JP2019161726A - 無接点給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動電極ユニットの各々を横方向に移動可能な状態とすることによって、構造が簡素で、製作が容易で、低コストでありながら、大電力の安定給電が可能であり、信頼性が高くなるようにする。【解決手段】固定電極装置と、固定電極装置に対して移動可能な移動電極装置とを備え、電界結合方式によって、固定電極装置と移動電極装置との間での電力の伝達が可能な無接点給電装置であって、固定電極装置は、前後方向に延在する少なくとも１つの固定電極板を含み、移動電極装置は、固定電極板に沿って前後方向に移動可能であるとともに、固定電極板の板厚方向に移動可能な少なくとも１つの移動電極ユニットを含み、移動電極ユニットは、固定電極板の両側面にそれぞれ対向する一対の移動電極板と、一対の移動電極板同士の間隔を一定に保持するとともに、一対の移動電極板同士を導通させるスペーサ部材とを含む。【選択図】図１

Description

本開示は、無接点給電装置に関するものである。

従来、産業機器、輸送機器、家庭用機器等の各種の機器において、相互に移動する機器同士を電気的に接続して電力を伝達するために、物理的に接触する接点を使用することなく、互いに接触しない状態で電力の伝達が可能な無接点給電装置又は非接触給電装置と称される給電装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図１０は従来の無接点給電装置を示す図である。なお、図において、（ａ）は斜視図、（ｂ）は模式断面図である。

図において、９５１は、直線状に延在する一対の固定電極であり、互いに平行となるように配設されている。そして、９２１は、直線状に延在するガイドビームであり、一対の固定電極９５１の中間に、該固定電極９５１と平行となるように配設されている。前記固定電極９５１及びガイドビーム９２１は、図示されない作業機器の本体部に固定されている。

また、８５１は、各固定電極９５１に沿ってスライド可能な一対の移動電極である。そして、８１１は、ガイドビーム９２１に沿ってスライド可能な移動ヘッドであり、前記移動電極８５１同士を連結している。前記移動ヘッド８１１には、図示されない作業機器の作業ヘッドが取付けられている。そして、該作業ヘッドには、前記本体部から、前記固定電極９５１及び移動電極８５１を介して、電界結合方式による給電が行われる。

図１０（ｂ）に示されるように、前記固定電極９５１は、櫛歯状に配設された複数の固定電極板９５４を備える。各固定電極板９５４は、直線状に延在する細長い帯状の平板であり、互いに平行となるように所定の間隔を開けて配設されている。また、前記移動電極８５１は、櫛歯状に配設された複数の移動電極板８５４を備える。各移動電極板８５４は、矩形の平板であり、互いに平行となるように所定の間隔を開けて配設されている。そして、前記固定電極９５１と移動電極８５１は、固定電極板９５４と移動電極板８５４とが相互に入れ子状となるように、すなわち、隣接する固定電極板９５４同士の間隔の各々の中に各移動電極板８５４が入込むように、組合されている。

なお、このように組合された状態において、固定電極板９５４と移動電極板８５４との間には、微少な間隙が存在し、固定電極板９５４と移動電極板８５４とは、互いに接触していない。また、前記移動ヘッド８１１が、図示されないリニアガイド装置を介して、ガイドビーム９２１に沿ってスライドするので、移動電極８５１が固定電極９５１に沿ってスライドしても、固定電極板９５４と移動電極板８５４との間の微少な間隙が維持され、固定電極板９５４と移動電極板８５４との非接触状態が維持される。さらに、固定電極板９５４と移動電極板８５４とが対向する面の面積が広いので、電界結合方式で機能する電極面積が広くなり、大電力の給電が可能となる。

特開２０１５−０９９８８０号公報

しかしながら、前記従来の無接点給電装置においては、固定電極板９５４と移動電極板８５４との非接触状態を維持するために、移動ヘッド８１１を、リニアガイド装置を介してガイドビーム９２１に沿ってスライドさせている。そのため、無接点給電装置全体が大型化し、かつ、複雑化して、コストが高くなってしまう。また、固定電極板９５４と移動電極板８５４との非接触状態を維持するために、固定電極板９５４の各々とガイドビーム９２１との平行性が厳密に維持される必要があるので、特に、移動ヘッド８１１のスライド距離が長くなると、固定電極板９５４の高い寸法精度及び高い設置精度が要求され、コストが高くなってしまう。

ここでは、前記従来の無接点給電装置の問題点を解決して、移動電極ユニットの各々を横方向に移動可能な状態とすることによって、構造が簡素で、製作が容易で、低コストでありながら、大電力の安定給電が可能な、信頼性の高い無接点給電装置を提供することを目的とする。

そのために、無接点給電装置においては、固定電極装置と、該固定電極装置に対して移動可能な移動電極装置とを備え、電界結合方式によって、前記固定電極装置と移動電極装置との間での電力の伝達が可能な無接点給電装置であって、前記固定電極装置は、前後方向に延在する少なくとも１つの固定電極板を含み、前記移動電極装置は、前記固定電極板に沿って前後方向に移動可能であるとともに、前記固定電極板の板厚方向に移動可能な少なくとも１つの移動電極ユニットを含み、該移動電極ユニットは、前記固定電極板の両側面にそれぞれ対向する一対の移動電極板と、該一対の移動電極板同士の間隔を一定に保持するとともに、該一対の移動電極板同士を導通させるスペーサ部材とを含む。

他の無接点給電装置においては、さらに、少なくとも前記固定電極板の両側面には誘電体から成る被膜が形成されている。

更に他の無接点給電装置においては、さらに、前記スペーサ部材及び一対の移動電極板は一体的に作製された単一の部材である。

更に他の無接点給電装置においては、さらに、前記固定電極装置は、互いに平行に、かつ、その板厚方向に並列に配置された複数の前記固定電極板を含み、前記移動電極装置は、前記固定電極板の板厚方向に並列に配置された複数の前記移動電極ユニットを含み、該移動電極ユニットの各々は、相互に独立して前記固定電極板の板厚方向に移動可能である。

更に他の無接点給電装置においては、さらに、隣接する前記移動電極ユニット同士の間には、前記固定電極板の板厚方向に伸縮可能であって、隣接する前記移動電極ユニット同士を導通させる弾性導電部材が配設されている。

更に他の無接点給電装置においては、さらに、複数の前記移動電極ユニットの各々は、前記固定電極板の板厚方向に延在するユニット接続部材に隙間嵌めされている。

更に他の無接点給電装置においては、さらに、前記移動電極装置は、前記固定電極板の板厚方向に並列に配置された複数の保持溝が形成された接続ブロックを含み、複数の前記移動電極ユニットの各々は、各保持溝内に隙間嵌めされて保持される。

本開示によれば、無接点給電装置は、移動電極ユニットの各々を横方向に移動可能な状態となっている。したがって、構造が簡素で、製作が容易で、低コストでありながら、大電力の安定給電が可能であり、信頼性が向上する。

第１の実施の形態における無接点給電装置の斜視図である。 第１の実施の形態における無接点給電装置の正面図である。 第１の実施の形態における無接点給電装置のトロリーとレールとを分離した状態を示す斜視図である。 第１の実施の形態における無接点給電装置のトロリーの部分分解図である。 第１の実施の形態における無接点給電装置のトロリーの組立工程を示す図である。 第１の実施の形態における無接点給電装置の静電容量と電極間隔との関係を示す図である。 第２の実施の形態における無接点給電装置の斜視図である。 第３の実施の形態における無接点給電装置の斜視図である。 第４の実施の形態における無接点給電装置の斜視図である。 従来の無接点給電装置を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は模式断面図である。

以下、実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は第１の実施の形態における無接点給電装置の斜視図、図２は第１の実施の形態における無接点給電装置の正面図、図３は第１の実施の形態における無接点給電装置のトロリーとレールとを分離した状態を示す斜視図、図４は第１の実施の形態における無接点給電装置のトロリーの部分分解図、図５は第１の実施の形態における無接点給電装置のトロリーの組立工程を示す図、図６は第１の実施の形態における無接点給電装置の静電容量と電極間隔との関係を示す図である。

図において、１は本実施の形態における移動電極装置としてのトロリー（Trolley ）であって、本実施の形態における固定電極装置としてのレール（Rail）１０１と非接触の状態を維持しながら、図１及び２に示されるように、該レール１０１とスライド可能に組合されて、該レール１０１との間で電力の伝達を行う。前記トロリー１とレール１０１とは、本実施の形態における無接点給電装置を構成する。該無接点給電装置は、産業機器、輸送機器、家庭用機器等の各種の機器において、電源と電力消費機器とを接続する電力ラインを接続するために使用することができ、具体的には、電界結合方式によって、交流電流（交番電流）の給電を非接触で行う。

なお、前記トロリー１及びレール１０１のいずれが電源に接続されてもよく、いずれが電力消費機器に接続されてもよいが、本実施の形態においては、便宜上、トロリー１が電力消費機器に接続され、レール１０１が電源に接続されている、すなわち、トロリー１が電力消費側であってレール１０１が電源側であるものとして説明する。

また、本実施の形態において、トロリー１及びレール１０１の各部の構成及び動作を説明するために使用される上、下、左、右、前、後等の方向を示す表現は、絶対的なものでなく相対的なものであり、前記トロリー１及びレール１０１の各部が図に示される姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。

本実施の形態において、レール１０１は、前後方向（Ｘ軸方向）に直線的に延在する細長い部材であって、産業機器、輸送機器、家庭用機器等の各種の機器の本体に固定されているものとする。また、図示されない導電ラインによって電源に電気的に接続されているものとする。なお、前記レール１０１は、特に限定されるものではなく、長尺の部材であるが、描画の都合上、図１及び２に示される例においては、前後方向の寸法が比較的短くなっている。

そして、前記レール１０１は、前後方向（Ｘ軸方向）に直線的に延在する細長い帯板状の基板１５２と、該基板１５２の上面１５２ａから上方（Ｚ軸正方向）に垂直に延在するとともに前後方向に直線的に延在する細長い帯板状の固定電極板としてガイド板１５４とを含んでいる。前記基板１５２及びガイド板１５４は、例えば、アルミニウム合金等の導電性の金属から成る部材であるが、導電性であれば、いかなる種類の材料から成るものであってもよい。なお、前記ガイド板１５４の数は、いくつであってもよく、例えば、１枚であってもよく、２枚であってもよく、４枚以上であってもよいが、ここでは、便宜上、図１及び２に示されるように、３枚である場合について説明する。また、すべてのガイド板１５４は互いに導通しているものとする。さらに、基板１５２とガイド板１５４とは別個に作製された部材であって、ボルト等の接続部材によって相互に物理的かつ電気的に接続されたものであってもよいが、ここでは、図１及び２に示されるように、一体的に作製された部材であるものとして説明する。

正面又は背面から観て（Ｘ軸の前後方向から観て）、ガイド板１５４は、櫛歯状に配設され、基板１５２の上面１５２ａから上方に直線的に、かつ、互いに平行に延在する。また、上面又は下面から観て（Ｚ軸の前後方向から観て）、ガイド板１５４は、前後方向（Ｘ軸方向）に直線的に、かつ、互いに平行に延在する。したがって、各ガイド板１５４の上面１５４ａは、基板１５２の上面１５２ａと平行であり、かつ、互いに面一である。また、各ガイド板１５４の側面１５４ｂは、基板１５２の上面１５２ａに対して垂直な平面であって、かつ、互いに平行である。さらに、各ガイド板１５４の外形及び寸法（高さ、幅及び長さ）は、同一である。また、隣接するガイド板１５４同士の間に形成される各ガイド溝１５３の外形及び寸法（高さ、幅及び長さ）も、同一である。

なお、前記レール１０１の各部におけるトロリー１の各部と対向する面、すなわち、前記レール１０１の表面における少なくとも基板１５２の上面１５２ａ、並びに、ガイド板１５４の上面１５４ａ及び側面１５４ｂには、絶縁性材料（誘電体）から成る被膜が形成されている。例えば、基板１５２及びガイド板１５４がアルミニウム合金から成る場合、前記被膜は、アルマイトの被膜であることが望ましい。これにより、仮にトロリー１の一部がレール１０１の表面に接触した場合であっても、トロリー１とレール１０１との導通を回避することができる。

本実施の形態において、トロリー１は、図１及び２に示されるように、レール１０１と組合された状態において、該レール１０１に沿ってスライドし得る部材である。そして、前記トロリー１は、産業機器、輸送機器、家庭用機器等の各種の機器において、本体に対してスライド可能な図示されないスライド部材に固定されているものとする。これにより、トロリー１は、図１及び２に示されるように、前記本体に固定されたレール１０１と組合された状態で、該レール１０１の前後方向（Ｘ軸方向）にスライドすることができる。また、図示されない導電ラインによって、モータ、照明等の電力消費機器に電気的に接続されているものとする。

そして、前記トロリー１は、複数の移動電極ユニット５１を含んでいる。該移動電極ユニット５１の各々は、前記レール１０１の各ガイド板１５４に対応し、対応するガイド板１５４との間で、電界結合方式によって、電力の伝達を行う。前記トロリー１が含む移動電極ユニット５１の数は、いくつであってもよく、例えば、１つであってもよく、２つであってもよく、４つ以上であってもよいが、ここでは、便宜上、図１及び２に示されるガイド板１５４の数に合わせて、３つである場合について説明する。前記移動電極ユニット５１は、ユニット接続部材としての導電性の金属から成る長尺リベット６２によって相互に物理的かつ電気的に接続されているが、隣接する移動電極ユニット５１同士の間には僅かな間隙５７が存在し、それぞれが、ガイド板１５４の板厚方向、すなわち、横方向（Ｙ軸方向）に移動可能にフローティングされた状態で、接続されている。

各移動電極ユニット５１は、スペーサ部材５２と、該スペーサ部材５２の横方向両側に配設された一対の移動電極板として板状のスライド板５４とを含んでいる。前記スペーサ部材５２及びスライド板５４は、例えば、アルミニウム合金等の導電性の金属から成る部材であるが、導電性であれば、いかなる種類の材料から成るものであってもよい。一対のスライド板５４は、スペーサ部材５２によって互いに導通する。また、スペーサ部材５２と一対のスライド板５４とは、スライド板接続部材としての導電性の金属から成る短尺リベット６１によって相互に物理的かつ電気的に接続されている。なお、スペーサ部材５２と一対のスライド板５４とは、相互に移動不能となるにように、物理的に強固に接続されている。

具体的には、前記スペーサ部材５２には、該スペーサ部材５２を厚さ方向、すなわち、横方向に貫通する１つの長尺リベット通過孔５２ｅと２つの短尺リベット通過孔５２ｄとが形成されている。また、各スライド板５４には、該スライド板５４を厚さ方向、すなわち、横方向に貫通する１つの長尺リベット通過孔５４ｅと２つの短尺リベット通過孔５４ｄとが形成されている。なお、スペーサ部材５２の長尺リベット通過孔５２ｅ及び短尺リベット通過孔５２ｄと、スライド板５４の長尺リベット通過孔５４ｅ及び短尺リベット通過孔５４ｄとは、互いに対応する位置に形成されている。

図５に示されるように、スペーサ部材５２の横方向両側の側面５４ｂに各スライド板５４の内側面５４ｂ１を当接させ、かつ、スペーサ部材５２の短尺リベット通過孔５２ｄと、スライド板５４の短尺リベット通過孔５４ｄとを一致させて、短尺リベット６１の軸部材６１ａをスペーサ部材５２の短尺リベット通過孔５２ｄとスライド板５４の短尺リベット通過孔５４ｄとに挿入する。その後、短尺リベット６１の軸部材６１ａの端部を塑性変形させて軸部材６１ａより大径の頭部６１ｂを形成し、スペーサ部材５２と一対のスライド板５４とを締結する。なお、前記頭部６１ｂをナットに置換えることもできる。また、ナット以外であっても、軸部材６１ａが抜けない手段であれば、いかなるものであってもよい。これにより、スペーサ部材５２と一対のスライド板５４とが物理的、かつ、電気的に確実に接続された移動電極ユニット５１を得ることができる。

正面又は背面から観て（Ｘ軸の前後方向から観て）、各移動電極ユニット５１は、門型又はＵ字型の形状を有し、一対のスライド板５４は、スペーサ部材５２の下面５２ａの横方向両端から下方（Ｚ軸負方向）に直線的に、かつ、互いに平行に延在する。また、上面又は下面から観て（Ｚ軸の前後方向から観て）、スライド板５４は、前後方向（Ｘ軸方向）に直線的に、かつ、互いに平行に延在する。したがって、各スライド板５４の下面５４ａは、スペーサ部材５２の下面５２ａと平行である。なお、スライド板５４の上面５４ｃとスペーサ部材５２の上面５２ｃとは、互いに面一であるが、必ずしも面一でなくてもよい。また、各スライド板５４の内側面５４ｂ１は、スペーサ部材５２の下面５２ａに対して垂直な平面であって、かつ、互いに平行である。さらに、各スライド板５４の外側面５４ｂ２は、内側面５４ｂ１と平行であることが望ましい。なお、スライド板５４の内側面５４ｂ１と外側面５４ｂ２とを統合的に説明する場合には、スライド板５４の側面５４ｂとして説明する。さらに、各スライド板５４の外形及び寸法（高さ、幅及び長さ）は、ほぼ同一である。また、対向するスライド板５４同士の間には、スライド溝５３が形成される。なお、各移動電極ユニット５１の各部の外形及び寸法（高さ、幅及び長さ）は、すべてほぼ同一である。

さらに、図５に示されるように、複数（図に示される例においては、３つ）の移動電極ユニット５１を並列に配設し、各移動電極ユニット５１の長尺リベット通過孔５２ｅを一致させて、長尺リベット６２の軸部材６２ａをすべての移動電極ユニット５１の長尺リベット通過孔５４ｅに挿入する。この際、前記軸部材６２ａは、長尺リベット通過孔５４ｅにルーズフィット（隙間嵌め）された状態となる。その後、長尺リベット６２の軸部材６２ａの端部を塑性変形させて軸部材６２ａより大径の頭部６２ｂを形成し、すべての移動電極ユニット５１を連結する。なお、前記頭部６２ｂをナットに置換えることもできる。また、ナット以外であっても、移動電極ユニット５１が抜けない手段であれば、いかなるものであってもよい。したがって、すべての移動電極ユニット５１は、ともに、レール１０１の前後方向にスライドすることができる。この際、隣接する移動電極ユニット５１同士の間にはわずかな間隙５７が存在し、各移動電極ユニット５１が相互に独立して横方向に移動可能となるように、各移動電極ユニット５１は長尺リベット６２にルーズフィットされた状態で緩やかに連結される。これにより、トロリー１を得ることができる。

なお、すべての移動電極ユニット５１が確実に電気的に接続されている場合には、電力消費機器に一端が接続されている３本の導電ラインのそれぞれの他端を各移動電極ユニット５１に接続してもよいし、電力消費機器に一端が接続されている１本の導電ラインの他端をいずれか１つの移動電極ユニット５１に接続してもよいが、移動電極ユニット５１の電気的接続が必ずしも確実でない場合には、電力消費機器に一端が接続されている３本の導電ラインのそれぞれの他端を各移動電極ユニット５１に接続することが望ましい。

前記トロリー１及びレール１０１を組合せた状態において、トロリー１の各部とレール１０１の各部とは、非接触となっている。具体的には、図１及び２に示されるように、トロリー１の各移動電極ユニット５１が、レール１０１における対応するガイド板１５４に跨がる状態となり、各移動電極ユニット５１のスライド溝５３内に対応するガイド板１５４が非接触の状態で進入する。また、レール１０１における各ガイド溝１５３内に対応する移動電極ユニット５１のスライド板５４が非接触の状態で進入する。すなわち、互いに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１とガイド板１５４の側面１５４ｂとの間に間隙が存在し、互いに対向するスペーサ部材５２の下面５２ａとガイド板１５４の上面１５４ａとの間に間隙が存在し、かつ、互いに対向するスライド板５４の下面５４ａと基板１５２の上面１５２ａとの間に間隙が存在する。なお、各移動電極ユニット５１の各部におけるレール１０１の各部と対向する面には、前記レール１０１の表面と同様に、絶縁性材料（誘電体）から成る被膜が形成されていてもよい。

このように、トロリー１及びレール１０１を組合せた状態においてレール１０１に交流電流が供給されると、電界結合方式によって、トロリー１に給電が行われる。具体的には、対向する面の面積が広い、ガイド板１５４の側面１５４ｂとスライド板５４の内側面５４ｂ１とが主たる電極面として機能する。より詳細には、ガイド板１５４の側面１５４ｂ及び前記ガイド板１５４の両側のスライド板５４の内側面５４ｂ１において、横方向から観て（Ｙ軸の前後方向から観て）互いに重なり合う部分が、主に、電界結合方式での電極面として機能する。なお、レール１０１の各部及びトロリー１の各部において、互いに対向する面も、電界結合方式での電極面として機能し得るが、ガイド板１５４の側面１５４ｂ及びスライド板５４の内側面５４ｂ１における互いに対向する面と比較すると、面積が小さく、電極面として機能も小さいので、ここでは、ガイド板１５４の側面１５４ｂ及びスライド板５４の内側面５４ｂ１における互いに対向する面について説明し、他の部分の面についての電極面としての機能に関する説明は省略する。

ここで、図２に示されるように、ガイド板１５４の側面１５４ｂと該側面１５４ｂに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１との間隙、すなわち、電極間隙をｄとすると、電極面として機能する前記側面１５４ｂと内側面５４ｂ１との間の静電容量Ｃは、一般的に、次の式（１）で表される。
Ｃ＝ε（Ｓ／ｄ） ・・・式（１）
なお、εは電極間隙の誘電率、Ｓは電極面積である。

前記式（１）から、静電容量Ｃと電極間隙ｄとの関係は、図６における線Ａで示されるように変化する。このように、電極間隙ｄが増大するほど静電容量Ｃが低下するので、ガイド板１５４の側面１５４ｂと該側面１５４ｂに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１とを電極面として効率的に機能させるためには、電極間隙ｄを小さい値に維持することが要求される。なお、ガイド板１５４の横方向両側における側面１５４ｂと対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１との電極間隙ｄが互いに等しい状態において、該電極間隙ｄの値は、１０〔μｍ〕以下であることが望ましく、５〔μｍ〕以下であることが更に望ましい。

本実施の形態においては、各移動電極ユニット５１がガイド板１５４に跨がる状態となっていて、ガイド板１５４の横方向両側の側面１５４ｂに各スライド板５４の内側面５４ｂ１が、それぞれ、対向している。したがって、ガイド板１５４の一方の側面１５４ｂとそれに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１との電極間隙ｄがガイド板１５４の板厚方向に変化すると、ガイド板１５４の他方の側面１５４ｂとそれに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１との電極間隙ｄが反対方向に変化する。すなわち、ガイド板１５４の一方の側面１５４ｂとそれに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１との電極間隙ｄが増大すると、ガイド板１５４の他方の側面１５４ｂとそれに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１との電極間隙ｄが減少し、逆に、ガイド板１５４の一方の側面１５４ｂとそれに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１との電極間隙ｄが減少すると、ガイド板１５４の他方の側面１５４ｂとそれに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１との電極間隙ｄが増大する。これにより、ガイド板１５４の両方の側面１５４ｂとそれらに対向する一対のスライド板５４の内側面５４ｂ１との間の静電容量Ｃは、ガイド板１５４の一方の側面１５４ｂとそれに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１との電極間隙ｄの変化に対して、図６における線Ｂで示されるように変化する。つまり、ガイド板１５４の一方の側面１５４ｂとそれに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１との電極間隙ｄが変化しても、ガイド板１５４の両方の側面１５４ｂとそれらに対向する一対のスライド板５４の内側面５４ｂ１との間の静電容量Ｃは、大きく低下することがなく、常に、実用上十分に大きな値を維持する。なお、各移動電極ユニット５１が横方向に自由に移動することができるように、隣接する移動電極ユニット５１同士の間隙５７の値は、電極間隙ｄ以上に設定されることが望ましい。

このように、本実施の形態においては、各移動電極ユニット５１がガイド板１５４に跨がる状態となっていて、ガイド板１５４の横方向両側の側面１５４ｂに一対のスライド板５４の各々の内側面５４ｂ１が、それぞれ、対向しているので、各移動電極ユニット５１がガイド板１５４の板厚方向、すなわち、横方向に移動してガイド板１５４の一方の側面１５４ｂとそれに対向するスライド板５４の内側面５４ｂ１との電極間隙ｄが変化しても、一対の移動電極ユニット５１とガイド板１５４との間の静電容量Ｃは、大きく低下することがない。しかも、電極面積Ｓは、スライド板５４がガイド板１５４の一方の側面１５４ｂにのみ配設された場合の２倍になるので、十分に大きな静電容量Ｃを常に維持することができる。したがって、移動電極ユニット５１の各々が横方向に移動可能にフローティングされた状態となっていても、十分に大きな静電容量Ｃを常に維持することができる。

なお、少なくとも、レール１０１の表面において移動電極ユニット５１の各部と対向する面には、絶縁性材料（誘電体）から成る被膜が形成されているので、仮に移動電極ユニット５１が横方向に大きく移動してスライド板５４の内側面５４ｂ１がガイド板１５４の側面１５４ｂに接触しても、スライド板５４とガイド板１５４とが導通してしまうことはなく、スライド板５４の内側面５４ｂ１とガイド板１５４の側面１５４ｂとは、間に誘電体が介在した電界結合方式での電極面としての機能を維持する。

さらに、移動電極ユニット５１の各々が横方向に移動可能にフローティングされた状態となっているので、レール１０１に対する各移動電極ユニット５１の横方向の位置決めを厳密に行う必要がない。したがって、「背景技術」の項で説明した従来の無接点給電装置のように、高価なリニアガイド装置が不要であり、コストを低減することができる。また、特にレール１０１が極めて長尺であると、その全長に亘ってガイド板１５４の側面１５４ｂを厳密な平面とすることが実際上困難であるから、ガイド板１５４の側面１５４ｂは、僅かではあっても、横方向への変位を含むものとなる。このような場合であっても、移動電極ユニット５１の各々は、横方向に移動可能にフローティングされた状態となっているので、ガイド板１５４の側面１５４ｂの横方向への変位に対応することができる。

また、トロリー１がレール１０１に沿ってスライドしている際に移動電極ユニット５１が横方向に移動してスライド板５４の内側面５４ｂ１がガイド板１５４の側面１５４ｂに接触しても、それにより、スライド板５４がガイド板１５４から反力を受けて反対方向に移動するから、スライド板５４の内側面５４ｂ１がガイド板１５４の側面１５４ｂに接触したままの状態で、スライドが継続することがない。つまり、スライド板５４の内側面５４ｂ１は、長い距離に亘って、ガイド板１５４の側面１５４ｂに摺接することがない。したがって、スライド板５４の内側面５４ｂ１とガイド板１５４の側面１５４ｂとの摺接によって、前記絶縁性材料から成る被膜が摩滅してしまうことがない。

このように、本実施の形態において、無接点給電装置は、レール１０１と、レール１０１に対して移動可能なトロリー１とを備え、電界結合方式によって、レール１０１とトロリー１との間での電力の伝達が可能である。そして、レール１０１は、前後方向に延在する少なくとも１つのガイド板１５４を含み、トロリー１は、ガイド板１５４に沿って前後方向に移動可能であるとともに、ガイド板１５４の板厚方向に移動可能な少なくとも１つの移動電極ユニット５１を含み、移動電極ユニット５１は、ガイド板１５４の両側面にそれぞれ対向する一対のスライド板５４と、一対のスライド板５４同士の間隔を一定に保持するとともに、一対のスライド板５４同士を導通させるスペーサ部材５２とを含んでいる。

これにより、一方のスライド板５４がガイド板１５４の板厚方向に移動してガイド板１５４との間隙が変化しても、他方のスライド板５４が反対方向に移動してガイド板１５４との間隙が反対に変化するので、一対の移動電極ユニット５１とガイド板１５４との間の静電容量Ｃは大きく低下することがない。しかも、電極面積Ｓが、スライド板５４がガイド板１５４の一方にのみ配設された場合の２倍になるので、十分に大きな静電容量Ｃを常に維持することができる。したがって、構造が簡素で、製作が容易で、低コストでありながら、大電力の安定給電が可能な、信頼性の高い無接点給電装置を得ることができる。

また、少なくともガイド板１５４の両側面には誘電体から成る被膜が形成されている。したがって、仮に移動電極ユニット５１が横方向に大きく移動してスライド板５４がガイド板１５４に接触しても、スライド板５４とガイド板１５４とが導通してしまうことはなく、スライド板５４とガイド板１５４とは、間に誘電体が介在した電界結合方式での電極としての機能を維持することができる。

さらに、レール１０１は、互いに平行に、かつ、その板厚方向に並列に配置された複数のガイド板１５４を含み、トロリー１は、ガイド板１５４の板厚方向に並列に配置された複数の移動電極ユニット５１を含み、移動電極ユニット５１の各々は、相互に独立してガイド板１５４の板厚方向に移動可能である。これにより、電極としての機能する面積を大きくすることができ、より大きな電力の給電が可能となる。

さらに、複数の移動電極ユニット５１の各々は、ガイド板１５４の板厚方向に延在する長尺リベット６２に隙間嵌めされている。したがって、各移動電極ユニット５１は、相互に独立して自由にガイド板１５４の板厚方向に移動することができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図７は第２の実施の形態における無接点給電装置の斜視図である。

本実施の形態において、レール１０１は、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

また、本実施の形態において、トロリー１が含む移動電極ユニット５１の各々は、スペーサ部材５２とスライド板５４とが一体的に作製された単一の部材となっている。具体的には、スペーサ部材５２とその両側のスライド板５４の上側部分とが一体化してスライド板結合体５５を構成している。そして、該スライド板結合体５５には、長尺リベット通過孔５５ｅが形成されている。そして、短尺リベット６１と、スペーサ部材５２の短尺リベット通過孔５２ｄ及び長尺リベット通過孔５２ｅと、スライド板５４の短尺リベット通過孔５４ｄ及び長尺リベット通過孔５４ｅとが省略されている。

そして、複数（図に示される例においては、３つ）の移動電極ユニット５１は並列に配設され、各移動電極ユニット５１の長尺リベット通過孔５２ｅが一致させられて、長尺リベット６２の軸部材６２ａがすべての移動電極ユニット５１の長尺リベット通過孔５５ｅに挿入される。その後、長尺リベット６２の軸部材６２ａの端部を塑性変形させて軸部材６２ａより大径の頭部６２ｂが形成され、すべての移動電極ユニット５１が連結される。したがって、すべての移動電極ユニット５１は、ともに、レール１０１の前後方向にスライドすることができる。この際、隣接する移動電極ユニット５１同士の間には間隙５７が存在し、各移動電極ユニット５１が相互に横方向に移動可能となるように、すべての移動電極ユニット５１を緩やかに連結する。これにより、トロリー１を得ることができる。

なお、その他の点の構成、動作及び効果については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

このように、本実施の形態において、スペーサ部材５２及び一対のスライド板５４は一体的に作製された単一の部材である。したがって、移動電極ユニット５１を高精度で、容易に製造することができる。

次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図８は第３の実施の形態における無接点給電装置の斜視図である。

本実施の形態において、レール１０１は、前記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

また、本実施の形態において、トロリー１が含む移動電極ユニット５１の各々は、前記第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

そして、本実施の形態において、移動電極ユニット５１を接続するユニット接続部材としての長尺リベット６２には、隣接する移動電極ユニット５１同士を導通させるための電気的ユニット接続部材として、弾性導電部材６３が取付けられている。具体的には、長尺リベット６２の軸部材６２ａにおける隣接する移動電極ユニット５１同士の間に露出した部分の周囲に弾性導電部材６３が取付けられ、かつ、該弾性導電部材６３の横方向（Ｙ軸方向）両端が両側に位置する移動電極ユニット５１のスライド板結合体５５の側面に接触している。

前記弾性導電部材６３は、横方向（Ｙ軸方向）に伸縮可能な弾性材であって、かつ、導電性を有する材料であれば、いかなる種類の材料から成るものであってもよく、例えば、発泡金属、金属製コイルスプリング、金属製網、導電性ゴム等から成る。また、前記弾性導電部材６３は、あらかじめ筒状の形状に製作された部材の貫通孔に軸部材６２ａを挿入したものであってもよいし、長尺の柔軟な板状の部材を軸部材６２ａの周囲に巻付けたものであってもよい。このように、横方向に伸縮可能な弾性導電部材６３を長尺リベット６２の軸部材６２ａにおける隣接する移動電極ユニット５１同士の間に露出した部分に取付けることによって、各移動電極ユニット５１が横方向に移動して隣接する移動電極ユニット５１同士の間隙５７の大きさが変化しても、隣接する移動電極ユニット５１同士の導通状態を確実に維持することができる。

なお、その他の点の構成、動作及び効果については、前記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

このように、本実施の形態において、隣接する移動電極ユニット５１同士の間には、ガイド板１５４の板厚方向に伸縮可能であって、隣接する移動電極ユニット５１同士を導通させる弾性導電部材６３が配設されている。したがって、各移動電極ユニット５１が横方向に移動しても、隣接する移動電極ユニット５１同士の導通状態を確実に維持することができる。

次に、第４の実施の形態について説明する。なお、第１〜第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第３の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図９は第４の実施の形態における無接点給電装置の斜視図である。

本実施の形態において、レール１０１は、前記第１〜第３の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

また、本実施の形態において、トロリー１が含む移動電極ユニット５１の各々は、前記第２及び第３の実施の形態と同様に、スペーサ部材５２とその両側のスライド板５４の上側部分とが一体化してスライド板結合体５５を構成しているが、前記第２及び第３の実施の形態とは異なり、移動電極ユニット５１は、長尺リベット６２でなく、接続ブロック１１によって接続されている。すなわち、本実施の形態においては、ユニット接続部材として、長尺リベット６２でなく、接続ブロック１１が使用される。

該接続ブロック１１は、前後方向（Ｘ軸方向）及び横方向（Ｙ軸方向）に延在する矩形の平板状の天板１４と、該天板１４の下面から下方（Ｚ軸負方向）に垂直に延在するとともに前後方向に直線的に延在する帯板状の複数のユニット保持板１３とを含んでいる。該ユニット保持板１３は、各移動電極ユニット５１のスライド板結合体５５を両側から保持する部材であり、移動電極ユニット５１の数（図に示される例において、３つ）より１つ多い数（図に示される例において、４つ）が配設されている。そして、ユニット保持板１３の下端からは横方向に突出する保持突部１３ａが形成されている。なお、該保持突部１３ａは、隣接する移動電極ユニット５１同士の間に位置するユニット保持板１３の下端からは横方向両側に突出し、天板１４の横方向両端から延在するユニット保持板１３の下端からは横方向片側にのみ突出する。また、隣接するユニット保持板１３同士の間には、前後方向に延在する保持溝１２が形成されている。そして、該保持溝１２内の横方向両側における保持突部１３ａの上方部分は、保持凹部１２ａとなっている。なお、前記接続ブロック１１は、金属等の導電性の材料から成る一体的に作製された単一の部材であることが望ましい。

一方、本実施の形態において、移動電極ユニット５１のスライド板結合体５５における横方向両側の側面には、前後方向に延在する溝状の被保持凹部５８が形成されている。そして、前記スライド板結合体５５における横方向両側の側面における被保持凹部５８の上方部分は、被保持突部５９となっている。

そして、各移動電極ユニット５１は、スライド板結合体５５が対応する保持溝１２内に挿入されることによって、接続ブロック１１により保持される。具体的には、スライド板結合体５５の被保持突部５９が保持溝１２の保持凹部１２ａ内に進入し、ユニット保持板１３の保持突部１３ａがスライド板結合体５５の被保持凹部５８内に進入した状態となる。なお、保持溝１２の各部における横方向の寸法は、スライド板結合体５５の対応部分の横方向の寸法よりも大きく、望ましくは、電極間隙ｄよりも大きく、設定されているので、各移動電極ユニット５１は、保持溝１２にルーズフィットされた状態となり、横方向に自由に移動することができる。そして、スライド板結合体５５が対応する保持溝１２内に収容された後、天板１４の前後両端面において各保持溝１２に対応する位置には、下方に延在するストッパ１５が取付けられる。該ストッパ１５の下端近傍がスライド板結合体５５の前後両端面に係合することによって、スライド板結合体５５が保持溝１２から抜出ることが防止される。これにより、トロリー１を得ることができる。

なお、その他の点の構成、動作及び効果については、前記第１〜第３の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

このように、本実施の形態において、トロリー１は、ガイド板１５４の板厚方向に並列に配置された複数の保持溝１２が形成された接続ブロック１１を含み、複数の移動電極ユニット５１の各々は、各保持溝１２内に隙間嵌めされて保持される。したがって、トロリー１を高精度で、容易に製造することができる。

なお、本開示は一例にすぎず、本開示の趣旨を保った適宜変更であって当業者が用意に想到し得るものは本開示の範囲に含まれる。図面で示す各部の幅、厚さ及び形状等は模式的に表されており、本開示の解釈を限定するものではない。

また、本明細書の開示は、好適で例示的な実施の形態に関する特徴を述べたものである。ここに添付された特許請求の範囲内及びその趣旨内における種々の他の実施の形態、修正及び変形は、当業者であれば、本明細書の開示を総覧することにより、当然に考え付くことである。

本開示は、無接点給電装置に適用することができる。

１ トロリー
１１ 接続ブロック
１２ 保持溝
１２ａ 保持凹部
１３ ユニット保持板
１３ａ 保持突部
１４ 天板
１５ ストッパ
５１ 移動電極ユニット
５２ スペーサ部材
５２ａ、５４ａ 下面
５２ｃ、５４ｃ、１５２ａ、１５４ａ 上面
５２ｄ、５４ｄ 短尺リベット通過孔
５２ｅ、５４ｅ、５５ｅ 長尺リベット通過孔
５３ スライド溝
５４ スライド板
５４ｂ、１５４ｂ 側面
５４ｂ１ 内側面
５４ｂ２ 外側面
５５ スライド板結合体
５７ 間隙
５８ 被保持凹部
５９ 被保持突部
６１ 短尺リベット
６１ａ、６２ａ 軸部材
６１ｂ、６２ｂ 頭部
６２ 長尺リベット
６３ 弾性導電部材
１０１ レール
１５２ 基板
１５３ ガイド溝
１５４ ガイド板
８１１ 移動ヘッド
８５１ 移動電極
８５４ 移動電極板
９２１ ガイドビーム
９５１ 固定電極
９５４ 固定電極板

Claims (7)

1. （ａ）固定電極装置と、該固定電極装置に対して移動可能な移動電極装置とを備え、電界結合方式によって、前記固定電極装置と移動電極装置との間での電力の伝達が可能な無接点給電装置であって、
   （ｂ）前記固定電極装置は、前後方向に延在する少なくとも１つの固定電極板を含み、
   （ｃ）前記移動電極装置は、前記固定電極板に沿って前後方向に移動可能であるとともに、前記固定電極板の板厚方向に移動可能な少なくとも１つの移動電極ユニットを含み、
   （ｄ）該移動電極ユニットは、前記固定電極板の両側面にそれぞれ対向する一対の移動電極板と、該一対の移動電極板同士の間隔を一定に保持するとともに、該一対の移動電極板同士を導通させるスペーサ部材とを含むことを特徴とする無接点給電装置。
2. 少なくとも前記固定電極板の両側面には誘電体から成る被膜が形成されている請求項１に記載の無接点給電装置。
3. 前記スペーサ部材及び一対の移動電極板は一体的に作製された単一の部材である請求項１又は２に記載の無接点給電装置。
4. 前記固定電極装置は、互いに平行に、かつ、その板厚方向に並列に配置された複数の前記固定電極板を含み、
   前記移動電極装置は、前記固定電極板の板厚方向に並列に配置された複数の前記移動電極ユニットを含み、該移動電極ユニットの各々は、相互に独立して前記固定電極板の板厚方向に移動可能である請求項１〜３のいずれか１項に記載の無接点給電装置。
5. 隣接する前記移動電極ユニット同士の間には、前記固定電極板の板厚方向に伸縮可能であって、隣接する前記移動電極ユニット同士を導通させる弾性導電部材が配設されている請求項４に記載の無接点給電装置。
6. 複数の前記移動電極ユニットの各々は、前記固定電極板の板厚方向に延在するユニット接続部材に隙間嵌めされている請求項４又は５に記載の無接点給電装置。
7. 前記移動電極装置は、前記固定電極板の板厚方向に並列に配置された複数の保持溝が形成された接続ブロックを含み、
   複数の前記移動電極ユニットの各々は、各保持溝内に隙間嵌めされて保持される請求項４又は５に記載の無接点給電装置。