JP2005124292A

JP2005124292A - 非接触給電装置及び移動体

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Publication number: JP2005124292A
Application number: JP2003355450A
Authority: JP
Inventors: 聡 ▲高▼繁; Satoshi Takashige; Makoto Uehira; 眞植平
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: JP4183596B2

Abstract

【課題】悪環境下での使用に耐え、部品点数を削減できる非接触給電装置及び移動体を提供する。
【解決手段】コア１１及びコイル１２を、封止部１３に封止してあり、この封止部１３と、封止部１３を移動体２の底部２１に固定する固定部１４とで構成される取付部材１０１が、コア１１及びコイル１２を移動体２に取り付けている。即ち、ピックアップユニットＰを封止した封止部１３、及び固定部１４の２点のみで、ピックアップユニットＰの取り付けが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、交流電流が流れる給電線と物理的に非接触の状態で前記給電線から受電して負荷へ給電する非接触給電装置、及び該非接触給電装置によって給電される移動体に関する。

非接触給電装置は、例えば搬送車又は昇降機等のような移動体に搭載され、該移動体が備える走行用モータ又は照明機器等の負荷に駆動用の電力を供給する。

図８は、移動体５５に搭載されている従来の非接触給電装置５０が備えるピックアップユニットＰ及び取付部材５を示す正面図である。ピックアップユニットＰは、コア５１と、このコア５１に巻装してあるコイル５２とを備える。また、ピックアップユニットＰを移動体５５に取り付ける取付部材５は、把持具５３と取付金具５４とを用いてなり、把持具５３は２本の腕部５３ａ，５３ａを備え、この腕部５３ａ，５３ａの間にコア５１を把持してある。取付金具５４には把持具５３がネジ留めしてあり、更に、取付金具５４が移動体５５にネジ留めされている。

ところで、非接触給電装置は、液体中、又は湿度若しくは粉塵濃度が高い気体中等の悪環境下で用いられる場合がある（特許文献１参照）。従来、コアにコイルを固定するために、コアへの巻装後、コイルにワニスを塗布することが行なわれているが、このような非接触給電装置は、悪環境の影響を受け易い。このため、防水、防湿、又は防塵等、ピックアップユニットを保護するために、ピックアップユニットを樹脂モールドする場合があった。
実用新案登録第２５０４１７０号公報

しかしながら、樹脂モールドされたピックアップユニットの他の装置への取り付けについては提案されていない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、例えば、樹脂モールドされたピックアップユニットの樹脂モールド材をピックアップユニットの取付部材として用いる場合のように、ピックアップユニットを封止してある取付部材を用いることにより、悪環境下での使用に耐え、また、部品点数を削減できる非接触給電装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、磁界遮蔽部材を備えることにより、外部への漏れ磁束による影響を低減できる非接触給電装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、本発明の非接触給電装置を備えることにより、悪環境下での使用に耐える移動体を提供することにある。

第１発明に係る非接触給電装置は、磁性体のコアと、該コアに巻装してあるコイルと、前記コアを他の装置に取り付ける取付部材とを備え、交流電流が流れる給電線から電磁誘導によって非接触で受電して負荷に給電する非接触給電装置において、前記取付部材は、前記コイル及び前記コアを封止している封止部を備えることを特徴とする。

第２発明に係る非接触給電装置は、前記取付部材は、前記封止部及び前記他の装置に固定される固定部を更に備えることを特徴とする。

第３発明に係る非接触給電装置は、前記封止部に封止してある磁界遮蔽部材を備えることを特徴とする。

第４発明に係る非接触給電装置は、前記封止部の外部に磁界遮蔽部材を備えることを特徴とする。

第５発明に係る移動体は、第１発明乃至第４発明の何れかに係る非接触給電装置によって給電されるアクチュエータに駆動され、前記取付部材を取り付けてあることを特徴とする。

第１発明にあっては、コア及びコイルを封止部に封止してあり、この封止部を備える取付部材が、コア及びコイルを、例えば移動体のような他の装置に取り付ける。この場合、封止部によってコア及びコイルが保護される。即ち、取付部材は、コア及びコイルの保護機能と他の装置への取付機能とを兼ね備えている。

第２発明にあっては、固定部が、コア及びコイルを封止してある封止部を他の装置に取り付ける。即ち、取付部材は、コア及びコイルの保護機能を封止部が果たし、他の装置への取付機能を封止部及び固定部が果たしている。

第３発明又は第４発明にあっては、コイルが発生させる磁界を、磁界遮断部材が遮蔽する。

第５発明にあっては、本発明に係る非接触給電装置によって給電される。

本発明の非接触給電装置及び移動体によれば、コア及びコイルが保護されているため、耐環境性を向上することができる。

第１発明の非接触給電装置によれば、保護機能を有する部材と取付機能を有する部材とを個々に備える必要がなく、部品の点数を削減することができ、この結果、コア及びコイルを容易に移動体又は他の装置に取り付けることができる。このような封止部は、合成樹脂又は天然樹脂等を用いて構成可能であるが、合成樹脂を用いて樹脂モールドする場合は、コア及びコイルを確実に封止すること、及び、所要の形状に形成すること等が容易かつ安価である。また、従来、合成樹脂製の把持具が用いられていたため、これと同様の合成樹脂を用いる場合は、他の封止材を用意する必要がない。

更に、取付部材の封止部が、コア及びコイルの全体を被覆しているため、特に、熱伝導率が高い材料で封止部を形成する場合は、コア及びコイルに生じた熱を、効率良く放熱することができる。

また、第２発明の非接触給電装置によれば、コア及びコイルの把持具とこれを他の装置に取り付ける取付金具とがコア及びコイルを他の装置に取り付けていた従来の非接触給電装置に比べて、部品点数を削減することができる。

更に、第３発明又は第４発明の非接触給電装置によれば、外部への漏れ磁束による影響を低減することができる。また、磁界遮断部材を封止部に内封する場合は、磁界遮断部材を封止部の外部に備える場合よりも非接触給電装置を小型化することができ、更に、磁界遮断部材を強固に固定することができる。一方、磁界遮断部材を封止部の外部に備える場合は、磁界遮断部材を容易に配置又は再配置することができる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

（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１を備える移動体２の構成を示す正面図であり、移動体２の底部２１近傍を示している。また、図２は、非接触給電装置１を備える非接触給電システムの要部構成を示すブロック図である。

移動体２は、床面に敷設されたレール４の凸条部４ａ，４ａ上に転接する車輪２２，２２，…と、これを駆動する走行用モータＭ（アクチュエータ）とを備え、非接触給電装置１を介して車輪２２，２２，…駆動用の電力を得て、レール４上を移動する。移動体２は、底部２１のレール４側に、非接触給電装置１を構成する２個のピックアップユニットＰ，Ｐを、レール４の敷設方向へ適長離隔して吊設してある。ピックアップユニットＰ，Ｐは、夫々コイル１２を備え、非接触給電装置１は、コイル１２，１２に生じた誘導起電力を走行用モータＭの駆動用電力に変換する電気回路を用いてなる電力変換部７を備えている。なお、コイル１２，１２は並列に接続されていても良く、直列に接続されていても良い。

レール４の底部４ｂ上には、Ｕ字状の断面を有するダクト４１が、レール４に沿って設置されている。ダクト４１の内部底面には、ダクト４１の深さより高さが低い複数の給電線支持棒４２，４２，…が、前記内部底面に対して略垂直に、レール４に沿って適宜間隔で立設されている。この給電線支持棒４２，４２，…の先端部には、給電線３が固定されている。移動体２及びこれに搭載してあるピックアップユニットＰ，Ｐ等は、ダクト４１、ダクト４１内部の各給電線支持棒４２又は給電線３等に当接しないよう配置してある。

給電線３は、その両端が、２００Ｖの商用電源を入力して高周波の定電流を出力する高周波電源装置６に接続されており、中途から折り返されて往路３ａと復路３ｂとが設けられている。給電線支持棒４２，４２，…に固定されているのは往路３ａであり、復路３ｂは、ダクト４１の内部下側に固定されている。

図３は、ピックアップユニットＰ及び取付部材１０１の構成を示す正面図であり、図４は、ピックアップユニットＰ，Ｐ及び取付部材１０１の構成を示す側面図である。取付部材１０１は、エポキシ樹脂製の封止部１３，１３とＳＵＳ３０４製の固定部１４とを備えており、２個のピックアップユニットＰ，Ｐに対して１個の固定部１４が用いられている。ピックアップユニットＰ，Ｐは、夫々コア１１及びコイル１２を備える同一の構成であり、封止部１３，１３に封止されている。コア１１は、正面形状がコ字状に形成された磁性体製であり、基部１１ａ及び２本の脚部１１ｂ，１１ｂを有し、この基部１１ａに、コイル１２が巻装してある。なお、コイルの巻装位置は、基部に限らず脚部であっても良く、また、コアの正面形状は、コ字状に限らずＣ字状、Ｅ字状、又は矩形環状等であっても良い。

封止部１３は、ピックアップユニットＰを水密又は気密に樹脂モールドすることによってコ字状に、コア１１の基部１１ａ側の厚みが、脚部１１ｂ，１１ｂ側の厚みよりも厚くなるよう形成されている。固定部１４は、挟持板１４１，１４２で、各封止部１３の基部１１ａ側（以下、封止部１３の基部１３ａという）を挟持している。この封止部１３，１３の基部１３ａ，１３ａと挟持板１４１，１４２との接触面には凹凸が夫々形成されており、接触する両者がズレることを防止している。更に、固定部１４は、挟持板１４１と移動体２の底部２１との間に介在する取付板１４６を、取付板１４６を挟持板１４１にネジ留めする２本の第１ボルト１４５，１４５と、取付板１４６を移動体２の底部２１にネジ留めする２本の第２ボルト１４７，１４７とを用いて、挟持板１４１と移動体２の底部２１とに固定している。

挟持板１４１，１４２には、夫々挟着用ボルト１４３ａ及び挟着用ナット１４３ｂで構成された４個の挟着部１４３，１４３，…に対応するネジ穴が形成されており、また、各封止部１３には、基部１３ａに、ピックアップユニットＰに当接しないよう挟着用ボルト１４３ａ，１４３ａが貫通する２個の貫通穴部が形成されている。各挟着部１４３は、挟持板１４２側から挟持板１４１側へ挟着用ボルト１４３ａを貫通させて挟持板１４１，１４２及び封止部１３を固定し、更に、挟持板１４１側に配置された挟着用ナット１４３ｂによって挟持板１４１，１４２を封止部１３に締着している。このような挟着部１４３は、１個の封止部１３に対して２個設けられている。

また、挟持板１４１，１４２には、８個の固定ピン１４４，１４４，…に対応する穴が、４個ずつ形成されており、１個の封止部１３に対して４本の固定ピン１４４，１４４，…が、夫々挟持板１４１又は挟持板１４２を貫通して封止部１３へ打ち込まれている。以上のようにして、挟持板１４１，１４２は、強固に封止部１３，１３を挟持している。更に、挟持板１４１には、各第１ボルト１４５に対応するネジ穴が形成されている。

図３においては、取付板１４６は断面図で示されている。取付板１４６には、各第１ボルト１４５に対応するネジ穴と、各第２ボルト１４７に対応するネジ穴とが形成され、更に、取付板１４６と各挟着部１４３（挟着用ボルト１４３ａ及び挟着用ナット１４３ｂ）との接触を回避するための貫通穴１６４ａが形成されている。また、移動体２の底部２１には、各第２ボルト１４７に対応するネジ穴が形成されている。

ピックアップユニットＰ，Ｐは、取付部材１０１によって移動体２の底部２１に取り付けられるが、この際、ピックアップユニットＰ，Ｐと給電線３の往路３ａとが、所定の間隔を隔てて対面し、給電線３が、各コア１１の脚部１１ｂ，１１ｂの間に位置するよう配置される。

以上のような非接触給電装置１を用いる場合、高周波電源装置６によって給電線３に高周波交流が通電されたとき、給電線３の周囲に、時間的に変化する磁束が形成される。非接触給電装置１は、その磁束がコイル１２，１２に鎖交するようなかたちで電磁誘導することによってコイル１２，１２に発生した誘導起電力を非接触で受電し、負荷である走行用モータＭへ供給する。なお、移動体２は、走行用モータＭのみならず、移動体２に貨物を積み降ろしするための機構及びこれを駆動するモータ、移動体２に搭載されている作業用ロボット及びこれを駆動するモータ、又は照明機器等を備えていても良く、こういったモータ又は照明機器等にも非接触給電装置１が給電するよう構成してあっても良い。

本実施の形態の非接触給電装置１においては、封止部１３が、従来の非接触給電装置におけるピックアップユニットを把持する把持具に相当し、固定部１４が、前記把持具を移動体に固定する取付金具に相当する。しかしながら、合成樹脂製の封止部１３にピックアップユニットＰが封止してある点、即ち樹脂モールド材がピックアップユニットＰの取付部材を兼ねている点が従来とは異なる。このため、ピックアップユニットＰが封止部１３に保護されて、防水、防湿、又は防塵等の効果が向上される。この結果、非接触給電装置１及びこれを備える移動体２は、悪環境下での使用に耐える。

また、移動体２への取り付けの際、ピックアップユニット、把持具、及び取付金具の３種類の部品が必要であった従来に比べて、ピックアップユニットＰが封止された封止部１３及び固定部１４の２種類の部品しか必要ではなく、部品点数が削減されている。この結果、ピックアップユニットＰの移動体２への取り付けが容易である。

更に、従来の把持具は、ピックアップユニットの一部に接触するだけであったが、封止部１３は、ピックアップユニットＰの全体を覆っているため、封止部１３を介して、コイルの発熱が効率良く放熱される。

なお、本実施の形態においては、取付部材１０１が、コア１１及びコイル１２を封止している封止部１３と、コア１１及びコイル１２に接触していない固定部１４とを備え、この固定部１４が、封止部１３及び移動体２の間に介在してこれらを固定している場合を例示したが、固定部がコアに接触している構成、又は封止部が直接的に移動体に固定されている構成等であっても良い。また、封止部１３及び固定部１４は、エポキシ樹脂製及びＳＵＳ３０４製に限らず、他の合成樹脂又は金属等を用いて形成しても良い。

（実施の形態２．）
図５は、本発明の実施の形態２に係る非接触給電装置１が備えるピックアップユニットＰ及び取付部材１０１の構成を示す正面図である。この非接触給電装置１は、移動体２に搭載され、この移動体２の底部２１に、取付部材１０１によってピックアップユニットＰが取り付けられている。この非接触給電装置１の構成は、実施の形態１の非接触給電装置１の構成と略同様であり、これとの相違点は、アルミニウムを用いてなる磁界遮断部材１５０，１５１，１５２がピックアップユニットＰに対して設けられている点である。その他、実施の形態１に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。

略コ字の板状に形成してある磁界遮断部材１５０は、ピックアップユニットＰに接触しないようにして、かつコイル１２の上面に覆い被さるようにして、封止部１３に封止されており、平板状の磁界遮断部材１５１，１５２は、コイル１２が巻装されたコア１１の基部１１ａの側面に対向するようにして、封止部１３の基部１３ａ外面に貼着されている。なお、磁界遮断部材は封止部１３内部／外部のみに備えられていても良い。

以上のような非接触給電装置１は、実施の形態１の非接触給電装置１と同様にして用いられる。また、磁界遮断部材１５０，１５１，１５２が設けられているため、給電線３及びコイル１２に対応して生じる磁束が、磁界遮断部材１５０，１５１，１５２に囲まれた範囲の外部へ漏れ出ることが抑制され、この結果、非接触給電装置１の他部又は移動体２等に対する漏れ磁束の影響が低減される。

（実施の形態３．）
図６は、本発明の実施の形態３に係る非接触給電装置１が備えるピックアップユニットＰ及び取付部材１０３の構成を示す正面図であり、図７は、ピックアップユニットＰ，Ｐ及び取付部材１０３，１０３の構成を示す説明図である。この非接触給電装置１は、実施の形態１又は２の非接触給電装置１の代わりに移動体２に搭載され、これの底部２１に、２個の取付部材１０３，１０３によって２個のピックアップユニットＰ，Ｐが取り付けられている。図７（ａ）は、ピックアップユニットＰ，Ｐ及び取付部材１０３，１０３の構成を示す図６中VI−VI線の断面図であり、図７（ｂ）は、取付部材１０３を構成する埋設取付板１６４の平面図である。その他、実施の形態１又は２に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。

各取付部材１０３は、封止部１３及びＳＵＳ３０４製の固定部１６を備えているが、本実施の形態の封止部１３と実施の形態１の封止部１３とは、固定部１６と固定部１４とに関する部分が異なり、本実施の形態の封止部１３には、封止部１３の基部１３ａの上面近傍に、ピックアップユニットＰに接触しないようにして平板状の埋設取付板１６４が予め埋設してある。各固定部１６は、Ｌ字状の外部取付板１６１のＬ字の一端側が、これを移動体２の底部２１にネジ留めする複数本の第１取付ボルト１６２，１６２，…によって底部２１に固定され、更に、埋設取付板１６４を埋め込んである封止部１３が、封止部１３の上面に接触配置してある外部取付板１６１のＬ字の他端側を埋設取付板１６４にネジ留めする４本の第２取付ボルト１６３，１６３，…によって、外部取付板１６１のＬ字の他端側に吊り下がるようにして固定されている。

封止部１３には、各第２取付ボルト１６３が嵌合する嵌合穴が形成してある。埋設取付板１６４には、各第２取付ボルト１６３に対応するネジ穴１６４ａが形成してあり、封止部１３の前記嵌合穴は、このネジ穴１６４ａに対応して設けられている。埋設取付板１６４には、自身の位置ズレを防止すべく封止部１３との接触面積を大きくし、更に、埋設取付板１６４の重量を低減するために、適宜の切り欠き及び貫通穴が設けてある。外部取付板１６１には、各第１取付ボルト１６２及び各第２取付ボルト１６３に対応するネジ穴が夫々形成してあり、移動体２の底部２１には、各第１取付ボルト１６２に対応するネジ穴が形成してある。

以上のような非接触給電装置１においては、外部取付板１６１及び埋設取付板１６４が、実施の形態１の取付板１４６及び挟持板１４１，１４２に対応するが、埋設取付板１６４が封止部１３に封止されているため、更に部品点数が削減されている。この結果、移動体２への取り付けの際、ピックアップユニットＰの移動体２への取り付けが更に容易である。

なお、埋設取付板１６４の代わりに、第２取付ボルト１６３に対応するナットを封止部１３に埋設してあっても良い。この場合、封止部１３と外部取付板１６１とを強固に固定すべく、複数個のナットを用いることが好ましい。また、封止部１３に、ボルトを下から上へ突出するように予め埋め込んでおき、外部取付板１６１に、ナットを用いて締着するよう構成してあっても良い。

本発明の実施の形態１に係る非接触給電装置を備える移動体の構成を示す正面図である。本発明の実施の形態１に係る非接触給電装置を備える非接触給電システムの要部構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る非接触給電装置が備えるピックアップユニット及び取付部材の構成を示す正面図である。本発明の実施の形態１に係る非接触給電装置が備えるピックアップユニット及び取付部材の構成を示す側面図である。本発明の実施の形態２に係る非接触給電装置が備えるピックアップユニット及び取付部材の構成を示す正面図である。本発明の実施の形態３に係る非接触給電装置が備えるピックアップユニット及び取付部材の構成を示す正面図である。本発明の実施の形態３に係る非接触給電装置が備えるピックアップユニット及び取付部材の構成を示す説明図である。従来の非接触給電装置が備えるピックアップユニット及び取付部材を示す正面図である。

符号の説明

１非接触給電装置
１０１，１０３取付部材
１１コア
１２コイル
１３封止部
１４，１６固定部
１５０，１５１，１５２磁界遮蔽部材
２移動体
Ｍ走行用モータ

Claims

磁性体のコアと、該コアに巻装してあるコイルと、前記コアを他の装置に取り付ける取付部材とを備え、交流電流が流れる給電線から電磁誘導によって非接触で受電して負荷に給電する非接触給電装置において、
前記取付部材は、前記コイル及び前記コアを封止している封止部を備えることを特徴とする非接触給電装置。
前記取付部材は、前記封止部及び前記他の装置に固定される固定部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記封止部に封止してある磁界遮蔽部材を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触給電装置。
前記封止部の外部に磁界遮蔽部材を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の非接触給電装置。
請求項１乃至４の何れかに記載の非接触給電装置によって給電されるアクチュエータに駆動され、前記取付部材を取り付けてあることを特徴とする移動体。