TW201334350A - 非接觸供電系統及非接觸供電方法 - Google Patents

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□谷基彥
片岡良裕
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Abstract

可輕易調整在非接觸供電系統的電感。由沿著行走路徑舖設的供電線，以非接觸對台車的拾波線圈進行供電。設置具備有：構成磁氣電路的磁性體、捲繞在該磁性體的主線圈、及捲繞在磁性體的控制線圈的可變電感器，藉由控制施加於可變電感器的控制線圈的控制電流，來控制主線圈的電感。

Description

非接觸供電系統及非接觸供電方法
本發明係關於對高架行走車、堆高式起重機、有軌道台車等台車的非接觸供電系統。
在清淨室內等行走的高架行走車、堆高式起重機等台車中係進行非接觸供電。在非接觸供電中，係沿著台車行走路徑舖設供電線，由交流電源流通10KHz左右的交流，以台車的拾波線圈進行受電(專利文獻1：日本專利4134523)。
在非接觸供電中，係必須將台車的拾波線圈組入於共振電路，且使共振電路的共振頻率與在供電線流通的電流的頻率相一致。但是，配合共振頻率來調整組入於共振電路的電容器的電容等作業極為繁雜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利4134523
本發明之課題在可輕易調整在非接觸供電系統的電感。
本發明之非接觸供電系統係由沿著行走路徑舖設的供電線，以非接觸對台車的拾波線圈進行供電的非接觸供電系統，其特徵為：在前述供電線側或在前述台車內設有：可變電感器，其係具備有：構成磁氣電路的磁性體；捲繞在前述磁性體的主線圈；及捲繞在前述磁性體的控制線圈；及控制部，其係將控制電流一面控制一面施加於前述可變電感器的控制線圈，藉此控制前述主線圈的電感。控制電流較佳為直流。
在磁性體捲繞主線圈及控制線圈，若施加控制電流時，磁性體被磁化，主線圈的電感會改變。因此，藉由對控制電流進行控制，可控制主線圈的電感。其中，將施加於控制線圈的電流稱為控制電流。上述可變電感器係可藉由控制電流來調整電感，因此可輕易調整在非接觸供電系統的供電側或進行受電的台車側的電感。
較佳為，前述可變電感器與前述控制部被設在前述台車內，前述可變電感器的主線圈以串聯且迴圈狀連接於前述拾波線圈及電容器而構成共振電路，前述控制部係以使前述共振電路的共振頻率接近供電線的頻率，亦即在供電線流通的電流的頻率的方式來對控制電流進行控 制。如此一來，可以在供電線流通的電流的頻率進行共振的方式調整共振電路，而可輕易調整在台車側的共振頻率。
而且較佳為，前述可變電感器的主線圈係與前述供電線串聯連接於供電線的電源，前述控制部係以減小在供電線流通的電流與被施加於供電線的電壓的相位差的方式對控制電流進行控制。若將前述相位差設為θ時，由供電線的電源所觀看的功因係以cosθ表示，若θ增加，無效電流即增加，且電源的負荷增加。在此若調整主線圈的電感，可控制電壓與電流的相位差，且可減輕電源的負荷。
較佳為，設置台車內的第1可變電感器、及供電線側的第2可變電感器，作為前述可變電感器，設置台車內的第1控制部、及供電線側的第2控制部，作為前述控制部，第1可變電感器的主線圈、前述拾波線圈、及電容器以串聯且迴圈狀相連接而構成共振電路，第1控制部係構成為以控制前述共振電路的共振頻率的方式對控制電流進行控制，第2可變電感器的主線圈係與前述供電線串聯連接在供電線的電源，第2控制部係構成為以減小在供電線流通的電流與被施加於供電線的電壓的相位差的方式對控制電流進行控制。
此外，本發明係一種非接觸供電方法，其係由沿著行走路徑舖設的供電線，以非接觸對台車的拾波線圈進行供電的非接觸供電方法，其特徵為：在前述供電線側或在前述台車內設有：可變電感器，其係具備有：構成磁氣電路的磁性體；捲繞在前述磁性體的主線圈；及捲繞在前述磁性體的控制線圈；及控制部，其係對前述控制線圈施加控制電流，其執行以下步驟：由控制部將控制電流一面控制一面施加於前述可變電感器的控制線圈，藉此控制前述主線圈的電感。
在本發明中，藉由控制電流來控制可變電感器的電感，藉此可：‧改善在拾波線圈的受電效率；或‧減小在供電線流通的電流與電壓的相位差，來減輕供電線的電源的負荷。其中，在本說明書中，關於非接觸供電系統的記載係亦直接適用於非接觸供電方法。
2‧‧‧非接觸供電系統
4‧‧‧台車
6‧‧‧非接觸供電線
8‧‧‧換流器
10、20‧‧‧可變電感器
12‧‧‧電流感測器
14、24‧‧‧控制部
18‧‧‧受電部
19‧‧‧供電軌道
26‧‧‧電容
28‧‧‧負荷
30‧‧‧磁性體
32‧‧‧拾波線圈
34、35‧‧‧磁性體
36‧‧‧主線圈
38‧‧‧控制線圈
C1、C2‧‧‧電容器
D1~D4‧‧‧二極體
P1~P8‧‧‧端子
Vc‧‧‧輸出電壓
圖1係實施例之非接觸供電系統的區塊圖。
圖2係顯示在實施例中的供電軌道與受電部的圖。
圖3係顯示在實施例中的可變電感器的圖。
圖4係顯示在實施例中的受電側的電感調整的流程 圖。
圖5係顯示供電側的電壓波形與電流波形的圖。
圖6係顯示在實施例中的供電側的電感調整的流程圖。
以下顯示用以實施本發明的最適實施例。本發明之範圍係應根據申請專利範圍的記載，參酌說明書的記載及在該領域中的周知技術，依該領域熟習該項技術者的理解所設定。
[實施例]
在圖1~圖6中顯示實施例之非接觸供電系統2。在各圖中，4為高架行走車、堆高式起重機、有軌道台車等台車，例如在清淨室的內部行走來搬運物品的台車。6為非接觸供電線(以下僅稱為供電線6)，沿著台車4的行走路徑舖設，將行走路徑區分為複數區域，亦可按每個區域來設置供電線6。8為換流器，為供電線6的交流電源，亦可為換流器以外的交流電源。10為可變電感器，12為電流感測器，檢測在供電線6流通的電流，由線圈或電阻等所構成。14為控制部，對施加於可變電感器10的控制電流進行控制。控制部14係檢測供電線6的電壓波形、與在電流感測器12所求出的供電線6的電流波形的相位差，以相位差變小的方式對控制電流進行控 制。
台車4係具備有：具有拾波線圈的受電部18、可變電感器20、及其控制部24，藉由受電部18的拾波線圈、可變電感器20、及電容器C1來構成共振電路。將共振電路的輸出電壓設為Vc，C2為電容器，D1~D4為全波整流用的二極體，26為暫時貯藏電力的電容，28為負荷，台車的馬達、控制電路等。電容26亦使用在貯藏由負荷28所回生的電力。在受電部18的受電效率係藉由使共振電路的共振頻率接近供電線6的電流(以下僅稱之為供電電流)的頻率來提升。因此，控制部24係控制可變電感器的主線圈的電感，使共振頻率接近供電電流的頻率。其中，由供電線6所受電的台車4的數量係依台車4的行走而改變，台車4係在加速時等，消耗電力變大，在減速時、停止時等，消耗電力變小。
在圖2中顯示受電部18，例如一對或1條供電線6被安裝在供電軌道19，在受電部中係藉由剖面為例如E字狀的磁性體30來構成磁氣電路，拾波線圈32被捲繞在E字中央薄片的磁性體，在拾波線圈32係設有端子P1、P2。其中，受電部18的構造任意。
圖3係顯示可變電感器20的構造，可變電感器10亦同。34、35係以鐵氧磁體等磁性體構成磁氣電路，例如主線圈36被捲繞在E字狀磁性體35的E字中央薄片而安裝有端子P3、P4。控制線圈38被分為2個部位來捲繞在磁性體35，且安裝有端子P5、P6。之所以使用 2個磁性體34、35，係為了構成封閉的磁氣電路，之所以將控制線圈38設置在2個部位係為了由主線圈36觀看為對稱地設置控制線圈38之故。但是亦可為例如在環狀磁性體捲繞1個主線圈與1個控制線圈的構造等。對控制線圈38係由控制部施加直流，但是與在供電線流通的電流相比，亦可施加頻率充分低的交流，例如10~60Hz左右的交流。
在可變電感10、20中，係藉由控制電流來控制磁性體34、35的磁化程度，尤其使磁性體34、35磁化至飽和磁化的附近。如此一來，主線圈36與磁性體34、35的磁氣相互作用受到影響，主線圈36的電感會改變。藉由實驗，若加大控制電流來進行時，主線圈36的電感相對控制電流，會有呈線性減少的領域，在該領域中施加控制電流，藉此控制主線圈的電感。若使主線圈36的電感改變，由圖1的受電部18及電容器C1與主線圈36所構成的迴圈狀共振電路的共振頻率會改變。接著，若使共振頻率改變時，會在共振電路的輸出電壓Vc產生峰值，在該峰值，共振電流亦成為最大。此外，峰值的頻率係等於供電電流的頻率。
在圖4中顯示在台車4側的處理。圖1的控制電路24係監視輸出電壓Vc，若產生Vc降低等徵兆時，使控制電流例如以複數階段改變。藉此，求出為超過供電線的頻率、或為不足供電線的頻率，而使共振電路的頻率與供電線的頻率相一致。其中，亦可監視在共振電路 流通的電流，來取代監視輸出電壓Vc。此外，對控制電流進行控制係包括對施加於控制線圈的電壓進行控制等。如此一來，不需要以成為最適頻率的方式選別電容器C1等，不僅初期可得最適頻率，常時亦可得最適頻率。
在圖5、圖6中顯示在供電線側的控制部與可變電感器的處理，圖5的V0係施加於供電線的電壓，換流器8係以相同的頻率，調整對供電線施加電壓的脈衝寬度，藉此使輸出電力的實效值改變。i0為供電電流，控制部係根據供電線的電位與電流感測器的訊號，來監視電壓V0的波形與電流i0的波形。S0、S1、S2係電流i0成為0的點，T0、T1、T2、T3係電壓脈衝上升的點與下降的點。電壓波形與電流波形的相位差為0，點S1等係成為點T1、T2等的中點。其中，亦可使用電壓脈衝的中心的點等，來取代點T0、T1、T2等。
若將相位差設為θ，電源的功因成為cosθ，藉由使cosθ接近1，可減輕電源的負荷。在此，若增加圖1的可變電感10的主線圈側電感時，電流的相位前進，若減少電感時，則電流的相位會延遲。因此，圖1的控制部14係檢測電壓V0與電流i0的相位差，藉由控制對可變電感10的控制線圈的控制電流來減小相位差θ，且減輕電源的負荷。
2‧‧‧非接觸供電系統
4‧‧‧台車
6‧‧‧非接觸供電線
8‧‧‧換流器
10、20‧‧‧可變電感器
12‧‧‧電流感測器
14、24‧‧‧控制部
18‧‧‧受電部
26‧‧‧電容
28‧‧‧負荷
C1、C2‧‧‧電容器
D1~D4‧‧‧二極體
Vc‧‧‧輸出電壓

Claims (5)

  1. 一種非接觸供電系統，其係由沿著行走路徑舖設的供電線，以非接觸對台車的拾波線圈進行供電的非接觸供電系統，其特徵為：在前述供電線側或在前述台車內設有：可變電感器，其係具備有：構成磁氣電路的磁性體；捲繞在前述磁性體的主線圈；及捲繞在前述磁性體的控制線圈；及控制部，其係將控制電流一面控制一面施加於前述可變電感器的控制線圈，藉此控制前述主線圈的電感。
  2. 如申請專利範圍第1項之非接觸供電系統，其中，前述可變電感器與前述控制部被設在前述台車內，前述可變電感器的主線圈、前述拾波線圈、及電容器以串聯且迴圈狀相連接，而構成共振電路，前述控制部係構成為以使前述共振電路的共振頻率接近供電線的頻率的方式對控制電流進行控制。
  3. 如申請專利範圍第1項之非接觸供電系統，其中，前述可變電感器的主線圈係與前述供電線串聯連接於供電線的電源，前述控制部係構成為以減小在供電線流通的電流與被施加於供電線的電壓的相位差的方式對控制電流進行控制。
  4. 如申請專利範圍第1項之非接觸供電系統，其中，設置台車內的第1可變電感器、及供電線側的第2可變電 感器，作為前述可變電感器，設置台車內的第1控制部、及供電線側的第2控制部，作為前述控制部，第1可變電感器的主線圈、前述拾波線圈、及電容器以串聯且迴圈狀相連接而構成共振電路，第1控制部係構成為以控制前述共振電路的共振頻率的方式對控制電流進行控制，第2可變電感器的主線圈係與前述供電線串聯連接在供電線的電源，第2控制部係構成為以減小在供電線流通的電流與被施加於供電線的電壓的相位差的方式對控制電流進行控制。
  5. 一種非接觸供電方法，其係由沿著行走路徑舖設的供電線，以非接觸對台車的拾波線圈進行供電的非接觸供電方法，其特徵為：在前述供電線側或在前述台車內設有：可變電感器，其係具備有：構成磁氣電路的磁性體；捲繞在前述磁性體的主線圈；及捲繞在前述磁性體的控制線圈；及控制部，其係對前述控制線圈施加控制電流，其執行以下步驟：由控制部將控制電流一面控制一面施加至對前述可變電感器的控制線圈，藉此控制前述主線圈的電感。
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