JP4134523B2

JP4134523B2 - 非接触給電の受電装置

Info

Publication number: JP4134523B2
Application number: JP2001087983A
Authority: JP
Inventors: 健一稲田
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2021-03-26
Also published as: JP2002291177A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触給電により電力の供給をうける受電装置の回路構成に関するものである。より詳しくは、軌道上に複数の搬送車を配置、非接触給電により、搬送車に電力供給を行う無人搬送システムにおける、受電装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
給電線から非接触の状態で、ピックアップコイルにより受電を行う受電装置の構成においては、様々な技術が公開されている。
この技術は、定電流からモータに印加するための定電圧を得るレギュレータ回路の受動素子化によりノイズ低減を図り、また騒音を防止を図るものであり、ピックアップ部に誘起された電力から定電流を得るピックアップ共振回路と、該ピックアップ共振回路部からの出力である定電流を定電圧に変換するインピーダンス変換部とを介在させて搬送車のモータへ定電圧を印加させるものである。
【０００３】
そして、具体的な構成としては、インピーダンス変換部はＴ型の４端子回路で構成され、その直列素子が２つのインダクタで、また並列素子がキャパシタで夫々構成され、対応する一の入力端子と出力端子とを共通端子とし、対応する他の入力端子と出力端子との間に２つの前記インダクタを直列に接続し、両インダクタ間の接続点と前記共通端子との間に前記キャパシタを接続するものである。
また、インピーダンス変換部はＴ型の４端子回路で構成され、その直列素子が２つのキャパシタで、また並列素子がインダクタで夫々構成され、対応する一の入力端子と出力端子とを共通端子とし、対応する他の入力端子と出力端子との間に２つのキャパシタを直列に接続し、両キャパシタ間の接続点と前記共通端子との間にインダクタを接続するものである。
【０００４】
このほかにも、インピーダンス変換部はπ型の４端子回路で構成され、その直列素子がインダクタで、また並列素子が２つのキャパシタで夫々構成され、対応する一の入力端子と出力端子とを共通端子とし、対応する他の入力端子と出力端子との間に前記インダクタを接続し、その両側の各接続端部と前記共通端子との間に前記各キャパシタを接続するものである。
そして、インピーダンス変換部はπ型の４端子回路で構成され、その直列素子がキャパシタで、また並列素子が２つのインダクタで夫々構成され、対応する一の入力端子と出力端子とを共通端子とし、対応する他の入力端子と出力端子との間に前記キャパシタを接続し、その両側の各接続端部と前記共通端子との間に前記各インダクタを接続するものが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術においては、それでも受電回路が複雑であり、そのために基盤が大きくなり、それが取り付けられる搬送装置が大きくなる原因となっていた。
そこで、発明者は、より簡単な構成により安定した高電圧を取り出すことのできる受電回路を構成することを目的として、発明に至ったものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
請求項１に記載のごとく、ピックアップコイルと、受動素子からなるインピーダンス変換部と、整流回路とを備え、前記ピックアップコイルの出力の両端に、前記インピーダンス変換部の入力端がそれぞれ接続され、前記インピーダンス変換部の出力の両端に前記整流回路の入力端がそれぞれ接続され、電力が供給されている給電線から非接触で電力供給を受ける非接触給電の受電装置において、
前記インピーダンス変換部は、前記インピーダンス変換部の入力端の一方に、キャパシタを接続し、前記キャパシタの出力端の一方にリアクトルを接続し、前記リアクトルの出力端を前記インピーダンス変換部の出力端の一方に接続し、前記インピーダンス変換部の入力端の他方と出力端の他方とを接続し、それに前記キャパシタの出力端の他方を接続し、
前記ピックアップコイルのリアクタンスをＬ p 、前記コンデンサの容量をＣ、前記リアクトルのリアクタンスをＬ、角速度をωとし、Ｆ p ＝１―ω ² Ｌ p Ｃで、かつ、Ｆ p ＝−Ｌ p ／Ｌを満たすようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例である非接触給電システムについて図面を参照しながら説明する。給電線を用いた非接触電力供給方式を用いた有軌道台車システムから説明する。
【００１０】
図１は、給電線から非接触で電力を供給する方式の有軌道台車システムを模式的に示す図である。
図１において、軌道１２は、搬送台車１３（破線で示す）の移動経路に敷設されており、その軌道１２に沿って銅線などの導電線を絶縁材料で被覆した給電線５が配置されている。
給電線５には、電力供給装置１６が接続されており、該電力供給装置１６により電力供給および供給電力の制御が行われるものである。
搬送台車１３は、給電線５から電力を得るための受電ユニット９を有し、その受電ユニット９が取り出す電力を利用して軌道１２上を往復移動可能とするものである。
【００１１】
なお、軌道１２は、主経路と副経路により構成されており、主経路と副経路は合流部において接続されるものである。副経路の近傍には積載部４が設けられているものである。積載部４においては、搬送車１３へ荷物を積載したり、搬送車に積載されている荷物を積みおろしたりするものである。
搬送車１３は、主経路を通り移動を行い、合流部より副経路に進入し、積載部４に到達するものである。
【００１２】
前記搬送台車１３は天井走行車であっても床上走行車であっても良く、本実施例においては、天井走行車について説明する。
図２は有軌道台車システムを天井走行車に適用した場合の構成を示す搬送車の上部正面図であり、図３は同じく上部側面図である。
【００１３】
図２および図３に示すごとく、搬送台車１３の上部には、受電ユニット９および駆動輪１４およびガイド輪１７が設けられている。駆動輪１４は搬送台車１３の駆動機構に接続されており、該車輪１４を駆動することにより、搬送台車１３が軌道１２に沿って移動するものである。
軌道１２の内側には、ガイド輪１７が当接しており、軌道１２の後部中央下面には凸部が設けられており、駆動輪１４が該凸部に当接しているものである。
ガイド輪１７および駆動輪１４は上部フレーム１１において保持されており、該上部フレーム１１は接続フレーム１８の上面に固設されているものである。
【００１４】
接続フレーム１８の側面には、受電ユニット９が配設されている。そして、接続フレーム１８の下面には、搬送部１９が装着されているものである。搬送車１３は該搬送部に荷物を載せ、軌道１２を移動するものである。
受電ユニット９は、給電線ホルダ３０と近接する位置に構成されている。
給電線ホルダ３０は、給電線５を該給電線ホルダ３０の搬送台車１３側において保持しているものである。これにより、給電線ホルダ３０を受電ユニット９に近づけ、給電線５より供給される電力を効率的に受けるものである。
【００１５】
本実施例における、非接触給電を用いた無人搬送システムにおいて、一次回路である電力供給装置１６から一定の電流が供給されるものであり、搬送車１３は該搬送車１３に設けられた二次回路である受電ユニット９により給電線５より非接触で電力の供給を受けるものである。
搬送車１３に電力を供給する電力供給装置１６は、一般的に用いられている定電圧電源と、インピーダンス変換部とを組合せて、給電線５に対し、できるだけ定電流に近い特性を持たせた正弦波電流を供給するようになっている。
【００１６】
図４は受電ユニットと給電線の構成を示す正面断面図である。
図４に示すごとく、受電ユニット９は、正面視E字状に構成されており、該受電ユニット９の中央部先端が給電線５・５の間に挿入される構成となっている。そして、受電ユニット９を構成するコアの中央部先端にはピックアップコイル２１が装着されており、該コイル２１により、給電線５に発生した磁界から、電磁誘導を利用して電力を受電するものである。
受電ユニット９は、上下の突出部２２・２２とその間の中央の突出部２３の間に形成した２つの凹部に構成した空間に給電線５・５をそれぞれ一本ずつ位置させる構成となっている。
コアは断面が略Ｅ字型をしたフェライト製の部材であり、該コアにピックアップコイル２１が巻かれている。
そして、この給電線５・５に高周波電流を流すことによって発生する磁界を、ピックアップコイル２１で受けるようにしている。そして、電磁誘導現象を利用し、ピックアップコイル２１に発生する誘導電圧から電力を取り出す。このようにして、給電線５から受電ユニット９に非接触で電力を供給し、走行用のモーターを駆動したり、制御機器に電力を供給する。
給電線ホルダ３０は、給電線５を平行に保持すると共に、搬送台車１３の進行方向に配設されている。これにより、搬送台車１３の受電ユニット９が、給電線ホルダ３０に接触しない構成となっている。
【００１７】
図４に示すごとく、給電線ホルダ３０は、給電線保持部４１、基部４２、連結部４３により構成されている。
給電線ホルダ３０は略Ｅ字状に構成されており、基部４２の側方に直角方向に突出した連結部４３・４３は、該連結部４３・４３が平行に構成されている。そして、連結部４３の先端には給電線保持部４１が構成されている。
連結部４３は、前記受電ユニット９の突出部２２・２３・２２の間隔に合わせ、凹部空間内に挿入されるものである。
給電線保持部４１は、受電ユニット９に対して、該受電ユニット９の凹部空間中央より奥側（閉塞側）に配置され、給電線５・５を保持するものである。
【００１８】
給電線保持部４１には正面視円弧状の凹部が構成されており、該凹部に給電線５を保持するものである。給電線保持部４１には側方に開口部が構成されており、該開口部より給電線５を給電線保持部４１に挿入するものである。給電線保持部４１において、開口部は基部４２の反対側方向に設けられており、連結部４３の延出方向に設けられている。
これにより、給電線５を挿入するための作業スペースを確保する事が容易であり、挿入時にかかる力を連結部４３が受け、給電線５挿入の作業を容易にすることができるものである。
さらに、連結部４３は中空構造になっており、基部４２と前記給電線保持部４１との間において、空洞が構成されている。
これにより、給電線ホルダ３０の軽量化を行うとともに、強度を維持するものである。
【００１９】
図５は搬送車に搭載される受電ユニットの構成を示す回路図である。
受電ユニット９はピックアップコイル２１を含む共振回路５２、インピーダンス変換回路５３、そして整流回路５４により構成されるものである。整流回路５４には搬送車１３に配設された駆動モータおよび制御回路により構成される駆動制御機構５６に接続されているものである。
受電ユニット９は、給電線５より、高周波で供給される電力をピックアップコイル２１により取り込み、共振回路５２により電流を増幅するものである。そして、増幅された電流はインピーダンス変換回路５３により、定電圧に変換され、整流回路５４を介して搬送車１３の駆動部および制御部に供給されるものである。
【００２０】
次に、受電ユニット９における整流回路以前の構成について説明する。
図６は受電ユニットにおける共振回路およびインピーダンス変換回路の構成を示す図である。
共振回路５２は、ピックアップコイル２１と共振コンデンサ６１により構成され、ピックアップコイル２１で電磁誘導により得られた電流を増幅するとともに定電流とするものである。インダクタンスをＬp、コンデンサ６１の容量をＣ、リアクトル６２のインダクタンスをＬとすると、Ｆp＝−Ｌp／ＬでかつＦp＝１―ω²ＬpＣ（ω：角速度）となるように各定数を選定することで、共振回路５２からの出力電力を非常に簡単な回路で、安定的に定電圧に変換することができる。
【００２１】
次に、本発明に係る非接触受電装置の動作を説明する。
前述のごとく、電力供給装置１６からは略正弦定電流が給電線５に供給される。そして、受電ユニット９のピックアップコイル２１により、電磁誘導を利用して非接触で電流を取り出し、それを共振回路５２にて、増幅すると共に定電流にする。
そして、その定電流をインピーダンス変換回路５３で定電圧に変換し、整流回路５４で直流に整流した後に、駆動制御機構５６へと供給する。
【００２２】
さらに、受電ユニット９の第二実施例である回路の構成について説明する。
図７は第二実施例である回路構成を示す図である。
第二実施例の回路は、ピックアップコイル２１と、該ピックアップコイル２１からの出力を増大させるための共振用のコンデンサ６１と、定電圧変換用リアクトル６２および、過電流を防ぐキャパシタ６３により構成されるものである。
コンデンサ６１はピックアップコイル２１に並列に接続されており、該コンデンサ６１に対して、直列にリアクトル６２が接続される。そして、リアクトル６２と並行にキャパシタ６３を接続するものである。
受電ユニット９において、キャパシタ６３を増設することにより、給電線５上を走行する他の搬送車１３がメンテナンスなどにより給電線５から取り外されても、駆動制御機構５６に過電流が流れるのを防ぐことができる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１に記載のごとく、ピックアップコイルと、受動素子からなるインピーダンス変換部と、整流回路とを備え、前記ピックアップコイルの出力の両端に、前記インピーダンス変換部の入力端がそれぞれ接続され、前記インピーダンス変換部の出力の両端に前記整流回路の入力端がそれぞれ接続され、電力が供給されている給電線から非接触で電力供給を受ける非接触給電の受電装置において、前記インピーダンス変換部は、前記インピーダンス変換部の入力端の一方に、キャパシタを接続し、前記キャパシタの出力端の一方にリアクトルを接続し、前記リアクトルの出力端を前記インピーダンス変換部の出力端の一方に接続し、前記インピーダンス変換部の入力端の他方と出力端の他方とを接続し、それに前記キャパシタの出力端の他方を接続し、前記ピックアップコイルのリアクタンスをＬ p 、前記コンデンサの容量をＣ、前記リアクトルのリアクタンスをＬ、角速度をωとし、Ｆ p ＝１―ω ² Ｌ p Ｃで、かつ、Ｆ p ＝−Ｌ p ／Ｌを満たすようにしたので、１つのキャパシタ、１つのリアクタにより構成される簡単なインピーダンス変換回路で高圧電圧を安定して取り出すことができる。
また、前記ピックアップコイルのリアクタンスをＬ p 、前記コンデンサの容量をＣ、前記リアクトルのリアクタンスをＬ、角速度をωとし、Ｆ p ＝１―ω ² Ｌ p Ｃで、かつ、Ｆ p ＝−Ｌ p ／Ｌを満たすようにしたので、出力電圧は、Ｌに比例した定電圧を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】給電線から非接触で電力を供給する方式の有軌道台車システムを模式的に示す図。
【図２】有軌道台車システムを天井走行車に適用した場合の構成を示す搬送車の上部正面図。
【図３】同じく上部側面図。
【図４】受電ユニットと給電線の構成を示す正面断面図。
【図５】搬送車に搭載される受電ユニットの構成を示す回路図。
【図６】受電ユニットにおける共振回路および整流回路の構成を示す図である。
【図７】第二実施例である回路構成を示す図。
【符号の説明】
５給電線
９受電ユニット
３０給電線ホルダ
５１ピックアップコイル
５２共振回路
５３定電圧変換回路
５４整流回路
６１コンデンサ
６２リアクトル
６３キャパシタ

Claims

ピックアップコイルと、受動素子からなるインピーダンス変換部と、整流回路とを備え、前記ピックアップコイルの出力の両端に、前記インピーダンス変換部の入力端がそれぞれ接続され、前記インピーダンス変換部の出力の両端に前記整流回路の入力端がそれぞれ接続され、電力が供給されている給電線から非接触で電力供給を受ける非接触給電の受電装置において、
前記インピーダンス変換部は、前記インピーダンス変換部の入力端の一方に、キャパシタを接続し、前記キャパシタの出力端の一方にリアクトルを接続し、前記リアクトルの出力端を前記インピーダンス変換部の出力端の一方に接続し、前記インピーダンス変換部の入力端の他方と出力端の他方とを接続し、それに前記キャパシタの出力端の他方を接続し、
前記ピックアップコイルのリアクタンスをＬ p 、前記コンデンサの容量をＣ、前記リアクトルのリアクタンスをＬ、角速度をωとし、Ｆ p ＝１―ω ² Ｌ p Ｃで、かつ、Ｆ p ＝−Ｌ p ／Ｌを満たすようにしたことを特徴とする非接触給電の受電装置。