(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の軌道に沿って敷設される給電線を介し、前記移動体に非接触で給電する非接触給電装置であって、
電源の周波数を高周波に変換して出力するインバータと、
前記インバータの第一出力端子に一端が接続され、前記給電線に出力される高周波を低損失で通過させ、かつ、前記周波数よりも高い周波数のノイズ成分を低減させる第一インダクタと、
前記インバータの第二出力端子に一端が接続され、前記給電線に出力される高周波を低損失で通過させ、かつ、前記周波数よりも高い周波数のノイズ成分を低減させる第二インダクタと、
前記第一インダクタの他端と前記第二インダクタの他端とに両端がそれぞれ接続され、前記インバータの第一出力端子、および、第二出力端子の両方から出力される高周波のノイズ成分をいずれも低減、または、除去する第一キャパシタと、
前記第一インダクタの他端と前記給電線の一端とを接続し、前記給電線のインダクタンスとマッチングを図って給電効率を向上させる、インダクタンスが調整可能な第三インダクタと、
前記第二インダクタの他端と前記給電線の他端とを接続し、前記給電線のインダクタンスとマッチングを図って給電効率を向上させる、インダクタンスが調整可能な第四インダクタと
を備える非接触給電装置。
【請求項２】
さらに、
前記第三インダクタの他端と前記給電線の一端とに両端がそれぞれ接続される第二キャパシタ
を備える請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項３】
さらに、
前記第一インダクタと前記第二インダクタとを収容し、前記第一インダクタと前記第二インダクタとの位置関係が対称となるように保持する箱状の電磁シールド
を備える請求項１に記載の非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、荷物を搬送する搬送車などの移動体に非接触で電力を供給する非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特にクリーンルームなどにおいては、摩擦による塵埃の発生を防止するため、搬送車など移動体への電力の供給システムとして非接触給電装置が用いられている。
【０００３】
このような非接触給電装置は、インバータによって商用電源を非接触給電に適した高い周波数に変換し、搬送車の軌道に沿って敷設した給電線に所定の周波数の電流を流すことによって非接触給電を行っている。つまり、搬送車の軌道に沿って長く引き回された給電線がトランスの１次コイルとして機能し、搬送車が備えたピックアップコイルが２次コイルとして機能することで給電線から搬送車に対し非接触で給電を行っている。
【０００４】
通常は、１本の給電線に対し、複数台の搬送車が配置されることとなるため、搬送車の走行状況に対応して非接触給電装置のインバータの出力が刻々と変化する。そこで、施設の安全面を考慮しつつ給電効率を向上させるため、特許文献１に記載の非接触給電装置のように、給電線が有するインダクタンスを含めて全体として共振するようなキャパシタやインダクタで構成される回路をインバータと給電線との間に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２１８６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、本願発明者は、従来の非接触給電装置を用いる場合、給電線に供給する電流の周波数よりも高い周波数のノイズが商用電源側に印加されることを見いだした。このような高周波のノイズが商用電源側に出力されることで、同じ商用電源に接続される他の機器に悪影響を及ぼすことがある。そして本願発明者の鋭意研究と実験との結果、商用電源側に印加されるノイズは、非接触給電装置が備えるインバータが方形波を出力する際に含まれる高周波の成分であり、搬送車の軌道に沿って引き回される給電線がアンテナのように機能して高周波のノイズが輻射され、当該ノイズが商用電源側に印加されることを見いだすに至った。
【０００７】
本願発明は、前記知見に基づきなされたものであり、非接触給電装置の給電効率を高い状態で維持しつつ、給電線から輻射される高周波のノイズを抑制し、商用電源側に印加されるノイズ量を低減することのできる非接触給電装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願発明にかかる非接触給電装置は、移動体の軌道に沿って敷設される給電線を介し、前記移動体に非接触で給電する非接触給電装置であって、電源の周波数を高周波に変換して出力するインバータと、前記インバータの第一出力端子に一端が接続される第一インダクタと、前記インバータの第二出力端子に一端が接続される第二インダクタと、前記第一インダクタの他端と前記第二インダクタの他端とに両端がそれぞれ接続される第一キャパシタと、前記第一インダクタの他端と前記給電線の一端とを接続する第三インダクタとを備えることを特徴としている。
【０００９】
これにより、インバータの出力端子のそれぞれに接続される第一インダクタと第二インダクタとにより給電線に印加される高周波ノイズ成分を低減するとともに、第一キャパシタと第三インダクタにより給電効率を高い状態とすることが可能となる。
【００１０】
さらに、前記第二インダクタの他端と前記給電線の他端とを接続する第四インダクタを備えるものとしても良い。
【００１１】
これによれば、インバータと給電端子との間に接続されるインダクタとキャパシタとの回路構成を幾何的に対称とすることができ、輻射される高周波ノイズを効果的に低減することが可能となる。
【００１２】
さらに、前記第一インダクタと前記第二インダクタとを収容し、前記第一インダクタと前記第二インダクタとの位置関係が対称となるように保持する箱状の電磁シールドを備えるものとしても良い。
【００１３】
これによれば、第一インダクタ、および、第二インダクタから漏洩する高周波ノイズが電磁シールドで有効に遮断され、高周波ノイズが商用電源に印加されることを効果的に回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明によれば、給電効率を高い状態で維持しつつ、給電線からの高周波のノイズの輻射を低減し、商用電源側に印加されるノイズ量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、非接触給電装置と給電対象である移動体と給電線との関係を模式的に示す図である。
【図２】図２は、移動体が備えるピックアップコイルと給電線との関係を模式的に示す斜示図である。
【図３】図３は、非接触給電装置の部品構成を示す回路図である。
【図４】図４は、非接触給電装置の部品構成を示す回路図である。
【図５】図５は、第一インダクタと第二インダクタの別態様を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本願発明に係る非接触給電装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る非接触給電装置の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、非接触給電装置と給電対象である移動体と給電線との関係を模式的に示す図である。
【００１８】
図２は、移動体が備えるピックアップコイルと給電線との関係を模式的に示す斜示図である。
【００１９】
図１に示すように、有軌道移動体システム２００は、クリーンルームなどにおいて処理前の荷物や処理済みの荷物を製造装置との間で移載し、また、荷物の保管場所や他の製造装置に搬送するためのシステムであって、非接触給電装置１００と、給電線２１０と、移動体２２０とを備えている。
【００２０】
移動体２２０は、工場内に敷設される軌道（図示せず）に沿って走行する走行車であり、非接触給電装置１００から給電線２１０を介して非接触で電力を受電し駆動する装置である。移動体２２０は、給電線２１０から非接触で電力を受電するための受電装置であるピックアップコイル２０１を備えている。
【００２１】
なお、図１では省略状態で示されているが、給電線２１０の長さは往復で数百メートル以上となる場合がある。また、複雑な軌道に沿って複雑に引き回されることがある。
【００２２】
ピックアップコイル２０１は、給電線２１０に流れる交流電流による誘導起電力を用いて電力を受電する装置であり、給電線２１０の往路２１１と復路２１２とをそれぞれ跨ぐような断面が略Ｅ字型をしたフェライト製のコア２１３と、コア２１３に巻き付けられたコイル２１４とを備えている。ピックアップコイル２０１は、給電線２１０に高周波電流を流すことによって生成する交番磁界をコイル２１４で受け、その磁束の変化によってコイル２１４に発生する電圧から電力を取り出す装置である。ピックアップコイル２０１を備える移動体２２０は、以上により、給電線２１０から非接触で電力を受電することが可能となる。
【００２３】
給電線２１０は、ピックアップコイル２０１に対し、トランスの一次側コイルとして機能する電線である。本実施の形態の場合、高周波ノイズの漏洩をある程度抑止可能なリッツ線が用いられている。給電線２１０は、往路２１１と復路２１２とが一対となって移動体２２０の軌道に沿って引き回されるものであり、工場建屋の金属部分や電気設備の近傍にも敷設され、このような部分から高周波ノイズが漏洩し易いと考えられる。
【００２４】
図３は、非接触給電装置の部品構成を示す回路図である。
【００２５】
同図に示すように、非接触給電装置１００は、移動体２２０の軌道に沿って敷設される給電線２１０を介し、移動体２２０に非接触で給電する装置であって、インバータ１１０と、第一インダクタ１０１と、第二インダクタ１０２と、第一キャパシタ１２１と、第三インダクタ１０３とを備えている。
【００２６】
インバータ１１０は、商用電源２１５から得られる交流の電力を所定の周波数に変換することができる装置である。本実施の形態の場合、インバータ１１０は、スイッチング素子で構成され、所定周波数の方形波を第一出力端子Ｕと第二出力端子Ｖとの間で出力することのできる装置である。インバータ１１０が出力する方形波の周波数は、およそ１０ｋＨｚであり、出力電圧は最大数百Ｖ程度である。
【００２７】
第一インダクタ１０１は、インバータ１１０の第一出力端子Ｕに一端が接続されるコイルである。本実施の形態の場合、第一インダクタ１０１は、給電線２１０に出力される高周波（例えば１０ｋＨｚ）を低損失で通過させ、かつ、前記周波数よりも高い周波数のノイズ成分を低減させる特性を備えたものである。
【００２８】
ここで、本願明細書および特許請求の範囲に記載する「接続」とは、電気的な接続を意味している。また、「接続」は、導線による直接的な接続ばかりでなく、途中で他の部品が介在した場合も「接続」に含まれる。また、「接続」には、交流として電気の導通が確保できる場合も含まれる。従って、直流的かつ定常的には絶縁状態となるコンデンサが直列的に接続された場合でも「接続」に含まれる。
【００２９】
なお、前記高周波ノイズの低減機能は、第一インダクタ１０１のみで実現できるものでは無く、後述の各構成部品を含む回路全体のバランスにより実現できるものである。
【００３０】
第二インダクタ１０２は、インバータ１１０の第二出力端子Ｖに一端が接続されるコイルである。本実施の形態の場合、第二インダクタ１０２は、第一インダクタ１０１と特性の同じコイルが用いられている。
【００３１】
第三インダクタ１０３は、第一インダクタの他端と前記給電線の一端とを接続するコイルである。本実施の形態の場合、第三インダクタ１０３は、給電線２１０のインダクタンスとマッチングを図って給電効率を向上させるためのものであり、セレクタ１３１によりインダクタンスを調整できるものとなっている。
【００３２】
第三インダクタ１０３のインダクタンスを可変とすることにより、有軌道移動体システム２００の構成により決定される給電線２１０のインダクタンスにマッチングするように第三インダクタ１０３のインダクタンスを調整することが可能となる。従って、非接触給電装置１００が備えるＬＣ回路を最適な状態とすることが可能となる。
【００３３】
第一キャパシタ１２１は、第一インダクタ１０１の他端と第二インダクタ１０２の他端とに両端がそれぞれ接続されるコンデンサである。本実施の形態の場合、第一キャパシタ１２１の一端は、第一インダクタ１０１と第三インダクタ１０３との間に接続され、他端は第二インダクタ１０２と給電線２１０との間に接続されている。第一キャパシタ１２１は、第一インダクタ１０１と第二インダクタ１０２との組み合わせによりＬＣ回路を形成しており、当該ＬＣ回路によりインバータ１１０の第一出力端子Ｕ、および、第二出力端子Ｖの両方から出力される高周波のノイズ成分をいずれも低減、または、除去することが可能となる。
【００３４】
以上の非接触給電装置１００によれば、長く引き回される給電線２１０とのマッチングを図って高い給電効率を確保しつつ、インバータ１１０から出力される高周波のノイズ成分を可及的に除去することができる。従って、長く引き回される給電線２１０からノイズ成分が輻射されることを抑制し、商用電源にノイズ成分が印加されることを抑制することが可能となる。
【００３５】
（実施の形態２）
次に、本願発明に係る他の実施の形態を説明する。
【００３６】
図４は、非接触給電装置の部品構成を示す回路図である。
【００３７】
同図に示すように、非接触給電装置１００は、前記実施の形態１と同様、移動体２２０の軌道に沿って敷設される給電線２１０を介し、移動体２２０に非接触で給電する装置であって、インバータ１１０と、第一インダクタ１０１と、第二インダクタ１０２と、第一キャパシタ１２１と、第三インダクタ１０３とを備えている。本実施の形態の場合非接触給電装置１００はさらに、第四インダクタ１０４と、第二キャパシタ１２２と、第三キャパシタ１２３と、電磁シールド１３０とを備えている。
【００３８】
なお、実施の形態１と同じ機能を備える構成は同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３９】
第四インダクタ１０４は、第二インダクタの他端と前記給電線の他端とを接続するコイルである。本実施の形態の場合、第四インダクタ１０４は、第三インダクタ１０３とともに給電線２１０のインダクタンスとマッチングを図って給電効率を向上させるものであり、セレクタ１３２によりインダクタンスを調整できるものとなっている。
【００４０】
このように第四インダクタ１０４を設けることで、第三インダクタ１０３と幾何対称に配置することができ、非接触給電装置１００から高周波ノイズが輻射されることをより抑制することができる。
【００４１】
第二キャパシタ１２２は、第三インダクタ１０３の他端と給電線２１０の一端とに両端がそれぞれ接続されるコンデンサである。第二キャパシタ１２２は、給電線２１０とのマッチングを図るためのものであり容量の調整が可能となっている。本実施の形態の場合具体的には、非接触給電装置１００は、平行に並べて配置される２本のブスバーを有する第一ブスバー列１４１を備え、給電線２１０と接続されるブスバーとインバータ１１０側に接続されるブスバーとの間を複数のコンデンサで架橋状に接続し、または、接続されたコンデンサのいくつかを取り外すことで全体として第二キャパシタ１２２の容量を調整することができるものとなっている。
【００４２】
第三キャパシタ１２３は、第二キャパシタ１２２と同様に、第四インダクタ１０４の他端と給電線２１０の他端とに両端がそれぞれ接続されるコンデンサである。第二キャパシタ１２２は、給電線２１０とのマッチングを図るためのものであり容量の調整が可能となっている。具体的には、非接触給電装置１００は、平行に並べて配置される２本のブスバーを有する第二ブスバー列１４２を備え、給電線２１０と接続されるブスバーとインバータ１１０側に接続されるブスバーとの間を複数のコンデンサで架橋状に接続し、または、接続されたコンデンサのいくつかを取り外すことで全体として第三キャパシタ１２３の容量を調整することができるものとなっている。
【００４３】
電磁シールド１３０は、非接触給電装置１００から輻射される高周波ノイズを遮蔽するための箱状の部材である。本実施の形態の場合、電磁シールド１３０は、第一インダクタ１０１と、第二インダクタ１０２と、第三インダクタ１０３と、第四インダクタ１０４と、第二キャパシタ１２２と、第三キャパシタ１２３と、第一ブスバー列１４１と、第二ブスバー列１４２とを内方に収容している。また、第一インダクタ１０１と第二インダクタ１０２、第三インダクタ１０３と第四インダクタ１０４、第一キャパシタ１２１、第二キャパシタ１２２と第三キャパシタ１２３、第一ブスバー列１４１と第二ブスバー列１４２、以上の部品の組み合わせは、電磁シールド１３０内において幾何的に対称（線対称）となるように配置されている。さらに、前記部品の組み合わせは、電磁シールド１３０の壁面との幾何的な位置関係においても対称となるように配置されている。すなわち、第一インダクタ１０１と、第二インダクタ１０２と、第三インダクタ１０３と、第四インダクタ１０４と、第二キャパシタ１２２と、第三キャパシタ１２３と、第一ブスバー列１４１と、第二ブスバー列１４２の幾何的な対称軸と、電磁シールド１３０の幾何的な対称軸とが一致している。また第一キャパシタ１２１は、対称軸上に配置されている。
【００４４】
以上のように非接触給電装置１００内部の幾何的な構造を対称とし、インバータ１１０の出力に平衡接続することにより、インバータ１１０の第一出力端子Ｕと第二出力端子Ｖとから個々に送出される高周波ノイズの商用電源への流出を低減することが可能となる。さらに、部品の配置のアンバランスさや電磁シールド１３０と部品との位置関係のアンバランスさを解消することにより、回路から漏出するノイズを可及的に低減することが可能となる。
【００４５】
なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
【００４６】
例えば、図４には、第二キャパシタ１２２と第三キャパシタ１２３とを記載したが、これらキャパシタのいずれか一方を備えない非接触給電装置１００も本願発明に含まれる。また、インバータ１１０は、電磁シールド１３０の内方に収容されていてもかまわない。また、図５に示すように、第一インダクタ１０１や第二インダクタ１０２を二つのコイルで構成し、インバータ１１０に近い側のコイルをコモンモードチョークコイルとして機能させてもかまわない。
【００４７】
また、電磁シールド１３０は、いわゆる配電盤として内包される部品を構造的に保護する機能を有していてもかまわない。
【００４８】
また、「平行」や「対称」などの文言は本願発明の趣旨を逸脱しない程度の誤差（ひろがり）を許容する意味で使用している。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、荷物を移送する有軌道移動体システムになど利用でき、特に、給電線が長く、かつ、複雑に引き回される有軌道移動体システムに有効である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｕ  第一出力端子
Ｖ  第二出力端子
１００  非接触給電装置
１０１  第一インダクタ
１０２  第二インダクタ
１０３  第三インダクタ
１０４  第四インダクタ
１１０  インバータ
１２１  第一キャパシタ
１２２  第二キャパシタ
１２３  第三キャパシタ
１３０  電磁シールド
１３１  セレクタ
１３２  セレクタ
１４１  第一ブスバー列
１４２  第二ブスバー列
２００  有軌道移動体システム
２０１  ピックアップコイル
２１０  給電線
２１１  往路
２１２  復路
２１３  コア
２１４  コイル
２１５  商用電源
２２０  移動体
【図１】
0005445481.tif 000002
【図２】
0005445481.tif 000003
【図３】
0005445481.tif 000004
【図４】
0005445481.tif 000005
【図５】
0005445481.tif 000006