JP2007053861A - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を図ると共にスイッチング速度の低下を抑制する。
【解決手段】 高周波交流電源１１に接続された１次給電線１２と、コア１５及びコアに巻き付けられた２次巻線１６を含むピックアップ１７とで電力トランスＴを形成している。さらに、電力トランスＴと２次巻線に直列に接続された共振コンデンサ１６とで直列共振回路２０を形成している。ピックアップ１７とこれに接続された整流部１９とを含む２つの給電ユニット１３が直列に接続されている。定電圧制御部１４が、直列に接続された２つの給電ユニット１３から出力された電圧を所定の電圧に昇圧して負荷１３ａに供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接触で電力を供給する非接触給電装置に関する。

軌道に沿って走行する搬送装置（走行体）に被搬送物を搬送させる搬送システムがある。搬送装置には走行するためのモータやモータを制御する制御装置などが搭載されている。この搬送装置に電力を給電するものとして、高周波交流電源に接続された１次給電線と２次巻線とを磁気結合させることによって２次巻線に誘導起電力を発生させる給電トランス（電力トランス）を有する非接触給電装置が知られている（特許文献１参照）。この非接触給電装置においては、給電トランスと２次巻線に直列に接続されたコンデンサとによって直列共振回路が形成されている。この直列共振回路は、高周波交流電源により１次給電線に供給される高周波電流の周波数で共振するように設計されている。これにより、２次巻線に対する給電効率が最大となっている。そして、２次巻線に流れた電流は、整流回路によって交流から直流に変換される。整流回路によって直流に変換された電流は、定電圧回路（定電圧制御部）によって所定の電圧の電力としてモータなどの負荷に供給される。

例えば、上述の搬送システムに非接触給電装置を適用した場合、１次給電線を軌道に沿って配置し、給電トランスのコアと２次巻線からなるピックアップを搬送装置に搭載することによって、搬送装置に非接触で電力を供給することができる。このように、非接触給電装置は非接触で給電可能となっているため、給電時に粉塵が発生しにくく、クリーンルーム内の搬送システムなどに好適である。

特開２００２−３５４７１１号公報（図１）

上述の非接触給電装置においては、必要な電力を確保するため、電力トランスとこれに接続される整流回路とで形成される給電ユニットを複数備え、これら複数の給電ユニットを定電圧回路に対して並列に接続することがある。さらに、非接触給電装置においては、給電ユニットから給電される電圧が負荷に供給されるべき電圧と比較して小さくなることが多い。例えば、上述の搬送システムにおいては、モータを駆動するために必要な電圧が３００Ｖ程度であるのに対して、給電ユニットから給電される電圧は５０Ｖ程度である。したがって、給電ユニットからの電力を並列で負荷に供給する場合には、定電圧回路によって５０Ｖの電圧を３００Ｖに昇圧する必要がある。しかしながら、定電圧回路においては、５０Ｖの電圧を３００Ｖに昇圧するときに、５０Ｖの電圧で所定の電力を確保するために非常に高い電流が流れることになる。具体的には、負荷において６００Ｗの電力が必要な場合には、５０Ｖの電圧で１２Ａの電流が定電圧回路に流れることになる。

このように、定電圧回路に大きな電流が流れる場合には、定電圧回路に使用される部品を定格電流値の高いものにする必要がある。定格電流値の高い部品は、物理的なサイズが大きくなるばかりか損失により発熱量も大きくなるため、定電圧回路を含む非接触給電装置全体が大型化する。また、定電圧回路で使用されることが多い昇圧チョッパ回路などのスイッチング素子の動作速度が低下するため、定電圧回路のスイッチング速度が低下する。したがって、定電圧回路のスイッチング速度を下げざるを得ない。給電線に流れる電流の周波数に比べ、スイッチング速度が同等又はそれ以下となると、スイッチのＯＮ／ＯＦＦにより高周波交流電源からみた定電圧回路のインピーダンスが変動することになり、電力の供給効率が低下し易くなる。

そこで、本発明の主たる目的は、小型化を図ることができると共に交流電源からみた定電圧回路のインピーダンス変動が少ない非接触給電装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の非接触給電装置は、交流電源と、前記交流電源から電力が供給される１次給電線と磁気結合することによって２次巻線に電流が流れる電力トランス、前記２次巻線に直列に接続されていると共に前記電力トランスとの間で前記１次給電線に流れる電流の周波数とほぼ一致した共振周波数を有する直列共振回路を形成するコンデンサ、及び、前記２次巻線に流れる電流を交流から直流に整流する整流部を有している複数の給電ユニットを備えている。さらに、前記複数の給電ユニットから出力された電力が所定の電圧になるように制御する定電圧制御部を備えている。そして、少なくとも２つの前記給電ユニットが直列に接続されている。

本発明によると、給電ユニットが直列に接続されているため、各給電ユニットが並列に接続されている場合よりも、定電圧制御部に対する出力電圧が高くなり、定電圧制御部に流れる電流の値が小さくなる。このため、定電圧制御部に定格電流値の小さい部品を使用することができる。これにより、定電圧制御部の小型化を図ることができると共にスイッチング速度を早くすることができる。定電圧制御部のスイッチング速度が早くなると、１次側から見た２次側のインピーダンス変動が少なくなるため、交流電源の出力が安定する。さらに、給電ユニットが定電圧制御部に対して直列に接続されることにより、各給電ユニットの出力電圧に差が生じた場合であっても、各給電ユニットから定電圧制御部に対して効率よく電力を供給することができる。

本発明においては、同数の前記給電ユニットが直列に接続された複数の給電ユニット群が形成されており、前記複数の給電ユニット群が並列に接続されていてもよい。これによると、給電ユニットの数を増やすことによって負荷に供給する電力を大きくすることができる。また、各給電ユニット群から定電圧制御部に出力される電圧が同程度になるため、各給電ユニット群からの電力が定電圧制御部を介して所定の電圧で効率よく負荷に供給することができる。

また、本発明においては、前記定電圧制御部が、前記複数の給電ユニットから出力された電圧をスイッチング動作によって前記所定の電圧まで昇圧する昇圧チョッパ回路を含んでいてもよい。これによると、各給電ユニットから出力される電圧が低い場合であっても、簡単な回路構成で複数の給電ユニットから出力された電力を所定の電圧にすることができる。

または、本発明においては、前記定電圧制御部が、前記複数の給電ユニットから出力された電圧をスイッチング動作によって前記所定の電圧まで降圧する降圧チョッパ回路を含んでいてもよい。これによると、直列接続された給電ユニットから出力される電圧が高い場合であっても、簡単な回路構成で複数の給電ユニットから出力される電力を所定の電圧にすることができる。

或いは、本発明においては、前記定電圧制御部が、前記複数の給電ユニットから出力された電圧をスイッチング動作によって前記所定の電圧まで昇圧又は降圧する昇降圧チョッパ回路を含んでいてもよい。これによると、複数の給電ユニットから出力される電圧が変化する場合であっても、複数の給電ユニットから出力された電力を所定の電圧にすることができる。

また、本発明においては、前記スイッチング動作の動作周波数が、前記１次給電線に流れる電流の周波数の少なくとも倍以上であることが好ましい。これによると、１次給電線に流れる電流の周波数よりもスイッチング動作の動作周波数が高くなるため、１次側から見た２次側のインピーダンスの変化を確実に小さくすることができる。

加えて、本発明においては、前記定電圧制御部が、前記定電圧制御部から出力された電圧、又は、前記複数の給電ユニットからの出力された電圧を検知する電圧検知部をさらに有しており、前記電圧検知部の検知結果に基づいて電圧を制御することがより好ましい。これによると、各給電ユニットから出力される電圧が不規則に変化する場合であっても、複数の給電ユニットから出力される電力を確実に所定の電圧にすることができる。

さらに、本発明においては、前記定電圧制御部が、ＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）によってスイッチング動作を制御することがより一層好ましい。これによると、スイッチング周波数が固定されるため、例えば、上述したように１次給電線に流れる電流の周波数の少なくとも倍以上で継続してスイッチングすることができる。また、リップル周波数が安定するため、リップルを容易に除去することができる。

加えて、本発明においては、前記整流部が、全波整流回路又は半波整流回路を含んでいることが好ましい。これによると、簡単な回路構成で２次巻線に流れる電流を整流することができる。

また、本発明においては、前記整流部が、倍電圧整流回路又はコッククロフト昇圧回路を含んでいてもよい。これによると、給電ユニットにおいて供給された電力を昇圧しつつ整流することができるため、定電圧制御部に流れる電流の値をさらに小さくすることができる。

さらに、本発明においては、前記１次給電線が軌道に沿って配置されており、
前記複数の給電ユニット及び前記定電圧制御部が前記軌道に沿って走行する走行体に搭載されていてもよい。これによると、クリーンな環境で走行体に給電することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態は、半導体製造工場などにおけるクリーンルーム内において、半導体ウェハなどの被搬送物を搬送する搬送システムに本発明を適用した一例である。図１は、搬送システムの外観斜視図である。図１に示すように、搬送システム５０は、軌道２、被搬送物を搬送する走行体３、走行体３に非接触で電力を供給する非接触給電装置１とを有している。軌道２は、クリーンルーム内において図示しない被搬送物の搬送元及び搬送先の装置の間を結ぶように敷設されている。走行体３は、軌道２に沿って走行可能となっており、走行するためのモータ及びモータを制御する制御装置などが搭載されている。

次に、非接触給電装置１について、さらに図２を参照しつつ説明する。図２は、非接触給電装置１の回路構成を示した図である。図１及び図２に示すように、非接触給電装置１は、高周波交流電源１１と、１次給電線１２と、２つの給電ユニット１３、２つの給電ユニット１３から出力された電力が所定の電圧になるように制御する定電圧制御部１４とを有している。これら２つ給電ユニット１３が直列に接続された状態で定電圧制御部１４に接続されている。また、直列に接続された２つの給電ユニットの両端に平滑コンデンサ２５Ｃが接続されている。平滑コンデンサ２５Ｃによって、直列に接続された２つ給電ユニット１３から出力された電圧が平滑される。定電圧制御部１４によって所定の電圧に制御された電力が、図示しないモータなどの負荷３ａに供給される。高周波交流電源１１は、高周波（本実施の形態においては１０ｋＨｚ）の正弦波電流を出力するものである。１次給電線１２は、その両端が高周波交流電源１１に接続されたループ状の給電線であり、高周波交流電源１１から高周波の正弦波電流電力が供給される。また、１次給電線１２は軌道２の側面に設けられたステー１ａに支持されることによって、軌道２の側面に沿って配置されている。２つの給電ユニット１３及び定電圧制御部１４は走行体３に搭載されている。

各給電ユニット１３は、一方に３つの突出部１５ａが形成されたＥ形状を有する磁性体のコア１５及び中央の突出部１５ａに巻き付けられた２次巻線１６を含むピックアップ１７と、ピックアップ１７の２次巻線１６に直列に接続された共振コンデンサ１８Ｃと、２次巻線に流れる電流を交流から直流に整流する整流部１９とを有している。このとき、１次給電線１２がコア１５の突出部１５ａ同士の間を通過するように配置されている。また、１次給電線１２とピックアップ１７とが接触しないようになっている。そして、１次給電線１２とピックアップ１７との位置関係が維持されるように、走行体３が軌道２に沿って走行可能となっている（矢印参照）。

また、１次給電線１２とピックアップ１７とで電力トランスＴが形成されている。そして、電力トランスＴと共振コンデンサ１８Ｃとで直列共振回路２０が形成されている。直列共振回路２０においては、高周波交流電源１１から出力される正弦波電流の周波数、つまり、１次給電線１２に流れる電流の周波数と直列共振回路２０の共振周波数とが一致するように、電力トランスＴが設計されていると共に共振コンデンサ１８Ｃの値が決定されている。

整流部１９は、ピックアップ１７の各出力端からの電流が一方向（図２におけるＧＮＤ端子から＋端子に向かう方向）にのみ流れるように配置された４つのダイオード１９Ｄ及び４つのダイオード１９Ｄに対して並列に接続された平滑コンデンサ１９Ｃで形成された全波整流回路である。つまり、ピックアップ１７の各出力端からの電流が、４つのダイオード１９Ｄで全波整流された後に平滑コンデンサ１９Ｃで平滑されて定電圧制御部１４に出力される。

次に、定電圧制御部１４について詳細に説明する。定電圧制御部１４は、コイル（インダクタ）１４Ｌ、ダイオード１４Ｄ、コンデンサ１４Ｃ、スイッチング素子１４Ｑ、ＰＷＭ制御回路１４ａ、＋端子及びＧＮＤ端子を有する昇圧チョッパ回路である。コイル１４Ｌが給電ユニット１３における整流部１９の＋電位出力と接続されている。ダイオード１４Ｄがコイル１４Ｌと＋端子とに接続されている。コンデンサ１４Ｃが＋端子とＧＮＤ端子とに接続されている。スイッチング素子１４Ｑがコイル１４Ｌ及びダイオード１４ＤとＧＮＤ端子とに接続されている。コイル１４Ｌ、ダイオード１４Ｄ及びコンデンサ１４Ｃが、整流部１９から出力された電圧波形のリップルを除去するフィルタを形成している。また、スイッチング素子１４ＱがＯＮ、ＯＦＦされることによって、ＯＮ時にコイル１４Ｌに蓄えられたエネルギーが、ＯＦＦ時に＋端子に向かって流れて＋端子及びＧＮＤ端子から出力される電圧まで昇圧される。ＰＷＭ制御回路１４ａは、＋端子及びＧＮＤ端子から出力される電圧が所定の電圧になるように、スイッチング素子１４ＱのＯＮ、ＯＦＦタイミングをＰＷＭ制御するものである。ここで、ＰＷＭ制御とはＯＮ、ＯＦＦ指令パルスの周波数を一定にしつつパルス幅を制御する制御方法である。また、ＰＷＭ制御回路１４ａは、スイッチング素子１４Ｑの動作周波数が、１次給電線１２に流れる電流の周波数（１０ｋＨｚ）の倍以上、つまり、２０ｋＨｚ以上になるようにスイッチング素子１４Ｑを制御する。

このように、ＰＷＭ制御回路１４ａがスイッチング素子１４ＱのＯＮ、ＯＦＦタイミングを制御することによって、給電ユニット１３から出力された電圧が所定の電圧まで昇圧されて負荷３ａに供給される。上述したように、２つの給電ユニット１３が直列に接続されているため、定電圧制御部１４には、各給電ユニット１３から出力された電圧が足し合わされた電圧が入力される。具体的には、各給電ユニット１３から出力される電圧が５０Ｖの場合、定電圧制御部１４には５０Ｖ＋５０Ｖ＝１００Ｖの電圧が入力される。そして、走行体３に３００Ｖの電圧電源を供給する必要がある場合には、定電圧制御部１４が、１００Ｖの入力電圧を３００Ｖまで昇圧する。このとき、走行体３に必要な電力が最大６００Ｗであるとすると、定電圧制御部１４には、６００ｗ／１００Ｖ＝６Ａの電流が流れることになる。したがって、定電圧制御部１４には、最大６Ａの電流を流すことができる部品が使用されることになる。

以上説明した本実施の形態によると、２つの給電ユニット１３が直列に接続されているため、各給電ユニット１３が並列に接続されている場合よりも、定電圧制御部１４に出力される電圧が高くなり、定電圧制御部１４に流れる電流の値が小さくなる。このため、定電圧制御部１４に定格電流値の小さい部品を使用することができる。これにより、定電圧制御部１４の小型化を図ることができると共にスイッチング素子１４Ｑのスイッチング速度を早くすることができる。定電圧制御部１４のスイッチング速度が早くなると、高周波交流電源１１から見た２次側のインピーダンスの変化が小さくなるため、高周波交流電源１１の出力が安定する。

また、２つの給電ユニット１３が直列に接続されているため、給電ユニット１３から出力される電圧同士に差が生じた場合であっても、２つの給電ユニット１３から定電圧制御部１４に対して効率よく電力を供給することができる。つまり、軌道２そのものが湾曲していたり、１次給電線１２の取り付け精度が悪くなっていたりすると、その領域を走行体３が通過するときに、ピックアップ１７と１次給電線１２との位置関係が変化し電ユニット１３に対する電力の供給効率が著しく低下することがある。この場合、一方の給電ユニット１３からは所定の電力が出力されるが、他方の給電ユニット１３からは所定以下の電力しか出力されないということが起こりうる。このとき、給電ユニット１３が並列に接続されていると、所定の電力を出力している給電ユニット１３からの電力のみが有効電力として供給可能となり、他方の給電ユニット１３からの電力が無効電力となってしまう。この点、上述したように、２つの給電ユニット１３が直列に接続されていると、各給電ユニット１３の出力電圧に差が生じた場合であっても、各給電ユニット１３から出力された電力の全てを定電圧制御部１４に入力することができる。したがって、電力の供給効率がよい。

さらに、整流部１９がダイオード１９Ｄ及び平滑コンデンサ１９Ｃで形成された全波整流回路となっているため、簡単な回路構成でピックアップ１７からの電流を直流に整流することができる。

加えて、定電圧制御部１４においては、ＰＷＭ制御回路１４ａがスイッチング素子１４ＱのＯＮ、ＯＦＦタイミングをＰＷＭ制御するため、定電圧制御部１４から出力される電力のリップル周波数が安定する。したがって、リップルを容易に除去することができる。また、ＰＷＭ制御回路１４ａは、スイッチング素子１４Ｑの動作周波数が、１次給電線１２に流れる電流の周波数の倍以上になるようにスイッチング素子１４Ｑを制御するため、高周波交流電源１１から見た２次側のインピーダンスの変化を確実に小さくすることができる。

＜第１変形例＞
次に、本実施の形態の変形例について図面を参照しつつ説明する。なお、上述した本実施の形態と実質的に同じものについては同じ符号を付してその説明を省略する。図３は、本実施の形態に係る第１変形例の非接触給電装置の回路構成を示した図である。なお、高周波交流電源１１及び１次給電線１２は省略している。図３に示すように、非接触給電装置１０１が４つの給電ユニット１３を有しており、これら４つの給電ユニット１３が、直列に接続された２つの給電ユニット１３からなる給電ユニット群１１３を形成しており、これら給電ユニット群１１３同士が並列に定電圧制御部１４に接続されている。なお、給電ユニット群１１３の数は２以上であってもよいし、３以上の給電ユニット１３を直列に接続して給電ユニット群を形成してもよい。

これによると、給電ユニット１３の数を増やすことによって負荷３ａに供給する電力を大きくすることができる。また、各給電ユニット群１１３から定電圧制御部１４に出力される電圧が同程度になるため、給電ユニット群１１３からの電力を、定電圧制御部１４を介して効率よく負荷３ａに供給することができる。

＜第２変形例＞
図４は、本実施の形態に係る第２変形例の回路構成を示した図である。図４に示すように、定電圧制御部２１４は、コイル２１４Ｌ、ダイオード２１４Ｄ、コンデンサ１４Ｃ、スイッチング素子２１４Ｑ、ＰＷＭ制御回路２１４ａ、＋端子及びＧＮＤ端子を有する降圧チョッパ回路である。スイッチング素子２１４Ｑが給電ユニット１３における整流部１９の＋電位出力と接続されている。コイル２１４Ｌがスイッチング素子２１４Ｑと＋端子とに接続されている。コンデンサ１４Ｃが＋端子とＧＮＤ端子とに接続されている。ダイオード２１４Ｄがスイッチング素子２１４Ｑ及びコイル２１４ＬとＧＮＤ端子とに接続されている。コイル２１４Ｌ、ダイオード２１４Ｄ及びコンデンサ１４Ｃが、整流部１９から出力された電圧波形のリップルを除去するフィルタを形成している。また、スイッチング素子２１４ＱがＯＮ、ＯＦＦされることによって、ＯＦＦ時に＋端子に向かって流れる電流が遮断され、＋端子から出力される電圧が降圧される。ＰＷＭ制御回路２１４ａは、＋端子及びＧＮＤ端子から出力される電圧が所定の電圧になるように、スイッチング素子２１４ＱのＯＮ、ＯＦＦタイミングをＰＷＭ制御するものである。また、ＰＷＭ制御回路２１４ａは、スイッチング素子２１４Ｑの動作周波数が、１次給電線１２に流れる電流の周波数の倍以上になるようにスイッチング素子２１４Ｑを制御する。

これによると、２つの給電ユニット１３が直列に接続されることによって、２つの給電ユニット１３から出力される電圧が、負荷に供給すべき電圧より高い場合であっても、簡単な回路構成で２つの給電ユニット１３から出力される電圧を所定の電圧にすることができる。このとき、定電圧制御部２１４においては、ＰＷＭ制御回路２１４ａがスイッチング素子２１４ＱのＯＮ、ＯＦＦタイミングをＰＷＭ制御するため、定電圧制御部２１４から出力される電力のリップル周波数が安定する。また、ＰＷＭ制御回路２１４ａは、スイッチング素子２１４Ｑの動作周波数が、１次給電線１２に流れる電流の周波数の倍以上になるようにスイッチング素子２１４Ｑを制御するため、高周波交流電源１１から見た２次側のインピーダンスの変化を確実に小さくすることができる。

＜第３変形例＞
図５は、本実施の形態に係る第３変形例の回路構成を示した図である。図５に示すように、定電圧制御部３１４は、コイル３１４Ｌ、ダイオード３１４Ｄ、コンデンサ１４Ｃ、スイッチング素子３１４Ｑ、ＰＷＭ制御回路３１４ａ、電圧検知部３１４ｂ、＋端子及びＧＮＤ端子を有する昇降圧チョッパ回路である。スイッチング素子３１４Ｑが給電ユニット１３における整流部１９の＋電位出力と接続されている。ダイオード３１４Ｄがスイッチング素子３１４ＱとＧＮＤ端子とに接続されている。コンデンサ１４Ｃが＋端子とＧＮＤ端子とに接続されている。コイル３１４Ｌがスイッチング素子３１４Ｑ及びダイオード３１４Ｄと＋端子とに接続されている。コイル３１４Ｌ、ダイオード３１４Ｄ及びコンデンサ１４Ｃが、整流部１９から出力された電圧波形のリップルを除去するフィルタを形成している。また、スイッチング素子３１４ＱがＯＮ、ＯＦＦされることによって、＋端子及びＧＮＤ端子から出力される電圧が昇圧又は降圧される。電圧検知部３１４ｂは、２つの給電ユニット１３から出力される電圧を検知するものである。ＰＷＭ制御回路３１４ａは、電圧検知部３１４ｂの検知結果に基づいて、＋端子及びＧＮＤ端子から出力される電圧が所定の電圧になるように、スイッチング素子３１４ＱのＯＮ、ＯＦＦタイミングをＰＷＭ制御するものである。また、ＰＷＭ制御回路３１４ａは、スイッチング素子３１４Ｑの動作周波数が、１次給電線１２に流れる電流の周波数の倍以上になるようにスイッチング素子３１４Ｑを制御する。

これによると、ＰＷＭ制御回路３１４ａが、電圧検知部３１４ｂが検知した電圧に基づいてスイッチング素子３１４Ｑ制御するため、給電ユニット１３から出力される電圧が不規則に変動する場合であっても、簡単な回路構成で２つの給電ユニット１３から出力される電圧を所定の電圧にすることができる。このとき、定電圧制御部３１４においては、ＰＷＭ制御回路３１４ａがスイッチング素子３１４ＱのＯＮ、ＯＦＦタイミングをＰＷＭ制御するため、定電圧制御部３１４から出力される電力のリップル周波数が安定する。また、ＰＷＭ制御回路３１４ａは、スイッチング素子１１４Ｑの動作周波数が、１次給電線１２に流れる電流の周波数の倍以上になるようにスイッチング素子３１４Ｑを制御するため、高周波交流電源１１から見た２次側のインピーダンスの変化を確実に小さくすることができる。

なお、本変形例においては、定電圧制御部３１４が電圧検知部３１４ｂを有し、ＰＷＭ制御回路３１４ａが電圧検知部３１４ｂの検知結果に基づいてスイッチング素子３１４Ｑを制御する構成であるが、定電圧制御部３１４が電圧検知部３１４ｂを有さない構成であってもよい。このとき、昇圧及び降圧するタイミングが予測可能となっており、ＰＷＭ制御回路が、予測したタイミングに基づいてスイッチング素子３１４Ｑ制御する構成であることが好ましい。

さらに、本変形例においては、電圧検知部３１４ｂが２つの給電ユニット１３から出力される電圧を検知する構成であるが、電圧検知部が定電圧制御部から出力される電圧を検知し、ＰＷＭ制御回路が電圧検知部の検知結果に基づいてスイッチング素子を制御する構成であってもよい。これによると、定電圧制御部から出力される電圧を確実に所定の電圧にすることができる。

＜第４変形例＞
図６は、本実施の形態に係る第４変形例の回路構成を示した図である。なお、図６においては、給電ユニット４１３のみが示されている。図６に示すように、整流部４１９は、共振コンデンサ１８Ｃに接続されたダイオード４１９Ｄ及び平滑コンデンサ１９Ｃで形成された半波整流回路である。ピックアップ１７からの電流が、ダイオード４１９Ｄで半波整流された後に平滑コンデンサ１９Ｃで平滑されて出力される。これによると、簡単な構成で２次巻線１６に流れる電流を半波整流することができる。

＜第５変形例＞
図７及び図８は、本実施の形態に係る第５変形例の回路構成を示した図である。なお、図７及び図８においては、給電ユニット５１３、６１３のみが示されている。図７に示すように、整流部５１９は、２つのダイオード５１９Ｄ及び２つのコンデンサ５１９Ｃで形成された倍電圧整流回路である。整流部５１９は、ピックアップ１７からの電流を整流しつつ電圧を倍にすることができる。なお、図８に示すように、整流部６１９は、複数のダイオード６１９Ｄ及び複数のコンデンサ６１９Ｃで形成されたコッククロフト型昇圧回路となっていてもよい。コッククロフト型昇圧回路を有する整流部６１９は、ピックアップ１７からの電流を整流しつつ電圧を複数倍にすることができる。これらによると、給電ユニット５１３、６１３に供給された電圧を昇圧しつつ整流することができるため、定電圧制御部１４に流れる電流の値をさらに小さくすることができる。

以上、本発明の好適な一実施の形態について説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。即ち、上述の実施の形態においては、２つの給電ユニット１３が直列に接続される構成であるが、少なくとも２つの給電ユニットが直列に接続されていれば給電ユニットの数や給電ユニットの接続状態は限定されるものではない。

また、上述の実施の形態においては、ピックアップ１７がＥ形状を有する磁性体のコア１５を含む構成であるが、ピックアップが他の形状及び材質を有するコアを含む構成であってもよい。

さらに、上述の実施の形態においては、整流部が全波整流回路、半波整流回路、倍電圧整流回路及びコッククロフト型昇圧回路のいずれかを含む構成となっているが、整流部が他の整流回路を含む構成であってもよい。

加えて、上述の実施の形態においては、定電圧制御部１４が昇圧チョッパ回路となっており、定電圧制御部１１７が降圧チョッパ回路となっており、定電圧制御部２１４が昇降圧チョッパ回路となっている構成であるが、供給された電力を定電圧で出力可能であれば、定電圧制御部が他の定電圧回路となっていてもよい。

また、上述の実施の形態においては、定電圧制御部１４、２１４、３１４において、ＰＷＭ制御回路１４ａ、２１４ａ、３１４ａが、スイッチング素子１４Ｑ、２１４Ｑ、３１４Ｑの動作周波数が１次給電線１２に流れる電流の周波数の倍以上になるようにスイッチング素子１４Ｑ、２１４Ｑ、３１４ＱをＰＷＭ制御する構成であるが、ＰＷＭ制御回路が、スイッチング素子の動作周波数が１次給電線１２に流れる電流の周波数の倍未満になるようにスイッチング素子を制御する構成であってもよい。また、スイッチング素子が、パルス周波数制御される構成であってもよい。

上述の実施の形態は、クリーンルーム内などにおいて走行体３が軌道２に沿って走行する搬送システムに本発明を適用した一例を示したものであるが、他の搬送システムや装置にも適用可能である。

本発明に係る実施の形態である搬送システムの外観斜視図である。 図１に示す非接触給電装置の回路構成を示した図である。 第１変形例の非接触給電装置の回路構成を示した図である。 第２変形例の非接触給電装置の回路構成を示した図である。 第３変形例の非接触給電装置の回路構成を示した図である。 第４変形例の非接触給電装置における整流部の回路構成を示した図である。 第５変形例の非接触給電装置における整流部の回路構成を示した図である。 第５変形例のさらなる変形例の非接触給電装置における整流部の回路構成を示した図である。

符号の説明

１ 非接触給電装置
２ 軌道
３ 走行体
１１ 高周波交流電源
１２ １次給電線
１３ 給電ユニット
１４ 定電圧制御部
１４Ｌ コイル
１４Ｄ ダイオード
１４Ｃ コンデンサ
１４Ｑ スイッチング素子
１４ａ 制御回路
１５ コア
１５ａ 突出部
１６ ２次巻線
１７ ピックアップ
１８ 共振コンデンサ
１９ 整流部
１９Ｄ ダイオード
１９Ｃ 平滑コンデンサ
２０ 直列共振回路
２５ 平滑コンデンサ
５０ 搬送システム
Ｔ 電力トランス

Claims (11)

1. 交流電源と、
   前記交流電源から電力が供給される１次給電線と磁気結合することによって２次巻線に電流が流れる電力トランス、前記２次巻線に直列に接続されていると共に前記電力トランスとの間で前記１次給電線に流れる電流の周波数とほぼ一致した共振周波数を有する直列共振回路を形成するコンデンサ、及び、前記２次巻線に流れる電流を交流から直流に整流する整流部を有している複数の給電ユニットと、
   前記複数の給電ユニットから出力された電力が所定の電圧になるように制御する定電圧制御部とを備えており、
   少なくとも２つの前記給電ユニットが直列に接続されていることを特徴とする非接触給電装置。
2. 同数の前記給電ユニットが直列に接続された複数の給電ユニット群が形成されており、
   前記複数の給電ユニット群が並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
3. 前記定電圧制御部が、前記複数の給電ユニットから出力された電圧をスイッチング動作によって前記所定の電圧まで昇圧する昇圧チョッパ回路を含んでい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。
4. 前記定電圧制御部が、前記複数の給電ユニットから出力された電圧をスイッチング動作によって前記所定の電圧まで降圧する降圧チョッパ回路を含んでい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。
5. 前記定電圧制御部が、前記複数の給電ユニットから出力された電圧をスイッチング動作によって前記所定の電圧まで昇圧又は降圧する昇降圧チョッパ回路を含んでい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。
6. 前記スイッチング動作の動作周波数が、前記１次給電線に流れる電流の周波数の少なくとも倍以上であることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の非接触給電装置。
7. 前記定電圧制御部が、前記定電圧制御部から出力された電圧、又は、前記複数の給電ユニットから出力された電圧を検知する電圧検知部をさらに有しており、前記電圧検知部の検知結果に基づいて電圧を制御することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の非接触給電装置。
8. 前記定電圧制御部が、ＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）によってスイッチング動作を制御することを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の非接触給電装置。
9. 前記整流部が、全波整流回路又は半波整流回路を含んでいることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の非接触給電装置。
10. 前記整流部が、倍電圧整流回路又はコッククロフト昇圧回路を含んでいることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の非接触給電装置。
11. 前記１次給電線が軌道に沿って配置されており、
    前記複数の給電ユニット及び前記定電圧制御部が前記軌道に沿って走行する走行体に搭載されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の非接触給電装置。

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