JPH07227007A - 電動車用電磁給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電動車の熟練運転を要することなく、地上側の
給電コイルが電動車の受電コイルに良好に電磁結合可能
な電動車用電磁給電装置を提供する。 【構成】輪止め３に内蔵されたの給電コイル５は、輪止
め３に当接する電動車６に付勢されて水平面内にて姿勢
を変更し、この状態で電動車６を停止すると電動車６に
対して一定の姿勢を取る。したがって、予め電動車６と
輪止め３との当接状態において電動車６側の受電コイル
８と輪止め３側の給電コイル５とが良好な電磁変換効率
をもつように両者を配置しておけば、電動車６の進退方
向が輪止め３に対する理想の方向からずれていても、両
者３、６の当接後、電動車６の進行方向に合わせて輪止
め３及び給電コイル５が姿勢変更し、両コイル５、８間
の電磁誘導作用による送電効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動車用電磁給電装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電動車のバッテリ充電のため
に、地上（給電ステーション）側の給電コイルと電動車
に搭載された受電コイルとを電磁結合して給電すること
が提案されている。特開昭６３−８７１３６号公報は、
二次コイル（受電コイル）をバッテリ駆動式の電動車の
車体底部などに配設し、一次コイル（給電コイル）を地
上（充電ステーション）側の輪止めに配設し、電動車の
運転操作により電動車のタイヤをブロック状の輪止めに
当接させて両コイルを位置合わせし、電磁誘導効果を利
用して給電コイルから受電コイルへ給電し、車載のバッ
テリを充電することを開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の電動車用電
磁給電装置では、電力伝送効率の向上のために受電コイ
ルと給電コイルとの位置合わせが非常に重要であるが、
電動車を給電コイルに対して所定の進退角度で前進（又
は後退）させないと、両コイルの重なり状態が悪化し、
電力伝送効率が低下してしまうという問題があった。

【０００４】この位置合わせ問題は、給電コイル又は受
電コイルが磁気コアに巻装される場合も同じである。す
なわち、給電コイルが磁気コアに巻装されており、受電
コイルが磁気コアに巻装されていない場合には、磁気コ
アと受電コイルとの位置合わせが重要となり、受電コイ
ルが磁気コアに巻装されており、給電コイルが磁気コア
に巻装されていない場合には、磁気コアと給電コイルと
の位置合わせが重要となり、両コイルが磁気コアに巻装
されている場合には磁気コア同士の位置合わせが重要と
なる。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、電動車の熟練運転を要することなく、地上側の給
電部が電動車の受電部に良好に電磁結合可能な電動車用
電磁給電装置を提供することを、その目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電動車用電磁給
電装置は、地上側に固定される固定部と、水平面内にて
姿勢変更可能に前記固定部に支持されるとともに、電動
車の付勢により姿勢変更して前記電動車に対し一定の姿
勢で当接する可動体と、給電コイルを含み前記可動体に
配設される給電部と、受電コイルを含み電動車に配設さ
れる受電部とを備え、前記給電部及び前記受電部は、前
記可動部の所定の当接部が前記電動車の所定の当接部に
当接した状態で最良の電磁変換効率で電磁結合すること
を特徴としている。

【０００７】給電部又は受電部は磁気コアを有すること
ができる。給電部は可動体に一体化される他、可動体に
対し相対移動可能に結合されてもよい。ただし、この場
合でも可動体の水平面内における姿勢変更に連動して給
電部の水平面内における姿勢は変化する必要がある。同
様に、受電部は電動車に一体化される他、電動車に対し
相対移動可能に結合されてもよい。ただし、この場合で
も電動車の水平面内における姿勢変更に連動して受電部
の水平面内における姿勢は変化する必要がある。

【０００８】好適な第１の態様において、前記給電部
は、前記給電コイルが巻装される磁気コアを有する。好
適な第２の態様において、前記受電部は、前記受電コイ
ルが巻装される磁気コアを有する。好適な第３の態様に
おいて、前記可動体は、前記固定部に水平回動可能に支
持される。

【０００９】好適な第４の態様において、前記可動体
は、前記電動車の一対の前輪又は一対の後輪のどちらか
に当接可能な輪止めからなる。好適な第５の態様におい
て、前記可動体は前記電動車の衝接エネルギを吸収する
弾性部を有する請求項１記載の電動車用電磁給電装置。

【００１０】

【作用及び発明の効果】本発明では、可動体に内蔵され
る給電部が、可動体に当接する電動車に付勢されて水平
面内にて姿勢を変更し、この状態で電動車を停止すると
給電部は電動車に対して一定の姿勢を取る。したがっ
て、予め電動車と可動体との当接状態において電動車側
の受電部と可動体（地上）側の給電部とが良好な電磁変
換効率（送電効率）をもつように両者を配置しておけ
ば、電動車の進退方向が可動体に対する所定の基準方向
からずれていても、両者の当接後、電動車の進行方向に
合わせて可動体及び給電部が姿勢変更し、電磁誘導作用
による送電効率が向上する。

【００１１】第１又は第２態様において、給電部または
受電部は磁気コアをもつので、電磁結合度（電磁変換効
率）すなわち送電効率が向上する。第３態様において、
前記受電部は、前記受電コイルが巻装される磁気コアを
有する。第４態様において、可動体は枢支されるだけで
あるので、可動体の構造が堅牢かつ簡単となり、可動体
は確実に電動車の進行方向の変化に追従して姿勢変化す
る。

【００１２】第５態様において、電動車の形状変更に関
わらず、給電部と受電部との位置袷が容易であり、か
つ、この当接により電動車を損傷することもない。第６
態様において、可動体側の衝接ショックの低減と耐久性
の向上が可能となる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）本発明の電動車用電磁給電装置の一実施例
を図面を参照して説明する。図１は、この電動車用電磁
給電装置の側面図、図２は輪止め３の拡大正面図、図３
は輪止め３の平面図である。

【００１４】コンクリート１００の床面にはベース（本
発明でいう固定部）１が埋設されており、ベース１に立
設された回動軸２には非磁性の厚板長尺形状の輪止め
（本発明でいう可動体）３が水平回動自在に支持されて
いる。すなわち、回動軸２は輪止め３の左右方向中央部
に設けられた軸孔に回動自在に嵌着されている。また、
輪止め３の左右方向中央部には上記軸孔の後方かつ輪止
め３の上面近くに位置して給電コイル（本発明でいう給
電部）５が内設されている。更に、輪止め３の前端面は
斜面３０となっており、斜面３０は電動車６の一対の後
輪（本発明でいう電動車の当接部）６０に当接して電動
車６の後退を制止する当接部となっている。

【００１５】一方、電動車６の後部トランクの底面に
は、電動車６の左右方向中央部に位置して受電コイル
（本発明でいう受電部）８が配設されている。なお、電
動車６の後輪６０と受電コイル８との間の間隔は、後輪
６０が輪止め３の斜面３０に当接した状態で所定のギャ
ップを隔てて給電コイル５に上下に重なり可能な寸法に
設計されている。両コイル５、８の軸芯は垂直方向とな
っている。

【００１６】また、回動軸２には一対のコイルばね（図
示せず）が互いに逆巻きに巻装されており、両コイルば
ねの基端はベース１に係止され、両コイルばね（ねじり
ばね）の付勢端は輪止め３に係止されている。そして、
輪止め３の長尺方向が電動車６の基準後退方向と直角と
なる原位置にて両コイルばねは輪止め３を付勢せず、そ
の結果、輪止め３が回動すると、これら一対のコイルば
ねが輪止め３を上記原位置に復帰させようと輪止め３を
付勢し、電動車６の離脱後、輪止め３はこれらコイルば
ねに付勢されて原位置に復帰することができる。

【００１７】次に、両コイル５、８の位置合わせ動作を
説明する。まず、電動車６の運転操作により、電動車６
の左右方向の中心が回動軸２になるべく一致するように
電動車６を後退させる。すると、一対の後輪６０が輪止
め３の斜面３０に当接して電動車６が停止する。電動車
６の後退方向が上記した電動車６の基準後退方向とずれ
ていると電動車６の一対の後輪６０の片方が先に輪止め
３の斜面３０に当接し（図４参照）、電動車６の後退に
応じて当接側の後輪６０が輪止め３を回動させ、その
後、一対の後輪６０の両方が輪止め３の斜面３０に当接
すると、電動車６の後退が制止される（図５参照）。

【００１８】この輪止め３の回動により、輪止め３内の
給電コイル５は、電動車６の給電コイル８と上下に重な
り、その結果、両コイル５、８間の送電効率が向上す
る。なお、図３に示すように、給電コイル５及び受電コ
イル８は電動車６の前後方向より左右方向に長い形状を
有しているので、両コイル５、８が左右方向に多少ずれ
ていても送電効率の低下が抑制される。

【００１９】なお、この実施例では、給電コイル５及び
受電コイル８は磁気コアに巻装されていないので送電効
率向上のために高周波電流が給電コイル５に通電され、
受電コイル８に誘導された二次電流は整流回路（図示せ
ず）で整流されて電動車６のバッテリ（図示せず）に給
電されることは従来通りである。 （実施例２）他の実施例を図６を参照して説明する。
（ａ）は要部の垂直断面図であり、（ｂ）はその平面図
である。

【００２０】この実施例では、給電部を磁気コア４に巻
装した給電コイル５で構成し、受電部を磁気コア７に巻
装した受電コイル８で構成している。更に説明すると、
樹脂からなる輪止め３の上部には、フェライトからなる
磁気コア４が埋設されている。磁気コア４は両端が屈曲
した長尺板形状を有し、中央部に芯部４０を有する。磁
気コア４の両端部は輪止め３の上面３２に露出する板状
の磁極部４１となっており、磁気コア４の中央部４２は
輪止め３の内部に埋設されている。また、磁気コア４の
中央部上面から芯部４０が立設されており、芯部４０の
上端部は輪止め３の上面３２に露出する板状の磁極部４
４となっている。そして、給電コイル５は芯部４０に巻
装されている。

【００２１】受電部を構成する磁気コア７及び受電コイ
ル８は上記説明した給電部と同一構成であるので説明を
省略する。ただ、磁気コア７の中央部上面はロッド７１
の先端に固定されており、ロッド７１は電動車６の後部
トランクに内蔵されたシリンダ（図示せず）により昇降
可能となっている。この実施例では、両磁気コア４、７
の磁極面Ｍの位置合わせが送電効率の向上に重要である
が、実施例１と同様に輪止め３の水平面内における回動
により両磁気コア４、７の磁極面Ｍの回転方向の位置合
わせは容易となっている。ただ、両磁気コア４、７の各
磁極面Ｍは電動車６の停止位置に応じて磁気コア４、７
の長尺方向（電動車６の左右方向）に位置ずれを生じる
が、各磁極面Ｍを余裕を持って左右に張り出しているの
で、多少の位置ずれが生じても送電効率の低下は少な
い。

【００２２】また、この実施例では電動車６が輪止め３
に衝接して停止した後、上記シリンダを駆動して磁気コ
ア７を降下させるので、送電中の磁気回路の磁気抵抗が
小さく、極めて高い送電効率が得られる。もちろん、充
電完了とともに磁気コア７は元の位置に上昇する。な
お、磁気コア７を磁気コア４に向けて下降する代わり
に、上記シリンダを輪止め３に内蔵又は一体化し、この
シリンダにより図示しないロッドの先端の磁気コア４を
上昇させて磁気コア７に近接させてもよい。 （実施例３）他の実施例を図７を参照して説明する。

【００２３】コンクリート１００の床面にはベース１が
埋設されており、ベース１に立設された回動軸２には非
磁性の厚板長尺形状の輪止め（本発明でいう可動体）３
が水平回動自在に支持されている。輪止め３の左右方向
中央部には軸孔３０の後方かつ輪止め３の上面近くに位
置して実施例２と同様の給電部５ａが配設されている。

【００２４】更に本実施例では、輪止め３に前端開口の
角形凹部３６が形成されており、角形凹部３６には電動
車６の後輪６０に当接する当接部３７の基部が摺動自在
に収容されている。また、角形凹部３６には複数のスプ
リング（本発明でいう弾性部、図示は１個）３８が収容
されており、これらスプリング３８は当接部３７を前方
すなわち図中、左方へ押し出している。なお、角形凹部
３６には図示しない溝が形成されており、一方、当接部
３７にはこの溝に嵌合する突起状のストッパが形成され
ており、このストッパは上記溝の終端に係止されること
により当接部３７のそれ以上の飛び出しが規制されてい
る。当接部３７の前端面は他の実施例と同じく電動車６
の一対の後輪６０に当接する斜面３０となっている。

【００２５】このようにすると、電動車６の一対の後輪
６０が斜面３０に当接すると、まず当接部３７がスプリ
ング３８を圧縮して後退することにより後輪６０と輪止
め３との間の衝接ショックを緩和し、それとともに輪止
め３を回動させて輪止め３及び給電部５ａを電動車６に
対して一定姿勢とすることができ、回動軸２に対するシ
ョックを低減することができる。

【００２６】上記各実施例では後輪６０の後退により輪
止め３を回動させているので前輪の操舵の影響を無視す
ることができる。もちろん、前輪の前進により輪止め３
を回動させることもできる。 （変形態様）上記実施例では輪止め３が本発明でいう可
動体を構成したが、例えば電動車６の車体（特にバンパ
ーなど）により回動する可動体を採用することもでき
る。

【００２７】（変形態様）また、上記実施例では輪止め
３からなる可動体が回動軸２を中心として回動したが、
可動体を弾性部材を通じて水平面内にて弾性変形可能に
固定体に連結することもでき、この場合でも電動車６の
進退による付勢により可動体は電動車６に対して一定姿
勢を取ることができる。 （実施例４）他の実施例を図８を参照して説明する。

【００２８】コンクリート１００の床面にはベース１０
１が埋設されており、ベース１０１の前後垂直端面を前
後方向に貫通して一対の長穴１０２が貫孔されている。
長穴１０２は水平方向に長い断面形状を有している。長
穴１０２にはガイドバー１０３が嵌挿されており、ガイ
ドバー１０３の後端にはストッパプレート１０４が固定
されている。

【００２９】ガイドバー１０３にはコイルスプリング１
０５が巻着されており、ガイドバー１０３の前端部には
輪止め１０６が固定されている。輪止め１０６の左右両
端部にはそれぞれ車輪１０７（一方のみ図示）が回転自
在に設けられており、車輪１０７により輪止め１０６は
進退自在となっている。また、長穴１０２が水平方向左
右に長い断面形状を有しているので、輪止め１０６は水
平面内にてある角度範囲で回動可能となっている。コイ
ルスプリング１０５の基端はベース１０１に係止され、
コイルスプリング１０５の付勢端は輪止め１０６を前方
へ付勢している。１０８はコイルスプリング１０５の基
端が着座するプレートである。

【００３０】また実施例３と同様に、輪止め１０６の上
部には、給電部５ａが配設されている。このようにすれ
ば、輪止め１０６の弾性的な進退により輪止め１０６と
タイヤとの衝接によるショックを緩和できるとともに、
輪止め１０６の回動により給電部５ａの位置合わせによ
り給電効率の向上も実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の電動車用電磁給電装置の側面図であ
る。

【図２】図１の装置の輪止め３の正面図である。

【図３】図２の輪止め３平面図である。

【図４】輪止め３に対して後輪６０の片方のみが当接す
る場合を示す模式平面図である。

【図５】輪止め３に対して後輪６０の両方が当接する場
合を示す模式平面図である。

【図６】（ａ）は実施例２の電動車用電磁給電装置を示
す断面側面図であり、（ｂ）は磁気コア７の平面図であ
る。

【図７】実施例３の輪止め３を示す断面側面図である。

【図８】（ａ）は実施例４の輪止め構造を示す断面側面
図、（ｂ）はその平面図である。

【符号の説明】

１はベース（固定部）、２は回動軸、３は輪止め（可動
体）、４は磁気コア、５は給電コイル、６は電動車、７
は磁気コア、８は受電コイルである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｊ 17/00 Ｂ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地上側に固定される固定部と、水平面内に
   て姿勢変更可能に前記固定部に支持されるとともに、電
   動車の付勢により姿勢変更して前記電動車に対し一定の
   姿勢で当接する可動体と、給電コイルを含み前記可動体
   に配設される給電部と、受電コイルを含み電動車に配設
   される受電部とを備え、 前記給電部及び前記受電部は、前記可動部の所定の当接
   部が前記電動車の所定の当接部に当接した状態で最良の
   電磁変換効率で電磁結合することを特徴とする電動車用
   電磁給電装置。
2. 【請求項２】前記給電部は、前記給電コイルが巻装され
   る磁気コアを有する請求項１記載の電動車用電磁給電装
   置。
3. 【請求項３】前記受電部は、前記受電コイルが巻装され
   る磁気コアを有する請求項１記載の電動車用電磁給電装
   置。
4. 【請求項４】前記可動体は、前記固定部に水平回動可能
   に支持される請求項１記載の電動車用電磁給電装置。
5. 【請求項５】前記可動体は、前記電動車の一対の前輪又
   は一対の後輪のどちらかに当接可能な輪止めからなる請
   求項１記載の電動車用電磁給電装置。
6. 【請求項６】前記可動体は前記電動車の衝接エネルギを
   吸収する弾性部を有する請求項１記載の電動車用電磁給
   電装置。