非接触給電装置

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【発明の名称】	非接触給電装置
【発明者】	【氏名】上松辰哉【氏名】高三正己【氏名】近藤直【氏名】森田勝幸
【要約】	【課題】コイルの巻回作業や配線接続作業を複雑化することなく、給電線のインダクタンスを小さくすることのできる非接触給電装置を提供する。【解決手段】所定の軌道に対して支持材１１、１２によって支持された上下２本の給電線１３、１４を備えると共に、上記軌道を移動する移動体に設けられた受電ユニット１５を備えている。受電ユニット１５は、Ｅ型断面形状の受電コア１６と、その中央脚部１６ａの付け根部分に集中して巻回されたコイル１７とを備えている。コイル１７は、受電コア１６の中央脚部１６ａに対して挿入可能なボビン１８の周囲に巻回されている。中央脚部１６ａと外側脚部１６ｂ、１６ｃとの間隔は、コイル１７の厚さにほぼ等しい程度にまで狭められており、その各間隙内に２本の給電線１３、１４のそれぞれが位置している。矢印Ａ方向から見ると給電線１３、１４とコイル１７との重なりがなく、かつ、矢印Ｂ方向から見ると給電線１３、１４とコイル１７とが重なっている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】所定の軌道に沿って配置された、往路及び復路からなる給電線と、前記軌道を移動する移動体に設けられ、該移動体に前記給電線から非接触で電力供給を受けるための受電ユニットとを備える非接触給電装置において、前記受電ユニットが、Ｅ型の断面形状を有する受電コアと、該受電コアを構成する中央脚部又は外側脚部の付け根部分に集中して巻回されたコイルとを備え、前記往路及び復路の給電線のそれぞれが、前記受電コアの中央脚部と外側脚部との各間隙内に位置し、前記受電コアの外側脚部側から見て前記給電線と前記コイルとの重なりがなく、かつ、前記受電コアの開放部側から見て前記給電線と前記コイルとが少なくとも一部重なっている、ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】前記コイルは、前記受電コアの中央脚部又は外側脚部に対して挿入可能なボビンの周囲に巻回され、該コイルの巻回されたボビンが前記受電コアの中央脚部又は外側脚部の付け根部分に挿着されていることを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の軌道に沿って移動する自走式の移動体（例えば搬送台車等）に対し、その外部から電磁誘導を利用して非接触の給電を行う非接触給電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の非接触給電装置の一例の断面図である。同図に示す装置は、所定の軌道に対して支持材１、２によって支持された上下２本（往路と復路）の給電線３、４を備えると共に、上記軌道を移動する不図示の移動体に設けられた受電ユニット５を備えている。
【０００３】受電ユニット５は、給電線３、４から上記移動体に非接触で電力供給を受けるためのものであり、フェライト等の磁性材料でできたＥ型断面形状の受電コア６と、この受電コア６の中央脚部６ａのほぼ全長に渡って巻回されたコイル７とを備えている。なお、コイル７は、受電コア６の中央脚部６ａに対して挿入可能なボビン８の周囲に巻回され、このようにコイル７の巻回されたボビン８が上記中央脚部６ａに挿着されている。
【０００４】２本の給電線３、４のそれぞれは、受電コア６を構成する中央脚部６ａとその上下の外側脚部６ｂ、６ｃとの各間隙内の略中央に位置している。このような構成において、不図示の高周波電源により給電線３、４に高周波電流を流すと、それに伴い、磁気抵抗の低い受電コア６が磁路となって磁束Φを生じ、それに応じた誘導起電力がコイル７に生じることにより、移動体に対して非接触の給電が行われる。
【０００５】しかし、図４に示した構成では、受電コア６の中央脚部６ａのほぼ全長に渡ってコイル７が巻回されているため、どうしても２本の給電線３、４の間隔を、中央脚部６ａの厚さとコイル７の厚さとを合計した分よりも狭くすることができず、その結果、給電線３、４の間隔が広い分だけそのインダクタンスが大きくなってしまう。
【０００６】このように給電線３、４のインダクタンスが大きいと、給電線３、４に高周波電流を流すための高周波電源の出力端子間電圧が高くなってしまい、その結果、上記出力端子間の絶縁破壊電圧により給電線３、４の敷設距離が短く制限されてしまう等、様々な問題が生じてくる。
【０００７】そこで、給電線３、４のインダクタンスを小さくするための対策として、例えば図５に示すような構成を採用したものも提案されている（特開平８－１２６１０７号公報参照）。すなわち、図４ではコイル７を受電コア６の中央脚部６ａに巻回していたのに対し、図５では中央脚部６ａとその上下の外側脚部６ｂ、６ｃとを結ぶ各橋部６ｄ、６ｅに、それぞれコイル７₁、７₂を巻回する構成としてある。このようにコイル７₁、７₂を中央脚部６ａ以外の箇所に巻回する構成としたことにより、中央脚部６ａと２本の給電線３、４との間からコイルが排除され、その分だけ、給電線３、４の間隔を狭めることができ、その結果、給電線３、４のインダクタンスを小さくすることが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図５に示した構成によれば、確かに給電線３、４のインダクタンスを小さくすることは可能であるが、以下のような問題が生じる。第１に、別々のコイル７₁、７₂をそれぞれ別々の橋部６ｄ、６ｅに巻回する必要があり、すなわち、コイルの巻回場所が２箇所に分割されることになるため、コイルの巻回作業と配線接続作業の工数が増加し、作業性が著しく悪化してしまう。
【０００９】第２に、図４に示したようなボビン８を単純に橋部６ｄ、６ｅに挿着することは不可能であるため、そのようなボビンを使用することができなくなり、よって、コイルの巻回作業の自動化が非常に困難になってしまう。本発明は、上記従来の問題点に鑑み、コイルの巻回作業や配線接続作業を複雑化することなく、給電線のインダクタンスを小さくすることのできる非接触給電装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するため、以下のように構成する。すなわち、本発明は、所定の軌道に沿って配置された、往路及び復路からなる給電線と、上記軌道を移動する移動体に設けられ、この移動体に上記給電線から非接触で電力供給を受けるための受電ユニットとを備える非接触給電装置において、上記受電ユニットが、Ｅ型の断面形状を有する受電コアと、この受電コアを構成する中央脚部（又は外側脚部）の付け根部分に集中して巻回されたコイルとを備え、上記往路及び復路の給電線のそれぞれが、上記受電コアの中央脚部と外側脚部との各間隙内に位置し、上記受電コアの外側脚部側から見て上記給電線と上記コイルとの重なりがなく、かつ、上記受電コアの開放部側から見て上記給電線と上記コイルとが少なくとも一部重なっている、ことを特徴とするものである。
【００１１】このような構成としたことにより、実質的に、受電コアの脚部はコイルの取り付け箇所よりも長く突出した構造となり、そのコイルよりも突出した脚部間に給電線が配置されることになる。すなわち、給電線間にはコイルが存在しないため、その分だけ、給電線の間隔を狭めることが可能となる。
【００１２】この場合、給電線とコイルとは、受電コアの開放部側から見て、少なくとも一部が互いに重なり合っていればよく、これだけでも、その重なり合っている分だけ給電線の間隔が狭くなっている。勿論、全部重なり合うようにすることで、給電線の間隔を最も狭めることが可能となる。
【００１３】このように給電線の間隔を狭めることができるため、そのインダクタンスを極力小さくすることが可能となり、その結果、給電線に高周波電流を流すための高周波電源の出力端子間電圧を低く抑えて、給電線の敷設距離を長くすることも可能となる。
【００１４】しかも、図５に示したように受電コアの橋部にコイルを巻回するのではなく、脚部（中央脚部又は外側脚部）にコイルを巻回する構成であるため、脚部に対して挿入可能なボビンを利用することが可能となる。そして、コイルを巻回するには、そのようなボビンに予めコイルを巻回しておいて、それを受電コアの脚部に挿着するだけで済むため、巻回行程と組み付け行程の自動化が容易になる。勿論、そのようなボビンを使用しない構成も本発明の範囲内である。
【００１５】また、コイルの巻回場所は、受電コアの中央脚部でも外側脚部でもよいが、前者であれば、コイルを１箇所にまとめて巻回することができるので、コイルの巻回や配線接続を行う上での作業性が一層高まる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔本発明の一実施の形態〕図１は、本発明の一実施の形態に係る非接触給電装置の断面図である。
【００１７】この装置は、基本的には図４に示したものと同様、所定の軌道に対して支持材１１、１２によって支持された上下２本（往路と復路）の給電線１３、１４を備えると共に、上記軌道を移動する不図示の移動体に設けられた受電ユニット１５を備えている。
【００１８】受電ユニット１５は、フェライトやケイ素鋼等の磁性材料でできたＥ型断面形状の受電コア１６と、この受電コア１６の中央脚部１６ａの付け根部分に集中して巻回されたコイル１７とを備えている。コイル１７は、受電コア１６の中央脚部１６ａに対して挿入可能なボビン１８の周囲に巻回され、このようにコイル１７の巻回されたボビン１８が中央脚部１６ａの付け根部分に挿着されている。
【００１９】受電コア１６における中央脚部１６ａとその上下の外側脚部１６ｂ、１６ｃとの間隔は、コイル１７の厚さにほぼ等しい程度にまで狭められており、このように間隔の狭められた中央脚部１６ａと外側脚部１６ｂ、１６ｃとの各間隙内に２本の給電線１３、１４のそれぞれが位置している。
【００２０】ここで、給電線１３、１４とコイル１７との位置関係は、受電コア１６の外側脚部１６ｃ側から見て（すなわち矢印Ａ方向から見て）、給電線１３、１４とコイル１７との重なりが全くなく、かつ、受電コア１６の開放部側から見て（すなわち矢印Ｂ方向から見て）、給電線１３、１４の全体がコイル１７と完全に重なるような位置関係にある。
【００２１】以上のような構成においても、その非接触給電の原理は図４に示したものと同様である。すなわち、不図示の高周波電源により給電線１３、１４に高周波電流を流すと、それに伴い、磁気抵抗の低い受電コア１６が磁路となって磁束Φを生じ、それに応じた誘導起電力がコイル１７に生じることにより、移動体の駆動源である走行モータ等に非接触の給電が行われる。
【００２２】このような本実施の形態によれば、給電線１３、１４間にはコイル１７が存在しないため、その分だけ、給電線１３、１４の間隔を大幅に狭めることができる。このように給電線１３、１４の間隔を狭めることができるため、そのインダクタンスを極力小さくすることができ、その結果、給電線１３、１４に高周波電流を流すための高周波電源の出力端子間電圧を低く抑えて、給電線１本当たりの敷設距離を長くすることもできる。
【００２３】しかも、中央脚部１６ａに対して挿入可能なボビン１８を利用可能であるため、コイル１７を巻回するには、そのようなボビン１８に予めコイル１７を巻回しておいて、それを受電コア１６の中央脚部１６ａに挿着するだけで済む。従って、巻回行程と組み付け行程の自動化を容易に実現することができる。
【００２４】また、図５に示したもののようにコイルの巻回場所を２箇所に分割するのではなく、コイル１７を中央脚部１６ａの付け根部分の１箇所にまとめて巻回することができるので、コイル１７の巻回や配線接続を行う上での作業性を一層高めることができる。
【００２５】なお、一般にＥ型の受電コアの各脚部間には漏れ磁束が生じるが、このような漏れ磁束は脚部先端に多く発生する。すると、図４に示したように中央脚部６ａの全長に渡ってコイル７を巻回した構成においては、そのような漏れ磁束Φ′をコイル７で有効に拾うことができず、無駄になってしまう。その点、図１に示したように中央脚部１６ａの付け根部分にコイル１７を集中させた構成においては、その漏れ磁束Φ′の分も有効にコイル１７に鎖交させることができ、その分、より大きな受電電圧を得ることができる。
【００２６】また、受電コア１６の脚部の間隔が狭くなるので、磁路エアギャップが小さくなり、受電コア１６の磁束密度が大きくなって、その結果、より大きな受電電圧を得ることができる。
〔その他の実施の形態〕本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、請求項１に記載した範囲内において、種々の構成を採用可能である。例えば、以下のような構成変更も可能である。
【００２７】（１）上記実施の形態では、受電コア１６の開放部側から見て、給電線１３、１４とコイル１７とが全部重なるような位置関係としたが、本発明においては必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、給電線１３、１４とコイル１７との位置関係は、図２に示すように、受電コア１６の外側脚部１６ｃ側から見て（すなわち矢印Ａ方向から見て）、給電線１３、１４とコイル１７との重なりがなく、かつ、受電コア１６の開放部側から見て（すなわち矢印Ｂ方向から見て）、給電線１３、１４とコイル１７とが少なくとも一部重なるような位置関係にあればよい。
【００２８】（２）上記実施の形態では、受電コア１６の中央脚部１６ａにコイル１７を巻回したが、それに代えて、図３に示すように外側脚部１６ｂ、１６ｃのそれぞれにコイル１７₁、１７₂を巻回する構成としてもよい。勿論、この構成においても、外側脚部１６ｂ、１６ｃのそれぞれに挿入可能なボビンを利用することも可能である。
【００２９】（３）受電コア１６は、その全体を同一の磁性材料で構成する必要もなく、例えば、中央脚部１６ａだけをアモルファス磁性体のような飽和磁束密度の高い磁性材料で構成することも可能であり、このようにすることで中央脚部１６ａの厚さを狭めることができ、それに伴い、給電線１３、１４の間隔を一段と狭くすることができる。
【００３０】（４）以上では、軌道に沿って移動体を搬送するためのその搬送形態については、特に詳しくは説明しなかったが、モノレール形式等、様々な搬送形態のものに対して本発明を適用可能である。また、そのような搬送形態を有する搬送システムとしては、工場や倉庫等で製品や部品を搬送するのに利用される無人走行の搬送台車システム等、様々な搬送システムに本発明を適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、給電線間からコイルを排除することができるため、その分、給電線の間隔を大幅に狭めることができる。そのため、給電線のインダクタンスを極力小さくすることができ、その結果、給電線の長距離化を図ることもできる。
【００３２】しかも、受電コアの脚部に対して挿入可能なボビンを利用することができるので、巻回行程と組み付け行程の自動化を容易に行うことができる。また、コイルの巻回場所を分割せずに１箇所にまとめることも可能なので、コイルの巻回や配線接続を行う上での作業性を一層高めることができる。
【００３３】更には、受電コアにおける漏れ磁束や磁路エアギャップに対しても有効であるため、より大きな受電電圧を得ることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００３２１８【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
【出願日】	平成１２年１１月８日（２０００．１１．８）
【代理人】	【識別番号】１０００７４０９９【弁理士】【氏名又は名称】大菅義之
【公開番号】	特開２００２－１５２９０１（Ｐ２００２－１５２９０１Ａ）
【公開日】	平成１４年５月２４日（２００２．５．２４）
【出願番号】	特願２０００－３４０３２１（Ｐ２０００－３４０３２１）