JPH08196003A - 無接触給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軌道を移動する移動体に対して電磁誘導によ
る無接触給電を行うようにした装置において、磁束が通
る経路に介在するエアギャップの磁気抵抗を小さくする
ことにより、給電効率を高めることができるようにす
る。 【構成】 高周波電流を流す送電線３を軌道に配設し、
断面略Ｅ字形の磁性体からなるコア部材１６とピックア
ップコイル１７とで構成したピックアップユニット１５
を移動体に設けて、電磁誘導による無接触給電を行う。
このような構造において、上記コア部材１６の中央突出
部分１６ｄを両側突出部分１６ｂ，１６ｃよりも大きく
突出させ、一方、上記軌道に断面略Ｌ形の一対の磁性部
材２１，２２を敷設し、この各磁性部材の主部２１ａ，
２２ａ及び突出部２１ｂ，２２ｂがコア部材の両側突出
部分１６ｂ，１６ｃの先端面及び中央突出部分１６ｄの
両側面にそれぞれ微小間隙を介して対向するように配置
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体に対して電磁誘
導による給電を行う無接触給電装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、軌道を移動する自走式の移動
体に対して外部から電力を供給する給電装置は種々知ら
れており、例えば、移動体としての搬送台車が、モノレ
ールからなる軌道に吊り下げ式に支持された状態で、こ
の軌道に沿って走行するようにしたモノレール式の搬送
システムにおいては、上記軌道にトロリー線を配設する
とともに、このトロリー線に摺接する集電子を搬送台車
に装備し、上記トロリー線から集電子に電力を送り、搬
送台車に設けられたモータ等の駆動を行うようにしたも
のが一般に知られている。ところが、このような所謂接
触式の給電装置によると、上記トロリー線と集電子とが
摺接することで摩耗による粉塵が生じるとともに、摺接
部分に火花が生じ易いので、クリーンルームや引火のお
それがある場所での使用には適さない。

【０００３】そこで、例えば特開平６−３０５０３号公
報に示されるように、電磁誘導を利用して無接触で給電
を行なうことにより、粉塵の発生等を防止できるように
した給電装置が提案されている。すなわち、この公報に
示された無接触給電装置は、搬送台車が移動するレール
に配設されて電源装置から高周波電流が流される送電線
と、搬送台車に設けられたピックアップユニットとを備
え、上記送電線からピックアップユニットに電磁誘導に
よる給電が行なわれるようにしたものである。

【０００４】より具体的に説明すると、上記送電線はレ
ールに沿って折り返し状に配置された状態でハンガーを
介してレールに取り付けられ、一方、上記ピックアップ
ユニットは、レールに向けて突出する両側突出部分及び
中央突出部分を有する断面Ｅ字形の磁性体からなるコア
部材と、このコア部材の中央突出部分に巻着されたピッ
クアップコイルとで構成され、上記コア部材の中央突出
部分と両側突出部分との間の空間を上記送電線が通るよ
うに配置されている。そして、上記送電線に高周波電流
が流れるに伴い、磁気抵抗の低い上記コア部材が磁路と
なって磁束を生じ、それに応じた誘導起電力が上記ピッ
クアップコイルに生じることにより、無接触給電が行な
われるようになっている。

【０００５】さらに上記公報に示された給電装置では、
レールに常磁性体のアモルファステープが敷設され、こ
のアモルファステープによりレール表面での渦電流の発
生が抑制されるようにして、給電効率の向上が図られて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような給電装置
においては、送電線に高周波電流が流されて電磁誘導に
よる給電が行われるとき、磁束が透磁率の高いコア部材
を通って閉ループを作るが、無接触で給電を行うために
は上記磁束のループがエアギャップ（空間）を通らなけ
ればならない。つまり、上記のような従来の装置による
と、断面Ｅ字形のコア部材の中央突出部分と両側突出部
分との間の空間がエアギャップとなり、この空間を磁束
が通ることとなる。そして、上記コア部材の中央突出部
分と両側突出部分との間には上記送電線及びこれを支持
するハンガーが位置することから、これらの突出部分の
対向間隔はある程度大きくせざるを得ず、その間のエア
ギャップの磁気抵抗が大きくなる。このため、コア部材
の磁束密度が低くなり、それに伴ってピックアップコイ
ルに生じる誘導起電力も小さくなり、給電効率が低下す
るという問題がある。

【０００７】なお、上記公報に示された装置では、レー
ルに常磁性体が敷設されているが、この常磁性体はレー
ル表面での渦電流の発生を抑制するためのものであっ
て、コア部材を通る磁束の磁路となるものではなく、上
記エアギャップの磁気抵抗を小さくすることはできな
い。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑み、電磁誘導に
よる無接触給電を行う場合に、磁束が通る経路に介在す
るエアギャップの磁気抵抗を小さくすることにより、給
電効率を高めることができる無接触給電装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、高周波電流を
流す送電線を軌道に配設するとともに、上記軌道を移動
する移動体に受電用のピックアップユニットを設け、こ
のピックアップユニットを、基板部分から上記軌道に向
けて突出する両側突出部分及び中央突出部分を有する断
面略Ｅ字形の磁性体からなるコア部材と、このコア部材
の中央突出部分に巻着されたピックアップコイルとで構
成し、上記コア部材の中央突出部分と両側突出部分との
間の空間を上記送電線が通るように配置した無接触給電
装置において、上記コア部材の中央突出部分の突出量を
両側突出部分の突出量よりも大きくし、一方、上記軌道
に、軌道に沿った主部とこの主部から垂直に突出する突
出部とを有する断面略Ｌ形の一対の磁性部材を敷設し、
この各磁性部材の主部と上記コア部材の両側突出部分の
先端面とが微小間隙を介して対向し、かつ、各磁性部材
の突出部と上記コア部材の中央突出部分の両側面とが微
小間隙を介して対向するように配置し、この磁性部材と
上記コア部材とで、電磁誘導のための磁路が構成される
ようにしたものである。

【００１０】この発明において、上記コア部材の両側突
出部分の先端に外側へ突出する縁部を形成し、この縁部
と上記磁性部材の主部とを微小間隙を介して対向させる
ようにすることが好ましい。

【００１１】

【作用】本発明の装置によると、上記送電線に流れる高
周波電流によって上記ピックアップユニットのコア部材
を通る磁束が生じ、それに応じた誘導起電力がピックア
ップコイルに発生して、電磁誘導による無接触給電が行
われる。この場合に、上記軌道に敷設された一対の磁性
部材が上記コア部材とともに磁路を構成し、磁束が上記
コア部材と上記磁性部材とこれらの間の微小間隙からな
るエアギャップとを通って閉ループを作る。そして、と
くに上記コア部材の中央突出部分の突出量が大きくされ
るとともに、上記一対の磁性部材が断面略Ｌ字形に形成
されて、その突出部がコア部材の中央突出部分の両側面
に対向することにより、その対向面間のエアギャップの
ギャップ断面積（対向面積）が大きくされているため、
この部分のエアギャップの磁気抵抗が小さくなり、磁束
密度が高められ、ピックアップコイルに生じる起電力が
大きくなる。

【００１２】また、上記構成に加え、上記コア部材の両
側突出部分の先端に外側へ突出する縁部を形成し、この
縁部と上記磁性部材の主部とを微小間隙を介して対向さ
せるようにすると、コア部材の両側突出部分と磁性部材
との対向面間においてもエアギャップのギャップ断面積
が大きくされて、磁気抵抗が小さくなる。また、上記の
ように縁部を設けることで、コア部材をコンパクトにし
ながら、エアギャップのギャップ断面積を稼ぐことがで
きる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明の無接触給電装置をモノレール式
搬送システムに適用した例を示している。これらの図に
おいて、１は軌道としてのモノレールであって、工場内
等に高架状態に配設され、ブラケット２を介して天井部
分等に支持されており、このモノレール１の一側部に送
電線３が配設されている。この送電線３は、モノレール
１の一端側で電源装置４に接続されるとともにモノレー
ル１の他端側で折り返されてループ状をなす状態で、モ
ノレール１の一側面に突設された上下一対のハンガー５
に取り付けられている。上記電源装置４は、インバータ
（図示せず）等を備え、上記送電線に高周波の正弦波電
流を流すようになっている。

【００１４】上記モノレール１には搬送台車１０が移動
可能に支持されている。この搬送台車１０は、モノレー
ル１上を転動する走行用車輪１１と、モノレール１の上
部両側面、下部両側面及び下面に当接するガイドローラ
１２，１３と、上記走行用車輪１１を駆動するモータ１
４等を備えるとともに、上記送電線３から電磁誘導によ
り給電される被給電体としてのピックアップユニット１
５を装備している。このピックアップユニット１５は、
磁性体からなるコア部材１６とピックアップコイル１７
とを備え、上記モノレール１の送電線配設部分に対応す
る搬送台車１０の所定箇所に、図外の取付部材を介して
取り付けられている。また、上記ピックアップユニット
１５に対向するモノレール１の一側面には、一対の磁性
部材２１，２２がモノレール１の全長にわたって敷設さ
れている。

【００１５】そして、上記送電線３に高周波電流が流れ
ることにより、上記コア部材１６及び磁性部材２１，２
２を磁路として磁束が形成され、電磁誘導による起電力
が上記ピックアップコイル１７に生じ、その起電力が図
外のコントローラ等を介して上記モータ１４に供給され
るようになっている。

【００１６】図３は上記ピックアップユニット１５及び
磁性部材２１，２２の具体的構造を示している。この図
において、ピックアップユニット１５のコア部材１６
は、フェライト等の磁性体からなり、モノレール１の一
側方に位置する縦方向の基板部分１６ａと、この基板部
分１６ａの上下両側部及び中央部からモノレール１に向
けて突出する両側突出部分１６ｂ，１６ｃ及び中央突出
部分１６ｄとを有する断面略Ｅ字形に形成されており、
上記中央突出部分１６ｂの基部側の所定範囲にピックア
ップコイル１７が巻着されている。そして、搬送台車１
０がモノレール１に支持された状態で、上記コア部材１
６の中央突出部分１６ｄと両側突出部分１６ｂ，１６ｃ
との間の空間を上記送電線３が通るように、ピックアッ
プユニット１５と送電線３との位置関係が設定されてい
る。

【００１７】上記コア部材１６における中央突出部分１
６ｄは、両側突出部分１６ｂ，１６ｃよりも突出量が大
きくなっていて、その先端がモノレール１の磁性部材取
付面に対応する位置まで達している。また、上記両側突
出部分１６ｂ，１６ｃの先端には、上下方向の外側へ突
出する縁部１６ｅ，１６ｆが形成され、この縁部１６
ｅ，１６ｆにより、両側突出部分１６ｂ，１６ｃの先端
面の面積が拡大されている。

【００１８】一方、モノレール１に配設された一対の磁
性部材２１，２２は、鉄もしくは珪素鋼板等の磁性材料
からなり、モノレール１に沿った主部２１ａ，２２ａと
この主部２１ａ，２２ａから垂直に突出する突出部２１
ｂ，２２ｂとを有する断面略Ｌ形に形成され、コア部材
１６の突出部分１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに近接するよう
に配置され、コア部材１６とともに磁路を構成してい
る。

【００１９】より具体的に説明すると、上記一対の磁性
部材２１，２２は、上記コア部材１６の中央突出部分１
６ｄが通過する空間を挟んで上下対称に配置されてお
り、この各磁性部材２１，２２の主部２１ａ，２２ａが
コア部材１６の両側突出部分１６ｂ，１６ｃの先端面
に、エアギャップ２３，２４となる微小間隙を介して対
向するとともに、各磁性部材２１，２２の突出部２１
ｂ，２２ｂが上記コア部材１６の中央突出部分１６ｄの
両側面に、エアギャップ２５，２６となる微小間隙を介
して対向している。上記各微小間隙からなるエアギャッ
プ２３〜２６のギャップ長（対向面の対向間隔）は、製
造誤差等を考慮してコア部材１６と磁性部材２１，２２
とが接触することのないようにしつつ、可及的に小さく
されている。そして、上記コア部材１６の中央突出部分
１６ｄの突出量が大きくされて、その両側面と断面略Ｌ
字形の磁性部材２１，２２の突出部２１ｂ，２２ｂとが
対向することにより、その間のエアギャップ２５，２６
のギャップ断面積（対向面の対向面積）が大きくされ、
また、上記コア部材１６の両側突出部分１６ｂ，１６ｃ
に縁部１６ｅ，１６ｆが形成されて、この縁部１６ｅ，
１６ｆを含む部分の先端面と磁性部材２１，２２の主部
と２１ａ，２２ａが対向することにより、その間のエア
ギャップ２３，２４のギャップ断面積も大きくされてい
る。

【００２０】上記のような当実施例の給電装置の作用を
次に説明する。

【００２１】上記モノレール１に配設された送電線３に
電源装置４から高周波電流が供給されると、それに伴っ
て発生する磁束により、搬送台車１０に設けられたピッ
クアップユニット１５のピックアップコイル１７に誘導
起電力が生じる。こうして電磁誘導による無接触給電が
行なわれることにより、接触給電による場合のように摩
耗による塵埃が発生したり火花が飛んだりすることがな
く、クリーンルーム等での使用に適する。

【００２２】ところで、送電線３に流れる電流によって
発生する磁束は、透磁率の高いコア部材を通り閉ループ
を作り、無接触で給電を行うためには、磁束のループが
エアギャップを通る必要がある。この場合、従来のよう
にコア部材の中央突出部分と両側突出部分との間の空間
がエアギャップとなるようなものでは、エアギャップで
の磁気抵抗が大きいためにコア部材の磁束密度が低くな
ってピックアップコイルに生じる起電力が小さくなる
が、当実施例の装置では、エアギャップの磁気抵抗が極
力小さくされ、給電効率が高められる。

【００２３】すなわち、当実施例の装置では、上記コア
部材１６に加え、モノレール１に設けられた磁性部材２
１，２２も磁路となり、図３中に矢印で示す如く磁束が
コア部材１６と磁性部材２１，２２とを通るようにな
る。そして、上記磁性部材２１，２２がコア部材１６の
突出部分１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに近接し、その間の微
小間隙がエアギャップ２３〜２６となることにより、上
記のような従来の装置と比べ、エアギャップのギャップ
長が小さくなる。しかも、コア部材１６の中央突出部分
１６ｄの突出量が大きくされ、その両側面に、断面略Ｌ
字形の一対の磁性部材２１，２２の各突出部２１ｂ，２
２ｂが対向することにより、これらの間のエアギャップ
２５，２６のギャップ断面積が大きくなる。また、上記
コア部材１５の両側突出部分１６ｂ，１６ｃに縁部１６
ｅ，１６ｆが形成され、この縁部１６ｅ，１６ｆを含め
た部分の先端面と磁性部材２１，２２の主部２１ａ，２
２ａとが対向することにより、これらの間のエアギャッ
プ２３，２４のギャップ断面積も大きくなる。

【００２４】このようにエアギャップ２３〜２６のギャ
ップ長が小さく、ギャップ断面積が大きくされることに
より、磁気抵抗が小さくなり、磁束密度が高められる。
従って、給電効率を高め、ピックアップコイル１７に生
じる起電力を大きくすることができる。

【００２５】なお、上記実施例では、モノレール式の搬
送システムに本発明の給電装置を適用しているが、この
ほかにも各種の移動体に対する給電に、本発明の給電装
置を適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、高周波電流を流
す送電線を軌道に配設し、断面略Ｅ字形の磁性体からな
るコア部材とピックアップコイルとで構成したピックア
ップユニットを移動体に設けて、電磁誘導による無接触
給電を行うようにした給電装置において、上記コア部材
の中央突出部分の突出量を両側突出部分の突出量よりも
大きくし、一方、上記軌道に断面略Ｌ形の一対の磁性部
材を敷設し、この各磁性部材の主部と上記コア部材の両
側突出部分の先端面とが微小間隙を介して対向し、か
つ、各磁性部材の突出部と上記コア部材の中央突出部分
の両側面とが微小間隙を介して対向するように配置して
いるため、上記コア部材を通る磁束の経路に介在するエ
アギャップの磁気抵抗を従来と比べて大幅に小さくする
ことができる。従って、上記コア部材の磁束密度を高
め、給電効率を向上することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による無接触給電装置を組み
込んだモノレール式搬送システムの要部の概略断面図で
ある。

【図２】上記搬送システムの概略正面図である。

【図３】上記無接触給電装置の主要部の拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１ モノレール ３ 送電線 ５ ハンガー １０ 搬送台車 １５ ピックアップユニット １６ コア部材 １６ｂ，１６Ｃ 両側突出部分 １６ｄ 中央突出部分 １６ｅ，１６ｆ 縁部 ２１，２２ 磁性部材 ２１ａ，２２ａ 主部 ２１ｂ，２２ｂ 突出部 ２３，２４，２５，２６ エアギャップ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 38/14 30/00 Ｈ０２Ｊ 17/00 Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波電流を流す送電線を軌道に配設す
   るとともに、上記軌道を移動する移動体に受電用のピッ
   クアップユニットを設け、このピックアップユニット
   を、基板部分から上記軌道に向けて突出する両側突出部
   分及び中央突出部分を有する断面略Ｅ字形の磁性体から
   なるコア部材と、このコア部材の中央突出部分に巻着さ
   れたピックアップコイルとで構成し、上記コア部材の中
   央突出部分と両側突出部分との間の空間を上記送電線が
   通るように配置した無接触給電装置において、上記コア
   部材の中央突出部分の突出量を両側突出部分の突出量よ
   りも大きくし、一方、上記軌道に、軌道に沿った主部と
   この主部から垂直に突出する突出部とを有する断面略Ｌ
   形の一対の磁性部材を敷設し、この各磁性部材の主部と
   上記コア部材の両側突出部分の先端面とが微小間隙を介
   して対向し、かつ、各磁性部材の突出部と上記コア部材
   の中央突出部分の両側面とが微小間隙を介して対向する
   ように配置し、この磁性部材と上記コア部材とで、電磁
   誘導のための磁路が構成されるようにしたことを特徴と
   する無接触給電装置。
2. 【請求項２】 上記コア部材の両側突出部分の先端に外
   側へ突出する縁部を形成し、この縁部と上記磁性部材の
   主部とを微小間隙を介して対向させたことを特徴とする
   請求項１記載の無接触給電装置。