JPH05336605A - 移動体の無接触給電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動体に無接触で安定して給電でき、外部へ
の磁界の影響を防止した無接触給電設備を提供する。 【構成】 案内レールB'に沿って、高周波の正弦波共振
インバータに接続された誘導線路34を敷設し、案内レー
ルB'に案内される車体Ｖに、磁性部材に上下面に渡って
コイルを巻いて形成したコイル36を、その中心が上下一
対の誘導線路34の中央に位置するように垂設する。ま
た、案内レールB'を磁界遮断部材で形成し、誘導線路34
とコイル36を車体Ｖの移動方向に沿って囲むように構成
する。 【効果】 誘導線路34に通電（交流）されると、誘導線
路34で発生する磁束がコイル36をとおり起電力が発生
し、よって無接触で車体Ｖに給電できる。また誘導線路
34とコイル36を磁界遮断部材で囲むことで誘導線路34が
発生する磁界が遮断され、洩れ磁界による外部への影響
を防止でき、異物の混入を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体の無接触給電設
備、特にレール軌道に案内されて荷を搬送する自走搬送
台車の無接触給電設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の移動体およびその給電装置を、図
９および図10に基づいて説明する。移動体としての搬送
用車体Ｖは、駆動トロリー1A、従動トロリー1B、および
これらトロリー1A，1Bにて支持される物品搬送用キャリ
ア1Cから構成され、この車体Ｖを移動自在に案内する案
内レールＢとが設けられている。

【０００３】駆動トロリー1Aは、案内レールＢの上部に
係合する走行用車輪２、案内レールＢの下部に両横側か
ら接触する振れ止めローラ３、および集電子ユニットＤ
を備え、走行用車輪２が減速機付電動モータ４にて駆動
される。また従動トロリー1Bは、案内レールＢの上部に
係合する走行用車輪５、および案内レールＢの下部に両
横側から接触する振れ止めローラ６を備えている。

【０００４】案内レールＢは、その上部に車輪案内部
７、その下部にローラ案内部８を備え、横一側部に連結
される支持枠９によって、天井などから吊り下げ状態に
支持され、また案内レールＢの支持枠９が取り付けられ
た側部とは他方の側部に、通電レールユニットＵが取り
付けられている。

【０００５】この通電レールユニットＵは、電力を３相
交流にて車体Ｖに供給し、かつ走行制御用信号を車体Ｖ
に伝達するために設けられたものであって、４本の通電
レールＬを備え、各通電レールＬを並列状態に支持する
レール支持枠10が案内レールＢに設けた上下一対の係止
部11に係止された状態でビス止めされている。

【０００６】通電レールＬは、図10(b) に拡大して示す
ように、銅などの導電材にて形成されるレール本体12
と、合成樹脂などの非導電材にて形成されるホルダー13
とからなり、ホルダー13には、レール本体12の両横側部
から集電子側に突設される一対の防護壁部が備えられ、
またレール本体12の集電子接触面が、レール横巾方向中
央側ほど奥側に位置する凹入面に形成されている。

【０００７】集電子ユニットＤは、図９に示すように、
各通電レールＬのそれぞれに一対の集電子14を備え、１
つの通電レールＬに対する一対の集電子14が、車体Ｖの
前後方向に間隔を隔てて位置され、車体前方の４つの集
電子14が、１つのユニットにまとめられ、同様に車体後
方の４つの集電子14が１つのユニットにまとめられてい
る。

【０００８】上記構成により、移動体の車体Ｖは、案内
レールＢの通電レールユニットＵの通電レールＬから集
電子14を介して給電され、給電された減速機付電動モー
タ４にて走行用車輪２が駆動され、案内レールＢに案内
されて移動する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の移動体の給電設備では、通電レールＬのレール本体
12と集電子14は互いの接触により磨耗するため、メンテ
ナンスが不可欠でおり、またゴミがでるという問題があ
った。さらに通電レールＬの導電材（レール本体12）が
露出するため、感電する危険があり、さらにスパークが
発生するため、防爆エリアでは使用できないという問題
があった。

【００１０】このような問題を解決するため、図11に示
すような、無接触の給電設備が提案されている。図11の
無接触の給電設備は、移動体の充電ステーションに固定
した１次コア21と、このステーションに停止した移動体
22の下部に垂設した２次コア23がギャップ長ｇで対向し
て磁路を設け、電力を伝達するように構成されている。
すなわち、充電ステーションに設けられた１次側コア21
に巻かれたコイル24に交流電流が通電されると、２次側
コア23に巻かれたコイル25に起電力が発生し、このコイ
ル25に発生した交流電流は交流−直流変換部26を介して
バッテリ27へ供給され、バッテリ27が充電される。この
バッテリ27を駆動電源として移動体22は走行用車輪28を
駆動して走行する。

【００１１】しかし、このような構成では、一旦充電ス
テーションで停止しないと、充電されないため、作業効
率が悪く、また１次コア21を走行路に沿って敷設すれば
このような問題は解決されるが、製作が困難であり、コ
スト的に不可能であった。さらに、ギャップ長ｇの変化
により１次側のインダクタンスが大きく変化するため、
１次側電流値が大きく変化し、２次側電圧値が大きく変
化することから、過電流、過電圧が発生し、保護装置が
動作して給電できないことがあった。また、１次コア21
から発生する磁界により、外部の装置や線路にノイズが
発生するなどの悪影響を与えるという問題があった。

【００１２】本発明は上記問題を解決するものであり、
無接触で、安全に、かつ安定して給電でき、さらに外部
への影響を防止した移動体の無接触給電設備を提供する
ことを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
第１の発明の移動体の無接触給電設備は、移動体を案内
するレール軌道に沿って突設したハンガーの先端に、高
周波の正弦波電流を流す誘導線路を張設し、前記移動体
に、磁性部材に形成したコイルを前記誘導線路に近接し
て取り付けた移動体の無接触給電設備であって、前記レ
ール軌道を磁界遮断部材で形成し、前記誘導線路と前記
コイルを前記移動体の移動方向に沿って囲む構成とした
ことを特徴とするものである。

【００１４】また、第２の発明の移動体の無接触給電設
備は、移動体を案内するレール軌道に沿って、ハンガー
を突設したブラケットを設け、前記ハンガーの先端に、
高周波の正弦波電流を流す誘導線路を張設し、前記移動
体に、磁性部材に形成したコイルを前記誘導線路に近接
して取り付けた移動体の無接触給電設備であって、前記
ブラケットを磁界遮断部材で形成し、前記誘導線路と前
記コイルを前記移動体の移動方向に沿って囲む構成とし
たことを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】上記第１、第２の発明の構成により、誘導線路
に発生する磁束によって移動体のコイルに起電力が発生
することで、移動体は走行中にも無接触で給電され、レ
ール軌道に案内されて走行する。また誘導線路とコイル
を車体の移動方向に沿って、磁界遮断部材から形成され
たレール軌道、あるいはブラケットで囲むことにより、
誘導線路が発生する磁界がこの磁界遮断部材で遮断さ
れ、よって洩れ磁界による外部への影響が防止され、さ
らに誘導線路とコイルの部分への異物の混入が防止され
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。なお、従来例の図９および図10と同一の構成に
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００１７】図１は本発明の移動体の無接触給電設備の
側面図、図２は本発明の移動体の無接触給電設備の移動
体の一部断面正面図、図３は図２の要部拡大図である。
本発明の移動体の無接触給電設備は、案内レールＢで
は、案内レールＢ’を磁界遮断部材であるアルミニウム
部材で形成し、案内レールＢ’の支持枠９が取り付けら
れた側部とは他方の側部に、Ｌ字状の突部を互いに対向
させて設け、後述する誘導線路とコイルを車体Ｖの移動
方向に沿って囲む構成とし、また従来例の通電レールユ
ニットＵに替えて誘導線路ユニットＸを設け、車体Ｖで
は、従来例の集電子ユニットＤに替えてピックアップユ
ニットＰを設け、さらに電源装置Ｍを設けて構成してい
る。

【００１８】誘導線路ユニットＸは、案内レールＢ’の
支持枠９が取り付けられた側部とは他方の側部に沿って
所定間隔置きに上下一対のハンガー31を水平方向に突設
し、各ハンガー31の先端に案内レールＢ’に沿って樹脂
製のダクト33を張設し、各ダクト33に、始端が電源装置
Ｍに接続され、終端が接続された通電方向の異なるルー
プ状の誘導線路34を敷設して構成している。この誘導線
路34は、絶縁した細い素線を集めて形成した撚線（以
下、リッツ線と呼ぶ）を絶縁体、たとえば樹脂材により
カバーして構成されている。

【００１９】また、ピックアップユニットＰは、図３に
拡大して示すように、断面がＨ形の横方向（図１におい
て案内レールＢ’に沿う方向）に長い、磁性部材である
フェライト35に、上下面の凹部に渡って、たとえば10〜
20ターンの上記リッツ線を巻いてピックアップコイル36
を形成し、フェライト35の車体Ｖ側の側部をコ字状のフ
ェライト板37の内側中央に取付け、フェライト板37の両
端に板状の取付け部材38を垂直に取付けて構成されてい
る。またフェライト板37の上下の突部37Ａの先端にはそ
れぞれ内方に向かって垂直に突起37Ｂが設けられる。こ
のフェライト板37とフェライト35の構成により断面がＥ
形状の磁性部材が構成されている。また取付け部材38に
は、両端が半円状の縦長の取付け孔38Ａが設けられてい
る。この取付け部材38と、車体Ｖから案内レールＢ’側
に突出された一対の支持部材39を、取付け部材38の取付
け孔38Ａ、支持部材39の取付け孔間を貫通したボルト40
により連結し、ピックアップユニットＰのフェライト35
の中心Ｌがほぼ誘導線路ユニットＸの一対のダクト33の
中央で、案内レールＢ’に対して垂直に位置するよう
に、上下方向に移動させて調整し、ピックアップユニッ
トＰを矢印で示すように回転させ、かつフェライト板37
の上下の突部37Ａがそれぞれ誘導線路ユニットＸの一対
のダクト33の上下に位置するように、上下方向に移動さ
せて調整して車体Ｖに固定している。上記取付けによ
り、一対のダクト33はそれぞれフェライト35のピックア
ップコイル36とフェライト板37の上下の突部37Ａのほぼ
中央に位置される。誘導線路34に通電（交流）される
と、ピックアップコイル36に起電力が発生する。

【００２０】電源装置Ｍと車体（移動体）Ｖの回路構成
を図４の回路図にしたがって説明する。電源装置Ｍは、
ＡＣ200 Ｖ３相の交流電源41と、コンバータ42と、正弦
波共振インバータ43と、過電流保護用のトランジスタ44
およびダイオード45とを備えている。コンバータ42は全
波整流用のダイオード46と、フィルタを構成するコイル
47とコンデンサ48と抵抗49とこの抵抗49を短絡するトラ
ンジスタ50とから構成され、正弦波共振インバータ43
は、図中に示すように交互に発振される矩形波信号によ
り駆動されるトランジスタ51，52と、電流制限用のコイ
ル53と、トランジスタ51，52に接続される電流供給用の
コイル54と、誘導線路34と並列共振回路を形成するコン
デンサ55とから構成されている。なお、トランジスタ制
御装置は省略している。

【００２１】また車体Ｖは、ピックアップコイル36に並
列に、このピックアップコイル36と誘導線路34の周波数
に共振する共振回路を構成するコンデンサ56を設け、こ
の共振回路のコンデンサ56に並列に整流用のダイオード
57を接続し、このダイオード57に出力を所定電圧に制御
する安定化電源回路58を接続し、この安定化電源回路58
に負荷、たとえばインバータ63を介してモータ４を接続
して構成している。安定化電源回路58は、電流制限用の
コイル59と出力調整用トランジスタ60と、フィルタを構
成するダイオード61およびコンデンサ62から構成されて
いる。なお、トランジスタ制御装置は省略している。

【００２２】上記電源装置Ｍと誘導線路34と車体Ｖの回
路構成による作用を説明する。まず、交流電源41から出
力されるＡＣ200 Ｖ３相の交流はコンバータ42により直
流に変換され、正弦波共振インバータ43により高周波、
たとえば10kHz の正弦波に変換されて誘導線路34に供給
される。この誘導線路34に発生する磁束により、誘導線
路34の周波数に共振する案内レールＢ上に位置する車体
Ｖのピックアップコイル36に大きな起電力が発生し、こ
の起電力により発生した交流電流はダイオード57で整流
され、安定化電源回路58により所定の電圧に整圧されて
インバータ63を介して減速機付電動モータ４に供給さ
れ、移動体の車体Ｖは、給電されたこのモータ４により
走行用車輪２が駆動され、案内レールＢに案内されて移
動する。

【００２３】このように、無接触で車体Ｖに給電するこ
とができ、よって従来のような通電レールＬの磨耗、ゴ
ミの発生を無くすことができ、メンテナンスフリーを実
現することができる。また誘導線路34とピックアップユ
ニットＰを車体Ｖの移動方向に沿って、磁界遮断部材か
ら形成された案内レールＢ’で囲むことにより、誘導線
路34が発生する磁界がこの磁界遮断部材で遮断され、よ
って洩れ磁界による外部への影響を防止することがで
き、さらに可動部分である誘導線路34とピックアップユ
ニットＰの部分に異物が混入することを防止することが
でき、設備の信頼性を向上することができる。

【００２４】またピックアップコイル36の中心Ｌが誘導
線路ユニットＸの一対のダクト33の中央で、案内レール
Ｂ’に対して垂直に位置し、かつダクト33の上下にそれ
ぞれフェライト板37の上下の突部37Ａが位置するように
調整でき、固定されることから、図３に示すように、ピ
ックアップコイル36は誘導線路34で発生する磁束密度が
最も大きい位置に位置し、透磁率の高いフェライト板37
の上下の突部37Ａに磁路が生じ、よって最も大きい起電
力が誘起され、効率よく給電できる。またピックアップ
コイル36は案内レールＢ’のカーブ部でも誘導線路34に
接触することなく、車体Ｖはカーブ部をスムーズに曲が
ることができる。また、断面がＨ形のフェライト35に、
上下面の凹部に渡って、リッツ線を巻いてピックアップ
コイル36を形成することにより、両端の凸部によってリ
ッツ線が保持されることでリッツ線が巻きやすくなり、
作業能率を上げることができる。さらにこの両端の凸部
は透磁率の高いことから、磁路が形成され、より高い起
電力を発生することができる。

【００２５】また誘導線路34の長さはピックアップコイ
ル36の長さに比較して格段に長いため、たとえば誘導線
路34の長さ100 ｍに対してピックアップコイル36の長さ
10〜15ｃｍであるため、誘導線路34の１次側インダクタ
ンスはほぼ一定となり、また電源装置Ｍのコンデンサ55
と誘導線路34は共振回路を構成していることから、誘導
線路34にほぼ一定の大きな電流値で、高周波で正弦波の
１次側電流を流すことができ、またピックアップコイル
36の２次側が共振回路となることで、図５に示すよう
に、共振周波数ｆ_o で２次側に大きな電圧ｖ（図中では
1000〜2000Ｖ）が発生し、誘導線路34とピックアップコ
イル36間のギャップ長が変化しても、誘導線路34の周波
数が多少変動しても、さらに２次側の共振周波数が誘導
線路34の周波数から多少変動しても、周波数ｆ₁ 〜ｆ₂
の範囲では所定値（図中では300 Ｖ）以上の２次側電圧
を発生することができ、よって大きな電力を安定して供
給することができる。したがって、上記ギャップ長の調
整をラフに行え、作業性がよくなり製作を容易にするこ
とができる。また１次側にコアが不要となることで、容
易に低コストで線路を敷設することができる。

【００２６】さらに誘導線路34とピックアップコイル36
に絶縁体でカバーされたリッツ線を使用することによ
り、導電部の露出がなくなり、安全性を高めることがで
き、またスパークがでなくなることから、火災などの危
険がなくなり、また防爆エリアでも使用することが可能
となる。さらに、誘導線路34には正弦波が給電されるこ
とにより、高調波が発生せず、ラジオノイズの発生を無
くすことができる。

【００２７】なお、本実施例では、案内レールＢ’を磁
界遮断部材であるアルミニウム部材で形成し、誘導線路
34とピックアップユニットＰを車体Ｖの移動方向に沿っ
て囲む構成しているが、図６、図７に示すように、案内
レールＢの横一側部に案内レールＢに沿って、所定間隔
置きに上下一対のハンガー31を水平方向に突設したブラ
ケット32を設け、このブラケット32を磁界遮断部材であ
るアルミニウム部材で形成し、誘導線路34とピックアッ
プユニットＰを車体Ｖの移動方向に沿って囲む構成とし
てもよい。同様に、誘導線路34が発生する磁界がこの磁
界遮断部材であるブラケット32で遮断され、洩れ磁界に
よる外部への影響を防止することができ、異物の混入を
防止することができる。

【００２８】さらに、図８に示すように、誘導線路ユニ
ットＸ’として１本の誘導線路34のみが張設され、断面
がコ字状のフェライト35にピックアップコイル36を巻い
て形成したピックアップユニットＰ’が設けられる場合
にも、同様にブラケット32を磁界遮断部材であるアルミ
ニウム部材で形成し、誘導線路34とピックアップユニッ
トＰ’を車体Ｖの移動方向に沿って囲む構成とすること
により、誘導線路34が発生する磁界が磁界遮断部材であ
るブラケット32で遮断され、洩れ磁界による外部への影
響を防止することができ、異物の混入を防止することが
できる。

【００２９】また、本実施例では、１本のダクト33に１
本の誘導線路34を敷設する構成としているが、１本のダ
クト33に２本以上の誘導線路34を敷設して、パワーアッ
プを図ることができる。

【００３０】また、本実施例では、左右方向に移動する
車体Ｖについて記載しているが、案内レールＢ，Ｂ’に
沿って上下方向に移動する車体（移動体）にも、同様に
適用でき、同様の効果を期待することができる。

【００３１】また、本実施例では、ピックアップユニッ
トＰの取付け位置を取付け部材38の取付け孔38Ａの構造
により調整できるよう構成しているが、このような構造
に限らず、ピックアップユニットＰの取付け位置を調整
できる構造であればよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
イルに起電力が発生し、移動体は走行中にも無接触で給
電されることによって、従来のような通電レールの磨
耗、ゴミを無くすことができ、メンテナンスフリーを実
現することができる。また誘導線路とコイルを車体の移
動方向に沿って磁界遮断部材で囲むことにより、誘導線
路が発生する磁界がこの磁界遮断部材で遮断され、よっ
て洩れ磁界による外部への影響を防止でき、さらに可動
部分である誘導線路とコイルの部分への異物の混入を防
止でき、設備の信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における移動体の無接触給電
設備の側面図である。

【図２】同移動体の無接触給電設備の一部断面正面図で
ある。

【図３】同移動体の無接触給電設備のピックアップユニ
ット部の拡大図である。

【図４】同移動体の無接触給電設備の回路構成図であ
る。

【図５】同移動体の無接触給電設備の２次側周波数−起
電力特性図である。

【図６】本発明の他の実施例における移動体の無接触給
電設備の一部断面正面図である。

【図７】図６の移動体の無接触給電設備のピックアップ
ユニット部の拡大図である。

【図８】本発明の他の実施例における移動体の無接触給
電設備のピックアップユニット部の拡大図である。

【図９】従来の移動体および給電装置の側面図である。

【図10】従来の移動体および給電装置の一部断面正面図
である。

【図11】従来の移動体の無接触給電設備の構成図であ
る。

【符号の説明】

Ｖ 搬送用車体 Ｂ，Ｂ’ 案内レール Ｘ，Ｘ’ 誘導線路ユニット Ｐ，Ｐ’ ピックアップユニット Ｍ 電源装置 34 誘導線路 35 フェライト 36 ピックアップコイル 37 フェライト板 38 取付け部材 39 支持部材 40 ボルト 43 正弦波共振インバータ 56 ピックアップコイルと共振回路を形成するコンデ
ンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体を案内するレール軌道に沿って突
   設したハンガーの先端に、高周波の正弦波電流を流す誘
   導線路を張設し、前記移動体に、磁性部材に形成したコ
   イルを前記誘導線路に近接して取り付けた移動体の無接
   触給電設備であって、前記レール軌道を磁界遮断部材で
   形成し、前記誘導線路と前記コイルを前記移動体の移動
   方向に沿って囲む構成としたことを特徴とする移動体の
   無接触給電設備。
2. 【請求項２】 移動体を案内するレール軌道に沿って、
   ハンガーを突設したブラケットを設け、前記ハンガーの
   先端に、高周波の正弦波電流を流す誘導線路を張設し、
   前記移動体に、磁性部材に形成したコイルを前記誘導線
   路に近接して取り付けた移動体の無接触給電設備であっ
   て、前記ブラケットを磁界遮断部材で形成し、前記誘導
   線路と前記コイルを前記移動体の移動方向に沿って囲む
   構成としたことを特徴とする移動体の無接触給電設備。