JP2002184633A - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給電力の変動及びコストの上昇を抑制しつ
つ、エアギャップを可及的に小さくして給電の効率を上
昇させることのできる非接触給電装置を提供すること。 【解決手段】 正面視で略Ｅ字型に形成された磁性材製
のコア１１と、コア１１に一連に巻回されたコイル１２
と、板状に形成されてコア１１のＥ字の開放部に分離可
能に取り付けられた磁性部材１３とを用いてピックアッ
プ１を構成する。コア１１及び磁性部材１３にて給電線
３，３の周囲を包囲し、給電線３，３に流れる交流電流
によって生ずる磁束の経路に存在するエアギャップを可
及的に小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピックアップを給
電線に近接させ、該ピックアップに発生する誘導起電力
を負荷に供給する非接触給電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】モノレール方式の搬送設備は、工場内又
は倉庫内において広く用いられており、搬送車に搭載し
た走行用のモータ等の負荷への電力は、走行レールに沿
って付設された給電線を介して供給される。電力を供給
する方法の一つとして、搬送車側に設けたピックアップ
を給電線から物理的に非接触の状態で該給電線に近接さ
せ、該給電線に流れる交流電流により発生する誘導起電
力を電力として得る非接触給電方法がある。

【０００３】図９は、従来のピックアップを示した正面
断面図である。ピックアップ１は、正面視で略Ｅ字型に
形成された磁性材製のコア１１と、コア１１に一連に巻
回されたコイル１２とから構成されている。ピックアッ
プ１はレール４に沿って走行する図示しない搬送車に備
えられており、コイル１２の両端は搬送車の走行用モー
タ等の図示しない負荷に接続されている。交流電流の往
路および復路を構成する二本の給電線３，３がレール４
に沿って付設されており、ピックアップ１は給電線３，
３に近接している。給電線３，３に流れる交流電流が発
生させる磁束がコイル１２に鎖交して誘導起電力が発生
し、発生した誘導起電力を電力として搬送車の負荷へ供
給する。コイル１２に鎖交する磁束の経路を図中に破線
にて示す。前記磁束の経路には、ピックアップ１の外側
を通っているエアギャップの部分が存在する。該エアギ
ャップが存在することにより、コア１１を通ってコイル
１２に鎖交する磁束が小さくなり、また、コア１１の外
に漏れる漏れ磁束が大きく、ピックアップ１の周辺の部
材で鉄損が生じるため、給電の効率が低いという問題が
あった。

【０００４】この問題を解決するために、特開平８−１
９６００３号公報において、給電線３，３に沿ってレー
ル４に磁性部材を設置した非接触給電装置が開示されて
いる。図１０は、特開平８−１９６００３号公報に開示
された非接触給電装置を示す正面断面図であり、給電線
３，３に流れる交流電流によって生じる磁束の経路を破
線で示した。磁性部材３２，３２がレール４に設置され
ており、給電線３，３を間にしてピックアップ１と磁性
部材３２，３２とが対向している。ピックアップ１の外
側を通る磁束の経路を磁性部材３２，３２が担ってお
り、このためエアギャップが大幅に小さくなり、コア１
１を通ってコイル１２に鎖交する磁束が大きくなり、ま
た漏れ磁束が小さくなるため、給電の効率が高くなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平８−１９６００
３号公報に開示された非接触給電装置においては、給電
線に沿ってレールに設置された磁性部材がピックアップ
の外側を通る磁束の経路を担っているために、該非接触
給電装置により電力を供給される搬送車が振動する等の
原因により、ピックアップとレールとの間の距離が変動
した場合、前記磁性部材とピックアップとの間のエアギ
ャップの大きさが変動し、ピックアップのコイルに鎖交
する磁束が変動して発生する誘導起電力が変動するとい
う問題があった。また、前記搬送車の移動経路の全長に
渡って前記磁性部材を設置する必要があるため、コスト
が上昇するという問題があった。

【０００６】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、磁束の経路を確
保してエアギャップを小さくする磁性部材をピックアッ
プに取り付ける構成とすることにより、電力の変動およ
びコストの上昇を抑制しつつ給電の効率を上昇させるこ
とのできる非接触給電装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る非接触給
電装置は、交流電流が流れる給電線にピックアップを近
接させ、得られた誘導起電力を負荷へ供給する非接触給
電装置において、前記ピックアップは、Ｅ字型に給電線
を包囲する形状に形成されたコアと、該コアに巻回され
たコイルと、前記コアのＥ字の開放部に結合された磁性
部材とを用いて構成されており、前記コア及び前記磁性
部材が給電線の周囲を包囲する構成としてあることを特
徴とする。

【０００８】第２発明に係る非接触給電装置は、前記磁
性部材は、前記コアから分離可能に結合されていること
を特徴とする。

【０００９】第１発明においては、Ｅ字型に給電線を包
囲する形状に形成されたピックアップのコアに、前記給
電線の前記コアに包囲されていない部分を包囲する磁性
部材を取り付けてピックアップを構成することにより、
磁束の経路のエアギャップを小さくして給電の効率を上
げることができる。前記磁性部材は前記コアに固定され
ているため、給電線を付設したレールに対するピックア
ップの位置が変動した場合においても、エアギャップの
大きさが変化せず、供給する電力が安定化する。また、
磁性部材を取り付けるのはピックアップのみであるた
め、コストの大幅な上昇を抑制することができる。

【００１０】第２発明においては、前記磁性部材は、前
記コアに分離可能に取り付けてあるため、前記コアを給
電線に近接させた後に前記磁性部材を取り付けることで
容易に非接触給電装置を組み立てることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づき具体的に説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１に係る
非接触給電装置の構成を示した模式的正面図である。図
中１は非接触給電装置のピックアップであり、移動体２
に備えられている。移動体２は、ピックアップ１により
走行用モータ等の負荷２１へ電力を供給され、レール４
に沿って走行する構成となっている。レール４は正面断
面視で略コの字状に形成され、交流電流の往路および復
路を構成する二本の給電線３，３がレール４のコの字の
内側に沿って付設されている。給電線３，３はレール４
に沿って所定間隔で設置された支持部材３１，３１によ
って支持されており、給電線３，３にピックアップ１が
近接している。

【００１２】図２は、ピックアップ１及び給電線３，３
を示した正面断面図である。ピックアップ１は、磁性材
製のコア１１と、コア１１に一連に巻回されたコイル１
２と、コア１１に結合した磁性部材１３とを用いて構成
されている。コア１１は正面視で略Ｅ字型に形成されて
おり、Ｅ字の中央に位置する中央突出部１１ａが、両脇
に位置する両脇突出部１１ｂ，１１ｂよりも長く形成さ
れている。コイル１２は、中央突出部１１ａに一連に巻
回され、コイル１２の両端は負荷２１へ接続されてい
る。磁性部材１３は、板状に形成されており、コア１１
のＥ字の開口部をふさぐように、コア１１の中央突出部
１１ａにＥ字の開口部の正面から結合されている。

【００１３】図３は、磁性部材１３とコア１１との結合
部分を示した分解正面図であり、図３（ａ）に示した如
く、磁性部材１３は、磁性材製のネジ１４を用いてコア
１１へ固定されている。磁性部材１３のコア１１へ結合
する部分には、コア１１の中央突出部１１ａが挿入でき
る溝が形成されている。さらに、磁性部材１３の背面か
らコア１１の中央突出部１１ａへ通じるネジ穴が形成さ
れており、該ネジ穴にはネジ１４のネジ頭を格納する部
分を設けている。磁性部材１３は、前記溝を中央突出部
１１ａへ嵌着させてコア１１へ結合され、前記ネジ穴へ
ネジ１４をねじこんで固定されている。ネジ１４のネジ
頭が磁性部材１３の背面へ突出しないように、ネジ１４
は前記ネジ穴へ完全にねじこまれている。予めネジ穴を
形成しておいてネジ１４にて結合するため、容易にピッ
クアップ１を組み立てることが可能となる。

【００１４】磁性部材１３がコア１１より分離可能であ
れば、どのような形態で磁性部材１３をコア１１へ結合
してもよい。図３（ｂ）に、磁性部材１３をコア１１へ
結合する他の形態を示す。磁性部材１３のコア１１へ結
合する部分には、アリ溝が形成されており、コア１１の
中央突出部１１ａの先端には前記アリ溝に嵌合できるア
リが形成されている。磁性部材１３は、アリ及びアリ溝
を嵌合させてピックアップ１の正面方向より差し込んで
コア１１に結合される。この形態を用いた場合は、ネジ
を用いずにピックアップ１を組み立てることが可能とな
り、アリ及びアリ溝を予め形成しておいて結合すること
により、組み立ての精度が向上する。

【００１５】給電線３，３は、支持部材３１，３１によ
り支持されてコア１１のＥ字の内側に位置している。支
持部材３１，３１は、正面視で略Ｌ字型に形成され、正
面断面視で略コの字状に形成されたレール４の相対向す
る内壁に向かい合わせに突き出して設置されている。支
持部材３１，３１は、ピックアップ１の両脇からコア１
１の両脇突出部１１ｂと磁性部材１３との間に挿入する
形に配置されており、先端に給電線３，３を固定して支
持している。ピックアップ１は、磁性部材１３を外した
状態で給電線３，３に近接して移動体２に具設され、具
設された後で磁性部材１３が取り付けられる。磁性部材
１３が後から取り付けられるため、給電線３，３を包囲
する形状のピックアップ１を、容易に移動体２に具設す
ることができる。

【００１６】給電線３，３には往復する交流電流が流れ
ており、図２中に破線にて示した如く、交流電流により
給電線３，３の周囲には時間的に変化する磁束が発生す
る。発生した磁束がコイル１２に鎖交し、コイル１２に
誘導起電力が発生して負荷２１へ供給される。コイル１
２に鎖交する磁束の経路のうち、主な部分をコア１１及
び磁性部材１３の磁性材の部分が担っており、エアギャ
ップの部分が小さいために前記磁束が大きく、誘導起電
力がコイル１２に発生する効率が良い。

【００１７】ピックアップ１のレール４に対する位置が
変動した場合、コア１１及び磁性部材１３が一体化して
いるため、エアギャップの大きさは変化せず、コイル１
２に鎖交する磁束は変化しない。このため、移動体２の
振動などのためにピックアップ１のレール４に対する位
置が変動した場合においても、負荷２１へ供給する電力
が変動することはない。また、コア１１に磁性部材１３
を取り付けてピックアップ１を構成してエアギャップを
小さくするため、特開平８−１９６００３号公報に開示
された、磁性部材を移動体の移動経路に設置する非接触
給電装置に比べて、同等以上の効果を保ちながら可及的
にコストを下げることができる。

【００１８】本実施の形態においては、コア１１の中央
突出部１１ａに磁性部材１３を取り付けてピックアップ
１を構成する形態を示したが、取り付ける位置はこの形
態に限らない。図４は、ピックアップ１の構成の他の例
を示す分解正面図である。この例においては、コア１１
の中央突出部１１ａと磁性部材１３とを一体化し、中央
突出部１１ａをコア１１に形成した溝に挿入し、コア１
１の背面より磁性材製のネジ１４をねじこんで中央突出
部１１ａ及び磁性部材１３を固定している。このよう
に、磁性部材１３とコア１１とが分離可能に結合されて
いれば、どのような組み合わせの形態であっても良い。

【００１９】図５は、ピックアップ１及び給電線３，３
の他の形状の例を示す正面図である。給電線３，３を支
持する支持部材３１は、正面視で略Ｆ字型に形成され、
レール４の内壁に突き出して固定されており、Ｆ字の二
本の突出部の先端にて給電線３，３を固定して支持して
いる。コア１１は、Ｅ字の両脇の突出部のうち一方が他
方および中央突出部１１ａよりも長く形成されており、
コア１１のＥ字の開口部をふさぐように磁性部材１３が
長く形成された突出部に結合され、ピックアップ１が形
成されている。磁性部材１３とコア１１とが分離可能な
位置は、別の位置であっても良い。

【００２０】本実施の形態にあっては、コイル１２を巻
回させたコア１１に、コア１１と共に給電線３をほぼ包
囲するように磁性部材１３を取り付けたため、コイル１
２に鎖交する磁束の経路に存在するエアギャップを可及
的に小さくして給電効率を高め、前記エアギャップの変
動の可能性を無くして供給する電力を安定化し、しかも
コストを上昇させることが無い。また、磁性部材１３と
コア１１とは分離可能に構成したため、ピックアップ１
を容易に組み立てることができる。

【００２１】（実施の形態２）図６は、実施の形態２に
係る非接触給電装置の構成を示した正面図である。ピッ
クアップ１は、磁性材製のコア１１と、コア１１に一連
に巻回されたコイル１２と、コア１１に結合した磁性部
材１３とを用いて構成されている。コア１１は、正面視
で略Ｅ字型に形成され、Ｅ字の中央突出部と両脇突出部
との間の非開放側脚部にコイル１２が一連に巻回されて
いる。コア１１の両脇突出部の長さはコイル１２の厚さ
とほぼ同等の長さに形成されており、コア１１の中央突
出部は両脇突出部よりも若干長く形成されている。コア
１１の中央突出部の先端には、板状に形成された磁性部
材１３が、コア１１のＥ字の開放部をふさぐように取り
付けられている。磁性部材１３はボルトなどにて固定さ
れており、必要に応じてコア１１から取り外しが可能と
なっている。ピックアップ１を備えて電力を供給される
移動体の構成は、実施の形態１と同様であり、その説明
を省略する。

【００２２】レール４は正面断面視で略コの字状に形成
され、交流電流の往路および復路を構成する二本の給電
線３，３をコの字の内側に沿って付設している。給電線
３，３は正面視で厚さが小さい長円型に形成され、レー
ル４に沿って所定間隔で設置された支持部材３１，３１
によって支持されている。支持部材３１，３１は、棒状
に形成され、レール４の相対向する内壁に向かい合わせ
に突き出して設置されている。支持部材３１，３１はコ
ア１１の両脇突出部および磁性部材１３の間に挿入する
形に配置され、長手方向と給電線３，３の長径方向とを
一致させて先端に給電線３，３を固定して支持してい
る。給電線３，３にはピックアップ１のコイル１２が近
接しており、給電線３，３に流れる交流電流によりコイ
ル１２に誘電起電力が発生する。

【００２３】本実施の形態においては、給電線３の厚さ
を小さくし、コア１１のＥ字の突出部の長さを小さくし
ている。これにより、コイル１２に鎖交する磁束の経路
のエアギャップを小さくすると共に、ピックアップ１を
小型化することができる。ここで、磁性部材１３とコア
１１は、分離可能であればどのような組み合わせの形態
であっても良い。

【００２４】図７は、ピックアップ１及び給電線３，３
の他の形状の例を示す正面図である。コア１１の中央突
出部および両脇突出部の一方がコイル１２の厚さとほぼ
同等の長さに形成され、若干長く形成された両脇突出部
の他方に磁性部材１３がコア１１に対向するように取り
付けられて、ピックアップ１は全体として正面視で略コ
の字状に構成されている。支持部材３１は棒状に形成さ
れ、レール４の内壁に突き出して設置されている。給電
線３，３は正面視で厚さの小さい長円型に形成され、長
円の長径方向と支持部材３１の長手方向とを一致させて
支持部材３１の先端および途中に固定されている。支持
部材３１はピックアップ１のコの字の開放側から挿入さ
れる形で配置され、給電線３，３がコイル１２に近接し
ている。

【００２５】この形状のピックアップ１を用いた場合
は、ピックアップ１を給電線３，３へ近接させて設置す
ることが容易となる。磁性部材１３とコア１１は、分離
可能であればどのような組み合わせの形態であっても良
い。また、この形状の場合は、磁性部材１３とコア１１
が一体となっていても良い。

【００２６】（実施の形態３）図８は、実施の形態３に
係る非接触給電装置の構成を示した正面図である。本実
施の形態においては、正面視で略Ｅ字型に形成され、Ｅ
字の両脇突出部の一方が両脇突出部の他方および中央突
出部よりも若干長く形成された磁性材製のコア１１，１
１を、両脇突出部の長い一方を同一方向へ向けてＥ字の
開放側を向かい合わせ、互いの間に板状に形成された磁
性部材１３を挟んで組み立ててピックアップを構成して
いる。コア１１，１１それぞれの中央突出部と両脇突出
部との間にはコイル１２，１２が一連に巻回され、両脇
突出部の短い他方および中央突出部の長さはコイル１
２，１２の厚さとほぼ同等に形成されている。コイル１
２，１２は互いに直列又は並列に接続され、図示しない
負荷に接続されている。ピックアップを備えて電力を供
給される移動体の構成は、実施の形態１と同様であり、
その説明を省略する。

【００２７】レール４に沿って四本の給電線３，３…が
付設されており、夫々が正面視で厚さが小さい長円型に
形成され、レール４に沿って所定の間隔で設置された支
持部材３１，３１によって二本づつ支持されている。支
持部材３１，３１は、棒状に形成され、正面視で二本並
んでレール４から突き出して設置されており、長手方向
と給電線３，３…の長径方向とを一致させて先端および
途中に給電線３，３…をそれぞれ固定して支持してい
る。支持部材３１，３１はピックアップのコア１１，１
１と磁性部材１３との間にそれぞれ挿入される形に配置
され、給電線３，３…がコイル１２，１２に近接してい
る。給電線３，３…には互い違いの方向に交流電流が流
れており、該交流電流によりコイル１２，１２に誘導起
電力が発生する。

【００２８】磁性部材１３とコア１１，１１とは、分離
可能であればどのような位置で組み合わせる形態であっ
ても良い。また、磁性部材１３及びコア１１，１１が一
体に形成されている形態であっても良い。本実施の形態
においても、Ｅ字の突出部の長さを小さくしたコア１
１，１１と磁性部材１３とを用いて、コイル１２，１２
に鎖交する磁束の経路のエアギャップをより小さくする
ことができる。また、コイルおよび給電線の数を増やし
たため、供給する電力を上げることができる。

【００２９】

【発明の効果】第１発明発明においては、誘導起電力を
発生させるコイルを巻回させたコアに、該コアと共に給
電線をほぼ包囲する磁性部材を結合させて非接触給電装
置のピックアップを構成するため、給電線に流れる交流
電流により発生してコイルに鎖交する磁束の経路に存在
するエアギャップを可及的に小さくして非接触給電装置
の給電効率を高め、前記エアギャップの変動を無くして
供給する電力を安定化し、しかもコストを上昇させるこ
とが無い。

【００３０】第２発明においては、前記磁性部材と前記
コアとは分離可能に構成したため、非接触給電装置のピ
ックアップを容易に組み立てることができる等、本発明
は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る非接触給電装置の
構成を示した模式的正面図である。

【図２】ピックアップ及び給電線を示した正面断面図で
ある。

【図３】磁性部材とコアとの結合部分を示した分解正面
図である。

【図４】ピックアップの構成の他の例を示す分解正面図
である。

【図５】ピックアップ及び給電線の他の形状の例を示す
正面図である。

【図６】実施の形態２に係る非接触給電装置の構成を示
した正面図である。

【図７】ピックアップ及び給電線の他の形状の例を示す
正面図である。

【図８】実施の形態３に係る非接触給電装置の構成を示
した正面図である。

【図９】従来のピックアップを示した正面断面図であ
る。

【図１０】特開平８−１９６００３号公報に開示された
非接触給電装置を示す正面断面図である。

【符号の説明】

１ ピックアップ １１ コア １２ コイル １３ 磁性部材 ３ 給電線 ３１ 支持部材 ４ レール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電流が流れる給電線にピックアップ
   を近接させ、得られた誘導起電力を負荷へ供給する非接
   触給電装置において、 前記ピックアップは、Ｅ字型に給電線を包囲する形状に
   形成されたコアと、該コアに巻回されたコイルと、前記
   コアのＥ字の開放部に結合された磁性部材とを用いて構
   成されており、前記コア及び前記磁性部材が給電線の周
   囲を包囲する構成としてあることを特徴とする非接触給
   電装置。
2. 【請求項２】 前記磁性部材は、前記コアから分離可能
   に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の非
   接触給電装置。