JP4208757B2 - 非接触給電システム - Google Patents

Description

本発明は、非接触給電部から非接触で受電する非接触受電装置が搬送路に沿って搬送される非接触給電システムに関する。

非接触給電システムは、非接触給電部及び非接触受電装置を備える。非接触受電装置は、例えば、予め定められた搬送路を搬送される搬送体に設置され、また、搬送路に設けられている非接触給電部から非接触で受電して、搬送体に設置されている昇降装置、照明装置等の負荷に給電する。搬送体は、例えばチェーンで搬送体を牽引することによって搬送体を搬送する搬送装置によって搬送され、搬送装置に給電する装置は、非接触受電装置とは別途設けられる。

従来、非接触給電部としては、搬送路の略全経路にわたって敷設された給電線が用いられており、非接触受電装置は、交流電流が流れる給電線に誘導結合するコイルを備える。このコイルは磁性体製のコアに巻装されており、このため給電線からの受電効率が向上される。このような従来の非接触給電システムは、搬送路に沿って搬送される負荷に対して連続的に給電する必要がある場合、又は負荷に対して搬送路の任意の位置で給電する場合に好適である（特許文献１参照）。
特許第２８２２７８０号公報

しかしながら、負荷に対して搬送路の特定の区間で給電する区間給電を行なう場合、給電線を搬送路の略全経路にわたって敷設する従来の非接触給電システムでは、敷設された給電線及び給電線の敷設工程に無駄が生じるという問題があった。

この問題を解決するために、給電線を搬送路の所定区間にのみ敷設してある非接触給電システムが考えられる。しかしながら、非接触受電装置はコイルが巻装されたコアを１又は複数備えるため重量が大きく、また、非接触給電システムが備える非接触受電装置の個数に比例してコアの個数も増加するという問題があった。

また、搬送路に沿って搬送される負荷に対して連続的に給電する場合、又は負荷に対して搬送路の任意の位置で給電する場合でも、非接触受電装置はコイルが巻装されたコアを１又は複数備えるため重量が大きく、また、非接触給電システムが備える非接触受電装置の個数に比例してコアの個数も増加するという問題があった。

本発明は斯かる問題を解決するためになされたものであり、コイル及びコアを設置してある給電区間と設置していない非給電区間とを搬送路に設け、非接触受電装置が空芯コイルを備えることにより、給電線を搬送路の略全経路にわたって敷設する必要がなく、非接触受電装置を軽量化することができ、更に、非接触受電装置の個数の増加に伴うコアの個数の増加を防止することができる非接触給電システムを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、夫々コイルが巻装された複数個のコアが非接触受電装置の搬送方向に離隔して給電区間内に並置してあることにより、個々のコイル及びコアを小型化することができる非接触給電システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、コイル及びコアを搬送路に設置してあり、非接触受電装置が空芯コイルを備えることにより、非接触受電装置を軽量化することができ、また、非接触受電装置の個数の増加に伴うコアの個数の増加を防止することができる非接触給電システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、夫々コイルが巻装された複数個のコアが非接触受電装置の搬送方向に離隔して搬送路に並置してあることにより、個々のコイル及びコアを小型化することができる非接触給電システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、複数個の空芯コイルが非接触受電装置の搬送方向に離隔並置してあることにより、個々の空芯コイルを小型化することができる非接触給電システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、空芯コイルに接続された共振コンデンサを備えることにより、非接触受電装置の受電効率を向上させることができる非接触給電システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、コイルに接続されたコンデンサを備えることにより、コイルのインダクタンスを所定値以下に維持することができる非接触給電システムを提供することにある。

第１発明に係る非接触給電システムは、交流電流が供給され、搬送路に沿って搬送される非接触受電装置に給電する非接触給電部を備える非接触給電システムにおいて、前記非接触給電部は、コイルが巻装されたコアを有し、前記非接触受電装置は、前記コイルに誘導結合する空芯コイルを有し、前記コアが設置されており、前記交流電流が流れるコイルの周囲に生じる磁束が、搬送されてきた前記非接触受電装置の空芯コイルに鎖交する給電区間と、前記コアが設置されておらず、前記磁束が前記空芯コイルに鎖交しない非給電区間とが前記搬送路に設けてあることを特徴とする。

第２発明に係る非接触給電システムは、複数個の前記コアが、前記給電区間内に、前記非接触受電装置の搬送方向に離隔並置してあることを特徴とする。

第３発明に係る非接触給電システムは、交流電流が供給され、搬送路に沿って搬送される非接触受電装置に給電する非接触給電部を備える非接触給電システムにおいて、前記非接触給電部は、コイルが巻装されたコアを有し、該コアは前記搬送路に設置されており、前記非接触受電装置は、前記コイルに誘導結合する空芯コイルを有することを特徴とする。

第４発明に係る非接触給電システムは、複数個の前記コアが、前記非接触受電装置の搬送方向に離隔並置してあることを特徴とする。

第５発明に係る非接触給電システムは、複数個の前記空芯コイルが前記非接触受電装置の搬送方向に離隔並置してあることを特徴とする。

第６発明に係る非接触給電システムは、前記非接触受電装置は、前記空芯コイルに接続された共振コンデンサを有することを特徴とする。

第７発明に係る非接触給電システムは、前記非接触給電部は、前記コイルに接続されたコンデンサを有することを特徴とする。

第１発明にあっては、空芯コイル、つまりコアに巻装されていないコイルを有する非接触受電装置が、例えば搬送される搬送体又は自走する移動体に設置されて、搬送路に沿って搬送される。交流電流が供給される非接触給電部はコイルが巻装されたコアを有し、搬送路には、コイルが巻装されたコアが設置されている給電区間と設置されていない非給電区間とが設けてある。給電区間は単数でも複数でも良く、給電区間内に設置されているコアは単数でも複数でも良い。

また、交流電流が流れるコイルと空芯コイルとが誘導結合することによって、非接触給電部が非接触受電装置に給電する。このため、非接触給電装置は給電区間に沿って搬送される場合に非接触給電部から受電し、非給電区間に沿って搬送される場合は非接触給電部から受電しない。

第２発明にあっては、夫々コイルが巻装された複数個のコアが、給電区間において非接触受電装置の搬送方向に離隔並置してあり、各コアに巻装されたコイル同士は、直列に接続されている。給電区間に沿って搬送されている非接触受電装置の空芯コイルは、離隔並置してある各コイルに順次的に誘導結合する。つまり、各コアに巻装されているコイルの周囲に生じる磁束が、搬送されている非接触受電装置の空芯コイルに順次的に鎖交する。

第３発明にあっては、空芯コイル、つまりコアに巻装されていないコイルを有する非接触受電装置が搬送路に沿って搬送される。交流電流が供給される非接触給電部はコイルが巻装されたコアを有し、搬送路には、夫々コイルが巻装された１個又は複数個のコアが設置してある。また、交流電流が流れるコイルと空芯コイルとが誘導結合することによって、非接触給電部が非接触受電装置に給電する。

第４発明にあっては、夫々コイルが巻装された複数個のコアが、搬送路において非接触受電装置の搬送方向に離隔並置してあり、各コアに巻装されたコイル同士は、直列に接続されている。搬送路に沿って搬送されている非接触受電装置の空芯コイルは、離隔並置してある各コイルに順次的に誘導結合する。つまり、各コアに巻装されているコイルの周囲に生じる磁束が、搬送されている非接触受電装置の空芯コイルに順次的に鎖交する。

第５発明にあっては、複数個の空芯コイルが非接触受電装置の搬送方向に離隔並置してあり、各空芯コイル同士は直列に接続されている。非接触受電装置が搬送路に沿って搬送されている場合、コアに巻装されているコイルは、離隔並置してある各空芯コイルに順次的に誘導結合する。つまり、コイルの周囲に生じる磁束が、搬送されている非接触受電装置の各空芯コイルに順次的に鎖交する。

第６発明にあっては、空芯コイルと該空芯コイルに直列又は並列に接続された共振コンデンサとを有する非接触受電装置が搬送路に沿って搬送される。

第７発明にあっては、交流電流が供給される非接触給電部は、コイルが巻装されたコアと、コイルに直列に接続されたコンデンサとを有する。

第１発明の非接触給電システムによれば、給電区間にコイル及びコアを設置してあるため、搬送路の略全経路にわたって給電線を敷設する必要がない。このため、敷設された給電線及び給電線の敷設工程に無駄が生じることを防止できる。また、給電区間以外、即ち非給電区間にはコア及びコイルを設置していないため、搬送路の略全経路にわたってコア及びコイルを設置する必要がなく、コアの個数が増加することを防止できる。

また、非接触受電装置は、非接触給電部のコイルに誘導結合する空芯コイルを備え、この空芯コイルは磁性体製のコアに巻装されない。このため、非接触受電装置を軽量化することができ、更に、非接触受電装置の個数の増加に伴うコアの個数の増加を防止することができる。

第２発明の非接触給電システムによれば、非接触給電部を、夫々コイルが巻装された複数個のコアで構成する。仮に、１個のコアを用いる場合、非接触給電部が非接触受電装置へ必要な電力を供給するためには、一般に大型のコア及びコイルを用いる必要がある。また、給電すべき電力、給電区間の長さ等に応じて、異なる大きさのコア及びコイルを用意する必要がある。このため、コア及びコイルの量産及び量産による低コスト化が不可能である。

一方、非接触給電部を、夫々コイルが巻装された複数個のコアで構成する場合、コイルが巻装されたコアを、給電すべき電力、給電区間の長さ等に応じた個数用いて、非接触受電装置の搬送方向に離隔並置することができる。このとき、個々のコイル及びコアを小型化することができ、また、コイル及びコアの大きさを統一することができる。この結果、コア及びコイルの量産及び量産による低コスト化が可能となる。

第３発明の非接触給電システムによれば、非接触受電装置が、非接触給電部のコイルに誘導結合する空芯コイルを備え、この空芯コイルは磁性体製のコアに巻装されない。このため、非接触受電装置を軽量化することができ、更に、非接触受電装置の個数の増加に伴うコアの個数の増加を防止することができる。

第４発明の非接触給電システムによれば、非接触給電部が、夫々コイルが巻装された複数個のコアを備える。この場合、コイルが巻装されたコアを、給電すべき電力、搬送路の長さ等に応じた個数用いて、非接触受電装置の搬送方向に離隔並置することができる。このとき、個々のコイル及びコアを小型化することができ、また、コイル及びコアの大きさを統一することができる。この結果、コア及びコイルの量産及び量産による低コスト化が可能となる。

第５発明の非接触給電システムによれば、非接触受電装置に複数個の空芯コイルを備える。仮に、１個の空芯コイルを備える場合、非接触受電装置が非接触給電部から必要な電力を供給されるためには、一般に大型の空芯コイルを備える必要がある。また、受電すべき電力、非接触受電装置の大きさ、更には非接触受電装置が設置される搬送体の大きさ等に応じて、異なる大きさの空芯コイルを用意する必要がある。このため、空芯コイルの量産及び量産による低コスト化が不可能である。

一方、非接触受電装置に複数個の空芯コイルを備える場合、空芯コイルを、受電すべき電力、非接触受電装置の大きさ、更には非接触受電装置が設置される搬送体の大きさ等に応じた個数用いて、非接触受電装置の搬送方向に離隔並置することができる。このとき、個々の空芯コイルを小型化することができ、また、空芯コイルの大きさを統一することができる。この結果、空芯コイルの量産及び量産による低コスト化が可能となる。

第６発明の非接触給電システムによれば、非接触受電装置の空芯コイルに直列又は並列に接続された共振コンデンサによって、空芯コイルの受電効率、更には非接触受電装置の受電効率を向上させることができる。

第７発明の非接触給電システムによれば、非接触給電部のコイルに直列に接続されたコンデンサによって、コイルのインダクタンスを所定値以下に維持することができ、コイルのインダクタンスが所定値を超過することによる非接触受電装置の受電効率の低下を防止することができる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

実施の形態 １．
図１は、本発明の実施の形態１に係る非接触給電システム６の構成を示す説明図であり、図２及び図３は、非接触給電システム６に用いられている搬送体３の構成を示す正面図及び側面図である。以下では、自動車製造システムに非接触給電システム６が備えられている場合を例示する。この自動車製造システムは複数の自動車を流れ作業的に製造する製造ラインであり、車体（以下、ワークという）を複数、一方向に搬送しつつ、部品の取り付け、検査等の作業を行なう。

非接触給電システム６は、複数（例えば１５台）の搬送体３，３，…、非接触受電装置１，１，…、及び昇降機器５，５，…を夫々同数備え、所定の搬送路に沿って各搬送体３を搬送させるための搬送装置４を備える。また、非接触給電システム６は、搬送路の一部に給電区間Ｓ，Ｓ，…を、他部に非給電区間Ｎ，Ｎ，…を設けてあり、更に、給電区間Ｓ，Ｓ，…の個数と同数の非接触給電部２，２，…を備える。非接触受電装置１は空芯コイル１１，１１，…と共振コンデンサ１２１，１２１，…（図５参照）とを備え、非接触給電部２はコイル２１，２１，…とコア２２，２２，…とを備える。以下では、搬送体３の搬送方向を前後方向（長さ方向）といい、搬送方向に略直交する水平方向を左右方向（幅方向）という。

搬送体３は、４個の車輪３２，３２，…を前後左右に有する全長約６ｍの台車３１を備え、ワークが載置される昇降台３５を台車３１上に備える。また、搬送体３には、昇降台３５を昇降させる昇降機器５が設置してあり、更に、昇降機器５に給電する非接触受電装置１が設置してある。即ち、搬送体３が搬送路を搬送されることによって、非接触受電装置１が搬送路に沿って搬送される。

搬送装置４はレール４１，４６を備え、レール４１は、底部４１ｂと、底部４１ｂの左右両端部に並置された凸条部４１ａ，４１ａとを有し、凸条部４１ａ，４１ａに各搬送体３左右の車輪３２，３２，…が転接している。レール４６は、レール４１と略同様の構成である。レール４１，４６は搬送体３の搬送路であり、夫々全長約１３０ｍを有する。レール４１上を搬送される搬送体３の昇降台３５には不図示のワークが載置され、レール４６上を搬送される搬送体３にはワークが載置されない。つまり、レール４１は各搬送体３の往路（作業用搬送路）、レール４６は復路（返送用搬送路）である。レール４６は例えば床面に敷設され、レール４１はレール４６の上側に離隔して設置されている。

更に搬送装置４は、駆動ローラ４２、従動ローラ４３、モータ４４及びチェーン４５を備える。駆動ローラ４２及び従動ローラ４３はレール４１の前後方向両端部に、ローラ４２，４３の軸方向を左右方向に略一致させて配置されている。チェーン４５は無端状に設けられ、レール４１の上側及び下側を通って、ローラ４２，４３に懸吊されている。モータ４４は駆動ローラ４２を略一定の所定速度で回転させる。このような搬送装置４は、例えば商用電源から電線を介してモータ４４駆動用の電力を得る。搬送体３，３，…は互いに適長離隔してレール４１上部側のチェーン４５に着脱自在に掛止されている。

モータ４４によって駆動ローラ４２が回転した場合、チェーン４５を介して従動ローラ４３も回転し、チェーン４５が図１中白抜矢符方向に略一定速度で回転する。搬送体３，３，…は、チェーン４５の回転によって車輪３２，３２，…が転動して、レール４１の一端側から他端側へ図１中白抜矢符方向に略一定速度（例えば時速４ｋｍ）でレール４１上を搬送される。つまり搬送体３，３，…は自走せず、互いに数珠状につながれた状態でチェーン４５に牽引されて移動する。また、搬送装置４は、レール４１に係る構成と同様に、レール４６に沿って図１中矢符方向に搬送体３を搬送するための駆動ローラ、従動ローラ、モータ及びチェーン（各不図示）を備える。

本実施の形態における搬送路には、昇降機器５に対して給電するための給電区間Ｓが離散的に複数（例えば６箇所）設けてあり、給電区間Ｓ以外の搬送路は、昇降機器５に給電しない非給電区間Ｎである。作業者は、給電区間Ｓ，Ｓ，…の何れかに搬送体３が位置している場合に、つまり搬送体３が給電区間Ｓを通過している間に、昇降台３５上のワークに対して所定の作業を行なう。このとき作業者は、作業内容、作業の利便性等に応じて、昇降機器５を用いて昇降台３５を昇降させ、ワークの上下方向の位置を調整する。ここで、作業者は搬送体３に乗り込んで作業を行なっても良く、レール４１の左右外側に設けられた図示しない作業台上にて作業を行なっても良い。

搬送体３が給電区間Ｓを通過した後、次の給電区間Ｓに到達するまで、ワークに対する作業は行なわれない。つまり、本実施の形態における各昇降機器５には、各昇降機器５、更には搬送体３が給電区間Ｓに位置している間だけ給電すれば良く、非給電区間Ｎに位置しているときは給電する必要がない。なお、搬送体３が非給電区間Ｎに位置する場合に、ワークに対して昇降機器５を用いない作業を行なっても良い。

このように、給電区間Ｓ，Ｓ，…は、昇降台３５に載置されたワークに対して作業者が所定の作業を行なうべき作業区間でもあるため、給電区間Ｓ，Ｓ，…は、往路であるレール４１に関して設けられており、復路であるレール４６に関しては設けられていない。このため、各搬送体３のレール４６上における搬送速度はレール４１上における搬送速度より高速であることが望ましい。また、各給電区間Ｓの全長は約６ｍであり、搬送体３は、少なくとも給電区間Ｓ内で停止することはない。このため、各ワークに対する作業が効率良く行なわれる。

各搬送体３は、レール４１の一端側にて昇降台３５にワークが載置され、更に、各搬送体３自身がチェーン４５に取り付けられる。この後、各搬送体３はレール４１上を搬送され、給電区間Ｓ，Ｓ，…を通過する。レール４１の他端側に到着した場合、各搬送体３は、昇降台３５からワークが取り外され、更に各搬送体３自身がチェーン４５から取り外されて、図示しない昇降装置で下段のレール４６へ移送される。ワークが載置されていない各搬送体３は、レール４６の一端側から他端側へレール４６上を搬送され、他端側に到着した場合に、上段のレール４１の一端側へ移送される。レール４１へ移送された各搬送体３は、昇降台３５に新たなワークが載置され、チェーン４５に取り付けられて、再びレール４１上を搬送される。

各非接触受電装置１は、導線又は導体製のパイプを用いて約５ｃｍ四方のロ字状に形成された空芯コイル１１を複数（例えば１０個）備える。搬送体３の台車３１底面には、台車３１底面からレール４１の底部４１ｂ側へ突出するＩ字状のコイル取付部３３が台車３１の最前部から最後部にわたって設けてあり、各空芯コイル１１はコイル固定具３４でコイル取付部３３に固定されることによって、レール４１の底部４１ｂに対向して台車３１底面に吊設されている。なお、各空芯コイル１１をコイル取付部３３に固定する構成ではなく、非磁性体製のコイル取付部に巻装する構成でも良い。

空芯コイル１１，１１，…は、搬送体３の側面側から見た各空芯コイル１１の形状（以下、側面視の形状という）がロ字状になるような向きで、前後方向に約２ｍの範囲内に、互いに適長離隔されて略一直線に並置されている。つまり、離隔並置された空芯コイル１１，１１，…全体の長さは約２ｍであり、搬送体３の正面／背面側から見た各空芯コイル１１の形状（以下、正面視の形状という）がＩ字状になるよう配置されている。また、空芯コイル１１，１１，…は隣り合う空芯コイル１１，１１同士が直列に接続されており、コイル２１，２１，…に誘導結合する。このような空芯コイル１１，１１，…は、例えば高さ約５ｃｍ、長さ約２ｍのロ字状の空芯コイルよりも入手又は製造が容易である。

コイル取付部３３はアルミニウムで形成されており、台車３１と空芯コイル１１，１１，…との間に介在して空芯コイル１１，１１，…に係る漏れ磁束を遮蔽し、漏れ磁束の外部（例えば搬送体３に搭載された電気機器）への悪影響を低減する磁界遮蔽部としても機能する。なお、コイル取付部３３で磁界を遮蔽する構成ではなく、台車３１と空芯コイル１１，１１，…との間に介在するようにして、例えば、非磁性体であり、導電性の非鉄金属を用いてなる磁界遮蔽板を設けておく構成でも良い。

各給電区間Ｓには非接触給電部２が備える複数（例えば７個）のコア２２，２２，…と、コア２２，２２，…夫々に巻装されたコイル２１，２１，…とが設置されているが、非給電区間Ｎ，Ｎ，…にはコア２２もコイル２１も設置されていない。各コア２２は正面視がコ字状に形成されたフェライト製であり、基部２２ａ及び２本の脚部２２ｂ，２２ｂを有し、コイル２１は脚部２２ｂ，２２ｂに巻装されている。コア２２の長さは約１０ｃｍ、基部２２ａの幅及び各脚部２２ｂの高さは夫々約５ｃｍであり、このようなコア２２及びコア２２に巻装されるコイル２１は、例えば給電区間Ｓの長さと略同じ長さ（約６ｍ）のコア及びこのコアに巻装されるコイルよりも入手又は製造が容易である。

図４は、本発明の実施の形態１に係る非接触給電システム６が備える非接触給電部２及び非接触受電装置１の構成を示す斜視図である。図４では、空芯コイル１１，１１，…と非接触給電部２との位置関係を明示するため搬送体３の図示を省略している。

給電区間Ｓにおけるレール４１の底部４１ｂ上面には、約６ｍの長さを有する細長矩形のコア取付板４０が、コア取付板４０の長手方向が前後方向に略一致するようにして敷設してある。各コア２２は、正面視の形状がＵ字状になるような向きで、基部２２ａがコア取付板４０に固定され、脚部２２ｂ，２２ｂを上にして、各コア取付板４０の最前部から最後部までの間に、前後方向に夫々適長離隔されて略一直線に配置されている。この場合、離隔並置されたコア２２，２２，…全体の長さはコア取付板４０の長さ、更には給電区間Ｓの長さ（約６ｍ）に略等しい。

空芯コイル１１，１１，…は、搬送体３が搬送されている場合に各コア２２の脚部２２ｂ，２２ｂの間を搬送方向（図４中白抜矢符方向）へ移動し、この場合、空芯コイル１１，１１，…とコイル２１，２１，…及びコア２２，２２，…とは適長離隔しており互いに接触しない。なお、空芯コイル１１，１１，…を樹脂モールドしたり空芯コイル１１，１１，…に対して合成樹脂製のカバーを設けたりして空芯コイル１１，１１，…を保護し、空芯コイル１１，１１，…とコイル２１，２１，…、コア２２，２２，…等との直接的な当接を防止する構成でも良い。

各コア２２の長さ、コア２２に対するコイル２１の巻き数、コア２２，２２，…の個数及び離隔距離、各空芯コイル１１の巻き数、長さ、空芯コイル１１，１１，…の個数及び離隔距離等は、昇降機器５が必要とする電力（例えば最大１．５ｋＷ〜２ｋＷ）、給電区間Ｓの長さ、台車３１の長さ等の仕様に応じて決定される。昇降機器５が大きな電力を必要とする場合、例えば、コア２２，２２，…間の離隔距離を低減するか、空芯コイル１１，１１，…間の離隔距離を低減する。

図５は、非接触給電部２及び非接触受電装置１の構成を示すブロック図である。非接触給電部２はコイル２１，２１，…の他に複数の補償コンデンサ２３，２３，…及び高周波電源装置２４を備える。コイル２１，２１，…は互いに直列に接続され、また、高周波電源装置２４に接続されており、更に、補償コンデンサ２３，２３，…が直列に接続されている。

高周波電源装置２４は商用電源に接続され、ＡＣ２００Ｖ、６０Ｈｚの商用電源の入力を整流し、平滑化して直流とし、該直流をインバータ（ＤＣ−ＡＣ変換器）に入力して高周波交流に変換して、変換した高周波交流をイミタンス変換回路により高周波（例えば２０ＫＨｚ）の定電流としてコイル２１，２１，…へ出力する。つまりコイル２１，２１，…には高周波電源装置２４から供給された交流電流が流れる。

高周波電源装置２４によって非接触給電部２のコイル２１，２１，…に高周波交流が通電された場合、各コイル２１の周囲に、時間的に変化する磁束が形成される。コイル２１，２１，…は前後方向に離隔並置してあるため、搬送体３が搬送されているとき、各空芯コイル１１は、コイル２１，２１，…夫々の周囲に生じる磁束に対して搬送方向に順次的に鎖交する。また、空芯コイル１１，１１，…は前後方向に離隔配置しあるため、各コイル２１の周囲に生じる磁束は、空芯コイル１１，１１，…に搬送方向に順次的に鎖交する。非接触受電装置１は、コイル２１，２１，…の周囲に生じた磁束が空芯コイル１１，１１，…に鎖交することによって空芯コイル１１，１１，…に発生した誘導起電力を受電する。

非接触受電装置１は、空芯コイル１１，１１，…の他に受電部１２と出力端子１０とを備え、また、昇降機器５は、直流を交流に変換するインバータ機能を有するモータドライバ５１と、交流モータであるモータ５２とを備え、非接触受電装置１の出力端子１０に、ＤＣバスＤＢを介してモータドライバ５１が接続してあり、モータドライバ５１は、負荷としてのモータ５２を駆動する。モータ５２は、昇降台３５を昇降させる。

受電部１２は、空芯コイル１１，１１，…と同数の共振コンデンサ１２１，１２１，…を備え、空芯コイル１１，１１，…と共振コンデンサ１２１，１２１，…とは、夫々直列に接続されて直列共振回路１２０を構成している。更に受電部１２は、直列共振回路１２０の出力側に接続され、交流を全波整流するダイオードブリッジを用いた整流回路１２２と、整流回路１２２の出力側に接続され、電圧を平滑化する平滑コンデンサを用いた平滑部１２３とを備え、平滑部１２３の出力側が非接触受電装置１の出力端子１０に接続されている。

直列共振回路１２０は、空芯コイル１１，１１，…がコイル２１，２１，…に誘導結合するために、空芯コイル１１，１１，…のインダクタンスと共振コンデンサ１２１，１２１，…のキャパシタンスとがコイル２１，２１，…を流れる高周波交流の周波数と共振状態になるよう構成されている。この場合、直列共振回路１２０は、空芯コイル１１，１１，…に誘起された電力を受けて、高周波交流の定電圧源として機能する。なお、空芯コイル１１，１１，…のインダクタンスと共振コンデンサ１２１，１２１，…のキャパシタンスとを完全に共振させる必要はない。

直列共振回路１２０の出力（定電圧の交流）は、整流回路１２２で全波整流され、整流回路１２２から出力された直流は、平滑部１２３で平滑化される。非接触受電装置１は、平滑部１２３で平滑化された直流を、出力端子１０を介し、ＤＣバスＤＢを経て、モータドライバ５１へ供給する。モータドライバ５１は、供給された直流を交流に変換して、モータ５２へ供給する。

ここで、コア２２，２２，…間の離隔距離は、交流電流が流れるコア２２，２２，…の周囲に生じる磁束が、給電区間Ｓへ搬送されてきた搬送体３に設置してある非接触受電装置１の空芯コイル１１，１１，…に鎖交する長さを有する。つまり、搬送体３が給電区間Ｓに位置している間は、非接触給電部２から非接触受電装置１への給電が行なわれる。また、非給電区間Ｎを介して隣り合うコア２２，２２間の離隔距離、即ち非給電区間Ｎの長さは、磁束が空芯コイル１１，１１，…に鎖交しない長さを有する。つまり、搬送体３が非給電区間Ｎに位置している間は、非接触給電部２から非接触受電装置１への給電が行なわれない。

ところで、非接触給電部２が補償コンデンサ２３，２３，…を備えない場合、コイル２１，２１，…をコア２２，２２，…に巻装してあるので、コイル２１，２１，…のインダクタンスが高周波電源装置２４内の共振回路（イミタンス変換回路）の定数より大きくなるため、共振状態が維持できなくなり、非接触受電装置１の受電効率が低下する。つまり、補償コンデンサ２３，２３，…は非接触給電部２のインダクタンスを所定値以下に維持して非接触受電装置１の受電効率の低下を防止するために備えられている。

なお、補償コンデンサ２３は１個だけ備えられている構成でも良いが、この場合、１個の補償コンデンサ２３の静電容量が小さく、補償コンデンサ２３及びコイル２１，２１，…の夫々に発生する両端電圧が大きくなる。このため、本実施の形態の非接触給電部２のように、複数の補償コンデンサ２３，２３，…を用いて各補償コンデンサ２３の静電容量を大きくし、補償コンデンサ２３，２３，…及びコイル２１，２１，…の夫々に発生する両端電圧を小さくする構成が好ましい。

また、本実施の形態における非接触給電部２は、非接触給電部２毎に高周波電源装置２４を備えるが、複数の非接触給電部２，２，…が１個の高周波電源装置２４を共有する構成でも良い。

以上のような非接触給電システム６においては、搬送体３が給電区間Ｓに位置している場合に、非接触受電装置１が、非接触給電部２から給電され（受電し）て、負荷である昇降機器５へ給電する。また、昇降機器５への給電時に搬送体３が停止する必要がなく、移動中に給電可能である。このため自動車製造システムの自動車製造効率が向上される。

更に、非接触受電装置１は空芯コイル１１，１１，…を備え、コイルが巻装されたコアを備えていないため、非接触受電装置１、更には非接触受電装置１が設置されている搬送体３が軽量化されている。更にまた、空芯コイル１１，１１，…はコアに巻装されたコイルよりも部品点数が少ないため信頼性が向上する。

また、コア２２，２２，…は各給電区間Ｓに設置されており、多数の搬送体３，３，…夫々に設置されていない。更に、各給電区間Ｓにおける区間給電であるため搬送路全域にコア２２，２２，…を設置する必要がない。以上の結果、非接触給電システム６全体に備えられるコアの個数が低減される。

更にまた、各コア２２はコ字状であるため、例えばＥ字状のコアを備える場合と比べて左右方向の幅が低減される。また、コイル２１がコア２２の脚部２２ｂ，２２ｂに巻装してあるため、例えば基部２２ａのみにコイル２１を巻装した場合と比べて、漏れ磁束が低減し、更に、例えば作業者が搬送体３に搭乗した際に搬送体３に加わる外力によって搬送体３が上下に動揺し、空芯コイル１１，１１，…の上下位置が移動したときであっても、コイル２１，２１，…から空芯コイル１１，１１，…への受給電能力の低減が抑制される。

なお、非接触受電装置１は空芯コイル１１を１個だけ、又は共振コンデンサ１２１を１個だけ備える構成でも良い。また、受電部１２は共振コンデンサ１２１，１２１，…を備えない構成でも良いが、この場合、受電部１２は平滑部１２３の出力側と出力端子１０との間にトランジスタを用いてなる定電圧回路を備えることが望ましい。

また、非接触給電部２はコイル２１が巻装されたコア２２を１個だけ備える構成でも良い。更に、コイル２１はコア２２の基部２２ａに、又は基部２２ａ及び脚部２２ｂ，２２ｂに巻装しても良い。

更にまた、空芯コイル１１，１１，…の列とコイル２１及びコア２２の列との組を左右方向に複数組備える構成でも良い。

実施の形態 ２．
本実施の形態の非接触給電システム６は、実施の形態１の非接触給電システム６と略同様の構成であるが、各非接触受電装置１は空芯コイル１１，１１，…の代わりに空芯コイル１４を備え、受電部１２の代わりに受電部１３を備える。また、各非接触給電部２はコア２２，２２，…の代わりにコア２５，２５，…を備える。その他、実施の形態１に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。

図６は、本発明の実施の形態２に係る非接触給電システム６が備える非接触給電部２及び非接触受電装置１の構成を示す斜視図である。図６では、空芯コイル１４と非接触給電部２との位置関係を明示するため搬送体３の図示を省略している。空芯コイル１４は、約２ｍの長さを有する略直線状の中央部１４ａ，１４ａと中央部１４ａ，１４ａの両端に立ち上げられた立ち上がり部１４ｂ，１４ｂとを有する。このような空芯コイル１４は、導線又は導体製のパイプを用いて長円状に形成された空芯コイルを用い、この空芯コイルの長円状の両端部を同一方向に略直角に立ち上げて形成してある。

空芯コイル１４は、立ち上がり部１４ｂ，１４ｂがコイル固定具３４でコイル取付部３３に固定されることによって、レール４１の底部４１ｂに対向して台車３１底面に吊設されている。この場合、空芯コイル１４は、立ち上がり部１４ｂ，１４ｂが上側に突出するように、また側面視の形状がＵ字状になるような向きで、中央部１４ａ，１４ａの長手方向が前後方向に略一致するようにして配置されている。つまり、空芯コイル１４は正面視が逆Ｕ字状になるよう配置されている。非接触受電装置１は空芯コイル１４を１個だけ備えるため、非接触受電装置１の構成が簡易であり、更に、空芯コイル１４の搬送体３に対する取り付けが容易である。

非接触給電部２の各コア２５は正面視がＥ字状に形成されたフェライト製であり、基部２５ａ及び３本の脚部２５ｂ，２５ｂ，２５ｃを有し、コイル２１は中央の脚部２５ｃに巻装されている。コア２５の長さは約１０ｃｍ、基部２５ａの幅は約１０ｃｍ、脚部２５ｂ，２５ｂ，２５ｃの高さは夫々約５ｃｍであり、このようなコア２５及びコア２５に巻装されるコイル２１は、例えば給電区間Ｓの長さと略同じ長さ（約６ｍ）のコア及びこのコアに巻装されるコイルよりも入手又は製造が容易である。

空芯コイル１４は、中央部１４ａ，１４ａが脚部２５ｃを挟むようにして脚部２５ｂ，２５ｂの間を搬送方向（図６中白抜矢符方向）へ移動する。中央部１４ａ，１４ａとコイル２１，２１，…及びコア２５，２５，…とは適長離隔しており、また、空芯コイル１４の立ち上がり部１４ｂ，１４ｂは逆Ｕ字上に配置されているため、空芯コイル１４とコイル２１，２１，…及びコア２５，２５，…とは互いに接触しない。

図７は、非接触給電部２及び非接触受電装置１の構成を示すブロック図である。高周波電源装置２４によって非接触給電部２のコイル２１，２１，…に高周波交流が通電された場合、各コイル２１の周囲に、時間的に変化する磁束が形成される。コイル２１，２１，…は前後方向に離隔並置してあるため、搬送体３が搬送されているとき、空芯コイル１４は、コイル２１，２１，…夫々の周囲に生じる磁束に対して搬送方向に順次的に鎖交する。非接触受電装置１は、コイル２１，２１，…の周囲に生じた磁束が空芯コイル１４に鎖交することによって空芯コイル１４に発生した誘導起電力を受電する。

受電部１３は共振コンデンサ１３１を備え、空芯コイル１４と共振コンデンサ１３１とは並列に接続されて並列共振回路１３０を構成している。更に受電部１３は、並列共振回路１３０の出力側に接続され、定電流を定電圧に変換する電力変換部であるイミタンス変換回路１３２と、交流を全波整流するダイオードブリッジを用いた整流回路１３３と、整流回路１３３の出力側に接続され、電圧を平滑化する平滑コンデンサを用いた平滑部１３４とを備え、平滑部１３４の出力側が非接触受電装置１の出力端子１０に接続されている。

イミタンス変換回路１３２は、インダクタ１３ａ及びキャパシタ１３ｂ，１３ｂをπ型に配置し、インダクタ１３ａのインダクタンスとキャパシタ１３ｂ，１３ｂのキャパシタンスとが共振状態になるよう構成されている。なお、イミタンス変換回路１３２を、１個のインダクタ及び２個のキャパシタをπ型に配置するのみならず、Ｔ型に配置しても良い。また、イミタンス変換回路１３２を、π型又はＴ型に配置された２つのインダクタ及び１つのキャパシタを用いて構成しても良い。

並列共振回路１３０は、空芯コイル１４がコイル２１，２１，…に誘導結合するために、空芯コイル１４のインダクタンスと共振コンデンサ１３１のキャパシタンスとがコイル２１，２１，…を流れる高周波交流の周波数と共振状態になるよう構成されている。この場合、並列共振回路１３０は、空芯コイル１４に誘起された電力を受けて、高周波交流の定電流源として機能する。なお、空芯コイル１４のインダクタンスと共振コンデンサ１３１のキャパシタンスとを完全に共振させる必要はない。

並列共振回路１３０の出力（定電流の交流）は、イミタンス変換回路１３２で定電圧に変換され、変換された定電圧の交流が、整流回路１３３で全波整流され、整流回路１３３から出力された直流は、平滑部１３４で平滑化される。非接触受電装置１は、平滑部１３４で平滑化された直流を、出力端子１０を介し、ＤＣバスＤＢを経て、モータドライバ５１へ供給する。モータドライバ５１は、供給された直流を交流に変換して、モータ５２へ供給する。

以上のような非接触給電システム６においては、実施の形態１の非接触給電システム６と同様に、搬送体３が給電区間Ｓに位置している場合に、非接触受電装置１が、非接触給電部２から給電され（受電し）て、負荷である昇降機器５へ給電する。また、昇降機器５への給電時に搬送体３が停止する必要がなく、移動中に給電可能である。

更に、非接触受電装置１は空芯コイル１４を備え、コイルが巻装されたコアを備えていないため、非接触受電装置１、更には非接触受電装置１が設置されている搬送体３が軽量化されている。更にまた、空芯コイル１４はコアに巻装されたコイルよりも部品点数が少ないため信頼性が向上する。

また、コア２５，２５，…は各給電区間Ｓに設置されており、多数の搬送体３，３，…夫々に設置されていない。更に、各給電区間Ｓにおける区間給電であるため搬送路全域にコア２５，２５，…を設置する必要がない。以上の結果、非接触給電システム６全体に備えられるコアの個数が低減される。

更にまた、コイル２１がコア２５の脚部２５ｃに巻装してあるため、例えば基部２５ａのみにコイル２１を巻装した場合と比べて、漏れ磁束が低減し、また、例えば搬送体３が動揺して空芯コイル１４の上下位置が移動したときでも、コイル２１，２１，…から空芯コイル１４への受給電能力の低減が抑制される。

なお、受電部１３はイミタンス変換回路１３２を備えない構成でも良い。この場合、受電部１３は平滑部１３４の出力側と出力端子１０との間にトランジスタを用いてなる定電圧回路を備えることが望ましい。

また、非接触給電部２はコイル２１が巻装されたコア２５を１個だけ備える構成でも良い。更に、コイル２１はコア２５の基部２５ａ、脚部２５ｂ，２５ｂ、又は脚部２５ｂ，２５ｂ，２５ｃに巻装しても良い。

本実施の形態１，２の移動体３はチェーン４５に牽引されることによって搬送される構成であるが、これに限らず、一方向に回転する複数の摩擦ローラが転接することによって搬送される構成でも良い。

また、本実施の形態１，２における非接触受電装置１は搬送体３に設置されているが、これに限らず、非接触受電装置１以外の装置から動力を供給されて自走する移動体に非接触受電装置１を設置する構成でも良い。

なお、非接触給電システム６は、本実施の形態１，２のような自動車製造システムに備えられるのみならず、搬送体３，３，…を搬送して各搬送体３に設置されている負荷（この場合、昇降機器５）に区間給電を行なうシステムであれば良い。また、コアの形状はコ字状及びＥ字状に限らず、Ｉ字状、Ｈ字状、Ｃ字状、矩形環状等でも良い。

実施の形態 ３．
本実施の形態の非接触給電システム６は、実施の形態１，２の非接触給電システム６と略同様の構成であるが、搬送路に非給電区間Ｎが設けられていない。つまり、本実施の形態の非接触給電システム６は、搬送路の略全体が給電区間Ｓに相当する。その他、実施の形態１，２に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。

本実施の形態においては、図４に示すような細長矩形のコア取付板４０が複数枚、長手方向に隣接並置されて、コア取付板４０，４０，…の長手方向が前後方向に略一致するようにして、レール４１の底部４１ｂ上面（及びレール４６の底部上面）に敷設してある。各コア２２又は各コア２５は、実施の形態１，２の各コア２２又は各コア２５と同様に、前後方向に夫々適長離隔されて略一直線に配置されてコア取付板４０，４０，…に固定されている。この場合、コア２２，２２，…全体又はコア２５，２５，…の長さはコア取付板４０，４０，…全体の長さ、更には搬送路の長さに略等しい。

なお、非接触給電部２は単数でも複数でも良い。つまり、全てのコイル２１，２１，…に対して給電する単数の高周波電源装置２４を備える構成でも良く、コイル２１の１個又は複数個に対して給電する高周波電源装置２４を複数備える構成でも良い。

以上のような非接触給電システム６においては、非接触受電装置１が、非接触給電部２から給電され（受電し）て、搬送路の任意の位置で、又は搬送中に連続的に、負荷である昇降機器５へ給電する。また、昇降機器５への給電時に搬送体３が停止する必要がなく、移動中に給電可能である。

更に、非接触受電装置１は空芯コイル１１，１１，…又は空芯コイル１４を備え、コイルが巻装されたコアを備えていないため、非接触受電装置１、更には非接触受電装置１を設置してある搬送体３が軽量化されている。更にまた、空芯コイル１１，１１，…又は空芯コイル１４はコアに巻装されたコイルよりも部品点数が少ないため信頼性が向上する。

また、コア２２，２２，…又はコア２５，２５，…は搬送路に設置されており、多数の搬送体３，３，…夫々に設置されていない。この結果、非接触給電システム６全体に備えられるコアの個数が低減される。このような非接触給電システム６は、特に搬送路の長さが実施の形態１，２の給電区間Ｓ並みに短い場合に好適である。この場合、コアの個数を更に低減することができる。

また、本実施の形態３における非接触受電装置１は搬送体３に設置されているが、これに限らず、自走する移動体に非接触受電装置１を設置する構成でも良い。この場合、移動体に動力を供給する装置は非接触受電装置１でも非接触受電装置１以外の装置でも良い。

なお、搬送路にコアを１個だけ備える構成でも良い。この場合、コアの長さは搬送路の長さと略同じでも良く、搬送路の長さより短くても良い。コアの長さが搬送路の長さより短いとき、搬送体の搬送距離は、空芯コイルの長さ（複数の空芯コイルを備える場合は空芯コイル全体の長さ）からコアの長さを減算した長さとなる。

本発明の実施の形態１に係る非接触給電システムの構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る非接触給電システムに用いられている搬送体の構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態１に係る非接触給電システムに用いられている搬送体の構成を示す側面図である。 本発明の実施の形態１に係る非接触給電システムが備える非接触給電部及び非接触受電装置の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る非接触給電システムが備える非接触給電部及び非接触受電装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る非接触給電システムが備える非接触給電部及び非接触受電装置の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る非接触給電システムが備える非接触給電部及び非接触受電装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 非接触受電装置
１１，１４ 空芯コイル
１２１，１３１ 共振コンデンサ
２ 非接触給電部
２１ コイル
２２，２５ コア
４１ レール（搬送路）
６ 非接触給電システム
Ｓ 給電区間
Ｎ 非給電区間

Claims (7)

1. 交流電流が供給され、搬送路に沿って搬送される非接触受電装置に給電する非接触給電部を備える非接触給電システムにおいて、
   前記非接触給電部は、コイルが巻装されたコアを有し、
   前記非接触受電装置は、前記コイルに誘導結合する空芯コイルを有し、
   前記コアが設置されており、前記交流電流が流れるコイルの周囲に生じる磁束が、搬送されてきた前記非接触受電装置の空芯コイルに鎖交する給電区間と、前記コアが設置されておらず、前記磁束が前記空芯コイルに鎖交しない非給電区間とが前記搬送路に設けてあることを特徴とする非接触給電システム。
2. 複数個の前記コアが、前記給電区間内に、前記非接触受電装置の搬送方向に離隔並置してあることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
3. 交流電流が供給され、搬送路に沿って搬送される非接触受電装置に給電する非接触給電部を備える非接触給電システムにおいて、
   前記非接触給電部は、コイルが巻装されたコアを有し、
   該コアは前記搬送路に設置されており、
   前記非接触受電装置は、前記コイルに誘導結合する空芯コイルを有することを特徴とする非接触給電システム。
4. 複数個の前記コアが、前記非接触受電装置の搬送方向に離隔並置してあることを特徴とする請求項３に記載の非接触給電システム。
5. 複数個の前記空芯コイルが前記非接触受電装置の搬送方向に離隔並置してあることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の非接触給電システム。
6. 前記非接触受電装置は、前記空芯コイルに接続された共振コンデンサを有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の非接触給電システム。
7. 前記非接触給電部は、前記コイルに接続されたコンデンサを有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の非接触給電システム。
   

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