JP2002137659A

JP2002137659A - 非接触給電装置

Info

Publication number: JP2002137659A
Application number: JP2000266306A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Fujii; 隆良藤井; Mitsuyoshi Kuroda; 光義黒田; Masaharu Ishiguro; 正治石黒; 祐三 ▲高▼門; Yuzo Takakado
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2002-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】一次側給電線からの磁界がこの給電線が設置
される所定領域内にある鉄類に漏れ込むのを簡単な構成
にてローコストに抑制可能にする。【解決手段】高周波電源から一次側給電線１１に供給
した高周波電力を、二次巻線に誘導させて受電設備に供
給する非接触給電装置であり、一次側給電線１１とこの
一次側給電線１１に近接する鉄類との間に、磁気遮蔽材
１３を介在する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物品搬送用台車、
枚葉搬送ロボットやトンネル灯具清掃機等の移動体に対
し、非接触状態にて給電を行う移動体の非接触給電装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の非接触給電装置は、高周波電力を
発生する高周波電源と、この高周波電力が供給される一
次側給電線と、この一次側給電線に対し誘導結合される
二次巻線と、この二次巻線に接続されて二次電力を受け
て作動する受電設備とを備えている。このうち、一次側
給電線は高周波電源のある位置から壁面や支柱に沿うよ
うに、無造作に、つまり磁気的影響について何ら配慮さ
れずに配線および固定されている。また、この一次側給
電線は、電源を基点に閉じており、同軸線またはツイス
ト線、あるいは平行線を用いて配線される。

【０００３】そして、この一次側給電線に高周波電源か
ら高周波電圧を印加すると、二次巻線に所定レベルの電
圧が誘導され、この電圧が、受電設備である例えば自走
する台車などのモータに供給され、このモータに駆動電
流が流れ、このモータの駆動によって台車がレールに沿
って走行するという動作をする。この場合において、一
次側給電線は、レールからレールへの渡り線部で鉄柱に
配線されたり、鉄板に沿って配線されたりしている。

【０００４】ところで、移動体に対する従来の接触式の
給電装置には、ケーブルベア方式やトロリー方式などが
ある。しかし、ケーブルベア方式では移動距離に制約が
あり、トロリー方式では防爆や感電の問題がある。ま
た、接触式には摩耗による発塵と寿命の問題が避けられ
ず、このため非接触方式の給電装置が提案されている。
図２０はこの非接触方式の給電装置を示す回路図であ
り、同図において、２１は直流電圧を受電し、給電線の
電流値が基準値になるように、トランジスタのオン／オ
フをパルス幅変調して、出力電流を調整するチョッパ、
２２は電流形の主回路構成で、チョッパ２１が出力する
直流電流を入力し、トランジスタブリッジのオン／オフ
をパターン制御することによって、１８０度導通の矩形
波電流に変換するインバータ、２３は矩形波電流の基本
波成分を共振増幅させる同調フィルタ、２４は移動体が
移動する距離・区間に合わせて地上側に敷設され、ピッ
クアップ２６のトランスＴ４の１次巻線２７を含む給電
線で、前記ピックアップ２６は、移動体２５に固定し、
給電線２４に接触することなく、移動方向に移動可能で
ある。ピックアップ２６の出力は、移動体２５の負荷Ｒ
に接続される。

【０００５】図２１および図２２はピックアップ２６の
トランスＴ４の構造を示す。同図において、２４は、給
電線で、これが地上側に支持体（図示していない）で固
定され、移動体２５が移動する距離・区間に合わせ、あ
らかじめ敷設される。また、給電線２４は、トランスＴ
４の１次巻線２７をも兼用している。トランスＴ４の鉄
心２８は、移動体２５側に固定され、給電線２４に接触
することなく、移動方向に移動可能である。トランスＴ
４の鉄心２８には、２次巻線２９が巻かれ、２次巻線２
９はピックアップ２６のコンデンサＣ４に並列接続され
る。

【０００６】前記トランスＴ４は、通常のトランスに比
べ、エアギャップが極めて大きく、磁気的な結合が低
い。このため、共振現象を利用し、電力を２次回路に伝
達させる。ピックアップ２６（トランスＴ４＋コンデン
サＣ４）の電力−周波数特性を図２３に示す。図示のご
とく、共振周波数でピーク電力が伝達可能である。な
お、共振周波数は、トランスＴ４の自己インダクタンス
とコンデンサＣ４の静電容量で決定され、定数を変更す
ることで、任意の周波数に設定可能である。また、ピッ
クアップ２６の電力は、給電線２４の電流を大きくする
ことで大きくできる。

【０００７】次に、給電動作について説明する。まず、
前記チョッパ２１は、直流電圧を受電し、給電線２４の
電流値が基準値になるように、トランジスタのオン／オ
フをパルス幅変調して、出力電流を調整する。インバー
タ２２は、チョッパが出力する直流電流を入力し、トラ
ンジスタブリッジのオン／オフをパターン制御すること
によって、１８０度導通の矩形波電流に変換し、続いて
同調フィルタ２３は、矩形波電流の基本波成分を共振増
幅させる。この同調フィルタ２３の出力は、正弦波電流
となる。また、ピックアップ２６の特性として、給電線
２４の電流を大きくするほど、給電電力を大きくできる
ので、同調フィルタ２３で、給電線２４の電流を共振増
幅させている。なお、ピックアップ２６は移動体２５に
固定し、給電線２４に接触することなく、移動方向に移
動し、ピックアップ２６の出力は、移動体２４の負荷Ｒ
に接続される。この給電方式では地上側に電気的に接触
することなく、移動体２４の負荷Ｒに電力を給電する。

【０００８】ここで、前記同調フィルタ２３の同調周波
数とピックアップ２６の共振周波数は、インバータ２２
の基本波周波数と一致するように調整している。同調フ
ィルタ２３の同調は、給電線２４のインダクタンス（Ｌ
３＋トランスＴ４の１次自己インダクタンス）に応じ
て、リアクトルＬ２のインダクタンスやコンデンサＣ２
の静電容量を調整して行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の非接触給電装置にあっては、一次側給電線に発生
する高周波磁界が、この一次側給電線をガイドする前記
鉄柱や鉄板などの鉄類（磁性体）に流れ込み、この磁界
による電磁力を受けてこの鉄類が振動して、鉄類どおし
の接触音やこれらの表面を放射面とする雑音を発生する
という問題があった。

【００１０】特に、高周波電流の周波数（またはその整
数倍）が可聴範囲の場合には耳障りとなるほか、一次側
給電線が平行線の場合に発生音が顕著になり、ツイスト
線の場合には平行線に比べて多少小さくなるものの耳障
りな音となる。なお、同軸線ではケーブル内で磁界が閉
じるため、発生音は低いが一次側給電線の全体を同軸線
にすることは不可能であり、また、一次側給電線が設置
される全領域の鉄類を非磁性体に変更することも現実的
に不可能である。図１９はこのような一次側給電線の長
手方向断面の右半分について、電流をその一次側給電線
１１に流したときの、平らな鉄板１２に対する磁束分布
の解析結果を示す説明図である。

【００１１】一方、上述した図２０から図２２における
従来の非接触給電装置にあっては、給電線２４の電流制
御（チョッパ）を行う場合に、制御対象が共振回路であ
るため、安定化が難しく、また、制御の応答を下げるこ
とで安定化を図れるものの、逆に負荷変動に対する安定
性が低下してしまい、このため、給電線２４の距離や負
荷Ｒの特性に合わせ、その都度、最適化調整が必要にな
るという問題があった。また、市場に出ているインバー
タの大多数は電圧形の主回路構成であるため、主素子
（トランジスタ）も電圧形インバータを製作し易い回路
構成でモジュール化されて市販されている。市販されて
いる主素子は、トランジスタに逆並列にダイオードが接
続されている。一方、電流形インバータの主素子は、電
流の方向を順方向に制限するため、図示のようにトラン
ジスタに直列にダイオードを接続する必要があり、この
ダイオードが、電圧形インバータの場合と比較し、余分
に必要になるほか、配線も多くなり、電流形インバータ
のコストが割高になるという問題があった。

【００１２】さらに、現状の非接触給電装置は、必要電
力を移動体２５に非接触給電するために、給電線２４の
電流が所定の電流値／周波数に設定され、また、給電線
２４のインダクタンスＬ３は、長さに比例し、例えば、
１．５μＨ／１ｍである。そこで、長距離化として、給
電線２４の距離を１０ｋｍとすると、給電線２４の電圧
は数十ｋＶ（特別高圧）にもなり、絶縁対策や安全性に
問題が出てくる。このため、実用的な距離は、１００ｍ
程度に制約されるという問題があった。

【００１３】また、既設の非接触給電装置に設備を追加
し、距離・区間を延長する場合、給電線２４の張り替
え、同調フィルタ２３の再調整および給電線２４の電流
制御の再調整が必要になる。これらのうち同調フィルタ
２３の再調整は、延長された給電線２４の長さ（インダ
クタンス）に応じて、リアクトルＬ２のインダクタンス
やコンデンサＣ２の静電容量を調整するのであるが、こ
の場合、専用の調整機器と専門知識を有する人員を現地
へ派遣する必要があり、現地での調整は、環境（作業ス
ペース、安全性）や時間などに制約があって、十分な調
整ができないという不都合があった。

【００１４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、一次側給電線からの磁界がこの一
次側給電線が設置される所定領域内にある鉄類に漏れ込
むのを、簡単な構成にてローコストに抑制でき、これに
より鉄類の振動にもとづく音の発生を防止できる非接触
給電装置を提供することにある。

【００１５】また、本発明の他の目的は、給電線の電流
制御をしなくても、非接触給電を安定的に実現でき、回
路をシンプルにしてインバータのコストダウンを図れる
とともに、非接触給電の長距離化を安全に実現でき、加
えて非接触給電設備の継ぎ足しや増加を任意に実現でき
る非接触給電装置を得ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的達成のために、
本発明にかかる非接触給電装置は、高周波電源から一次
側給電線に供給した高周波電力を、二次巻線に誘導させ
て受電設備に供給する非接触給電装置であって、前記一
次側給電線と、この一次側給電線に近接する鉄類との間
に磁気遮蔽材を介在するようにしたものである。この態
様により、一次側給電線から発生する高周波の磁界を磁
気遮蔽材によって鉄類に漏れ込むのを抑制でき、従って
鉄類が高周波の磁界を受けて振動するのを未然に防止可
能にしている。

【００１７】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記磁気遮蔽材を一次側給電線を被うようなコ字状断面
形状としたものである。この態様により、一次側給電線
から発生する高周波の磁界の殆どが、コ字状断面形状の
磁気遮蔽材によって付近の鉄類に漏れ込むのを阻止可能
にしている。

【００１８】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記磁気遮蔽材を一次側給電線の全体を被うような筒状
断面形状としたものである。この態様により、一次側給
電線から発生する高周波の磁界が磁気遮蔽材内で閉じる
ようにして、鉄類に漏れ込むのを完全に阻止し、鉄類の
振動およびこれに伴う音の発生を確実に防止可能として
いる。

【００１９】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記一次側給電線を平板の鉄類に貫通させる場合には、
少なくともその貫通部位付近の一次側給電線に円筒状の
磁気遮蔽材が被覆されるようにしたものである。この態
様により、一次側給電線が貫通する鉄類に、一次側給電
線が発生する磁界が漏れ込むのを有効に防止可能にして
いる。

【００２０】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記磁気遮蔽材を非磁性・導電体としたものである。こ
の態様により、一次側給電線が発生する磁界を非磁性・
導電体に導いて消耗させることで、この非磁性・導電体
を通り抜けるのを阻止し、これによりその磁界が鉄類へ
漏れ込むのを有効に防止可能にしている。

【００２１】また、この発明にかかる非接触給電装置
は、移動体の走行経路に沿って敷設された給電線から移
動体に対し非接触にて給電を行う非接触給電装置におい
て、直流電圧を受電して矩形波電圧を出力する電圧形イ
ンバータと、該電圧形インバータの基本波周波数に共振
周波数が調整される前記移動体側のピックアップと、前
記電圧形インバータの基本波周波数に前記給電線との間
の共振周波数が調整される同調フィルタとを備えて、該
同調フィルタを、電流制限用リアクトルを介して前記電
圧形インバータに接続したものである。

【００２２】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記給電線の長さを規格化し、前記同調フィルタと組み
合わせてモジュール化したものである。

【００２３】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記給電線の長さを規格化し、前記同調フィルタおよび
電圧形インバータと組み合わせてモジュール化したもの
である。

【００２４】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記給電線の両サイドの未端を、前記ピックアップのト
ランスの通過を妨害しない位置へ折り返したものであ
る。

【００２５】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記モジュール化した給電線および同調フィルタ、また
は給電線、同調フィルタおよび電圧形インバータを一組
として、これらの複数組を前記移動体の走行経路に沿っ
て継ぎ足すようにまたは増設するように配置したもので
ある。

【００２６】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記モジュール化した給電線および同調フィルタを一組
として、これらの複数組を少なくとも一つの電圧形イン
バータに共通に接続したものである。

【００２７】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記電流制限用リアクトルを前記各同調フィルタごとに
該同調フィルタの入力側に接続したものである。

【００２８】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記各同調フィルタを、電圧形インバータの出力側に接
続された電流制限用リアクトルに対し共通に接続したも
のである。

【００２９】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記モジュール化した給電線および同調フィルタ、また
は給電線、同調フィルタおよび電圧形インバータの少な
くとも一組を回転可能に配置し、該一組の給電線を介し
てこれの周囲に配置した他の複数組の給電線の一方から
他方へこれらに非接触給電状態にて移動体を任意の方向
へ移動可能にしたものである。

【００３０】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記移動体に取り付けるピックアップのトランスを複数
個とし、各トランスの間隙を前記モジュール化されて隣
合う給電線どうしの間隙より大きくしたものである。

【００３１】また、本発明にかかる非接触給電装置は、
前記電圧形インバータを汎用インバータとしたものであ
る。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
について説明する。図１は本発明の非接触給電装置の要
部を示す概念図であり、同図において、１１は高周波電
源から高周波電力が供給される一対の一次側給電線であ
り、この一次側給電線１１が例えば板状の鉄類１２に沿
って配線されている。また、これらの一次側給電線１１
と鉄類１２との間には平板状の磁気遮蔽材１３が介在さ
れる。

【００３３】この場合に、前記磁気遮蔽材１３としては
銅やアルミニウムなどの非磁性・導電体が用いられると
ともに、その厚さは一次側給電線が発生する磁界が通り
抜けることがない所定の表皮厚さδ（ｓｋｉｎｄｅｐ
ｔｈ）以上（裕度としてその３倍程度）とされる。ここ
で、表皮厚さδは、ωを周波数（ｒａｄ／ｓ）、μを透
磁率（Ｈ／ｍ）、σを導電率（１／Ωｍ）として、δ＝
（２／ωμσ）^1/2となる。従って、磁気遮蔽材１３と
してアルミ板を用い、ある電源周波数設定された場合に
は、表皮厚さは、０．８３ｍｍであるから、その約３倍
の２．５ｍｍ程度とすることが望ましい。

【００３４】従って、このような非接触給電装置では、
一次側給電線１１からの高周波磁界は、この一次側給電
線１１に近い所定厚さを持つ磁気遮蔽材１３に流れ込
み、これを通り抜けることがないため、鉄類１２へ磁界
が漏れるのを抑制でき、鉄類１２の振動およびこれに伴
う音の発生を小さく抑えることができる。図２は、この
ときの磁束線の分布を示す説明図であり、ここでは対称
モデルとなるため、一次側給電線１１の側方から磁束線
の一部が漏れてはいるものの、鉄類１２に流れ込む磁束
線数が、図１９の場合に比べて大きく低下している状態
が確認できる。

【００３５】図３はコ字状の磁気遮蔽材１３Ａを用いた
場合を示す。この場合には、この磁気遮蔽材１３Ａによ
って一次側給電線１１が包囲されるため、鉄類１２に流
れ込む磁束線の数が大幅に減ることとなる。図４は、所
定の電流値と周波数の電流を一次側給電線１１に流した
ときの磁束線の分布を示す。これによれば、磁気遮蔽材
１３Ａの側方からは僅かの磁束線が鉄類１２に流れるだ
けであり、従って、鉄類１２の振動や音の発生を略確実
に抑止できることとなる。

【００３６】図５は矩形筒状の磁気遮蔽材１３Ｂを用い
た場合を示す。この場合には、一次側給電線１１から発
生する磁束が磁気遮蔽材１３Ｂ内に閉じて、この磁気遮
蔽材１３Ｂの外へ漏れるのを完全に防止でき、従って鉄
類１２に対する磁束線の影響は生じることがなく、鉄類
の振動や音の発生を完全に防止できることとなる。

【００３７】さらに、図６は、図３および図５が一次側
給電線１１を包むように磁気遮蔽材１３Ａ、１３Ｂを設
けたのに対し、逆に鉄類１２の外側面に、その外側面を
複数枚（一枚でもよい）の磁気遮蔽材１３Ｃ、１３Ｄ、
１３Ｅによって包むように設けた場合を示す。この場合
にも、一次側給電線１１からの磁束線が鉄類１２に漏れ
込むを完全に防止できる。

【００３８】次に、請求項６から請求項１６にかかる本
発明の実施の一実施形態を図面を用いて説明する。図７
は、本発明の非接触給電装置を示す回路図であり、これ
が従来技術の電流形変換器（チョッパ＋電流形インバー
タ）と異なるところは、電圧形変換器としての電圧形イ
ンバータ２２Ａを採用した点である。従って、他の構成
は、図２０に示したものと同一である。なお、チョッパ
２１が省かれている。この電圧形インバータ２２Ａは、
直流電圧を受電し、トランジスタＱｐ、Ｑｎのオン／オ
フをパターン制御することによって、図８のごとく、１
８０度導通の矩形波電圧を出力電圧として出力する。ま
たコンデンサＣｐ、Ｃｎは、直流電圧を分圧して中性点
Ｃを作る。この電圧形インバータ２２Ａの出力は電圧源
となるため、電流制限用リアクトルＬ１を介して、同調
フィルタヘ接続する。

【００３９】次に本発明の動作を図９（ａ）〜（ｄ）等
価回路を参照しながら説明する。なお、各等価回路への
変換は、電圧形インバータ２２Ａの基本波周波数（非接
触給電の基本波周波数）に着目して行う。まず、図７の
回路は、図９（ａ）の第１等価回路に変換できる。ここ
で、Ｌ４はトランスＴ４の相互インダクタンスに相当す
る。ピックアップ２６は、図２３のごとく、ピーク値で
電力を出力させるために、Ｌ４またはＣ４’を調整し、
Ｌ４とＣ４’を並列共振させる。これによって、図９
（ｂ）の第２等価回路に変換できる。さらに、インダク
タンスＬ２、Ｌ３と負荷Ｒ’の直列回路は、図９（ｃ）
の第３等価回路のごとく、インダクタンスＬ２３と負荷
Ｒ”の並列回路に変換できる。

【００４０】ここで、同調フィルタを調整して、Ｃ２と
Ｌ２３を並列共振させると、図９（ｄ）の第４等価回路
のごとく、シンプルな等価回路に変換できる。この回路
ではＬ１のインピーダンスを小さくすれば、電圧形イン
バータ２２Ａの出力電圧Ｖ１を図８のような単純な電圧
源とするだけでも、移動体の負荷に非接触で給電が可能
である。つまり、電圧形インバータ２２Ａは、負荷に応
じて出力を制御する必要がなく、単に一定周波数の矩形
波電圧を出力すればよい。なお、前記電圧形インバータ
２２Ａの回路構成は、図７に限定されず、図１０に示す
ように、前記中性点Ｃを作るコンデンサＣｐ、Ｃｎに代
えて、スイッチング用のトランジスタとこれらを逆並列
接続したダイオードとからなる回路構成としても、同じ
効果が得られる。また、図１１に示すように、市販の汎
用インバータ２２Ｂも採用することができる。この場
合、汎用インバータ２２Ｂのキャリア周波数を非接触給
電の基本波周波数に設定し、出力電圧を設定可能な最小
値（０Ｖがベスト）に設定すれば、図８の電圧波形が出
力できる。汎用インバータ２２Ｂは大量生産されてお
り、低価格で購入できるので、非接触給電装置の生産数
量が少ない機種については、専用設計するよりもコスト
ダウン可能である。

【００４１】図１２は、前記非接触給電装置は前記給電
線２４の長さを規格化して、種々の単位長を用意し、そ
の規格化した給電線２４と同調フィルタ２３を組合せて
モジュール化した給電線モジュールＭを示す。給電線２
４の長さを規格化することで、給電線モジュールＭの生
産工程で面倒な同調を完了できる。この場合において、
ピックアップ２６のトランスＴ４は、移動体２５に固定
されており、図１２に示す矢印方向（符号５０）に移動
可能である。移動体２５は、メンテナンスのために軌道
から取り外せる構造が要求され、リニアガイドによって
支持されている移動体２５は、矢印方向に移動すること
で、軌道から取り外せる構造が要求される。そこで、給
電線２４の両サイドの末端を図１２に示すごとく折り返
すことで、トランスＴ４が給電線２４に接触することな
く、移動体を軌道から取り外すことが可能とな。

【００４２】また、長距離区間の非接触給電を行う場合
には、給電線モジュール（給電線＋同調フィルタ）Ｍを
図１３および図１４のごとく増設したり継ぎ足すことに
よって、給電線２４の全体を長距離化することである。
この場合、給電線２４の単位長を押えることができるの
で、給電線２４の電圧を安全な低圧に押えたまま、非接
触給電が可能な距離・区間を長距離化できる。また、非
接触給電の設備追加に対する発明は、給電線モジュール
（給電線＋同調フィルタ）Ｍを図１３および図１４のご
とく増設することによって、給電線２４を設備追加する
ことである。給電線モジュール（給電線＋同調フィル
タ）Ｍは工場で同調調整されているので、現地で同調調
整や給電線２４を張り替えることなく、簡単に非接触給
電が可能な距離・区間を設備追加できる。なお、給電線
２４の両サイドの末端は図示のごとく折り返されている
ので、ピックアップ２６のトランスＴ４は、一方の給電
線モジュールＭから他方の給電線モジュールＭヘ、給電
線２４に接触することなく移動することができる。

【００４３】前記給電線モジュールＭに対する電圧形イ
ンバータ２２Ａの接続構成を図１５に示す。なお、この
図１５には表示されていないが、電流制限用リアクトル
Ｌ１は、同調フィルタ２３の入力側に個別に接続しても
よく、または、電圧形インバータ２２Ａの出力側に一括
して接続してもよい。電圧形インバータ２２Ａは、前記
したように電圧源として動作し、各給電線モジュール
（給電線＋同調フィルタ）Ｍに沿って移動するピックア
ップ２６の負荷Ｒに応じて電力を供給する。補足説明す
ると、給電線モジュールＭにピックアップ２６がある
（位置している）場合、図９（ｄ）の第４等価回路で考
えると、負荷Ｒのインピーダンスに応じて、電圧形イン
バータ２２Ａから同調フィルタ２３に電流が流れ込む。
逆に、給電線モジュールＭにピックアップ２６がない場
合、負荷Ｒのインピーダンスは無限大になるので、電圧
形インバータ２２Ａから同調フィルタ２３に流れ込む電
流（非接触給電の基本波電流）は無くなる。このため、
電圧形インバータ２２Ａの出力容量は、接続した給電線
モジュールＭを移動する移動体２５の要求電力にあわせ
て選定すればよく、給電線モジュールＭの接続数量には
影響を受けない。

【００４４】さらに、図１５に示す給電線モジュールＭ
の複数組と各一の電圧形インバータ２２Ａの組合せを規
格化およびモジュール化して、図１６に示すごとく連結
することで、制限のない長距離化、設備追加が可能とな
る。なお、配電線３０の電圧は電圧形インバータ２２Ａ
の受電仕様にあわせ、直流電圧としてもよく、または交
流電圧としてもよい。

【００４５】また、図１７に示すように、移動体２５に
非接触給電しながら、この移動体２５を任意の角度にカ
ーブまたは分岐して移動させることができる。図１７に
おいて、３１はターンテーブルであり、これが時計方向
または反時計方向に所定角度まで回転可能とされてい
る。給電線２４Ｂはこのターンテーブル３１上に固定さ
れている。このターンテーブル３１を図１７に示すよう
な回転角度に固定すると、移動体２５は給電線２４Ａか
ら給電線２４Ｃの間を直線方向に移動可能である。一
方、移動体２５を給電線２４Ｄに分岐案内する場合に
は、移動体２５を給電線２４Ｂまで移動させてから、タ
ーンテーブル３１を回転させる。そして、給電線２４Ｂ
から給電線２４Ｄに移動できる回転角度でターンテーブ
ル３１を固定し、移動体２５を給電線２４Ｄに移動させ
る。なお、カーブまたは分岐する角度は、任意に設定可
能である。

【００４６】さらに、給電線２４どうしのギャップによ
り発生する無給電エリアを防止し、常時、移動体２５へ
の非接触給電を可能するために、本発明では、図１８に
示すように、移動体２５に取り付けるピックアップ２６
のトランスＴ４を２個として、下式の関係が成立する位
置に実装する。トランスの間隔＞給電線のギャップこうすることで、一方のトランスＴ４が給電線２４のギ
ャップ部に対向して給電できない場合でも、他方のトラ
ンスＴ４は給電線２４に対向するため、必ず、移動体２
５への非接触給電が可能となる。なお、トランスＴ４の
数量を３個以上とすれば、給電能力はさらに増加するこ
とはいうまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、一次側
給電線と、この一次側給電線に近接する鉄類との間に磁
気遮蔽材を介在したので、一次側給電線から発生する高
周波の磁界を、磁気遮蔽材の設置によって鉄類に漏れ込
むのを抑制でき、従って鉄類が高周波の磁界を受けて振
動するのを未然に防止できるという効果が得られる。従
って、これまでのように、一次側給電線を居住空間から
離して設置したり、設置空間と居住空間との仕切の開口
部を小さくしたり、設置空間と居住空間の壁に遮音材を
貼るという間接的で非効率的な遮音対策とせずに、本発
明では、音の発生源を封じ込めるという方法で、音の発
生を根本的にかつ確実に抑制できる。また前記磁気遮蔽
材を一次側給電線を被うようなコ字状断面形状としたの
で、一次側給電線から発生する高周波の磁界の殆どが、
コ字状断面形状の磁気遮蔽材によって付近の鉄類に漏れ
込むのを阻止でき、さらに、前記磁気遮蔽材を一次側給
電線の全体を被うような筒状断面形状としたので、一次
側給電線から発生する高周波の磁界が鉄類に漏れ込むの
を完全に阻止でき、鉄類の振動およびこれに伴う音の発
生を確実に防止できるという効果が得られる。

【００４８】また、本発明によれば、前記一次側給電線
を平板の鉄類に貫通させる場合には少なくともその貫通
部位付近の一次側給電線に円筒状の磁気遮蔽材が被覆さ
れるようにしたので、一次側給電線が貫通する鉄類に、
一次側給電線が発生する磁界が漏れ込むのを有効に防止
でき、さらに、磁気遮蔽材を非磁性・導電体とすること
で、一次側給電線が発生する磁界を非磁性・導電体に導
いて消耗させることができ、その磁界がこの非磁性・導
電体を通り抜けるのを阻止でき、これによりその磁界が
鉄類へ漏れ込むのを有効に防止できるという効果が得ら
れる。

【００４９】また、本発明によれば、従来の電流形変換
器（チョッパ＋電流形インバータ）に代えて回路構成が
シンプルな電圧形インバータを採用することで、コスト
を大幅に低減できるほか、電圧形インバータは負荷に応
じて出力を制御する必要がなく、単に一定周波数の矩形
波電圧を出力すれば、移動体に非接触で給電できるた
め、従来実施していた共振回路の電流制御が不要とな
り、面倒な安定化調整は不要になるという効果が得られ
る。また、電圧形インバータとして市販の低価格な汎用
インバータを採用した場合には、生産数量が少ない機種
については電圧形インバータを専用設計するよりも、大
幅なコストダウンを図ることができる。

【００５０】また、本発明によれば、給電線の長さを規
格化し、給電線と同調フィルタを組合せてモジュール化
することによって、モジュールの生産工程で面倒な同調
の調整を完了させることができ、給電線の両サイドの末
端を折り返すことで、トランスが給電線に接触すること
なく、前記移動体を軌道から取り外すことが可能とな
る。さらに、給電線モジュール（給電線＋同調フィル
タ）を継ぎ足すことによって、給電線の電圧を安全な低
圧に押えたまま、非接触給電が可能な距離・区間を長距
離化できるほか、その給電線モジュール増設することに
よって、現地で同調の調整や給電線の張り替えをするこ
となく、簡単に非接触給電が可能な距離・区間を設備追
加できる。

【００５１】また、本発明によれば、給電線モジュール
にピックアップがない場合、負荷インピーダンスは無限
大となり、電圧形インバータから同調フィルタに流れ込
む電流（非接触給電の基本波電流）が無くなるため、電
圧形インバータの出力容量は接続した給電線モジュール
を移動する移動体の要求電力にあわせて選定すればよ
く、給電線モジュールの接続数量には影響されないとい
う利点が得られる。さらに、各給電線モジュールと電圧
形インバータの組合せを規格化およびモジュール化し
て、配電線に連結することで、制限のない給電線の長距
離化、設備追加が可能となる。さらに、本発明によれ
ば、給電線のいずれかを回転自在に設けることで、移動
体に非接触給電しながら、移動体を任意の角度にカーブ
または分岐案内させることができるほか、トランスの間
隔を給電線間のギャップより大とすることにより、給電
線のギャップによって発生する無給電エリアを防止し、
常時、移動体への非接触給電を実現できるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態による非接触給電装置
を示す要部の概念図である。

【図２】図１における鉄類への磁束線の分布状況を示
す説明図である。

【図３】本発明の実施の他の形態による非接触給電装
置を示す要部の概念図である。

【図４】図３における鉄類への磁束線の分布状況を示
す説明図である。

【図５】本発明の実施の他の形態による非接触給電装
置を示す要部の概念図である。

【図６】本発明の実施の他の形態による非接触給電装
置を示す要部の概念図である。

【図７】本発明の実施の一形態による非接触給電装置
を詳細に示す回路図である。

【図８】図７における電圧形インバータの出力電圧を
示すタイミングチャートである。

【図９】図７に示す非接触給電装置の等価回路図であ
る。

【図１０】本発明における電圧形インバータの他の例
を示す回路図である。

【図１１】本発明における電圧形インバータの他の例
を示す回路図である。

【図１２】本発明における給電線と同調フィルタをモ
ジュール化する単位を示す説明図である。

【図１３】本発明における給電線モジュールの増設状
況を概念的に示す説明図である。

【図１４】本発明における給電線モジュールの継ぎ足
し状況を概念的に示す説明図である。

【図１５】本発明による非接触給電装置の長距離化方
法を概念的に示す説明図である。

【図１６】本発明による非接触給電装置の長距離化方
法を概念的に示す説明図である。

【図１７】本発明における移動体のカーブまたは分岐
案内の方法を示す説明図である。

【図１８】本発明における給電線間の無給電エリアの
防止方法を示す説明図である。

【図１９】従来の非接触給電装置における鉄類への磁
束線の分布状況を示す説明図である。

【図２０】従来の非接触給電装置を示す回路図であ
る。

【図２１】図２０におけるピックアップのトランスを
示す斜視図である。

【図２２】図２０におけるピックアップのトランスを
示す断面図である。

【図２３】図２０のピックアップにおける電力対周波
数の関係を示す共振特性図である。

【符号の説明】

１１一次側給電線１２鉄類１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ磁気
遮蔽材２２Ａ電圧形インバータ２２Ｂ汎用インバータ２３同調フィルタ２４給電線２５移動体２６ピックアップＬ１電流制限用リアクトルＴ４トランス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石黒正治愛知県豊橋市三弥町字元屋敷150 神鋼電機株式会社豊橋事業所内 (72)発明者 ▲高▼門祐三愛知県豊橋市三弥町字元屋敷150 神鋼電機株式会社豊橋事業所内Ｆターム(参考） 5H007 AA00 BB00 CA01 CB02 CB12 CB23 CB25 CC01 CC09 HA02 HA04 5H105 AA14 AA20 BB07 BB10 CC03 CC17 CC19 DD10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波電源から一次側給電線に供給した
高周波電力を、二次巻線に誘導させて受電設備に供給す
る非接触給電装置において、前記一次側給電線と、この
一次側給電線に近接する鉄類との間に磁気遮蔽材を介在
したことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】前記磁気遮蔽材が、一次側給電線を被う
ようなコ字状断面形状をなす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３】前記磁気遮蔽材が、一次側給電線の全体
を被うような筒状断面形状をなす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】前記一次側給電線を平板の鉄類に貫通さ
せる場合には、少なくともその貫通部位付近の一次側給
電線に円筒状の磁気遮蔽材が被覆されることを特徴とす
る請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項５】前記磁気遮蔽材が、非磁性・導電体であ
ることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれ
かに記載の非接触給電装置。
【請求項６】移動体の走行経路に沿って敷設された給
電線から移動体に対し非接触にて給電を行う非接触給電
装置において、直流電圧を受電して矩形波電圧を出力する電圧形インバ
ータと、該電圧形インバータの基本波周波数に共振周波数が調整
される前記移動体側のピックアップと、前記電圧形インバータの基本波周波数に前記給電線との
間の共振周波数が調整される同調フィルタとを備えて、該同調フィルタを、電流制限用リアクトルを介して前記
電圧形インバータに接続したことを特徴とする非接触給
電装置。
【請求項７】前記給電線の長さを規格化し、前記同調
フィルタと組み合わせてモジュール化したことを特徴と
する請求項６に記載の非接触給電装置。
【請求項８】前記給電線の長さを規格化し、前記同調
フィルタおよび電圧形インバータと組み合わせてモジュ
ール化したことを特徴とする請求項６に記載の非接触給
電装置。
【請求項９】前記給電線の両サイドの未端を、前記ピ
ックアップのトランスの通過を妨害しない位置へ折り返
したことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の
非接触給電装置。
【請求項１０】前記モジュール化した給電線および同
調フィルタ、または給電線、同調フィルタおよび電圧形
インバータを一組として、これらの複数組を前記移動体
の走行経路に沿って継ぎ足すようにまたは増設するよう
に配置したことを特徴とする請求項７または請求項８に
記載の非接触給電装置。
【請求項１１】前記モジュール化した給電線および同
調フィルタを一組として、これらの複数組を少なくとも
一つの電圧形インバータに共通に接続したことを特徴と
する請求項７に記載の非接触給電装置。
【請求項１２】前記電流制限用リアクトルを前記各同
調フィルタごとに該同調フィルタの入力側に接続したこ
とを特徴とする請求項７または請求項８に記載の非接触
給電装置。
【請求項１３】前記各同調フィルタを、電圧形インバ
ータの出力側に接続された電流制限用リアクトルに対し
共通に接続したことを特徴とする請求項７または請求項
８に記載の非接触給電装置。
【請求項１４】前記モジュール化した給電線および同
調フィルタ、または給電線、同調フィルタおよび電圧形
インバータの少なくとも一組を回転可能に配置し、該一
組の給電線の周囲に配置した他の複数組の給電線の一方
から他方へ、これらに非接触給電状態にて移動体を任意
の方向へ移動可能にしたことを特徴とする請求項７また
は請求項８に記載の非接触給電装置。
【請求項１５】前記移動体に取り付けるピックアップ
のトランスを複数個とし、各トランスの間隙を前記モジ
ュール化されて隣合う給電線どうしの間隙より大きくし
たことを特徴とする請求項１０から請求項１４のうちい
ずれかに記載の非接触給電装置。
【請求項１６】前記電圧形インバータが汎用インバー
タであることを特徴とする請求項６から請求項１５のう
ちいずれかに記載の非接触給電装置。