特開 2024-382 移動体給電システムおよび移動体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024000382

(43)【公開日】2024-01-05

(54)【発明の名称】移動体給電システムおよび移動体装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/10 20160101AFI20231225BHJP

   H02J 50/70 20160101ALI20231225BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20231225BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20231225BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20231225BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20231225BHJP

   B60L 53/67 20190101ALI20231225BHJP

   B60L 53/12 20190101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

H02J50/10

H02J50/70

H02J50/12

H02J7/00 P

H02J7/00 301D

B60M7/00 X

B60L5/00 B

B60L53/67

B60L53/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022099134

(22)【出願日】2022-06-20

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 公益社団法人応用物理学会東北支部，２０２１年（令和３年）応用物理学会東北支部第７６回学術講演会予稿集，第９２頁～第９３頁，令和３年１１月２５日 ２０２１年（令和３年）応用物理学会東北支部第７６回学術講演会，令和３年１２月３日

(71)【出願人】

【識別番号】000107804

【氏名又は名称】スミダコーポレーション株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504165591

【氏名又は名称】国立大学法人岩手大学

(74)【代理人】

【識別番号】100114971

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 修

(72)【発明者】

【氏名】金子 卓樹

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 正樹

(72)【発明者】

【氏名】デトモド ティタポーン

(72)【発明者】

【氏名】寺尾 健治

(72)【発明者】

【氏名】大坊 真洋

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 旭飛

【テーマコード（参考）】

5G503

5H105

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503FA06

5G503GB08

5H105BA01

5H105BA09

5H105BB01

5H105BB05

5H105CC02

5H105CC19

5H105DD10

5H105EE13

5H105EE15

5H125AA01

5H125AA05

5H125AC04

5H125AC12

5H125AC25

5H125BE01

5H125DD02

5H125FF15

(57)【要約】

【課題】 比較的低コストで移動体装置への給電を実現する。
【解決手段】 １次導体１に交流電流が導通し、移動体装置（車両１０１など）は、ベクトルポテンシャルコイル２を備えており、そのベクトルポテンシャルコイル２は、１次導体１を導通する交流電流によって発生するベクトルポテンシャルを非接触で感受しそのベクトルポテンシャルによって誘起する電流を導通させる。さらに、１次導体１は、移動体装置の移動経路（道路１０２など）に沿って連続的に配置されている導線の一部または全部であり、ベクトルポテンシャルコイル２は、移動体装置（車両１０１など）が移動経路（道路１０２など）にあるときに連続的にベクトルポテンシャルを非接触で感受し電流を導通させる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電流が導通する１次導体と、
前記１次導体を導通する交流電流によって発生するベクトルポテンシャルを非接触で感受し前記ベクトルポテンシャルによる電圧差から生じられた電流を導通させるベクトルポテンシャルコイルを備えた移動体装置とを備え、
前記１次導体は、前記移動体装置の移動経路に沿って連続的に配置されている導線の一部または全部であり、
前記ベクトルポテンシャルコイルは、前記移動体装置が前記移動経路にあるときに連続的に前記ベクトルポテンシャルを非接触で感受し前記電流を導通させること、
を特徴とする移動体給電システム。

【請求項2】

前記移動体装置は、車両であり、
前記移動経路は、道路であり、
前記１次導体は、前記道路の形状に応じた直線的または曲線的な形状を有すること、
を特徴とする請求項１記載の移動体給電システム。

【請求項3】

前記道路は、複数の車線を備え、
前記１次導体は、前記複数の車線のそれぞれに、互いに並行して配置されており、
前記交流電流は、それぞれ、前記複数の車線における前記１次導体を順方向または逆方向に導通し、
各時点において、前記順方向に導通する前記交流電流の総和と、前記逆方向に導通する前記交流電流の総和との差は、略ゼロとなること、
を特徴とする請求項２記載の移動体給電システム。

【請求項4】

前記移動経路は、駐車場における、前記車両のための１または複数の駐車スペースを含むことを特徴とする請求項２記載の移動体給電システム。

【請求項5】

前記１次導体は、前記交流電流がミアンダ状に導通するような形状を有することを特徴とする請求項２記載の移動体給電システム。

【請求項6】

前記移動体装置は、機関車または電車であり、
前記移動経路は、軌道であり、
前記１次導体は、前記軌道の形状に応じた直線的または曲線的な形状を有すること、
を特徴とする請求項１記載の移動体給電システム。

【請求項7】

移動体装置において、
当該移動体装置の移動経路に沿って連続的に配置されている導線の一部または全部である１次導体を導通する交流電流によって発生するベクトルポテンシャルを非接触で感受し前記ベクトルポテンシャルによる電圧差から生じられた電流を導通させるベクトルポテンシャルコイルを備え、
前記ベクトルポテンシャルコイルは、当該移動体装置が前記移動経路にあるときに連続的に前記ベクトルポテンシャルを非接触で感受し前記電流を導通させること、
を特徴とする移動体装置。

【請求項8】

前記移動体装置は、車両であり、
前記１次導体は、前記道路に埋設されており、
前記ベクトルポテンシャルコイルは、前記車両の車台またはボディー底部に配置されていること、
を特徴とする請求項７記載の移動体装置。

【請求項9】

前記移動体装置は、車両であり、
前記１次導体は、前記道路に埋設されており、
前記車両は、２次電池ユニットを備え、
前記２次電池ユニットは、前記車両の車台またはボディー底部に配置され、
前記ベクトルポテンシャルコイルは、前記２次電池ユニットの少なくとも上面に配置されていること、
を特徴とする請求項７記載の移動体装置。

【請求項10】

前記移動体装置は、車両であり、
前記１次導体は、前記道路に埋設されており、
前記車両は、２次電池ユニットを備え、
前記２次電池ユニットは、前記車両の車台またはボディー底部に配置され、
前記ベクトルポテンシャルコイルは、前記２次電池ユニットのケースの肉厚内に配置されていること、
を特徴とする請求項７記載の移動体装置。

【請求項11】

前記移動体装置は、磁気遮蔽性を有する部材で構成され、
前記ベクトルポテンシャルコイルは、前記移動体装置内に配置されていること、
を特徴とする請求項７記載の移動体装置。

【請求項12】

前記ベクトルポテンシャルコイルは、湾曲したコイル軸に沿って延びているソレノイドコイルであって、前記１次導体が前記湾曲の内側方向に位置するように配置されていることを特徴とする請求項７記載の移動体装置。

【請求項13】

前記ベクトルポテンシャルコイルの内部に配置され、前記ベクトルポテンシャルコイルのコイル軸に沿った形状の強磁性体部材をさらに備えることを特徴とする請求項１２記載の移動体装置。

【請求項14】

前記強磁性体部材は、前記湾曲の外側に延びて閉磁路を形成することを特徴とする請求項１３記載の移動体装置。

【請求項15】

前記ベクトルポテンシャルコイルは、互いに同一のコイル軸を有する、コイル径の互いに異なる内側ソレノイドコイルおよび外側ソレノイドコイルを備え、
前記内側ソレノイドコイルの一方のコイル端と前記外側ソレノイドコイルの一方のコイル端とが電気的に接続されていること、
を特徴とする請求項７記載の移動体装置。

【請求項16】

前記内側ソレノイドコイルの内部に配置され、前記コイル軸に沿った形状の強磁性体部材をさらに備えることを特徴とする請求項１５記載の移動体装置。

【請求項17】

前記ベクトルポテンシャルコイルは、直線状のコイル軸に沿って巻回されており、また、前記コイル軸の方向に沿って、巻回方向の傾斜角が徐々に変化するように巻回されていることを特徴とする請求項７記載の移動体装置。

【請求項18】

前記ベクトルポテンシャルコイルとともに共振回路を構成するキャパシタをさらに備えることを特徴とする請求項７記載の移動体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動体給電システムおよび移動体装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

あるシステムでは、道路に所定間隔で複数の１次コイルが埋め込まれ、車両に２次コイルが設置され、車両（２次コイル）が１次コイル上を通過する際に、１次コイルと２次コイルの電磁結合によって、１次コイルから車両（２次コイル）へ電力が供給される（例えば特許文献１参照）。

【0003】

他方、ソレノイドコイルを円環状に巻回したベクトルポテンシャルコイルを使用した交流のベクトルポテンシャルの検出装置が開発されている（例えば特許文献２参照）。また、ベクトルポテンシャルが電磁シールドを透過する特性を利用したシールド透過装置が開発されている（例えば特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１５－５１０７４６号公報

【特許文献2】特許第６９５０９２５号明細書

【特許文献3】国際公開ＷＯ２０１５／０９９１４７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述のシステムの場合、１次コイルの直上に２次コイルが位置する際には、両者の電磁結合の結合係数は比較的高くなるものの、２次コイルが１次コイルの直上からずれると、結合係数が急速に低下する。そのため、１次コイル上を通過する車両の２次コイルに十分な電力を供給するためには、非常に短い時間に大きな電流を１次コイルに導通させる必要があり、複数の１次コイルに電流を導通させる駆動回路のコストがかかり、ひいては、システムのコストが高くなってしまう。

【0006】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、比較的低コストで移動体装置への給電を実現する移動体給電システム、およびその移動体給電システムに使用可能な移動体装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る移動体給電システムは、交流電流が導通する１次導体と、１次導体を導通する交流電流によって発生するベクトルポテンシャルを非接触で感受しそのベクトルポテンシャルによる電圧差から生じられた電流を導通させるベクトルポテンシャルコイルを備えた移動体装置とを備える。１次導体は、前記移動体装置の移動経路に沿って連続的に配置されている導線の一部または全部であり、ベクトルポテンシャルコイルは、移動体装置が移動経路にあるときに連続的にベクトルポテンシャルを非接触で感受し電流を導通させる。

【0008】

本発明に係る移動体装置は、当該移動体装置の移動経路に沿って連続的に配置されている導線の一部または全部である１次導体を導通する交流電流によって発生するベクトルポテンシャルを非接触で感受しベクトルポテンシャルによる電圧差から生じられた電流を導通させるベクトルポテンシャルコイルを備える。ベクトルポテンシャルコイルは、当該移動体装置が移動経路にあるときに連続的にベクトルポテンシャルを非接触で感受し電流を導通させる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、比較的低コストで移動体装置への給電を実現する移動体給電システム、およびその移動体給電システムに使用可能な移動体装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施の形態１に係る移動体給電システムの一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示す移動体給電システムにおける１次導体およびベクトルポテンシャルコイルについて説明する斜視図である。

【図3】図３は、検証実験における送電側に対する受電側の位置ずれに対する受電効率の変化について説明する図である。

【図4】図４は、図１に示す移動体給電システムの電気的構成の一例を示すブロック図である。

【図5】図５は、図１に示す移動体給電システムにおいて、複数車線の道路に沿った複数の１次導体の一例を示す図である。

【図6】図６は、図１に示す移動体給電システムにおいて、市街地の道路におけるミアンダ状の１次導体の一例を示す図である。

【図7】図７は、図１に示す移動体給電システムにおいて、駐車場における１次導体の一例を示す図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態２に係る移動体装置におけるベクトルポテンシャルコイル２の配置の一例を示す断面図である。

【図9】図９は、本発明の実施の形態２に係る移動体装置におけるベクトルポテンシャルコイル２の配置の別の例を示す断面図である。

【図10】図１０は、本発明の実施の形態３に係る移動体給電システムの一例を示す側面図である。

【図11】図１１は、実施の形態３におけるベクトルポテンシャルコイルの設置位置の一例について示す正面図である。

【図12】図１２は、実施の形態４に係る移動体装置におけるベクトルポテンシャルコイル２および強磁性体部材２Ａの一例を示す正面図である。

【図13】図１３は、実施の形態５に係る移動体装置におけるベクトルポテンシャルコイル２および強磁性体部材２Ｂの一例を示す正面図である。

【図14】図１４は、実施の形態６に係る移動体装置におけるベクトルポテンシャルコイル２の一例を示す正面図である。

【図15】図１５は、実施の形態７に係る移動体装置におけるベクトルポテンシャルコイル２および強磁性体部材２Ｃの一例を示す正面図である。

【図16】図１６は、実施の形態８に係る移動体装置におけるベクトルポテンシャルコイル２および強磁性体部材２Ｄの一例を示す正面図である。

【図17】図１７は、実施の形態９に係る移動体装置におけるベクトルポテンシャルコイル２の一例を示す正面図である。

【図18】図１８は、実施の形態１０に係る移動体装置におけるベクトルポテンシャルコイル２の一例を示す上面図である。

【図19】図１９は、実施の形態１１に係る移動体装置における共振回路について説明する回路図である。

【図20】図２０は、実施の形態１１における電源装置６の出力電圧のシミュレーション結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

【0012】

実施の形態１．

【0013】

図１は、本発明の実施の形態１に係る移動体給電システムの一例を示す斜視図である。

【0014】

図１に示す移動体給電システムは、１次導体１と、ベクトルポテンシャルコイル２を備えた車両１０１とを備え、ベクトルポテンシャルを利用して１次導体１からベクトルポテンシャルコイル２へ電力を供給する。

【0015】

１次導体１には交流電流が導通する。車両１０１は、移動経路としての道路１０２上を移動する移動体装置の一種であり、ここでは、電動自動車である。また、ベクトルポテンシャルコイル（以下、ＶＰコイルともいう）２は、１次導体１を導通する交流電流によって発生するベクトルポテンシャルを非接触で感受しベクトルポテンシャルによって誘起する電流（交流電流）を導通させる。なお、車両１０１が走行しておらず停車中であっても、１次導体１に交流電流が導通していれば、ＶＰコイル２において上述の交流電流が誘起される。

【0016】

１次導体１は、移動体装置の移動経路（ここでは車両１０１の通行可能な道路１０２など）に沿って連続的に配置されている（非巻回の）導線の一部または全部である。実施の形態１では、１次導体１は、道路１０２の形状に応じた直線的または曲線的な形状を有する。１次導体１は、例えば図１に示すように、道路１０２（車線）の中央の所定深さＤの位置に埋設されている。なお、例えば、１次導体１には、被覆された導線が使用され、地面とは絶縁されている。

【0017】

ＶＰコイル２は、車両１０１（移動体装置）が移動経路（ここでは、１次導体１が設置されている道路１０２）にあるときに連続的にベクトルポテンシャルを非接触で感受し電流を導通させる。

【0018】

図２は、図１に示す移動体給電システムにおける１次導体１およびベクトルポテンシャルコイル２について説明する斜視図である。

【0019】

この実施の形態では、例えば図２に示すように、ＶＰコイル２は、湾曲したコイル軸に沿って延びているソレノイドコイルであって、１次導体１が、コイル軸の湾曲の内側方向に位置するように配置されている。また、１次導体１に対する垂直面１Ｐ内でコイル軸（ＶＰコイル２の巻回中心線）が延びるようにＶＰコイル２が配置されている。ここでは、コイル軸の形状は、開曲線状とされ、ＶＰコイル２の一端から他端までコイル軸の各位置についての、１次導体１から見た角度が単調に増加または減少するような形状を有する。したがって、湾曲内側方向において、ＶＰコイル２は開口部１３を形成する。

【0020】

なお、コイル軸の形状は、１次導体１（つまり、１次導体１を導通する交流電流）を中心とした円弧状であることが好ましく、また、コイル軸の曲率中心に１次導体１が配置されるようにＶＰコイル２が配置されることが好ましい。このため、コイル軸の曲率（曲率半径）は、１次導体１の埋設深さＤおよび道路１０２の路面からのＶＰコイル２の設置高さに応じて設定されるようにしてもよい。さらに、ＶＰコイル２は、交流電流（つまり、１次導体１）から近い位置に配置されるのが好ましく、例えば、１次導体１から１ｍ以下、あるいは０．５ｍ以下の位置にＶＰコイル２が配置されるようにＶＰコイル２は車両１０１に設置される。

【0021】

また、この実施の形態では、コイル軸の円弧の中心角θ（円弧を外周とした扇形の中心角）が１８０度以下とされる。この中心角θに比例して、感受されるベクトルポテンシャルが大きくなるため、この中心角θが大きいほうが好ましい。この中心角θは、０度より大きく３６０度未満のいずれかの角度とされ、さらに、（ａ）０度より大きく１８０度以下のいずれかの角度とされてもよく、（ｂ）０度より大きく９０度以下のいずれかの角度とされてもよく、（ｃ）０度より大きく４５度以下のいずれかの角度とされてもよく、あるいは、（ｄ）０．５度以上であり３６０度未満のいずれかの角度とされてもよく、さらに、（ｅ）０．５度以上であり１８０度以下のいずれかの角度とされてもよく、（ｆ）０．５度以上であり９０度以下のいずれかの角度とされてもよく、（ｅ）０．５度以上であり４５度以下のいずれかの角度とされてもよく、（ｆ）０．５度以上であり２５度以下のいずれかの角度とされてもよく、あるいは、（ｇ）２度以上であり３６０度未満のいずれかの角度とされてもよく、さらに、（ｈ）２度以上であり１８０度以下のいずれかの角度とされてもよく、（ｉ）２度以上であり９０度以下のいずれかの角度とされてもよく、（ｊ）２度以上であり４５度以下のいずれかの角度とされてもよく、（ｋ）２度以上であり２５度以下のいずれかの角度とされてもよく、あるいは、（ｌ）５度以上であり３６０度未満のいずれかの角度とされてもよく、さらに、（ｍ）５度以上であり１８０度以下のいずれかの角度とされてもよく、（ｎ）５度以上であり９０度以下のいずれかの角度とされてもよく、（ｏ）５度以上であり４５度以下のいずれかの角度とされてもよく、（ｐ）５度以上であり２５度以下のいずれかの角度とされてもよい。

【0022】

なお、コイル軸の形状については円の一部である円弧が理想的な曲線であるが、製造や配置の都合上で、必ずしも円弧である必要はなく、なめらかな曲線の形状であればよく、その凹側（内側）方向に１次導体１が配置されれば、比較的大きなベクトルポテンシャルを感受できる。

【0023】

ここで、ＶＰコイル２に誘起する交流電流について説明する。例えば図２に示すように、交流電流Ｉ（ｔ）の方向（つまり、１次導体１の方向）に平行にベクトルポテンシャルＶＰ（ｔ）が（同じ向きで）発生し、その交流電流Ｉ（ｔ）（つまり、１次導体１）からの距離に反比例して、ベクトルポテンシャルＶＰ（ｔ）の強度は小さくなる。ベクトルポテンシャルＶＰ（ｔ）の時間微分が、電界に比例し、その電界を巻線の経路で線積分した結果が誘導電圧になる。そのため、ＶＰコイル２において、１次導体１に近い部分には高い電圧が、１次導体１から遠い部分には低い電圧が発生し、それらは同相であるので、両者の電圧差が誘導電圧となり、ＶＰコイル２の巻数を増やせば、それに比例した電圧が発生する。したがって、１次導体１の交流電流Ｉ（ｔ）によるベクトルポテンシャルＶＰ（ｔ）が時間変化することでＶＰコイル２に交流電流が誘起する。

【0024】

また、上述の特許文献３で示されているようにベクトルポテンシャルの誘導電圧は電磁シールドによって減衰しないため、車両１０１のボディーや車台が磁気遮蔽性を有していても、１次導体１の交流電流によるベクトルポテンシャルが時間変化することでＶＰコイル２に交流電流が誘起する。

【0025】

ここで、数式を用いてベクトルポテンシャルに関する理論的な説明を行う。

【0026】

【数1】

【0027】

この式は、磁束Φの関係式であり、Ｂは磁束密度であり、∇×ＡはベクトルポテンシャルＡの回転である。最後の項は、ストークスの定理によるものであり、磁束をベクトルポテンシャルで表すことができる。

【0028】

【数2】

【0029】

この式は、磁束を用いたファラデーの電磁誘導を、ベクトルポテンシャルで表現したものである。ファラデーの電磁誘導は、コイルの内側にある磁束が時間変化すると、それに比例した電圧が発生するというものである。マイナスの符号は、磁束の変化を妨げる方向に電圧が発生するというレンツの法則を意味している。ここで、磁束をベクトルポテンシャルで表すと上述の磁束Φの関係式を用いて周回積分となり、周回積分は閉じた線積分である。しかし、ベクトルポテンシャルで表した場合は、積分経路は必ずしも閉じている必要はなく、線積分の積分経路の長さに応じた電圧が発生する（つまり、周回積分ではなく、角度が０からθまでの周回しない（一周しない）線積分で、その部分の電圧が与えられる）。すなわち、積分経路に開口部１３があっても電圧が発生する。そのため、コイルの内部に磁束がなくても、ベクトルポテンシャルが誘起されれば、電圧の誘導が可能となる。なお、θはコイル軸による円弧の中心角であり、例えばθがπの時は、出力電圧Ｖ_２が一周の時の半分になる。

【0030】

次式は、ベクトルポテンシャル収束コイルの形状パラメーターと磁性材料の特性により、１次導体１を導通する電流からＶＰコイル２の両端に発生する開放電圧を求める理論式である。ここで、ＶＰコイル２は円弧状であり、１次導体１がその円弧を含む円の中心にあるものとする。

【0031】

【数3】

【0032】

ここで、Ｖ２はＶＰコイル２の出力電圧であり、ＮはＶＰコイル２の巻層数であり、ｒはＶＰコイル２の巻線コイル半径であり、ｄはＶＰコイル２のコイル線の直径であり、ＲはＶＰコイル２の曲げ半径であり、Ｉ０は１次導体１の電流振幅であり、ωは上述の交流電流の角周波数であり、μ０は真空透磁率であり、μｒｅは後述の強磁性体部材の実効比透磁率であり、θはＶＰコイル２の円弧角度（中心角）であり（０＜θ＜３６０［ｄｅｇ］）、ｋは巻線隙間率であり、ｔは時間である。

【0033】

例えば、この式において、Ｎ＝２、ｒ＝０．１ｍ、ｄ＝０．００２ｍ、Ｒ＝０．５ｍ、Ｉ０＝１００Ａ、ω＝２π×１０００ｒａｄ／ｓ、μｒｅ＝１００、θ＝π／４ｒａｄ、およびｋ＝０．０１の場合、ＶＰコイル２の出力電圧Ｖ２（振幅）は、約３１０Ｖとなる。

【0034】

また、この式において、Ｎ＝１０、ｒ＝０．１ｍ、ｄ＝０．００２ｍ、Ｒ＝１ｍ、Ｉ０＝１００Ａ、ω＝２π×５０ｒａｄ／ｓ、μｒｅ＝１００、θ＝π／４ｒａｄ、およびｋ＝０．０１の場合、ＶＰコイル２の出力電圧Ｖ２（振幅）は、約７７Ｖとなる。

【0035】

ここで、当該ＶＰコイル２によるベクトルポテンシャルの、電磁シールドの透過についての検証実験の結果について説明する。

【0036】

発明者らは、ＶＰコイル２と従来の渦巻き状のコイルとを用いて検証実験を行った。具体的には、ＶＰコイル２については、直線状の導体部分（１次導体１）に５Ａおよび２０ｋＨｚの交流電流を導通させ、他の導体部分は２ｍｍ厚の鋼管で電磁シールドを施した状態で、直線状の導体部分の垂直面に平行になるようにＶＰコイル２（中心角：約１８０度）を配置し、ＶＰコイル２と直線状の導体部分との間に５ｍｍ厚の鉄板がある場合およびない場合について、ＶＰコイル２の出力電力を測定した。また、渦巻き状のコイルについては、送電側の渦巻き状コイルと受電側の渦巻き状コイルを互いに対向するように配置し、送電側の渦巻き状コイルに５Ａおよび２０ｋＨｚの交流電流を導通させ、受電側の渦巻き状コイルの出力電力を測定した。

【0037】

ＶＰコイル２についての測定では、ＶＰコイル２に接続する負荷抵抗を１０．２Ωから５０．８Ωまで変化させた際に、４２．１～４４．１％の電力透過率（シールドなしの場合の出力電力とシールドありの場合の出力電力との比率）が確認された。このように、磁束が遮蔽されている状態でも、ベクトルポテンシャルで電力が伝達されることが確認された。

【0038】

なお、この実施の形態では、車両１０１は、磁気遮蔽性を有する部材（スチール、ステンレスなど）で構成されており、ＶＰコイル２は、車両１０１内に配置されている。

【0039】

他方、渦巻き状のコイルについての測定では、送電側コイルと受電側コイルとの間に同様の鉄板を挿入した場合および挿入しなった場合において、受電側コイルに接続する負荷抵抗を０．１５Ωから１．００Ωまで変化させて受電側コイルの出力電力を測定した。その結果、鉄板によるシールドありの場合の受電側コイルの出力電力は、使用した測定器の測定限界以下であり、電力透過率は略０％であった。

【0040】

図３は、検証実験における送電側に対する受電側の位置ずれに対する受電効率の変化について説明する図である。図３に示すように、位置ずれに対する受電効率の変化の測定に関し、ＶＰコイル２についての測定では、１次導体１に垂直な平面をＸ－Ｙ平面とし、１次導体１をＺ軸に沿ってＸ－Ｙ平面の原点（０，０）に配置し、ＶＰコイル２の両端がＸ軸方向に配列しＶＰコイル２のコイル軸を含む平面がＸ－Ｙ平面と平行になるようにＶＰコイル２を配置し、１次導体１を固定したままで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、ＶＰコイル２の位置（Ｘｉ，Ｙｊ）を２次元的に移動させた場合（ｉ＝１，・・・，ｍ、ｊ＝２，・・・，ｎ）のＶＰコイル２の出力電力を測定し、基準点（０，Ｙ１）での電力に対する各位置（Ｘｉ，Ｙｊ）での電力の比率（受電効率）を導出した。

【0041】

同様に、渦巻き状コイルについての測定では、送電側コイルの巻回面に垂直な平面をＸ－Ｙ平面とし、送電側コイルの中心がＸ－Ｙ平面の原点（０，０）に配置されるように送電側コイルを配置し、送電側コイルを固定したままで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、受電側コイルの位置（Ｘｉ，Ｙｊ）を２次元的に移動させた場合（ｉ＝１，・・・，ｍ、ｊ＝２，・・・，ｎ）の受電側コイルの出力電力を測定し、基準点（０，Ｙ１）での電力に対する各位置（Ｘｉ，Ｙｊ）での電力の比率（受電効率）を導出した。

【0042】

これにより、２次元的な受電効率の分布が得られた。なお、受電効率については、基準点（０，Ｙ１）を１００％としており、基準点（０，Ｙ１）から離れるほど低下する。図３は、ＶＰコイル２についての位置ずれに対する受電効率の分布および渦巻き状コイルについての位置ずれに対する受電効率の分布を等高線で表現している。図３に示すように、ＶＰコイル２については、位置ずれが生じても受電効率の低下が比較的小さい。つまり、ＶＰコイル２の場合、例えばＶＰコイル２が設置される移動体の位置が、１次導体１からずれていても、受電効率が比較的低下せずに済む。

【0043】

図４は、図１に示す移動体給電システムの電気的構成の一例を示すブロック図である。

【0044】

図４に示すように、車両１０１は、上述のＶＰコイル２の他、車輪を駆動するモータ３、モータ３のコントローラなどといった電装系を含む内部装置４、２次電池ユニット５、および電源装置６を備える。また、インフラストラクチャとして、１次導体１が敷設されるとともに、１次導体１に上述の交流電流を導通させる配電装置１Ａが設置される。配電装置１Ａは、所定の周波数かつ所定の振幅で交流電流を導通させる。例えば、１次導体１および配電装置１Ａは、道路リンクごとに設けられてもよいし、所定距離ごとに設けられてもよい。

【0045】

２次電池ユニット５は、モータ３の駆動電力を蓄積する１または複数の２次電池モジュールを備えている。

【0046】

電源装置６は、ＶＰコイル２に誘起される電流に基づいて、モータ３、内部装置４、２次電池ユニット５などに電力供給する。電源装置６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路、および２次電池ユニット５の充電回路を内蔵し、ＶＰコイル２に誘起された交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ回路で直流電力に変換し、充電回路で、その直流電力に基づき２次電池ユニット５の充電を行い、その直流電力および／または２次電池ユニット５に蓄積された電力をモータ３、内部装置４などに供給するようにしてもよい。

【0047】

なお、ＶＰコイル２は、１つのソレノイドコイルでもよいし、ＶＰコイル２は、複数のソレノイドコイルでもよい。複数のＶＰコイル２を使用する場合には、必要に応じて、複数のＶＰコイル２は電気的に直列または並列に結線される。複数のＶＰコイル２は、水平方向に配列されていてもよいし、垂直方向に配列されていてもよい。また、電源装置６が複数のＶＰコイル２に対して複数のＡＣ／ＤＣコンバータ回路をそれぞれ備え、複数のＡＣ／ＤＣコンバータ回路の出力を直列または並列に接続し、直列または並列された出力で、モータ３、内部装置４、２次電池ユニット５に電力供給するようにしてもよい。

【0048】

図５は、図１に示す移動体給電システムにおいて、複数車線の道路に沿った複数の１次導体１の一例を示す図である。

【0049】

例えば図５（Ａ）に示すように道路１０２が複数の車線１１１Ａ，１１１Ｂ，１１２Ａ，１１２Ｂを備えている場合（道路１０２が片側２車線の対面道路である場合）、１次導体１－１Ａ，１－１Ｂ，１－２Ａ，１－２Ｂが、複数の車線１１１Ａ，１１１Ｂ，１１２Ａ，１１２Ｂのそれぞれに配置される。また、１次導体１－１Ａ，１－１Ｂ，１－２Ａ，１－２Ｂは、互いに並行して配置されている。直線状の道路１０２であっても曲線状の道路であっても、１次導体１－１Ａ，１－１Ｂ，１－２Ａ，１－２Ｂのうちの任意の２本は、各地点において互いに略同一の間隔となるように配置されている。そして、１次導体１－１Ａ，１－１Ｂ，１－２Ａ，１－２Ｂの一部または全部は、必要に応じて電気的に直列にまたは並列に接続される。さらに、互いに同一の周波数で交流電流Ｉ１（ｔ），Ｉ２（ｔ），Ｉ３（ｔ），Ｉ４（ｔ）が、それぞれ、複数の車線１１１Ａ，１１１Ｂ，１１２Ａ，１１２Ｂにおける１次導体１－１Ａ，１－１Ｂ，１－２Ａ，１－２Ｂを順方向（所定方向）または逆方向（所定方向の逆方向）に導通する。ここで、交流電流Ｉ１（ｔ），Ｉ２（ｔ），Ｉ３（ｔ），Ｉ４（ｔ）について、順方向に導通する交流電流Ｉ１（ｔ），Ｉ３（ｔ）の総和と、逆方向に導通する交流電流Ｉ２（ｔ），Ｉ４（ｔ）の総和との差が略ゼロとなるように、各電流の向きおよび振幅が設定される。これにより、順方向に導通する交流電流による磁場と逆方向に導通する交流電流による磁場とが互いに逆相となるため、外部（周辺地域など）に対する磁場やＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）ノイズが抑制される。

【0050】

また、例えば図５（Ｂ）に示すように道路１０２が奇数（ここでは、３つ）の車線１１１Ａ，１１１Ｂ，１１２を備えており、１次導体１１１Ａ，１１１Ｂ，１１２が互いに並行して敷設されている場合でも、それらの車線１１１Ａ，１１１Ｂ，１１２の交流電流Ｉ５（ｔ），Ｉ６（ｔ），Ｉ７（ｔ）について、順方向に導通する交流電流Ｉ５（ｔ），Ｉ６（ｔ）の総和と、逆方向に導通する交流電流Ｉ７（ｔ）の総和との差が略ゼロとなるように、各電流の向きおよび振幅が設定される。これにより、順方向に導通する交流電流による磁場と逆方向に導通する交流電流による磁場とが互いに逆相となるため、外部に対する磁場やＥＭＣノイズが抑制される。

【0051】

なお、上述のように、道路１０２が複数の車線を有する場合、道路１０２における車線数に拘わらず、順方向に導通する交流電流の総和と、逆方向に導通する交流電流の総和との差が略ゼロとなるように、各電流の向きおよび振幅を設定することで、外部に対する磁場やＥＭＣノイズが抑制される。また、互いに隣接する２つの車線における交流電流は、互いに同相であっても逆相であってもよい。

【0052】

図６は、図１に示す移動体給電システムにおいて、市街地の道路におけるミアンダ状の１次導体１の一例を示す図である。

【0053】

例えば、市街地では、複数の建物１０３の周囲に略格子状の道路１０２があり、その道路１０２において、例えば図６に示すように、ミアンダ状の１次導体１が敷設される。つまり、この場合、１次導体１は、交流電流がミアンダ状に導通するような形状を有する。

【0054】

図７は、図１に示す移動体給電システムにおいて、駐車場における１次導体１の一例を示す図である。

【0055】

上述の移動経路が、駐車場における、車両１０１のための１または複数の駐車スペースを含む場合、例えば図７に示すように、１次導体１は、駐車場２０１において、複数の駐車スペース２０１Ａ（例えば各駐車スペース２０１Ａの中央）を駐車車両（駐車中の車両１０１）の向きに沿うように敷設される。これにより、駐車中の車両１０１に電力供給が行われる。

【0056】

次に、実施の形態１に係る移動体給電システムの動作について説明する。

【0057】

配電装置１Ａは、移動経路（道路１０２、駐車スペース２０１Ａなど）に沿って敷設された１次導体１に交流電流を導通させる。この交流電流に基づく磁場やベクトルポテンシャルが１次導体１の周囲（道路１０２上、駐車スペース２０１Ａ上など）に発生している。

【0058】

そして、車両１０１が１次導体１の上に位置するとき（走行中または停止中）、１次導体１を導通する交流電流Ｉ（ｔ）によって、ＶＰコイル２の設置位置に、時間変化するベクトルポテンシャルＶＰ（ｔ）が発生しており、この時間変化するベクトルポテンシャルＶＰ（ｔ）によってＶＰコイル２に交流電流が誘起する。

【0059】

車両１０１において、電源装置６は、ＶＰコイル２に誘起した交流電流に基づく交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を、モータ３、内部装置４、２次電池ユニット５などに供給する。また、電源装置６は、ＶＰコイル２から電力が十分得られない期間（１次導体１が敷設されていない区間を走行中のときなど）においては、２次電池ユニット５から得られる電力をモータ３や内部装置４に供給する。

【0060】

以上のように、上記実施の形態１によれば、１次導体１に交流電流が導通し、移動体装置としての車両１０１は、ＶＰコイル２を備えており、そのＶＰコイル２は、１次導体１を導通する交流電流によって発生するベクトルポテンシャルを非接触で感受しそのベクトルポテンシャルによって誘起する電流を導通させる。さらに、１次導体１は、移動体装置の移動経路としての道路１０２、駐車スペース２０１Ａなどに沿って連続的に配置されている導線の一部または全部であり、ＶＰコイル２は、移動体装置としての車両１０１が移動経路としての道路１０２、駐車スペース２０１Ａなどにあるときに連続的にベクトルポテンシャルを非接触で感受し電流を導通させる。

【0061】

これにより、給電用の１次側コイルを所定間隔で多数配置する必要がなく、移動経路に沿って１次導体１を連続的に敷設することで走行中でも連続的に給電可能となり、給電用の１次側コイルによって瞬間的に大電力を給電する場合に比べ、１次側の設備規模が小さくなり、比較的低コストで移動体装置（ここでは車両１０１）への給電が実現される。

【0062】

また、給電用の１次側コイルによって瞬間的に大電力を給電する場合に比べ、１次側に導通する交流電流の振幅の変化が少ないため、給電に起因する輻射ノイズが少なくて済む。

【0063】

実施の形態２．

【0064】

図８は、本発明の実施の形態２に係る移動体装置におけるベクトルポテンシャルコイル２の配置の一例を示す断面図である。図９は、本発明の実施の形態２に係る移動体装置におけるベクトルポテンシャルコイル２の配置の別の例を示す断面図である。

【0065】

例えば図８または図９に示すように、実施の形態２に係る移動体装置としての車両１０１では、ＶＰコイル２が２次電池ユニット５とともに車両１０１の車台やボディー底部１０１Ａ（ボディー内部であってボディー底部１０１Ａの上）に配置される。車両１０１（電動自動車）における動力用の２次電池ユニット５の重量が大きいため、通常、２次電池ユニット５は、車両１０１の車台またはボディー底部１０１Ａに設置される。

【0066】

実施の形態２では、例えば図８に示すように、ＶＰコイル２は、２次電池ユニット５の少なくとも上面において２次電池ユニット５の外形に沿って配置されている。ここでは、ＶＰコイル２は、２次電池ユニット５の上面および側面に配置されている。

【0067】

また、実施の形態２では、例えば図９に示すように、ＶＰコイル２は、２次電池ユニット５における蓄電部材１２１のケース１２２の肉厚内に配置されるようにしてもよい。この場合、ケース１２２は、下部容器１２２Ａとフタ１２２Ｂとを備え、下部容器１２２Ａおよびフタ１２２Ｂの一方または両方の肉厚内に配置される。

【0068】

実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、１次導体１に対する垂直面１Ｐ内でコイル軸（ＶＰコイル２の巻回中心線）が延びるようにＶＰコイル２が配置されている。

【0069】

なお、実施の形態２に係る移動体装置および移動体給電システムのその他の構成および動作については、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

【0070】

以上のように、上記実施の形態２によれば、比較的重量の大きい２次電池ユニット５とともにＶＰコイル２が車台またはボディー底部１０１Ａに配置されるため、ＶＰコイル２が１次導体１の近くに配置される。さらに、ＶＰコイル２とともに電源装置６を２次電池ユニット５に設置することで、ＶＰコイル２と電源装置６との間の配線、および電源装置６と２次電池ユニット５との間の配線が短くなる。

【0071】

実施の形態３．

【0072】

図１０は、本発明の実施の形態３に係る移動体給電システムの一例を示す側面図である。実施の形態３に係る移動体給電システムでは、移動体装置が機関車または電車であり、移動経路は、軌道であり、１次導体は、その軌道の形状に応じた直線的または曲線的な形状を有する。ここでは、図１０に示すように、１次導体は、トロリー線などの架線３０１であり、移動体装置が電車３０２とされる。なお、非接触で電力供給が行われるため、実施の形態３に係る移動体給電システムでは、１次導体（架線３０１）は、トロリー線などの裸線ではなく被覆導線としてもよい。なお、電車３０２は、上述の車両１０１と同様の電気的構成（図４）を有する。

【0073】

図１１は、実施の形態３におけるベクトルポテンシャルコイル２の設置位置の一例について示す正面図である。

【0074】

例えば図１１に示すように、この実施の形態では、ＶＰコイル２は、当該電車３０２の妻壁３０２Ｂに配置されている。この実施の形態では、妻壁３０２Ｂの内側にＶＰコイル２が設置されるが、妻壁３０２Ｂの外側にＶＰコイル２を設置してもよい。

【0075】

さらに、この実施の形態では、ＶＰコイル２は、実施の形態１と同様のものであって、例えば図１１に示すように、湾曲したコイル軸に沿って延びているソレノイドコイルであって、架線３０１（１次導体）が、コイル軸の湾曲の内側方向に位置するように配置されている。また、架線３０１に対する垂直面内でコイル軸（ＶＰコイル２の巻回中心線）が延びるようにＶＰコイル２が配置されている。

【0076】

なお、コイル軸の形状は、架線３０１（つまり、架線３０１を導通する交流電流）を中心とした円弧状であることが好ましく、また、コイル軸の曲率中心に架線３０１が配置されるようにＶＰコイル２が配置されることが好ましい。このため、コイル軸の曲率（曲率半径）は、ＶＰコイル２の設置高さに応じて設定されるようにしてもよい。さらに、ＶＰコイル２は、交流電流（つまり、架線３０１から近い位置に配置されるのが好ましく、例えば、架線３０１から２ｍ以下、あるいは１ｍ以下の位置にＶＰコイル２が配置される。

【0077】

なお、ここでは、コイル軸が湾曲しているＶＰコイル２が使用されているが、その代わりに、コイル軸が直線状である１または複数のＶＰコイル２（後述）を使用してもよい。その場合、電車３０２の屋根の外側または内側にそのＶＰコイル２を配置してもよい。

【0078】

この実施の形態では、当該電車３０２の躯体は、磁気遮蔽性を有する部材（スチール製、ステンレス製などの屋根、妻壁、側壁など）で構成されていてもよく、ＶＰコイル２は、そのような躯体内に配置されていてもよい。

【0079】

なお、実施の形態３に係る移動体装置および移動体給電システムのその他の構成および動作については、実施の形態１または２と同様であるので、その説明を省略する。また、ここでは、電車３０２にＶＰコイル２が設けられているが、機関車でも同様である。

【0080】

以上のように、上記実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、軌道（レールなどの敷設されている経路）に沿って１次導体１を連続的に敷設すればよく、給電の１次側に給電用のコイルを多数配置する必要がないため、比較的低コストで移動体装置（ここでは電車３０２など）への給電が実現される。

【0081】

実施の形態４．

【0082】

図１２は、実施の形態４に係る移動体装置（上述の車両１０１、電車３０２など）におけるベクトルポテンシャルコイル２および強磁性体部材２Ａの一例を示す正面図である。

【0083】

実施の形態４では、例えば図１２に示すように、ＶＰコイル２の内部に、強磁性体部材２Ａが配置されている。この強磁性体部材２Ａは、ＶＰコイル２のコイル軸に沿った形状を有する。また、強磁性体部材２Ａは、導電性のある強磁性材料（例えばパーマロイなどといった金属磁性体）の部材であり、強磁性体部材２Ａの一方の端部２Ａ１に、ＶＰコイル２の一方のコイル端が電気的に接続されている。これにより、ＶＰコイル２の他方のコイル端、およびその他方のコイル端に近接する強磁性体部材２Ａの他方の端部から電源装置６までの２本の配線をまとめて敷設することができ、２本の配線の敷設が簡単になる。

【0084】

具体的には、例えば、ＶＰコイル２は、円弧状に形成された強磁性体部材２Ａとしての強磁性体の太線の周囲に細い銅線を巻きつけることで形成されている。図１２に示すように、この細い銅線の一端は、強磁性体部材２Ａ（端部２Ａ１）に電気的に接続され、他端は、一方の端子に接続される。そして、強磁性体部材２Ａは、電流の戻り経路を兼ねており、他方の端子に接続される。なお、強磁性体部材２Ａの代わりに同様の形状の常磁性体の部材を使用してもよい。強磁性体の場合の方が、実効透磁率に応じてベクトルポテンシャルが増強される。

【0085】

なお、実施の形態４に係る移動体装置のその他の構成および動作については実施の形態１～３のいずれかと同様であるので、その説明を省略する。

【0086】

実施の形態５．

【0087】

図１３は、実施の形態５に係る移動体装置（上述の車両１０１、電車３０２など）におけるベクトルポテンシャルコイル２および強磁性体部材２Ｂの一例を示す正面図である。

【0088】

実施の形態５では、例えば図１３に示すように、ＶＰコイル２の内部に、強磁性体部材２Ｂが配置されている。この強磁性体部材２Ｂは、ＶＰコイル２のコイル軸に沿った形状を有し、さらに、ＶＰコイル２の湾曲（ＶＰコイル２のコイル軸の部分）の外側に延びて閉磁路を形成している。

【0089】

強磁性体部材２Ｂは、導電性のある強磁性材料（例えばパーマロイなどといった金属磁性体）の部材であり、ＶＰコイル２の一方のコイル端側の接続点２Ｂ１において、ＶＰコイル２の一方のコイル端が、強磁性体部材２Ｂに電気的に接続されている。

【0090】

また、ＶＰコイル２の他方のコイル端側の接続点２Ｂ２において、引き出し線が電気的に接続されており、ＶＰコイル２の他方のコイル端、およびその引き出し線から電源装置６まで２本の配線をまとめて敷設することができ、２本の配線の敷設が簡単になる。

【0091】

なお、この強磁性体部材２Ｂには、ＶＰコイル２の湾曲の外側においてギャップ２Ｂ３が形成されており、ギャップ２Ｂ３によって、強磁性体部材２Ｂにおける、ＶＰコイル２の湾曲の外側の部分を電流が導通しないようになっている。

【0092】

また、強磁性体部材２Ｂにおける内側部分と外側部分との移行部分は、磁束の漏洩や曲げ加工による透磁率減少の影響を小さくするために、急峻な屈曲箇所のないように、連続的に滑らかな曲線状とされることが好ましい。また、強磁性体部材２Ｂは複数部材を連結して形成されるようにしてもよい。

【0093】

なお、実施の形態５に係る移動体装置のその他の構成および動作については実施の形態４と同様であるので、その説明を省略する。

【0094】

実施の形態６．

【0095】

図１４は、実施の形態６に係る移動体装置（上述の車両１０１、電車３０２など）におけるベクトルポテンシャルコイル２の一例を示す正面図である。

【0096】

実施の形態６では、例えば図１４に示すように、ＶＰコイル２は、互いに同一のコイル軸を有する、コイル径の互いに異なる内側ソレノイドコイル２－１および外側ソレノイドコイル２－２を備え、内側ソレノイドコイル２－１の一方のコイル端と外側ソレノイドコイル２－２の一方のコイル端とが電気的に接続されている。内側ソレノイドコイル２－１および外側ソレノイドコイル２－２は、それぞれ１本のＶＰコイルとして機能するものであり、したがって、実施の形態６のＶＰコイル２は、電気的には、２本のＶＰコイルを同相で直列接続した構成となっている。なお、内側ソレノイドコイル２－１および外側ソレノイドコイル２－２は、内側ソレノイドコイル２－１によって発生するベクトルポテンシャルおよび磁界と外側ソレノイドコイル２－２によって発生するベクトルポテンシャルおよび磁界とがそれぞれ同一方向となるように巻回され接続されている。

【0097】

したがって、内側ソレノイドコイル２－１の他方のコイル端および外側ソレノイドコイル２－２の他方のコイル端から電源装置６まで２本の配線をまとめて敷設することができ、２本の配線の敷設が簡単になる。

【0098】

なお、実施の形態６に係る移動体装置のその他の構成および動作については実施の形態１～３のいずれかと同様であるので、その説明を省略する。

【0099】

実施の形態７．

【0100】

図１５は、実施の形態７に係る移動体装置（上述の車両１０１、電車３０２など）におけるベクトルポテンシャルコイル２および強磁性体部材２Ｃの一例を示す正面図である。

【0101】

実施の形態７では、例えば図１５に示すように、ＶＰコイル２は、実施の形態６と同様の内側ソレノイドコイル２－１および外側ソレノイドコイル２－２を備える。さらに、実施の形態７では、例えば図１５に示すように、ＶＰコイル２（内側ソレノイドコイル２－１）の内部に、強磁性体部材２Ｃが配置されている。この強磁性体部材２Ｃは、上述の強磁性体部材２Ａと同様のものである。ただし、ＶＰコイル２と強磁性体部材２Ｃとは電気的に接続されておらず、強磁性体部材２Ｃは、導電性を有していなくてもよい。

【0102】

なお、実施の形態７に係る移動体装置のその他の構成および動作については実施の形態６と同様であるので、その説明を省略する。

【0103】

実施の形態８．

【0104】

図１６は、実施の形態８に係る移動体装置（上述の車両１０１、電車３０２など）におけるベクトルポテンシャルコイル２および強磁性体部材２Ｄの一例を示す正面図である。

【0105】

実施の形態８では、例えば図１６に示すように、ＶＰコイル２は、実施の形態６，７と同様の内側ソレノイドコイル２－１および外側ソレノイドコイル２－２を備える。さらに、実施の形態８では、例えば図１６に示すように、ＶＰコイル２（内側ソレノイドコイル２－１）の内部に、強磁性体部材２Ｄが配置されている。この強磁性体部材２Ｄは、ＶＰコイル２のコイル軸に沿った形状を有し、さらに、ＶＰコイル２の湾曲（ＶＰコイル２のコイル軸の部分）の外側に延びて閉磁路を形成している。なお、ＶＰコイル２と強磁性体部材２Ｄとは、電気的に接続されておらず、上述のようなギャップを設ける必要はない。また、強磁性体部材２Ｄは、導電性を有していなくてもよい。

【0106】

なお、実施の形態８に係る移動体装置のその他の構成および動作については実施の形態７と同様であるので、その説明を省略する。

【0107】

実施の形態９．

【0108】

図１７は、実施の形態９に係る移動体装置（上述の車両１０１、電車３０２など）におけるベクトルポテンシャルコイル２の一例を示す正面図である。

【0109】

実施の形態９では、例えば図１７に示すように、ＶＰコイル２は、直線状のコイル軸に沿って巻回されているが、コイル軸の方向に沿って、巻回方向の傾斜角（コイル軸方向と巻回方向とのなす角度）Ａ０～Ａ５が徐々に変化するように巻回されている。具体的には、ＶＰコイル２の中心の傾斜角が９０度となっており、中心から離れるほど、傾斜角が小さくなっている（Ａ０＞Ａ１＞Ａ２＞Ａ３＞Ａ４＞Ａ５）。これにより、湾曲したＶＰコイル２と同様に効率的に上述のベクトルポテンシャルを感受できる。

【0110】

なお、実施の形態９に係る移動体装置のその他の構成および動作については実施の形態１～３のいずれかと同様であるので、その説明を省略する。

【0111】

実施の形態１０．

【0112】

図１８は、実施の形態１０に係る移動体装置（上述の車両１０１、電車３０２など）におけるベクトルポテンシャルコイル２の一例を示す上面図である。

【0113】

実施の形態１０では、例えば図１８に示すように、ＶＰコイル２は、直線状のコイル軸に沿って巻回されている。なお、この実施の形態では、複数のＶＰコイル２が配置されており、この複数のＶＰコイル２は電気的に直列または並列に結線される。また、（例えば後述のように）電源装置６が複数のＶＰコイル２に対して複数のＡＣ／ＤＣコンバータ回路をそれぞれ備え、複数のＡＣ／ＤＣコンバータ回路の出力を直列または並列に接続し、直列または並列された出力で、蓄電用のキャパシタや上述の電子機器に電力供給するようにしてもよい。なお、図１８では、４つのＶＰコイル２が設けられているが、１本～３本のいずれかでもよく、５本以上でもよい。

【0114】

ここでは、１次導体（１次導体１、架線３０１など）に対する垂直面１Ｐにおいて、コイル軸が延びるように各ＶＰコイル２が配置されており、その１次導体の方向に沿って、複数のＶＰコイル２が配列されている。つまり、複数のＶＰコイル２のコイル軸が単一平面に含まれるように、複数のＶＰコイル２は配列されている。

【0115】

なお、実施の形態１０に係る移動体装置のその他の構成および動作については実施の形態１～３のいずれかと同様であるので、その説明を省略する。

【0116】

実施の形態１１．

【0117】

図１９は、実施の形態１１に係る移動体装置（上述の車両１０１、電車３０２など）における共振回路について説明する回路図である。

【0118】

例えば図１９に示すように、実施の形態１１に係る移動体装置（車両１０１、電車３０２など）では、ＶＰコイル２に並列にキャパシタＣ１，Ｃ３が接続されている。なお、キャパシタＣ１，Ｃ３は、ＶＰコイル２ごとに設けられており、図１９では、２つのＶＰコイル２に２つのキャパシタＣ１，Ｃ３がそれぞれ接続されている。

【0119】

また、図１９に示す電源装置６は、各ＶＰコイル２について、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路１５１として、全波整流回路（ダイオードＤ１～Ｄ４のダイオードブリッジおよびダイオードＤ５～Ｄ６のダイオードブリッジ）並びに平滑用のキャパシタＣ２，Ｃ４を備える。そして、２つのＶＰコイル２の全波整流回路および平滑用のキャパシタＣ２，Ｃ４の出力が直列に接続されており、電源装置６の出力とされている。電源装置６の出力電圧は、２次電池ユニット５、負荷Ｚ（モータ３、内部装置４など）などに印加される。なお、ここでは、ＶＰコイル２が２個であるが、１個または３個以上でもよく、直列接続する段数が増えるほど高電圧が得られる。また、それらのＡＣ／ＤＣコンバータ回路１５１の出力を並列接続してもよく、その場合には、大電流が得られる。また、上述の全波整流回路は、より低電圧でも動作する能動型のＦＥＴブリッジでもよい。

【0120】

ここで、出力電圧のシミュレーション結果について説明する。図２０は、実施の形態１１における電源装置６の出力電圧のシミュレーション結果を示す図である。図２０は、一次導線とＶＰコイルとの結合係数が０．１であり、長さＬｅｎの一次導線（直線導体）の自己インダクタンスＬ００（＝μ０×Ｌｅｎ／８π）が５μＨであり、一次導線の交流電流の周波数が１ｋＨｚである場合の出力電圧のシミュレーション結果を示している。図２０における破線は、一段目の電圧（ダイオードＤ３，Ｄ４とダイオードＤ５，Ｄ６との接続点の電圧）の時間遷移を示しており、図２０における実線は、電源装置６の出力電圧（つまり、二段目の電圧）の時間遷移を示している。図２０に示すように、段数に応じた直流出力電圧が得られることがわかる。

【0121】

なお、実施の形態１１に係る移動体装置のその他の構成および動作については実施の形態１～１０のいずれかと同様であるので、その説明を省略する。

【0122】

以上のように、上記実施の形態１１では、１次導体の交流電流の周波数と同一の共振周波数を有する、ＶＰコイル２を含めた共振回路が設けられており、ＶＰコイル２に導通する交流電流を大きくなる。

【0123】

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

【0124】

例えば、上記実施の形態では、電車３０２の前方および後方の妻壁の一方に１または複数のＶＰコイル２が配置されているが、電車３０２の前方および後方の妻壁の両方に１または複数のＶＰコイル２を配置してもよい。

【0125】

また、上記実施の形態において、移動体装置の躯体は、アルミやＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）で構成されていてもよく、また、移動体装置の躯体がＦＲＰである場合には、その躯体にＶＰコイル２を内蔵させて、躯体と一体的にＶＰコイル２を形成してもよい。

【0126】

また、上記実施の形態において、ＶＰコイル２は、１次導体の交流電流による磁束密度の変化を感受して交流電流を誘起するようにしてもよい。

【0127】

また、上記実施の形態では、ＶＰコイル２は妻壁または屋根に配置されているが、その代わりに、床に配置されていてもよい。例えば、１次導体がレール側に敷設されている場合には、ＶＰコイル２の湾曲内側方向にその１次導体が位置するように配置されるようにＶＰコイル２が床に配置されるようにしてもよい。

【0128】

また、上記実施の形態６～８では、ＶＰコイル２が、径方向において、内側ソレノイドコイル２－１および外側ソレノイドコイル２－２の２層構造となっているが、層数が偶数であれば、４層以上の層数でもよい。その場合、すべての層のソレノイドコイル２－ｉが電気的に直列接続されるように、ソレノイドコイル２－ｉのいずれかの端部で次層のソレノイドコイル２－（ｉ＋１）に接続される。

【0129】

また、上記実施の形態において、交流電流の周波数は、商用電源と同一である５０Ｈｚまたは６０Ｈｚとしてもよいし、商用電源より高い周波数（例えば、１００Ｈｚ～１ｋＨｚのいずれか、あるいは１ｋＨｚ～１０ｋＨｚのいずれか）としてもよい。配電装置１Ａが商用電源より高い周波数の交流電流を供給する場合、その周波数の発電所を増設し、その周波数の交流電力を配電装置１Ａに供給するようにしてもよいし、商用電源の交流電力に対して周波数変換を行って、その周波数の交流電力を配電装置１Ａに供給するようにしてもよい。

【0130】

また、上記実施の形態において、上述の１次導体は、移動経路において、通過する移動体装置より下に配置されても上に配置されてもよく、また、通過する移動体装置の側方に配置されてもよい。ＶＰコイル２は、１次導体の配置位置に応じて、１次導体に近接するように移動体装置に配置され、また、ＶＰコイル２が湾曲したコイル軸を有する場合には、湾曲内側方向に１次導体が配置されるように、ＶＰコイル２は配置される。

【0131】

また、上記実施の形態において、上述の機関車や電車３０２は各種鉄道の車両であって、上述の機関車や電車３０２には、１組のレール上を移動するものの他、モノレールの車両、特定の経路において、ゴムタイヤの車輪によって案内レールに沿って走行する方式の案内軌条式鉄道の車両、磁気浮上式鉄道の車両なども含まれる。

【0132】

また、上記実施の形態においては、１つの移動経路（車線など）について１本の１次導体１が敷設されているが、その代わりに、１つの移動経路（車線など）について複数本の１次導体１を敷設してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0133】

本発明は、例えば、電動自動車などの移動体装置に適用可能である。

【符号の説明】

【0134】

１ １次導体
２ ベクトルポテンシャルコイル
２－１ 内側ソレノイドコイル
２－２ 外側ソレノイドコイル
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 強磁性体部材
５ ２次電池ユニット
６ 電源装置
１０１ 車両（移動体装置の一例）
１０２ 道路（移動経路の一例）
１１１Ａ，１１１Ｂ，１１２Ａ，１１２Ｂ 車線（移動経路の一例）
１２２ ケース
２０１Ａ 駐車スペース
３０１ 架線（１次導体の一例）
３０２ 電車

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】