JP2004249887A

JP2004249887A - 非接触給電装置

Info

Publication number: JP2004249887A
Application number: JP2003043981A
Authority: JP
Inventors: Harumasa Yamamoto; 治正山本
Original assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Current assignee: Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】給電効率の向上を図るとともに、給電線の高さを受電コイル部での漏洩磁束による必要間隔から受電コイル部が無い場合の漏洩磁束に対する必要間隔に近づけ、給電線の床面からの突出高さを低くすることができる非接触給電装置を提供すること。
【解決手段】並行に敷設した給電線１をＥ型コア２の溝部３に挿通させ、Ｅ型コア２の脚部４に巻回したコイル５に給電線の高周波電流を電磁誘導により伝達する非接触給電装置において、Ｅ型コア２の両側脚部６からの漏洩磁束を受けて中央脚部４に返流する磁性体板７を、各脚部４、６と対向するようにコア２側に配設する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触給電装置に関し、特に、受電コイル部の漏洩磁束を低減することにより、給電効率の向上を図るとともに、給給電線の床面からの突出高さを低くす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】
例えば、半導体工場のクリーンルームでは、発塵を最小限に抑制した搬送装置が用いられるが、この搬送装置の搬送車への給電を発塵することなく行うために、非接触で給電を行う非接触給電装置が用いられている。
この非接触給電装置は、床面から一定の距離を離して並行に敷設した給電線をＥ型コアの溝部に挿通させ、Ｅ型コアの中央脚部に巻回したコイルに給電線の高周波電流を電磁誘導により伝達するようになっている。
【０００３】
このような非接触給電装置では、Ｅ型コアの下部は、給電線を支持する支持部材を挿通させるために開放型となっており、そのため、コアの下には大きな漏洩磁界が発生する。
この漏洩磁界の中に鉄板や鉄片が存在すると、透磁率の大きい鉄の部分に磁束が集中し、渦電流損による発熱が生じる。そこで、透磁率が鉄に対し十分に小さく、比透磁率が１に近いＳＵＳ３０４系のステンレス材料やアルミ材料が使用されるが、これらにおいても、鉄より発熱量は小さいが渦電流損による発熱が生じる。
このため、受電コイル部の下の漏洩磁束の大きい領域に金属部材が入らないように、塩化ビニルやポリカーボネート等の樹脂材料でできた給電線支持材（給電線サポート）で給電線を浮かせるように敷設している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような非接触給電装置では、搬送車の走行レールの近傍に並行して給電線を敷設するが、受電コイル部の直下では、受電コイル部から発生する漏洩磁界により周囲の鉄やステンレス等の金属体が発熱することから、給電線は、漏洩磁界が十分に弱くなるように周囲から距離をおいて離す必要があり、これにより、床面から突出する給電線の高さを必要最小限に低くすることができないという問題があった。
【０００５】
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、受電コイル部の漏洩磁束を低減することにより、給電効率の向上を図るとともに、給電線の高さを受電コイル部での漏洩磁束による必要間隔から受電コイル部が無い場合の漏洩磁束に対する必要間隔に近づけ、給電線の床面からの突出高さを低くす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。
【０００６】
【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、並行に敷設した給電線をＥ型コアの溝部に挿通させ、Ｅ型コアの脚部に巻回したコイルに給電線の高周波電流を電磁誘導により伝達する非接触給電装置において、Ｅ型コアの脚部から漏洩磁束を受け他の脚部に返流する磁性体板を、各脚部と対向するようにコア側に配設したことを特徴とする。
【０００７】
この非接触給電装置は、Ｅ型コアの脚部から漏洩磁束を受け他の脚部に返流する磁性体板を、各脚部と対向するようにコア側に配設することから、受電コイル部の漏洩磁束を低減し、給電効率の向上を図るとともに、給電線の高さを受電コイル部での漏洩磁束による必要間隔から受電コイル部が無い場合の漏洩磁束に対する必要間隔に近づけ、給電線の床面からの突出高さを低くすることができる。
【０００８】
この場合において、コア側から片持ち状に磁性体板を支持するとともに、該支持部と反対側でＥ型コアと磁性体板との間に開口部を設け、該開口部を介して給電線を支持することができる。
【０００９】
これにより、従来の支持部材の挿通部まで磁性体板の面積を大きく確保しながら、給電線を支持することができる。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１〜図５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、図１〜図２に示すように、並行に敷設した給電線１をＥ型コア２の溝部３に挿通させ、Ｅ型コア２の中央脚部４に巻回したコイル５に給電線１の高周波電流を電磁誘導により伝達するもので、Ｅ型コア２の両側脚部６からの漏洩磁束を受けて中央脚部４に返流する磁性体板７を、各脚部４、６と対向するようにコア２側に配設している。
そして、この非接触給電装置は、コア側から片持ち状に磁性体板７を支持するとともに、支持部と反対側でＥ型コア２と磁性体板７との間に開口部８を設け、該開口部８を介して給電線１を給電線サポート９により支持している。
【００１２】
この非接触給電装置は、車両側のベース板Ｂにフェライト製のＥ型コア２を接着等の方法で固定し、Ｅ型コア２の中央脚部４にコイル５を１０回程度巻き付け、その後表面保護のためテーピングあるいはエポキシ樹脂充填を行い、受電コイル部１１を形成している。
Ｅ型コア２の両側脚部６の一方は、樹脂製の側面カバー１４で保護することにより、接触による傷や破損が防止されている。
また、もう一方の脚部６には、フェライト製の磁性体板７を接着等により固定したアルミ製のＬ型金具１０が着脱可能に取り付けられ、磁性体板７を片持ち状に支持するとともに、磁性体板７と脚部６を保護している。
磁性体板７は、Ｅ型コア２とその中心が一致するように配置されており、磁束分布が受電コイル部１１の中心に対し左右対称となるよう配慮されている。
【００１３】
樹脂製の給電線サポート９は、搬送車の走行レールと並行に配置した取付部１３に固定されており、この給電線サポート９には給電線１が取り付けられている。
なお、本実施例では弾性を有する給電線サポート９の先端部の溝の中に、往路と復路にそれぞれ２本ずつの給電線１を取り付けた例を示す。
【００１４】
Ｅ型コア２と磁性体板７の間には、１台の電源で給電線１に電流を流して、搬送車の移動する範囲を１つの給電区間だけで給電できる場合には、給電線サポート９の肉厚と搬送車の位置が上下に移動する可動範囲の和に相当する幅の開口部８を設けるようにする。
また、搬送車の移動範囲が長く、複数の給電線１に分割給電する場合は、給電線１の線径と給電線サポート９の肉厚のいずれか大きい方と、先の説明による搬送車の上下移動範囲の和に相当する幅の開口部８を設けるようにする。
【００１５】
図３〜図４に、給電線サポートや該給電線サポートに給電線を敷設する方法を示す。
固定側から近い溝１５から出た給電線１ｃ、１ｄは、直角に曲げて下におろし、給電線サポート９の水平部分と同じ高さで再度直角に曲げ、給電線サポート９側に引き出される。
固定側から遠い溝１６から出た給電線１ａ、１ｂも同様に給電線サポート９の水平部分まで下げ、給電線サポート９側に引き出される。
給電線１ａ、１ｄは図示しない高周波電源に接続され、給電線１ｂ、１ｃは相互接続する。もう一端においては給電線１ａは給電線１ｃに、給電線１ｂは給電線１ｄに接続され、給電区間で２往復するよう接続される。
給電線は、ポリエチレン、塩化ビニル等の絶縁被覆で覆われており、図３のように手作業で曲げるのは困難であるが、曲げる角度、曲げ半径は給電線サポート９の形状に対し一義的に決定されるため、パイプベンダ等の工具で曲げ状態を保持したままで、ヒートガン等で温度をあげ電線を成型することで容易に曲げることができる。
さらに、曲げた後の電線をテーピングや固定部分でのクリートによる固定等の方法を併用することで、給電線の形状を維持することができる。
【００１６】
図５に、受電コイル部の磁束の流れを示す。
フェライトからなるＥ型コア２と磁性体板７の比透磁は２０００前後であり、空気の１．０に比較して圧倒的に透磁率が高い。
このため、フェライトの存在する部分はフェライトの中を磁束が通り、空隙がある部分では、両側脚部６から中央脚部４に磁束が流れる経路と、両側の脚部６から下部の磁性体板７に一旦入り、磁性体板７から再度中央の脚部４に入る２つの経路が存在する。
磁性体板７からさらに下に向かう磁束はほとんどなく、ベース板ＢからＬ型金具５までの受電コイル部１１の空間の範囲内で磁束がまわり、受電コイル部１１から下への漏洩磁束はほぼゼロにまで低減することができる。
磁束の流れは、コアの中心に対し左右対象で方向が異なる鏡像関係になる。したがって、受電コイル部１１より下の部分では、漏洩磁束の渦電流による発熱が発生しなくなる。
【００１７】
一方、受電コイル部１１がなく、給電線１の発生する磁界だけが存在する場所では、磁束密度が受電コイル部１１の下部に比較し数分の１程度で小さく、給電線１に数１０Ａの高周波電流を流した場合でも、ＳＵＳ３０４系ステンレスあるいはアルミ材では２０〜３０ｍｍ程度の距離まで近づけることができる。
このため、受電コイル部１１の下面、即ちＬ型金具５と、通常はアルミ合金のダイキャスト等で製作されるクリーンルームのグレーチング等の床面１２との距離は、従来の漏れ磁束による発熱を考慮した間隔から、単に搬送車の上下動による接触や渉等の機械的な制約事項による距離制限まで短くすることができ、これにより、給電線１の床面１２からの突出高さを削減することができる。
また、磁性体板７が無い場合には空間を通っていた分の磁束が、透磁率が大きく磁気抵抗の小さい磁性体板７を通過するようになることから、磁気回路全体の磁気抵抗が減少し、巻線のインダクタンスが増加する。
これは、給電線１から見た受電コイル部１１ヘの結合効率の向上を意味し、無効励磁電流を減少して力率を向上することができる。
【００１８】
以上、本実施例では、磁性体板を支持するＬ型金具は受電コイル部に固定する方法を示したが、受電コイル部のＥ型コアとの相対的な位置関係が維持できるのであれば、Ｌ型金具はこの形状に限定するものではなく、また、取り付け位置も、搬送車の車体に直接取り付けたり、搬送車の整備時に容易に取り外せるようにする等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更することが可能である。
また、本実施例では、給電線は２本ずつの例を示したが、構成の簡単な１本ずつの場合でも当然実施することが可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の非接触給電装置によれば、Ｅ型コアの脚部から漏洩磁束を受け他の脚部に返流する磁性体板を、各脚部と対向するようにコア側に配設することから、受電コイル部の漏洩磁束を低減し、給電効率の向上を図るとともに、給電線の高さを受電コイル部での漏洩磁束による必要間隔から受電コイル部が無い場合の漏洩磁束に対する必要間隔に近づけ、給電線の床面からの突出高さを低くすることができる。
【００２０】
この場合、コア側から片持ち状に磁性体板を支持するとともに、該支持部と反対側でＥ型コアと磁性体板との間に開口部を設け、該開口部を介して給電線を支持することにより、従来の支持部材の挿通部まで磁性体板の面積を大きく確保しながら、給電線を支持することができる。
【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す断面図である。
【図２】同実施例の受電コイル部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】給電線サポートと給電線を示す斜視図である。
【図４】給電線サポートを示す斜視図である。
【図５】磁束の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
１給電線
２Ｅ型コア
３溝部
４中央脚部
５コイル
６側の脚部
７磁性体板
８開口部
９給電線サポート
１０Ｌ型金具
１１受電コイル部
１２床面
１３取付部
１４側面カバー
Ｂベース板

Claims

並行に敷設した給電線をＥ型コアの溝部に挿通させ、Ｅ型コアの脚部に巻回したコイルに給電線の高周波電流を電磁誘導により伝達する非接触給電装置において、Ｅ型コアの脚部から漏洩磁束を受け他の脚部に返流する磁性体板を、各脚部と対向するようにコア側に配設したことを特徴とする非接触給電装置。
コア側から片持ち状に磁性体板を支持するとともに、該支持部と反対側でＥ型コアと磁性体板との間に開口部を設け、該開口部を介して給電線を支持するようにしたことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。