JP3306890B2 - 移動体の無接触給電設備およびそのピックアップユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体の無接触給電設
備、特にレール軌道に案内されて荷を搬送する自走搬送
台車の無接触給電設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の移動体およびその給電装置を、図
７および図８に基づいて説明する。移動体としての搬送
用車体Ｖは、駆動トロリー1A、従動トロリー1B、および
これらトロリー1A，1Bにて支持される物品搬送用キャリ
ア1Cから構成され、この車体Ｖを移動自在に案内する案
内レールＢとが設けられている。

【０００３】駆動トロリー1Aは、案内レールＢの上部に
係合する走行用車輪２、案内レールＢの下部に両横側か
ら接触する振れ止めローラ３、および集電子ユニットＤ
を備え、走行用車輪２が減速機付電動モータ４にて駆動
される。また従動トロリー1Bは、案内レールＢの上部に
係合する走行用車輪５、および案内レールＢの下部に両
横側から接触する振れ止めローラ６を備えている。

【０００４】案内レールＢは、その上部に車輪案内部
７、その下部にローラ案内部８を備え、横一側部に連結
される支持枠９によって、天井などから吊り下げ状態に
支持され、また案内レールＢの支持枠９が取り付けられ
た側部とは他方の側部に、通電レールユニットＵが取り
付けられている。

【０００５】この通電レールユニットＵは、電力を３相
交流にて車体Ｖに供給し、かつ走行制御用信号を車体Ｖ
に伝達するために設けられたものであって、４本の通電
レールＬを備え、各通電レールＬを並列状態に支持する
レール支持枠10が案内レールＢに設けた上下一対の係止
部11に係止された状態でビス止めされている。

【０００６】通電レールＬは、図８(b) に拡大して示す
ように、銅などの導電材にて形成されるレール本体12
と、合成樹脂などの非導電材にて形成されるホルダー13
とからなり、ホルダー13には、レール本体12の両横側部
から集電子側に突設される一対の防護壁部が備えられ、
またレール本体12の集電子接触面が、レール横巾方向中
央側ほど奥側に位置する凹入面に形成されている。

【０００７】集電子ユニットＤは、図７に示すように、
各通電レールＬのそれぞれに一対の集電子14を備え、１
つの通電レールＬに対する一対の集電子14が、車体Ｖの
前後方向に間隔を隔てて位置され、車体前方の４つの集
電子14が、１つのユニットにまとめられ、同様に車体後
方の４つの集電子14が１つのユニットにまとめられてい
る。

【０００８】上記構成により、移動体の車体Ｖは、案内
レールＢの通電レールユニットＵの通電レールＬから集
電子14を介して給電され、給電された減速機付電動モー
タ４にて走行用車輪２が駆動され、案内レールＢに案内
されて移動する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の移動体の給電設備では、通電レールＬのレール本体
12と集電子14は互いの接触により磨耗するため、メンテ
ナンスが不可欠でおり、またゴミがでるという問題があ
った。さらに通電レールＬの導電材（レール本体12）が
露出するため、感電する危険があり、さらにスパークが
発生するため、防爆エリアでは使用できないという問題
があった。

【００１０】このような問題を解決するため、図９に示
すような、無接触の給電設備が提案されている。図９の
無接触の給電設備は、移動体の充電ステーションに固定
した１次コア21と、このステーションに停止した移動体
22の下部に垂設した２次コア23がギャップ長ｇで対向し
て磁路を設け、電力を伝達するように構成されている。
すなわち、充電ステーションに設けられた１次側コア21
に巻かれたコイル24に交流電流が通電されると、２次側
コア23に巻かれたコイル25に起電力が発生し、このコイ
ル25に発生した交流電流は交流−直流変換部26を介して
バッテリ27へ供給され、バッテリ27が充電される。この
バッテリ27を駆動電源として移動体22は走行用車輪28を
駆動して走行する。

【００１１】しかし、このような構成では、一旦充電ス
テーションで停止しないと、充電されないため、作業効
率が悪く、また１次コア21を走行路に沿って敷設すれば
このような問題は解決されるが、製作が困難であり、コ
スト的に不可能であった。さらに、ギャップ長ｇの変化
により１次側のインダクタンスが大きく変化するため、
１次側電流値が大きく変化し、２次側電圧値が大きく変
化することから、過電流、過電圧が発生し、保護装置が
動作して給電できないことがあった。

【００１２】本発明は上記問題を解決するものであり、
無接触で、安全に、かつ安定して給電できる移動体の無
接触給電設備を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
請求項１に記載の移動体の無接触給電設備は、移動体が
走行するレール軌道の横一側部に沿って高周波電流を流
す一対の誘導線路を張設し、前記移動体に、断面がＨ形
の磁性部材の上下面の凹部に渡ってコイルを巻いて形成
したピックアップユニットを、このピックアップユニッ
トの上下面のコイルが前記誘導線路に沿い、かつピック
アップユニットの中心が前記一対の誘導線路の上下方向
のほぼ中央で、レール軌道に対して垂直に取り付け、前
記ピックアップユニットのコイルと前記誘導線路の周波
数に共振する共振回路を形成するコンデンサを設けたこ
とを特徴とするものである。また請求項２に記載のピッ
クアップユニットは、移動体の無接触給電設備に使用さ
れ、高周波電流を流す１次側誘導線路より起電力が誘起
されるピックアップユニットであって、断面がＨ形の磁
性部材と、この磁性部材の両面の凹部に渡って巻回され
たコイルから形成され、前記コイルが巻回された磁性部
材の凹部が、前記１次側誘導線路に沿って配置されるこ
とを特徴とするものである。また請求項３に記載のピッ
クアップユニットは、請求項２に記載のピックアップユ
ニットであって、断面がＨ形の磁性部材の移動体側側部
に板状の第２の磁性部材を取り付け、コイルは、コンデ
ンサとともに誘導線路の周波数に共振する共振回路を形
成し、負荷に給電することを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】上記請求項１に記載の発明の構成により、誘導
線路に発生する磁束によって移動体のコイルに起電力が
発生することで、移動体は走行中にも無接触で給電さ
れ、レール軌道に案内されて走行する。またコイルの中
心が上下一対の誘導線路の中央で、レール軌道に対して
垂直に取付けられることから、コイルは誘導線路で発生
する磁束密度が最も大きい位置に位置し、最も大きい起
電力が誘起され、効率よく給電される。また、コイルは
レール軌道のカーブ部でも誘導線路に接触することな
く、車体はカーブ部をスムーズに曲がることができる。
また上記請求項２に記載の発明の構成により、誘導線路
に発生する磁束によって、コイルに起電力が発生し給電
される。また上記請求項３に記載の発明の構成により、
断面がＨ形の磁性部材の移動体側側部に板状の第２の磁
性部材が取り付けられ、この第２の磁性部材にも磁路が
形成される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。なお、従来例の図７および図８と同一の構成に
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００１６】図１は本発明の移動体の無接触給電設備の
側面図、図２は本発明の移動体の無接触給電設備の移動
体の一部断面正面図である。本発明の移動体の無接触給
電設備は、案内レールＢでは、従来例の通電レールユニ
ットＵに替えて誘導線路ユニットＸを設け、車体Ｖで
は、従来例の集電子ユニットＤに替えてピックアップユ
ニットＰを設け、さらに電源装置Ｍを設けて構成されて
いる。

【００１７】誘導線路ユニットＸは、案内レールＢの横
一側部に案内レールＢに沿って所定間隔置きに上下一対
のハンガー31が垂直に突設されたブラケット32が取り付
けられ、各ハンガー31の先端には案内レールＢに沿って
樹脂製のダクト33が張設され、各ダクト33には、始端が
電源装置Ｍに接続され、終端が接続された通電方向の異
なるループ状の誘導線路34が敷設されて構成されてい
る。この誘導線路34は、絶縁した細い素線を集めて形成
した撚線（以下、リッツ線と呼ぶ）を絶縁体、たとえば
樹脂材によりカバーして構成されている。

【００１８】また、ピックアップユニットＰは、図３に
示すように、断面がＨ形の横方向（図２において案内レ
ールＢに沿う方向）に長い、磁性部材であるフェライト
35に、上下面の凹部に渡って、たとえば10〜20ターンの
上記リッツ線を巻いてピックアップコイル36を形成し、
フェライト35の車体Ｖ側の側部にフェライト板37を取付
け、このフェライト板37の両端に板状の取付け部材38を
垂直に取付けて構成されている。取付け部材38には、図
３(c) に示すように、両端が半円状の縦長の取付け孔38
Ａが設けられている。この取付け部材38と、車体Ｖから
案内レールＢ側に突出された一対の支持部材39を、それ
ぞれの取付け孔38Ａ，39Ａ間を貫通したボルト40Ａによ
り連結し、ピックアップユニットＰのフェライト35の中
心Ｌがほぼ誘導線路ユニットＸの一対のダクト33の中央
で、案内レールＢに対して垂直に位置するように、ピッ
クアップユニットＰを矢印で示すように回転させ、上下
方向に移動させて調整し、ナット40Ｂを締めつけること
で、車体Ｖに固定している。誘導線路34に通電（交流）
されると、ピックアップコイル36に起電力が発生する。

【００１９】電源装置Ｍと車体（移動体）Ｖの回路構成
を図４の回路図にしたがって説明する。電源装置Ｍは、
ＡＣ200 Ｖ３相の交流電源41と、コンバータ42と、正弦
波共振インバータ43と、過電流保護用のトランジスタ44
およびダイオード45とを備えている。コンバータ42は全
波整流用のダイオード46と、フィルタを構成するコイル
47とコンデンサ48と抵抗49とこの抵抗49を短絡するトラ
ンジスタ50とから構成され、正弦波共振インバータ43
は、図中に示すように交互に発振される矩形波信号によ
り駆動されるトランジスタ51，52と、電流制限用のコイ
ル53と、トランジスタ51，52に接続される電流供給用の
コイル54と、誘導線路34と並列共振回路を形成するコン
デンサ55とから構成されている。なお、トランジスタ制
御装置は省略している。

【００２０】また車体Ｖは、ピックアップコイル36に並
列に、このピックアップコイル36と誘導線路34の周波数
に共振する共振回路を構成するコンデンサ56を設け、こ
の共振回路のコンデンサ56に並列に整流用のダイオード
57を接続し、このダイオード57に出力を所定電圧に制御
する安定化電源回路58を接続し、この安定化電源回路58
に負荷、たとえばインバータ63を介してモータ４を接続
して構成している。安定化電源回路58は、電流制限用の
コイル59と出力調整用トランジスタ60と、フィルタを構
成するダイオード61およびコンデンサ62から構成されて
いる。なお、トランジスタ制御装置は省略している。

【００２１】上記電源装置Ｍと誘導線路34と車体Ｖの回
路構成による作用を説明する。まず、交流電源41から出
力されるＡＣ200 Ｖ３相の交流はコンバータ42により直
流に変換され、正弦波共振インバータ43により高周波、
たとえば10kHz の正弦波に変換されて誘導線路34に供給
される。この誘導線路34に発生する磁束により、誘導線
路34の周波数に共振する案内レールＢ上に位置する車体
Ｖのピックアップコイル36に大きな起電力が発生し、こ
の起電力により発生した交流電流はダイオード57で整流
され、安定化電源回路58により所定の電圧に整圧されて
インバータ63を介して減速機付電動モータ４に供給さ
れ、移動体の車体Ｖは、給電されたこのモータ４により
走行用車輪２が駆動され、案内レールＢに案内されて移
動する。

【００２２】このように、無接触で車体Ｖに給電するこ
とができ、よって従来のような通電レールＬの磨耗、ゴ
ミの発生を無くすことができ、メンテナンスフリーを実
現することができる。またピックアップコイル36の中心
Ｌが誘導線路ユニットＸの一対のダクト33の中央で、案
内レールＢに対して垂直に位置するように調整でき、固
定されることから、図５に示すように、ピックアップコ
イル36は誘導線路34で発生する磁束密度が最も大きい位
置に位置し、最も大きい起電力が誘起され、効率よく給
電でき、またピックアップコイル36は案内レールＢのカ
ーブ部でも誘導線路34に接触することなく、車体Ｖはカ
ーブ部をスムーズに曲がることができる。また、断面が
Ｈ形のフェライト35に、上下面の凹部に渡って、リッツ
線を巻いてピックアップコイル36を形成することによ
り、両端の凸部によってリッツ線が保持されることでリ
ッツ線が巻きやすくなり、作業能率を上げることができ
る。さらにこの両端の凸部は透磁率の高いことから、磁
路が形成され、より高い起電力を発生することができ
る。

【００２３】また誘導線路34の長さはピックアップコイ
ル36の長さに比較して格段に長いため、たとえば誘導線
路34の長さ100 ｍに対してピックアップコイル36の長さ
10〜15ｃｍであるため、誘導線路34の１次側インダクタ
ンスはほぼ一定となり、また電源装置Ｍのコンデンサ55
と誘導線路34は共振回路を構成していることから、誘導
線路34にほぼ一定の大きな電流値で、高周波で正弦波の
１次側電流を流すことができ、またピックアップコイル
36の２次側が共振回路となることで、図６に示すよう
に、共振周波数ｆ_o で２次側に大きな電圧ｖ（図中では
1000〜2000Ｖ）が発生し、誘導線路34とピックアップコ
イル36間のギャップ長が変化しても、誘導線路34の周波
数が多少変動しても、さらに２次側の共振周波数が誘導
線路34の周波数から多少変動しても、周波数ｆ₁ 〜ｆ₂
の範囲では所定値（図中では300 Ｖ）以上の２次側電圧
を発生することができ、よって大きな電力を安定して供
給することができる。したがって、ギャップ長の調整を
ラフに行え、作業性がよくなり製作を容易にすることが
できる。また１次側にコアが不要となることで、容易に
低コストで線路を敷設することができる。

【００２４】さらに誘導線路34とピックアップコイル36
に絶縁体でカバーされたリッツ線を使用することによ
り、導電部の露出がなくなり、安全性を高めることがで
き、またスパークがでなくなることから、火災などの危
険がなくなり、また防爆エリアでも使用することが可能
となる。さらに、誘導線路34には正弦波が給電されるこ
とにより、高調波が発生せず、ラジオノイズの発生を無
くすことができる。

【００２５】なお、本実施例では、２本の誘導線路34を
案内レールＢに敷設する構成としているが、案内レール
Ｂに２本の誘導線路34を敷設できない場合、一方の誘導
線路34のみを案内レールＢに沿って敷設し、他方の誘導
線路34は他の経路を通し、１本の誘導線路34にのみ近接
してピックアップコイル36が移動する構成としてもよ
い。なお、このときパワーダウンとなることはいうまで
もない。さらに案内レールＢに２本以上の誘導線路34を
敷設して、パワーアップを図ることができる。

【００２６】また、本実施例では、左右方向に移動する
車体Ｖについて記載しているが、レール軌道に沿って上
下方向に移動する車体（移動体）にも、同様に適用で
き、同様の効果を期待することができる。

【００２７】また、本実施例では、ピックアップユニッ
トＰの取付け位置を取付け部材38の取付け孔38Ａの構造
ににより調整できるよう構成しているが、このような構
造に限らず、ピックアップユニットＰの取付け位置を調
整できる構造であればよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
イルに起電力が発生し、移動体は走行中にも無接触で給
電されることによって、従来のような通電レールの磨
耗、ゴミを無くすことができ、メンテナンスフリーを実
現することができる。またコイルの中心が上下一対の誘
導線路の中央で、レール軌道に対して垂直に取付けられ
ることから、コイルは誘導線路で発生する磁束密度が最
も大きい位置に位置し、最も大きい起電力が誘起され、
効率よく給電できる。また、コイルはレール軌道のカー
ブ部でも誘導線路に接触することなく、車体はカーブ部
をスムーズに曲がることができる。さらに、１次側にコ
アが不要となることで、容易に低コストで線路を敷設す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における移動体の無接触給電
設備の側面図である。

【図２】同移動体の無接触給電設備の一部断面正面図で
ある。

【図３】同移動体の無接触給電設備のピックアップコイ
ルの平面図、正面図、側面図である。

【図４】同移動体の無接触給電設備の回路構成図であ
る。

【図５】同移動体の無接触給電設備のピックアップコイ
ルの側面図である。

【図６】同移動体の無接触給電設備の２次側周波数−起
電力特性図である。

【図７】従来の移動体および給電装置の側面図である。

【図８】従来の移動体および給電装置の一部断面正面図
である。

【図９】従来の移動体の無接触給電設備の構成図であ
る。

【符号の説明】 Ｖ 搬送用車体 Ｂ 案内レール Ｘ 誘導線路ユニット Ｐ ピックアップユニット Ｍ 電源装置 34 誘導線路 35 フェライト 36 ピックアップコイル 37 フェライト板 38 取付け部材 39 支持部材 40 ボルト・ナット 43 正弦波共振インバータ 56 ピックアップコイルと共振回路を形成するコンデ
ンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−131687（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−145142（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−506099（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 5/00 B60M 7/00 H02J 17/00 B65G 43/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体が走行するレール軌道の横一側部
   に沿って高周波電流を流す一対の誘導線路を張設し、 前記移動体に、 断面がＨ形の磁性部材の上下面の凹部に渡ってコイルを
   巻いて形成したピックアップユニットを、このピックア
   ップユニットの上下面のコイルが前記誘導線路に沿い、
   かつピックアップユニットの中心が前記一対の誘導線路
   の上下方向のほぼ中央で、レール軌道に対して垂直に取
   り付け、 前記ピックアップユニットのコイルと前記誘導線路の周
   波数に共振する共振回路を形成するコンデンサを設けた
   ことを特徴とする移動体の無接触給電設備。
2. 【請求項２】 移動体の無接触給電設備に使用され、高
   周波電流を流す１次側誘導線路より起電力が誘起される
   ピックアップユニットであって、 断面がＨ形の磁性部材と、この磁性部材の両面の凹部に
   渡って巻回されたコイルから形成され、 前記コイルが巻回された磁性部材の凹部が、前記１次側
   誘導線路に沿って配置されること を特徴とするピックア
   ップユニット。
3. 【請求項３】 断面がＨ形の磁性部材の移動体側側部に
   板状の第２の磁性部材を取り付け、 コイルは、コンデンサとともに誘導線路の周波数に共振
   する共振回路を形成し、負荷に給電することを特徴とす
   る請求項２記載のピックアップユニット。