JP2004189010A

JP2004189010A - 非接触給電装置

Info

Publication number: JP2004189010A
Application number: JP2002356351A
Authority: JP
Inventors: Harumasa Yamamoto; 治正山本
Original assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Current assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】搬送車が搬送物を移載するなどの大電力が必要な特定部分でのみ給電能力を向上させることにより、給電線を必要以上に長くすることなく、給電線のインダクタンスによる電圧降下と電流の減少を防止しながら、安価に給電能力を向上させることができる非接触給電装置を提供することを目的とする。
【解決手段】高周波電源で励磁した１次側給電線から電磁誘導により非接触で電力を２次側受電コイルに供給する非接触給電装置において、往復する給電線の往路側又は復路側の少なくとも一方を一部の区間で部分的に折り返して環状に周回させ、複数の同電流方向の給電線９、９’が部分的に並列するように敷設する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触給電装置、特に、大電力が必要な特定部分でのみ給電能力を向上させることにより、給電線を必要以上に長くすることなく、給電線のインダクタンスによる電圧降下と電流の減少を防止しながら、安価に給電能力を向上させることができる非接触給電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、非接触給電装置による給電は、１次側の給電線の損失や２次側の受電コイル形状、伝達効率の制約などから、その周波数は１０ｋＨｚ近辺の周波数が使用されている。
これよりも低い周波数では、１次側の給電線の損失は少なくなり、また２次側の受電コイルに珪素鋼板の鉄心が使えるが、装置が大型化することや共振回路のコンデンサの容量が大きくなること等の制約が生じる。
また、これよりも周波数の高い領域では１次側の給電線の損失が増加することや給電線からの不要輻射、電波法の法的な規制が生じる。
【０００３】
搬送路全体の給電線の駆動は高周波電源により交流電流で励磁するが、給電線は、往復する電線を搬送路全体に亘って架設することにより敷設される。
この場合、１本の給電線を搬送路全体に亘って複数回往復させることにより、複数本の給電線が並列するように搬送路全体に亘って架設し、少ない１次電流で受電コイルに誘起する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１７５２３２号公報
【０００５】
ところで、搬送設備の種類としては、同一軌道上に複数の搬送車を配置する有軌道無人搬送車と、同一軌道に１台のスタッカークレーンを配置する自動倉庫とがある。
前者においては、それぞれの搬送車が加速電力、あるいは荷の昇降動作を伴う移載動作で大電力を必要とするタイミングはまちまちで、複数台で同時に大電力を必要とすることは希であり、設備容量は平均必要電力量に余裕度を加味した容量でまかなうことができる。
一方、後者においては、単一設備のために、平均とピーク電力の差が大きく設備容量はピーク電力を供給しうる容量が必要になる。
このような自動倉庫の場合、荷の受け渡しをする場所は計画時点で確定するため、荷の昇降動作で大電力を必要とするピーク電力の発生位置を特定することができる。
なお、搬送路全体に１本の給電線を敷設し設備容量を大きくする場合においても、電源設備の複数本の給電線を装置に給電する電力は一定である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の非接触給電装置は、１本の給電線を搬送路全体に亘って複数回往復させることにより、複数本の給電線を並設することから、給電線の長さが極端に長くなる。
給電線のインダクタンスは給電線の長さに比例するため、この従来の非接触給電装置のように、大きな電力を必要としない場所まで最大電力を給電できる敷設方法を実施すると、給電線のインダクタンスにより電圧降下を生じ給電線に流せる電流が減少し、給電線の距離を延ばすことができないという問題を招来する。
【０００７】
本発明は、上記従来の非接触給電装置が有する問題点に鑑み、搬送車が搬送物を移載するなどの大電力が必要な特定部分でのみ給電能力を向上させることにより、給電線を必要以上に長くすることなく、給電線のインダクタンスによる電圧降下と電流の減少を防止しながら、安価に給電能力を向上させることができる非接触給電装置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、本発明の非接触給電装置は、高周波電源で励磁した１次側給電線から電磁誘導により非接触で電力を２次側受電コイルに供給する非接触給電装置において、往復する給電線の往路側又は復路側の少なくとも一方を一部の区間で折り返して環状に周回させ、複数の同電流方向の給電線が部分的に並列するように敷設したことを特徴とする。
【０００９】
この非接触給電装置は、往復する給電線の往路側又は復路側の少なくとも一方を一部の区間で折り返して環状に周回させ、複数の同電流方向の給電線が部分的に並列するように敷設することから、給電線を必要以上に長くすることがなく、これにより、給電線インダクタンスによる電圧降下と電流の減少を防止しながら、安価に、かつ搬送車が搬送物を移載するなどの大電力が必要な部分で給電能力を向上させることができる。
【００１０】
この場合において、給電線を受電コイルと反対側に折り返し、所定間隔をあけて相手側の給電線相当位置まで渡すとともに、該渡された給電線を受電コイル側に折り返し相手側の給電線付近まで立ち上げて、該相手側給電線に並列させ、該並列させた給電線を終端で受電コイルと反対側に折り返し、所定間隔をあけて元の給電線相当位置まで渡すとともに、該渡された給電線を受電コイル側に折り返し元の給電線付近まで立ち上げて、該元の給電線に並列させることができる。
【００１１】
これにより、一部の区間で環状に周回する給電線を、受電コイルやそのコアと干渉させることなく適正に配設することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非接触給電装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図４（ａ）に、非接触給電装置の原理を示す。
高周波電源装置１により給電線２に電流を流し、給電線２により生じる磁界３の電磁誘導により２次側の受電コイル４に電力を供給する。
【００１４】
図４（ｂ）に、往復する１本の給電線を配置する一般の構成を示す。
往復する１本の給電線５、５’をまたぐように受電コイルのコア６を配置し、コア６には受電コイル７を巻線する。
往路側の給電線５は、搬送路の端部で折り返されて、復路側の給電線５’として高周波電源装置（図示省略）に戻る。
給電線５、５’は、給電線支持材８により支持されており、給電線支持材は、Ｕ字型あるいは半円型の溝を有する樹脂製の成形品からなり、その溝に給電線をはめ込むのが一般的である。
このように、搬送路の端部で折り返される往復の給電線５と給電線５’とは、電流の方向が逆極性になる配置となるのは公知であり、言い換えれば、図４（ａ）は、給電線５、５’を巻数１回のトランスの１次巻線とし、受電コイル７の２次巻線を複数巻いた変圧器と見ることができる。
【００１５】
一方、図１〜図３に、本発明の非接触給電装置の一実施例を示す。
この非接触給電装置は、上記のように、往復する給電線の往路側９を一部の区間で部分的に折り返して環状に周回させ、複数の同電流方向の給電線９、９’が部分的に並列するように敷設している。
そして、この非接触給電装置は、前記給電線９を部分的に折り返して環状に周回させた複数の大電力区間１３を、通常の電力区間１４と交互に配設している。
【００１６】
具体的には、図１（ａ）に示すように、例えば、２本の給電線９と９’を対にして給電線支持材１２に固定し、２本の給電線を縦方向に重ね合わせることで、給電線９、９’と受電コイルのコア６で、１本の給電線の場合と同じ左右方向の間隔で２本の給電線を設置することができ、１種類の受電コイルで１線と２線の給電線を兼用することができる。
【００１７】
図１（ｂ）に、給電線の２重化の平面図を示す。
大電力を必要とする大電力区間１３は、１本の給電線９をその区間で折り返し、環状に配置することにより、給電線９、９’を２重化する。
これに対し、大電力を必要としない通常電力区間１４は、往路側給電線９と復路側給電線９’とで対となる１本の給電線９、９’をそのまま配置する。
搬送路全体では、この２種類の区間１３、１４が複数存在し、折り返し点１５で折り返した復路側の給電線９’は、この実施例では、大電力区間１３や通常電力区間１４の区別なく折り返し点から直線的に配置されている。
【００１８】
図２に、実際に施工した状態を斜視図として示す。
図１（ｂ）の給電線９が搬送路の途中で環状に折り返す部分で、受電コイル７のコア６と機械的に接触しないように、給電線９を受電コイルが通過できる高さ、すなわち給電線支持材１２の底部位置より下に一旦下げ、そこで受電コイル７が通過する部分を横切る。
その後、給電線９を上に引き上げ、相手側の給電線支持材１２の溝に給電線９を導くようにする。
環状に折り返す部分は、以上の繰り返しにより、往路の給電線９は２重化する部分について１巻のコイル状に敷設する。
なお、折り返し点１５で折り返す復路側の給電線９’については、大電力区間１３、通常電力区間１４の区別なく、本実施例では、折り返し点１５から直線的に配置している。
【００１９】
図３に、給電線支持材の具体的な実施例を示す。
給電線支持材１６は樹脂成形品で製作し、先端のＵ字型の溝２０の中に給電線１９を２本配置する。Ｕ字型の溝２０は樹脂の弾性変形により、給電線をはめ込む時はその圧力で上部が開き、電線が入ると先端を閉じる。受電側のコア１７に２次側の受電コイル１８を複数回、巻線する。
給電線の支持材は、給電線が１本だけ入る先端のＵ字型の溝を浅くし、先端の位置を２本の場合と同一になるよう２種類を製作し、１本だけ敷設する場合の給電線と受電コイルの結合効率を向上させることも可能である。
また、１本用の支持材と２本用の支持材を共通にし、給電線が１本の場合でも、２本用の支持材で上部に隙間をあけて使用することも可能である。
【００２０】
かくして、本実施例の非接触給電装置は、往復する給電線の往路側９又は復路側９’の少なくとも一方を大電力区間１３で折り返して環状に周回させ、複数の同電流方向の給電線９、９’が部分的に並列するように敷設することから、給電線９、９’を必要以上に長くすることがなく、これにより、給電線インダクタンスによる電圧降下と電流の減少を防止しながら、安価に、かつ搬送車が搬送物を移載するなどの大電力が必要な部分で給電能力を向上させることができる。
そして、図３に示すように、給電線９を受電コイル７と反対側に折り返し、所定間隔をあけて相手側の給電線９’相当位置まで渡すとともに、該渡された給電線９を受電コイル７側に折り返し相手側の給電線９’付近まで立ち上げて、該相手側給電線９’に並列させ、該並列させた給電線９を終端で受電コイル７と反対側に折り返し、所定間隔をあけて元の給電線９相当位置まで渡すとともに、該渡された給電線９を受電コイル７側に折り返し元の給電線９付近まで立ち上げて、該元の給電線９に並列させることにより、大電力区間１３で環状に周回する給電線９を、受電コイル７やそのコア６と干渉させることなく適正に配設することができる。
【００２１】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明の非接触給電装置は、この実施例の記載に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することが可能である。
例えば、本実施例では、給電線を２重化する場合について述べたが、３本以上に多重化する場合においても、往路の敷設方法を２回の折り返しになるように拡張することは容易にできる。
また、往路では直線上に敷設し、復路でコイル上に敷設することや、往路と復路で組み合わせを変えることも本質的に同じであり、敷設工事が容易な方法を工事場所の状況に応じて適宜選択することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の非接触給電装置によれば、往復する給電線の往路側又は復路側の少なくとも一方を一部の区間で折り返して環状に周回させ、複数の同電流方向の給電線が部分的に並列するように敷設することから、給電線を必要以上に長くすることがなく、これにより、給電線インダクタンスによる電圧降下と電流の減少を防止しながら、安価に、かつ搬送車が搬送物を移載するなどの大電力が必要な部分で給電能力を向上させることができる。
【００２３】
この場合、給電線を受電コイルと反対側に折り返し、所定間隔をあけて相手側の給電線相当位置まで渡すとともに、該渡された給電線を受電コイル側に折り返し相手側の給電線付近まで立ち上げて、該相手側給電線に並列させ、該並列させた給電線を終端で受電コイルと反対側に折り返し、所定間隔をあけて元の給電線相当位置まで渡すとともに、該渡された給電線を受電コイル側に折り返し元の給電線付近まで立ち上げて、該元の給電線に並列させることにより、一部の区間で環状に周回する給電線を、受電コイルやそのコアと干渉させることなく適正に配設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触給電装置の一実施例を示し、（ａ）はその断面図、（ｂ）は給電線の平面図である。
【図２】同実施例の非接触給電装置の給電線を示す斜視図である。
【図３】同実施例の非接触給電装置の詳細を示す断面図である。
【図４】（ａ）は非接触給電装置の給電原理を示す説明図、（ｂ）は一般の非接触給電装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１高周波電源装置
２給電線
３磁界
４受電コイル
５、５’ 給電線
６コア
７受電コイル
８給電線支持材
９、９’ 給電線
１２給電線支持材
１３大電力区間
１４通常電力区間
１５折り返し点
１６給電線支持材
１７コア
１８受電コイル
１９給電線
２０溝

Claims

高周波電源で励磁した１次側給電線から電磁誘導により非接触で電力を２次側受電コイルに供給する非接触給電装置において、往復する給電線の往路側又は復路側の少なくとも一方を一部の区間で折り返して環状に周回させ、複数の同電流方向の給電線が部分的に並列するように敷設したことを特徴とする非接触給電装置。
給電線を受電コイルと反対側に折り返し、所定間隔をあけて相手側の給電線相当位置まで渡すとともに、該渡された給電線を受電コイル側に折り返し相手側の給電線付近まで立ち上げて、該相手側給電線に並列させ、該並列させた給電線を終端で受電コイルと反対側に折り返し、所定間隔をあけて元の給電線相当位置まで渡すとともに、該渡された給電線を受電コイル側に折り返し元の給電線付近まで立ち上げて、該元の給電線に並列させたことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。