JP4207916B2 - 無接触給電設備 - Google Patents

Description

本発明は、移動体の移動経路に沿って所定周波数の高周波電流が供給される誘導線路を配置し、前記移動体に前記誘導線路に対向して受電コイルを設け、前記移動体ではこの受電コイルに誘導される起電力から消費電力が変動する負荷に給電される無接触給電設備に関するものである。

従来の上記無接触給電設備には、誘導線路の長さが長い設備があり、このような無接触給電設備では、誘導線路に印加される電圧には制限があるため、誘導線路を分割しそれぞれに電源装置を接続した設備としている。

このような無接触給電設備においては、各電源装置がそれぞれ誘導線路に同一の周波数で高周波電流を供給しても、これら高周波電流間に位相差が生じ、移動体の受電コイルがこのような位相差が生じている誘導線路間を跨いでいるとき、受電コイルに誘導される起電力が減少し、さらに位相差が１８０度となると、受電コイルに誘起される起電力は相反する方向に発生し、給電不能となるとともに受電コイルを介して２つの電源装置の出力が短絡したことになり、過電流異常等の問題が発生する。

そこで特許文献１に開示されているように、２つの誘導線路へ給電される高周波電流の波形をそれぞれ変流器（ＣＴ）により検出して測定し、ＰＬＬ／ＶＣＯ回路において、これら２つの誘導線路の高周波電流の位相を比較して位相差を検出し、この位相差により補正した高周波電流を、一方の誘導線路へ給電される高周波電流として供給している。
特許第３２６６０８８号公報

しかし、このような従来の無接触給電設備では、実際に高周波電流の波形を測定するため周波数領域が広い変流器（ＣＴ）、および測定した誘導線路の高周波電流の波形を比較して位相差を検出し、同期化するＰＬＬ／ＶＣＯ回路が必要となり、高コストとなるとともに、一方の誘導線路の高周波電流の波形を測定できないとき、互いの位相差を一致させることができなくなる恐れがあった。

そこで本発明は、高周波電流の波形を測定することなく、安価に誘導線路間の電流位相を一致させることができる無接触給電設備を提供することを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、請求項１記載の発明は、移動体の移動経路に沿って連続して、所定周波数のインピーダンスが同一に調整された複数の誘導線路を配置し、矩形波信号によりそれぞれ駆動される複数のスイッチ素子により、直流電流を前記所定周波数の交流電流に変換して前記各誘導線路にそれぞれ出力電流として給電する電源装置を備え、前記移動体に前記誘導線路に対向して受電コイルを設け、前記移動体ではこの受電コイルに誘導される起電力から消費電力が変動する負荷に給電される無接触給電設備であって、前記各電源装置にそれぞれ、前記誘導線路へ給電している出力電流と消費電力を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された出力電流と消費電力により、前記誘導線路へ給電されている出力電流と前記矩形波信号との位相差を求める演算手段を設け、前記各電源装置はそれぞれ、前記演算手段により求められた位相差に応じて、前記指令信号より、前記矩形波信号を進みまたは遅らせて前記スイッチ素子を駆動することを特徴とするものである。

上記構成によれば、各電源装置はそれぞれ、測定手段により測定した出力電流と消費電力により出力電流と矩形波信号との位相差を求め、この位相差に応じて、スイッチ素子を駆動する矩形波信号を前記指令信号より補正して出力する。すると、誘導線路で消費される電力によって、出力電圧信号に相当する矩形波信号より遅れ、あるいは進んで誘導線路へ給電される電流の位相が、各誘導線路で一致し、誘導線路の乗り移り時に移動体の走行へ支障がでることが回避される。このように、従来の周波数領域が広いＣＴやＰＬＬ／ＶＣＯ回路を必要とせず、安価な構成で誘導線路間の電流位相を一致させることができる。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明であって、特定の前記電源装置より他の電源装置へ、前記スイッチ素子を駆動する前記指令信号を送信し、前記各電源装置はそれぞれ、前記特定の電源装置より受信した前記指令信号より、前記矩形波信号を進みまたは遅らせて前記スイッチ素子を駆動することを特徴とするものである。

上記構成によれば、各電源装置はそれぞれ、演算手段により求めた位相差に応じて、スイッチ素子を駆動する矩形波信号を、特定の電源装置より入力した指令信号より補正して出力する。これにより、特定の電源装置より出力された指令信号を基準にして、各誘導線路の消費電力に応じてスイッチ素子を駆動する矩形波信号が出力され、各誘導線路の電流の位相が一致する。

また請求項３記載の発明は、上記請求項１に記載の発明であって、特定の前記電源装置と他の電源装置を信号伝送路により直列に接続し、前記特定の電源装置は、前記有する指令信号を下流に接続された電源装置と間の信号伝送路長による位相遅れを補償した信号として前記下流の電源装置へ送信し、前記他の電源装置はそれぞれ、上流に接続された電源装置より受信した指令信号に基づいて前記スイッチ素子を前記補正して駆動する矩形波信号を出力し、前記受信した指令信号を下流に接続された電源装置と間の信号伝送路長による位相遅れを補償した信号として前記下流の電源装置へ送信することを特徴とするものである。

上記構成によれば、特定の電源装置は指令信号を下流に接続された電源装置と間の信号伝送路長による位相遅れを補償した信号として下流の電源装置へ送信し、他の電源装置はそれぞれ、上流に接続された電源装置より受信した指令信号に基づいて矩形波信号を出力し、また前記受信した指令信号を下流に接続された電源装置と間の信号伝送路長による位相遅れを補償した信号として下流の電源装置へ送信する。これにより、信号伝送路長による位相遅れが補償された指令信号が各電源装置へ伝送され、各電源装置の指令信号が、特定の電源装置より送信された指令信号と一致される。

また請求項４記載の発明は、上記請求項２または請求項３に記載の発明であって、前記他の電源装置はそれぞれ、受信した前記指令信号と周波数と位相が一致するバックアップ指令信号を形成し、前記指令信号が入力されなくなったとき、前記バックアップ指令信号より、前記矩形波信号を進みまたは遅らせて前記スイッチ素子を駆動することを特徴とするものである。

上記構成によれば、特定の電源装置より前記指令信号を入力できないとき、バックアップ指令信号を基準とした矩形波信号を出力することにより、誘導線路への高周波電流の供給が停止してしまう事態が回避され、しかも隣接する誘導線路間の電流の位相のずれが最小限に抑えることが可能となり、移動体の走行へ支障がでることが回避される。

また請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明であって、前記スイッチ素子を駆動する前記指令信号を発生する指令装置を設け、この指令装置より各電源装置へ前記指令信号を送信し、前記各電源装置はそれぞれ、前記指令装置より受信した前記指令信号より、前記矩形波信号を進みまたは遅らせて前記スイッチ素子を駆動することを特徴とするものである。

上記構成によれば、指令装置からの指令信号が各電源装置へ伝送され、各電源装置の指令信号が一致し、隣接する誘導線路間の電流の位相のずれが最小限に抑えることが可能となり、移動体の走行へ支障がでることが回避される。

また請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明であって、前記誘導線路に、コンデンサと可変インダクタを直列に接続し、この直列接続された誘導線路およびコンデンサおよび可変インダクタによる前記所定周波数のインピーダンスを、容量性リアクタンスに設定したことを特徴とするものである。

上記構成によれば、直列接続された誘導線路およびコンデンサおよび可変インダクタによる所定周波数のインピーダンスが、容量性リアクタンスに設定され、すなわち所定周波数におけるコンデンサのインピーダンスは、誘導線路および可変インダクタによるインピーダンスより大きく設定され、所定周波数の交流電流が供給される誘導線路全体のインピーダンスがゼロとならないように設定される。よって、負荷が変動しても誘導線路へ流れる電流の変動が抑えられる。

また請求項７に記載の発明は、移動体の移動経路に沿って連続して、所定周波数のインピーダンスが同一に調整された複数の誘導線路を配置し、矩形波信号によりそれぞれ駆動される複数のスイッチ素子により、直流電流を前記所定周波数の交流電流に変換して前記各誘導線路にそれぞれ出力電流として給電する電源装置を備え、前記移動体に前記誘導線路に対向して受電コイルを設け、前記移動体ではこの受電コイルに誘導される起電力から消費電力が変動する負荷に給電される無接触給電設備であって、前記各電源装置はそれぞれ、前記スイッチ素子を駆動する前記所定周波数の指令信号を有し、前記各電源装置にそれぞれ、給電している前記誘導線路の消費電力を測定する測定手段と、前記誘導線路の消費電力毎に、前記誘導線路へ給電されている出力電流と前記矩形波信号との位相差を予め記憶した記憶手段を設け、前記各電源装置はそれぞれ、前記測定手段により測定している消費電力により、前記記憶手段を検索して前記出力電流と前記矩形波信号との位相差を求め、この求めた位相差に応じて、前記指令信号より、前記矩形波信号を進みまたは遅らせて前記スイッチ素子を駆動することを特徴とするものである。

上記構成によれば、各電源装置はそれぞれ、測定手段により測定した消費電力により、記憶手段を検索して出力電流と、矩形波信号との位相差を求め、この位相差に応じて、スイッチ素子を駆動する矩形波信号を前記指令信号より補正して出力する。すると、誘導線路で消費される電力によって、出力電圧信号に相当する矩形波信号より遅れ、あるいは進んで誘導線路へ給電される電流の位相が、各誘導線路で一致し、誘導線路の乗り移り時に移動体の走行へ支障がでることが回避される。このように、従来の周波数領域が広いＣＴやＰＬＬ／ＶＣＯ回路を必要とせず、安価な構成で誘導線路間の電流位相を一致させることができる。

本発明の無接触給電設備は、各電源装置はそれぞれ、測定手段により測定した消費電力により、誘導線路へ給電されている出力電流と矩形波信号との位相差を求め、この位相差に応じて、トランジスタを駆動する矩形波信号を前記指令信号を基準として補正して出力することにより、各誘導線路で消費される電力の減少または増加によって矩形波信号より進みまたは遅れる各誘導線路の電流の位相を、一致させることができ、また他の誘導線路の電流波形を必要とせず、波形を比較して位相差を検出する必要がないことから、簡単な構成で実現でき、コストを低減できる、という効果を有している。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態における無接触給電設備を備えた物品搬送設備の走行経路図、図２は物品搬送設備の同要部構成図である。

図１および図２において、１はフロア２に設置された一対の走行レールであり、３はこの走行レール１に案内されて自走し、物品Ｒを搬送する４輪の搬送台車（移動体の一例）である。なお、搬送台車３の総台数を５台としている。

前記走行レール１により、ループ状（環状）に形成される搬送経路（移動経路の一例）４が構成され、この搬送経路４に沿って複数（図では９台）のステーション（物品受け手段）５が配置されており、搬送台車３は、搬送経路に沿って走行し、搬送経路に沿って配置された物品受け手段間に渡って物品を搬送する搬送車を構成している。

また各ステーション５にはそれぞれ、各搬送台車３との間で物品Ｒの移載、すなわち搬入、搬出を行う移載用コンベヤ装置（たとえば、ローラコンベヤやチェンコンベヤ）６が設けられている。

前記搬送台車３は、図２に示すように、車体11と、この車体11上に設置され、物品Ｒを移載し載置する移載・載置用コンベヤ装置（たとえば、ローラコンベヤやチェンコンベヤ）12と、車体11の下部に取付けられ、車体11を一方の走行レール１に対して支持する２台の旋回式従動車輪装置13と、車体11の下部に取付けられ、車体11を他方の走行レール１に対して支持するとともに走行レール１の曲がり形状に追従可能でかつ旋回式従動車輪装置13に対して遠近移動自在（スライド自在）とした２台の旋回・スライド式駆動車輪装置14を備えている。またこれら旋回・スライド式駆動車輪装置14のうちの一方に走行用モータ（消費電力が変動する負荷の一例）15が連結され、走行用モータ15の駆動により搬送台車３は走行される。

また図１および図２に示すように、一方の走行レール１の外方側面に走行方向に沿って全長に、６つに分割された上下一対の誘導線路19が連続して布設され（配置され）、一方の旋回式従動車輪装置13の外方に、この誘導線路19により起電力が誘起されるピックアップユニット20が設置されている。このピックアップユニット20は、断面がＥ字状のフェライトの中央凸部にリッツ線を巻いてピックアップコイル（誘導線路19と対向する受電コイル）20Ａ（図４）を形成しており、両凹部の中心に誘導線路19が位置するように調整し、固定されている。そして、このピックアップコイル（受電コイル）20Ａに誘導される起電力により走行用モータ15へ給電される。また前記各誘導線路19にそれぞれ、所定周波数ｆ（たとえば１０ｋＨｚ）の高周波電流を供給する電源装置21（計６台）が接続される。

また図４に示すように、各誘導線路19にそれぞれ、各誘導線路19に、コンデンサ23が直列に接続され、さらにインダクタンス値を調整することにより誘導線路全体の前記所定周波数ｆのインピーダンスを調整することが可能な可変インダクタ22が直列に接続されている。なお、この可変インダクタ22は、誘導線路19の長さ（線路長）が所定の長さを満たさないとき、すなわち誘導線路19のインダクタンス値が所定のインダクタンス値に満たないときに接続される。

この可変インダクタ22のインダクタンスＬとコンデンサ23の静電容量Ｃは、直列接続された誘導線路19およびコンデンサ23および可変インダクタ22による所定周波数ｆ（たとえば１０ｋＨｚ）のインピーダンス（誘導線路全体のインピーダンス）が、容量性リアクタンスとなるように、以下のように調整（設定）される。

図５（ａ）に示すように、誘導線路19の長さで定まる誘導線路19のインダクタンスをＬ_Ｕ、抵抗をｒ_Ｕとし、５台の搬送台車３の負荷に相当する１次側等価抵抗（以下、負荷抵抗と称す）をＲとし、誘導線路19の所定周波数（たとえば１０ｋＨｚ）の角周波数をωとすると、コンデンサ23のインピーダンスを、可変インダクタ22および誘導線路19によるインピーダンスより、大きくなるように、すなわち容量性リアクタンスとなるように、
１／（ｊωＣ）＞ｊω（Ｌ＋Ｌ_Ｕ）
ただし、絶対値｛１／（ｊωＣ）−ｊω（Ｌ＋Ｌ_Ｕ）｝＜δ
（δは設定値）
となるように調整される。設定値δは、図５（ｂ）に示すように、全ての搬送台車３が停止して負荷抵抗Ｒが無い無負荷の状態のとき（Ｒ＝０）、誘導線路19の抵抗ｒ_Ｕと、コンデンサ23のインピーダンスから可変インダクタ22および誘導線路19によるインピーダンスを減算して求められるインピーダンスＧから求められるインピーダンスＭが所定の小さい値（たとえば、１Ω）となるように設定され、コンデンサ23のインピーダンスと、可変インダクタ22および誘導線路19によるインピーダンスとの間の差を限定している。このように、誘導線路全体のインピーダンスをゼロとしないことにより、負荷抵抗Ｒが変動しても誘導線路19へ流れる電流（出力電力Ｉ）の変動が抑えられる。

なお、コンデンサ23のインピーダンスは、コンデンサの容量Ｃに反比例するため、コンデンサ23のインピーダンスを増加させるためにはコンデンサの容量Ｃを減少させればよく、調整が容易であり、また可変インダクタ22のインダクタンスＬを大きくするのに比較して安価である。このように、コンデンサ23のインピーダンスを、可変インダクタ22および誘導線路19によるインピーダンスより大きくするほうが、すなわち誘導線路全体のインピーダンスを容量性リアクタンスに設定するほうが、有利な効果が得られる。

各電源装置21は、図３（ａ）に示すように、信号伝送路18により直列に接続され、特定の電源装置（以下、マスター電源装置と称す）21ａから、上記所定周波数（たとえば１０ｋＨｚ）の矩形波（必ずしも矩形波でなくてもよい）の同期信号（指令信号の一例）αが、下流に接続された電源装置（以下、スレーブ電源装置と称す）21ｂへ送信され、以下、直列に接続された各電源装置21ｂを順に伝送（入力・伝達）されている。またマスター電源装置21ａと各スレーブ電源装置21ｂにはそれぞれ、図３（ｂ）に示すように、基準パルス発生回路24と位相調整回路29と位相差検出回路30が設けられている。位相調整回路29は基準パルス発生回路24から出力された同期信号αを、各電源装置（21aと21ｂ）または21ｂ間の信号伝送路18の線路長による遅れを補償して下流に接続された電源装置21ｂへ送信する回路、位相差検出回路30は位相調整回路29から送信された同期信号αと同期信号αを送信した下流の電源装置21ｂからフィードバックされた同期信号（戻し同期信号）との位相差を検出する回路であり、位相調整回路29は位相差検出回路30により検出される位相差の分、基準パルス発生回路24から出力された同期信号αの位相を進めて（補正して）下流の電源装置21ｂへ送信している。これら位相調整回路29と位相差検出回路30により同期信号αは信号伝送路18の線路長による位相遅れが補償されて下流スレーブ電源装置21ｂへ送信される。なお、信号伝送路18の送信端と受信端に絶縁アンプ17を設けている。

マスター電源装置21ａの基準パルス発生回路24は、上記所定周波数の矩形波のマスター同期信号αを出力する同期信号発生回路25を備え、この同期信号発生回路25のマスター同期信号αを、後述するトランジスタ52を駆動する同期信号（以下、駆動同期信号と称す）βとして出力している。

また各スレーブ電源装置21ｂの基準パルス発生回路24はそれぞれ、受信した同期信号αを前記戻し同期信号として、送信先の電源装置21ａまたは21ｂへ戻すとともに、受信した同期信号αの異常を検出する同期信号異常検出部26と、この同期信号異常検出部26より同期信号αの異常が検出されて出力される異常信号γにより動作する（励磁される）リレイ27と、受信した同期信号αを参照して同一位相の同期信号を形成しており、同期信号異常検出部26の異常信号γを入力すると前記形成していた同期信号を出力するバックアップ同期信号発生回路28を備え、異常信号γがオフでリレイ27が動作していない状態では（リレイ27のｂ接点がオンの状態）では、受信した同期信号αをスルーさせて、下流に接続されたスレーブ電源装置21ｂへ送信するとともに、この同期信号αを駆動同期信号βとして出力し、また異常信号γがオンでリレイ27が動作している状態では（リレイ27のａ接点がオンの状態）では、受信した同期信号αに代えて、バックアップ同期信号発生回路28より出力されたバックアップ同期信号を同期信号αとして位相調整回路29を介して、下流に接続されたスレーブ電源装置21ｂへ送信するとともに、バックアップ同期信号発生回路28より出力されたバックアップ同期信号を駆動同期信号βとして出力している。

このように、各電源装置21ａ，21ｂは、それぞれトランジスタ52を駆動する同期信号（駆動同期信号β）を有している。
上記電源装置21と搬送台車３の回路構成を図４に示す。

搬送台車３では、ピックアップユニット20のピックアップコイル20Ａに受電ユニット31を接続し、この受電ユニット31にインバータ31を介して走行用モータ15を接続している。
上記受電ユニット31は、ピックアップコイル20Ａに並列に、このピックアップコイル20Ａと誘導線路19の周波数に共振する共振回路を構成するコンデンサ33を設け、この共振回路のコンデンサ33に並列に整流用のダイオード34を接続し、このダイオード34に出力を所定電圧に制御する安定化電源回路35を接続し、この安定化電源回路35に上記負荷を接続して構成している。安定化電源回路35は、電流制限用のコイル36と出力調整用トランジスタ37と、フィルタを構成するダイオード38およびコンデンサ39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。

各電源装置21は、ＡＣ200 Ｖ３相の交流電源41と、コンバータ42と、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は全波整流器46と、フィルタを構成するコイル47，コンデンサ48，抵抗49，およびこの抵抗49を短絡するトランジスタ50とから構成され、インバータ43は、電流制限用のコイル51と、矩形波信号によりそれぞれ駆動されるフルブリッジに組まれたトランジスタ（スイッチ素子の一例）52から構成されている。

また各電源装置21には、インバータ43のトランジスタ52を駆動するコントローラ61が設けられている。上記基準パルス発生回路24は、このコントローラ61内に設けられる。
コントローラ61には、上記基準パルス発生回路24に加えて、電流／電圧検出・電力演算部（測定手段の一例）62と、位相差演算部（演算手段の一例）64と、駆動パルス出力回路65が設けられている。

電流／電圧検出・電力演算部62は、コンバータ42の出力電圧と出力電流を検出し、コンバータ42からインバータ43へ給電される出力電力を演算する、すなわち給電している誘導線路19の消費電力を測定し、誘導線路19へ給電されている出力電流と誘導線路19における消費電力を出力する。

上述したように直列接続された誘導線路19およびコンデンサ23および可変インダクタ22による所定周波数のインピーダンス（誘導線路全体のインピーダンス）が、容量性リアクタンスとなるように調整されていることから、全ての搬送台車３が停止して負荷抵抗Ｒが無い無負荷の状態（誘導線路19の抵抗ｒ_Ｕで電力が消費されている状態；以下、無負荷消費電力と称す）では、出力電流Ｉは、図６（ｃ）に示すように、誘導線路19の出力電圧（トランジスタ52を駆動する矩形波信号と同相）Ｖに対して、進んでいる。なお、それぞれの電源装置21で誘導線路19の長さが異なることから、全ての搬送台車３が停止した状態では、各電源装置21における消費電力は厳密には同一ではない。しかし、それぞれの電源装置21で電流位相を一致させることを目的として、それぞれの電源装置21では、無負荷時の消費電力として仮想の共通値、たとえば２ｋＷを無負荷消費電力として共有しておく。ここで、消費電力（負荷）の増加に従って、この出力電流Ｉは、図５（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、遅れてくる（進み時間は少なくなっていく）が、所定のインピーダンスに調整されているという条件下では、図６（ａ）に示すように、出力電流Ｉが一定のとき、各消費電力でそれぞれ、出力電流Ｉの進み時間｛出力電流Ｉと、駆動同期信号β（同期信号α）に同期した矩形波信号（出力電圧信号に相当する）の位相差に相当する｝は常に一定となり、略一次式で表すことができる。

今、進み時間をｓ（μｓ）、消費電力Ｐ（ｋＷ）とし、一次係数をａ（μｓ／ｋＷ）、初期値をｂ（μｓ）とすると、
ｓ＝ａＰ＋ｂ …（１）
ただし、 ａ＝ｆ（Ｉ）（ａは出力電流Ｉにより変動する。）
図６（ａ）に示す一例では、
ａ＝｛８÷１０−（Ｉ−７０）÷１０×０．２｝（μｓ／ｋＷ）
（Ｉ＝７０Ａを基準としている。）
ｂ＝−２６（μｓ）
と表すことができる。

そこで、上記位相差演算部64には、上記式（１）が予め記憶されており、電流／電圧検出・電力演算部62により測定された出力電流Ｉと消費電力Ｐにより位相差ｓを演算し、演算した進み時間ｓを駆動パルス出力回路65へ出力する。なお、誘導線路19の周波数が低下すると、図６（ｂ）に示すように、進み時間ｓがより進んでいく（大きくなる）。したがって、誘導線路19の指定周波数が変更された場合は、進み時間ｓを式（２）で補正することも可能である。周波数をｑ（ｋＨｚ）とすると、
ｓ＝ａＰ＋ｂ＋ｃ …（２）
ｃ＝ｆ（ｑ）＝ｄ（ｑ−１０）｛ｄは比例係数（μｓ／ｋＨｚ）｝
（ｃは周波数ｑにより変動する。）
図６（ｂ）に示す一例では、
ｄ＝２（μｓ／ｋＨｚ）
と表すことができる。

勿論、搬送台車３の受電側の回路の特性（たとえば、ピックアップコイル20Ａのコアの磁気特性等）で各式はさらに高次の項となる場合もあり、それに応じた演算式とすることができる。

また駆動パルス出力回路65は、位相差演算部64により求められた進み時間ｓを入力すると、進み時間ｓに応じて、消費電力の増加による遅れを取り戻すために、インバータ43のトランジスタ52を駆動する矩形波信号を、無負荷消費電力時の矩形波信号（基準パルス発生回路24から入力した駆動同期信号βに相当）より進ませて（補正して）トランジスタ52へ出力する。

上記電源装置21と誘導線路19と搬送台車３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、インバータ43により高周波、たとえば１０ｋＨｚの交流電流に変換されて誘導線路19に供給される。この上下２本の誘導線路19に発生する磁束により、誘導線路19の周波数に共振する走行レール１上に位置する搬送台車３のピックアップコイル20Ａ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34で整流され、安定化電源回路35により所定の電圧に整圧されてインバータ32を介してモータ15に供給され、給電されたこのモータ15により車輪装置14が駆動され、移動体の搬送台車３は走行レール１に案内されて移動する。

またコントローラ61において、電流／電圧検出・電力演算部62により出力電流Ｉとインバータ43が消費している電力、すなわち接続された誘導線路19で消費されている消費電力Ｐが測定され、位相差演算部64により電流／電圧検出・電力演算部62で測定された出力電流Ｉと消費電力Ｐによって、位相差に相当する進み時間ｓが求められ、駆動パルス出力回路65において、位相差演算部64により求められたこの進み時間ｓに応じて、トランジスタ52を駆動する矩形波信号を、駆動同期信号βより進ませて（補正して）トランジスタ52へ出力される。消費電力が徐徐に増加し、進み時間ｓが遅れてくる（小さくなる）と進ませ、続いて消費電力が徐徐に減少し、進み時間ｓが進んでくる（大きくなる）と次第に遅らせる（図７参照）。

これにより、誘導線路19の消費電力の減少により進み、増加によって遅れる誘導線路19へ給電される電流の位相が、無負荷消費電力時の出力電流の位相と一致され、よってマスター電源装置21ａより送信された同期信号αに合わせて調節され、全ての誘導線路19の電流位相が一致される。

また基準パルス発生回路24では、マスター矩形波同期信号αが異常かどうかが監視されており、異常ではないとき、このマスター矩形波同期信号αは位相調整回路29により信号伝送路18の線路長による位相遅れが補償されて次の（下流）スレーブ電源装置21ｂへ送信されるともに、上記駆動同期信号βとして駆動パルス出力回路65へ供給されている。

これにより、図７に示すように、各電源装置21において、マスター矩形波同期信号αに対して、消費電力に応じて、トランジスタ52を駆動する矩形波信号が進められ、よって各誘導線路19の出力電流の位相が一致し、その結果、高周波電流の波形を測定することなく、誘導線路19の出力電流の位相が一致される。

またスレーブ電源装置21ｂの基準パルス発生回路24においては、受信したマスター矩形波同期信号αが異常と判断されると、今までこの同期信号αを参照していたバックアップ同期信号発生回路28よりバックアップ同期信号が出力され、このバックアップ同期信号がマスター矩形波同期信号αとして位相調整回路29を介して次の下流のスレーブ電源装置21ｂへ送信されるともに、上記駆動同期信号βとして駆動パルス出力回路65へ供給されている。よって、出力側（下流側）に接続されるスレーブ電源装置21ｂの出力電流とは同期をとることができ、誘導線路19の出力電流の位相が一致される。

以上のように本実施の形態によれば、各電源装置21はそれぞれ、電流／電圧検出・電力演算部62により測定した出力電流と消費電力により、位相差演算部64により位相差に相当する進み時間を求め、消費電力の増加により少なくなるこの進み時間に応じて、トランジスタ52を駆動する矩形波信号を進ませて（進み補正して）出力することにより、誘導線路19の消費電力の増加によって遅れる誘導線路19へ給電される電流の位相を、無負荷消費電力時の出力電流の位相と一致させることができ、その結果、マスター電源装置21ａより送信された同期信号αに合わせて調節することができ、全ての誘導線路19の電流位相を一致させることができる。よって搬送台車３が誘導線路19を乗り移るときに隣接する誘導線路19の電流位相により電力が無駄に消費されたり、ピックアップコイル20ａを介して２つの電源装置21の出力が短絡したりすることを回避でき、また他の誘導線路19の電流の波形を必要とせず、波形を比較して位相差を検出する必要がないことから、従来の周波数領域が広いＣＴやＰＬＬ／ＶＣＯ回路を必要とせず、安価で簡単な構成で誘導線路間の電流位相を一致させることができ、コストを低減できる。

また本実施の形態によれば、マスター電源装置21ａより、下流に接続されたスレーブ電源装置21ｂと間の信号伝送路18の線路長による位相遅れが補償された同期信号αが、下流のスレーブ電源装置21ｂへ送信され、またスレーブ電源装置21ｂよりそれぞれ、下流に接続されたスレーブ電源装置21ｂと間の信号伝送路18の線路長による位相遅れが補償された同期信号αが、下流のスレーブ電源装置21ｂへ送信されることにより、信号伝送路18の線路長による位相遅れが補償された同期信号αが各スレーブ電源装置21ｂへ伝送され、よって各スレーブ電源装置21ｂの同期信号αを、マスター電源装置21ａより送信された同期信号αと一致させることができ、またスレーブ電源装置21ｂはそれぞれ、上流に接続された電源装置21ａまたは21ｂより受信した前記同期信号αに基づいて矩形波信号を出力することにより、誘導線路19の消費電力によって矩形波信号より遅れる誘導線路19へ給電される電流の位相を、マスター電源装置21ａより送信された同期信号αと一致させることができ、全ての誘導線路19の電流位相を一致させることができる。

また本実施の形態によれば、特定のマスター電源装置21ａより同期信号αを受信されなくなったとき、バックアップ同期信号発生回路28のバックアップ同期信号に基づいて矩形波信号を出力することにより、誘導線路19への電流の給電が停止してしまう事態を回避でき、しかも隣接する誘導線路19間の電流の位相のずれを最小限に抑えることが可能となり、搬送台車３の走行へ支障がでることを回避できる。

なお、本実施の形態では、トランジスタ52を駆動する矩形波信号のパルス幅の制御について記述していないが、勿論、必要な電力に応じてパルス幅が制御される。
また、本実施の形態では、各誘導線路19の出力電流の位相を、無負荷消費電力時の出力電流の位相に一致させているが、勿論、所定の消費電力時の位相を基準として矩形波信号を、進み（進み補正して）または遅らせて（遅れ補正して）出力することにより、各誘導線路19の出力電流の位相を一致させることができる。

また、本実施の形態では、電源装置21のスイッチ素子としてトランジスタ52を使用しているが、トランジスタに限ることはなく、サイリスタなどの半導体素子であればよい。
また、本実施の形態では、移動体を走行レール１に案内される搬送台車３としているが、このような搬送台車３に限ることはなく、一定の移動経路に沿って移動するものであればよい。このとき、移動経路に沿ってインダクタンス値が同一に調整された誘導線路が敷設される。

また、本実施の形態では、各電源装置21を直列に接続して、特定のマスター電源装置21ａより各スレーブ電源装置21ｂを介して各スレーブ電源装置21ｂへ順に同期信号αを伝送しているが、特定のマスター電源装置21ａからそれぞれ各スレーブ電源装置21ｂへ直接同期信号αを出力することも、勿論可能である。このとき、特定のマスター電源装置21ａに、各スレーブ電源装置21ｂとの信号伝送路18の線路長による同期信号αの遅れを補償する位相調整回路29と位相差検出回路30を各スレーブ電源装置21ｂ毎に設ける。また図８に示すように、特定のマスター電源装置21ａとしてではなく、矩形波同期信号αを発生する同期信号発生回路25を備えた発振装置（指令装置の一例）68を備え、この発振装置68から各誘導線路19の電源装置21へ直接矩形波同期信号αを出力する方式（集中マスター方式）とすることも可能である。

また、本実施の形態では、直列接続された誘導線路19およびコンデンサ23および可変インダクタ22による所定周波数ｆのインピーダンスが、容量性リアクタンスとなるように調整されているが、共振回路を形成するように、あるいは誘導性リアクタンスとなるように調整することもできる。無負荷消費電力時、出力電流は、図５（ｂ）に破線で示すように、無負荷消費電力時の誘導線路19の出力電圧（トランジスタ52を駆動する矩形波と同相）Ｖに対して、遅れているが、図５（ｂ）と図９に示すように、消費電力（負荷）の増加に従って進んでくる（位相差が小さくなっていく）。このような状態においても同様に、誘導線路19のインダクタンスが可変インダクタ22により調整されて共振コンデンサ23とともに所定周波数で共振する共振回路を形成しているという条件下では、出力電流が一定のとき各消費電力でそれぞれ位相差は常に一定となることに基づいて、図６（ａ）に示すときと同様に、予め消費電力に対する遅れ時間（この遅れ時間は消費電力の増加に従って小さくなる）を測定して、上記式（１）により遅れ時間を演算することができる。

また、本実施の形態では、コントローラ61に、位相差演算部64を設けて、位相差（進み時間）を求めているが、図１０に示すように、位相差演算部64に代えてメモリ部（記憶手段の一例）71と、位相差検出部72を設けてもよい。図６（ａ）に示すように、所定の出力電流（たとえば、８０Ａ）においては、上述したように直列接続された誘導線路19およびコンデンサ23および可変インダクタ22による所定周波数のインピーダンス（誘導線路全体のインピーダンス）が、容量性リアクタンスとなるように調整されていることから、誘導線路19の出力電圧（トランジスタ52を駆動する矩形波信号と同相）Ｖに対して、進んでいる。しかし、この出力電流Ｉは消費電力の増加に従って遅れてくるが、所定のインピーダンスに調整されているという条件下では、各消費電力でそれぞれ位相差は常に一定となる。そこで、上記メモリ部71には、所定の出力電流（たとえば、７０Ａ）毎に、無負荷消費電力（たとえば、２ｋＷ）時の出力電流と駆動同期信号β（同期信号α）に同期した矩形波信号（出力電圧信号に相当する）との進み時間を“０”として、予め各消費電力の際に測定された進み時間に基づく補正値、たとえば消費電力６ｋＷでは２ｋＷ時より遅れるので進めるための位相差（たとえば、＋３．１μｓ）、消費電力１０ｋＷではさらに遅れるので進めるための位相差（たとえば、＋５．５μｓ）が記憶されている。また位相差検出部72は、電流／電圧検出・電力演算部62により測定している消費電力により、メモリ部71を検索して、補正する進み時間を求める。このとき、駆動パルス出力回路65は、補正する進み時間の分、トランジスタ52を駆動する矩形波信号を駆動同期信号β（同期信号α）より進ませて（補正して）出力する。なお、各誘導線路19の出力電流の位相を、無負荷消費電力時の出力電流の位相を一致させているが、勿論、所定の消費電力時（たとえば、６ｋＷ）の位相を基準として予め各消費電力の際に測定された進み時間に基づく補正値を記憶するようにすることもできる。たとえば消費電力２ｋＷでは６ｋＷ時より進むので遅らせるための位相差（たとえば、−３．１μｓ）、消費電力１０ｋＷでは遅れるので進めるための位相差（たとえば、＋２．４μｓ）が記憶される。このときトランジスタ52を駆動する矩形波信号を駆動同期信号β（同期信号α）より遅らせ、あるいは進ませて（補正して）出力する。

本発明の実施の形態における無接触給電設備を備えた物品搬送設備の走行経路図である。 同物品搬送設備の要部構成図である。 同物品搬送設備の無接触給電設備の同期信号の伝達を示す図、および搬送台車の基準パルス発生回路の制御ブロック図である。 同物品搬送設備の無接触給電設備の回路構成図である。 同物品搬送設備の無接触給電設備の誘導線路の等価回路図、および誘導線路の特性を示す図である。 同物品搬送設備の無接触給電設備における消費電力と進み時間の特性図、および出力電流と矩形波信号（出力電圧）の波形図である。 同物品搬送設備の無接触給電設備における信号波形図である。 本発明の他の実施の形態における物品搬送設備の同期信号の伝達を示す図である。 本発明の他の実施の形態における物品搬送設備の無接触給電設備の出力電流と矩形波信号（出力電圧）の波形図である。 本発明の他の実施の形態における物品搬送設備の無接触給電設備のコントローラの構成図である。

符号の説明

１ 走行レール
２ フロア
３ 搬送台車
４ 搬送経路
13 旋回式従動車輪装置
14 旋回・スライド式駆動車輪装置
15 走行用モータ
18 信号伝送路
19 誘導線路
20ａ ピックアップコイル
21ａ，21ｂ 電源装置
22 可変インダクタ
23 コンデンサ
24 基準パルス発生回路
29 位相調整回路
30 位相差検出回路
31 受電ユニット
33 共振コンデンサ
43 電源装置のインバータ
52 トランジスタ
61 コントローラ
62 電流／電圧検出・電力演算部
64 位相差演算部
65 駆動パルス出力回路
68 発振装置
71 メモリ部
72 位相差検出部

Claims (7)

1. 移動体の移動経路に沿って連続して、所定周波数のインピーダンスが同一に調整された複数の誘導線路を配置し、矩形波信号によりそれぞれ駆動される複数のスイッチ素子により、直流電流を前記所定周波数の交流電流に変換して前記各誘導線路にそれぞれ出力電流として給電する電源装置を備え、前記移動体に前記誘導線路に対向して受電コイルを設け、前記移動体ではこの受電コイルに誘導される起電力から消費電力が変動する負荷に給電される無接触給電設備であって、
   前記各電源装置はそれぞれ、前記スイッチ素子を駆動する前記所定周波数の指令信号を有し、
   前記各電源装置にそれぞれ、
   前記誘導線路へ給電している出力電流と消費電力を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された出力電流と消費電力により、前記誘導線路へ給電されている出力電流と前記矩形波信号との位相差を求める演算手段
   を設け、
   前記各電源装置はそれぞれ、前記演算手段により求められた位相差に応じて、前記指令信号より、前記矩形波信号を進みまたは遅らせて前記スイッチ素子を駆動すること
   を特徴とする無接触給電設備。
2. 特定の前記電源装置より他の電源装置へ、前記スイッチ素子を駆動する前記指令信号を送信し、
   前記各電源装置はそれぞれ、前記特定の電源装置より受信した前記指令信号より、前記矩形波信号を進みまたは遅らせて前記スイッチ素子を駆動すること
   を特徴とする請求項１記載の無接触給電設備。
3. 特定の前記電源装置と他の電源装置を信号伝送路により直列に接続し、
   前記特定の電源装置は、前記有する指令信号を下流に接続された電源装置と間の信号伝送路長による位相遅れを補償した信号として前記下流の電源装置へ送信し、
   前記他の電源装置はそれぞれ、上流に接続された電源装置より受信した指令信号に基づいて前記スイッチ素子を前記補正して駆動する矩形波信号を出力し、前記受信した指令信号を下流に接続された電源装置と間の信号伝送路長による位相遅れを補償した信号として前記下流の電源装置へ送信すること
   を特徴とする請求項１記載の無接触給電設備。
4. 前記他の電源装置はそれぞれ、受信した前記指令信号と周波数と位相が一致するバックアップ指令信号を形成し、前記指令信号が入力されなくなったとき、前記バックアップ指令信号より、前記矩形波信号を進みまたは遅らせて前記スイッチ素子を駆動すること
   を特徴とする請求項２または請求項３に記載の無接触給電設備。
5. 前記スイッチ素子を駆動する前記指令信号を発生する指令装置を設け、この指令装置より各電源装置へ前記指令信号を送信し、
   前記各電源装置はそれぞれ、前記指令装置より受信した前記指令信号より、前記矩形波信号を進みまたは遅らせて前記スイッチ素子を駆動すること
   を特徴とする請求項１記載の無接触給電設備。
6. 前記誘導線路に、コンデンサと可変インダクタを直列に接続し、
   この直列接続された誘導線路およびコンデンサおよび可変インダクタによる前記所定周波数のインピーダンスを、容量性リアクタンスに設定したこと
   を特徴とする請求項１記載の無接触給電設備。
7. 移動体の移動経路に沿って連続して、所定周波数のインピーダンスが同一に調整された複数の誘導線路を配置し、矩形波信号によりそれぞれ駆動される複数のスイッチ素子により、直流電流を前記所定周波数の交流電流に変換して前記各誘導線路にそれぞれ出力電流として給電する電源装置を備え、前記移動体に前記誘導線路に対向して受電コイルを設け、前記移動体ではこの受電コイルに誘導される起電力から消費電力が変動する負荷に給電される無接触給電設備であって、
   前記各電源装置はそれぞれ、前記スイッチ素子を駆動する前記所定周波数の指令信号を有し、
   前記各電源装置にそれぞれ、
   給電している前記誘導線路の消費電力を測定する測定手段と、
   前記誘導線路の消費電力毎に、前記誘導線路へ給電されている出力電流と前記矩形波信号との位相差を予め記憶した記憶手段
   を設け、
   前記各電源装置はそれぞれ、前記測定手段により測定している消費電力により、前記記憶手段を検索して前記出力電流と前記矩形波信号との位相差を求め、この求めた位相差に応じて、前記指令信号より、前記矩形波信号を進みまたは遅らせて前記スイッチ素子を駆動すること
   を特徴とする無接触給電設備。
   

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