JPS6373837A - 定電圧誘導性電力カップリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に電力（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｏｗｅ
ｒ）を配分すに装置に関連し、特にエアーギャップを通
して電力を伝達する誘導性結合（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ　
ｃｏｕｐｌｉｎｇ）に関連している。

誘導性電力結合は、トレーリングケーブル（ｔｒａｉｌ
ｉｎｇ　ｃａｂｌｅ）や摺動接点あるいは類似のものの
使用が好ましくない条件の下で移動装置や他の装置に電
力を伝達するために使用されている。誘導性結合はエア
ーギャップを通して延在する磁界によって電力を伝達す
るから、安全性、耐久性および信頼性はケーブルの摩耗
および接点の露出に関連した問題を除去することにより
改善される。

電力は電池充電器、推進装置、制御システム等の如き装
置を動作させる移動装置で用いられている。これらの装
置は典型的には定電圧源から電力を求めている。従って
、定電圧で電力を供給できる誘導性結合の必要性が起る
。

鉄共振変成器として知られている定電圧変成器は定電圧
の効率的な電源である。変動する入力電圧と出力電流の
効果を補償して相対的に一定出力電圧を維持するために
、キャパシタと可飽和鉄心（ｓａｔｕｒａｂｌｅ　５ｔ
ｅｅｌ　ｃｏｒｅ）と共に線形リアクトルがこれらの変
成器中に、あるいはそれと共に使用されている。入力巻
線と出力巻線の間の磁気分路（ｍａｇｎｅｔｉｃ　５ｈ
ｕｎｔ）中の正確なエアーギャップは必要とされる線形
リアクタンスを達成するために一般にこれらの変成器の
中で使用されている。

誘導性電力結合は不正確かつ可成り大きいエアーギャッ
プによって動作中分離されている２つのインダクタから
構成されている。この構造は鉄共振変成器の態様で人力
巻線と出力巻線間の正確に制御された分路リアクタンス
の使用を除外している。従って、電圧調整の他のいくつ
かの手段が備えられなくてはならない。

結合の出力巻線上の切替え可能な夕、ブを用いる誘導性
結合によって与えられた電圧の調整が提案されているが
、そのようなやり方は一連の個別ステップでの粗い調整
のみしか与えない。固体スイッチング調整器がまた提案
されているが、しかしそのような調整器は高価かつ電子
的に複雑である。

（ボルガー：　Ｂｏｌｇｅｒの）米国特許第３９１４５
６２号において、入力インダクタと出力インダクタ間の
エアーギャップを変えることにより誘導性結合から出力
電圧を調整する手段が提案されている。これもまたボル
ガーによる米国特許第４３３１２２５号において、出力
巻線にわたる複数のキャパシタのいくつかをスイッチン
グすることにより出力電圧を調整する手段が提案されて
いる。しかし、これらの装置の双方とも能動的制御を必
要とし、これは複雑かつ高価となり、従って、本発明の
前に、誘導性結合から出力電圧を調整する簡単かつ経済
的な手段に対する必要性が存続していた。

従って、本発明の一般的目的は、入力電源と出力負荷の
ゆらぎにもか＼わらず一定電圧出力を生　　　　へ成す
るエアーギャップを通す結合電力の改良された誘導性電
力結合を提供することである。

本発明の他の目的は一定電圧出力を生成し、かつ最少の
部品で経済的に構成される誘導性電力結合を与えること
である。

本発明の別の目的は、ピックアップの磁心あるいは出力
インダクタがその飽和レベルで動作し、かつ、入力イン
ダクタと出力負荷への電源変動にもかＮわらず２つのイ
ンダクタ間の相互磁束が本質的に一定のま−であり、そ
れによりピックアップインダクタから一定出力電圧を与
えるように構成された誘導性電力結合を与えることであ
る。

本発明のなお別の目的は、電力を供給された車両の電池
充電回路と結び付いて特に有用な改良された誘導性電力
結合を与えることである。

本発明のまた別の目的は、電池条件のある所定のレベル
で細流充電モード（ｔｒｉｃｋｌｅ　ｃｈａｒｇｅ　ｍ
ｏｄｅ）で自動的に動作する電池充電回路と結び付いた
誘導性電力結合を与えることである。

本発明によると、経済的な定電圧誘導性電力結合が与え
られ、これは最少の数の部品で離散的よりもむしろ連続
的な電圧調整を生成している。一般に、この結合は、結
合設備（ｃｃｕｐｌｉｎｇｉｎｓｔａｌｌａ−ｔｉｏｎ
）の地面あるいは床に通常埋込まれている電源あるいは
人力インダクタと名付けられている第１インダクタと、
一定出力電圧を生成する第２インダクタを具えている。

第１インダクタは、動作中可飽和であるかあるいはそう
ではなく、交流電源に接続された磁心の周りに巻かれた
コイルを持つ鉄心から構成されている。結合の第２イン
ダクタあるいはピックアップインダクタは一般に車両上
にマウントされ、これは第１インダクタの上に位置決め
される場合にエアーギャップによってそれから分離され
ている。この第２インダクタはその周りにコイルが巻か
れ、かつ出力回路の相対的に大きなキャパシタに接続さ
れた出力巻線を有する可飽和鉄心を具えている。第２イ
ンダクタからの交流出力は直流整流器を通して電池充電
回路に供給されるか、あるいは車両の駆動モータに直接
供給されている。

第１および第２インダクタは鉄心を通りかつそれらの間
のエアーギャップにわたり、出力コイルの各ターンに磁
束の量に比例する電圧を誘起する相互磁束によって結合
されている。本発明によると、この結合は飽和している
第２インダクタあるいは出力インダクタの磁心の一部分
で動作するように構成されている。増大された起磁力す
なわちアンペアターンが第１インダクタあるいは人力イ
ンダクタに印加される場合、それは結合された磁心中に
相互磁束の小さい増大のみを生じ、これはたとえ出力電
圧に影響しない漏漏磁束の比例的にずっと大きい増大を
生じでもそうである。

本発明によると、このように入力電圧の増大は入力電圧
の増大を生じるが、しかしこの増大は第２インダクタの
出力電圧に殆んど効果を及ぼさないつと言うのは相互磁
束の増大はこの磁心の飽和状態によって非常に小さいか
らである。出力電流の増大は漏洩磁束および出力電流の
関連誘導成分の比例的増大を生じよう。出力回路中の大
きなキャパシタの電流の効果と結び付けられた場合、そ
れを通る電流は出力電流の増大によって影響されず、出
力電流は共振条件、すなわち力率１にずっと近く接近し
、そして出力電圧は制限されるようになり、かつ飽和磁
心中の磁束の量によって決定されたレベルに維持されよ
う。

本発明が誘導性電力結合の分野において著しい前進を示
していること、すなわちスムースに調整されたはパ一定
電圧が最少の部品で経済的に構成されている結合から与
えられていることは前述のことより評価されよう。

本発明の他の目的、特徴および利点は添付図面と共に行
なわれた以下の詳細な説明から明白となろう 図面を参照すると、第１図は、電源に接続されて第１イ
ンダクタ１２からギャップ１４を通して負荷に接続され
た第２インダクタ１６に電力を磁気的に伝達する本発明
による定電圧誘導性電力結合１０を示している。

結合１０の典型的適用において、第１Ａ図に示されてい
るように、第１インダクタ１２は地面１８内の固定位置
あるいは地面と同一平面の支持構造に設置され、そして
第２インダクタ１６は一組の電池を充電するか、あるい
は電気的駆動モータや同様のものを直接付勢するかのい
ずれかの目的で車両２０に設置されよう。

第１および５２インダクタ双方は成形された交流磁界（
ｓｈａｐｅｄ　ａｌｔｅｒｎａｔｉＢ　ｍａｇｎｅｔｉ
ｃ　ｆｉｅｌｄ）を発生する電磁手段を具え、各々は磁
界を受信する磁心とその磁心に電磁的に結合されたコイ
ルを有している。

このように、電磁インダクタ１２は磁界を発生する入力
コイル２２と磁界を成形する人力磁心２４を含んでいる
。第１インダクタと第２インダクタの間のギャップ１４
を規定するために、第１インダクタに間隔を置いた関係
（ｓｐａｃｅｄ−ａｐａｒｔ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉ
ｐ）に置かれた第２インダクタ１６は成形された磁界を
受信するために人力磁心２４に磁気的に結合されている
可飽和磁心２６を有し、磁心２６は磁気飽和状態に入る
磁界に感応する（ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ）。示された実
施例では、出力インダクタ１６の磁心２６は可飽和のく
びれた部分（ｃｏｎｓｔｒｉｃｔｅｄ　ｐｏｒｔｉｏｎ
）　２８を有し、これは磁心２６の残りの部分を飽和す
るのに必要であるよりも少ない全磁束によって磁気飽和
状態に入る磁界に感応する。

コイル３０が第２インダクタの磁心２６に電磁的に結合
され、これにより交流磁界は磁心２６中の全磁束によっ
て決められた出力電圧でコイル３０に電圧を誘起する。

磁心２６を飽和状態に維持し、それによって出力電圧を
一定に保とうとするように、向い合った磁心２４と２６
の磁束中の関連する変化を電磁的に妨げる入力電圧の変
化に人力インダクタ１２は感応する。

通常第１図に示されているように、地面に埋込まれてい
る人力磁心２４は、断面が一般にＵ字形をしており、向
い合った端部で磁気回路のポールとして役立つ第１およ
び第２先端部（ｅｘｊｒｅｍｉｔｙ）　３４゜３６を有
する中央部分３２を持っている。これらのポールは地面
１８の表面に下向きに延在している。人力コイル２２は
磁心２４の中央部分３２の周りに巻かれており、これは
必要な場合に、人力コイルを収容し、かつ人力磁心２４
の可飽和部分を与えるために幅がくびれでいる。

出力磁心２６もまた一般にＵ字形をしており、かつ入力
磁心２４の先１３４．３６それぞれに対応した第１およ
び第２ポール先端部３８．４０を有している。

典型的な設置では、（第１Ａ部に示されたように）磁心
２６は地面に向って下向きに延在するそのポール先端部
３８．４０をもって車両２０の下側にマウントされてい
る。磁心２６は車両が移動するための適当な障害物クリ
アランスを与えるよう地面の充分上に間隔を置かれてい
るが、しかし車両が入力磁心上の位置に操縦される場合
にそのポールが入力磁心２４から磁界を受信するのに充
分近接するようにされている。

たとえ必要に応じてコイルが磁心２６の他の部分の周り
に巻くことができても、コイル３０が磁心２６のくびれ
た中央部分２８の周りに巻かれるのが好ましい。インダ
クタが最少寸法の単純な矩形パッケージ中に取囲まれる
ので磁心のくびれは有利である。コイル３０の寸法を減
少し、それによりコイルの重量と抵抗を減らすこともま
た有利である。

示された実施例では、磁心２４と２６の双方は磁束通路
を形成するように密接して保持されている複数の透磁性
シートあるいはラミネーション４２を具えている。これ
らのシートは一般に平面図で四角形をしており、第２図
に示されたようにそれらは内側シー）　４２ａから外側
シート４２ｂに長さを変えている。各シートは中央ウェ
ッブ部分（ｗｅｂ　ｐｏｒｔｉｏｎ）　４６によって接
続された外側の、間隔が置かれか夕平行なフランジ部分
４４を持つＵ字形断面になっている。また、各シート４
２は約２．５　μｍ　（約０．００１吋）の厚さを持つ
酸化マグネシウムのような絶縁材料の薄い絶縁層で被覆
されることが好ましい。各磁心に対して、Ｕ字形シート
のウェンブ部分はくびれた中央部分を形成するよう一絡
に保持されミそしてウェッブ４６がお互に平行になるよ
うに次第に大きいシートがスタックされ、シートの対向
フランジ部分４４は磁心のポールを形成するようにその
端部て漸進的に間隔を匿かれている。

第４八図に示されたような平面図では、各磁心シート４
２はシートのウエンブ部分が密接するよう（第４Ｃ図）
磁心のくびれた中央部分２３を形成するために狭い幅に
切断されている。第１図に示されているように、プラス
チックコイル型枠４３がラミネートシート４２の周りに
巻かれているコイル２２あるいはコイル３０を支持する
狭い中央部分の向い合った端部に備えられている。

透磁性シート４２の厚さおよび各インダクタ中のシート
の数は飽和になる場合にインダクタ磁心が利用できる相
互磁束の量を決定し、そしてこのようにして出力電圧を
限定する。例えば、コイルターン毎に１ボルトの一定出
力電圧がいくつかのピックアンプあるいは出力インダク
タに必要とされるものと仮定すると、人力インダクタは
入力コイルのターン当り少なくともｌボルトの電力で供
給される。出力磁心２６のくびれた中央部分２８を飽和
状態に入れるために、くびれた中央部分２８の断面は珪
累鋼板のようなシート材料の約２０ｃｍ２（約３．２平
方インチ）でなくてはならなぬことが見出されている。

このように出力インダクタの典型的な磁心構造に対し、
厚さ約０．３６　ｍｍ　（０，０１４インチ）を有する
４０枚のシートあるいはラミネーション４２が本発明に
よる磁気結合を与えるのに使用されよう。

もっと正確な電圧出力特性の出力インダクタを与える必
要性のある場合、第、ＩＣ図に示されたように、トリミ
ングシート５０が磁心２６の上面に取付けられよう。こ
のシートはシート４２のウェッブ部分４６と同じ幅およ
び所望の長さに切断されよう。コイル型枠４８とコイル
３０がインダクタ１６に取付けられろ前に適当な粘着材
料によって磁心の上面にボンドされる。

第１図に示された実施例では、インダクタ１２と１６の
双方とも地面あるいは車両２０のいずれかに設置するこ
とを容易にするため適当なハウジングに封入されている
。

インダクタ１２は磁心シートの縁部をカバーし、かつ床
あるいは地面１３と同一平面に適応されているトップ部
材５２を具えるハウジングを備えている。

ボトム部材５４はインダクタの向い合った側のプラスチ
ックコイル型枠から間隔を置かれている。これらの部材
は一対のサイド部材と横断端部部材（ｔｒａｎｓｖｅｒ
ｓｅ　ｅｎｄ　ｍｅｍｂｅｒ）５５に接続され、これは
インダクタ磁心の周りの外囲（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）を
形成するよう最も外側の磁心シートの向い合った端部フ
ランジを支えている。外囲内の空間はインダクタをしっ
かりと正しい位置に保持しかつそれを絶縁するために砂
と樹脂の混合物のような適当な絶縁材料あるいはポツテ
ィング材料５８によって充たされている。インダクタの
コイルへの導線６０は端壁の１つの適当な接続６２を通
して接続されている。

出力インダクタ１６は入力インダクタハウジングと同じ
材料を用い、かつそれと類似の態様で構成されたハウジ
ングを備えている。車両２０に設置されたこのハウジン
グは相対的に薄いボトム部材６６を含み、これはシート
の下縁と同一平面にあり、かつインタ〃りの向い合った
側のトップ部材６８に平行になっている。これらの部材
は相対的に小型なパッケージとしてインダクタ１６を取
囲むノ＼ウジングを形成するために端部部材７０とサイ
ド部材７２で接続されている。外囲内で、インダクタは
非導電性の絶縁プラスチックかあるいはポツティング混
合物７４の層によって取囲まれるのが好ましい。

ハウジング内の中央コイル３０の一端のキャビティ７６
にはキヤバンク７８を形成する素子がマウントされてい
る。コイルおよびキヤパンクへの導線がインダクタ１２
の１つの側壁の接続８０を通してｆｔｆｔ７えられてい
る（第３図）。

第１電磁インダクタ１２は地面に埋込まれているように
示されているが、壁に埋込まれるか、頭上に釣られるか
、あるいは車両にアクセスできる他のいくつかの場所に
置かれたポストに取付ることかできるのは明らかである
。ピックアップインダクタ１６の磁心２６は車両の前あ
るいは後にマウントされ、その側面あるいは必要に応じ
トップで、車両に電力を結合する必要のある場合には、
磁心２６を電磁インダクタ１２の近くに置くように車両
の操縦を許している。

上述の実施例では、例えば電池を充電する誘導性結合を
通して車両が電力を受信している間に車両が一定位置に
留まらなくてはならず、従ってこの実施例は「スタティ
ック」として引用されている。代案の「ダイナミック」
な実施例においては、車両が地面に沿って進行するにつ
れてそれは誘導性結合を通して電力をまた受信する。連
続磁界を供給するインダクタがスタティックな実施例に
おけるように１つの場所のみではなくて、車両の進行ル
ートに沿って設置されなくてはならなぬことを除いて、
このダイナミックな実施例はスタティックな実施例に類
似している。

第１Ｂ図に略図的に示されたようなダイナミックな磁気
電力インダクタの１つの形は、伸長された入力磁心のポ
ール間で長さ方向に延在している少なくとも１つの連続
導体８６を有する伸長された電磁界手段すなわち磁心８
４を具えている。人力磁心８４によって成形される磁界
を発生するために導体８６を通して交流が流れる。こ５
で、伸長された人力磁心８４に沿って移動できる車両に
設置されたピックアップあるいは出力磁心２６は成形さ
れた磁界を受信するようそれと磁気的に結合されている
。

車両が伸長された入力磁心によって規定されたルートに
沿って移動すると、磁心２６は入力磁心と磁゛気的に結
合された関係に留り続け、そしてそれから車両を駆動す
る電力を受信する。ダイナミックな磁気的電力人力イン
ダクタの更に詳しい説明は米国特許第４００７８１７号
（ボルガー）に記載されている。

第５図に略図的に示されているように、電圧８８と９０
に接続された交流電圧源９２として記号的に示された電
源から電力を受信するために、入力コイル２２は電圧８
８と９０を有している。出力コイル３０は負荷９８に接
続された電圧９４と９６を有している。誘導性結合が動
作していると、出力磁心２６は人力磁心２４から受信さ
れた磁界によって飽和に駆動され、あるいは、もし磁心
２６がくびれた部分２８を有すると、くびれた部分２８
のみが飽和に駆動される。

入力電圧はコイル２２中の誘導された電磁力によって妨
げられ、これは相互磁束と漏洩磁束から生じる電磁力の
ベクトル和である。相互磁束の量は出力磁心２６中の飽
和“された鉄心部によって制限されるから、入力電圧中
の変化は相互磁束の量よりもむしろ入力インダクタ中の
漏洩磁束の相対的に大きな量に著しい変化を生じよう。

逆に、入力電圧の減少は相互磁束よりも漏洩磁束により
大きな効果を生じろ。このように、入力電圧の変化は相
互磁束および出力電圧にごく僅かの効果しか持たないで
あろう。

第５図に示されているように、例えば動作周波数におけ
る共振点付近にある同調回路を形成するためにコイル３
０のインダクタタンスに並列にキャパシタを接続するこ
とにより、コイル３０と電気的通信（ｅｌｅｃｔｉｃａ
ｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）をするようキャパシ
タ７８が置かれている。キャパシタ７８は相対的に一定
な量の電流を導通する。と言うのはそれに加えられた電
圧が大きく変らないからである。電流がコイル３０によ
って負荷９８に供給される場合、コイルの漏洩リアクタ
ンスのためにこの電流は誘導性成分を有するであろう。

この誘導性成分は負荷電流と共に増大し、そしてコイル
中の容量性電流と組合されると、コイル中の全電流は力
率１の条件、すなわち共振にずっと近く接近しよう。こ
のようにして、コイルからの電圧は鉄心の飽和によって
制限されたレベルに維持されるようになろう。キャパシ
タ７３が存在しないと、誘導性リアクタンスにより電圧
の著しい減少は負荷電流の増大を伴って起るであろう。

誘導性電力結合の特性である相対的に大きい漏洩リアク
タンスは入力電圧と出力電流双方に対して定電圧特性を
達成するためにこのように有利に使用されている。

別の実施例では、第６図に示されているように、複数の
タップ１０２．１０４．１０６を有するコイル３０ａ　
による負荷９８よりも異なる電圧でキャパシタ７８は動
作できる。こ５で、さもなければそうであるよりも小さ
くかつ安価なキャパシタを使用するために、負荷電圧よ
り高い電圧で動作するようキャパシタ７８゛がタップ１
０２　と１０６の間に接続されている。同様な結果を達
成する別の実施例は、第７図に示されているような複数
の巻線１０８　と１１０を具えるコイル３０ｂを使用し
ている。こ−て、負荷９８は巻線１０８に接続され、キ
マパシタ７８は巻線１１０に接続されている。この実施
例では、キャパシタ回路と負荷回路はそのような配列が
有利である状態で電気的に絶縁されている。

動作上、本発明による定電圧誘導性電力結合１０は第８
図に示されたように電気車両の電池充電器の電源として
も特に有利であり得る。示されているように、インダク
タ１６は交流出力を有し、これはキャパシタ７８に並列
に、かつ導線１１２を通して充電制御器１１４に接続さ
れている。この制御器は車両用コンピュータ１１６に接
続され、これは充電回路の活性を制御するオン／オフ人
力信号を与える。この制御器はまた出力信号を介して磁
気スイッチ制御１１８に供給される電力を制御するよう
機能する。磁気スイッチ制御１１８はライン１２４中の
リレー１２２を電源からインダクタ１２まで制御する磁
気リードスイッチと組合されている。電力ライン１２４
のキャパシタ１２６は人力電力の力率補正を与えるため
にそこに接続されている。制御器はまた車両の電池１２
８に一定直流出力を生成している。

制御器のさらに詳しい説明は第９図と共に以下に与えら
れている。

車両で最も共通に使用されている電池は鉛蓄電池である
。そのような蓄電池は、充電電圧が電解質をブレークダ
ウンしかつ水素と酸素（すなわちガス）を発生させる丁
度下に維持される場合に損傷や加熱無しに最短時間で充
電できる。通常の鉛蓄電池の場合にはこの電圧はセル当
り約２．３７ボルトであり、鉛・カルシウム合金板を持
つ「保°守不要」電池の場合にはこの電圧はもう少し高
い。特殊電池が最適充電電圧で受取る電流は、その充電
状態、その温度、およびその極板の状態に依存している
。

電池充電に利用可能な時間が、制限されているかあるい
は車両をサービスに利用できなくするようされている電
気車両に対して、定電圧充電器はそれが電池を再充電す
るのに必要とされる時間を短縮することで有利である。

定電圧電力結合１０からの出力電圧は、低電流における
僅かの上昇を除いて、結合の定格電流内で相対的に一定
に留っている。結合の定格電力はそのコイル２２と３０
の断面積と巻線数およびコイル中の抵抗損失を消散する
のに利用できる表面積によって決定されるのが一般的で
ある。それ以上に留まると電圧が相対的に一定に保たれ
る電流範囲は、出力コイルの抵抗を通る電圧降下と、漏
洩リアクタンスの効果をオフセットするのに利用できる
容量性電流の量に依存している。

電池充電の電源として使用される場合、結合された交流
電圧を直流に変換するのに全波整流器が使用される。低
出力電流において、整流された電圧の波形は電圧の時間
平均値が増大するように変化することが見出されている
。いくつかの電気車両の動作サイクルにおいて、車両が
損傷無しに低定格で長時間にわたり連続して充電できる
ように、電池が完全充電の状態に近付くと充電電圧を下
げることが必要とされる。このことは充電電圧を「細流
ｊ充電レベルに減少するために充電器の標準出力電圧と
電池の間に調整トランジスタを挿入することにより達成
できる。トランジスタ中の電力消費は電流が低いと言う
理由で低い。

第９図は電池１２８を細流充電する充電制御器１１４ａ
のブロック線図を示している。定電圧電力結合ｌＯは充
電制御器に入力電力を与え、こ５で全波整流器１３０は
結合１０からの交流入力を整流する。

整流器１３０からの直流出力は分路抵抗器１３２を通っ
て出力電圧１３４に流れる。整流器１３０は２つのダイ
オードと２つのンリコン制御整流器（ＳＣＲ）を具え、
従って整流器を通る電流は必要に応じ駆動器１３５から
の信号によりターンオン、ターンオフされよう。

制御器１１４ａの出力は電池１２８に接続されている。

充電器からの電流が電池を完全充電に近くすると、従っ
てその電圧は上昇しようとし、充電器からの電流は誘導
性電力結合１０の特性曲線に従って減少しよう。電流が
電流比較器１４０に接続されたトリムポテンショメーク
１３８を用いるセツティングによって決められた所望の
レベルに降下すると、後者（電流比較器１４０）は分路
抵抗器１３２に接続された電流センサ１４２から入力を
受信する。電流比較器１４０によって発生された信号は
、出力電流がトリムポテンショメータ１３８によってセ
ットされたレベルまで降下すると、整流器駆動器１３６
が整流器１３０をターンオフするようにする。

整流器１３０がターンオフすると、その入力電圧はこれ
また電池電圧であるその出力電圧より高くなる。この電
圧降下は低電流整：’ＡＥ器１・１・１にわたって現わ
れ、かつ整流器１３０に並列になっているバストランジ
スタ（ｐａｓｓ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１４５を通過
する。

パストランジスタの出力に接続された電圧比較器１４８
は、電池電圧とツェナーダイオードのようなプリセント
基準手段（ｐｒｅ−ｓｅｔ　ｒｅｆｅｒｅｒ＋ｃｅ　ｍ
ｅａｎｓ）１５０との間の差をセンスする。この差は細
流充電の所望の電流を示すものである。比較器１４８か
らの誤差信号は調整器１５２に与えられ、これはパスト
ランジスタ１４６のベースを駆動するために接続されて
いる電流出力にその信号を変換する。この駆動電流はそ
の電圧を所望の細流電圧に上げるためにトランジスタ１
４６が電池に充分な充電電流を流すのに充分である。

制御器の補助機能は充電器をターンオンあるいはターン
オフする車両の制御電子装置からの指令に応答する能力
を含んでいる。これまた第８図に示されている電磁スイ
ッチ制御１１８をターンオンする駆動トランジスタ１５
４の使用によりこのことは達成され、電磁スイッチ制御
１１８　は人力インダクタ１２をターンオンする磁気ス
インチ１２０を順次活性化する。充電電流が特定レベル
以上になると何時でも指示器１５６　は電流比較器１４
０からの信号によって活性化され、そして電子信号がこ
の条件の下で電圧１５８から車両用コンピュータ１１６
にまた供給される。

タイマ１６０が制御器１１４ａに備えられ、これは充電
の高い性能にある電池さえも細流速度以外の短い期間の
充電を受取ることを保証するために、充電器のターンオ
ンしたあと整流器１３０が選択された最少時間に留るこ
とを保証している。

代案として、電池が完全に充電されて充電サイクルが終
了される場合、低電流における電圧の上昇は有利に使用
することができる。ガス発生限界（ｇａｓｓｉｎｇ　１
１ｍ１ｔ）以上の電圧の上昇は電池が完全に充電される
までの短い時間に電池をガス発生させる。このプロセス
は電池のセル中の電解質を撹拌しようとし、電解質の酸
濃度の変動から生じる成層（ｓｔｒａｔ汀１ｃａｔｉｏ
ｎ）を減少する。このプロセスはそれが過度に使用され
ないなら電池の動作と寿命に対して望ましいと見出され
ており、かつ電池のセル間の充電状態を平均化あるいは
等化しようとする。

上に述べたように、本発明による定電圧誘導性電力結合
１０は最少数の部品で連続的に調整された出力電圧を与
え、それにより出力電圧を飛び飛びのステップで調整し
、あるいは類似の結果を達成する能動メカニズムや電子
回路を必要とする従来の電力結合以上の目立った前進を
与えていることが分る。

種々の修正と変形が本発明の精神から逸脱することなく
前述の詳細な説明に関して行なわれよう。

従って添付のクレームの範囲内で、本発明は特に説明さ
れたちの以外でも実行されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による定電圧誘導性電力結合に対する人
力インダクタおよび出力インダクタの正面断面図、 第１八図は第１図の誘導性電力結合の典型的設置を示す
正面断面図、 第１Ｂ図は動的人力インダクタと組合された本発明によ
る定電圧出力インダクタを示す正面断面図、 第２Ｊは第１図のライン２−２に沿ってとられた第１図
の結合に対する出力インダクタの部分底面図、 第３図は第１図のライン３−３に沿ってとられた第１図
の結合に対する出力インダクタの部分平面図、 第４Ａ図はトップラミネーションを示す出力電力インダ
クタの１つの磁心ラミネーションの平面図、第４Ｂ図は
分離されたトップトリミングラミネーションを有する本
発明による出力インダクタ磁心の正面図、 第４Ｃ図は第４Ｂ図に示されたトリミングラミネーショ
ンの平面図、 第５図は本発明による結合の略図、 第６図は複数のタップを有するインダクタを示している
、第５図の結合に対する可飽和磁心および出力インダク
タ部分の代案の実施例の略図、第７図は複数の巻線を有
するインダクタを示している、第５図の可飽和磁心およ
びインダクタ＆３分の他の代案の実施例の略図、 第８図は本発明による電池および充電制御器を有する車
両の結合の略ブロック図、 第９図は第８図に示された電池充電器で使用する充電制
御器の略ブロック図である。 １０・・・定電圧誘導性電力結合 １２・・・第１インダクタあるいは入力インダクタ１４
・・・ギヤ、プ １６・・・第２インダクタあるいは出力インダクタある
いはピックアップインダクタ １８・・・地面　　　　　　　２０・・・車両２２・・
・入力コイル　　　　２４・・・人力磁心２６・・・可
飽和磁心あるいは出力磁心２８・・・可飽和くびれ部分 ３０、３０ａ、　３０ｂ・・・コイル　　３２・・・中
央部分３４・・・第１先端部　　　　３６・・・第２先
端部３８・・・第１ポール先端部　４０・・・第２ポー
ル先端部４２・・・透磁性シートあるいはラミネーショ
ン４２ａ・・・内側シート　　　４２ｂ・・・外側シー
ト４４・・・フランジ部分　　　４６・・・ウェッブ部
分４８・・・コイル型枠　　　　５０・・・トリミング
シート５２・・・トップ部材　　　　５４・・・ボトム
部材５６・・・横断端部部材　　　５８・・・ボッティ
ング材料６０・・・導線　　　　　　　６２・・・接続
６６・・・ボトム部材　　　　６８・・・トップ部材７
０・・・端部部材　　　　　７２・・・サイド部材７４
・・・絶縁プラスチックあるいはポツティング混合物 ７６・・・キャビティ　　　　７８・・・キアパシタ８
０・・・接続 ８２・・・ダイナミック入力インダクタ８４・・・人力
磁心　　　　　８６・・・導体８８、９０・・・電圧　
　　　　９２・・・交流電圧源９４．９６・・・電圧　
　　　　９８・・・負荷１００、１０２．１０４．１０
６・・・タップ１０８、１１０・・・巻線　　　　１１
２・・・導線１１４、１１４ａ・・・充電制御器 １１Ｇ・・・車両用コンピュータ １１８・・・磁気スイッチ制御 １２０・・・磁気リードスイッチ １２２・・・リレー　　　　　１２４・・・（電力）ラ
イン１２６・・・キマパシタ　　　１２８・・・電池１
３０・・・全波整流器　　　１３２・・・分路抵抗器１
３４・・・出力電圧　　　　１３６・・・駆動器１３８
・・・トリムポテンショメータ １４０・・・電流比較器　　　１４２・・・電流センサ
１４４・・・低電流整流器　　１４６・・・パストラン
ジスタ１４８・・・電圧比較器 １５０・・・プリセット基準手段 １５２・・・調整器　　　　　１５４・・・駆動トラン
ジスタ１５６・・・指示器　　　　　１５８・・・電圧
１６０・・・タイマ Ｆ／Ｇ−６Ｆ／６．１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エアーギャップを通して電源から負荷に電力を磁気
   的に伝達する定電圧誘導性電力結合であって、 成形された交流磁界を発生する電源に感応する電磁手段
   、 その間のエアーギャップを規定し、かつ成形された磁界
   を受信するためにそれに磁気的に結合された電磁手段に
   間隔を置いた関係にある可飽和磁心であって、該磁心が
   磁気飽和状態に入る磁界に感応するもの、および コイルであって、磁心に電磁的に結合されそれにより磁
   界が該コイル中に電圧を誘起し該電圧は磁心中の磁束の
   量によって決定され磁心をその飽和状態に維持し、それ
   により出力電圧を一定に保とうとするように、上記の可
   飽和磁心は変化を磁気的に妨げるために入力電圧の変化
   に感応するもの、 を具える電力結合。 ２、上記の磁心がその飽和状態にある場合に動作周波数
   の共振点付近にある同調回路を形成するために上記のコ
   イルと電気的通信をするキャパシタを具え、出力電流の
   増大が共振条件への回路のより密な接近と関係を持ち、
   かつそれによって出力電圧を一定レベルに維持しようと
   する特許請求の範囲第１項に記載の電力結合。 ３、キャパシタが上記のコイルに並列に接続されている
   特許請求の範囲第２項に記載の電力結合。 ４、上記のコイルが複数のタップを有し、かつ２つのタ
   ップ間に接続されたキャパシタを具える特許請求の範囲
   第２項に記載の電力結合。 ５、上記のコイルが複数の巻線を具え、かつ巻線の１つ
   にわたって接続されたキャパシタを具える特許請求の範
   囲第２項に記載の電力結合。 ６、電磁界手段が磁界を発生する入力コイルと、磁界を
   成形する入力磁心を具える特許請求の範囲第１項に記載
   の結合。 ７、エアーギャップを通して電源から負荷に電力を磁気
   的に伝達する定電圧誘導性電力結合であって、 成形された磁界を発生する電源に感応する第１電磁イン
   ダクタ手段、 くびれた飽和部分を有する磁心を持つ第２インダクタ手
   段であって、該磁心がその間のエアーギャップを規定し
   、かつ成形された磁界を受信するためにそれに磁気的に
   結合された上記の第１電磁インダクタ手段に間隔を置い
   た関係にあり、上記のくびれた部分は磁気飽和状態に入
   る磁界に感応するもの、および コイルであって、上記の第２インダクタ手段の上記の磁
   心に電磁的に結合され、それにより磁心中の磁束が負荷
   に印加する磁心中の磁束の量によって決定された電圧で
   コイルに電圧を誘起し、磁心のくびれた部分をその飽和
   状態に維持し、それにより出力電圧を一定に保とうとす
   るように、磁心は変化を磁気的に妨げるために入力電圧
   の変化に感応するもの、 を具える定電圧誘導性電力結合。 ８、上記の電磁結合の上記の出力インダクタが、 透磁性材料からなり、かつ長さは異なるが一様な厚さの
   複数のシート、 一様な幅の中央部分と一様ではあるが僅ばかり大きい幅
   の向い合った完全な端部部分、および一般に上記の中央
   部分に垂直である上記の各端部部分の先端端部における
   フランジ部材を有する上記の各シート、 上記の磁心の相対的に稠密なくびれた部分を形成するた
   めに整列されかつ隣接したその中央部分でスタック状に
   配列された上記のプレートであって、上記のプレートの
   最短部はすぐ上の次の最大プレートで上記のスタックの
   底部にあり、従ってプレートの上記のフランジ部材の下
   縁は上記の磁心の対向ポール領域を形成するために共通
   面に沿って上記のインダクタの両端で反対方向に外向き
   に間隔を置かれているもの、および 上記の磁心の上記のくびれた部分の周りに巻かれている
   上記のコイル、 を具える特許請求の範囲第７項に記載の誘導性電力結合
   。 ９、上記の磁心、上記のコイルおよび上記のキャパシタ
   手段を取り囲む上記のインダクタ手段のハウジング、 上記のハウジング内の上記のインダクタの周りの空げき
   を充填する上記のハウジング内のポッティング混合物、
   および 負荷に上記のハウジング内の上記のコイルの接続を容易
   にするため上記のハウジングに取付けられたコネクタ手
   段、 を含む特許請求の範囲第８項に記載の誘導性電力結合。 １０、磁心がその飽和状態にある場合に動作周波数の共
   振点付近にある同調回路を形成するためにコイルと電気
   的通信をするキャパシタを具え、出力電流の増加が共振
   条件への回路のより密な接近と関係を持ち、かつそれに
   よって出力電圧を一定レベルに維持しようとする特許請
   求の範囲第９項に記載の電力結合。 １１、キャパシタがコイルに並列に接続されている特許
   請求の範囲第１１項に記載の電力結合。 １２、コイルが複数のタップを有し、かつ２つのタップ
   の間に接続されたキャパシタを具える特許請求の範囲第
   １１項に記載の電力結合。 １３、コイルが複数の巻線を具え、かつ巻線の１つにわ
   たって接続されたキャパシタを具える特許請求の範囲第
   １２項に記載の電力結合。 １４、エアーギャップを通して電源から負荷に電力を磁
   気的に伝達する定電圧誘導性電力結合であって、 成形された磁界を発生するよう電源に感応する伸長され
   た電磁手段、 その間のエアーギャップを規定するために電磁手段に間
   隔を置いた関係にあり、電磁手段に沿って移動可能であ
   り、かつ成形された磁界を受信するためにそれと磁気的
   に結合された関係にある可飽和磁心であって、該磁心が
   磁気飽和状態に入る磁界に感応するもの、および コイルであって、磁心に電磁的に結合され、それによっ
   て磁界がコイル中に電圧を誘起し、その電圧は磁心中の
   磁束の量によって決定され、磁心をその飽和状態に維持
   し、それにより出力電圧を一定に保とうとするように、
   磁心は変化を磁気的に妨げる入力電圧の変化に感応する
   もの、 を具える定電圧誘導性電力結合。 １５、磁心がその飽和状態にある場合に動作周波数の共
   振点付近にある同調回路を形成するためにコイルと電気
   的通信をするキャパシタを具え、出力電流の増大が共振
   条件への同調回路のより密な接近と関係を持ち、かつそ
   れによって出力電圧を一定レベルに維持しようとする特
   許請求の範囲第１４項に記載の電力結合。 １６、キャパシタがコイルに並列に接続されている特許
   請求の範囲第１５項に記載の電力結合。 １７、コイルが複数のタップを具え、かつ２つのタップ
   間に接続されたキャパシタを具える特許請求の範囲第１
   ５項に記載の電力結合。 １８、コイルが複数の巻線を具え、かつ巻線の１つの間
   に接続されたキャパシタを具える特許請求の範囲第１５
   項に帰参の電力結合。 １９、エアーギャップを通して電源から負荷に電力を磁
   気的に伝達する定電圧誘導性電力結合であって、 成形された磁界を発生するよう電源に感応する伸長され
   た電磁界手段、 くびれた部分を有する磁心であって、該磁心はそれらの
   間のエアーギャップを規定するために電磁界手段に間隔
   を置いた関係にあり、該磁心は電磁界手段に沿って移動
   可能であり、かつ成形された磁界を受信するためにそれ
   と磁気的に結合された関係にあり、くびれた部分は磁気
   飽和状態に入る磁界に感応するもの、および コイルであって、磁心に電磁的に結合され、それによっ
   て負荷に印加した磁心中の磁束の量によって決定された
   電圧で磁界がコイル中に電圧を誘起し、その飽和状態に
   磁心のくびれた部分を維持し、それにより出力電圧を一
   定に保とうとするように、磁心は関連する電圧の変化を
   磁気的に妨げるために入力電圧の変化に感応するもの、 を具える定電圧誘導性電力結合。 ２０、エアーギャップを通して電源から車両の電池に電
   力を磁気的に伝達する定電圧誘導性電力結合であって、 地面に設置され、かつ成形された磁界を発生するため電
   源に感応する第１電磁インダクタ、 飽和したくびれた部分を有する磁心を持つ上記の車両上
   の第２インダクタ手段であって、上記の磁心がそれらの
   間のエアーギャップを規定し、かつ成形された磁界を受
   信するためにそれに磁気的に結合された上記の第１電磁
   インダクタ手段に間隔を置いた関係にあるように上記の
   車両は移動可能であり、上記のくびれた部分が磁気飽和
   状態に入る磁界に感応するもの、 コイルであって、上記の第２インダクタ手段の上記の磁
   心に電磁的に結合され、それによって負荷に印加した磁
   心中の磁束の量によって決定された電圧で磁界はコイル
   中に電圧を誘起し、その飽和状態に磁心のくびれた部分
   を維持し、それにより出力電圧を一定に保とうとするよ
   うに、磁心は変化を磁気的に妨げるために入力電圧中の
   変化に感応するもの、および 上記のコイル、および上記の第１インダクタ手段から直
   流に出力を変換する整流器手段を含む上記の電池に接続
   された電池充電制御回路、 を具える定電圧誘導性電力結合。 ２１、上記の充電制御回路は電池が完全充電条件に近づ
   く場合に電池への充電速度レベルを自動的に減少する制
   御手段を含む特許請求の範囲第２０項に記載の誘導性電
   力結合・電池充電システム。 ２２、上記の制御手段が上記の整流器手段からの出力と
   プリセット電流値を比較し、かつ上記の整流器の出力を
   細流充電レベルに減少する信号を発生する比較器手段を
   具える特許請求の範囲第２０項に記載の誘導性電力結合
   ・電池充電システム。 ２３、上記の整流器手段は、上記の電池が完全に充電さ
   れない場合に出力を生成する第１高電流整流器と、上記
   の第１整流器が非活性化されかつ細流充電出力のみが上
   記の電池に必要とされる場合に出力を生成するパストラ
   ンジスタに接続された低電流整流器を含む特許請求の範
   囲第２０項に記載の誘導性電力結合・電池充電システム
   。