JPH08505277A - 無接触電力供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特に水中乗物（308,310）、エレベータ（173）又は作業場装置（34",306）のような移動可能な負荷を含む水中電気負荷（34,34',34",306,314,315,316,434）に給電するための無接触電力転送システム（30,30",150,300,400）が提供される。コンバータ（38,174,177,338,432）は、高周波数電力を導体ループ（40,165,175,340,440）へ供給する。結合シース又はリンク（50,50",150,350,450）は、該リンク内の導体ループの一部分をスライド式に受け入れる磁気コア（52,452）によって少なくとも部分的に取り巻かれたコア取付導体（60,160,460）を有する。任意の二次コンバータ（44,175,177,344）は、コア取付導体からの電力を負荷条件を満たすように変換する。又、無接触電力供給システムは、導体ループに沿った任意の位置に取り付けられたクランプオン又は捕獲リンクを経て水中負荷へ電力を供給するように浸水することができる。又、海水又は他の非磁性液体媒体を含む水中に浸漬されるものを含む負荷に給電するための方法も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 無接触電力供給システム発明の分野 本発明は、参考としてここに取り上げる同じ発明者の１９９１年９月２７日に 出願された特許出願第０７／７６７，０２４号の一部継続出願である。 本発明は、一般に、電源と電気負荷との間に相対的な運動があったときに供給 することを含む、電源から電気負荷へ電力を供給するシステムに係り、より詳細 には、改良された浸水型無接触電力供給及び／又は配電システムと、一次及び二 次巻線に接触せずにこの浸水電力転送を行う方法であって、水中電気乗物、エレ ベータ、一時的な作業場、海洋研究等に使用できるものに係る。先行技術の説明 水中で電力を転送する能力が性能に著しく影響を及ぼし得るような多数の重要 な用途がある。例えば、潜水型乗物は、貴重な酸素を消費する内燃機関によって 水中でエネルギーを発生することはできない。潜水型乗物に電力を供給する最も 一般的な方法は、エネルギー蓄積用に搭載バッテリを使用することを含む。この 場合、バッテリの容量は、非核潜水型乗物にとって、エネルギー集中作業の任務 長さ及び性能の両方について重大な制約となる。 陸上をベースとする電気乗物が道路を走行している間にこれらの乗物にエネル ギーを供給するという問題は、解決が困難であると考えられている。これまで、 １メガワットまでのような大量の電力を移動負荷に転送するシステムは、慣例的 に、スライド又はロール式のメタル接点、スライド式のカーボンブラシ及びトレ ーリングケーブルのような信頼性の低い、非効率的で、潜在的に非安全な手段を 使用している。例えば、トロリーや、レール上を走行する都市輸送システムに対 しては、パンタグラフスライド接点が広く使用されている。しかしながら、これ らの軌道牽引システムは、水中で使用するものとして実現できるとは考えられな い。というのは、水及び特に塩分のある海水は電気を導通し、一方、空気はある 点までは絶縁体として働くからである。更に別の問題は、スライド式の機械的な 接触システムの摩耗、腐食、信頼性及び保守を含む。 最近、これら問題の幾つかは、地上ベースのシステムにおいて、誘導結合のフ ラットコイルをパワーエレクトロニクスと組み合わせて使用して固定の電源から 移動する乗物へ電力を転送することにより軽減されている。例えば、次の３つの 論文は、電気乗物が走行する道路に埋設された固定の一次巻線を有する種々のシ ステムを提案している。１９８６年１０月にワシントンＤＣで開催された第８回 インターナショナル電気乗物シンポジウムにおけるＫラシュカリ、Ｓ．Ｅシュル ドーバ及びＥ．Ｈレクナー著の「電気乗物への誘導電力転送（Inductive Power Transfer to an Electric Vehicle）」；１９８６年１０月にワシントンＤＣで 開催された第８回インターナショナル電気乗物シンポジウムにおけるＥ．Ｈレク ナー及びＳ．Ｅシュルドーバ著の「道路付勢式電気乗物−全電気ハイブリッドシ ステム（The Roadway Powered Electric Vehicle-An All-electric Hybrid Syst em）」；及び１９８８年１１月にカナダ、オンタリオ州、トロントで開催された 第９回インターナショナル電気乗物シンポジウムにおけるＳ．Ｅシュルドーバ著 の「迫路付勢式電気乗物技術のシステムエンジニアリング（Systems Engineerin g oｆthe Roadway Powered Electric Vehicle Technology）」。しかしながら、 これらのシステムは、走行経路に沿って埋設されたコイルを必要とすることや、 高速及び高精度のエアギャップ制御が必須であることや、２つの大きな磁束収集 又は導通面を必要とすることを含む種々の欠点に悩まされている。これらの欠点 は、各々、これらシステムの経済的な実現性及び水中用途に対する実現性に重大 な影響を及ぼす。 特定例として、カリフィルニア州は、移動する乗物に無接触で電力を配電する 電気乗物ハイウェイの提案について考慮中である。カリフォルニア州の解決策で は、道路にケーブルが埋設され付勢される。乗物は誘導コイルを搭載し、推進及 びバッテリ再充電に使用するための誘導電流を受け取る。カリフォルニア州のシ ステムは、乗物における位置決め制御を使用して、埋設ケーブルとコイルの２つ の磁束収集面間の距離を５ｃｍ以内に維持し、充分な電力ピックアップを与える ようにする。 カリフォルニア州のシステムは、多数の欠点がある。例えば、乗物と埋設ケー ブルとの間の通常の吸引力は、必要な電力転送中に高いレベルに到達し得る。こ の吸引力は、又、道路に沿って乗物を走行するのに必要な摩擦力を増加する。コ ントローラは、乗物に搭載された集電器を道路の路面上に配置することによりこ の吸引力に対抗しなければならない。更に、カリフォルニア州のシステムでは、 エアギャップが大きいために、ケーブルとコイルとの間の磁気結合が不充分であ り、従って効率が悪くなり、電力／重量密度（即ちキロワット／キログラム）が 低下し、そしてコア材料が充分に利用されない。乗物に搭載された二次集電器と 埋設された一次導体との間の大きなエアギャップスペースを補償するために、非 常に大型の一次コンバータで埋設導体を付勢する必要がある。磁気結合を改善す るために、道路のケーブルは、著しい量の磁気コア材料と共に埋設しなければな らず、カリフォルニア州のシステムの初期コスト及び運転コストを相当に増大す ることになる。 地上ベースの用途において移動する電気負荷に電力を供給する問題に関心がも たれているが、水中での電力供給の問題は、途方もなく大きな挑戦である。 従って、特に電源と電気負荷との間に相対的な運動がある場合に水中において 電源から電気負荷へ電力を供給する改良された方法であって、例えば、水中での 建築や、鉱山や、電気乗物の用途に使用することができ、しかも、上記の制約や 欠点を克服するように向けられ且つその影響を受けることのない方法が要望され る。発明の要旨 本発明のここに示す実施例によれば、危険な環境及び水中用途のような他の環 境においてアークのない結合を与える融通性のある電力供給システムを形成する ように第１導体と第２導体との間に電力を供給するための無接触電力供給システ ムが提供される。この無接触電力供給システムは、又、第１導体と第２導体との 間に相対的な運動、即ち直線運動及び／又は回転運動があるときにも電力を供給 する。第１導体は第２導体の一部分を少なくとも部分的に取り巻き、そして磁気 コアが第１導体の一部分を少なくとも部分的に取り巻いて、磁気誘導により第１ 導体と第２導体との間に電力を転送する。この電力転送は、第１導体に対する第 ２導体の位置及び運動に関わりなく行われる。第１導体又は第２導体のいずれか が一次巻線として働き、そしてその他方が二次巻線として働く。又、移動可能な 電気負荷又は静止負荷を移動可能な電源から付勢すると共に、複数の可搬型電気 負荷に電力を配電する方法も提供される。 本発明の全体的な目的は、水中で電源から電気負荷へ電力を供給する改良され た無接触方法を提供することである。 本発明の更に別の目的は、移動可能な浸水型電気負荷へ水中で電力を供給する ための改良された無接触電力供給システム及び方法を提供することである。 本発明の別の目的は、改良された融通性のある水中配電システムを提供するこ とである。 本発明の付加的な目的は、水中で電源と電気負荷との間に電力を転送するため の安全で信頼性が高く効率的で且つ経済的なシステムを提供することである。 本発明の更に別の目的は、水中での研究、鉱山及び踏査の能力を改善すること である。 本発明は、電源と負荷との間の相対的な運動中に、従来陸上システムにおいて 「エアギャップ」と称されている大きな水充填ギャップにまたがって水中で相当 量の電力を供給する能力を提供する。水中において、浸水型放射状巻線間スペー ス（以下に述べる）にまたがる磁気誘導により無接触の電力供給が達成される。 更に、この無接触電力転送機構と共に高い動作周波数を使用することにより著し い経済効果を得ることができる。無接触の電力供給システムは、一次導体と二次 導体との間の巻線間間隙に不感であり、コアウインドウ内の導体の位置によって システムに本質的に影響が及ばないままとされる。更に、この水中の無接触電力 供給は、固定導体の長さに沿って移動するときに結合リンクの直線及び回転運動 の妨げとならない。 本発明は、上記特徴及び目的に個々に係ると共に全体的にも係る。本発明のこ れら及び他の目的、特徴並びに効果は、以下の説明及び添付図面から当業者に明 らかとなろう。図面の簡単な説明 図１は、本発明の無接触電力供給システムの１つの形態を示す概略ブロック図 である。 図２は、導体に結合された本発明の二重結合シース又はリンクの１つの形態を 示す前面図である。 図３は、図２の３−３線に沿った側面図である。 図４は、移動可能な二次負荷を有する本発明の二重リンクの１つの形態を示す 複合概略及び斜視図である。 図５は、磁路にギャップをもつコアを有した本発明の結合リンクの１つの形態 を示す半径方向断面図である。 図６は、動作中に磁路に最小のエアギャップをもつコアを有する本発明の分割 ヒンジ止め結合リンクの１つの形態を示す半径方向断面図である。 図７は、磁路にギャップをもつ分割ヒンジ止めコアと増強コアとを有する本発 明の結合リンクの１つの形態を示す半径方向断面図である。 図８は、磁路にギャップをもつ分割コアと増強コアとを有する本発明の結合リ ンクの別の形態を示す半径方向断面図である。 図９は、導体を取り巻く本発明の結合リンクの等価回路を示す回路図である。 図１０は、導体を取り巻く本発明の結合リンクの１つの形態の半径方向寸法を 示す半径方向部分断面図である。 図１１は、ここに示す実施例の巻線間スペースの関数として漏れインダクタン スを示すグラフである。 図１２は、本発明の電力供給システムのセグメント化された導体部分の１つの 形態を示す概略ブロック図である。 図１３は、本発明の一次側コンバータの１つの形態を示す概略ブロック図であ る。 図１４は、本発明の二次側コンバータの１つの形態を示す概略ブロック図であ る。 図１５は、図８の１５−１５線に沿った側面図である。 図１６は、本発明の融通性のある配電システムの１つの形態の一部分を示す斜 視図である。 図１７は、本発明の水中即ち浸水型無接触電力供給システムの１つの形態を示 す非等尺の概略側面図である。 図１８は、本発明の別の無接触の電力供給システムの１つの形態を示す複合概 略及び斜視図である。 図１９は、図１８の無接触電力供給システムの複合概略及び斜視図である。 図２０は、本発明により構成された地上ベースの原型ユニットを介して行われ た電力転送を示すグラフである。 図２１は、本発明の原型の浸水型無接触電力供給システムの１つの形態を示す 概略部分破断斜視図である。 図２２は、図２１の原型システムに対する電力ロス対周波数のグラフである。 図２３は、本発明の別の分割ヒンジ止め結合リンクの１つの形態を示す半径方 向断面図である。 図２４は、本発明の別の分割ヒンジ止め結合リンクの１つの形態を示す半径方 向断面図である。 図２５は、本発明の更に別の分割結合リンクの１つの形態を示す半径方向断面 図である。好ましい実施例の詳細な説明 図１ないし４は、電源３２から一般的に３４で示された電気負荷（移動可能な 電気負荷の特定実施例は３４’で示す）へ電力を供給するための本発明によって 構成された無接触電力供給システム３０の一般的な実施例を示すものである。こ のシステム３０は、先ず地上ベースのシステムについて一般的に説明し、そして 水中の無接触電力供給システム３００（図１７）に拡張して説明する。 電源３２は、交流（ＡＣ）電源であってもよいし、直流（ＤＣ）電源であって もよいし、又はＡＣ及びＤＣ電源の組合せであってもよい。地上ベースのシステ ムの場合、一般に、電源３２は、例えば米国では６０Ｈｚのライン周波数のＡＣ 電力を供給する商用電源システムである。電気負荷３４は、電源ブースト又は再 充電を必要とする自律的電気乗物；鉱山で使用されるような運搬及びコンベア装 置；運転中も含み再充電を必要とするバッテリ；エレベータ、コンベア等の拘束 経路において直線的に移動する負荷；連続的に回転する継手を有するか又はコン ベアラインと同期した直線運動を必要とするロボットアーム；鉱山の発掘現場や 建築現場の用途における漸次負荷のような融通性が最優先される可搬型電気負荷 ；軍用又は海軍の用途のように迅速設定が最優先される一時的な作業現場；及び 海中負荷又は他の非磁性液体中に置かれた負荷を含む種々の構成をとることがで きる。図１７を参照して多数の特定例を以下で詳細に説明する。 電気負荷３４に対するこれらの例は、単に説明のために与えられたに過ぎず、 ここに述べる無接触の電力供給システム３０は他の多数の用途にも使用できるこ とが明らかであろう。例えば、便宜上、ここに示す実施例では、固定の一次から 可動の二次への電力転送について最初に説明するが、一次と二次を逆にできるこ とが明らかであろう。従って、移動電源３２’から固定負荷３４への電力の流れ も本発明の範囲内であると共に、地表面の電源から浸水型負荷への電力供給では なくて水中発電からの電力の受け取りも本発明の範囲内である。又、ここに示す 一次と二次の相対的な運動は、互いに他の要素に対する直線及び／又は回転運動 によるものであることが明らかである。ここに述べるパラメータの実際の値は、 もちろん、用途によって異なり、ここに示す値は、一例に過ぎない。 特に、図１を参照すれば、一次導体３６は、一次側のコンバータ３８を電源３ ２に接続し、この電源は、三相ＡＣ電源であるか、単相又は他の多相電源である か、或いはＤＣ電源である。ここに述べるシステムは、完全に、ＡＣ電源３２の ライン周波数で動作する。しかしながら、最もコスト効率のよい形式のコンバー タや、一次コンバータから見た回路のインダクタンスに基づいて、動作周波数を 例えば４００ないし５０００Ｈｚ程度に高めるように一次コンバータ３８を用い ることにより、付加的な動作効率、所望の性能属性及び市場性のある有用な構成 を得るのが好ましい。実際の例として、経済的な装置を構成するために、装置の コストと、スイッチング周波数と、発熱等によるロスの考慮との間で兼ね合いが とられる。動作周波数は、一般に、これらの経済的な観点に基づき、電力定格の 増加と共に減少する。一次コンバータ３８の特定の実施例は、以下で詳細に述べ る（図１３）。一次コンバータ３８の高周波数ＡＣ出力は、一次導体即ち一次ル ープ４０へ供給される。 ここに示す実施例では、導体４２は、任意の二次側コンバータ４４から負荷３ ４へ電力を供給する。二次コンバータ４４は、以下に詳細に述べるように、二次 導体即ち二次ループ４６を経て電力を受け取る。特定の用途により必要とされる 簡単なものから複雑なものまで種々の形式の二次コンバータ設計を使用すること ができる。ある用途では、二次コンバータ４４は、例えば、所望のＡＣ周波数で 負荷３４に電力を供給したり、直流（ＤＣ）電力として供給したりするように、 電圧又は電流規制、位相変化、電圧ブースト又は周波数制御に関して負荷３４へ の電力を調整するのに使用できる。又、二次コンバータ４４は、一次コンバータ ３８へのフィードバックを含む外部ループ制御に対して、負荷からのフィードバ ックを処理することにより内部ループ制御を与えることもできる。任意の二次コ ンバータ４４についての実施例は、以下で詳細に説明する（図１４）。 電力は、リンク又は結合シース５０のようなスライド可能な結合装置によって 一次導体４０から二次導体４６へ供給される。コア５２は、従来のシリコンスチ ール又はアモルファススチールのような強磁性材料である。コア５２は、セグメ ント化されそしてヒンジされるか、又は以下に述べるように磁路エアギャップを 有する。一次ループ４０は、リンク５０内にスライド可能に受け入れられる。 図１ないし４は、リンク５０を、２つの同じリンク部材５６及び５８を有する 二重リンクとして示している。一次ループ４０は、電力流送出及び返送部分各々 ４０’及び４０”を有する。第１リンク部材５６は、送出導体４０’にスライド 可能に受け入れられ、そして第２リンク部材５８は、返送部分４０”にスライド 可能に受け入れられる。以下に述べる他の実施例は、単一の一次導体に接続され た５８のような単一のリンク部材を示している。リンク５０として単一部材を選 択するか二重部材を選択するかは、無接触システム３０が使用される特定の用途 と、所与の用途に対し最も効率的で且つ経済的なユニットを与えるために使用す る種々の最適化技術とに基づく。 二次導体４６は、コア５２によって実質的に取り巻かれた管状の銅部材６０で あるコア取付の二次巻線６０を備えている。或いは又、二次巻線６０は、均一な 電流分布を与えるようにコアの内面に均一に分布された複数の個別の素子で構成 されてもよいことが明らかである。二次巻線６０は、互いに分離可能で且つ長手 方向に互いに接合するよう構成された少なくとも２つの管状部材へと分割又はセ グメント化される。或いは又、二次巻線６０は、半径方向断面がＣ字型又はＵ字 型であってもよい。 二次巻線６０及びコア５２は、長手軸Ｙに対して実質的に同心的であるとして 定められる。例えば、図２を参照すれば、リンク部材５６は長手軸Ｙ₁を有し、 そしてリンク部材５８は長手軸Ｙ₂を有する。ここに示す理想的な状態において は、導体４０が二次巻線６０及びコア５２内に同心的に配置され、それ故、リン ク部材５６、５８の長手軸と同一直線上にある長手軸を有する。ここで使用する 「無接触」という用語は、巻線間の磁気結合を除いて、一次巻線と二次巻線との 間に電気的な接触をもたないことを意味する。 図３には、一次及び二次電流の電流の流れが概略的に示されている。導体セグ メント４０’の電流は、点（矢頭）で示すように紙面から出て来るように進み、 そして導体４０”の電流は、Ｘ（矢尻）で示すように紙面に向かって進む。同様 の法則を二次導体６０の周囲の４つの位置において使用し、そこに流れる電流の 方向を概略的に指示する。 ここに示す実施例に対する１つの考えられる動作理論を説明する際には、固定 の一次導体４０からリンク５０の移動可能な二次導体６０へ電力が流れると仮定 する。又、移動可能な負荷により電力を発生させそして外側の巻線６０から内側 の巻線４０へ転送させる（図１８参照）か、又は二次導体を可動にしそしてリン クを固定にすることも等しく考えられる。ここで使用する「固定」という語は、 相対的に１つの位置に固定されることを指すが、固定部材は、必要に応じて又は 動作中に指示されたときに撓むか又は若干動いてもよいことが明らかであろう。 本発明の概念を説明するために、無接触の電力供給システム３０を２つの基本 的な実施例について説明する。その一方は、移動電気負荷３４’（図１７ないし １９）に対するものであり、そしてその他方は、配電に用いるクランプオンリン ク３４（図１６）に対するものである。例えば、リンク５０は、移動負荷３４’ と共に移動し、図３に示す「巻線間スペース」Ｓと称する半径方向間隙を必要と する。 巻線間スペースＳは、図５に示すコア５２の磁路における「エア」ギャップＧ とは異なる。ここで用いる「エアギャップ」という用語は、空気を指すだけでな く、ギャップＧに流れる非磁性のガス状媒体又は海水のような液体媒体も指し、 リンク５０が移動するか又は配置される環境を構成する。 従って、一次導体４０が挿入されたリンク５０は、一般的に同軸的な構成を与 える。この同軸性は低い漏れインダクタンスを生じ、これは、無接触システム３ ０に高い周波数を使用できるようにし、高い電力密度を生じさせる。二次巻線６ ０の分布電流は、内側の一次導体４０の電流を取り巻き、本発明の発明者により 「同軸巻線変成器」又は「ＣＷＴ」という名前が与えられている。更に、同軸巻 線変成器の理論を用いて、ループ４０が通過しているリンク５０を分析すること ができ、便宜上、この構成はここではＣＷＴとも称する。ここに述べる種々の変 成器概念は、計器、中継及び高周波電源の用途については従来の変流器理論と幾 つかの点で同様であるが、ここで使用するコアは、直線領域での動作に制限され るものではない。更に、高周波における電力転送については、低い変成器漏れイ ンダクタンスをもつことが所望される。 コア５２の電力密度は、巻線４０及び６０を通過する電力の周波数に正比例す る。それ故、リンク５０を通過する高周波電力を使用すると、便利にも、無接触 システム３０の動作電力密度が増加する。又、システム３０に高周波電流を使用 すると、便利にも、小サイズ部品を使用して必要な電力転送を与えることができ る。これらの概念は、実際上の観点において実現可能であり、潜在的に低いコス トで構成することができる。 Ａ．別のリンク構成 説明の目的でここに示す多数のコア及びリンク部材は、基本的に円形又は方形 の断面を有する筒状部材である。しかしながら、長方形、楕円形又は半円形断面 のようなトロイダル又は筒状の構成で導体４０を少なくとも部分的に取り巻くよ うに他の断面形状も使用できることは明らかである。多数の基本的なＣＷＴコア 構成が示されており、その１つは、図１ないし４及び６に示すようなトロイダル の無ギャップコアである。別の基本的なＣＷＴコア構成は、コアの周辺磁路にエ アギャップＧをもつＣ字型コアを有する（図５、７及び８を参照）。分離可能な コアを有する多数の長方形の構成が図２３ないし２５に示されている。 図５を参照すれば、別のリンク部材５８ｂは、「エア」ギャップＧをもつＣ字 型コア部材５２ｂを有している。これに対し、図３の無ギャップコア５２ａは、 一次ケーブル４０から容易に取り外せない捕獲型であり、永久固定経路において 移動する負荷により適している。Ｃ字型コア５２ｂは、一次ケーブル４０をエア ギャップに通すことにより容易に取り外すことができ、電源への間欠的な接続を 必要とする負荷により適している。図５の磁路φはエアギャップＧを含み、磁束 はコア５２ｂの表面６１と６１’との間でギャップＧを横切って進む。エアギャ ップは、半径方向経路に延びてもよいし、又は半径に対してスキューした経路、 即ち弦の経路又はコアの内面と外面をリンクする螺旋経路に延びてもよいことが 明らかであろう。 可搬式のクランプオンリンク（図１６）は、一般に、一次ケーブルに沿って連 続的に移動しないが、ある程度の横方向移動は受け入れられる。むしろ、過酷な 使用中に絶縁及び保護のためにクランプオンリンクの巻線間スペースＳのみが必 要とされ、これは、移動リンクに対するものより小さいのが好ましい。適当なク ランプオンリンク部材５８ｃの断面図が図６に示されており、２つの分離可能な 嵌合コア部分即ちセグメント５２ｃ及び５２ｃ’が例えばヒンジ６２によって互 いに接合されている。分離可能なコアセグメントは、ホール効果又は導体を取り 巻く磁気材料を用いてそこに流れる電流を監視するクランプオン電流計に使用さ れる技術によって接合されてもよい。種々の他の手段を用いて２つのコアセグメ ントを一緒に固定することができ、これには、機械的な固定具や、各コアセグメ ントを経て同じ方向に磁束が流れるときのコアセグメント間の磁気吸引力が含ま れる。リンク部材５８ｃの二次導体も、分離可能であって２つの成分６０ｃ及び ６０ｃ’に分割され、これらはコア半部分５２ｃ及び５２ｃ’によって各々取り 巻かれる。この複合設計は、無ギャップコアの特徴、即ちリンクが閉じたときに コアセグメント間に最小のエアギャップしかないという程度に「無ギャップ」で ある特徴と共に、実質的に半径方向に取り外しできるという特徴を組み込んでい る。 図７は、分離可能なＣ字型リンク部材５８ｄの別の実施例を示すもので、この リンク部材は、ヒンジ６２と同じであるヒンジ６４により一緒に接合された２つ のコア部材５２ｄ及び５２ｄ’を有するものとして示されている。リンク部材５ ８ｄの二次巻線も、２つのセグメント６０ｄ及び６０ｄ’に分割される。図７の Ｃ字型コアは、複数の個別部材（図示せず）である一次導体支持体８０を受け入 れる「エア」ギャップＧを有する。しかしながら、ここに示す支持体８０は、磁 気材料のＩビーム状部材８３のような磁束導通増強部材によって一緒に接合され た２つの絶縁部材８１及び８２を有する長手方向複合部材である。磁気部材８３ は、電気負荷３４’に隣接する固定面８４から外方に延びる絶縁部材８１によっ てエアギャップ内に支持される。 図７の磁路φは、図５に比して増強したエアギャップを有している。エアギャ ップの磁気抵抗は、エアギャップにまたがって磁気部材８３を設けることにより 減少される。又、エアギャップの磁気抵抗は、図７に示すように、一対の増強し た表面積部材８６及び８６’をエアギャップに隣接してコアに設けそれらの間に 磁路８８を形成することによっても減少される。コア５２ｄ、５２ｄ’の磁路８ ８は、複合支持体８０の磁気部材８３により２つの成分に分割され、従って、部 材８３の透磁率を含むことになる。 支持体８０が一連の個別の支持体（図示せず）の１つである場合には、通常、 このような個別の支持体の間では、システムが動作する媒体が空気であると仮定 すれば、磁路８８が空気のみで構成される。全エアギャップＧは同じままである が、支持体８０がギャップＧにあるときには、半径方向軸Ｘに実質的に垂直な矢 印９８で示す方向にリンク部材５８ｄが反発変動するにも関わりなく小さなもの となる。図７の実施例では、エアギャップＧは最小に保たれ、これは、コアセグ メント５２ｄ及び５２ｄ’の全重量を効果的に減少すると共に、リンク部材５８ ｄを構成するための材料コストを効果的に最小にする。 図８を参照すれば、リンク部材５８ｅは、補助的な固定コア部材９０と共に用 いられるＣ字型コア５２ｅを有している。固定コア部材９０は、電気負荷３４’ の選択された移動経路に沿って延びる磁気材料の長い平らな部材である。この固 定磁気部材９０は、一次導体４０を支持するために固定面９４から外方に延びる 絶縁支持部材９２から懸架される。コア５２ｅは、セグメント９４及び９４’を 有する増強したエアギャップコア面を含み、コア５２ｅと固定の磁気コア部材９ ０との間に磁路９６、９６’を形成する。図８のリンク部材５８ｅは、コア５２ ｅの面９８と９８’との間に大きなギャップを許し、軸Ｘに実質的に垂直な矢印 ９９で示す方向に大きな移動自由度を許す。従って、特に、磁路９４、９４’が 移動コア５２ｅと固定コア部材９０との間で比較的一定に保たれる場合には、矢 印９９で示された方向に大きな反発を受け入れることができる。 Ｂ．結合リンクの動作理論 簡単化のために、一次導体４０に対するリンク５０の動作の分析を図１ないし ４の無ギャップコアについて説明する。ここに示す無ギャップコア及び移動可能 な電気負荷３４’の設計パラメータをテーブル１に示す。 テーブル１：設計定数の例 ｆ＝２０００Ｈｚ ｆ_r＝２５００Ｈｚ Ｂ_m＝１．４Ｔ Ｎ₁＝１ Ｎ₂＝１ ρ_wgt-core＝７．３２ｇｍ／ｃｍ³（アモルファス金属ガラス） ρ_wgt-cu＝８．９２ｇｍ／ｃｍ³ ρ_cu＝０．２０５ｘ１０^-5Ω−ｃｍ ρ_core-loss＝０．２２６ワット／ｃｍ³ ｔ_insul＝１ｍｍ μ₁＝１０⁵（アモルファス金属ガラス） スタック係数＝０．７５ 負荷： 定格：各々１００ｋＷ、１０ユニット デューティサイクル：１００％ 周波数：０（ｄｃ） 電圧：６００ 経路長さ：１ｋｍ、５セグメント 高周波電源： 定格：合計１ＭＷ 周波数：２０００Ｈｚ ケーブル電流密度：２００アンペア／ｃｍ² 二次電流密度：４００アンペア／ｃｍ² （１）等価回路及び漏れインダクタンス 図９に示すように、リンク５０及び一次導体４０に対するＣＷＴ等価回路図は 非対象的である。この等価回路は、一次導体４０が左をそして二次巻線６０が右 を向くように方向付けされる。漏れインダクタンスは、Ｌ_LEAKAGEと示され、そ して磁化インダクタンスは、Ｌ_mと示されている。この非対象性は変流器理論か ら知られており、二次巻線６０の磁束によって一次電流の本質的に１００％がリ ンクされることによるものである。二次側での意味のあるインダクタンスは、外 部回路によるものであり、即ち二次ループ４６、二次コンバータ４４又はそれら の間の導体４２のインダクタンスによるものである。 図１０には、リンク部材５８が詳細に示されている。最も中心にある導体４０ は、絶縁層７０により取り巻かれた絶縁導体である。二次巻線６０は、内側及び 外側の絶縁層各々７２及び７４を有する。一次絶縁層７０と、二次巻線の内側絶 縁層７２は、それらの間に、７６で一般的に示された巻線間領域を画成する。二 次巻線の外側の絶縁層７４は、二次導体６０を磁気コア５２から分離する。コア ５２は、好ましくは耐久性プラスチック、弾力性ゴム又は他の材料である絶縁層 ７８によって取り巻かれ、これは、もし必要であれば、通常の使用中に生じる物 理的な乱用に耐え得る頑丈なリンク５０を形成するように付加的な耐久性ハウジ ング（図示せず）で取り巻くことができる。絶縁層７０及び７２も耐久性材料で あることが好ましい。というのは、使用中に互いに擦られることから時々摩擦力 を受けるからである。又、最も中心の導体４０も、環境上の乱用を受けることが ある。 又、図１０は長手軸Ｙから延びる多数の半径も示している。これら種々の半径 は添字を有し、その数字１は一次導体４０を指示し、数字２は二次巻線６０を指 示し、文字「ｉ」は内側を示し、文字「ｏ」は外側を示し、文字「ｃ」はコア５ ２を示し、そして文字「ｉｎｓ」は絶縁層を示す。 ＣＷＴは著しく低い漏れインダクタンスを有し、これは、大きな電流容量を許 すと共に、無接触電力供給システム３０に高周波スイッチングコンバータ３８及 び４４を使用できるようにする。コアの軸方向長さ（長手軸Ｙに平行な）１ｍ当 たりの漏れインダクタンスが、同軸伝送線の場合と同様に測定される。例えば、 外側の導体を無限に薄い電流シートによって近似できるときには、 Ｌ_LEAKAGE＝〔（Ｎ₁ ²μ₀）÷（８π）〕〔１＋４１ｎ（Ｋ）〕Ｈ／ｍ （１） Ｋ＝（ｒ_2i÷ｒ₁）≧１ （２） となる。但し、 Ｎ₁＝一次側の巻回数 ｒ_2i＝分布した二次電流シート半径 ｒ₁＝一次ケーブルの外半径 μ₀＝自由空間の透磁率（４πｘ１０^-7Ｈ／ｍ） である。 二次対一次の導体比Ｋのある範囲の値に対する軸方向１ｍ当たりの漏れインダ クタンスが図１１のグラフに示されている。更に一般的な実施例では、Ｋは、コ ア取付された電流シートの有効半径と、最も内側の導体の外半径との比である。 この比Ｋは、図１０に示すように巻線間スペースＳとは異なる。比Ｋは導体の寸 法に関係し、一方、Ｓは巻線間領域７６内の使用可能なスペースを決定する際の 絶縁性を考慮するものである。図１１のグラフに示されるように、漏れインダク タンスＬ_LEAKAGEは、Ｋの値と共にゆっくりと増加し、Ｋ≦２５の場合には１マ イクロヘンリー／ｍ未満である。従って、導体４０とリンク５０の内部との間の 相対的な運動に対し巻線間スペースＳ及び巻線間領域７６が容易に与えられる。 更に、漏れインダクタンスＬ_LEAKAGEは、リンク部材５８の長手軸Ｙに対する 一次導体４０の位置には不感である。この特徴は、例えば、リンク５０を支持す る移動する乗物と一次導体４０との間の位置コントローラに対し好都合にもあま り厳格でない要求を生じる（図１７参照）。従って、一次巻線と二次巻線４０、 ６０間の直線又は回転の相対的な運動は、漏れインダクタンスＬ_LEAKAGEに対し て無視できる程度の影響しか及ぼさず、磁束は、実質的に一定に留まる。 （２）磁化インダクタンス 所与のコア長さ１_cに対する磁化インダクタンスＬ_mは、コア５２ａの周囲磁路 にエアギャップＧがないと仮定すれば、次の通りである。 Ｌ_m＝〔μＮ₁ ²（ｒ_co−ｒ_ci）１_c〕＋〔π（ｒ_co＋ｒ_ci）〕 （３） 但し、 μ＝コアの透磁率 ｒ_co＝コアの外半径 ｒ_ci＝コアの内半径 １_c＝軸方向コア長さ である。全ての電力供給変成器の場合と同様に、磁化インダクタンスＬ_mをでき るだけ大きくして、所要の磁化電流を最小にすることが所望される。従って、磁 化インダクタンスのみに基づいて、コアの長さ１_cを大きくし、長くて細いコア にすることが所望される。 （３）電力密度 単位重量当たりの電力密度Ｐ_wgtは、電力及び重量の両方を所与のパラメータ に関して表し、次いで、それらの間の比を決定することにより決定できる。正弦 波の平方根値、１の力率、無視できる磁化電流Ｌ_m及び無視できるロスに対して は、電力密度は、次のように表される。 Ｐ_wgt＝〔２πｆＢ_mＮ₁ｉ₁（ｒ_co−ｒ_ci）〕÷ 〔π（ｒ_co ²−ｒ_ci ²）ρ_wgt-core＋（Ｎ₂ｉ₂ρ_wgt-cu）／Ｊ₂〕 （４） 但し、 ｆ＝周波数（Ｈｚ） Ｂ_m＝ピーク磁束密度（Ｔ） ρ_wgt-core＝コア密度（ｋｇ／ｍ³） ρ_wgt-cu＝銅の密度（ｋｇ／ｍ³） Ｊ₂＝二次回路の電流密度 である。 電力密度Ｐ_wgtはコアの軸方向長さ１_cには関わりない。というのは、変成器電 圧、ひいては、変成器電力と、体積の両方が、コアの長さと共に直線的に増加す るからである。しかしながら、特定の電力定格に対して、最大の電力密度を与え るようにコアの長さ１_cを最適化できることが明らかである。この分析によれば 、一次対二次の電流比（ｉ₁：ｉ₂）がほぼ１であるときに非常に長くて細いコア ５２が得られる。この最適値までは、最小コア半径ｒ_ciをもつ最長の受け入れら れるコアを用いて最大電力密度を得ることができる。というのは、電力密度は主 としてコアの重量によって左右されるからである。与えることのできる付加 的な動作特徴は、図２に示すように２つのリンク部材５６及び５８を使用するこ とであり、その各々は、コアの全長１_cに寄与するコア長さを有し、ここでは、 コアの全長１_cの半分、即ち１_c／２として示されている。従って、上記の設計例 の場合には、リンク部材５６及び５８の長さは、３０ｃｍ程度である。 （４）結合シースの寸法及び特性値 図１０に示す半径方向寸法は、最も内側の寸法、即ち一次導体４０の半径ｒ₁ から始めて外方に次々と進むことにより計算される。上記の電力密度に対する式 は、コアの重量項が分母の銅の重量項よりも相当に大きいときには電力密度が平 均コア半径に逆比例することを示している。平均コア半径は、一次及び二次のア ンペアターンと、巻線間スペースＳとに関係している。というのは、コア５２は 巻線４０、６０の両方を取り巻き、そして当然、巻線間領域７６も包囲するから である。大きな巻線間スペース値Ｓを有することに対する最適な兼ね合いは、コ ア材料の体積、ひいては、重量が、コアの平均半径ｒ_c(avg)の平方と共に増加し そして電力密度Ｐ_wgtが減少することである。 従って、所望の巻線間スペースＳは、無接触電力供給システム３０の特定の用 途で変化する。連続的に移動する負荷３４’の場合には、充分な巻線間スペース Ｓが与えられ、従って、リンク５０は、一次導体４０に沿って接触せずに配置さ れる。しかしながら、実際には、一次導体４０とリンク５０との間に若干の接触 が時々生じることがある。それ故、一次導体絶縁７０及び二次巻線の内側絶縁7 ２をＴＥＦＬＯＮ（登録商標）のような低摩擦の絶縁材とすることが望まれる。 実質的に静止しているクランプオンリンク（図１６参照）の場合には、巻線間ス ペースＳは、絶縁層７０及び７２のみを受け入れればよく、図１０に示すような 大きな巻線間領域７６は必要とされない。実際には、クランプオン実施例では、 多数のゲージの一次導体４０を受け入れるために、ある程度の巻線間領域７６を 設けることが望まれる。移動ユニット３４’の場合には、巻線間スペース値Ｋ＝ ５が現実的であるが、クランプオンユニットの場合には、現実的な巻線間スペー ス値はＫ＝１．２２である。但し、これは、上記テーブル１に示す現実的な材料 定数を使用しそして以下のテーブル２に示す１００ｋＷ定格のリンク５０の場合 である。 テーブル２：軸方向巻線の変成器データ ｋＷ：各々１００（１０ユニット） 相：１ 周波数：２００ 一次及び二次電圧：２００ 一次及び二次電流：５００ Ｃ．一次導体 各リンク部材５６、５８を通過する一次導体４０は、単一巻回ループであると 仮定され、移動負荷３４’を有するシステム３０に対して３つのこのような直列 接続されたループ４０ａ、４０ｂ及び４０ｃが図１２に示されている。直列接続 されたループ４０ａ、４０ｂ及び４０ｃの各々は、一次側コンバータ３８に接続 された低インダクタンスの同軸電源ケーブルである導体１００から電力を受け取 る。図５、７又は８のような分割コアを使用するか又は図６のヒンジ止めユニッ トを周期的に開いて、移動可能な電気負荷３４’は、図１２において所定の経路 に沿って左から右へ移動し、そして最初に一次ループ４０ａから、次いで、ルー プ４０ｂからそして最後にループ４０ｃから電力を受け取る、等々となる。 リンク５０の巻線間スペース７６を通過する一次ケーブル４０の効果は、一次 コンバータ３８の高周波電源入力から見て、次のものによる影響を実質上受けな いというものである。 １．リンクの長手軸Ｙに対する一次ケーブル位置； ２．一次導体４０に沿ったリンク５０の位置；及び ３．一次導体４０とリンク部材の内部との間の巻線間スペースＳ。 漂遊磁界を最小にするには、例えば、ループ４０ａの送信部分４０’と受信部分 ４０”との間に密接な間隔が必要とされる。送信及び返送経路４０及び４０’を 相対的に密接に接近させて配置するこの特徴は、リンク部材５６及び５８を有す る二重リンク５０（図１ないし４参照）を、コアの全長を減少させる魅力的な実 施例にする。二重リンクは、より頑丈で且つ耐久性のあるリンク５０である。 各一次ケーブルループ４０ａ、４０ｂ及び４０ｃのインダクタンスは、リンク ５０の漏れインダクタンスＬ_LEAKAGEと直列であると考えられ、次のように表さ れる。 Ｌ_loop＝〔（μ₀÷２π）〕〔１ｎ（Ｄ÷ｒ₁）〕／メータ （５） 但し、Ｄは、送信及び返送路ケーブル４０’及び４０”の中心対中心の横方向間 隔である。 この式は、リンク５０のインダクタンス、導体４０のサイズ又はゲージ、及び 送信ループ部分４０’と返送ループ部分４０”との間の間隔Ｄに対して不感であ ることを示している。又、この式は、各ループのインダクタンスＬ_loopが長さに 対して直線的に依存することも示している。ループ間隔Ｄはリンク部材５６及び ５８のコアの寸法により固定され、中心にある一次ケーブル軸（図示せず）がリ ンク部材５６と５８との間に延びる場合に考えられる最小値は２ｒ_coである。 各ループ４０ａ、４０ｂ及び４０ｃに対するループセグメント入力インピーダ ンスＺ_inは、次の式で表される。 Ｚ_in＝（Ｒ_pri＋Ｒ_load(equiv)）＋ｊ２πｆ（Ｌ_loop＋Ｌ₁） （６） 但し、各負荷単位Ｒ_load(equiv)は、ＣＷＴの一次側と称する定格出力における 等価抵抗である。 入力インピーダンス式の右側の無効成分の項が、左側の抵抗成分の項よりも著 しく大きいときには、ループ入力インピーダンスＺ_inがループの長さ及び周波数 と共に直線的に変化するが、間隔と共に対数的に変化するだけである。ループ入 力インピーダンスのこの特徴は、一次導体４０を、図１２の４０ａ、４０ｂ及び ４０ｃのような多数の小さなループにセグメント化して、ループの長さ及び必要 な入力電圧を減少するように示唆する。テーブル１及び２の構成例では、１つの 大きなセグメントに対するループ入力電圧が７ｋＶを越え、一方、５セグメント の場合のループ入力電圧は、４．１ｋＶに過ぎない。 ここに示す実施例では、一次ケーブル４０の抵抗は、他の配電及び送電システ ムの場合と同様に、無接触電力供給システム３０全体の電力ロスを左右する。所 与の電流密度Ｊ₁、一次電流ｉ₁、及びセグメント当たりの全長１_loopに対し、抵 抗及び電力ロスは、次の式で与えられる。 Ｒ_pri＝（〔ρ_cuＪ₁〕＋〔i₁〕）（Ｌ_loop） （７） Ｐ_loss＝ρ_cuＪ₁ｉ₁１_loop （８） ここに述べる構成例の計算は、５つの２００ｍループセグメントに基づくもの であり、その３つが４０ａ、４０ｂ及び４０ｃで示されており、各ループにおい て一次ケーブル長さは合計４００ｍとなる。又、サンプル計算は、図１ないし４ に示すように２つのリンク部材５６及び５８を有する二重リンク５０を仮定する ものである。一次ループについてのパラメータは、５つのループセグメントの各 々において２つの１００ｋＷ負荷が移動する（これらは直列に現れる）ものと仮 定して、以下のテーブル３に示す。 Ｄ．一次側のパワーエレクトロニクス ここに述べる解決策は、パワーエレクトロニクス（電力用電子装置）を用いて システム性能を最適化すると共に、現在実現されている実際上の設計要件を満た すものである。ここに示す実施例では、ＡＣ又はＤＣ電源（ここでは従来の三相 ６０ＨｚＡＣ電源３２として示す）からスタートして、２ｋＨｚ程度の高周波数 電流が一次ループ４０に対して必要とされる。１メガワット（１ＭＷ）より大き な商用の電力レベルにおいて、１つのコスト効率の良い解決策は、図１３に示す サイリスタ整流器１０２のような入力段を使用する。この整流器１０２が発生す るＤＣ出力は、チョークコイル１０４によって受け取られ、高周波電流ソースイ ンバータ（ＣＳＩ）１０６のためのＤＣ電流ソースを形成する。電流ソースイン バータ１０６は複数のスイッチを有し、これらスイッチは、オプションのインピ ーダンス整合変成器１０８に所望の高周波出力を与えるように制御される。電力 会社側の力率及び高調波の相互作用を問題にする場合には、工業規模の標準的な やり方と同様に、無効成分及び高調波成分を補償するために高調波フィルタ（図 示せず）が使用される。或いは又、この業界で知られている更に進歩したＧＴＯ ベース（ゲートターンオフサイリスタ）の強制整流入力整流器を使用することも できる。 ここに示す実施例では、考慮すべき２つの観点を用いて高周波電流ソースイン バータ１０６に対するコンバータトポロジーの選択を行い、所望の高周波動作を 与えるようにする。 先ず、高い動作周波数においては、一次導体４０のインピーダンスは主として 誘導性である。上記のテーブル３から明らかなように、一次ケーブルの２００ｍ セグメントに対する誘導性インピーダンスが２ないし３Ωであるのに対して抵抗 性成分は０．０３３Ωであり、これは一次導体が非常に無効性であることを明確 に示している。従って、無接触の電力供給システム３０を５００アンペアで動作 すると（これは２００ｋＷに相当する）、ケーブルを付勢するのに必要な誘導性 成分が７００ｋＶＡＲであることが示唆される。１メガワット（１ＭＷ）定格を もつここに示すシステム全体については、これは３．５ＭＶＡのインバータ定格 に対応する。 インバータの定格オーバーは、例えば、ＩＥＥＥトランザクションズＩＡ、第 ＩＡ−１５巻、第４号、１９７９年７月／８月の第４３７−４４４頁に掲載され たＦ．Ｃ．シュワルツ及びＪ．Ｂ．クラッセンス著の「ＤＣマシン用の制御可能 な４５ｋＷ電流源（Controllable 45KW Current Source for DC Machines）」と 題する論文に記載されたように公知技術で知られた共振インバータトポロジーを 用いて回避することができる。一次導体４０のインダクタンスは、インバータ１ ０６の出力にまたがって接続されたキャパシタンスＣ_rをもつ並列共振キャパシ タ１１０を用いて補償することができる。次いで、一次ケーブル４０のボルトア ンペア無効（ＶＡＲ）要件が共振キャパシタ１１０によって送られ、従って、イ ンバータ１０６は、システムにより必要とされる有効電力（ワット）のみを供給 すればよい。インバータ１０６に対する好ましいトポロジーは、同様の周波数の 誘 導加熱用途に広く使用されているような電流供給直列出力並列共振（ＳＯＲＰ） インバータである。 コンバ−タトポロジーの選択を左右する第２の問題は、高い周波数でスイッチ ングするインバータが、通常は、装置内に生じるスイッチングロスによって制限 されることである。共振トポロジーの使用により、装置をゼロ電圧又はゼロ電流 交差点付近でスイッチングさせることができ、これは、著しく低いスイッチング ロスを生じると共に、更に高い周波数を得る能力を生じる。 ここに示す例に対する一次側のコンバータ出力要件を、以下のテーブル４にリ ストする。 共振周波数f_rでの動作を与えるのに必要な共振キャパシタ１１０のキャパシタ ンスＣ_rは、次の通りである。 Ｃ_r＝（４π²ｆ_r ²ｎ₁Ｌ_loop）^-1 （９） 但し、ｎ₁はループセグメントの数であり、例えば、ここに示す実施例では５で ある。これは、リンク５０のインダクタンスが一次ループ４０のインダクタンス に比して比較的小さく無視できるときである。従って、ここに示す設計例では、 共振キャパシタ１１０の値は、以下のテーブル５に示す通りである。 Ｅ．二次側のパワーエレクトロニクス 二次側のコンバータ４４は、各リンク部材５６、５８に対して１つのコンバー タであってもよいし、２つの個別のコンバータであってもよいが、簡略化のため に、移動実施例のための図１４においては、単一のコンバータ４４として示され ている。コンバータ４４は、リンク５０により受け取られた高周波電力を、負荷 ３４の要望により指示される所望のＡＣ周波数電力又はＤＣ電力に変換する。リ ンク５０は、図１４には、コア５２及び二次巻線６０として概略的に示されてい る。図１４に示すように、二次側のコンバータ４４は、力率補償回路１１１のよ うな任意の力率補償器と、全波ブリッジ整流器１１２のような整流器とを有し、 これは、公知技術で各々良く知られた任意の補償フィルタ（図示せず）を含んで もよい。 任意の力率補正回路１１１は、二次巻線６０に接続された可変キャパシタのよ うなキャパシタ回路を備えている。力率補償器１１１は、簡単なキャパシタであ ってもよいし、所望の力率補償を与えるように構成されたパワーエレクトロニッ ク回路であってもよい。ある用途においては、システム３０の二次側が、一次側 から見たときに、特にＡＣ電源３２から見たときに、単なる抵抗負荷に見えるよ うにするのが好ましい。これは、スタティックＶＡＲ補償器（ＳＶＣ）によって 行われるように、１の力率を与えるように力率補償器１１１を調整することによ り達成できる。 又、二次側コンバータ４４は、整流器１１２のＤＣ出力にまたがって接続され たＤＣ／ＤＣチョッパ１１３のような任意のＤＣ／ＤＣコンバータを備えてもよ い。チョッパ１１３は、整流器１１２の出力のまたがってコレクタ及びエミッタ が接続された簡単なトランジスタスイッチでもよい。チョッパ１１３は、整流器 １１２からのＤＣ電圧を、負荷３４により必要な電圧に整合させる。 この実施例において、全波ブリッジ整流器１１２を使用すると、ＤＣ出力が与 えられて、出力フィルタ１１４を経て負荷３４へ送られる。出力フィルタ１１４ は、二次側コンバータ４４が負荷３４に対して電流ソースとして見えるようにす る。ある用途においては、出力フィルタ１１４を除去し、それに代わってキャパ シタ（図示せず）を整流器出力と並列に接続し、二次コンバータ４４が負荷３４ に対して電圧ソースとして見えるようにしてもよい。 又、二次側コンバータ４４は、電気乗物のような負荷に搭載配置された他のセ ンサ及びオペレータ入力コマンド回路１１６からの入力を受け取るといった他の 出力及び機能を与えることもできる。これらのセンサ信号及びコマンドは、信号 調整ユニット１１８によって受け取られる。コントローラ１２０は、信号調整器 １１８からの調整された信号１２２を受け取り、制御信号１２４を補助コンバー タ１２６へ与えるように動作する。この補助コンバータ１２６は、整流器１１２ により変換されたＤＣ電力の一部分を導体１２８ａ及び１２８ｂを経て取り出し そしてこの電力を制御信号１２４に基づいて変換し、導体１３２を経て種々の補 助システム負荷１３０へ電力を供給する。 更に、電圧ブースト、周波数変更、位相変更及び内部ループ制御を与える種々 の手段を二次側コンバータ４４に設けることも当業者のレベル内であろう。更に 別の実施例として、二次コンバータ４４は、図１３の一次コンバータと同様であ って、負荷３４にＡＣ出力を与えるようにしてもよい。更に、二次側コンバータ は、これら種々の出力の２つ以上を負荷３４に与えるように変更してもよい（図 示せず）。リンク５０により供給又は転送される電力が適当な電圧、電流、位相 及び周波数レベルにある場合には、二次側コンバータ４４を除去してもよい。 移動可能な電気負荷３４’（図１７参照）の場合には、リンク５０の出力は、 導体４０の位置をリンク５０の長手軸Ｙと実質的に同一直線上に維持することに より最適化することができる。例えば、図７及び８の増強されたＣ字型コアは、 エアギャップ面８６、８６’及び９４、９４’に取り付けられた磁束センサをも つことができる。図１５は、４つの磁束センサ１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ及 び１３４ｄを各コーナーの付近で表面９４に平坦取り付けする１つの方法を示し ている。簡単な１／２”直径のワイヤループであるか又はホール効果センサのよ うな磁束センサ１３４ａないし１３４ｄは、コア材料に対して実質的に平坦に嵌 め込まれそして例えばエポキシによってその位置に接着される。通常の動作温度 ではホール効果センサが好ましいが、ホール効果センサは高い温度では敏感にな るために、高温度の用途の場合にはワイヤループセンサが好ましい。 磁束センサ１３４ａないし１３４ｄからの出力は、図１４のセンサブロック１ １６に入力される。磁束センサの信号は、信号調整器１１８によって調整され、 コントローラ１２０に受け取られる。コントローラは、コア面９４、９４’又は ８６、８６’の各々からの磁束センサ信号を処理し、そこから位置設定制御信号 １３６を決定する。補助的なコンバータ１２６からの位置設定電力１３８及び位 置設定制御信号１３６は、位置設定アクチュエータ（図示せず）へ与えられる。 Ｆ．二次側導体 二次側導体４６は、好ましい実施例では、コア５２の内部に配置された一般的 に管状の二次巻線６０を含み、そして一般的に４６で示された二次ループ導体の 残り部分は、二次巻線６０から負荷３４へ電力を供給するために必要とされる。 二次導体４６の長さと共に直線的に増加する有効インダクタンスは、リンク５０ に対する負荷３４の比較的重要な接近度を決定する。おそらく、負荷３４を二次 巻線６０に直結してコアの外側絶縁層７８に隣接して取り付け、二次回路インダ クタンスを最小にすることができる。ここに示す実施例では、負荷インダクタン スを含むループ４０のインダクタンスに基づいて一次ループ４０が共振動作され る状態で、二次導体のインダクタンスは望ましくも一定値に保持され、従って、 電力供給システム３０の共振周波数ｆ_rに影響を及ぼさない。好都合なことに、 この構成は、容易に実施することができ、随走ケーブル及び移動ハードウェアを 最小にするという設計目標を容易に達成する。 Ｇ．システムベースの設計 ここに述べるシステムベース設計の特徴は、無接触の電力供給システム３０の 全体的な性能に関して種々の兼ね合いを考慮することから与えられる。ここでは リンク５０を一次導体４０と共に使用することについて独特であって且つシステ ム３０全体の設計に影響を及ぼすような特徴について述べる。 （１）保守性及び信頼性 ここに述べる無接触電力供給システム３０は、便利にも、一次導体４０の位置 に対して寛大な性質を有している。この特徴は、以下に述べるように一次ケーブ ルの物理的なストレスの減少、コア位置ガイドアクチュエータの性能要求の緩和 及び異常状態に対する不感度の増加を含む多数の仕方でシステム３０の設計要求 を相当に低減するものである。システム性能は巻線間領域７６内での一次導体４ ０の位置に対して比較的不感であるので、一次導体４０の厳密な位置及び張力を 維持する必要はない。更に、初期のシステムで提案された露出した活電導体は、 ここでは絶縁ケーブルの使用によって完全に排除される。 （２）経済性 無接触電力供給システム３０の保守コストは、従来の金属対金属接触システム よりもかなり低い。システム３０のハードウェア、及び地上ベースシステムを設 置するための資本コストは、固定コアの一部分が道路に埋設されたフラットコイ ル誘導結合システム（先行技術で説明した）のような従来の無接触誘導システム に関連したコストよりも相当に低い。ここに示す移動可能な無接触システム３０ の場合、全てのコア及び二次回路部分は可動であり、一次導体４０のみが固定の ままである。 例えば、移動コア５２は、動作中にコア全体を使用するのに対して、公知シス テムの固定埋設コアは、所与の時間にコア全体のほんの一部分しか使用しない。 システム３０に使用される相当に少ない量のコア材料は、特に電気乗物に使用す る場合に相当に経済的なシステムにする。一次ループのロスは、電流密度及び導 体電流と共に増加し、従って、効率の高いユニットは、式７ないし８から明らか なように、より多くの導体材料又はより多くのコア材料を必要とする。 全システムロスは電流密度及び導体電流と共に増加するので、効率の高いリン ク５０は、より多くの導体材料又はより多くのコア材料を必要とする。例えば、 エアギャップを有するコアにおいては、無ギャップコアユニットよりも、大きな 二次巻線が必要とされる。 システム３０の更に別の効果として、一次コンバータ３８の制御サイリスタ入 力は、完全再生エネルギー回復能力を与えるものである。例えば、ＣＷＴはいす れかの方向に電力を転送できるので、再生エネルギー回復は、エレベータや列車 のような軌道乗物において、下り坂を走行したり減速したりするときに有用であ り、過剰エネルギーが変換されて電源へ戻される（図１８及び１９参照）。 （３）異常状態 無接触電力供給システム３０は、電気的な欠陥及び物理的なダメージに耐える ように設計され（多少のシステム擾乱があっても運転できることを含む）そして 安全に検出し、システムを重大問題から保護する。例えば、高周波数システムに 重大な電気的欠陥が生じた場合に、半サイクルの欠陥除去時間は、従来の周波数 よりも相当に速く、例えば、１／２サイクルは２０００Ｈｚの動作周波数の場合 に２５０マイクロ秒であり、これに対し、６０Ｈｚの場合は８ミリ秒である。 二次導体４６に開路状態が生じると、コア５２は、従来の変流器と同様に過剰 飽和及び過熱状態に至らされる。開路状態の検出及び保護は、過電圧状態を監視 しそしてその検出時にフェイルセーフシャント回路（図示せず）を入れて二次電 圧を許容レベルに制限することによって行われる。ＡＣ電源３２と一次コンバー タ３８との間に任意の変成器（図示せず）を配置して一次ループ４０を電力会社 のグリッドから電気的に分離してもよい。又、このような任意の変成器を電圧変 化に対して使用して一次側コンバータ３８を最適なレベルで動作できるようにし てもよい。又、任意の変成器を二次側のみ又は両側に使用して各コンバータを所 望の値で動作してもよい。 又、システム３０が遭遇する異常状態は、リンク５０及び導体４０が受ける種 々の環境問題及び物理的問題も含む。ここに述べるリンク５０及び一次導体４０ の設計は、システムがこのような物理的な乱用に耐えられるようにする次のよう な特徴を有している。 （１）巻線間スペース７６内の位置に不感であることにより、必要量の物理的 保護材料（図示せず）を使用できる。 （２）相対的な運動及び大きな巻線間スペース７６により、リンク５０からの 効率的な熱除去が促進される。 （３）任意の二次コンバータ４４は、移動負荷３４’の適当なエンクロージャ に取り付けることができ、そして特定の用途に必要とされるように、熱や衝撃や 水分を逃れるよう設計することができる。 Ｈ．潜在的な用途 図１６ないし１９を参照すれば、水中の材料取扱、エレベータ、配電、並びに 自律式電気潜水艦や乗物やその他海洋学的踏査のための浸水装置の再充電、及び 鉱山といった多数の用途が示されている。他の用途としては、例えば、休息中や 移動装置の装荷中に乗物が休止状態で駐車しているときに搭載バッテリを充電す ることも含まれる。 図１６を参照すると、無接触電力供給システム３０は、無接触のクランプオン リンク１５０を有する配電システムとして構成され、リンク５０について述べた のと同様の部品と共に示されており、更に、次のような特徴を含む。リンク１５ ０は、例えば、並進運動、枢着運動又は他の開放動作によって分離できる。例え ば、図１６のリンク１５０は、ヒンジ１４２を有し、スプリング閉じ部材１４４ を用いてクランプオンリンクを閉じた位置へ押しやり又はバイアスする。クラン プオンリンクを一次導体４０に容易に結合したり切り離したりするために解除ラ ッチ機構１４６及びハンドル１４８が含まれる。 典型的な地上ベース設計において、１００ｋＷ負荷の場合に、リンク５０の重 量は、ほぼ１４ｋgである。１キロワット（１ｋＷ）定格の電力ツールを上記例 の５００アンペアの一次ループに「プラグイン」するためには、重量が０．２ｋ ｇ未満のクランプオンリンク１５０が必要とされる。更に、クランプオンリンク １５０は、ユーザが活電導体に露出されることなく且つ危険な材料を発火する火 花を生じることなく導体４０に係合することができる。クランプオンリンク１５ ０は、便利にも、従来の電源センターカプラーに代わって使用できる。更に、一 次導体４０に対する頭上懸架取付では、操作者への危険を低減するために３４” のような可搬型負荷への随走ケーブルが最小にされる。 一次ケーブル４０に給電するためにここに述べる電流源特徴を使用する更に別 の効果は、直列接続された負荷３４を使用し、必要に応じて一次導体４０に接続 したり切り離したりできることである。これは、多数の負荷が通常並列に接続さ れた従来の配電システムとは著しく異なる。システム３０を用いると、負荷３４ は、一次導体４０に沿った任意の位置にクランプすることができ、これは、便利 にも、水中で使用するための融通性のある配電システムを提供する。更に、活電 接触部が露出されないので、結合中の電気的なアークの発生は排除される。 図１７を参照し、本発明により構成された水中の無接触の電力供給システム３ ００の１つの実施例を海洋踏査について説明する。この水中システム３００のた めの多数の要素は、地上ベースのシステム３０に対して上記したものと実質的に 同じであり、これらの要素は、地上ベースの対応部分に３００を加えた番号で示 されている。このシステム３００は、油田掘削装置（図示せず）か或いは海又は 海洋３０５の水面３０４に浮いている船舶３０２に搭載された発電機３３２のよ うな地表電源を備えている。発電機３３２は、化石燃料燃焼原動機、例えば、内 燃機関又はガスタービン（図示せず）に接続されるが、太陽又は風力といった他 のエネルギー源も使用できることは明らかである。 導体３３６を経て、発電機３３２は、任意の搭載一次コンバータ３３８に電力 を供給する。一次導体即ちケーブル３４０は、コンバータ３３８の出力から海洋 ３０５に向かって下方に延びる。一次導体３４０は、送出及び戻り導体部分各々 ３４０’及び３４０”を有するループ構成として示されている。 １つ以上のライト３０６が、導体３４０、例えば、導体部分３４０’に接続さ れてそれにより付勢される。潜水艦３０８、又は海底３１１を走行するキャタピ ラー付き乗物３１０のような水中乗物の場合には、ライト３０６は、これら乗物 が再充電のために一次導体３４０を探索し易くする。 潜水艦３０８には、結合シース即ちリンク３５０を構成するＣＷＴ鞘で終わる 伸縮可能なアーム３１２が設けられている。リンク３５０は実質的にリンク５０ 又は１５０について上記したものであり、図１ないし４に示した二重リンクであ ってもよいし、図１７に示す単一リンクであってもよい。しかしながら、潜水艦 のリンク３５０は、図２１の殻４１６のような殻に収容又はカプセル封入された コア取付の二次導体を有するのが好ましく、上記殻は、柔軟性のある防水の電気 絶縁材料、例えば、プラスチック、樹脂、テフロン、ゴム又は他のエラストマー 材料、或いは当業者に良く知られた構造上の等効物である。潜水艦３０８は任意 の二次側コンバータ３４４を有し、これは、リンク３５０から導体３４６を経て 電力を受け取る。 二次コンバータ３４４は、バッテリ蓄電システム３１４、バラストポンプ３１ ５、又は他の負荷３１６、例えば、潜水艦３０８の生命維持及び航行システムを 運転する電力及び制御システムに電力を供給する。このようなシステムを付勢す るために当業者に知られた種々の構造上同等の構成が存在する。例えば、電力は バッテリ３１４からポンプ３１５及び他の負荷３１６へ図示されたように直接供 給されてもよいし、又はバッテリ３１４を二次コンバータ３４４への入力（図示 せず）として使用し、このコンバータが次いでポンプや他の負荷へ電力を供給す るようにしてもよい。 キャタピラー付き乗物３１０も同様に、潜水艦３０８について述べた搭載二次 コンバータ、バッテリ蓄電システム、ポンプ及び他の負荷（図示せず）が設けら れる。乗物３１０は、再充電のために一次導体３４０へ周期的に戻り、再充電の 後に、海底３１１で踏査又は他の作業を継続する。 従って、コンバータシステム３００は、種々の異なる形式の浸水負荷に電力を 配電するのに使用できる。水中システム３００の他の用途は、従来の潜水艦の海 中での作業範囲を拡張したり、海底鉱山マシンへ電力を供給したり、深海の油井 架台のまわりの装置へ給電したりすることを含む。 二重の一次導体３４０を使用することは、多数の理由で特に効果的であると考 えられる。例えば、戻り導体３４０”は、このケーブル３４０”に沿って乗物が 上方又は下方へ連続的に流れるよう付勢するのに使用できる。乗物がケーブル３ ４０”に沿って上昇又は下降する間に、既に浸水している乗物は、リンク３５０ を他のケーブル３４０’に接続することにより同時に再充電することができる。 水中システム３００の別の重要な効果は、その信頼性にある。一次導体３４０ が切断した場合にも、浸水した乗物３０８、３１０への電力供給を減少したレベ ルではあるが続けることができる。一次コンバータ３３８から導体３４０を経て 供給される電力の戻り電流路は、海水が電導体であるから、海洋３０５の海水に より与えられる。非常状態のもとでも、搭載バッテリを再充電することができ、 水中システム３００を用いて装置と人の両方を安全に回収することができる。 水中無接触電力供給システム３００の更に別の重要な特徴は、一次導体３４０ を経て水中乗物３０８、３１０と船舶３０２との間で制御及び通信情報を転送で きることである。浸水型無接触電力供給システム３００の他の効果は、露出した 電気接触部の必要性を排除する無接触電力転送であること；リンク３５０を一次 導体３４０に接続し易く且つ切り離し易く、手動又は機械的な結合が可能である こと；大電力動作の容量があること（数キロワットからメガワット範囲まで）； 高周波数のＡＣ電力を使用し且つ結合リンク３５０の周囲の液体により対流冷却 が与えられることから高電力密度が得られること；単一又は二重の一次導体３４ ０であること；一次導体３４０が切断した後も動作を継続できること；強制ニュ ートラル動作であること；及び導体３４０を経て流れるＡＣ電力波形に制御及び 通信信号を重畳できることを含む。 図１８及び１９は、ＣＷＴが各々の方向に電力を転送できるので完全再生エネ ルギー回復機能を有する無接触電力供給システム３０”の別の実施例を示してい る。このシステム３０”は、地上ベースのものであるか又は油田掘削プラットホ ームと共に使用する浸水型のものであるエレベータ１７３を用いて説明する。 図１８において、エレベータ１７３は、矢印Ｐで示すように、完全再生の四象 限コンバータ（「Ｆ．Ｒ．Ｆ．Ｑ．Ｃ．」と示す）１７４から、一次巻線として 働く導体１７５を経て電力を受け取る。リンク５０”は、一次導体１７５と二次 コンバータ１７７との間で導体１７６を経て電力を転送するように導体１７５に スライド式に接続される。コンバータ１７７は、所要の電力をリニアモータ１７ ８へ供給し、該リニアモータは、エレベータ入力コマンド（図示せず）に基づい てエレベータ１７３を上昇させる。従って、リニアモータ１７８は、エレベータ １７３が上方移動するときに負荷３４’として働く。 図１９において、エレベータ１７３が重力の助けによって下方に移動するとき には、リニアモータ１７８が余剰電力を発生する。この余剰電力はコンバータ１ ７７へ供給され、これは一次コンバータとして働く。電力はコンバータ１７７か ら導体１７６を経てリンク５０”へ供給される。リンク５０”は、矢印Ｐ’で示 すようにエネルギーを導体１７５へ転送し、導体１７５は、ここでは、二次導体 として働いて、「Ｆ．Ｒ．Ｆ．Ｑ．Ｃ．」１７４（ここでは二次コンバータとし て働く）へエネルギーを供給する。従って、図１９のリニアモータ１７８は移動 発電電源３２”として働く。再生エネルギー回復システムの他の地上ベース例に は、列車のような軌道乗物システムが含まれ、下り坂を走行したり減速したりす るときに、余剰エネルギーが生じて、これが変換されエンジンへ戻される。 システム３０”の原理は、軌道上を走行するエレベータではなく、浸水型シス テム３００の潜水艦３０８及びキャタピラー乗物３１０の昇降へと拡張すること ができる。船舶３０２に搭載するものとして、再生コンバータ１７４を一次コン バータ３３８に置き換えてもよく、そして浸水導体３４０が導体１７５として働 くようにしてもよい。潜水艦３０８又はキャタピラー乗物３１０に搭載されたコ ンバータ３４４は、コンバータ１７７として働いて、上昇用のモータ１７８では なくバラストポンプ３１５を付勢するようにしてもよい。下降中に、ポンプ３１ ５がタービンとして機能して電気マシンの原動機として働くことが許される場合 には、電力を発生することができる。下降中に搭載装置で発生された電力は、バ ッテリ３１４を充電するのに使用することもできるし、リンク３５０及び導体３ ４０を経て船舶３０２のコンバータ３３８へ供給することもできる。 Ｉ．原型動作 研究室用の原型（試作品）を作成し、地上ベース又は空間ベースシステム３０ 及び水中システム３００の両方についてテストした。 （１）地上ベースシステムの原型 無接触電力供給システム３０の研究室用の原型を作成した。２０００Ｈｚの正 弦波一次電流は１３８アンペア・ターンを生じ、これは、テーブル６に示す寸法 を有するリンク５０を経て一次ループ４０に循環された。 テーブル６：テスト同軸巻線変成器データ Ｋ 20.2 長さ（ｃｍ） 2.54 高さ（ｃｍ） 8.89 巾（ｃｍ） 8.89 重量（ｋｇ） 0.557 体積（ｃｍ³） 92.5 リンク５０は、１ミル（０．００１インチ）厚みのアモルファス金属ガラステ ープで構成された単一のトロイダルコア５２ａを含み、これは銅の管状二次巻線 ６０を包囲し、そしてこれを貫通して一次ケーブル４０が挿入された。図２０の グラフは、負荷抵抗が固定値にあるときに一次ループ電流ｉ₁を増加する間に収 集したデータを示している。予想したように、電力出力は最初は電流と共に徐々 に増加し、次いで、コア材料が飽和するにつれて徐々に減少した。出力電力テス トは、研究室の電源により、コア５２が飽和電圧にあるが最大電流容量よりも相 当に小さい電流が流れる状態に制限された。このデータは、上記のようにリンク ５０を用いて二次巻線６０へ著しい電力を首尾良く供給することを示している。 テーブル７は、テストに実際に使用したリンク寸法及び一次アンペアターンに 対し電力密度の理論的な予想値と測定結果を比較するものである。 これらのパラメータは、両方とも測定値と理論値が充分に相関している。より 大きな電圧を取り扱うようにコアの断面を増加するか又は負荷インピーダンスを 比例的に減少して一次ループ電流を増加することにより、更に大きな電力レベル を得ることができる。これらの値は、使用できる研究室装置では２０００Ｈｚに おいて大きな電流値が得られないので、設計例よりもかなり低いものである。同 軸巻線の変成器は、一般に、本発明の２人の共同発明者によって５０ｋＨｚシス テムにおいて５０ｋＷでテストされているので、ここにテストした原型ユニット の規模拡大が実現できると考えられる（ＩＥＥＥ−ＰＥＳＣ−９０レコードの第 ７３４ないし７４２頁に掲載されたＭ．Ｈ．ケラルワラ、Ｄ．Ｗ．ノボティニ、 Ｄ．Ｍ．バイアン著の「高周波変成器の設計要件（Design Considerations for High Frequency Transformers）」という論文を参照されたい）。 （２）水中システムの原型 図２１は、研究室の原型である浸水型無接触電力供給システム４００を示して いる。この原型システム４００は、タンク４０２を備え、これには最初に蒸留水 が充填され、徐々に塩を添加して、１リッターの水に塩が３０ｇという濃度の塩 溶液を形成した。この最終濃度レベルは、ほとんどの海水の塩分に実質的に等し いために選択された。この原型システム４００の多数の要素は、浸水型システム ３００及び地上ベースシステム３０に対応し、これらの要素は、地上ベースの対 応部分に４００を加えた番号で示されている。 一次電源として、５ないし４０ｋＨｚのレンジをもつ可変高周波数電流源４３ ２が使用された。コア取付の二次導体４６０及びコア４５２を有する結合リンク ４５０がタンク４０２に浸水された。コア４５２は、各々標準的なＰＣ−３０型 フェライトコア材料の６個の積層環状フェライトコア区分４０５、４０６、４０ ７、４０８、４０９及び４１０で構成された。システム４００の電流源４３２は 一次導体４４０に接続され、この導体はタンク４０２に浸水された。一次導体４ ４０は、リンク４５０の二次導体４６０を経て二重のループにされた。一対の負 荷導体４１２及び４１４は、導体４６０を負荷４３４へ接続した。 原型システム４００は、研究室条件のもとで、電流源４３２により供給される ２．８アンペアｒｍｓ（実効値）の電流を一次導体４４０に流してテストした。 この電流レベルにおいて、導体４４０がリンク４４０を経て二重のループにされ た状態で、システム４００は、５．６アンペアターンでテストした。原型システ ム４００は、２０ｋＨｚの周波数において約１キロワットの最大電力容量を有す るものであった。 原型システム４００は、先ず、２０ｋＨｚの周波数で動作され、溶液４０４の 塩分を０から３０ｇ／リッタに増加しながらロスを周期的に測定した。測定され たロスは、コアのロスと、結合リンク４５０のまわりの塩水によるロスとを含む 開路電力ロスであった。最初、コア取付導体４０６は、周囲の塩水から電気的に 絶縁されず、ロスは高いものであった。例えば、図２２の開路電力ロスのグラフ を参照すれば、全海水濃度において、２０ｋＨｚで導体４０６を絶縁しない状態 では、図２２に「Ｘ」で示されたデータ点で指示されたように、ロスは１４０ワ ットより大きかった。 これらのロスを減少するために、二次導体４６０は、柔軟な電気絶縁性の防水 材料の殻４１６に包囲又はカプセル封入されるのが好ましい。このような防水の 電気絶縁殻が原型導体４６０を取り巻くときには、図２２に示すように、２０ｋ Ｈｚでの海水４０４におけるロスは３３ワットに低下した。１０００ワット出力 の場合に、２０ｋＨｚでの海水におけるこれらのロスは、９６．８％の効率を生 じた。２０ｋＨｚでの空気中におけるロスを２７ワットにおいて測定し、１００ ０ワット出力場合に、９７．４％の効率を生じた。従って、地上ベースシステム ３０に対し浸水型システム４００を用いた場合に効率のロスは１％の約半分に過 ぎない。 絶縁殻４１６を用いてリンク導体４６０を包囲し、全海水濃度において、原型 システム４００は、５ｋＨｚないし４０ｋＨｚのレンジから選択した周波数で動 作した。又、原型システム４００は、タンク４０２が空の状態で、空気中におい て、５ｋＨｚないし４０ｋＨｚのレンジから選択した周波数で動作した。これら の周波数において海水及び空気のテストについての開路電力ロスを図２２にプロ ットした。 これらのテストから、非常に無効性の一次ケーブルループ４０、３４０と共に 高周波数電源を使用すると、負荷共振コンバータのトポロジーは、一次側コンバ ータ３８、３３８にとって好ましい実施例となる。全無接触電力供給システム３ ０及び浸水型無接触システム３００は、種々のシステムに使用するのに有用で、 且つ経済的及び動作的に魅力のあるものとなる。 Ｉ．別のリンク実施例 図２３を参照すれば、本発明により構成された別のリンク部材５８ｆは、一般 的に長方形の断面を有している。このリンク部材５８ｆは、分割ヒンジ止めコア を有し、２つのヒンジ止めされるコア部材５２ｆ及び５２ｆ’はヒンジ１５２に よって一緒に接合されている。ここに示す実施例において、リンクは一次導体１ ６０を含み、これは２つの要素１６０ｆ及び１６０ｆ’に分割されて示されてい る。 図２４は、３つのコアエレメント５２ｇ、５２’及び５２ｇ’を含む本発明に より構成されたリンク素子５８ｇの別の実施例を示している。ここに示す実施例 において、コアエレメント５２ｇ及び５２ｇ’は、互いに鏡像関係であってヒン ジ１６８によって一緒に接合されている。一次導体は分割され、導体セグメント １６０ｇ及び１６０ｇ’を含む。ヒンジ１６８は任意である。というのは、コア セグメント５２ｇ及び５２ｇ’は分割隣接ヒンジ１６８において合体された単一 部材として供給されてもよいからである。同様に、ヒンジ１６８が除去される場 合には、一次巻線セグメント１６０ｇ及び１６０ｇ’も単一の一体部片であって もよい。 図２５は、コアセグメント５２ｈ及び５２ｈ’を含むセグメント化されたコア を有する本発明により構成されたリンク部材５８ｈを示している。巻線部材１６ ０ｈがコアセグメント５２ｈに固定され、そして別の導体１６５は、絶縁材料の 支持体１７２によってコアセグメント５２ｈ’から支持される。絶縁支持体１７ ２は、連続的であってもよいし、コア部材５２ｈ’から導体１６５を支持する複 数の個別部材であってもよい。導体１６５、支持体１７２及びコアセグメント５ ２ｈ’は、一緒に、リンク５０の可動部を形成し、その固定部はコアセグメント ５２ｈ及び一次導体１６０ｈによって形成され、或いはその反対でもよい。 Ｊ．動作 本発明を用いると、電源と電気負荷との間に相対的な運動を伴い電源から電気 負荷へ電力を転送する多数の方法が提供される。図１ないし４の導体４０及び６ ０のような第１導体と第２導体との間に直接的な電気接触をもたずにこれら導体 間に電力を供給する方法が提供される。この方法は、磁気材料のコアで実質的に 取り巻かれた第１のコア取付導体を設けるという段階を備えている。この第１の 導体は、巻線間領域７６により定められたような通路を有し、これは、第２導体 を受け入れるように構成される。この方法は、第１導体及びコアを第２導体の一 部分のまわりに接続する段階と、第１及び第２導体の一方を付勢して、第１及び 第２導体の他方に電流を供給し、それにより、第１導体と第２導体との間で電力 を転送する段階とを含む。 好ましい実施例において、電力は高周波数で転送され、所望の用途と、選択さ れたパワーエレクトロニクスの所望の使い方とに基づいて特定の周波数が選択さ れる。ここに示す別の実施例では、第１導体及びコア部材が分割されてヒンジ止 めされ、第２導体を受け入れるように開けられそしてその後に第２導体を実質的 に取り巻くように閉じられる。別の好ましい実施例では、コアと、コア及び一次 導体内に包囲された第２導体との間に相対的な運動が生じる。この相対的な運動 は、第２導体に対して直線及び／又は回転であり、電力転送は、第１導体から第 ２導体へ或いはその逆方向に行われる。更に別の好ましい実施例では、第１導体 をもつ多数のコアが単一の第２導体に接続される。 動作に際し、水中の無接触供給システム３００は、一次コンバータ３３８とし て高周波コンバータを使用するのが好ましい。一次導体３４０は、図１７に示す ように絶縁ケーブル又はケーブル対３４０’及び３４０”であるのが好ましい。 ＣＷＴ鞘リンク３５０は、導体３４０のまわりの絶縁材の摩耗を防止するように 充分な間隙で設計されるのが好ましい。潜水艦３０８及びキャタピラー乗物３１ ０のような多数の浸水型乗物は、それらのＣＷＴ鞘結合リンク３５０を一次導体 ３４０のまわりに定期的にクランプすることにより一次導体３４０から各々電力 を引き出す。図１７において、キャタピラー乗物３１０は、その結合リンクを開 きながら再充電のために導体３４０へ近づく状態で示されている。 潜水艦３０８又は乗物３１０により受け取られた電力は、海洋３０５を通る乗 物の上昇及び下降を制御するために搭載バラストポンプ３１５を付勢するのに用 いられる。充分な間隙で設計された場合には、リンク３５０は、海面３０４と海 底３１１との間を移動する間に導体３４０の長さに沿って自由にスライドするよ うに導体３４０に接続状態に保たれる。上昇及び下降中に接続状態に保たれるこ とにより、任務目的の遂行に用いるようにバッテリ３１４に蓄積されたエネルギ ーが保存される。 下降の後に、例えば、海底３１１に到達すると、キャタピラー乗物３１０は、 リンク４５０を一次導体３４０から切り離し、その任務を遂行する。乗物３１０ は、バラストポンプが装備されるのではなくてクレーンやウインチによって船舶 から下降されてもよい。浸水型乗物３１０及び潜水艦３０８は、再充電のために ケーブル３４０へ定期的に戻るので、理論的には、それらの任務はほとんど無限 に延長することができる。 本発明の原理を多数の好ましい実施例について図示して説明したが、本発明は このような原理から逸脱することなくその構成及び細部において変更できること が当業者に明らかであろう。例えば、以上に述べたシステムを使用する他の用途 や、導体及びコアに対する適当な代替え材料や、その要素に対する寸法変更や、 当業者により交換可能であると知られている他の装置及び構成の置き換えが考え られる。例えば、コアギャップに隣接した磁束収集又は導通面、例えば、図５の 面６１及び６１’は、平らである必要はなく、半径に対してセンタリングされる 必要はないが、それらの間にほぼ同じ直角距離をおいて同じ一般的輪郭をたどる のが好ましい。更に、一次及び二次コンバータは上記したものでもよいが、当業 者が交換できると分かっている他の装置を使用してもよい。このような変更は、 全て、請求の範囲内に包含されるものとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディーヴァン ディーパクライ エム アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 53719 マディソン チャトーカ トレイ ル 25 (72)発明者 ノヴォトニ ドナルド ダブリュー アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 53705 マディソン イースト スカイラ イン ドライヴ 1421 (72)発明者 ローレンツ ロバート ディー アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 53711 マディソン ウッディングトン ウェイ 6330

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電源から電気負荷へ電力を転送するための無接触の電力転送システムにお いて、 電源又は電気負荷の一方に接続された第１導体と、 電源又は電気負荷の他方に接続されたコア取付の導体であって、外周面を有し ているコア取付導体と、 上記コア取付導体を支持しそして上記外周面を実質的に取り巻く磁気コアとを 備え、上記コア取付導体及び磁気コアの両方は、電源から電気負荷へ電力を転送 するように上記第１導体の一部分を取り巻き、そして 上記第１導体の一部分は、上記コア取付導体及び磁気コア内にスライド可能に 受け入れられてそれらの間で相対的に運動できるようにされ、その相対的な運動 中に電力転送を続けるようにしたことを特徴とする無接触電力転送システム。 ２．上記第１導体は軸方向長さを有し、そして上記相対的な運動は上記第１導 体の軸方向長さに沿って生じる請求項１に記載の無接触電力転送システム。 ３．上記第１導体は長手軸を有し、そして上記相対的な運動は、実質的に上記 第１導体の長手軸のまわりの回転である請求項１に記載の無接触電力転送システ ム。 ４．上記第１導体は電源に接続され、そして上記コア取付導体は、電気負荷に 接続される請求項１に記載の無接触電力転送システム。 ５．上記第１導体を電源に接続する第１コンバータを更に備えた請求項１に記 載の無接触電力転送システム。 ６．上記第１コンバータは共振コンバータを含む請求項５に記載の無接触電力 転送システム。 ７．上記コア取付導体を電気負荷に接続する第２コンバータを更に備えた請求 項５に記載の無接触電力転送システム。 ８．上記磁気コアは、第１導体を受け入れたり取り外したりするために選択的 に開く少なくとも２つのコアセグメントに分離でき、これらのコアセグメントは 第１導体を固定するように接合できる請求項１に記載の無接触の電力転送システ ム。 ９．上記磁気コアは無ギャップコアより成る請求項１に記載の無接触電力転送 システム。 １０．上記第１導体の位置に対するコア取付導体の位置を感知するための位置 センサと、 上記位置センサに応答して、コア取付導体を第１導体の位置に対して選択され た位置に配置するための位置設定アクチュエータとを更に備えた請求項１に記載 の無接触電力転送システム。 １１．上記位置センサは、コアの磁束を感知するための磁束センサより成る請 求項１０に記載の無接触電力転送システム。 １２．上記コアは、ギャップによって分離された２つの磁束転送面を有し、 上記第１導体は、上記コアのギャップを通して延びる固定の絶縁支持部材から 取り付けられ、そして 上記無接触の電力転送システムは、更に、２つの磁束転送面を一緒に磁気的に リンクするように上記固定の絶縁支持体に取り付けられた固定の磁気コア部材を 含む請求項１に記載の無接触電力転送システム。 １３．上記固定の絶縁支持体は、第１軸を有し、 上記固定のコア部材は、上記絶縁支持体の第１軸に実質的に垂直な磁束転送面 を有し、そして 上記コアの２つの磁束転送面は、上記絶縁支持体の第１軸に実質的に垂直であ る請求項１２に記載の無接触電力転送システム。 １４．上記固定の絶縁支持体は、第１軸を有し、 上記固定のコア部材は、上記絶縁支持体の第１軸に実質的に平行な２つの磁束 転送面を有し、そして 上記コアの２つの磁束転送面は、上記絶縁支持体の第１軸に実質的に平行であ る請求項１２に記載の無接触電力転送システム。 １５．上記コア取付導体及びコアの各々は、第１及び第２の部分に分割され、 これら部分は、第１導体を解離するように開くことができ、そして第１導体に係 合するように閉じてそれらの間で電力転送を行うことができる請求項１４に記載 の無接触電力転送システム。 １６．上記第１導体の位置に対するコア取付導体の位置を感知するための位置 センサと、 上記位置センサに応答して、コア取付導体を第１導体の位置に対して選択され た位置に配置するための位置設定アクチュエータとを更に備えた請求項１２に記 載の無接触電力転送システム。 １７．上記位置センサは、コアの磁束を感知するための磁束センサより成り、 この磁束センサは、コア及び固定のコア部材の２つの磁束転送面の一方に取り付 けられる請求項１６に記載の無接触電力転送システム。 １８．上記コアと共働して上記コア及び固定のコア部材を通る磁路を形成する ための固定の磁気コア部材と、 上記固定のコア部材から延びそして第１導体を支持する絶縁支持体とを更に備 えた請求項１に記載の無接触電力転送システム。 １９．上記コアは、固定コア部材の少なくとも一部分を受け入れるギャップを 有する請求項１８に記載の無接触電力転送システム。 ２０．上記相対的な運動は、第１導体の選択された長さに沿って生じ、上記無 接触電力転送システムは、更に、第１導体の選択された長さに沿って複数の絶縁 支持体を備えている請求項１８に記載の無接触電力転送システム。 ２１．上記磁気コアは、第１導体を部分的に取り巻くためのエアギャップを有 する実質的にＣ字型のコアより成り、上記エアギャップは、電気負荷が経路に沿 って移動するときに第１導体の複数の支持体をスライド式に受け入れる請求項２ ０に記載の無接触電力転送システム。 ２２．上記磁気コアは、開放可能に一緒に接合された２つの長手方向に分離さ れる部分を備え、これら２つの長手方向に分離されるコア部分はその開放時にそ れらの間に定められる長手方向ギャップに複数の支持体を通せるように瞬間的に 開放する請求項２０に記載の無接触電力転送システム。 ２３．上記コア取付導体及びコアの各々は、第１及び第２部分に分割され、こ れら部分は、第１導体を解離するように開くことができそして電力転送のために 第１導体に係合するように閉じることができる請求項１に記載の無接触電力転送 システム。 ２４．上記コア取付導体及びコアの第１及び第２部分はヒンジ部材により一緒 に枢着される請求項２３に記載の無接触電力転送システム。 ２５．上記磁気コアはエアギャップを有する請求項１に記載の無接触電力転送 システム。 ２６．上記磁気コアのエアギャップは、第１導体を通過するサイズとされる請 求項２３に記載の無接触電力転送システム。 ２７．上記第１導体は固定されて電源に接続され、そして 上記コア取付導体は電気負荷に接続される請求項１に記載の無接触電力転送シ ステム。 ２８．上記第１導体は固定されて電源に接続され、上記第１導体は、移動路に 沿って横に並べられた電力流送出及び返送部材を有し、そして 上記コア取付導体は電気負荷に接続され、一対のコア取付導体セグメントを備 え、そして上記コアは、上記コア取付導体セグメントの１つを各々取り巻く一対 のコアセグメントを備え、上記導体セグメントの一方は、上記送出及び返送部材 の一方の一部分を取り巻き、そして上記導体セグメントの他方は、上記送出及び 返送部材の他方の一部分を取り巻き、上記導体セグメントの対は、電力転送中に 移動路に沿って横に並んで移動する請求項１に記載の無接触電力転送システム。 ２９．上記二次導体から受け取る電力を調整するための電力調整器をもつ二次 コンバータを更に備えた請求項１に記載の無接触電力転送システム。 ３０．上記電力調整器は、上記一次導体から受け取った電力を監視するセンサ を備え、そして 上記電力調整器は上記センサの監視に応答する請求項２９に記載の無接触電力 転送システム。 ３１．上記電源はＡＣ電源より成り、そして 上記一次導体は、複数の可搬型電気負荷を付勢するように実質的に固定され、 その各々は、磁気コアを構成する二次結合シースと、ＡＣ電源から各可搬型電気 負荷へ電力を配電するために一次導体の長さに沿った選択された位置に結合され たコア取付導体とを有する請求項１に記載の無接触電力転送システム。 ３２．上記磁気コアは、上記シースを一次導体に接続したり切り離したりする ために一緒に開放可能に接合される２つの長手方向に分離される部分を有する請 求項３１に記載の無接触電力転送システム。 ３３．上記電源はＡＣ電源より成り、そして 上記一次導体は複数の可搬型電気負荷を付勢し、その各々は、磁気コアを構成 する二次結合シースと、ＡＣ電源から各可搬型電気負荷へ電力を配電するために 一次導体の長さに沿った選択された位置に結合されたコア取付導体とを有し、そ して上記一次導体は、上記位置間で移動する間に可搬型電気負荷に対する一時的 な電力を与えるように位置間で移動できる請求項１に記載の無接触電力転送シス テム。 ３４．上記一次導体は、電源に接続されたフィーダ導体と、このフィーダ導体 に各々接続された複数の固定の一次ループとを備え、各一次ループは、少なくと も１つの他の一次ループと整列されて負荷の移動経路の隣接部分に沿って延び、 そして 上記磁気コアは、一次ループの１つに隣接する移動経路に沿って移動するとき に一次ループの１つの一部分を取り巻いてそこから電力を受ける請求項１に記載 の無接触電力供給システム。 ３５．上記コア及びコア取付導体は、負荷が移動経路に沿って移動するときに 各次々に整列される一次ループにシースを接続したり切り離したりするように開 放できる請求項３４に記載の無接触電力供給システム。 ３６．上記コア取付導体及びコアの各々は、第１及び第２セグメントに分離さ れ、これらは、第１導体を解離するように並進的に開くことができ、そして電力 転送のために第１導体に係合するよう並進的に閉じることができる請求項１に記 載の無接触電力供給システム。 ３７．上記コア取付導体及びコアの各々は、第１及び第２セグメントに分離さ れ、これらは、第１導体の取り囲まれた部分の長手軸から各々離れたりそれに向 かったりする半径方向において第１導体を解離するように半径方向に開くことが できそして第１導体に係合するように半径方向に閉じることができる請求項１に 記載の無接触電力供給システム。 ３８．細長い電力導体の一部分を取り巻きそして電気負荷へ接続するためのシ ース導体と、 磁束路を形成するように上記シース導体を取り巻く磁気コアとを備え、上記シ ース導体及び該コアが電力導体を取り巻くときに磁束路に磁束が誘起され、この 磁束は、シース導体内に電流を誘起し、上記電力導体から接続時に負荷に電力を 供給することを特徴とする結合シース。 ３９．上記電力導体は絶縁性カバー層を有し、そして上記シース導体は、上記 電力導体の絶縁カバー層を把持するサイズとされ、電力導体の長さに沿った結合 シースの運動を実質的に防止する請求項３８に記載の結合シース。 ４０．上記電力導体は絶縁性カバー層を有し、そして上記シース導体は、電力 導体の長さに沿って又はその周囲でスライド移動するサイズとされる請求項３８ に記載の結合シース。 ４１．上記シース導体は、結合時に電力導体を向く内面を有し、そして結合シ ースは、更に、上記シース導体の内面に沿って低摩擦材料の内部絶縁カバー層を 含んでいる請求項３８に記載の結合シース。 ４２．電気負荷をＡＣ電源に接続する方法において、 細長い導体又は結合シースの一方をＡＣ電源で付勢し、 電気負荷に上記細長い導体又は結合シースの他方を設け、 結合シースのシース導体が磁気コアにより取り巻かれた状態で、シース導体が ＡＣ電源又は負荷の一方に電気的に接続され、そして結合シースは少なくとも２ つのシースセグメントに分離でき、 上記少なくとも２つのシースセグメントを分離し、 細長い導体の一部分を上記少なくとも２つのシースセグメント間に受け入れ、 そして 細長い導体の上記一部分を結合シースで取り巻くように上記少なくとも２つの シースセグメントを一緒に接合して、ＡＣ電源から負荷へ磁気誘導により電力を 転送する、 という段階を備えたことを特徴とする方法。 ４３．少なくとも２つのシースセグメントは、それらの間の相対的な並進運動 によって分離及び接合可能であり、 上記分離段階は、少なくとも２つのシースセグメントを互いに離れるようにス ライドすることを含み、そして 上記接合段階は、少なくとも２つのシースセグメントを一緒にスライドするこ とを含む請求項４１に記載の方法。 ４４．少なくとも２つのシースセグメントは、枢着回転で分離及び接合できる ように互いに枢着され、 上記分離段階は、少なくとも２つのシースセグメントを互いに離れるように枢 着回転で分離することを含み、そして 上記接合段階は、少なくとも２つのシースセグメントを一緒に枢着回転で接合 することを含む請求項４１に記載の方法。 ４５．少なくとも２つのシースセグメントは、細長い導体の受け取られる部分 の長手軸から各々離れたり向かったりする半径方向においてそれらセグメント間 の相対的な並進運動によって半径方向に分離及び接合することができ、 上記分離段階は、少なくとも２つのシースセグメントを互いに実質的に半径方 向に離れるように移動することを含み、そして 上記接合段階は、少なくとも２つのシースセグメントを細長い導体に向かって 実質的に半径方向に一緒に移動することを含む請求項４２に記載の方法。 ４６．分離段階と受け取り段階との間に、分離された少なくとも２つのシース セグメント間に細長い導体の一部分を挿入する段階を更に含む請求項４２に記載 の方法。 ４７．細長い導体と結合シースとの間に相対的な運動を与え、そして その相対的な運動中に電力を転送するという段階を更に備えた請求項４２に記 載の方法。 ４８．細長い導体の長さに沿った運動より成る相対的な運動を与え、 第１導体の長さに沿って複数の絶縁支持体を用いて第１導体を支持し、そして 上記分離段階は、上記複数の絶縁支持体への交差を回避するように少なくとも ２つのシースセグメントを分離することを含む請求項４７に記載の方法。 ４９．細長い導体の周囲での半径方向運動より成る相対的な運動を与える段階 を更に備えた請求項４７に記載の方法。 ５０．電源から電気負荷へ電力を転送するための浸漬型無接触電力転送システ ムにおいて、 電源又は電気負荷の一方に接続された第１導体と、 電源又は電気負荷の他方に接続されたコア取付の浸漬型導体と、 上記コア取付導体の一部分を支持し取り巻く浸漬型磁気コアとを備え、上記コ ア取付の導体及び該磁気コアは、上記第１導体の一部分を取り巻きそして液体中 に浸漬されて電源から負荷へ電力を転送することを特徴とする浸漬型無接触電力 転送システム。 ５１．上記第１導体の一部分は、コア取付導体及び磁気コア内にスライド可能 に受け入れられて、それらの間に相対的な運動が生じるようにし、液体中に浸漬 されて上記相対的な運動が行われる間に電力転送が続けられる請求項５０に記載 の浸漬型無接触電力転送システム。 ５２．上記第１導体は、軸方向長さと、液体中に浸漬される浸漬部分と、液体 から延びる表面部分とを有し、そして 上記第１導体の表面部分は電源に接続される請求項５１に記載の浸漬型無接触 電力転送システム。 ５３．上記相対的な運動は第１導体の軸方向長さに沿って生じ、そして 上記コア取付導体は、第１導体の軸方向長さに沿って移動するように電気負荷 に接続される請求項５２に記載の浸漬型無接触電力転送システム。 ５４．上記コア取付導体は、防水の電気絶縁材料の殻にカプセル化される請求 項５０に記載の浸漬型無接触電力転送システム。 ５５．上記第１導体を電源に接続する第１コンバータを更に備えた請求項５０ に記載の浸漬型無接触電力転送システム。 ５６．上記第１コンバータは、高周波数共振コンバータより成る請求項５５に 記載の浸漬型無接触電力転送システム。 ５７．上記コア取付導体を電気負荷に接続する第２コンバータを更に備えた請 求項５０に記載の浸漬型無接触電力転送システム。 ５８．上記第１導体は、軸方向長さと、液体中に浸漬される浸漬部分と、液体 から延びる表面部分とを有し、上記第１導体の表面部分は電源に接続され、 上記第１導体の一部分は、上記コア取付導体及び磁気コア内にスライド式に受 け入れられて、第１導体の軸方向長さに沿って相対的な運動が生じるようにし、 上記コア取付導体は、第１導体の軸方向長さに沿って移動するように電気負荷 に接続され、液体中に浸漬されて上記移動を行う間に電力転送が続けられ、 上記コア取付導体は、防水の電気絶縁材料の殻にカプセル化され、そして 上記システムは、第１導体を電源に接続する高周波数共振コンバータと、コア 取付導体を電気負荷に接続する第２コンバータとを更に備えた請求項５０に記載 の浸漬型無接触電力転送システム。 ５９．上記コア取付導体及びコアは、第１導体の周囲で半径方向に移動可能で ある請求項５０に記載の浸漬型無接触電力転送システム。 ６０．細長い電力導体の一部分を取り巻き、液体中に浸漬された電気負荷に接 続するための浸漬型シース導体と、 上記シース導体を取り巻く浸漬型磁気コアであって、上記シース導体及びコア が電力導体を取り巻くときに磁束が誘起される磁束路を形成するような磁気コア とを備え、上記磁束はシース導体内に電流を誘起し、電力導体から接続時に負荷 へ電力を供給することを特徴とする浸漬型結合リンク。 ６１．上記電力導体は絶縁カバー層を有し、そして上記シース導体は電力導体 の長さに沿ってスライド移動するサイズにされた請求項６０に記載の浸漬型結合 リンク。 ６２．上記シース導体をカプセル化する液体不浸透性電気絶縁材料の殻を更に 備えた請求項６０に記載の浸漬型結合リンク。 ６３．上記殻材料は、プラスチック、樹脂、テフロン、ゴム及び合成エラスト マより成る群の1つから選択される請求項６２に記載の浸漬型結合リンク。 ６４．上記コアを取り巻く絶縁耐久材料のコアカバーを更に備えた請求項６０ に記載の浸漬型結合リンク。 ６５．上記シース導体及びコアは各々第１及び第２のセグメントに分割され、 これらのセグメントは、電力導体を解離するように開くことができ、そして電力 導体に係合するように閉じてそれらの間に電力転送することができる請求項６０ に記載の浸漬型結合リンク。