JP2010088160A - 非接触ポイント給電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、装置に搭載される電気二重層コンデンサとバッテリを効率よく充電できる非接触ポイント給電設備を提供することを目的とする。
【解決手段】受電コイル３２に接続された一次側巻線（コイル巻線）４４と三次側巻線４６がコア部材に巻かれ、二次側巻線４５がコア部材の中心に設けられた第１リアクトル３４Ａと、第１リアクトル３４Ａの二次側巻線４５に接続されキャパシタバンク３８へ給電する第１整流回路３５Ａと、受電コイル３２に接続された一次側巻線４７と二次側巻線４８がコア部材に巻かれた第２リアクトル３４Ｂと、第１リアクトル３４Ａの三次側巻線４６及び第２リアクトル３４Ｂの二次側巻線４８を逆極性で直列にして接続されバッテリ４０へ給電する第２整流回路３５Ｂを備え、各リアクトルの巻線数をキャパシタバンク３８の充電可能最大電流とバッテリ４０の充電可能最大電流及び使用電圧範囲に基づいて設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、所定位置に自ら移動あるいは搬送されてきて留まり、所定位置から自ら移動あるいは搬送されていく装置に対して、前記所定位置において非接触で給電し、前記装置に搭載されたバッテリおよび電気二重層コンデンサに充電する非接触ポイント給電設備に関するものである。

従来の非接触ポイント給電設備の一例が、特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示されている非接触ポイント給電設備は、モノレールに沿って配置される複数のロボットステーションにおいて、モノレールに案内されて走行する火災用ロボットへ、非接触で給電する設備である。

前記各ロボットステーションにはそれぞれ、非接触式給電装置が設けられている。この非接触式給電装置は、コ字状の磁性体と、この磁性体に巻かれた給電用配線を備え、この給電用配線は、高周波電源装置を介して制御盤に接続されている。この制御盤は、時間（例えば２０時間）経過する毎に一定時間（例えば４時間）の間、高周波電源装置をオンし、非接触式給電装置の給電用配線に高周波電流を供給させる。

また各火災用ロボットにはそれぞれ、ロボットステーション間を走行するための駆動源等として蓄電池が搭載され、ロボットステーションにおいて前記非接触式給電装置から非接触で給電され前記蓄電池へ充電する非接触式受電装置が設けられている。この非接触式受電装置は、受電時に非接触式給電装置のコ字状の磁性体に対向するコ字状の磁性体と、この磁性体に巻かれた受電コイルと、この受電コイルによって受電された高周波電流を直流電流に変換して蓄電池（充電式電池）を充電する電源変換装置を備えている。

上記構成により、制御盤により間欠給電制御が行われ、給電用配線を流れる高周波電流は電磁誘導により、ロボットステーションに停止しているロボットの受電コイルによって受電され、受電された高周波電流は電源変換装置によって直流に変換され、充電式電池（蓄電池）が充電される。

またバッテリおよび電気二重層コンデンサに充電する車両用電源装置の一例が特許文献２に開示されている。
特許文献２には、車載発電機（オルタネータ）により充電され、車両に搭載された種々の電気的負荷に対し電流供給を行う車両用電源装置として、電気二重層コンデンサを電気的負荷に対し電流供給可能に接続し、この電気二重層コンデンサの自己放電電流分の電流を補充充電するために鉛蓄電池（バッテリ）を設けたことが開示されている。この鉛蓄電池は、電気二重層コンデンサの正極側端子と電気的負荷との接続ラインである電流供給ラインに、自己放電補充用抵抗を介してその正極側端子が接続され、さらに前記電流供給ラインと鉛蓄電池の正極端子との間に、前記自己放電補充用抵抗に対して並列に、自己放電補充用抵抗より小さい抵抗値の鉛蓄電池充電用抵抗およびこれと直列接続された鉛蓄電池側へ順方向のダイオードが接続されている。前記自己放電補充用抵抗の抵抗値は、鉛蓄電池から電気二重層コンデンサの自己放電分を補充するために必要かつ十分な電流供給を行うための抵抗値に設定されている。

上記構成により、オルタネータは車両のエンジンの回転により発電され、通常１２Ｖに電圧制御されており、またバッテリにより電気二重層コンデンサの正極側端子が一定電圧に保持されていることから、車両のエンジンが回転されていると、電気二重層コンデンサはフル充電の状態に充電され、電気的負荷に、電気二重層コンデンサの電気エネルギーが供給される。また電気的負荷がない状態では、鉛蓄電池より自己放電補充用抵抗を介して電気二重層コンデンサに電荷が蓄積される。また車両の走行状態や電気機器の使用状態によって電気的負荷が軽い場合には、鉛蓄電池の電気エネルギーの大半が電気二重層コンデンサに供給され、鉛蓄電池より電気二重層コンデンサの自己放電電流分のみが補充される。また自己放電補充用抵抗と並列に、小さい抵抗値の鉛蓄電池充電用抵抗およびダイオードを接続することにより十分な充電、すなわちその放電電流より大きい充電電流を確保することが可能となっている。
特開平８−１２６７１５号公報 特開平９−２４７８５０号公報

特許文献１に記載の非接触ポイント給電設備においては、非接触式給電装置の自己インダクタンスに注目すると、非接触式給電装置に対向して非接触式受電装置が存在する場合には同非接触式受電装置のコ字状の磁性体によって非接触式給電装置の自己インダクタンスが大きい一方、非接触式給電装置に対向して非接触式受電装置が存在しない場合は同非接触式受電装置のコ字状磁性体の消失によって非接触式給電装置の自己インダクタンスが小さくなる。よって、非接触式給電装置に接続された高周波電源装置の出力電圧は一定電圧であるので、該電圧において非接触式給電装置に対向して非接触式受電装置が存在したときに流れる受電コイルの電流を非接触式給電装置の定格電流に設定すると、非接触式受電装置が存在しなくなった時には非接触式給電装置のインダクタンスが小さくなって給電用配線に流れる電流が大きくなることから給電用配線が焼損する恐れがあった。

また特許文献２に記載の車両用電源装置においては、電気二重層コンデンサとバッテリでは電気特性が異なり、電気二重層コンデンサとバッテリでは効率よく充電できる充電電流には大きな差がある。しかし、オルタネータは電圧制御され、出力される最大電流は２０Ａ程度であるため、バッテリには良好な使用状態であるが、電気二重層コンデンサには十分な充電電流（たとえば、５０Ａ）が給電されず、充電効率が悪いという問題があった。またオルタネータが停止した状態で、車載機器へ給電されると、電気二重層コンデンサから給電され、バッテリから補充されるが、バッテリから長時間補充されると、バッテリの電圧が低下して、再充電できなくなる恐れがあった。

そこで、本発明は、非接触式受電装置が所定位置に存在したり、存在しなくなったとき、例えば非接触式給電装置に出力電圧が一定であるシンプルな電源を接続した場合においても、一次側の非接触式給電装置のコイル（給電用配線）に何ら不具合が発生せず、搭載された電気二重層コンデンサとバッテリを効率よく充電できる非接触ポイント給電設備を提供することを目的としたものである。

前記した目的を達成するために、本発明の請求項１記載の非接触ポイント給電設備は、所定位置に自ら移動あるいは搬送されてきて留まり、所定位置から自ら移動あるいは搬送されていく装置に対して、前記所定位置において非接触で給電し、前記装置に搭載されたバッテリおよび電気二重層コンデンサに充電する非接触ポイント給電設備であって、
高周波電流を供給する電源と、前記所定位置に配置され、前記電源より高周波電流が供給され磁束を発生する誘導コイルを有する一次側の給電ユニットと、前記装置に設けられ、前記給電ユニットに対向すると、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを有する二次側の受電ユニットとを備え、
前記装置に、前記受電ユニットの受電コイルとともに前記給電ユニットの誘導コイルに給電される高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、環状磁路を形成する円環型のコア部材を有し、前記受電コイルと並列に接続された一次側コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれ、１本の二次側コイル巻線が前記コア部材の中心の貫通孔を貫通して設けられ、三次側コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれた第１リアクトルと、前記第１リアクトルの二次側コイル巻線に接続され、前記電気二重層コンデンサへ給電する第１整流回路と、環状磁路を形成する円環型のコア部材を有し、前記受電コイルと並列に接続された一次側コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれ、二次側コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれた第２リアクトルと、前記第１リアクトルの三次側コイル巻線および前記第２リアクトルの二次側コイル巻線を逆極性で直列に接続し、この直列回路が接続され前記バッテリへ給電する第２整流回路とを備え、
前記第１リアクトルの一次側コイル巻線の巻数を、前記電気二重層コンデンサの充電が可能な最大電流に基づいて設定し、前記第１リアクトルの三次側コイル巻線と前記第２リアクトルの二次側コイル巻線の巻数を、前記バッテリの充電が可能な最大電流およびバッテリの使用電圧範囲に基づいて設定したことを特徴としたものである。

上記構成によれば、装置に充電特性、使用電圧範囲が異なる電気二重層コンデンサとバッテリが搭載され、所定位置で充電されるとき、第１リアクトルと第２リアクトルの巻数を、電気二重層コンデンサの充電が可能な最大電流とバッテリの充電が可能な最大電流とバッテリの使用電圧範囲に基づいて設定することにより、電気二重層コンデンサとバッテリはそれぞれ充電が可能な電流で効率よく充電され、かつバッテリは使用条件に合わせて充電される。

すなわち、受電コイルとコンデンサからなる並列共振回路から出力される一次電流Ｉ_ＡＣは一定電流であることから、第１リアクトルの一次側コイル巻線の巻数Ｎ_１を、電気二重層コンデンサの充電が可能な最大電流をＩｅｍａｘとすると、
Ｎ_１＝Ｉｅｍａｘ÷Ｉ_ＡＣ
と設定する。これにより電気二重層コンデンサは充電が可能な電流で効率よく充電される。また第１リアクトルの三次側コイル巻線の巻数Ｎ_３を、バッテリの充電が可能な最大電流をＩｂｍａｘとすると、
Ｎ_３＝Ｎ_１×Ｉ_ＡＣ÷Ｉｂｍａｘ
と設定する。このとき、第１リアクトルの三次側電圧Ｖ_３は、共振回路の最大電圧をＶｍａｘとすると、
Ｖ_３＝Ｖｍａｘ×Ｎ_３÷Ｎ_１
で求められるが、バッテリの使用電圧範囲の上限電圧（最大電圧）をＶｂｕとすると、Ｖ_３＞Ｖｂｕとなり、バッテリの使用電圧範囲を超えてしまうことがある。このとき、第２リアクトルの一次側コイル巻線の巻数Ｎ_４を一次側コイル巻線の巻数Ｎ_１に設定し、第２リアクトルの二次側電圧Ｖ_２を、
Ｖ_２＝Ｖ_３＋Ｖｂｕ
とするために、第２リアクトルの二次側コイル巻線の巻数Ｎ_５を、
Ｎ_５＝（Ｖ_３＋Ｖｂｕ）÷Ｖｍａｘ×Ｎ_４（＝Ｎ_１）
と設定する。これにより、逆極性で直列に接続された第１リアクトルの三次側コイル巻線と、第２リアクトルの二次側コイル巻線の両端電圧（＝Ｖ_２−Ｖ_３）はバッテリの使用電圧範囲の上限電圧Ｖｂｕ以下に抑えられる。

このように、各巻数Ｎ_１，Ｎ_３，Ｎ_４，Ｎ_５を設定することにより、電気二重層コンデンサとバッテリは、充電が可能な電流で効率よく充電され、かつバッテリは使用条件に合わせて充電される。

また低電圧で且つ大電流で電気二重層コンデンサを充電でき、効率よく充電することができる。
また第１リアクトルの二次側コイル巻線には、受電ユニットの共振回路から出力される一定電流Ｉ_ＡＣのＮ_１倍の電流が流れるために、二次側コイル巻線の線径を大きくする必要があるが、二次側コイル巻線はコア部材の貫通孔に貫通され、コア部材に巻く必要がないので、コア部材を小型化でき、よってコア部材の設置スペースを小さくでき、安価な非接触ポイント給電設備を提供できる。

また請求項２記載の非接触ポイント給電設備は、請求項１に記載の発明であって、前記電源より前記給電ユニットの誘導コイルへ供給される高周波電流は、前記バッテリの電圧が最大使用電圧に達するか、または前記電気二重層コンデンサの電圧が最大使用電圧に達すると遮断されることを特徴としたものである。

上記構成によれば、バッテリまたは電気二重層コンデンサの電圧が、最大使用電圧（フル充電電圧）に達すると、給電ユニットの誘導コイルへ供給される高周波電流は遮断され、充電が終了され、不要な電力の消費が抑えられる。

また請求項３記載の非接触ポイント給電設備は、請求項１または請求項２に記載の発明であって、前記電気二重層コンデンサは前記装置の負荷へ給電し、前記バッテリはダイオードを介して、前記負荷と前記電気二重層コンデンサへ給電することを特徴としたものである。

上記構成によれば、バッテリあるいは電気二重層コンデンサから負荷へ給電され、バッテリから電気二重層コンデンサへ給電される。
さらに請求項４記載の非接触ポイント給電設備は、請求項３に記載の発明であって、前記バッテリの電圧が前記使用電圧範囲より低下すると、前記バッテリからの前記負荷と前記電気二重層コンデンサに対する給電を遮断することを特徴とするものである。

バッテリは、その特性上、電圧が使用電圧範囲より低下すると、再充電できなくなる。
上記構成によれば、バッテリの電圧が前記使用電圧範囲より低下すると、バッテリからの負荷と電気二重層コンデンサに対する給電が遮断され、バッテリが保護される。

また請求項５記載の非接触ポイント給電設備は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明であって、前記第１リアクトルのコア部材の飽和電圧を、前記電気二重層コンデンサのフル充電電圧と、前記設定した第１リアクトルの一次側コイル巻線の巻数に基づいて設定したことを特徴とするものである。

上記構成によれば、電気二重層コンデンサのフル充電電圧に設定した第１リアクトルの一次側コイル巻線の巻数を乗算した電圧を、第１リアクトルのコア部材の飽和電圧に設定すると、電気二重層コンデンサの電圧がフル充電電圧に達したとき、第１リアクトルのコア部材のインピーダンスが小さくなり、共振暴走が回避される。

さらに請求項６記載の非接触ポイント給電設備は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明であって、前記電気二重層コンデンサに近接して前記第１リアクトルを配置し、前記バッテリに近接して前記第２リアクトルを配置したことを特徴としたものである。

コア部材の二次側コイル巻線には、受電ユニットの共振回路から出力される一定電流より大きな電流が流れる。よって二次側コイル巻線および接続する電線の線径は大きくなるため、敷設には困難が伴う。

上記構成によれば、電気二重層コンデンサに近接して前記第１リアクトルを配置し、前記バッテリに近接して前記第２リアクトルを配置したことにより、二次側コイル巻線および接続する電線の長さを短くでき、敷設を容易にできる。

また請求項７記載の非接触ポイント給電設備は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明であって、前記第１リアクトルより前記三次側コイル巻線を削除し、環状磁路を形成する円環型のコア部材を有し、前記受電コイルと並列に接続された一次側コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれ、前記三次側コイル巻線が二次側コイル巻線として前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれた第３リアクトルを備え、前記第２リアクトルの二次側コイル巻線および前記第３リアクトルの二次側コイル巻線を逆極性で直列に接続し、前記第２整流回路へ接続したことを特徴としたものである。

上記構成によれば、第１リアクトルの三次側コイル巻線が、別途設けたコア部材に二次側コイル巻線として巻かれる。

本発明の非接触ポイント給電設備は、装置に充電特性、使用電圧範囲が異なる電気二重層コンデンサとバッテリが設けられ、所定位置で充電されるとき、第１リアクトルと第２リアクトルのコイル巻線の巻数を、電気二重層コンデンサの充電が可能な最大電流とバッテリの充電が可能な最大電流とバッテリの使用電圧範囲に基づいて設定することにより、電気二重層コンデンサとバッテリをそれぞれ充電可能な電流で効率よく充電でき、かつバッテリを使用条件に合わせて充電できる、という顕著な効果を有している。

以下に、本発明の実施の形態における非接触ポイント給電設備について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態における非接触ポイント給電設備を備えた物品搬送設備の走行経路図、図２は物品搬送設備の同要部構成図である。

図１および図２において、１１はフロア１２に設置された一対の走行レールであり、１３はこの走行レール１１に案内されて自走し、物品Ｒを搬送する４輪の搬送台車（装置の一例）である。なお、搬送台車１３の総台数を５台としている。

前記走行レール１１により、ループ状（環状）に形成される搬送経路（移動経路の一例）１４が構成され、この搬送経路１４に沿って複数（図では９台）のステーション（所定位置の一例）１５が配置されており、搬送台車１３は、搬送経路１４に沿って走行し、搬送経路１４に沿って配置されたステーション１５間に渡って物品Ｒを搬送する搬送車を構成している。

また各ステーション１５にはそれぞれ、各搬送台車１３との間で物品Ｒの移載、すなわち搬入、搬出を行う移載用コンベヤ装置（たとえば、ローラコンベヤやチェンコンベヤ）１６が設けられている。

前記搬送台車１３は、図２に示すように、車体２１と、この車体２１上に設置され、物品Ｒを移載し載置する移載・載置用コンベヤ装置（たとえば、ローラコンベヤやチェンコンベヤ）２２と、車体２１の下部に取付けられ、車体２１を一方の走行レール１１に対して支持する２台の旋回式従動車輪装置２３と、車体２１の下部に取付けられ、車体２１を他方の走行レール１１に対して支持するとともに走行レール１１の曲がり形状に追従可能でかつ旋回式従動車輪装置２３に対して遠近移動自在（スライド自在）とした２台の旋回・スライド式駆動車輪装置２４と、これら旋回・スライド式駆動車輪装置２４のうちの一方に連結された走行用モータ（消費電力が変動する負荷の一例）２５と、ステーション１５と間の信号授受に使用される光伝送装置２６Ａを備えている。前記走行用モータ２５の駆動により搬送台車１３は走行される。

また各ステーション１５毎にそれぞれ、搬送台車１３の光伝送装置２６Ａとの間で信号の授受を行う光伝送装置２６Ｂと、搬送台車１３がステーション１５に停止していることを検出する台車検出センサ２７と、所定周波数（たとえば１０ｋＨｚ）の高周波電流（交流電流）を供給する、出力電圧が一定な電源装置２８が設けられ、この電源装置２８より高周波電流が供給され磁束を発生する給電ユニット２９が走行レール１１の外方側面に走行方向に沿って設けられている。給電ユニット２９の詳細は後述する。

前記電源装置２８は、台車検出センサ２７によりステーション１５前に搬送台車１３が停止していることが検出され、かつ光伝送装置２６Ｂより搬送台車１３から充電指令信号（後述する）を入力しているとき、高周波電流を給電ユニット２９へ供給する。

また各搬送台車１３にはそれぞれ、一方の旋回式従動車輪装置２３の外方に、給電ユニット２９に対向すると、給電ユニット２９により起電力が誘起され、走行用モータ２５へ給電するための受電ユニット３０が設置され、また受電ユニット３０に接続された誘導受電回路３１が設置されている。

図３に示すように、前記受電ユニット３０は、給電ユニット２９に対向すると、後述する誘導コイル５３に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイル３２と、受電コイル３２に並列に接続され受電コイル３２とともに給電ユニット２９の周波数に共振する共振回路を形成するた共振コンデンサ３３から形成されている（詳細は後述する）。

また図３に示すように、誘導受電回路３１として、共振コンデンサ３３の両端に（共振回路の両端に）後述する一次側巻線４４，４７が並列に接続される２個（複数個の一例）のリアクトル３４Ａ，３４Ｂと、２つの整流回路３５Ａ，３５Ｂと、整流回路３５Ａ，３５Ｂのそれぞれのプラス側出力端に一端が接続された２個のＤＣチョーク３６Ａ，３６Ｂが設けられている。

第１ＤＣチョーク３６Ａの他端と第１整流回路３５Ａのマイナス側出力端間に、直列接続されたＱ個（Ｑは２以上の整数）の電気２重層キャパシタ３７からなるキャパシタバンク３８が接続され、このキャパシタバンク３８に、走行用モータ２５を駆動するインバータ（電気的負荷の一例）３９が接続されている。

また第２ＤＣチョーク３６Ｂの他端に正極側端子が接続され、第２整流回路３５Ｂのマイナス側出力端に負極側端子が接続されたバッテリ４０が設けられている。このバッテリ４０の正極側端子に一端が接続されたスイッチ４１が設けられ、このスイッチ４１の他端にアノードが接続され、カソードがキャパシタバンク３８の正極側端子に接続されたダイオード４２が設けられている。

また上記ＤＣチョーク３６Ａ，３６Ｂは、流れる電流が少ないときインダクタンスは大きくなり、流れる電流が大きいときインダクタンスは小さくなるという特性を持っている。

よって、充電時に、キャパシタバンク３８の電圧が低く、充電電流が大きいとき、インダクタンスは小さいために、電圧降下（ＤＣチョーク３６Ａの両端の電圧差）は小さく、キャパシタバンク３８が効率よく充電され、続いてキャパシタバンク３８の電圧が上昇し、キャパシタバンク３８のフル充電電圧Ｖｆに近づき充電電流が少なくなると、ＤＣチョーク３６Ａのインダクタンスは大きくなり、電圧降下（ＤＣチョーク３６Ａの両端の電圧差）が大きくなる。

また充電時に、バッテリ４０の電圧が低く、充電電流が大きいとき、インダクタンスは小さいために、電圧降下（ＤＣチョーク３６Ｂの両端の電圧差）は小さく、バッテリ４０が効率よく充電され、続いてバッテリ４０の電圧が上昇し、バッテリ４０の上限電圧Ｖｂｕに近づき充電電流が少なくなると、ＤＣチョーク３６Ｂのインダクタンスは大きくなり、電圧降下（ＤＣチョーク３６Ｂの両端の電圧差）が大きくなる。

また前記インバータ３９を制御して走行用モータ２５を駆動し、搬送台車１３の走行を制御し、またスイッチ４１を開閉制御する制御装置５０が設けられている。
この制御装置５０は、キャパシタバンク３８の両端電圧Ｖ_ＤＣとバッテリ４０の両端電圧Ｖ_Ｂを監視しており、またバッテリ４０から給電されている。また制御装置５０は、監視しているキャパシタバンク３８の電圧Ｖ_ＤＣとバッテリ４０の電圧Ｖ_Ｂの状態により、ステーション１５の電源装置２８に対して、上記充電指令信号（充電するのか、しないかの信号）を、光伝送装置２６Ａ，２６Ｂを介して出力している。すなわち、キャパシタバンク３８の電圧Ｖ_ＤＣがフル充電電圧Ｖｆ以上となるか、あるいはバッテリ４０の電圧Ｖ_Ｂが使用電圧範囲の上限電圧Ｖｂｕ以上となると、充電指令信号をオフ（充電不要）とし、搬送台車１３がステーション１５に停止し、フル充電電圧Ｖｆより下がると、充電指令信号をオン（充電必要）としている。上述したように、電源装置２８は、台車検出センサ２７によりステーション１５前に搬送台車１３が停止していることが検出され、かつ光伝送装置２６Ｂを介して搬送台車１３より出力される充電指令信号がオンのとき、高周波電流を給電ユニット２９へ給電し、また充電指令信号がオフとなると給電を停止し、不要な電力の消費を防止している。

また制御装置５０は、キャパシタバンク３８の電圧Ｖ_ＤＣが、｛バッテリ４０の使用電圧範囲の下限電圧Ｖｂｗ−ダイオード４２の降下電圧｝未満となると、スイッチ４１を開（オフ）として、バッテリ４０からの放電を停止し、バッテリ４０からの放電によりバッテリ４０の電圧Ｖ_Ｂが、使用電圧範囲の下限電圧Ｖｂｗより低下しないように制御している。

上記リアクトル３４Ａ，３４Ｂの構成を図４に示す。
図示するように、リアクトル３４Ａ，３４Ｂはそれぞれ、中央に貫通孔（空洞）４３ａを設けた、環状磁路を形成する円環型（ドーナツ形状）のコア部材４３を有し、各コア部材４３はそれぞれ、アモルファス合金軟磁性材料やナノ結晶軟磁性材料｛高透磁率で高効率材料、すなわち最大磁束密度が大きく、かつコアロスの少ない（Ｂ−Ｈ特性においてヒステリシスループが囲む面積が小さい）材料｝の帯体をロール状に密に巻き、そして外径とコア中央部の貫通孔（空洞）４３ａの径をほぼ同一として形成されている。また各コア部材４３に発生する熱を放熱するために、たとえばアルミニウムや銅などの熱伝導率の高い低透磁率材料、あるいはたとえばＳＵＳ３０４などの低透磁率材料からなる放熱板４３ｂが設けられている。またこの放熱板４３ｂは、ブラケットを兼ねてＬ字形に折り曲げられており、その主面はコア部材４３の外径より大きく、コア部材４３の貫通孔４３ａとほぼ同径の孔４３ｃが空けられている。また柔軟な絶縁材料からなり、コア部材４３の貫通孔４３ａおよび放熱板４３ｂの孔４３ｃの径にほぼ一致する径の円筒状の中空芯材４３ｄ（たとえば、紙やプラスチックからなる筒状の芯材）を備え、この中空芯材４３ｄを位置決め部材として、この中空芯材４３ｄにコア部材４３、放熱板４３ｂの順にその貫通孔４３ａ，孔４３ｃを通し（揃え）、続けてこれらコア部材４３と放熱板４３ｂを接合し、さらに揃えた孔４３ａ，４３ｃを使用して、通常の絶縁電線（撚り線）からなるコイル巻線（後述する）がコア部材４３の環状磁路に鎖交するように巻かれている。

前記第１リアクトル３４Ａには、入力端子４４Ａを両端に有する一次側コイル巻線４４が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材４３に巻かれ（コイル巻数Ｎ_１；Ｎ_１は２以上の数）、出力端子４５Ａを両端に有する１本の二次側コイル巻線４５がコア部材４３の貫通孔４３ａを貫通して設けられ、さらに出力端子４６Ａを両端に有する三次側コイル巻線４６が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材４３に巻かれている（コイル巻数Ｎ_３；Ｎ_３は２以上の数）。

また第２リアクトル３４Ｂには、入力端子４７Ａを両端に有する一次側コイル巻線４７が前記環状磁路に鎖交するように、第１リアクトル３４Ａの一次側コイル巻線４４と同一の巻数でコア部材４３に巻かれ｛コイル巻数Ｎ_４（＝Ｎ_１）｝｝、さらに出力端子４８Ａを両端に有する二次側コイル巻線４８が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材４３に巻かれている（コイル巻数Ｎ_５；Ｎ_５は２以上の数）。

図３に示すように、第１リアクトル３４Ａの一次側コイル巻線４４の両入力端子４４Ａと、第２リアクトル３４Ｂの一次側コイル巻線４７の両入力端子４７Ａがそれぞれ受電ユニット３０の共振コンデンサ３３の両端に接続されている。また第１リアクトル３４Ａの二次側コイル巻線４５の両出力端子４５Ａが、第１整流回路３５Ａの入力端に接続されている。

また第１リアクトル３４Ａの三次側コイル巻線４６と、第２リアクトル３４Ｂの二次側コイル巻線４８が逆極性で直列に接続され、この直列回路の両端が第２整流回路３５Ｂの入力端に接続されている。

いま、各リアクトル３４Ａ，３４Ｂの入力端電圧（入力電圧）をＶ_１、第１リアクトル３４Ａの二次側コイル巻線４５の出力端電圧（出力電圧）をＶ_０、第１リアクトル３４Ａの三次側コイル巻線４６の出力端電圧（出力電圧）をＶ_３、第２リアクトル３４Ｂの二次側コイル巻線４８の出力端電圧（出力電圧）をＶ_２、第１リアクトル３４Ａの入力端電流（入力電流）をＩ_１、第１リアクトル３４Ａの二次側コイル巻線４５の出力端電流（出力電流）をＩ_０とすると、Ｖ_０，Ｉ_０，Ｖ_３，Ｖ_２は、
Ｖ_０＝Ｖ_１÷Ｎ_１ ・・・（１）
Ｉ_０＝Ｉ_１×Ｎ_１ ・・・（２）
Ｖ_３＝Ｖ_１×Ｎ_３÷Ｎ_１ ・・・（３）
Ｖ_２＝Ｖ_１×Ｎ_５÷Ｎ_４ ・・・（４）
で求められる。

このように、二次側コイル巻線４５には、入力電流Ｉ_１の一次側コイル巻線４４のＮ_１倍の電流が流れるために、二次側コイル巻線４５の線径を、一次側コイル巻線４４の線径より大きくする必要が生じる。
［第１リアクトル３４Ａの一次側コイル巻線４４の巻数Ｎ_１の設定］
受電コイル３２のリアクタンスＬｏと共振コンデンサ３３の静電容量Ｃ_０を給電ユニット２９に供給される高周波電流の周波数に共振するように設定し、給電ユニット２９の高周波電流を一定とした場合、受電ユニット３０の共振回路から出力される電流Ｉ_ＡＣは、一定の値となる。

キャパシタバンク３８の電圧Ｖ_ＤＣが、バッテリ４０の電圧Ｖ_Ｂが使用電圧範囲（下限電圧Ｖｂｗ〜上限電圧Ｖｂｕ）未満のとき、バッテリ４０へは充電電流が流れないので、共振回路の出力電流Ｉ_ＡＣは、第１リアクトル３４Ａの一次側コイル巻線４４へのみへ流入する。今、キャパシタバンク３８の充電が可能な最大電流をＩｅｍａｘとし、この最大電流で充電を可能とするとき、（２）式より、巻線数Ｎ_１は、
Ｎ_１＝Ｉｅｍａｘ÷Ｉ_１
で求められ、これを設定する。

またキャパシタバンク３８のフル充電電圧をＶｆとすると、設定した巻線数Ｎ_１により第１リアクトル３４Ａのコア部材４３の飽和電圧Ｖ_Ｌを、（１）式より、
飽和電圧Ｖ_Ｌ＝Ｖｆ×Ｎ_１
と設定する。これにより、キャパシタバンク３８の電圧Ｖ_ＤＣがフル充電電圧Ｖｆとなると、コア部材４３は飽和する。
［第１リアクトル３４Ａの三次側コイル巻線４６の巻数Ｎ_３、および第２リアクトル３４Ｂの二次側コイル巻線４８の巻数Ｎ_５の設定］
バッテリ４０の充電が可能な最大電流をＩｂｍａｘとするとき、三次側コイル巻線４６の巻数Ｎ_３を、
Ｎ_３＝Ｎ_１×Ｉ_ＡＣ÷Ｉｂｍａｘ
で求める。

このとき、第１リアクトルの三次側電圧Ｖ_３は、共振回路の最大電圧をＶｍａｘとすると、（３）式より、
Ｖ_３＝Ｖｍａｘ×Ｎ_３÷Ｎ_１
で求められるが、
Ｖ_３＞Ｖｂｕｃ
となり、三次側電圧Ｖ_３はバッテリ４０の使用電圧範囲を超えてしまうことがある。

このとき、第２リアクトル３４Ｂの一次側コイル巻線４７の巻数Ｎ_４を第１リアクトル３４Ａの一次側コイル巻線の巻数Ｎ_１に設定し、第２リアクトル３４Ｂの二次側電圧Ｖ_２を、
Ｖ_２＝Ｖ_３＋Ｖｂｕ
とするために、第２リアクトルの二次側コイル巻線の巻数Ｎ_５を、（４）式より、
Ｎ_５＝（Ｖ_３＋Ｖｂｕ）÷Ｖｍａｘ×Ｎ_４
（なお、Ｎ_４＝Ｎ_１）
と設定する。これにより、逆極性で直列に接続された第１リアクトル３４Ａの三次側コイル巻線４６と、第２リアクトル３４Ｂの二次側コイル巻線４８の両端電圧（＝Ｖ_２−Ｖ_３）をバッテリ４０の使用電圧範囲の上限電圧Ｖｂｕ以下に抑えることができる。

このように、各巻数Ｎ_１，Ｎ_３，Ｎ_４，Ｎ_５を設定することにより、キャパシタバンク３８はキャパシタバンク３８の充電が可能な最大電流で効率よく充電され、バッテリ４０は使用電圧範囲において充電が可能な電流で効率よく充電される。

今、共振回路の出力電流Ｉ_ＡＣ＝２Ａ，キャパシタバンク３８の充電可能最大電流Ｉｅｍａｘ＝５０Ａ，フル充電電圧Ｖｆ＝２０Ｖ，バッテリ４０の充電可能最大電流Ｉｂｍａｘ＝１０Ａ，上限電圧Ｖｂｕ＝１４．９Ｖとすると、
Ｎ_１＝２５ターン
Ｖ_Ｌ＝５００Ｖ
Ｎ_３＝５ターン
が求められ、このとき、共振回路の最大電圧をＶｍａｘは、飽和電圧Ｖ_Ｌに制限されることから、
Ｎ_５＝５．７ターン
が求められる。

また第１リアクトル３４Ａの二次側コイル巻線４５には、共振回路の出力電流Ｉ_ＡＣのＮ_１倍の大きな電流が流れることによって、二次側コイル巻線４５および接続する電線の線径は大きくなるため、キャパシタバンク３８に近接して第１リアクトル３４Ａを配置して電線の長さを短くしている。

以下、上記給電ユニット２９と受電ユニット３０の構成を詳細に説明する。
［給電ユニット２９］
給電ユニット２９は、図６〜図８に示すように、非磁性体の枠体５１に磁性部材５２を配置し、磁性部材５２に、電源装置２８より高周波電流が供給され磁束を発生する誘導コイル（一次側コイル）５３を巻回し、またこの誘導コイル５３に並列に、誘導コイル５３とともに電源装置２８より誘導コイル５３に供給される高周波電流の周波数（例えば、１０ｋＨｚ）に共振する共振回路を形成する２個の共振コンデンサ（一次側コンデンサ）５４を接続して（取り付けて）構成されている。

前記枠体５１は、四角形状の平板に四角形状の中空部を設けて四角の枠の形状とした上部枠体５６と、この上部枠体５６の一方の縁部５６ａから下方に垂設された第１側部枠体５７と、縁部５６ａに対向する他方の縁部５６ｂから下方に垂設され、前記第１側部枠体５７に対向し且つ同寸法の第２側部枠体５８から構成されている。そして、第１側部枠体５７および第２側部枠体５８の他端がアルミニウム製の平板５９に連結されている。

前記磁性部材５２は、第１フェライトコア６１と第２フェライトコア６２とＥ形フェライトコア６３から構成されている。
第１フェライトコア６１は、上部枠体５６上の内方の縁に沿って、且つこの内方の縁より内方に突出し、互いに接触して固定される複数のフェラント板からなり、平面視四角の枠の形状に配置されている。

また第２フェライトコア６２は、第１フェライトコア６１の中央で第１フェライトコア６１と同じ平面高さで配置されている。また第２フェライトコア６２の径を、枠の形状の第１フェライトコア６１の径の３分の１から４分の１程度としている。

またＥ形フェライトコア６３は、第１側部枠体５７と第２側部枠体５８との間に配置され、一方の外方凸部６３ａの外側面が第１側部枠体５７に沿って配置され、他方の外方凸部６３ｃの外側面が第２側部枠体５８に沿って配置され、両方の外方凸部６３ａ，６３ｃの上面が第１フェライトコア６１の裏面に接触され、中央凸部６３ｂの上面が第２フェライトコア６２の裏面に接触されている。

また枠体５１と第１フェライトコア６１およびＥ形フェライトコア６３との固定には、非磁性体（例えば、ポリカボネート）製の皿ねじ６４を使用している。また第２フェライトコア６２とＥ形フェライトコア６３との固定には、前記皿ねじ６４および非磁性体（例えば、ウレタンゴム）製の固定部材６５を使用している。

また上記誘導コイル５３は、図８（ｂ）に示すように、Ｅ形フェライトコア６３の中央凸部６３ｂおよび両凹部６３ｄ，６３ｅ（Ｅ形フェライトコア６３の一部の一例）に巻回されている。

また上記２個の共振コンデンサ５４は、第１側部枠体５７と第２側部部材５８が取り付けられていない、上部枠体５６の縁部５６ｃ，５６ｄの略中央の裏面に垂設されている。
このような給電ユニット２９の構成によれば、電源装置２８より誘導コイル５３に高周波電流が供給されることにより発生する磁束の磁路は、Ｅ形フェライトコア６３の両側の凸部６３ａ，６３ｃ−第１フェライトコア６１−第１フェライトコア６１の全周−中央の第２フェライトコア６２−Ｅ形フェライトコア６３の中央の凸部６３ｂ−Ｅ形フェライトコア６３の両側の凹部６３ｄ，６３ｅ−Ｅ形フェライトコア６３の両側の凸部６３ａ，６３ｃと形成され、四角の枠の形状に配置された第１フェライトコア６１の全周と中央の第２フェライトコア６２との間を磁束が飛ぶ構成が得られる。このような第１フェライトコア６１の全周と第２フェライトコア６２との間で、磁束が飛ぶ構成とするために必要なフェライトコアは、すなわち枠の形状の第１フェライトコア６１と第２フェライトコア６２を裏面側で接続するフェライトコアは、磁束は回る縁、立ち上がるところがあれば回ることから、Ｅ形フェライトコア６３で十分であり、枠の形状の第１フェライトコア６１の裏面全体（裏面全周）に連続してＥ形フェライトコア６３の両側の凸部６３ａ，６３ｃに相当するフェライトコアを設ける必要はなく、フェライトコアの数は少なくて済み、給電ユニット２９を簡易化することができる。
［受電ユニット４１］
上記受電ユニット３０は、図６、図９および図１０に示すように、前記受電コイル３２と、この受電コイル３２が巻回され受電コイル３２を支持する非磁性体からなる第１支持体（非磁性部材の一例）７１と、この第１支持体７１を所定間隔をおいて支持する平板の非磁性体からなる第２支持体７２と、この第２支持体７２上に配置され、受電コイル３２に並列に接続され受電コイル３２とともに給電ユニット２９の誘導コイル５３に供給される高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する上記共振コンデンサ（二次側共振コンデンサ）３３と、受電コイル３２と共振コンデンサ３３を接続する端子台７３から構成されている。

前記第１支持体７１は、四角形状の第１平板７５と、円柱形状の支持体（受電コイルが巻回される非磁性部材の部分の一例）７６と、円形状の第２平板７７と、４本の支柱７８から構成され、これら各部品７５〜７８は非磁性体から形成されている。

前記円柱形状の支持体７６の径は、第１フェライトコア６１の平面の径と第２フェライトコア６２の平面の径との中間の径とされており、第１平板７５の一方の面上に皿ねじ８０により固定される。

また前記円形状の第２平板７７の径は、支持体７６の径より大きな径とされており、支持体７６上に中心を合わせて固定され、受電コイル３２を巻くときの鍔として機能し、また受電コイル３２が給電ユニット２９の第１フェライトコア６１および第２フェライトコア６２と直接接触することを防止している。また円形状の第２平板７７および第１平板７５には、受電コイル３２に発生する熱を逃がすために複数の通気孔７９が設けられている。

上記受電コイル３２は、第１支持体７１の第１平板７５と第２平板７７との間で、支持体７６に巻かれており、先端は共振コンデンサ３３とともに第２支持体７２上の端子台７３に並列に接続されている。

また４本の支柱７８は、第１平板７５の他方の面（支持体７６が取り付けられていない面）の４隅に垂設されており、第２支持体７２は、第１支持体７１の４本の支柱７８の先端に固定されている。

上記受電ユニット３０の受電コイル３２は、図６に示すように、受電コイル３２の中心が、第２フェライトコア６２の中心に位置し、第１フェライトコア６１および第２フェライトコア６２に対向するようギャップｇを設けて配置される。
したがって、受電コイル３２は、給電ユニット２９により発生する磁束が第１フェライトコア６１の全周と中央の第２フェライトコア６２との間で飛ぶ磁路の中に位置し、受電コイル３２に最も効率良く起電力が発生し、給電される。
「作用」
以下、上記実施の形態における作用を説明する。

搬送台車１３の制御装置５０は、キャパシタバンク３８またはバッテリ４０に蓄電された電力を使用して（詳細は後述する）、インバータ３９を制御して走行用モータ２５を駆動して、搬送台車１３を走行させてステーション１５間を移動させる。なお、制御装置５０へは、バッテリ４０より給電されている。

ステーション１５に到着すると（詳細な制御方法については説明を省略する）、図６に示すように、搬送台車１３の受電ユニット３０とステーション１５の給電ユニット２９が対向して位置され、受電コイル３２の中心が、第２フェライトコア６２の中心に位置し、第１フェライトコア６１および第２フェライトコア６２に対向するように配置される。

また搬送台車１３の制御装置５０は、キャパシタバンク３８の両端電圧がフル充電電圧Ｖｆ以上か未満かどうかを確認し、未満のとき、充電指令信号（オン信号）を光伝送装置２６Ａ，２６Ｂを介してステーション１５へ出力する。このとき、バッテリ４０の両端電圧は使用電圧範囲の下限電圧Ｖｂｗに維持されている。

各ステーション１５では、搬送台車１３がステーション１５に対向して停止し、台車検出センサ２７がオンすると、電源装置２８は、光伝送装置２６Ｂを介して入力する搬送台車１３からの充電指令信号がオンかどうかを確認する。充電指令信号がオンのとき、電源装置２８は、高周波電流を給電ユニット２９へ供給する。すると、第１フェライトコア６１の全周と中央の第２フェライトコア６２との間で磁束が飛ぶ磁路の中に、受電ユニット３２の受電コイル３２は位置し、受電コイル３２に最も効率良く起電力が発生し、この受電コイル３２と共振コンデンサ３３とから形成される共振回路より一定電流（出力電流Ｉ_ＡＣ）がリアクトル３４Ａ，３４Ｂへ給電される。

図５に示すように、キャパシタバンク３８が充電されてなく、電圧Ｖ_ＤＣがバッテリ４０の下限電圧Ｖｂｗ未満の状態では、バッテリ４０へは給電されず、第１リアクトル３４Ａにのみ一定電流Ｉ_ＡＣが流れ、一定の出力電流Ｉ_ＡＣのＮ_１倍の大きな充電電流、すなわち充電可能な最大電流Ｉｅｍａｘによりキャパシタバンク３８は、充電される。このとき、電源装置２８から給電ユニット２９へ向かって流れる電流は、略、キャパシタバンク３８を充電する電力に対応した電流のみが供給される。つまり、受電ユニット３０にはフェライトコアが無いので、給電ユニット２９のインダクタンスは受電ユニット３０の有無で変化せず、また給電ユニット２９は常に共振状態を維持するので、受電ユニット３０が位置された場合には単に抵抗が増加した等価回路状態となり、抵抗に応じた所定の電流が給電ユニット２９に供給され、この電流分がキャパシタバンク３８へ供給されることになる。

キャパシタバンク３８ヘ充電が続けられ、キャパシタバンク３８の電圧が上昇し、キャパシタバンク３８の電圧Ｖ_ＤＣが、｛下限電圧Ｖｂｗ−ダイオード４２の降下電圧｝となると、搬送台車１３の制御装置５０は、スイッチ４１を閉（オン）とし、バッテリ４０をダイオード４２を介してインバータ３９およびキャパシタバンク３８へ接続する。

続いてキャパシタバンク３８の電圧が上昇し、キャパシタバンク３８の両端電圧Ｖ_ＤＣが下限電圧Ｖｂｗとなると、第２リアクトル３４Ｂへも共振回路の出力電流Ｉ_ＡＣが流れはじめ、電流Ｉ_ＡＣはリアクトル３４Ａ，３４Ｂの一次側コイル巻線４４，４７に分流され、キャパシタバンク３８とバッテリ４０がともに充電される。

キャパシタバンク３８の電圧がさらに上昇しフル充電電圧Ｖｆとなると、あるいはバッテリ４０が使用電圧範囲の上限電圧Ｖｂｕとなると、搬送台車１３の制御装置５０は、充電指令信号をオフとする。このとき、充電電流は流れなくなる。

このような充電が続けられ、キャパシタバンク３８の電圧が上昇し、キャパシタバンク３８の定格電圧（フル充電電圧）Ｖｆに近づく。上述したように、第１リアクトル３４Ａの出力端電圧（出力電圧；実効値）Ｖ_０をキャパシタバンク３８の充電電圧Ｖ_ＤＣ（フル充電電圧Ｖｆ）に設定しているために、出力電圧のＶ_０の実効値からピーク電圧（√２×Ｖ_０）の間の電圧でも充電され、出力電圧のピーク電圧（√２×Ｖ_０）まで充電されようとなる。しかし、上述したようにキャパシタバンク３８の電圧が上昇し、キャパシタバンク３８のフル充電電圧Ｖｆに近づくと、ＤＣチョーク３６Ａにより電圧が大きく降下されるので（ＤＣチョーク３６Ａの両端の電圧差が大きくなり）、キャパシタバンク３８の充電電圧Ｖ_ＤＣがピーク電圧（√２×Ｖ_０）まで充電されることはない。なお、充電効率をよくするために、出力電圧のＶ_０の実効値をキャパシタバンク３８のフル充電電圧Ｖｆに設定しているが、出力電圧のＶ_０のピーク電圧をキャパシタバンク３８のフル充電電圧Ｖｆに設定してもよい。

またバッテリ４０の電圧が上昇し、出力電圧（Ｖ_２−Ｖ_３）の実効値からピーク電圧｛√２（Ｖ_２−Ｖ_３）｝の間の電圧でも充電され、出力電圧のピーク電圧｛√２（Ｖ_２−Ｖ_３）｝まで充電されようとなる。しかし、上述したようにバッテリ４０の電圧が上昇し、バッテリ４０の上限電圧Ｖｂｕに近づくと、ＤＣチョーク３６Ｂにより電圧が大きく降下され（ＤＣチョーク３６Ｂの両端の電圧差が大きくなり）、同時に制御装置５０へ給電されて一定電力は消費されるので、バッテリ４０の電圧Ｖ_Ｂがピーク電圧｛√２（Ｖ_２−Ｖ_３）｝まで充電されることはない。

ステーション１５の電源装置２８は、充電指令信号がオフとなると、給電ユニット２９への給電を停止し、充電が終了される。充電が終了すると、バッテリ４０の電圧Ｖ_Ｂは、その特性により１Ｖ程低下する。

搬送台車１３の制御装置５０は、ステーション１５における物品Ｒの移載作業が終了すると、移動を開始すべくインバータ３９を駆動して走行用モータ２５を回動させる。インバータ３９ヘは、キャパシタバンク３８とバッテリ４０の電圧の高いほうから給電される。実施の形態では、キャパシタバンク３８のフル充電電圧Ｖｆが高いので、キャパシタバンク３８からインバータ３９へ放電され、キャパシタバンク３８の電圧Ｖ_ＤＣが低下する。

キャパシタバンク３８の電圧Ｖ_ＤＣが低下し、｛バッテリ４０の電圧Ｖ_Ｂ−ダイオード４２の降下電圧｝となると、バッテリ４０からの放電が可能となり、キャパシタバンク３８とバッテリ４０の電圧の高いほうから給電される。またバッテリ４０から、キャパシタバンク３８が充電されることもある。

そして、バッテリ４０の電圧が下限電圧Ｖｂｗとなると、スイッチ４１は開（オフ）とされ、バッテリ４０が切り離され、バッテリ４０からの給電（バッテリ４０の放電）が停止され、バッテリ４０の電圧Ｖ_Ｂが、使用電圧範囲の下限電圧Ｖｂｗより低下し、再充電できなくなることが回避される。以後、キャパシタバンク３８からのみインバータ３９へ給電され、走行用モータ２５が回転駆動され、搬送台車１３は移動する。

なお、ステーション１５に搬送台車１３が停止されていないにもかかわらず、電源装置２８より給電ユニット２９へ給電されても、すなわち受電ユニット３０が無い状態で給電されても、受電ユニット３０にはフェライトコアがないため、給電ユニット２９のインダクタンスは変化せず、共振状態が崩れないことから、電源装置２８から見てインピーダンスは無限大となり、電源装置２８から誘導コイル５３へ向かって流れる電流は、給電ユニット２９のコイル銅損、コア鉄損による消費電力に見合う分だけであって略ゼロに近く、電力ロスは発生せず、大きな電流が流れて誘導コイル５３が焼損することはない。

以上のように実施の形態によれば、搬送台車１３に充電特性、使用電圧範囲が異なるキャパシタバンク３８（電気二重層コンデンサ３７）とバッテリ４０が設けられ、ステーション１５（所定位置）で充電されるとき、リアクトル３４Ａ，３４Ｂの巻数Ｎ_１，Ｎ_３，Ｎ_４，Ｎ_５をキャパシタバンク３８の充電が可能な最大電流とバッテリ４０の充電が可能な最大電流とバッテリ４０の使用電圧範囲に基づいて設定することにより、キャパシタバンク３８をキャパシタバンク３８の充電が可能な最大電流で効率よく充電でき、バッテリ４０を使用電圧範囲において充電が可能な電流で効率よく充電でき、かつバッテリ４０を使用条件に合わせて充電できる。

また二次側コイル巻線４５は線径を大きくする必要があるが、二次側コイル巻線４５はコア部材４３の貫通孔４３ａに貫通させ、コア部材４３に巻く必要がないので、コア部材４３を小型化でき、よって第１リアクトル３４Ａの設置スペースを小さくできる。また低電圧（最大両端電圧Ｖｍａｘの１／Ｎ_１）で大電流（共振回路の出力電流Ｉ_ＡＣのＮ_１倍の電流）でキャパシタバンク３８を効率よく充電できる。

また実施の形態によれば、キャパシタバンク３８の電圧Ｖ_ＤＣがフル充電電圧Ｖｆに達すると、またはバッテリ４０の電圧Ｖ_Ｂが使用電圧範囲の上限電圧Ｖｂｕに達すると、給電ユニット２９へ供給される高周波電流は遮断され、充電が終了されることにより、消費電力を抑えることができ、また共振暴走を回避できる。

また実施の形態によれば、バッテリ４０の電圧Ｖ_Ｂが使用電圧範囲の下限電圧Ｖｂｗまで低下すると、バッテリ４０からのインバータ３９（負荷）とキャパシタバンク３８（電気二重層コンデンサ３７）に対する給電が遮断されることにより、バッテリ４０を再充電できなくなる事態を回避できる。

また実施の形態によれば、キャパシタバンク３８（電気二重層コンデンサ３７）のフル充電電圧Ｖｆに設定した第１リアクトル３４Ａの一次側コイル巻線４４の巻数Ｎ_１を乗算した電圧を、第１リアクトル３４Ａのコア部材４３の飽和電圧に設定したことにより、キャパシタバンク３８の電圧Ｖ_ＤＣがフル充電電圧Ｖｆに達したとき、第１リアクトル３４Ａのコア部材４３のインピーダンスが小さくなり、給電ユニット２９への給電の遮断が遅れた場合においても、共振暴走を回避できる。

また実施の形態によれば、第１リアクトル３４Ａの二次側コイル巻線４５には、共振回路の出力電流Ｉ_ＡＣのＮ_１倍の大きな電流が流れることによって、二次側コイル巻線４５および接続する電線の線径は大きくなるため、敷設には困難が伴うが、キャパシタバンク３８に近接して第１リアクトル３４Ａを配置することにより、二次側コイル巻線４５および接続する電線の長さを短くでき、敷設を容易にできる。また第２リアクトル３４Ｂの二次側コイル巻線４８にも、一次側コイル巻線４７より大きな電流が流れることによって、二次側コイル巻線４８および接続する電線の線径は大きくなるため、敷設には困難が伴うが、バッテリ４０に近接して第２リアクトル３４Ｂを配置することにより、二次側コイル巻線４８および接続する電線の長さを短くでき、敷設を容易にできる。

また実施の形態によれば、一次側の給電ユニット２９には磁性部材が設けられ、二次側の受電ユニット３０には非磁性材料が使用され（磁性部材が設けられてなく）、かつ一次側の給電ユニット２９は共振状態にあり、給電時に二次側の受電ユニット３０も共振状態となることから、搬送台車１３がステーション１５位置に存在するときも存在しないときも、一次側の給電ユニット２９のインダクタンスは一定で、共振状態は崩れないことにより、搬送台車１３が存在しなくなったときに給電ユニット２９の誘導コイル５３に所定の負荷電流より大きな電流が流れることを防止でき、一次側の給電ユニット２９の誘導コイル５３に不具合が発生することを回避できる。

また実施の形態によれば、給電ユニット２９の構成により、簡易化された構造で、枠の形状の第１フェライトコア６１の全周と中央の第２フェライトコア６２との間で磁束が飛ぶ磁束の流れを得ることができ、このとき、受電コイル３２の中心が、第２フェライトコア６２の中心に位置し、第１フェライトコア６１および第２フェライトコア６２に対向するように配置され、受電コイル３２が第１フェライトコア６１の平面の径と第２フェライトコア６２の平面の径の中間の径の非磁性体の円柱形状の支持体７６に巻かれていることにより、最も効率よく、前記磁束は受電コイル３２を通り、受電コイル３２に最も効率よく起電力が発生し、最も効率よく搬送台車１３に給電することができる。

なお、本実施の形態では、第１リアクトル３４Ａの二次側コイル巻線４５を１本だけコア部材４３に貫通させているが、数本（２，３本）の二次側コイル巻線４５をコア部材４３の貫通孔４３ａに巻くようにしてもよい。数本（２，３本）であれば、線径が大きくなってもコア部材４３の貫通孔４３ａに巻くことができるが、１本のときに最大の変圧比をとれることはいうまでもない。

また本実施の形態では、第１リアクトル３４Ａに三次側コイル巻線４６を設けているが、第１リアクトル３４Ａより三次側コイル巻線４６を削除し、環状磁路を形成する円環型のコア部材４３を別途用意し、受電コイル３２と並列に接続された一次側コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材４３に巻かれ、前記三次側コイル巻線が二次側コイル巻線として前記環状磁路に鎖交するようにコア部材４３に巻かれた第３リアクトルを設けるようにしてもよい。このとき、第３リアクトルの一次側コイル巻線の巻数を第１リアクトル３４Ａの一次側コイル巻線４４の巻数Ｎ_１と同一とし、第２リアクトル３４Ｂの二次側コイル巻線４８および前記第３リアクトルの二次側コイル巻線を逆極性で直列に接続し、第２整流回路３５Ｂへ接続する。このように、第３リアクトルを設けるようにしてもよいが、第１リアクトル３４Ａに三次側コイル巻線４６を設けることにより、別途、この三次側コイル巻線４６を二次側コイル巻線とする第３リアクトルを設けた場合と比較してコア部材４３の数を減らすことができ、コストを低減できる。

また本実施の形態では、所定位置に自ら移動あるいは搬送されてきて留まり、所定位置から自ら移動あるいは搬送されていく装置を、自走する搬送台車１３としているが、自走する搬送台車１３に限ることはなく、外力により移動あるいは搬送される台車などであってもよく、またキャパシタバンク３８とバッテリ４０を走行用電源として使用しているが、物品Ｒの移載用電源として使用するようにしてもよい。

また本実施の形態では、第１フェライトコア６１を平面視四角の枠の形状に配置しているが、平面視で円形の枠の形状に配置してもよい。
また本実施の形態では、キャパシタバンク３８の電圧が上昇し、電圧Ｖ_ＤＣがキャパシタバンク３８の定格電圧（フル充電電圧）Ｖｆとなると、搬送台車１３の制御装置５０は、ステーション１５へ出力する充電指令信号をオフとして、給電ユニット２９への給電を停止し、充電電流Ｉ_０を流さないようにしている。すなわち、キャパシタバンク３８の（バッテリあるいは電気二重層コンデンサ）の電圧が前記定格電圧に達すると、給電ユニット５０へ供給される高周波電流を遮断するようにしているが、受電コイル３２の両端（共振回路の両端）を短絡するスイッチを設け、制御装置５０にキャパシタバンク３８の定格電圧（フル充電電圧）Ｖｆを予め設定し、監視しているキャパシタバンク３８の電圧が、設定された定格電圧（フル充電電圧）Ｖｆとなると、前記スイッチを駆動して受電コイル３２の両端を短絡して、充電電流Ｉ_０を流さないようにしてもよく、給電ユニット２９へ供給される高周波電流を遮断したことと同じ作用が得られる。

本発明の実施の形態における非接触ポイント給電設備を備えた物品搬送設備の走行経路図である。 同物品搬送設備の要部構成図である。 同物品搬送設備の回路図である。 同物品搬送設備の回路に使用するリアクトルの斜視図であり、（ａ）は第１リアクトルの上方からの斜視図、（ｂ）は第２リアクトルの上方からの斜視図である。 同物品搬送設備の充放電時の動作説明図である。 同物品搬送設備の給電時の給電ユニットと受電ユニットの配置を示す図である。 同物品搬送設備の給電ユニットの図であり、（ａ）は斜め上方からの斜視図、（ｂ）は斜め下方からの斜視図である。 同物品搬送設備の給電ユニットの図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 同物品搬送設備の受電ユニットの図であり、（ａ）は斜め上方からの斜視図、（ｂ）は斜め下方からの斜視図である。 同物品搬送設備の受電ユニットの図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部断面側面図である。

符号の説明

１１ 走行レール
１３ 搬送台車
１４ 搬送経路
１５ ステーション
２１ 車体
２５ 走行用モータ
２６Ａ，２６Ｂ 光伝送装置
２７ 台車検出センサ
２８ 電源装置
２９ 給電ユニット
３０ 受電ユニット
３１ 誘導受電回路
３２ 受電コイル
３３ 共振コンデンサ
３４Ａ，３４Ｂ リアクトル
３５Ａ，３５Ｂ 整流回路
３６Ａ，３６Ｂ ＤＣチョーク
３７ 電気２重層キャパシタ
３８ キャパシタバンク
３９ インバータ
４０ バッテリ
４１ スイッチ
４２ ダイオード
４３ コア部材
４４ 一次側コイル巻線
４５ 二次側コイル巻線
４６ 三次側コイル巻線
４７ 一次側コイル巻線
４８ 二次側コイル巻線
５０ 制御装置
５１ 枠体
５２ 磁性部材
５３ 誘導コイル
５４ 共振コンデンサ
６１ 第１フェライトコア
６２ 第２フェライトコア
６３ Ｅ形フェライトコア
７１ 第１支持体
７２ 第２支持体
７５ 第１平板
７６ 支持体
７７ 第２平板
７８ 支柱

Claims (7)

1. 所定位置に自ら移動あるいは搬送されてきて留まり、所定位置から自ら移動あるいは搬送されていく装置に対して、前記所定位置において非接触で給電し、前記装置に搭載されたバッテリおよび電気二重層コンデンサに充電する非接触ポイント給電設備であって、
   高周波電流を供給する電源と、
   前記所定位置に配置され、前記電源より高周波電流が供給され磁束を発生する誘導コイルを有する一次側の給電ユニットと、
   前記装置に設けられ、前記給電ユニットに対向すると、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを有する二次側の受電ユニットと
   を備え、
   前記装置に、
   前記受電ユニットの受電コイルとともに前記給電ユニットの誘導コイルに給電される高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、
   環状磁路を形成する円環型のコア部材を有し、前記受電コイルと並列に接続された一次側コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれ、１本の二次側コイル巻線が前記コア部材の中心の貫通孔を貫通して設けられ、三次側コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれた第１リアクトルと、
   前記第１リアクトルの二次側コイル巻線に接続され、前記電気二重層コンデンサへ給電する第１整流回路と、
   環状磁路を形成する円環型のコア部材を有し、前記受電コイルと並列に接続された一次側コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれ、二次側コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれた第２リアクトルと、
   前記第１リアクトルの三次側コイル巻線および前記第２リアクトルの二次側コイル巻線を逆極性で直列に接続し、この直列回路が接続され前記バッテリへ給電する第２整流回路と
   を備え、
   前記第１リアクトルの一次側コイル巻線の巻数を、前記電気二重層コンデンサの充電が可能な最大電流に基づいて設定し、
   前記第１リアクトルの三次側コイル巻線と前記第２リアクトルの二次側コイル巻線の巻数を、前記バッテリの充電が可能な最大電流およびバッテリの使用電圧範囲に基づいて設定したこと
   を特徴とする非接触ポイント給電設備。
2. 前記電源より前記給電ユニットの誘導コイルへ供給される高周波電流は、前記バッテリの電圧が最大使用電圧に達するか、または前記電気二重層コンデンサの電圧が最大使用電圧に達すると遮断されること
   を特徴とする請求項１に記載の非接触ポイント給電設備。
3. 前記電気二重層コンデンサは前記装置の負荷へ給電し、
   前記バッテリはダイオードを介して、前記負荷と前記電気二重層コンデンサへ給電すること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触ポイント給電設備。
4. 前記バッテリの電圧が前記使用電圧範囲より低下すると、前記バッテリからの前記負荷と前記電気二重層コンデンサに対する給電を遮断すること
   を特徴とする請求項３に記載の非接触ポイント給電設備。
5. 前記第１リアクトルのコア部材の飽和電圧を、前記電気二重層コンデンサのフル充電電圧と、前記設定した第１リアクトルの一次側コイル巻線の巻数に基づいて設定したこと
   を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の非接触ポイント給電設備。
6. 前記電気二重層コンデンサに近接して前記第１リアクトルを配置し、前記バッテリに近接して前記第２リアクトルを配置したこと
   を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の非接触ポイント給電設備。
7. 前記第１リアクトルより前記三次側コイル巻線を削除し、
   環状磁路を形成する円環型のコア部材を有し、前記受電コイルと並列に接続された一次側コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれ、前記三次側コイル巻線が二次側コイル巻線として前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれた第３リアクトルを備え、
   前記第２リアクトルの二次側コイル巻線および前記第３リアクトルの二次側コイル巻線を逆極性で直列に接続し、前記第２整流回路へ接続したこと
   を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の非接触ポイント給電設備。

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