JP4235955B2 - 非接触給電システムとこれを用いた走行車システム - Google Patents

Description

この発明は非接触給電システムからの漏洩磁界の低減に関し、この発明の非接触給電システムは例えば天井走行車システムや有軌道台車システム等の一部として用いられる。

天井走行車システムなどの走行車システムで、非接触給電が用いられている。このシステムでは、天井走行車の走行レールに給電線が敷設され、天井走行車は磁性コアに設けたピックアップコイルで非接触に受電して走行する。走行レールの下方にはロードポートが設けられて、天井走行車との間で半導体カセットなどを受け渡しし、ロードポートは処理装置に付属して、搬送された半導体ウェハー等は、処理装置内で検査や露光、不純物注入、エッチングなどの処理を受ける。

発明者は、半導体加工の微細化に伴い、非接触給電線からの磁界が半導体処理装置へ影響することを見出した。例えば線間４５ｎｍの半導体ウェハーをレーザで検査する場合、給電線からの磁界は検査装置の位置決めに影響して検査に影響する。微細化がさらに進めば、磁界の影響はより著しくなる。磁界はレーザや半導体の検査だけではなく、処理装置内の電子機器にも影響する。そこで非接触給電システムからの漏洩磁界を低減する必要が生じる。
特開２００２−２３８１０２

この発明の課題は、非接触給電システムからの漏洩磁界を低減することにある。
請求項２の発明での追加の課題は、漏洩磁界を打ち消すための補償電源を簡単に構成することにある。
請求項３の発明での追加の課題は、広い範囲に対して効率的に漏洩磁界を打ち消すことにある。
この発明の課題はまた、走行車システムの給電線からの漏洩磁界により、周囲の機器が影響を受けることを防止することにある。

この発明は、交流電源と、該交流電源に接続した給電線と、該給電線から非接触で受電しかつ移動体側に設けられたピックアップコイル、とを備えた非接触給電システムにおいて、
前記給電線を流れる電流と位相が同相もしくは逆相の補償電源と、前記給電線近傍に配置され、かつ該補償電源からの補償電流で前記給電線からの磁界を低減するための補償電線、とを設けたことを特徴とする。

またこの発明は、交流電源と、該交流電源に接続した給電線と、該給電線から非接触で受電しかつ移動体側に設けられたピックアップコイルと、前記給電線を流れる電流と位相が同相もしくは逆相の補償電源と、前記給電線近傍に配置され、かつ該補償電源からの補償電流で前記給電線からの磁界を低減するための補償電線とを備えた非接触給電システムを、走行車システムでの給電に用いる。そして走行車に前記給電線から給電するための給電レールを設け、該給電レールに補償電線を設ける。

好ましくは、前記補償電源が、前記移動体側に設けられたピックアップコイルとは別の、前記給電線から受電する第２のピックアップコイルである。
特に好ましくは、前記補償電線が、長尺方向が給電線と平行でかつ複数巻きの、長尺のループ状のコイルアンテナである。

この発明では、補償電線に給電線を流れる電流と同相もしくは逆相の補償電流を流すことにより、給電線からの磁界を打ち消す向きに磁界を発生させる。このため非接触給電システムからの漏洩磁界を低減できる。
またこの発明では、走行車システムの給電レールに補償電線を設けて、走行車システムの周囲の装置などへの漏洩磁界の影響を低減する。

ここで補償電源を前記給電線から受電する第２のピックアップコイルとすると、簡単に補償電源を構成できる。
補償電線を、複数巻きで長尺状であり、長尺方向が給電線と平行なループ状のコイルアンテナとすると、複数巻きであるため小さな補償電流で漏洩磁界を低減でき、コイルアンテナの長尺方向が給電線と平行であることにより、給電線に沿った広い範囲に対して漏洩磁界を低減できる。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図５に、実施例を示す。各図において、２は走行レールで、その下部に左右一対の給電レール４，４’が設けられ、給電レール４に例えば一対の給電線５，５を設ける。なお給電レール４’はカーブ区間などで用い、また給電レール４，４’を物理的に走行レール２の一部としてもよい。給電線５には図示しない交流電源から例えば１０ＫＨｚ程度の交流を流し、これによって発生する磁界を図示しない天井走行車の受電コイルで受電して、非接触給電する。受電コアは例えば磁性体のコアにコイルを巻き付けたものである。

６は支柱で、走行レール２や給電レール４，４’はクリーンルーム内に設けて、天井走行車は例えば半導体カセットやレチクルなどを搬送し、あるいは病院や図書館その他で、適宜の物品を搬送する。実施例では天井走行車システムを例とするが、地上走行の有軌道台車システムや自動倉庫のスタッカークレーンの走行システムにも同様に適用できる。

８は外付けアンテナで、給電レール４もしくは走行レール２に取り付けられ、形状は長尺状で、その長尺方向は走行レール２の長手方向と平行で、コイルの中心軸の向きは鉛直方向に対して角度θ傾けられており、θは例えば０°〜１８０°とし、好ましくは０°〜６０°とする。外付けアンテナ８のコイルには給電線５に流れる電流と同相もしくは逆相の補償電流を流し、コイル８により発生する磁界により、一対の給電線５，５により発生する磁界を低減させる。

１０は半導体などの処理装置で、ここでは処理装置には検査装置を含むものとする。１２は処理装置１０のロードポートで、図示しない天井走行車はロードポート１２との間で半導体カセットなどを受け渡しし、ロードポート１２に荷下ろしされたカセットは処理装置１０内に引き込まれて、ウェハーが取り出される。取り出されたウェハーに対し、レーザ光による検査や露光、エッチング、不純物注入、ミリングなどの処理を施す。そしてこれらの半導体への処理では、給電線５からの電磁界が影響することがあり、特に線間の状態の検査用のレーザ光を用いた検査装置の位置決めが、磁界の影響で狂うことがある。そこで給電線５からの漏洩磁界を低減する必要がある。実施例では、走行レール２の左右一方に処理装置１０を設けるので、外付けアンテナ８も走行レール２の左右一方に設ける。走行レール２の左右双方への漏洩磁界の影響を低減する場合、外付けアンテナ８も走行レール２の左右双方に設ける。

図２に外付けアンテナ８を平面視で示し、その長さは例えば処理装置１０の長さと同程度で、走行レール２の長手方向と平行に配置してある。これによって給電レールから処理装置１０への漏洩磁界の影響を低減し、処理装置１０内の特定の位置の漏洩磁界を低減するためには、外付けアンテナ８を棒状に処理装置１０へ向けて給電レールなどから突き出させてもよい。あるいは給電レールのほぼ全長に渡って外付けアンテナ８を設けてもよい。図２の１０’は漏洩磁界の影響が深刻にはならない処理装置で、処理装置１０’に対しては外付けアンテナ８を設けていない。

図３に給電レール４に対する外付けアンテナ８の取り付けを示す。１４は磁性コア、１６はピックアップコイルで、コンデンサ１８と外付けアンテナ８のコイル２０との共振回路に給電する。なお給電線５が給電レールから外れる位置が有れば、ピックアップコイル１６を給電レールの外部で給電線５の付近に設けても良い。コイル２０は複数巻きで、その開口方向、即ちコイル２０の中心軸の方向は、鉛直下方から角度θ上向きで、図１，図３に示す２点鎖線の向きに磁界を発生させる。これに対して給電線５を流れる交流は、その周囲に１点鎖線の向きの磁界を発生させ、処理装置１０の付近でコイル２０からの磁界と給電線５，５からの磁界との向きが逆向きになるように角度θを定めて、外部磁界を低減させる。

なおコイル２０からの磁界と給電線５からの磁界は全ての位置で互いに打ち消し合うのではないので、対象となる処理装置１０の内部で磁界が打ち消し合うように、外付けアンテナ８の位置や角度θなどを選ぶ。また対象となる処理装置１０の内部で外部磁界が最小となるように、コンデンサ１８の容量やコイル２０の巻き数などを決定する。

ここでは給電線５自体からピックアップコイル１６で受電したが、給電線５への電源と同相もしくは逆相で周波数の等しい電源を別途に用意して、コイル２０に給電してもよい。図３の２２は天井走行車の磁性コアで、図示しないコイルを設けて、給電線５からの磁界により受電する。

図４に、給電線５を流れる電流ｉとコイル２０を流れる補償電流ｉcとの関係を示す。周波数１０ＫＨｚ程度の交流では、波長は３０ｋｍ程度なので、ピックアップコイル１６から受電すると、補償電流ｉcの位相は給電線５を流れる電流ｉの位相と同相もしくは逆相となる。そこでコイル２０を右ネジの向きに巻くか左ネジの向きに巻くかで、給電線５からの磁界に対する、外付けアンテナ８からの磁界の向きが定まる。次に一定の間隔をおいて配置された給電線５，５を流れる電流ｉは、１ターンのコイルに相当する磁界を発生させるものと考えられる。そしてこの磁界を長尺状のコイル２０からの磁界で低減する。例えば長尺状のコイル２０を２０ターンのコイルとすると、給電線５を流れる電流の１／２０程度の補償電流ｉcで外部磁界を充分に低減できる。

図５にコイル２０の等価回路を示す。電源２４は給電線５に給電し、磁性コア１４を介して磁気的に結合したピックアップコイル１６で受電し、コンデンサ１８とコイル２０との共振回路に給電する。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) 給電線５からの漏洩磁界を低減できる。
(2) 給電線５自体を電源として補償電流ｉcを流すので、設置が簡単である。
(3) 対象とする処理装置１０の付近で、漏洩磁界が小さくなるようにできる。
(4) コイル２０を流れる電流は、給電線５を流れる電流よりも小さくてもよく、消費電力は僅かでよい。
(5) コンデンサ１８やコイル２０のターン数により、漏洩磁界の低減の程度を調整できる。また外付けアンテナ８の鉛直下方からの向きや、走行レール２に沿っての長さなどにより漏洩磁界を低減する位置を調整できる。

実施例では天井走行車システムへの応用を示したが、他の走行車システムにも同様に適用できる。外付けアンテナ８は給電レール４，４’や走行レール２の付近に設ければよく、処理装置１０などよりも給電線５に近い側に設けるとよい。

実施例の天井走行車システムを模式的に示す図 実施例の天井走行車システムのレイアウトを示す要部平面図 実施例の天井走行車システムでの、外付けアンテナを模式的に示す図 実施例での電流を模式的に示す図 実施例の等価回路図

符号の説明

２ 走行レール
４，４’ 給電レール
５ 給電線
６ 支柱
８ 外付けアンテナ
１０，１０’処理装置
１２ ロードポート
１４，２２ 磁性コア
１６ ピックアップコイル
１８ コンデンサ
２０ コイル
２４ 電源

Claims (4)

1. 交流電源と、該交流電源に接続した給電線と、該給電線から非接触で受電しかつ移動体側に設けられたピックアップコイル、とを備えた非接触給電システムにおいて、
   前記給電線を流れる電流と位相が同相もしくは逆相の補償電源と、前記給電線近傍に配置され、かつ該補償電源からの補償電流で前記給電線からの磁界を低減するための補償電線、とを設けたことを特徴とする、非接触給電システム。
2. 前記補償電源が、前記移動体側に設けられたピックアップコイルとは別の、前記給電線から受電する第２のピックアップコイルであることを特徴とする、請求項１の非接触給電システム。
3. 前記補償電線が、長尺方向が給電線と平行でかつ複数巻きの、長尺のループ状のコイルアンテナであることを特徴とする、請求項２の非接触給電システム。
4. 請求項１〜３のいずれかの非接触給電システムを備えた走行車システムであって、
   該走行車システムは、走行車に前記給電線から給電するための給電レールを備え、該給電レールに前記補償電線を設けたことを特徴とする、走行車システム。
   

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