特許 7331560 異物対策装置及び送電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-15

(45)【発行日】2023-08-23

(54)【発明の名称】異物対策装置及び送電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/60 20160101AFI20230816BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20230816BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20230816BHJP

   H01F 38/14 20060101ALI20230816BHJP

   B60M 7/00 20060101ALN20230816BHJP

   B60L 5/00 20060101ALN20230816BHJP

   B60L 53/124 20190101ALN20230816BHJP

【ＦＩ】

H02J50/60

H02J50/12

H02J7/00 P

H02J7/00 301D

H01F38/14

B60M7/00 X

B60L5/00 B

B60L53/124

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019158568

(22)【出願日】2019-08-30

(65)【公開番号】P2021040363

(43)【公開日】2021-03-11

【審査請求日】2022-04-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(74)【代理人】

【識別番号】100133064

【弁理士】

【氏名又は名称】大野 新

(72)【発明者】

【氏名】大村 直輝

【審査官】赤穂 嘉紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０３９３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０７５２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０６７５７５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ５０／００－５０／９０

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４－７／３６

Ｂ６０Ｌ １／００－１３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００－５８／４０

Ｈ０１Ｆ ３８／１４

Ｂ６０Ｍ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送電装置の送電部から受電装置の受電部への非接触給電における前記送電部の異物の影響を低減する異物対策装置であって、
前記送電部が前記送電部の表面に形成する給電磁場の方向に交差する方向の制御磁場を前記送電部の前記表面に印加する磁場印加部を備え、
前記磁場印加部は、前記送電部の前記表面に印加する前記制御磁場の前記送電部の前記表面での位置及び方向のいずれかを変更可能である、異物対策装置。

【請求項2】

前記磁場印加部は、前記送電部が前記送電部の前記表面に形成する前記給電磁場の方向に直交する方向の前記制御磁場を前記送電部の前記表面に印加する、請求項１に記載の異物対策装置。

【請求項3】

前記送電部の前記表面のいずれかの位置の内部に磁心が配置されている前記送電部に対して、前記送電部の前記表面の内部に磁心が配置されていない位置に前記磁場印加部は配置されている、請求項１又は２に記載の異物対策装置。

【請求項4】

前記送電部の前記表面のいずれかの位置の内部に巻線が配置されている前記送電部に対して、前記送電部の前記表面の内部に巻線が配置されていない位置に前記磁場印加部は配置されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の異物対策装置。

【請求項5】

前記磁場印加部は、前記送電部が前記送電部の前記表面に前記給電磁場を形成するときに前記送電部の前記表面に前記制御磁場を印加し、前記送電部が前記送電部の前記表面に前記給電磁場を形成しないときに前記送電部の前記表面に前記制御磁場を印加しない、請求項１～４のいずれか１項に記載の異物対策装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の異物対策装置と、前記送電部とを備えた送電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異物対策装置及び送電装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

送電装置の送電部から受電装置の受電部への非接触給電に関する技術が知られている。送電装置の送電部の表面に金属の異物が存在すると、非接触給電の電力伝送効率が低下することがある。そこで、例えば、特許文献１には、第１のコイルとの間で非接触で電力を送電する第２のコイルと、第１のコイルと第２のコイルとの間の異物を検出する異物検出手段と、第２のコイルから第１のコイルへ送電される送電電力を制御する電力制御手段とを備えた非接触給電装置が開示されている。特許文献１の非接触給電装置では、電力制御手段は、異物検出手段により異物を検出した場合には、送電電力を下げて、第２のコイルから前記第１のコイルへ電力を給電する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２‐２２８１２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記技術では、異物検出手段により異物を検出した場合には、送電電力を下げて給電するので第１のコイルの受電電力が低下する。また、異物検出手段により実際には存在している異物を検出できなかった場合には、非接触給電の磁場が金属の異物に鎖交し、渦電流損失が発生し、非接触給電の電力伝送効率が低下するので、送電電力が一定であっても第1のコイルの受電電力は低下する。つまり、上記技術では、異物が存在する場合には受電電力が低下するため、例えば受電電力で蓄電池を充電する場合、蓄電池が満充電されるまでの時間が増加し、利便性が低下する。特に、磁性を有する透磁率の高い金属異物（例えば、鉄など）は、異物の鎖交磁束密度が高くなるため、上記損失が大きくなり、非磁性金属体に比べ給電への影響が大きくなる。

【0005】

そこで本発明は、異物の影響を低減することができる異物対策装置及び送電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面は、送電装置の送電部から受電装置の受電部への非接触給電における送電部の異物の影響を低減する異物対策装置であって、送電部が送電部の表面に形成する給電磁場の方向に交差する方向の制御磁場を送電部の表面に印加する磁場印加部を備えた異物対策装置である。

【0007】

この構成によれば、送電装置の送電部から受電装置の受電部への非接触給電における送電部の異物の影響を低減する異物対策装置において、磁場印加部により、送電部が送電部の表面に形成する給電磁場の方向に交差する方向の制御磁場が送電部の表面に印加される。このため、異物が磁性を有する場合、磁場印加部により印加される制御磁場による引力・斥力により磁性を有する異物の方向が制御され、送電部の表面に形成される給電磁場の方向と異物の長手方向とが互いに交差するようになり、送電部の表面に形成される給電磁場の方向と異物の長手方向とが平行となることによる非接触給電の電力伝送効率の低下が最大となることが抑制され、異物の影響を低減することができる。

【0008】

この場合、磁場印加部は、送電部が送電部の表面に形成する給電磁場の方向に直交する方向の制御磁場を送電部の表面に印加してもよい。

【0009】

この構成によれば、磁場印加部により、送電部が送電部の表面に形成する給電磁場の方向に直交する方向の制御磁場が送電部の表面に印加される。このため、異物が磁性を有する場合、磁場印加部により印加される制御磁場による引力・斥力により磁性を有する異物の方向が制御され、送電部の表面に形成される給電磁場の方向と異物の長手方向とが互いに直交するようになり、非接触給電の電力伝送効率の低下が最小となり、異物の影響をさらに低減することができる。

【0010】

また、送電部の表面のいずれかの位置の内部に磁心が配置されている送電部に対して、送電部の表面の内部に磁心が配置されていない位置に磁場印加部は配置されていてもよい。

【0011】

この構成によれば、送電部の表面のいずれかの位置の内部に磁心が配置されている送電部に対して、送電部の表面の内部に磁心が配置されていない位置に磁場印加部は配置されている。このため、磁場印加部により印加される制御磁場が磁心に与える影響を低減することができる。

【0012】

また、送電部の表面のいずれかの位置の内部に巻線が配置されている送電部に対して、送電部の表面の内部に巻線が配置されていない位置に磁場印加部は配置されていてもよい。

【0013】

この構成によれば、送電部の表面のいずれかの位置の内部に巻線が配置されている送電部に対して、送電部の表面の内部に巻線が配置されていない位置に磁場印加部は配置されている。このため、巻線から発生する給電磁場が磁場印加部に与える影響を低減することができる。

【0014】

また、磁場印加部は、送電部の表面に印加する制御磁場の送電部の表面での位置及び方向のいずれかを変更可能であってもよい。

【0015】

この構成によれば、磁場印加部は、送電部の表面に印加する制御磁場の送電部の表面での位置及び方向のいずれかを変更可能であるため、送電部の表面の様々な位置に存在する異物への対応が向上する。

【0016】

また、磁場印加部は、送電部が送電部の表面に給電磁場を形成するときに送電部の表面に制御磁場を印加し、送電部が送電部の表面に給電磁場を形成しないときに送電部の表面に制御磁場を印加しなくともよい。

【0017】

この構成によれば、磁場印加部は、送電部が送電部の表面に給電磁場を形成するときに送電部の表面に制御磁場を印加し、送電部が送電部の表面に給電磁場を形成しないときに送電部の表面に制御磁場を印加しないため、非接触給電が行われておらず、送電部が送電部の表面に給電磁場を形成しないときに、磁場印加部により印加される制御磁場により送電部の表面に異物が引き付けられることを低減することができる。

【0018】

一方、本発明の他側面は、上記本発明の一側面の異物対策装置と、送電部とを備えた送電装置である。

【発明の効果】

【0019】

本発明の一側面の異物対策装置及び本発明の他側面の送電装置によれば、異物の影響を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態に係る異物対策装置及び送電装置を示すブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る異物対策装置及び送電部を示す斜視図である。

【図3】（Ａ）は第１実施形態に係る異物対策装置及び送電部を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のα線による縦断面図である。

【図4】異物に鎖交する磁束密度を示す平面図である。

【図5】（Ａ）は異物が長さ１３ｍｍの鉄線である場合の異物の長手方向に対する渦電流損失比率を示すグラフであり、（Ｂ）は異物が屈曲された鉄線により構成されたクリップである場合の異物の長手方向に対する渦電流損失比率を示すグラフである。

【図6】第１実施形態において、送電部が送電部の表面に形成する給電磁場と、異物対策装置の磁場印加部が送電部の表面に形成する制御磁場とを示す平面図である。

【図7】第２実施形態において、送電部が送電部の表面に形成する給電磁場と、異物対策装置の磁場印加部が送電部の表面に形成する制御磁場とを示す平面図である。

【図8】第３実施形態において、送電部が送電部の表面に形成する給電磁場と、異物対策装置の磁場印加部が送電部の表面に形成する制御磁場とを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示されるように、第１実施形態に係る送電装置１０は、異物対策装置１Ａと送電部１５とを備える。送電装置１０は、路面Ｓに設置された送電装置１０の送電部１５から、路面Ｓを走行する車両３０の車体下面３２に設置された受電装置２０の受電部２１に非接触給電により電力を供給する。送電装置１０は、例えば駐車場の駐車スペースＰ等に設置されている。以下、異物対策装置１Ａ及び送電部１５について詳述する前に、送電装置１０及び受電装置２０の概略について説明する。

【0022】

車両３０は、例えば、電気自動車である。送電装置１０は、駐車場の駐車スペースＰ等に到着した電気自動車等の車両３０に搭載された受電装置２０に対し、磁界共鳴方式又は電磁誘導方式等のコイル間の磁気結合を利用して、電力を供給するように構成されている。なお、車両３０は、電気自動車ではなく、プラグインハイブリッド車、水中航走体及びドローンなどの各種移動体であってもよい。また、車両３０は、有人移動体ではなく、各種の無人移動体であってもよい。例えば、車両３０は、有人車両ではなく、無人搬送車（ＡＧＶ：Automated guided vehicle）でもよい。

【0023】

図１に示されるように、送電装置１０は、異物対策装置１Ａ、コンバータ１２、インバータ１３、送電制御部１４及び送電部１５を備える。送電装置１０は、外部の電源１１から電力を供給される。電源１１は、車両３０に送電すべき電力を生成するために必要となる電力を供給し、例えば商用交流電源のような単相交流電力を供給する。なお、この電源１１は、単相交流電源に限られることはなく、三相交流電力を供給する電源であってもよい。

【0024】

コンバータ１２は、電源１１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータである。コンバータ１２は、ＰＦＣ[Power Factor Correction]機能や昇降圧機能を有していてもよい。なお、電源１１としては燃料電池や太陽電池など直流電源を利用することも可能であり、その場合には、コンバータ１２を省略することができる。また、電源１１が直流電源である場合は、コンバータ１２の代わりにＤＣ／ＤＣコンバータを設けてもよい。インバータ１３は、コンバータ１２からの直流電力を電源１１の交流電力よりも周波数が高い交流電力（高周波電力）に変換して送電部１５に供給する。

【0025】

送電制御部１４は、例えば、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等を含む電子制御ユニットである。送電制御部１４は、送電装置１０の送電部１５から受電装置２０の受電部２１への電力供給を制御する。送電制御部１４は、送電装置１０の送電部１５から受電装置２０の受電部２１へ送電される電力の大きさを変更するようにコンバータ１２及びインバータ１３の動作を制御する。

【0026】

送電部１５は、駐車場の駐車スペースＰ等の路面Ｓに設置されたコイル装置である。受電装置２０の受電部２１は、車両３０の車体下面３２に設置されたコイル装置である。送電部１５と受電部２１とが近接させられることで、電磁結合回路が形成される。この電磁結合回路は、送電部１５と受電部２１とが電磁気的に結合して送電部１５から受電部２１への非接触給電により送電が行われる回路を意味する。なお、送電部１５及び受電部２１は、電磁誘導方式により非接触給電を行ってもよく、磁界共鳴方式で非接触給電を行ってもよい。また、送電部１５及び受電部２１は、アンテナ装置であってもよい。送電部１５の詳細については後述する。

【0027】

なお、本実施形態の送電装置１０は、送電部１５の異物を検知する構成を備えていてもよい。また、本実施形態の送電装置１０は、送電部１５の異物を除去する構成を備えていてもよい。

【0028】

一方、車両３０に搭載された受電装置２０は、受電部２１、整流器２２を備える。受電装置２０は、送電装置１０の送電部１５から電力を受け取り、車両３０のバッテリ２３等の負荷に電力を供給する装置である。受電部２１は、車両３０の車体下面３２の４つの車輪３１の間に取り付けられたコイル装置である。送電部１５で発生した磁束が受電部２１に鎖交することによって、受電部２１は誘導電流を発生させる。これにより、受電部２１は、非接触で送電部１５からの電力を受け取る。整流器２２は、受電部２１が送電部１５から受け取った交流電力を整流して直流電力に変換する。整流器２２により変換された直流電力は、車両３０のバッテリ２３等の負荷に供給される。

【0029】

以下、異物対策装置１Ａ及び送電部１５について詳述する。本実施形態の異物対策装置１Ａは、送電装置１０の送電部１５から受電装置２０の受電部２１への非接触給電における送電部１５の異物の影響を低減する。異物は、送電部１５と受電部２１との間で給電電力の損失の原因となり得る磁性を有する金属である。異物は、例えば、鉄製の裁縫用の針や、ステープラ用つづり針及び屈曲された鉄線により構成されたクリップ等の金属の小片である。

【0030】

図２、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、異物対策装置１Ａの各構成は、送電部１５の表面１６に敷かれたシート状格納部２に格納されている。また、送電部１５は、表面１６の内部に磁心１７、巻線１８Ａ及びアルミニウム板１９を有している。なお、図２、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、説明の便宜のために、異物対策装置１Ａのシート状格納部２及び送電部１５の表面１６が透明である状態で示される。

【0031】

送電部１５の表面１６は、路面Ｓと連続した滑らかな平面である。巻線１８Ａは、平面視で複数の同心円の形状を有する同心円型コイルである。磁心１７は、軟磁性材料から形成されており、例えば、フェライトコアである。磁心１７は、巻線１８Ａよりも表面１６の内部の側に配置されている。磁心１７は、平面視で中心から外側に向けて８方向に延在する放射線状の形状を有する。平面視で、磁心１７と巻線１８Ａとの中心は略一致する。アルミニウム板１９は、磁心１７よりも表面１６の内部の側に配置されている。

【0032】

異物対策装置１Ａは、シート状格納部２の内部に複数の磁場印加部３Ａを備える。シート状格納部２は、例えば、合成樹脂、合成ゴム等から形成された、例えば、厚さ５ｍｍ～３０ｍｍ程度の柔軟性を有する板状体である。シート状格納部２の表裏面は滑らかな平面である。シート状格納部２は、シート状格納部２の上を車両３０の車輪３１が通過したときに、磁場印加部３Ａが破損しない程度の強度を有する。異物対策装置１Ａは、送電部１５の表面１６にシート状格納部２をその位置を合わせつつ敷くことにより容易に設置できる。また、異物対策装置１Ａは、送電部１５の表面１６から容易に撤去できる。

【0033】

磁場印加部３Ａは、磁性を有する異物の方向を制御する制御磁場として、送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場の方向に交差する方向の静磁場を送電部１５の表面１６に印加する。より詳細には、複数の磁場印加部３Ａは、制御磁場として、送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場の方向に直交する方向の静磁場を制御磁場として送電部１５の表面１６に印加する。磁場印加部３Ａには、例えば、フェライト磁石、ネオジム磁石、耐熱性のネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石及びアルニコ磁石等の永久磁石を適用することができ、本実施形態では、２００℃までの実使用温度を有する耐熱性のネオジム磁石が適用される。また、例えば、磁場印加部３Ａが磁石である場合は、給電磁場による消磁の可能性を低減させるため、給電磁場に対して、十分大きい保磁力（抗磁力）を有するものであってよい。

【0034】

磁場印加部３Ａの静磁場の強さは、例えば、鉄製の裁縫用の針や、ステープラ用つづり針及び屈曲された鉄線により構成されたクリップ等の磁性を有する金属の異物の方向を磁場印加部３Ａのネオジム磁石の静磁場の方向に揃えることが可能な程度の強さにできる。また、磁場印加部３Ａの静磁場の強さは、例えば、送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場の強さより大きくでき、また異物の保持力よりも大きい強さにできる。すなわち、磁場印加部３Ａが磁石である場合は、例えば、磁石は送電部１５の表面に形成される給電磁場に対し十分大きい残留磁束密度を有するものであってよい。

【0035】

磁場印加部３Ａは、送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場による影響が少ない位置に配置されている。送電部１５の表面１６のいずれかの位置の内部に巻線１８Ａが配置されている送電部１５に対して、送電部１５の表面１６の内部に巻線１８Ａが配置されていない位置に磁場印加部３Ａは配置されている。本実施形態では、平面視で複数の同心円の形状を有する巻線１８Ａに対し、複数の磁場印加部３Ａは、平面視で巻線１８Ａの外周部を囲繞し、平面視で巻線１８Ａよりも径が大きい同心円をなすように配置されている。

【0036】

送電部１５の表面１６のいずれかの位置の内部に磁心１７が配置されている送電部１５に対して、送電部１５の表面１６の内部に磁心１７が配置されていない位置に磁場印加部３Ａは配置されている。本実施形態では、平面視で中心から外側に向けて８方向に延在する放射線状の形状を有する磁心１７に対し、複数の磁場印加部３Ａは、磁心１７の互いに隣接する放射線の間に配置されている。

【0037】

平面視で円をなすように配置された複数の磁場印加部３Ａは、それらのネオジム磁石のＮ極及びＳ極のそれぞれが当該円の接線方向に向くように配置されている。また、平面視で円をなすように配置された複数の磁場印加部３Ａは、当該円の円周上で互いに隣接する磁場印加部３Ａのネオジム磁石のそれぞれのＮ極とＳ極とが互いに対向するように配置されている。

【0038】

以下、本実施形態の異物対策装置１Ａの作用について説明する。異物による給電電力の損失は、以下の式（１）（２）に示されるように、異物への鎖交磁束密度の大きさに依存する。なお、式（１）（２）において、Ｗｅは渦電流損失であり、Ｗｈはヒステリシス損失であり、Ｋｅ，Ｋｈは比例係数であり、ｆは周波数であり、Ｂｍは鎖交磁束密度である。
Ｗｅ＝Ｋｅ×ｆ^２×Ｂｍ^２ …（１）
Ｗｈ＝Ｋｈ×ｆ×Ｂｍ^１．６ …（２）

【0039】

以下、説明の簡略化のため、渦電流損失のみ記載するが、磁性を有する金属異物により生じる損失は、式（１）（２）に示されるように、渦電流損失及びヒステリシス損失のいずれも鎖交磁束密度Ｂｍに依存する。

【0040】

また、磁気抵抗Ｒｍ、磁気回路長ｌｍ、磁束鎖交面積Ａ、真空の透磁率μ_０及び比透磁率μ_ｒの関係は、以下の式（３）で示される。また、磁束Φ、起磁力Ｆｍ及び磁気抵抗Ｒｍの関係は、以下の式（４）で示される。
Ｒｍ＝ｌｍ／μ_０μ_ｒＡ …（３）
Φ＝Ｆｍ／Ｒｍ …（４）

【0041】

図４に示されるように、簡易化のために二次元で考える。異物Ｆの磁気抵抗Ｒｍ、磁気回路長ｌｍ、磁束鎖交面積Ａ、真空の透磁率μ_０及び比透磁率μ_ｒの関係は、上記の式（３）により算出される。外部磁場Ｈに対し、鎖交磁束密度Ｂｍは、外部磁場Ｈの方向と異物Ｆの長手方向とのなす角度θに依存する。つまり、鎖交磁束密度Ｂｍは、異物Ｆの長手方向に依存する。なお、異物Ｆの長手方向の長さが短手方向の長さより十分長く、比透磁率μ_ｒは１よりも十分に大きいと仮定する。鎖交磁束密度Ｂｍは、以下の式（５）より示される。
Ｂｍ≒μ_０×μ_ｒ×Ｈ×ｃｏｓθ＝Ｂ×ｃｏｓθ …（５）

【0042】

式（１）及び式（５）により、異物Ｆによる渦電流損失Ｗｅは、以下の式（６）により示される。図５（Ａ）に異物Ｆが長さ１３ｍｍの鉄線である場合について示され、図５（Ｂ）に異物Ｆが屈曲された鉄線により構成されたクリップである場合について示されているように、式（６）により示される計算値、すなわちｃｏｓ^２θの値と有限要素法による実際の金属異物の形状・物性値等を考慮した解析値とは損失比率が互いに合致していることが判る。つまり、外部磁場Ｈの方向と金属の異物Ｆの長手方向とのなす角度θが０°のときに、異物への鎖交磁束密度が最大となるため、異物Ｆによる渦電流損失Ｗｅは最大となる。また、外部磁場Ｈの方向と金属の異物Ｆの長手方向とのなす角度θが９０°のときに、異物への鎖交磁束密度が最小となるため、異物Ｆによる渦電流損失Ｗｅは最小となる。
Ｗｅ＝Ｋｅ×ｆ^２×Ｂ^２×ｃｏｓ^２θ …（６）

【0043】

図６に示されるように、本実施形態では、平面視で複数の同心円の形状を有する巻線１８Ａに破線矢印で示す方向の電流が流れると、送電部１５の表面１６には、当該同心円の外周から中心へと向かう方向への給電磁場Ｍが形成される。一方、平面視で巻線１８Ａの外周部を囲繞する円をなすように配置された複数の磁場印加部３Ａは、それらのネオジム磁石のＮ極及びＳ極のそれぞれが当該円の接線方向に向き、当該円の円周上で互いに隣接する磁場印加部３Ａのネオジム磁石のそれぞれのＮ極とＳ極とが互いに対向するように配置されている。そのため、複数の磁場印加部３Ａは、送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場Ｍの方向に直交する方向の制御磁場ｍを送電部１５の表面１６に印加する。

【0044】

例えば、平面上に置かれた磁性を有する異物Ｆに対し、制御磁場ｍに対する鎖交断面積Ｓ_ａ、異物の質量ｍ_ａ、重力加速度ｇ、摩擦係数ηとした場合、鎖交断面積Ｓ_ａの磁束密度Ｂ_ａを一様と仮定すると、式（７）が成立している場合、磁気吸引力（磁気吸着力）が摩擦力を上回るため、異物を磁気引力方向へ移動させることができる。すなわち、磁場印加部３Ａにより印加された制御磁場ｍによって、磁性を有する金属の異物Ｆは、制御磁場ｍの方向と異物Ｆの長手方向とが一致する方向に向けようとする力が加わるため、その長手方向が送電部１５により形成される給電磁場Ｍの方向と直交するように向けられる。
Ｓ_ａ×Ｂ_ａ ^２／（２×μ_０）＞ｍａ×ｇ×η …（７）

【0045】

送電部１５により形成される給電磁場Ｍの方向と異物Ｆの長手方向とのなす角度θが９０°となり、鎖交磁束密度が最小となるため、異物Ｆによる渦電流損失Ｗｅは最小となる。したがって、送電部１５の表面１６に存在する異物Ｆが検知されず、表面１６から異物Ｆが除去されなくとも、異物Ｆの影響を最小限に留めることができる。

【0046】

本実施形態の異物対策装置１Ａが使用される際には、例えば、送電装置１０により非接触給電が行われる前に、送電部１５の表面１６にシート状格納部２をその位置を合わせつつ敷くことにより異物対策装置１Ａが設置される。上記のように、異物対策装置１Ａにより、非接触給電中の異物Ｆの影響が低減される。非接触給電が中断されているときに、異物対策装置１Ａは送電部１５の表面１６から適宜撤去され、シート状格納部２の異物Ｆが洗浄等により除去される。これにより、異物対策装置１Ａを繰り返して使用することができる。

【0047】

本実施形態によれば、送電装置１０の送電部１５から受電装置２０の受電部２１への非接触給電における送電部１５の異物Ｆの影響を低減する異物対策装置１Ａにおいて、磁場印加部３Ａにより、送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場Ｍの方向に交差する方向の制御磁場ｍが送電部１５の表面１６に印加される。このため、異物Ｆが磁性を有する場合、磁場印加部３Ａにより印加される制御磁場ｍによる引力・斥力により磁性を有する異物Ｆの方向が制御され、送電部１５の表面１６に形成される給電磁場Ｍの方向と異物Ｆの長手方向とが互いに交差するようになり、送電部１５の表面１６に形成される給電磁場Ｍの方向と異物Ｆの長手方向とが平行となることによる非接触給電の電力伝送効率の低下が最大となることが抑制され、異物Ｆの影響を低減することができる。

【0048】

つまり、本実施形態によれば、異物Ｆの検知及び除去の可否によらず、異物Ｆの影響を低減することができる。また、異物Ｆの影響を低減することができるため、非接触給電を停止し、異物Ｆを除去する労力が低減され、利便性が向上する。

【0049】

また、本実施形態によれば、磁場印加部３Ａにより、送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場Ｍの方向に直交する方向の制御磁場ｍが送電部１５の表面１６に印加される。このため、異物Ｆが磁性を有する場合、磁場印加部３Ａにより印加される制御磁場ｍによる引力・斥力により磁性を有する異物Ｆの方向が制御され、送電部１５の表面１６に形成される給電磁場Ｍの方向と異物Ｆの長手方向とが互いに直交するようになり、非接触給電の電力伝送効率の低下が最小となり、異物Ｆの影響をさらに低減することができる。

【0050】

また、本実施形態によれば、送電部１５の表面１６のいずれかの位置の内部に磁心１７が配置されている送電部１５に対して、送電部１５の表面１６の内部に磁心１７が配置されていない位置に磁場印加部３Ａは配置されている。このため、磁場印加部３Ａにより印加される制御磁場ｍが磁心１７に与える影響を低減することができる。

【0051】

また、本実施形態によれば、送電部１５の表面１６のいずれかの位置の内部に巻線１８Ａが配置されている送電部１５に対して、送電部１５の表面１６の内部に巻線１８Ａが配置されていない位置に磁場印加部３Ａは配置されている。このため、巻線１８Ａから発生する給電磁場Ｍが磁場印加部３Ａに与える影響を低減することができる。

【0052】

また、本実施形態によれば、送電部１５の表面１６は路面Ｓと連続した滑らかな平面であり、シート状格納部２の表裏面は滑らかな平面である。そのため、本実施形態の異物対策装置１Ａ及び送電装置１０は、送電部１５の表面１６及びシート状格納部２の表裏面に傾斜面又は凹凸を有する場合に比べて耐荷重に優れ、異物Ｆの除去の容易さにも優れる。

【0053】

以下、本実施形態の第２実施形態について説明する。図７に示されるように、本実施形態の異物対策装置１Ｂでは、送電部１５の巻線１８Ｂは、平面視で中心を共通にする複数の長方形の形状を有する矩形型コイルである。平面視で中心が一致する複数の長方形の形状を有する巻線１８Ｂに対し、複数の磁場印加部３Ｂは、平面視で巻線１８Ｂの外周部を囲繞し、平面視で巻線１８Ｂと中心が一致する長方形の形状をなすように配置されている。なお、巻線１８Ｂ及び磁場印加部３Ｂは、楕円形の形状を有していてもよい。また、巻線１８Ｂは、ソレノイド型コイルであってもよい。以上の事項以外については、上記第１実施形態と同様である。

【0054】

本実施形態の異物対策装置１Ｂでは、送電部１５の巻線１８Ｂが矩形型コイル、楕円型コイル及びソレノイド形コイルであっても、異物Ｆの影響を低減することができる。

【0055】

以下、本実施形態の第３実施形態について説明する。図８に示されるように、本実施形態の異物対策装置１Ｃでは、シート状格納部２の内部で移動可能な単数の磁場印加部３Ｃを備える。シート状格納部２は内部空間を有し、磁場印加部３Ｃはシート状格納部２の内部空間を移動自在であり、方向変更自在である。そのため、磁場印加部３Ｃは、送電部１５の表面１６に印加する制御磁場ｍの送電部１５の表面１６での位置及び方向を変更可能である。

【0056】

また、磁場印加部３Ｃは電磁石により制御磁場ｍを送電部１５の表面１６に印加する。磁場印加部３Ｃは、送電部１５が送電部１５の表面１６に給電磁場Ｍを形成するときに送電部１５の表面１６に制御磁場ｍを印加し、送電部１５が送電部１５の表面１６に給電磁場Ｍを形成しないときに送電部１５の表面１６に制御磁場ｍを印加しない。

【0057】

磁場印加部３Ｃは、例えば、電磁石を搭載し、シート状格納部２の内部空間を移動する小型無人移動体として構成することができる。磁場印加部３Ｃは、例えば、シート状格納部２の内部空間の各位置に規則的に移動する。磁場印加部３Ｃは、制御磁場ｍを印加する前に、送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場Ｍの方向に交差する方向の制御磁場ｍを送電部１５の表面１６に印加するように方向を変更する。

【0058】

図８の例では、送電部１５の巻線１８Ａの外周部に位置していた磁場印加部３Ｃは、送電部１５の巻線１８Ａの中心付近に移動する。磁場印加部３Ｃは、送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場Ｍの方向に交差する方向の制御磁場ｍを送電部１５の表面１６に印加するように方向を変更する。これにより、送電部１５の給電磁場Ｍの方向と送電部１５の巻線１８Ａの中心付近に存在する異物Ｆの長手方向とが互いに直交するようになり、異物Ｆの影響を低減することができる。以上の事項以外については、上記第１実施形態と同様である。

【0059】

本実施形態によれば、磁場印加部３Ｃは、送電部１５の表面１６に印加する制御磁場ｍの送電部１５の表面１６での位置及び方向を変更可能であるため、送電部１５の表面１６の様々な位置に存在する異物Ｆへの対応が向上する。また、本実施形態によれば、少ない数量の磁場印加部３Ｃにより、送電部１５の表面１６の様々な位置に存在する異物Ｆに対応することができる。

【0060】

また、本実施形態によれば、磁場印加部３Ｃは、送電部１５が送電部１５の表面１６に給電磁場Ｍを形成するときに送電部１５の表面１６に制御磁場ｍを印加し、送電部１５が送電部１５の表面１６に給電磁場Ｍを形成しないときに送電部１５の表面１６に制御磁場ｍを印加しないため、非接触給電が行われておらず、送電部１５が送電部１５の表面１６に給電磁場Ｍを形成しないときに、磁場印加部３Ｃにより印加される制御磁場ｍにより送電部１５の表面１６に異物Ｆが引き付けられることを低減することができる。

【0061】

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、磁場印加部３Ａ，３Ｂ，３Ｃにより送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場Ｍの方向に直交する方向の制御磁場ｍが送電部１５の表面１６に印加される態様を中心に説明したが、例えば、磁場印加部３Ａ，３Ｂ，３Ｃにより送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場Ｍの方向に対して４５°以上の角度をなす方向の制御磁場ｍが送電部１５の表面１６に印加されれば、異物Ｆの影響を大きく低減する効果が得られる。

【0062】

また、上記実施形態では、磁場印加部３Ａ，３Ｂ，３Ｃにより送電部１５の表面１６に平行な方向の制御磁場ｍが印加されたが、磁場印加部３Ａ，３Ｂ，３Ｃにより送電部１５の表面１６に交差する方向の制御磁場ｍが印加されることによって、送電部１５が送電部１５の表面１６に形成する給電磁場Ｍの方向に交差する方向の制御磁場ｍが送電部１５の表面１６に印加され、送電部１５の給電磁場Ｍの方向と異物Ｆの長手方向とが平行となることが防がれてもよい。

【0063】

また、上記実施形態では、複数の磁場印加部３Ａ，３Ｂが送電部１５に対して固定されている態様を中心に説明したが、例えば、磁場印加部３Ａ，３Ｂは、送電部１５に対して固定された単数の電磁石から構成されていてもよい。また、磁場印加部３Ａ，３Ｂ，３Ｃの寸法及び形状は適宜変更可能である。

【0064】

また、上記実施形態では、異物対策装置１Ａ，１Ｂ、Ｃは、送電部１５の表面１６にシート状格納部２をその位置を合わせつつ敷くことにより設置されたが、たとえば、異物対策装置１Ａは、送電部１５及びシート状格納部２が一体構造であってもよいし、分離可能な構造であってもよい。

【符号の説明】

【0065】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 異物対策装置
２ シート状格納部
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 磁場印加部
１０ 送電装置
１１ 電源
１２ コンバータ
１３ インバータ
１４ 送電制御部
１５ 送電部
１６ 表面
１７ 磁心
１８Ａ，１８Ｂ 巻線
１９ アルミニウム板
２０ 受電装置
２１ 受電部
２２ 整流器
２３ バッテリ
３０ 車両
３１ 車輪
３２ 車体下面
Ｐ 駐車スペース
Ｓ 路面
Ｆ 異物
Ｈ 外部磁場
Ｂｍ 鎖交磁束密度
Ｍ 給電磁場
ｍ 制御磁場

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】