(57)【要約】【課題】  効率の低下、部品点数の増加、信頼性の低下及びノイズの発生が無く、負荷が変動しても、２段目の給電線に安定的に定電流を供給出来、給電線から非接触で受電した電力を、更に他の給電線で供給する非接触給電装置の提供。【解決手段】  交流定電流が供給される第１の給電線２から、非接触で交流定電流に共振して受電し、受電した電力を更に第２の給電線６に供給する受電給電部１０を、１又は複数段備える非接触給電装置。受電給電部１０は、交流定電流に共振して受電し、受電した交流電力を交流定電流に変換して、第２の給電線６に供給する定電流変換回路３と、その変換した交流定電流を交流定電圧に変換する定電圧変換回路４と、その変換した交流定電圧を整流し平滑する整流回路１２及び平滑回路Ｃ４と、定電流変換回路３が変換した交流定電流を、更に他の交流定電流に変換して第２の給電線６に供給する定電流変圧器５とを備えている。【選択図】        図１
2006211803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流定電流が供給される第１の給電線から、非接触で前記交流定電流に共振して受電し、受電した電力を更に第２の給電線に供給する受電給電部を、１又は複数段備える非接触給電装置において、
前記受電給電部は、交流定電流に共振して受電し、受電した交流電力を交流定電流に変換する定電流変換回路と、該定電流変換回路が変換した交流定電流を交流定電圧に変換する定電圧変換回路と、該定電圧変換回路が変換した交流定電圧を整流する整流回路と、該整流回路の出力を平滑する平滑回路と、前記定電流変換回路が変換した交流定電流を、更に他の交流定電流に変換して前記第２の給電線に供給する定電流変圧器とを備えることを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
前記定電流変換回路は、ピックアップコイル及びコンデンサが並列に接続された並列共振回路である請求項１記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記定電圧変換回路は、イミタンス変換回路である請求項１又は２記載の非接触給電装置。
【請求項４】
交流定電流が供給される給電線を備え、該給電線から受電する請求項１乃至３の何れか１項に記載された１又は複数の受電給電部と、該受電給電部が交流定電流を供給する他の給電線とを、１又は複数段備えることを特徴とする非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体自動倉庫の搬送体等への電力供給に好適に使用され、１又は複数段に亘って、受電部が給電線から非接触で受電した電力を、更に他の給電線で供給するように構成してある非接触給電装置及び非接触給電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動倉庫内の搬送体等への電力供給に使用され、受電部がエリア内に敷設された給電線から非接触で受電する非接触受電装置は、本願出願人等が提案し既に実用化されている。
特許文献１には、受電部が給電線から非接触で受電した高周波電力を、直流電力に変換した後、更にインバータで高周波電力に変換して他の給電線が供給するように構成された非接触の給電回路が開示されている。また、受電部が給電線から非接触で受電した高周波電力を、トランスを介して、更に受電して他の給電線が供給するように構成された非接触の給電回路が開示されている。
【特許文献１】特許第２９２９８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された給電回路のように、給電線から非接触で受電した高周波電力を、直流変換した後、更にインバータで高周波電力に変換して他の給電線が供給するように構成した場合、受電した高周波電力を直流電力に変換した後、更に高周波電力に変換する為、効率の低下、部品点数の増加、信頼性の低下及びノイズの発生等の問題がある。
【０００４】
また、給電線から非接触で受電した高周波電力を、トランスを介して更に受電して他の給電線に供給するように構成した場合、１段目のピックアップコイルと並列接続されたコンデンサの出力（定電流出力）に、トランスと走行駆動装置等の１段目の負荷とが並列に接続されている為、１段目の駆動装置の負荷が変動すると、２段目の給電線に一定電流を供給出来ないことがあるという問題がある。例えば、駆動装置の負荷が減少し、出力電圧が上昇すると、トランジスタがオンし、並列接続されたコンデンサが短絡される為、トランスに電流が供給されない。
【０００５】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第１〜３発明では、効率の低下、部品点数の増加、信頼性の低下及びノイズの発生が無く、また、負荷が変動しても、２段目の給電線に安定的に交流定電流を供給出来、１又は複数段に亘って、受電部が給電線から非接触で受電した電力を、更に他の給電線で供給する非接触給電装置を提供することを目的とする。
【０００６】
第４発明では、効率の低下、部品点数の増加、信頼性の低下及びノイズの発生が無く、また、負荷が変動しても、２段目の給電線に安定的に交流定電流を供給出来、１又は複数段に亘って、受電部が給電線から非接触で受電した電力を、更に他の給電線で供給する非接触給電装置を備えた非接触給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明に係る非接触給電装置は、交流定電流が供給される第１の給電線から、非接触で前記交流定電流に共振して受電し、受電した電力を更に第２の給電線に供給する受電給電部を、１又は複数段備える非接触給電装置において、前記受電給電部は、交流定電流に共振して受電し、受電した交流電力を交流定電流に変換する定電流変換回路と、該定電流変換回路が変換した交流定電流を交流定電圧に変換する定電圧変換回路と、該定電圧変換回路が変換した交流定電圧を整流する整流回路と、該整流回路の出力を平滑する平滑回路と、前記定電流変換回路が変換した交流定電流を、更に他の交流定電流に変換して前記第２の給電線に供給する定電流変圧器とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この非接触給電装置では、１又は複数段備える受電給電部が、交流定電流が供給される第１の給電線から、非接触で交流定電流に共振して受電し、受電した電力を更に第２の給電線に供給する。受電給電部は、定電流変換回路が、交流定電流に共振して受電し、受電した交流電力を交流定電流に変換し、定電圧変換回路が、定電流変換回路が変換した交流定電流を交流定電圧に変換する。整流回路が、定電圧変換回路が変換した交流定電圧を整流し、平滑回路が、整流回路の出力を平滑する。定電流変圧器は、定電流変換回路が変換した交流定電流を、更に他の交流定電流に変換して第２の給電線に供給する。
【０００９】
第２発明に係る非接触給電装置は、前記定電流変換回路は、ピックアップコイル及びコンデンサが並列に接続された並列共振回路であることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る非接触給電装置は、前記定電圧変換回路は、イミタンス変換回路であることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る非接触給電システムは、交流定電流が供給される給電線を備え、該給電線から受電する請求項１乃至３の何れか１項に記載された１又は複数の受電給電部と、該受電給電部が交流定電流を供給する他の給電線とを、１又は複数段備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１，２，３発明に係る非接触給電装置によれば、効率の低下、部品点数の増加、信頼性の低下及びノイズの発生が無く、また、負荷が変動しても、２段目の給電線に安定的に定電流を供給出来、１又は複数段に亘って、受電部が給電線から非接触で受電した電力を、更に他の給電線で供給すると共に、受電部が受電した電力により負荷を作動させる非接触給電装置を実現することが出来る。
【００１３】
第４発明に係る非接触給電システムによれば、効率の低下、部品点数の増加、信頼性の低下及びノイズの発生が無く、また、負荷が変動しても、２段目の給電線に安定的に交流定電流を供給出来、１又は複数段に亘って、受電部が給電線から非接触で受電した電力を、更に他の給電線で供給する非接触給電装置を備えた非接触給電システムを実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る非接触給電装置及び非接触給電システムの実施の形態１の要部構成を示すブロック図である。この非接触給電システムは、高周波電源回路１（交流電源）が、例えば、自動倉庫内に敷設されたＸ軸給電線２に、所定周波数の高周波定電流Ｉ１を通流させる。Ｘ軸給電線２に通流する高周波定電流Ｉ１は、Ｘ軸受電部１０（受電給電部）により非接触状態で電磁誘導により受電される。Ｘ軸受電部１０は、Ｘ軸給電線２に沿って自在に移動させることが可能なように、Ｘ軸給電線２に付設されている。
【００１５】
Ｘ軸受電部１０は、Ｘ軸給電線２から受電した電力を高周波定電流Ｉ２に変換する定電流回路部３（定電流変換回路）と、定電流回路部３に直列接続され、定電流回路部３が変換した高周波定電流Ｉ２を高周波定電圧に変換する定電圧回路部４（定電圧変換回路）と、定電圧回路部４が変換した高周波定電圧を整流するダイオードブリッジを含む整流回路１２、及び整流回路１２の出力を平滑する平滑コンデンサＣ４（平滑回路）を有する整流・平滑回路部８とを備えている。
平滑コンデンサＣ４が平滑した直流電力は、例えば自動倉庫内の搬送体である移動体を移動させる為のモータＭを駆動するモータドライバ９に与えられる。
【００１６】
定電流回路部３は、Ｘ軸給電線２（１段目給電線、第１の給電線）に通流する高周波定電流に共振して受電するピックアップコイルＬ１及びコンデンサＣ１を備える並列共振回路である。
定電圧回路部４は、２つの並列接続されたコンデンサＣ２，Ｃ３間にリアクトルＬ２が接続されたπ型のイミタンス変換回路（インピーダンス変換回路）である。
【００１７】
定電流回路部３が変換し、定電圧回路部４を通流した高周波定電流Ｉ２は、定電流トランス５の一次巻線に与えられる。定電流トランス５の二次巻線に誘導された高周波定電流Ｉout は、Ｙ軸給電線６（２段目給電線、第２の給電線）を通流し、Ｙ軸受電部７により非接触状態で電磁誘導により受電される。Ｙ軸受電部７は、Ｙ軸給電線６に沿って自在に移動させることが可能なように、Ｙ軸給電線６に付設されている。
【００１８】
Ｙ軸受電部７は、Ｙ軸給電線６に通流する高周波定電流Ｉout に共振して受電するピックアップコイルＬ３及びコンデンサＣ５からなる並列共振回路と、この並列共振回路が受電した高周波電力を高周波定電圧に変換する定電圧変換回路とを備えている。この定電圧変換回路は、２つの並列接続されたコンデンサＣ６，Ｃ７間にリアクトルＬ４が接続されたπ型のイミタンス変換回路である。
【００１９】
Ｙ軸受電部７は、また、コンデンサＣ６，Ｃ７及びリアクトルＬ４からなる定電圧変換回路が変換した高周波定電圧を整流するダイオードブリッジを含む整流回路１３と、整流回路１３の出力を平滑する平滑コンデンサＣ８とを備えている。
平滑コンデンサＣ８が平滑した直流電力は、例えば自動倉庫内の搬送体である移動体を移動させる為のモータＭを駆動するモータドライバ１１に与えられる。
【００２０】
以下に、このような構成の非接触給電システムの動作を説明する。
高周波電源回路１は、Ｘ軸給電線２に、所定周波数の高周波定電流Ｉ１を通流させる。Ｘ軸給電線２に通流する高周波定電流Ｉ１は、Ｘ軸受電部１０により非接触状態で電磁誘導により受電される。
Ｘ軸受電部１０は、定電流回路部３が、Ｘ軸給電線２から受電した電力を、並列共振することにより、高周波定電流Ｉ２に変換する。定電圧回路部４は、定電流回路部３が変換した高周波定電流Ｉ２を、イミタンス変換することにより、高周波定電圧に変換する。定電圧回路部４が変換した高周波定電圧は、整流・平滑回路部８により整流・平滑され、整流・平滑された直流電力は、モータドライバ９に与えられる。
【００２１】
定電流回路部３が変換し、定電圧回路部４を通流した高周波定電流Ｉ２は、定電流トランス５の二次巻線に誘導されて高周波定電流Ｉout （＝Ｎ・Ｉ２）に変換される。但し、Ｎは、定電流トランス５の二次巻線の巻数に対する一次巻線の巻数の比である。
この場合、定電流回路部３である並列共振回路に定電圧変換回路４と定電流トランス５とが直列に接続され、高周波定電流Ｉ２が通流しているので、それぞれの負荷変動にそれぞれの出力が影響されることは無い。
【００２２】
高周波定電流Ｉout は、Ｙ軸給電線６を通流し、Ｙ軸受電部７により非接触状態で電磁誘導により受電される。Ｙ軸受電部７は、Ｙ軸給電線６に通流する高周波定電流Ｉout に並列共振して受電し、受電した高周波電力を、イミタンス変換することにより、高周波定電圧に変換する。変換された高周波定電圧は、整流回路１３及び平滑コンデンサＣ８により整流・平滑され、整流・平滑された直流電力は、モータドライバ１１に与えられる。
【００２３】
尚、２段目のＹ軸給電線６のインダクタンスが大きい場合は、定電流トランス５の一次側の電圧も高くなるので、補償用コンデンサをＹ軸給電線６に直列に接続して、Ｙ軸給電線６のインダクタンスを補償する（打ち消す）。また、給電線の全てのインダクタンスを補償するように構成しても良い。
また、上述した実施の形態では、高周波定電流が供給される給電線２から受電した電力による交流定電流を更に他の給電線６に供給する受電部を、１段備える構成であるが、このような受電部を複数段備える構成とすることも可能であることは言うまでもない。
【００２４】
（実施の形態２）
図２は、本発明に係る非接触給電システムの実施の形態２及び移動体の要部構成例を示す斜視図である。また、図３は、図２に示す移動体の構成例を示す拡大正面図であり、移動体の底部近傍を示している。
非接触給電システムは、ＡＣ２００Ｖ、６０Ｈｚの商用電源を入力して高周波（例えば２０ＫＨｚ）の定電流を出力する高周波電源装置３１を備えている。
【００２５】
また、非接触給電システムは、高周波電源装置３１により高周波の定電流を供給されるＸ軸給電線２（図１参照）を備えている。Ｘ軸給電線２は、その両端が高周波電源装置３１に接続されており、中途から折り返されて往路２ａと復路２ｂとが設けられている。
移動体２６は、内蔵するＸ軸受電部１０（図１参照）により駆動用の電力を得て、床面に敷設されたレール２１上を移動する。
【００２６】
移動体２６は、底部のレール２１側に、ピックアップユニットＰが備えるコイルＬ１とコア２３、及びモータＭ（図１参照）を吊設してある。ピックアップユニットＰは、移動体２６の底部に固定されている。
移動体２６は、モータＭ（図１参照）により回転駆動される図示しない複数の車輪により、レール２１上で支持され走行する。レール２１の両側端部には案内レール２８，２８が敷設され、移動体２６が不用意に揺れないようにしてある。
【００２７】
レール２１上には、Ｘ軸給電線２を格納するコ字状の断面を有するダクト２２が、開口部を上側（移動体２６側）へ向けて、レール２１に沿って設置されている。ダクト２２は、案内レール２８，２８により移動体２６又はピックアップユニットＰ等に当接しないようになっている。ダクト２２内部には、棒状部材を用いてなる給電線支持具が、長手方向に適宜間隔で配置されて、略垂直に設けられている。
Ｘ軸給電線２の往路２ａは、前記給電線支持具の先端部に固定されることにより、レール２１に沿って、ダクト２２の内部に敷設されている。Ｘ軸給電線２の復路２ｂは、ダクト２２の内部下側に固定されている。
【００２８】
ピックアップユニットＰが備えるコア２３は、断面形状が矩形環状に形成された磁性体（例えばフェライト）であり、基部及び２本の脚部を有し、該脚部に、コイルＬ１が巻回してある。コイルＬ１を構成している導線の太さ、及びコア２３の大きさ等は、ピックアップユニットＰで共通である。
ピックアップユニットＰとＸ軸給電線２（Ｘ軸給電線２の往路２ａ）とは、所定の間隔を隔てて対面し、Ｘ軸給電線２がコア２３の脚部の間に位置するよう配置されている。
【００２９】
高周波電源装置３１によりＸ軸給電線２に高周波電流が通電されたとき、Ｘ軸給電線２の周囲に、時間的に変化する磁束が形成される。移動体２６が備える非接触受電装置は、その磁束がコイルＬ１に鎖交することによってコイルＬ１に発生した誘導起電力を受電し（即ち、非接触で受電し）、負荷であるモータＭへ供給する。
【００３０】
移動体２６の上方には、レール２１と同様のレール３０が、レール２１と直交するように設けられており、レール３０上には、ダクト２２と同様の、Ｙ軸給電線６を格納するコ字状の断面を有するダクト３２が、開口部を上側（移動体２６の反対側）へ向けて、レール３０に沿って設置されている。ダクト３２内部には、棒状部材を用いてなる給電線支持具が、長手方向に適宜間隔で配置されて、略垂直に設けられている。Ｙ軸給電線６は、Ｘ軸受電部１０の定電流トランス５（図１参照）により給電される。
レール３０上では、移動体２６と同様の図示しない移動体が、Ｙ軸給電線６から受電した電力により、移動体２６の走行方向と直交する方向へ走行する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る非接触給電装置及び非接触給電システムの実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る非接触給電システムの実施の形態及び移動体の要部構成例を示す斜視図である。
【図３】図２に示す移動体の底部近傍の構成例を示す拡大正面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  高周波電源回路（交流電源）
２  Ｘ軸給電線（１段目給電線、第１の給電線）
３  定電流回路部（定電流変換回路）
４  定電圧回路部（定電圧変換回路）
５  定電流トランス（定電流変圧器）
６  Ｙ軸給電線（２段目給電線、第２の給電線）
７  Ｙ軸受電部
９，１１  モータドライバ
１０  Ｘ軸受電部（受電給電部）
１２，１３  整流回路
２１，３０  レール
２２，３２  ダクト
２６  移動体
３１  高周波電源装置
Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ５〜Ｃ７  コンデンサ
Ｃ４，Ｃ８  平滑コンデンサ（平滑回路）
Ｌ２，Ｌ４  リアクトル
Ｌ１，Ｌ３  ピックアップコイル
Ｍ  モータ
Ｐ  ピックアップユニット
【図１】
2006211803.tif 000003
【図２】
2006211803.tif 000004
【図３】
2006211803.tif 000005