JP2001225675A - 非接触給電装置 - Google Patents
非接触給電装置Info
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- JP2001225675A JP2001225675A JP2000039445A JP2000039445A JP2001225675A JP 2001225675 A JP2001225675 A JP 2001225675A JP 2000039445 A JP2000039445 A JP 2000039445A JP 2000039445 A JP2000039445 A JP 2000039445A JP 2001225675 A JP2001225675 A JP 2001225675A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 二次側の供給電力を効率良く抽出し得る非接
触給電装置を得ること。 【解決手段】 移動体が走行する走行路に沿うと共に、
所定の弛みを有するように架線した交流電流を流す給電
線３と、移動体に設けられると共に、給電線３を内包す
る凹部を有しており、移動体の移動により給電線３との
相対位置が変動するコア５と、移動体の移動中におけ
る、給電線３から負荷に伝達される電力がほぼ一定にな
るようにコア５に所定の巻数で巻回されると共に、給電
線３と所定の空隙を有するコイル１０７とを備えたもの
である。
触給電装置を得ること。 【解決手段】 移動体が走行する走行路に沿うと共に、
所定の弛みを有するように架線した交流電流を流す給電
線３と、移動体に設けられると共に、給電線３を内包す
る凹部を有しており、移動体の移動により給電線３との
相対位置が変動するコア５と、移動体の移動中におけ
る、給電線３から負荷に伝達される電力がほぼ一定にな
るようにコア５に所定の巻数で巻回されると共に、給電
線３と所定の空隙を有するコイル１０７とを備えたもの
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、案内レールに沿って
架線された給電線を流れる交流から電磁誘導作用により
電力を取り込むための給電部を備えた非接触給電装置の
改良に関するものである。
架線された給電線を流れる交流から電磁誘導作用により
電力を取り込むための給電部を備えた非接触給電装置の
改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、天井に架設された案内レールに沿
って走行し、工場あるいは倉庫内のステーション間にお
いて荷の搬送作業をするモノレール式の搬送装置（移動
体）が提案されている。この種の搬送装置の給電方法と
して、案内レールに配線された給電線に対向させた状態
にピックアップユニットを移動体に取り付け、このピッ
クアップユニットを用い、給電線を流れる交流（高周波
電流）から電磁誘導作用を利用して電力を取り込む非接
触給電装置が知られている（例えば特開平５−２０７６
０６号公報等）。
って走行し、工場あるいは倉庫内のステーション間にお
いて荷の搬送作業をするモノレール式の搬送装置（移動
体）が提案されている。この種の搬送装置の給電方法と
して、案内レールに配線された給電線に対向させた状態
にピックアップユニットを移動体に取り付け、このピッ
クアップユニットを用い、給電線を流れる交流（高周波
電流）から電磁誘導作用を利用して電力を取り込む非接
触給電装置が知られている（例えば特開平５−２０７６
０６号公報等）。
【０００３】この非接触給電装置では、図６に示すよう
に給電部１は、移動体が走行する走行路に沿うと共に、
相互に平行な往復経路をとって、所定の弛みを有するよ
うに架線した交流電流を流す二本の給電線３と、給電線
３を覆うように対向配置されると共に、移動体に固定さ
れたピックアップユニット２とを備え、ピックアップユ
ニット２には、Ｅ型形状のコア５と、その中央脚部５ａ
に巻回されると共に、負荷（図示せず）が接続された受
電用の二次コイル７とを備えている。
に給電部１は、移動体が走行する走行路に沿うと共に、
相互に平行な往復経路をとって、所定の弛みを有するよ
うに架線した交流電流を流す二本の給電線３と、給電線
３を覆うように対向配置されると共に、移動体に固定さ
れたピックアップユニット２とを備え、ピックアップユ
ニット２には、Ｅ型形状のコア５と、その中央脚部５ａ
に巻回されると共に、負荷（図示せず）が接続された受
電用の二次コイル７とを備えている。
【０００４】ここで、給電部１における給電線３とコア
５との間に形成された隙間ｇは、ピックアップユニット
２が移動する時に、コア５のＸ方向の位置が変動しても
給電線３とコア５とが接触しないようにするために設け
られている。かかる給電部１は、給電線３を流れる高周
波電流によりコア５には同図に矢印で示すような磁束の
向きの磁気回路が形成され、この磁気回路に基づき二次
コイル７に電流が誘起されて負荷（図示せず）に電力を
給電線３から無接触により給電するものである。
５との間に形成された隙間ｇは、ピックアップユニット
２が移動する時に、コア５のＸ方向の位置が変動しても
給電線３とコア５とが接触しないようにするために設け
られている。かかる給電部１は、給電線３を流れる高周
波電流によりコア５には同図に矢印で示すような磁束の
向きの磁気回路が形成され、この磁気回路に基づき二次
コイル７に電流が誘起されて負荷（図示せず）に電力を
給電線３から無接触により給電するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された非接触給電装置はピックアップユニッ
ト２の移動に伴い、給電線３の弛みなどのために、図６
に示すＹ方向に給電線３とコア５との相対位置がａ〜ｂ
の範囲で変動し、例えば、該位置変動は最大５０ｍｍと
なる（実測値）。給電線３と二次コイル７との相互イン
ダクタンスＭは、二次コイル７の巻回数を９回として電
線直径を４ｍｍ、二次コイル７の長さＬを３６ｍｍとす
ると、位置ａで３０μHから位置ｂで１８μHと６０％に
減少する（実測値）。なお、給電線３の直径は９ｍｍ、
隙間ｇは２０ｍｍである。一方、二次コイル７の自己イ
ンダクタンスＬ2は一定値である。従って、二次側の負
荷への供給電力が相互インダクタンスＭの２乗に比例し
て約３６％変動するので、一定の電力を負荷に供給でき
ないという問題点があった。
ように構成された非接触給電装置はピックアップユニッ
ト２の移動に伴い、給電線３の弛みなどのために、図６
に示すＹ方向に給電線３とコア５との相対位置がａ〜ｂ
の範囲で変動し、例えば、該位置変動は最大５０ｍｍと
なる（実測値）。給電線３と二次コイル７との相互イン
ダクタンスＭは、二次コイル７の巻回数を９回として電
線直径を４ｍｍ、二次コイル７の長さＬを３６ｍｍとす
ると、位置ａで３０μHから位置ｂで１８μHと６０％に
減少する（実測値）。なお、給電線３の直径は９ｍｍ、
隙間ｇは２０ｍｍである。一方、二次コイル７の自己イ
ンダクタンスＬ2は一定値である。従って、二次側の負
荷への供給電力が相互インダクタンスＭの２乗に比例し
て約３６％変動するので、一定の電力を負荷に供給でき
ないという問題点があった。
【０００６】かかる課題を解決するのに、給電線３と二
次コイル７との電磁的な結合度が変化しないように、コ
ア５の中央部５ａに二次コイル７を形成する電線を多数
巻回する手段がある。しかしながら、二次コイル７を多
数巻回し過ぎると、二次コイル７の自己インダクタンス
Ｌ2が巻数の２乗に比例して増加し、二次側負荷電流は
二次コイル７の巻数に反比例すると共に、自己インダク
タンスＬ2に反比例して減少する。よって、二次コイル
７の巻回数を増加し過ぎると、負荷への供給電力が低下
するので、適切でない。これを数式により示せば下記と
なる。
次コイル７との電磁的な結合度が変化しないように、コ
ア５の中央部５ａに二次コイル７を形成する電線を多数
巻回する手段がある。しかしながら、二次コイル７を多
数巻回し過ぎると、二次コイル７の自己インダクタンス
Ｌ2が巻数の２乗に比例して増加し、二次側負荷電流は
二次コイル７の巻数に反比例すると共に、自己インダク
タンスＬ2に反比例して減少する。よって、二次コイル
７の巻回数を増加し過ぎると、負荷への供給電力が低下
するので、適切でない。これを数式により示せば下記と
なる。
【０００７】即ち、非接触給電装置の等価回路を図７に
示し、この等価回路より下記の回路方程式を得る。 SＭ（ｉ1−ｉ2）＝ S（Ｌ2−Ｍ）ｉ2＋Ｖc1・・・・・（１） Ｖc1＝（ｉ2−ｉ3）／SＣ1＝ ｉ3×Ｒ・・・・・・・（２） ｉ1＝ｉ0／ｎ・・・・・・・・（３） ここに、Ｓ：ラプラス演算子、 ｉ0：一次側電流（Ａ） ｉ1：二次側換算の一次側電流（Ａ）、ｉ2：二次側電流
値（Ａ） ｉ3：二次側負荷電流値（Ａ）、 Ｒ：負荷の抵抗値
（Ω）、ｎ：巻数比 Ｃ1：共振コンデンサの静電容量（Ｆ）、Ｖc1：コンデ
ンサ電圧（Ｖ） 上記（１），（２）式より SＭｉ1＝ SＬ2ｉ2＋ ｉ3×Ｒ・・・・・・・・（４） 上記（２）式より ｉ2＝（１＋SＣ1Ｒ） ｉ3・・・・・・・・（５） （５）式を（４）式に代入してまとめると、 ｉ3／ ｉ1＝ SＭ／（S2Ｃ1ＲＬ2＋ SＬ2＋ Ｒ）・・（６） ここで、二次側回路のＬ2とＣ1とが共振状態であると、 S2Ｃ1Ｌ2＋１＝０・・・・（７） ここで、（７）式を（６）式に代入すると、二次側負荷
電流ｉ3は下式となる。 ｉ3＝（Ｍ× ｉ1）／ Ｌ2＝（Ｍ× ｉ0）／（ Ｌ2×ｎ）・・・・（８） よって、負荷Ｒの負荷電力Ｗは下式となる。 Ｗ＝ ｉ3 2×Ｒ・・・・（９）
示し、この等価回路より下記の回路方程式を得る。 SＭ（ｉ1−ｉ2）＝ S（Ｌ2−Ｍ）ｉ2＋Ｖc1・・・・・（１） Ｖc1＝（ｉ2−ｉ3）／SＣ1＝ ｉ3×Ｒ・・・・・・・（２） ｉ1＝ｉ0／ｎ・・・・・・・・（３） ここに、Ｓ：ラプラス演算子、 ｉ0：一次側電流（Ａ） ｉ1：二次側換算の一次側電流（Ａ）、ｉ2：二次側電流
値（Ａ） ｉ3：二次側負荷電流値（Ａ）、 Ｒ：負荷の抵抗値
（Ω）、ｎ：巻数比 Ｃ1：共振コンデンサの静電容量（Ｆ）、Ｖc1：コンデ
ンサ電圧（Ｖ） 上記（１），（２）式より SＭｉ1＝ SＬ2ｉ2＋ ｉ3×Ｒ・・・・・・・・（４） 上記（２）式より ｉ2＝（１＋SＣ1Ｒ） ｉ3・・・・・・・・（５） （５）式を（４）式に代入してまとめると、 ｉ3／ ｉ1＝ SＭ／（S2Ｃ1ＲＬ2＋ SＬ2＋ Ｒ）・・（６） ここで、二次側回路のＬ2とＣ1とが共振状態であると、 S2Ｃ1Ｌ2＋１＝０・・・・（７） ここで、（７）式を（６）式に代入すると、二次側負荷
電流ｉ3は下式となる。 ｉ3＝（Ｍ× ｉ1）／ Ｌ2＝（Ｍ× ｉ0）／（ Ｌ2×ｎ）・・・・（８） よって、負荷Ｒの負荷電力Ｗは下式となる。 Ｗ＝ ｉ3 2×Ｒ・・・・（９）
【０００８】負荷電力Ｗは上記（８），（９）式より二
次コイル７の巻回数、相互インダクタンス等により変化
する。これを前記条件（給電線３の直径９ｍｍ，隙間ｇ
を２０ｍｍ，二次コイル７の電線直径４ｍｍ）にて、二
次コイル７の巻回数と出力電力比との比を実験により確
認すると、図８に示す曲線を得る。図８から明らかのよ
うに巻数を巻回しすぎると、負荷に供給される電力が低
下する。
次コイル７の巻回数、相互インダクタンス等により変化
する。これを前記条件（給電線３の直径９ｍｍ，隙間ｇ
を２０ｍｍ，二次コイル７の電線直径４ｍｍ）にて、二
次コイル７の巻回数と出力電力比との比を実験により確
認すると、図８に示す曲線を得る。図８から明らかのよ
うに巻数を巻回しすぎると、負荷に供給される電力が低
下する。
【０００９】また、図９（ａ）に示すように二次側の供
給電力の増加を図るために、複数のピックアップユニッ
ト２を用いて給電部１０を構成する場合、限られたスペ
ースに設置するために、ピックアップユニット２どおし
を近接して配置するのが一般である。かかる構成におい
て、二次コイル７に電流が図９（ｂ）の方向に流れる
と、反時計回りの磁束φ１と、時計回りの磁束φ２が発
生し、二つのコア５間に給電線３の中央部３ａに磁束φ
１、φ２が加算するように鎖交する。該磁束φ１、φ２
により給電線３の中央部３ａに渦電流が流れて鉄損が生
じ、該中央部３ａの温度を上昇が高くなり、給電線３の
抵抗値が増加して二次側負荷電力が低下するという問題
点があった。
給電力の増加を図るために、複数のピックアップユニッ
ト２を用いて給電部１０を構成する場合、限られたスペ
ースに設置するために、ピックアップユニット２どおし
を近接して配置するのが一般である。かかる構成におい
て、二次コイル７に電流が図９（ｂ）の方向に流れる
と、反時計回りの磁束φ１と、時計回りの磁束φ２が発
生し、二つのコア５間に給電線３の中央部３ａに磁束φ
１、φ２が加算するように鎖交する。該磁束φ１、φ２
により給電線３の中央部３ａに渦電流が流れて鉄損が生
じ、該中央部３ａの温度を上昇が高くなり、給電線３の
抵抗値が増加して二次側負荷電力が低下するという問題
点があった。
【００１０】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたもので、二次側の供給電力を効率良く抽出し得る
非接触給電装置を提供するものである。
されたもので、二次側の供給電力を効率良く抽出し得る
非接触給電装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る非接触
給電装置は、移動体が走行する走行路に沿うと共に、所
定の弛みを有するように架線した交流電流を流す給電線
と、上記移動体に設けられると共に、上記給電線を内包
する凹部を有しており、上記移動体の移動により上記給
電線との相対位置が変動するコアと、上記移動体の移動
中における、上記給電線から電磁誘導作用で負荷に非接
触により供給される電力がほぼ一定になるように上記コ
アに所定の巻数で巻回されると共に、上記給電線と所定
の隙間を有するコイルと、を備えたことを特徴とするも
のである。
給電装置は、移動体が走行する走行路に沿うと共に、所
定の弛みを有するように架線した交流電流を流す給電線
と、上記移動体に設けられると共に、上記給電線を内包
する凹部を有しており、上記移動体の移動により上記給
電線との相対位置が変動するコアと、上記移動体の移動
中における、上記給電線から電磁誘導作用で負荷に非接
触により供給される電力がほぼ一定になるように上記コ
アに所定の巻数で巻回されると共に、上記給電線と所定
の隙間を有するコイルと、を備えたことを特徴とするも
のである。
【００１２】第２の発明に係る非接触給電装置は、移動
体が走行する走行路に沿うと共に、所定の弛みを有する
ように架線した交流電流を流す給電線と、上記移動体に
設けられると共に、上記給電線を内包する凹部を有して
おり、上記移動体の移動により上記給電線との相対位置
が変動するコアと、上記コアに巻回されると共に、上記
給電線から電磁誘導作用で負荷に非接触により電力を供
給するコイルとを備えた非接触給電装置であって、上記
給電線は上記移動体の移動中における、上記給電線から
上記コイルを介して上記負荷に伝達される電力がほぼ一
定になるように、上記コイルに対向して上記コアの凹部
内を縦方向に複数配設されると共に、並列接続された、
ことを特徴とするものである。
体が走行する走行路に沿うと共に、所定の弛みを有する
ように架線した交流電流を流す給電線と、上記移動体に
設けられると共に、上記給電線を内包する凹部を有して
おり、上記移動体の移動により上記給電線との相対位置
が変動するコアと、上記コアに巻回されると共に、上記
給電線から電磁誘導作用で負荷に非接触により電力を供
給するコイルとを備えた非接触給電装置であって、上記
給電線は上記移動体の移動中における、上記給電線から
上記コイルを介して上記負荷に伝達される電力がほぼ一
定になるように、上記コイルに対向して上記コアの凹部
内を縦方向に複数配設されると共に、並列接続された、
ことを特徴とするものである。
【００１３】第３の発明に係る非接触給電装置は、コア
の凹部内には、給電線を縦方向に複数配設されると共
に、並列接続されたことを特徴とするものである。
の凹部内には、給電線を縦方向に複数配設されると共
に、並列接続されたことを特徴とするものである。
【００１４】第４の発明に係る非接触給電装置は、移動
体が走行する走行路に沿うと共に、所定の弛みを有する
ように架線した交流電流を流す給電線と、上記移動体に
は、上記給電線から電磁誘導作用を生じるためのコア及
びコイルを有すると共に、上記給電線に対して並設して
負荷に電力を供給する少なくとも第１及び第２のピック
アップユニットと、上記コアには、上記コイルを巻回す
るのに用いる少なくとも二つの溝状の切り欠き部と、を
備えたことを特徴とするものである。
体が走行する走行路に沿うと共に、所定の弛みを有する
ように架線した交流電流を流す給電線と、上記移動体に
は、上記給電線から電磁誘導作用を生じるためのコア及
びコイルを有すると共に、上記給電線に対して並設して
負荷に電力を供給する少なくとも第１及び第２のピック
アップユニットと、上記コアには、上記コイルを巻回す
るのに用いる少なくとも二つの溝状の切り欠き部と、を
備えたことを特徴とするものである。
【００１５】第５の発明に係る非接触給電装置のコイル
は筒型の非磁性体のボビンに巻かれ、ボビンを切り欠き
部に係合させた、ことを特徴とするものである。
は筒型の非磁性体のボビンに巻かれ、ボビンを切り欠き
部に係合させた、ことを特徴とするものである。
【００１６】第６の発明に係る非接触給電装置は、移動
体が走行する走行路に沿うと共に、所定の弛みを有する
ように架線した交流電流を流す給電線と、上記移動体に
は、上記給電線から電磁誘導作用を生じるためのコア及
びコイルを有すると共に、上記給電線に対して並設して
負荷に電力を供給する少なくとも第１及び第２のピック
アップユニットと、上記第１のピックアップユニットと
上記第２のピックアップユニットとの対向側の上記コイ
ル端部に設けられると共に、上記コイルに電流が流れて
発生する磁束が上記コアを介して通過する磁性体部材
と、を備えたことを特徴とするものである。
体が走行する走行路に沿うと共に、所定の弛みを有する
ように架線した交流電流を流す給電線と、上記移動体に
は、上記給電線から電磁誘導作用を生じるためのコア及
びコイルを有すると共に、上記給電線に対して並設して
負荷に電力を供給する少なくとも第１及び第２のピック
アップユニットと、上記第１のピックアップユニットと
上記第２のピックアップユニットとの対向側の上記コイ
ル端部に設けられると共に、上記コイルに電流が流れて
発生する磁束が上記コアを介して通過する磁性体部材
と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】第７の発明に係る非接触給電装置のコア
は、中央部と二つの側面部とを有する略Ｅ形状であっ
て、中央部にコイルが巻回された、ことを特徴とするも
のである。
は、中央部と二つの側面部とを有する略Ｅ形状であっ
て、中央部にコイルが巻回された、ことを特徴とするも
のである。
【００１８】
【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の一実施
の形態を図１によって説明する。図１はこの発明の一実
施の形態による二次コイルに平型導電体を用いた給電部
の正面図である。図１において、給電部１００は、交流
電流を流すと共に、案内レールに沿い相互に平行な往復
経路をとって所定の弛みを有するように架線された二本
の給電線３と、この給電線３に近接配置されると共に、
移動体（図示せず）に固定されたピックアップユニット
１０２を備え、ピックアップユニット１０２には、中央
部５ａと二つの側面部５ｃとから形成される二つの凹部
毎に各１本の給電線３を内包するＥ型形状のコア５と、
コア５の中央部５ａには、好ましくは絶縁された、厚さ
ａ，幅ｄの平型導電体１０７ａを用いて、図８に示すよ
うに二次側電力を効率良く抽出するために９回巻回され
た二次コイル１０７とが形成されている。なお、二次コ
イル１０７には、図７に示すようにコンデンサ（ Ｃ1）
及び負荷（Ｒ）が接続されている。ここで、二次コイル
１０７を平型導電体１０７ａとしたのは、所定の巻回
数、例えば９回において、二次コイル１０７の長さＬを
長くして、給電線３の弛み、ピックアップユニット１０
２の移動によって生じる給電線３とコア５とのＹ方向
（上下方向）の相対位置がａ〜ｂの範囲で変動しても、
給電線３と二次コイル１０７とを常に対向する位置に存
在させることにより給電線３と二次コイル１０７との相
互インダクタンスをほぼ一定値とし、しかも、給電線３
の表面と二次コイル１０７の表面との間には、従来と同
様な隙間ｇを確保するためである。
の形態を図１によって説明する。図１はこの発明の一実
施の形態による二次コイルに平型導電体を用いた給電部
の正面図である。図１において、給電部１００は、交流
電流を流すと共に、案内レールに沿い相互に平行な往復
経路をとって所定の弛みを有するように架線された二本
の給電線３と、この給電線３に近接配置されると共に、
移動体（図示せず）に固定されたピックアップユニット
１０２を備え、ピックアップユニット１０２には、中央
部５ａと二つの側面部５ｃとから形成される二つの凹部
毎に各１本の給電線３を内包するＥ型形状のコア５と、
コア５の中央部５ａには、好ましくは絶縁された、厚さ
ａ，幅ｄの平型導電体１０７ａを用いて、図８に示すよ
うに二次側電力を効率良く抽出するために９回巻回され
た二次コイル１０７とが形成されている。なお、二次コ
イル１０７には、図７に示すようにコンデンサ（ Ｃ1）
及び負荷（Ｒ）が接続されている。ここで、二次コイル
１０７を平型導電体１０７ａとしたのは、所定の巻回
数、例えば９回において、二次コイル１０７の長さＬを
長くして、給電線３の弛み、ピックアップユニット１０
２の移動によって生じる給電線３とコア５とのＹ方向
（上下方向）の相対位置がａ〜ｂの範囲で変動しても、
給電線３と二次コイル１０７とを常に対向する位置に存
在させることにより給電線３と二次コイル１０７との相
互インダクタンスをほぼ一定値とし、しかも、給電線３
の表面と二次コイル１０７の表面との間には、従来と同
様な隙間ｇを確保するためである。
【００１９】上記のように構成された非接触給電装置の
給電部１００よれば、給電線３の位置がＹ方向（上下方
向）に移動しても給電線３と二次コイル１０７の磁気的
な結合度を示すＭ／ Ｌ2に変動が少ないので、ピックア
ップユニット１０２等の位置が変動しても二次側の給電
電力をほぼ一定にできるものである。ここで、磁気的な
結合度をＭ／ Ｌ2により評価するのは、前記（８）式よ
り二次側負荷電流と給電線３を流れる電流との関係式を
根拠とする。給電線３の直径を９ｍｍ、隙間ｇを２０ｍ
ｍ、二次コイル１０７の平型導電体１０７ａの厚さａを
４ｍｍ、幅ｄを８ｍｍ、コイル長さＬを８８ｍｍとし
て、磁気的な結合度をＭ／ Ｌ2の変化を実験によって確
認すると、給電線３が位置ａでは、相互インダクタンス
Ｍは３０μＨ、自己インダクタンスＬ2は１００μＨが
となり、給電線３が位置ｂでは、相互インダクタンスＭ
は２８．５μＨとなり自己インダクタンスＬ2は位置ａ
と同じであった。よって、結合度Ｍ／Ｌ2の位置ａと位
置ｂとの比は、従来０．７であったものが、この実施の
形態では、０．９５と改善されるものである。
給電部１００よれば、給電線３の位置がＹ方向（上下方
向）に移動しても給電線３と二次コイル１０７の磁気的
な結合度を示すＭ／ Ｌ2に変動が少ないので、ピックア
ップユニット１０２等の位置が変動しても二次側の給電
電力をほぼ一定にできるものである。ここで、磁気的な
結合度をＭ／ Ｌ2により評価するのは、前記（８）式よ
り二次側負荷電流と給電線３を流れる電流との関係式を
根拠とする。給電線３の直径を９ｍｍ、隙間ｇを２０ｍ
ｍ、二次コイル１０７の平型導電体１０７ａの厚さａを
４ｍｍ、幅ｄを８ｍｍ、コイル長さＬを８８ｍｍとし
て、磁気的な結合度をＭ／ Ｌ2の変化を実験によって確
認すると、給電線３が位置ａでは、相互インダクタンス
Ｍは３０μＨ、自己インダクタンスＬ2は１００μＨが
となり、給電線３が位置ｂでは、相互インダクタンスＭ
は２８．５μＨとなり自己インダクタンスＬ2は位置ａ
と同じであった。よって、結合度Ｍ／Ｌ2の位置ａと位
置ｂとの比は、従来０．７であったものが、この実施の
形態では、０．９５と改善されるものである。
【００２０】実施の形態２．この発明の他の実施の形態
を図２によって説明する。図２は、実施の形態による複
数の給電線を用いた給電部の正面図である。実施の形態
１では、二次コイル１０７により給電線３との磁気的な
結合度Ｍ／Ｌ2を向上させたものであるが、この発明の
実施の形態２では、一次側（給電線）を改良することに
より、磁気的な結合度Ｍ／Ｌ2を向上させることにより
給電線１０３から負荷に伝達される電力が、給電線１０
３と二次コイル１０７（コア５）との相対位置が変動し
ても、ほぼ一定になるようにするものである。
を図２によって説明する。図２は、実施の形態による複
数の給電線を用いた給電部の正面図である。実施の形態
１では、二次コイル１０７により給電線３との磁気的な
結合度Ｍ／Ｌ2を向上させたものであるが、この発明の
実施の形態２では、一次側（給電線）を改良することに
より、磁気的な結合度Ｍ／Ｌ2を向上させることにより
給電線１０３から負荷に伝達される電力が、給電線１０
３と二次コイル１０７（コア５）との相対位置が変動し
ても、ほぼ一定になるようにするものである。
【００２１】図２おいて、非接触給電装置の給電部２０
０は、案内レールに沿い相互に平行な往復経路をとって
所定の弛みを有するように架線すると共に、各３本の合
計６本の電線が３本毎に並列接続された交流電流を流す
給電線１０３と、この給電線１０３に近接配置されると
共に、移動体（図示せず）に固定されたピックアップユ
ニット１０２を備え、ピックアップユニット１０２に
は、二つの凹部毎に縦方向に配設された各３本の給電線
１０３を内包するＥ型形状のコア５と、コア５の中央部
５ａには、図８に示すように二次側電力を効率良く抽出
するために９回巻回された二次コイル７とが形成されて
いる。ここで、３本の給電線１０３を縦方向に並べて並
列接続したのは、給電線１０３の弛み、ピックアップユ
ニット１０２の移動によって生じる給電線１０３とコア
５とのＹ方向の相対位置がａ〜ｂの範囲で変動しても、
給電線１０３と二次コイル７とが常に対向する位置に存
在させることにより給電線１０３と二次コイル７との相
互インダクタンスをほぼ一定値とし、磁気的な結合度Ｍ
／Ｌ2を向上させるためである。
０は、案内レールに沿い相互に平行な往復経路をとって
所定の弛みを有するように架線すると共に、各３本の合
計６本の電線が３本毎に並列接続された交流電流を流す
給電線１０３と、この給電線１０３に近接配置されると
共に、移動体（図示せず）に固定されたピックアップユ
ニット１０２を備え、ピックアップユニット１０２に
は、二つの凹部毎に縦方向に配設された各３本の給電線
１０３を内包するＥ型形状のコア５と、コア５の中央部
５ａには、図８に示すように二次側電力を効率良く抽出
するために９回巻回された二次コイル７とが形成されて
いる。ここで、３本の給電線１０３を縦方向に並べて並
列接続したのは、給電線１０３の弛み、ピックアップユ
ニット１０２の移動によって生じる給電線１０３とコア
５とのＹ方向の相対位置がａ〜ｂの範囲で変動しても、
給電線１０３と二次コイル７とが常に対向する位置に存
在させることにより給電線１０３と二次コイル７との相
互インダクタンスをほぼ一定値とし、磁気的な結合度Ｍ
／Ｌ2を向上させるためである。
【００２２】上記のように構成された非接触給電装置
は、実験によれば、給電線１０３の直径９ｍｍの円柱状
の電線を、各３本縦方向に給電線１０３どうしの隙間
０．５ｍｍで合計６本配設し、二次コイル７の電線直径
を４ｍｍ、コイル７の長さＬを３６ｍｍとすると、給電
線１０３が位置ａで相互インダクタンスＭは１００μ
Ｈ、自己インダクタンスＬ2は１００μＨとなり、給電
線１０３が位置ｂで相互インダクタンスＭは２８．５μ
Ｈとなり、自己インダクタンスＬ2は変化しないから、
位置ａと位置ｂとの磁気的な結合度Ｍ／ Ｌ2の比は０．
９５となることが確認できた。なお、上記実施の形態１
の二次コイル１０７とこの実施の形態による給電線１０
３とを組み合わせることによりを一層結合度Ｍ／ Ｌ2向
上できる。
は、実験によれば、給電線１０３の直径９ｍｍの円柱状
の電線を、各３本縦方向に給電線１０３どうしの隙間
０．５ｍｍで合計６本配設し、二次コイル７の電線直径
を４ｍｍ、コイル７の長さＬを３６ｍｍとすると、給電
線１０３が位置ａで相互インダクタンスＭは１００μ
Ｈ、自己インダクタンスＬ2は１００μＨとなり、給電
線１０３が位置ｂで相互インダクタンスＭは２８．５μ
Ｈとなり、自己インダクタンスＬ2は変化しないから、
位置ａと位置ｂとの磁気的な結合度Ｍ／ Ｌ2の比は０．
９５となることが確認できた。なお、上記実施の形態１
の二次コイル１０７とこの実施の形態による給電線１０
３とを組み合わせることによりを一層結合度Ｍ／ Ｌ2向
上できる。
【００２３】実施の形態３．この発明の他の実施の形態
を図３によって説明する。図３は、この発明の他の実施
の形態によるコアの中央部に二次コイルを巻回した断面
図、図４は図３に示す二次コイルを有するピックアップ
ユニットを二つ近接配置した側面図である。図３及び図
４において、給電部３００を構成するピックアップユニ
ット２０２は、略Ｅ型形状のコア１０５を有しており、
コア１０５の中央部１０５ａには、二つの溝状の切り欠
き１０５ｅを設け、この切り欠き１０５ｅに電線が９回
巻回されて二次コイル７が形成されており、中央部１０
５ａの側面部１０５ｃがピックアップユニット２０２の
磁気遮蔽として作用するように形成されている。ここ
で、切り欠き１０５ｅの幅と深さは、二次コイル７を挿
入できる空間があれば足り、特に、幅ができるだけ短い
方が磁気遮蔽としての作用をより奏する。
を図３によって説明する。図３は、この発明の他の実施
の形態によるコアの中央部に二次コイルを巻回した断面
図、図４は図３に示す二次コイルを有するピックアップ
ユニットを二つ近接配置した側面図である。図３及び図
４において、給電部３００を構成するピックアップユニ
ット２０２は、略Ｅ型形状のコア１０５を有しており、
コア１０５の中央部１０５ａには、二つの溝状の切り欠
き１０５ｅを設け、この切り欠き１０５ｅに電線が９回
巻回されて二次コイル７が形成されており、中央部１０
５ａの側面部１０５ｃがピックアップユニット２０２の
磁気遮蔽として作用するように形成されている。ここ
で、切り欠き１０５ｅの幅と深さは、二次コイル７を挿
入できる空間があれば足り、特に、幅ができるだけ短い
方が磁気遮蔽としての作用をより奏する。
【００２４】上記のように構成された非接触給電装置の
給電部３００の動作を図３及び図４によって説明する。
いま、二つのピックアップユニット２０２を併設した状
態において、二次コイル１０７に電流が図４に示す方向
に流れると、矢印のようにコア１０５の側面部１０５ｃ
に磁束Φ１と磁束Φ２とが流れるが、磁束Φ１は、ピッ
クアップユニット２０２のコア１０５の側面部１０５ｃ
→中央部１０５ａ→切り欠き１０５ｅの経路で流れる。
一方、磁束Φ２は、同様にピックアップユニット２１２
のコア１０５の側面部１０５ｃ→中央部１０５ａ→切り
欠き１０５ｅの経路で流れる。よって、磁束Φ１，Φ２
は、各ピックアップユニット２０２のコア１０５内を流
れて、給電線３の中央部３ａにほとんど鎖交しなくなる
ので、給電線３の中央部３ａに渦電流が流れにくくなり
鉄損が減少する。従って、複数のピックアップユニット
２０２が近接配置されても、給電線３の中央部３ａの磁
束Φ１，Φ２による温度上昇を抑えることができる。こ
れを実験により確認すると、ピックアップユニット２０
２どうしの間隔を３０ｍｍにして、給電線３に周波数１
５Ｋｚの８０Ａの電流を流して二次コイル１０７の負荷
に３０Ａを流して、給電線３の中央部３ａの表面におけ
る飽和温度を測定すると、従来、１５１℃上昇していた
ものが、上記ピックアップユニット２０２の構成によれ
ば、４９℃の温度上昇に留まることが確認できたのであ
る。
給電部３００の動作を図３及び図４によって説明する。
いま、二つのピックアップユニット２０２を併設した状
態において、二次コイル１０７に電流が図４に示す方向
に流れると、矢印のようにコア１０５の側面部１０５ｃ
に磁束Φ１と磁束Φ２とが流れるが、磁束Φ１は、ピッ
クアップユニット２０２のコア１０５の側面部１０５ｃ
→中央部１０５ａ→切り欠き１０５ｅの経路で流れる。
一方、磁束Φ２は、同様にピックアップユニット２１２
のコア１０５の側面部１０５ｃ→中央部１０５ａ→切り
欠き１０５ｅの経路で流れる。よって、磁束Φ１，Φ２
は、各ピックアップユニット２０２のコア１０５内を流
れて、給電線３の中央部３ａにほとんど鎖交しなくなる
ので、給電線３の中央部３ａに渦電流が流れにくくなり
鉄損が減少する。従って、複数のピックアップユニット
２０２が近接配置されても、給電線３の中央部３ａの磁
束Φ１，Φ２による温度上昇を抑えることができる。こ
れを実験により確認すると、ピックアップユニット２０
２どうしの間隔を３０ｍｍにして、給電線３に周波数１
５Ｋｚの８０Ａの電流を流して二次コイル１０７の負荷
に３０Ａを流して、給電線３の中央部３ａの表面におけ
る飽和温度を測定すると、従来、１５１℃上昇していた
ものが、上記ピックアップユニット２０２の構成によれ
ば、４９℃の温度上昇に留まることが確認できたのであ
る。
【００２５】なお、二次コイル７を予め非磁性体の筒型
ボビンに巻き、これを図３に示すコア１０５の切り欠き
１０５ｅに係合させて、コア１０５の中央部１０５ａに
固定してもほぼ同様の作用を奏する。
ボビンに巻き、これを図３に示すコア１０５の切り欠き
１０５ｅに係合させて、コア１０５の中央部１０５ａに
固定してもほぼ同様の作用を奏する。
【００２６】また、図５に示すように二つのピックアッ
プユニット２の内側側面部に磁性体から成る二枚の遮蔽
板３０１を、各二次コイル７と当接して配置することに
より、各二次コイル７に発生する磁束φ１、φ２は図５
（ｂ）に示すように遮蔽板３０１の内部を通るので、二
つのピックアップユニット２を接近させても給電線３の
発生損失を抑えて温度上昇を抑制することができる。ま
た、上記実施の形態によるＥ型コアには、U型コアを二
つ用いてＥ型形状にしても良い。
プユニット２の内側側面部に磁性体から成る二枚の遮蔽
板３０１を、各二次コイル７と当接して配置することに
より、各二次コイル７に発生する磁束φ１、φ２は図５
（ｂ）に示すように遮蔽板３０１の内部を通るので、二
つのピックアップユニット２を接近させても給電線３の
発生損失を抑えて温度上昇を抑制することができる。ま
た、上記実施の形態によるＥ型コアには、U型コアを二
つ用いてＥ型形状にしても良い。
【００２７】
【発明の効果】第１の発明によれば、移動体の移動中に
おける、給電線から電磁誘導作用で負荷に非接触により
供給される電力がほぼ一定になるようにコアに所定の巻
数で巻回されると共に、給電線と所定の隙間を有するコ
イルを備えたので、コイルと給電線との相対位置が変動
しても、負荷に伝達される電力がほとんど変動しなくな
り、適切な給電電力を負荷に供給できるという効果があ
る。
おける、給電線から電磁誘導作用で負荷に非接触により
供給される電力がほぼ一定になるようにコアに所定の巻
数で巻回されると共に、給電線と所定の隙間を有するコ
イルを備えたので、コイルと給電線との相対位置が変動
しても、負荷に伝達される電力がほとんど変動しなくな
り、適切な給電電力を負荷に供給できるという効果があ
る。
【００２８】第２の発明によれば、給電線は移動体の移
動中における、給電線からコイルを介して負荷に伝達さ
れる電力がほぼ一定になるように、コイルに対向してコ
アの凹部内を縦方向に複数配設されると共に、並列接続
したので、コイルと給電線との相対位置が変動しても、
負荷に伝達される電力がほとんど変動しなくなり、適切
な給電電力を負荷に供給できるという効果がある。
動中における、給電線からコイルを介して負荷に伝達さ
れる電力がほぼ一定になるように、コイルに対向してコ
アの凹部内を縦方向に複数配設されると共に、並列接続
したので、コイルと給電線との相対位置が変動しても、
負荷に伝達される電力がほとんど変動しなくなり、適切
な給電電力を負荷に供給できるという効果がある。
【００２９】第３の発明によれば、コアの凹部内には、
給電線を縦方向に複数配設されると共に、並列接続した
ので、給電線とコイルとの磁気的な結合度が増加して、
より一層負荷に伝達される電力が変動しにくいという効
果がある。
給電線を縦方向に複数配設されると共に、並列接続した
ので、給電線とコイルとの磁気的な結合度が増加して、
より一層負荷に伝達される電力が変動しにくいという効
果がある。
【００３０】第４の発明によれば、コアには、コイルを
巻回するのに用いる少なくとも二つの溝状の切り欠き部
を備えたので、給電線とコイルと鎖交する磁束が減少し
て給電線に生ずる温度上昇を抑え、給電効率を向上でき
るという効果がある。
巻回するのに用いる少なくとも二つの溝状の切り欠き部
を備えたので、給電線とコイルと鎖交する磁束が減少し
て給電線に生ずる温度上昇を抑え、給電効率を向上でき
るという効果がある。
【００３１】第５の発明によれば、第４の発明の効果に
加え、コイルは筒型の非磁性体のボビンに巻かれ、ボビ
ンを切り欠き部に係合させたので、ボビンにコイルを巻
いた後に、コアの切り欠き部に係合することにより、作
業性が良くなるという効果がある。
加え、コイルは筒型の非磁性体のボビンに巻かれ、ボビ
ンを切り欠き部に係合させたので、ボビンにコイルを巻
いた後に、コアの切り欠き部に係合することにより、作
業性が良くなるという効果がある。
【００３２】第６の発明によれば、第１のピックアップ
ユニットと第２のピックアップユニットとの対向側のコ
イル端部に設けられると共に、コイルに電流が流れて発
生する磁束がコアを介して通過する磁性体部材を設けた
ので、給電線とコイルと鎖交する磁束が減少して給電線
に生ずる温度上昇を抑え、給電効率を向上できるという
効果がある。
ユニットと第２のピックアップユニットとの対向側のコ
イル端部に設けられると共に、コイルに電流が流れて発
生する磁束がコアを介して通過する磁性体部材を設けた
ので、給電線とコイルと鎖交する磁束が減少して給電線
に生ずる温度上昇を抑え、給電効率を向上できるという
効果がある。
【００３３】第７の発明によれば、第１から第６の何れ
かの発明の効果に加え、コアは、中央部と二つの側面部
とを有する略Ｅ形状であって、中央部にコイルが巻回し
たので、給電線を流れる電流により効率良くコイルに電
力を伝送できるという効果がある。
かの発明の効果に加え、コアは、中央部と二つの側面部
とを有する略Ｅ形状であって、中央部にコイルが巻回し
たので、給電線を流れる電流により効率良くコイルに電
力を伝送できるという効果がある。
【図１】 この発明の一実施の形態によるコイルの電線
に平板を用いた給電部の正面図である。
に平板を用いた給電部の正面図である。
【図２】 この発明の他の実施の形態による複数の給電
線を用いた給電部の正面図である。
線を用いた給電部の正面図である。
【図３】 この発明の他の実施の形態によるコアの中央
部にコイルを巻き回した断面図である。
部にコイルを巻き回した断面図である。
【図４】 図３に示すピックアップユニットを二つ近接
配置した側面図である。
配置した側面図である。
【図５】 コイルの側面に磁性体板を設けた断面図
（ａ）、コイルの磁束の流れを示す磁気回路の説明図
（ｂ）である。
（ａ）、コイルの磁束の流れを示す磁気回路の説明図
（ｂ）である。
【図６】 従来の給電部の正面図である。
【図７】 非接触給電装置の等価回路図である。
【図８】 ピックアップユニットにおけるコイルの巻数
と負荷に供給される出力電力比の曲線である。
と負荷に供給される出力電力比の曲線である。
【図９】 図６に示すピックアップユニットを二つ近接
配置した斜視図（ａ）、コイルの磁束の流れを示す磁気
回路の説明図（ｂ）である。
配置した斜視図（ａ）、コイルの磁束の流れを示す磁気
回路の説明図（ｂ）である。
２，１０２，２０２ ピックアップユニット、３，１０
３ 給電線、５，１０５ コア、５ａ，１０５ａ 中央
部、５ｃ，１０５ｃ 側面部、７，１０７ 二次コイル
（コイル）、１０５ｅ 切り欠き、３０１ 磁性体部
材。
３ 給電線、５，１０５ コア、５ａ，１０５ａ 中央
部、５ｃ，１０５ｃ 側面部、７，１０７ 二次コイル
（コイル）、１０５ｅ 切り欠き、３０１ 磁性体部
材。
Claims (7)
- 【請求項１】 移動体が走行する走行路に沿うと共に、
所定の弛みを有するように架線した交流電流を流す給電
線と、 上記移動体に設けられると共に、上記給電線を内包する
凹部を有しており、上記移動体の移動により上記給電線
との相対位置が変動するコアと、 上記移動体の移動中における、上記給電線から電磁誘導
作用で負荷に非接触により供給される電力がほぼ一定に
なるように上記コアに所定の巻数で巻回されると共に、
上記給電線と所定の隙間を有するコイルと、 を備えたことを特徴とする非接触給電装置。 - 【請求項２】 移動体が走行する走行路に沿うと共に、
所定の弛みを有するように架線した交流電流を流す給電
線と、 上記移動体に設けられると共に、上記給電線を内包する
凹部を有しており、上記移動体の移動により上記給電線
との相対位置が変動するコアと、 上記コアに巻回されると共に、上記給電線から電磁誘導
作用で負荷に非接触により電力を供給するコイルとを備
えた非接触給電装置であって、 上記給電線は上記移動体の移動中における、上記給電線
から上記コイルを介して上記負荷に伝達される電力がほ
ぼ一定になるように、上記コイルに対向して上記コアの
凹部内を縦方向に複数配設されると共に、並列接続され
た、 ことを特徴とする非接触給電装置。 - 【請求項３】 上記コアの上記凹部内には、上記給電線
を縦方向に複数配設されると共に、並列接続された、 ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。 - 【請求項４】 移動体が走行する走行路に沿うと共に、
所定の弛みを有するように架線した交流電流を流す給電
線と、 上記移動体には、上記給電線から電磁誘導作用を生じる
ためのコア及びコイルを有すると共に、上記給電線に対
して並設して負荷に電力を供給する少なくとも第１及び
第２のピックアップユニットと、 上記コアには、上記コイルを巻回するのに用いる少なく
とも二つの溝状の切り欠き部と、 を備えたことを特徴とする非接触給電装置。 - 【請求項５】 上記コイルは筒型の非磁性体のボビンに
巻かれ、上記ボビンを上記切り欠き部に係合させた、 ことを特徴とする請求項４に記載の非接触給電装置。 - 【請求項６】 移動体が走行する走行路に沿うと共に、
所定の弛みを有するように架線した交流電流を流す給電
線と、 上記移動体には、上記給電線から電磁誘導作用を生じる
ためのコア及びコイルを有すると共に、上記給電線に対
して並設して負荷に電力を供給する少なくとも第１及び
第２のピックアップユニットと、 上記第１のピックアップユニットと上記第２のピックア
ップユニットとの対向側の上記コイル端部に設けられる
と共に、上記コイルに電流が流れて発生する磁束が上記
コアを介して通過する磁性体部材と、 を備えたことを特徴とする非接触給電装置。 - 【請求項７】 上記コアは、中央部と二つの側面部と
を有する略Ｅ形状であって、上記中央部に上記コイルが
巻回された、 ことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の非接
触給電装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000039445A JP3740930B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | 非接触給電装置 |
| JP2005139885A JP4165523B2 (ja) | 2000-02-17 | 2005-05-12 | 非接触給電装置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000039445A JP3740930B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | 非接触給電装置 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005139885A Division JP4165523B2 (ja) | 2000-02-17 | 2005-05-12 | 非接触給電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001225675A true JP2001225675A (ja) | 2001-08-21 |
| JP3740930B2 JP3740930B2 (ja) | 2006-02-01 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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| JP (2) | JP3740930B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013110916A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Panasonic Corp | 非接触給電装置 |
| KR101332792B1 (ko) * | 2011-05-23 | 2013-11-25 | 한국과학기술원 | 급전선로를 세그먼트화하여 전력을 공급하는 급전장치, 그 구동방법 및 급집전장치 |
| WO2016048008A1 (ko) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 한국과학기술원 | 광역 무지향성 무선전력 전달장치 |
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|---|---|---|---|---|
| US8519570B2 (en) | 2008-07-04 | 2013-08-27 | Murata Machinery, Ltd. | Traveling vehicle system |
-
2000
- 2000-02-17 JP JP2000039445A patent/JP3740930B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-05-12 JP JP2005139885A patent/JP4165523B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101332792B1 (ko) * | 2011-05-23 | 2013-11-25 | 한국과학기술원 | 급전선로를 세그먼트화하여 전력을 공급하는 급전장치, 그 구동방법 및 급집전장치 |
| JP2013110916A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Panasonic Corp | 非接触給電装置 |
| WO2016048008A1 (ko) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 한국과학기술원 | 광역 무지향성 무선전력 전달장치 |
Also Published As
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|---|---|
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| JP3740930B2 (ja) | 2006-02-01 |
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