差込式の非接触給電装置

【課題】第１に、信頼性や安全性が向上し、第２に、小型軽量であり、取り扱い性等に優れ、第３に、発熱や放射ノイズ等が少なく、第４に、放熱性にも優れた、差込式の非接触給電装置を提案する。
【解決手段】本発明の非接触給電装置１では、受電部５の受電部本体２０が、対をなす２次コイル６を備えており、両２次コイル６が、差込空間Ｓを介して対峙配設されている。又、給電部３の給電部本体２１が、１次コイル４を備えており、給電に際し、受電部本体２０の差込空間Ｓに差込口Ｅから差込まれ、もって１次コイル４が、両２次コイル６間に略サンドイッチ状態で近接対応位置する。更に受電部本体２０は、フェライトコア等の磁心コア２５を備えており、両２次コイル６の外側にそれぞれ配設されている。又、給電部本体２１および受電部本体２０には、中央空間穴Ｈが全体的に形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差込式の非接触給電装置に関する。すなわち、二輪車等の軽車輌について、搭載されたバッテリーを充電する、差込式の非接触給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
《技術的背景》
車輌にはバッテリーが搭載されており、ランプ類，点火装置，始動装置等に、電力を供給している。
そして最近は、搭載されたバッテリーにて走行用モーターに電力を供給する、電動バイク，電動アシスト自転車，その他の軽車輌が、普及しつつある。例えば、最近の高規格（２倍アシスト）の電動アシスト自転車の認可や、都市部での一般車の駐車違反の取り締まり強化等に伴い、このような電動車輌の普及が促進されつつある。
そして、搭載されたバッテリーの放電が進むと、当然のことながら、走行に支障が生じバッテリーの寿命も短くなるので、バッテリーへの充電が充電装置を用いて適宜実施されている。
【０００３】
《従来技術》
ところで、この種の二輪車等の軽車輌に搭載されたバッテリーへの充電は、従来、次のように行われていた。
すなわち多くの場合、接触式の充電装置が用いられており、バッテリー側の端子やコンセントに、充電装置側のわに口クリップやプラグ等をコネクタ接続して、充電が実施されていた。
これに対し、非接触式の充電装置も一部には存在したが、本格普及には至っていなかった。なお、非接触式の充電装置としては、例えば次の特許文献１，２，３に示されたものが挙げられるが、これらはいずれも、この種車輌のバッテリー充電用ではなく、車輌バッテリーへの適用は困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４５１４号公報
【特許文献２】特開２００１−１６７９５６号公報
【特許文献３】特開昭６０−１３２８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
《問題点》
ところで、従来の上述した接触式の充電装置によるバッテリー充電については、多用されてはいるものの、次の課題が指摘されていた。
まず、頻繁な抜き差しに伴い、コネクタの接触不良が発生し易かった。又、押圧力や引張力にてコネクタが力を込めて抜き差しされるので、コネクタの付け根付近でケーブル（リード線）に力が加わり、断線も発生し易かった。そして、このようなトラブルが多発しており、信頼性や安全性に問題が指摘されていた。
又、導電部分が外部露出している箇所（例えばプラグ）もあり、雨水や洗車水の浸入による絶縁不良発生が指摘され、感電の危険があり、屋外使用に不安が指摘されていた。もってこの面からも、信頼性や安全性に問題が指摘されていた。
他方、上述した非接触式の充電装置によるバッテリー充電については、一部では使用されているものの、次の課題が指摘されていた。
すなわち、構造が複雑であり、装置サイズが大型化し、重量も重く、価格が高く、取り扱いも容易でなく、落とした場合のダメージが大きい、等々の難点が指摘されていた。
【０００６】
《本発明について》
本発明の差込式の非接触給電装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、信頼性や安全性が向上し、第２に、小型軽量であり、取り扱い性等に優れ、第３に、発熱や放射ノイズ等が少なく、第４に、放熱性にも優れた、差込式の非接触給電装置を提案することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。
請求項１の差込式の非接触給電装置は、車輌に搭載されたバッテリーを充電する。すなわち、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電部側の１次コイルから、該車輌に搭載された受電部側の２次コイルに、非接触で近接対応位置しつつ電力を供給可能、そして該バッテリーを充電可能である。
そして、該１次コイルおよび該２次コイルは、渦巻状に巻回された扁平なフラット構造をなしている。受電部本体は、対をなす該２次コイルを備え、両該２次コイルが、差込空間を介して対峙配設されている。給電部本体は、該１次コイルを備えており、給電に際し、該受電部本体の差込空間に差込まれ、もって該１次コイルが、両該２次コイル間にサンドイッチ状態で近接対応位置すること、を特徴とする。
【０００８】
請求項２については、次のとおり。
請求項２の差込式の非接触給電装置では、請求項１において、請求項１とは逆に、該給電部本体は、対をなす１次コイルを備えており、両該１次コイルが、差込空間を介して対峙配設されている。
そして該受電部本体は、２次コイルを備えており、給電に際し、該給電部本体の差込空間に差込まれ、もって該２次コイルが、両該１次コイル間にサンドイッチ状態で近接対応位置すること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。
請求項３の差込式の非接触給電装置では、請求項１において、該車輌は、二輪車その他の軽車輌よりなる。そして該受電部本体は、フェライトコア等の磁心コアを備えており、該磁心コアは、扁平なフラット構造をなし、両該２次コイルの外側にそれぞれ配設されていること、を特徴とする。
請求項４については、次のとおり。
請求項４の差込式の非接触給電装置では、請求項３において、該１次コイルおよび２次コイルは、それぞれ環状に巻回されて中央空間が形成されている。該磁心コアも、中央空間が形成されている。そして、該給電部本体および該受電部本体は、これらの該中央空間に対応した中央空間穴が、全体的に形成されていること、を特徴とする。
【０００９】
請求項５については、次のとおり。
請求項５の差込式の非接触給電装置では、請求項４において、通信装置が付設されている。そして該通信装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、該１次コイルの中央空間に配設された１次側コイルアンテナと、一方の該２次コイルの中央空間に配設された２次側コイルアンテナとの間で、非接触で近接対応位置しつつ、微弱電磁波を伝送可能となっている。
もって該通信装置は、該非接触給電装置の１次コイルと２次コイルとが、給電可能な位置関係で近接対応位置しているか否かの位置合わせ検出機能を備えている。もって、該１次側コイルアンテナと該２次側コイルアンテナ間での微弱電磁波伝送を条件に、該１次コイルから該２次コイルへの給電が実施される。
そして、該通信装置の２次側コイルアンテナには、少なくとも、該１次側コイルアンテナが差込まれる差込口側に、専用の磁心コアが配設されていること、を特徴とする。
【００１０】
請求項６については、次のとおり。
請求項６の差込式の非接触給電装置では、請求項３において、該給電部本体は、該１次コイルが樹脂ケース中に埋め込まれており、もって略パドル状をなしている。そして、高周波交流が該１次コイルに供給される。
該受電部本体は、両該２次コイルおよび両該磁心コアが、該差込空間穴を存しつつ樹脂ケース中に埋め込まれており、もって略ハウジング状をなしている。そして該２次コイルからの高周波交流が、該バッテリーに供給されること、を特徴とする。
請求項７については、次のとおり。
請求項７の差込式の非接触給電装置では、請求項３によらない構成が可能である。
すなわち請求項３では、該受電部本体は、対をなす該２次コイルを備えると共に、両該２次コイルの外側に、それぞれ該磁心コアが配設されている。そして給電に際し、差込まれた該給電部本体の１次コイルが、両該２次コイル間に略サンドイッチ状態で近接対応位置していたが、請求項７は、これによらない構成よりなる。
すなわち、この請求項７では、該受電部本体は、１個の２次コイルを備えると共に、該２次コイルの片側に、磁心コアが配設されている。そして給電に際し、該給電部本体の１次コイルが、該２次コイルの反対側に対し近接対応位置すると共に、該１次コイルの外側に磁心コアが被せられること、を特徴とする。
【００１１】
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）給電に際し、受電部本体に、外部電源に接続された給電部本体が、差込まれる。
（２）もって、給電部本体の１次コイルが、受電部本体の２次コイル間に、サンドイッチ状態で近接対応位置する。
（３）そして、１次コイルと２次コイルとが電磁結合され、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、電力が、給電部側の１次回路から受電部側の２次回路に供給され、バッテリーが充電される。
（４）バッテリーの充電が完了し、給電が終了すると、給電部本体が受電部本体から抜き取られる。
（５）さてそこで、本発明によると以下のようになる。まず、差込空間への差込みと抜き取りにより、給電が開始され終了するので、接触不良や断線発生の虞はない。
（６）１次コイルや２次コイルは、コイル導線が絶縁被覆された構造よりなると共に、樹脂ケースに埋め込まれており、防水面に優れている。
（７）１次コイル，２次コイル，磁心コア等は、扁平なフラット構造よりなる。又、給電部本体に磁心コアは用いられていない。もって、構造が簡単であり、小型化され重量も軽い。
（８）給電に際し、１次コイルと２次コイルは、極く僅かな間隔でバランス良く近接対応位置する。又、形成される磁束は、両外側の磁心コアにてシールドされる。これらにより、給電損失や発熱損失が少なく、放射ノイズも低減される。
（９）給電部本体および受電部本体には、中央空間穴が形成されており、自然放熱可能である。
（１０）そこで、本発明の差込式の非接触給電装置は、次の効果を発揮する。
【発明の効果】
【００１２】
《第１の効果》
第１に、信頼性や安全性が向上する。すなわち、本発明の差込式の非接触給電装置では、まず、給電部本体を受電部本体に差込んだり抜き取る際に、力を込めた動作を何ら要することなく、充電が開始されると共に終了される。
前述したこの種従来技術、つまり接触式の充電装置を用いた従来技術のように、頻繁なコネクタの抜き差しや力を込めた抜き差しに伴うケーブル（リード線）の断線発生や、露出した接点による接触不良等の虞はなく、信頼性や安全性が向上する。
又、１次コイルや２次コイルは、それぞれ、コイル導線が絶縁被覆されており、しかも樹脂ケース中に埋め込まれている。このように、両コイルは防水構造化されており、前述したこの種従来技術に比し防水面に優れており、雨水や洗車水の浸入による絶縁不良，感電の危険は解消され、屋外使用にも適している。これらの面からも、信頼性や安全性が向上する。
【００１３】
《第２の効果》
第２に、小型軽量であり、取り扱い性等に優れている。すなわち、本発明の非接触給電装置では、１次コイル，２次コイル，磁心コア等として、扁平なフラット構造を採用すると共に、給電部本体側において磁心コアは用いられておらず、前述したこの種従来技術、つまり非接触式充電装置を用いる従来技術に比し、構造が簡単である。
もって、装置サイズが小型化され、重量も軽く、特に中央空間穴が設けられた給電部本体の持ち運びや取り扱いが容易である。又、給電部本体は、誤って落とすことも考えられるが、その際のダメージが少なく、壊れにくく損傷の危険も低い。
【００１４】
《第３の効果》
第３に、発熱や放射ノイズ等も少ない。すなわち、本発明の差込式の非接触給電装置では、給電に際し、１次コイルと２次コイルとが、極く僅かな間隔でバランス良く近接対応位置する。しかも、１次コイルや２次コイル間に形成される磁束は、両外側の磁心コアで、誘導，方向付けされシールドされる。
もって、給電損失，発熱損失，放射ノイズ、電磁波障害等が、大きく低減される。
【００１５】
《第４の効果》
第４に、放熱性にも優れている。すなわち、本発明の差込式の非接触給電装置では、給電部本体および受電部本体に、中央空間穴が形成されている。そこで、発熱がある場合でも、中央空間穴にて自然放熱されるようになっており、放熱性にも優れている。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る差込式の非接触給電装置について、発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、全体の側面説明図、（２）図は、その要部の平面説明図である。
【図２】同発明を実施するための形態の説明に供し、１次コイル，２次コイル，磁心コア等を示し、（１）図は、正面断面図、（２）図は、分解平面図、（３）図は、平面図、（４）図は、上側の磁心コアを外した状態の平面図である。
【図３】同発明を実施するための形態の説明に供し、他の例を示し、（１）図は、その使用例１の正面断面図、（２）図は、その使用例２の正面断面図である。
【図４】同発明を実施するための形態の説明に供し、通信装置を示し、（１）図は、平面図、（２）図は、正面図、（３）図は、要部の平面図、（４）図は、要部の側面図である。
【図５】非接触給電装置の説明に供し、コイル等の平面説明図である。
【図６】非接触給電装置の説明に供し、回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
《非接触給電装置１について》
まず、非接触給電装置１について、図５，図６を参照して、一般的に説明する。
非接触給電装置１は、車輌Ａに搭載されたバッテリー２を充電するために使用され、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電部３側の１次コイル４から、車輌Ａに搭載された受電部５側の２次コイル６に、非接触で近接対応位置しつつ電力を供給可能、そしてバッテリー２を充電可能である。
このような非接触給電装置１について、一般的に更に詳述する。
【００１８】
まず、非接触給電装置１の給電部３について述べる。給電部３の１次回路７では、外部電源８からの交流が、高周波電源９を経た後、ケーブル１０にて１次コイル４に供給される。
このような給電部３について更に詳述すると、給電部３の１次回路７は、プラグ１１にて、家内や室内のＡＣ１００Ｖ，５０Ｈｚや６０Ｈｚの外部電源（商用電源）８のコンセントに、接続される（図１の（１）図も参照）。高周波電源９は、周波数等変換用のインバーターよりなり、例えば数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ程度の高周波交流を、給電交流，励磁電流として、１次コイル４に向けて通電する。
１次回路７において、図６中１２は、周波数制御用のチョークコイル、１３は、直列共振用のコンデンサ、１４は、並列共振用のコンデンサである。
１次コイル４は、図５に示したように、複数回ターン方式で略平板状のフラット構造をなす。すなわち、絶縁被覆されたコイル導線が、同一平面において並列化された平行位置関係を維持しつつ、円形や方形の渦巻き状に複数回巻回ターンされ、もって、全体的に凹凸のない平坦で肉厚の薄い扁平フラット構造をなすと共に、環状，略フランジ状をなしている。図５中、１５はモールド樹脂、１６は発泡材、１７はベースプレートである。
【００１９】
次に、非接触給電装置１の受電部５について述べる。受電部５の２次回路１８では、２次コイル６からの高周波交流が、直流化されてバッテリー２に供給される。
このような受電部５について、更に詳述する。まず、磁界結合方式による非接触給電について述べる。前述したように給電に際し、１次コイル４には、高周波交流が給電交流，励磁電流として通電，印加される。すると磁界が、１次コイル４のコイル導線の周囲に生じ、磁束がそのコイル面に対して直角方向に形成される。
そして、このように形成された磁束が、受電部５の２次コイル６を貫き鎖交することにより、誘導起電力が生成されて磁場が形成される。このように誘起された磁界を利用して、電力が送受される。非接触給電装置１では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次コイル４と２次コイル６間に磁束の磁路が形成されて、１次コイル４と２次コイル６とが電磁結合され、もって非接触給電が実施される。
【００２０】
このような２次コイル６を備えた受電部５が、車輌Ａに配設されており、車輌Ａに搭載されたバッテリー２を充電する。
本発明が適用対象とする車輌Ａとしては、電動アシスト自転車、電動自動車，電動バイク，電動車イス等の電動車輌が代表的であるが、その他、バッテリー２にてモーターに電力を供給して駆動せしめ、もって走行可能な各種の二輪車，三輪車，四輪車等の軽車輌への適用が、考えられる。勿論、ランプ類，点火装置，始動装置等に、電力を供給する用途のバッテリー２への適用も、可能である。
２次回路１８について、図６中１９は、並列共振用のコンデンサである。２次コイル６の形状，大きさ，その他の構成は、１次コイル４について前述した所に準じ、１次コイル４と見合った形状，大きさ，その他の構成よりなる。
非接触給電装置１について、一般的説明は以上のとおり。
【００２１】
《本発明の概要》
以下、本発明の差込式の非接触給電装置１について、図１，図２等を参照して説明する。まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の非接触給電装置１では、受電部５の受電部本体２０が、対をなす２次コイル６を備えており、両２次コイル６が、差込空間Ｓを介して対峙配設されている。
又、給電部３の給電部本体２１が、１次コイル４を備えており、給電に際し、受電部本体２０の差込空間Ｓに差込口Ｅから差込まれ、もって１次コイル４が、両２次コイル６間にサンドイッチ状態で近接対応位置する。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明について、更に詳述する。
【００２２】
《給電部３について》
まず、本発明の非接触給電装置１の給電部３について述べる。前述したように、そして図１の（１）図にも示したように、給電部３の１次回路７では、外部電源８からの交流が、高周波電源９を経た後、給電高周波交流，励磁電流として、ケーブル１０にて、給電部本体２１の１次コイル４に通電，印加される。
給電部本体２１は、図１の（２）図に示したように、長方形フラット環状の１次コイル４が、樹脂ケース２２（図５のモールド樹脂１５）中に、被覆されて埋め込まれた略パドル状（平らな操作板状）をなしている。
すなわち、図示した給電部本体２１は、１セットの１次コイル４が樹脂ケース２２に埋め込み内蔵された横長長方形部分と、ケーブル１０の先端部が樹脂ケース２２に埋め込み内蔵され、手で握持される縦長長方形部分と、からなる。樹脂ケース２２は、例えばゴム（合成ゴム，天然ゴム）製、その他の樹脂製よりなる。
なお、図１の（１）図中、２３は給電スタンドであり、例えば地上や床等側に立設されており、高周波電源９等が内臓され、ランプ２４が付設されている。ランプ２４は、夜間照明用として使用されると共に、各段階の充電ステップ表示用としても使用される。
給電部３については、以上のとおり。
【００２３】
《受電部５について》
次に、本発明の非接触給電装置１の受電部５について述べる。前述したように、そして図１の（１）図にも示したように、車輌Ａに配設された受電部５の２次回路１８では、２次コイル６からの高周波交流が、バッテリー２に供給される。
図示例では、この種車輌Ａとして、電動アシスト自転車が示されている。そして、バッテリー２がサドル下部に配設され、２次コイル６を備えた受電部本体２０が、後部荷台の下部スペースに配設されている。２次回路１８には、バッテリー２への充電電力供給用に直流化や定電圧化を実施するコンバータ（図示せず）も、設けられている。
そして受電部本体２０では、図２の（１）図に示したように、２分割されて対をなす長方形フラット環状の２次コイル６が、差込空間Ｓを介して対峙配設されると共に、両２次コイル６の外側に、それぞれ磁心コア２５が配設されている。
すなわち、差込空間Ｓを介して配設された扁平なフラット構造の両２次コイル６の外側に、それぞれ、同じく扁平なフラット構造の磁心コア２５が配設されている。磁心コア２５としては、フェライトコアが代表的に使用されるが、その他の強磁性体も使用可能である。
図２の各図は、このような２次コイル６，磁心コア２５、更には差込まれた１次コイル４等の説明に供する。そして（１）図は、相互関係を示す正面断面図、（２）図は、これを分解して示した分解平面図、（３）図は、上側の磁心コア２５側からみた平面図、（４）図は、上側の磁心コア２５を取り外した状態の平面図である。
【００２４】
そして、図１の（２）図に示したように、受電部本体２０は、このような両２次コイル６および両磁心コア２５が、差込空間Ｓを存しつつ樹脂ケース２６（図５のモールド樹脂１５）中に、被覆されて埋め込まれている。樹脂ケース２６は、例えばゴム（合成ゴム，天然ゴム）製、その他の樹脂製よりなる。
すなわち、図示した受電部本体２０は、上側の磁心コア２５と２次コイル６のペアを埋め込み内蔵した上部分と、下側の２次コイル６と磁心コア２５のペアを埋め込み内蔵した下部分とが、差込空間Ｓを介して配された構造よりなる。もって受電部本体２０は、差込口Ｅ付の中空内部空間である差込空間Ｓを備えた、横長長方形の中空ハウジングケース状をなしている。
そして差込空間Ｓは、給電に際し、前述した給電部本体２１の横長長方形部分が、長手方向に沿って差込口Ｅから差込まれるに足る、スペースよりなる。つまり、１次コイル４を内蔵した給電部本体２１を、両２次コイル６間にてサンドイッチ状態で差込み嵌挿可能な、中空内部空間よりなる。
【００２５】
給電に際し、このような受電部本体２０の差込空間Ｓに、給電部本体２１が差込まれた場合、受電部本体２０側の両２次コイル６と、給電部本体２１側の１次コイル４とは、数ｍｍ〜十数ｍｍ程度、例えば１０ｍｍ程度の僅かなギャップＧを介して、非接触で近接対応位置する。
なお、このギャップＧは、エアー空間間隙であるエアーギャップとして形成される場合と、又は／及び、受電部本体２０側の樹脂ケース２６のムクの肉厚や、給電部本体２１の樹脂ケース２２のムクの肉厚として形成される場合とがあり、両場合を包含した意味にて用いられる。後者の場合、受電部本体２０と給電部本体２１とは、物理的には接触しているが電気的には非接触となる。
又、磁心コア２５は、給電に際し、１次コイル４と２次コイル６に形成される磁束を、誘導，方向付けすべく機能する。もって、電磁シールド機能を発揮し、周囲への漏出磁界，放射ノズルを低減するが、これを補強すべく、受電部本体２０を形成する樹脂ケース２６中に、金属製の導電性物質を混入しておくと良い。
受電部５については、以上のとおり。
【００２６】
《中央空間穴Ｈについて》
次に、中央空間穴Ｈについて、図１の（２）図，図２の（２）図，（３）図等を参照して、説明する。
１次コイル４および２次コイル６は、それぞれ環状に巻回されて中央空間Ｈ_１が形成されており、磁心コア２５も、中央空間Ｈ_２が形成されている。
そして、給電部本体２１および受電部本体２０は、これらの中央空間Ｈ_１，Ｈ_２に対応連通した中央空間穴Ｈが、全体的に形成されている。
【００２７】
このような中央空間穴Ｈについて、更に詳述する。まず、図示した１次コイル４および２次コイル６は、見合った長方形フラット環状に巻回され、もって中央に長方形の中央空間Ｈ_１を備えている。磁心コア２５も、長方形環状に形成され、もって中央に、中央空間Ｈ_１より若干狭目の長方形の中央空間Ｈ_２を備えている。
そして、このような１次コイル４を内蔵しつつ樹脂ケース２２で形成された給電部本体２１には、１次コイル４の中央空間Ｈ_１と連通する、若干狭目の中央空間穴Ｈが形成されている。２次コイル６や磁心コア２５を内蔵しつつ樹脂ケース２６で形成される受電部本体２０にも、２次コイルの中央空間Ｈ_１や磁心コア２５の中央空間Ｈ_２と連通する、若干狭目の中央空間穴Ｈが形成されている。
そして、給電部本体２１に形成される中央空間穴Ｈと、受電部本体２０に形成される中央空間穴Ｈとは、同一形状，大きさよりなると共に、給電に際し給電部本体２１が差し込まれると、重なり連通する位置取りよりなる。
因に図面上では、前述した差込空間Ｓは、差込口Ｅを備えた横穴，めくら穴よりなるのに対し、この中央空間穴Ｈは、縦穴，貫通穴よりなる。
なお、図示例の中央空間穴Ｈは、１個の穴にて形成されているが、これによらず、より小さな複数個の穴にて形成するようにしてもよい。又、図示例によらず中央空間穴Ｈを形成しないことも、勿論可能である。更に、受電部本体２０のみに中央空間穴Ｈを形成し、給電部本体２１には形成しない例も考えられる。
中央空間穴Ｈについては、以上のとおり。
【００２８】
《作用等》
本発明の差込式の非接触給電装置１は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）この非接触給電装置１では、給電に際し、給電部３の給電部本体２１が、受電部５の受電部本体２０の差込空間Ｓに、差込口Ｅから差込まれる（図１を参照）。なお給電部３は、予めプラグ１１にて外部電源８に接続されている。
【００２９】
（２）このような差込みにより、給電部本体２１の１次コイル４が、受電部本体２０の両２次コイル６間に、サンドイッチ状態で近接対応位置する。対をなす両２次コイル６間に差し込まれ、もって僅かなギャップＧを介して挟み込まれた状態で、非接触で近接対応位置する（図２の（１）図を参照）。
【００３０】
（３）もって、給電そしてバッテリー２への充電が実施される。すなわち、給電部本体２１の１次コイル４と、受電部本体２０の２次コイル６とが、電磁結合され、１次コイル４で形成された磁束が、２次コイル６を貫くことにより、２次コイル６に誘導起電力が生成される。
このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、電力が、給電部３側の１次回路７から、車輌Ａに搭載された受電部５側の２次回路１８に供給されて、車載のバッテリー２の充電が開始される（図１の（１）図，図６を参照）。
【００３１】
（４）バッテリー２の電圧が上昇して所定電圧となり、満充電に達して充電が完了すると、非接触給電装置１による給電は終了する。そして、給電部本体２１が受電部本体２０から抜き取られて、取り外される（図１を参照）。
【００３２】
（５）さてそこで、本発明に係る差込式の非接触給電装置１によると、次の各点のようになる。
まず、本発明の非接触給電装置１では、給電部本体２１を受電部本体２０の差込空間Ｓに対して、差込むことにより、給電が開始される。そして給電が終了すると、受電部本体２０の差込空間Ｓから、給電部本体２１が抜き取られる（図１を参照）。
このように、差込空間Ｓに対する差込みと抜き取りの際に、押圧力や引張力による力を込めた作業を殆ど要することなく、抜き差しに伴う断線発生の虞もなく、又、露出した接点による接触不良の虞もなく、バッテリー２の充電が行われる。
【００３３】
（６）又、本発明の非接触給電装置１において、１次コイル４や２次コイル６は、そのコイル導線が絶縁被覆された構造よりなる。しかも、１次コイル４や２次コイル６は、樹脂ケース２２や樹脂ケース２６中に、被覆されて埋め込まれている（図１を参照）。
このように、この１次コイル４や２次コイル６、そしてこの非接触給電装置１は、導電部分の外部露出箇所がなく、防水面に優れている。
【００３４】
（７）又、本発明の非接触給電装置１では、１次コイル４や２次コイル６として、扁平なフラット構造のものを採用すると共に、フェライトコア等の磁心コア２５も、扁平なフラット構造よりなる（図２の（１）図，図５を参照）。
又、給電部３側の給電部本体２１において、磁心コアは用いられていない。すなわち、両外側に磁心コア２５を備えた２次コイル６間の内側に、１次コイル４が差込まれる構成なので（図２の（１）図を参照）、１次コイル４側について、磁束の誘導，方向付け，シールド用の磁心コアは、不要である。
これらにより、この非接触給電装置１の給電部本体２１や受電部本体２０、特に給電部本体２１は、構造が簡単であり、小型化されており、重量（質量）も軽い。
【００３５】
（８）又、本発明の非接触給電装置１では、給電に際し、１次コイル４が、磁心コア２５付の２次コイル６に、サンドイッチ状態で挟みこまれて、近接対応位置する（図２の（１）図を参照）。すなわち、この非接触給電装置１では、電磁結合方式による一般的な非接触給電装置のように、１次コイル４と２次コイル６間のギャップＧを広く取りたい、というニーズはない。
そこで給電に際し、１次コイル４と２次コイル６とは、極く僅かなギャップＧで対峙すると共に、バランス良く近接対応位置する。しかも、１次コイル４と２次コイル６間に形成される磁束は、両２次コイル６の外側にそれぞれ位置する磁心コア２５にて、確実に誘導，方向付けされ、シールドされる。
もって、給電部本体２１側の１次コイル４と受電部本体２０側の２次コイル６間において、給電損失や発熱損失（ループ循環電流によるジュール熱損失等）が少なく、給電効率に優れている。又、電磁シールド効果が確実であり、外部放射される高周波電磁波による周囲への放射ノイズ，電磁波障害も、低減される。
【００３６】
（９）更に、この非接触給電装置１では、給電部本体２１および受電部本体２０について、中央空間穴Ｈが形成されている。
この非接触給電装置１では、上述したように給電部本体２１や受電部本体２０での発熱は比較的少ないが、発熱がある場合は、この中央空間穴Ｈにて、例えば３度〜４度程度の自然放熱が可能となっている。
作用等については、以上のとおり。
【００３７】
《本発明の展開等》
ところで、本発明の差込式の非接触給電装置１については、更に、以下の第１，第２，第３，第４等の構成が、考えられる。
第１に、コイル導線については、次のとおり。
１次コイル４および２次コイル６のコイル導線について、線間間隔を存しつつ粗巻きにして巻回する構成が、考えられる。このように、コイル導線を粗巻きにして、巻回されたコイル導線間に隙間を配した構成を採用すると、線間の間隔隙間が存在せずコイル導線が密接巻回されている構成に比し、周波数特性が改善され高周波交流抵抗が低減されるようになる。
【００３８】
すなわち、絶縁被覆されているものの、コイル導線が密接巻回されると、隣接するコイル導線相互間で、特性上悪影響を及ぼし合うのに対し、コイル導線間に線間の間隔隙間が存すると、リッツ線のように、表皮効果が低減されるようになる。表皮効果による電流集中が分散され、高周波交流抵抗が低減され、ジュール熱損失が軽減され、電力損失が軽減される。
つまり、１次コイル４や２次コイル６のコイル導線として、一般的な平角線を使用した場合でも、リッツ線を使用した場合に準じた効果が得られるようになる。１０ｋＨｚ以上の高周波の場合でも、高価なリッツ線を使用しなくても、通常の平角線でもほぼ同等の効果が得られるようになる。
因に、図示例の１次コイル４は、コイル導線が１９ターン巻回されている。２次コイル６は、上下並列接続の場合は、コイル導線が１次コイル４と同様のターン数で巻回され、上下直列接続の場合は、半分のターン数での巻回となる。
コイル導線については、以上のとおり。
【００３９】
第２に、図示例の２次コイル６とは異なり、２次コイル６’を１個とする構成については、次のとおり。
すなわち、前述した図１，図２に図示した例の受電部本体２０は、対をなす２個の２次コイル６を備えると共に、両２次コイル６の外側に、それぞれ磁心コア２５が配設されていた。そして給電に際し、差込まれた給電部本体２１の１次コイル４が、両２次コイル６間にサンドイッチ状態で近接対応位置していた。
しかしながら、このような構成によらず、次のように２次コイル６’を１個とした構成も、考えられる。
すなわち、図３の（１）図に示したように、受電部本体２０’は、１個の２次コイル６’を備えると共に、この２次コイル６’の片側に、磁心コア２５’が配設されている。そして給電に際し、給電部本体２１’の１次コイル４’を、この２次コイル６’の磁心コア２５’とは反対側に対応位置させると共に、この１次コイル４’の外側に、専用の磁心コア２７が被せられる構成が考えられる。
図３の（１）図の図面上では、１個の２次コイル６’の下側に、１個の磁心コア２５’が配設されており、給電に際し、この１個の２次コイル６’の上側に、給電部本体２１’の１個の１次コイル４’が載せられ、更にその上側に、１個の磁心コア２７が被せられることになる。
この図３の（１）図に示した非接触給電装置１’について、その他の構成，機能，作用，効果等は、前述した図１，図２等に示した非接触給電装置１準じるので、その説明は省略する。
【００４０】
そして更に、この図３の（１）図に示した非接触給電装置１’は、上側に被せられた磁心コア２７を外すことにより、１次コイル４’を備えた給電部本体２１’が、そのまま、前述した図１，図２等に示した非接触給電装置１について、使用可能となる。
すなわち、図３の（１）図の非接触給電装置１’で使用された給電部本体２１’は、図３の（２）図に示したように、図１，図２に示した非接触給電装置１に対しても、その給電部本体２１に代えそのまま使用可能である。
２次コイル６’を１個とした構成については、以上のとおり。
【００４１】
第３に、図示例とは逆に、差込空間Ｓを給電部本体２１側に設ける構成については、次のとおり。
すなわち、前述した図１，図２に図示した例とは逆に、給電部本体２１が、対をなす２個の１次コイル４を備えており、両１次コイル４が、差込空間Ｓを介して対峙配設する構成も考えられる。
この場合、受電部本体２０は、１個の２次コイル６を備えており、給電に際し、給電部本体２１の差込空間Ｓに差込口Ｅから差込まれ（実際上は、２次コイル６に対し、差込空間Ｓを備えた両１次コイル４が、外嵌される）、もって２次コイル６が、両１次コイル４間にサンドイッチ状態で近接対応位置するようにした構成とする。
このような構成とした図示しない非接触給電装置１では、給電部本体２１が、対をなす１次コイル４と、その外側にそれぞれ配設された磁心コア２５とを備えており、図１，図２の非接触給電装置１に比べ、給電部本体２１の重量は重くなる。しかしながら、車輌Ａに搭載される受電部本体２０は軽量となる。これらの点以外のその他の構成，機能，作用，効果等は、前述した図１，図２等に示した図示例の非接触給電装置１に準じる。
差込空間Ｓを給電部本体２１側に設ける構成については、以上のとおり。
【００４２】
第４に、通信装置２８については、次のとおり。
図４に示したように、この非接触給電装置１には、通信装置２８が付設されている。この通信装置２８は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電部本体２１の１次コイル４の中央空間Ｈ_１に配設された１次側コイルアンテナ２９と、受電部本体２０の一方の２次コイル６の中央空間Ｈ_１に配設された２次側コイルアンテナ３０との間で、非接触で近接対応位置しつつ、微弱電磁波を伝送可能となっている。
もって、この通信装置２８は、給電に際し差込まれた非接触給電装置１の給電部本体２１の１次コイル４と、受電部本体２０の２次コイル６とが、給電可能な位置関係で近接対応位置しているか否かの位置合わせ検出機能を、備えている。つまり、１次側コイルアンテナ２９と２次側コイルアンテナ３０間での所定微弱電磁波伝送を条件に、給電部３の１次回路７そして１次コイル４から、受電部５の２次回路１８そして２次コイル６へと、給電が実施されるようになっている。
【００４３】
すなわち、この通信装置２８は、非接触給電装置１と共に使用され、通信時に対峙位置決めされる１次側コイルアンテナ２９と、２次側コイルアンテナ３０とを、備えている。そして、２次側コイルアンテナ３０から、１次側コイルアンテナ２９に対し、磁束形成による電磁誘導の相互誘導作用に基づき、微弱電磁波を伝送可能となっている（電磁誘導の相互誘導作用については、非接触給電装置１について前述した所に準じる。又、図６も参照）。
１次側コイルアンテナ２９は、給電部本体２１の１次コイル４の中央空間Ｈ_１、そして中央空間穴Ｈに配設されている。２次側コイルアンテナ３０は、受電部本体２０の一方の２次コイル６の中央空間Ｈ_２、そして中央空間穴Ｈに配設されている。
従って給電に際し、非接触給電装置１の１次コイル４と２次コイル６とが、ギャップＧを介して近接対応位置すると、この通信装置２８の１次側コイルアンテナ２９と２次側コイルアンテナ３０も、ギャップＧを介して近接対応位置され、もって例えば数ＭＨｚ程度の微弱電磁波を伝送可能となる関係となっている。
そこで通信装置２８は、非接触給電装置１の位置合わせ検出，確認機能を発揮する。通信装置２８で微弱電磁波が伝送された場合は、非接触給電装置１の１次コイル４と２次コイル６とが、給電可能な位置関係にあると判定される。
従って、微弱電磁波が伝送されると、通信装置２８の１次側コイルアンテナ２９側の回路における電圧や電流検知に基づき、通信装置２８側から非接触給電装置１の高周波電源９に対し、通電オン信号が送出されて、給電が開始される。
【００４４】
ところで、このような通信装置２８において、その２次側コイルアンテナ３０には、少なくとも、１次側コイルアンテナ２９が差込まれる差込口Ｅ側に、専用の磁心コア３１が配設されている。
すなわち通信装置２８は、上述したように、非接触給電装置１の位置合わせ検出，確認機能を発揮する。しかしながら、図４の（１）図に示した構成のまま使用すると、１次側コイルアンテナ２９と２次側コイルアンテナ３０とが、例えば３０ｍｍ〜４０ｍｍ程度隔離した遠い距離間隔でも、微弱電磁波が伝送されてしまう。つまり、非接触給電装置１側の１次コイル４と２次コイル６とが、未だ近接対応位置しておらず、給電可能となっていない状態でも、微弱電磁波が伝送されていまい、通信装置２８の位置合わせ検出，確認機能が不確実化する虞がある。
そこで、図４の（３）図，（４）図に示したように、２次側コイルアンテナ３０について、専用の磁心コア３１を、１次側コイルアンテナ２９が差込まれる側に、配設しておく構成を採用すると、両者が５ｍｍ〜６ｍｍ程度接近した距離間隔となって始めて、微弱電磁波が伝送可能となる。つまり、非接触給電装置１の１次コイル４と２次コイル６とが、給電可能に近接対応位置して始めて、所期のとおり微弱電磁波が伝送されるようになる。
もって、通信装置２８の位置合わせ検出，確認機能が確実化され、もって通信装置２８の位置合わせ精度が大きく改善される。
なお、図示の磁心コア３１は、平面において略コ字形状をなし、２次側コイルアンテナ３０を囲んだ構成よりなるが、少なくとも１次側コイルアンテナ２９の差込側に配設された構成であれば良い。
通信装置２８については、以上のとおり。
【符号の説明】
【００４５】
１非接触給電装置
１’非接触給電装置
２バッテリー
３給電部
４１次コイル
４’１次コイル
５受電部
６２次コイル
６’２次コイル
７１次回路
８外部電源
９高周波電源
１０ケーブル
１１プラグ
１２チョークコイル
１３コンデンサ
１４コンデンサ
１５モールド樹脂
１６発泡材
１７ベースプレート
１８２次回路
１９コンデンサ
２０受電部本体
２０’受電部本体
２１給電部本体
２１’給電部本体
２２樹脂ケース
２３給電スタンド
２４ランプ
２５磁心コア
２５’磁心コア
２６樹脂ケース
２７磁心コア
２８通信装置
２９１次側コイルアンテナ
３０２次側コイルアンテナ
３１磁心コア
Ａ車輌
Ｅ差込口
Ｇギャップ
Ｈ中央空間穴
Ｈ_１中央空間
Ｈ_２中央空間
Ｓ差込空間

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌に搭載されたバッテリーを充電する差込式の非接触給電装置であって、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電部側の１次コイルから、該車輌に搭載された受電部側の２次コイルに、非接触で近接対応位置しつつ電力を供給可能、そして該バッテリーを充電可能であり、
該１次コイルおよび該２次コイルは、渦巻状に巻回された扁平なフラット構造をなしており、受電部本体は、対をなす該２次コイルを備え、両該２次コイルが差込空間を介して対峙配設されており、
給電部本体は、該１次コイルを備えており、給電に際し、該受電部本体の差込空間に差込まれ、もって該１次コイルが、両該２次コイル間にサンドイッチ状態で近接対応位置すること、を特徴とする差込式の非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１において、請求項１とは逆に、該給電部本体は、対をなす１次コイルを備えており、両該１次コイルが、差込空間を介して対峙配設されており、
該受電部本体は、２次コイルを備えており、給電に際し、該給電部本体の差込空間に差込まれ、もって該２次コイルが、両該１次コイル間にサンドイッチ状態で近接対応位置すること、を特徴とする差込式の非接触給電装置。
【請求項３】
請求項１において、該車輌は、二輪車その他の軽車輌よりなり、
該受電部本体は、フェライトコア等の磁心コアを備えており、該磁心コアは、扁平なフラット構造をなし、両該２次コイルの外側にそれぞれ配設されていること、を特徴とする差込式の非接触給電装置。
【請求項４】
請求項３において、該１次コイルおよび２次コイルは、それぞれ環状に巻回されて中央空間が形成されており、該磁心コアも、中央空間が形成されており、
該給電部本体および該受電部本体は、これらの該中央空間に対応した中央空間穴が、全体的に形成されていること、を特徴とする差込式の非接触給電装置。
【請求項５】
請求項４において、通信装置が付設されており、
該通信装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、該１次コイルの中央空間に配設された１次側コイルアンテナと、一方の該２次コイルの中央空間に配設された２次側コイルアンテナとの間で、非接触で近接対応位置しつつ、微弱電磁波を伝送可能となっており、
もって該通信装置は、該非接触給電装置の１次コイルと２次コイルとが、給電可能な位置関係で近接対応位置しているか否かの位置合わせ検出機能を備えており、該１次側コイルアンテナと該２次側コイルアンテナ間での微弱電磁波伝送を条件に、該１次コイルから該２次コイルへの給電が実施され、
該通信装置の２次側コイルアンテナには、少なくとも、該１次側コイルアンテナが差込まれる差込口側に、専用の磁心コアが配設されていること、を特徴とする差込式の非接触給電装置。
【請求項６】
請求項３において、該給電部本体は、該１次コイルが樹脂ケース中に埋め込まれており、もって略パドル状をなすと共に、高周波交流が該１次コイルに供給され、
該受電部本体は、両該２次コイルおよび両該磁心コアが、該差込空間穴を存しつつ樹脂ケース中に埋め込まれており、もって略ハウジング状をなすと共に、該２次コイルからの高周波交流が該バッテリーに供給されること、を特徴とする差込式の非接触給電装置。
【請求項７】
請求項３において、請求項３では、該受電部本体は、対をなす該２次コイルを備えると共に、両該２次コイルの外側にそれぞれ該磁心コアが配設されており、給電に際し、差込まれた該給電部本体の１次コイルが、両該２次コイル間に略サンドイッチ状態で近接対応位置していたが、これによらず、
該受電部本体は、１個の２次コイルを備えると共に、該２次コイルの片側に磁心コアが配設されており、給電に際し、該給電部本体の１次コイルが、該２次コイルの反対側に対し近接対応位置すると共に、該１次コイルの外側に磁心コアが被せられること、を特徴とする差込式の非接触給電装置。

【図１】