JP2008273434A - 非接触給電システムとその延長方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触給電の範囲をインピーダンスがほぼ０となるピッチに制約されずに延長する。
【解決手段】給電レールユニットの延長部に、コンデンサ６とコイル１２とを備えた延長ユニット１０を配置する。延長した給電線ユニットでのリッツ線のインダクタンスとコイル１２のインダンクタンスとの直列片を、コンデンサ６のキャパシタンスとバランスさせて、延長区間のインピーダンスをほぼ０とする。
【選択図】図３

Description

この発明は、移動体への給電に用いる非接触システムと、設置済みの非接触給電システムの給電範囲を延長する方法とに関する。

非接触給電システムではリッツ線に交流を流し、移動体側の受電コイルに誘導磁界を形成して給電する（特許文献１：特開２００２−３３７５７４）。ここで給電能力を高めるには、リッツ線側のインピーダンスを実質上０にすることが好ましく、このためには交流の角周波数をω、リッツ線のインダクタンスをＬとして、ωＬ＝１／（ωＣ）となるように、キャパシタンスＣのコンデンサを挿入する。

コンデンサを挿入した非接触給電システムを図５に示す。２は交流電源、４はコンデンサ、５はリッツ線で、追加のリッツ線７を設置する場合、コンデンサ６を追加して、延長した区間でのインピーダンスがほぼ０となるようにする。キャパシタンスの異なるコンデンサを用意するのは大変なので、コンデンサ４，６のキャパシタンスを一定にすると、各区間のリッツ線５，７はインダクタンスがほぼ一定でなければならず、各区間のリッツ線の長さもほぼ一定に制限される。このようにして定まる区間の長さをピッチＰというと、リッツ線を延長する際には延長する長さをピッチＰの倍数付近にするとの制限がある。
特開２００２−３３７５７４

この発明の課題は、リッツ線を延長する際の、リッツ線の長さへの制約を解消することにある。
この発明の追加の課題は、リッツ線の延長作業を容易にすることにある（請求項２〜４）。

この発明は、非接触給電用のリッツ線とコンデンサとからなる区間を互いに接続し、かつ各区間でのインピーダンスが所定値以下となるように、リッツ線のインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスとをマッチングさせた非接触給電システムであって、コンデンサとリッツ線と前記リッツ線を巻き回したコイルを備え、かつ該コイルのインダクタンスをリッツ線のインダクタンスに加えることにより、前記コンデンサのキャパシタンスとマッチングさせた区間、を設けたことを特徴とする。
好ましくは、非接触給電用のリッツ線との接続端子と前記コイルとを備えたユニットを設け、コイルは非接触給電用のリッツ線と同じ線で作成し、リッツ線の敷設に必要な長さよりも長いリッツ線を用意して、その一部をコイルの作成に用いる。

またこの発明の非接触給電システムの延長方法は、非接触給電用のリッツ線とコンデンサとからなる区間を互いに接続し、かつ各区間でのインピーダンスが所定値以下となるように、リッツ線のインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスとをマッチングさせた非接触給電システムの給電範囲を延長するために、
給電範囲を延長する区間に、リッツ線との合計インダクタンスがコンデンサのキャパシタンスとマッチングするように、前記リッツ線を巻き回したコイルを設けることを特徴とする。

好ましくは、給電範囲の延長区間でのリッツ線の敷設長さよりも長めにリッツ線を用意するステップと、
リッツ線を前記延長区間に敷設するステップと、
前記敷設長さに対して余剰のリッツ線を巻き回して前記コイルを作成し、前記延長区間に設置するステップとを設ける。
更に好ましくは、前記コイルのインダクタンスを調整するステップを設ける。

この発明では、リッツ線の長さがコンデンサのキャパシタンスとマッチングするには不足する区間で、インダクタンスの不足分をリッツ線を巻き回したコイルで補う。このためリッツ線を延長するピッチに制約が無く、かつリッツ線自体でコイルを作成するのでコイルの製造が容易になる。

特に、延長区間の施工時に、リッツ線の敷設後あるいは施設前に余剰のコイルを巻き回してコイルを作成すると、延長工事が簡単になる。
ここで、コイルを巻き締め、あるいはコイル内に磁性のコアを挿入して、コイルのインダクタンスを調整すると、リッツ線の余剰部分でコイルを作成し、コンデンサのキャパシタンスとマッチングするように、インダクタンスを調整できる。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図４に、実施例の非接触給電システムや給電範囲の延長を示し、図５と同じ符号は同じものを表す。各図において、２は交流電源、４，６はコンデンサで、延長によって追加するコンデンサを６で表し、コンデンサ４とコンデンサ６は例えばキャパシタンスは同じである。５，７はリッツ線で、例えば撚り線からなり、撚り線の素材や断面積等が共通の同種のリッツ線であり、システムの設置時からのリッツ線を５で、延長によって追加するリッツ線を７で表す。

リッツ線を延長する区間の例えば入口側（基端側）に延長ユニット１０を設け、延長ユニット１０は一対のコンデンサ６，６と一対のコイル１２，１２と、これらを給電レールユニット２０，２１側のリッツ線と接続するコネクタ１８とを備えている。コイル１２はリッツ線５，７と同じリッツ線を例えば数ターン巻いたもので、コイル１２の巻き数や巻径を変えて、インダクタンスの異なる延長ユニット１０を複数種用意する。そして延長区間の長さに応じて用いる延長ユニット１０を選択し、延長した区間でのリッツ線７とコイル１２の合計インピーダンスをコンデンサ６のキャパシタンスとマッチングさせる。なお延長区間の終端側に延長ユニット１０を取り付け、一対のリッツ線７，７の終端側を延長ユニット１０で接続しても良い。この場合、コンデンサ６やコイル１２は各１個で良い。さらにコンデンサ６はユニット１０とは別に設けても良い。

給電レールユニット２０，２１では、図示しない一対の給電線ホルダーにより、一対のリッツ線が平行に支持され、非接触給電システムの設置時から有るユニット２０では、ユニット２０，２０間の境界にコンデンサ４を設置して、各区間のインピーダンスをほぼ０とする。延長により追加したユニット２１では、ユニット２１の電源寄りの基端部に延長ユニット１０を設置して、ユニット１０の両側のリッツ線と接続し、延長した区間でのインピーダンスをほぼ０にする。各区間でのインピーダンスは、コイル１２のインダクタンスとリッツ線７のインダクタンスの合計と、コンデンサ６のキャパシタンスとで定まり、合計インダクタンスが所定値以下であれば良い。

図３に延長ユニット１０を、給電レールユニット２０，２１側から見て示すと、１４はケースで、Ａｌやプラスチックなどで構成する。１６は取り付け治具で、例えば給電レールユニット２０，２１に係合して、延長ユニット１０を取り付ける。１８はコネクタで、給電レールユニット２０，２１側のリッツ線５，７に接続したコネクタと接続し、またコネクタ１８として圧着端子を用いる場合、リッツ線５，７自体と接続する。

延長ユニット１０内のコイル１２は、給電範囲の延長区間を設ける際に、例えば現場で作成する。給電範囲を延長するが長さからリッツ線５，７の所要長さが予測でき、これよりもやや長めにリッツ線を用意して延長工事を行う。そして余剰のリッツ線を用いて、現場でコイル１２を巻く。

次にインピーダンスメーター等でコイル１２のインダクタンスの過不足を検査し、コイル１２を巻き締める、あるいは磁性コア２２の太さや挿入長さ、材質を調整するなどにより、コイル１２のインダクタンスを調整する。例えばコイル１２を巻き締めると、コイル径が小さくなり、かつ巻き数も数分の１ピッチ〜数ピッチ程度増加し、これに伴ってインダクタンスが増加する。また挿入する磁性コア２２の太さを変えても、コイル１２のインダクタンスを調整できる。なお図４の２４はコア２２の取り付け台である。

現場でコイル１２を作成し、インダクタンスを調整する代わりに、コイル１２のインダクタンスを異ならせたユニット１０を数種類用意し、リッツ線７を設置したい長さに応じて使用しても良い。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) リッツ線のインダクタンスにコイルのインダクタンスを加えることにより、延長するリッツ線の長さへの制約を解消できる。
(2) 非接触給電用のリッツ線でコイルを構成すると、コイルの作成が容易である。
(3) 余剰のリッツ線で現場でコイルを作成し、コイルの径や巻き数、コイル内に挿入する磁性コアの太さや材質で、コイルのインダクタンスを調整すると、簡単に延長区間の長さに応じたインダクタンスのコイルを作成できる。
(3) 延長するリッツ線７の長さに合わせて延長ユニット１０を選び、給電レールユニット２０，２１に取り付けると、リッツ線の延長工事が簡単になる。

実施例での給電線の回路図 実施例での給電線の物理的は位置を示す図 実施例での延長ユニットを内側から示す図 実施例での延長ユニットのインダクタンス調整を模式的に示す図 従来例での給電線配置を示す図

符号の説明

２ 交流電源
４，６ コンデンサ
５，７ リッツ線
１０ 延長ユニット
１２ コイル
１４ ケース
１６ 取り付け治具
１８ コネクタ
２０，２１ 給電レールユニット
２２ 磁性コア
２４ 取り付け台

Ｐ 延長ピッチ

Claims (4)

1. 非接触給電用のリッツ線とコンデンサとからなる区間を互いに接続し、かつ各区間でのインピーダンスが所定値以下となるように、リッツ線のインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスとをマッチングさせた非接触給電システムであって、
   コンデンサとリッツ線と前記リッツ線を巻き回したコイルを備え、かつ該コイルのインダクタンスをリッツ線のインダクタンスに加えることにより、前記コンデンサのキャパシタンスとマッチングさせた区間、を設けたことを特徴とする、非接触給電システム。
2. 非接触給電用のリッツ線とコンデンサとからなる区間を互いに接続し、かつ各区間でのインピーダンスが所定値以下となるように、リッツ線のインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスとをマッチングさせた非接触給電システムの給電範囲を延長するために、
   給電範囲を延長する区間に、リッツ線との合計インダクタンスがコンデンサのキャパシタンスとマッチングするように、前記リッツ線を巻き回したコイルを設けることを特徴とする、非接触給電システムの延長方法。
3. 給電範囲の延長区間でのリッツ線の敷設長さよりも長めにリッツ線を用意するステップと、
   リッツ線を前記延長区間に敷設するステップと、
   前記敷設長さに対して余剰のリッツ線を巻き回して前記コイルを作成し、前記延長区間に設置するステップとを設けたことを特徴とする、請求項２の非接触給電システムの延長方法。
4. 前記コイルのインダクタンスを調整するステップを設けたことを特徴とする、請求項３の非接触給電システムの延長方法。
   

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