JP2005324797A - 誘導電力分配システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、一次導電路が共振回路となるシステムにおいて交流電源装置の遮断時に、一次導電路の循環電流の存続時間を所定の値以下とする誘導電力分配システムを提供することを目的とする。
【解決手段】 交流電源装置2402より給電される一次導電路2405の誘導ループが複数設けられ、各々の一次導電路2405は、一次共振回路に設定され、且つ少なくとも一つの一次導電路は追加の誘導素子と共に同共振コンデンサ2403によって同一次共振回路に設定され、追加の誘導素子も含めた各々の一次共振回路のインダクタンス値はほぼ同一とされる。この構成によれば、各一次導電路の誘導ループの循環電流の存続時間を所定の値以下することができ、交流電源装置2402が作動不能となり、最悪は破壊される恐れを回避できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電力を１つ以上の電気装置に無線誘導手段を介して空間を越えて配電し送電することに関する。これらの装置は大抵の場合、これらが位置する経路または敷地に沿って配設する固定導体から少くとも相当の電力を取り出し得る電力の移動可能または携帯可能な消費物（車両、携帯用家電器具、電気器具、電気工具、携帯用電気機械、電池充電器または携帯用照明具の如きもの）である。本発明は特に、上記のような固定導体が配設されている径路に沿って移動中または停止する複数の車両の若干またはそのすべてに誘導電力を配電する誘導電力伝送システムに適用し得る。
従来、電気的乗客輸送手段としての車両への給電は、通常、架空導線が使用されているが、美観、危険、価格、敷設、保守に問題があり、さらに、車両に設けられている集電器（パンタグラフまたは炭素保安器等）はしばしば架空導線より外れて他の交通を混乱さすという問題がある。また、このような架空導線に接続された車両は互いに追い越すことができない。また、ワイピング接点は、汚れると、十分に動作しなくなる傾向がある。
誘導電力伝送は、火花の危険または不完全接触に関連する機械的問題を排除することにより、パンタグラフやブラシ接触装置に対しては魅力ある代替品を提供するように思われる。
19世紀には、電気（電信）信号を走行鉄道車両等から線路側の導体へ誘導伝達することに関して多数の特許が米国で公告されたが、これらの特許は有効な量のエネルギーの伝達に関するものではなかった。また、高電圧の容量性手段によって電力を伝達するものに関する特許さえもあった（ＴＥＳＬＡ米国特許第514,972 号）。上記の誘導伝達に関連する唯一の歴史的特許は1894年のＨＵＴＩＮとＬｅＢＬＡＮＣの特許（米国特許第527,857 号）で、約３ＫＨｚの交流を用いる誘導が提案されている。さらに最近では1974年のＯＴＴＯの理論的仕事（ニュージランド特許第167,422 号）では、バスのような車両用に、４〜10ＫＨｚの範囲で動作する直列共振二次巻線を用いることが提案された。
しかしながら、従来の先行技術においては、電気車両への実用化を提案したものではなかった。
本発明の目的は、電力の分配と伝達用の改良システムを提供し、または少くとも公衆に有用な選択性を与えることである。
本発明は、多様な状況に適用できるが、その主要な適用は、動力として電力を必要とする車両、特に電動車の方面に期待し得る。
第１発明はつぎの構成よりなる誘導電力分配システムを提供するもので、これは、共通の軌道上の複数の電動車両に対して誘導電力を分配し、各電動車両を前記軌道に沿って個別に走行させる誘導電力分配システムであって、前記軌道は、長さが一定ではない複数の区分の連なりからなり、前記軌道の各区分ごとに設けられ、各区分に沿って敷設された一対の平行導体のループからなる電気的に誘導性の複数の一次導電路を備え、前記各一次導電路に対応付けて設けられ、１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲で互いに等しい一定周波数の交流電力を発生し、それぞれに対応付けられた一次導電路に交流電流を供給する複数の交流電源装置を備え、少なくとも一つの交流電源装置は、前記一次導電路に直列接続された誘導素子を含んでおり、前記一次導電路および誘導素子を含んだ各一次導電路の合計インダクタンス値は、共にほぼ同一であり、前記各交流電源装置には、前記一次導電路および前記誘導素子を含んだ一次導電路に対して前記一定周波数で共振する共振コンデンサを有し、いずれも各一次導電路を含んだ回路を電源周波数に共振させ、６００Ｖ以下で各一次導電路にほぼ等しい一定電流を供給し、前記各電動車両は、前記一次導電路を流れる交流電流に共振可能であり、一次導電路から相互誘導により電力を受け取るピックアップコイルと、このピックアップコイルにて受け取った電力により駆動され、当該車両を走行させるモータを含み、各区分が連なった軌道に沿って個別に走行可能であることを特徴とするものである。
また第２発明は、上記第１の発明であって、前記所定の周波数が１０ｋＨｚ以下，電流値が６０Ａ以下であって、前記区分された軌道の長さが２００メートル以下であることを特徴とするものである。
また第３発明は、上記第１の発明であって、前記追加の誘導素子は、ギャップを有するフェライトコアであることを特徴とするものである。
また第４発明は、上記第１の発明であって、前記交流電源装置は、前記一次共振回路の共振周波数で作動するトランジスタを有し、該トランジスタには、前記誘導ループに循環する共振電流が流れないことを特徴とするものである。
また第５発明は、上記第１の発明であって、前記交流電源装置は、絶縁変圧器を介して前記誘導ループまたは追加の誘導素子を含んだ該誘導ループに接続されることを特徴とするものである。
本発明によれば、複数の一次導電路の誘電ループは、一次共振回路に設定され、且つ少なくとも一つの一次導電路は追加の誘導素子と共に同共振コンデンサによって同一次共振回路に設定され、前記追加の誘導素子も含めた各々の一次共振回路のインダクタンス値はほぼ同一とされていることにより、各誘導ループの循環電流の存続時間を所定の値以下することができ、交流電源装置が作動不能となり、最悪は破壊される恐れを回避できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本明細書に記述する新規な原理は多くの方法で適用でき、共通して固定１次導体から空間を越えて１つ以上の２次ピックアップコイルへ誘導電力転送を行い、その結果、一般に、しかしいつも蓄電池の有無に関係なく電力利用ができる。多くの適用は、車両への原動力の供給に関するものであるが、照明、モータ駆動の他の形式、およびバッテリの充電も行うことも可能である。
構成は、少くとも１つの共振または非共振１次回路より成るものでもよい。各１次回路は細長いループの形式の１対の平行導体より成り、または開路ループ内の単一導体より成るものでもよい。大抵の場合、前記１次導体は指定径路すなわち車両が使用する軌道（車両が沿って移動するレールなど）に沿って連続して敷設される（に近接して取付けられる）が、（例えば路線バス停留所ごとに１次導体を継続させる、というふうに）１次導体を不連続なものにして、車両に蓄電池を搭載してもよい。
前記軌道は鉄道線路やコンベアベルトまたはモノレールの如き有形構造より成るものでもよく、あるいは、道路または床内に隠蔽した１つ以上の導体から放射する磁界により使用する不可視径路であってもよい。
好ましい動作周波数は大体10〜50ＫＨｚの領域内にある。これは特に使用可能な固体スイッチを原因とするいろんな制約、および導体の中を電流が流れるときに失われる電気的エネルギーを原因とするいろんな制約を反映している。しかし本発明による諸原理は50Ｈｚ〜１ＭＨｚのような甚だ広い範囲に適用できる。試作品は10ＫＨｚオーダの動作周波数を持ち且つ150 〜500 Ｗを使用可能な電力レベルとして組み立てられた。この電力は500 Ｖで供給され、長さ165 メートルの軌道を励磁することができる。
また上記１次回路に給電する電源は、供給電力を公称周波数50Ｈｚ〜１ＭＨｚの交流に変換する手段より成り、該変換手段は共振負荷で使用するようにしており、スイッチなどの回路素子の制約、エネルギー損失の制約を満たしたシステムを提供する。また電源は、公称周波数１ＫＨｚ〜50ＫＨｚの交流を供給する。
２次ピックアップコイルは好ましくは共振するもので、且つ、特に変化する負荷の場合には出力調整手段か最大電力変換装置か、あるいはさらに限流出力を有する組合わせピックアップコイル分離装置を介して、負荷に接続することが好ましい。これらは、軽負荷ピックアップコイルがその位置を通って電力が伝達されるのを妨げる効果を持っているという理由で、共振と非共振１次導体の両者に当てはまる。
電力レベルを引き上げることによって、ならびに車両またはモータおよびモータ駆動回路の数をふやすことによって、本明細書に記載する新規な概念から逸脱することなしに、上記よりもさらに大規模な設備を架設することもできる。使用し得る電圧に制約がある場合には、長軌道を区分して多数の分離電源からそれぞれ給電されることが好ましい。図２にいくつかの例を示す。
好ましい実施例１
第１の好ましい実施例として中間サイズの500 Ｗ試作品について詳述する。この試作品は、共振電流を搬送し、切替え電源により励磁される１次ケーブルの傍の図１に示すような片持梁式の軌道に沿って、１台の車両または数台の同様な車両を走行させる車上誘導モータを使用するものである。本システムは大体165 メートル以下の軌道長さを有し、500 Ｖオーダの供給電圧と60Ａオーダの循環共振電流を有している一方、全１次ケーブルは押出し成形されたプラスチックケース内に密閉されてさらに絶縁されている。かくしてこれは整流子火花がなく、鉱山内のような爆発性雰囲気に対して使用可能である。
図１に於て、（１１００）は片持梁式軌道で、これは、水平な支持面（１１０１）と片側の溝の内部に設けられた１対の平行導体（１１０２）と（１１０３）とを有するＩ断面アルミニュームガーダである。（１１０４）は車両全体で、支持用と駆動用車輪（１１０６）と（１１０７）および駆動モータ（１１０５）とより形成され、車両用ピックアップコイルは前記駆動モータ（１１０５）と導体（１１０２）と（１１０３）とに隣接しているが、図示はされない（この詳細は例えば図10を参照）。
図２により電力配電システムの実施例をいくつか説明する。
図２（ａ）の第１の実施例（２１００）は２台の車両（２１０１）と（２１０２）を走行させるシステムを示す。これら車両は、フランジ付車輪により軌道（２１０３），（２１０４）上を走行する。１次導体（２１０５），（２１０６）の出力および入力ループは、一端がコンデンサ（２１０７）（これを設けるか設けないかは随意であるが、軌道が比較的長距離にわたる場合には設けることが好ましい。）に、他端がコンデンサ（２１０８）に接続され、さらに高周波電源である外部原動力により駆動される交流発電機（２１０９）に接続される。
図２（ｂ）の第２の形態（２２００）は単一の車両（２２０１）を示す。この形態は非共振である。その１次導体は数ターンのケーブルより成っていてもよく、逓減変圧器（２２０３）を介して切替電源（２２０２）から駆動される。１次導体（２２０４）内の電流は非正弦波形とするのが適当である。
図２（ｃ）の第３の形態（２３００）も単一の車両（２３０１）を示す。この実施例は共振回路を用いる。コンデンサ（２３０３）と絶縁変圧器（２３０４）の１次コイルの役目をするインダクタンス（２３０４）より成る同調回路を含む切替え電源（２３０２）から駆動される。この場合、循環電流が前記コンデンサ（２３０３）に加えて前記変圧器（２３０４）内にも存在し、従って、該変圧器は、前記共振回路に供給しまたは取り出す有効電力に加えて１次導体（２３０５）内を循環する共振電力にも適応し得るＶＡ定格を有する必要がある。前記共振回路内を循環する電流は実質的に正弦波形である。前記システムの１次インダクタはすべての交流電流により駆動し得るが、すべての連想同調回路の平均共振周波数で出力される正弦波電流を使用することが好ましい。正弦波電流は高調波による無線周波放射を最少にすると共に循環電力の従属同調回路への転送の効率を増強する。
図２（ｄ）の第４の好ましい形態（２４００）も単一車両について図示する。この形態に於て、コンデンサ（２４０３）は１次インダクタ（２４０５）の固有のインダクタンスと共に共振回路を構成すると共に、電源（２４０２）のすべての他の構成要素の定格は、供給電力に基づいてのみ定めるべきであって、それよりも大きな共振電力に基づいて定める必要はない。前記共振回路内の電力は実質的に正弦波である。図８のように異なる長さの設備の間で一定のインダクタンスを維持するため、電源と軌道との間に追加の誘導子を挿入してもよい。また付加キャパシタンスを長軌道の軌道端に含ませてもよい。前記電源（２４０２）は軌道（２４０５）とコンデンサ（２４０３）の共振周波数に追従する切替え電源より成り、これは次章にて詳述する。
第５の形態｛図２（ｄ）｝は、終端コンデンサを省略する以外は第４形態と似ている。この形態は価格を減少すべく短い軌道長の設備に望ましい。
切替え電源または共振ＤＣ−ＡＣコンバータによる高周波ＤＣ−ＡＣ変換
出力特性
電力を走行車両へ渡す共振システムは、定格値の低い構成要素のためにも高周波で運転するように作られるが、周波数が上昇するにつれて、隣接する導体の渦電流と表皮効果損失は、例えば分散されている１次導体内で上昇する。この渦電流損失と表皮効果損失は効率を低下させ、電磁干渉を生じる。現在入手可能な半導体がどのようなものであるかを考えれば、10ＫＨｚという動作周波数は、これを只１つの可能な選択と考えるべきではないが、理にかなった設計数字である。周波数は50ＫＨｚまで上昇してもよいが、導体の表皮効果損失はこの周波数より上で比較的重要なものとなる。ある場合には、特に航空業界では、上記のような問題が（例えば空港の地上輸送設備などについて）起こりさえしなければ、航法装置または通信設備に対して滞在的に干渉波となり得る高調波を生じないように、28.5ｋＨｚというような特殊な周波数を選択してもよいわけであるが、400 Ｈｚの電力が工業規格であるから、これを用いるのが好ましいかも知れない。動作電圧の上限は現今では、コンデンサの定格と半導体の電圧制限との両者により実際には約600 Ｖに制限されている。
本装置の回路は、図３〜図７で説明しており、但し図３〜図５は図２（ｄ）の（２４０２）に対応する実施例の詳細回路である。また図６、図７は異なる実施例の説明図である。
図３に於て、（３１００）はＤＣ電源を示し、この場合、逓降変圧器（３１０５）を介して４００Ｖ主電源から給電される三相ブリッジ整流器を示す。該変圧器は、１次導体を電源から電気的に隔離する役目もする。（３Ｌ１）と（３Ｌ２）とは入力の力率を改善すると共に、高周波セクション（３１０３）からの伝導妨害に対する保安器の役目をする。（３１０１）は電力変換器（３Ｑ３）を含むソフトスタート装置であり、さらに（３１０２）は、従来通り限流制御器（３１０７）によって制御されるダイオード（３１０６）および誘導子（３Ｌ３）、ならびに電源（３１０８）を含むコンバータである。ＬＥＭ装置は供給されたＤＣ電流を感知する。
本システムの１次共振回路は、コンデンサ３Ｃ２（これは図７に示す通り周波数調節用の補助コンデンサを含んでいてもよい）と、誘導電力配電用の１次導体と、追加の構成要素として設けることのできるインダクタンスから成る。これらの構成要素のインダクタンスの総量は１３３マイクロヘンリーであることが好ましい。60Ａオーダの循環共振電流は通常前記１次インダクタと電源への接続点と（３Ｃ２）とだけを流れ、（３Ｌ４）（ここでは数ミリアンペアのＡＣ電流のみが使用中に測定された）には流れないので、この位相分割用変圧器はエアーギャップなしで構成してもよい。またこれは追加電力のＤＣ成分以上は搬送しないので比較的小型にすることができる。共振電流は、切替トランジスタ（３Ｑ１）と（３Ｑ２）のいずれも流れない。但し、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）は軌道の短絡のような故障の初期状態に於ける過渡電流としての循環エネルギーを吸収し得る。
前記コンバータは１次電力を扱う要素として１対の手動式オン／オフスイッチを含んでいるが、共振またはタンク回路へ接続されていることからも明らかなように、実際にはこのコンバータは正弦波交流出力を有するＤＣ−ＡＣコンバータである。これは（入力（Ｄ１），（Ｄ２）によって検出される）コンデンサ電圧が０の時に、低インピーダンスの状態から高インピーダンスの状態へ相補的にトランジスタ（３Ｑ１）と（３Ｑ２）とを切替えることにより共振電流を維持する。特別な運転開始や特別な電力低下の場合を除いては、前記切替えコンバータは共振電流に特別な周波数（装置の物理的特性によって定まる上限周波数を除き）をもたせるようなことをしない。これは単に、回路の固有リンギング周波数で動作する従属駆動回路にすぎない。
動作開始と電力低下状態は、制御回路用の電源の予備充電量が、主電源のそれを十分に上回るようにすることによって管理される。従って、軌道内に共振電力が存在する前後に、かつ共振電力制御器が、それ自身が持っている計時機構の動作に基づいて10ＫＨｚのパルスを出力する時に、上記の各種制御装置は機能する。
軌道上の負荷は、動作周波数を設計周波数から大きく偏位させ、それによって誘導結合の有効性を減少させることになるので、動作中の共振周波数を同調させるための手段を図７に示すように設けてもよい。主スイッチングトランジスタを（７Ｓ１）（７Ｓ２）により示す。一連の対をなして且つ好ましくは整合をとった（補助）コンデンサを（７Ｃａ），（Ｃａ′），（Ｃｂ），（Ｃｂ′）および（Ｃｃ），（Ｃｃ′）で示し、これは付属のソリッドステイトスイッチ（７Ｓ２０），（Ｓ２０′），（Ｓ２１），（Ｓ２１′）および（Ｓ２２）（Ｓ２２′）に印加する制御信号により（補助）コンデンサを瞬間的に回路へ挿入したり、回路から切離したりすることができる。動作中の共振周波数に応じてこのように補助コンデンサを追加、削除し得ることによって、動作周波数が変動しても補助コンデンサで調整され、常に所定の共振周波数が得られる。明らかに、これらの機器は循環電流の一部分を搬送するもので適当な熱吸収器を持たなければならず、且つ適当な電圧定格を持つ必要がある。尚、図８に、設備時に共振回路を調整するに適した誘導同調配置を示す。
図４に限流制御器を示す。下部（４１０２）はソフトスタート部であって、限流部は（４１０１）である。このソフトスタート部に於ては抵抗器（４Ｒ１１）とコンデンサ（４Ｃ４）とが時間遅延を設定する。第１コンパレータ（４１０３）は、通電を開始した後、（４Ｃ４）の充電電荷が、このコンデンサのマイナス側の電極に印加されている10Ｖの基準電圧を超過する瞬間を決定する。（４１０３）の出力は図３の装置（３Ｑ３）と一致するゲート（４Ｑ３）に印加される。また上部（４１０１）は、電流感知装置“ＬＥＭ”からの信号を入力して増幅し、この信号は約５ボルトの閾値で判断するコンパレータ（４１０４）へ出力され、コンパレータ（４１０５）と（４１０４）とのＯＲ出力によりヒステリシスが与えられるように修整される。また第４コンパレータ（４１０６）は前記出力を反転して、大きな電流の流れないように、抵抗器（４Ｒ１５）を介して図３のトランジスタ（３Ｑ４）のゲートへ印加するためのトランジスタ（４Ｑ１），（４Ｑ２）の駆動回路に印加する。
図５に於て、（５１００）はインダクタ内の共振電流により生じた電圧の検出用セクションを表わす。このセクションは、２つの入力端子にそれぞれ逆位相の電圧が供給される（ＬＭ３１９）コンパレータの１／２より成り、従ってその出力は、プラス側の入力端子に加えた電圧にマイナス側の入力端子に加えた電圧の逆相成分を加算したものを反映している。（５１０１）は共振コンデンサ電圧の振幅を決定するためのセクションであり、かつ、（例えばスタートアップ時のように）振幅が小さい段階では、設計中心周波数で内部発生するパルスをセクション（５１０２）から供給することを可能にするためのセクションを示す。入力信号はダイオード（Ｄ３），（Ｄ２）により整流されて基準電圧と比較される。もし検出ＡＣが小さすぎると、内部クロック（５１０２）すなわち２進除数を扱う簡単な小型可変ＲＣ発振器が作動する。セクション（５１０３）は、相補的な位相リンク電流によって１対のゲートドライブ装置ＩＣＬ（７６６７）を駆動するゲートである。このゲートドライブ装置は、電力スイッチング・トランジスタすなわち一般にＩＧＢＴ装置と呼ばれているもの（図３の（Ｑ１），（Ｑ２））を制御する。
１次インダクタケーブル−同調
１次共振回路の誘導部として実際の軌道を使用する場合には、例えば車両のようなモジュールのためのものとして好ましい共振周波数があるので、軌道の共振周波数は実質的に設備間では一定となるべきことが要求される。１３３マイクロヘンリのインダクタンス値は実際の軌道の長さに無関係であることが好ましい。図８，図９は軌道を特定の共振周波数に同調させるシステムを示す。異なる軌道の長さに影響されないようにするために一組の個別部品としての、またはモジュール構造のインダクタンス（８１００）を電源側（８１０１），（８１０３）と軌道側（８１０２），（８１０４）との間に設ける。これらのインダクタンスのおのおのは、ギャップを有する環状のフェライトコア（９１０５）であり、磁気飽和を避けるために低透磁率のコアであることが好ましい。このような環状フェライトコアは厚さ40mm、内径20mmおよび外径60mmであることが好ましく、エアギャップ（９１０６）は0.67mmであることが好ましい。（（９１０８）は支持板である。）個々の環状フェライトコアは、１つの導体（９１０７）の回りに設けられると、軌道１ｍと実質的に同じインダクタンスを示す。設置するときに軌道長さを測定して165 ｍ以下であれば、軌道長の不足分１メータ当り１つの環状フェライトコアにリッツ線を通すことにより軌道インダクタンスを上昇せしめる。動作時に実際の共振周波数を測定し、且つ共振周波数をその目標値に微細に同調させるために、環状フェライトコアを追加したり、その数を減らしたりする。このように環状フェライトコアを１つの導体の近接位置へ移動、あるいはその近接位置からの離反させ、一次共振回路のインダクタンスを変更せしめることによって、所定の共振周波数が得られる。
１次誘導ループは60Ａオーダの10ＫＨｚの周波数の大循環交流を搬送してもよい。この高周波電流から放射される誘導エネルギー（磁界）は前記導体内特に磁界内の強磁性材料内に渦電流を生ずる傾向がある。前記１次ループは前記移動車両が使用する径路に沿って配電に使用するもので、表皮効果を減少し且つ特に隣接導体の渦電流損失を減少するために、多重の細い絶縁ワイヤ（高周波電流を流す有効な比較的大きい表面積を有する細長い導電材料の撚線；一般にリッツ線として知られる）より成るケーブルから、それぞれ成ることが好ましい。市販のリッツ線の好ましい１つのタイプは大体13mmの直径内に40ゲージエナメル銅線の撚線約10,240本より形成される。リッツ線に代るものとして、多重絶縁導体を有するタイプの電話ケーブルを使用してもよい。各ケーブル間の間隔は妥協の産物として定まるものである。もしこれが密接すぎるとその磁界は互に打消し合い、車両のピックアップコイルとの結合が不良となる。反対に、これらが離れすぎると、軌道インダクタンスは大きく上昇して大駆動電圧が必要となり、且つ車両のピックアップコイルに、磁界によってまだ鎖交されていない電流が流れる橋かけ部分が生ずるので、ピックアップコイル損失が不必要に高くなるものである。装置の定格により決定される600 Ｖという実際の限界内では、約200 ｍの軌道を60Ａで駆動する。この長さは、図２の（２１００）と（２４００）に図示するように、前記ケーブル内に第２の直列のコンデンサを配置して、無効電力の発生を極力抑えることにより、およそ２倍にすることができる。
リッツ線（９１１０）と（９１１１）は、図９に断面を示す如く杯状断面を持ったプラスチック押出品より成るダクト内に収容してもよい。
図10は、本実施例の実際の１次−空間−２次の関係を断面で示し、本図のスケールは、フェライト製のＥビーム（１０１０２）の背面に沿って約120mm である。且つ図１の片持梁モノレールもこの断面を基礎としている。
（１０１００）は、その代表的なものはＩ形断面形状のアルミニウム押出品であるところの強固な支持部材（１０１０１）の組合せで車輪が走行できる上部に荷重支持面を有する。側面（１０１０４）は延長部（１０１０６），（１０１０７）により支持部材の取付けに適するようになっており、側面（１０１０５）は１次導体用の支持部材を支えるようになっている。また（１０１１０）と（１０１１１）とは、好ましくは、リッツ線の２本の平行１次導体である。これらは図９に関して示すように、隔離絶縁体（１０１１２）と（１０１１３）のダクト内に支持される。
全ての材料はプラスチックのように非導電性かアルミニウムのように非鉄金属であることが好ましい。もし鉄材料が１つ以上の１次導体かまたは車両の２次ピックアップコイルに隣接して位置しなければならないときは、数ミリメータの深さのアルミニウム被覆によりこの鉄材料をしゃ蔽することが有利であることが分っており、この結果として使用時発生する渦電流が磁束のそれ以上の透過を防ぐ役目をし、従って鉄材料内のヒステリシスによるエネルギーロスを最少にする。
ピックアップコイルのフェライトコア（１０１０２）は、複数のフェライトブロックをＥ字形に重ね、中央の軸部にプレート（１０１１７）をボルトで固定したものである。中央の軸部は好ましくは20mmの厚さで、且つピックアップコイルの全長は模式的に260mm である。また、複数のフェライトブロックのうちのどれか１つを積み重ねから取り除いて２次コイルの空冷を考慮することが好ましい。２次コイルには使用中に20Ａの循環電流が流れるからである。ピックアップコイル（１０１１５）は１つ以上の任意の附属コイル（１０１１６）と共にフェライトコアの中央の軸部に巻回する。１次導体（１０１１０）と（１０１１１）からフェライトコアの中央の軸部への電磁結合は前記１次導体がフェライトにより完全に囲まれているので、比較的能率的である。
車両（図示せず）はフェライト（１０１０２）の左側に存在しており、変化する磁束は実質的にフェライト（１０１０２）の内部に閉じこめられるので、車両をボルト等（たとえ鋳鉄製でも）により直接フェライト（１０１０２）に取り付けてもよい。
ピックアップコイルは１台の車両に１つ以上存在するが、これは１次誘導ループの設計周波数で共振する同調回路より成る。好ましくは、該ピックアップコイルはフェライト材より成るコアの中央脚を巻回する多数のリッツ線より成り、該コアは誘導結合の効果を増大する磁束集中機能を与える。共振電流は大電流であり、導体の巻数も多いので、使用時にコイルの付近に高磁界を生じる。好ましくは、共振コンデンサ（共振周波数を調整するために付加コンデンサユニットを用意してもよい）をコイルと並列接続し、コンデンサに整流手段（好ましくは急速電力整流ダイオード）を接続し、整流手段を負荷と直列に接続することである。さらに多くの電力を引き出すことができるので高Ｑピックアップコイルを有することが望ましいが、コイルのＱの増加はその大きさと価格を増加する傾向があるのでその折衷案が必要である。さらに、高Ｑピックアップコイルは動作周波数の小さな変動に対する同調の問題を提起する。
巻数と、並列接続されるべき共振コンデンサとは、後続の回路と最適の状態で整合をとるのに必要な電圧／電流比を実現するように選択してもよい。図10に示す如く、ピックアップコイル用のコアは１次ループからの磁束の交差を最大にするよう位置している。
第２ピックアップコイルをフェライトコアに取り付けて、主ピックアップコイルを磁束からしゃ蔽する減結合手段として使用してもよい。その動作は制御器に関連して説明する（後述の「同調ピックアップコイルと動作特性」参照）。
さらに補助ピックアップコイルを好ましくは前記主ピックアップコイルと結合しない場所に設け、車上の電気回路を別々に励磁してもよい。
スイッチモード電源の詳細−図12〜図14
スイッチモード制御器の簡単な略図を図14に示す。図14に示すように、ピックアップコイル（１４１１１）に、このピックアップコイル（１４１１１）を（ピックアップ）共振周波数に同調させるコイル同調コンデンサ（１４１１２）が接続され、このコイル同調コンデンサ（１４１１２）は、図12に示す全波整流器からなる整流器（１４１１４）に接続され、この整流器（１４１１４）の出力側にインダクタ（１４１２１）が接続され、また出力負荷（１４１１６）と並列に出力コンデンサ（１４１１５）が接続され、前記インダクタ（１４１２１）と出力コンデンサ（１４１１５）との間にダイオード（１４１２２）が接続され、さらにインダクタ（１４１２１）とダイオード（１４１２２）との間で、同調コンデンサ（１４１１２）と並列にスイッチ（１４１１３）が設けられている。
上記コイル同調コンデンサ（１４１１２）の電圧は整流器（１４１１４）により整流され、インダクタ（１４１２１）とダイオード（１４１２２）とによりフィルタがかけられてｄｃ電圧を発生する。コンパレータ（１４１１７）はこのｄｃ電圧を監視し基準電圧（１４１１８）と比較し、もし負荷電力がピックアップコイル（１４１１１）から出力できる最大電力より小さいときは出力コンデンサ（１４１１５）電圧が増加する。これによりコンパレータ（１４１１７）にスイッチ（１４１１３）を投入せしめて有効にピックアップコイル（１４１１１）を短絡する。ダイオード（１４１２２）によりｄｃ出力コンデンサの短絡を防止する。この作用の結果、ピックアップコイル（１４１１１）から転送した電力は実質的にはゼロである。従って、出力コンデンサ（１４１１５）のｄｃ電圧は前記コンパレータ（１４１１７）がスイッチ（１４１１３）を再開放する点まで減少する。このスイッチングの生ずる割合は該コンパレータ（１４１１７）と、出力コンデンサ（１４１１５）の大きさと、負荷電力と最大コイル出力電力との間の差についてのヒステリシスより決定される。
図12にスイッチモード制御器をさらに詳細に示す。
本図面では、ピックアップコイルは（１２Ｐ１）において端子（１）と（３）との間に接続される。コンデンサ（１２ＣＴ１），（１２ＣＴ２）等々（1.1 μＦの電気容量が得られるようにするには、通常、５個必要である）は、共振コンデンサ（同調用コンデンサ）である。これら素子の定数を選択することにより、一次共振回路の周波数に一致した共振周波数が得られる。４個の高速回復ダイオード（１２Ｄ４−Ｄ７）より成るブリッジ整流器は、コンデンサ（１２Ｃ７）と（１２Ｃ８）のチョーク入力フィルタより成る（１２Ｌ１）への入力信号を整流する。このｄｃ電力はコネクタ（１２Ｐ２）の端子（１）と（３）との負荷に供給される。このｄｃ電圧は（１２Ｒ１）により監視され且つ（１２ＩＣ１：Ａ）により緩衝される。もしこれが（１２ＲＥＦ３）により決定される基準値を超過するときは、コントロール・コンパレータ（１２ＩＣ１：Ｂ）が、ピックアップコイルを短絡させる役目を持った大電流ＦＥＴ装置（１２Ｔ１）を導通させる。この切替動作の好ましい割合は通常30Ｈｚである。（１２Ｔ２）はこのＦＥＴに限流保護を与えると共にバリスタ（１２Ｖ１）は電圧保護を与える。
もし、負荷電力がピックアップコイルから得られる最大値を超過しても、出力電圧は常に（１２ＲＥＦ３）で設定した基準値以下でありスイッチ（１２Ｔ１）は通常オフである。もし、負荷がインバータ駆動交流モータであると、高加速時にこれが起り得る。図12の制御器は、かかる場合に前記インバータにその加速度を減少するよう指示するための光学的結合制御信号を発生することにより最大電力転送を維持する手段を備える。該信号は（１２Ｐ２）の電圧と、（１２ＲＥＦ３）により設定した基準レベルより低くされた三角形搬送波とを比較することにより発生する。該三角形搬送波は（１２ＩＣ１：Ｄ）がこの比較を遂行する間、弛緩発振器（１２ＩＣ１：Ｃ）により発生させられる。光学的絶縁は（１２ＩＣ２）により与えられる。
かくして、図12の回路は出力電圧を上限と下限との間に維持するようにし、ピックアップコイル内の共振電流を上限以下に維持する。
同調ピックアップコイルと動作特性
軽負荷車両が、該軽負荷車両よりも１次ループから遠い位置にある他の車両に電力が届くのを妨げるという事態が、特に１次ループが共振状態にあるような設備において起こり得る、ということが判明した。このような事態は、前記軽負荷ピックアップコイルを循環する高レベルの電流が、１次インダクタ内の共振電力と相互作用する結果として起こる。従って、制御器または車両電力コンディショナは、２つの別々の車両機能を結合するものが開発され、すなわち、２つの機能とは、コイル出力電圧がプリセット閾値より上昇するときはいつでもピックアップコイルを離脱または動作不能にする機能と、出力電流ドレインが第２閾値を越えるときはいつでも出力電流を制限する機能である。本システムは、最大電力を扱うものとは異なり、80％以上の変換効率を与えることができるので、好ましい電力制御方法だと言える。
ピックアップコイルの離脱はコイルを１次導体に接近した最適の位置から物理的に離反せしめることにより機械的に行なうことができる。離脱はまた電気的にも行なえる。例えば、電流の流れを中断するために共振回路内の直列スイッチを開放してもよい。調整目的のために繰り返し開放（例えば約20−100 Ｈｚで）して目標値を上下する出力電圧を与えてもよい。車両走行制御のためには、上記直列スイッチは、希望する時間が経過する間、開いたままにしておけるものであってもよい。この方法は、該スイッチが２方向スイッチでなければならないという欠点、および、上記直列スイッチが、ピックアップコイルの観測共振電流レベルにおいて２ボルト以上の電圧降下を発生し、多分50〜100 Ｗのロスを生ずるという欠点を有する。第２の選択としては、コンデンサに接続されたスイッチを投入することにより、そしてそれによって共振素子をシステムから切離すことにより、ピックアップコイルを短絡させることが好ましい。この投入スイッチが多くの電流を流さないのは回路がもはや共振ではないからである。それで損失は小となり、とにかく負荷担持モードを害するものではない。前記スイッチの投入時には共振回路の蓄積電荷は小である。もし所望の出力が大電流の低電圧出力であれば、このスイッチが短絡すると、かなりのロスを生ずるので、第３の選択は比較的多くの巻数を有する第２のピックアップコイルを設けることである。このようなコイルを短絡させると、該スイッチを流れる電流は比較的小さい。
誘導ピックアップコイルを使用する車両システムの動作時、モータの要求する出力電力は広範囲に亘って変化する。その結果、電力需要もまた広く変化する。軽負荷の場合には、平行伝送線路に帰還させられるインピーダンスもまた広く変化するので問題が起きる。本例では、１対の平行導体は図16に示すように、送電線と考えなければならない。
図16に於て、Ｒｅｆｆはピックアップコイルの同調回路への実効モータ負荷を表わし、これは図13の誘導ピックアップコイルに対応し、もし送電線が電圧源により駆動されると実効相互結合は図17に示す回路により示される。
相互結合Ｍの効果は等価抵抗を１次側に転送することである。且つこれは図18に示す回路により表わされ、図１８において、もしωが大きければ、Ｍの値が小さくても（すなわち結合係数が小さくても）、電力を伝達する能力は大である。
過負荷モータはＲeff ＝無限大に対応し、一方軽負荷モータはＲeff 〜０に対応する。かくして、ω2Ｍ2 ／Ｒeff →００の過負荷の場合、電力は転送されないし、ω2 Ｍ2 ／Ｒeff →無限大の軽負荷では平行送電線の電流を維持することはますます困難となる。後者は甚しく望ましくないもので、これは１つの軽負荷車両は同一電線路の他の車両への電力をブロックできるからである。
好ましくは、高周波交流を送電線に供給することで、かかる高周波電流は高周波交流発電機により発生してもよく、さらに好ましくは前記した如くパワー・エレクトロニクス回路により発生してもよい。パワー・エレクトロニクス回路の場合は、発振周波数はループにかかる継続的な無効負荷により決定され、また軽負荷車両の影響は動作周波数を10ＫＨｚから数百Ｈｚまでという好ましい周波数範囲から逸脱させるという形で現われる。こうすれば、非同調回路は低（無効）インピーダンスを反映するので、ω2Ｍ2 ／Ｒeff →無限大の問題は解決されるが、非同調性は再び他の車両への電力の流れを制限する。
この問題は、送電線と同調ピックアップコイルとの間の結合の度合を疎にすることによって回避することができる。この解決は、ω2 Ｍ2 ／Ｒeff という項は本質的には、只１つの変数−相互インダクタンスであり、２つの磁気回路間の結合係数を意味するところの相互インダクタンスというただ１つの変数しか持っていない、ということを基礎としている。この、通常は一定と考えられている結合係数を小さくすることができれば、相互作用も減らすことができる。
１つの提案としての解決法を図19に示す。付加コイルを送電線とピックアップコイルとの間に配置する。この付加コイルはスイッチ（Ｓ）を有し、これを開放すれば付加コイルは何の影響も及ぼさない。しかしスイッチ（１９Ｓ）が投入されると、この短絡コイルが磁束の交差を防止し、これにより結合が減少し、従ってＭが減少する。前記付加コイルの位置決めは大して重要なことではない。この付加コイルは、若干の磁束を捕捉しさえすれば作動する。また、付加コイルは、磁束を捕捉はするものの、インダクタンスへの影響はできるだけ少ないことが特に好ましい。実用的には、これを達成することは困難ではない。スイッチ（１９Ｓ）は多数の公知のパワー・エレクトロニクス・スイッチのうちの１つであってよい。
動作時、同調回路の電圧ＶT が監視されて、もし高くなりすぎると回路の負荷が小さくなりすぎるので、スイッチＳを入れて電圧を減少させる。電圧ＶTが低いとスイッチ（Ｓ）は開放のままとなる。
この回路は整流器の制御を行うためにやはりＶT を使用する過負荷サーキットリーと両立させることができる。
好ましい実施例２−150 Ｗ形式
この好ましい実施例は小型150 Ｗ試作品を使用したもので、これは車上ブラッシュレスＤＣモータを使用して１台または複数台の車両を、10ＫＨｚで励磁した１次ケーブルの上に敷設した軌道に沿って移動させるものである。このシステムは整流火花がなく鉱山のような爆発性雰囲気に対しても適応させることができる。
高周波ＤＣ−ＡＣ電力変換
本装置の電源用回路は図６に略示する。
高周波ケーブル（６１０１），（６１０２）に供給する電流は共振モードで動作してほぼ完全に１０ＫＨｚ正弦波形を形成するソリッドステイトスイッチングコンバータ（６１００）を用いて発生させる。従って導体から放射される無線周波数干渉は、電力の高調波成分が１％以下と低いので無視しうる。このシステムは空港のような通信の激しい場所で動作するに適している。
本実施例の共振回路は、電源装置内のセンタタップ付きインダクタ（６Ｌ１）とコンデンサ（６Ｃ１）との内部に含まれている。従ってこれらの構成要素は前記共振電流の強さを支持することができなければならない。誘導導体も同一の周波数で共振することが好ましい。この設計は前記変圧器（６Ｌ１）に電気絶縁の役目をさせるものであるので、安全性が重要とされる小型システムに特に適しており、さらに（６Ｅｄｃ）から供給される比較的高い電源電圧を異なる電圧に変圧しなければならない場合にも使用し易い。
軌道に必要な電流逓昇を与え、且つコンバータの動作周波数の負荷変化の影響を最小限度にするために、前記フェライトつぼ型コアの高周波変圧器の巻線比は、２次側に只１つの巻線のみを配置する本実施例で高くなっている。さらに周波数への負荷の影響を最小限度にするために前記高周波同調回路のインピーダンス（Ｚ＝√（Ｌ１／Ｃ１））は意図的に低くされる。しかしながら、Ｚの値を選択するときには妥協が必要である。Ｚの値を小さくしすぎると、１次循環電流が大電流となるので効率が悪くなり、Ｃ１の電気容量を大きくしなければならなくなるので、コンバータの価格や大きさを増大させる必要が生ずる。１次側変圧器巻線（Ｌ１）は、表皮効果による損失を少なくするため、小径の絶縁素線を多数より合わせたもので構成すべきであるが、入力インダクタＬｓは、本質的にＤＣ電流のみが流れるので通常のソリッド線を巻いて形成することができる。
図６に略示する共振コンバータは、図５に示すような回路を用いて、（６Ｌ１）と（６Ｃ１）とのリンギング周期である180 °おきに２つのスイッチ（６Ｓ１），（６Ｓ２）を交互にゲートすることにより制御される。もし入力電圧（６Ｅｄｃ）が（起動時に発生するように）一定レベルより低いときは、ｆ＝１／√（Ｌ１Ｃ１）の回路に対する大体の共振周波数で動作する発振器によりゲートは制御される。一旦電圧Ｅｄｃがこの設定レベルを超過し且つ数ミリ秒が経過すると、固定発振器は発振をやめ、その代りスイッチ（Ｓ１），（Ｓ２）が、（Ｃ１）の電圧零交差を検出するたびに切替わることにより減衰共振周波数でゲートされる。これにより全負荷条件下で（Ｓ１）と（Ｓ２）とはゼロ電圧でオンオフし、この２つの装置の切替えロスを最少限にする。
２つの電力スイッチ（６Ｓ１）と（６Ｓ２）をＭＯＳＦＥＴｓとして示すが、これらは等しくバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴｓまたはＧＴＯｓ（ゲートターンオフサイリスタ）、または特定業務に必要な電力レベルを取り扱うように設計したその他のソリッドステイトスイッチでもよい。これらのゲートは図５に示したような制御器により駆動される。
図７に関連して述べた容量性同調のためのプロセスはこの種の共振制御器にも適用される。
高周波ケーブル
また、本実施例に於て、移動車両の走行径路に沿って電力を配電する高周波ケーブルは、ほぼ平行な１対のケーブルより構成され、それぞれのケーブルは表皮効果と隣接導体の導電ロスとを減少させるために、リッツ線として知られる、多数の細い絶縁ワイヤより構成することが好ましい。市販のリッツ線の好ましい１つの形式は直径約13mm内に40ゲージエナメル銅線の撚線約10,000本を含み、しかも安価なものである。２本のケーブルの間の間隔は大して重要なことではないが、もし接近しすぎておれば磁界は各々打消し合って車両のピックアップコイルへの結合が不良となる。反対に、もし離れすぎていると、ピックアップコイルに、磁界でカットされない電流を流す部分がかなり生ずるので、損失が不必要に大きくなる。加えて、軌道のインダクタンスは増加し、これは所要の電流を循環させるために電圧をさらに加えなければならないことを意味する。この問題は、図２に示すようにケーブルに直列コンデンサを設置して無効電力を減らすことによりある程度緩和し得るが、ケーブルのため、追加の価格と容積が必要になる。
誘導ピックアップコイル
このピックアップコイルの１形式は、好ましくは矩形の非鉄金属の巻型に多重撚線を数回巻回して形成する。その幅は高周波ケーブルと大体同一である。該多重撚線は好ましくはリッツ線（前記したような）である。本実施例では、強磁性コアは使用していない。また前記コイルは、コンデンサと並列に接続し、コンデンサの電気容量は、共振回路を構成して該コイルを配電電力の周波数（すなわち10ＫＨｚ）に同調させるように選択する。より大きな電力を取り出すために、高Ｑピックアップコイルを備えることが望ましい。また、コイルのＱの増加はコイルの大きさと価格とを増加する傾向があるので妥協しなければならない。補助ピックアップコイルが設けられて、最大電力コンバータ用の制御器を電源に接続し、且つ同期させる。
最大電力ＡＣ−ＤＣコンバータ
もし適当な動力変換ステージを前記最大電力コンバータの後に追加するならば、原則として、誘導モータのようなＡＣモータを含むすべての適切なモータが、トロリーを駆動するのに使用可能である。１つの試作品システムで試験したモータは、安価で軽量という利点のあるブラシレスＤＣ型で、あまり保守を必要とせず、しかも危険な環境での運転に適している。
最大電力ＡＣ−ＤＣコンバータを図11に示し、このコンバータのための制御器の詳細を図13に示す。
ピックアップコイルから最大電力を低Ｑ条件ないし中間Ｑ条件のもとで調達するために、図13に略示するバッキングコンバータを使用し、且つ好ましくは無負荷の場合の半分より決して下位でないＱを負荷ピックアップコイル（１３Ｌ２）が有することを確保するように制御される。最大電力を送り出すレベルにピーク電圧（１３Ｖ１）を維持するように、（１３Ｓ３）（図14に示す回路のための制御器を切り替える。もしＶ１（図11）がＶ１ref （図13）を超過すれば、次に（１３Ｃ２）の電圧がゼロ交差を通過した時に、機器（１３Ｓ３）が「オン」となる。もし半サイクル中に（１３Ｖ１）がＶ１ref を越えないならば次のゼロ交差の時に（１３Ｓ３）が「オフ」となる。このように半サイクルごとの積分制御を行うことにより、スイッチングロスを最少限にし、且つ放射無線周波数干渉も最小となる。
図13は、（ＩＣＬ７６６７）によって構成される出力ドライバー（１３１０２）を介して（１１Ｓ３）のゲートを駆動し得る制御回路を示し、また（１３１０６）は（１３１０１）で10Ｖ出力を発生する補助コイルにより電力を供給される電源装置である。
（１３１０４）は零交差検出器で、検出する高周波電流の位相にロックされる。零交差検出器（１３１０４）の出力をスパイクに変換し、次にＤ−フリップフロップ回路（１３１０７）を閉じるため、零交差検出器（１３１０４）の出力はパルス整形回路（１３１０５）を通過させられる。電源装置が起動モードの閾値（入力側の時定数を参照）にあることをコンパレータ（１３１００）が示し、従ってゲート（１３１０８）に制御パルスが入力されている限り、Ｄ−フリップフロップ回路（１３１０７）はゲート・ドライバを活性化する。（１３１０３）はコイルの電圧レベルの１次センサであり、（１３１０９）を使用可能ならしめる。
モータ駆動装置
図15はＤＣを供給できるモータ駆動装置の１形式を示し、これはまた供給電圧15Ｖｏに比例する出力トルクを与える（適当な電力変換ステージを最大電力コンバータの後に追加するならば原則としてどんなモータでも、例えば誘導電動機のようなＡＣモータでも、車両駆動用に使用可能である）。試作システムに採用したモータは安価で軽量で保守費が安く、また火花が無く危険な環境での運転にも適しているブラシレスＤＣ形である。モータ・シャフトの回転を減速して有用な駆動トルクを発生させるために減速ギヤボックスを、モータと、車両の車輪との間に介在させる。好ましい実施例では、所定の繰返し周期でモータ転流スイッチ（１５Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）に抑止入力を加えてモータ・シャフトの回転数を制御することにより、車両の慣性を制御することができる。速度制御回路は本発明のの範囲を越えるもので従ってこの明細書では触れない。この実施例では、軌道の両端部に簡単なリミットスイッチを備え、モータを逆転させる。
（１５１０１）は電子ブレーキで、モータ巻線をダイオード（１５１０２）を介して互に結合する手段も設けられている。
軌道からの電力制御
車両が行なわなければならない仕事を達成すべき電力を車両上にて制御することが好ましい。しかし、軌道からの制御が有用である場合がある。ゼロ近くで利用可能な電力に対して制御配線を軌道上またはこれと接近して取付けることができ、図20で示すように短絡させることができる。スイッチ（Ｓ）が開いておれば効果はない。また投入時には車両は該軌道のこの部分を通過することはできないが、その何れかの側で正規の動作が可能である。
軌道の一部で電力を増加させるには、図２１のようにコイルを使用してそれに通電することができる。本図面に於て、コイルは上部に位置する導体により通電される。このコイルを通過するトロリーは軌道電流の２倍の電流（２Ｉ）を供給され、これにより２倍の電力レベルで動作することができる。
この方法とその他の簡単な方法で、軌道周囲の簡単なループとコイルとを使用して車両を制御することができる。スイッチ（Ｓ）が開いておれば、車両がコイルをカバーするとき出力電圧が上昇するので、図２０のように、このコイルは車両を感知するためにも使用することができる。それで、もし必要であればスイッチを投入して車両を正確な地点で停止させることができる。これらの技術の応用として例えば交差点で衝突が起きないように感知コイルを使用して交差点で車両を制御することができる。
変形例
図２２は、２次軌道の導体に直接接続され、１次軌道の導体に誘導結合されたピックアップコイルを用いて、１次軌道（２２１２）から２次軌道（２２１０，２２１１）へ、いかにして電力を伝達するかを示している。２次軌道において、異なる電流の強さまたは異なる周波数が必要となった時には、（２２１３）に示すように追加の電力コンバータを使用してもよい。
図23は、ピックアップコイル（２３０３）のコンデンサ（２３０２）と並列のスイッチ（２３０１）を示す。このスイッチ（２３０１）を入れると回路が非共振となり、且つ１次コイル（図示せず）とピックアップコイル（２３０３）との間で授受される電力を減少せしめる。
スイッチ動作を適宜制御することによりピックアップコイルの受け取る電力量を制御することができる。
図24は、スイッチ（２４０１）がコンデンサ（２４０２）とインダクタ（２４０３）とに直列であり、スイッチが開放時に共振電流が流れるのを防止するやや好ましい配置を示す。
図25は、相補型負荷回路である。これは制御器のＤＣ出力を主装置（２５０３）（電動機のような）に供給する制御器（２５０２）を有するピックアップコイル（２５０１）を備える。
相補負荷としての抵抗器（２５０４）はスイッチ（２５０５）により制御される。これは、たとえ主機（２５０３）に軽負荷しかかかっていなくても、ピックアップコイルには常に全負荷がかかるように、抵抗器（２５０４）をオン状態にしておく時間を制御するパルス幅変調装置となり得る。このような配置は低電力用として有用であるが、１次電源は常時全電力を供給しなければならないので、高電力用には非能率的となる。
図26〜図28は、バッテリ充電器（図26）と白熱灯照明装置（図27）および蛍光灯照明装置（図28）を含む他の変形例を示す。１次導体（２６０１），（２７０１），（２８０１）は、可動装置（２６０２，２７０２，２８０２）に電力を供給する。各可動装置は、供給される電力を充電するため、１次導体に接近したり、１次導体から離れたりすることができる。
前記バッテリ充電器は、前記した車両制御器と同等となし得る制御器（２６０４）により一定の電流をバッテリ（２６０３）に与えることができる。
同様に、図27は、バッテリの代わりに白熱灯（２７０３）を示す。このランプは当該地域の送配線のＡＣ電圧に対応するＤＣ電圧を供給される。それ故に、ニュージーランドでは、同国の230 ＶＡＣ電線に適した照明器に使用するため、出力を230 Ｖの直流に設定すればよい。
商用周波のもとで、ランプのインダクタンスによって起ることのある問題を回避するため、白熱電球には直流を供給することが好ましい。照明器具を１次導体に接近させたり、１次導体から離したりすることによってピックアップコイルに供給する電力量を変更することができる。
図28には、ピックアップコイル（２８０２）に誘起される高周波ＡＣが供給される蛍光灯照明具（２８０３）を示す。
種々の変形例を本発明の範囲を逸脱することなく下記クレームに記載する如く構成することはできる。
本発明の一実施の形態として、誘導電力分配システムにおける誘導電力を供給されるモノレールコンベアの斜視図である。 直線レールを備えた貯蔵システムとして構成された本発明のいくつかの変形例の説明図である。 本発明の電源の共振ＤＣ−ＡＣ電力コンバータの１例を示す回路図である。 本発明の共振ＤＣ−ＡＣ電力コンバータ用の限流制御器の１例を示す回路図である。 本発明の共振ＤＣ−ＡＣ電力コンバータ用の共振制御器の１例を示す回路図である。 本発明の電源または共振ＤＣ−ＡＣ電力コンバータの他の実施の形態の原理を示す回路図であって、この回路は隔離出力を有する。 ＤＣ−ＡＣ電力コンバータの共振周波数が電気指令により如何にして変更されるかを示す。 異なる長さの軌道を単一のインダクタンス、従って単一の共振周波数に適合させる誘導同調手段を示す略図である。 図８のＡ−Ａ線による拡大横断面図である。 車両とモノレールシステムの１次導体との関係を示す。 本発明の最大電力ＡＣ−ＤＣコンバータの原理を示す回路図である。 本発明の切替え式の電源とコイル制御器ＡＣ−ＤＣコンバータの制御回路を示す回路図である。 本発明の最大電力ＡＣ−ＤＣコンバータの制御回路を示す回路図である。 図12の回路を簡単にして示す回路図である。 本発明の一実施の形態に使用するブラッシュレスＤＣモータ駆動装置の原理を示す回路図である。 送電線と同調ピックアップコイルとの説明図である。 前記送電線と同調回路との間の相互結合の説明図である。 相互結合の効果を示す説明略図である。 付加短絡コイルの効果の説明図である。 軌道に取り付ける制御配線の影響の説明図である。 軌道の１セクションに増加電力を与える手段の説明図である。 分岐軌道または他の補助設備に前記１次誘導ループの電力から電力を与える手段の説明図である。 ピックアップコイルのコンデンサと並列のスイッチの説明図である。 ピックアップコイルのコンデンサと直列のスイッチの説明図である。 相補型負荷回路の説明図である。 バッテリの充電器の説明図である。 白熱灯照明器具の説明図である。 蛍光灯照明器具の説明図である。
符号の説明
１１００ 軌道
１１０２，１１０３ 平行導体
１１０４ 車両
２１０１，２１０２，２２０１，２３０１，２４０１ 車両
２１０３，２１０４ 軌道
２１０５，２１０６，２３０５ 一次導体
２２０２，２３０２ 切替電源
２４０５ 一次インダクタ
６１００ スイッチングコンバータ
６１０１，６０１２ 高周波ケーブル
６Ｌ１ センタタップ付インダクタ
６Ｃ１ 共振コンデンサ
６Ｓ１，６Ｓ２ スイッチ
７Ｌ１ センタタップ付インダクタ
７Ｃ１ 共振コンデンサ
７Ｓ１，７Ｓ２，７Ｓ２０，７Ｓ２１，７Ｓ２２，７Ｓ２０’，７Ｓ２１’，７Ｓ２２’ スイッチ
８１００ インダクタンス
９１０５ フェライトコア
９１０７ 導体
９１０８ 支持板
１０１０１ 支持部材（車両の軌道）
１０１０２ フェライト製のＥビーム
１０１１０，１０１１１ 一次導体
１０１１２，１０１１３ 隔離絶縁体
１０１１５ ピックアップコイル
１０１１６ 分離コイル
１１Ｌ２ ピックアップコイル
１１Ｃ２ 共振コンデンサ
２２１０，２２１１ 二次軌道
２２１２ 一次軌道
２２１３ 電力コンバータ
２３０１ スイッチ
２３０２ 共振コンデンサ
２３０３ ピックアップコイル
２４０１ スイッチ
２４０２ 共振コンデンサ
２４０３ ピックアップコイル
２５０１ ピックアップコイル
２５０２ 制御器
２５０３ 主装置
２６０１ 一次導体
２６０２ 可動装置のピックアップコイル
２７０１ 一次導体
２７０２ 可動装置のピックアップコイル
２７０３ 白熱灯
２８０１ 一次導体
２８０２ 可動装置のピックアップコイル
２８０３ 蛍光灯照明具

Claims (5)

  1. 共通の軌道上の複数の電動車両に対して誘導電力を分配し、各電動車両を前記軌道に沿って個別に走行させる誘導電力分配システムであって、
    前記軌道は、長さが一定ではない複数の区分の連なりからなり、前記軌道の各区分ごとに設けられ、各区分に沿って敷設された一対の平行導体のループからなる電気的に誘導性の複数の一次導電路を備え、
    前記各一次導電路に対応付けて設けられ、１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲で互いに等しい一定周波数の交流電力を発生し、それぞれに対応付けられた一次導電路に交流電流を供給する複数の交流電源装置を備え、
    少なくとも一つの交流電源装置は、前記一次導電路に直列接続された誘導素子を含んでおり、
    前記一次導電路および誘導素子を含んだ各一次導電路の合計インダクタンス値は、共にほぼ同一であり、
    前記各交流電源装置には、前記一次導電路および前記誘導素子を含んだ一次導電路に対して前記一定周波数で共振する共振コンデンサを有し、いずれも各一次導電路を含んだ回路を電源周波数に共振させ、６００Ｖ以下で各一次導電路にほぼ等しい一定電流を供給し、
    前記各電動車両は、前記一次導電路を流れる交流電流に共振可能であり、一次導電路から相互誘導により電力を受け取るピックアップコイルと、このピックアップコイルにて受け取った電力により駆動され、当該車両を走行させるモータを含み、各区分が連なった軌道に沿って個別に走行可能であること
    を特徴とする誘導電力分配システム。
  2. 前記所定の周波数が１０ｋＨｚ以下，電流値が６０Ａ以下であって、前記区分された軌道の長さが２００メートル以下であること
    を特徴とする請求項１に記載の誘導電力分配システム。
  3. 前記追加の誘導素子は、ギャップを有するフェライトコアであること
    を特徴とする請求項１に記載の誘導電力分配システム。
  4. 前記交流電源装置は、前記一次共振回路の共振周波数で作動するトランジスタを有し、
    該トランジスタには、前記誘導ループに循環する共振電流が流れないこと
    を特徴とする請求項１に記載の誘導電力分配システム。
  5. 前記交流電源装置は、絶縁変圧器を介して前記誘導ループまたは追加の誘導素子を含んだ該誘導ループに接続されること
    を特徴とする請求項１に記載の誘導電力分配システム。
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