JP3442937B2 - 地上移動体の非接触給電装置 - Google Patents
地上移動体の非接触給電装置Info
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Description
る装置に係り、特に負荷の状態に応じて二次側電圧を自
動的に規制するようにした地上移動体の非接触給電装置
に関する。
図面を参照して説明する。図7は同装置の要部を説明す
るための側面視断面図、図8は電気回路図である。図7
に於いて、地上11に敷設された図外の走行路に地上移
動体30の走行車輪が転動する図外の走行レールが設け
られており、走行路の側面に給電線路20を保持する保
持具21が走行路に設けた基台22に固定されている。
向してE字状鉄心32が支持座33を介して車体の長手
方向側面に複数個(図示例では2個)設けられており、
鉄心32の中央脚部にピックアップコイル34が巻回さ
れている。
高周波電源23に接続され、先端が接続して1個のルー
プ状に形成されており、その中間部分は電流の流れる方
向が互いに逆向となる2本の線路が前記鉄心32の中央
脚部を挟む両開口部32Aに位置するように構成されて
いる。そして、鉄心32の開口部32Aは給電線路20
及び保持具21が通過し得る大きさに形成されている。
電流を流すと、給電線路20を一次側とし、ピックアッ
プコイル34を二次側とする電磁誘導作用によりピック
アップコイル34に誘導電圧が発生する。この電圧によ
り発生した交流電圧が整流回路35、定電圧出力装置3
6を経て所定の電圧に変換され、地上移動体30の駆動
モータ等の負荷37に供給される。これにより地上移動
体30が走行中に給電線路20に非接触で給電されるよ
うになっている。図中38はピックアップコイル34と
共振する共振コンデンサ、Aは共振回路である。また2
4は一次側に設けた同調コンデンサで、給電線路20の
長さが短いときにはこれを省略することもできる。
駆動モータが停止する等負荷が軽負荷又は無負荷に近い
状態になると、これに応じてピックアップコイルの両端
に発生する電圧が大きくなる。従って、ピックアップコ
イルに連なる整流回路、定電圧装置等に過電圧が印加さ
れ前記装置に設けられた半導体素子が破壊される等の問
題点があった。
特表平6−506099号公報に記載の発明が知られて
いる。前記公報に於いては、一次側給電線路に減少した
負荷を与えることを防止する手段を設けている。そして
前記手段として次の5つの実施例が記載されている。ま
ず第1の実施例は、ピックアップコイルに並列接続され
た共振コンデンサの電圧を直流電圧に変換し、この変換
された直流電圧と別個に設けられた電源基準電圧とを比
較し、この比較結果によりスイッチをオン・オフさせ負
荷に供給される電圧が所定の範囲に維持するように構成
されている。
アップコイルとの間にスイッチを有する付加コイルを配
置し、ピックアップコイルの電圧が高くなるとスイッチ
をオンし、低くなるとオフし、一次側給電線路とピック
アップコイルとの相互インダクタンスを変化させ、ピッ
クアップコイルの電圧を所定の範囲に維持している。
ルの同調コンデンサにスイッチを並列接続し、スイッチ
のオン・オフによって回路を非共振、共振として一次側
給電線路とピックアップコイルとの間で教授される電力
量を制御するように構成されている。
イッチを並列接続し、スイッチのオン・オフによって負
荷に軽負荷しかかかっていなくても、ピックアップコイ
ルには常に全負荷がかかるように制御するように構成さ
れている。
クアップコイルを近づけたり離したりすることで、両者
間で授受される電力量を制御するように構成されてい
る。
た各実施例はいずれも負荷の状態を何らかの方法で検出
することが必要不可欠であり、前記負荷の状態を検出す
るため各実施例とも構成部品点数が多くなり、構成が複
雑で維持保全のために人手を要するという難点がある。
即ち、第1の実施例では、基準電圧電源、スイッチのほ
かコンパレータ等の制御器を、また第2の実施例では付
加コイル、スイッチ、ピックアップコイルの電圧監視装
置等を、さらに第3及び第4の実施例ではスイッチ及び
これの制御手段を、また第5の実施例ではピックアップ
コイルを移動させる構成及び制御装置をそれぞれ必要と
する。
は、地上移動体が軽負荷又は無負荷になっても給電電圧
を自動的に規制するようにした地上移動体の非接触給電
装置を提供することを目的としている。
明の目的に加えて、構成を簡単にして小形軽量化を可能
とした地上移動体の非接触給電装置を提供することを目
的としている。
ために、本発明のうちで請求項1記載の発明は、地上移
動体が走行する走行路に沿って配設され高周波電流を通
す給電線路を一次側とし、地上移動体に設けられた鉄心
に巻回したピックアップコイルを二次側とし、ピックア
ップコイルの出力端子に共振コンデンサを並列接続して
ピックアップコイルと共振コンデンサとの間に共振回路
を構成するようにし、電磁誘導作用によりピックアップ
コイルを通じて負荷に給電する地上移動体の非接触給電
装置において、前記ピックアップコイルに、前記負荷が
軽負荷になるに伴ってピックアップコイルの電圧が上昇
すると、磁気飽和して自己インダクタンスが低下する可
飽和リアクトルを並列接続することにより、前記負荷が
軽負荷になるに伴って可飽和リアクトルに流れる電流を
増大させて、ピックアップコイルの電圧の上昇を規制す
るようになっていることを特徴としている。
トルはトロイダルコイルであることを、特徴としてい
る。
載の発明に係る地上移動体の非接触給電装置(以下、本
発明装置という)の一の実施の形態を説明する。
発明装置の電気回路図、図3は同等価回路図、図4はト
ロイダルコイル有無の場合における本発明装置の負荷電
流−負荷電圧特性図及び自己インダクタンス一負荷電流
の特性図、図5はトロイダルコイルの自己インダクタン
ス−負荷電流の特性図で、図4に示す負荷電流−負荷電
圧の特性図を併記している。図6は他の実施態様を説明
する電気回路図である。従来装置と同一部品は同一の符
号を用いている。
みが従来装置と相違する。即ち、ピックアップコイル3
4(図示例では2個が直列接続されている。)の両端に
可飽和リアクトル40が並列接続されている。其の他の
構成は従来装置と同様である。
の高周波電圧V1を発生する高周波電源装置23と、高
周波電源装置23から出力された高周波電流I1 が流れ
る給電線路20とコンデンサを含んでいる。
備は、給電線路20に対して電磁的に結合する2個のピ
ックアップコイル34と、ピックアップコイル34の出
力端子にそれぞれ並列接続された共振コンデンサ38及
び可飽和リアクトル40と、整流回路35と定電圧出力
装置36と負荷37とを備えている。そして、前記ピッ
クアップコイル34と共振コンデンサ38との間に共振
回路Aが構成されている。
巻線を施した鉄心リアクトルで、鉄心の非線形性を利用
して前記巻線のインダクタンスを大幅に変えるようにし
たもので、公知のものである。前記鉄心は打抜きコア、
フエライト又はパーマロイ等の環状鉄心が用いられてい
る。
トルとしてトロイダルコイル40を用いている。トロイ
ダルコイル40は負荷37がオフのときにピックアップ
コイル34の両端に発生する電圧が整流回路35及び定
電圧出力装置36に使用される半導体素子が破壊されな
い電圧となるように自己インダクタンスが決められる。
ダルコイル40の鉄心の磁束密度をB(ガウス)、鉄心
の断面積をAe(cm2 )、コイルの巻数をN(回)、端
子電圧をV(ボルト)、周波数をF(ヘルツ)とすると
数1に示す関係がある。
使用した場合、鉄心の飽和磁束密度が約4200ガウス
を超えると、トロイダルコイル40の自己インダクタン
スは減少し、励磁電流が増大し、ピックアップコイル3
4の電圧はほぼ一定値に保たれる。
磁気飽和する飽和電圧以下においてはトロイダルコイル
の自己インダクタンスを大きくとっているため、負荷抵
抗に比べて大きなリアクタンスとなり、励磁電流は僅か
しか流れない。
路20の自己インダクタンスをL1、ピックアップコイ
ル34の自己インダクタンスをL2、ピックアップコイ
ル34の給電線路20との間の相互インダクタンスを
M、給電線路20の抵抗をR1、ピックアップコイル3
4の抵抗をR2、トロイダルコイルの自己インダクタン
ス及び抵抗をそれぞれLt、Rt、一次側コンデンサ3
4の静電容量をC1、共振コンデンサ38の静電容量を
C2、負荷37の抵抗をRLで示している。また一次側
電圧をV1、トロイダルコイル40の端子電圧即ち二次
側電圧をV2、負荷電圧をVRとする。
0KHzとし、L1=21.8μH、R1=0.052
Ω、C1=8.8μH、L2=137.8μH、R2=
0.08Ω、C2=1.47μH、Lt=17.7m
H、Rt=10.75Ωとした場合の、負荷電流IRと
負荷電圧VR及び二次側電圧をV2の測定値を図4に示
す。また、図4には負荷電流IRと負荷電圧VR及び負
荷の電力Wの関係を併せて示している。
故、トロイダルコイル40のリラクタンスは2πfLt
≒1112Ωであり、負荷抵抗Rt=10.7Ωに比し
て約100倍となるため、トロイダルコイル40には前
記したように僅かな電流しか流れない。
くなると、ピックアップコイル34の電圧が上昇する。
本実施例ではAe=2.3cm2 、N=43回、Bmax
=4200ガウスとすると、F=10KHZでトロイダ
ルコイル40を励磁した場合、電圧V≒184ボルト以
上では、鉄心が飽和し自己インダクタンスLtが減少す
るのでトロイダルコイル40に電流が流れ、ピックアッ
プコイル34の電圧はほぼ180V程度に保たれる。
コイル40を有する場合の二次側電圧V2の変化を示し
ている。曲線BはI1 =70A、トロイダルコイル40
なしの場合の二次側電圧V2の変化を、また曲線CはI
1 =60A、トロイダルコイル40なしの場合の二次側
電圧V2の変化をそれぞれ示している。
1.568×10-5Hであり、その他Lt、L2、R
2、C2が前記と同値であり、電源周波数10KHz、
I1 =60Aの場合に於けるトロイダルコイル40の有
無の場合における負荷電圧と負荷電流の特性を示してい
る。図中、曲線Dはトロイダルコイルを有しており、曲
線Eはトロイダルコイルなしの場合を夫々示している。
曲線Fはトロイダルコイル40の負荷電流−自己インダ
クタンス特性を示している。
ときは、ピックアップコイル34の電圧が低くなり、ト
ロイダルコイル40は飽和しないため自己インダクタン
スLtは大となっている。負荷電流Idが小さいとき
は、ピックアップコイル34の電圧が高くなり、トロイ
ダルコイル40は飽和し、自己インダクタンスLtが小
となり、トロイダルコイル40の電流が増加し、ピック
アップコイルの電圧が低くなるように働いている。
ルコイル40を設けることにより、軽負荷又は無負荷時
における負荷電圧の上昇を規制することができる。従っ
て整流回路35、定電圧出力装置36等に使用される半
導体素子の耐電圧値を低電圧に抑制することができる。
の増大によって二次側電圧V2が急激に低下する区域を
使用範囲から除くことにより、略定電圧が得られるの
で、使用場所によっては定電圧出力装置36を省略する
ことができる。なお、前記説明に於いて、ピックアップ
コイル34は直列接続するものとしたが、並列に接続し
てもよいことは言う迄もない。
動体は地上に設けた走行レール上を走行するものとした
が、これに限らず、走行レール及び誘導線路は天井に配
設され、地上移動体は懸垂式に構成されたものであって
もよい。
に替えてツェナーダイオードZdと抵抗Rとを用いて一
定電圧を得る電気回路を示している。但し本実施例は前
記トロイダルコイルを用いた場合と同様の効果を得るこ
とができるが、抵抗損として電力消費が発生する。
項1記載の発明は、地上移動体が走行する走行路に沿っ
て配設され高周波電流を通す給電線路を一次側とし、地
上移動体に設けられた鉄心に巻回したピックアップコイ
ルを二次側とし、ピックアップコイルの出力端子に共振
コンデンサを並列接続してピックアップコイルと共振コ
ンデンサとの間に共振回路を構成するようにし、電磁誘
導作用によりピックアップコイルを通じて負荷に給電す
る地上移動体の非接触給電装置において、前記ピックア
ップコイルに、前記負荷が軽負荷になるに伴ってピック
アップコイルの電圧が上昇すると、磁気飽和して自己イ
ンダクタンスが低下する可飽和リアクトルを並列接続す
ることにより、前記負荷が軽負荷になるに伴って可飽和
リアクトルに流れる電流を増大させて、ピックアップコ
イルの電圧の上昇を規制するようになっていることを特
徴としている。
電圧を規制するように構成されているので、従来装置に
見受けられるような負荷の状態を検出するための手段を
別途設ける必要がない。また、整流回路等に使用する半
導体素子の耐電圧値を従来装置よりも低くすることがで
きるほか、定電圧出力装置を設けなくてもよいので設備
費が大幅に低減できる等の効果がある。
明に加えて、可飽和リアクトルをトロイダルコイルで構
成しており、請求項1記載の発明の効果に加えて、構造
が簡単で可動部分が無いので設定後の経年調整が不要で
あり、メンテナンスがきわめて容易となる。
置の負荷電流負荷電圧の特性図及び負荷電流−二次側電
力の特性図である。
電流の特性図である。
面視断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 地上移動体が走行する走行路に沿って配
設され高周波電流を通す給電線路を一次側とし、地上移
動体に設けられた鉄心に巻回したピックアップコイルを
二次側とし、ピックアップコイルの出力端子に共振コン
デンサを並列接続してピックアップコイルと共振コンデ
ンサとの間に共振回路を構成するようにし、電磁誘導作
用によりピックアップコイルを通じて負荷に給電する装
置において、前記ピックアップコイルに、前記負荷が軽
負荷になるに伴ってピックアップコイルの電圧が上昇す
ると、磁気飽和して自己インダクタンスが低下する可飽
和リアクトルを並列接続することにより、前記負荷が軽
負荷になるに伴って可飽和リアクトルに流れる電流を増
大させて、ピックアップコイルの電圧の上昇を規制する
ようになっていることを特徴とする地上移動体の非接触
給電装置。 - 【請求項2】 前記可飽和リアクトルはトロイダルコイ
ルであることを特徴とする請求項1記載の地上移動体の
非接触給電装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP24415296A JP3442937B2 (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 地上移動体の非接触給電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH1070856A JPH1070856A (ja) | 1998-03-10 |
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ID=17114542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24415296A Expired - Lifetime JP3442937B2 (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 地上移動体の非接触給電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014136839A1 (ja) | 2013-03-06 | 2014-09-12 | 株式会社ヘッズ | 非接触電力供給装置 |
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JP6376201B2 (ja) * | 2013-04-08 | 2018-08-22 | ソニー株式会社 | 非接触給電方法 |
JP5978184B2 (ja) * | 2013-09-04 | 2016-08-24 | 株式会社イージーメジャー | 非接触給電装置 |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP24415296A patent/JP3442937B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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