JP7375687B2 - Contactless power supply device - Google Patents

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Description

本開示は、非接触給電装置に関する。 The present disclosure relates to a contactless power supply device.

従来、隣り合う送電装置の一方の送電コイルに交流電流を供給し、当該交流電流との位相差が180度となる交流電流を他方の送電コイルに供給することで、漏洩電磁界の低減を図った非接触給電装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, leakage electromagnetic fields were reduced by supplying alternating current to one power transmitting coil of adjacent power transmitting devices, and supplying alternating current with a phase difference of 180 degrees from the other power transmitting coil to the other power transmitting coil. A non-contact power supply device has been proposed (for example, see Patent Document 1).

特開2016-5393号公報JP 2016-5393 Publication

本発明者らは、4以上の送電装置が所定方向に列をなして並んで配置される送電装置群において、隣り合う送電装置に位相差が180度となる交流電流を供給した際に生ずる漏洩電磁界について検討した。これによると、送電装置群の端部側では、漏洩電磁界を思ったように低減できず、依然として改善の余地があることが判った。 The present inventors have discovered that leakage occurs when alternating current with a phase difference of 180 degrees is supplied to adjacent power transmitting devices in a power transmitting device group in which four or more power transmitting devices are arranged in a row in a predetermined direction. We considered electromagnetic fields. According to this, it was found that the leakage electromagnetic field could not be reduced as expected on the end side of the power transmission device group, and there was still room for improvement.

本開示は、送電装置群のうち少なくとも一方の端部側での漏洩電磁界を抑制可能な非接触給電装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a non-contact power supply device that can suppress leakage electromagnetic fields on at least one end side of a group of power transmission devices.

請求項1に記載の発明は、
移動車(RT1~RTm)に非接触で給電する非接触給電装置であって、
電力を非接触で送電する複数の送電装置(PTD)と、
送電装置から出力される電力を非接触で受電し、受電した電力を移動車の蓄電装置(BT)に供給する受電装置(PRD)と、を備え、
複数の送電装置には、4以上の送電装置が所定方向に列をなして並んで配置される送電装置群(PTU)が含まれ、
送電装置は、導体が捲回されたコイル部(21A)およびコイル部からの磁束を誘導するコア部(22A)を有する送電コイル(20)を備え、送電コイルに流れる電流の位相を調整可能に構成され、
送電装置群のうち、所定方向の一方側に位置する4つの送電装置を第1装置(PTD1)、第2装置(PTD2)、第3装置(PTD3)、第4装置(PTD4)としたとき、第1装置、第2装置、第3装置、第4装置は、この順に送電装置群における所定方向の一方側の端部からの距離が大きくなるように配置され、
第2装置および第3装置は、通電時に各々の送電コイルに生ずる磁界の向きが、通電時に第1装置の送電コイルに生ずる磁界の向きと逆の方向となるように電流の位相が調整され、
第4装置は、通電時に第4装置の送電コイルに生ずる磁界の向きが通電時に第1装置の送電コイルに生ずる磁界の向きと同じ方向となるように電流の位相が調整される。
The invention according to claim 1 includes:
A contactless power supply device that supplies power to moving vehicles (RT1 to RTm) in a contactless manner,
A plurality of power transmission devices (PTD) that transmit power contactlessly,
A power receiving device (PRD) that contactlessly receives power output from the power transmission device and supplies the received power to a power storage device (BT) of a moving vehicle,
The plurality of power transmission devices include a power transmission device group (PTU) in which four or more power transmission devices are arranged in a row in a predetermined direction,
The power transmission device includes a power transmission coil (20) having a coil portion (21A) around which a conductor is wound and a core portion (22A) that induces magnetic flux from the coil portion, and is capable of adjusting the phase of the current flowing through the power transmission coil. configured,
Among the power transmission device group, when the four power transmission devices located on one side in a predetermined direction are the first device (PTD1), the second device (PTD2), the third device (PTD3), and the fourth device (PTD4), The first device, the second device, the third device, and the fourth device are arranged such that the distance from one end of the power transmission device group in a predetermined direction increases in this order,
In the second device and the third device, the phase of the current is adjusted so that the direction of the magnetic field generated in each power transmission coil when energized is opposite to the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the first device when energized,
In the fourth device, the phase of the current is adjusted so that the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the fourth device when energized is the same as the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the first device when energized.

これによると、送電装置群では、第1装置に近い第2装置および第3装置それぞれの送電コイルに生ずる漏洩電磁界が第1装置に生ずる漏洩電磁界を打ち消すように作用する。この場合、従来の如く、第3装置の送電コイルに生ずる磁界の向きを第1装置の送電コイルに生ずる磁界の向きと同じ方向にする場合に比べて、第1装置に生ずる漏洩電磁界を充分に低減させることができる。 According to this, in the power transmission device group, the leakage electromagnetic field generated in the power transmission coils of the second device and the third device, which are close to the first device, acts to cancel the leakage electromagnetic field generated in the first device. In this case, compared to the conventional case where the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the third device is the same as the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the first device, the leakage electromagnetic field generated in the first device can be sufficiently suppressed. can be reduced to

また、第4装置の送電コイルに生ずる磁界の向きが、第2装置および第3装置の送電コイルに生ずる磁界の向きと逆の方向になっているので、第2装置および第3装置の送電コイルに生ずる漏洩電磁界が必要以上に過大になってしまうことを抑制できる。 Further, since the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the fourth device is opposite to the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the second device and the third device, the power transmission coil of the second device and the third device It is possible to prevent the leakage electromagnetic field generated from becoming more excessive than necessary.

したがって、本開示の非接触給電装置によれば、送電装置群のうち少なくとも一方側の端部側での漏洩電磁界の低減させることができる。 Therefore, according to the contactless power supply device of the present disclosure, it is possible to reduce the leakage electromagnetic field on at least one end side of the power transmission device group.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 Note that the reference numerals in parentheses attached to each component etc. indicate an example of the correspondence between the component etc. and specific components etc. described in the embodiments to be described later.

実施形態に係る非接触給電装置が適用される部品組付システムの各種構成機器の工場内における配置例を示す模式的な上面図である。FIG. 2 is a schematic top view showing an example of the arrangement in a factory of various components of a component assembly system to which a non-contact power supply device according to an embodiment is applied. 実施形態に係る非接触給電装置の送電側および受電側の各種構成機器を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing various constituent devices on the power transmission side and the power reception side of the non-contact power supply device according to the embodiment. 実施形態に係る非接触給電装置の模式的な全体構成図である。FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of a non-contact power supply device according to an embodiment. 実施形態に係る非接触給電装置の各送電装置における制御回路同士を接続する伝送ラインを説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a transmission line that connects control circuits in each power transmission device of the non-contact power supply device according to the embodiment. 実施形態に係る非接触給電装置の送電パッドと受電パッドとが対向している状態を示す模式的な斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing a state in which a power transmission pad and a power reception pad of a non-contact power supply device according to an embodiment are facing each other. 実施形態に係る非接触給電装置の送電パッドをコイル軸方向から見た図である。FIG. 3 is a diagram of the power transmission pad of the non-contact power supply device according to the embodiment, viewed from the coil axis direction. 実施形態に係る非接触給電装置の受電パッドをコイル軸方向から見た図である。FIG. 3 is a diagram of the power receiving pad of the non-contact power supply device according to the embodiment, viewed from the coil axis direction. 実施形態に係る非接触給電装置の隣り合う送電装置の配置態様を示す模式的な斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing an arrangement of adjacent power transmission devices of the non-contact power supply device according to the embodiment. 実施形態に係る非接触給電装置の各送電装置への電流の流し方を説明するための説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining how to flow current to each power transmission device of the non-contact power supply device according to the embodiment. 20台の送電装置に対して第1パターンに対応する電流を流して電力を伝送する際のX-Y平面での漏洩電磁界のコンター図である。FIG. 3 is a contour diagram of a leakage electromagnetic field on the XY plane when transmitting electric power by flowing a current corresponding to the first pattern to 20 power transmission devices. FIG. 4台の送電装置に対して第2パターンに対応する電流を流して電力を伝送する際のX-Y平面での漏洩電磁界のコンター図である。FIG. 7 is a contour diagram of a leakage electromagnetic field on the XY plane when power is transmitted by flowing current corresponding to the second pattern to four power transmission devices. 20台の送電装置に対して第2パターンに対応する電流を流して電力を伝送する際のX-Y平面での漏洩電磁界のコンター図である。FIG. 7 is a contour diagram of a leakage electromagnetic field on the XY plane when transmitting electric power by flowing a current corresponding to the second pattern to 20 power transmission devices. 各送電装置に対して第2パターンに対応する電流を流して電力を伝送する際の遠方漏洩電磁界の打ち消し効果を説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the effect of canceling a far-field leakage electromagnetic field when transmitting electric power by flowing a current corresponding to a second pattern to each power transmission device. 実施形態に係る非接触給電装置において各送電装置に第3パターンに対応する電流を流す際の各インバータ回路のスイッチング素子の状態を説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the state of the switching elements of each inverter circuit when a current corresponding to a third pattern is passed through each power transmission device in the non-contact power supply device according to the embodiment. 各送電装置に対して第3パターンに対応する電流を流して電力を伝送する際の遠方漏洩電磁界の打ち消し効果を説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the effect of canceling a far-field leakage electromagnetic field when transmitting electric power by flowing a current corresponding to a third pattern to each power transmission device. 4台の送電装置に対して第3パターンに対応する電流を流して電力を伝送する際のX-Y平面での漏洩電磁界のコンター図である。FIG. 7 is a contour diagram of a leakage electromagnetic field on an XY plane when transmitting electric power by flowing a current corresponding to a third pattern to four power transmission devices. 20台の送電装置に対して第3パターンに対応する電流を流して電力を伝送する際のX-Y平面での漏洩電磁界のコンター図である。FIG. 7 is a contour diagram of a leakage electromagnetic field on the XY plane when transmitting electric power by flowing a current corresponding to the third pattern to 20 power transmission devices. 4台の送電装置に対して第2パターンおよび第3パターンに対応する電流を流して給電する際の漏洩電磁界との差を説明するため説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the difference between the leakage electromagnetic field and the leakage electromagnetic field when power is supplied by flowing currents corresponding to the second pattern and the third pattern to four power transmission devices. 20台の送電装置に対して各パターンに対応する電流を流して給電する際の漏洩電磁界との差を説明するため説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the difference between the leakage electromagnetic field and the leakage electromagnetic field when power is supplied by flowing current corresponding to each pattern to 20 power transmission devices. 変形例に係る非接触給電装置の各送電装置における制御回路同士を接続する伝送ラインを説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a transmission line that connects control circuits in each power transmission device of a non-contact power supply device according to a modification. 6台の送電装置に対して第2パターンに対応する電流を流して電力を伝送する際のX-Y平面での漏洩電磁界のコンター図である。FIG. 7 is a contour diagram of a leakage electromagnetic field on the XY plane when transmitting electric power by flowing a current corresponding to the second pattern to six power transmission devices. 6台の送電装置に対して変形例で示すパターンに対応する電流を流して電力を伝送する際のX-Y平面での漏洩電磁界のコンター図である。FIG. 7 is a contour diagram of a leakage electromagnetic field on the XY plane when power is transmitted by flowing current corresponding to a pattern shown in a modified example to six power transmission devices. 6台の送電装置に対して第2パターンおよび変形例に示すパターンに対応する電流を流して給電する際の漏洩電磁界との差を説明するため説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the difference between leakage electromagnetic fields when supplying electric power by flowing currents corresponding to the second pattern and the pattern shown in the modified example to six power transmission devices.

本開示の一実施形態について図1~図19に基づいて説明する。本実施形態では、移動型ロボットRT1~RTmを用いた部品組付システムに本開示の非接触給電装置1を適用した例について説明する。各図面では、重力の方向である鉛直方向をZ方向とし、水平方向の一方向をX方向とし、Z方向およびX方向それぞれに直交する方向をY方向としている。 An embodiment of the present disclosure will be described based on FIGS. 1 to 19. In this embodiment, an example will be described in which the non-contact power supply device 1 of the present disclosure is applied to a component assembly system using mobile robots RT1 to RTm. In each drawing, the vertical direction, which is the direction of gravity, is the Z direction, one horizontal direction is the X direction, and the direction orthogonal to each of the Z direction and the X direction is the Y direction.

部品組付システムは、工場内に構築されたオートメーションシステムである。図1に示すように、部品組付システムは、工場内に設定された2列の組付ラインAL1、AL2を有する。部品組付システムは、2列の組付ラインAL1、AL2それぞれに配置されるm台の移動型ロボットRT1~RTmによって部品Pの組付作業を実施する。 The parts assembly system is an automation system built within the factory. As shown in FIG. 1, the parts assembly system has two assembly lines AL1 and AL2 set in a factory. The parts assembly system performs the assembly work of parts P by m mobile robots RT1 to RTm arranged in two assembly lines AL1 and AL2, respectively.

2列の組付ラインAL1、AL2は、基本的な構成要素が同様である。本実施形態では、2列の組付ラインAL1、AL2それぞれの構成要素に対して同一の参照符号を付して説明する。 The two assembly lines AL1 and AL2 have the same basic components. In this embodiment, the components of the two assembly lines AL1 and AL2 will be described with the same reference numerals.

組付ラインAL1、AL2には、移動型ロボットRT1~RTmよりも多いn個の棚SFが、Y方向に沿って一列に並んで配置されている。図1等では、一列に並ぶ棚SFを個別に特定できるように、棚SFの「SF」に対してY方向の一端側から数えた際の数字等を付加している。例えば、Y方向の一方側の端にある棚SFを「SF1」とし、Y方向の他方側の端にある棚SFを「SFn」としている。 On the assembly lines AL1 and AL2, n shelves SF, which are more than the mobile robots RT1 to RTm, are arranged in a line along the Y direction. In FIG. 1 and the like, a number, etc. when counted from one end side in the Y direction is added to "SF" of the shelves SF so that the shelves SF arranged in a row can be individually specified. For example, the shelf SF at one end in the Y direction is designated as "SF1", and the shelf SF at the other end in the Y direction is designated as "SFn".

複数の棚SFそれぞれには、複数の通い箱RBがX方向に沿って並んで配置されている。通い箱RBは、或る製品を構成する複数種の部品Pを収容するための箱である。同じ棚SFに配置される通い箱RB(すなわち、X方向に並ぶ通い箱RB)には、同種の部品Pが収容されている。また、異なる棚SFに収容される通い箱RB(すなわち、Y方向に並ぶ通い箱RB)には、異種の部品Pが収容されている。 A plurality of returnable boxes RB are arranged in line along the X direction on each of the plurality of shelves SF. The returnable box RB is a box for accommodating a plurality of types of parts P that constitute a certain product. The same type of parts P are stored in returnable boxes RB arranged on the same shelf SF (that is, returnable boxes RB lined up in the X direction). Further, different types of parts P are stored in returnable boxes RB stored in different shelves SF (that is, returnable boxes RB lined up in the Y direction).

図2に示すように、複数の棚SFそれぞれには、通い箱RBをY方向にスライド移動させる搬送装置CDが設けられている。この搬送装置CDによって、複数の棚SFの間で通い箱RBを入れ替えることが可能になっている。 As shown in FIG. 2, each of the plurality of shelves SF is provided with a transport device CD that slides the returnable box RB in the Y direction. This transport device CD allows returnable boxes RB to be exchanged between a plurality of shelves SF.

複数の棚SFそれぞれには、X方向のうち移動型ロボットRT1~RTmの移動経路MR側に、非接触給電装置1の一部を構成する送電装置PTDが設けられている。具体的には、送電装置PTDは、各棚SFの移動経路MR側の側面に対して取り付けられている。本実施形態の組付ラインAL1、AL2には、各棚SFに対応してn個の送電装置PTDが設けられている。複数の送電装置PTDには、4以上の送電装置PTDが所定方向に列をなして並ぶ送電装置群PTUが含まれる。本実施形態では、n個の送電装置PTDがY方向に沿って所定の間隔(例えば、1m程度)をあけて配置されている。このため、送電装置群PTUは、Y方向に沿って列をなして並んで配置されたn個の送電装置PTDで構成される。なお、本実施形態の送電装置群PTUは、4台または4の倍数となる台数の送電装置PTDで構成される。 Each of the plurality of shelves SF is provided with a power transmission device PTD, which constitutes a part of the non-contact power supply device 1, on the moving path MR side of the mobile robots RT1 to RTm in the X direction. Specifically, the power transmission device PTD is attached to the side surface of each shelf SF on the moving path MR side. In the assembly lines AL1 and AL2 of this embodiment, n power transmission devices PTD are provided corresponding to each shelf SF. The plurality of power transmitting devices PTD includes a power transmitting device group PTU in which four or more power transmitting devices PTD are arranged in a row in a predetermined direction. In this embodiment, n power transmission devices PTD are arranged along the Y direction at predetermined intervals (for example, about 1 m). Therefore, the power transmission device group PTU is composed of n power transmission devices PTD arranged in a row along the Y direction. Note that the power transmitting device group PTU of this embodiment is configured of four power transmitting devices PTD or a multiple of four power transmitting devices PTD.

ここで、図1等では、一列に並ぶ送電装置PTDを個別に特定できるように、送電装置PTDの「PTD」に対してY方向の一端側から数えた際の数字を付加している。例えば、Y方向の一方側の端にある送電装置PTDを「PTD1」とし、Y方向の他方側の端にある送電装置PTDを「PTDn」としている。 Here, in FIG. 1 and the like, a number counted from one end in the Y direction is added to "PTD" of the power transmitting devices PTD so that the power transmitting devices PTD arranged in a row can be individually identified. For example, the power transmission device PTD located at one end in the Y direction is designated as "PTD1", and the power transmission device PTD located at the other end in the Y direction is designated as "PTDn".

送電装置PTDは、電力を非接触で送電するための装置である。送電装置PTDは、移動型ロボットRT1~RTmに搭載された受電装置PRDを介して移動型ロボットRT1~RTmの蓄電装置BTに電力を供給する。送電装置PTDの詳細は後述する。 The power transmission device PTD is a device for contactlessly transmitting power. Power transmitting device PTD supplies power to power storage devices BT of mobile robots RT1 to RTm via power receiving devices PRD mounted on mobile robots RT1 to RTm. Details of the power transmission device PTD will be described later.

図2および図3に示すように、送電装置PTDは、AC/DCコンバータADCの出力電極の間に並列接続されている。AD/DCコンバータADCは、系統電源SPの商用周波数の電圧を直流電圧に変換する電圧変換装置である。 As shown in FIGS. 2 and 3, the power transmission device PTD is connected in parallel between the output electrodes of the AC/DC converter ADC. The AD/DC converter ADC is a voltage converter that converts the commercial frequency voltage of the system power supply SP into a DC voltage.

系統電源SPは、電力会社等によって提供され電力網である電力系統から電力を受ける交流電源である。系統電源SPは、例えば、出力電圧200V、周波数60Hzとなる三相の交流電圧を出力する。なお、系統電源SPは、出力電圧200V、周波数50Hzとなる単相の交流電圧を出力するようになっていてもよい。 The system power source SP is an AC power source that receives power from a power system that is a power grid provided by a power company or the like. The system power supply SP outputs, for example, a three-phase AC voltage with an output voltage of 200 V and a frequency of 60 Hz. Note that the system power supply SP may be configured to output a single-phase AC voltage with an output voltage of 200 V and a frequency of 50 Hz.

ここで、移動型ロボットRT1~RTmの移動経路MRは、複数の棚SFそれぞれの側方に設定され、Y方向に沿って延びている。移動経路MRにおいて送電装置PTDが配置されている位置が、移動型ロボットRT1~RTmの蓄電装置BTを充電するための充電スポットになっている。 Here, the movement paths MR of the mobile robots RT1 to RTm are set on the sides of each of the plurality of shelves SF and extend along the Y direction. The position where the power transmission device PTD is placed on the movement route MR is a charging spot for charging the power storage devices BT of the mobile robots RT1 to RTm.

移動型ロボットRT1~RTmは、複数の棚SFの間を移動して必要な部品Pを通い箱RBからピックアップするとともに、複数の棚SFの間を移動する間にピックアップした部品同士の組付作業を実施する。移動型ロボットRT1~RTmは、運搬台車CV、マニピュレータMP、蓄電装置BT、機器制御回路CU、受電装置PRDを含んでいる。本実施形態では、移動型ロボットRT1~RTmが本開示の移動車に対応している。 The mobile robots RT1 to RTm move between multiple shelves SF to pick up necessary parts P from returnable boxes RB, and assemble the parts picked up while moving between multiple shelves SF. Implement. Mobile robots RT1 to RTm include a transport vehicle CV, a manipulator MP, a power storage device BT, a device control circuit CU, and a power receiving device PRD. In this embodiment, mobile robots RT1 to RTm correspond to the mobile vehicle of the present disclosure.

運搬台車CVは、マニピュレータMP等が設置される土台BS、図示しない電動モータによって回転駆動される車輪WLを有する。運搬台車CVは、機器制御回路CUからの指令に基づいて、車輪WLが回転駆動されることで任意の棚SFの前に移動可能になっている。 The transport vehicle CV has a base BS on which a manipulator MP and the like are installed, and wheels WL that are rotationally driven by an electric motor (not shown). The transport vehicle CV is movable in front of any shelf SF by rotationally driving the wheels WL based on a command from the equipment control circuit CU.

マニピュレータMPは、双腕型のロボットアームAM1、AM2を備える。マニピュレータMPは、機器制御回路CUからの指令に基づいて、部品Pのピッキング作業や組付作業を実施可能になっている。マニピュレータMPは、例えば、一方のロボットアームAM1で通い箱RBからピックアップした部品Pを他方のロボットアームAM2と協働して他の部品Pに対して組み付ける。 Manipulator MP includes dual-arm robot arms AM1 and AM2. The manipulator MP is capable of picking and assembling parts P based on commands from the equipment control circuit CU. The manipulator MP, for example, assembles a part P picked up from a returnable box RB with one robot arm AM1 onto another part P in cooperation with the other robot arm AM2.

蓄電装置BTは、運搬台車CVの車輪WLおよびマニピュレータMP等の電気負荷ELの電力源である。蓄電装置BTは、リチウムバッテリLB、リチウムバッテリLBの蓄電残量(SOC:State Of Chargeの略称)を検出するSOC検出回路SCを備える。リチウムバッテリLB、充電および放電が可能な非水系の二次電池である。リチウムバッテリLBは、送電装置PTDから送電される電力を蓄えることが可能になっている。 Power storage device BT is a power source for electric loads EL such as wheels WL of transport vehicle CV and manipulator MP. Power storage device BT includes a lithium battery LB and an SOC detection circuit SC that detects the remaining amount of power stored in the lithium battery LB (SOC: State of Charge). Lithium battery LB is a nonaqueous secondary battery that can be charged and discharged. The lithium battery LB is capable of storing power transmitted from the power transmission device PTD.

機器制御回路CUは、プロセッサおよびメモリを含むコンピュータ、当該コンピュータの周辺回路等によって構成されている。機器制御回路CUは、予めメモリに記憶されるコンピュータプログラムにしたがって各種の機器制御処理を実行する。この機器制御処理の実行によって運搬台車CVの車輪WLおよびマニピュレータMP等の電気負荷ELを制御する。 The device control circuit CU includes a computer including a processor and a memory, peripheral circuits of the computer, and the like. The device control circuit CU executes various device control processes according to computer programs stored in advance in a memory. By executing this equipment control process, the electric loads EL such as the wheels WL of the transport vehicle CV and the manipulator MP are controlled.

受電装置PRDは、送電装置PTDから出力される電力を非接触で受電し、受電した電力を移動型ロボットRT1~RTmの蓄電装置BTに対して供給する装置である。受電装置PRDは、送電装置PTDとともに非接触給電装置1を構成している。 The power receiving device PRD is a device that contactlessly receives power output from the power transmitting device PTD and supplies the received power to the power storage devices BT of the mobile robots RT1 to RTm. The power receiving device PRD constitutes the contactless power feeding device 1 together with the power transmitting device PTD.

ここで、図1等では、移動型ロボットRT1~RTmの受電装置PRDを個別に特定できるように、「PRD」に対してY方向の一端側から数えた際の数字を付加したものを受電装置PRDの参照符号としている。例えば、Y方向の一方側の端にある移動型ロボットRT1の受電装置PRDを「PRD1」とし、Y方向の他方側の端にある移動型ロボットRTmの受電装置PRDを「PRDm」としている。 Here, in FIG. 1, etc., in order to individually identify the power receiving devices PRD of the mobile robots RT1 to RTm, the power receiving devices are added with a number counted from one end in the Y direction to "PRD". This is the reference code for PRD. For example, the power receiving device PRD of the mobile robot RT1 located at one end in the Y direction is designated as "PRD1", and the power receiving device PRD of the mobile robot RTm located at the other end in the Y direction is designated as "PRDm".

以下、非接触給電装置1の全体構成について図3を参照しつつ説明する。非接触給電装置1は、図2および図3に示すように、n台(n≧4)の送電装置PTDおよびm台(4≦m<n)の受電装置PRDを含んでいる。非接触給電装置1は、送電装置PTDおよび受電装置PRDがX方向に対向するように移動型ロボットRT1~RTmが位置合わせされると、送電装置PTDから受電装置PRDへと電力が供給されるように構成されている。 Hereinafter, the overall configuration of the non-contact power supply device 1 will be described with reference to FIG. 3. As shown in FIGS. 2 and 3, the contactless power supply device 1 includes n (n≧4) power transmitting devices PTD and m (4≦m<n) power receiving devices PRD. The contactless power supply device 1 is configured such that when the mobile robots RT1 to RTm are aligned so that the power transmitting device PTD and the power receiving device PRD face each other in the X direction, power is supplied from the power transmitting device PTD to the power receiving device PRD. It is composed of

送電装置PTDそれぞれは、送電コイル20、インバータ回路21、受電装置PRD側と通信する通信回路22、制御回路23、受光素子24等を備える。 Each of the power transmitting devices PTD includes a power transmitting coil 20, an inverter circuit 21, a communication circuit 22 that communicates with the power receiving device PRD side, a control circuit 23, a light receiving element 24, and the like.

インバータ回路21は、送電コイル20に対して交流電流を出力するものである。インバータ回路21は、第1スイッチング素子211、第2スイッチング素子212、第3スイッチング素子213、第4スイッチング素子214、平滑コンデンサ215を備える。インバータ回路21は制御回路23によって制御される。 The inverter circuit 21 outputs alternating current to the power transmission coil 20. The inverter circuit 21 includes a first switching element 211, a second switching element 212, a third switching element 213, a fourth switching element 214, and a smoothing capacitor 215. Inverter circuit 21 is controlled by control circuit 23 .

平滑コンデンサ215は、AC/DCコンバータADCの出力電圧を平滑化するためのものである。平滑コンデンサ215は、AC/DCコンバータADCの出力電極の間に接続されている。 The smoothing capacitor 215 is for smoothing the output voltage of the AC/DC converter ADC. Smoothing capacitor 215 is connected between the output electrodes of AC/DC converter ADC.

第1スイッチング素子211および第2スイッチング素子212は、AC/DCコンバータADCの出力電極の間に直列に接続されている。第3スイッチング素子213および第4スイッチング素子214は、AC/DCコンバータADCの出力電極の間に直列に接続されている。第1スイッチング素子211および第2スイッチング素子212の直列接続体と第3スイッチング素子213および第4スイッチング素子214の直列接続体とは、電気的に並列に接続されている。 The first switching element 211 and the second switching element 212 are connected in series between the output electrodes of the AC/DC converter ADC. The third switching element 213 and the fourth switching element 214 are connected in series between the output electrodes of the AC/DC converter ADC. The series connection body of the first switching element 211 and the second switching element 212 and the series connection body of the third switching element 213 and the fourth switching element 214 are electrically connected in parallel.

各スイッチング素子211、212、213、214は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ等の各種の半導体素子が用いられる。 For each of the switching elements 211, 212, 213, and 214, various semiconductor elements such as an insulated gate bipolar transistor, a field effect transistor, and a bipolar transistor are used.

第1スイッチング素子211および第2スイッチング素子212の接続部T1、第3スイッチング素子213および第4スイッチング素子214の接続部T2は、インバータ回路21における交流電圧の出力電極を構成している。インバータ回路21は、各スイッチング素子211、212、213、214のスイッチングによって、AC/DCコンバータADCの出力電圧に基づいて接続部T1、T2から交流電圧を出力する。インバータ回路21の制御方式は、例えば、フェーズ・シフト型のPWM制御が用いられる。 A connecting portion T1 between the first switching element 211 and the second switching element 212, and a connecting portion T2 between the third switching element 213 and the fourth switching element 214 constitute an output electrode of the AC voltage in the inverter circuit 21. The inverter circuit 21 outputs an alternating current voltage from the connections T1 and T2 based on the output voltage of the AC/DC converter ADC by switching the respective switching elements 211, 212, 213, and 214. As a control method for the inverter circuit 21, for example, phase shift type PWM control is used.

送電コイル20は、インバータ回路21を流れる交流電流に基づいて電磁誘導によって送電する。送電コイル20は、互いに直列に接続されている。送電コイル20は、インバータ回路21の接続部T1、T2の間に接続されている。送電コイル20の詳細は後述する。 The power transmission coil 20 transmits power by electromagnetic induction based on the alternating current flowing through the inverter circuit 21 . The power transmission coils 20 are connected to each other in series. The power transmission coil 20 is connected between the connection portions T1 and T2 of the inverter circuit 21. Details of the power transmission coil 20 will be described later.

制御回路23は、プロセッサおよびメモリを含むコンピュータ、当該コンピュータの周辺回路等によって構成されている。制御回路23は、予めメモリに記憶されるコンピュータプログラムにしたがって各種の制御処理を実行する。この制御処理の実行によってインバータ回路21等を制御する。 The control circuit 23 is constituted by a computer including a processor and memory, peripheral circuits of the computer, and the like. The control circuit 23 executes various control processes according to computer programs stored in memory in advance. The inverter circuit 21 and the like are controlled by executing this control process.

受光素子24は、受電装置PRDに設けられた発光素子37とともに、送電装置PTDと受電装置PRDとの距離を測る距離センサDSを構成している。受光素子24は、発光素子37が発する光(例えば、赤外線)の強度を示す検出信号を出力する。 The light receiving element 24, together with the light emitting element 37 provided in the power receiving device PRD, constitutes a distance sensor DS that measures the distance between the power transmitting device PTD and the power receiving device PRD. The light receiving element 24 outputs a detection signal indicating the intensity of light (for example, infrared rays) emitted by the light emitting element 37.

ここで、各送電装置PTD1~PTDmは、一部がマスタ装置となり、他がスレーブ装置となるように、各々の装置がマスタ・スレーブ方式の伝送形態で接続されている。すなわち、各送電装置PTD1~PTDmは、各々のインバータ回路21を同期して駆動可能なように各々の制御回路23がマスタ・スレーブ方式の伝送形態で接続されている。各送電装置PTD1~PTDmは、Y方向の一方側に位置する送電装置PTD1の制御回路23が伝送ラインである差動ラインLのドライバDVを構成し、他の送電装置PTD2~PTDmの制御回路23が差動ラインLのレシーバRVを構成している。 Here, each of the power transmitting devices PTD1 to PTDm is connected in a master-slave transmission format so that some of the power transmitting devices PTD1 to PTDm serve as master devices and others serve as slave devices. That is, in each power transmission device PTD1 to PTDm, each control circuit 23 is connected in a master-slave type transmission configuration so that each inverter circuit 21 can be driven synchronously. In each of the power transmission devices PTD1 to PTDm, the control circuit 23 of the power transmission device PTD1 located on one side in the Y direction constitutes a driver DV of the differential line L which is a transmission line, and the control circuit 23 of the other power transmission devices PTD2 to PTDm constitutes the receiver RV of the differential line L.

図4は、一列に並ぶ4台の第1送電装置PTD1、第2送電装置PTD2、第3送電装置PTD3、第4送電装置PTD4によって送電装置群PTUが構成される場合の各送電装置PTD1~PTD4の伝送形態を示している。 FIG. 4 shows each power transmitting device PTD1 to PTD4 when a power transmitting device group PTU is configured by four power transmitting devices PTD1, second power transmitting device PTD2, third power transmitting device PTD3, and fourth power transmitting device PTD4 arranged in a row. The transmission format is shown below.

図4に示すように、各送電装置PTD1~PTD4は、Y方向の一方側に位置する第1送電装置PTD1の制御回路23の一部が伝送ラインである差動ラインLのドライバDPを構成する。また、第2送電装置PTD2、第3送電装置PTD3、第4送電装置PTD4の制御回路23の一部が差動ラインLのレシーバRVを構成している。伝送ラインである差動ラインLの末端には、100Ω程度の抵抗値を有する終端抵抗ERが配置されている。 As shown in FIG. 4, each of the power transmission devices PTD1 to PTD4 constitutes a driver DP of a differential line L in which a part of the control circuit 23 of the first power transmission device PTD1 located on one side in the Y direction is a transmission line. . Moreover, a part of the control circuit 23 of the second power transmission device PTD2, the third power transmission device PTD3, and the fourth power transmission device PTD4 constitutes the receiver RV of the differential line L. A terminating resistor ER having a resistance value of about 100Ω is arranged at the end of the differential line L, which is a transmission line.

マスタ装置である第1送電装置PTD1の制御回路23は、第2送電装置PTD2、第3送電装置PTD3、第4送電装置PTD4に対して同期信号および各スイッチング素子211~214の操作信号を出力する。 The control circuit 23 of the first power transmission device PTD1, which is a master device, outputs a synchronization signal and operation signals for each of the switching elements 211 to 214 to the second power transmission device PTD2, the third power transmission device PTD3, and the fourth power transmission device PTD4. .

一方、受電装置PRDは、受電コイル30、整流回路31、チョークコイル32、平滑コンデンサ33、電流センサ34、電圧センサ35、送電装置PTD側と通信する通信回路36、発光素子37、制御回路38等を備える。 On the other hand, the power receiving device PRD includes a power receiving coil 30, a rectifier circuit 31, a choke coil 32, a smoothing capacitor 33, a current sensor 34, a voltage sensor 35, a communication circuit 36 communicating with the power transmitting device PTD, a light emitting element 37, a control circuit 38, etc. Equipped with

受電コイル30は、送電コイル20からの電磁誘導によって受電する。受電コイル30は、互いに直列に接続されている。受電コイル30は、送電コイル20と対向可能なように所定の間隔をあけて配置されている。受電コイル30の詳細は後述する。 The power receiving coil 30 receives power from the power transmitting coil 20 by electromagnetic induction. Power receiving coils 30 are connected to each other in series. The power receiving coil 30 is arranged at a predetermined interval so as to be able to face the power transmitting coil 20. Details of the power receiving coil 30 will be described later.

整流回路31は、受電コイル30から出力される交流電圧を整流し、整流した電圧を出力電極315、316から出力する。整流回路31は、第1ダイオード311、第2ダイオード312、第3ダイオード313、第4ダイオード314を有するブリッジ回路で構成されている。第1ダイオード311および第4ダイオード314は、受電コイル30の出力電極P1、P2の間に直列に接続されている。第2ダイオード312および第3ダイオード313は、受電コイル30の出力電極P1、P2の間に直列に接続されている。第1ダイオード311および第4ダイオード314の直列接続体と第2ダイオード312および第3ダイオード313の直列接続体とは、電気的に並列に接続されている。 The rectifier circuit 31 rectifies the AC voltage output from the power receiving coil 30 and outputs the rectified voltage from the output electrodes 315 and 316. The rectifier circuit 31 includes a bridge circuit including a first diode 311, a second diode 312, a third diode 313, and a fourth diode 314. The first diode 311 and the fourth diode 314 are connected in series between the output electrodes P1 and P2 of the power receiving coil 30. The second diode 312 and the third diode 313 are connected in series between the output electrodes P1 and P2 of the power receiving coil 30. The series connection body of the first diode 311 and the fourth diode 314 and the series connection body of the second diode 312 and the third diode 313 are electrically connected in parallel.

ここで、受電コイル30の出力電極P1は、第1ダイオード311のアノード電極と第2ダイオード312のカソード電極との接続部である。また、受電コイル30の出力電極P2は、第3ダイオード313のカソード電極と第4ダイオード314のアノード電極との接続部である。 Here, the output electrode P1 of the power receiving coil 30 is a connection portion between the anode electrode of the first diode 311 and the cathode electrode of the second diode 312. Further, the output electrode P2 of the power receiving coil 30 is a connection portion between the cathode electrode of the third diode 313 and the anode electrode of the fourth diode 314.

チョークコイル32および平滑コンデンサ33は、整流回路31の出力電力の脈動を抑えるフィルタ回路を構成する。チョークコイル32は、整流回路31の出力電極315と平滑コンデンサ33の正極電極との間に直列に接続されている。平滑コンデンサ33は、整流回路31の出力電極315、316の間に接続されている。 The choke coil 32 and the smoothing capacitor 33 constitute a filter circuit that suppresses pulsations in the output power of the rectifier circuit 31. The choke coil 32 is connected in series between the output electrode 315 of the rectifier circuit 31 and the positive electrode of the smoothing capacitor 33. Smoothing capacitor 33 is connected between output electrodes 315 and 316 of rectifier circuit 31 .

整流回路31の出力電極315は、第1ダイオード311および第4ダイオード314のカソード電極同士の接続部である。また、整流回路31の出力電極316は、第2ダイオード312および第3ダイオード313のアノード電極同士の接続部である。 The output electrode 315 of the rectifier circuit 31 is a connection portion between the cathode electrodes of the first diode 311 and the fourth diode 314. Further, the output electrode 316 of the rectifier circuit 31 is a connection portion between the anode electrodes of the second diode 312 and the third diode 313.

電流センサ34および電圧センサ35は、蓄電装置BTと整流回路31との間に設けられている。電流センサ34は、蓄電装置BTの負極端子から整流回路31の出力電極316に流れる電流を検出する。電圧センサ35は、蓄電装置BTの両端子間の電圧を検出する。 Current sensor 34 and voltage sensor 35 are provided between power storage device BT and rectifier circuit 31. Current sensor 34 detects the current flowing from the negative terminal of power storage device BT to output electrode 316 of rectifier circuit 31. Voltage sensor 35 detects the voltage between both terminals of power storage device BT.

発光素子37は、受光素子24とともに距離センサDSを構成している。発光素子37は、光(例えば、赤外線)を発する発光ダイオードで構成される。発光素子37は、制御回路38によって作動が制御される。 The light emitting element 37 and the light receiving element 24 constitute a distance sensor DS. The light emitting element 37 is composed of a light emitting diode that emits light (for example, infrared light). The operation of the light emitting element 37 is controlled by a control circuit 38.

制御回路38は、プロセッサおよびメモリを含むコンピュータ、当該コンピュータの周辺回路等によって構成されている。制御回路38は、予めメモリに記憶されるコンピュータプログラムにしたがって各種の制御処理を実行する。 The control circuit 38 is constituted by a computer including a processor and memory, peripheral circuits of the computer, and the like. The control circuit 38 executes various control processes according to computer programs stored in memory in advance.

制御回路38は、送電装置PTD側の制御回路23と協働して、蓄電装置BTへの充電を行う充電制御処理等を実行する。例えば、充電制御処理では、蓄電装置BTのSOCが所定値以下になると、制御回路38が通信回路36を介して蓄電装置BTへの給電を要求する給電信号を送電装置3側に送信する。そして、充電制御処理では、例えば、送電装置3が通信回路22で受信した給電信号、受光素子24で検出される光の強度等に基づいてインバータ回路21を制御する。 The control circuit 38 cooperates with the control circuit 23 on the power transmission device PTD side to execute charging control processing for charging the power storage device BT. For example, in the charging control process, when the SOC of power storage device BT becomes equal to or less than a predetermined value, control circuit 38 transmits a power supply signal requesting power supply to power storage device BT via communication circuit 36 to power transmission device 3 side. In the charging control process, the inverter circuit 21 is controlled based on, for example, the power supply signal received by the power transmission device 3 through the communication circuit 22, the intensity of light detected by the light receiving element 24, and the like.

次に、本実施形態の送電コイル20および受電コイル30の詳細について図5~図7を参照する。 Next, FIGS. 5 to 7 will be referred to for details of the power transmitting coil 20 and the power receiving coil 30 of this embodiment.

図5および図6に示すように、送電コイル20は、送電パッドTPを構成するもので、磁束を遮蔽するカバーCで覆われている。このカバーCは、送電コイル20の双方を覆うことが可能な大きさを有する。カバーCは、アルミニウム等の金属材料で構成されている。 As shown in FIGS. 5 and 6, the power transmission coil 20 constitutes the power transmission pad TP, and is covered with a cover C that shields magnetic flux. This cover C has a size that can cover both of the power transmission coils 20. The cover C is made of a metal material such as aluminum.

送電コイル20は、コイル軸心がX方向に沿って延びる姿勢で配置されている。なお、コイル軸心は、送電コイル20の巻線の中心軸である。送電コイル20は、導体が捲回されたコイル部21Aおよび通電時にコイル部21Aに生ずる磁束を誘導するコア部22Aを有する。 The power transmission coil 20 is arranged with the coil axis extending along the X direction. Note that the coil axis is the central axis of the winding of the power transmission coil 20. The power transmission coil 20 has a coil portion 21A in which a conductor is wound and a core portion 22A that induces magnetic flux generated in the coil portion 21A when energized.

コイル部21Aは、図示しないボビンに対して導体であるリッツ線が捲回された巻線である。本実施形態のコイル部21Aは、10ターン程度の巻き数になっている。 The coil portion 21A is a winding in which a litz wire, which is a conductor, is wound around a bobbin (not shown). The coil portion 21A of this embodiment has a winding number of about 10 turns.

コア部22Aそれぞれは、磁性材料であるフェライトで形成されるフェライトコアで構成されている。コア部22Aは、コイル部21Aの一部を覆う形状になっている。本実施形態のコア部22Aは、断面形状が「E」の字となる形状を有する。 Each of the core portions 22A is composed of a ferrite core made of ferrite, which is a magnetic material. The core portion 22A has a shape that covers a part of the coil portion 21A. The core portion 22A of this embodiment has a cross-sectional shape of the letter "E".

具体的には、コア部22Aは、コイル軸方向においてコイル部21Aに対向する主面部221、主面部221に連なるとともにコイル軸方向の直交する方向においてコイル部21Aの最外周面と対向する一対の側面部222、223を有する。具体的には、コア部22Aは、コイル部21Aを支持するセンタポール224を有するE型のコアで構成されている。 Specifically, the core portion 22A includes a main surface portion 221 that faces the coil portion 21A in the coil axial direction, and a pair of main surface portions 221 that are continuous with the main surface portion 221 and that face the outermost circumferential surface of the coil portion 21A in a direction orthogonal to the coil axial direction. It has side parts 222 and 223. Specifically, the core portion 22A is constituted by an E-shaped core having a center pole 224 that supports the coil portion 21A.

主面部221は、X-Z平面に拡がる板状に形成されている。一対の側面部222、223は、コイル部21Aを介して互いに対向するように主面部221に立設されている。具体的には、一対の側面部222、223は、主面部221におけるZ方向の両端部からX方向の一方に向けて突き出ている。センタポール224は、コイル部21Aの中央部分(図示しないボビンの中央部分)を保持するものである。センタポール224は、一対の側面部222、223の間に配置され、主面部221におけるZ方向の中央部分からX方向の一方に向けて突き出ている。 The main surface portion 221 is formed into a plate shape that extends in the XZ plane. A pair of side portions 222 and 223 are erected on main surface portion 221 so as to face each other via coil portion 21A. Specifically, the pair of side surfaces 222 and 223 protrude from both ends of the main surface section 221 in the Z direction toward one side in the X direction. The center pole 224 holds the center portion of the coil portion 21A (the center portion of the bobbin, not shown). The center pole 224 is arranged between the pair of side parts 222 and 223, and protrudes from the central part of the main surface part 221 in the Z direction toward one side in the X direction.

図5および図7に示すように、受電コイル30は、受電パッドRPを構成するもので、磁束を遮蔽するカバーCで覆われている。このカバーCは、受電コイル30の双方を覆うことが可能な大きさを有する。カバーCは、アルミニウム等の金属材料で構成されている。 As shown in FIGS. 5 and 7, the power receiving coil 30 constitutes the power receiving pad RP and is covered with a cover C that shields magnetic flux. This cover C has a size that can cover both of the power receiving coils 30. The cover C is made of a metal material such as aluminum.

受電コイル30は、送電コイル20と基本的に共通の構造になっている。このため、受電コイル30における各構成要素に関する説明を簡略化する。 The power receiving coil 30 has basically the same structure as the power transmitting coil 20. Therefore, the explanation regarding each component in the power receiving coil 30 will be simplified.

受電コイル30は、コイル軸心がX方向に沿って延びる姿勢で配置されている。受電コイル30は、導体が捲回されたコイル部31Aおよび通電時にコイル部31Aに生ずる磁束を誘導するコア部32Aを有する。 The power receiving coil 30 is arranged with the coil axis extending along the X direction. The power receiving coil 30 has a coil portion 31A in which a conductor is wound and a core portion 32A that induces magnetic flux generated in the coil portion 31A when energized.

受電コイル30のコイル部31Aは、送電コイル20のコイル部21Aよりも少ない巻き数(例えば、1ターン)になっている。これにより、受電装置PRDは大電流に対応可能になっている。 The coil portion 31A of the power receiving coil 30 has a smaller number of turns (for example, one turn) than the coil portion 21A of the power transmitting coil 20. This allows the power receiving device PRD to handle large currents.

受電コイル30のコア部32Aは、送電コイル20のコア部22Aと線対称となるように配置され、送電コイル20のコア部22Aとともに磁気経路(すなわち、磁路)を形成する。具体的には、コア部32Aは、コイル部31Aに対向する主面部321、主面部321に連なる一対の側面部322、323、コイル部31Aを支持するセンタポール324を有するE型のコアで構成されている。 The core portion 32A of the power receiving coil 30 is arranged to be line symmetrical with the core portion 22A of the power transmitting coil 20, and forms a magnetic path (that is, a magnetic path) together with the core portion 22A of the power transmitting coil 20. Specifically, the core portion 32A is composed of an E-shaped core having a main surface portion 321 facing the coil portion 31A, a pair of side surfaces 322 and 323 continuous to the main surface portion 321, and a center pole 324 that supports the coil portion 31A. has been done.

ここで、図8に示すように、隣り合う送電装置PTDは、Y方向に所定の間隔(例えば、1m程度)をあけて配置されている。隣り合う送電装置PTDは、各々のコイル部31Aの間に各々の側面部322、323が介在しないように、各々の側面部322、323が一列に並ぶように配置されている。隣り合う送電装置PTDは、各々の側面部222、223がY方向に沿って一列に並ぶように配置されている。 Here, as shown in FIG. 8, adjacent power transmission devices PTD are arranged at a predetermined interval (for example, about 1 m) in the Y direction. Adjacent power transmission devices PTD are arranged so that the side surfaces 322 and 323 are lined up in a line so that the side surfaces 322 and 323 are not interposed between the coil portions 31A. Adjacent power transmission devices PTD are arranged such that their respective side surfaces 222 and 223 are lined up in a row along the Y direction.

このように構成される非接触給電装置1は、送電装置PTDから受電装置PRDに電力を供給する際、送電コイル20と受電コイル30とが互いに対向する位置に位置決めされた状態で、送電コイル20に電流を供給する。具体的には、送電装置PTDから受電装置PRDに電力を供給する際には、送電コイル20および受電コイル30は、X方向に所定の隙間をあけて対向する位置に位置決めされる。これにより、送電コイル20および受電コイル30は、非接触状態でトランス結合され、電磁誘導が効率よく行われる。 In the contactless power feeding device 1 configured as described above, when power is supplied from the power transmitting device PTD to the power receiving device PRD, the power transmitting coil 20 and the power receiving coil 30 are positioned at positions facing each other. supply current to. Specifically, when power is supplied from the power transmitting device PTD to the power receiving device PRD, the power transmitting coil 20 and the power receiving coil 30 are positioned to face each other with a predetermined gap in the X direction. Thereby, the power transmitting coil 20 and the power receiving coil 30 are transformer-coupled in a non-contact state, and electromagnetic induction is efficiently performed.

次に、部品組付システムの作動の概略を説明する。部品組付システムは、機器制御回路CUによって運搬台車CVの車輪WLが駆動されると、移動型ロボットRT1~RTmが移動経路ML上を移動する。 Next, an outline of the operation of the parts assembly system will be explained. In the parts assembly system, when the wheels WL of the transport vehicle CV are driven by the equipment control circuit CU, the mobile robots RT1 to RTm move on the movement path ML.

移動型ロボットRT1~RTmは、所定の棚SFの通い箱RBの前で停止し、マニピュレータMPによって通い箱RBから所望の部品Pをピックアップする。マニピュレータMPで部品Pをピックアップすると、移動型ロボットRT1~RTmは、部品Pの組付作業を実施しながら次に組み付ける部品Pがバラ積みされた通い箱RBの前に移動する。そして、当該通い箱RBの前で停止して、次に組み付ける部品Pをピックアップする。 The mobile robots RT1 to RTm stop in front of a returnable box RB on a predetermined shelf SF, and pick up a desired part P from the returnable box RB using a manipulator MP. When a part P is picked up by the manipulator MP, the mobile robots RT1 to RTm perform assembly work on the part P and move in front of the returnable box RB in which the parts P to be assembled next are stacked in bulk. Then, it stops in front of the returnable box RB and picks up the part P to be assembled next.

このように、部品組付システムでは、部品Pのピッキングおよび組付作業が移動型ロボットRT1~RTmによって自動的に繰り返される。 In this manner, in the parts assembly system, the picking and assembly operations of parts P are automatically repeated by the mobile robots RT1 to RTm.

非接触給電装置1は、受光素子24で検出される受光強度に基づいて、通い箱RBの前で停止しているか否かを判定する。そして、移動型ロボットRT1~RTmが通い箱RBの前で停止している場合に、各棚SFに設けた送電装置PTDから移動型ロボットRT1~RTmの受電装置PRDに向けて電力を供給する。すなわち、非接触給電装置1は、マニピュレータMPで部品Pをピックアップしている間に、送電装置PTDから受電装置PRDに向けて電力を供給する。受電装置PRDは、送電装置PTDからの受電電力を整流回路31で整流した後、蓄電装置BTに充電する。 The non-contact power supply device 1 determines whether it is stopped in front of the returnable box RB based on the intensity of light received by the light receiving element 24. Then, when the mobile robots RT1 to RTm are stopped in front of the returnable box RB, power is supplied from the power transmission device PTD provided on each shelf SF to the power receiving device PRD of the mobile robots RT1 to RTm. That is, the contactless power supply device 1 supplies power from the power transmission device PTD to the power reception device PRD while the manipulator MP is picking up the component P. Power receiving device PRD rectifies the received power from power transmitting device PTD using rectifier circuit 31, and then charges power storage device BT.

以上の如く、非接触給電装置1は、部品Pのピッキング時に移動型ロボットRT1~RTmの蓄電装置BTを充電する。非接触給電装置1によると、従来の如く、棚SFが配置されたエリアとは異なるエリアに移動型ロボットRT1~RTmの給電エリアを設定するものに比べて、給電に伴う稼働率低下を抑え、コストの高い移動型ロボットRT1~RTmの余剰を減らすことができる。すなわち、移動型ロボットRT1~RTmに対して非接触給電装置1を適用することで、余剰ロボットを減らして設備導入コストを削減できる。 As described above, the non-contact power supply device 1 charges the power storage devices BT of the mobile robots RT1 to RTm when picking a part P. According to the non-contact power supply device 1, compared to the conventional system in which the power supply area of the mobile robots RT1 to RTm is set in an area different from the area where the shelves SF are arranged, a decrease in the operating rate due to power supply is suppressed, The surplus of high-cost mobile robots RT1 to RTm can be reduced. That is, by applying the non-contact power supply device 1 to the mobile robots RT1 to RTm, it is possible to reduce the number of redundant robots and reduce the equipment installation cost.

但し、例えば、単純に1m程度の間隔をあけて送電装置PTDを設置すると、複数台の移動型ロボットRT1~RTmを同時に充電する際に、送電パッドTPおよび受電パッドRPに生ずる漏洩電磁界が合成され、遠方に生ずる漏洩電磁界が規制値を超えてしまう。 However, for example, if the power transmitting devices PTD are simply installed with an interval of about 1 m, the leakage electromagnetic fields generated at the power transmitting pad TP and the power receiving pad RP will be combined when charging multiple mobile robots RT1 to RTm at the same time. The leakage electromagnetic field generated at a distance exceeds the regulation value.

ここで、従来までの非接触給電装置1では、例えば、図9の第1パターンに示すように、送電装置群PTUを構成する各送電装置PTD1~PTDmの送電コイル20に同位相の電流を流し、複数台の移動型ロボットRT1~RTmを同時に充電する場合がある。この場合、各々の送電装置PTDおよび受電装置PRDに生ずる漏洩電磁界が合成される。 Here, in the conventional non-contact power transfer device 1, for example, as shown in the first pattern in FIG. , a plurality of mobile robots RT1 to RTm may be charged at the same time. In this case, leakage electromagnetic fields generated in each power transmitting device PTD and power receiving device PRD are combined.

図10は、各々の送電装置PTDの送電コイル20に第1パターンの電流(同位相の電流)を流して20台の移動型ロボットRT1~RTmを充電した際のX-Y平面での磁束分布を示すコンター図である。なお、図10は、送電パッドTPおよび受電パッドRPの隙間が4mm、送電パッドTPおよび受電パッドRPが適正位置からY方向およびZ方向に10mmずれた状態(Gap=4mm、ΔY=10mm、ΔZ=10mm)での磁束分布を示している。 FIG. 10 shows the magnetic flux distribution on the XY plane when 20 mobile robots RT1 to RTm are charged by flowing a first pattern of current (current with the same phase) through the power transmission coil 20 of each power transmission device PTD. FIG. Note that FIG. 10 shows a state where the gap between the power transmission pad TP and the power reception pad RP is 4 mm, and the power transmission pad TP and the power reception pad RP are deviated from the proper position by 10 mm in the Y direction and the Z direction (Gap=4 mm, ΔY=10 mm, ΔZ= 10 mm).

図10に示すように、各々の送電装置PTDの送電コイル20に同位相の電流を流す場合、各々の送電装置PTDおよび受電装置PRDに生ずる漏洩電磁界が合成される。これにより、遠方位置XPに生ずる漏洩電磁界が規制値を示すVaを超えてしまう。 As shown in FIG. 10, when currents of the same phase are passed through the power transmitting coils 20 of each power transmitting device PTD, leakage electromagnetic fields generated in each power transmitting device PTD and power receiving device PRD are combined. As a result, the leakage electromagnetic field generated at the far position XP exceeds the regulation value Va.

これに対して、例えば、図9に示す第2パターンのように、隣り合う送電装置PTD1~PTDmの送電コイル20に位相差が180度となる交流電流(逆位相の電流)を流して、複数台の移動型ロボットRT1~RTmを同時に充電することが考えられる。この場合、隣り合う送電装置PTDおよび受電装置PRDに生ずる漏洩電磁界が互いに打ち消し合うように作用する。 On the other hand, for example, as in the second pattern shown in FIG. 9, alternating currents (currents with opposite phases) having a phase difference of 180 degrees are passed through the power transmitting coils 20 of adjacent power transmitting devices PTD1 to PTDm, and multiple It is conceivable to charge the mobile robots RT1 to RTm at the same time. In this case, leakage electromagnetic fields generated in the adjacent power transmitting device PTD and power receiving device PRD act to cancel each other out.

図11は、隣り合う送電装置PTDの送電コイル20に第2パターンの電流(逆位相の電流)を流して4台の移動型ロボットRT1~RTmを充電した際のX-Y平面での磁束分布を示すコンター図である。また、図12は、隣り合う送電装置PTDの送電コイル20に第2パターンの電流を流して20台の移動型ロボットRT1~RT20を充電した際のX-Y平面での磁束分布を示すコンター図である。なお、図11および図12は、送電パッドTPおよび受電パッドRPの隙間が4mm、送電パッドTPおよび受電パッドRPが適正位置からY方向およびZ方向に10mmずれた状態(Gap=4mm、ΔY=10mm、ΔZ=10mm)での磁束分布を示している。 FIG. 11 shows the magnetic flux distribution on the XY plane when four mobile robots RT1 to RTm are charged by flowing a second pattern of current (current with opposite phase) to the power transmission coil 20 of the adjacent power transmission device PTD. FIG. Furthermore, FIG. 12 is a contour diagram showing the magnetic flux distribution on the XY plane when 20 mobile robots RT1 to RT20 are charged by flowing a second pattern of current to the power transmission coil 20 of the adjacent power transmission device PTD. It is. Note that FIGS. 11 and 12 show a state where the gap between the power transmission pad TP and the power reception pad RP is 4 mm, and the power transmission pad TP and the power reception pad RP are deviated from the proper position by 10 mm in the Y direction and the Z direction (Gap = 4 mm, ΔY = 10 mm). , ΔZ=10 mm).

図11および図12に示すように、隣り合う送電装置PTDの送電コイル20に逆位相の電流を流す場合、隣り合う送電装置PTDおよび受電装置PRDに生ずる漏洩電磁界が互いに打ち消し合うように作用する。これにより、遠方位置XPに生ずる漏洩電磁界が規制値を示すVaよりも小さくなる。 As shown in FIGS. 11 and 12, when currents with opposite phases flow through the power transmission coils 20 of adjacent power transmission devices PTD, leakage electromagnetic fields generated in the adjacent power transmission devices PTD and power reception devices PRD act to cancel each other out. . As a result, the leakage electromagnetic field generated at the far position XP becomes smaller than the regulation value Va.

しかし、本発明者らの検討によると、隣り合う送電装置PTDの送電コイル20に逆位相の電流を流して移動型ロボットRT1~RTmを充電する場合、送電装置群PTUの中央側に比べて送電装置群PTUの端部側での漏洩電磁界が顕著になることが判った。すなわち、隣り合う送電装置PTDの送電コイル20に第2パターンの電流(逆位相の電流)を流して移動型ロボットRT1~RTmを充電した場合、送電装置群PTUの端部側で漏洩電磁界を思ったように低減できない。 However, according to the studies of the present inventors, when charging the mobile robots RT1 to RTm by flowing currents of opposite phases to the power transmission coils 20 of adjacent power transmission devices PTD, the power transmission It has been found that the leakage electromagnetic field becomes noticeable on the end side of the device group PTU. That is, when the mobile robots RT1 to RTm are charged by flowing a second pattern of current (current with opposite phase) to the power transmission coil 20 of the adjacent power transmission device PTD, a leakage electromagnetic field is generated at the end side of the power transmission device group PTU. I can't reduce it as much as I expected.

ここで、図13および図15に示すように、送電装置群PTUを構成する送電装置PTDおよび受電装置PRDをY方向に隣り合う微小な電流要素Idyと仮定する。また、送電装置群PTUを構成する送電装置PTDについて、Y方向の一方側に位置するものから順に第1送電装置PTD1、第2送電装置PTD2、第3送電装置PTD3、第4送電装置PTD4とする。この第1送電装置PTD1、第2送電装置PTD2、第3送電装置PTD3、および第4送電装置PTD4は、この順に送電装置群PTUのY方向の一方側の端部からの距離が大きくなるように配置される。なお、本実施形態では、第1送電装置PTD1、第2送電装置PTD2、第3送電装置PTD3、および第4送電装置PTD4が、本開示の第1装置、第2装置、第3装置、および第4装置に対応している。 Here, as shown in FIGS. 13 and 15, it is assumed that the power transmitting device PTD and the power receiving device PRD that constitute the power transmitting device group PTU are minute current elements Idy adjacent to each other in the Y direction. Further, regarding the power transmitting devices PTD constituting the power transmitting device group PTU, those located on one side in the Y direction are referred to as a first power transmitting device PTD1, a second power transmitting device PTD2, a third power transmitting device PTD3, and a fourth power transmitting device PTD4. . The first power transmitting device PTD1, the second power transmitting device PTD2, the third power transmitting device PTD3, and the fourth power transmitting device PTD4 are arranged such that the distance from one end of the power transmitting device group PTU in the Y direction increases in this order. Placed. Note that in the present embodiment, the first power transmitting device PTD1, the second power transmitting device PTD2, the third power transmitting device PTD3, and the fourth power transmitting device PTD4 are the first power transmitting device, the second device, the third device, and the third power transmitting device of the present disclosure. Compatible with 4 devices.

隣り合う4つの送電装置PTDに逆位相の電流を流して移動型ロボットRT1~RTmを充電する場合、Y方向の端部の第1送電装置PTD1からR[m]離れた遠方位置XPでの漏洩電磁界ΔHは、ビオ・サバールの法則により図13に示す数式F1で表される。なお、図13に示すαは、Y方向における隣り合う送電装置PTD同士の間隔である。また、図13に示すθ1、θ2、θ3は、Y方向に平行な第1仮想線IL1と、遠方位置XPおよび第2送電装置PTD2、第3送電装置PTD3、第4送電装置PTD4を結ぶ第2~第4仮想線IL2~IL4とがなす角度である。 When charging mobile robots RT1 to RTm by flowing currents with opposite phases to four adjacent power transmitting devices PTD, leakage occurs at a distant position XP that is R [m] away from the first power transmitting device PTD1 at the end in the Y direction. The electromagnetic field ΔH is expressed by the formula F1 shown in FIG. 13 according to the Biot-Savart law. Note that α shown in FIG. 13 is the interval between adjacent power transmission devices PTD in the Y direction. Further, θ1, θ2, and θ3 shown in FIG. 13 are the second imaginary line IL1 that is parallel to the Y direction, and the second imaginary line that connects the far position XP, the second power transmitting device PTD2, the third power transmitting device PTD3, and the fourth power transmitting device PTD4. ~ This is the angle formed by the fourth virtual lines IL2 to IL4.

図13に示す数式F1によれば、第1送電装置PTD1に生ずる漏洩電磁界は、隣り合う第2送電装置PTD2に生ずる漏洩電磁界と打ち消し合うように作用する。その一方で、第2送電装置PTD2に隣接する第3送電装置PTD3に生ずる漏洩電磁界が合成されるように作用する。このため、隣り合う送電装置PTDに第2パターンの電流(逆位相の電流)を流して4台の移動型ロボットRT1~RTmを充電する場合、送電装置群PTUの端部側で漏洩電磁界を思ったように低減できない。 According to formula F1 shown in FIG. 13, the leakage electromagnetic field generated in the first power transmission device PTD1 acts to cancel out the leakage electromagnetic field generated in the adjacent second power transmission device PTD2. On the other hand, it acts so that the leakage electromagnetic fields generated in the third power transmitting device PTD3 adjacent to the second power transmitting device PTD2 are combined. Therefore, when charging the four mobile robots RT1 to RTm by flowing a second pattern of current (current with opposite phase) to the adjacent power transmission device PTD, the leakage electromagnetic field is generated at the end of the power transmission device group PTU. I can't reduce it as much as I expected.

これらを加味して、本実施形態では、図9の第3パターンに示すように、第1送電装置PTD1および第4送電装置PTD4の送電コイル20に同位相の電流を流し、第2送電装置PTD2および第3送電装置PTD3の送電コイル20に逆位相の電流を流す。すなわち、非接触給電装置1では、第2送電装置PTD2および第3送電装置PTD3は、通電時に各々の送電コイル20に生ずる磁界の向きが、通電時に第1送電装置PTD1の送電コイル20に生ずる磁界の向きと逆の方向となるように電流の位相が調整される。また、第4送電装置PTD4は、通電時に第4送電装置PTD4の送電コイル20に生ずる磁界の向きが通電時に第1送電装置PTD1の送電コイル20に生ずる磁界の向きと同じ方向となるように電流の位相が調整される。具体的には、非接触給電装置1は、図14に示すように、第2送電装置PTD2および第3送電装置PTD3の送電コイル20に対して、第1送電装置PTD1および第4送電装置PTD4の送電コイル20に流す交流電流と位相差が180度となる交流電流を流す。 Taking these into account, in this embodiment, as shown in the third pattern in FIG. And currents of opposite phases are passed through the power transmission coil 20 of the third power transmission device PTD3. That is, in the non-contact power supply device 1, the second power transmission device PTD2 and the third power transmission device PTD3 have the direction of the magnetic field generated in each power transmission coil 20 when energized is the same as the magnetic field generated in the power transmission coil 20 of the first power transmission device PTD1 when energized. The phase of the current is adjusted so that it is in the opposite direction. The fourth power transmitting device PTD4 also controls the current flow so that the direction of the magnetic field generated in the power transmitting coil 20 of the fourth power transmitting device PTD4 when energized is the same as the direction of the magnetic field generated in the power transmitting coil 20 of the first power transmitting device PTD1 when energized. The phase of is adjusted. Specifically, as shown in FIG. 14, the contactless power transfer device 1 connects the power transmitting coils 20 of the second power transmitting device PTD2 and the third power transmitting device PTD3 to the power transmitting coils 20 of the first power transmitting device PTD1 and the fourth power transmitting device PTD4. An alternating current having a phase difference of 180 degrees with the alternating current flowing through the power transmission coil 20 is passed.

このような給電態様によって移動型ロボットRT1~RTmを充電する場合、Y方向の端部に位置する第1送電装置PTD1からR[m]離れた遠方位置XPでの漏洩電磁界ΔHは、ビオ・サバールの法則により図15に示す数式F2で表される。 When charging the mobile robots RT1 to RTm using such a power supply mode, the leakage electromagnetic field ΔH at a far position XP that is R [m] away from the first power transmission device PTD1 located at the end in the Y direction is According to Savard's law, it is expressed by formula F2 shown in FIG. 15.

図15に示す数式F2によれば、第2送電装置PTD2および第3送電装置PTD3に生ずる漏洩電磁界が、第1送電装置PTD1に生ずる漏洩電磁界を打ち消すように作用する。このため、隣り合う送電装置PTDに第2パターンの電流(逆位相の電流)を流す場合に比べて、第1送電装置PTD1に生ずる漏洩電磁界を充分に低減させることができる。 According to formula F2 shown in FIG. 15, the leakage electromagnetic field generated in the second power transmission device PTD2 and the third power transmission device PTD3 acts to cancel the leakage electromagnetic field generated in the first power transmission device PTD1. Therefore, the leakage electromagnetic field generated in the first power transmitting device PTD1 can be sufficiently reduced compared to the case where the second pattern of current (current with opposite phase) flows through the adjacent power transmitting devices PTD.

また、第4送電装置PTD4に生ずる漏洩電磁界が、第2送電装置PTD2および第3送電装置PTD3に生ずる漏洩電磁界と打ち消すように作用する。このため、第2送電装置PTD2および第3送電装置PTD3に生ずる漏洩電磁界が必要以上に過大になってしまうことを抑制できる。 Further, the leakage electromagnetic field generated in the fourth power transmission device PTD4 acts to cancel the leakage electromagnetic field generated in the second power transmission device PTD2 and the third power transmission device PTD3. Therefore, it is possible to prevent the leakage electromagnetic field generated in the second power transmission device PTD2 and the third power transmission device PTD3 from becoming more excessive than necessary.

図16は、送電装置群PTUを構成する送電装置PTDの送電コイル20に第3パターンの電流を流して4台の移動型ロボットRT1~RTmを充電した際のX-Y平面での磁束分布を示すコンター図である。また、図17は、送電装置群PTUを構成する送電装置PTDの送電コイル20に第3パターンの電流を流して20台の移動型ロボットRT1~RT20を充電した際のX-Y平面での磁束分布を示すコンター図である。なお、図16および図17は、送電パッドTPおよび受電パッドRPの隙間が4mm、送電パッドTPおよび受電パッドRPが適正位置からY方向およびZ方向に10mmずれた状態(Gap=4mm、ΔY=10mm、ΔZ=10mm)での磁束分布を示している。 FIG. 16 shows the magnetic flux distribution on the XY plane when four mobile robots RT1 to RTm are charged by flowing a third pattern of current through the power transmission coil 20 of the power transmission device PTD that constitutes the power transmission device group PTU. FIG. Further, FIG. 17 shows the magnetic flux on the XY plane when 20 mobile robots RT1 to RT20 are charged by flowing a third pattern of current through the power transmission coil 20 of the power transmission device PTD that constitutes the power transmission device group PTU. It is a contour diagram showing distribution. Note that FIGS. 16 and 17 show a state in which the gap between the power transmission pad TP and the power reception pad RP is 4 mm, and the power transmission pad TP and the power reception pad RP are deviated from the proper position by 10 mm in the Y direction and the Z direction (Gap = 4 mm, ΔY = 10 mm). , ΔZ=10 mm).

図16および図17に示すように、送電装置群PTUを構成する送電装置PTDの送電コイル20に第3パターンの電流を流す場合、第2パターンの電流を流す場合に比べて、送電装置群PTUの端部側で漏洩電磁界を低減することができる。具体的には、遠方位置XPに生ずる漏洩電磁界の最大値は、図18および図19に示すように、第2パターンの電流を流す場合に比べて大幅に小さくなる。 As shown in FIGS. 16 and 17, when the third pattern of current is passed through the power transmission coil 20 of the power transmission device PTD that constitutes the power transmission device group PTU, the power transmission device group PTU The leakage electromagnetic field can be reduced on the end side. Specifically, as shown in FIGS. 18 and 19, the maximum value of the leakage electromagnetic field generated at the far position XP is significantly smaller than when the second pattern of current is passed.

以上説明した非接触給電装置1は、送電装置群PTUのY方向の一方側の第1送電装置PTD1および第4送電装置PTD4の送電コイル20に同位相の電流を流し、第2送電装置PTD2および第3送電装置PTD3の送電コイル20に逆位相の電流を流す。 The non-contact power supply device 1 described above allows currents of the same phase to flow through the power transmission coils 20 of the first power transmission device PTD1 and the fourth power transmission device PTD4 on one side in the Y direction of the power transmission device group PTU, and A current with an opposite phase is passed through the power transmission coil 20 of the third power transmission device PTD3.

これによると、送電装置群PTUでは、第1送電装置PTD1に近い第2送電装置PTD2および第3送電装置PTD3それぞれの送電コイル20に生ずる漏洩電磁界が第1送電装置PTD1に生ずる漏洩電磁界を打ち消すように作用する。この場合、従来の如く、第3送電装置PTD3の送電コイル20に生ずる磁界の向きを第1送電装置PTD1の送電コイル20に生ずる磁界の向きと同じ方向にする場合に比べて、第1送電装置PTD1に生ずる漏洩電磁界を充分に低減させることができる。 According to this, in the power transmission device group PTU, the leakage electromagnetic field generated in the power transmission coils 20 of the second power transmission device PTD2 and the third power transmission device PTD3, which are close to the first power transmission device PTD1, suppresses the leakage electromagnetic field generated in the first power transmission device PTD1. It acts to cancel it out. In this case, the first power transmitting device The leakage electromagnetic field generated in the PTD 1 can be sufficiently reduced.

また、第4送電装置PTD4の送電コイル20に生ずる磁界の向きが、第2送電装置PTD2および第3送電装置PTD3の送電コイル20に生ずる磁界の向きと逆の方向になっている。このため、第2送電装置PTD2および第3送電装置PTD3の送電コイル20に生ずる漏洩電磁界が必要以上に過大になってしまうことを抑制できる。 Further, the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil 20 of the fourth power transmission device PTD4 is opposite to the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil 20 of the second power transmission device PTD2 and the third power transmission device PTD3. Therefore, it is possible to suppress the leakage electromagnetic field generated in the power transmission coils 20 of the second power transmission device PTD2 and the third power transmission device PTD3 from becoming more excessive than necessary.

以上の如く、本実施形態の非接触給電装置1によれば、送電装置群PTUのうち少なくとも一方側の端部側での漏洩電磁界の低減させることができる。この結果、移動型ロボットRT1~RTmの給電エリアの設置の自由度が高まり、給電エリアの増加をさせることができるので、給電に伴う稼働率低下を抑制することができる。すなわち、移動型ロボットRT1~RTmに対して非接触給電装置1を適用すれば、余剰ロボットを減らして設備導入コストを削減できる。 As described above, according to the contactless power supply device 1 of the present embodiment, it is possible to reduce the leakage electromagnetic field at at least one end of the power transmission device group PTU. As a result, the degree of freedom in setting the power supply area of the mobile robots RT1 to RTm increases, and the power supply area can be increased, so that it is possible to suppress a decrease in the operating rate due to power supply. That is, by applying the non-contact power supply device 1 to the mobile robots RT1 to RTm, it is possible to reduce the number of redundant robots and reduce the equipment installation cost.

ところで、送電装置群PTUを構成する送電装置PTDが5以上ある場合、送電装置群PTUのうち、Y方向の他方側に位置する送電装置PTDから順に第5装置、第6装置、第7装置、第8装置とする。なお、第5装置、第6装置、第7装置、および第8装置は、この順に送電装置群PTUのY方向の他方側の端部からの距離が大きくなるように配置される。 By the way, when there are five or more power transmitting devices PTD constituting the power transmitting device group PTU, the fifth device, the sixth device, the seventh device, This is the eighth device. Note that the fifth device, the sixth device, the seventh device, and the eighth device are arranged such that the distance from the other end of the power transmission device group PTU in the Y direction increases in this order.

送電装置群PTUを構成する送電装置PTDが5以上ある場合、第5装置および第8装置の送電コイル20に同位相の電流を流し、第6装置および第7装置の送電コイル20に逆位相の電流を流す。すなわち、非接触給電装置1では、第6装置および第7装置は、通電時に各々の送電コイル20に生ずる磁界の向きが、通電時に第5装置の送電コイル20に生ずる磁界の向きと逆の方向となるように電流の位相が調整される。また、第8装置は、通電時に第8装置の送電コイル20に生ずる磁界の向きが通電時に第5装置の送電コイル20に生ずる磁界の向きと同じ方向となるように電流の位相が調整される。これにより、Y方向の一方側だけでなく他方側の端部でも漏洩電磁界を低減させることができる。すなわち、送電装置群PTUの両端部側での漏洩電磁界の低減させることができる。 When there are five or more power transmitting devices PTD constituting a power transmitting device group PTU, currents of the same phase are passed through the power transmitting coils 20 of the fifth device and the eighth device, and currents of opposite phase are passed through the power transmitting coils 20 of the sixth device and the seventh device. Flow an electric current. That is, in the non-contact power supply device 1, the direction of the magnetic field generated in each of the power transmission coils 20 of the sixth device and the seventh device when energized is opposite to the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil 20 of the fifth device when energized. The phase of the current is adjusted so that Further, in the eighth device, the phase of the current is adjusted so that the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil 20 of the eighth device when energized is the same as the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil 20 of the fifth device when energized. . Thereby, the leakage electromagnetic field can be reduced not only at one end in the Y direction but also at the other end. That is, the leakage electromagnetic field at both ends of the power transmission device group PTU can be reduced.

また、送電装置群PTUは、一部の送電装置PTDがマスタ装置となり、他の送電装置PTDがスレーブ装置となるように各々の装置がマスタ・スレーブ方式の伝送形態で接続されている。このように、送電装置群PTUを構成する各々の装置をマスタ・スレーブ方式の伝送形態で接続すれば、送電装置群PTUを構成する各々の装置の送電コイル20に流す電流の位相調整を簡易に実現することができる。 Further, in the power transmission device group PTU, each device is connected in a master-slave transmission format such that some power transmission devices PTD serve as master devices and other power transmission devices PTD serve as slave devices. In this way, by connecting each device that makes up the power transmission device group PTU in a master-slave transmission mode, it is possible to easily adjust the phase of the current flowing through the power transmission coil 20 of each device that makes up the power transmission device group PTU. It can be realized.

(変形例)
送電装置群PTUは、4以上の送電装置PTDで構成されていれば、4台および4の倍数以外の台数の送電装置PTDで構成されていてもよい。
(Modified example)
As long as the power transmitting device group PTU is composed of four or more power transmitting devices PTD, it may be composed of a number of power transmitting devices PTD other than four or a multiple of four.

送電装置群PTUは、例えば、図20に示すように、6台の送電装置PTDで構成されていてもよい。この構成の場合、送電装置群PTUの一端側から1つ目の送電装置PTD1と一端側から4つ目の送電装置PTD4の送電コイル20に同位相の電流を流し、一端側から2つ目と3つ目の送電装置PTD2、PTD3の送電コイル20に逆位相の電流を流す。加えて、送電装置群PTUの他端側から1つ目の送電装置PTD6と他端側から4つ目の送電装置PTD3の送電コイル20に同位相の電流を流し、他端側から2つ目と3つ目の送電装置PTD5、PTD4の送電コイル20に逆位相の電流を流す。このように構成すれば、上述の実施形態と説明したものと同様の効果を得ることができる。 For example, as shown in FIG. 20, the power transmission device group PTU may include six power transmission devices PTD. In this configuration, currents of the same phase are passed through the power transmitting coils 20 of the first power transmitting device PTD1 from one end side of the power transmitting device group PTU and the power transmitting coil 20 of the fourth power transmitting device PTD4 from the one end side, and Currents with opposite phases are passed through the power transmission coils 20 of the third power transmission devices PTD2 and PTD3. In addition, currents of the same phase are passed through the power transmitting coils 20 of the first power transmitting device PTD6 from the other end side of the power transmitting device group PTU and the power transmitting coil 20 of the fourth power transmitting device PTD3 from the other end side. Currents with opposite phases are passed through the power transmission coils 20 of the third power transmission devices PTD5 and PTD4. With this configuration, the same effects as those described in the above embodiment can be obtained.

ここで、図21は、隣り合う送電装置PTDの送電コイル20に逆位相の電流を流して6台の移動型ロボットRT1~RTmを充電した際のX-Y平面での磁束分布を示すコンター図である。また、図22は、送電装置群PTUを構成する送電装置PTDの送電コイル20に本変形例の態様で電流を流して6台の移動型ロボットRT1~RTmを充電した際のX-Y平面での磁束分布を示すコンター図である。なお、図21および図22は、送電パッドTPおよび受電パッドRPの隙間が4mm、送電パッドTPおよび受電パッドRPが適正位置からY方向およびZ方向に10mmずれた状態(Gap=4mm、ΔY=10mm、ΔZ=10mm)での磁束分布を示している。 Here, FIG. 21 is a contour diagram showing the magnetic flux distribution on the XY plane when six mobile robots RT1 to RTm are charged by flowing currents of opposite phases to the power transmission coils 20 of adjacent power transmission devices PTD. It is. Further, FIG. 22 shows an XY plane when six mobile robots RT1 to RTm are charged by applying current to the power transmission coil 20 of the power transmission device PTD constituting the power transmission device group PTU in the mode of this modification. FIG. 3 is a contour diagram showing the magnetic flux distribution of FIG. Note that FIGS. 21 and 22 show a state in which the gap between the power transmission pad TP and the power reception pad RP is 4 mm, and the power transmission pad TP and the power reception pad RP are deviated from the proper position by 10 mm in the Y direction and the Z direction (Gap = 4 mm, ΔY = 10 mm). , ΔZ=10 mm).

図21および図22に示すように、送電装置群PTUを構成する送電装置PTDの送電コイル20に本変形例の態様で電流を流す場合、隣り合う送電装置PTDに逆位相の電流を流す場合に比べて、送電装置群PTUの端部側で漏洩電磁界を低減することができる。具体的には、遠方位置XPに生ずる漏洩電磁界の最大値は、図23に示すように規制値を示すVaに比べて大幅に小さくなる。 As shown in FIGS. 21 and 22, when a current is caused to flow in the power transmission coil 20 of a power transmission device PTD constituting a power transmission device group PTU in the mode of this modification, when a current with an opposite phase is caused to flow through an adjacent power transmission device PTD, In comparison, the leakage electromagnetic field can be reduced on the end side of the power transmission device group PTU. Specifically, the maximum value of the leakage electromagnetic field generated at the far position XP is significantly smaller than Va, which indicates the regulation value, as shown in FIG.

(他の実施形態)
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
Although typical embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways, for example, as described below.

上述の実施形態では、2列の組付ラインAL1、AL2を有するシステムに本開示の非接触給電装置1を適用した例について説明したが、非接触給電装置1は、例えば、1列または3列以上の組付ラインを有するシステムにも適用可能である。 In the above-described embodiment, an example was described in which the contactless power supply device 1 of the present disclosure is applied to a system having two rows of assembly lines AL1 and AL2. It is also applicable to a system having the above assembly line.

上述の実施形態では、4以上の送電装置PTDが所定の間隔をあけてY方向に沿って一列に並んでいるものを例示したが、非接触給電装置1は、これに限定されず、例えば、複数の送電装置PTDの一部が、Y方向に沿って一列に並んでいなくてもよい。なお、送電装置群PTUは、例えば、X方向に沿って一列に並ぶ送電装置PTDによって構成されていてもよい。 In the above-described embodiment, four or more power transmission devices PTD are arranged in a line along the Y direction at predetermined intervals, but the contactless power supply device 1 is not limited to this, and for example, Some of the plurality of power transmission devices PTD do not need to be lined up in a line along the Y direction. Note that the power transmission device group PTU may be configured by, for example, power transmission devices PTD lined up in a row along the X direction.

上述の実施形態では、送電装置群PTU全体での漏洩電磁界のバランスを考慮すると、送電装置群PTUが偶数となる台数の送電装置PTDで構成されていることが望ましいが、これに限定されない。送電装置群PTUを構成する送電装置PTDの数は、偶数に限らず、奇数であってもよい。 In the above-described embodiment, in consideration of the balance of the leakage electromagnetic field in the entire power transmitting device group PTU, it is desirable that the power transmitting device group PTU is configured with an even number of power transmitting devices PTD, but the present invention is not limited to this. The number of power transmitting devices PTD constituting the power transmitting device group PTU is not limited to an even number, but may be an odd number.

ここで、非接触給電装置1は、上述の実施形態の如く、送電装置群PTUの両端部側で漏洩電磁界を低減させる構成になっていることが望ましいが、これに限定されない。非接触給電装置1は、例えば、送電装置群PTUの一端側および他端側の一方で漏洩電磁界を低減させる構成になっていてもよい。なお、送電装置群PTUのうち、中央に位置する送電装置PTDに関しては、従来と同様に隣り合う送電装置PTDに逆位相となる電流が供給されるようになっていてもよい。 Here, it is preferable that the non-contact power supply device 1 is configured to reduce the leakage electromagnetic field at both ends of the power transmission device group PTU, as in the above-described embodiment, but the present invention is not limited to this. The non-contact power supply device 1 may be configured to reduce leakage electromagnetic fields at one end and the other end of the power transmission device group PTU, for example. In addition, regarding the power transmission device PTD located in the center among the power transmission device group PTU, currents having opposite phases may be supplied to adjacent power transmission devices PTD as in the conventional case.

上述の実施形態では、送電装置群PTUを構成する複数の送電装置PTDがマスタ・スレーブ方式の伝送形態で接続されているものを例示したが、送電装置群PTUは、これに限定されない。送電装置群PTUは、送電装置群PTUを構成する複数の送電装置PTDそれぞれの送電コイル20に流れる電流の位相を適切に調整可能であれば、マスタ・スレーブ方式以外の伝送形態で接続されていてもよい。 In the above-described embodiment, a plurality of power transmitting devices PTD constituting the power transmitting device group PTU are connected in a master-slave transmission mode, but the power transmitting device group PTU is not limited to this. The power transmitting device group PTU may be connected in a transmission form other than the master-slave method if the phase of the current flowing through the power transmitting coil 20 of each of the plurality of power transmitting devices PTD constituting the power transmitting device group PTU can be adjusted appropriately. Good too.

上述の実施形態では、送電コイル20のコア部22AがE型のコアで構成されているものを例示したが、コア部22Aは、これに限らず、例えば、他の形状を有するコアで構成されていてもよい。 In the above-described embodiment, the core portion 22A of the power transmission coil 20 is configured with an E-shaped core, but the core portion 22A is not limited to this, and may be configured with a core having another shape, for example. You can leave it there.

上述の実施形態では、移動型ロボットRT1~RTmを用いた部品組付システムに本開示の非接触給電装置1を適用した例について説明したが、非接触給電装置1の適用対象は、これに限定されない。非接触給電装置1は、部品組付システム以外の移動車(例えば、無人搬送車AGV)を用いたシステムに対して適用可能である。また、非接触給電装置1は、工場以外の場所に設置されていてもよい。 In the above embodiment, an example was described in which the non-contact power supply device 1 of the present disclosure is applied to a component assembly system using mobile robots RT1 to RTm, but the application of the non-contact power supply device 1 is limited to this. Not done. The non-contact power supply device 1 is applicable to a system using a mobile vehicle (for example, an automatic guided vehicle AGV) other than a parts assembly system. Further, the contactless power supply device 1 may be installed at a location other than a factory.

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 In the embodiments described above, it goes without saying that the elements constituting the embodiments are not necessarily essential, except in cases where it is specifically specified that they are essential, or where they are clearly considered essential in principle.

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。 In the embodiments described above, when numerical values such as the number, numerical value, amount, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is especially specified that it is essential, or it is clearly limited to a specific number in principle. It is not limited to that specific number, except in certain cases.

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。 In the above-described embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of components, etc., we refer to the shape, positional relationship, etc., unless explicitly stated or in principle limited to a specific shape, positional relationship, etc. etc., but not limited to.

上述の実施形態は、全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。本開示の範囲は、上記にした説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The above-described embodiments should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.

(まとめ)
上記の実施形態の一部または全部に記載された第1の観点によれば、非接触給電装置は、4以上の送電装置が所定方向に列をなして並んで配置される送電装置群を含む。送電装置群には、所定方向の一方側に位置する4つの送電装置を第1装置、第2装置、第3装置、第4装置を有し、第1装置、第2装置、第3装置、第4装置が、この順に所定方向の一方側の端部からの距離が大きくなるように配置される。第2装置および第3装置は、通電時に各々の送電コイルに生ずる磁界の向きが、通電時に第1装置の送電コイルに生ずる磁界の向きと逆の方向となるように電流の位相が調整される。第4装置は、通電時に第4装置の送電コイルに生ずる磁界の向きが通電時に第1装置の送電コイルに生ずる磁界の向きと同じ方向となるように電流の位相が調整される。
(summary)
According to the first aspect described in part or all of the above embodiments, the contactless power supply device includes a power transmission device group in which four or more power transmission devices are arranged in a row in a predetermined direction. . The power transmission device group includes four power transmission devices located on one side in a predetermined direction, including a first device, a second device, a third device, and a fourth device. The fourth devices are arranged in this order such that the distance from the one end in the predetermined direction increases. The phase of the current in the second device and the third device is adjusted so that the direction of the magnetic field generated in each power transmission coil when energized is opposite to the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the first device when energized. . In the fourth device, the phase of the current is adjusted so that the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the fourth device when energized is the same as the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the first device when energized.

第2の観点によれば、送電装置群は、5以上の送電装置が所定方向に列をなして並んで配置される。送電装置群のうち、所定方向の他方側に位置する4つの送電装置を第5装置、第6装置、第7装置、第8装置としたとき、第5装置、第6装置、第7装置、第8装置は、この順に送電装置群における所定方向の他方側の端部からの距離が大きくなるように配置される。第6装置および第7装置は、通電時に各々の送電コイルに生ずる磁界の向きが、通電時に第5装置の送電コイルに生ずる磁界の向きと逆の方向となるように電流の位相が調整される。第8装置は、通電時に第8装置の送電コイルに生ずる磁界の向きが通電時に第5装置の送電コイルに生ずる磁界の向きと同じ方向となるように電流の位相が調整される。これによると、送電装置群の両端部側での漏洩電磁界の低減させることができる。 According to the second aspect, in the power transmission device group, five or more power transmission devices are arranged in a row in a predetermined direction. Among the power transmission device group, when the four power transmission devices located on the other side in the predetermined direction are the fifth device, the sixth device, the seventh device, and the eighth device, the fifth device, the sixth device, the seventh device, The eighth devices are arranged such that the distance from the other end in the predetermined direction of the power transmission device group increases in this order. In the sixth device and the seventh device, the phase of the current is adjusted so that the direction of the magnetic field generated in each power transmission coil when energized is opposite to the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the fifth device when energized. . In the eighth device, the phase of the current is adjusted so that the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the eighth device when energized is the same as the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the fifth device when energized. According to this, it is possible to reduce the leakage electromagnetic field at both ends of the power transmission device group.

第3の観点によれば、送電装置群は、一部の送電装置がマスタ装置となり、他の送電装置がスレーブ装置となるように各々の装置がマスタ・スレーブ方式の伝送形態で接続されている。このように、送電装置群を構成する各々の装置をマスタ・スレーブ方式の伝送形態で接続すれば、送電装置群を構成する各々の装置の送電コイルに流す電流の位相調整を簡易に実現することができる。 According to the third viewpoint, in the power transmission device group, each device is connected in a master-slave transmission format such that some power transmission devices act as master devices and other power transmission devices act as slave devices. . In this way, by connecting each device that makes up the power transmission device group in a master-slave transmission mode, it is possible to easily adjust the phase of the current flowing through the power transmission coil of each device that makes up the power transmission device group. Can be done.

1 非接触給電装置
2 送電装置
20 送電コイル
21A コイル部
22A コア部
RT 移動型ロボット(移動車)
PTD 送電装置
PTU 送電装置群
1 Non-contact power supply device 2 Power transmission device 20 Power transmission coil 21A Coil part 22A Core part RT Mobile robot (mobile vehicle)
PTD Power transmission equipment PTU Power transmission equipment group

Claims (3)

移動車(RT1~RTm)に非接触で給電する非接触給電装置であって、
電力を非接触で送電する複数の送電装置(PTD)と、
前記送電装置から出力される電力を非接触で受電し、受電した電力を前記移動車の蓄電装置(BT)に供給する受電装置(PRD)と、を備え、
複数の前記送電装置には、4以上の前記送電装置が所定方向に列をなして並んで配置される送電装置群(PTU)が含まれ、
前記送電装置は、導体が捲回されたコイル部(21A)および前記コイル部からの磁束を誘導するコア部(22A)を有する送電コイル(20)を備え、前記送電コイルに流れる電流の位相を調整可能に構成され、
前記送電装置群のうち、前記所定方向の一方側に位置する4つの前記送電装置を第1装置(PTD1)、第2装置(PTD2)、第3装置(PTD3)、第4装置(PTD4)としたとき、前記第1装置、前記第2装置、前記第3装置、前記第4装置は、この順に前記送電装置群における前記所定方向の一方側の端部からの距離が大きくなるように配置され、
前記第2装置および前記第3装置は、通電時に各々の前記送電コイルに生ずる磁界の向きが、通電時に前記第1装置の前記送電コイルに生ずる磁界の向きと逆の方向となるように電流の位相が調整され、
前記第4装置は、通電時に前記第4装置の前記送電コイルに生ずる磁界の向きが通電時に前記第1装置の前記送電コイルに生ずる磁界の向きと同じ方向となるように電流の位相が調整される非接触給電装置。
A contactless power supply device that supplies power to moving vehicles (RT1 to RTm) in a contactless manner,
A plurality of power transmission devices (PTD) that transmit power contactlessly,
A power receiving device (PRD) that receives power output from the power transmission device in a contactless manner and supplies the received power to a power storage device (BT) of the mobile vehicle,
The plurality of power transmission devices include a power transmission device group (PTU) in which four or more of the power transmission devices are arranged in a line in a predetermined direction,
The power transmission device includes a power transmission coil (20) having a coil portion (21A) around which a conductor is wound and a core portion (22A) that induces magnetic flux from the coil portion, and adjusts the phase of the current flowing through the power transmission coil. configured to be adjustable;
Among the power transmission device group, the four power transmission devices located on one side in the predetermined direction are referred to as a first device (PTD1), a second device (PTD2), a third device (PTD3), and a fourth device (PTD4). In this case, the first device, the second device, the third device, and the fourth device are arranged such that the distance from one end of the power transmission device group in the predetermined direction increases in this order. ,
The second device and the third device transmit current so that the direction of the magnetic field generated in each of the power transmission coils when energized is opposite to the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the first device when energized. The phase is adjusted,
In the fourth device, the phase of the current is adjusted such that the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the fourth device when energized is the same as the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the first device when energized. A wireless power transfer device.
前記送電装置群は、5以上の前記送電装置が前記所定方向に列をなして並んで配置され、
前記送電装置群のうち、前記所定方向の他方側に位置する4つの前記送電装置を第5装置、第6装置、第7装置、第8装置としたとき、前記第5装置、前記第6装置、前記第7装置、前記第8装置は、この順に前記送電装置群における前記所定方向の他方側の端部からの距離が大きくなるように配置され、
前記第6装置および前記第7装置は、通電時に各々の前記送電コイルに生ずる磁界の向きが、通電時に前記第5装置の前記送電コイルに生ずる磁界の向きと逆の方向となるように電流の位相が調整され、
前記第8装置は、通電時に前記第8装置の前記送電コイルに生ずる磁界の向きが通電時に前記第5装置の前記送電コイルに生ずる磁界の向きと同じ方向となるように電流の位相が調整される請求項1に記載の非接触給電装置。
The power transmission device group includes five or more power transmission devices arranged in a row in the predetermined direction,
Among the power transmission device group, when the four power transmission devices located on the other side in the predetermined direction are a fifth device, a sixth device, a seventh device, and an eighth device, the fifth device and the sixth device , the seventh device and the eighth device are arranged such that the distance from the other end of the power transmission device group in the predetermined direction increases in this order,
The sixth device and the seventh device transmit current so that the direction of the magnetic field generated in each of the power transmission coils when energized is opposite to the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the fifth device when energized. The phase is adjusted,
In the eighth device, the phase of the current is adjusted such that the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the eighth device when energized is the same as the direction of the magnetic field generated in the power transmission coil of the fifth device when energized. The contactless power supply device according to claim 1.
前記送電装置群は、一部の前記送電装置がマスタ装置となり、他の前記送電装置がスレーブ装置となるように各々の装置がマスタ・スレーブ方式の伝送形態で接続されている請求項1または2に記載の非接触給電装置。 3. The power transmitting device group includes devices connected in a master-slave transmission format such that some of the power transmitting devices serve as master devices and other power transmitting devices serve as slave devices. The contactless power supply device described in .
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