JP2017024686A - 軌条移動体用給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軌条移動体のバッテリーに簡単に給電できる給電装置を提供する。
【解決手段】軌条移動体用給電装置は、軌条移動体１の側面に設けられる高周波電磁結合受電パネル５と、高周波電磁結合受電パネル５を保持する受電パネル保持部材６と、軌条移動体１の停止位置付近に設けられる高周波電磁結合給電パネル７と、高周波電磁結合給電パネル７を保持する給電パネル保持部材８とを有し、受電パネル保持部材６と給電パネル保持部材８に相互に係合する係合部が設けられていて、軌条移動体１が停止位置で停止したきに受電パネル保持部材６と給電パネル保持部材８の係合部が係合し、その状態で高周波電磁結合受電パネル５と高周波電磁結合受電パネル７が近接して向き合うような位置に配置されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、モノレールなど電動モータで軌道上を移動する装置への給電を行う装置に関する。

設置された簡易軌条の上を移動する移動体は、さまざまな分野で実施されている。内燃機関を駆動源とするものもあるが、排煙を出さず、低騒音で、取り扱いの容易な電動モータを使用するものが多い。特許文献１には、ラック・ピニオン駆動方式で走行するモノレールカーを本線レールから分岐した分岐レールを走行させることができるトラバーサ装置及び離合システムが記載されている。したがって、この特許文献１のモノレールには給電線から電力が供給される。

特許文献２には、モータ駆動型軌条式運搬車の自動充電装置が記載されている。これらのモータ駆動型軌条式運搬車はバッテリーを搭載している。そして、自動充電装置によって運搬車の停止時等にこのバッテリーを自動的に充電する。

特開２０１１−２３６６２５号公開特許公報 特開２００７−１２４８０６号公開特許公報

特許文献１のモノレールカーは給電線によって電力を導入するものであり、軌条の全長に渡って給電線を設置する必要がある。このため、設備の設置や維持の費用が大きくなる。さらに、分岐点においては、給電線の切替の必要が生じ、特許文献１に示すような複雑なトラバーサ装置などが必要になる。また、軌条に沿って設けられた給電線で感電が生じないような措置も必要になる。

バッテリーを搭載した軌条移動体であれば、給電線が不要になり、設備が簡易になる。しかし、停止したときにバッテリーを充電する必要がある。普及しているバッテリー式のモノレールでは、モノレール側に受電用の端子を設け、一方、停止位置に給電用の端子を設けておき、移動体が停止しているときに受電用の端子と給電用の端子をケーブルを接続して、充電を行うようになっている。このため、頻繁にケーブルの着脱をする必要が生じる。

特許文献２のモータ駆動型軌条式運搬車は自動充電装置により停止時に自動的に充電することができる。自動充電装置は運搬車と停止位置のそれぞれに接触式の板状の導電端子を設け、この導電端子同士を接触させることにより充電器からバッテリーに充電電流が流れるようになっている。しかし、軌条移動体は軌条によって動きが規制されているとはいえ、揺れによるある程度の位置変動が起こる。とくに、停止した直後には人が乗り降りしたりすることによって、上下方向にも揺れる。したがって、導電端子同士を確実に接触させることは容易ではない。また、導電端子同士が物理的に直接接触する必要があるので、接触面が損傷・摩耗していく。

この発明は、軌条移動体のバッテリーに簡単に給電できる給電装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、この発明の軌条移動体用給電装置は、軌条移動体の側面に設けられる高周波電磁結合受電パネルと、高周波電磁結合受電パネルを保持する受電パネル保持部材と、軌条移動体の停止位置付近に設けられる高周波電磁結合給電パネルと、高周波電磁結合給電パネルを保持する受電パネル保持部材とを有し、受電パネル保持部材と給電パネル保持部材に相互に係合する係合部が設けられていて、軌条移動体が停止位置で停止したきに受電パネル保持部材と給電パネル保持部材の係合部が係合し、その状態で高周波電磁結合受電パネルと高周波電磁結合受電パネルが近接して向き合うような位置に配置されている。さらに、軌条の終端部付近において軌条に対して垂直な方向で水平に取り付けられる板状部材と、板状部材に設けられた弾性部材とを有し、この板状部材に給電パネル保持部材が設けられていることが好ましい。

この発明の軌条移動体用給電装置においては、軌条移動体が所定の停止位置で停止することによって、高周波電磁結合受電パネルと高周波電磁結合受電パネルが給電可能な位置に配置され、自動的に軌条移動体のバッテリーを充電することができる。非接触であるので、高周波電磁結合受電パネルと高周波電磁結合受電パネルが損傷したり摩耗することはない。

軌条移動体用給電装置を示す正面図である。 同平面図である。 同左側面図である。 同右側面図である。 受電パネル保持部材を示す正面図である。 同平面図である。 給電パネル保持部材を示す背面図である。

この発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。図１は軌条移動体用給電装置を示す正面図、図２は同平面図、図３は同左側面図、図４は同右側面図である。

軌条移動体１は軌条２に沿って移動するものであり、駆動源である電動モータ（図示省略）と、電動モータへ電力を供給するバッテリー４を備えている。軌条は単式であってもよく、複式でもよい。ここでは、簡易モノレールであるラック付き単軌条を例に説明する。また、図１において軌条移動体１には本発明に関連する事項のみが表示されているが、人が座るための座席や荷物を置く台などを自由に設けることができる。

軌条移動体１の前端部または後端部の側面には高周波電磁結合受電パネル５と、高周波電磁結合受電パネル５を保持する受電パネル保持部材６が設けられている。一方、軌条移動体１が停止すべき位置の付近には、高周波電磁結合給電パネル７と、高周波電磁結合給電パネル７を保持する給電パネル保持部材８が設けられる。

高周波電磁結合給電パネル７と高周波電磁結合受電パネル５は、電磁結合により非接触で電源供給を行うものであり、高周波電磁結合給電パネル７には電源ユニット９が接続され、高周波を高周波電磁結合給電パネル７に供給する。また、高周波電磁結合受電パネル５はバッテリー４に接続されている。このような高周波電磁結合による電源供給の技術自体はすでに普及しているので、特に詳述しない。

図５は受電パネル保持部材を示す正面図、図６は同平面図である。受電パネル保持部材６において、その中心部に高周波電磁結合受電パネル５を収納する空間１０が形成されており、その外側は枠状の部材１１になっている。そして、受電パネル収納空間１０の深さは高周波電磁結合受電パネル５の厚さよりも若干大きくなっている。そして、高周波電磁結合受電パネル５を取り付けたとき、高周波電磁結合受電パネル５の受電面は枠状の部材１１の前面よりもわずかに引っ込んだ位置になる。受電パネル保持部材６の外形は概ね長方形状であるが、その先端部には先細りのテーパが形成されている。

図７は給電パネル保持部材を示す背面図である。給電パネル保持部材は平行に設けられた２本の水平棒材１２と、この２本の水平棒材１２に連結された前部部材１３と後部部材１４を有する。前部部材１３と後部部材１４は、縦に細長い部材である。この前部部材１３および後部部材１４の間に高周波電磁結合給電パネルが取り付けられる。前部部材１３および後部部材１４は高周波電磁結合給電パネル７よりもわずかに厚く、そして、高周波電磁結合給電パネル７を取り付けたとき、高周波電磁結合給電パネル７の給電面は前部部材１３および後部部材１４の前面よりもわずかに引っ込んだ位置になる。

前部部材１３および後部部材１４には窪み部１３ａ，１４ａが形成されている。この窪み部１３ａ，１４ａは、受電パネル保持部材６の枠状の部材１１の外形に対応している。後部部材１４のくぼみ部１４ａでは所定の幅の部分が薄くなっていて、その幅は枠状の部材１１の幅とほぼ同じまたそれより若干広くなっている。また、前部部材１３のくぼみ部１３ａは、先端にむかって幅が狭くなる形状の窪みであるが、これは枠状の部材１１の先端部の形状に合わせている。

以上、受電パネル保持部材６の枠状の部材１１の外形と前部部材１３および後部部材１４の窪み部１３ａ，１４ａは、相互に係合する係合部を構成する。枠状の部材１１の先端部が後部部材１４のくぼみ部１４ａに進入し、そのまま前部部材１３のくぼみ部１３ａに到達することにより、受電パネル保持部材６と給電パネル保持部材８は係合する。このとき、枠状の部材１１の前面と前部部材１３および後部部材１４の前面が相互に接触する。高周波電磁結合受電パネル５と高周波電磁結合給電パネル７は近接して向き合うが接触しておらず、給電のための電磁的結合に適した間隔に設定されている。

本例の軌条移動体用給電装置は、軌条移動体１の動きに合わせて受電パネル保持部材６と給電パネル保持部材８の位置関係を補正する調整手段が設けられている。

給電パネル保持部材８の前部部材１３および後部部材１４は２本の水平棒材１２に固定されていない。したがって、水平棒材１２の長さ方向に沿って移動することができる。軌条移動体１の前部にはマイクロスイッチ（図示省略）が設けられ、また停止位置の近くにはマイクロスイッチに当接する基準位置部材（図示省略）が設けられており、軌条移動体１が停止位置に近づくとマイクロスイッチが基準位置部材に接触して反応し、定められた停止位置で軌条移動体１は停止するようになっている。しかし、完全に同じ位置に停止させることは困難であるが、本例では軌条移動体１が定位置をある程度過ぎても前部部材１３および後部部材１４が水平棒材１２に沿ってスライドすることにより給電パネル保持部材８を受電パネル保持部材６に追随させることができる。

また、受電パネル保持部材６は２本の水平連結部材１５，１６と２本の垂直連結部材１７，１８の組合せによるリンク機構を介して軌条移動体１の側面に連結されている。この水平連結部材１５，１６と２本の垂直連結部材１７，１８は接続点において相互に回転可能となっており、これによって軌条に対して接近・離反する動きに追随できるようになっている。

さらに、軌条２の終端部付近において、軌条２に対して垂直な方向で水平に板状部材１９が設けられており、支点を中心に回転可能になっている。そして、この支点２０は単軌条である軌条２の近くに設けられている。板状部材１９の端部に給電パネル保持部材８が取り付けられている。また、板状部材１９には弾性部材２１が設けられている。したがって、支点２０より突出した梁状の板状部材１９により給電パネル保持部材８は支持されていて、給電パネル保持部材８を上下動させるような力が働くと、支点２０を中心とした回転が生じる。これによって、受電パネル保持部材６の上下動に追随することができる。

ここで、受電パネル保持部材６の揺れは、軌条２を中心とする軌条移動体２の揺れにより生じる。したがって、受電パネル保持部材６は軌条２を中心として回転する。一方、板状部材１９の支点２０も軌条２に近いところに設けられているので、給電パネル保持部材８もほぼ軌条２を中心として回転し、受電パネル保持部材６の揺れに対して正確に追随する。

ついで、軌条移動体用給電装置による充電の方法を説明する。板状部材１９は軌条の最端部のいずれか、たとえば終着の停止位置における軌条の終端に設ける。一方、受電パネル保持部材６はその停止位置側の軌条移動体１の端部側側面に設けておく。

そして、軌条移動体１をこの停止位置に移動させて停止させる。軌条移動体１が停止位置に来るとき、受電パネル保持部材６の先端部が前部部材１３の窪み部１３ａに進入する。受電パネル保持部材６の先端部は先細の形状であるので、軌条移動体１の揺れなどで上下方向のずれがあってもスムーズに侵入する。また、受電パネル保持部材６が給電パネル保持部材８に近づきすぎた場合には、垂直連結部材１７，１８が水平連結部材１５，１６に対して回転して、受電パネル保持部材６と軌条移動体１の間隔を小さくし、この横方向のズレを修正する。

さらに、軌条移動体１の上下動による受電パネル保持部材６の動きに対しては、支点２０を中心とした板状部材１９の回転により、給電パネル保持部材８が上下動して追随する。

軌条移動体１は停止位置に近付くと、基準位置に設けられた当接部材にマイクロスイッチが当たり、その信号によって所定の停止位置で停止する。この停止位置は前後に若干のずれが生じる場合もあるが、給電パネル保持部材８が棒状部材１２に沿って前後動することによって、そのずれにも追随する。

こうして、軌条移動体１が停止したときには、受電パネル保持部材６と給電パネル保持部材８は相互に係合する。このとき、高周波電磁結合受電パネル５と高周波電磁結合給電パネル７は給電に適した間隔を隔てて対向する。この間隔は、高周波電磁結合受電パネル５と高周波電磁結合給電パネル７の仕様に合わせて、適宜決められるが、本例では１０ｍｍとしている。これにより、電磁的結合が可能になり、軌条移動体１が停止している間に高周波による給電が行われる。

軌条移動体１が停止位置から発進すると、受電パネル保持部材６と給電パネル保持部材８の係合が解かれ、給電は自動的に終了する。以上、人がコネクターの付け外しなどの作業を行うことなく、自動的に給電の開始・終了を行うことができる。

１．軌条移動体
２．軌条
４．バッテリー
５．高周波電磁結合受電パネル
６．受電パネル保持部材
７．高周波電磁結合給電パネル
８．給電パネル保持部材
９．電源装置
１０．受電パネル収納空間
１１．枠体
１２．棒状部材
１３．前部部材
１４．後部部材
１５，１６ 水平連結部材
１７，１８ 垂直連結部材
１９．板状部材
２０．支点

Claims (2)

1. 軌条移動体の側面に設けられる高周波電磁結合受電パネルと、高周波電磁結合受電パネルを保持する受電パネル保持部材と、軌条移動体の停止位置付近に設けられる高周波電磁結合給電パネルと、高周波電磁結合給電パネルを保持する給電パネル保持部材とを有し、
   受電パネル保持部材と給電パネル保持部材に相互に係合する係合部が設けられていて、軌条移動体が停止位置で停止したきに受電パネル保持部材と給電パネル保持部材の係合部が係合し、その状態で高周波電磁結合受電パネルと高周波電磁結合給電パネルが近接して向き合うような位置に配置されている軌条移動体用給電装置。
2. 軌条の終端部付近において軌条に対して垂直な方向で水平に取り付けられる板状部材と、板状部材に設けられた弾性部材とを有し、この板状部材に給電パネル保持部材が設けられている請求項１に記載の軌条移動体用給電装置。

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