JP7141920B2 - 平行二線ユニット - Google Patents

Description

本発明は、平行二線ユニットに関する。

二本の導電体を平行に敷設した平行二線路に高周波電力を供給し、受電側のコイルを平行二線路と磁気的に結合させる非接触給電システムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－１８４５６１号公報

このような非接触給電システムにおいて、平行二線路を構成する一対の導電体の間隔がばらつくと受電効率が低下してしまう。そこで、本発明は、受電効率に優れた平行二線ユニットを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る平行二線ユニットは、電源装置からの電力を非接触で受電側に供給する。平行二線ユニットは、折り曲げ可能な一対の導電体で構成された平行二線路と、一対の前記導電体の間隔を規制する複数のガイドプレートと、を備えている。
この態様によれば、平行二線路が折り曲げ可能であるため、柔軟なレイアウトの構築が可能である。ガイドプレートを備えているため、折り曲げ可能な平行二線路であっても、導電体の間隔がばらつくおそれがない。受電効率に優れた平行二線ユニットを提供することができる。

上記態様において、各々のガイドプレートには平行二線路を収容するキャビティが形成されていてもよい。
この態様によれば、キャビティ内に平行二線路を収容するスペースを確保できるため、二枚のガイドプレートの間にスペーサを挿入してスペースを確保するよりも部品点数を減らすことができる。

上記態様において、隣り合う前記ガイドプレートの間には、折り曲げ可能な曲げ部が設けられていてもよい。
この態様によれば、第１面同士が対向し且つ第２面同士が対向するように折り曲げて、複数のガイドプレートを積み重ねることができるため、コンパクトに持ち運ぶことができる。

上記態様において、曲げ部を覆う絶縁カバーをさらに備え、ガイドプレートの第１面が、曲げ部に沿って形成されたカバー座を有していてもよい。
この態様によれば、絶縁カバーとカバー座との幅の差分に応じて曲げ部の幅が決まるため、絶縁カバーによって曲げ部の幅を規制することができる。

上記態様において、導電体の各々は、扁平な平編み銅線で構成されていてもよい。
この態様によれば、廉価で入手しやすい平編み銅線を用いて平行二線路の導電体を構成できる。

上記態様において、平行二線ユニットのインピーダンスを低下させるキャパシタユニットと組み合わせてもよい。
この態様によれば、上記した優れた効果を奏する送電装置を構成することができる。

本発明によれば、受電効率に優れた平行二線ユニットを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの一例を示す概略図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの一例を示す回路図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る送電装置の一例を示す斜視図である。 図４は、図３に示された平行二線ユニットを一部分解して示す平面図である。 図５は、図４に示されたガイドプレートを示す斜視図である。 図６は、図５に示されたガイドプレートの変形例を示す図である。 図７は、蛇腹状に折り畳まれた状態の平行二線ユニットの一例を示す図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。本発明の一実施形態に係る平行二線ユニット１０は、折り曲げ可能な平行二線路１１と、平行二線路１１に取り付けられた複数のガイドプレート１２と、を備えていることが特徴の一つである（図４参照）。

平行二線路１１が折り曲げ可能であるため（図７参照）、持ち運びやすい。平行二線ユニット１０について、柔軟なレイアウトの構築が可能である（図３参照）。ガイドプレート１２を備えているため（図５参照）、平行二線路１１を折り曲げても導電体１１Ｌ，１１Ｒの間隔Ｄ（図１参照）がばらつくおそれがない。そのため、非接触給電システム（図２参照）の受電効率に優れている。しかも、平行二線ユニット１０は、カバー座１７（図６参照）に絶縁カバー１４を固定して簡単に組み立てることができる。以下、図１から図７を参照して各構成について詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システム１の一例を示す概略図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システム１の一例を示す回路図である。図１及び図２に示すように、非接触給電システム（ワイヤレス給電システム）１は、送電側の送電装置２と、受電側の受電装置３と、を備えている。送電装置２は、高周波電力を発生させる電源装置４と、電源装置４で発生した高周波電力を受電装置３に供給する平行二線ユニット１０と、を備えている。

電源装置４は、例えば、直流電源装置と、インバータ回路と、インピーダンス整合器と、を含み、商用電源を直流電源装置によって直流電力に変換したのち、インバータ回路とインピーダンス整合器とによって所定の高周波電力に変換して平行二線ユニット１０に出力する。なお、電源装置４の構成は特に限定されるものではなく、所定の高周波電力を平行二線ユニット１０に出力するものであれば、種々の装置を用いることができる。

受電装置３は、例えば無人搬送車（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車であり、平行二線ユニット１０に磁気的に結合されるコイル５と、コイル５に電気的に接続された蓄電デバイス等の負荷６と、を備えている。受電装置３は、コイル５に供給された高周波電力を直流電力に変換する整流平滑回路等をさらに備えていてもよい。整流平滑回路から供給される直流電力によってモータ等の負荷６を直に駆動するように構成し、蓄電デバイスを省略してもよい。

図３は、本発明の一実施形態に係る送電装置２の一例を示す斜視図である。図３に示すように、送電装置２は、移動体である受電装置３の走行経路に沿って敷設された平行二線ユニット１０を備えている。送電装置２は、平行二線ユニット１０のインピーダンスを低下させるキャパシタユニット２０をさらに備えていてもよい。図示した例では、複数の平行二線ユニット１０が、キャパシタユニット２０を介して互いに連結されている。さらに、送電装置２の終端において、平行二線ユニット１０にキャパシタユニット２０が連結されている。

平行二線ユニット１０が長くなるほど、平行二線ユニット１０のインダクタンスが増加し、その結果インピーダンスが増加する。平行二線ユニット１０のインピーダンスが増加して、受電装置３とのインピーダンス整合がとれなくなると、非接触給電システム１の電力損失の原因となる。平行二線ユニット１０にキャパシタユニット２０を直列接続して直列共振回路を構成すると、平行二線ユニット１０に生じるインダクタンス増加に伴うインピーダンスとキャパシタユニット２０に起因して生じるインピーダンスとが相殺し、非接触給電システム１の電力損失が抑制される。このような直列共振回路に関する公知技術として、例えば特開２０１４－２３６４０９号公報（株式会社ダイヘン）が挙げられる。

図４は、図３に示された平行二線ユニット１０を一部分解して示す斜視図である。図４に示すように、平行二線ユニット１０は、折り曲げ可能な一対の導電体１１Ｌ，１１Ｒで構成された平行二線路１１と、平行二線路１１に取り付けられた複数のガイドプレート１２と、各々のガイドプレート１２を覆う保護カバー１３と、隣り合うガイドプレート１２の隙間を覆う絶縁カバー１４と、を備えている。

図示した例では、導電体１１Ｌ，１１Ｒの各々は、扁平な平編み銅線（ｆｌａｔ ｂｒａｉｄｅｄ ｗｉｒｅ）で構成されている。なお、一方の導電体１１Ｌが、複数の平編み銅線を含んでいてもよい。同様に、他方の導電体１１Ｒが、複数の平編み銅線を含んでいてもよい。絶縁及び防水を目的として、各々の平編み銅線を筒状のカバーで被覆してもよいし、複数の平編み銅線を束ねて筒状のカバーで被覆してもよい。なお、折り曲げ可能な導電体１１Ｌ，１１Ｒは、平編み銅線に限定されず、エナメル線を撚り合わせたリッツ線等を複数並べたものであってもよい。柔軟で折り曲げ可能な電線であれば、導電体１１Ｌ，１１Ｒとして種々のものを用いることができる。

仮に、導電体１１Ｌ、１１Ｒが銅管の場合、巻回したり折り畳んだりして小さくできないため、かさばって取り回しが悪い。或いは、平行二線路１１が線径の大きいゴム被覆電線の場合、厚みがあるため埋設しづらい。これに対し、本実施形態では、導電体１１Ｌ，１１Ｒが折り曲げ可能であるため、柔軟なレイアウトの構築が可能である。送電装置２の終端において、一対の導電体１１Ｌ，１１Ｒは、短絡されていてもよいし（図１参照）、絶縁されていてもよいし、キャパシタユニット２０に接続されていてもよい（図３参照）。

ガイドプレート１２は、平行二線路１１に複数取り付けられており、一対の導電体１１Ｌ，１１Ｒの間隔Ｄを規制している。隣り合うガイドプレート１２の隙間において、平行二線ユニット１０には、平行二線路１１を折り曲げ可能な曲げ部１６が設けられている。

曲げ部１６において、導電体１１Ｌ，１１Ｒは、ガイドプレート１２の外部に位置し、ガイドプレート１２の第１面１２Ａに重畳していない。換言すると、曲げ部１６は、導電体１１Ｌ，１１Ｒにおいて、ガイドプレート１２に支持されていない部位である。図示した例では、曲げ部１６が、絶縁カバー１４に覆われている。絶縁カバー１４は、シリコーンゴム等の可撓性を有する材料から短冊状に形成されている。

キャビティ１５に収容された状態の平行二線路１１は、ポッティングの樹脂やセメント等の充填材に封止されていてもよいし、保護カバー１３に保護されていてもよい。図示した例では、矩形の平板状に形成された保護カバー１３が、ガイドプレート１２の第１面１２Ａをすべて覆っている。

図５は、図４に示されたガイドプレート１２を示す斜視図である。図５に示すように、各々のガイドプレート１２は、第１面１２Ａと、第１面１２Ａとは反対側の第２面１２Ｂと、第１及び第２面１２Ａ，１２Ｂを繋ぐ端面１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆと、を有した略矩形の平板状に形成されている。端面１２Ｄ，１２Ｆは、例えば、第１及び第２面１２Ａ，１２Ｂに直交し、平行二線路１１の延在方向に平行に形成されている。端面１２Ｃ，１２Ｅは、例えば、第１及び第２面１２Ａ，１２Ｂ並びに端面１２Ｄ，１２Ｆに直交するように形成されている。

第１面１２Ａには、平行二線路１１を収容するキャビティ１５が形成されている。図示した例では、平行二線路１１を構成する平行な一対の導電体１１Ｌ，１１Ｒの各々を収容する二条の凹条（溝）１５Ｌ，１５Ｒとしてキャビティ１５が形成されている。間隔ｄをあけて平行に延在する凹条１５Ｌ，１５Ｒによって、キャビティ１５に収容された状態では、一対の導電体１１Ｌ，１１Ｒの間隔Ｄが規制される。なお、キャビティ１５の形状は図示した例に限定されない。例えば凹条１５Ｌ，１５Ｒを包含する幅広のキャビティ１５を形成し、キャビティ１５内に導電体１１Ｌ，１１Ｒの移動を規制する突起等を設けてもよい。

ガイドプレート１２の第１面１２Ａには、曲げ部１６に沿って第１面１２Ａから凹んだカバー座１７が形成されている。ガイドプレート１２の一側において、第１面１２Ａと端面１２Ｃとが交差する稜線Ｒ１の少なくとも一部は、カバー座１７によって除去されている。同様に、一側とは反対側の他側において、第１面１２Ａと端面１２Ｅとが交差する稜線Ｒ２の少なくとも一部は、カバー座１７によって除去されている。カバー座１７の底面１７Ｂは、第１面１２Ａと平行に形成されている。第１面１２Ａからカバー座１７の底面１７Ｂまでの深さは、第１面１２Ａからキャビティ１５の底面１５Ｂまでの深さよりも浅い。

絶縁カバー１４がカバー座１７に固定された状態において、曲げ部の幅Ｗは、絶縁カバー１４とカバー座１７との幅の差分に応じて決まる。絶縁カバー１４とカバー座１７とが重畳する幅を調整すれば、曲げ部１６の幅Ｗを所定の幅に揃えることができる。つまり、絶縁カバー１４によって曲げ部１６の幅Ｗを規制することができる。

図示した例では、カバー座１７は、絶縁カバー１４の縁を位置決めする突き当て面１７Ｓを有している。突き当て面１７Ｓに絶縁カバー１４の縁を当接させると、絶縁カバー１４に設けられた雌ねじとカバー座１７に形成された設けられた雌ねじとを簡便に位置合わせできる。絶縁カバー１４の幅を調整して曲げ部１７の幅を調整することもできるし、稜線Ｒ１，Ｒ２から突き当て面１７Ｓまでの幅を調整して曲げ部１７の幅Ｗを調整することもできる。

図６は、ガイドプレート１２の変形例を示す図である。図６に示すように、ガイドプレート１２を構成する樹脂板に直に雌ねじを形成する代わりに、雌ねじ金具を埋設してもよい。図６に示すように、カバー座１７の隅部に逃がし穴（ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｈｏｌｅ）１８を形成してもよい。逃がし穴１８は、例えば、カバー座１７の四隅に重畳するように形成され、カバー座１７と略同一かカバー座１７よりも深く形成されている。

カバー座１７の四隅が丸いと、絶縁カバー１４の四隅が鋭角であるとき、カバー座１７の突き当て面１７Ｓに確実に当接させることができないおそれがある。逃がし穴１８を形成すると、絶縁カバー１４の四隅が鋭角であっても、カバー座１７の四隅と干渉することがないため、絶縁カバー１４の縁をカバー座１７の突き当て面１７Ｓに確実に当接させることができる。加えて、逃がし穴１８があれば、平行二線ユニット１０を組み立て及び分解するとき、絶縁カバー１４を取り外しやすくなる。

図７は、蛇腹状に折り畳まれた状態の平行二線ユニット１０の一例を示す図である。図７に示すように、蛇腹状すなわち第１面１２Ａ同士（保護カバー１３同士）が対向し且つ第２面１２Ｂ同士が対向するように、平行二線路１１を曲げ部１６において折り曲げて、複数のガイドプレート１２を積み重ねることができる、曲げ部１６の幅Ｗが狭いと、絶縁カバー１４が突っ張って第２面１２Ｂ同士を密着させることができないおそれがある。曲げ部１６の幅Ｗは、少なくともカバー座１７（図６参照）の底面１７Ｂから第２面１２Ｂまでの厚みの二倍以上に調整されている。

以上のように構成された平行二線ユニット１０及び送電装置２は、折り曲げ可能な平行二線路１１を備えているため、図３に示すように、柔軟なレイアウトの構築が可能である。図７に示すように、平行二線ユニット１０を折り畳んでコンパクトに持ち運ぶことができるため、移設も簡単である。このような平行二線路１１は、例えば、廉価で入手しやすい平編み銅線を用いて構成できる。

図４に示すように、平行二線路１１には、複数のガイドプレート１２が取り付けられているため、導電体１１Ｌ，１１Ｒの間隔Ｄがばらつくおそれがない。受電効率に優れた平行二線ユニットを提供することができる。各々のガイドプレート１２には平行二線路１１を収容するキャビティ１５が形成されているため、二枚のガイドプレート１２，１２の間にスペーサを挿入してスペースを確保するよりも部品点数を減らすことができる。ガイドプレート１２の第１面１２Ａ側は、保護カバー１３に覆われており、美観に優れている。

曲げ部１６は、絶縁カバー１４に保護されており、万が一触れても感電しない。絶縁カバー１４とカバー座１７とが重畳する幅を調整することにより、図７に示すように、曲げ部１６の幅Ｗを所定の幅に揃えて第２面１２Ｂ同士を密着させるようにガイドプレート１２を積み重ねることができる。図６に示すように、カバー座１７に突き当て面１７Ｓや逃がし穴１８を設けることで、絶縁カバー１４とカバー座１７との位置を簡単に合わせることができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…非接触給電システム、２…送電装置、３…受電装置、４…電源装置、５…コイル、６…負荷、１０…平行二線ユニット、１１…平行二線路、１１Ｌ，１１Ｒ…導電体、１２…ガイドプレート、１３…保護カバー、１４…絶縁カバー、１５…キャビティ、１５Ｂ…底面、１５Ｌ，１５Ｒ…凹条、１６…曲げ部、１７…カバー座、１７Ｂ…底面、１７Ｓ…突き当て面、１８…逃がし穴、２０…キャパシタユニット、Ｄ…導電体の間隔、ｄ…凹条の間隔、Ｗ…曲げ部の幅。

Claims (5)

1. 電源装置からの電力を非接触で受電側に供給する平行二線ユニットであって、
   折り曲げ可能な一対の導電体で構成された平行二線路と、
   一対の前記導電体の間隔を規制する複数のガイドプレートと、
   を備え、
   各々の前記ガイドプレートは、第１面と、該第１面とは反対側の第２面と、を有し、
   隣り合う前記ガイドプレートの間には、折り曲げ可能な曲げ部が設けられており、
   複数の前記ガイドプレートは、前記第１面同士が対向し且つ前記第２面同士が対向するように折り曲げて、積み重ねることができる、平行二線ユニット。
2. 各々の前記ガイドプレートには前記平行二線路を収容するキャビティが形成されている、請求項１に記載の平行二線ユニット。
3. 前記曲げ部を覆う絶縁カバーをさらに備え、
   前記第１面は、前記曲げ部に沿って形成されたカバー座を有し、
   前記絶縁カバーは、前記カバー座に固定された状態で前記曲げ部の幅を規制する、請求項１又は２に記載の平行二線ユニット。
4. 前記導電体の各々は、扁平な平編み銅線で構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の平行二線ユニット。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の平行二線ユニットと、該平行二線ユニットのインピーダンスを低下させるキャパシタユニットと、を備えた、送電装置。

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