JP7124845B2 - エレベータの非接触給電システム - Google Patents

Description

本発明は、エレベータにおいて乗りかごへの給電を非接触で行う技術に関する。

エレベータにおいて乗りかごへの給電を非接触で行う技術として、特許文献１には、昇降路内に導体線を敷設し、電磁誘導を利用して導体線から乗りかごへの給電を行うものが開示されている。具体的には、昇降路内に導体線がＵ字状に垂らされることにより、当該導体線には、下方へ垂れ下がった一対の垂下部が形成される。また、乗りかごには受電コイルが設けられ、当該受電コイルは、電磁誘導による導体線（一対の垂下部）との磁界結合が可能となるように、一対の垂下部に近接した状態で配置される。

特開２００１－３１０８７９号公報 特開２０１４－１８３６６８号公報

特許文献１のように電磁誘導での給電を行う場合には、上述したように導体線（一対の垂下部）に対して受電コイルを近接させる必要がある。このため、乗りかごや導体線に揺れが生じた場合に、導体線と受電コイルや乗りかごとが接触し、それらが破損するおそれがあった。

そこで本発明者らは、特許文献２に開示されている磁界共鳴を利用した給電技術をエレベータに適用することで、磁界共鳴を利用して導体線から乗りかごへの給電を行うことを考えている。なぜなら、磁界共鳴を利用した給電によれば、上記のような接触を回避できるように導体線（一対の垂下部）と受電コイルとの間の距離を比較的大きくした場合でも、それらを磁界結合させて乗りかごへの給電を実現できるからである。

しかしながら、導体線には、一対の垂下部の間の間隔が変化するような揺れも生じることがあり、そのような導体線の揺れは、給電用の磁界や共振周波数などを変化させてしまうため、給電効率に大きな影響を及ぼし得る。

例えば特許文献１には、取付具（レールブラケット）を介してガイドレールに導体線を固定することにより導体線の揺れを抑制することが開示されている。しかし、他の機器との関係で、必ずしも、導体線の揺れを抑制できるようにガイドレールに導体線を固定できるとは限らない。

そこで本発明の目的は、磁界結合を利用して導体線から乗りかごへの給電を行うエレベータの非接触給電技術において、導体線の揺れを簡易な構成で抑制することである。

本発明に係る非接触給電システムは、エレベータにおいて乗りかごへの給電を非接触で行うシステムであり、導体線と、受電コイルと、保持具と、を備える。導体線は、給電用の磁界を発生させる導体線であり、昇降路内において下方へ垂れ下がった一対の垂下部を有する。受電コイルは、乗りかごに設けられ、磁界結合によって導体線から電力を受け取る。保持具は、一対の垂下部を、それらの間に所定間隔を空けて保持する。

上記非接触給電システムによれば、保持具を備えた簡易な構成で、一対の垂下部の間隔が、導体線への保持具の取付位置において所定間隔で維持される。従って、一対の垂下部の間の間隔が変化するような導体線の揺れが抑制されやすくなり、その結果として、導体線の揺れが原因となって生じ得る給電効率への影響が防止されやすくなる。

上記非接触給電システムは、保持具を複数備えていてもよい。そして、乗りかごの移動方向における導体線の複数箇所にて一対の垂下部が保持具により保持されていてもよい。この構成によれば、乗りかごの移動方向における導体線の全域において、一対の垂下部の間の間隔を所定間隔で維持することが可能になる。

上記非接触給電システムは、昇降路内に配された補助線を更に備えていてもよい。そして、一対の垂下部を保持する複数の保持具が、補助線を介して互いに連結されていてもよい。この構成によれば、補助線によって保持具どうしが連結されることにより、保持具自体が揺れにくくなり、その結果として、当該保持具に保持された導体線において、乗りかごへ近づく方向の揺れ（即ち、乗りかごへの衝突を招くおそれがある揺れ）が抑制される。

上記非接触給電システムにおいて、保持具は、一対の垂下部を挟むための第１アーム部及び第２アーム部を有していてもよい、そして、当該第１アーム部及び第２アーム部の少なくとも何れか一方に、一対の垂下部をそれぞれ通す２つの溝が、それらの間に所定間隔を空けて形成されていてもよい。このような保持具によれば、その構成が簡易であるにも拘らず、２つの溝に一対の垂下部を通してから当該垂下部を保持具で挟むといった簡単な作業で、導体線への保持具の取付けと同時に、一対の垂下部を、それらの間に所定間隔を空けて保持することができる。

上記非接触給電システムにおいて、上記溝の内面には、当該溝に通された垂下部に食い込む突起が設けられていてもよい。この構成によれば、溝に通された垂下部に突起を食い込ませることが可能になる。そして、垂下部に突起が食い込むことにより、導体線に沿って保持具が滑り落ちにくくなり、導体線に対して保持具が強固に固定される。

本発明によれば、導体線の揺れを簡易な構成で抑制することが可能になる。

実施形態に係るエレベータの非接触給電システムを示した概念図である。 保持具を示した斜視図である。 導体線への保持具の取付状態を示した斜視図である。 第１変形例に係るエレベータの非接触給電システムを示した概念図である。 第２変形例として保持具に関する２つの例を示した図である。 第３変形例として保持具に関する２つの他の例を示した図である。 第４変形例として保持具に関する更なる他の例を示した図である。

［１］実施形態
図１は、実施形態に係るエレベータの非接触給電システムを示した概念図である。非接触給電システムは、エレベータにおいて乗りかごＫへの給電を非接触で行うシステムである。本実施形態では、非接触給電システムは、磁界結合の一種である磁界共鳴を利用して乗りかごＫへの給電を行うものであり、導体線１と、受電コイル２と、を備える。

導体線１は、給電用の磁界（交番磁界）を発生させる導体線である。本実施形態では、導体線１は、昇降路内において下方へＵ字状に垂らされた状態で配されている。従って、導体線１には、下方へ直線的に垂れ下がった一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂが形成されている。そして、導体線１に交流が流れることにより、垂下部１０Ａ及び１０Ｂの周囲に給電用の磁界（交番磁界）が発生する。

また本実施形態では、導体線１として、断面が円形又はそれに近い形状のものが用いられる（図２参照）。尚、導体線１は、給電用の磁界を発生させることができるものであれば、断面が四角形のものや扁平したものなどに適宜変更されてもよい。また、導体線１には、配線時の扱いやすさなどを考慮して、細線を編んで構成することで柔軟性を持たせたもの（例えば平編線）などが用いられてもよい。

受電コイル２は、磁界結合によって導体線１から電力を受け取るコイルであり、乗りかごＫに設けられる。図１の例では、受電コイル２は、乗りかごＫの天面において、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂの何れとも対向する位置に設けられている。尚、受電コイル２の設置位置は、乗りかごＫの天面に限らず、導体線１との磁界結合が可能な他の位置（乗りかごＫの側面や底面など）に適宜変更されてもよい。

そして、本実施形態の非接触給電システムは、導体線１（一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂ）で発生した磁界のエネルギを、磁界共鳴を利用して受電コイル２へ伝えることにより、乗りかごＫへの給電を非接触で行う。このような磁界共鳴を利用した給電によれば、導体線１（一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂ）と受電コイル２との間の距離を比較的大きくした場合（例えば数十ｃｍ～数ｍの場合）でも、それらを磁界結合させて乗りかごＫへの給電を実現することができる。よって、乗りかごＫや導体線１に、それらが互いに近づくような揺れが生じた場合でも、導体線１が乗りかごＫや受電コイル２と接触しないように、導体線１（一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂ）と受電コイル２との間の距離を調整することが可能になる。

しかしながら、導体線１には、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂの間の間隔が変化するような揺れも生じることがあり、そのような導体線１の揺れは、給電用の磁界や共振周波数などを変化させてしまうため、給電効率に大きな影響を及ぼし得る。

そこで、本実施形態の非接触給電システムは、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂの間の間隔が変化するような導体線１の揺れを抑制するべく、保持具３を備えている（図１参照）。ここで、保持具３は、導体線１に取り付けて使用される器具であり、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂを、それらの間に所定間隔Ｌｔを空けて保持する。そして、本実施形態の非接触給電システムは、図１に示されるように保持具３を複数備えており、乗りかごＫの移動方向Ｄｍにおける導体線１の複数箇所に保持具３が取り付けられている。以下、保持具３の詳細について説明する。

図２は、保持具３を示した斜視図である。図３は、導体線１への保持具３の取付状態を示した斜視図である。図２に示されるように、保持具３は、第１アーム部３１及び第２アーム部３２と、ヒンジ部３３と、係止部３４と、を有している。また、保持具３は、導体線１の周囲に発生する磁界（交番磁界）によって電磁誘導で加熱されてしまうことがないように、非磁性の材料で構成されることが好ましい。

第１アーム部３１及び第２アーム部３２は、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂを挟むための部分である。本実施形態では、第１アーム部３１及び第２アーム部３２は、ヒンジ部３３によって開閉可能に連結されており、閉じられたときに互いに近接又は接触して対向する面３１ａ及び３２ａをそれぞれ有している。そして、第１アーム部３１の面３１ａには、半円状に窪んだ２つの溝３１０Ａ及び３１０Ｂが、それらの間に所定間隔Ｌｔを空けて形成されている。また、第２アーム部３２の面３２ａには、半円状に窪んだ２つの溝３２０Ａ及び３２０Ｂが、それらの間に所定間隔Ｌｔを空けて形成されている。しかも、溝３２０Ａ及び３２０Ｂは、保持具３が閉じられたときに溝３１０Ａ及び３１０Ｂと対向する位置にそれぞれ配されている。

従って、保持具３が閉じられたとき（図３参照）には、対向した２つの溝３１０Ａ及び３２０Ａにより、垂下部１０Ａを通す１つの丸い孔３０Ａが形成される。また、対向した２つの溝３１０Ｂ及び３２０Ｂにより、垂下部１０Ｂを通す１つの丸い孔３０Ｂが形成される。しかも、これら２つの孔３０Ａ及び３０Ｂは、それらの間に所定間隔Ｌｔを空けて形成される。尚、溝３１０Ａ及び３２０Ａの形状、並びに溝３１０Ｂ及び３２０Ｂの形状は、導体線１の断面形状に応じて適宜変更できる。

係止部３４は、第１アーム部３１及び第２アーム部３２を閉じた状態で固定するためのものである。具体的には、係止部３４は、可撓部３４１と爪部３４２とで構成されている。ここで、可撓部３４１は、保持具３が閉じられたとき（図３参照）に第２アーム部３２の先端面３２ｂを覆うように第１アーム部３１の先端部に形成されており、当該先端面３２ｂから離れる方向へ撓曲することが可能である。爪部３４２は、保持具３を閉じたときに、第２アーム部３２の先端部のうちの第１アーム部３１とは反対側の角３２ｃに引っ掛かるように、可撓部３４１に突設されている。

このような保持具３によれば、次のようにして導体線１に取り付けることが可能になる。先ず、保持具３が開かれた状態で、第２アーム部３２の溝３２０Ａ及び３２０Ｂ（又は、第１アーム部３１の溝３１０Ａ及び３１０Ｂ）に一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂがそれぞれ通される（図２参照）。その後、保持具３が閉じられることにより、上述した２つの孔３０Ａ及び３０Ｂが、それらに一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂがそれぞれ通された状態で形成される（図３参照）。しかも、２つの孔３０Ａ及び３０Ｂは、それらの間に所定間隔Ｌｔを空けて形成される。従って、これら２つの孔３０Ａ及び３０Ｂにそれぞれ通された一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂの間隔も、当該保持具３の取付位置において所定間隔Ｌｔで維持される。

また、保持具３が閉じられる過程において、爪部３４２が第２アーム部３２の先端面３２ｂに乗り上げることで、可撓部３４１が当該先端面３２ｂから離れる方向へ撓曲する。これにより、爪部３４２には、元の位置（可撓部３４１が撓曲していないときの位置）へ爪部３４２を戻そうとする力が加わる。そして、第１アーム部３１と第２アーム部３２とが近接又は接触したとき（即ち、保持具３が閉じたとき）に、爪部３４２は、第２アーム部３２の角３２ｃに到達することで、第２アーム部３２の先端面３２ｂに乗り上げた状態から解放されて元の位置に戻る。これにより、第２アーム部３２の角３２ｃに爪部３４２が引っ掛かり、その結果として、第１アーム部３１及び第２アーム部３２が、閉じた状態で固定される。

更に本実施形態では、孔３０Ａ及び３０Ｂは、それらの内径が導体線１の直径より小さくなるように形成されている。従って、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂをそれぞれ孔３０Ａ及び３０Ｂに通すためには、導体線１への保持具３の取付け時に、溝３１０Ａ及び３１０Ｂ並びに溝３２０Ａ及び３２０Ｂに、垂下部１０Ａ及び１０Ｂをそれぞれ押し込んで嵌合させる必要がある。これにより、導体線１への保持具３の取付状態（図３参照）においては、孔３０Ａ及び３０Ｂへの垂下部１０Ａ及び１０Ｂの嵌合によって保持具３が導体線１に固定される。即ち、保持具３は、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂを、それらの間に所定間隔Ｌｔを空けて保持すると共に、その保持により自身も一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂによって保持される。

本実施形態の非接触給電システムによれば、上述したように保持具３を備えた簡易な構成で、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂの間隔が保持具３により所定間隔Ｌｔに維持される。従って、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂの間の間隔が変化するような導体線１の揺れが抑制されやすくなり、その結果として、導体線１の揺れが原因となって生じ得る給電効率への影響が防止されやすくなる。そして、図１に示されるように、乗りかごＫの移動方向Ｄｍにおける導体線１の複数箇所に保持具３が取り付けられることにより、移動方向Ｄｍにおける導体線１の全域において、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂの間の間隔を所定間隔Ｌｔで維持することが可能になる。

また、上述した保持具３（図２参照）によれば、その構成が簡易であるにも拘らず、２つの溝３２０Ａ及び３２０Ｂ（又は、溝３１０Ａ及び３１０Ｂ）に一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂを通してから保持具３を閉じる（即ち、垂下部１０Ａ及び１０Ｂを保持具３で挟む）といった簡単な作業で、導体線１への保持具３の取付けと同時に、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂを、それらの間に所定間隔Ｌｔを空けて保持することができる。

［２］変形例
［２－１］第１変形例
図４は、第１変形例に係るエレベータの非接触給電システムを示した概念図である。図４に示されるように、非接触給電システムは、昇降路内に配された補助線４を更に備えていてもよい。ここで、補助線４は、比較的強度の高いワイヤ（番線など）であり、昇降路の天井や床、或いはガイドレールに取り付けられたレールブラケットなどに固定されることにより、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂと並んで上下に張られる。従って、補助線４自体は、導体線１や乗りかごＫなどに比べて、殆ど揺れることがない。

そして図４の例では、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂを保持する複数の保持具３が、補助線４に取り付けられることにより、当該補助線４を介して互いに連結されている。一例として、各保持具３は、そのヒンジ部３３が補助線４に固定されることで当該補助線４に取り付けられる。尚、各保持具３は、第１アーム部３１又は第２アーム部３２の先端部が補助線４に固定されることで当該補助線４に取り付けられてもよい。

このように、殆ど揺れない補助線４に保持具３が取り付けて保持具３どうしが連結されることにより、保持具３自体が揺れにくくなり、その結果として、当該保持具３に保持された導体線１において、乗りかごＫへ近づく方向の揺れ（即ち、乗りかごＫへの衝突を招くおそれがある揺れ）が抑制される。

尚、１本の補助線４に保持具３を取り付けた場合、補助線４の捻れが原因となって当該補助線４を中心として保持具３が回転するおそれがある。そこで、そのような回転を防止するべく、非接触給電システムは、上述した補助線４を２本備え、当該２本の補助線４に、保持具３の両端部（ヒンジ部３３と、第１アーム部３１又は第２アーム部３２の先端部）がそれぞれ固定されてもよい。

［２－２］第２変形例
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、第２変形例として保持具３に関する２つの例を示した図である。図５（Ａ）に示されるように、第１アーム部３１の溝３１０Ａの内面には、当該内面に沿って周方向に延びた鍔状の突起３５が設けられていてもよい。また、第１アーム部３１の溝３２０Ａの内面にも、同様の突起３５が設けられていてもよい。このような構成によれば、導体線１への保持具３の取付け時において、溝３１０Ａ及び３１０Ｂに通された一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂに突起３５を食い込ませることが可能になる。そして、垂下部１０Ａ及び１０Ｂに突起３５が食い込むことにより、導体線１に沿って保持具３が滑り落ちにくくなり、導体線１に対して保持具３が強固に固定される。尚、同様の突起３５は、第２アーム部３２の溝３２０Ａ及び３２０Ｂにも設けることができる。

或いは図５（Ｂ）に示されるように、保持具３の孔３０Ａを構成する溝３１０Ａ及び３２０Ａの内面には、周方向に並んだ鋸歯状の突起３６が設けられていてもよい。また、保持具３の孔３０Ｂを構成する溝３１０Ｂ及び３２０Ｂの内面にも、同様の突起３６が設けられていてもよい。このような構成によれば、導体線１への保持具３の取付け時において、孔３０Ａ及び３０Ｂに通された一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂに突起３６を食い込ませることが可能になる。そして、垂下部１０Ａ及び１０Ｂに突起３６が食い込むことにより、導体線１に沿って保持具３が滑り落ちにくくなり、導体線１に対して保持具３が強固に固定される。

尚、一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂに食い込ませる突起の形状は、図５（Ａ）や図５（Ｂ）に示されたものに限らず、保持具３の落下を防止できる他の形状に適宜変更されてもよい。

［２－３］第３変形例
図６（Ａ）及び（Ｂ）は、第３変形例として保持具３に関する２つの他の例を示した図である。これらの図に示されるように、保持具３は、ヒンジ部３３を持たないものであってもよく、そのような構成においては、次のような手段により第１アーム部３１と第２アーム部３２とを互いに近接又は接触させた状態で固定することができる。１つ目の手段として、図６（Ａ）に示されるように、第１アーム部３１の両端部に係止部３４を設け、第２アーム部３２を２つの係止部３４で抱き込むようにして第２アーム部３２の左右の両角に爪部３４２を引っ掛かけることにより、第１アーム部３１に対して第２アーム部３２を固定する。２つ目の手段として、図６（Ｂ）に示されるように、係止部３４に代えて、第１アーム部３１及び第２アーム部３２の両端部をバンド３７で結束する。

［２－４］第４変形例
上述した保持具３は、図２に示されるように一対の垂下部１０Ａ及び１０Ｂを通す溝が第１アーム部３１及び第２アーム部３２の両方に形成されたものに限らず、第１アーム部３１及び第２アーム部３２の何れか一方にだけ形成されたものに変更されてもよい。このような変更が可能かどうかは、変更したときに導体線１を溝に挿入できるか否か（即ち、導体線１の断面形状）によって決まるが、例えば導体線１の断面形状が四角形である場合には、図７に示されるように、溝を、深さ方向において一定の幅で形成できるため、第１アーム部３１及び第２アーム部３２の何れか一方にだけ溝を形成した場合でも、当該溝に導体線１を挿入できる。図７の例では、断面形状が四角形である導体線１に対応させて、第２アーム部３２にだけ溝３２０Ａ及び３２０Ｂを形成した場合が示されている。

［２－５］他の変形例
上述した非接触給電システムの各部構成は、磁界共鳴を利用して乗りかごＫへの給電を行うエレベータに限らず、磁界結合の一種である電磁誘導を利用して乗りかごＫへの給電を行うエレベータにも適用できる。

上述の実施形態及び変形例の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態又は変形例ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 導体線
２ 受電コイル
３ 保持具
４ 補助線
Ｋ 乗りかご
１０Ａ、１０Ｂ 垂下部
３０Ａ、３０Ｂ 孔
３１ 第１アーム部
３１ａ 面
３２ 第２アーム部
３２ａ 面
３２ｂ 先端面
３２ｃ 角
３３ ヒンジ部
３４ 係止部
３５、３６ 突起
３７ バンド
Ｄｍ 移動方向
Ｌｔ 所定間隔
３１０Ａ、３１０Ｂ、３２０Ａ、３２０Ｂ 溝
３４１ 可撓部
３４２ 爪部

Claims (5)

1. エレベータにおいて乗りかごへの給電を非接触で行う非接触給電システムであって、
   給電用の磁界を発生させる導体線であり、昇降路内において下方へ垂れ下がった一対の垂下部を有する導体線と、
   前記乗りかごに設けられ、磁界結合によって前記導体線から電力を受け取る受電コイルと、
   前記導体線に取り付けられることによって当該導体線にだけ固定される保持具であり、前記一対の垂下部を、それらの間に所定間隔を空けて保持する保持具と、
   を備える、エレベータの非接触給電システム。
2. 前記保持具を複数備え、
   前記乗りかごの移動方向における前記導体線の複数箇所にて前記一対の垂下部が前記保持具により保持される、請求項１に記載のエレベータの非接触給電システム。
3. エレベータにおいて乗りかごへの給電を非接触で行う非接触給電システムであって、
   給電用の磁界を発生させる導体線であり、昇降路内において下方へ垂れ下がった一対の垂下部を有する導体線と、
   前記乗りかごに設けられ、磁界結合によって前記導体線から電力を受け取る受電コイルと、
   前記昇降路内に配された補助線であり、前記一対の垂下部に並んで上下に張られる２本のワイヤと、
   前記２本のワイヤに両端部がそれぞれ固定されており、その状態のまま前記導体線に取り付けられることによって当該導体線と前記２本のワイヤとにだけ固定される保持具であり、前記乗りかごの移動方向における前記導体線の複数箇所において、前記一対の垂下部を、それらの間に所定間隔を空けて保持する複数の保持具と、
   を備える、エレベータの非接触給電システム。
4. 前記保持具は、前記一対の垂下部を挟むための第１アーム部及び第２アーム部を有し、
   前記第１アーム部及び前記第２アーム部の少なくとも何れか一方に、前記一対の垂下部をそれぞれ通す２つの溝が、それらの間に前記所定間隔を空けて形成されている、請求項１～３の何れかに記載のエレベータの非接触給電システム。
5. 前記溝の内面には、当該溝に通された前記垂下部に食い込む突起が設けられている、請求項４に記載のエレベータの非接触給電システム。

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