JP7327761B2 - コイル位置調整機構、及び非接触給電システム - Google Patents

Description

本発明は、コイル位置調整機構、及び非接触給電システムに関する。

移動体に対して非接触給電が行われることがある（例えば、特許文献１参照）。非接触給電において高効率に電力を伝送するには、受電側のコイルと送信側のコイルとの位置決めを適切に行う必要がある。

特許文献１の移動体は、受電側コイルと、非接触給電の効率に関する効率情報を取得する取得部と、受電側コイルを移動させる移動機構と、移動機構を制御する制御部とを備える。

特許文献１の制御部は、移動体が給電スポットに移動した後に、効率情報を用いて、受電側コイルを移動させる必要があるかどうかを判断する。特許文献１の制御部は、非接触給電の効率が、あらかじめ決められた程度を超えている場合に、受電側コイルを移動させる必要がないと判断し、そうでない場合に、受電側コイルを移動させる必要があると判断する。

特許文献１の制御部は、受電側コイルを移動させる必要があると判断した場合、移動機構を制御して受電側コイルを移動させ、再度、効率情報を用いて、受電側コイルを移動させる必要があるかどうかを判断する。

特許文献１の制御部は、受電側コイルを移動させる必要がないと判断するまで、受電側コイルの移動を繰り返す。あるいは、特許文献１の制御部は、受電側コイルを複数の位置に移動させ、その移動先の中から、非接触給電の効率が最も高い位置を選択する。

特開２０１７－１３５８３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の移動機構は、移動体が給電スポットに移動した後に受電側コイルを移動させて、受電側のコイルと送信側のコイルとの位置決めを行う。したがって、受電側のコイルと送信側のコイルとの位置決めに時間がかかる。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、その目的は、受電コイルと給電コイルとの位置決めをより短時間で行うことができるコイル位置調整機構、及び非接触給電システムを提供することにある。

本発明の例示的なコイル位置調整機構は、コイル移動機構を備える。前記コイル移動機構は、給電コイル又は受電コイルの位置を変位させる。前記コイル移動機構は、支持体と、少なくとも１つの付勢部材とを有する。前記支持体は、前記給電コイル又は前記受電コイルを支持する。前記少なくとも１つの付勢部材は、前記支持体を付勢する。前記少なくとも１つの付勢部材は、第１付勢部材と、第２付勢部材と、第３付勢部材とのうちの少なくとも１つを含む。前記第１付勢部材は、前記支持体をＸ方向に付勢する。前記第２付勢部材は、前記支持体をＹ方向に付勢する。前記第３付勢部材は、前記支持体を中心軸まわりに付勢する。前記Ｙ方向は前記Ｘ方向に直交する方向であり、前記中心軸は、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向を含む面に直交する。

本発明の例示的な非接触給電システムは、移動体と、受電設備と、給電設備と、上記のコイル位置調整機構とを備える。前記受電設備は、受電コイルを有する。前記給電設備は、給電コイルを有し、前記給電コイルから前記受電コイルへ電力を伝送する。前記受電設備は、前記移動体に搭載される。前記コイル位置調整機構が備える前記コイル移動機構は、前記移動体又は前記給電設備に設けられる。

例示的な本発明によれば、受電コイルと給電コイルとの位置決めをより短時間で行うことができる。

図１は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムを示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係るコイル位置調整機構を示す斜視図である。 図３は、本発明の実施形態に係るコイル位置調整機構を示す平面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る移動体を示す正面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る移動体を示す側面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムを示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の例示的な実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合がある。また、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

本願明細書では、発明の理解を容易にするため、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向を記載することがある。Ｘ方向及びＹ方向は水平方向に平行であり、Ｚ方向は鉛直方向に平行である。また、本願明細書では、発明の理解を容易にするため、Ｘ方向を前後方向と記載し、Ｙ方向を左右方向と記載し、Ｚ方向を上下方向と記載することがある。

まず図１を参照して、本実施形態の非接触給電システム１００を説明する。図１は、本実施形態に係る非接触給電システム１００を示す図である。図１に示すように、非接触給電システム１００は、移動体１０と、受電設備１１０と、給電設備１２０とを備える。受電設備１１０は、移動体１０に搭載される。

受電設備１１０は受電コイル１１２を有し、給電設備１２０は給電コイル１２２を有する。給電設備１２０は、給電コイル１２２から受電コイル１１２へ電力を伝送する。具体的には、移動体１０が給電設備１２０に接近し、受電コイル１１２と給電コイル１２２との間の距離が給電可能最大距離以下となる位置で移動体１０が停止すると、給電コイル１２２から受電コイル１１２へ非接触で電力が供給される。給電可能最大距離は、給電コイル１２２から受電コイル１１２への電力伝送が可能な給電範囲において、受電コイル１１２が給電コイル１２２から最も離れている位置に対応する。なお、非接触給電方式は特に限定されず、例えば、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、又は電界共鳴方式のいずれかである。

続いて図２及び図３を参照して、本実施形態のコイル位置調整機構１を説明する。図２は、本実施形態に係るコイル位置調整機構１を示す斜視図である。図１を参照して説明した非接触給電システム１００は、コイル位置調整機構１を更に備える。

図２に示すように、コイル位置調整機構１は、コイル移動機構２と、第１位置合わせ部材８とを備える。本実施形態において、コイル移動機構２は、図１を参照して説明した給電設備１２０に設けられ、第１位置合わせ部材８は、図１を参照して説明した移動体１０に設けられる。以下では、まず図２及び図３を参照して、本実施形態のコイル移動機構２を説明する。

図２に示すように、コイル移動機構２は、ベース体３と、可動式ガイド４と、第１付勢部材５と、一対の第２付勢部材６と、第１シャフト５１と、第２シャフト６１とを有する。本実施形態において、コイル移動機構２は、図１を参照して説明した給電コイル１２２の位置を変位させる。より具体的には、コイル移動機構２は、給電コイル１２２を収容する給電パッド１２１の位置を変位させる。本実施形態において、給電コイル１２２及び給電パッド１２１の位置の変位には、Ｘ方向及びＹ方向における給電コイル１２２及び給電パッド１２１の位置の変位と、図３を参照して説明するθ方向（回転方向）における給電コイル１２２及び給電パッド１２１の回転位置の変位とが含まれる。

なお、本願明細書では、給電パッド１２１が配置される側を「－Ｘ側」とし、その反対側を「＋Ｘ側」として実施形態を説明する。また、「－Ｘ側」をコイル移動機構２の前側とし、「＋Ｘ側」をコイル移動機構２の後側として実施形態を説明する。また、コイル移動機構２の左側を「＋Ｙ側」とし、コイル移動機構２の右側を「－Ｙ側」として実施形態を説明する。

ベース体３は、例えば、地面又は床面に固定される。より具体的には、ベース体３は、ベース部３１を有する。ベース部３１は、上下方向（Ｚ方向）に延びる貫通孔３ａを有する。貫通孔３ａは、ベース部３１を貫通する。貫通孔３ａにボルトのような締結部材が挿入されて、ベース体３が地面又は床面に固定される。なお、本願明細書では、ベース体３が配置される側を「－Ｚ側」とし、その反対側を「＋Ｚ側」として実施形態を説明する。また、「－Ｚ側」を下側とし、「＋Ｚ側」を上側として実施形態を説明する。

ベース体３は、ベース部３１に加えて、第１壁部３２及び第２壁部３３を有する。第１壁部３２及び第２壁部３３は、ベース体３のベース部３１から上側（＋Ｚ側）に突出する。第１壁部３２及び第２壁部３３は、前後方向（Ｘ方向）において対向する。より具体的には、第１壁部３２は、ベース体３のベース部３１の前側端部（－Ｘ側の端部）に設けられ、第２壁部３３は、ベース体３のベース部３１の後側端部（＋Ｘ側の端部）に設けられる。

第１シャフト５１は、前後方向（Ｘ方向）に延びる棒状部材であり、ベース体３に固定される。より具体的には、第１シャフト５１の一端が第１壁部３２に固定され、第１シャフト５１の他端が第２壁部３３に固定される。

可動式ガイド４は、第１可動体４１と、第２可動体４２と、第３可動体４３とを有する。本実施形態の可動式ガイド４は、図１を参照して説明した給電コイル１２２をＸ方向、Ｙ方向、及び図３を参照して説明するθ方向に案内する。より具体的には、可動式ガイド４は給電パッド１２１をＸ方向、Ｙ方向、及びθ方向に案内する。

第１可動体４１は、ベース体３のベース部３１の上方に配置される。あるいは、第１可動体４１は、ベース体３のベース部３１の上面にスライド自在に配置される。

第１可動体４１は、前後方向に延びる第１貫通孔を有する。第１貫通孔は第１可動体４１を貫通する。第１シャフト５１は、第１貫通孔に挿入されて、第１可動体４１を前後方向（Ｘ方向）に案内する。したがって、第１シャフト５１は、第１可動体４１をＸ方向に案内する案内部材として機能する。好ましくは、第１可動体４１は、第１貫通孔に配置される第１軸受部を有する。第１軸受部は、第１シャフト５１を前後方向（Ｘ方向）にスライド自在に支持する。

なお、第１可動体４１がベース体３のベース部３１の上面に配置される場合、コイル移動機構２は、１つの第１シャフト５１を有してもよいし、複数の第１シャフト５１を有してもよい。一方、第１可動体４１がベース体３のベース部３１の上方に配置される場合、第１可動体４１を安定して支持するために、コイル移動機構２は、複数の第１シャフト５１を有することが好ましい。

第１付勢部材５は、第１可動体４１をＸ方向に付勢する。本実施形態において、第１付勢部材５は、ばねである。具体的には、第１付勢部材５は、第１シャフト５１に取り付けられる。第１付勢部材５の一端は、第１可動体４１の後面に接触し、第１付勢部材５の他端は、第２壁部３３に接触する。あるいは、第１付勢部材５の一端は、第１可動体４１の後面に固定され、第１付勢部材５の他端は、第２壁部３３に固定される。第１付勢部材５は、第１可動体４１を前側（－Ｘ側）へ付勢する。換言すると、第１付勢部材５は、第１可動体４１を第１壁部３２へ向けて付勢する。なお、第１付勢部材５の数は、第１シャフト５１と同数であってもよいし、第１シャフト５１より少ない数であってもよい。

第２可動体４２は、第１可動体４１の上方に配置される。あるいは、第２可動体４２は、第１可動体４１の上面にスライド自在に配置される。より具体的には、第２可動体４２はベース部４２１を有し、第２可動体４２のベース部４２１が第１可動体４１の上方又は上面に配置される。第２可動体４２のベース部４２１の左右方向（Ｙ方向）の長さは、第１可動体４１の左右方向（Ｙ方向）の長さよりも長く、第２可動体４２のベース部４２１の左右方向の両端部は、第１可動体４１から突出する。

第２可動体４２は、ベース部４２１に加えて、第３壁部４２２及び第４壁部４２３を有する。第３壁部４２２及び第４壁部４２３は、第２可動体４２のベース部４２１から下側（－Ｚ側）に突出する。第３壁部４２２及び第４壁部４２３は左右方向（Ｙ方向）において対向する。より具体的には、第３壁部４２２は、第２可動体４２のベース部４２１の左側端部（＋Ｙ側の端部）に設けられ、第４壁部４２３は、第２可動体４２のベース部４２１の右側端部（－Ｙ側の端部）に設けられる。

第２シャフト６１は、左右方向（Ｙ方向）に延びる棒状部材であり、第２可動体４２に固定される。より具体的には、第２シャフト６１の一端が第３壁部４２２に固定され、第２シャフト６１の他端が第４壁部４２３に固定される。また、第１可動体４１は、左右方向に延びる第２貫通孔を有する。第２貫通孔は、第１可動体４１を貫通する。第２シャフト６１は、第２貫通孔に挿入されて、第１可動体４１を左右方向（Ｙ方向）に案内する。したがって、第２シャフト６１は、第１可動体４１をＹ方向に案内する案内部材として機能する。好ましくは、第２可動体４２は、第２貫通孔に配置される第２軸受部を有する。第２軸受部は、第２シャフト６１を左右方向（Ｙ方向）にスライド自在に支持する。

なお、第２可動体４２が第１可動体４１の上面に配置される場合、コイル移動機構２は、１つの第２シャフト６１を有してもよいし、複数の第２シャフト６１を有してもよい。一方、第２可動体４２が第１可動体４１の上方に配置される場合、第２可動体４２を安定して支持するために、コイル移動機構２は、複数の第２シャフト６１を有することが好ましい。

一対の第２付勢部材６は、第２可動体４２をＹ方向に付勢する。本実施形態において、第２付勢部材６は、ばねである。具体的には、一対の第２付勢部材６は、第２シャフト６１に取り付けられる。一対の第２付勢部材６のうちの一方は、第１可動体４１の左側面と第３壁部４２２との間に配置される。一対の第２付勢部材６のうちの他方は、第１可動体４１の右側面と第４壁部４２３との間に配置される。以下、第１可動体４１の左側面と第３壁部４２２との間に配置される第２付勢部材６を「左側の第２付勢部材６」と記載し、第１可動体４１の右側面と第４壁部４２３との間に配置される第２付勢部材６を「右側の第２付勢部材６」と記載する。

左側の第２付勢部材６の一端は、第１可動体４１の左側面に接触し、左側の第２付勢部材６の他端は、第３壁部４２２に接触する。あるいは、左側の第２付勢部材６の一端は、第１可動体４１の左側面に固定され、左側の第２付勢部材６の他端は、第３壁部４２２に固定される。左側の第２付勢部材６は、第３壁部４２２を左側（＋Ｙ側）へ付勢する。換言すると、左側の第２付勢部材６は、第２可動体４２を左側へ付勢する。

右側の第２付勢部材６の一端は、第１可動体４１の右側面に接触し、右側の第２付勢部材６の他端は、第４壁部４２３に接触する。あるいは、右側の第２付勢部材６の一端は、第１可動体４１の右側面に固定され、右側の第２付勢部材６の他端は、第４壁部４２３に固定される。右側の第２付勢部材６は、第４壁部４２３を右側（－Ｙ側）へ付勢する。換言すると、右側の第２付勢部材６は、第２可動体４２を右側へ付勢する。

なお、一対の第２付勢部材６の数は第２シャフト６１と同数であってもよいし、第２シャフト６１より少ない数であってもよい。

本実施形態において、第３可動体４３は、図１を参照して説明した給電コイル１２２を支持する。より具体的には、第３可動体４３は給電パッド１２１を支持する。第３可動体４３は支持体の一例である。

第３可動体４３は、第２可動体４２の上方に配置される。より具体的には、第３可動体４３はベース部４３１を有し、第３可動体４３のベース部４３１が第２可動体４２の上方に配置される。

第３可動体４３は、ベース部４３１に加えて、第５壁部４３２及び第２位置合わせ部材４４を有する。第２位置合わせ部材４４については、第１位置合わせ部材８と共に後述する。

第５壁部４３２は、第３可動体４３のベース部４３１から上側（＋Ｚ側）に突出する。より具体的には、第５壁部４３２は、第３可動体４３のベース部４３１の前側端部（－Ｘ側の端部）に設けられる。また、第５壁部４３２の前面（－Ｘ側の面）に、給電パッド１２１が固定される。

図３は、本実施形態に係るコイル位置調整機構１を示す平面図である。図３に示すように、コイル移動機構２は、第３付勢部材７と、第３シャフト７１とを更に有する。

第３シャフト７１は、上下方向（Ｚ方向）に延びる棒状部材であり、上下方向に延びる中心軸を有する。中心軸は、Ｘ方向及びＹ方向を含む面に直交する。換言すると、中心軸は、水平面に直交する。なお、本願明細書では、第３シャフト７１の中心軸に対する周方向を「θ方向」と記載する場合がある。

第３シャフト７１の上側端部は第３可動体４３のベース部４３１に固定される。一方、第３シャフト７１の下側端部は、第２可動体４２のベース部４２１に回動自在に支持される。換言すると、第２可動体４２のベース部４２１は、第３シャフト７１の中心軸を中心に、第３シャフト７１を回動自在に支持する。具体的には、第２可動体４２のベース部４２１は、ベース部４２１の上面から下方に延びる凹部を有し、この凹部に第３シャフト７１の下側端部が嵌る。好ましくは、第２可動体４２は、ベース部４２１の凹部に配置される第３軸受部を有する。第３軸受部は、第３シャフト７１を周方向（θ方向）に回動自在に支持する。

第３付勢部材７は、第２可動体４２のベース部４２１と第３可動体４３のベース部４３１との間の隙間に配置される。第３付勢部材７は、第３シャフト７１の中心軸を中心に、第３可動体４３を周方向（θ方向）に付勢する。換言すると、第３付勢部材７は、第３可動体４３を中心軸まわりに付勢する。

本実施形態において、第３付勢部材７は、ばねである。具体的には、本実施形態のコイル移動機構２は、２つの第３付勢部材７を有する。２つの第３付勢部材７のうちの一方は、第３シャフト７１の左側（＋Ｙ側）に配置され、２つの第３付勢部材７のうちの他方は、第３シャフト７１の右側（－Ｙ側）に配置される。各第３付勢部材７の一端７ａは第２可動体４２のベース部４２１に固定され、各第３付勢部材７の他端７ｂは第３可動体４３のベース部４３１に固定される。以下、第３シャフト７１の左側（＋Ｙ側）に配置される第３付勢部材７を「左側の第３付勢部材７」と記載する場合がある。また、第３シャフト７１の右側（－Ｙ側）に配置される第３付勢部材７を「右側の第３付勢部材７」と記載する場合がある。

左側の第３付勢部材７は、第３可動体４３を時計回り方向に付勢し、右側の第３付勢部材７は、第３可動体４３を反時計回り方向に付勢する。したがって、２つの第２付勢部材６は、互いに逆の回転方向に第３可動体４３を付勢する。なお、本願明細書では、時計回り方向を「－θ方向」とし、反時計回り方向を「＋θ方向」として実施形態を説明する。

以上、図２及び図３を参照して、本実施形態のコイル移動機構２を説明した。本実施形態のコイル移動機構２によれば、第３可動体４３は、Ｘ方向及びＹ方向に移動自在であり、θ方向に回動自在である。また、第３可動体４３は、第１付勢部材５によってＸ方向に付勢され、第２付勢部材６によってＹ方向に付勢される。更に、第３可動体４３は、第３付勢部材７によって中心軸まわりに付勢される。換言すると、第３可動体４３は、第３付勢部材７によってθ方向に付勢される。

続いて図２及び図３を参照して、第１位置合わせ部材８及び第２位置合わせ部材４４について説明する。図２及び図３に示すように、第１位置合わせ部材８は、ベース部８１と、突起部８２とを有する。突起部８２はベース部８１から突出する。本実施形態において、突起部８２の平面視形状は三角形であり、突起部８２は、２つの斜面８２１と、１つの頂点８２２とを有する。突起部８２の２つの斜面８２１は第２接触面の一例である。

第２位置合わせ部材４４は、第５壁部４３２に前面に固定される。換言すると、第２位置合わせ部材４４は、第５壁部４３２のうち、給電パッド１２１が配置される面に固定される。したがって、給電パッド１２１と第２位置合わせ部材４４とは、第５壁部４３２の同じ面に配置される。

本実施形態において、第２位置合わせ部材４４は、給電パッド１２１よりも上方に配置される。より具体的には、第２位置合わせ部材４４は、第５壁部４３２の上端部に固定される。

第２位置合わせ部材４４は、切り欠き部４４ａを有する。切り欠き部４４ａは、第２位置合わせ部材４４の前面から後方（＋Ｘ方向）へ延びる。本実施形態において、切り欠き部４４ａの平面視形状は三角形であり、切り欠き部４４ａは、２つの斜面４４１と、１つの頂点４４ｂとを有する。換言すると、第３可動体４３は、２つの斜面４４１を有する。本実施形態において、切り欠き部４４ａの頂点４４ｂは、Ｘ方向において第３シャフト７１の中心軸と対向する。

切り欠き部４４ａの２つの斜面４４１は互いに交差する方向に延びる。具体的には、２つの斜面４４１は、第２位置合わせ部材４４の前面から、Ｘ方向に交差する方向に延びる。本実施形態において、切り欠き部４４ａの平面視形状は突起部８２の平面視形状と一致する。したがって、切り欠き部４４ａの２つの斜面４４１は、突起部８２の２つの斜面８２１と一致する形状を含む。切り欠き部４４ａの２つの斜面４４１は第１接触面の一例である。

図１を参照して説明した非接触給電システム１００において、給電設備１２０から受電設備１１０に非接触で電力を供給する際に、突起部８２の２つの斜面８２１は切り欠き部４４ａの２つの斜面４４１に接触し、突起部８２の頂点８２２は切り欠き部４４ａの頂点４４ｂに接触する。本実施形態では、非接触給電の効率、すなわち、給電コイル１２２（図１）から受電コイル１１２（図１）への電力伝送の効率は、突起部８２の２つの斜面８２１が切り欠き部４４ａの２つの斜面４４１に接触し、突起部８２の頂点８２２が切り欠き部４４ａの頂点４４ｂに接触する状態で高効率となる。

続いて図１から図３を参照して、コイル移動機構２の動作を説明する。本実施形態では、給電設備１２０から受電設備１１０に非接触で電力を供給する際に、突起部８２が切り欠き部４４ａに嵌る位置まで移動体１０が移動する。なお、以下の説明において、突起部８２が切り欠き部４４ａに嵌る前のコイル移動機構２の状態を「初期状態」と記載する。初期状態は、突起部８２が切り欠き部４４ａに接触する前の状態である。

本実施形態において、移動体１０は、給電設備１２０から受電設備１１０に非接触で電力を供給する際に、突起部８２を切り欠き部４４ａに接触させ、第１付勢部材５の付勢力に抗して第１可動体４１～第３可動体４３を初期状態の位置から＋Ｘ方向へ移動させる。例えば、非接触給電時における移動体１０の目標停止位置は、第１付勢部材５の長さが初期状態における長さの半分の長さとなる位置である。

また、移動体１０が目標停止位置まで移動する際に、突起部８２の頂点８２２が切り欠き部４４ａの頂点４４ｂから左側（＋Ｙ側）又は右側（－Ｙ側）にずれた状態で＋Ｘ方向に移動した場合、突起部８２が切り欠き部４４ａに接触すると、第２可動体４２及び第３可動体４３が初期状態の位置から＋Ｙ方向又は－Ｙ方向に移動する。この結果、突起部８２の２つの斜面８２１が切り欠き部４４ａの２つの斜面４４１に接触し、突起部８２の頂点８２２が切り欠き部４４ａの頂点４４ｂに接触する。

また、移動体１０が目標停止位置まで移動する際に、Ｘ方向に対して交差する方向に移動した場合、突起部８２が切り欠き部４４ａに接触すると、第３可動体４３が初期状態の回転位置から＋θ方向又は－θ方向に回動し、第２可動体４２及び第３可動体４３が初期状態の位置から＋Ｙ方向又は－Ｙ方向に移動する。この結果、突起部８２の２つの斜面８２１が切り欠き部４４ａの２つの斜面４４１に接触し、突起部８２の頂点８２２が切り欠き部４４ａの頂点４４ｂに接触する。

以上、図１～図３を参照して、本実施形態の非接触給電システム１００及びコイル位置調整機構１を説明した。本実施形態によれば、移動体１０が目標停止位置まで移動するだけで、受電コイル１１２と給電コイル１２２とが適切な位置に位置決めされる。具体的には、高効率で電力を伝送できる位置に、受電コイル１１２と給電コイル１２２とが位置決めされる。したがって、受電コイル１１２と給電コイル１２２との位置決めをより短時間で行うことができる。

また、本実施形態によれば、移動体１０の停止位置の精度が、突起部８２を切り欠き部４４ａに嵌めることができる精度であれば、高効率で電力を伝送することが可能となる。具体的には、突起部８２の頂点８２２が切り欠き部４４ａの頂点４４ｂから左側（＋Ｙ側）又は右側（－Ｙ側）にずれた状態で移動体１０が＋Ｘ方向に移動して、移動体１０の停止位置が目標停止位置から外れる場合であっても、高効率で電力を伝送することが可能となる。また、移動体１０がＸ方向に対して交差する方向に移動して、移動体１０の停止位置が目標停止位置から外れる場合であっても、高効率で電力を伝送することが可能となる。

また、例えば、移動体１０の目標停止位置が、第１可動体４１～第３可動体４３を初期状態の位置から＋Ｘ方向へ移動させない位置である場合、移動体１０の停止位置の精度によっては、突起部８２が切り欠き部４４ａに接触しない可能性がある。あるいは、突起部８２が切り欠き部４４ａに浅く嵌って、突起部８２と切り欠き部４４ａとの接触状態が、高効率で電力を伝送できる状態とならない可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、移動体１０は、非接触給電時に、第１可動体４１～第３可動体４３を初期状態の位置から＋Ｘ方向へ移動させる。したがって、突起部８２を切り欠き部４４ａに、より確実に嵌めることができる。換言すると、突起部８２と切り欠き部４４ａとの接触状態を、より確実に、高効率で電力を伝送できる状態にすることができる。

また、本実施形態によれば、コイル位置調整機構１が第１位置合わせ部材８を備える。したがって、第１位置合わせ部材８が、第２位置合わせ部材４４の形状に整合する形状を有することにより、第１位置合わせ部材８を第２位置合わせ部材４４に接触させて、受電コイル１１２と給電コイル１２２とを、高効率で電力を伝送できる位置に位置決めすることができる。

また、本実施形態によれば、第１位置合わせ部材８が突起部８２を有する。したがって、移動体１０から突起部８２を突出させることができるため、第１位置合わせ部材８を第２位置合わせ部材４４に、より確実に接触させることができる。

更に、第２位置合わせ部材４４が、突起部８２の形状に整合する形状を有することにより、第１位置合わせ部材８を第２位置合わせ部材４４に接触させて、受電コイル１１２と給電コイル１２２とを、高効率で電力を伝送できる位置に位置決めすることができる。本実施形態では、突起部８２の２つの斜面８２１の形状が、切り欠き部４４ａの２つの斜面４４１の形状と一致する。したがって、突起部８２の２つの斜面８２１を切り欠き部４４ａの２つの斜面４４１に接触させて、受電コイル１１２と給電コイル１２２とを、高効率で電力を伝送できる位置に位置決めすることができる。

続いて、第１付勢部材５～第３付勢部材７の付勢力について説明する。第１付勢部材５の付勢力は、第２付勢部材６及び第３付勢部材７の付勢力以下であっても、第２付勢部材６及び第３付勢部材７の付勢力より大きくてもよいが、第２付勢部材６及び第３付勢部材７の付勢力より大きいことが好ましい。第１付勢部材５の付勢力が第２付勢部材６及び第３付勢部材７の付勢力より大きいことにより、第１付勢部材５の付勢力が第２付勢部材６及び第３付勢部材７の付勢力以下である場合と比べて、初期状態の切り欠き部４４ａに対する突起部８２のＹ方向へのずれ量、及び、初期状態の切り欠き部４４ａに対する突起部８２の傾きの程度に応じて、第３可動体４３をＹ方向及びθ方向に確実に動作させ、受電コイル１１２と給電コイル１２２とを、高効率で電力を伝送できる位置に、より確実に位置決めすることができる。

また、第２付勢部材６の付勢力は、第３付勢部材７の付勢力以下であっても、第３付勢部材７の付勢力より大きくてもよいが、第３付勢部材７の付勢力より大きいことが好ましい。第２付勢部材６の付勢力が第３付勢部材７の付勢力より大きいことにより、第２付勢部材６の付勢力が第３付勢部材７の付勢力以下である場合に比べて、初期状態の切り欠き部４４ａに対する突起部８２の傾きの程度に応じて、第３可動体４３をθ方向に確実に動作させ、受電コイル１１２と給電コイル１２２とを、高効率で電力を伝送できる位置に、より確実に位置決めすることができる。

続いて図４及び図５を参照して、移動体１０を説明する。図４は、本実施形態に係る移動体１０を示す正面図であり、図５は、本実施形態に係る移動体１０を示す側面図である。移動体１０は、例えば無人搬送車（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＡＧＶ）である。無人搬送車は、所望の目的地に自律的に移動する。

図４及び図５に示すように、移動体１０は、外装体１１と、駆動輪１２とを備える。また、移動体１０は、駆動輪１２を回転させるモータ及びギアと、駆動回路とを有する。駆動回路は、モータを駆動する信号を生成する。モータ、ギア及び駆動回路は、外装体１１の内部に配置される。

本実施形態の移動体１０には、受電パッド１１１が搭載される。受電パッド１１１は、図１を参照して説明した受電コイル１１２を収容する。受電パッド１１１は、外装体１１の内部のうち、外装体１１の前面側に配置される。

また、移動体１０には、第１位置合わせ部材８が設けられる。本実施形態では、第１位置合わせ部材８は、外装体１１の前面に固定される。したがって、突起部８２は、移動体１０の前進方向に突出する。また、第１位置合わせ部材８は、受電パッド１１１の上側に配置される。したがって、移動体１０が、コイル移動機構２に向かって前進し、突起部８２が切り欠き部４４ａに嵌る位置まで移動することにより、高効率で電力を伝送できる位置に、受電コイル１１２と給電コイル１２２とを位置決めすることができる。

続いて図６を参照して、本実施形態の非接触給電システム１００を説明する。図６は、本実施形態に係る非接触給電システム１００を示すブロック図である。まず、受電設備１１０について説明する。

図６に示すように、受電設備１１０は、受電コイル１１２と、磁性体コア１１３と、コンデンサ１１４と、整流器１１５と、充電器１１６と、バッテリ１１７と、受電側コントローラ１１８とを備える。

受電コイル１１２及び磁性体コア１１３は、図４及び図５を参照して説明した受電パッド１１１に収容される。受電コイル１１２は、磁性体コア１１３に巻き付けられている。コンデンサ１１４は、受電コイル１１２に接続される。受電コイル１１２、磁性体コア１１３、及びコンデンサ１１４は、受電側の共振器を構成する。

整流器１１５は、受電側の共振器の出力を整流して直流電圧を生成する。充電器１１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、整流器１１５の出力（直流電圧）を、バッテリ１１７に充電するのに適した電圧に変換する。バッテリ１１７は二次電池であり、充電器１１６に接続される。受電側コントローラ１１８は、充電時に充電器１１６のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子を制御する。

続いて、給電設備１２０について説明する。図６に示すように、給電設備１２０は、給電コイル１２２と、磁性体コア１２３と、コンデンサ１２４と、電源部１２５と、給電側コントローラ１２６とを備える。

給電コイル１２２及び磁性体コア１２３は、図２及び図３を参照して説明した給電パッド１２１に収容される。給電コイル１２２は、磁性体コア１２３に巻き付けられている。コンデンサ１２４は、給電コイル１２２に接続される。給電コイル１２２、磁性体コア１２３、及びコンデンサ１２４は、給電側の共振器を構成する。

電源部１２５は、給電側コントローラ１２６からの指令により、給電側の共振器に所定周波数の交流電圧を供給する。この結果、給電コイル１２２から受電コイル１１２へ電力が伝送されて、受電コイル１１２に伝送された電力に基づいて、バッテリ１１７が充電される。バッテリ１１７に充電された電力は、移動体１０の各構成要素の動作に用いられる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されず、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本発明による実施形態において、第１付勢部材５は、第１可動体４１と第２壁部３３との間にのみ配置されたが、コイル移動機構２は、第１可動体４１と第２壁部３３との間に配置される第１付勢部材５に加えて、第１可動体４１と第１壁部３２との間に配置される第１付勢部材５を更に有してもよい。

また、本発明による実施形態では、左側の第２付勢部材６が第２可動体４２を左側へ付勢し、右側の第２付勢部材６が第２可動体４２を右側へ付勢したが、左側の第２付勢部材６が第２可動体４２を右側へ付勢し、右側の第２付勢部材６が第２可動体４２を左側へ付勢してもよい。

また、本発明による実施形態では、各第３付勢部材７の一端７ａが第２可動体４２のベース部４２１に固定され、各第３付勢部材７の他端７ｂが第３可動体４３のベース部４３１に固定されたが、各第３付勢部材７の一端７ａが第３可動体４３のベース部４３１に固定され、各第３付勢部材７の他端７ｂが第２可動体４２のベース部４２１に固定されてもよい。

また、本発明による実施形態では、左側の第３付勢部材７が第３可動体４３を時計回り方向（－θ方向）に付勢し、右側の第３付勢部材７が第３可動体４３を反時計回り方向（＋θ方向）に付勢したが、左側の第３付勢部材７が第３可動体４３を反時計回り方向（＋θ方向）に付勢し、右側の第３付勢部材７が第３可動体４３を時計回り方向（－θ方向）に付勢してもよい。

また、本発明による実施形態では、第２位置合わせ部材４４が切り欠き部４４ａを有したが、第２位置合わせ部材４４は、切り欠き部４４ａに替えて、第２位置合わせ部材４４の前面に、＋Ｘ方向へ凹む凹部を有してもよい。

また、本発明による実施形態では、突起部８２の平面視形状及び切り欠き部４４ａの平面視形状が三角形であったが、突起部８２が切り欠き部４４ａに嵌ることによって、高効率で電力を伝送できる位置に、受電コイル１１２と給電コイル１２２とが位置決めされる限り、突起部８２の平面視形状及び切り欠き部４４ａの平面視形状は限定されない。例えば、突起部８２の平面視形状及び切り欠き部４４ａの平面視形状は、円弧形状であってもよい。

また、本発明による実施形態では、突起部８２の平面視形状と切り欠き部４４ａの平面視形状とが同じ形状であったが、突起部８２が切り欠き部４４ａに嵌ることによって、高効率で電力を伝送できる位置に、受電コイル１１２と給電コイル１２２とが位置決めされる限り、突起部８２の平面視形状と切り欠き部４４ａの平面視形状とは一致していなくてもよい。

また、本発明による実施形態では、第１位置合わせ部材８が１つの突起部８２を有したが、第１位置合わせ部材８は２つ以上の突起部８２を有してもよい。

また、本発明による実施形態では、第１位置合わせ部材８が突起部８２を有したが、突起部８２は省略され得る。この場合、第３可動体４３は、例えば、第１位置合わせ部材８のベース部８１と接触する接触面を有する。

また、本発明による実施形態では、コイル位置調整機構１が第１位置合わせ部材８を備えたが、第１位置合わせ部材８は省略され得る。この場合、第３可動体４３は、例えば、移動体１０の外装体１１と接触する接触面を有する。

また、本発明による実施形態において、第１付勢部材５は、ばねであったが、第１付勢部材５は、第１可動体４１～第３可動体４３をＸ方向に付勢できる限り、ばねに限定されない。例えば、第１付勢部材５は、ゴムであってもよい。換言すると、第１付勢部材５は、弾性体であればよい。

同様に、本発明による実施形態において、第２付勢部材６は、ばねであったが、第２付勢部材６は、第２可動体４２及び第３可動体４３をＹ方向に付勢できる限り、ばねに限定されない。例えば、第２付勢部材６は、ゴムであってもよい。換言すると、第２付勢部材６は、弾性体であればよい。

また、本発明による実施形態において、第３付勢部材７は、ばねであったが、第３付勢部材７は、第３可動体４３をθ方向に付勢できる限り、ばねに限定されない。例えば、第３付勢部材７は、ゴムであってもよい。換言すると、第３付勢部材７は、弾性体であればよい。

また、本発明による実施形態では、第３シャフト７１の上側端部が第３可動体４３のベース部４３１に固定されたが、第３シャフト７１の下側端部が第２可動体４２のベース部４２１に固定されてもよい。この場合、第３シャフト７１の上側端部は第３可動体４３のベース部４３１に回動自在に支持される。

また、本発明による実施形態では、第１シャフト５１が第１可動体４１～第３可動体４３をＸ方向に案内したが、第１可動体４１～第３可動体４３は、例えば、Ｘ方向に延びる案内レールによってＸ方向に案内されてもよい。

同様に、本発明による実施形態では、第２シャフト６１が第２可動体４２及び第３可動体４３をＹ方向に案内したが、第２可動体４２及び第３可動体４３は、例えば、Ｙ方向に延びる案内レールによってＹ方向に案内されてもよい。

また、本発明による実施形態では、第３可動体４３をθ方向に回動自在に支持する部材として、第３シャフト７１が使用されたが、第３可動体４３は、例えば、円弧状に延びる案内レールによってθ方向に案内されてもよい。

また、本発明による実施形態では、給電コイル１２２を支持する支持体（第３可動体４３）がＸ方向、Ｙ方向、及びθ方向に動作したが、給電コイル１２２を支持する支持体は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びθ方向のうちの１つの方向、又は２つの方向に動作してもよい。この場合、コイル移動機構２は、第１付勢部材５～第３付勢部材７のうちの１つ又は２つを有し、第１シャフト５１～第３シャフト７１のうちの１つ又は２つを有する。

また、本発明による実施形態では、コイル移動機構２が第１シャフト５１及び第２シャフト６１を有したが、第１シャフト５１及び第２シャフト６１は省略され得る。例えば、第１可動体４１がベース体３上に配置される場合、第１シャフト５１は省略されてもよい。また、第２可動体４２が第１可動体４１上に配置される場合、第２シャフト６１は省略されてもよい。

また、本発明による実施形態では、ベース体３が地面又は床面に固定されたが、ベース体３が固定される対象は、地面又は床面に限定されない。例えば、ベース体３は、地面又は床面に設置された支持台に固定されてもよいし、給電設備１２０が備える箱状体に固定されてもよい。支持台は、コイル移動機構２を支持する台である。給電設備１２０が備える箱状体は、例えば、コンデンサ１２４と、電源部１２５と、給電側コントローラ１２６とを収容する。換言すると、ベース体３は、地面又は床面よりも高い位置に配置されてもよい。

また、本発明による実施形態では、コイル移動機構２が給電コイル１２２の位置を変位させたが、コイル移動機構２は受電コイル１１２の位置を変位させてもよい。この場合、コイル移動機構２は移動体１０に設けられ、第３可動体４３は受電コイル１１２を支持する。また、第１位置合わせ部材８は給電設備１２０に設けられる。

本出願は、２０１８年４月１３日に出願された日本特許出願である特願２０１８－０７７７０６号に基づく優先権を主張し、当該日本特許出願のすべての記載内容を援用する。

本発明は、無人搬送台車のような移動体の非接触給電に有用である。

１ コイル位置調整機構
２ コイル移動機構
５ 第１付勢部材
６ 第２付勢部材
７ 第３付勢部材
８ 第１位置合わせ部材
１０ 移動体
４３ 第３可動体
８１ ベース部
８２ 突起部
１００ 非接触給電システム
１１０ 受電設備
１１２ 受電コイル
１２０ 給電設備
１２２ 給電コイル
４４１ 斜面
８２１ 斜面

Claims (7)

1. 給電コイル又は受電コイルの位置を変位させるコイル移動機構を備え、
   前記コイル移動機構は、
   前記給電コイル又は前記受電コイルを支持する支持体と、
   前記支持体を付勢する少なくとも１つの付勢部材と
   を有し、
   前記少なくとも１つの付勢部材は、
   前記支持体をＸ方向に付勢する第１付勢部材と、
   前記支持体をＹ方向に付勢する第２付勢部材と、
   前記支持体を中心軸まわりに付勢する第３付勢部材と
   のうちの少なくとも１つを含み、
   前記Ｙ方向は前記Ｘ方向に直交する方向であり、
   前記中心軸は、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向を含む面に直交し、
   前記少なくとも１つの付勢部材は、前記第２付勢部材及び前記第３付勢部材を含み、
   前記第２付勢部材の付勢力は、前記第３付勢部材の付勢力よりも大きい、コイル位置調整機構。
2. 前記少なくとも１つの付勢部材は、前記第１付勢部材と、前記第２付勢部材及び前記第３付勢部材のうちの少なくとも一方とを含み、
   前記第１付勢部材の付勢力は、前記第２付勢部材及び前記第３付勢部材の付勢力よりも大きい、請求項１に記載のコイル位置調整機構。
3. 移動体又は給電設備に設けられる位置合わせ部材を更に備え、
   前記支持体は、前記位置合わせ部材と接触する第１接触面を有する、請求項１又は請求項２に記載のコイル位置調整機構。
4. 前記位置合わせ部材は、ベース部と、前記ベース部から突出する突起部とを有し、
   前記第１接触面は、前記突起部と接触する、請求項３に記載のコイル位置調整機構。
5. 前記突起部は、前記第１接触面と接触する第２接触面を有し、
   前記第２接触面は、前記第１接触面と一致する形状を含む、請求項４に記載のコイル位置調整機構。
6. 移動体と、
   受電コイルを有する受電設備と、
   給電コイルを有し、前記給電コイルから前記受電コイルへ電力を伝送する給電設備と、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコイル位置調整機構と
   を備え、
   前記受電設備は、前記移動体に搭載され、
   前記コイル位置調整機構が備える前記コイル移動機構は、前記移動体又は前記給電設備に設けられる、非接触給電システム。
7. 前記少なくとも１つの付勢部材は、前記第１付勢部材を含み、
   前記移動体は、前記第１付勢部材の付勢力に抗して前記支持体を前記Ｘ方向へ移動させる、請求項６に記載の非接触給電システム。

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