JP2001211501A

JP2001211501A - 搬送装置の給電方法

Info

Publication number: JP2001211501A
Application number: JP2000018119A
Authority: JP
Inventors: Harumasa Yamamoto; 治正山本
Original assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Current assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】給電区間の給電線間に空隙部分の存在する給
電路に対し、搬送車の受電コイルが、給電区間の給電線
のどの位置において搬送車が停止しても、支障なく再起
動できるように非接触給電を行うことができる搬送装置
の給電方法を提供すること。【解決手段】複数に分割された給電区間に、電磁誘導
で非接触給電を行い、搬送車を走行路に沿って走行させ
る搬送装置の給電方法において、給電線３２、３２’、
３２”の連結部上を、搬送車に搭載した受電コイルが移
送する際、隣接する給電区間の給電位相を同一位相で給
電するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、搬送装置の給電方
法に関し、特に、工場内を稼働する有軌道無人搬送シス
テムで、複数の搬送車を同一軌道上に配し、非接触で給
電する場合において、搬送装置の搬送路が長く、あるい
は搬送車の台数が多く、所要負荷電力に対し、単一の給
電区間で給電できない場合に適した非接触給電を行う搬
送装置の給電方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、工場内を稼働する有軌道無人搬送
システムにおいては、給電線の線路長が長くなる場合、
あるいは負荷が大きい場合、搬送路を複数の区間に分割
して給電するようにしている。例えば、図４に示すよう
に、給電線の線路を４つの給電区間１、２、３、４に分
割し、かつこれらの給電区間１、２、３、４をループ状
に配設して、見かけ上１つの給電線１０を構成し、かつ
各給電区間１、２、３、４の給電線に対して各々独立し
た給電装置５、６、７、８を設けて給電するようにして
いる。この給電装置５、６、７、８には相互の依存関係
はなく、その出力の周波数、位相は独立し、整合がとれ
ていない状態にある。

【０００３】そして、この給電線の連結部は、図５に示
すように、例えば、一方の給電線１１から他方の給電線
１２に切り替わる部分では、給電線１１、１２間に、そ
の構成及び施工上、空隙Ｃが存在する。この空隙Ｃは、
電線の曲げ半径等の要因等により決まり、給電線１１、
１２はそれぞれ支持材１５により走行路面１６から所定
の間隔だけ浮上するように敷設されている。

【０００４】一方、搬送車側に搭載する受電コイル１７
は、コイル長さＬを有し、図５（Ｂ）に示すように、給
電線１１を支持した支持材１５を、Ｅ型コア１７Ｃの溝
の中心に位置するよう配置している。この受電コイル１
７の発生電圧と給電線との位置関係を図６に示す。搬送
車の走行により受電コイル１７が、給電線１１、１２間
の空隙Ｃにさしかかる前においては、出力電圧Ｅｃは、
図６に示す如く受電コイルの位置に関係なく出力は一定
になる。そして、受電コイル１７が、前記空隙Ｃを通り
抜けた後も前記と同様に出力電圧Ｅｃの一定となる。

【０００５】しかし、給電線１１、１２間の空隙Ｃの区
間に搬送車側の受電コイル１７がある間は、図６の出力
電圧Ｅａ、Ｅｂにて示すように電圧が、出力電圧Ｅｃよ
りも低下する。さらに、給電線１１と給電線１２の位相
が反転している場合には、出力電圧Ｅｄに示すようにゼ
ロまで下がる。また、２つの給電線１１、１２の周波数
が一致していない場合には、空隙Ｃ区間内での出力電圧
は２つの周波数の差分周波数で変動する。周波数が一致
しているが、位相が異なる場合には位相差によって出力
し得る電圧Ｅｇが変化するものとなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
の非接触給電を行う搬送装置の給電方法には、給電区間
の給電線間に空隙部分の存在する給電路に対し、単一の
受電コイルで受電し、搬送車の動力源に供する場合、こ
の空隙区間を通過、あるいはこの区間で停止後に再起動
する起動電力よりも空隙部で供給できる電力が少ない場
合には、この位置で搬送車が停止したり、あるいは停止
後の再起動ができなくなったりして、搬送車の運用に支
障をきたすという問題点があった。

【０００７】本発明は、従来の非接触給電を行う搬送装
置の給電方法の有する問題点に鑑み、給電区間の給電線
間に空隙部分の存在する給電路に対し、搬送車の受電コ
イルが、給電区間の給電線のどの位置において搬送車が
停止しても、支障なく再起動できるように非接触給電を
行うことができる搬送装置の給電方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の搬送装置の給電方法は、複数に分割された
給電区間に、電磁誘導で非接触給電を行い、搬送車を走
行路に沿って走行させる搬送装置の給電方法において、
給電線の連結部上を、搬送車に搭載した受電コイルが移
送する際、隣接する給電区間の給電位相を同一位相で給
電するようにしたことを特徴とする。

【０００９】上記の構成からなる本発明の非接触給電を
行う搬送装置の給電方法は、隣接する給電区間の給電位
相を同一位相で給電しているため、搬送車が給電区間の
給電線間の空隙部分に受電コイルが位置するように停止
しても、受電コイルの出力低下を最小限に抑制すること
ができるので、支障なく再起動でき、搬送車の走行を安
定させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の搬送装置の給電方
法の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１１】図１〜図３は、本発明の搬送装置の給電方
法の一実施例を示す。給電区間の給電線間の空隙Ｃの区
間において、図６の線図で示すように、出力電圧Ｅａで
空隙区間の最低電圧Ｅｇがコイルの長さＬと空隙Ｃの区
間長で決まり、時間に依存しない方法について説明す
る。

【００１２】図１には、図４の従来装置に示すように、
給電線を、複数の給電区間に分割し、これをループ状に
配設して１つの給電線を構成し、かつ各給電区間の給電
線毎に給電装置を接続する場合における１台分の給電装
置２０の構成を示す。本発明の給電装置２０は、外部か
らの同期信号の入力インターフェース（ラインレシー
バ）２１と、同期信号の出力インターフェース（ライン
ドライバ）２２と、同期信号を内部信号、外部信号のい
ずれか一方を選択する選択スイッチ２３と、水晶発振器
による発振回路２４と、給電線に供給する周波数１０ｋ
Ｈｚの同期信号に周波数を分周する分周回路２５と、遅
延回路２６と、ゲート駆動信号生成回路２７と、ＩＧＢ
Ｔ等の電力スイッチング素子のゲート駆動回路２８と、
主回路部分の整流、平滑を行う電源回路２９と、ＩＧＢ
Ｔ等のスイッチング素子で単相交流を発生する主回路３
０とから構成される。

【００１３】複数の給電区間に分割し、かつ各給電区間
の給電線毎に、上述構成の給電装置２０を接続する場
合、図２に示す如く配置する。ここでは、一例として、
閉じた給電線路の場合について説明する。図２において
は、３台の給電装置２０、２０’２０”を配置し、その
出力にそれぞれ給電線３２、３２’、３２”を接続し、
かつ給電線３２、３２’、３２”をループ状に隣接して
構成した場合を示したが、給電装置２０’、２０”及び
給電線３２’、３２”の間には、同様に構成する複数の
給電装置、給電線（いずれも図示省略）を介在させるこ
とができる。

【００１４】各給電装置２０、２０’２０”の間は、同
期信号３１、３１’、３１”をカスケート接続する。最
上流の給電装置２０は、同期信号の選択スイッチ２３を
回路２３２側に接続し、給電装置２０の同期信号を出力
インターフェース２２を介して外部に出力するととも
に、遅延回路２６にも供給する。下流側の給電装置２
０’、２０”は、同期信号選択を選択スイッチ２３の回
路２３１側に接続し、上流側の給電装置２０からの同期
信号３６を、下流側の給電装置２０’、２０”に出力す
るとともに、遅延回路２６に供給するように構成する。

【００１５】回路動作を図３に基づいて説明する。水晶
発振回路２４のクロック信号３５を分周し、同期信号３
６を生成する。同期信号３６の周期３９はクロック信号
３５の周期の分周比倍になる。一例として同期信号３６
の周波数を１０Ｈｚ近傍とし、周期を１μｓ単位で設定
する場合、クロック信号３５の周波数は１０ＭＨｚとな
る。設定分解能を上げる場合にはクロック信号３５の周
波数をさらに高くする。

【００１６】遅延回路２６は、外部あるいは内部の同期
信号３６から遅延時間４０だけ信号を遅らせる。給電線
の端部近傍に給電装置を設置し、同期信号を同軸ケーブ
ル、光ファイバー等の伝送線（伝送媒体）で伝送する場
合、距離に比例した遅延を生じる。伝搬速度ｖ、上流か
ら最下流までの伝送線の長さＬw、信号の遅延時間Ｔd
1、光速度ｃ、媒体の比透磁率μs（＝１）、媒体の比誘
電率εsとすると、次式の関係が成立する。

【００１７】ｖ＝（μs・εs）^-1/2・ｃ＝εs^-1/2・ｃ

【００１８】Ｔd1＝Ｌw・ｖ＝εs^-1/2・Ｌw・ｃ

【００１９】また、ラインドライバ２２及びラインレシ
ーバ２１のインターフェース部の信号の遅延Ｔd2は、回
路素子、構成で決まる１段当たりの遅延時間Ｔdu、給電
装置の台数ｎとすると、次式となる。Ｔd2＝（ｎ−１）Ｔdu

【００２０】最下流の給電装置２０”までの遅延Ｔd
は、次式となる。Ｔd＝Ｔd1＋Ｔd2

【００２１】すべての給電装置の遅延回路２６の出力の
位相を、最上流の給電装置２０の分周回路２５に対し、
同一値に合わせるため、最上流の給電装置２０の遅延時
間設定Ｔsは、次式にように最下流の給電装置２０”ま
での遅延時間Ｔdに設定する。Ｔs＝Ｔd

【００２２】最下流の給電装置２０”の遅延時間設定Ｔ
s”は、次式にようにインターフェース１段分の遅延時
間Ｔduとする。Ｔs”＝Ｔdu

【００２３】中間に位置する給電装置２０’の遅延時間
設定は上流からの段数と同期信号の伝送線長に応じた値
をＴsからＴs”の間で設定する。

【００２４】ここで、最大の遅延時間Ｔdは同期信号の
周期を越えることはできない。

【００２５】通常の伝送線の遅延は、導線で１００ｍ当
たり４μｓ、光ファイバーで４〜５μｓである。インタ
ーフェース部の遅延は１段当たり１〜３μｓ以下とな
り、搬送装置を設置する数１００ｍ程度の走行路に対
し、給電区間を１０区間程度に分割給電することができ
る。

【００２６】ゲート信号生成回路２６は遅延した同期信
号３６を起動信号として、パルス幅４１、４４、４５、
４７のパルスをパルス間隔４２、４４、４６の間隔をお
いて発生する。ゲート駆動信号は正負の信号で図示して
いる。正極性のパルスはＵ相のハイサイド側ゲート、負
極性のパルスはＶ相のハイサイド側ゲートの駆動信号を
示すものとする。

【００２７】ローサイド側ゲートはハイサイド側と相補
関係にあり、かつ、上下のトランジスタが同時に動作し
ないようデッドタイムを設けるのは通常のインバータと
同様である。

【００２８】このパルス幅、パルス間隔はそれぞれ独立
した値に設定することができる。あるいは設定を共通に
し、パルス幅４１、４３、４５、４７を同一の値、パル
ス間隔４２、４６を同一の値に設定することもできる。

【００２９】設定値をそれぞれ独立にした場合、不適切
な設定値を選んだ場合、給電線に直流成分が重畳する
が、先の如く同一値を設定した場合、正負で対称となり
直流分が重畳しないものとなる。

【００３０】給電線の電圧の基本波成分は、図３おい
て、線図３８に示すように発生する。非接触給電の給電
側、あるいは受電側で共振回路を構成する場合は、高調
波成分ではなく基本波成分が電力伝達の支配要因である
ため、基本波成分に着目する。

【００３１】本実施例は１周期を正負それぞれ２分割の
矩形波で駆動する方法を説明したが、さらに波形を細分
化することもできる。この細分化の限度はパワー素子の
スイッチング時間に依存するもので、本実施例の方法に
依存するものではない。また、正負を１パルスで駆動す
ることも可能である。

【００３２】この方法では、同期信号により１周期分の
波形を生成し、個々の給電装置は他励動作となるため給
電線の位相を整合することが可能となる。

【００３３】以上、本発明の搬送装置の給電方法につい
て、１台のインバータ（給電装置）で１本の給電線に給
電するようにした実施例に基づいて説明したが、本発明
は、この実施例に記載した構成に限定されるものではな
く、例えば、図７に示すように、複数台のインバータ２
０ａ₁、２０ａ₂、２０ｂ₁、２０ｂ₂、２０ｃ₁、２０ｃ₂
を１本の給電線３２ａ、３２ｂ、３２ｃに並列接続し、
各給電線３２ａ、３２ｂ、３２ｃを駆動するようにする
等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を
変更することができるものである。なお、図７に示すよ
うに、複数台のインバータ２０ａ₁、２０ａ₂、２０
ｂ₁、２０ｂ₂、２０ｃ₁、２０ｃ₂を１本の給電線３２
ａ、３２ｂ、３２ｃに並列接続することにより、小容量
のインバータを、見かけ上、大容量化して使用すること
ができ、これによって、電流容量が小さい方が高速スイ
ッチングが可能なＩＧＢＴ等の電力スイッチング素子の
特性を生かすことができるとともに、製作が困難である
という大容量の高周波インバータの問題点を回避できる
等の運用上のメリットがある。

【００３４】

【発明の効果】本発明の搬送装置の給電方法によれば、
隣接する給電区間の給電位相を同一位相で給電するよう
にしているため、搬送車が給電区間の給電線間の空隙部
分に受電コイルが位置するように停止しても、受電コイ
ルの出力低下を最小限に抑制することができるので、支
障なく再起動でき、搬送車の走行を安定させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の搬送装置の給電方法の実施の形態を示
し、１台分の給電装置の構成を示す回路図である。

【図２】給電装置の回路図である。

【図３】回路動作の説明図である。

【図４】従来の非接触給電を行う搬送装置の給電方法を
示し、搬送路を複数の区間に分割して給電する説明図で
ある。

【図５】Ｅ型コアを有する受電コイルにて給電線より給
電状態の説明図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図で
ある。

【図６】受電コイルの発生電圧と給電線との位置関係を
示す説明図である。

【図７】本発明の搬送装置の給電方法の実施の形態を示
し、複数台のインバータを１本の給電線に並列接続する
構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１、２、３、４給電区間１０、１１給電線１５支持材１６走行路面１７受電コイル５、６、７、８給電装置２０、２０’、２０” 給電装置２１入力インターフェース２２同期信号の出力インターフェース２３同期信号を内部信号、外部信号のいずれか一方を
選択する選択スイッチ２４水晶発振器による発振回路２５分周回路２６遅延回路２７ゲート駆動信号生成回路２８電力スイッチング素子のゲート駆動回路２９電源回路３０主回路３１、３１’、３１” 同期信号３２、３２’、３２” 給電線３５クロック信号３６同期信号３９同期信号の周期４０遅延時間４１、４２、４４、４５、４６、４７パルス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数に分割された給電区間に、電磁誘導
で非接触給電を行い、搬送車を走行路に沿って走行させ
る搬送装置の給電方法において、給電線の連結部上を、
搬送車に搭載した受電コイルが移送する際、隣接する給
電区間の給電位相を同一位相で給電するようにしたこと
を特徴とする搬送装置の給電方法。