JP3811912B2

JP3811912B2 - 非接触給電設備

Info

Publication number: JP3811912B2
Application number: JP16486199A
Authority: JP
Inventors: 正平古川
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: JP2000358301A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導による非接触給電設備に係り、特に、ピックアップコイル周囲の影響を受けることなく、安定して電力を供給するようにした非接触給電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体の製造工場等では、クリーンな環境下で部品等を搬送するために無人搬送車が用いられるが、この無人搬送車の走行台車への給電を発塵することなく行うために、非接触で給電を行うようにしている。
従来の非接触給電設備は、予め設定された走行レールに沿って給電線を敷設し、給電線に高周波電源装置を接続して高周波電流を流し、走行台車側に設けたピックアップコイルを介して電磁誘導によって電力を供給するようになっている。
そして、給電線は、建屋やレールの構造材上に、絶縁体からなる支持部材（ブラケット）により、その長さ方向に沿って所定間隔毎に支持されており、走行台車側ピックアップコイルのＥ型コアの溝に非接触状態で挿通される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の非接触給電設備は、製造設備、建屋の制約などでコアと構造材（例えば、アルミ、鉄等）の間隔が十分にとれない場合、ピックアップコイルが構造材上を通過するときに、コイルの自己インダクタンスが大きく減少して給電能力が低下するため、負荷がトリップしたり、必要以上に大きな容量の受電装置を要するという問題があった。
また、従来の非接触給電設備において、ピックアップコイルは、コア周囲の導電体や磁性体によっても、コイルの自己インダクタンス、相互インダクタンス等が変化し、給電効率が変化するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の非接触給電設備の有する問題点に鑑み、ピックアップコイル周囲の状態に影響されずに、レール全長に亘って安定して電力を供給できるようにした非接触給電設備を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１発明の非接触給電設備は、走行レールに沿って敷設され、高周波電流を流す給電線と、走行台車側に設けたピックアップコイルを介して電磁誘導によって電力の供給を受ける受電装置とからなる非接触給電設備において、前記給電線の底部を全長に亘り連続して支持するように形成した給電線の支持部材を、ピックアップのコアの開口側の給電線全長に亘って敷設した、前記ピックアップのコアとほぼ同幅かそれ以上の幅に形成したアルミ製薄板又はアルミ箔テープからなる導電体を介して給電線支持部材取付座に取り付けたことを特徴とする。
【０００６】
この非接触給電設備は、給電線全長に亘って敷設した導電体が一定距離を保って走行路上に常に存在することから、コアが建屋等の構造材から遮断されて、ピックアップコイルの自己インダクタンスが一定に保たれることになり、これにより給電能力を安定させて、周囲の状態に影響されることなくレール全長に亘って安定して電力を供給することができる。
特に、給電線の支持部材を、給電線の底部を全長に亘り連続して支持するように形成することにより、給電線がその全長に亘って垂れ下がることがないので、ピックアップコイルの受電特性が変動せず、さらに安定した電力の供給が可能となる。
さらに、導電体を、アルミ製薄板又はアルミ箔テープにより形成することにより、施工が簡単に行え、かつ非接触給電設備を軽量にすることができる。
【０００７】
また、同じ目的を達成するため、本第２発明の非接触給電設備は、ピックアップコイルが巻回されたコアの継鉄部を、絶縁物を介して導電体で被覆したことを特徴とする。
ここで、「継鉄部」とは、開口部を含まないコアの外周部のことをいう。
【０００８】
この非接触給電設備は、コアの継鉄部を絶縁物を介して導電体で被覆したことから、コアが周囲から遮断されてピックアップコイルの自己インダクタンスが一定に保たれることになり、これにより給電能力を安定させて、周囲の状態に影響されることなくレール全長に亘って安定して電力を供給することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非接触給電設備の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
非接触給電設備は、図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、建屋の構造材１の上に直接に、あるいは建屋の構造材１に配設した給電線支持部材取付座２の上に、走行レールＲを配設するとともに、給電線支持部材取付座２の上にアルミ製の良導電体３を介して給電線５の支持部材４を設置し、給電線５の支持部材４により給電線５を支持するようにして、給電線５を走行レールＲに沿って敷設している。
給電線５には、高周波電源装置（図示省略）を接続して高周波電流を流し、走行レールＲに沿って走行する走行台車６に対し、走行台車６側に設けたピックアップコイル７（以下、「ピックアップ」という。）を介して電磁誘導によって電力を供給するように構成している。
【００１１】
また、給電線５は、走行レールＲに沿って配設するが、この給電線５の全長に亘って絶縁性の給電線５の支持部材４により、給電線５の底部を給電線５が垂れ下がることがないように連続して支持している。
この給電線５の支持部材４は、合成樹脂等の絶縁性材料で構成され、給電線支持部材取付座２上に導電体３を介して設置されるもので、給電線支持部材取付座２の上に配設して取り付け、かつ所定の高さを有するＴ型断面の取付ブラケット４１と、給電線５の下部をその全長に亘って支持するように、断面樋形をした給電線支持材４２とより構成されている。
【００１２】
そして、この取付ブラケット４１の樋型の給電線支持材４２との連接部近傍位置に切欠孔４３を形成して、この切欠孔４３を挿通するようにしたインシュロック４４にて、樋型の給電線支持材４２と、給電線支持材４２にて底部が支持された給電線５とを締結して、給電線が妄りに給電線支持材４２より浮上したり、垂れ下がるのを防止している。
このため、切欠孔４３は、給電線５の支持部材４の全長に対し、予め定めた間隔毎に形成するようにする。
これにより、走行台車６に搭載したピックアップ７のコア７１の溝の中央部分に給電線５が正確に、かつ確固に支持されるようになっている。
【００１３】
また、導電体３は、厚さ１〜２ｍｍ程度の薄いアルミ薄板又はアルミ箔テープを用い、かつ給電線５の支持部材４の全長に亘って敷設するが、このアルミ製の導電体３の幅は、図１（Ｃ）に示すように、ピックアップ７のコア７１とほぼ同幅かそれ以上の幅に形成することが望ましい。
【００１４】
次に、ピックアップ７について説明する。
ピックアップ７は、図２に示すように、Ｅ型をしたフェライトからなるコア７１の継鉄部外周（開口部を含まない外周部）を、例えば、エポキシガラステープからなる絶縁物７０を介して、電気抵抗の小さいアルミ製のカバー７２にて被覆している。
また、コア７１の中央の脚片にコイル７４を巻回し、コイル７４の外周面をエポキシ樹脂７３にてモールドして接着保持するように一体に構成されている。
なお、アルミ製のカバー７２は、表面をアルマイト処理をして絶縁物とするとともに、硬度を高めて傷がつきにくくしている。
【００１５】
ところで、非接触給電の受電回路が、図３〜図４に示すような構成で、コイル７４の自己インダクタンスＬと、共振コンデンサＣの共振回路により電力を増巾して受電している場合、給電線５やコイル７４を取り付けるスペースが狭く、また周辺にコイル７４の自己インダクタンスを変化させるような構造物が近接して存在する状態、例えば、図６（Ｂ）に示すようにコア７１外部に磁性体や導電体Ｋ２，Ｋ３がある状態では、コイル７４の自己インダクタンスが数％変動し共振点がずれて、給電の効率が悪くなる。
また、コア７１を、鉄やステンレスなどの高抵抗導体に接して取り付けた場合、コア７１からの漏れ磁束による渦電流により損失が増加し給電の効率が悪くなるとともに、温度上昇も問題となる。
【００１６】
これに対し、本実施例のように、ピックアップ７を、コア７１の継鉄部外周を絶縁物７０を介してアルミ製のカバー７２にて被覆することにより、アルミ製のカバー７２に発生する損失が減少するとともに、コア７１に割れが発生した場合も脱落がなく、かつアルミ製のカバー７２でシールドされ、コイル７４の自己インダクタンスの変動がなくなり、効率よく給電することができる。
さらに、狭い構造物の間に取り付けても取付部の導体、磁性体の影響を小さくすることができる。
【００１７】
一方、電磁誘導によって走行台車等の移動体に給電する場合、給電線５とピックアップ７とは、図示のように空隙を介して磁路を形成するようにし、一方の給電線が固定側、他方の走行台車が移動側となる。
従来では、長ストロークの給電に供する場合は、図７に示すように給電線５に沿って所定間隔毎に配設したブラケット４０による支持部を通過する時、この支持部位置においては磁路に大きな空隙を有するものとなって、一次と二次の結合が悪いため、二次側は共振によって電力を増巾し、給電効率を上げるようにしている。
【００１８】
図４は移動体側の受電回路を示し、ピックアップ７のコイル７４の自己インダクタンスＬ１と、整流ユニットに配した共振コンデンサＣ１で共振回路を形成し、共振によって電圧をＱ倍に、電力をＱ^２倍に増巾している。この場合Ｑは、共振の良さを表す数である。
【００１９】
図５において、励磁の周波数をｆ_ｒ１、コイルの自己インダクタンスをＬとし、
ｆ_ｒ１＝１／（２π・（ＬＣ）^１／２）［Ｈｚ］
となるように共振コンデンサＣを選ぶと、図５に示すような特性となり、負荷が必要とする電圧Ａ点以上で使用している。
【００２０】
ところが、図６（Ｂ）に示すようにコア７１の開口部側にアルミ板Ｋ１などがあると、磁束による渦電流の影響でコイルの自己インダクタンスが大きく変化し、図５の右側の曲線が示すように特性が変化して、必要な出力が得られなくなる。
これを解決するためには、励磁の周波数ｆ又は共振コンデンサＣを可変とするか、コイルの自己インダクタンスＬを変化しないようする必要がある。
【００２１】
この実施例においては、図１に示すように、ピックアップ７のコア７１の開口側に、このコア７１との距離が一定になるように、導電体３を走行路全長に亘って敷設したことから、導電体３によってコア７１が常に構造材等から遮断されることになり、これによりコイル７４の自己インダクタンスＬが一定に保たれ、特性が一定になる。
また、種々の自己インダクタンスを持つ受電装置を一定周波数の給電電源で励磁することが可能となる。
【００２２】
以上、本発明の実施例を説明したが、導電体３としては、孔や凹凸のない平滑な表面のものが適している。
【００２３】
【発明の効果】
本第１発明の非接触給電設備によれば、ピックアップのコアの開口側の給電線全長に亘って敷設した導電体が一定距離を保って常に走行路上に存在することから、コアが建屋等の構造材から遮断されて、ピックアップコイルの自己インダクタンスが一定に保たれることになり、これにより、給電能力を安定せしめて、周囲の状態に影響されることなくレール全長に亘って安定して電力を供給することができ、その結果、必要以上に大きな容量の受電装置を要することがなく、受電装置を小形化できる。
そして、給電線の支持部材により給電線の底部を全長に亘り連続して支持させることにより、給電線の垂れ下がりを防止し、ピックアップコイルの受電特性を安定させ、さらに安定して電力を供給することが可能となる。
さらに、導電体をアルミ製薄板又はアルミ箔テープにより形成することにより、施工が簡単に行え、かつ非接触給電設備を軽量にすることができる。
【００２４】
また、本第２発明の非接触給電設備によれば、コアの継鉄部を導電体で被覆したことから、コアが周囲から遮断されてピックアップコイルの自己インダクタンスが一定に保たれることになり、これにより、給電能力を安定させて、周囲の状態に影響されることなくレール全長に亘って安定して電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触給電設備の一実施例を示し、（Ａ）は部分正面図、（Ｂ）は走行台車側を省略した部分斜視図、（Ｃ）は縦断側面図である。
【図２】同非接触給電設備に用いるピックアップコイルを示し、（Ａ）は側面縦断面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。
【図３】同走行台車側の受電回路を示すブロック図である。
【図４】同受電回路を示す回路図である。
【図５】ピックアップコイルの出力の特性変化を示すグラフである。
【図６】本発明の非接触給電設備のテスト結果を示し、（Ａ）はインダクタンスの変化を示すグラフ、（Ｂ）はテストの条件を示す説明図である。
【図７】従来の非接触給電設備を示す部分正面図である。
【符号の説明】
Ｒ走行レール
１建屋構造材
２給電線支持部材取付座
３導電体
４支持部材
４１取付ブラケット
４２給電線支持材
５給電線
６走行台車
７ピックアップコイル
７０絶縁物
７１コア
７２カバー
７３エポキシ樹脂
７４コイル

Claims

走行レールに沿って敷設され、高周波電流を流す給電線と、走行台車側に設けたピックアップコイルを介して電磁誘導によって電力の供給を受ける受電装置とからなる非接触給電設備において、前記給電線の底部を全長に亘り連続して支持するように形成した給電線の支持部材を、ピックアップのコアの開口側の給電線全長に亘って敷設した、前記ピックアップのコアとほぼ同幅かそれ以上の幅に形成したアルミ製薄板又はアルミ箔テープからなる導電体を介して給電線支持部材取付座に取り付けたことを特徴とする非接触給電設備。
ピックアップコイルが巻回されたコアの継鉄部を、絶縁物を介して導電体で被覆したことを特徴とする請求項１記載の非接触給電設備。