JP3551741B2 - 無接触給電設備 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波電流を流す誘導線路を敷設し、前記誘電線路に対向してピックアップコイルを設け、このピックアップコイルに誘導される起電力により負荷に給電する無接触給電設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の無接触給電設備としては、たとえば特開平6−153305号公報に開示されている。
【0003】
すなわち、移動体の移動線路に沿って高周波電流を流す誘導線路を張設し、前記移動体に、前記誘電線路から無接触で給電されるピックアップコイルを備えたピックアップユニットを配置し、前記ピックアップコイルに共振回路を形成するコンデンサを接続し、このコンデンサに整流/平滑回路を接続し、さらに直流電圧安定化回路を接続し、負荷に給電している。またピックアップコイルの両端を短絡するスイッチ(接続状態で非共振とする切換スイッチ)を設け、前記負荷が軽くなり、両端電圧が上昇すると、前記切換スイッチを動作させてコイルを短絡して非共振としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の無接触給電設備では、上記切換スイッチがオンとされ、非共振となると、ピックアップコイルが発生する起電力とそのインダクタンスによって決定されるショート電流が流れ、電流の流れる経路中の抵抗分でロスが発生するという問題があった。
【0005】
そこで本発明は、上記非共振時に電力ロスの少ない無接触給電設備を提供することを目的としたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、請求項1記載の発明は、高周波電流を流す誘導線路を敷設し、前記誘電線路に対向してピックアップコイルを設け、このピックアップコイルに誘導される起電力により負荷に給電する無接触給電設備であって、前記ピックアップコイルを同一インダクタンスあるいは略同一のインダクタンスの第1コイルおよび第2コイルにより形成し、前記第1コイルおよび第2コイルの同極の一方の端子をともにコンデンサの一方の端子に接続し、前記第1コイルおよび第2コイルの同極の他方の端子間を短絡する第1スイッチと、前記第1コイルおよび第2コイルの同極の他方の端子をそれぞれ、前記第1スイッチと切り換えられて、前記コンデンサの他方の端子に接続する第2スイッチを設け、前記コンデンサは、第2スイッチが接続状態のとき、前記第1コイルおよび第2コイルとともに、前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成することを特徴とするものである。
【0007】
上記構成により、第1スイッチが接続状態のとき、同一インダクタンスあるいは略同一のインダクタンスである第1コイルと第2コイルの極性が打ち消し合うように接続され、よって短絡電流はほとんど流れず、したがって電流の流れる経路中の抵抗分でのロスがほとんど発生せず、発熱も少なくなる。さらに電力ロスがほとんど発生しないことから、設備として高効率が達成される。また、第2スイッチが接続状態のとき、共振状態となり、負荷に大きな電力が供給される。
【0008】
また請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明であって、前記第1スイッチと第2スイッチの接続状態の切り換え時、ともに接続状態となる期間を有することを特徴とするものである。
【0009】
上記構成により、第1スイッチと第2スイッチの接続状態の切り換え時、第1コイルと第2コイルが開状態となることが回避される。
また請求項3記載の発明は、上記請求項1または請求項2記載の発明であって、第1コイルと第2コイルは、リッツ線を同じ電磁誘導部材に同じ巻き数で巻いて形成することを特徴とするものである。
【0010】
上記構成により、同一の第1コイルと第2コイルが形成され、またピックアップコイルとしてコンパクトに形成される。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図2は本発明の実施の形態における移動体の無接触給電設備の側面図、図3は同無接触給電設備の移動体の一部断面正面図である。
【0012】
移動体としての搬送用車体Vは、駆動トロリー1A、従動トロリー1B、およびこれらトロリー1A,1Bにて支持される物品搬送用キャリア1Cから構成され、この車体Vを移動自在に案内する案内レールBとが設けられている。
【0013】
駆動トロリー1Aは、案内レールBの上部に係合する走行用車輪2、案内レールBの下部に両横側から接触する振れ止めローラ3、およびピックアップユニットPを備え、走行用車輪2が減速機付電動モータ4にて駆動される。また従動トロリー1Bは、案内レールBの上部に係合する走行用車輪5、および案内レールBの下部に両横側から接触する振れ止めローラ6を備えている。
【0014】
案内レールBは、その上部に車輪案内部7、その下部にローラ案内部8を備え、横一側部に連結される支持枠9によって、天井などから吊り下げ状態に支持され、また案内レールBの支持枠9が取り付けられた側部とは他方の側部に、誘導線路ユニットXが取り付けられている。
【0015】
誘導線路ユニットXは、案内レールBの横一側部に案内レールBに沿って、所定間隔置きにハンガー11が垂直に突設されたブラケット12が取り付けられ、図4に拡大して示すように、ハンガー11の先端には袋状の凹部11Aが設けられ、この凹部11Aに、始端が電源装置Mに接続されたループ状の誘導線路14を長手方向に嵌め込んだカバー13のツメ部13Aが挿入され、案内レールBに沿って誘導線路14が敷設されることにより構成されている。前記ブラケット12は、案内レールBの車輪案内部7とローラ案内部8からそれぞれ内方へ突設されたツメ部7A,8Aに、その上下端部を嵌合させ、上下端に設けたねじ孔12Aに止めネジ12Bをら合させ、その先端を案内レールBに食い込ませることにより、固定している。この構成によりハンガー11は案内レールBの横一側部に水平に突設される。また誘導線路14は、絶縁した細い素線を集めて形成した撚線(以下、リッツ線と呼ぶ)を絶縁体、たとえば樹脂材によりカバーして構成され、また始端と終端が電源装置Mに接続され、ループ状に敷設されている。
【0016】
また、ピックアップユニットPは、図4,図5に示すように、断面がコ字状でその先端にその開口に向いてそれぞれ対向する凸部21Aを有し、側部21Bの外方の両端部に脚部21Cが設けられたフェライト21を8個、断面がコ字状のスペーサ22を介して横方向(図2において案内レールBに沿う方向)に並べ、その両側部21Dに渡って、第1層に、上記リッツ線を巻いて第1ピックアップコイル23Aを形成し、第2層に、第1ピックアップコイル23Aと同一あるいは略同一のインダクタンスとなるように上記リッツ線を巻いて第2ピックアップコイル23Bを形成し、脚部21Cに磁界遮断部材(アルミニウムや銅材)で形成された板状のバックプレート24を取付けて構成されている。また、バックプレート24には、フェライト21から飛び出したピックアップコイル23A,23Bの側面をそれぞれ保持するエンドブロック25が設けられ、また四方には取付け孔26が設けられている。
【0017】
このピックアップユニットPは、図4に示すように、ピックアップコイル23A,23Bが誘導線路14に沿い、かつコ字状のフェライト21の開口が案内レールBの横一側部に対向し、その中心Qに誘導線路14を位置するように調整し、車体Vの案内レールB側の側面に固定される。この取付けにより、ハンガー11はコ字状のフェライト21の開口部の中心に位置する。誘導線路14に通電(交流)されると、ピックアップコイル23A,23Bにそれぞれ起電力が発生する。また、磁界遮断部材で形成された板状のバックプレート24により、フェライト21の側部21Dから外方に誘導される無駄な磁束がしゃ断され、インダクタンスが減少し、効率よく起電力が発生する。
【0018】
電源装置Mと車体(移動体)Vの回路構成を図1の回路図にしたがって説明する。車体Vでは、ピックアップコイル23A,23Bに受電ユニット31を接続し、この受電ユニット31に負荷、たとえばインバータ32を介してモータ4を接続している。
【0019】
電源装置Mは、AC200 V3相の交流電源41と、コンバータ42と、正弦波共振インバータ43と、過電流保護用のトランジスタ44およびダイオード45とを備えている。コンバータ42は全波整流用のダイオード46と、フィルタを構成するコイル47とコンデンサ48と抵抗49とこの抵抗49を短絡するトランジスタ50とから構成され、正弦波共振インバータ43は、図中に示すように交互に発振される矩形波信号により駆動されるトランジスタ51,52と、電流制限用のコイル53と、トランジスタ51,52に接続される電流供給用のコイル54と、誘導線路14と並列共振回路を形成するコンデンサ55とから構成されている。なお、トランジスタ制御装置は省略している。
【0020】
上記受電ユニット31は、第1ピックアップコイル23Aおよび第2ピックアップコイル23Bの同極の一方の端子をともにコンデンサ56の一方の端子に接続し、第1ピックアップコイル23Aおよび第2ピックアップコイル23Bの同極の他方の端子に、これら他方の端子間を短絡する第1スイッチであるリレイRYのb接点57と、これら他方の端子をそれぞれコンデンサ56の他方の端子に接続する第2スイッチであるリレイRYのa接点58,59を設け、コンデンサ56に整流/平滑回路60を接続し、この整流/平滑回路60に直流電圧安定化回路61を接続して構成されている。
【0021】
前記リレイRYは、外部の共振信号により励磁され、またこのリレイRYのb接点57、およびa接点58,59は共に接続状態となる期間を有して切り換えられる。またコンデンサ56は、a接点58,59が接続状態のとき、第1ピックアップコイル23Aおよび第2ピックアップコイル23Bとともに、誘導線路14の周波数に共振する共振回路を形成する。
【0022】
上記電源装置Mと誘導線路14と車体Vの回路構成による作用を説明する。いま、リレイRYは、外部の共振信号により励磁され、a接点58,59がオン(接続状態)であるとする。
【0023】
まず、交流電源41から出力されるAC200 V3相の交流はコンバータ42により直流に変換され、正弦波共振インバータ43により高周波、たとえば10kHz の正弦波に変換されて誘導線路14に供給される。
【0024】
この誘導線路14に発生する磁束により、誘導線路14の周波数に共振する案内レールB上に位置する車体Vのピックアップコイル23A,23Bに起電力が発生して加算され、共振回路により出力電圧が発生され、この交流出力は整流/平滑回路60で整流され、安定化電源回路61により所定の電圧に整圧されてインバータ32を介して減速機付電動モータ4に供給され、移動体の車体Vは、給電されたこのモータ4により走行用車輪2が駆動され、案内レールBに案内されて移動する。
【0025】
また、リレイRYが外部の共振信号が遮断されて非励磁となると、b接点57がオン(接続状態)となり、遅れてa接点58,59がオフ(遮断状態)となる。すると、第1ピックアップコイル23Aおよび第2ピックアップコイル23B間が短絡され、共振回路の出力電圧は零となり、減速機付電動モータ4へ給電されなくなり、移動体の車体Vは停止し、また第1ピックアップコイル23Aおよび第2ピックアップコイル23Bの極性が打ち消し合うように接続されることから、短絡電流はほとんど流れない。
【0026】
このように、第1ピックアップコイル23Aおよび第2ピックアップコイル23B間が接続されるとき、第1ピックアップコイル23Aおよび第2ピックアップコイル23Bの極性が打ち消し合うように接続されることから、短絡電流はほとんど流れず、したがって電流の流れる経路中の抵抗分での電力ロスがほとんど零とすることができ、よって発熱も少なくでき、また電力ロスがほとんど零とすることができることにより設備として高効率を達成できる。
【0027】
また、第1ピックアップコイル23Aと第2ピックアップコイル23Bは、電磁誘導部材である同じフェライト21に巻かれていることにより、ピックアップユニットPをコンパクトに形成することができる。
【0028】
なお、本実施の形態では、第1ピックアップコイル23Aと第2ピックアップコイル23Bを同じフェライト21に巻いているが、別々のフェライトに巻くことも可能である。また同じフェライト21であっても、積層せずにエリアを分けて、第1ピックアップコイル23Aと第2ピックアップコイル23Bを巻くこともでき、このとき、リッツ線の巻き数を同じとすることで、同一のインダクタンスを得ることができる。
【0029】
また、本実施の形態では、案内レールBに沿って移動する車体Vについて記載しているが、本発明は地上を一定経路に沿って走行する車両にも同様に適用でき、同様の効果を期待することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、非共振状態のとき、第1コイルと第2コイルの極性が打ち消し合うように接続されることにより、短絡電流はほとんど流れず、したがって非共振時の電力ロスがほとんど零とすることができ、発熱も少なくでき、さらに設備として高効率を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における無接触給電設備の回路構成図である。
【図2】同無接触給電設備の側面図である。
【図3】同無接触給電設備の一部断面正面図である。
【図4】同無接触給電設備のブラケットの側面図、平面図である。
【図5】同無接触給電設備のピックアップコイルの平面図、正面図、側面図である。
【符号の説明】
V 搬送用車体
B 案内レール
X 誘導線路ユニット
P ピックアップユニット
M 電源装置
11 ハンガー
12 ブラケット
14 誘導線路
21 フェライト
23A ピックアップコイル(第1コイル)
23B ピックアップコイル(第2コイル)
31 受電ユニット
32 インバータ(負荷)
43 正弦波共振インバータ
56 ピックアップコイルと共振回路を形成するコンデンサ
57 リレイRYのb接点(第1スイッチ)
58,59 リレイRYのa接点(第2スイッチ)
60 整流/平滑回路
Claims (3)
- 高周波電流を流す誘導線路を敷設し、前記誘電線路に対向してピックアップコイルを設け、このピックアップコイルに誘導される起電力により負荷に給電する無接触給電設備であって、
前記ピックアップコイルを同一インダクタンスあるいは略同一のインダクタンスの第1コイルおよび第2コイルにより形成し、
前記第1コイルおよび第2コイルの同極の一方の端子をともにコンデンサの一方の端子に接続し、
前記第1コイルおよび第2コイルの同極の他方の端子間を短絡する第1スイッチと、前記第1コイルおよび第2コイルの同極の他方の端子をそれぞれ、前記第1スイッチと切り換えられて、前記コンデンサの他方の端子に接続する第2スイッチを設け、
前記コンデンサは、第2スイッチが接続状態のとき、前記第1コイルおよび第2コイルとともに、前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成することを特徴とする無接触給電設備。 - 前記第1スイッチと第2スイッチの接続状態の切り換え時、ともに接続状態となる期間を有することを特徴とする請求項1記載の無接触給電設備。
- 第1コイルと第2コイルは、リッツ線を同じ電磁誘導部材に同じ巻き数で巻いて形成することを特徴とする請求項1または請求項2記載の無接触給電設備。
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