TWI431886B - Non-contact power supply equipment - Google Patents

Description

非接觸供電設備

本發明是關於透過沿著行車軌道鋪設的供電纜線以非接觸對有軌台車進行供電的非接觸供電設備，特別是關於供電纜線溫度異常上昇的檢測技術。

工廠或倉庫內的物品自動搬運手段，已知有在沿著搬運路徑鋪設的軌道上行駛無人搬運台車的有軌台車系統。該系統搬運台車的供電方式有接觸式和非接觸式，對於設置在不產生塵埃之無塵室等的有軌台車系統是採用非接觸供電方式。

於非接觸供電方式，一對電纜是隔著指定間隔沿著軌道平行鋪設。接著，其前端是形成短路成環狀，從開放端側流動高頻電流。另一方面，於搬運台車側安裝有如第9圖所示具有剖面E型三腳磁性鐵心61的受電單元60。於其中央腳61a周圍捲繞有二次線圈，於中央腳61a和兩外腳61b間的2個間隙各穿通有1條供電纜線64(參照專利文獻1)。利用上述構成使受電單元60構成具有變壓器功能使成為閉合環路的供電纜線64為1圈的初級繞組，使二次線圈62為二次繞組。當對成為初級繞組的供電纜線64流動高頻電流時經由互相誘導會造成二次線圈62流動著電流。對該電流加以整流就可獲得直流電力。所獲得的直流電力是由換流器轉換成交流電力供給至馬達，做為移動台車的動力源使用。

非接觸供電所供應的電力是馬達驅動用的電力，因此電力值較大。進行如此大的電力供應時需要對供電纜線流動大電流。此外，為讓三腳磁性鐵心61小型化，其電力是由10kHz前後的高頻電流供應。高頻電流因為表皮效果的關係大多數是流動在導體的表層附近，導致導體的有效電阻或有效自感提高。為防止該現象產生對於供電纜線是使用多數條細漆包線經搓合形成的大表面積利茲線。為確保所需的電流容量，對於1條供電纜線是使用數條利茲線束綁形成的電纜。

利茲線的端部施有使用壓接端子的末端處理，以螺絲固定在供電所需的匯流條、端子台等。如上述施有末端處理形成螺絲固定的連接處是多數存在。例如：接受高頻電流輸入的利茲線端部是連接在電源裝置的輸出用匯流條。此外，於明顯需要較長供電纜線的狀況是在途中形成電纜中繼。電纜中繼是使用匯流條或端子台，利茲線的端部是施有末端處理以螺絲固定在匯流條或端子台。再加上，於供電纜線的途中有時會插入有隔著一定距離串聯插入在電纜中做為電纜既有的自感補償用的電容器。電容器是連接在中繼箱內安裝的二個匯流條間，利茲線的端部施有末端處理以螺絲固定在該等匯流條。

於供電纜線流動有上述的大電流。因此，當裝接在利茲線端部的壓接端子固定在匯流條上用的螺絲鬆動時就會增大接觸阻力導致發熱。此外，利茲線的各素線因是漆包成絕緣，所以在壓接端子的裝接時為確保各素線和壓接端子的電性連接是需要去除一定寬幅的漆包部份。該漆包的去除若不完善則未去除漆包的素線是不會流動電流，該部份的電流就會流至其他素線導致發熱。該發熱造成供電纜線或螺絲固定部的溫度異常上昇而會導致絕緣不良產生故障，最糟的狀況是會導致火災發生，因此需要有可檢測出溫度異常的對策。

對於上述非接觸供電的供電纜線、連接部等的溫度異常檢測用的習知技術，例如已知有專利文獻2所揭示的方法。該方法的狀況，是將構成為橡膠、交聯聚乙烯等包覆的非熱感知電線沿著1對熱感知電線形成構造的熱感知用電線鋪設在指定的場所。同時將非熱感知電線的一端和一方的熱感知電線的一端連接，將非熱感知電線及熱感知電線的另一端連接於茂萊環路的2個端子。再加上，將另一方的熱感知電線經由警報裝置連接於電源。

於上述狀態下產生異常發熱時，熱感知電線的包覆會熔化造成線間短路啟動警報裝置。於該狀況，藉由茂萊環路的操作是能夠對異常發生場所加以特定。但是，該方法的狀況有下述問題，即，當異常發熱導致包覆熔化造成線間短路時必須重新鋪設熱感知用電線。

[專利文獻1]日本特開2002－165302號公報[專利文獻2]日本特公昭60－050308號公報

本發明是為解決習知技術上述問題點而為的發明，其課題是針對透過沿著行車軌道鋪設的供電纜線以非接觸對有軌台車進行供電的非接觸供電設備，提供一種以簡單構成就能夠確實檢測出供電纜線溫度異常的非接觸供電設備。

為達成上述課題，申請專利範圍第1項記載的發明，是一種透過沿著行車軌道鋪設的供電纜線以非接觸對有軌台車進行供電的非接觸供電設備，其特徵為，在供電纜線和供電所需的中繼用或端子用的匯流條之連接處的供電纜線端部安裝有達到指定溫度以上就會動作的恆溫器之同時，還設有可檢測出該恆溫器已經動作的溫度異常檢測電路，上述恆溫器是使用達到指定溫度以上就執行斷電動作之型式的恆溫器，將該等恆溫器串聯連接安裝成複數個的同時，設有可檢測出該等恆溫器當中一個以上的恆溫器已經執行斷電動作的溫度異常檢測電路。

溫度的異常上昇是容易發生在供電纜線和中繼用或端子用的匯流條之連接部附近，此外，當電纜電線的一部份斷線在供電纜線中間時電纜全體都會發熱，所以就能夠於電纜端部監視溫度上昇。因此，如本構成所示於該部份安裝有恆溫器時，能夠以少數的恆溫器監視供電纜線全體的 溫度上昇。另外，恆溫器是形成為可反動作因此具有能夠重覆進行檢測的優點。

並且，如上述安裝有複數個恆溫器時，能夠進行廣大範圍的溫度監視。此外，將該等複數個恆溫器串聯連接，能夠減少與溫度異常檢測電路之間的配線數，具有溫度異常檢測電路構成也變簡單的效果。

此外，申請專利範圍第2項記載的發明，是於申請專利範圍第1項記載的非接觸供電設備中，其特徵為，在連接有供電纜線的匯流條側也安裝有達到指定溫度以上就會動作的恆溫器。

溫度的異常上昇是容易發生在供電纜線和中繼用或端子用的匯流條之連接部附近，特別是當供電纜線螺絲固定在匯流條上用的螺絲鬆動時就會增大接觸阻力導致發熱，使螺絲固定處附近的匯流條溫度上昇。因此，如本構成所示於匯流條側也安裝有恆溫器時，能夠於早期檢測出電纜連接部的異常。

此外，申請專利範圍第3項記載的發明是於申請專利範圍第1項或第2項記載的非接觸供電設備中，其特徵為，溫度異常檢測電路具備有可對上述恆溫器已經動作的事實加以保持的電路。

如上述設有可對上述恆溫器已經動作的事實加以保持的電路時，即使溫度異常產生的部份經由停止供電恢復成正常溫度後，還是能夠達到可掌握溫度異常已經發生的事 實和可特定發生部位之效果。

[發明之最佳實施形態]

以下，參照圖面對本發明相關的非接觸供電設備一實施形態進行說明。第1圖是接受非接觸供電形成自動行駛的有軌台車系統1全體配置圖的一例。本實施形態的行車軌道2是以2條直線狀平行軌道3構成，搬運台車是直線行駛在該行車軌道2上於未圖示載卸貨平台間進行貨物搬運。

非接觸供電設置7是由電源裝置8、2條供電纜線9、受電單元10所構成。2條供電纜線9是沿著行車軌道鋪設。2條供電纜線9是一端形成短路構成1圈的線圈。供電纜線9的另一端是連接於電源裝置8輸出用匯流條12。電源裝置8是可產生10kHz前後高頻電流的一種裝置，所產生的電流是供應至構成1圈線圈的供電纜線9。受電單元10是安裝在搬運台車5，從流動至供電纜線9的高頻電流以非接觸受電。其詳細構造於後述。

第2圖是從行車方向看搬運台車5時的構成圖。搬運台車5是構成具備有基台15、行駛機構16、導引機構17、受電單元10。基台15是載置貨物用的部份。行駛機構16是運台車5行走用的機構，是由：安裝在基台15下側的車輪支撐框19；旋轉自如安裝在該車輪支撐框19的2支旋轉軸20；安裝在各旋轉軸20兩端的行走車輪21；及旋轉軸20驅動用附帶有減速機的馬達22所構成。以非接觸供電形成受電的電力對馬達22進行驅動使行走車輪21旋轉。如此一來搬運台車5就能夠前後行走在地坪上所鋪設的軌道25上。

導引機構17是於搬運車5行走時防止搬運車5左右方向偏離的一種機構。於單側的軌道25上安裝有導軌26。導引機構17構成為其導引滾輪30可水平旋轉地安裝在從基台15下側垂下的導引滾輪支撐框28下端部，導引滾輪30是以接觸在導軌26的兩側面形成滾動。藉由導引滾輪30夾著導軌26形成滾動能夠防止搬運台車5橫向擺動及脫離軌道。

受電單元10是安裝在導引滾輪支撐框28的外側側面。受電單元10的構成如第3圖所示。受電單元10是形成為初級繞組和二次繞組為同心狀捲繞的內鐵式變壓器的構成。相當於鐵心的部份是以剖面E型三腳磁性鐵心32構成。三腳磁性鐵心32，是以如鐵氧體般的高透磁率、高電阻的材料製成。於中央腳32a周圍捲繞著二次線圈35。於二次線圈35外側和兩外腳32b之間的2個間隙，是各穿通有1條供電纜線9。供電纜線9具有初級繞組的功能。

供電纜線9是安裝在軌道25上所固定的電纜支撐材34，藉此防止供電纜線9和三腳磁性鐵心32的相對位置關係偏離。為了穿通電纜支撐材34，鐵心的一部份需要形成為開路，因此磁性鐵心32是形成為剖面E型的三腳構造。三腳磁性鐵心32是以外框36形成保持、保護的狀態固定在導引滾輪支撐框28。

當由電源裝置8使高頻電流供應至成為初級繞組的1圈供電纜線9時，於三腳磁性鐵心32內會形成交變磁通。由該交變磁通使電壓感應在二次繞組35，讓電流流動至二次繞組35所連接的負載。電源裝置8所供應的電力，是利用上述變壓器作用以非接觸供應至二次繞組35的負載。於搬運台車5側是對該二次電流進行整流轉換成直流電流，藉此獲得直流電力。直流電力是由換流器轉換成指定頻率的交流電力，然後供應至馬達22。於第1圖所示的有軌台車系統1，是利用上述動作的非接觸供電設備7對搬運台車5進行供電。

利用非接觸供電設備7形成供電的電力是馬達22驅動用的電力，其值較大。該電力是由成為1圈初級繞組的供電纜線9供應至運作變壓器作用的受電單元10。因初級繞組為1圈，所以將大的電力傳至搬運台車5是需要對供電纜線9流動大電流。

流動至供電纜線9的大電流，會因為供電纜線9具有電阻的關係而發熱。當發熱造成供電纜線9的溫度過度上昇時，電纜的絕緣包覆會熔損導致絕緣不良，最糟的狀況是會導致火災發生。大電流造成的發熱，容易產生在匯流條(包括端子台，以下說明相同)上供電纜線9以螺絲固定的附近。當螺絲固定用的螺絲因振動而鬆動時，接觸阻力的增大會讓發熱更為明顯。

此外，因供應至供電纜線9的電流是高頻電流，所以電流會因表皮效果而集中流動在導體表層部。電流往導體表層部的集中，會提高導體的有效電阻或有效自感。因此，對於供電纜線9是使用多數條細漆包線經搓合形成的大表面積利茲線。所要流動的電流為特別大的狀況時，供電纜線9是使用數條上述利茲線束綁形成的電纜。

將利茲線例如連接於匯流條時，對利茲線端部使用壓接端子施以末端處理然後以螺絲固定在匯流條。利茲線的各素線因是漆包成絕緣，所以在壓接端子裝接時為確保各素線和壓接端子的電連接是需要去除一定寬幅的漆包部份。該漆包的去除若不完善則未去除漆包的素線是不會流動電流，該部份的電流就會流至其他素線導致供電纜線9發熱。

基於上述理由，大電流流動在供電纜線9時造成的發熱是容易產生在供電纜線9連接在匯流條上的連接部份。於本實施形態的非接觸供電設備7是有鑑於上述現象而構成為可於早期確實檢測出供電纜線9構成用利茲線和匯流條的連接部份附近的溫度異常。接著，其檢測出的訊號為了防止電纜絕緣包覆的熔損或火災發生而傳至電源裝置8，或供應訊號做為異常發生處的特定。

於非接觸供電設備7，有幾處供電纜線9以螺絲固定在匯流條上的連接部位。例如：接受高頻電流輸入的供電纜線9的端部是連接於電源裝置8的輸出用匯流條12。此外，於明顯需要較長供電纜線的狀況時是於途中形成電纜中繼。電纜中繼是使用匯流條，利茲線的端部是施有末端處理以螺絲固定在中繼用匯流條。再加上，於供電纜線的途中有時會插入有隔著一定距離串聯插入在電纜中做為電纜既有自感補償用的電容器。電容器是連接在中繼箱內安裝的二個匯流條間，利茲線的端部是施有末端處理以螺絲固定在該等匯流條。以下，針對該等連接部位的溫度異常檢測方法進行說明。

第4圖是圖示著供電纜線9連接在電源裝置8輸出用匯流條12時的連接狀態，和該連接部附近的溫度異常檢測用溫度感測器的安裝狀態。於該實施形態，使用3條利茲線40束綁形成的供電纜線9。各利茲線40是從端部去除一定寬度部份的外皮絕緣包覆，再加上還去除該部份各導體素線的漆包層。接著，將壓接端子41壓接安裝在成為裸體的導體素線的束條，然後將該壓接端子41以螺絲固定連接在匯流條12。

當大電流流動在構成為上述的電源裝置8的輸出用匯流條12和供電纜線9的連接部時，基於上述理由溫度異常是容易產生在螺絲固定部42及利茲線40。於是，本實施形態是在各利茲線40的接近壓接端子41的端部，安裝有做為溫度感測器的恆溫器43。再加上，為了檢測出螺絲固定部42的溫度異常，還於各匯流條12的接近螺絲固定部42的位置也安裝有恆溫器43。恆溫器43是使用溫度變化會產生不同膨脹率(收縮率)的2種金屬貼合形成的雙金屬。另，對於本實施形態的恆溫器，是使用達到一定溫度以上時就成為非導通的NC(常閉)接點恆溫器。該等恆溫器43如第4圖所示成串聯連接輸入至溫度異常檢測電路44。溫度異常檢測電路44的構成將於後述說明。

第5圖是圖示著2條供電纜線9使用匯流條12形成中繼連接時供電纜線9連接在匯流條12上的連接狀態，和該連接部附近的溫度感測器安裝狀態。上述供電纜線9的中繼是在行車軌道2較長且需要非常長的供電纜線9時使用。於中繼連接的狀況，供電纜線9構成用的各利茲線40是連接在同一匯流條12。各利茲線40的末端處理方法及固定在匯流條12時的固定方法是和第4圖的狀況相同。

其容易產生溫度異常的部份是和第4圖的狀況相同。因此，於本實施形態，也是在各利茲線40的接近壓接端子41的端部，和各匯流條12的接近螺絲固定部42的位置安裝有恆溫器43。對於各恆溫器是使用達到一定溫度以上時就成為非導通的NC接點恆溫器，該等恆溫器43如第5圖所示成串聯連接輸入至溫度異常檢測電路44。上述中繼連接部是收納在未圖示的中繼箱內。

第6圖是針對在供電纜線9途中串聯插入有電纜自感補償用電容器39的狀況，圖示著供電纜線9對匯流條12的連接狀態，和該連接部附近的溫度感測器安裝狀態。電容器39是連接在二個匯流條12間，供電纜線9是被切斷形成其端部連接在各匯流條12。供電纜線9構成用的各利茲線40的末端處理方法及固定在匯流條時的固定方法是和第4圖的狀況相同。

其容易產生溫度異常的部份也是和第4圖的狀況相同。因此，於本實施形態的狀況，也是在各利茲線40的接近壓接端子41的端部，和各匯流條12的接近螺絲固定部42的位置安裝有恆溫器43。各恆溫器是使用達到一定溫度以上時就成為非導通的NC接點恆溫器，該等恆溫器43如第6圖所示成串聯連接輸入至溫度異常檢測電路44。上述中繼連接部是收納在未圖示的中繼箱內。

其次，針對溫度異常檢測電路44的構成進行說明。第7圖是溫度異常檢測電路44的一個構成例。安裝在連接部的複數恆溫器43是全部串聯連接，再加上於該等恆溫器43串聯連接有的繼電器R1。該等的兩端是透過電源線47、48連接在配線用斷路器46的二次側。配線用斷路器46的一次側是連接於商用電源45。於電源線47、48間，又連接有延遲計時器TR。配線用斷路器46是具有解扣線圈L，其解扣線圈L是和延遲計時器TR的a接點(閉合接點)Tra及繼電器R1的b接點(斷路接點)形成串聯連接，該等串聯連接的兩端是連接於電源線47、48。繼電器R1的a接點是做為溫度異常檢測訊號連接於外部輸出端子50、51。

於上述電路構成的狀況下，當沒有發生溫度異常時將配線用斷路器46為入狀態時，由商用電源45對電源線47、48間供應控制電源。延遲計時器TR是立即受到勵磁而開始動作。其a接點TRa是成開放狀態直到延遲計時器TR的計時時間到為止，到達計時時間之後就成為短路狀態。延遲計時器TR的計時時間是於事先設定成較短。

形成為串聯連接的複數恆溫器43，因沒有發生溫度異常所以全部為短路狀態。因此，繼電器R1是在控制電源供應開始的同時受到勵磁，其b接點R1b是成為開放狀態，其a接點R1a是成短路狀態。因繼電器R1的a接點R1a為短路狀態，所以於外部輸出端子50、51間是輸出意味著溫度正常的短路接點訊號。配線用斷路器46的解扣線圈L，因延遲計時器TR的a接點TRa直到延遲計時器TR的計時時間到為止都是為開放狀態所以是無勵磁狀態。計時時間到時a接點Tra會成為短路狀態，但因繼電器R1的b接點R1b為開放狀態所以配線用斷路器46的解扣線圈L還是維持無勵磁狀態。

上述正常狀態持續中，當任一恆溫器43達到指定溫度以上時，其接點會成為開放狀態。如此一來，繼電器R1就成為無勵磁使其b接點R1b關閉。於該狀況時，解扣線圈L會受到勵磁，使配線用斷路器46跳開。斷路造成控制電源對電源線47、48間的供應停止，使繼電器R1成為無勵磁。繼電器R1的a接點R1a打開，於溫度異常檢測訊號輸出用的外部輸出端子50、51間就輸出意味著溫度異常的開放接點訊號。跳開的配線用斷路器46，在沒有用手使其復位的狀態下是維持跳開狀態。即，已經發生溫度異常的事實會被記憶(保持)在配線用斷路器46。意味著溫度異常的開放接點訊號會輸入至電源裝置8，使電源裝置8停止對供電纜線9的電流供應。電流供應的停止，能夠事先防止供電纜線9絕緣包覆熔損、火災發生等。

第8圖是溫度異常檢測電路44的其他構成例。該電路構成是於安裝在連接部的複數恆溫器43和繼電器R1的串聯電路，串聯連接有延遲計時器TR的b接點TRb和繼電器R1之第1的a接點R1a1的並列電路。接著，對該等全體並列連接延遲計時器TR，由商用電源45供應控制電源至其兩端。繼電器R1之第2的a接點R1a2，是做為溫度異常檢測訊號連接於外部輸出端子50、51。

於上述電路構成的狀況下，當沒有發生溫度異常的狀態時於電源線47、48間供應有控制電源時，延遲計時器TR會立即受到勵磁形成開始動作。其b接點TRb是成關閉狀態直到計時時間到為止。因此，繼電器R1也是透過延遲計時器TR的b接點TRb和恆溫器43的串聯連接電路立即受到勵磁。當繼電器R1受到勵磁時，其第1的a接點R1a1會關閉。藉此使繼電器R1即使是在延遲計時器TR已到計時時間其b接點TRb開放後還是維持原來狀態。延遲計時器TR的計時時間是於事先設定成較短。當繼電器R1維持原來狀態時，其第2的a接點R1a2會關閉，所以於外部輸出端子50、51間是輸出意味著溫度正常的短路接點訊號。

於上述正常狀態持續中，當任一恆溫器43達到指定溫度以上時，其接點會成為開放狀態。如此一來，繼電器R1就成為無勵磁使其第1的a接點R1a1打開，解除繼電器R1的原來狀態維持。當繼電器R1成為無勵磁時其第2的a接點R1a2也會打開，於外部輸出端子50、51間就輸出意味著溫度異常的開放接點訊號。接受該輸出訊號，電源裝置8會停止對供電纜線9的電流供應。如此一來就能夠事先防止供電纜線9絕緣包覆熔損、火災發生等。延遲計時器TR是維持計時時間已到的狀態，其接點TRb是維持開放狀態。因此，即使溫度恢復正常，全部的恆溫器43的接點為關閉，但繼電器R1還是維持無勵磁狀態。即，已經發生溫度異常的事實會被記憶(保持)在繼電器R1。若恢復該電路的動作，須要一旦停止控制電源的供應然後再進行再次供應。

以上，如已說明的內容，本實施形態的非接觸供電設備7是在容易產生溫度異常的供電纜線和匯流條的連接部附近安裝有恆溫器，以溫度異常檢測電路44監視恆溫器的動作對已經發生溫度異常的事實加以記憶(保持)。恆溫器因是形成可反動作所以具有能夠重覆進行檢測的優點。此外，因已經發生溫度異常的事實是記憶(保持)在配線用斷路器或繼電器，所以能夠容易特定溫度異常產生部位。再加上，已經發生溫度異常的事實因是以繼電器接點輸出，所以根據該輸出是能夠停止電源裝置的高頻電流輸出，因此能夠事先防止供電纜線絕緣包覆熔損或火災發生。

1．．．有軌台車系統

5．．．有軌台車(搬運台車)

7．．．非接觸供電設備

9．．．供電纜線

10．．．受電單元

12．．．匯流條

32．．．磁性鐵心

35．．．二次繞組

43．．．恆溫器

44．．．溫度異常檢測電路

第1圖為本發明相關有軌台車系統1全體配置圖的一例。

第2圖是從行車方向看搬運台車5時的構成圖。

第3圖為受電單元10的構成圖。

第4圖為表示電源裝置8輸出用匯流條12和供電纜線9的連接部附近的溫度感測器安裝狀態圖。

第5圖為表示2條供電纜線9使用匯流條12形成中繼連接時附近的溫度感測器安裝狀態圖。

第6圖為表示供電纜線9途中串聯連接電容器39時附近的溫度感測器安裝狀態圖。

第7圖為溫度異常檢測電路44的構成例。

第8圖為溫度異常檢測電路44的其他構成例。

第9圖為習知技術相關之相當於第3圖的圖面。

9．．．供電纜線

12．．．匯流條

40．．．利茲線

41．．．壓接端子

42．．．螺絲固定部

43．．．恆溫器

44．．．溫度異常檢測電路

Claims (3)

1. 一種非接觸供電設備，是透過沿著行車軌道鋪設的供電纜線以非接觸方式對有軌台車進行供電的非接觸供電設備，其特徵為：在上述供電纜線和供電所需的中繼用或端子用的匯流條之連接處的供電纜線端部安裝有達到指定溫度以上就會動作的恆溫器之同時，還設有可檢測出該恆溫器已經動作的溫度異常檢測電路，上述恆溫器是使用達到指定溫度以上就執行斷電動作型式的恆溫器，將該等恆溫器串聯連接安裝成複數個的同時，設有可檢測出該等恆溫器當中一個以上的恆溫器已經執行斷電動作的溫度異常檢測電路。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的非接觸供電設備，其中，在連接有上述供電纜線的匯流條側也安裝有達到指定溫度以上就會動作的恆溫器。
3. 如申請專利範圍第1項所記載的非接觸供電設備，其中，上述溫度異常檢測電路具備有可對上述恆溫器已經動作的事實加以保持的電路。