JP2009247114A - 非接触式給電システムの静電容量調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 非接触式給電システムの施工現場で給電線の静電容量の調整を行うことができる非接触式給電システムの静電容量調整装置を提供する。
【解決手段】 躯体側に固定的に設置されたレールと、レールに走行可能に案内支持される移動体と、レールに沿って配索され高周波電流が流される給電線と、移動体に伴って移動し給電線から受け渡される電流で移動体を駆動する受電ブロックと、を備え、受電ブロックは、給電線に非接触状態で配置される受電子を有し、給電線と受電ブロックとの間の電流受け渡しを、給電線に発生する磁界による電磁誘導によって受電子に誘導電流を発生させて行う非接触式給電システムにおけるコンデンサボックス１００であって、第１給電線が接続される第１接続部１００Ａと、第２給電線が接続される第２接続部１００Ｂと、当該第１接続部１００Ａと第２接続部１００Ｂとの間の静電容量を調整する静電容量調整部１１０とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非接触式給電システムにより受け渡される電流を駆動源として移動体を走行させるトロリーシステムのために電力供給を行う非接触式給電システムの静電容量調整装置に関する。

従来では天井クレーンやモノレールなどのトロリーシステムにあって、自走式ホイストや搬送台車などの移動体に駆動源となる電気を供給するにあたって給電システムが用いられる。給電システムは、ホイストを走行させるレールに沿って配索した給電ダクト（給電線）とホイスト側に設けた集電子（ブラシ）との間で電流を受け渡しするようになっており、ブラシで受け取った電流で移動体を走行駆動する。このとき、一般的には、給電システムとしてブラシが給電線に常時接触する接触式給電システムが用いられる（例えば、特許文献１参照）。

ところが、接触式給電システムでは、ブラシが給電線に常時接触しつつ移動するため、ブラシや給電線に摩耗が発生して定期的に交換する必要があり、ランニングコストが高いものとなる。

このため、近年では、給電線に高周波電流を流して、その給電線の周りに発生する磁界による電磁誘導によって、その給電線に非接触状態で近接させた受電子に誘導電流を発生させるようにした非接触式給電システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−２５５２７９号公報 特開平１１−４５０２号公報

ところで、このような非接触式給電システムにおいて、給電線の静電容量の調整は、施工前に調整していなければならず、現場にて静電容量の調整はできないのが現状であった。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、非接触式給電システムの施工現場で給電線の静電容量の調整を行うことができる非接触式給電システムの静電容量調整装置を提供することを目的とする。

本発明は、躯体側に固定的に設置されたレールと、レールに走行可能に案内支持される移動体と、レールに沿って配索され高周波電流が流される給電線と、移動体に伴って移動し給電線から受け渡される電流で移動体を駆動する受電ブロックと、を備え、受電ブロックは、給電線に非接触状態で配置される受電子を有し、給電線と受電ブロックとの間の電流受け渡しを、給電線に発生する磁界による電磁誘導によって受電子に誘導電流を発生させて行う非接触式給電システムにおける静電容量調整装置であって、上述の課題を解決するために、第１給電線が接続される第１接続部と、第２給電線が接続される第２接続部と、当該第１接続部と第２接続部との間の静電容量を調整する静電容量調整部とを備える。

本発明によれば、給電線の任意の点に静電容量調整装置を設けることができ、非接触式給電システムが施工された現場で給電線の静電容量の調整を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１〜図６は本発明にかかる非接触式給電システムを用いたトロリーシステムの実施形態を示し、図１はトロリーシステムの全体を示す概略構成図、図２は図１中II−II線に沿った拡大断面図であり、図３は給電線の接続端部を示す拡大斜視図、図４は給電線を接続する接続具の拡大斜視図、図５は電線ハンガーとレールとの位置決め機構をレールを断面して示す側面図、図６は電線ハンガーをレールに取り付ける状態を示す分解斜視図である。

図１に示すように、本実施形態のトロリーシステム１は、図示省略した移動体用レールに沿って移動可能な移動体３と、この移動体３に電力を供給する非接触式給電システム４と、を備えている。

移動体３を案内する移動体用レールは、図示省略した工場や倉庫などの躯体に固定して設置される。そして、移動体３は、非接触式給電システム４から供給された電力によってモータ３１を駆動して、所定の仕事を行う。移動体３は、例えば移動体用レールに沿った走行や図示省略したチェーンブロックの作動、搬送ベルトの駆動などを行なう。

非接触式給電システム４は、レール２と、このレール２に沿って配索され電源５から高周波電流が流される複数の給電線６と、移動体３に従動し給電線６から受け渡される電流を移動体３に供給する受電ブロック７と、を備える。この非接触式給電システム４は、電磁誘導によって給電線６に接触することなく給電線６から電力を受け取ることができるようになっている。

受電ブロック７は、移動体３に固定されて移動体３に牽引されるようになっている。これにより受電ブロック７は、移動体３に牽引されることでレール２に沿って移動する。

受電ブロック７は、給電線６に非接触状態で配置される受電子としてのコア７１を有している。コア７１は、図２に示すように、給電線６を側方から跨るように断面ほぼＵ字状の外郭７１ｓを有する。その外郭７１ｓの内部には、給電線６の両側方に位置するように一対のコイル７１ｐ、７１ｍが対向配置されている。これによりコア７１は電磁ピックアップを構成している。なお、コイル７１ｐ、７１ｍは、給電線６に可能な限り近接させることが好ましい。そして、電源５から給電線６に高周波電流が供給されることにより、給電線６の周囲には、供給された高周波電流の周波数に応じた磁界ＭＦの発生現象が発生し、それが磁束密度の変化となってコイル７１ｐ、７１ｍに誘導電流が発生する。

そして、コイル７１ｐ、７１ｍに発生した電流は、図１に示すように、受電ブロック７に内蔵した共振回路７２、定電圧回路７３を介して移動体３に設けられたインバータ３２に供給され、モータ３１に供給するようになっている。

給電線６は、図３に示すように、導体部６１と、この導体部６１を中心部に埋設した絶縁部６２と、によって所定長さの長尺体として形成される。給電線６は配索される長さに応じて複数本を繋いで使用される。

導体部６１は、チャンネル状の小径管６１ａと大径管６１ｂとをほぼ同心円状に配置した二重管構造となっている。小径管６１ａの開放部６１ｃと大径管６１ｂの開放部６１ｄとは、同方向に配置されている。そして、小径管６１ａと大径管６１ｂとは、開放部６１ｃ、６１ｄとは反対側で連結リブ６１ｅを介して互いに連結される。また、大径管６１ｂの連結リブ６１ｅの配置側には、その連結リブ６１ｅを中心として所定幅Ｗ０に亘って平坦部６１ｆが形成されている。

絶縁部６２は、柔軟な合成樹脂などで形成される。この絶縁部６２に導体部６１をインサートして押出し成型することにより、所定長さの給電線６を連続的に成形することができる。

絶縁部６２は、全体的にほぼ断面矩形状に形成されている。絶縁部６２は、導体部６１の開放部６１ｃ、６１ｄが配置された側（図中上方）が小さな幅Ｗ１となる幅狭部６２ａとなっている。また、絶縁部６２は、開放部６１ｃ、６１ｄの反対側（図中下方）が大きな幅Ｗ２となる幅広部６２ｂとなり、それら両者間に段差部６２ｃが形成される。ここで、幅狭部６２ａの外方（図中上方）角部は面取りされている。幅広部６２ｂの外方（図中下方）角部には、その幅広部６２ｂの面方向に若干突出する凸部６２ｄが幅方向に一対突設されている。

そして、図１に示すように、給電線６同士は、レール２に沿って配索される際、ジョイナー８、Ｌ型ジョイナー８Ａ、エンドジョイナー８Ｂなどの接続具を介して繋げられる。

ここで、レール２には、移動体３の予め設定した走行経路に沿って直線部分、折曲部分および湾曲部分などが形成され、これに伴って給電線６もレール２の直線部分は直線状配索部分６Ａとなり、折曲部分は折曲状配索部分６Ｂとなり、かつ、湾曲部分は湾曲状配索部分６Ｃとなる。従って、給電線６の直線状配索部分６Ａはジョイナー８によって接続され、折曲状配索部分６ＣはＬ型ジョイナー８Ａによって接続される。また、給電線６は往路側電線６ｍと復路側電線６ｎとがほぼ平行して配索されることになるが、それら両線６ｍ、６ｎの終端部同士はエンドジョイナー８Ｂで接続される。

図４に示すように、給電線６同士を直線状に接続するジョイナー８は、全体が例えば合成樹脂などの絶縁部材によって給電線６よりも大きな幅Ｗ３となる直方体状に形成される。ジョイナー８の高さｈ方向（図中上下方向）の一端部には、給電線６を差し込む接続凹部８１が長さＬ方向（図中左右方向）に貫通して形成され、接続しようとする一対の給電線６の接続端部６Ｅを接続凹部８１の長さＬ方向両端部から対向させて差し込むようになっている。このとき、給電線６の接続端部６Ｅは、所定長さＬ１に亘って絶縁部６２を切除して導体部６１を露出させてある。

接続凹部８１は、給電線６の絶縁部６２の外側形状、つまり、幅狭部６２ａ、幅広部６２ｂ、段差部６２ｃ、凸部６２ｄおよび底面６２の形状にほぼ沿った断面形状となっている。接続凹部８１に給電線６を差し込んだ状態では、給電線６はガタ無くジョイナー８に保持されて容易に離脱されないようになっている。

接続凹部８１の底面８１ａの長さＬ方向中央部には、給電線６の接続端部６Ｅから露出した導体部６１の平坦部６１ｆに接触する導通板８２を取り付けてあり、その導通板８２を介して接続しようとする給電線６の導体部６１同士が電気的に接続される。また、ジョイナー８の幅Ｗ３はコア７１が通過できる寸法となっている。

給電線６は、適宜部分を電線ハンガー９によってレール２に固定される。この電線ハンガー９によって、給電線６をレール２に沿わせて配索しつつ、給電線６の垂れ下がりを防止するようになっている。

電線ハンガー９は、図２に示すように、一対の平行配置される給電線６を保持する保持アーム９１、９２と、これら保持アーム９１、９２の基端部同士を連結する連結部９３と、によってほぼＵ字状に形成され、それぞれの保持アーム９１、９２の先端部に給電線６を保持する保持部９１Ｈ、９２Ｈを有して構成されている。保持部９１Ｈ、９２Ｈは、給電線６の外側形状、つまり、絶縁部６２の外側断面形状にほぼ沿った内側形状に形成され、保持部９１Ｈ、９２Ｈによって給電線６をガタ無く密接して保持する。

ここで、図１では、保持アーム９１、９２の長さを、便宜上、ほぼ等しい状態で示してあるが、実際には図２に示すように、往路側電線６ｍを保持する保持アーム９１が、復路側電線６ｎを保持する保持アーム９２よりも長く形成され、コア７１が復路側の線６ｍをスペース的に余裕をもって通過できるようになっている。

そして、本実施形態にあっては、電線ハンガー９とレール２との間に、電線ハンガー９をレール２の長手方向の任意な位置に位置決めする位置決め機構１０を設けてある。

位置決め機構１０は、図５、図６にも示すように、レール２の長手方向に連続して凹設され、入口１１ａの幅よりも奥側１１ｂの幅が段部１１ｃをもって拡幅する凹溝１１と、電線ハンガー９に設けられ、拡開方向に弾発力をもって開閉自在となり、凹溝１１の段部１１ｃに係止されるＶ字状の鉤部１２と、を備えて構成される。

凹溝１１は、レール２の片面に形成した平坦面２ａの幅方向（図５中上下方向）ほぼ中央部に形成される。鉤部１２は、電線ハンガー９の連結部９３の外側面９３ａのほぼ中央部に設けた座部９３ｂから突設され、差し込み方向（図５中左方）の先端から連結部９３に向かって、つまり、後退する方向にＶ字状に拡開する係止片１２ａ、１２ｂが設けられ、これら係止片１２ａ、１２ｂ間に拡開方向の弾発力が付与される。

そして、位置決め機構１０は、図５、図６に示すように、鉤部１２を凹溝１１に取り付ける際に、鉤部１２の拡開方向を凹溝１１の延設方向Ｘ（図５中紙面直角方向）に対してほぼ直角に配置して、図２に示すように、鉤部１２を凹溝１１に圧入して係止させるようになっている。

従って、鉤部１２が凹溝１１に圧入された状態では、図２に示すように、Ｖ字状の係止片１２ａ、１２ｂの先端部が段部１１ｃに係止して抜止めされる。このとき、鉤部１２の先端は凹溝１１の底面１１ｄに当接するようになっており、鉤部１２は凹溝１１内に安定的に係止される。

そして、このように鉤部１２が凹溝１１内に係止した状態では、連結部９３の座部９３ｂがレール２の平坦面２ａに当接しており、電線ハンガー９はレール２に安定的に固定される。

以上の構成により本実施形態のトロリーシステム１によれば、非接触式給電システム４を用いたことにより、コア７１が給電線６に直接接触しないため、コア７１および給電線６の摩耗を無くして定期的なメンテナンスを軽減できる。

また、このようにコア７１と給電線６とが非接触となることにより、それら両者間の摺動抵抗が無くなって移動体３の走行速度を上昇できるとともに、給電線６が湾曲している箇所でも電流の受け渡しが可能となる。更に、従来のように接触式のブラシを用いた場合に発生する電気スパークが無くなるとともに、電流の受け渡し部分の露出が減少して感電リスクを低減できる。更にまた、水気の多い場所であってもショートを効率良く抑制できるとともに、接触不良による瞬時の停電状態を防止できる。

ところで、このように非接触式給電システム４を用いたトロリーシステム１にあって、本実施形態では、図７に示すような非接触式給電システム４の給電線６上の任意点に設けることができるコンデンサボックス１００を備えている。このコンデンサボックス１００は、施設距離に対する高周波電源の調整機能としての役割を有する。

このコンデンサボックス１００は、第１給電線としての給電線６が接続される第１接続部１００Ａと、第２給電線としての給電線６が接続される第２接続部１００Ｂと、当該第１接続部１００Ａと第２接続部１００Ｂとの間の静電容量を調整する静電容量調整部１１０とを備えている。

静電容量調整部１１０は、２個の直列に配列されたコンデンサ１０４Ａ、１０４Ｂが、４列だけ並列（図面上から１〜４）に配置されている。なお、コンデンサ１０４の直列数、並列数、各コンデンサ１０４の容量は任意で良く、段階的にコンデンサボックス１００全体としての静電容量ができることが望ましい。

また、静電容量調整部１１０は、当該コンデンサ１０４と第１接続部１００Ａとの間、当該コンデンサ１０４と第２接続部１００Ｂとの間、及び、当該コンデンサ１０４同士の間の電気的接続と非接続を切り換えるために着脱される接続部材としてのジョイント１０１，１０２，１０３を備える。

ジョイント１０１は、第１接続部１００Ａとコンデンサ１０４との接続関係を接続と非接続とで切り換えるために、施工者によって着脱される。ジョイント１０２はコンデンサ１０４同士の接続関係を接続と非接続とで切り換えるために着脱される。ジョイント１０３はコンデンサ１０４と第２接続部１００Ｂとの接続関係を接続と非接続とで切り換えるために着脱される。

この例においては、第１接続部１００Ａとコンデンサ１０４Ａ＿１，コンデンサ１０４Ａ＿２，コンデンサ１０４Ａ＿３とを接続するために、ジョイント１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃが取り付けられている。また、コンデンサ１０４Ａ＿１とコンデンサ１０４Ｂ＿１、コンデンサ１０４Ａ＿２とコンデンサ１０４Ｂ＿２、コンデンサ１０４Ａ＿４とコンデンサ１０４Ｂ＿３のそれぞれを接続するためにジョイント１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃが取り付けられている。更にコンデンサ１０４Ｂ＿１、コンデンサ１０４Ｂ＿２、コンデンサ１０４Ｂ＿３と第２接続部１００Ｂとを接続するためにジョイント１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが取り付けられている。

また、コンデンサボックス１００の他の構成としては、図８のようなものであっても良い。このコンデンサボックス１００は、複数の並列、直列に配列されたコンデンサ１０４が取り付けられるコンデンサ取付部としてのコンデンサソケット１０５を備える。また、コンデンサボックス１００は、当該コンデンサ１０４と第１接続部１００Ａとの間、当該コンデンサ１０４と第２接続部１００Ｂとの間、及び、当該コンデンサ１０４同士の間を接続線で電気的に接続している。このようなコンデンサボックス１００は、施工者によってコンデンサソケット１０５に対してコンデンサ１０４が着脱される。

このようなコンデンサボックス１００は、給電線６の任意の点に接続される。これによって、コンデンサボックス１００は、給電線６のインピーダンスＺを表す
Ｒ＋１／（ωＬ＋（１／ωＣ））^１／２
のＣ成分を変動させることができる。

以上説明したように、コンデンサボックス１００を備えた非接触式給電システム４によれば、コンデンサボックス１００のジョイント又はコンデンサの取付個数を調整して、給電線６の導体部６１を露出させて第１接続部１００Ａ、第２接続部１００Ｂに接続するだけで、給電線６の静電容量の調整を行うことができる。したがって、非接触式給電システム４が施工された現場で給電線６の静電容量の調整を行うことができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明の実施形態にかかるトロリーシステムの全体を示す概略構成図。 図１中II−II線に沿った拡大断面図。 本発明の実施形態にかかる給電線の接続端部を示す拡大斜視図。 本発明の実施形態にかかる給電線を接続する接続具の拡大斜視図。 本発明の実施形態にかかる電線ハンガーとレールとの位置決め機構をレールを断面して示す側面図。 本発明の実施形態にかかる電線ハンガーをレールに取り付ける状態を示す分解斜視図。 本発明の実施形態にかかるトロリーシステムのコンデンサボックスの構成を示す上面図。 本発明の実施形態にかかるトロリーシステムのコンデンサボックスの他の構成を示す上面図。

符号の説明

１ トロリーシステム
２ レール
３ 移動体
４ 非接触式給電システム
５ 電源
６ 給電線
７ 受電ブロック
８ ジョイナー
９ 電線ハンガー
１０ 機構
１１ 凹溝
１２ 鉤部
３１ モータ
３２ インバータ
５１ 受電部
５３ 可動部
６１ 導体部
６２ 絶縁部
７１ コア
７２ 共振回路
７３ 定電圧回路
８１ 接続凹部
８２ 導通板
９１ 保持アーム
９２ 保持アーム
９３ 連結部
１００ コンデンサボックス
１０１，１０２，１０３ ジョイント
１０４ コンデンサ
１０５ コンデンサソケット
１１０ 静電容量調整部

Claims (3)

1. 躯体側に固定的に設置されたレールと、
   前記レールに走行可能に案内支持される移動体と、
   前記レールに沿って配索され高周波電流が流される給電線と、
   前記移動体に伴って移動し前記給電線から受け渡される電流で前記移動体を駆動する受電ブロックと、を備え、
   前記受電ブロックは、前記給電線に非接触状態で配置される受電子を有し、前記給電線と前記受電ブロックとの間の電流受け渡しを、前記給電線に発生する磁界による電磁誘導によって前記受電子に誘導電流を発生させて行う非接触式給電システムの静電容量調整装置であって、
   第１給電線が接続される第１接続部と、第２給電線が接続される第２接続部と、当該第１接続部と第２接続部との間の静電容量を調整する静電容量調整部とを備えることを特徴とする非接触式給電システムの静電容量調整装置。
2. 前記静電容量調整部は、複数の並列又は直列に配列されたコンデンサと、当該コンデンサと第１接続部との間、当該コンデンサと第２接続部との間、及び、当該コンデンサ同士の間の電気的接続と非接続を切り換えるために着脱される接続部材とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の非接触式給電システムの静電容量調整装置。
3. 前記静電容量調整部は、複数の並列又は直列に配列されたコンデンサが取り付けられるコンデンサ取付部と、当該コンデンサと第１接続部との間、当該コンデンサと第２接続部との間、及び、当該コンデンサ同士の間を電気的に接続する接続線とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の非接触式給電システムの静電容量調整装置。

Images