有軌道台車システム

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【発明の名称】	有軌道台車システム
【発明者】	【氏名】稲田健一
【要約】	【課題】従来、給電線を保持する構造体側への磁束を遮蔽して渦電流が発生しないようにするために、高抵抗磁性材料のフェライトシートを受電ユニットに対向して配置していたが、磁束が減少することによって、ピックアップコイルに発生する電流も減少して、供給電力も低下して効率が悪くなっていた。【解決手段】開口凹部を有する受電コア３を備えた有軌道台車１３と、コア凹部の所定位置に給電線５を配置する給電線保持部を有する給電線ホルダ２４とを備え、該給電線から受電コアを介して有軌道台車に非接触で給電するようにした有軌道台車システムであって、給電線ホルダの上記コア開口端近傍位置に給電線の長手方向に沿って磁性体３０を取り付けた。

【特許請求の範囲】
【請求項１】開口凹部を有する受電コアを備えた有軌道台車と、コア凹部の所定位置に給電線を配置する給電線保持部を有する給電線ホルダとを備え、該給電線から受電コアを介して有軌道台車に非接触で給電するようにした有軌道台車システムであって、給電線ホルダの上記コア開口端近傍位置に給電線の長手方向に沿って磁性体を取り付けたことを特徴とする有軌道台車システム。
【請求項２】前記給電線保持部を、前記凹部の奥側に位置するようにした請求項１記載の有軌道台車システム。
【請求項３】前記受電コアは２個の凹部を有するＥ型コアから成り、給電線ホルダは該２個の凹部内に給電線保持部を配置すべく一対の平行な脚部を含み、前記磁性体はこの脚部間に横架するよう取り付けられている請求項１または請求項２記載の有軌道台車システム。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有軌道台車に非接触で電力を供給する非接触給電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から工場や倉庫内等で物品を搬送するために、軌道上に搬送台車を走行させるようにした技術が知られている。これら搬送台車の駆動源としては、内燃機関やモーター等があるが、工場内等閉じられた空間内で作業するときに排気ガスを発生する内燃機関を用いた駆動源では環境を悪化させるため、通常はモーターが使用される。このモーターを作動させるための電力としてはバッテリー式と電線より供給する方式とがあるが、バッテリー式の場合、所定の工程（時間）ごとに充電する必要があるために、充電ステーションが設けられ、バッテリーに蓄えた電力を消費する度に充電ステーションに立ち寄り、そこで停止して充電を行う必要がある。このため、例えば工場内の搬送システムではこの充電のための時間が必ず必要となるため作業効率が悪くなっていた。
【０００３】このような不具合を解消できるのが給電線方式であり、接触式と非接触式がある。接触式の給電線方式としては、電車やモノレール等に見られるように、給電線に対して常時給電用接触体を接触させて電力を供給するようにしているが、この方式では、接触部分が磨耗するためにメンテナンスが不可欠であり、定期的に接触部の部品を交換する必要がある。また、接触式の電力供給方式では、その接触部においてスパークが発生する恐れがあるため防爆エリアでは使用できない。また、接触部分が摩耗することにより金属粉が発生するので、この金属粉等の異物は不純物が混じる原因となるような半導体製造工場等のクリーンルームでは使用できないという問題もあった。
【０００４】これに対して、非接触式の給電線方式では、接触部分がないために塵埃が発生せず、常時給電できることからクリーンルームで使用されるようになってきている。この非接触式給電方式の構造は、図３に示すように、軌道となるレールに沿って支持部材２を介して一対の給電線５・５が架設されている。該給電線５・５を囲む如く、略Ｅ字状のコア３を設け、該コア３は搬送台車側に固定し、該コア３にピックアップコイル４を巻いて受電ユニット９を構成し、給電線５・５に交流電流が流れることによって、ピックアップコイル４に電流が生じて、搬送台車のモーター等に電力を供給するようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この電力を供給するときに、給電線５・５に交流電流が流れることによって、その周囲及びコア３に矢印の如く磁束が発生するが、給電線５・５を支持する側のレール等の構造体６が金属等の導電体で構成されていると、この磁束が構造体６を通るときに渦電流が発生し、損失となっていた。特に鉄のような強磁性体ではその損失が非常に大きく給電特性が著しく低下していた。
【０００６】この渦電流が発生しないように、従来では、構造部材において上記受電ユニット９と対向している面に高抵抗磁性材料７を設け、給電線５・５に電流を流すことによって生成される磁束は、受電ユニット９のコア３と該高抵抗磁性材料７とによって形成される閉磁路を流れ、電流によって生成される磁束は、表皮効果により上記高抵抗磁性材料７の内部方向へ浸透することがないようにしていた。
【０００７】上記高抵抗磁性材料７は電気抵抗が大きいため電流が流れ難くなり、その内部において磁束の変化が発生しても渦電流は流れ難くなり、損失が小さくなり、構造体６内への磁束の浸入を防ぐ。この結果、磁束を遮蔽することができ構造体６において渦電流が発生することはない。
【０００８】しかしながら、高抵抗磁性材料７は、構造体６のコア側表面に添設されるため、コア３と構造体６とのギャップが大きく、給電効率が悪くなると言う問題があった。そこで、本発明は給電特性が向上する給電線ホルダを備えた有軌道台車システムを提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。即ち、請求項１においては、開口凹部を有する受電コアを備えた有軌道台車と、コア凹部の所定位置に給電線を配置する給電線保持部を有する給電線ホルダとを備え、該給電線から受電コアを介して有軌道台車に非接触で給電するようにした有軌道台車システムであって、給電線ホルダの上記コア開口端近傍位置に給電線の長手方向に沿って磁性体を取り付けた。
【００１０】また、請求項２においては、前記給電線保持部を、前記凹部の奥側に位置するようにした。
【００１１】また、請求項３においては、前記受電コアは２個の凹部を有するＥ型コアから成り、給電線ホルダは該２個の凹部内に給電線保持部を配置すべく一対の平行な脚部を含み、前記磁性体はこの脚部間に横架するよう取り付けられているものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例の非接触給電システムについて図面を参照しながら説明する。給電線を用いた非接触電力供給方式について、図１および図２を参照しながら説明する。
【００１３】図１は、給電線から非接触で電力を供給する方式の有軌道台車システムを模式的に示す図である。図１において、軌道１２は、搬送台車１３の移動経路に敷設されており、その軌道１２に沿って銅線などの導電線を絶縁材料で被覆した給電線５が配置され、軌道１２側部に複数のステーション１０・１０が配置され、搬送台車１３がステーション１０・１０間を移動して一方のステーション１０から他方のステーション１０へ物品を搬送できるようにしている。
【００１４】前記給電線５・５の一端には交流電源１１が設けられ、所定の周波数で電力を供給できるようにしている。搬送台車１３は軌道１２上を往復するよう、また軌道１２が環状に構成される場合はこれを循環するように設置されており、交流電源１１から供給される高周波電流によりモータを駆動して走行するようにしている。該搬送台車１３は、給電線５から電力を得るための受電ユニット９を有し、その受電ユニット９が取り出す電力を利用して軌道１２上を移動する。
【００１５】図２は、本発明の有軌道台車システムの受電ユニット９の断面図であり、給電方法及び受電ユニット９と給電線５の構成を説明する。軌道１２を構成するレール２０が床２１上に固定され、該レール２０上を搬送台車１３の車輪２３がモーターの駆動によって走行する。
【００１６】前記レール２０上には断面視略Ｕ字型の給電線ホルダ２４がレール２０に沿って長手方向に固定され、該給電線ホルダ２４上端に上方を開放したＣ字状の給電線保持部２４ａ・２４ａが形成され、該給電線保持部２４ａ・２４ａに一対の往路と復路となす給電線５・５が架設されている。
【００１７】前記給電線５を囲むように受電ユニット９が配置されており、該受電ユニット９はブラケット２６が搬送台車１３に固定され、該ブラケット２６には図示しないガイドローラが取り付けられて、該ガイドローラがレール２０または給電線ホルダ２４に当接するように配置して、両者の位置決めをしてレール２０に沿って走行する時に互いに干渉せず所定の間隔を保ちながら走行できるようにしている。前記受電ユニット９のブラケット２６内には、断面が略Ｅ字型をしたフェライト製のコア３が固定され、該コア３の中央の突出部３ａにピックアップコイル４が巻かれている。
【００１８】コア３は、両側の突出部３ｂ・３ｂとその間の中央の突出部３ａの間に形成した２つの空間（凹部）において、開口側と反対側寄り、つまり閉塞側（奥側）の空間の図における左右略中央内に給電線保持部２４ａ・２４ａを位置させて、給電線５・５をそれぞれ一本ずつ収納するようにしている。この給電線５・５に高周波電流を流すことによって生成する交番磁界を、ピックアップコイル４で受けるようにしている。そして、電磁誘導現象を利用し、受電ユニット９が、その磁束の変化によってピックアップコイル４に発生する電圧から電力を取り出す。このようにして、給電線５から受電ユニット９に非接触で電力を供給し、走行用のモーターを駆動したり、制御機器に電力を供給したりする。
【００１９】そして、本発明では、前記給電線ホルダ２４の内側の上下中途部に略水平方向に対向して棚部２４ｂ・２４ｂを形成している。ただし、該棚部２４ｂは両側を繋いだ一枚のプレートととしてもよいが、後述する冷却効果を高めるために分離したほうが好ましい。該棚部２４上面には搬送台車３が所定位置で停止できるようにするためのマークが設けられる。
【００２０】この棚部２４ｂ・２４ｂ上に磁性体３０を固定している。但し、給電線ホルダ２４の内側に磁性体３０を直接横架する構成とすることもできる。該磁性体３０は給電線ホルダと共に、長手方向に延設されて、磁性体３０が前記コア３の下端近傍位置となるように配置されている。つまり、磁性体３０の上面はできるだけ前記コア３の開口端下方に近づけた位置となるように配置されている。この磁性体３０は、レール２０等の構造体の向きや形状に合わせて設けられ、コア３の突出部３ａ・３ｂ間のコアギャップをできる限り狭くするように配置しつつ、搬送台車１３の走行に伴うコア３の移動を妨げないように設けることが肝心である。特に、給電線ホルダ２４の、コア３の突出部３ａ・３ｂと、レール２０等の構造体との間で、突出部３ａ・３ｂにコア３の移動を妨げない限り近づけた位置に設けることが好ましい。
【００２１】この磁性体３０は、特に、高透磁率材料が好ましく、材質としてはフェライトが好ましいが、低炭素鋼板やケイ素鋼板であってもかまわない。また、発熱のおそれがある搬送台車１３の停止位置付近のみをフェライトで構成することも可能である。
【００２２】また、磁性体３０の下面には足部（脚部）３０ａ・３０ａ・・・が設けられている。該足部３０ａは前記棚部２４ｂ上からコア３下端までの間で磁性体３０を所定高さに調節して持ち上げるようにするとともに、磁性体３０の背面側とレール２０等の構造体との間に空間が形成されるようにしたものである。また、足部３０ａをフィン状に形成したのは、磁性体の補強と、台車が受電状態で長時間停止した時に放熱して発熱を抑えるためである。
【００２３】このような構成において、給電線５（給電線５ａ・５ｂとする）に流れる高周波電流の方向が、ある瞬間において図２に示すような状態であったとすると、その電流によって生成される磁束の向きは、矢印で示す方向になる。すなわち、各給電線５ａ・５ｂの回りを互いに逆方向に周回するような磁束が形成される。このとき、例えば給電線２５ａによって生成される磁束は、コア３の内部を透過し、中央の突起部３ａの先端部から出て、端部の突起部３ｂの先端部に到達することによって１周する。
【００２４】この突起部３ａの先端部から出る磁束の一部は磁性体３０を通過する。つまり、磁性体３０は高透磁率材料としているために磁束が通過し易く、突起部３ａの先端部との間のギャプは小さい為に、より多くの磁束が磁性体３０を通ろうとする。このため、コア３に対向する金属等でできたレール２０等の構造部材等があっても磁束がレール２０等にまで至らず、これにより渦電流損失を小さくでき、レール２０等の発熱を抑えることができるのである。特に、本実施例では、磁性体３０とレール２０との間に空間が形成されているため、より確実にレール２０が発熱するのを防ぐことができるようになっている。
【００２５】また、磁束が増加することによって磁束に比例した電流がピックアップコイル４に流れることになり、搬送台車１３に供給できる電力も増加することができるのである。特に、磁性体３０をフェライトで構成することによって、低損失となり、電流が流れ難く、渦電流の発生をより確実に抑制し、給電特性をより向上させることができるとともに、レール２０等の発熱をより抑えることができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、以下の効果を奏するものである。即ち、請求項１の如く、開口凹部を有する受電コアを備えた有軌道台車と、コア凹部の所定位置に給電線を配置する給電線保持部を有する給電線ホルダとを備え、該給電線から受電コアを介して有軌道台車に非接触で給電するようにした有軌道台車システムであって、給電線ホルダの上記コア開口端近傍位置に給電線の長手方向に沿って磁性体を取り付けたので、コアギャップが小さくなり、ピックアップ可能な電力が増加する。このため、給電効率を向上することができた。
【００２７】また、請求項２の如く、前記給電線保持部を、前記凹部の奥側に位置するようにしたので、凹部の中心よりもより給電効率が高くなる。
【００２８】また、請求項３の如く、磁性体が給電線ホルダの脚部に横架するよう取り付けられているので、コアと磁性体との距離をより至近にすることができる。更に、結果的に磁性体の背面に空間が出来ることになるから、台車が受電状態で長時間停止した際の発熱を冷却する効果も期待できる。

【出願人】	【識別番号】０００００６２９７【氏名又は名称】村田機械株式会社
【出願日】	平成１２年１１月２７日（２０００．１１．２７）
【代理人】	【識別番号】１０００８０６２１【弁理士】【氏名又は名称】矢野寿一郎
【公開番号】	特開２００２－１６５３０２（Ｐ２００２－１６５３０２Ａ）
【公開日】	平成１４年６月７日（２００２．６．７）
【出願番号】	特願２０００－３５９４０３（Ｐ２０００－３５９４０３）