JP5250867B2

JP5250867B2 - 誘導受電回路

Info

Publication number: JP5250867B2
Application number: JP2008192934A
Authority: JP
Inventors: 修三西野
Original assignee: Daifuku Co Ltd; Contec Co Ltd
Current assignee: Daifuku Co Ltd; Contec Co Ltd
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-07-28
Also published as: JP2010035292A

Description

本発明は、可飽和リアクトルあるいは複合リアクトルを用いた無接触給電設備の誘導受電回路に関するものである。

従来の可飽和リアクトルを用いた誘導受電回路の一例が特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示されている誘導受電回路は、高周波電流を流す誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起される受電コイルと、この受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、環状磁路を形成するコア部材を有し、コイル巻線が前記環状磁路に鎖交するように巻かれて前記受電コイルと並列に接続され、前記コイル巻線に中間タップが付加された中間タップ付き円環型（ドーナツ形状）可飽和リアクトルと、可飽和リアクトルの中間タップに接続され負荷に給電する整流回路と、この整流回路および負荷に並列に接続された平滑コンデンサとを備えて構成されている。

このように誘導受電回路に中間タップ付き可飽和リアクトルを用いることにより、可飽和リアクトルの負荷電圧を上昇させることなく、任意に定格電力を設定することができ、また可飽和リアクトルの出力端電圧、すなわち負荷電圧を所望の値に設定することができる。
特開２００５−１０２３７８号公報

しかし、上記した従来の構成によると、可飽和リアクトルのコイル巻線に付加する中間タップのターン数で出力端電圧を調整するため、変圧比が大きいときは、コイル巻線のうち、整流回路に並列に接続される巻線（二次巻線）に流れる電流が大きくなり、この二次巻線に径が太い電線を使用する必要があり、実際に可飽和リアクトルの円環型（ドーナツ形状）のコア部材に巻く際に困難が生じる。したがって、コア部材を大きいものにする必要があり、その結果、コア部材が重くなり、設置スペースの確保が困難になるという問題があった。したがって、一次巻線と二次巻線の巻線比を大きくすることができなかった。

また負荷に、バッテリや電気二重層コンデンサを想定すると、使用電圧は、１２〜２４Ｖと低く、従来、無接触給電設備で使用するＤＣ３００Ｖ（ＡＣ２２０Ｖ）と電圧比で大きくかけ離れており、巻線比が２０：１以上となる。このようなトランスは、大掛かりで高価なものとなっていた。

そこで本発明は、小型のコア部材を用いた可飽和リアクトルを使用でき、バッテリや電気二重層コンデンサを効率よく充電できる安価な誘導受電回路を提供することを目的としたものである。

前記した目的を達成するために、本発明の請求項１記載の誘導受電回路は、高周波電流を流す誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起される受電コイルを設け、この受電コイルに誘導される起電力によりバッテリあるいは電気二重層コンデンサに充電する誘導受電回路であって、
前記受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、環状磁路を形成する円環型のコア部材を有し、前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれた一次側コイル巻線が前記受電コイルと並列に接続され、１本の二次側コイル巻線が前記コア部材の中心の貫通孔を貫通して設けられた可飽和リアクトルと、前記可飽和リアクトルの二次側コイル巻線に接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサへ給電する整流回路とを備え、前記可飽和リアクトルのコア部材の飽和電圧と前記可飽和リアクトルの一次側コイル巻線の巻数を、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧と、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの充電が可能な最大電流に基づいて設定したことを特徴としたものである。

バッテリあるいは電気二重層コンデンサの電圧が定格電圧に達すると、バッテリあるいは電気二重層コンデンサへは充電電流が流れなくなり、バッテリあるいは電気二重層コンデンサへ給電する上記共振回路の共振電圧が上昇し、共振暴走が発生することから、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの電圧が定格電圧に達すると、可飽和リアクトルのインピーダンスを小さくして、すなわちコア部材を飽和して共振暴走を回避する必要がある。またバッテリあるいは電気二重層コンデンサには、充電が可能な充電電流がある。

上記構成によれば、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧により可飽和リアクトルのコア部材の飽和電圧が設定され、かつバッテリあるいは電気二重層コンデンサへの充電電流が、充電が可能な充電電流の範囲内で最大となるように、バッテリあるいは電気二重層コンデンサを充電する一次側コイル巻線の巻数Ｎが設定される。したがって、使用されるバッテリあるいは電気二重層コンデンサの特性を満たし、かつ共振暴走を回避できる可飽和リアクトルを求めることができ、このとき、二次側コイル巻線には、一次側コイル巻線の巻数Ｎ倍の電流が流れ、可飽和リアクトルの二次側電圧は、一次側電圧のＮ分の１となるので、低電圧で且つ大電流でバッテリあるいは電気二重層コンデンサを充電でき、効率よく充電することができる。

また二次側コイル巻線には一次側コイル巻線のＮ倍の電流が流れるために、二次側コイル巻線の線径を大きくする必要があるが、二次側コイル巻線はコア部材の貫通孔に貫通され、コア部材に巻く必要がないので、コア部材を小型化でき、よって可飽和リアクトルの設置スペースを小さくでき、安価な誘導受電回路を提供できる。

また請求項２記載の誘導受電回路は、請求項１に記載の発明であって、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサに近接して前記可飽和リアクトルを配置したことを特徴としたものである。

可飽和リアクトルの二次側コイル巻線には、一次側コイル巻線のＮ倍の大きな電流が流れる。よって二次側コイル巻線および接続する電線の線径は大きくなるため、敷設には困難が伴う。

上記構成によれば、バッテリあるいは電気二重層コンデンサに近接して可飽和リアクトルを配置することにより、二次側コイル巻線および接続する電線の長さを短くでき、敷設を容易にできる。

また請求項３記載の誘導受電回路は、請求項１または請求項２に記載の発明であって、前記誘導線路へ供給される高周波電流は、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの電圧が、前記定格電圧に達すると遮断されることを特徴としたものである。

上記構成によれば、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの電圧が、定格電圧（フル充電電圧）に設定され、フル充電電圧に達すると、誘導線路へ供給される高周波電流は遮断され、充電が終了され、不要な電力の消費が抑えられる。また万一、遮断が遅れても、可飽和リアクトルは飽和電圧になり、大きな一次側電流が流れて一次側電圧は一定に維持され、共振暴走が回避される。

さらに請求項４記載の誘導受電回路は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明であって、前記可飽和リアクトルに代えて、磁気抵抗の小さい環状磁路を形成する第１コア部材と、前記第１コア部材より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成する第２コア部材とを有し、一次側コイル巻線が両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれる複合コアリアクトルを備えることを特徴としたものである。

上記構成によれば、第１コア部材は、第２コア部材より磁気抵抗が小さいことにより、第１コア部材が磁気飽和していない領域においては、一次側コイル巻線に流れる電流による磁界（磁化力）はもっぱら第１コア部材に磁束を生じさせ、この状態ではリアクトルは大きなインダクタンス値を示す。そして、第１コア部材の磁束が飽和すると、第１コア部材の磁気飽和を起源とするインダクタンスはほぼゼロになるが、急激に増加を始めたコイル電流による磁化力が磁気抵抗が大きな第２コア部材に磁束を生じさせることから複合コアリアクトルとしてのインダクタンスはある程度の値を維持することになる。このため、第１コア部材が磁気飽和してもパルス状に急増しようとする電流は抑制され、複合コアリアクトルに流れるパルス電流の波高値は小さくなる。よってパルス電流はそれほど急峻で過大とはならず、穏やかに電圧抑制の作用が働く。

本発明の誘導受電回路は、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの特性が設定されると、この特性を満たし、かつ共振暴走を回避できる可飽和リアクトルを設定することができ、このとき、二次側コイル巻線には、一次側コイル巻線の巻数Ｎ倍の電流が流れ、可飽和リアクトルの二次側電圧は、一次側電圧のＮ分の１となるので、低電圧で且つ大電流でバッテリあるいは電気二重層コンデンサを効率よく充電でき、また二次側コイル巻線は線径を大きくする必要があるが、二次側コイル巻線はコア部材の貫通孔に貫通され、コア部材に巻く必要がないので、コア部材を小型化でき、可飽和リアクトルの設置スペースを小さくでき、安価な誘導受電回路を提供できる、という顕著な効果を有している。

以下に、本発明の実施の形態における誘導受電回路について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態における誘導受電回路を搬送台車に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、１１はフロア１２に設置された一対の走行レールであり、１３はこの走行レール１１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１３の総台数を５台としている。

前記走行レール１１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）１４が構成され、この搬送経路１４に沿って複数（図では９台）のステーション（物品受け手段）１５が配置されており、搬送台車１３は、搬送経路１４に沿って走行し、搬送経路１４に沿って配置されたステーション１５間に渡って物品Ｒを搬送する搬送車を構成している。

また各ステーション１５にはそれぞれ、各搬送台車１３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）１６が設けられている。

前記搬送台車１３は、図２に示すように、車体２１と、この車体２１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）２２と、車体２１の下部に取付けられ、車体２１を一方の走行レール１１に対して支持する２台の旋回式従動車輪装置２３と、車体２１の下部に取付けられ、車体２１を他方の走行レール１１に対して支持するとともに走行レール１１の曲がり形状に追従可能でかつ旋回式従動車輪装置２３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２４と、これら旋回・スライド式駆動車輪装置２４のうちの一方に連結された走行用モータ（消費電力が変動する負荷の一例）２５と、ステーション１５と間の信号授受に使用される光伝送装置２６Ａを備えている。前記走行用モータ２５の駆動により搬送台車１３は走行される。

また各ステーション１５毎にそれぞれ、搬送台車１３の光伝送装置２６Ａとの間で信号の授受を行う光伝送装置２６Ｂと、搬送台車１３がステーション１５に停止していることを検出する台車検出センサ２７と、所定周波数（たとえば１０ｋＨｚ）の高周波電流（交流電流）を供給する電源装置２８が設けられ、この電源装置２８より高周波電流が供給される一対の誘導線路２９がステーション１５より伸び、走行レール１１の外方側面に走行方向に沿って上下に布設されている（配置されている）。

前記電源装置２８は、台車検出センサ２７によりステーション１５前に搬送台車１３が停止していることが検出され、かつ光伝送装置２６Ｂより搬送台車１３から充電指令信号（後述する）を入力しているとき、高周波電流を誘導線路２９へ供給する。

また各搬送台車１３にはそれぞれ、一方の旋回式従動車輪装置２３の外方に、この誘導線路２９により起電力が誘起され、走行用モータ２５へ給電するためのピックアップユニット３０が設置され、誘導受電回路３１が設置されている。

前記ピックアップユニット３０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、１０ＫＨｚほどの一定周波数の交番磁界中に置かれて誘導起電力を発生する受電コイル３２（図３）を形成しており、両凹部の中心に誘導線路２９が位置するように調整し、固定されている。

図３に示すように、誘導受電回路３１は、前記受電コイル３２と、受電コイル３２に並列に接続され受電コイル３２とともに誘導線路２９の周波数に共振する共振回路を形成するた共振コンデンサ３３と、この共振コンデンサ３３に接続される可飽和リアクトル３４と、可飽和リアクトル３４に接続される整流回路３５と、整流回路３５のプラス側出力端に一端が接続されたＤＣチョーク３６から構成され、ＤＣチョーク３６の他端と整流回路３５のマイナス側出力端間に、直列接続されたＭ個（Ｍは２以上の整数）の電気２重層キャパシタ３７からなるキャパシタバンク３８が接続されている。

このキャパシタバンク３８に、キャパシタバンク３８から直流の電力が給電される負荷として、走行用モータ２５を駆動するインバータ３９が接続されている。
前記可飽和リアクトル３４は、軟磁性材料の飽和特性を利用したもので、印加される交流電圧がある電圧を超えると急激に流入電流が増加することで印加電圧を増加させない、交流電圧を一定値以下に抑制する働きがある。可飽和リアクトル３４は誘導受電回路３１において、印加される共振電圧によって電流が流入し、この流入電流が作る磁束がコア内で飽和して、リアクトルの逆起電力が失われることで、ある交流サイクルの時間ポイントで急に流入電流が増え、誘導受電回路３１における共振エネルギーのそれ以上の蓄積を抑制することで、共振電圧自体の上昇を抑制するという特性を持っている。

可飽和リアクトル３４の構成を図５に示す。
図示するように、中央に貫通孔（空洞）４１を設けた、環状磁路を形成する円環型（ドーナツ形状）のコア部材４２を有し、入力端子４３Ａを両端に有する一次側コイル巻線４３が前記環状磁路に鎖交するように巻かれ（コイル巻数Ｎ；Ｎは２以上の数）、各入力端子４３Ａがそれぞれ共振コンデンサ３３の両端に接続されている。またコア部材４２の貫通孔４１を貫通して、出力端子４４Ａを両端に有する１本の二次側コイル巻線４４が設けられ、二次側コイル巻線４４の各出力端子４４Ａがそれぞれ整流回路３５の入力端に接続されている。前記コア部材４２は、アモルファス合金軟磁性材料やナノ結晶軟磁性材料｛高透磁率で高効率材料、すなわち最大磁束密度が大きく、かつコアロスの少ない（Ｂ−Ｈ特性においてヒステリシスループが囲む面積が小さい）材料｝の帯体をロール状に密に巻き、そして巻いて形成した両側のコアの厚みを加えた寸法と、コア中央部の貫通孔（空洞）４１の径をほぼ同一として形成されている。

またコア部材４２に発生する熱を放熱するために、たとえばアルミニウムや銅などの熱伝導率の高い低透磁率材料、あるいはたとえばＳＵＳ３０４などの低透磁率材料からなる放熱板４５が設けられている。またこの放熱板４５は、ブラケットを兼ねてＬ字形に折り曲げられており、その主面はコア部材４２の外径より大きく、コア部材４２の貫通孔４１とほぼ同径の孔４６が空けられている。また柔軟な絶縁材料からなり、コア部材４２の貫通孔４１および放熱板４５の孔４６の径にほぼ一致する径の円筒状の中空芯材４７（たとえば、紙やプラスチックからなる筒状の芯材）を備え、この芯材４７を位置決め部材として、この芯材４７にコア部材４２、放熱板４５の順にその貫通孔４１，孔４６を通し（揃え）、続けてこれらコア部材４２と放熱板４５を接合し、さらに揃えた孔４１，４６を使用して、通常の絶縁電線（撚り線）からなる一次側コイル巻線４３がコア部材４２の環状磁路に鎖交するように巻かれている。

上記構成により、可飽和リアクトル３４の出力端電圧（出力電圧）Ｖ_２は入力端電圧（入力電圧）Ｖ_１よりも低い電圧に変圧する。上記出力端電圧（出力電圧）Ｖ_２は式（１）により求められる。また可飽和リアクトル３４の出力端電流（出力電流）Ｉ_２は入力端電流（入力電流）Ｉ_１より増幅され、出力電流Ｉ_２は式（２）により求められる。

Ｖ_２＝Ｖ_１／Ｎ・・・（１）
Ｉ_２＝Ｉ_１×Ｎ・・・（２）
このように、二次側コイル巻線４４には、一次側コイル巻線４３のＮ倍の電流が流れるために、二次側コイル巻線４４の線径を、一次側コイル巻線４３の線径より大きくする必要が生じる。なお、この出力電圧Ｖ_２は、整流回路３５を介してキャパシタバンク３８の充電電圧Ｖ_ＤＣとなり、出力電流Ｉ_２はキャパシタバンク３８の充電電流となる。
［可飽和リアクトル３４の一次側コイル巻線４３の巻数Ｎと飽和電圧の設定］
図３の回路を原理的に説明する。この原理を示す図４において、受電コイル３２のリアクタンスＬｏと共振コンデンサ３３の静電容量Ｃ_０を誘導線路２９の周波数に共振するように設定し、かつ誘導線路電流Ｉ_０を一定とした場合、抵抗負荷Ｒへ流れ出る電流Ｉ_ＡＣは、抵抗負荷Ｒの値にかかわらず一定の値となる。また誘導線路電流Ｉｏから、給電できる定格電力Ｗｏは定まっており、例えば６００Ｗである。

したがって、入力電流Ｉ_１は、共振回路の電気特性により一定であり、定格電力Ｗｏをこの入力電流Ｉ_１で除算することにより、最大の入力電圧Ｖｍａｘが求められる。またキャパシタバンク３８の電圧が定格電圧、すなわちフル充電時の電圧（フル充電電圧）Ｖｆとなったとき、キャパシタバンク３８へ充電電流が流れず、抵抗負荷Ｒが無限大と見なされ共振回路の共振電圧Ｖ_１が上昇する共振暴走を回避するために、可飽和リアクトル３４の飽和電圧を設定する。すなわち、
出力電圧（実効値）Ｖ_２＝フル充電電圧Ｖｆ
とする。このとき、
Ｎ×Ｖｆ＝Ｖ_１≦Ｖｍａｘ
を満たす必要がある。

またキャパシタバンク３８には、充電が可能な最大の充電電流Ｉｍａｘがあるので、
Ｉ_１（一定値）×Ｎ≦Ｉｍａｘ
を満たす必要がある。

また一次側巻線４３の巻数Ｎが多い程、出力電流（二次側電流）Ｉ_２は大きくなり、効率よく充電を行うことができることから、Ｉｍａｘを満たす範囲で最大の巻数Ｎを求める。

今、フル充電電圧Ｖｆ、すなわちキャパシタバンク３８の定格電圧を１２Ｖ、最大充電電流Ｉｍａｘを５０Ａ、入力電流Ｉ_１を２Ａ、最大の入力電圧Ｖｍａｘを３００Ｖとすると、最大の一次側巻線４３の巻数Ｎは２５が求められる。このとき、可飽和リアクトル３４の飽和電圧Ｖ_１は３００Ｖ、キャパシタバンク３８に流れる充電電流Ｉ_２は、５０Ａとなる。

このように、可飽和リアクトル３４の飽和電圧とコイル巻数Ｎは、
・誘導線路２９より給電できる定格電力Ｗｏ、
・共振回路の電気特性による一定の入力電流Ｉ_１、
・キャパシタバンク３８のフル充電電圧（定格電圧）Ｖｆ、
・キャパシタバンク３８の充電が可能な最大の充電電流Ｉｍａｘ
によって設定（調整）される。

また可飽和リアクトル３４の二次側コイル巻線４４には、一次側コイル巻線４３のＮ倍の大きな電流が流れることによって、二次側コイル巻線４４および接続する電線の線径は大きくなるため、キャパシタバンク３８に近接して可飽和リアクトル３４を配置して電線の長さを短くしている。

また図３に示すように、インバータ３９を制御して走行用モータ２５を駆動し、搬送台車１３の走行を制御する制御装置４０が設けられ、この制御装置４０は、インバータ３９を駆動できるかどうかを判断するために、キャパシタバンク３８の両端電圧を監視している。また制御装置４０は、整流回路３５からＤＣチョーク３６を介して、あるいはキャパシタバンク３８より給電されている。また制御装置４０は、監視しているキャパシタバンク３８の両端電圧の状態により、ステーション１５の電源装置２８に対して、上記充電指令信号（充電するのか、しないかの信号）を、光伝送装置２６Ａ，２６Ｂを介して出力している。すなわち、キャパシタバンク３８の両端電圧がフル充電電圧Ｖｆ以上となると、充電指令信号をオフ（充電不要）とし、フル充電電圧Ｖｆより下がると充電指令信号をオン（充電必要）としている。上述したように、電源装置２８は、台車検出センサ２７によりステーション１５前に搬送台車１３が停止していることが検出され、かつ光伝送装置２６Ｂを介して搬送台車１３より出力される充電指令信号がオンのとき、高周波電流を誘導線路２９へ給電し、また充電指令信号がオフとなると給電を停止し、不要な電力の消費を防止している。

また上記ＤＣチョーク３４は、流れる電流が少ないときインダクタンスは大きくなり、流れる電流が大きいときインダクタンスは小さくなるという特性を持っている。よって、充電時に、キャパシタバンク３８の電圧が低く、充電電流が大きいとき、インダクタンスは小さいために、充電電流が消費されることなく、キャパシタバンク３８が効率よく充電され、続いてキャパシタバンク３８の電圧が上昇し、キャパシタバンク３８のフル充電電圧Ｖｆに近づき充電電流が少なくなると、ＤＣチョーク３４のインダクタンスは大きくなり、電圧降下（ＤＣチョーク３４の両端の電圧差）が大きくなる。

以下、上記実施の形態における作用を説明する。
搬送台車１３の制御装置４０は、キャパシタバンク３８に蓄電された電力を使用してインバータ３９を制御して走行用モータ２５を駆動して、搬送台車１３を走行させてステーション１５間を移動させる。到着すると（詳細な制御方法については説明を省略する）、キャパシタバンク３８の両端電圧がフル充電電圧Ｖｆ以上か未満かどうかを確認し、未満のとき、充電指令信号（オン信号）を光伝送装置２６Ａ，２６Ｂを介してステーション１５へ出力する。

各ステーション１５では、搬送台車１３がステーション１５に対向して停止し、台車検出センサ２７がオンすると、電源装置２８は、光伝送装置２６Ｂを介して入力する搬送台車１３からの充電指令信号がオンかどうかを確認する。充電指令信号がオンのとき、電源装置２８は、高周波電流を誘導線路２９へ供給する。

これにより、誘導線路２９に発生する磁束により、受電コイル３２に誘導起電力が発生し、この受電コイル３２と共振コンデンサ３３とから形成される共振回路より一定電流（入力電流Ｉ_１）が可飽和リアクトル３４へ給電され、キャパシタバンク３８に充電される。

キャパシタバンク３８に充電している初期の状態では、キャパシタバンク３８の電圧（出力電圧Ｖ_２）は、なかなか上昇せず、よってＮ倍の入力電圧Ｖ_１は飽和電圧より低い状態にある。このように可飽和リアクトル３４が飽和していない領域においては、可飽和リアクトル３４は変圧器として作動し、一定の入力電流Ｉ_１のＮ倍の大きな充電電流Ｉ_２がキャパシタバンク３８へ流れ、充電される。

このような充電が続けられ、キャパシタバンク３８の電圧が上昇し、電圧Ｖ_２がキャパシタバンク３８の定格電圧（フル充電電圧）Ｖｆに近づく。上述したように、可飽和リアクトル３４の出力端電圧（出力電圧；実効値）Ｖ_２をキャパシタバンク３８の充電電圧Ｖ_ＤＣ（フル充電電圧Ｖｆ）に設定しているために、出力電圧のＶ_２の実効値からピーク電圧（√２×Ｖ_２）の間の電圧でも充電され、出力電圧のピーク電圧（√２×Ｖ_２）まで充電されようとなる。しかし、上述したようにキャパシタバンク３８の電圧が上昇し、キャパシタバンク３８のフル充電電圧Ｖｆに近づくと、ＤＣチョーク３４により電圧が大きく降下され（ＤＣチョーク３４の両端の電圧差が大きくなり）、同時に制御装置４０へ給電されて一定電力は消費されるので、キャパシタバンク３８の充電電圧Ｖ_ＤＣがピーク電圧（√２×Ｖ_２）まで充電されることはない。なお、充電効率をよくするために、出力電圧のＶ_２の実効値をキャパシタバンク３８のフル充電電圧Ｖｆに設定しているが、出力電圧のＶ_２のピーク電圧をキャパシタバンク３８のフル充電電圧Ｖｆに設定してもよい。

そして、キャパシタバンク３８の電圧が上昇し、電圧Ｖ_２がキャパシタバンク３８の定格電圧（フル充電電圧）Ｖｆとなると、搬送台車１３の制御装置４０は、充電指令信号をオフとする。このとき、充電電流Ｉ_２は流れなくなる。

ステーション１５の電源装置２８は、充電指令信号がオフとなると、誘導線路２９への給電を停止し、充電が終了される。
また、電源装置２８により充電指令信号をオフとするタイミングが遅れたり、光伝送装置２６Ａ，２６Ｂに不具合が発生し、給電停止が遅れた場合でも、出力電圧Ｖ_２のＮ倍の入力電圧Ｖ_１は飽和電圧となり、可飽和リアクトル３４が飽和し、インピーダンスが減少し、これが共振回路を形成する受電コイル３２と共振コンデンサ３３による共振エネルギーの蓄積量の増大を抑制することで共振電圧（一次側電圧）Ｖ_１が一定に抑制され、共振暴走が回避される。

以上のように実施の形態によれば、誘導線路２９より給電できる定格電力Ｗｏと、共振回路の電気特性による一定の入力電流Ｉ_１と、キャパシタバンク３８の定格電圧（フル充電電圧）Ｖｆと、キャパシタバンク３８の充電が可能な最大の充電電流Ｉｍａｘに基づいて、すなわち設備の条件、使用されるキャパシタバンク３８の特性に基づいて、可飽和リアクトル３４の飽和電圧と一次側コイル巻線４３の巻数Ｎを設定でき、よって低電圧（一次側電圧Ｖ_１のＮ分の１）で大電流（一次側コイル巻線４３の入力電流Ｉ_１のＮ倍の電流）でキャパシタバンク３８を効率よく充電でき、またフル充電電圧Ｖｆとなっても一次側電圧Ｖ_１を一定電圧に維持でき、共振暴走を回避できる誘導受電回路を提供することができる。また二次側コイル巻線４４は線径を大きくする必要があるが、二次側コイル巻線４４はコア部材４２の貫通孔４１に貫通させ、コア部材４２に巻く必要がないので、コア部材４２を小型化でき、よって可飽和リアクトル３４の設置スペースを小さくでき、安価な誘導受電回路を提供できる。

また実施の形態によれば、可飽和リアクトル３４の二次側コイル巻線４４には、一次側コイル巻線４３のＮ倍の大きな電流が流れることによって、二次側コイル巻線４４および接続する電線の線径は大きくなるため、敷設には困難が伴うが、キャパシタバンク３８に近接して可飽和リアクトル３４を配置することにより、二次側コイル巻線４４および接続する電線の長さを短くでき、敷設を容易にできる。

また実施の形態によれば、キャパシタバンク３８の電圧が、定格電圧（フル充電電圧）Ｖｆに設定され、フル充電電圧Ｖｆに達すると、誘導線路２９へ供給される高周波電流は遮断され、充電が終了されることにより、消費電力を抑えることができ、また万一遮断が遅れても、可飽和リアクトル３４は飽和電圧になり、一次側電圧Ｖ_１を一定電圧に維持でき、共振暴走を回避できる。

なお、本実施の形態では、可飽和リアクトル３４を使用しているが、可飽和リアクトル３４に代えて、磁気抵抗の小さい環状磁路を形成する第１コア部材と、前記第１コア部材より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成する第２コア部材とを有し、一次側コイル巻線４３を両環状磁路に共通に鎖交するように巻く複合コアリアクトルを使用することもできる。

このとき、第１コア部材は、第２コア部材より磁気抵抗が小さいことにより、第１コア部材が磁気飽和していない領域においては、コイル巻線に流れる電流による磁界（磁化力）はもっぱら第１コア部材に磁束を生じさせ、この状態ではリアクトルは大きなインダクタンス値を示す。そして、第１コア部材の磁束が飽和すると、第１コア部材の磁気飽和を起源とするインダクタンスはほぼゼロになるが、急激に増加を始めたコイル電流による磁化力が磁気抵抗が大きな第２コア部材に磁束を生じさせることから複合コアリアクトルとしてのインダクタンスはある程度の値を維持することになる。このため、第１コア部材が磁気飽和してもパルス状に急増しようとする電流は抑制され、複合コアリアクトルに流れるパルス電流の波高値は小さくなる。よってパルス電流はそれほど急峻で過大とはならずに電圧抑制の作用が働く。

また本実施の形態では、各ステーション１５にポイント給電のための誘導線路２９および電源装置２８を設けているが、複数のステーション１５毎、あるいはステーション１５間の距離に応じて、誘導線路２９および電源装置２８を設けるようにしてもよい。このとき、各ステーション１５に電源装置２８と誘導線路２９を設ける必要がなくなり、設備としてのコストを低減することができる。

また本実施の形態では、二次側コイル巻線４４を１本だけコア部材４２に貫通させているが、数本（２，３本）の二次側コイル巻線４４をコア部材４２の貫通孔４１に巻くようにしてもよい。数本（２，３本）であれば、線径が大きくなってもコア部材４２の貫通孔４１に巻くことができるが、１本のときに最大の変圧比をとれることはいうまでもない。

また本実施の形態では、充電対象を、キャパシタバンク３８としているが、バッテリとしてもよい。
また本実施の形態では、キャパシタバンク３８の電圧が上昇し、電圧Ｖ_２がキャパシタバンク３８の定格電圧（フル充電電圧）Ｖｆとなると、搬送台車１３の制御装置４０は、ステーション１５へ出力する充電指令信号をオフとして、誘導線路２９への給電を停止し、充電電流Ｉ_２を流さないようにしている。すなわち、キャパシタバンク３８の（バッテリあるいは電気二重層コンデンサ）の電圧が前記定格電圧に達すると、誘導線路２９へ供給される高周波電流を遮断するようにしているが、図６に示すように、受電コイル３２の両端（共振回路の両端）を短絡するスイッチ５０を設け、制御装置４０にキャパシタバンク３８の定格電圧（フル充電電圧）Ｖｆを予め設定し、監視しているキャパシタバンク３８の電圧が、設定された定格電圧（フル充電電圧）Ｖｆとなると、スイッチ５０を駆動して受電コイル３２の両端を短絡して、充電電流Ｉ_２を流さないようにしてもよく、誘導線路２９へ供給される高周波電流を遮断したことと同じ作用が得られる。

本発明の実施の形態における誘電受電回路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。同物品搬送設備の誘導受電回路の回路図である。同物品搬送設備の誘導受電回路の原理説明図である。同物品搬送設備の誘導受電回路に使用する可変リアクトルの斜視図である。本発明の他の実施の形態における物品搬送設備の誘導受電回路の回路図である。

符号の説明

１１走行レール
１３搬送台車
１４搬送経路
１５ステーション
２１車体
２５走行用モータ
２６Ａ，２６Ｂ光伝送装置
２７台車検出センサ
２８電源装置
２９誘導線路
３１誘導受電回路
３２受電コイル
３３共振コンデンサ
３４可飽和リアクトル
３５整流回路
３６ＤＣチョーク
３７電気２重層キャパシタ
３８キャパシタバンク
３９インバータ
４０制御装置
４１貫通孔（空洞）
４２コア部材
４３一次側コイル巻線
４４二次側コイル巻線
４５放熱板
５０スイッチ

Claims

高周波電流を流す誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起される受電コイルを設け、この受電コイルに誘導される起電力によりバッテリあるいは電気二重層コンデンサに充電する誘導受電回路であって、
前記受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、
環状磁路を形成する円環型のコア部材を有し、前記環状磁路に鎖交するようにコア部材に巻かれた一次側コイル巻線が前記受電コイルと並列に接続され、１本の二次側コイル巻線が前記コア部材の中心の貫通孔を貫通して設けられた可飽和リアクトルと、
前記可飽和リアクトルの二次側コイル巻線に接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサへ給電する整流回路と
を備え、
前記可飽和リアクトルのコア部材の飽和電圧と前記可飽和リアクトルの一次側コイル巻線の巻数を、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧と、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの充電が可能な最大電流に基づいて設定したこと
を特徴とする誘導受電回路。
前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサに近接して前記可飽和リアクトルを配置したこと
を特徴とする請求項１に記載の誘導受電回路。
前記誘導線路へ供給される高周波電流は、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの電圧が、前記定格電圧に達すると遮断されること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導受電回路。
前記可飽和リアクトルに代えて、磁気抵抗の小さい環状磁路を形成する第１コア部材と、前記第１コア部材より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成する第２コア部材とを有し、前記一次側コイル巻線が両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれる複合コアリアクトルを備えること
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の誘導受電回路。