| 【発明の名称】 |
非接触給電装置及びこれに用いるピックアップ部 |
| 【発明者】 |
【氏名】山本 建三
【氏名】▲高▼繁 聡
【氏名】北吉 晴芳
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| 【要約】 |
【課題】搬送車等が案内レールに沿って駆動電力を受電しつつ走行する場合に搬送車と案内レールとの相対的な変位の許容度を高めて３次元的な走行に適応させると共に、搬送車の受電容量を増大し、しかも軽量、コンパクトで安価な非接触給電装置を提供するにある。
【解決手段】Ｃ字型又はコ字形をなすピックアップコアの両開放端の対向面に、夫々磁性材料からなり、開放端に対する接着面積よりも広い面積を有する一対のプレート部２５，２６を平行に接着又は開放端と一体化して設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 給電線に供給される電力に基づいて誘導起電力を発生させるピックアップ部を備えた非接触給電装置において、前記ピックアップ部は一部が開放され、前記給電線を取り囲むよう形成されたピックアップコアと、該ピックアップコアに巻回されたコイルと、前記ピックアップコアの両開放端夫々に固定され、各開放端との固定部分の接合面積よりも広い面積を有する磁性材料からなる一対のプレート部とを備えることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】 前記ピックアップコアは、その開放されている部分に前記給電線と平行に、一対のプレート部が間隔を隔てて一体化されている開放端を備えることを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
【請求項３】 前記ピックアップ部は、複数のピックアップコアが、夫々個別の給電線を囲むよう開放端を同じ側に向けた状態で２段に重ねて固定してなることを特徴とする請求項１又は２記載の非接触給電装置。
【請求項４】 ピックアップ部は、ピックアップコアを、その開放端を同側に向けた状態で同じ給電線を囲うよう並設して構成してあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非接触給電装置。
【請求項５】 誘導起電力を発生させるピックアップ部において、一部が開放され、前記給電線を取り囲むよう成形されたピックアップコアと、該ピックアップコアに巻回されたコイルと、前記ピックアップコアの開放されている部分の端部夫々に固定され、開放端との固定部分の接合面積よりも広い面積を有する磁性材料からなる一対のプレート部とを備えることを特徴とする非接触給電装置に用いるピックアップ部。
【請求項６】 前記ピックアップコアの開放されている部分には前記給電線と平行な一対のプレート部が一体化された端部を備えることを特徴とする請求項５に記載の非接触給電装置に用いるピックアップ部。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は交流電源に接続された一次側回路の給電線から、これと物理的に非接触の状態で磁気結合させた二次側回路のピックアップ部を介して各負荷に給電を行う非接触給電装置及びこれに用いるピックアップ部に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、案内レールに沿って移動する搬送車により荷物の搬送を行う搬送システムが種々実施されており、工場内、倉庫内の物流の効率化が図られている。一般に、このような搬送車の走行には、走行用モータが使用されており、この走行用モータへの駆動電力は、案内レールに沿って敷設された交流が流れる給電線を介して供給される。
【０００３】この給電方法には、従来、トロリー式と非接触方式とがある。トロリー式は、搬送車側に設けた集電子を給電線に接触させて電力を給電する方式である。一方、非接触方式は搬送車側に設けたピックアップ部を給電線の近傍に配置し、ピックアップコイルに誘導起電力を発生させて電力を得る方式である。トロリー式が集電子の摩耗によるメンテナンスの必要があり、また塵芥及び火花の発生という問題を有するのに対して、非接触方式ではそのような問題がなく、非接触方式の給電装置が多用されている。
【０００４】図５(a) は従来のモノレール方式の搬送システムを示す模式図、図６は図５(a) に示したモノレール方式の搬送システムにおける非接触給電装置を示す模式図、図７は従来の搬送車の構成を示す模式的側面図、図８(a) は給電線と搬送車に設けられているピックアップ部との関係を示す模式的正面図である。
【０００５】図５(a) 、図６、図７及び図８(a) において、図中１は工場内のモノレール方式の搬送システムを構成する案内レール、２は搬送車、３はシステムコントローラを示している。案内レール１は搬送の目的に対応して図示しない各ステーションを結んで多重のループ状をなし、平面的に設置されており、その各交差部にはいずれか一方を選択的に利用するためのスイッチ・レール方式の分岐・合流部４が設けられている。
【０００６】案内レール１は図８(a) に示す如く互いに平行な上板部１ｕと下板部１ｄとの間に支柱部１ｐを渡して断面略Ｉ字形に構成されており、その一側面には長手方向に略一定間隔で支持腕 (図示せず) が取り付けられ、この支持腕を介して工場の天井等に吊り下げられた状態で設置されている。案内レール１における他側面には同じその長手方向の全長にわたって、給電部を構成する給電線５が固定され、図５(a) に示す電源部６と接続されている。
【０００７】給電線５は案内レール１の側面に固定した上，下一対の多数のサポータ１ａの各先端部に渡してループ状に配設されている。給電線５は絶縁した細い素線を集束して形成した撚線を樹脂材により被覆して構成されている。一方搬送車２は図７に示す如くコ字形をなす前, 後一対の車体枠２１, ２２に渡して被搬送物を着脱可能に取り付けるキャリア２３を吊設して構成されている。
【０００８】車体枠２１はその上部の前記案内レール１の上面と対向する位置にこれに転接する駆動トロリ２１ａを、また上，下部であって前記案内レール１の上，下部両側面と対向する位置に夫々これに転接する各一対の振れ止めローラ２１ｂ, ２１ｃを夫々備えると共に、上部には前記駆動トロリ２１ａに連繋するモータＭが固定されている。また車体枠２１における前記案内レール１の給電線５と対向する部位には図８(a) に示す如きピックアップ部２４が設けられている。
【０００９】ピックアップ部２４は、磁性材料製の矩形板状をなす背板部２４ａの上，下及び中央部から夫々同側の側方に上板部２４ｂ、下板部２４ｃ及び中板部２４ｄを相互に平行に張り出し、側面視でＥ字形をなすよう形成されたピックアップコアにおける前記中板部２４ｄで区分されたその上，下の背板部２４ａにリッツ線からなるコイル２４ｅ，２４ｅを巻回して構成されている。
【００１０】このようなピックアップ部２４は、その側面視でＥ字形をなす２箇所の凹所内であって、各コイル２４ｅ，２４ｅに接近した状態で夫々給電線５を位置させて設定され、給電線５に供給される電力によってコイル２４ｅ，２４ｅに誘導起電力を発生させ、これを図６に示す如く電力変換部７を経てモータＭに供給するようにしてある。
【００１１】各コイル２４ｅで発生する誘導起電力は、コイル２４ｅの巻数及び給電線５に供給する電力が同じであれば、ピックアップコアの長さ（給電線５の延在方向の長さ）で変化するから、負荷側で要求されるパワーとコイル２４ｅの受電容量とに対応してピックアップコアの長さを変えることで必要とされる電力を得る方法が一般的に採用されている。
【００１２】ところでピックアップコアの長さが決まると、ピックアップコアにおける上板部２４ｂと中板部２４ｄとの間隔及び中板部２４ｄと下板部２４ｃとの間隔、給電線５と各コイル２４ｅとの間隔等からピックアップコアと給電線５とが干渉しないための条件である相互の振れ角度α, β (α：図８(b) に示す上下方向の振れ角度、β：図８(c) に示す左右方向の振れ角度) が決まる。
【００１３】振れ角度α、βを大きくするには、前述した上板部２４ｂと中板部２４ｄとの間隔、中板部２４ｄと下板部２４ｃとの間隔、給電線５とコイル２４ｅとの間隔等を広く設定すればよいが、これらの間隔を大きくするとピックアップコア自体が大型とならざるを得ず、またエアギャップの拡大により磁気抵抗が大きくなって受電能力が低下するという問題が生じてしまう。従って上述した如くにピックアップコアを構成する限り、振れ角度α、βについては、振れ角度βは搬送車が水平面内で案内レール１に沿って旋回可能な程度に、また振れ角度αについては案内レール１に対する搬送車の取付誤差を回避し得る程度にしか過ぎず、案内レール１の配設パターンも図５(a) に示す如く略水平面に近い範囲内に限定されたものとなり、特に図５(b) に示す如き高低差のある案内レール１の設置が困難であって、自由度が著しく制限されてしまう等の問題があった。
【００１４】図９(a) は特開平９−２５２５５２号公報に開示された従来の他のピックアップ部の構成を示す模式的側面図であり、図中１は案内レール、５は案内レール１に沿って敷設されている給電線、２４はピックアップ部を示している。
【００１５】ピックアップ部２４を構成するピックアップコアは矩形板状の背板部２４ａの上，下端縁側から夫々上，下板部２４ｂ, ２４ｃを平行に張り出し、上，下板部２４ｂ, ２４ｃの先端部の対向面に断面矩形の凸部２４ｇ, ２４ｇを固定して側面視で略Ｃ字形をなすよう構成されており、背板部２４ａにはコイル２４ｅを巻回してある。凸部２４ｇ, ２４ｇ間の間隔は給電線５の直径と略等大、又はこれよりも僅かに大きく設定されている。
【００１６】このようなピックアップ部２４は、図９(a) に示す如くそのＣ字形をなすピックアップコアの内側に給電線５をコイル２４ｅと接近した状態に位置させ、搬送車２の移動に伴って給電線５の支持腕は凸部２４ｇ, ２４ｇ間を通過するようにしてある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような従来の構成にあっては負荷側で必要とされる電力を得る方法として、ピックアップコアのエヤギャップ面積を拡大する方法及び／又はエヤギャップ長を縮小する方法がある。エヤギャップ面積を拡大する方法として、ピックアップコア長を大きくする方法では、ピックアップコアが大型化し、またエヤギャップ長を縮小する方法として凸部２４ｇ間の間隔を小さくする方法だけではサポータ１ａとの干渉を回避する必要上、縮小には限界があり、必要とされる電力を得るためには、ピックアップコア長を大きくする方法と併用せねばならず、大型化が避けられない。従って、図９(b) に示す如く給電線５に対するピックアップコアの上下方向の振れ角度αが小さくなると共に、左右方向の振れ角度βも小さくなるという問題があった。
【００１８】本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは搬送車等の移動体の３次元走行に適し、構成が簡略でコンパクト、軽量であり、しかも大きな受電容量が得られる非接触給電装置及びこれに用いるピックアップ部を提供するにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の非接触給電装置は、給電線に供給される電力に基づいて誘導起電力を発生させるピックアップ部を備えた非接触給電装置において、前記ピックアップ部は一部が開放され、前記給電線を取り囲むよう形成されたピックアップコアと、該ピックアップコアに巻回されたコイルと、前記ピックアップコアの両開放端夫々に固定され、各開放端との固定部分の接合面積よりも広い面積を有する磁性材料からなる一対のプレート部とを備えることを特徴とする。
【００２０】請求項５に係る発明の非接触給電装置に用いるピックアップ部は、誘導起電力を発生させるピックアップ部において、一部が開放され、前記給電線を取り囲むよう成形されたピックアップコアと、該ピックアップコアに巻回されたコイルと、前記ピックアップコアの開放されている部分の端部夫々に固定され、開放端との固定部分の接合面積よりも広い面積を有する磁性材料からなる一対のプレート部とを備えることを特徴とする。
【００２１】これらの発明にあっては、給電線を囲うピックアップコアの両開放端に、これとの固定面積よりも広い面積を有する磁性材料からなる一対のプレート部を固定したから、ピックアップコアの幅寸法を縮小することが出来、加えて開放端間のエアギャップが縮小されると共に、磁路面積が拡大され、磁気抵抗の大幅な減少による相互インダクタンスの増大、即ち受電容量の増大が図れる。
【００２２】請求項２に係る発明の非接触給電装置は、前記ピックアップコアは、その開放されている部分に前記給電線と平行に、一対のプレート部が間隔を隔てて一体化されている開放端を備えることを特徴とする。
【００２３】この発明にあっては、ピックアップコアがその開放部分にプレート部が接着又は一体化されている開放端を備えるから製作が煩雑化することはない。
【００２４】請求項３に係る発明の非接触給電装置は、前記ピックアップ部は、複数のピックアップコアが、夫々個別の給電線を囲むよう開放端を同じ側に向けた状態で２段に重ねて固定してなることを特徴とする。
【００２５】請求項６に係る発明の非接触給電装置に用いるピックアップ部は、前記ピックアップコアの開放されている部分には前記給電線と平行な一対のプレート部が一体化された端部を備えることを特徴とする。
【００２６】これらの発明にあっては、個別の給電線を囲むピックアップコアを縦列に重ねて固定したから簡単な構成で受電容量を容易に増大せしめ得る。
【００２７】請求項４に係る発明の非接触給電装置は、ピックアップ部は、ピックアップコアを、その開放端を同じ側に向けた状態で、同じ給電線を囲うよう並設して構成してあることを特徴とする。
【００２８】この発明にあっては、ピックアップコアをその側面同士が相接した状態で横列配置したから、同様に受電容量の増大を容易に行える。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
(実施の形態１)図１は本発明に係る非接触給電装置の実施の形態１の構成を示す斜視図、図２(a) はピックアップ部と給電線との関係を示す模式的側面図であり、図中１は案内レール、５は給電線、２４はコ字形又はＣ字型をなすピックアップ部を示している。ピックアップ部２４は金属又はフェライト等の磁性材料を用いて通常は一体成形されており、矩形板状をなす背板部２４ａの上，下端部から同側に同形等大の上，下板部２４ｂ, ２４ｃを平行に張出させて側面視でコ字形に形成されたピックアップコアの上，下板部２４ｂ, ２４ｃの先端の対向面に夫々フェライト等の磁性材料を用いて形成され、同形等大の矩形板状の一対のプレート部２５,２６を接着（又は先端部の対向面にこれと一体化して）固定されている。プレート部２５, ２６の面積Ｓはプレート部２５, ２６とピックアップコアの上，下板部２４ｂ, ２４ｃとの接着面積Ｓ0 よりも大きければよく（Ｓ＞Ｓ0 ）、上限は特に限定するものではない。
【００３０】ピックアップコアの幅寸法Ｗ1 に対するプレート部２５, ２６の幅寸法Ｗ2 はＷ1 ＜Ｗ2 の関係にあって、プレート部２５, ２６の寸法例を示すと、幅Ｗ2 ：１００mm、長さｌ2 ：４０mm、厚さｄ2 ：１０mm程度である。これは図８(b),(c) 、図９(b),(c) に示した従来装置と比較してピックアップコアの幅寸法Ｗ1 は数分の１程度に縮幅されている。なおプレート部２５, ２６の形状は矩形板状に限らず、例えば円形又は楕円形等であってもよい。またプレート部２５, ２６の対向面間寸法ｅは給電線５の直径Ｄ及び支持腕の太さよりも若干大きく設定され、ちなみに寸法ｅは給電線５の直径を１６mmとすると、２０mm程度である。
【００３１】図２(b) はピックアップ部と給電線との関係を示す模式的平面図、図２(c) は同じく模式的正面図である。この実施の形態１におけるピックアップ部２４にあっては、これと給電線５との縦 (上，下) 方向、横（左，右）方向の振れ角度α, βは図８(b),(c) 、図９(b),(c) に示す従来装置と比較してもその許容範囲が格段に大きくなっていることが解る。
【００３２】このようにピックアップコアとプレート部２５，２６との接着面積Ｓ0 よりもプレート部２５, ２６の面積Ｓを広くしたから、磁路面積の拡大とエアギャップの縮小とによって磁気抵抗が大幅に低減され、この磁気抵抗の低減によって相互インダクタンスの増大、即ち受電容量を増大させ得た。またその分ピックアップコアの幅寸法Ｗ1 が小さくて済むから軽量化、コンパクト化が図れ、磁性材料の節減が図れると共に、ピックアップコアの質量当たりの受電容量の増大を達成出来る。更にピックアップ部２４として図５(b) に示す如く３次元的に配設された案内レール１に搭載することが可能となり、適用範囲が高められ、放熱効果が大きく、またそれだけ受電容量の一層の増大が図れる。なお他の構成は図５〜図８、又は図５〜図７、図９に示す構成と実質的に同じであり、説明を省略する。
【００３３】(実施の形態２)図３(a) は実施の形態２におけるピックアップ部の構成を示す模式的正面図、図３(b) は同じく実施の形態２におけるピックアップ部と給電線との関係を示す模式的側面図、図３(c) は同じく模式的平面図である。この実施の形態２は図１に示したピックアップ部２４のコ字形をなすピックアップコア２個をその開放された側を同側に向けて並列配置し、夫々の側面同士を相接した状態で配設し、相接した状態の上，下板部２４ｂ, ２４ｃの相対向する面にフェライト等の磁性材料製であって、同形等大の矩形板状をなすプレート部２５, ２６を固定して構成してある。なお上，下プレート部２５，２６の面積Ｓと上，下プレート部２５，２６と２個のピックアップコアとの接着面積Ｓ0 の和２Ｓ0 との比は実施の形態１における関係と略同じにしてある。他の構成は実施の形態１のそれと実質的に同じであり、対応する部分に同じ番号を付して説明を省略する。
【００３４】このような実施の形態２にあってはピックアップコアは実施の形態１の場合と比較してその２個分であるから、簡単な構成で受電容量が２倍となる。ピックアップコアの個数は必要とする受電容量を満たす値となるまで任意に増設すればよい。また実施の形態２にあっては、ピックアップコアが２個分となり、その幅寸法が実施の形態１よりも広くなった結果、図３(b) に示す上，下方向、左，右方向の許容振れ角度α, βは夫々若干縮小されるものの大きな受電容量が確保出来る利点がある。また一対のプレート部２５, ２６によるエアギャップの縮小、磁路面積の拡大による磁気抵抗の低減効果は実施の形態１におけるのと同様である。
【００３５】(実施の形態３)図４(a) は実施の形態３の構成を示す模式的側面図、図４(b) は同じく実施の形態３におけるピックアップ部と給電線との関係を示す模式的正面図、図４(c)は同じく模式的平面図である。この実施の形態３にあっては実施の形態１に示したピックアップ部２４を上下に２個を縦列に配置したものを一組としてこれを２組並設した構成としてある。即ちフェライト等の磁性材料製のプレート部２５同士、又は２６同士はその横方向の端面を相接した状態で並設され、その受電容量は実施の形態１の略４倍となっている。他の構成については実施の形態１のそれと実質的に同じであり、対応する部分には同じ番号を付して説明を省略する。ピックアップコアに対する給電線５の振れ角度α，βについてはピックアップコア間の幅寸法が若干広くなった結果、実施の形態１、２よりも狭くなるものの、受電容量は格段に増大することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】請求項１，５に係る発明にあっては、給電線を囲うピックアップコアの両開放端に、これよりも面積の広い相対向する一対の磁性材料からなる一対のプレート部を固定したから、第１の効果として開放端間のエアギャップが縮小されると共に、磁路面積が拡大され、磁気抵抗の大幅な減少による相互インダクタンスの増大、即ち受電容量の増大が図れる。また第２の効果として姿勢変化の許容幅が大きくなり、移動体の３次元走行に適用可能な構成とすることができる。更に第３の効果としてピックアップコアを小型、軽量化することが出来、放熱効果が高く、しかも安価に製作出来る効果も得られる。
【００３７】請求項２に係る発明にあっては、プレート部はピックアップコアの開放端に接着、又はプレート部が一体化された開放端を備えるから製作が煩雑化することもない。
【００３８】請求項３，６に係る発明にあっては、複数のピックアップコアを縦列配置して固定したから簡単な構成で受電容量を２倍に増大せしめ得る。
【００３９】請求項４に係る発明にあっては、ピックアップコアをその側面同士が相接した状態で横列配置したから、同様に受電容量の増大を容易に行える。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３３５５
【氏名又は名称】株式会社椿本チエイン
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| 【出願日】 |
平成１１年６月２９日（１９９９．６．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７８８６８
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 登夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１６７０２（Ｐ２００１−１６７０２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月１９日（２００１．１．１９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１８４３２４ |
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