JP2015023779A - 電動フォークリフトの非接触充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】電動フォークリフトに搭載されているバッテリを非接触で充電する非接触充電システムを提供する。【解決手段】フォークリフト１１の外部で交流電源に接続される１次側の給電コイルと、フォークリフト１１の車体本体部の前面下部であって、一対のマスト１２間に配設された２次側の受電パッド１３と、フォークリフト１１に配設され、２次側の受電パッド１３から送られてくる電圧を直流電圧に変換する整流器と、を備え、マスト１２の前方に配置されたフォーク１５が、２次側の受電パッド１３よりも高い位置まで上昇して、一対のマスト１２間に２次側の受電パッド１３が現れている状態で、フォークリフト１１の外部に配置された１次側の給電コイルから２次側の受電パッド１３へ非接触で電力が供給されて、フォークリフト１１に搭載されているバッテリが充電される。【選択図】図１

Description

本発明は、電動フォークリフトに搭載されているバッテリを非接触で充電する電動フォークリフトの非接触充電システムに関する。

特許文献１には、電動フォークリフトに搭載されているバッテリを非接触で充電する非接触充電システムが開示されている。この特許文献１に開示されている非接触充電システムでは、所定位置の床面下方に敷設したコイル状の電線に交流電源から交流電圧が印加されて磁界が発生し、その磁界を車体本体部の下部下方に突設したコア付き巻線が横切るように運転者がフォークリフトを運転することにより、そのコア付き巻線に誘導電圧（交流電圧）が誘起され、その誘導電圧が整流器によって直流電圧に変換されて、その直流電圧によりバッテリが充電される。

特開平６−８６４７０号公報（図３）

しかしながら、特許文献１に開示されている非接触充電システムでは、車体本体部の下部下方にコア付き巻線を突設させる。このため、特許文献１に開示されている非接触充電システムを既存の電動フォークリフトに適用する場合、フォークリフトを持ち上げる等して作業スペースを確保する必要があり、２次側のコア付き巻線の取り付け作業が容易ではなかった。更に、コイル状の電線を床面下方に敷設するための工事が必要であり、１次側のコイル状電線の敷設が容易ではなかった。

そこで、本発明は、既存の電動フォークリフトに搭載されているバッテリを非接触で充電する充電システムの構築が容易となる電動フォークリフトの非接触充電システムを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、電動フォークリフトに搭載されているバッテリを充電する充電システムであって、前記電動フォークリフトの外部で交流電源に接続される１次側の給電コイルと、前記電動フォークリフトの車体本体部の前面下部であって、前記電動フォークリフトの一対のマスト間に配設された２次側の受電パッドと、前記電動フォークリフトに配設され、前記２次側の受電パッドから送られてくる電圧を直流電圧に変換する整流器と、を備え、前記一対のマストの前方に配置された前記電動フォークリフトのフォークが、前記一対のマストの長手方向に沿って上昇して、前記フォークが前記２次側の受電パッドよりも高い位置となり、前記一対のマスト間に前記２次側の受電パッドが現れている状態で、前記電動フォークリフトの外部に配置された前記１次側の給電コイルから、前記電動フォークリフトに配設された前記２次側の受電パッドへ、非接触で電力が供給されて、前記バッテリが充電されることを特徴とするものである。

上記構成によれば、１次側の給電コイルを地中に埋設せずに済む。また、フォークリフトの車体本体部の前面下部は、その車体本体部の内部に設けられたシャフトや油圧系統の保守のために、開口している。したがって、その開口を形成している車体本体部のフレームに、２次側の受電パッドを固定するだけで済む。さらに、フォークを保持する部材は、車体本体部の前方に配置された一対のマストのそれぞれの内側面の側で支持され、かつ、その内側面の側で支持されている箇所から車体本体部の前方へ突出している。したがって、フォークが上下動したときに、車体本体部の前面下部の開口を形成するフレームに固定された２次側の受電パッドに干渉する部材は存在しない。したがって、フォークが上下動しても、２次側の受電パッドがダメージを受けるおそれはない。また、車体本体部の前面下部の開口は、フォークが上昇したときに一対のマスト間に現れる。したがって、フォークを上昇させることにより、２次側の受電パッドが一対のマスト間から現れるので、１次側の給電コイルを２次側の受電パッドに近づけて、１次側の給電コイルから２次側の受電パッドへ、非接触で電力を供給することができる。以上のことから、既存の電動フォークリフトに搭載されているバッテリを非接触で充電する充電システムの構築が容易となる。

また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記２次側の受電パッドが、両端部にそれぞれ磁極領域が設定された平板状の磁性体と、前記磁性体の各磁極領域の周囲にそれぞれ、前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って渦状に巻かれたコイルを備え、前記各コイルはそれぞれ、前記磁性体の本体部の上面において平面的に１段に巻かれ、前記磁性体の端部外方において上下に２段以上に巻かれることを特徴とするものである。

例えば、国際公開第２０１０／０９０５３９号には、磁気透過性の磁心の両端部にそれぞれ磁極領域を設定し、各磁極領域の周りにそれぞれ、平面的且つ螺旋状にコイルを巻いて構成された受電パッドが開示されている。しかし、この受電パッドは、各磁極領域の周囲にそれぞれ、平面的且つ螺旋状にコイルを巻いて構成されているため、パッドの平面的な広がりが大きく、パッドの外形寸法が大きくなる。さらに、磁性体の上面においてコイルを横一列に巻くと、コイルの一方の端部は磁性体の裏側から引き出すことが必要となり、パッドの製作が困難となる。これに対して、上記請求項２に記載の発明の構成によれば、各コイルを、磁性体の端部外方で上下に２段以上に巻くことにより、コイルを横一列に巻いたパッドと比較して、平面的な寸法を短くできる。また磁性体の端部外方においてコイルが磁性体に近づくことになるので、磁性体の起磁力が強くなり、性能が向上する。さらに、磁性体の端の外方をコイルが通過することにより、コイルの一方の端部を磁性体の裏側から引き出す必要がなくなり、パッドの製作が容易となる。

また請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記磁性体に設定された磁極領域に、前記磁性体に接する第２の磁性体を設けたことを特徴とするものである。この構成によれば、磁極領域に第２の磁性体を設けたことにより、さらに磁性体の起磁力が強くなり、性能が向上する。

また請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明であって、工場の建屋の外部の荷受場が、その建屋の外の地面よりも高い位置において、その建屋から外へ突出して設けられており、前記荷受場と前記地面との間に前記１次側の給電コイルが配置されることを特徴とするものである。工場の建屋には、その建屋からトラックへ荷物を移したり、逆に、トラックから建屋へ荷物を移すための荷受場が、トラックの荷台の床面と同じ高さで、建屋から外へ突出して設けられている場合があり、この場合、その荷受場の下方はデッドスペースとなっている。これに対して、上記請求項４に記載の発明の構成によれば、そのデッドスペースを有効利用することが可能となる。電動フォークリフトのバッテリを充電する際には、荷受場の下方に配置された１次側の給電コイルから発生する有意な磁界の範囲内に２次側の受電パッドが入るように、フォークを荷受場よりも高く上昇させた状態で電動フォークリフトの車体本体部を荷受場に接近させればよい。

また請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明であって、工場の建屋の内部の荷受場が、電動フォークリフトが走行可能な前記建屋内部のフロアよりも高い位置に設けられており、前記荷受場と前記フロアとの間に前記１次側の給電コイルが配置されることを特徴とするものである。工場の建屋には、フォークリフトが走行するフロアとは別に、そのフロアよりも高いフロアが設けられている場合がある。この場合、高さが異なるフロア間で荷物の受け渡しをするための荷受場が、高い方のフロアから突出して設けられている場合があり、この場合、その荷受場の下方はデッドスペースとなっている。これに対して、上記請求項５に記載の発明の構成によれば、そのデッドスペースを有効利用することが可能となる。電動フォークリフトのバッテリを充電する際には、荷受場の下方に配置された１次側の給電コイルから発生する有意な磁界の範囲内に２次側の受電パッドが入るように、フォークを荷受場よりも高く上昇させた状態で電動フォークリフトの車体本体部を荷受場に接近させればよい。

本発明は、１次側の給電コイルを地中に埋設せずに済むようにし、また、フォークリフトの車体本体部の前面下部に開口を形成するフレームに、２次側の受電パッドを固定するだけで済むようにしたので、既存の電動フォークリフトに搭載されているバッテリを非接触で充電する充電システムの構築が容易となる、という効果を有している。

本発明の実施の形態における非接触充電システムが採用された電動フォークリフトを示す斜視図である。 同非接触充電システムのバッテリ充電時の状態を示す側面図である。 同非接触充電システムが採用された電動フォークリフトの車体本体部の前面下部の拡大図である。 本発明の実施の形態における非接触給電用パッドの平面図である。 同非接触給電用パッドの断面図である。 同非接触給電用パッドが電動フォークリフトの非接触充電システムの２次側に使用された場合の接続図である。 同非接触給電用パッドが電動フォークリフトの非接触充電システムの１次側に使用された場合の接続図である。 同非接触給電用パッドの磁束経路を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、同じ構成要素には同じ符号を付与することによって重複する説明を省略する。また、図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を模式的に図示している。なお、以下の実施の形態で示す各構成要素の形状や数、寸法の数値等は一例であって特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、以下の実施の形態で示す構成は一例であって特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で、適宜、変更することが可能である。

図１は本発明の実施の形態における非接触充電システムが採用された電動フォークリフトを示す斜視図、図２は本発明の実施の形態における非接触充電システムのバッテリ充電時の状態を示す側面図である。以下では、既存のカウンタバランス式電動フォークリフト（バッテリ車）に搭載されているバッテリ（例えば、鉛蓄電池など）を充電する場合について説明する。なお、リーチ式の電動フォークリフト（バッテリ車）に対しても、以下で説明する実施の形態と同様に本発明を適用することができる。

図１に示すように、電動フォークリフト１１の車体本体部の前面下部であって、前記電動フォークリフトの一対のマスト１２間に、２次側の受電パッド１３が配設される。また、図示しないが、電動フォークリフト１１には、２次側の受電パッド１３から送られてくる電圧を直流電圧に変換する整流器を少なくとも含む充電器が配設される。一方、図２に示すように、電動フォークリフト１１の外部には、交流電源の一例である高周波電源装置（図示せず）に接続される１次側の給電コイル（図示せず）が設けられた箱体（筐体の一例）１４が設置される。

箱体１４の内部に備え付けられる１次側の給電コイルは、箱体１４の外部の空間に磁束経路を提供する。例えば、箱体１４の内部においてコの字形のコアに給電コイルが巻き付けられていてもよい。この場合には、特定の方向にアーチ状の磁束経路が提供される。また、１次側の給電コイルによって有意な磁束経路が発生する領域は有限である。そこで、電動フォークリフト１１のバッテリを充電する際には、車体本体部の前面下部に配設された２次側の受電パッド１３が、箱体１４の内部に設けられた１次側の給電コイルから発生している有意な磁界の範囲（磁束経路が形成されている領域）内に入るようにする。これにより、電動フォークリフト１１の外部に配置された１次側の給電コイル（図示せず）から、電動フォークリフト１１に配設された２次側の受電パッド１３へ、非接触で電力が供給されて、電動フォークリフト１１に搭載されているバッテリ（図示せず）が充電される。具体的には、一対のマスト１２の前方に配置された電動フォークリフト１１のフォーク１５が、一対のマスト１２の長手方向に沿って上昇して、フォーク１５が２次側の受電パッド１３よりも高い位置となり、一対のマスト１２間に２次側の受電パッド１３が現れている状態で、電動フォークリフト１１の外部に配置された１次側の給電コイル（図示せず）から、電動フォークリフト１１に配設された２次側の受電パッド１３へ、非接触で電力が供給されて、電動フォークリフト１１に搭載されているバッテリ（図示せず）が充電される。

１次側の給電コイルが設けられた箱体１４は、例えば図２に示すように、工場の建屋１６の外部に設けられた荷受場１７と、その荷受場１７の下方の地面１８との間に配置してもよい。図２に示すように、工場の建屋１６には、その建屋１６からトラックへ荷物を移したり、逆に、トラックから建屋１６へ荷物を移すための荷受場１７が、トラックの荷台の床面と同じ高さで、建屋１６から外へ突出して設けられている場合がある。つまり、工場の建屋１６の外部の荷受場１７が、その建屋１６の外の地面１８よりも高い位置において、その建屋１６から外へ突出して設けられている場合がある。この場合、その荷受場１７の下方はデッドスペースとなっている。これに対して、この実施の形態によれば、そのデッドスペースを有効利用することが可能となる。電動フォークリフト１１のバッテリ（図示せず）を充電する際には、荷受場１７の下方に配置された箱体１４の内部に設けられた１次側の給電コイル（図示せず）から発生する有意な磁界の範囲内に２次側の受電パッド１３が入るように、フォーク１５を荷受場１７よりも高く上昇させた状態で電動フォークリフト１１の車体本体部を荷受場１７に接近させて、電動フォークリフト１１を停止させればよい。例えば、荷受場１７の床面に停止位置の目印となるラインを描いておき、そのラインの下方に箱体１４を置いておくことにより、運転者は、２次側の受電パッド１３を箱体１４に容易に接近させることができる。または、フォーク１５を荷受場１７よりも高く上昇させた状態で電動フォークリフト１１の車体本体部を荷受場１７に接近させて、電動フォークリフト１１を停止させた後に、２次側の受電パッド１３の前方に箱体１４を配置してもよい。この場合、箱体１４は人手で持ち運び可能な大きさにするのが好適である。なお、荷受場１７の端部には、緩衝部材として、例えば弾性体１９が設けられている。したがって、電動フォークリフト１１が荷受場１７に衝突しても、電動フォークリフト１１に大きな損傷が発生することはない。

図３は電動フォークリフト１１の車体本体部の前面下部の拡大図である。図３に示すように、電動フォークリフトの車体本体部の前面下部には、その車体本体部の内部に設けられたシャフトや油圧系統の保守のために、開口部１１ａが形成されている。したがって、２次側の受電パッド１３は、その開口部１１ａを形成している車体本体部のフレーム１１ｂに固定するだけでよい。２次側の受電パッド１３の固定には、例えば電動フォークリフトの車体本体部のフレーム１１ｂを把持する支持部材２０を用いることができる。図３に示す支持部材２０は、ボルトによって締め付け力（把持の圧力）が調整可能となっている。このように、フレーム１１ｂを把持する支持部材２０を用いることにより、２次側の受電パッド１３の固定のためにフレーム１１ｂに穴等を形成する加工を行わずに済むので、２次側の受電パッド１３の固定が容易となる。なお、電動フォークリフトの車体本体部の前面下部の開口１１ａは、保守のために設けられている。したがって、２次側の受電パッド１３は取り付け自在に固定される必要がある。さらに、フォーク１５を保持する部材は、車体本体部の前方に配置された一対のマスト１２のそれぞれの内側面の側で支持され、かつ、その内側面の側で支持されている箇所から車体本体部の前方へ突出している。したがって、フォーク１５が上下動したときに、車体本体部の前面下部の開口部１１ａを形成するフレーム１１ｂに固定された２次側の受電パッド１３に干渉する部材は存在しない。したがって、フォーク１５が上下動しても、２次側の受電パッド１３がダメージを受けるおそれはない。また、車体本体部の前面下部の開口部１１ａは、フォーク１５が上昇したときに一対のマスト１２間に現れる。したがって、フォーク１５を上昇させることにより、２次側の受電パッド１３が一対のマスト１２間に現れるので、１次側の給電コイルが設けられた箱体１４を２次側の受電パッド１３に近づけて、１次側の給電コイルから２次側の受電パッド１３へ、非接触で電力を供給することができる。

なお、この実施の形態では、工場の建屋の外部で、電動フォークリフト１１のバッテリを充電する場合について説明したが、工場の建屋の内部に荷受場が設けられている場合には、建屋の内部で電動フォークリフト１１のバッテリを充電してもよい。工場の建屋には、フォークリフトが走行するフロアとは別に、そのフロアよりも高いフロアが設けられている場合がある。この場合、高さが異なるフロア間で荷物の受け渡しをするための荷受場が、高い方のフロアから突出して設けられている場合がある。つまり、工場の建屋の内部の荷受場が、フォークリフトが走行可能な建屋内部のフロアよりも高い位置に設けられている場合があり、この場合、その荷受場の下方はデッドスペースとなっている。そこで、工場の建屋の外部で電動フォークリフト１１のバッテリを充電する場合と同様に、１次側の給電コイルが設けられた箱体１４を、工場の建屋の内部に設けられた荷受場と、その荷受場の下方のフロアとの間に配置してもよい。

また、この実施の形態では、荷受場の下方のデッドスペースを活用するために、荷受場の下方に、１次側の給電コイル（図示せず）が設けられた箱体１４を配置する例について説明したが、１次側の給電コイルを配置する位置は、荷受場の下方に限定されるものではない。

続いて、２次側の受電パッド１３の構成の一例について説明する。２次側の受電パッド１３には、図４および図５に示す非接触給電用パッド３０が使用されてもよい。図４は本発明の実施の形態における非接触給電用パッドの平面図、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。図４および図５に示すように、非接触給電用パッド３０は、両端部にそれぞれ磁極領域３１、３２が設定された細長い板状（スリップ状）の第１フェライト（磁性体の一例）３３と、これら磁極領域３１、３２にそれぞれ、第１フェライト３３の両端に合わせて、且つ第１フェライト３３の上面に接して設けられた板状の第２フェライト（第２の磁性体の一例）３４と、第１フェライト３３の各磁極領域３１、３２の周囲にそれぞれ、第１フェライト３３の端の外方から第１フェライト３３の本体部の上面に渡って渦状（螺旋状）に巻かれたコイル３５、３６と、これら第１フェライト３３、第２フェライト３４、およびコイル３５、３６を支持する、プラスチック等の磁気非透磁性の部材からなる薄い皿状の背面プレート３７を備えており、背面プレート３７内には、第２フェライト３４の前面（上面）を除いて樹脂３８が充填されて、背面プレート３７に、第１フェライト３３、第２フェライト３４、およびコイル３５、３６が固定されている。各コイル３５、３６の両端部はそれぞれ、背面プレート３７の外方に引き出されており、端子３９が取り付けられている。

第１フェライト３３の長軸方向における第２フェライト３４の寸法（第２フェライト３４の幅方向の寸法）は、第１フェライト３３の長軸寸法の１／４の寸法以下に設定され、第２フェライト３４の高さ寸法（厚さ）は、コイル３５、３６を形成する導線３５ａ、３６ａの太さに合わせて設定されている。また、背面プレート３７の奥行きは、その背面プレート３７の奥行き方向（第１フェライト３３の幅方向または第２フェライト３４の長軸方向）におけるコイル３５または３６の寸法に略設定され、横幅は、その横幅方向（第１フェライト３３の長軸方向または第２フェライト３４の幅方向）におけるコイル３５とコイル３６の寸法を加算した寸法以上に設定されている。例えば、第１フェライト３３の幅方向におけるコイル３５または３６の寸法Ｄ１が１００ｍｍの場合、背面プレート３７の奥行きは、略１００ｍｍに設定され、第１フェライト３３の長軸方向におけるコイル３５とコイル３６の寸法Ｄ２が共に１５０ｍｍの場合、背面プレート３７の横幅は、３００ｍｍ以上に設定される。背面プレート３７の横幅は、コイル３５とコイル３６との間の間隙の寸法Ｓに応じて異なる。

また各コイル３５、３６はそれぞれ、図５に示すように、第１フェライト３３の本体部の上面において平面的に１段に巻かれ、第１フェライト３３の端の外方において、上下に２段に巻かれている。なお、巻線数は８本としている。

具体的には、各コイル３５、３６は、次のように巻かれている。
（１）まず各コイル３５、３６をそれぞれ、磁極領域３１、３２に内側から外側へ、第１フェライト３３の側面の外方（第１フェライト３３の上面下方における第１フェライト３３の端の外方）から第１フェライト３３の本体部の上面に渡って巻く。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の導線３５ａ、３６ａに相当する。
（２）各コイル３５、３６が所定回数巻かれると、Ｎｏ．５の導線３５ａ、３６ａがそれぞれ、第１フェライト３３の本体部の上面から第２フェライト３４の側面に巻かれる。
（３）続いて各コイル３５、３６をそれぞれ、第２フェライト３４の側面の外方（第１フェライト３３の上面の上方における第１フェライト３３の端の外方）から第１フェライト３３の本体部の上面に渡って、平面的に内側から外側へ巻く。Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８の導線３５ａ、３６ａに相当する。

これにより、第１フェライト３３および第２フェライト３４の端の外方をコイル３５、３６が通過するので、各コイル３５、３６の一方の端部を第１フェライト３３の裏側から引き出す必要がなくなり、各コイル３５、３６の両端部を背面プレート３７から引き出し易くなる。よって、非接触給電用パッド３０の製作が容易となる。また、第２フェライト３４の下方に位置する第１フェライト３３の端部外方をコイル３５、３６が通過した後に、第１フェライト３３の上方に位置する第２フェライト３４の端部外方をコイル３５、３６が通過するので、非接触給電用パッド３０の製作が容易となる。

この非接触給電用パッド３０を、前記した２次側の受電パッド１３に使用する場合、例えば図６に示すように、電動フォークリフト１１に備え付けられた２次側の非接触給電用パッド３０（受電パッド１３）は、同じく電動フォークリフト１１に備え付けた充電器４０に接続される。この充電器４０が、電動フォークリフト１１に搭載されているバッテリ４１を充電する。

具体的には、並列接続された２つのコイル３５、３６の両端に、これらのコイル３５、３６とともに高周波電圧の周波数で共振する共振コンデンサ４２を接続し、この共振コンデンサ４２の両端に充電器４０を接続して、バッテリ４１を充電する回路を構成してもよい。充電器４０は少なくとも整流器を含み、誘導電圧（高周波電圧）から直流電圧（例えば、ＤＣ３００Ｖ）を生成し、バッテリ４１を充電する。

既存の電動フォークリフト１１は、プラグが人手によって差し込まれるコネクタを装備しており、そのコネクタが、電動フォークリフト１１内部の電源系統を介してバッテリ４１に接続している。また、既存の電動フォークリフト１１は、充電器を内部に備えており、電動フォークリフト１１のコネクタには、商用電源に繋がるケーブルの先端に設けられているプラグが差し込まれる。充電器は少なくとも整流器を含み、商用電源から送られた交流電圧（例えば、ＡＣ２００Ｖ）を直流電圧（例えば、ＤＣ３００Ｖ）に変換する。この直流電圧によって、バッテリ４１が充電される。そこで、本実施の形態では、電動フォークリフト１１の内部の電源系統にインターフェース回路を組み込み、そのインターフェース回路を充電器４０に接続する構成としている。充電器４０は少なくとも整流器を含み、交流電圧を直流電圧に変換する。充電器４０は、整流器以外に、例えばフィルタや、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を含むことができる。

この構成によれば、１次側の給電コイルによって有意な磁束経路が発生している領域内に２次側の非接触給電用パッド３０（受電パッド１３）が配置されたとき、その２次側の非接触給電用パッド３０の２つのコイル３５、３６に誘導電圧（高周波電圧）が誘起され、その誘導電圧が充電器４０によって直流電圧（例えば、ＤＣ３００Ｖ）に変換され、その直流電圧が、インターフェース回路を介して電動フォークリフト１１の電源系統に供給され、電動フォークリフト１１のバッテリ４１が充電される。

なお、図６には、２つのコイル３５、３６のそれぞれの両端に、１つの共振コンデンサ４２が共通に並列接続された回路構成を示しているが、コイル３５、３６に対して共振コンデンサ４２を直列に接続して直列共振回路を構成してもよい。

また、図６には、２つのコイル３５、３６を並列に接続した回路構成を示しているが、受電パッド１３として２次側で使用される非接触給電用パッド３０において、２つのコイル３５、３６は直列に接続されてもよい。

以上のように本実施の形態によれば、１次側の給電コイルを地中に埋設せずに済む。また、電動フォークリフト１１の車体本体部の前面下部には、その車体本体部の内部に設けられたシャフトや油圧系統の保守のために、開口部１１ａが形成されている。したがって、その開口部１１ａを形成している車体本体部のフレーム１１ｂに、２次側の受電パッド１２を固定するだけで済む。さらに、フォーク１５を保持する部材は、車体本体部の前方に配置された一対のマスト１２のそれぞれの内側面の側で支持され、かつ、その内側面の側で支持されている箇所から車体本体部の前方へ突出している。したがって、フォーク１５が上下動したときに、車体本体部の前面下部の開口部１１ａを形成するフレーム１１ｂに固定された２次側の受電パッド１３に干渉する部材は存在しない。したがって、フォーク１５が上下動しても、２次側の受電パッド１３がダメージを受けるおそれはない。また、車体本体部の前面下部の開口部１１ａは、フォーク１５が上昇したときに一対のマスト１２間に現れる。したがって、フォーク１５を上昇させることにより、２次側の受電パッド１３が一対のマスト１２間に現れるので、１次側の給電コイルが設けられた箱体１４を２次側の受電パッド１３に近づけて、１次側の給電コイルから２次側の受電パッド１３へ、非接触で電力を供給することができる。以上のことから、既存の電動フォークリフト１１に搭載されているバッテリを非接触で充電する充電システムの構築が容易となる。

また本実施の形態によれば、各コイル３５、３６がそれぞれ第１フェライト３３の端部外方で上下２段に巻かれるので、コイルを横一列の巻いたパッドと比較して、パッドの平面的な寸法（パッドの外形寸法）を短くできる。また、非接触給電用パッド３０は、可搬であって通常３次元というよりも２次元的に配設できる。またフェライト３３、３４の端部外方においてコイル３５、３６がフェライト３３、３４に近づくことになり、フェライト３３、３４の起磁力が強くなり、性能を向上できる。さらに、フェライト３３、３４の端の外方をコイル３５、３６が通過することにより、各コイル３５、３６の一方の端部を下方のフェライト３３の裏側から引き出す必要がなくなり、パッドの製作が容易となる。

また本実施の形態によれば、第２フェライト３４の下方に位置する第１フェライト３３の端部外方をコイル３５、３６が通過した後に、第１フェライト３３の上方に位置する第２フェライト３４の端部外方をコイル３５、３６が通過するので、パッドの製作が容易となる。

また本実施の形態によれば、各磁極領域３１、３２に、第１フェライト３３に接する第２フェライト３４を設けたので、コイル３５、３６を巻き易くなり、作業性を向上でき、パッドの製作が容易となり、さらにフェライト３３、３４の起磁力が強くなり、性能を向上できる。

また本実施の形態によれば、第１フェライト３３の長軸方向における各磁極領域３１、３２の寸法を、第１フェライト３３の長軸寸法の１／４以下としたので、磁極領域３１、３２を除いた第１フェライト３３の上面の寸法として、第１フェライト３３の長軸寸法の１／２が確保され、各コイル３５、３６を第１フェライト３３の本体部の上面に渡って巻くスペースを確保できる。

なお、本実施の形態では、第１フェライト３３の裏面側に設けた背面プレート３７を、プラスチック等の磁気非透磁性の部材から形成しているが、アルミニウム製の部材としてもよい。アルミニウム製の背面プレートは、第１フェライト３３に欠陥や不具合があった場合に、小規模な漏洩磁束を防止できる。

また本実施の形態では、各コイル３５、３６の巻線数を８本としているが、８本に限ることはない。また各コイル３５、３６を第１フェライト３３の端部外方で２段としているが、さらに多くの段数、３段、４段とすることも可能である。但し、非接触給電用パッド３０の厚さを薄くするには２段が好ましい。

また本実施の形態では、各磁極領域３１、３２に第２フェライト３４を固定しているが、第２フェライト３４が無くても、非接触給電用パッド３０としての機能を果たすことができる。

また本実施の形態では、コイル３５、３６を２本の導線によって形成しているが、コイル３５、３６を直列接続する場合には、１本の導線によりコイル３５、３６を形成してもよい。

また本実施の形態では、箱体１４の内部に設ける給電コイルの一例として、コの字形のコアに巻き付けられた給電コイルを例示したが、箱体１４の内部に非接触給電用パッドを設けてもよい。この非接触給電用パッドは、例えば、平板状のフェライトの両端部にそれぞれ磁極領域を設定し、各磁極領域の周りにそれぞれ、平面的且つ螺旋状に給電コイルを巻いたものであってもよいし、図４および図５を用いて説明した非接触給電用パッド３０であってもよい。１次側で使用される非接触給電用パッドは、パッドの前面の前方の空間に、アーチ状の磁束経路を提供する。よって、１次側の非接触給電用パッドは、パッドの前面が電動フォークリフト１１の車体本体部の前面下部に対向するように配置される。また、この１次側の非接触給電用パッドが有意の水平磁束成分を提供できるパッドの前面からの距離（給電範囲）は、有限である。

１次側で使用される非接触給電用パッドに図４および図５を用いて説明した非接触給電用パッド３０が使用される場合、コイル（給電コイル）３５とコイル（給電コイル）３６との間の間隙の寸法Ｓは、コイル３５とコイル３６の巻き数が一定の下で、有意の水平磁束成分を提供できる非接触給電用パッド３０の前面からの距離（給電範囲）を決める因子の一つであり、その給電範囲は、寸法Ｓが長くなるほど、大きくなる。

また、箱体１４の内部に、図４および図５に示す非接触給電用パッド３０を設ける場合、例えば図７に示すように、非接触給電用パッド３０は高周波電源装置４３に接続される。具体的には、箱体１４の内部に設けられた１次側の非接触給電用パッド３０は、例えば図７に示すように、商用電源４４（例えば、ＡＣ２００Ｖ）に接続する高周波電源装置４３から２つのコイル（給電コイル）３５、３６に高周波電圧が印加される。これにより図８に示すように、磁束が、一方の磁極領域３１または３２（一方の第２フェライト３４）から第１フェライト３３の内部を通って他方の磁極領域３２または３１（他方の第２フェライト３４）から出て、空気中を通って一方の磁極領域３１または３２に到る磁束経路４５が形成され、すなわち非接触給電用パッド３０の前面の前方にアーチ状の磁束経路４５が形成され、パッド３０の前面の前方に有意の水平の磁束成分が提供される。なお、パッド３０の裏面側には本質的に磁束経路は形成されない。したがって、電動フォークリフト１１に設けた２次側の受電パッド１３が、アーチ状の磁束経路４５内に配置されると、１次側の非接触給電用パッド３０に対して上下方向にずれても、また横方向にずれても、受電パッド１３の内部に設けられた２つのコイルに誘導電圧（高周波電圧）が誘起され、充電器４０によりバッテリ４１が充電される。

この構成によれば、１次側の非接触給電用パッドの前面の前方に形成されているアーチ状の磁束経路内に２次側の受電パッド１３が配置されたとき、その２次側の受電パッド１３の内部に設けられた２つのコイルに誘導電圧（高周波電圧）が誘起され、その誘導電圧が充電器４０によって直流電圧（例えば、ＤＣ３００Ｖ）に変換され、その直流電圧が、インターフェース回路を介して電動フォークリフト１１の電源系統に供給され、電動フォークリフト１１のバッテリ４１が充電される。

なお、図７には、２つのコイル（給電コイル）３５、３６が高周波電源装置４３に直接接続された回路構成を示しているが、その２つのコイル３５、３６と高周波電源装置４３との間に、コイル３５、３６とともに高周波電圧の周波数で共振する共振コンデンサを接続してもよい。この場合、コイル３５、３６に対して共振コンデンサを並列に接続して並列共振回路を構成してもよいし、直列に接続して直列共振回路を構成してもよい。

また、図７には、２つのコイル（給電コイル）３５、３６を直列に接続した回路構成を示しているが、１次側で使用される非接触給電用パッド３０において、２つのコイル３５、３６は並列に接続されてもよい。

１１ 電動フォークリフト
１１ａ 開口部
１１ｂ フレーム
１２ マスト
１３ ２次側の受電パッド
１４ 箱体
１５ フォーク
１６ 建屋
１７ 荷受場
１８ 地面
２０ 支持部材
３０ 非接触給電用パッド
３１、３２ 磁極領域
３３ 第１フェライト
３４ 第２フェライト
３５、３６ コイル
４０ 充電器
４１ バッテリ
４３ 高周波電源装置
４５ 磁束経路

Claims (5)

1. 電動フォークリフトに搭載されているバッテリを充電する充電システムであって、
   前記電動フォークリフトの外部で交流電源に接続される１次側の給電コイルと、
   前記電動フォークリフトの車体本体部の前面下部であって、前記電動フォークリフトの一対のマスト間に配設された２次側の受電パッドと、
   前記電動フォークリフトに配設され、前記２次側の受電パッドから送られてくる電圧を直流電圧に変換する整流器と、
   を備え、前記一対のマストの前方に配置された前記電動フォークリフトのフォークが、前記一対のマストの長手方向に沿って上昇して、前記フォークが前記２次側の受電パッドよりも高い位置となり、前記一対のマスト間に前記２次側の受電パッドが現れている状態で、前記電動フォークリフトの外部に配置された前記１次側の給電コイルから、前記電動フォークリフトに配設された前記２次側の受電パッドへ、非接触で電力が供給されて、前記バッテリが充電されることを特徴とする電動フォークリフトの非接触充電システム。
2. 前記２次側の受電パッドが、
   両端部にそれぞれ磁極領域が設定された平板状の磁性体と、
   前記磁性体の各磁極領域の周囲にそれぞれ、前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って渦状に巻かれたコイル
   を備え、
   前記各コイルはそれぞれ、前記磁性体の本体部の上面において平面的に１段に巻かれ、前記磁性体の端部外方において上下に２段以上に巻かれる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動フォークリフトの非接触充電システム。
3. 前記磁性体に設定された磁極領域に、前記磁性体に接する第２の磁性体を設けたことを特徴とする請求項２に記載の電動フォークリフトの非接触充電システム。
4. 工場の建屋の外部の荷受場が、その建屋の外の地面よりも高い位置において、その建屋から外へ突出して設けられており、前記荷受場と前記地面との間に前記１次側の給電コイルが配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動フォークリフトの非接触充電システム。
5. 工場の建屋の内部の荷受場が、電動フォークリフトが走行可能な前記建屋内部のフロアよりも高い位置に設けられており、前記荷受場と前記フロアとの間に前記１次側の給電コイルが配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動フォークリフトの非接触充電システム。

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