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【発明の名称】 有軌道台車の非接触給電システム
【発明者】 【氏名】大立 泰治

【氏名】高三 正己

【氏名】森田 勝幸
【要約】 【課題】固定レールと可動レールの間の渡り線の可動部を無くし、給電ラインのインピーダンスが安定する非接触給電システムを提供する。

【解決手段】有軌道台車の経路を変更するためのレール可動部８を有する有軌道台車の非接触給電システムにおいて、主幹ライン用の給電線４、５、１９、２０に接続されて給電する第１の高周波電源装置２と、レール可動部用の給電線１１、１２、１４、１５に接続されて給電する第２の高周波電源装置２３とを備え、前記主幹ライン用の給電線４、５、１９、２０の前記レール可動部８を跨いで架設される部分２２は固定され、前記レール可動部用の給電線１４、１５の前記第２の高周波電源に接続される側の他方の末端は短絡線２６で短絡されるようにすることで、固定レールと可動レールの間の渡り線の可動部を無くし、インダクタンスの急な変化による出力低下を減らすことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 有軌道台車の走行する固定されたレールからなる主幹ラインの途中に、前記有軌道台車の経路を変更するためのレール可動部を備え、前記主幹ラインの給電線と共に前記レール可動部の給電線へも給電を行う有軌道台車の非接触給電システムにおいて、前記主幹ライン用の給電線に給電する第１の高周波電源装置と、前記レール可動部用の給電線に給電する第２の高周波電源装置と、を備え、前記主幹ライン用の給電線の前記レール可動部を跨いで架設される部分は固定されること特徴とする有軌道台車の非接触給電システム。
【請求項２】 前記第２の高周波電源装置と前記レール可動部の間の給電線の途中に、前記第２の高周波電源装置からの給電線が巻回された固定側コアと、前記レール可動部からの給電線が巻回され前記固定側コアに対して一定間隔を保ちながら相対移動可能な可動側コアと、からなる分離型トランスが介在され、前記分離型トランスの固定側コアは、建物等の不動の構造体に固定され、前記分離型トランスの可動側コアは、前記レール可動部に固定されることを特徴とする請求項１に記載の有軌道台車の非接触給電システム。
【請求項３】 商用電源と前記第２の高周波電源装置との間の給電線の途中に、前記商用電源からの給電線が巻回された固定側コアと、前記第２の高周波電源装置からの給電線が巻回され前記固定側コアに対して一定間隔を保ちながら相対移動可能な可動側コアと、からなる分離型トランスが介在され、前記分離型トランスの固定側コアは、建物等の不動の構造体に固定され、前記分離型トランスの可動側コアは、前記レール可動部に固定され、前記第２の高周波電源装置は、前記レール可動部に固定されることを特徴とする請求項１に記載の有軌道台車の非接触給電システム。
【請求項４】 前記レール可動部は、レールがそのレール面に水平又は垂直の平行直線移動するラテラルテーブルであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の有軌道台車の非接触給電システム。
【請求項５】 前記レール可動部は、レールがその面上を回転移動するターンテーブルであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の有軌道台車の非接触給電システム。
【請求項６】 前記分離型トランスは、断面がＥ字型の固定側コアと断面がＥ字型の可動側コアにおけるＥの字の突出部同士をギャップを設けながら向き合わせ、それぞれのコアの中央突出部に前記レール可動部用の給電線が巻回された構成であり、前記固定側コアは前記レール可動部が移動する長さの長辺を有しており、前記可動側コアがその長辺に沿って移動が可能であることを特徴とする請求項４に記載の有軌道台車の非接触給電システム。
【請求項７】 前記分離型トランスは、中央と周囲に突出部を有する丸桶型の固定側コアと中央と周囲に突出部を有する丸桶型の可動側コアにおける突出部同士をギャップを設けながら向き合わせ、それぞれのコアの中央突出部に前記レール可動部用の給電線が巻回されたロータリートランス構成であり、前記固定側コアと、前記可動側コアの回転の中心軸が一致するように回転が可能であることを特徴とする請求項５に記載の有軌道台車の非接触給電システム。
【請求項８】 前記分離型トランスのコアにレール可動部用の給電線を複数回巻くことを特徴とする請求項７又は８に記載の有軌道台車の非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有軌道台車の可動経路への非接触給電システムに関し、更に詳しくは、有軌道台車のラテラルテーブルやターンテーブルに安定して電力を供給する非接触給電システムの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の有軌道台車の非接触給電システムにおける、通常の固定された主幹ラインのレールに固定された給電線と、分岐部や回転部等の可動部に設置された給電線は、その主幹ラインと可動部の間を接続する渡り線により、給電線全体で１つのループを形成するように接続されている。
【０００３】以下に、図５を用いて従来の有軌道台車の非接触給電システムの全体構成につき説明する。商用電源１は、電力会社等から電力線を介して供給を受ける５０／６０Ｈｚ、２００／１００Ｖ、３相／単相の電源である。第１の高周波電源装置２は、インバータ等で周波数が１０ｋＨｚ等の高周波にされ、１００Ａ程度の定電流が供給可能な高周波電源装置である。
【０００４】第１の固定レール３は、有軌道台車の走行が軌道を外れないように走行方向を規制すると共に有軌道台車の重量を支え、後述する給電ケーブルを保持する。給電ケーブル４、５は、高周波電源装置２に接続され、且つ、第１の固定レール３に架設されて有軌道台車に非接触で電力を供給するためのリッツ線等の電線である。尚、本発明におけるリッツ線とは、１００本程度のエナメル被覆線を２重に撚り合わせてさらに絶縁被覆し、線の断面の直径が１５〜２０ｍｍ位でその電流容量が１００Ａ程度の電線である。
【０００５】渡り線６、７は、後述するラテラルテーブル８上の給電ケーブルと、第１の固定レール３上の給電ケーブル４、５を、ラテラルテーブルの可動を許すように弛みを持たせて接続するリッツ線等の電線である。
【０００６】ラテラルテーブル８は、有軌道台車の軌道を変更して、経路変更したり支線に引き込んだりするためのものである。軌道の変更時には、有軌道台車がこのラテラルテーブル８の後述する第１と第２の可動レール９、１０に完全に乗る所定位置で止められ、ラテラルテーブル８が平行に移動することで有軌道台車の軌道の変更が行われる。
【０００７】第１の可動レール９と第２の可動レール１０は、ラテラルテーブル８上の有軌道台車の軌道変更用のレールで、ラテラルテーブル８の平行移動に伴いこの第１と第２の可動レール９、１０も平行移動する。給電ケーブル１１、１２と１４、１５は、渡り線６、７に接続され、第１の可動レール９上と第２の可動レール１０上にそれぞれ架設されたリッツ線等の電線である。
【０００８】接続線１３は、給電ケーブル１１と１４、１２と１５をそれぞれ接続するケーブルで、ラテラルテーブル８上に固定されるリッツ線等の電線である。渡り線１６、１７は、ラテラルケーブル８上の給電ケーブル１４、１５と後述する固定レール１８上の給電ケーブルとを、ラテラルテーブル８の可動を許すように弛みを持たせて接続するリッツ線等の電線である。
【０００９】第２の固定レール１８は、例えば、有軌道台車の主幹ラインとなる固定軌道のレールであり、その機能としては前述した第１の固定レール３と同様に有軌道台車の走行が軌道を外れないように走行方向を規制すると共に有軌道台車の重量を支え、後述する給電ケーブルを保持する。
【００１０】給電ケーブル１９、２０は、渡り線１６、１７に接続され、且つ、第２の固定レール１８に架設されて有軌道台車に非接触で電力を供給するためのリッツ線等の電線である。
【００１１】短絡線２１は、給電ケーブル１９と２０の末端で両給電ケーブルを短絡するためのリッツ線等の電線である。上記構成の非接触給電システムの給電ライン上を、有軌道台車が電力の供給を受けながら走行したり作業を行う。有軌道台車を通常に走行させる場合には、第１の固定レール３と第２の固定レール１８と同一面に可動レール９が位置するようにラテラルテーブル８が平行移動して位置調整されて有軌道台車は固定レール３から可動レール９そして固定レール１８と連続して走行する。有軌道台車の軌道を変更する場合には、第２の可動レール１０が第１の可動レール９の位置になるまでラテラルテーブル８が平行移動し、第１の固定レール３又は第２の固定レール１８上を給電ケーブル４、５又は１９、２０からの電力供給を受けながら走行してきた有軌道台車は、ラテラルテーブル８の第２の可動レール１０上で有軌道台車の車輪が第２の可動レール１０に全て乗るような所定位置で止められる。
【００１２】その後、ラテラルテーブル８が第２の可動レール１０が元の第２の可動レール１０の位置まで平行移動する。平行移動先で有軌道台車は、別の主幹ライン等の支線が有る場合には走行を開始して、その支線を走行するが、例えば、そのラテラルテーブル８がメンテナンスステーション等の場合には、その場で有軌道台車がその平行移動した場所で待機したりメンテナンスされたりする。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レールを可動させるために、給電ケーブル間を接続する渡り線は、弛みを持たせて接続する必要が有る。その弛みはレールが天井を這う場合には、その渡り線は上から垂れ下がり下の作業や通行を妨害するので、レールを天井に架設する意味が薄れ、レール架設場所の利用効率やその下で作業する作業員の作業効率を阻害する。
【００１４】又、渡り線の垂れ下がる部分では、給電ケーブルの往路と復路、或いは往路と復路のそれぞれにおける垂れ下がり部分の線と線の間の距離が変化する事から、給電ケーブル全体でのインダクタンスが変化して大小する。その結果、出力が変動し、特に低下した場合に、高周波電源側でフィードバック制御によりその低下分を補償しようとしても、給電ケーブルのインダクタンスの変化速度に追従できずに給電が不安定になることがある。
【００１５】その垂れ下がりの量は、給電ケーブルの直径が約１５ｍｍ〜２０ｍｍと太いため、曲げる場合には急には曲げられず徐々に円弧状に曲げる必要があり、必要最小限の可動部の可動距離以上に大きく垂れ下がらせる必要がある。レールが床面である場合にも、渡り線の弛みは必要であり、その場合はレールを天井に架設する場合に比べて、その渡り線の可動する範囲の広いスペースが必要になるので給電ケーブルの取り回しは難しくなり、床面が金属製の場合には、誘導加熱や渦電流が発生することがあることから更にインダクタンスが大きくなって出力が低下する可能性が大きくなる。
【００１６】又、レールを架設する場所がクリーンルームである場合には、パーティクルの発生を少なくするために可動部はなるべく減らすようにレールや給電ケーブルを架設する必要が有るが、固定レールとラテラルテーブル等の可動レールの給電ケーブルを連続して架設する場合には、渡り線部分を弛ませて可動レールの動きに合わせて可動させる必要があった。
【００１７】そこで本発明では、そのような固定レールと可動レールの間の渡り線の可動部を無くし、給電ラインのインピーダンスが安定する非接触給電システムを提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明では、有軌道台車の経路を変更するためのレール可動部と、電源周波数を高周波化して供給可能な高周波電源を備え、レールが固定された主幹ラインの給電線と共に前記レール可動部の給電線へも前記高周波電源から給電を行う有軌道台車の非接触給電システムにおいて、前記主幹ライン用の給電線に接続されて給電する第１の高周波電源装置と、前記レール可動部用の給電線に接続されて給電する第２の高周波電源装置と、を備え、前記主幹ライン用の給電線の前記レール可動部を跨いで架設される部分は固定されること特徴とする。
【００１９】請求項１の本発明は、高周波電源装置をレールが固定された部分用の第１の高周波電源と、レールの可動部用の第２の高周波電源とに分けて給電するようにし、レールの可動部で分割されたレールの固定された部分同士を繋ぐ渡り線も固定するようにしたので、インダクタンスの急な変化による出力低下を減らすことができる。
【００２０】請求項２に記載の本発明では、前記第２の高周波電源装置と前記レール可動部の間の給電線に配置された分離型トランスを介して給電され、前記分離型トランスの固定側コアは、建物等の不動の構造体に固定され、前記分離型トランスの可動側コアは、前記レール可動部に固定されることを特徴とする。
【００２１】請求項２の本発明は、請求項１の渡り線の固定に加えて第２の高周波電源からレールの可動部に至る電線が分離型トランスを用いることで固定できるので、インダクタンスの急な変化による出力低下を無くすことができる。
【００２２】請求項３に記載の本発明では、商用電源と前記第２の高周波電源装置の間の給電線に配置された分離型トランスを介して給電され、前記分離型トランスの固定側コアは、建物等の不動の構造体に固定され、前記分離型トランスの可動側コアは、前記レール可動部に固定され、前記第２の高周波電源装置は、前記レール可動部に固定されることを特徴とする。
【００２３】請求項３の本発明では、商用電源から第２の高周波電源に至る電線が分離型トランスを用いて第２の高周波電源をラテラルテーブル上に設置するようにすることで給電線が可動しなくなり、インダクタンスの急な変化による出力低下を無くすことができ、分離型トランスのギャップを大きくすることができるので、架設を容易にすることができる。
【００２４】請求項８に記載の本発明では、前記分離型トランスにレール可動部用の給電線を複数回巻くことを特徴とする。請求項８の本発明では、複数回にすることで、細い線が使えるので、トランスのコアへの巻き付けや架設を容易にすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態につき図を用いて詳細に説明を行う。図１は、本発明の架設ケーブル接続用端子台における第１の実施形態の全体構成を示す図である。
【００２６】尚、図１中で、図５の従来の実施形態中に記載したものと同一な部品や部分については、図１においても図５と同番号を付し、以下の図１についての記載中で記載内容が重複するものについては記載を省略した。
【００２７】以下の図２〜図４においても、同番号を付したものは同一な部品や部分を示すものとし、その本明細書中の記載についても内容が重複するものについては記載を省略する。
【００２８】商用電源１、第１の高周波電源装置２、第１の固定レール３、給電ケーブル４、５、ラテラルテーブル８、第１と第２の可動レール９、１０、給電ケーブル１１、１２、１４、１５、第２の固定レール１８、給電ケーブル１９、２０、短絡線２１については、図４の従来の実施形態中に記載したものと同一である。
【００２９】図１に示した本発明の第１の実施形態では、商用電源１に接続された第２の高周波電源装置２３が追加されている。この高周波電源装置２３は、第１の高周波電源装置２と同様なインバータ式の電源装置である。
【００３０】引き出し線２４、２５は、一端が第２の高周波電源装置２３に接続されて、他端はラテラルテーブル８の給電ケーブル１１と１２に接続されるが、ラテラルケーブル８を可動させるため、この引き出し線２４、２５の１箇所のみについては、従来の渡り線６、７的な弛みが必要である。
【００３１】第１の固定レール３の給電ライン４、５と、第２の固定レール１８の給電ライン１９、２０を、可動レール９を跨いで接続する渡り線２２は固定されて接続される。
【００３２】短絡線２６は、高周波電源装置２３が追加されたことによる可動部の給電ラインを折り返すためのものである。有軌道台車７０は、給電ケーブル４、５、１１、１２、１４、１５、１９、２０から電力の供給を受けて、固定レール３、１８や可動レール９、１０の上又は下を車輪で支持されながら走行する台車である。
【００３３】この第１の実施形態では、引き出し線２４と２５は垂れ下がらせる必要が残るので、解決しようとする課題が無くなるわけではないが、少なくとも、ラテラルテーブル８の入力側と出力側の２箇所で必要だった渡り線を１箇所にすることができるので、高周波電源装置２３の出力電圧の低下する場合を減らして給電ケーブルへの出力を安定化させることができる。
【００３４】図２は、本発明の有軌道台車の非接触給電システムにおける第２の実施形態の全体構成を示す図である。商用電源１に接続された第２の高周波電源２３には、接続ケーブル２７、２８が接続されており、その接続ケーブル２７、２８は後述する断面形状Ｅ型コアの中央の突起に１巻〜数巻の巻付数で巻き付けられている。例えば、給電ケーブルと同様な１００Ａ程度の電流容量を有する１５ｍｍ〜２０ｍｍのリッツ線を後述するＥ型コアに巻き付け可能な場合には１巻で良いが、コアに巻けない場合には２０Ａ程度の電流容量を有する平網線を４巻することで同様な磁界を得ることができる。
【００３５】断面形状Ｅ型の固定側コア２９と可動側コア３０のＥの字の突起面同士をギャップを設けながら向かい合わせるようにして分離型トランスが形成される。固定側コア２９は、フェライトや珪素鋼板等の張り合わせ等で形成されたコアで、平坦な面を天井等に固定され、突起のある面の中央の突起には接続ケーブル２７、２８の一部が巻き回されており、可動レール９、１０が平行移動する長さの長辺を有している。
【００３６】可動側コア３０は、フェライトや珪素鋼板等の張り合わせ等で形成されたコアで、平坦な面をラテラルテーブル８の所定の位置３５に固定し、突起のある面の中央の突起には接続ケーブル３３、３４が巻き回されて、固定側コア２９の上記した長辺に沿っての移動が可能である。
【００３７】固定側コア２９に巻かれる巻数Ｎ１と可動側コア３０に巻かれる巻数Ｎ２は、通常は同じ巻数（Ｎ１＝Ｎ２）で巻かれる。接続ケーブル３３、３４は、ラテラルテーブル８の第１の可動レール９上の給電ケーブル１１、１２に導電的に接続される。
【００３８】又、ラテラルテーブル８の第２の可動レール１０上の給電ケーブル１４と１５は、短絡線２６で短絡される。上記の第２の実施形態のように構成することで、第２の高周波電源２３とラテラルテーブル８とを結ぶ線も固定することが可能になるので、出力電圧の低下する場合を無くして出力を安定化させることができる。
【００３９】図３は、本発明の有軌道台車の非接触給電システムにおける第３の実施形態の全体構成を示す図である。商用電源１には、接続ケーブル３６、３７が接続されており、その接続ケーブル３６、３７は後述する断面形状Ｅ型コアの中央の突起に１巻〜数巻の巻付数で巻き付けられている。例えば、給電ケーブルと同様な１００Ａ程度の電流容量を有する１５ｍｍ〜２０ｍｍのリッツ線を後述するＥ型コアに巻き付け可能な場合には１巻で良いが、コアに巻けない場合には２０Ａ程度の電流容量を有する平網線を４巻することで同様な磁界を得ることができる。
【００４０】断面形状Ｅ型の固定側コア２９と可動側コア３０のＥの字の突起面同士を向かい合わせるようにして分離型トランスが形成される。固定側コア２９は、フェライトや珪素鋼板等の張り合わせ等で形成されたコアで、平坦な面を天井等に固定され、突起のある面の中央の突起には接続ケーブル３６、３７の一部が巻き回されている。
【００４１】可動側コア３０は、フェライトや珪素鋼板等の張り合わせ等で形成されたコアで、平坦な面をラテラルテーブル８の所定の位置３５に固定し、突起のある面の中央の突起には接続ケーブル３８、３９が巻き回されている。接続ケーブル３８、３９は、ラテラルテーブル８上に固定される第２の高周波電源装置４０に接続される。
【００４２】第２の高周波電源装置４０は、接続ケーブル４１、４２によりラテラルテーブル８上の可動レール９に架設された給電ケーブル１１、１２に接続され、入力された商用周波数の電力を高周波に変換して給電ケーブル１１、１２に供給する。
【００４３】上記の第３の実施形態のように構成することで、分離型トランスで接続される電流の周波数が商用周波数になって低くなるので、分離型トランス間のギャップを大きくすることができる。高周波の場合には、ギャップが大きいと渦電流損等が大きくなるので電源の供給能力に余裕が無い場合には、分離型トランス間のギャップが大きくできず、工作精度や架設に精度が要求されるが、低周波だとその損失は少なくなるのでギャップは大きくできる。
【００４４】分離型トランスと第２の高周波電源４０とを結ぶ線や、高周波電源４０とラテラルテーブル８とを結ぶ線も固定することが可能になるので、出力電圧の低下する場合を無くして出力を安定化させることができる。
【００４５】図４は、本発明の有軌道台車の非接触給電を、ターンテーブルを有するタイプに適用した第４の実施形態の全体構成を示す図である。商用電源１には、接続ケーブル４３、４４が接続されており、その接続ケーブル４３、４４は後述する中央突起を有する円筒形状コアの中央の突起に１巻〜数巻の巻付数で巻き付けられている。例えば、給電ケーブルと同様な１００Ａ程度の電流容量を有する１５ｍｍ〜２０ｍｍのリッツ線を後述するＥ型コアに巻き付け可能な場合には１巻で良いが、コアに巻けない場合には２０Ａ程度の電流容量を有する平網線を４巻することで同様な磁界を得ることができる。
【００４６】中央突起を有する円筒形状の固定側コア４５と可動側コア４６の突起面同士を向かい合わせるようにして分離型トランス（ロータリートランス）が形成される。
【００４７】固定側コア４５は、フェライトや珪素鋼板等の張り合わせ等で形成されたコアで、平坦な面を天井等に固定され、突起のある面の中央の突起には接続ケーブル４３、４４の一部が巻き回されている。
【００４８】可動側コア４６は、フェライトや珪素鋼板等の張り合わせ等で形成されたコアで、平坦な面を、ターンテーブル５２上の円筒形状の分離型トランス（固定側コア４５、可動側コア４６）の中心がターンテーブル５２の回転中心と一致する位置である位置５３に固定し、突起のある面の中央の突起には接続ケーブル４７、４８が巻き回されている。
【００４９】接続ケーブル４７、４８は、ターンテーブル５２上に固定される第２の高周波電源装置４９に接続される。第２の高周波電源装置４９は、接続ケーブル５０、５１によりターンテーブル５２上の可動レール５４に架設された給電ケーブル５５、５６に接続される。又、給電ケーブル５５、５６の他端は、短絡線５７で短絡される。
【００５０】第３の固定レール５８には給電ケーブル５９、６０が架設され、給電ケーブル５９、６０は、図示していない高周波電源装置に接続される。第４の固定レール６２には、給電ケーブル６３、６４が架設されており、給電ケーブル６３、６４は、短絡線６５で短絡される。給電ケーブル５９は給電ケーブル６３と、又、給電ケーブル６０は給電ケーブル６３と渡り線６１で接続され、渡り線６１は固定される。
【００５１】上記の第４の実施形態のように構成することで、ラテラルテーブルの平行移動の場合ばかりでなく、有軌道台車をターンテーブルで回転移動させる場合にも、分離型トランス（ロータリートランス）を用いることで本発明を実施することができる。
【００５２】又、第４の実施形態では、上記第３の実施形態と同様に、接続される電流の周波数が商用周波数になって低くなるので、分離型トランス間のギャップを大きくすることができる。
【００５３】分離型トランスと第２の高周波電源４９とを結ぶ線や、高周波電源４９とターンテーブル５２とを結ぶ線も固定することが可能になるので、出力電圧の低下する場合を無くして出力を安定化させることができる。
【００５４】尚、上記本発明の実施形態の有軌道台車の非接触給電システムでは、天井にレールを架設する場合のみ示したが、本発明はこれに限られるものではなく、床面に軌道用のレールを架設する場合にも適用できる。又、ラテラルテーブルの実施形態では２位置を水平に平行移動する場合について説明したが、３位置以上を平行移動するラテラルテーブル、或いは、レールが上下２段等の垂直に平行移動するラテラルテーブルについても本発明の適用は可能である。更に、ターンテーブルの実施形態では４方向のターンテーブルを示したが、８方向や１２方向等の多方向のターンテーブルについても本発明の適用は可能である。
【００５５】
【発明の効果】本発明では、可動レールを有する有軌道台車の非接触給電システムにおいて、固定レールと可動レールの間の渡り線の変位によってインダクタンスが変化することから出力が低下することを減らすことができ、そのため、高周波電源の容量を変化分だけ上積みする必要が無くなり、有軌道台車の給電電圧の不足も無くなる。
【出願人】 【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機製作所
【出願日】 平成９年（１９９７）１０月２４日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】大菅 義之
【公開番号】 特開平１１−１３６８０２
【公開日】 平成１１年（１９９９）５月２１日
【出願番号】 特願平９−２９２０７４