JP6727065B2

JP6727065B2 - 移動体システム

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Publication number: JP6727065B2
Application number: JP2016152421A
Authority: JP
Inventors: 山田　正明; 山田　　正明; 森　和久; 森　　和久; 洋平松本; 大沼　直人; 大沼　　直人
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2036-08-03
Also published as: WO2018025535A1; JP2018020877A

Description

本発明は、非接触給電を用いる移動体システムに関するものである。

移動体システムの一つである一般的なエレベータは、かごから吊り下げられるテールコードと呼ばれる給電線により、かご内機器への給電を行っている。長行程化に伴いテールコードも長くなり質量も増大し、ある長さを超えると自重に耐えられなくなることが懸念される。そのため、超長行程に向けてはテールコードを無くしたエレベータが望まれ、かご内機器への給電が課題となる。かご内機器への給電方法としては、例えば特許文献１に示すように、移動方向にほぼ平行となるよう誘導線を張り、受電コイルにより電流を取り出す方法がある。かごの中央部を中心として左右対称の位置に１本ずつ誘導線を敷設し、受電ユニットを左右に１つずつ設け、かごが左右にずれてもほぼ一定の電流を取り出す方法が示されている。特許文献２ではエレベータカゴの上枠に設けられた２つの送電部からスライドドアへ給電する方法が示されている。

特開２００１−３１０８７９特開２０１３−１３３１８０

しかしながら、特許文献１では前後のずれには対応できないため、取り出せる電流の低下、すなわち効率の低下が懸念される。また、２本の誘導線を左右対称の位置に長い距離、精度よく取り付ける必要があるため据付性が低下し、かごの周辺にはおもりや位置検出装置、安全装置等の周辺物があるため、エレベータの占有面積が増えるおそれがある。特許文献２ではかご上のドア側の面に２つの送電部を設けているが、位置ずれが発生する。

以上のことから、非接触給電を行う移動体システムにおいて、据付性がよく省スペース化が図れ、前後左右すべての位置ずれの影響を低減する非接触給電装置を提供することが本発明の目的の一つである。

上記の課題の少なくとも一を解決するために、本発明の一態様では、移動体と、前記移動体の周囲に設けられた第１の送電装置及び第２の送電装置と、前記第１の送電装置から非接触で給電される前記移動体の第１の面に設けられた第１の受電装置と、前記第２の送電装置から非接触で給電される前記第１の面に設けられた第２の受電装置を備え前記第１の送電装置と前記第１の受電装置の結合率と、前記第２の送電装置から前記第２の受電装置の結合率が前記移動体の位置ずれにより相反し、かつ前記第１の送電装置及び前記第２の送電装置により給電を行う。

本発明の一態様によると、給電効率の低下を低減することができる。

本発明の実施例１を示す装置の概略の構成図である。本発明の実施例１における鳥瞰図である。本発明の実施例１における送電装置の概略の構成図である。本発明の実施例１における受電装置の概略の構成図である。本発明の実施例１における装置の空隙を示した図である。本発明の実施例１におけるX方向の位置ずれを示した図である。本発明の実施例１におけるX方向の位置ずれに対する結合率を示す図である。本発明の実施例１におけるZ方向の位置ずれを示した図である。本発明の実施例１におけるZ方向の位置ずれに対する結合率を示す図である。本発明の実施例１における装置据付の変形例の構成図である。本発明の実施例１における送電装置据付の変形例を示す図である。本発明の実施例１の変形例を示す装置の概略の構成図である。本発明の実施例１の他の変形例を示す装置の概略の構成図である。本発明に実施例１の他の変形例における装置据付の変形例の構成図である。

本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、各図及び各実施例において、同一または類似の構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１および図２は、第１の実施形態（実施例１）における給電装置を搭載した移動体システムであるエレベータを示す概略の構成図である。移動体システムは、移動体４、ガイドレール４a、４ｂ、制御部５、送電装置２１、２２、受電装置３１，３２を有する。

移動体４はエレベータの乗りかごで、図１においては紙面に向かって垂直な方向に移動する。また、移動体４は、図２においては、ｙ軸の正負方向に移動する。ガイドレール４ａ、４ｂはエレベータの移動方向に沿って設置される。制御部５は、エレベータの運行、乗りかご４の停止や速度、図示していないが周辺機器等への電力供給等を制御する。蓄電装置７は受電した電力を蓄電する鉛蓄電池やリチウムイオン電池、キャパシタ等である。送電装置２１、２２は非接触給電を行い、昇降路内に設置される。受電装置３１、３２は非接触給電を行い、受電装置３１および３２は乗りかご４のある一面に取り付けし、相反する向きに設置される。送電回路１０は、送電装置２１および２２の少なくとも一方に電力を供給する。

Gz1はZ方向の送電装置２１と受電装置３１のギャップで、Gz2はZ方向の送電装置２２と受電装置３２のギャップである。GxはX方向の送電装置２１および２２と受電装置３１および３２のギャップである。制御部５は送電装置２１および２２が設置された給電階へ到着したことを位置検出装置４２で取得した情報から判断する。蓄電装置７の電池残量を確認し、充電が必要であれば送電回路をオンし、送電装置２１および２２を介してそれぞれ受電装置３１および３２で受電する。受電回路６は、受電装置３１及び３２の少なくとも一方から電力を受け、受電した電力を蓄電装置７に充電する。

また、移動体システムは、ドア４３、ロープ４４、つりあいおもり４０、ガバナ４１、位置検出装置４２を有する。位置検出装置４２は移動体４の位置を検出する。ドア４３は移動体４に人荷が出入りするために駆動する。ロープ４４は乗りかご４を昇降させるために乗りかご４を吊る。

図３に送電装置２１の詳細を示す。図３（ａ）はＸＺ面、図３（ｂ）はＸＹ面から見た図である。２１０はリッツ線等の電線を巻いた送電コイルで、図示していないがコイル両端は送電回路に接続される。２１２は送電コイル２１０で発生した磁束の磁路を形成する磁性体のフェライトである。２１３は送電コイル２１０やフェライト２１２の支持、磁界をシールドするアルミ等の支持体である。２１４は非磁性体や非金属から成るコイル支持体である。

図４に受電装置３１の詳細を示す。図４（ａ）はＸＺ面、図４（ｂ）は図４（ａ）のA-A’面の断面をＸＹ面から見た図である。３１０は送電コイル２１０と同様の受電コイルであり、送電コイル２１０で発生した磁束が鎖交することで電力を得る。３１２は磁性体のフェライトである。３１３はコイルの支持や磁界をシールドするアルミ等の支持体である。

図５は乗りかご４が所望の位置にある際の送電装置２１および２２と受電装置３１および３２の詳細を示した構成図である。Gzlは送電コイル２１０と受電コル３１０のZ方向の空隙である。Gzrは送電コイル２１０と受電コル３１０のZ方向の空隙である。Gx１は送電コイル２１０とフェライト３１２の最短のX方向の空隙である。Gx２は送電コイル２２０とフェライト３２２の最短のX方向の空隙であり、Gx1とは反比例の関係にある。

図６は乗りかご４が所望の給電位置から乗りかご４がＸ方向に位置ずれした際の構成図である。図７は位置ずれXを横軸とした送電装置と受電装置の結合率である。空隙Gzlと空隙Gzrはほぼ等しく、Gx1>Gx2の状態である。X=0で位置ずれのない場合を基準とすると、位置ずれXが大きくなったGx1>Gx2の条件では、送電装置２１と受電装置３１は離れるため、結合が小さくなる。一方、送電装置２２と受電装置３２は近づき結合が大きくなる。位置ずれXが小さくなったGx1<Gx2の条件ではそれぞれ前述とは逆の特性となる。このようにかごのある一面に受電装置３１の取り付け向きに対して受電装置３２を反対向きに取り付け、送電装置２１と送電装置２２をそれぞれ取り付けることでずれに対して相反する特性を得ることができる。

図８は乗りかご４が所望の給電位置から-Ｚ方向に位置ずれした際の構成図で図９は位置ずれZを横軸とした各送電装置と受電装置の結合率である。空隙Gx１と空隙Gx２はほぼ等しく、Gzl>Gzrの状態である。比較対象のZ方向をコイル軸とする２つの平面コイルを対向させた給電装置では結合率の変動は-10mmから10mmで約30%変動する。一方で本実施例のトランスは送電コイルを２つの受電コイルで挟み込む構造としているため、Z方向の位置ずれに対して送電装置２１または２２の送電コイル２１０または２２０が受電装置３１または３２の受電コイル３１０または３２０のどちらか一方に近づくため、結合率の変動は約4%と小さい。

以上の構成により、２つの給電装置をかごの一面に集約しつつ、位置ずれに対して結合率の変動が小さい非接触給電装置を用いた移動体システムを提供することができる。

尚、かごのある一面に据え付けたがこれに限らない。例えば、図１０のようにある一面からオフセットさせた位置に配置してもよい。これにより、様々な昇降路の形状にも適用することができる。

尚、送電装置２１、２２を昇降路に取り付けたがこれに限らない。例えば図１１に示すように送電装置の支持体２１３および２２３をガイドレール４ｂに取り付けることで送電装置からの配線が集約できるため省スペース化が図れ、不要な配線を削減でき据付性が向上する。また、送電装置２１および２２を受電用途として、受電装置３１および３２を送電用途としてもよいし、設置スペースや周囲構造を鑑みて組み合わせてもよい。

図１２は、上述の実施例における変形例の一つである非接触給電装置を用いたエレベータを示す概略の構成図である。前記実施例では送電装置２１、２２と受電装置３１，３２を同じ高さ（Y軸の位置）に取り付けたが本実施例では送電装置２１および受電装置３１と、送電装置２２および受電装置３２の取り付けの高さが異なる。Z軸を中心とした乗りかご４の回転軸に対して点対称となる位置に取り付けるのが望ましい。Z軸を中心とした乗りかご４の回転による位置ずれが発生した場合、送電装置２１が受電装置３１に近づくと、送電装置２２が受電装置３２に近づき相反する特性を得ることができ位置ずれによる結合率の変動を相殺することができる。

以上の構成により、かごの一面に据え付けるため省スペース化が図れ、Z軸を中心とした乗りかご４の回転による位置ずれに対し、結合率の変動が小さくなり効率向上が図れる。

図１３は、上述の実施例における変形例の一つである非接触給電装置を用いたエレベータを示す概略の構成図である。

前記実施例では２つの送電装置および受電装置によって給電を行った。本実施例では３つ以上の送電装置および受電装置によって給電を行う。送電装置２１をY方向に平行移動させた位置に送電装置２３を、送電装置２２をY方向に平行移動させた位置に送電装置２４を配置する。また受電装置３１をY方向に平行移動させた位置に受電装置３３を、受電装置３２をY方向に平行移動させた位置に受電装置３４を配置する。

以上の構成により、かごの一面に据え付けるため省スペース化および乗りかご４位置ずれに対し、結合率の変動が小さくなり効率向上が図れ、大電力を伝送することが可能となる。

尚、かごの一面の四隅に受電装置を配置したがこれに限らない。例えば、図１４のように送電装置２１、２２を昇降路に、送電装置２３、２４をガイドレール４ｂに取り付けてもよい。また、送電装置、受電装置をそれぞれ同じ高さ（Y軸の位置）に設置することにより、据付性、保守性が向上する。前述のようにそれぞれの設置位置を変えれば回転によるずれにも対応できる。さらに大電力を送電しない場合、１つ以上の送電装置をオフにするなどして省エネを図ってもよい。

尚、１つの送電回路１０が各送電装置への電力供給を行うようにしたが、これに限らない。送電回路１０内には各送電装置分のインバータが内蔵されていてもよいし、各送電装置ごとに送電回路を持つ分離した構造としてもよい。

つまり上述の実施例とすることで、前後左右すべての位置ずれに対し、２つの給電ユニットで結合係数の変動を抑え効率の低下を低減することが可能となる。上述の実施例により移動体の一面に取り付けることができるため省スペース化及び据付性の向上が図れる。

４・・・乗りかご、４ａ、４ｂ・・・ガイドレール、５・・・制御部、６・・・受電回路、７・・・蓄電装置、１０・・・送電回路、２１、２２、２３、２４・・・送電装置、３１、３２、３３、３４・・・受電装置、４０・・・つり合いおもり、４１・・・ガバナ、４２・・・位置検出装置、４３・・・ドア、４４・・・ロープ

Claims

移動体と、
前記移動体の周囲に設けられた第１の送電装置及び第２の送電装置と、
前記第１の送電装置から非接触で給電される前記移動体の第１の面に設けられた第１の受電装置と、
前記第１の面に設けられ、前記第２の送電装置から非接触で給電される第２の受電装置を備え、
前記第１の送電装置と前記第１の受電装置の結合率と、前記第２の送電装置から前記第２の受電装置の結合率が前記移動体の移動方向とは異なる位置ずれにより相反し、
かつ前記第１の送電装置及び前記第２の送電装置により給電を行い、
前記第１の送電装置は、
導電線の巻かれた第１のコイルと、
第１の磁性体と、を備え、
前記第１の送電装置の備える前記第１の磁性体は板状であり、
前記磁性体を、前記第１の受電装置と対向する面であって、前記第１の面と垂直方向の面且つ、
前記第１の送電装置が備える第１のコイルよりも、第１の送電装置が設置される面の近傍に位置し、
前記第２の送電装置は、
導電線の巻かれた第１のコイルと、
第１の磁性体と、を備え、
前記第２の送電装置の備える前記第１の磁性体は板状であり、
前記第２の受電装置と対向する面且つ、前記第１の面と垂直方向の面且つ、前記第２の送電装置が備える第１のコイルよりも、第２の送電装置が設置される面の近傍に位置し、
前記第１の受電装置は前記第１の面に位置し、
前記第２の受電装置は前記第１の面に垂直な面に対し、前記第１の受電装置の面対称となる位置から前記第１の面に平行にオフセットしたところに位置する、
ことを特徴とした移動体システム。
請求項１に記載の移動体システムであって、
前記第１及び第２の受電装置は、
導電線の巻かれた第２のコイルと、
前記第２のコイルの背面に配置した第２の磁性体と、
前記第２のコイルの同軸線上に対面した第３のコイルと、
前記第３のコイルの背面に配置した第３の磁性体と、
前記第２の磁性体と前記第３の磁性体との間に第４の磁性体と、を配置したことを特徴と
する移動体システム。
請求項２に記載の移動体システムであって、
前記第２のコイルと前記第３のコイルとの間に前記第１のコイルが位置し、
前記第１から第４の磁性体が六面体の四面を占めることを特徴とする移動体システム。
請求項１ないし３に記載の移動体システムであって、
前記移動体はエレベーターの乗りかごであって、前記乗りかごはガイドレールに沿って移動し、前記第１の送電装置及び前記第２の送電装置が前記ガイドレールに取り付けられることを特徴
とした移動体システム。
請求項４に記載の移動体システムであって、
前記第１の受電装置および前記第２の受電装置の前記移動体の移動方向に設置位置が異なることを特徴とした移動体システム。
請求項５に記載の移動体システムであって、
前記第１の面に設けられ第３の送電装置から非接触で給電される第３の受電装置と、
前記第１の面に設けられ第４の送電装置から非接触で給電される第４の受電装置と、を備
え、
前記第３の送電装置および前記第４の送電装置が前記ガイドレールに取り付けられること
を特徴とした移動体システム。
移動体と、
前記移動体の周囲に設けられた第１の送電装置及び第２の送電装置と、
前記第１の送電装置から非接触で給電される前記移動体の第１の面に設けられた第１の受電装置と、
前記第１の面に設けられ、前記第２の送電装置から非接触で給電される第２の受電装置を備え、
前記第１の送電装置と前記第１の受電装置の結合率と、前記第２の送電装置から前記第２の受電装置の結合率が前記移動体の移動方向とは異なる位置ずれにより相反し、かつ前記第１の送電装置及び前記第２の送電装置により給電を行い、
前記第１の受電装置は、
導電線の巻かれた第１のコイルと、
第１の磁性体と、を有し、
前記第１の受電装置の前記第１の磁性体は板状であり、
前記磁性体を、前記第１の送電装置と対向する面であって、前記第１の面と垂直方向の面且つ、
前記第１の受電装置が備える第１のコイルよりも、第１の受電装置が設置される面の近傍に位置し、
前記第２の受電装置は、
導電線の巻かれた第１のコイルと、
第１の磁性体と、を備え、
前記第２の受電装置の備える前記第１の磁性体は板状であり、
前記第２の送電装置と対向する面且つ、前記第１の面と垂直方向の面且つ、前記第２の受電装置が備える第１のコイルよりも、第２の受電装置が設置される面の近傍に位置し、
前記第１の受電装置は前記第１の面に位置し、
前記第２の受電装置は前記第１の面に垂直な面に対し、前記第１の送電装置の面対称となる位置から前記第１の面に平行にオフセットしたところに位置する、
ことを特徴とする移動体システム。
請求項７に記載の移動体システムであって、
前記第１及び第２の送電装置は、
導電線の巻かれた第２のコイルと、
前記第２のコイルの背面に配置した第２の磁性体と、
前記第２のコイルの同軸線上に対面した第３のコイルと、
前記第３のコイルの背面に配置した第３の磁性体と、
前記第２の磁性体と前記第３の磁性体との間に第４の磁性体と、を配置したことを特徴と
する移動体システム。