JPH08501436A

JPH08501436A - １次誘導線路

Info

Publication number: JPH08501436A
Application number: JP5520084A
Authority: JP
Inventors: 修三西野; タルボットボーイズ、ジョン
Original assignee: Daifuku Co Ltd; Auckland Uniservices Ltd
Current assignee: Daifuku Co Ltd; Auckland Uniservices Ltd
Priority date: 1992-05-10
Filing date: 1993-05-05
Publication date: 1996-02-13
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: AU4093593A; JP3512799B2; DE69326762D1; EP0640255A4; WO1993023909A1; EP0640255B1; KR0154345B1; DE69326762T2; EP0640255A1

Abstract

(57)【要約】共振誘導配電設備の１次誘導トラック又は１次誘導線路４５０は多数のモジュール４５３を以って構成され、且つその各々は予め製作され、且つ予めほぼ同調されたトラックのセグメントとして供給される。これらのモジュールは一つ以上のキャパシタ４５６，４５７及び一つ以上のインダクタンス４５８，４５９（一般に、インダクタンスは或る長さのトラックの固有インダクタンスである）を有し、且つ各キャパシタ及び隣接のインダクタはそれ自身の周波数で共振する。循環共振電流（ミスマッチ又はエラー電流から成る）の一部を流すゼロインダクタンスケーブル４５２は、同じ極性を持つ極に於いてキャパシタを直接接続し、且つ設備を、可能な共振周波数に限定するように強制する。

Description

【発明の詳細な説明】１次誘導線路発明の技術分野本発明は配電設備，特に１次導体（コンダクタ）を流れる高周波共振電流による誘導電力を伝送する設備，特にそのモジュラー共振磁界発生ユニットに関するものである。背景給電されながら移動する車両への給電の従来の方法には以前から問題が存在する。すなわち、固定された給電レールに沿ったスライドブラシの摩擦は摩耗，ダスト発生，電気接点の間欠的な損失、スパークおよび電気ショックの危険である。重量を支えるガイドを持たぬ車両は特に脱線し易く、且つこの時には給電導体との電気的接触を失うことが起こり易い。誘導電力配電設備は、固定された１次導体の回りの交番磁界を用いて１次導体から或る距離を隔てた２次導体に電流を誘導することにより直接接触を解消する方法で問題の多くを克服した。それらは動力を伝達するのに特に適合する。１次および２次導体の中の高周波共振電流の使用は、誘導電力配電の効率を大巾に改善し、且つ近来の半導体テクノロジーに於ける最近の発達は、ボーイズ及びグリーンのＷＯ92/17929により記載されている如き改善された誘導電力設備の使用を可能にした。共振誘導電力給電設備は長い線路に充分な電力を以ってドライブすることの困難さの故に実用化が阻止されて来た。或る長さのトラックは高圧を用いることだけでより多くの電力を供給することが出来るが、安全性を保つことができず、又電源として現在利用可能な電子コンポネントの定格は６００Ｖを上回る出力電圧の使用を一般に許さない。更にかかる設備の持つ別の短所は、通電導体により放射される強磁界により生じると考えられている健康上のリスク；厳格な磁界強度のガイドラインを採択せしめることになったリスクである。動力用の現実的な量のエネルギーの供給は通常これらの規制に違反すると考えられる。目的本発明の目的は、改善され、且つ安全な誘導電力給電設備を提供し、或は少なくとも社会に有用な選択の途を提供することにある。発明の開示或る面に於いて本発明は、共振誘導配電設備の１次誘導線路を提供する。上記の線路は少なくとも２つの１次導体モジュールを以って構成され、しかもその各々は設備の共振周波数に適合する共振周波数を有す。上記１次導体モジュールの各々はループの形態を持つと共に、各モジュールは隣接するモジュールの中の隣接の導体に接続されることの出来る少なくとも一つの導体を有し、よって多数のモジュールが互いに結合されて長い線路を作ることが出来る。上記導体は少なくとも一つの直列共振キャパシタを有す。上記ループは、並列の間隔を隔てた形態を以って設置された上記の少なくとも一つの導体を以って構成される。発明の持つ他の面は請求範囲に於いて詳述される。図面下記は添付図面に関して実施例の形で示される発明の好ましい形態の記述である。図１は通電トラックの為の公知の導体を示す図である。図２は端末が短絡されたトラックと等価な回路図である。図３ａは図２に適合する回路図であり、トラックの素子（分布したインダクタンスに対する）および個別のキャパシタンスを用いて実現されている。図３ｂおよび図３ｃはキャパシタ電圧定格引き下げの方法を示す。図３ｄは２つのインダクタと２つのキャパシタの共振閉回路で、同じ位相と振幅の節点を結合するゼロインダクタンスケーブルを持つ回路図である。図３ｅは２つのインダクタと２つのキャパシタの共振回路で同じ位相と振幅の節点を結合するゼロインダクタンスを有し、且つ共振１次線路の直列接続モジュールを形成するのに適した回路図である。図４ａはトラックを延長する為に使用される、トラック導体の単位長さ内に分布するインダクタンスと共に２つの個別のキャパシタンスから各々が構成される一連のモジュールを図解する回路図である。図４ｂはトラック延長する為に使用される、トラック導体の単位長さ内に分布するストレートワイヤのインダクタンスと共に一つの、交互の個別のキャパシタンスから各々が構成される一連のモジュールを図解する回路図である。図４ｃは起こり得る発振モードを制限しつつトラックを延長する為に使用される、トラックの導体の単位長さ内に分布するインダクタンスと共に２つの個別のキャパシタンスから各々が構成される一連のモジュールおよび個別のゼロインダクタンスケーブルを図解する回路図である。図４ｄは起こり得る発振モードを制限しつつトラックを延長する為に使用される、トラック導体の単位長さ内に分布するインダクタンスと共に２つの個別のキャパシタンスから各々が構成される一連のモジュールおよび一本のゼロインダクタンスケーブルを図解する回路図である。図４ｅは図３ｅに対する如き単一モジュールを構成し、且つゼロインダクタンスケーブルを含む電子コンポネントを図示する。図４ｆは１次導体およびベース（コンベアスタイル）の断面を図示する。図４ｇはフロアーの如きベースに埋め込まれた１次導体の断面を図示する。図５は現行のものでない長さをシミュレートすることにより非標準長さのトラックの共振周波数を補償する為に使用される一対の導体を取り巻く一対のドーナツ型のコアーの断面を示す。図６ａは導体外被が下の鉄の接続プレートを遮蔽し、且つ接続プレートの中の渦電流を最小にする為に用いられるレールマウントの断面を図示する。図６ｂは図６ａのレールマウントの平面図である。図７は単一の電源、および第１に通電された１次導体から分岐導体又はリフトのような動力装置へエネルギーを伝達かつコントロールする為の手段を有する、分岐レール又はコンベアーネットワークを図示する。図８は誘導ライン、およびトラックの極めて近くに位置する信号コイルを示す回路図である。図９は自動的にガイドされる車両用トラックの選択されたセグメントに給電する一つの方法（短絡スイッチ）の図解である。図10は自動的にガイドされる車両用トラックの選択されたセグメントに給電する他の方法（複数電源）の図解である。好ましい実施例−はしがきこれらの実施例の基礎となっている誘導電力施設は、少なくとも一つの１次導体から構成され、好ましくは限定されたルートに沿って敷設された２本の並列導体のループから構成される。高周波数で大電流（交流）を流す１次導体は、好ましくは該当レベルの電流を流すことの出来る全表面積を有すリッツワイヤで製作される。好ましい動作周波数は一般に１０から５０KHzの領域に在り、特に使用されるソリッドステートスイッチの制約、及び又導体損失及び放射される電力により課せられる制約が反映されるが、原理は５０Hzから１MHz迄のように遥かに広い範囲の周波数に適用することが出来る。更に高い周波数を用いた場合に，時として必要な強磁性体コアー材料の量は遥かに小さくなる。好ましい実施例は１０KHz のオーダの動作周波数及び１５０Ｗと５００Ｗの有効電カレベルで形成され、後者は６００Ｖで、且つ２００ｍの長さのトラックに給電することが出来る。大きいが尚実用的な電源の典型的な電源出力は６００ＶＡＣのオーダであり、又典型的な循環共振電流は７０Ａのオーダである。１次回路は、循環電流が正弦波に近似する傾向を有し、且つ実質的には殆ど高調波を持たぬ（従って電磁放射および損失を最小にする）共振回路であることが望ましい。電源は循環電流を維持することを必要とするに過ぎず、全電流を発生し又は切り替えることを必要とはしない。１次導体（複）からの誘導電力は空間を横切って、選択的に磁束集中材料に助けられて、一つ又は以上の２次ピックアップコイルに伝送される。その後の電力は一般に、直接的でなく、蓄電することなく使用される。一般に２次又はピックアップ導体は、同様に共振回路から構成される。公知の施設（図１）は、少なくとも一つの好ましい共振１次回路１０２から構成される。大抵の場合に、１次導体は車両１０７の走行する指定された通路又はトラック１０８に沿って連続的に敷設されるが、上記に代わり車両に於ける、誘導電力の間欠的な利用（例えば指定されたバス停車場に於いて）および中間的なエネルギー蓄積も可能である。図１の左に在る切り替え電源１０３は、電圧源からの一定電流を効率的に供給するインダクタ１０５，何れかのソリッドステートスイッチ１０６に電力を供給する為の分割インダクタ１０４（インダクタ１０４と１０５は共に動作周波数に於いて共に高いリアクタンスを有す），インダクタ及び１次導体１０２から成る共振回路および共振キャパシタ１０１から構成される。通常、スイッチはゼロ交叉センサにより補完モードでドライブされ、よってそれらの動作は共振１次導体１０２の中で検出される発振電流を強める。１次循環電流はスイッチを流れることなく、流れるのは“Topping up”電流のみであることに留意する必要がある。コントロールおよび防護手段はこの中には示されておらず、一般に入力電圧を変化させるか又は中断することにより行われる。トラック１０８は鉄道トラック，コンベアトラックまたはモノレールの如き露出した構造から構成され（図４ｆ又は図７）、または道路又はフロアの中に隠された一つ又は以上の導体から発する磁界により示される見えない通路で構成される（図４ｇ，９，及び１０）。動力を扱うエレクトロニクス、及び車両又はモータの数、および各々のモータ駆動回路をスケールアップすることにより更に大きい施設を、ここに記載の斬新な構想から逸脱することなく構築することが出来る。具体的な電圧限界が定まっているので、長いトラックはセクシヨンに分割するのが望ましい。その各々は多数の個別の電源の一つから給電される。この場合の幾つかのケースが図９および１０に示されている。好ましい実施例１−駆動し得るトラックを延長するこれらの改善が適用される共振誘導電源ループの分野での現在の方式は、一般に単独の導体ループに接続される共振電源を設けることから成る。負荷の作用下の典型的なＱ値は約２又は３である。一つのトラックのモジュール（詳細は後述する）は約１０から１００メートルの長さである。通常、モジュールキャパシタは約１．６マイクロファラッドであり、又代表的なインダクタンスはトラックの１メートルにつき約３マイクロヘンリである。このループに分布した自己インダクタンスは、一般にループの一端に配置される共振電源により通電される共振回路のインダクタンスとして使用される。現在の半導体定格、及び安全上の配慮から、使用し得る電圧を約６００Ｖに制限している為に、著しく長い純然たる誘導型の１次ループに充分な電力を供給することは困難であることは判っている。この好ましい実施例は、送電ライン理論を、又特にπカップリング理論を用いる。この実施例はキャパシタに比較的僅かな投資を行うことでラインの長さを延長することを可能にする。この理論の説明（図に示された如き）は下記の通りである。図１は公知のトラック回路の状態である。図４ａに於ける如き最終のトラック回路は、図１に示された如き単一の閉回路から下記の如く展開される。その直ワイヤ導体に付随する分布インダクタンスを有する図１の単純な閉回路は、動作周波数で共振する図２に示された如き直列共振回路（キャパシタンス２０２に直列的な個別のインダクタンス２０１）に機能的に等価である。かかる装置では共振インダクタンスとして導体の分布インダクタンスを用いるのが既に一般の方式である為に、ループの一端での短絡回路（反対の端でも短絡されている）を図３ｂに示された如き、更に長いラインの直列キャパシタンス３１３及びインダクタンス３１２により置き換えすることが原則的に可能である。直列キャパシタンスは、望ましくは図３ｃに示されたように、対称性を維持し、又キャパシタの所要動作電圧を二分するために、各々がキャパシタンス２Ｃの個別のユニット３２３，３２４として、導体ループの両側に直列的に設けられる。望ましくは、加えられたキャパシタンス及びインダクタンスは、設備の動作周波数で共に共振するように選択される。この条件は図３ａに示されている。図ではボックス３０３は、電流を交互に，共振キャパシタ３０１の端に供給する電源を示している。トラックが短絡回路により終了している概略の位置に、値が２Ｃの１対の共振キャパシタ３０４が挿入され、それには第２の，長さのほぼ等しいトラック３０２が続く。図３ｂおよび３ｃは、直列キャパシタンスに印加される電圧を低電圧に実現する為の好ましい方法を示す。図３ｂに於いては１次電源内の共振キャパシタは３１０であり、その両端電圧は、トラック（一部はインダクタンス３１１および３１２により示されている）をドライブし、且つほぼ同じドライブ電圧が遠い方のキャパシタ３１３の両端電圧として見い出される。２つの直列キャパシタ（３２３および３２４）が図３ｃに示される如く使用される時には、最初のドライブ電圧の２分の１の電圧が各々に印加される。図３ｃは図３ａと、分布トラックインダクタンスが、夫々の値がＬのインダクタ３２１，３２２として明確に描かれていることを除いて、類似している。各自由端に直列のキャパシタを有す導体の開ループ回路を加えるプロセスは、図４ａに示される如く（電源４０３が共振キャパシタ４０１の両端に、次に下って直列キャパシタ４０４，４０５，４０６および４０７の対が挿入された延長ライン４０２に給電している）他の損失（隣接構造等，又は通常の用途での放射性の渦電流による）が使用可能な電力を使用可能なレベル以下に低下させる時点迄、多数回反復される。その各々が実質的に固定された自己のインダクタンス，キャパシタンス、従って予め定まった共振周波数を有す比較的長いトラックを追加することは、製造上の見地からは便利である，何故ならばトラックは随所に設置する為に予め同調されたモジュールの形で供給されることが出来るからである。各モジュール（例えば図４ｅの４６０）は、取り付け設備および磁界を放射する１対の導体４６１，４６２から構成される。各導体はモジュール性を発揮する為に導体に沿って或る標準位置に、４６１に直列のキャパシタ、４６２に４６４を有す。隣接のモジュール（例えば４６１）との電気接続の為にターミナル４６５，４６６，４６７，４６８が備えられている。この中に示されているコネクタは、他の適切なタイプのコネクタを通して互いにボルト結合される為の（ボルト：４６９）、好ましくはアルミニウム製の単純なターミナルラグである。各モジュールの電子コンポネントと共にアセンブリとして通常設けられている基体は、図４ｆに於いて、立設される支持体４４５と、外被を持つリッツワイヤ４４４の周りの絶縁コンテナ４４３から成る導体／外被アセンブリ４４２として示されている。間隔保持用ウエブ（４４８）が、導体４４２と導体４４１との間に最適の間隔を保持する為に各モジュールの使い捨て部品として供給される。サポートビーム４４６，４４７はモジュールの部品として供給され又はされぬことがあり、間隔保持ウエブは設置後に廃棄されることがある。例えば図４ｇのセクシヨン４７０に示された如く自動誘導車両を誘導かつ電力を供給する為のモジュールのフロアータイプの場合には、４４８に類似の間隔保持ウエブが（間隔保持ウエブがそれと共に埋められることの出来る時にモジュールがコンクリート４７２に埋められるとき）導体（４７３，４７４）の間隔および平行設置を決定する為に使用され、また浅い溝が既存のフロアにダイアモンドソー又は同等品を用いて平行に形成され、その後で導体の上に充填体（４７５，４７６）埋め戻される。モジュールに通電する為の幾つかの方法として、図９および１０に示されるように独立ループの形で数ターンのケーブルを使用することが可能であり、従って図４ｇのようなフロアの断面は、この時数ターンのケーブルを示す。理想的には、図４に例として示されたモジュールは、設備のために用意された極めて近い共振周波数を有す、工場組立てモジュールとして供給される。トラックを終了させる距離が短い場合には、共振周波数の上昇は図５に示された如き１次導体５０２，５０４の周りに設けられたスリットのあるフェライト製のドーナツ型の外被５１０，５０３を使用することで補償される。好ましいサイズの各ドーナツは１メートルのトラックとインダクタンスに於いて等価である。各ドーナツ（５０１，５０３）にはスリットが施されることによりエアーギャップを設け且つ飽和を抑制する。取り付けプレートが５０５として示されている。上記に代わり且つ特に、もしキャパシタンスが既に直列又は並列の多数の個別のユニットキャパシタから構成されている場合には、回路の任意の位置に使用されているキャパシタの数は、マッチングを維持する為に変更される。好ましい実施例２−異常共振モード損失を最小化することこの実施例は、電気的にほぼ対称的な一対の１次導体の存在を前提とするか、その目的は僅かな静的又は動的非対称性を修正することに在る。図３ｃの場合の如き設備、又は図４ａに４００として示された如きトラックの個別のモジュールに関する一つの問題は、ループの中に一つ以上のインダクタ及び一つ以上のキャパシタの存在により、設備が一つ以上の機能状態、又は一つ以上の好ましい共振周波数を持つことが可能となり、且つこれが不安定性を生ぜしめる傾向を示すことである。かかる設備はしばしば、２次コイル又は他のモジュールの意図された共振周波数に適合せぬ望まざる周波数で共振する゜驚くことに、反対方向に給電される１対の導体から成る“ゼロ−インダクタンス”ケーブルを長い距離にわたり１次導体の傍に敷設し、位相と振幅が同一か又は同等の極性点を個別のキャパシタにより結合し、それらを有効に並列設置することにより、起こり得る発振又は共振のモードは制約される。この配置３３０は図３ｄに示され、この図において交番キャパシタ３３４，３３６およびインダクタ３３２，３３３を含む外側の方形状の線路は図３ｃの回路に相当する。ゼロインダクタンスケーブルは、好ましくは対称性の一対の導体から形成される無限の長さのケーブルとして定義される。上記の１本の導体は、他の導体の電流とは振幅はほぼ等しいが位相が反対の電流を流し、しかも上記の対の導体は出来る限り共通の磁界スペースを有することにより、一つの導体により展開された磁界が他の導体による磁界を打ち消し合う傾向を示す。実際のケーブルの形状は下記を含む：・ほぼ２分の１の導体が何れかの対を為す点を結ぶことに専ら使用される複数本のリッツワイヤ、・２つの良く混ざり合うが識別可能なグループにカラーコード化された利点を有す、電話中継ケーブル配線に用いられるタイプの多心線絶縁ケーブル、・“Trurip”の如き屋内の動力又は照明フレキシブルケーブルとして使用されるタイプの対を為す絶縁導体ケーブル、或は上記の代わりに、外被が或る方向に電流を流すのに対し内部導体は反対の方向に電流を流す同軸ケーブルを使用することが出来る、然しこれは対称型ケーブルではない。更に１本のゼロインダクタンスケーブル３４７が設けられる。一つの導体が点３３９から点３３９’を結合する。他の導体が３３８から３３８’を結合する。これらの対を為す点は極性と振幅がほぼ同一であるから、ゼロインダクタンスケーブルを通って流れる電流は僅かである。（その振幅は誤差電流の如くループ内のコンポネントのマッチングの精度の関数である。これは又１次導体の誘導負荷の非対称性を反映している）。好ましくは、キャパシタの対は、モジュールの組み立ての時点に於いてマッチングの精度を高める為に選択される。よって誘導電力伝達に対して有効な共振電流に対する無効なドレンを形成するゼロインダクタンスケーブルを流れる電流は最小化される。図３ｃの回路が閉ループ回路である為に、この発明の回路は、図４ａに示されているものの如き長い１次線路の部品から形成されるモジュール（例えば４００）を使用するには僅かに改変されることが必要である。好ましい改変は図３ｅに回路図として示されており、且つこの中ではモジュール３４０は、２セットの基本長さの導体３４５，３４７（インダクタンスを持つ）プラスの個別のキャパシタ３４８，３４９並びにゼロインダクタンスケーブル３４７により相互に接続されて構成されている。コネクタ３４１，３４２，３４３および３４４は隣接モジュールとの接続の為のものである。その各々がほぼ固定された固有インダクタンス，キャパシタンス，従ってほぼ予め定まった共振周波数を持つ比較的長いトラックを加えた使用は、製造の見地からは便利なものである。何故ならばトラックは任意の位置に於いて設置される為に予め同調されたモジュールの形で供給されることが出来るからである。共振電流４０１の発生器により片側からドライブされる一連のモジュールから成る施設を考える。各モジュール（例えば図４ａの４００又は図４ｂの４１９）は、取付け部材、および磁界を放射することが可能であり、従って固有のインダクタンスを持つ１対の導体から構成される。各導体はモジュール性の為に導体に沿った或る標準的な位置に設置された直列キャパシタ−４０４，４０４，４０５，４０５又は４０６，４０６等−を有す。隣接モジュールとの電気接続の為の端末装置が設けられている。図４ｂは上記に対する変更例を示すものであり、この場合には各モジュール４１９はキャパシタを持たぬ導体を有し、且つ対称性はキャパシタを持つ導体を何れかのラインに交互に位置せしめることにより維持されなければならない。図４ｃは、直列に接続されて、１次共振回路４２９を形成する一つのモジュール４３０の中にゼロインダクタンスケーブル４３１が接続されている。図４ｃに於いて、ケーブル４３１の１つの導体により位相と振幅がほぼ等しい節点４３３と節点４３２を結合し、ケーブルの他の導体により、振幅は等しいが、然し電流方向が反対の節点４３４と４３５を接続している。追加されたケーブル４３１は機能的にゼロインダクタンスに近い為に、キャパシタ４３６および４３７は、誘導ケーブル４３８および４３９とほぼ同じ長さを持ち、しかも４３８又は４３９よりもインダクタンスの小さいケーブルにより互いに接続される。図４ｄは１次誘導線路４５０の別の好ましい実施形態を示すものであり、この中ではゼロインダクタンスケーブル４５２が１次共振キャパシタ４５４と遠い方の端のキャパシタ４５５との間に接続され、４５３の如き多数の直列キャパシタモジュールをスキップしている。この様に共振線路４５０の各端のキャパシタは、電気的には一つのキャパシタの効果を持ち、従って設備に考えられる共振周波数の数は少なく抑えられている。好ましい実施例３−誘導磁界損失を最小にすること隣接の強磁性体構造に於ける損失は最大線路長さの効力を失わせエネルギーを消費し、且つ危険な電流又は温度を誘発することがある。図６はレールのマウント構造体の平面（６ｂ）および断面（６ａ）を図示する。導体６０３はアルミニウムＩ−ビーム６０９上に取り付けられている。レールマウント構造６０９は、好ましくは剛性の為に頭部６０７および脚部６０８を補強された一般的なＩ型形態を有す押し出し成型されたビームから形成される。レールの取り付けビーム６０９と６０９’の接合部は、鋼製の接続プレート６０２によって接続され、且つ接続プレート６０２はアルミニウム板６０１によってカバーされ、交番磁界から保護され、またボルト６１０により締め付けられている。その絶縁ダクト６０５の中に敷設され、且つコンベアレール６０９を形成するアルミニウムのＩ−ビーム６０７により支持される１次導体６０３により放射される交番磁界のあるものは、磁界の中に在る導電性強磁性体（例えば鉄又は鋼）製の物品（例えば接続プレート６０２）の中で渦電流および特にヒステリシス損失として消費されることがある。強磁性体物品は磁束ラインを集中する傾向を持つ為にこの現象は更に著しくなる。かかる物品の上に（例えば）３mm厚みのアルミニウムシート（銅又は他の導体を使用することが出来る）を用いた導電性カバー又は外被６０１を用いることにより、強磁性体物品を磁界に曝すことを防止する効果を有し、従ってエネルギーの消費を減らし得ることが判明した。好ましい実施例４−電流の分岐への配分図７は、１次導体７０８の幹線又はバスバーから他のセットへ高周波ＡＣ電力を伝送するレールネットワーク７００を示す。このタイプの実施形態は、スイッチングポイント，リフト等の装置が多くのエネルギーを必要とするコンベア装置に適用することが可能であり、又このエネルギーを共振１次導体から供給するのが都合がいい゜主電源７０１からの電力は、重量支持レール７０５，７０５’に隣接して取り付けられた通電ワイヤ（すべてはリッツワイヤを使用するのが望ましい）７０４，７０４’に沿って導かれる。レールのセット７０５，７０５’は他のレール７１５，７１５’に、主給電バス又はダクト７０８によりリンクされる。これは、実際には交番磁界を放射する目的を併せ持つ１セットの１次導体モジュール（図４ｂの４２０の如き）により構成され、電カコントロール又はモジュレーションボックス７１２がレールに隣接して設けられ、且つ共振導体７１１，７１１’に給電する。コントロールボックス７１３が主給電バス７０８と導体７１８，７１８’との間に同様に設けられる。トランスフォーマ７１９は電力結合に使用されるだけでなく、絶縁する目的（磁気ブレーキとして）で又は電圧の昇降の為に使用される。好ましい実施例５−１次導体と傍の補助コイル図８は、その１次導体として１対のリッツワイヤケーブル８０１および８０２，共振キャパシタ８０４を有す、誘導ラインに結合した補助信号回路又はコイルモジュール８０３を図示する。補助コイルモジュール８０３は１次導体に磁気接続されている。この場合誘導ラインは上記の実施例に記載の如き他のキャパシタ及び／又はインダクタをもまた有しているものと理解される。補助コイルモジュール８０３は、特に共振２次回路を含む物体がトラック上を移動する時の位置を検出するのに使用することが出来る。コイル８０３内に発生する電圧を測定することにより、２次ピックアップコイルを介して給電される可動体が補助コイルを通過する時点を検出することが可能である。かかる車両がコイルの上に在る時には、コイル内の電圧は高まる。コイル８０３は、好ましくはスイッチ８１０を有すことにより、補助コイルを閉回路状態と開回路状態との間で切り替える。スイッチ８１０を閉路することにより、コイルを短絡させ、従って車両に給電するコイルから電力を取り出す為に、車両をこの点で停止することが出来る。スイッチ８１０の閉路をコントロールすることが可能であり、コントロールにより生じた信号が、補助コイルモジュール８０３−この時は信号コイル−からトロリに送られる。図８にはかかる信号コイルしか示されていないが、この様なコイルをトラックに沿って多数の予め定められた多数の間隔又は位置に設けることが出来る。好ましい実施例６−作動していないセグメントの機能の停止この実施例（図９）及び図１０の実施例は、１次導体から全体のスペースに放射される交番磁界の量を最小に抑えることを意図している。これらの例では、１次誘導線路を形成する直列の個々のモジュールは、電力消費装置が近傍で作動する時に、個別に、且つ特定的にコントローラにより通電される。多くの国々では磁界放射には厳格な安全規格が施行されているが、有効性能を有す車両を通電するのに充分な電力を供給する施設がこの規格に背反することは容易に起こり得る。この発明の解法は、特に道路又は倉庫の床の中に埋められた１次導体から給電され、従ってオーバーヘッドコンベアの場合に比して人体を磁界が横切る度合いが多い自動誘導車両（ＡＧＶｓ）に特に適用される。安全規格は、客用車両等に給電するのに誘導電力伝送が用いられる道路に対しても同様に重視されねばならない。更に放射磁界を最小にすることの利点は大きな効力を有す，何故ならば交番磁界により満たされる可き面積は、全トラックが常時機能しなければならない場合に比較して狭まるからである。この解法の根底に在る原則は、全ルート又はトラックを短いモジュールセグメントに分割し、且つその各々が通常の客用車両又はＡＧＶの長さに同等か又はそれよりも余り長くなく、且つ各セグメントには必要な時にのみ通電することに在る。車両／人間の間に起こり得る相互作用に考える時、特に前進方向には衝突のリスクにより設定されるような最小安全接近距離が存在する。トラックセグメントは、安全距離および車両の長さ自体の和として定義されることが出来る。発明は、上記にも拘らず上記長さを決定するファクタを考えることなくセグメント距離が設定されている場合にも、同様に使用することが出来る。上記とは別の独立した安全手段として、トラックの隣接セグメントが通電されたことを示す、ローカルの可視又は可聴警報（例えばメロディー，ホーン，ブザー，フラッシュライト等）を使用することにより、何れのセグメントの給電設備も比較的フェールセーフにすることが出来る。一つの好ましい方法は、単に循環エネルギーの一部を、磁気接続を介してフィラメントランプ又は蛍光灯９０９に使用する。エネルギー過渡現象から保護する為に、バリスタ又はツエナーダイオード９１０により過電圧を防止することが好ましい。放射状態のセグメントを人に警告する為のグラフィックな方法として、線路の中に設けられた半透明又は透明カバーの下に蛍光ランプを埋設し、隣接セグメントが通電される時に点灯するように配置する。主共振ループのセグメントを短絡することで入り切りすることが不可能ではないことは驚きに値する。共振回路に於ける典型的な電力は一般に６００Ｖで５０Ａから７０Ａであるが、通電を断たれたセグメントは短絡されることによりバイパスされ、且つ短絡されたセグメントの循環電力は急速に停止する。この好ましい実施例の図は図９に示されており、且つこの図で９００はＡＧＶルート９０１のセクションを示す。一連の選択的に通電することの出来るループ（その内の２つのみが図示され、且つその一つは９０５として示されている）が、車両が走行するトラックに沿って設置される。これらの車両は、対を為す幹線導体９０３に沿って給電する適切な給電装置９０２から電力が供給される誘導手段により給電される。間隔を隔てて、一本の導体は、該当のループ９０５を直列キャパシタ９０６を介して給電する分岐９０４により中断される。分岐と幹線との結合点又はその近傍に短絡スイッチ９０７が設けられる。この回路は短絡スイッチ９０７を作動せしめるコントロール手段を示していない；かかる手段の例は（ａ）隣接のセンサによりピックアップされるＡＧＶからのデマンド信号，（ｂ）短絡スイッチ９０７により流される僅かなテスト電流により検出されるが如きループ９０５の負荷に於ける変化。回路はＡＧＶの存在を検出し、且つセグメントの切り替えを起こす為の手段を示していない；又ダイアグラムはトラックセグメントの通電を直接表示する安全手段をも示していない；かかる手段はループの電流のピックアップによりドライブされるランプ，又はホーン，ブザー又は他の可聴警告装置が含まれる。短絡スイッチを用いる手法は、分岐が主通電ループ９０３に直列に設置されている状況において、共振電流がループ全体の中を循環し、且つ一つ以上のモジュール又はセグメントに同時に給電する状況において、適していると理解される。この設備に於いて、出現する磁界は、ケーブルのターン数を重ね、従って生じる交番磁界を多重化し、一方１次導体の配電部の電流を低く抑えることにより、強められる。使用されるターン数は、各セグメント上の客用車両又はＡＧＶに対する予測平均負荷によりセグメント毎に変えることが出来るが、利用可能な全電力の制約が考慮されることが条件となる。歩道からの１次導体の配電部の磁気遮蔽又は物理的な距離は、あらゆる占有スペースに於ける磁界を低く抑えることに役立つ。短絡スイッチが開路されると、負荷ピーク過渡現象が、共振電流が新たに加えられた分岐に立ち上がる迄、発生することが予測される。閉路すると主導体に於ける影響は僅かであるのに対し、共振電流は時間と共に消滅する。キャパシタ９０６，９０６’は短絡された分岐９０５の中でのみ共振をもたらす。これらの過渡現象はセグメントが短絡又は開路された時、特に故障状態下で給電装置に見ることが出来、給電の適切な保護が必要とされる。短絡スイッチは“ゆるやか”に入り切りされ、共振電流がゆるやかに立ち上がり、また消滅がゆるやかな装置であることが望ましい。短絡スイッチは１対の双方向ＩＧＢＴ装置，“ＴＲＩＡＣ”又は他の適切なソリッドステートスイッチを用いることか出来る。共振電流の徐々の立ち上げおよび消滅は、好ましくはスイッチがそれぞれ完全なサイクルの上昇又は下降の比率により閉路されることによりゼロ交叉切り換えが起き（過渡を最小にされ）、且つ高調波歪みが最小化される如きモードで、スイッチが作動されることによって発生される。過渡現象の問題を克服し、且つゆるやかなスタート効果を与える好ましい運転モードは、トラック全体、および付随のセグメントへの給電をセグメントを変える前に瞬間的に、短時間スイッチオフし、共振電流が消滅するまで待ち、セグメント切り替え動作を実施し、次いで主給電装置に再通電する手順である。通常この為の時間遅延は数ミリセカンドのオーダに過ぎない。好ましい実施例７−各セグメントに対する給電の個別の切り替え本実施例は図１０に示されている。上記実施例に対する如く全ルート又はトラック（1001，1001’）は便宜上短いセグメントに分割され、且つ各セグメントの長さは同様に車両の長さプラス選択的な安全距離としている。セグメント長さの例は１０ｍであるが、特定の数字が記載されたとしても勿論例に過ぎない。ここでは通電し得る無限の数のセグメントの内の三つ（1000x，1002x，1003x）が示されている。車両長さに対する関係を考慮する必要はない。使用されている時に各セグメントは通電される。中央コントローラ１０５０がトラック上のＡＧＶ又は他の電力消費装置の動作を検出し（且つコントロールし）、且つコントロールライン１０２３を介して該当する切り替えコントローラ１０１８，１０２８又は１０３８を選択する。よって共振電源が付随のセグメントに給電される。他のセグメントは両コントローラスイッチ（1016−1017の如き）は開回路状態とされることにより非通電の状態に保持されるが、共振電流はＬＣ回路の中で隣接のコイル端部で相互接続されることにより、特に車両の存在下では誘導される。９０９の如き（例えば）ランプを持つ警報設備を上記実施例に於ける如く設けられることが出来る。上記の代わりに、コントローラ１０５０に代わる一連のローカルコントローラが、単一給電バスに連絡され、特定のセグメントに於ける要求をローカルに検出し、バスに接続されたスイッチを閉路し、且つこれに応答して共振回路に通電する為に使用される。或る長さのトラック，共振キャパシタ及び切り替え給電装置から構成されるモジュールは、バスケーブルを介して定電流電源（ここでは定電圧バッテリ１００８及び動作周波数に於いて比較的高いリアクタンスを持つ定電流を供給するインダクタンス１００９として記載されている）に接続される。図示されていないかオプションとして各切り替え給電装置に個別の定電流供給インダクタンス１０９を使用することによりＤＣ電源から一度に一つ以上の切り替え給電装置を運転する方法がある。各給電装置はトラックの該当のセグメントの中で高周波共振電流を発生しかつ保持することか出来る。好ましくは、約５ターンのリッツワイヤケーブルがコイルとしてＡＧＶ又は他の車両の走行するコースに沿って敷設される。これは図４ｄに示された如く埋め込まれる。使用に当たっては、共振電流の初期は隣接のループ又はＡＧＶの２次コイルから誘導された既存の共振電流により助けられる。上記実施例に関しては、共振電流の立ち上がりおよび消滅は比較的時間を要す− 数ミリセカンド。各モジュールに対する別個の給電装置を設けることには多くの利点が存在することは驚きに値する。長さの長いトラックに沿って充分に周波数の高い電力を供給する問題は最小に抑えられ、従ってあらゆる給電装置の出力電圧の要求が抑えられる。設置に関連する問題も最小に抑えられる，何故ならば大抵の場合には一連の予めパッケージ化され、且つ予め整合状態にある同一のユニットを設置することが出来るからである。各セグメントに数ターン（例えば５たーン）かの導体を使用することによりピーク電流の必要性は抑制される。インダクタ１００９の如き給電設備の比較的高価な部分は、そのまま使用する必要はない−低電流要求を有している。同一のユニットを量産することにより、設置を簡単化することにより、又セグメントスイッチを置き替えた結果、コストは抑えられる。設備の信頼性は本来備わる冗長性により高まる−一つの大型の給電装置が多くの小型の低電力給電装置により取り代わられる。最後に、上記の内容の変更又は改変は下記の請求範囲に定められたこの発明の範囲から逸脱することなく行い得るものと理解される゜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号２４５９５５ (32)優先日 1993年２月22日 (33)優先権主張国ニュー・ジーランド（ＮＺ） (31)優先権主張番号２４５９５８ (32)優先日 1993年２月22日 (33)優先権主張国ニュー・ジーランド（ＮＺ） (31)優先権主張番号２４７２６８ (32)優先日 1993年３月26日 (33)優先権主張国ニュー・ジーランド（ＮＺ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ (72)発明者ボーイズ、ジョンタルボットニュー・ジーランド国オークランド 1310 バークデイルアイランドベイロード 15エイ

Claims

【特許請求の範囲】１．少なくとも２つの１次導体モジュールから成り、しかもその各々は設備の共振周波数に合致する共振周波数を有し、しかも上記各１次導体モジュールはループ状に形成された共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、各モジュールは隣接のモジュールの中の隣接する導体に接続可能な少なくとも一つの導体から形成されることにより、多数のモジュールが共に結合されて長い軌道を形成し、上記導体が少なくとも一つの直列の共振キャパシタを有し、上記ループが上記の少なくとも一つの，並列の間隔を隔てた形態に設置された上記導体から形成されることを特徴とする。２．請求項１記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、単一導体が並列の間隔を隔てた形態に設置されることにより、２つの電気接続端子を有す、接続される長いループを形成することを特徴とする。３．請求項２記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、ループの導体がループの通電手段に接続されていることを特徴とする。４．請求項３記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、ループ通電手段が、電気を高周波共振電流に交換することの出来る、コントロール可能な単一の給電装置から形成されることを特徴とする。５．請求項３記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、ループ通電手段が、ループの出発点で２つの電気接続端子の間に接続されたコントロールの可能な切り替え手段から構成され、２つの電気接続端子に供給される高周波共振電流に対するバイパスルートを形成することを特徴とする。６．請求項１記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、２本の導体は、並列の間隔を隔てた形態で取り付けられ、各導体の各端に電気接続端子を有す、端部が開放端された、長いループを形成し、よって連続して隣接するモジュールは直列に互いに接続され、共振電源によって全体に給電されることを特徴とする。７．請求項１記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、唯一つの導体には、少なくとも一つの選ばれたキャパシタが設けられていることを特徴とする。８．請求項６記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、共振強制手段が、別々の近似した位相と振幅を有す回路の間隔を隔てた節点を電気的にリンクするために設けられ、よって互いに結合された節点は同じ位相と振幅に更に近付けられることを特徴とする。９．請求項８記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、共振強制手段はゼロインダクタンスケーブルから形成され、且つケーブル自体は、互いに対して絶縁され、且つ接近した一つ又は以上の並列導体の少なくとも２つのグループから成り、且つその各々は電気的に並列接続され、よって一つのグループの内の電流により生じる磁界が、他のグループの中を逆方向に流れる電流により生じる磁界とは反対となることを特徴とする。 10．請求項９記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、ゼロインダクタンスケーブルは隣接のモジュールに於けるキャパシタにリンクすること特徴とする。 11．請求項10記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、ゼロインダクタンスケーブルは非隣接モジュールのキャパシタにリンクすることを特徴とする。 12．請求項２、または請求項６記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、各ループは、ループが通電されていることを示すために、ループ内を流れる電流から直接又は間接給電される警報手段を有すことを特徴とする。 13．請求項１記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、各共振電源が一つの切り替え給電装置，二つの切り替え装置，一つのコントローラ及び一つのセンタにタップを有すインダクタから構成され、上記センタにタップを有すインダクタは定電流電源により給電されることを特徴とする。 14．請求項13記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、デマンド信号に応答して各々給電装置をオン又はオフに切り替える手段が設けられていることを特徴とする。 15．請求項14記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、各ループは、１次ループが通電されていることを示すために、ループにより給電される警告手段を有すことを特徴とする。 16．請求項１記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、各共振ループは夫々の分岐ラインに接続され、上記分岐ラインは主幹線に接続され、且つ上記共振ループの通電を断つ為に上記夫々の分岐ラインを短絡し、且つバイパスする為の手段が設けられていることを特徴とする。 17．請求項16記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、幹線に対する主給電を予め定められた時間にわたり中断し、且つ誘導線路の通電部分を限定する為に、上記時間中、一つ又は以上の短絡スイッチを切り替えるコントロール手段があることを特徴とする。 18．基体上又はその近くに磁界に曝される強磁性体エレメントを有す、請求項１記載の共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、上記強磁性体エレメントが導電性外被により遮蔽されていることを特徴とする。 19．共振誘導配電設備の１次誘導線路であって、上記線路は２本のほぼ並列の導体束の磁界を有し、しかも一連のモジュールから形成されることを特徴とする。