JP2003528555A - 非接触電力伝送を具備した電気テルハー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一次側の電源から移動ユニットの様々な電気消費物への電流伝送に関して効率的に実現することができる非接触電力伝送を具備した電気テルハーを提供する。 【解決手段】 電気テルハー又は同様の搬送システムは、移動可能な移動ユニットを含んでおり、異なった入力電力要求を有する電気消費物に電力が送られる。スライド・レール（１）はまた一次側の回路においてフィーダ（４）のリターン・コンダクタとして使用される。二次側の回路の電流集電装置（６）は電子集電回路（ＡＥ１、ＡＥ２）を介して電気消費物の異なる電力ニーズに適合した異なった負荷容量を備えた二つの個別の電源電圧（Ｕ₀₁、Ｕ₀₂）を供給するための、二つの別々な異なる定格の巻線（Ｎ₀₁、Ｎ₀₂）を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、スライド・レールに沿って案内されたフィーダ及びリターン・コン
ダクタであって前記スライド・レール上で走行できる移動ユニットの制御及び電
力回路への比較的高周波のＡＣ電源のラインを含む巻線を備えたＵ−形のフェラ
イト・コアとして形成された電流集電装置を介して前記電源に接続されたフィー
ダ及びリターン・コンダクタからの非接触電力伝送を具備した電気テルハーに関
する。

【０００２】 電気的な消費物を装備するとともにレール・ガイドされた移動ユニットへの電
力の非接触誘導伝送は、長い間知られている。例えば、ＤＥ ４４ ４６ ７７
９は、閉じた軌道上で移動され、電気的に動力が供給される移動ユニットへの非
接触誘導電力伝送に関する配置を記述している。この配置において、比較的高周
波のＡＣ電源によって給電されるフィーダは、スライド・レールからある間隔で
保たれ、個々の移動ユニットに組み込まれるとともに駆動モータ及び制御回路に
接続されたそれぞれの電流集電装置によって取り囲まれる。電流集電装置は、Ｕ
−形のフェライト・コアからなっており、その突き出た部分のまわりに巻線を備
えている。一次側の前記フィーダから二次側の前期巻線までの電力の伝送は、変
圧器原理に基づいており、移動ユニット上の様々な電気消費物は、それらの電力
ニーズに従って電圧レベルを供給される。

【０００３】 しかしながら、移動ユニットの制御回路は、電力回路よりかなり低い電圧（２
４Ｖ）を要求するので、電流集電装置によって提供されるＤＣ５６０Ｖの電圧か
らＤＣ２４Ｖを供給するために、かなりのスイッチング努力が要求される。同様
の努力は、ＤＥ ４４ ４６ ７７９において電流集電装置をほぼ完全に取り囲
むケースの側壁によって形成される一次側電力回路のリターン・コンダクタのた
めに必要とされる。

【０００４】 そこで、本発明の課題は、一次側の電源から移動ユニットの様々な電気消費物
への電流伝送に関して効率的に実現することができる非接触電力伝送を具備した
電気テルハーを開示することである。

【０００５】 この課題は、請求項１に記載された特徴を含む非接触電力伝送を具備した電気
テルハーによる本発明に従って解決される。

【０００６】 本発明の思想は、リターン・コンダクタとして、テルハーの移動ユニットのた
めのアルミニウム・スライド・レールを使用することである。この特徴に、制御
及び電力回路のための異なった電圧の二つの独立した直流電流及び負荷容量を提
供するとともに従って低い電圧を供給するために要求されるスイッチング努力を
かなり単純化することができるＵ−形フェライト・コア（電流集電装置）の二つ
に分かれた巻線の配置を組み合わせることで、輸送可能なユニットの電気消費物
への供給電力の全消費量がかなり減少する。

【０００７】 本発明に用いる移動ユニットのための電源は、勿論、宙に浮いた又はテルハー
・システムに限定されず、他の搬送装置を備えた同様に有利な手段（移動ユニッ
トがレールに沿って移動されて、それが非接触電源上で作動する手段）において
使用されてもよい。これは、困難な操作条件、最小の保守及び摩耗、低い雑音、
高い搬送速度並びに高い効率の下でさえ、非接触電力伝送の既知の利点（例えば
高い運転中の信頼性）を利用する、それほど努力を要しない手段である。

【０００８】 従属請求項及び典型的な実施形態の説明は、本発明の他の重要な特徴、例えば
、一次側の回路への安定した中間周波電流の供給を考慮すること、スライド・レ
ールに付けられることができる特別に設計されたブラケットにおけるフィーダの
配置及び取り付け、電流集電装置の電気的な構成、又はテルハーの接合点の設計
などを下記に示す。

【０００９】 本発明の実施形態は、以下に図を参照してより詳しく詳細に説明される。

【００１０】 図１に示すように非接触電力伝送のための配置は、制御回路及び電力回路を装
備した荷物を運搬及び運送するための移動ユニット（図示せず）を案内するため
のアルミニウム・スライド・レールを備えている。非導電の、より好ましくは合
成材料でつくられたフィーダ・ブラケット２は、スライド・レール１に取り付け
られ、前記フィーダ・ブラケットは、高周波リッツ線の形をしているフィーダ４
を受けるために、前記スライド・レール１（図２参照）に、ある間隔で配置され
る端部において、保持溝３を含んでいる。図２に示すように、このフィーダ・ブ
ラケット２は、さらに絶対位置検出を確保するために前記移動ユニット（図示せ
ず）に取り付けられたスキャナによって使用される機械的なコーディングを備え
ている。スライド・レール１が曲がりのあるところには、フィーダ・ブラケット
２が短いセグメント（図示せず）でつくられており、フィーダ・ブラケット２は
、スライド・レール１の一方の長手側面に付けられた小型ホルダ１ａに組み込ま
れることができる。フィーダ・ブラケット２は、電流集電装置６の中に突き出て
おり、電流集電装置６は、突き出た部分のそれぞれに一つの巻線Ｎ₀₁又はＮ₀₂を
それぞれ備えたＵ−形フェライト・コア６．１として形成されている。巻線Ｎ₀₁ 及びＮ₀₂は、電子集電回路ＡＥ１又はＡＥ２にそれぞれ接続されており、これら
二つの回路は、電流（Ｉ₀₁；Ｉ₀₂）を用いて移動ユニットに供給する二つの別個
の電源電圧Ｕ₀₁及びＵ₀₂を提供する。電圧Ｕ₀₁及びＵ₀₂（それぞれの移動ユニッ
トの制御回路及び電力回路に適したもの）がサイズ及び負荷容量において異なる
ように、巻線Ｎ₀₁及びＮ₀₂は異なる定格を有している。従って、パワー・エレク
トロニクスのための配線及びスイッチング要求は、ある程度低い。低い電圧はま
た小さな消費を与えるために使用されてもよい。フェライト・コアにおける磁束
の生成を確保し、また適切な起磁力（Ｎ₀₁・Ｉ₀₁、Ｎ₀₂・Ｉ₀₂）を提供するため
に、フィーダ４は、コアの全体深さの４０％の最小深さで、Ｕ−形フェライト・
コア（電流集電装置６）の内側に配置されている。

【００１１】 図３に示すように、フィーダ４からなる配置の一次側回路及びリターン・コン
ダクタ７は、三相の低電圧用のシステムからリンク電圧Ｕ_Zを提供する６−パル
スブリッジ整流器を介して電力が供給される。図４にブリッジ整流器８の回路配
線図を示す。その下流側に、二つのＬＣコンポーネント１１及び出力変圧器１２
上で働くＰＷＭ整流器インバータ１０が、一定の中間周波電流が供給されるよう
に、ブリッジ整流器８から下流側の安定した電源９(その回路図を図５に示す)と
して提供される。二つのＬＣコンポーネント１１が、一定電流の正弦波形特性の
ために、且つ、フィーダに沿う雑音スペクトルを制限するために責任のある間、
ＰＷＭ整流器インバータ１０は、一定電流の出力周波数を決定する。

【００１２】 図３に示すような回路図は、フィーダに沿って動かされ、異なる電力レベルを
要求できる二つの電流集電装置（その各々が電気消費物(図示せず)に接続されて
いる）を表している。図６に、フィーダ４に沿って走行でき、図１においても略
図されているように、異なる電圧Ｕ₀₁及びＵ₀₂のための電子集電回路ＡＥ１及び
ＡＥ２を装備されている電流集電装置６の回路配線図を示す。制御ユニット（Ｒ _S ）は、振動回路特性のための電子集電回路ＡＥ２において参照符号１３が付さ
れている。安定した電源のため、隣接した電流集電装置６にはフィードバック効
果がない。補償モジュール２２は、誘導電圧部分を補償するために、従ってシス
テムの稼動効率を増加させるために、リターン・コンダクタ７及びフィーダ４に
よって形成された案内路に沿って提供されおり、これらのモジュールは図３にお
いてコンデンサとして示されている。

【００１３】 一方、フィーダ４は、機械的な臨界点で補強された絶縁材を備えた、きれいに
撚られたリッツ線からなり、スライド・レール１は、リターン・コンダクタ７と
して利用される。柔軟な接地ストリップ（図示せず）が、すべての伸びている個
所で提供される一方、リターン・コンダクタ７として使用されるスライド・レー
ル部分１が、要求される等電位接合のための低抵抗の末端を有している。特定の
変調及び復調方法の手段によって、フィーダ４はまた移動ユニットのプログラミ
ング及び遠隔制御用の通信チャンネルとして利用され得る。

【００１４】 移動ユニット（図示せず）に接続された制御ユニットの通信は、制御ユニット
の中に一体化される赤外線モジュール、又は無線モジュールを利用して既知の方
法でここで行われる。

【００１５】 各制御ユニットは、通常、搭載された赤外線モジュールを装備しており、その
赤外線モジュールは、移動ユニットの駆動ギヤのプログラミング及び遠隔制御の
ために使用される。さらに、これらの移動可能な赤外線モジュールは、比較的高
いオーダ・システムの制御ユニットによって、順番に管理される案内路に沿う選
ばれた個所で特別の読出し書込みステーションと通信してもよい。これは制御ユ
ニットがステータス及びコマンド情報を交換し、無電圧の保護されたメモリにこ
のデータを格納する場所である。もし要求されるならば、これらのＩＲモジュー
ルはまた、スタート／ストップ機能などのために使用されることができる。

【００１６】 ＩＲ技術の代わりとして、移動可能な無線モジュールが利用されることが可能
である。それは制御ユニットの中に自由に一体化されることが可能であるが、シ
ステム制御との不変の通信を許す。送信の範囲が荒れた産業環境において制限さ
れるのと同様に、固定したベース・ステーションの相互接続が、ここで（セルを
表わすこれらステーションのそれぞれで）使用される。これら個々のセルが重な
り合い、これにより、案内路上のすべての移動ユニットが安全に到着されること
ができる。この無線ステーションの相互接続は、移動ユニットがセルを出発し、
次のセルに安全にログオンしたときに駆動ギヤがデータ損失なしにログオフされ
得るような場合に、制御され、監視される。この設備は大ざっぱな割当評価に適
している。位置検知と結合するならば、ユーザは、すべての輸送手段のはっきり
した軌道モデルを得て、システム制御における通信帯域幅に依存する比較的高い
オーダ制御機構を適用してもよい。

【００１７】 制御ユニットは、機械的なコーディング５を利用して、走行経路に沿って位置
検知を実行するスキャナ（図示せず）を装備している。この情報はまた内部のモ
ータ制御のために利用される。絶対的な符号曲がりにおける揺れやいくらかの他
の不安定さは、制御ユニットの無電圧の保護されたメモリに格納されることが可
能である。そしてその手段は、絶対的なコード・レール５を設置する場合、誤り
の許容範囲をそこでより大きくできる。この機能は、スキャナが機械的なコーデ
ィング５を有しているフィーダ・ブラケット２を走査するときに最も有用である
。

【００１８】 制御ユニットは、駆動終了によってはめ込まれるとともに駆動及びロード・ベ
アリング機能と電気機械のブレーキとの両方を実行する歯車を備えた標準のギヤ
ボックス・モータ、又は抑速ブレーキとして機能する電気機械のブレーキ配置を
備えたリニア・モータ・ユニットのどちらかを直接動作させることができるよう
な方法で設計されている。

【００１９】 図７に示すように、軌道の近傍に配置され、トレーリング・ケーブル及び移動
可能なフィーダ・モジュール１７を介してフィーダ１４に接続された据え付けら
れたフィーダ・モジュール１５から高周波電力を供給され得る移動可能なフィー
ダ１４が、ポイント、交差点並びに上昇、降下及び入れ換えのステーションのよ
うなテルハーの接合領域に提供される。

【００２０】 図８に示すように、従来のスイッチング・ロジックに使用する部分的な運転停
止セグメントを生成するために軌道の近傍で不変的に設置された電源モジュール
２０に接続された接合部の前及び内側に、緊急停止及び安全ブロック１９が提供
される。電源モジュール２０は、トレーリング・ケーブル２１を介してフィーダ
・モジュール１７に接続され得るように形成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 電気テルハー・システムのスライド・レールに沿って移動される得る移動ユニ
ットに対する電力の非接触伝送のための配置を示す概略図である。

【図２】 電気テルハー・システムのスライド・レールに組み込まれることが可能であり
、位置検出のために機械的にコーディングされたフィーダ・ブラケットの一部の
部分斜視図である。

【図３】 非接触電力伝送のための配置のうちの一次側の回路に電力を供給するためのス
イッチング配置を示す図である。

【図４】 図３によって提供されるブリッジ整流器の回路配線を示す図である。

【図５】 図３に示すような電力供給のための安定した電源の回路配線を示す図である。

【図６】 二次側の回路のために提供される電流集電装置の回路配線を示す図である。

【図７】 テルハー接合領域の移動可能なフィーダのために準備された電源を示す図であ
る。

【図８】 図７による接合領域を示す図であり、上流側に安全ブロックを含んでいる。

【符号の説明】

１ スライド・レール（リターン・ケーブル） １ａ 小型ホルダー ２ フィーダ・ブラケット ３ 保持溝 ４ フィーダ ５ 機械的なコーディング（スロットによるコーディング） ６ 電流集電装置（ＳＡＥ１、ＳＡＥ２） ６．１ フェライト・コア ７ リターン・コンダクタ ８ ６−パルスブリッジ整流器 ９ 安定した電源 １０ ＰＷＭ整流器インバータ １１ ＬＣコンポーネント １２ 出力変圧器 １３ 制御ユニット（ＲＳ） １４ 移動可能なフィーダ １５ 安定したフィーダ・モジュール（ＶＭＥ） １６、２１ トレーリング・ケーブル １７ 移動可能なフィーダ・モジュール（ＶＭＥ） １８ 移動可能部分 １９ 安全ブロック ２０ 電源モジュール（ＶＭＳ） ２２ 補償モジュール ＡＥ１ 電子集電回路 ＡＥ２ 電子集電回路 Ｎ₀₁、Ｎ₀₂ ６の巻線 Ｕ₀₁、Ｕ₀₂ 移動ユニットのための電源電圧 Ｕ_Z リンク電圧 Ｉ₁ 一定の中間周波電流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＥＡ(ＡＭ，Ａ Ｚ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，Ａ Ｅ，ＡＬ，ＡＵ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＴ，Ｌ Ｖ，ＭＡ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＲＯ，ＳＤ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＴ，ＴＺ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スライド・レールに沿って案内されたフィーダ及びリターン・
   コンダクタからの非接触電力伝送を具備した電気テルハーであって、 前記フィーダ及びリターン・コンダクタは、前記スライド・レール上で走行で
   きる移動ユニットの制御回路及び電力回路への比較的高周波のＡＣ電源のライン
   を囲繞する巻線を備えたＵ−形のフェライト・コアとして形成された電流集電装
   置を介して前記電源に接続され、 前記リターン・コンダクタ（７）は前記スライド・レール（１）によって直接
   的に形成されており、 前記移動ユニットの前記電力回路及び制御回路にそれぞれ異なった電源電圧（
   Ｕ₀₁；Ｕ₀₂）を供給する、前記フェライト・コアによって形成された前記集電装
   置（６）に、二つの別々な異なる定格の巻線（Ｎ₀₁；Ｎ₀₂）が提供されているこ
   とを特徴とする電気テルハー。
2. 【請求項２】 個々の線形で短い板状のセグメントからなり、前記スライド・
   レール（１）に対して取り付けられるとともに絶縁されたフィーダ・ブラケット
   （２）に、高効率のリッツ線からなる前記フィーダ（４）が保持されていること
   を特徴とする請求項１記載の電気テルハー。
3. 【請求項３】 前記フィーダ・ブラケット（２）の前記セグメントは、先後端
   が互いに隣接するか又は嵌合し得る前記スライド・レール（１）に付けられた小
   型ホルダ（１ａ）に組み込まれることが可能であることを特徴とする請求項２記
   載の電気テルハー。
4. 【請求項４】 前記スライド・レール（１）から離間した側の前記フィーダ・
   ブラケット（２）の端部が、前記フィーダ（４）を受けるための保持溝（３）を
   備えていることを特徴とする請求項２又は３記載の電気テルハー。
5. 【請求項５】 前記板状のフィーダ・ブラケット（２）は、前記移動ユニット
   に取り付けられたスキャナを用いて前記移動ユニットの位置を検知するためのス
   ロット符号の形をした機械的なコーディング（５）を備えていることを特徴とす
   る請求項２から４のいずれかに記載の電気テルハー。
6. 【請求項６】 前記フィーダ及びリターン・コンダクタ（４、７）は、リンク
   電圧（Ｕ_Z）を供給する６−パルスブリッジ整流器（８）を介して、且つ、前記
   フィーダ（４）に特定の比較的高周波の一定電流を供給するために二つのＬＣコ
   ンポーネント（１１）及び出力変圧器（１２）に作用するＰＷＭ整流器インバー
   ター（１０）を備えた安定した電源（９）を介して、三相の低電圧システムに接
   続されていることを特徴とする請求項１記載の電気テルハー。
7. 【請求項７】 前記フィーダを含む一次側の回路に供給される前記一定電流は
   ２０ｋＨｚ以下の中間周波数を有することを特徴とする請求項６記載の電気テル
   ハー。
8. 【請求項８】 前記移動ユニットは、プログラミングされるとともに、前記制
   御回路に一体化された赤外線又は無線モジュールを使用して遠隔制御されること
   を特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電気テルハー。
9. 【請求項９】 前記フィーダ（４）は、特定の変調及び復調方法を適用するこ
   とにより、前記移動ユニットの前記プログラミング及び遠隔制御のための通信チ
   ャンネルとして使用可能であることを特徴とする請求項８記載の電気テルハー。
10. 【請求項１０】 前記テルハーの接合領域に、移動可能なフィーダ・モジュー
    ル（１７）を備えるとともに移動可能部分（１８）に付けられた移動可能なフィ
    ーダ（１４）を備え、前記移動可能なフィーダ（１４）がトレイリング・ケーブ
    ル（１６）を介して不変的に設置されたフィーダ・モジュール（１５）から提供
    されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の電気テルハー。
11. 【請求項１１】 前記接合部の前又は内側に、前記軌道の近傍において安定し
    た電源モジュール（２０）に接続された緊急停止及び安全ブロック（１９）を備
    え、前記それぞれの電源モジュール（２０）がトレイリング・ケーブル（２１）
    を介して移動可能なフィーダ・モジュール（１７）に接続され得ることを特徴と
    する請求項１から１０のいずれかに記載の電気テルハー。