JP3327022B2

JP3327022B2 - 非接触給電装置

Info

Publication number: JP3327022B2
Application number: JP00207095A
Authority: JP
Inventors: 紀元蓑島; 泰治大立; 正己高三
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 2002-09-24
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JPH08188070A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動式移動体に非接触状
態で電力を供給する非接触給電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動式移動体としては、電車やモノレー
ル等の交通施設を始め、近年盛んに研究開発が進められ
ている電気自動車、工場の構内で部品などを運搬する車
両等、様々な形式のものが知られている。これらの電動
式移動体に電力を供給する手段の一つとしては、電気自
動車等に用いられる充電ステーション方式が採用されて
いる。しかしながら、充電ステーション方式において
は、移動体に搭載されたバッテリに蓄えられた電力が消
尽する度に充電ステーションに立ち寄り、そこで停止し
て充電を行う必要がある。このため、例えば、工場内の
部品運搬システムを充電ステーション方式で運用する
と、作業効率上無駄が生ずるという問題があった。従っ
て、電動式移動体が恒常の経路を移動するシステムの場
合には、もっと効率的な方式が望まれる。このような場
合に採用される電力供給方式の一つに給電線方式があ
る。

【０００３】給電線方式は、電車やモノレール等に見ら
れるように、接触式の電力供給方式が広く採られてい
る。しかしながら、この方式では、接触部分が磨耗する
ために適切な保守が不可欠であり、定期的に接触部の部
品を交換する必要がある。また、接触式の電力供給方式
では、その接触部において火花が発生する恐れがあるた
め、防爆を考慮する必要のある領域、例えば、揮発油等
が漂う場所では採用し難いという問題もあった。

【０００４】このような問題を解決するため、非接触式
の電力供給方式を採る必要がある。以下、給電線を用い
た非接触電力供給方式について、図５および図６を参照
しながら説明する。

【０００５】図７は、給電線から非接触状態で電力を供
給する方式の搬送システムを模式的に示す図である。同
図において、レール４は、車両３（破線で示す）の移動
経路に敷設されており、そのレール４に沿って銅線など
の導電線を絶縁材料で被覆した給電線５が配置されてい
る。給電線５は、レール４の始点Ｘから終点Ｙまでを一
往復するように設置されており、交流電源１から供給さ
れる高周波電流を通電する。車両３は、給電線５から電
力を得るための受電ユニット２を有し、その受電ユニッ
ト２が取り出す電力を利用してレール４の始点Ｘから終
点Ｙまでを移動する。

【０００６】図８は、図７の搬送システムの一部断面図
であり、給電方法を説明するために受電ユニット２およ
び給電線５を中心とした要部を示している。レール４は
コの字状に形成してあり、このコの字状のレール４に取
り囲まれて作られる内側の空間側に前記レール４の一端
から突出するガイド部６が設けられている。受電ユニッ
ト２にはガイドローラ７が設けられており、そのガイド
ローラ７によって前記レール４のガイド部６を両側から
挟み込み、車両３が移動する際に、受電ユニット２をレ
ール４に沿って移動させるようにしている。前記コの字
状のレール４に取り囲まれて作られる内側の空間には、
互いに反対方向の電流を流す給電線５、５（電線の往路
と復路）が、それぞれ所定の距離を隔て、且つ、支持部
材１０、１０に支持されて配置されている。受電ユニッ
ト２は、断面がＥ字型に形成されたフェライト製のＥ型
フェライトコア８を有し、図８に示すように、その中央
の突出部にコイル９が形成されている。

【０００７】Ｅ型フェライトコア８は、その２つの溝の
部分（以下、フェライトコア空間部という）に給電線
５、５をそれぞれ一本ずつ収納し、給電線５、５を流れ
る高周波電流が生成する交番磁界を、コイル９で受ける
ようにしている。そして、電磁誘導現象を利用し、受電
ユニット２が、その磁束の変化によってコイル９に発生
する電流から電力を取り出す。このようにして、給電線
５、５から受電ユニット２に非接触で電力を供給する。
なお、前記車両３は図示を省略しているが、機械的に安
定が保てるように定法の機械要素乃至機構を採用して構
成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記車両３
は一直線のレールに沿って往復移動をさせるばかりでは
なく曲がりくねらせて走行させる必要もある。そのよう
な場合、車両の走行路には幾つかの曲線レール部が設け
られる。しかしながら、受電ユニット２は給電線に沿っ
て一定の幅があるため、給電線は直線レール部分におい
ては前記フェライトコア空間部の全体に沿って、そのほ
ぼ中央に位置させることができるものの、曲線レール部
分ではその大部分が前記フェライトコア空間部の中央か
ら逸脱してしまい、給電線とフェライトコア空間部との
不即不離の関係が崩れてしまう。その結果、給電線から
の磁束が前記受電ユニット２のコイル９に鎖交せずに漏
れる漏磁束が増加して前記車両３への供給電力が少なく
なり、前記車両３の走行速度が低下してしまったり、そ
の他、車両３の走行動作が不安定になる等の不都合があ
った。

【０００９】そこで、本発明は前述の問題点に鑑み、車
両が走行路の曲線レール部分を走行する場合であって
も、車両が受給する電力を可及的に低下させずに走行可
能となるようにし、また、車両の安定な走行を確保でき
るようにした非接触給電装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、レールと該レ
ールに添設される給電線と該給電線に電磁結合する受電
ユニットを有する車両とを備える非接触給電装置におい
て、前記レールの直線レール部における直線レール部に
おけるレールと前記給電線との間の距離と前記レールの
曲線レール部におけるレールと前記給電線との間の距離
とを異ならせて形成したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】前記給電線と前記受電ユニットとの位置関係を
異ならせると、両者の電磁結合度合いが変化する。従っ
て、直線レール部におけるレールと給電線との間の距離
と曲線レール部におけるレールと給電線との間の距離と
を異ならせることで、曲線レール部を車両が走行する場
合にも、曲線レール部の曲がりに起因する電磁結合状態
の偏差が是正されて直線レール部での電磁結合状態に近
づけられる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
について詳細に説明する。図１は本発明の非接触給電装
置の要部を示す概略平面図である。同図において、レー
ル４は直線レール部４ａと曲線レール部４ｂとを含んで
いる。前記レール４の図において左側には従来技術の欄
で説明したのと同様に一対の給電線（往路と復路）５、
５を添設してあり、該給電線５、５は支持部材１０、１
０を介して前記レール４に取り付けてある。車両３は従
来技術の欄で説明したのと同様にレール４に沿って移動
させるようにしている。車両３に固定されている受電ユ
ニット２も従来技術の欄で説明したのと同様に構成して
いる。このように本発明は従来技術の欄で説明した構成
に共通する部分を多く有するので、以下の説明では従来
技術の欄で説明した事項も併せて引用する。

【００１３】前記直線レール部４ａと前記給電線５、５
との間の距離ｄは支持部材１０、１０で保持されてお
り、前記曲線レール部４ｂと前記給電線５、５との間の
距離ｄ _Cは支持部材１０_C、１０_Cで保持されている。
曲線レール部４ｂの前記給電線５、５が前記フェライト
コア空間部の入口（開口）から凸弧状に入り込む部分
（図１において曲線レール部４ｂが車両３の進行方向に
向いて右回りの部分）の場合、前記距離ｄ_Cは前記距離
ｄよりも長く設定し、且つ、前記フェライトコア空間部
の最も奥に入り込む給電線の部分が前記Ｅ型フェライト
コア８に接触しない程度に近づける。また、前記直線レ
ール部４ａでは前記給電線５、５の中心が前記フェライ
トコア空間部のほぼ中央に位置するよう前記距離ｄを設
定する。なお、図１の曲線レール部４ｂに弧状に描かれ
た点線は直線レール部４ａから前記距離ｄを保って前記
給電線５、５が前記曲線レール部４ｂに延び出した場合
を想定して描いた仮想線である。なお、前記Ｅ型フェラ
イトコア８の代わりにコ字型のフェライトコアやＥ型若
しくはコ字型のセンダストコアその他の磁性体材料のコ
ア部材を使用することができる。

【００１４】図２(a) 、(b) は直線レール部に用いられ
る支持部材と曲線レール部に用いられる支持部材の概略
側面図である。支持部材１０、１０_Cは座板１１を有
し、この座板１１から所定の間隔を開けて円柱体若しく
は角柱体のような突出体１２，１２、１２_C，１２_Cを
突出させてある。そして、前記突出体１２，１２の長さ
は前記距離ｄを保つのに適切な長さに形成してあり、前
記突出体１２_C，１２_Cは前記距離ｄ_Cを保つのに適切
な長さに形成してある。なお、突出体１２，１２、１２
_C，１２_Cの頭部は前記給電線５、５の表面の曲率に合
わせて抉ってあり、前記給電線５、５が前記突出体１
２，１２、１２_C，１２_Cの頭部にぴったりと収まるよ
うになっている。そして、前記給電線５、５と前記突出
体１２，１２、１２_C，１２_Cは一般に行われる公知の
保定手段により保定される。また、前記座板１１には取
り付け用の孔を穿設してあり、この孔にボルトや鋲を通
してレール４へ取り付けられる。なお、必要により、曲
線レール部に用いられる支持部材は前記支持部材１０_C
の前記突出体１２_Cの長さの異なる別の支持部材を形成
し、それを用いることもできる。

【００１５】前記支持部材１０、１０_Cを用いて前記給
電線５、５を支持すると、図１に示すように、曲線レー
ル部４ｂにおけるレールと給電線との間の距離は直線レ
ール部４ａから曲線レール部４ｂに移るにつれて漸増す
るように設定でき、曲線レール部４ｂから直線レール部
４ａに移る場合には漸減するように設定できる。

【００１６】図３(a) は給電線の支持部材の他の例を示
す上面図であり、図３(b) は図３(a) に示す支持部材の
ほぼ中央の概略断面図である。図３(c) は図３(a) 及び
図３(b) に示す支持部材のスペーサ及び給電線抑え部材
の概略拡大断面図である。同図において、支持部材１３
は座板１４を有し、この座板１４から所定の間隔を開け
て断面長方形の角柱状の突出体１５、１５を突出させて
ある。この突出体１５、１５の両側壁には段溝１６、１
６を形成してあり、図示のものでは、３つの段溝を形成
してある。前記突出体１５、１５の頭部にはスペーサ１
７と給電線抑え部材１８を設けてある。前記給電線抑え
部材１８は可撓性プラススチックなどで形成し、その脚
部に前記段溝１６に陥入する凸条１９、１９を形成して
ある。前記突出体１５、１５の頭部と前記給電線で前記
スペーサ１７を挟み前記給電線抑え部材１８の脚部を前
記段溝１６に向けて押し込めば、前記給電線抑え部材１
８の脚部の前記凸条１９、１９が前記段溝１６、１６に
陥入して前記給電線５、５が固定される。この支持部材
１３は前述のように構成してあるので、直線レール部の
支持部材として用いるときには、前記スペーサ１７を挟
んで前記給電線抑え部材１８の凸条１９、１９が最も座
板１４に近い段溝１６、１６に陥入されるようにする。
また、曲線レール部の支持部材として用いるときには、
前記直線レール部のスペーサよりも長さの長いスペーサ
１７を挟んで前記給電線抑え部材１８の凸条１９、１９
が前記突出体１５、１５の頭部側に位置する段溝１６、
１６に陥入されるようにする。従って、直線レール部と
曲線レール部とにそれぞれ応じた別々の支持部材を作ら
なくても済み、部材の共通化が図れる。

【００１７】図４は本発明の非接触給電装置と従来の非
接触給電装置とにおいて曲線レール部での給電線５、５
が前記フェライトコア空間部で占める位置関係を比較し
て説明する模式図である。同図において、従来の非接触
給電装置にあっては、フェライトコア空間部の長手方向
の中央部において、給電線５、５の中心はフェライトコ
ア空間部の幅方向の中央部に前記レール４から距離ｄを
隔てて位置している。そして、この給電線５、５の中心
からフェライトコアの壁面までには距離ｄ₁が残されて
いる。一方、フェライトコア空間部の長手方向の端部に
おいて、給電線５、５の中心はフェライトコアの壁面か
ら距離ｄ₂を隔てて位置している。このように従来の非
接触給電装置では曲線レール部に受電ユニット２がある
場合、給電線５、５は全体的に前記フェライトコア空間
部に浅く入ることになる。

【００１８】本発明の非接触給電装置にあっては、フェ
ライトコア空間部の長手方向の中央部では給電線５、５
の中心はフェライトコア空間部の幅方向の中央部よりも
もっとフェライトコアの壁面側に前記レール４から距離
ｄ_cを隔てて位置している。また、この給電線５、５の
中心からフェライトコアの壁面までには距離ｄ_c1が残さ
れている。一方、フェライトコア空間部の長手方向の端
部において、給電線５、５の中心はフェライトコアの壁
面から距離ｄ_c2を隔てて位置している。このように本発
明の非接触給電装置では曲線レール部に受電ユニット２
がある場合、給電線５、５を全体的に前記フェライトコ
ア空間部に深く入れるように構成している。即ち、本発
明の非接触給電装置にあっては、フェライトコアの幅方
向の空間部における直線レール部の給電線５、５の中心
位置（０：基準点）よりも曲線レール部にあっては＋Δ
ｘ^''だけ変位させた位置に給電線５、５の中心を配置し
ている。その結果、フェライトコア空間部の長手方向の
端部に位置する給電線５、５の中心位置の基準点０に対
する変位は−Δｘ^'となり、従来の非接触給電装置での
変位−Δｘに比べ小さな変位となる。なお、前記基準点
０よりも内側（＋ｘ方向）に給電線５、５が変位すると
受電ユニット２の出力が増大し、前記基準点０よりも外
側（−ｘ方向）に給電線５、５が変位すると受電ユニッ
ト２の出力が減少することが実験的に確かめられてい
る。これは、受電ユニット２のコイル９への鎖交磁束が
変化するためであると考えられる。

【００１９】図５(a) 及び図５(b) は給電線の支持部材
をレールへ取り付ける場合に採られていた従来の固定手
段を説明する概略模式図である。同図において、従来、
支持部材１０は固定用ねじ２０でレール４へ止着され、
且つ、取り付けや取り外しの容易さを考慮してか、図５
(b) に示すように、固定用ねじ２０はコア部材の端部に
接近した位置に置かれるのが常であった。そのため、図
５(a) 示すように受電ユニット２が曲線レール部に位置
する場合には、固定用ねじ２０とコア部材の端部との間
の距離が狭まり、ともすると、それらが接触し、コア部
材が損傷することがある。

【００２０】図６はコア部材と固定用ねじの接触を避け
得るよう構成した固定手段を示す図であり、(a) はその
上面図、(b) はその側面図、(c) はその正面図である。
各図に示されるように支持部材１０の固定用ねじ２０は
給電線５、５のほぼ平行に延びる長手方向を左右に見て
前記固定用ねじ２０の頭が前記給電線５、５に隠れて見
えなくなる位置に設けてある。即ち、固定用ねじ２０の
軸延位置は前記給電線５、５のほぼ中心からレールに至
るほぼ垂線と一致する位置に設けている。そして、図６
(c) に示すように支持部材１０の座板１１から突出する
突出体１２の幅Ｗ１は座板１１の幅Ｗ２よりも狭く設定
し、前記突出体１２の両脇の座板１１に前記固定用ねじ
２０の穿孔を形成してある。

【００２１】本発明の非接触給電装置は前述のように構
成しているが、曲線レール部の給電線が前記フェライト
コア空間部の入口（受電ユニット２の入口）から凹弧状
に入り込む部分の場合、前記距離ｄ_Cは前記距離ｄより
も短く設定し、且つ、前記フェライトコア空間部の最も
奥に入り込む給電線の部分が前記Ｅ型フェライトコア８
に接触しない程度に設定する。即ち、この場合には曲線
レール部におけるレールと給電線との間の距離は直線レ
ール部から曲線レール部に移るにつれて漸減するように
設定し、曲線レール部から直線レール部に移る場合には
漸増するように設定する。なお、本発明の非接触給電装
置は曲線レール部の給電線が前記フェライトコア空間部
の入口（受電ユニット２の入口）から凸弧状に入り込む
部分だけを前述のように構成することができ、逆に曲線
レール部の給電線が前記フェライトコア空間部の入口
（受電ユニット２の入口）から凹弧状に入り込む部分だ
けを前述のように構成することができ、或いは、その両
方について前述のように構成してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、直線レール部におけるレールと給電線との間の距
離と曲線レール部におけるレールと給電線との間の距離
とを異ならせて構成したので、受電ユニットが受給する
電力の低下を抑制したり、また、車両を安定に走行させ
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非接触給電装置の要部を示す概略平面
図である。

【図２】(a) は直線レール部に用いられる支持部材の概
略側面図であり、(b) は曲線レール部に用いられる支持
部材の概略側面図である。

【図３】(a) は給電線の支持部材の他の例を示す上面図
であり、(b) は(a) に示す支持部材のほぼ中央の概略断
面図であり、(c) は(a) 及び(b) に示す支持部材のスペ
ーサ及び給電線抑え部材の概略拡大断面図である。

【図４】本発明の非接触給電装置と従来の非接触給電装
置とにおいて曲線レール部での給電線がフェライトコア
空間部で占める位置関係を比較して説明する模式図であ
る。

【図５】(a) 及び(b) は給電線の支持部材をレールへ取
り付ける場合に採られていた従来の固定手段を説明する
概略模式図である。

【図６】コア部材と固定用ねじの接触を避け得るよう構
成した固定手段を示す図であり、(a) はその上面図、
(b) はその側面図、(c) はその正面図である。

【図７】給電線から非接触状態で電力を供給する方式の
搬送システムの従来例を模式的に示す図である。

【図８】図７の搬送システムの一部断面図であり、給電
方法を説明するために受電ユニットおよび給電線を中心
とした要部を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１交流電源２受電ユニット３車両４レール４ａ直線レール部４ｂ曲線レール部５給電線６ガイド部７ガイドローラ８Ｅ型フェライトコア９コイル１０支持部材１０_C 支持部材１１座板１２突出体１２_C 突出体１３支持部材１４座板１５突出体１６段溝１７スペーサ１８電線抑え部材１９凸条２０固定用ねじ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−165301（ＪＰ，Ａ) 特開平６−153305（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60M 7/00 B60L 5/00 H01F 38/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レールと該レールに添設される給電線と
該給電線に電磁結合する受電ユニットを有する車両とを
備える非接触給電装置において、前記レールの直線レール部におけるレールと前記給電線
との間の距離と前記レールの曲線レール部におけるレー
ルと前記給電線との間の距離とを異ならせて形成したこ
とを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】レールと該レールに添設される給電線と
該給電線に電磁結合する受電ユニットを有する車両とを
備える非接触給電装置において、前記レールの直線レール部におけるレールと前記給電線
との間の距離と前記レールの曲線レール部のうち曲線レ
ール部の給電線が前記受電ユニットの入口から凸弧状に
入り込む部分のみのレールと前記給電線との間の距離と
を異ならせて形成したことを特徴とする非接触給電装
置。
【請求項３】レールと該レールに添設される給電線と
該給電線に電磁結合する受電ユニットを有する車両とを
備える非接触給電装置において、前記レールの直線レール部におけるレールと前記給電線
との間の距離と前記レールの曲線レール部のうち曲線レ
ール部の給電線が前記受電ユニットの入口から凹弧状に
入り込む部分のみのレールと前記給電線との間の距離と
を異ならせて形成したことを特徴とする非接触給電装
置。
【請求項４】レールと該レールに添設される給電線と
該給電線に電磁結合する受電ユニットを有する車両とを
備える非接触給電装置において、前記レールの直線レール部におけるレールと前記給電線
との間の距離と前記レールの曲線レール部のうち曲線レ
ール部の給電線が前記受電ユニットの入口から凸弧状に
入り込む部分及び凹弧状に入り込む部分の双方のレール
と前記給電線との間の距離とを異ならせて形成したこと
を特徴とする非接触給電装置。
【請求項５】座板と該座板から突出する突出体を備
え、レールに沿わせて給電線を支持する支持部材におい
て、前記突出体には複数の段溝を形成してあり、且つ、該段
溝に陥入する凸条が脚部に形成された給電線抑え部材を
備え、該給電線抑え部材で給電線を抑えると共にスペー
サを介して前記凸条を前記複数の段溝の一つに陥入させ
て給電線を支持する支持部材。
【請求項６】座板と該座板から突出する突出体を備
え、レールに沿わせて給電線を支持する支持部材におい
て、前記座板には固定用ねじの軸延位置と前記給電線のほぼ
中心から前記レールに至るほぼ垂線とが一致する位置に
前記固定用ねじの穿孔を形成してある支持部材。