JP3257799B2 - 電気エネルギの無接触伝達装置 - Google Patents

電気エネルギの無接触伝達装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念による電気エ
ネルギ伝達装置に関する。
背景技術 この電気エネルギ伝達装置は、１次電流回路の固定の
送電線（Stromleitung）から可動の負荷（使用者）を有
する２次電流回路への電気エネルギの伝達に利用され
る。例えば、工業用組み立てシステムまたは乗用自動車
に使用される。
このような電気エネルギ伝達においては、無接触の誘
導的なエネルギ伝達が好適である。この無接触のエネル
ギ伝達は、摩耗し易い滑動の接点を必要としない。さら
に、送電線が剥き出しで横たわっているためアースでの
送電線の取り付けが困難になったり、送電線が汚れてい
ることにより接触が不十分になることがなくなる。しか
も、アース、デッキおよび壁における送電線を移動する
ことにより、従来の一般的な電源供給ガイドが取り除か
れる。
従来のエネルギ伝達装置における問題は、複数の負荷
の同時運転である。これは、負荷と固定の送電線との間
の相互作用により生じる。
通常の運転において、１次電流回路には交流電流が流
れている。負荷の２次電流回路は、コイルを介して１次
回路と接続され、かつ１次回路の周波数に共振する共振
回路を形成している。
負荷が僅かなエネルギを１次回路から受取ると、それ
に応じて負荷の電流回路のインピーダンスが高まる。相
互作用により、このインピーダンスは、１次回路に反映
される。１次回路のこの高められたインピーダンスによ
り、１次電流回路に電流が流れ、かつそれに伴って他の
負荷がエネルギが供給される状態となる。エネルギが全
く受取られないと、負荷のコイルは、１次回路の電流の
流れを完全に遮断する。負荷はまた、最初に独立して運
転できず、かつ個々ではその出力を調整することができ
ない。
このため、国際特許出願PCT92/17929号には、各負荷
に取り付けられた電気または機械的な減結合装置（Entk
opplungsvorrichtung）が開示されている。しかしなが
ら、この概念は、例えば、負荷の車両に、例えば油圧ピ
ストンなどの費用のかかる減結合装置の実施を必要とす
る。
国際公開WO93/23909号は、１次電流回路が電流の走行
方向に相前後して配置される電機子（Leiterschleife
n）を有している装置を記載している。これらの電機子
は、橋絡され、かつそれにより負荷が電界の範囲に存在
しないならば電流が流れない。しかしながら、この発明
は、無用な回路部材を切るだけでなく、遮断された１次
回路にも拘わらず複数の負荷に電流が供給されるので、
複数の負荷が運転される問題を解決しない。
発明の開示 したがって、本発明は、複数の負荷が、容易に、かつ
互いに独立してエネルギを供給されるエネルギ伝達装置
を提供することを目的とする。
この目的は、請求の範囲第１項の特徴により解決され
る。好適な実施形態は請求の範囲の従属項に示した。
図面を参照して、以下に、実施形態を詳細に説明す
る。
図面の簡単な説明 第１図は従来技術の誘導エネルギ伝達装置を示す回路
図である。
第２図は本発明によるエネルギ伝達装置を示す回路図
である。
発明を実施するための最良の形態 従来技術のエネルギ伝達装置は、交流電圧源１を介し
てエネルギを供給される送電線２を備えた１次電流回路
を有している。電流回路の共振運転のために一定の距離
に、コンデンサ３が送電線２に統合されている。
１次電流回路からエネルギを受取るために、電流負荷
100および200はそれぞれ、例えばＵ形状のフェライト磁
心４のまわりに巻回されるコイル５を有している。この
コイル５は、送電線６を介して負荷抵抗７と接続されて
いる。この負荷抵抗７は、例えば、自動車のモータまた
は調整回路であっても良い。さらに、２次電流回路は、
負荷抵抗７に対して並列に、コイル５に隣接するコンデ
ンサとして作用する装置を有している。これは、２次電
流回路が、共振回路を形成するために必須である。しか
しながら、明瞭にするために、このコンデンサは図示し
ていない。
電圧源１に高周波の交流電圧が与えられると、交流電
流が送電線２を通って流れ、この送電線のまわりに電磁
界が形成される。このことは、Ｕ形状のフェライト磁心
の磁界によるコイル５内に負荷の変位を導く。送電線２
に流れる電流の高周波の方向変化は、電磁界の絶え間な
い反転、かつそれによりコイル５中の負荷の変位の共振
方向の変換を導く。そのように誘導された交流電流は、
送電線６を介して負荷抵抗７に供給される。
第２図は、本発明によるエネルギ伝達装置を示してい
る。この装置は第１図の従来技術による１次電流回路の
負荷および部材を利用している。同様な構成部材には第
１図と同様な符号を使用している。
この本発明によるエネルギ伝達装置は、交流電圧源１
を備えた主送電線２を有している。この送電線２に並列
に補助送電線８が延びている。この補助送電線８は、一
定の距離離れた接続位置10,11において送電線２と接続
されている。本実施形態では、接続位置としてコンデン
サ３が使用されている。各々の２つの接続位置の間にお
いて、補助送電線８には監視装置43が設けられている。
また、各監視装置43に対して並列に、監視装置43によっ
て開閉されるスイッチ41を備えた電流分岐（Stromabzwe
igung）42が配置されている。
負荷100が、送電線２からの最大の出力を必要とする
場合、２つの隣接する接続位置10,11間のそれぞれ関連
する区間の監視装置43がスイッチ41を開放状態に切り換
える。これにより、監視装置43もまた開放されたスイッ
チ41も導通しないため、電流は補助送電線８を通って流
れない。したがって、全体の電流は、送電線２を通って
のみ、かつそれにより負荷100のコイル５に沿って流れ
る。
負荷100が、僅かな出力を必要とする場合、監視装置4
3がスイッチ41を閉じる。それにより電流が送電線２を
介してだけでなく、また補助送電線８および分岐送電線
42を介して流れる。送電線２の区域は、それにより僅か
に強く際立っており、かつ伝達される出力は僅かであ
る。
負荷の出力を連続的に調整するために、スイッチ41は
タイミングを合わせて閉止される。タイミング周波数ま
たは基準比の調整により、一定のスイッチの開放時にお
ける最大出力の伝達と、一定のスイッチの閉止時におけ
る最小出力の伝達との間の出力値が調整される。
オフされた負荷100による送電線２の遮断を回避する
ために、スイッチ41は連続的に閉止される。これによ
り、区間10,11において全体の電流が接続位置11の補助
送電線８および分岐送電線42を介してさらに導かれる。
負荷の変更された出力は、１次回路に逆に作用する。
それにより、局部の補助送電線分岐８における電圧の測
定、または最小の電流の流れを測定することによって監
視装置43によるスイッチ41の制御が実施される。与えら
れた値のずれに従い、監視装置43は、切り換えパルスを
出力してスイッチ41を切り換える。
スイッチ41を制御する他の方法は、監視装置43へ負荷
100自体の信号を伝達することである。そのために、無
接触のデータ伝達装置が負荷100,200および監視装置43
に設けられる。これらは、無線を介してまたはその他の
公知の原理により、誘導作用することができる。
その場合、それぞれの送電線分岐８に関して、第２図
に示すように、１つの監視装置43が設けられる。しかし
ながら、また、１つの中央の監視装置により複数の区間
を共同して制御することも可能である。負荷100,200
は、そのために、例えばその負荷自体の信号を共通の監
視装置43に送る。この信号により、それぞれのスイッチ
41を指示に応じて切り換えることができる。
図示してない他の実施形態において、スイッチ41の代
わりに、変更可能な、調整可能な抵抗（Regelwiderst
nde）が設けられる。補助送電線分岐８を介して電流の
流れを調整する場合は、スイッチの開閉によるだけでな
く、また調整可能な抵抗の抵抗値の高さの調整によって
行われる。
記載された出力制御は、それぞれ１つの区間で行われ
るので、区間の大きさを負荷100,200の大きさに適合さ
せるのが好ましい。個々の負荷100,200の独立した制御
の他の方法は、十分な運転間隔の遵守である。
フロントページの続き (72)発明者 フォンホーフ，エバーハルト ドイツ連邦共和国 デー―79576 バイ ル・アム・ライン，ラートハウスプラッ ツ ５ (56)参考文献 特開 平１−39202（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−170681（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−126319（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−506099（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−501435（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−501436（ＪＰ，Ａ) 西独国特許出願公開4236340（ＤＥ, Ａ１) 米国特許5311973（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 38/14 H02J 17/00

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】交流電流が流れている１次送電線（２）か
    ら、この１次送電線（２）の電磁界からエネルギを取り
    出す少なくとも１つのコイル（５）をそれぞれ備えた複
    数の２次共振負荷電流回路（100,200）へエネルギを伝
    達する電気エネルギ無接触伝達装置において、 補助送電線（８）が、前記１次送電線（２）と並列に延
    び、かつ、第１の接続位置（10）から前記補助送電線
    （８）を介して第２の接続位置（11）へ電流を導くこと
    ができるように、複数の接続位置（10,11）を介して前
    記１次送電線（２）と接続され、 調整可能な抵抗（45）が、前記２つの接続位置（10,1
    1）との間の少なくとも１つの導体分岐において前記補
    助送電線（８）に設けられ、オフされた負荷（100,20
    0）による前記送電線（２）の遮断を妨げるように、監
    視装置（43）によって制御されることを特徴とする電気
    エネルギ無接触伝達装置。
  2. 【請求項２】前記調整可能な抵抗（45）が、前記補助送
    電線（８）を導通または非導通に切り換えるために開閉
    されるスイッチ（41）によって構成されることを特徴と
    する請求の範囲第１項記載の電気エネルギ無接触伝達装
    置。
  3. 【請求項３】前記接続位置（10,11）が、コンデンサ
    （３）として構成されることを特徴とする請求の範囲第
    １項または第２項記載の電気エネルギ無接触伝達装置。
  4. 【請求項４】前記スイッチ（41）が、前記負荷（100,20
    0）の出力を制御するために、タイミングを合わせて閉
    止されることを特徴とする請求の範囲第１〜３項のいず
    れか１項記載の電気エネルギ無接触伝達装置。
  5. 【請求項５】前記監視装置（43）が、少なくとも１つの
    導体分岐の調整可能な抵抗（45）において電圧を監視
    し、かつ一定の値変化に際して制御パルスを前記調整可
    能な抵抗（45）に与えることを特徴とする請求の範囲第
    １〜４項のいずれか１項記載の電気エネルギ無接触伝達
    装置。
  6. 【請求項６】前記監視装置（43）が、前記１次送電線
    （２）の少なくとも１つの導体分岐の電流の流れを監視
    し、かつ一定の値変化に際して制御パルスを前記調整可
    能な抵抗（45）に与えることを特徴とする請求の範囲第
    １〜５項のいずれか１項記載の電気エネルギ無接触伝達
    装置。
  7. 【請求項７】前記監視装置（43）が、前記補助送電線
    （８）の少なくとも１つの導体分岐の測定される電流の
    流れを監視し、かつ一定の値変化に際して制御パルスを
    前記調整可能な抵抗（45）に与えることを特徴とする請
    求の範囲第１〜６項のいずれか１項記載の電気エネルギ
    無接触伝達装置。
  8. 【請求項８】少なくとも１つの負荷（100,200）が、無
    接触信号伝達用装置を有していることを特徴とする前記
    請求の範囲第１〜７項のいずれか１項記載の電気エネル
    ギ無接触伝達装置。
  9. 【請求項９】監視装置（43）が、負荷（100,200）の無
    接触で伝達される信号を受信し、かつそれから独立して
    少なくとも１つの調整可能な抵抗（45）用の制御パルス
    を与えることを特徴とする前記請求の範囲第１〜８項の
    いずれか１項記載の電気エネルギ無接触伝達装置。
  10. 【請求項１０】監視装置（43）が、複数の負荷（100,20
    0）の信号を受信し、かつ複数の調整可能な抵抗（45）
    を同時に制御することを特徴とする請求の範囲第１〜９
    項のいずれか１項記載の電気エネルギ無接触伝達装置。
  11. 【請求項１１】少なくとも１つの導体分岐（８）に、局
    部の調整可能な抵抗（45）の制御用の固有の監視装置
    （43）が配置されることを特徴とする請求の範囲第１〜
    10項のいずれか１項記載の電気エネルギ無接触伝達装
    置。
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