行われる。

図１７は、第２の実施形態の変形例を示している。
この非接触給電装置では、受電コイル保持部１２１０を、第２板状部３０２０と第３板状部３０３０との間に進入させ易い。
この装置では、樹脂でモールドされた送電コイル及び受電コイルが図１１（ｂ）に示す形状を有している。

即ち、図１７に示すように、第１板状部３０１０に埋設された、電線が巻回された板状コア部材７３１０と、第２板状部３０２０に埋設された板状コア７３２０との間の角度は、直角より多少大きい鈍角を成しており、板状コア部材７３１０と、第３板状部３０３０に埋設された板状コア７３３０との間の角度も同じ鈍角を成している。
また、第２板状部３０２０のガイド面として機能する内面は、板状コア７３２０の面に平行し、第３板状部３０３０のガイド面として機能する内面は、板状コア７３３０の面に平行している。
一方、受電コイル保持部１２１０の先端は、第２板状部３０２０の内面と第３板状部３０３０の内面との成す角度に対応するテーパーを有している。また、受電コイル保持部１２１０に埋設された受電コイル６５０の柱状コアの端面６５０１、６５０２は、それぞれ、板状コア７３２０、７３３０の角度に対応するように傾斜している。

この装置では、電動アシスト自転車を駐輪スタンド３の施錠位置に移動するとき、第２板状部３０２０及び第３板状部３０３０のガイド面が、受電コイル保持部１２１０の進入口を拡げているため、受電コイル保持部１２１０を第２板状部３０２０と第３板状部３０３０との間に容易に進入させることができる。
また、第２板状部３０２０と第３板状部３０３０との間に進入した受電コイル保持部１２１０を更に進めて行くと、先端のテーパーが第２板状部３０２０及び第３板状部３０３０のガイド面の誘導を受けることにより、受電コイル保持部１２１０の先端部が第１板状部３０１０の適正位置に当接する。
このとき、受電コイル６５０の柱状コアの端面６５０１、６５０２は、それぞれ、板状コア７３２０、板状コア７３３０の面に平行し、図１１（ｂ）の状態が維持される。
このように、この装置では、送電側装置と受電側装置との水平方向の位置が多少ずれていても、受電コイル保持部１２１０の先端を第１板状部３０１０の適正位置に容易に当接させることができる。

なお、ここでは、第２板状部３０２０、第３板状部３０３０に板状コアが埋設されている場合について説明したが、第２板状部３０２０及び第３板状部３０３０に板状コアを含ませずに、ガイドとしての役割だけを持たせるようにしても良い。この場合、第１板状部３０１０に、図９に示す平型形状の送電コイルを埋設する。また、受電コイル保持部１２１０には、同形状の受電コイルを、受電コイル保持部１２１０の先端が第１板状部３０１０の面に当接したとき、互いの磁極部４１２が対向するように埋設する。

本発明の電動二輪・三輪車用非接触給電装置は、駐輪時の電動二輪車や電動三輪車に搭載されたバッテリーの充電を簡便に行うことが可能であり、レンタサイクルとして貸し出す電動二輪車や電動三輪車の充電等に広く利用することができる。また、この装置は、自家用電動二輪車の充電用に個人の自宅に設置される専用スタンドや、企業が社員や顧客の利用に供する電動二輪車の充電用に用意する駐輪スタンドなどにも活用することが可能であり、こうしたスタンドが屋外に設置される場合でも、この装置には施錠機構（ロック機能）が備わっているため、電動二輪車の盗難防止にも役立つ。

３ 駐輪スタンド
１０ 受電側装置
１１ 固定部
１２ 円筒部
１３ 受電コイル
１４ 保護板
１５ 被施錠部
３０ 送電側装置
３１ 凹状部
３２ 被施錠部挿入孔
３３ 送電コイル
３４ 保護板
３５ ラッチ部材
４１ コア部材
４２ 電線
５０ 電池パック
６１ ロック金具
６５ 受電コイル
６６ 固定板
７３ 送電コイル
８１ ヘッドチューブ
８２ フロントフォーク
８３ フォークコラム
８４ トップチューブ
８５ ダウンチューブ
８６ シートチューブ
８７ 分岐チューブ
９１ 前カゴ
９２ 前カゴ受け
９３ 泥除け
１１１ 分割線
１１２ 結合部
１１３ 結合部
１１４ 結合部
１１５ 貫通孔
１１６ 孔
１２１ 受電コイル保持部
１５１ 板状部
１５２ 係止孔
３０１ 第１板状部
３０２ 第２板状部
３０３ 第３板状部
３１１ 壁面
３１２ 壁面
３１３ 壁面
４１１ 板状部
４１２ 磁極部
６５０ 受電コイル
７３１ 板状コア部材
７３２ 板状コア
７３３ 板状コア
１２１０ 受電コイル保持部
３０１０ 第１板状部
３０２０ 第２板状部
３０３０ 第３板状部
７３１０ 板状コア部材
７３３０ 板状コア

Claims (7)

1. 駐輪中の電動二輪・三輪車に対して電磁誘導作用により電力を給電する電動二輪・三輪車用非接触給電装置であって、
   前記電動二輪・三輪車の施錠機構を備える駐輪スタンドの側に設置された、非接触給電トランスの送電コイルを有する送電側装置と、
   前記電動二輪・三輪車の側に設置された、非接触給電トランスの受電コイルを有する受電側装置と、
   を備え、
   前記受電側装置は、
   前記電動二輪・三輪車のフレームのヘッドチューブと、該ヘッドチューブから分岐して前記電動二輪・三輪車の後方に延びる分岐チューブとの分岐位置において、前記ヘッドチューブ及び分岐チューブの一部を覆う状態で前記フレームに固定された固定部と、
   該固定部から前記電動二輪・三輪車の側方方向に突出した筒状部から成る受電コイル保持部と、
   該筒状部の先端の端面に固定された受電コイルと、
   該筒状部の先端の側面から前記電動二輪・三輪車の前方に延びた被施錠部と、
   を備え、
   前記送電側装置は、
   前記電動二輪・三輪車に設けられた前記受電側装置の前記被施錠部と前記筒状部の先端とを受け入れる、該被施錠部及び筒状部の進入する側面を除く三方が壁面で囲まれた凹状部から成るガイド部と、
   前記凹状部に進入した前記筒状部の前進を阻む位置にある前記壁面から成る位置規制部と、
   前記位置規制部を構成する前記壁面に設けられた、前記被施錠部の挿入が可能な被施錠部挿入孔と、
   前記被施錠部挿入孔に挿入された前記被施錠部をロックするロック機構と、
   前記被施錠部がロックされたときの前記筒状部の端面に固定された前記受電コイルと対向するように、前記凹状部の底面に固定された送電コイルと、
   を備えることを特徴とする電動二輪・三輪車用非接触給電装置。
   
2. 請求項１に記載の電動二輪・三輪車用非接触給電装置であって、前記受電側装置の固定部は、前記ヘッドチューブ及び分岐チューブの軸芯を含む平面を分割面とする複数の分割部材により構成され、前記複数の分割部材が、前記ヘッドチューブ及び分岐チューブの周囲を覆う状態で結合されることを特徴とする電動二輪・三輪車用非接触給電装置。
3. 請求項１または２に記載の電動二輪・三輪車用非接触給電装置であって、前記送電コイル及び受電コイルは、フェライトから成るコア部材と、該コア部材に巻回される電線とを有し、
   前記コア部材は、矩形状の外形を有する板状部と、該板状部の対向する辺に沿って、該板状部の同一面側に平行に配置された直方体状の磁極部とを有し、
   前記電線は、前記磁極部間の前記板状部の部分に巻回され、
   前記送電コイル及び受電コイルは、非接触給電時に前記磁極部が互いに対向するように、前記送電側装置の前記凹状部の底面、及び、前記受電側装置の前記筒状部の端面に固定されることを特徴とする電動二輪・三輪車用非接触給電装置。
4. 請求項３に記載の電動二輪・三輪車用非接触給電装置であって、前記送電コイル及び受電コイルは、前記磁極部の長手方向が、前記送電側装置の前記凹状部に進入した前記受電側装置の前記筒状部の前進方向と一致するように固定されることを特徴とする電動二輪・三輪車用非接触給電装置。
5. 駐輪中の電動二輪・三輪車に対して電磁誘導作用により電力を給電する電動二輪・三輪車用非接触給電装置であって、
   前記電動二輪・三輪車の施錠機構を備える駐輪スタンドの側に設置された、非接触給電トランスの送電コイルを有する送電側装置と、
   前記電動二輪・三輪車の側に設置された、非接触給電トランスの受電コイルを有する受電側装置と、
   を備え、
   前記受電側装置は、
   前記電動二輪・三輪車の前カゴを支持する前カゴ受け、または、前輪の泥除けに固定された固定部と、
   該固定部から前記電動二輪・三輪車の前方に突出した受電コイル保持部と、
   前記受電コイル保持部の先端側に保持された受電コイルと、
   を有し、
   前記送電側装置は、
   前記電動二輪・三輪車の施錠時に、前記受電コイルに対向する送電コイルが内包された第１の板状部と、
   前記電動二輪・三輪車の施錠時に、前記受電コイル保持部の先端を前記第１の板状部に当接する位置まで誘導する、前記第１の板状部の両側端から前記電動二輪・三輪車の方向に延出した第１のガイド面及び第２のガイド面と、
   を有し、前記第１の板状部が、前記受電コイル保持部の前進を阻む位置規制部として機能することを特徴とする電動二輪・三輪車用非接触給電装置。
   
6. 請求項５に記載の電動二輪・三輪車用非接触給電装置であって、
   前記送電コイルは、矩形状の板状コア部材と、該板状コア部材に巻回された電線とを有し、
   前記第１のガイド面を備える部材には、前記板状コア部材の電線が巻回されていない端面の一方に接続する第１の板状コアが内包され、
   前記第２のガイド面を備える部材には、前記板状コア部材の電線が巻回されていない端面の他方に接続する第２の板状コアが内包され、
   前記受電コイルは、柱状コア部材と、該柱状コア部材に巻回された電線とを有し、前記電動二輪・三輪車の施錠時に、前記柱状コア部材の端面の一方が前記第１の板状コアと対向し、前記柱状コア部材の端面の他方が前記第２の板状コアと対向するように前記受電コイル保持部に保持されていることを特徴とする電動二輪・三輪車用非接触給電装置。
7. 請求項６に記載の電動二輪・三輪車用非接触給電装置であって、
   前記電線が巻回された前記板状コア部材と前記第１の板状コアとの間の角度、及び、前記板状コア部材と前記第２の板状コアとの間の角度が、それぞれ鈍角であり、
   前記第１のガイド面は、前記第１の板状コアの面に平行し、前記第２のガイド面は、前記第２の板状コアの面に平行し、
   前記第１のガイド面及び第２のガイド面に誘導される前記受電コイル保持部の先端は、前記第１のガイド面と前記第２のガイド面との成す角度に対応するテーパーを有し、
   前記受電コイルの前記柱状コア部材の端面は、前記電動二輪・三輪車の施錠時に、前記第１の板状コアの面及び前記第２の板状コアの面に平行するように傾斜していることを特徴とする電動二輪・三輪車用非接触給電装置。