(57)【要約】【課題】給電線の連結部分において受電コイル部の出力が低下した場合でも、単一の受電コイル部で負荷に安定した電力供給を行うことができる非接触給電装置を提供すること。【解決手段】受電コイル部側に、受電コイル部２が給電線３、４上にありその出力が平常であるときに充電し、受電コイル部２が給電線３、４の連結部分７上にさしかかりその出力が低下したときに負荷３１に電力を供給する電力補償手段としてのコンデンサ１８を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側給電線から高周波電流を電磁誘導により非接触で２次側の受電コイル部に伝達する非接触給電装置において、前記受電コイル部側に、受電コイル部の出力が平常時に充電し、かつ受電コイル部の出力が低下したときに負荷に電力を供給する電力補償手段を設けたことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
電力補償手段の蓄電部材としてコンデンサを使用し、該コンデンサの充放電により負荷に電力を供給するようにした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】
本発明は非接触給電装置に関し、特に、給電線の連結部分において受電コイル部の出力が低下した場合でも、単一の受電コイル部で負荷に安定した電力供給を行うことができる非接触給電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非接触給電装置は、例えば、半導体の製造工場で稼動する無人搬送車等の有軌道搬送設備において、発塵を防止するために、給電を地上側から非接触で給電する場合に使用される。
この非接触給電装置は、搬送路に敷設した往復する給電線に対向するようにＥ型のコアを配設し、給電線により発生する磁界をコアに誘導し、さらに、コアに巻いた２次巻線を介し、誘起した起電力を整流して負荷に電力を供給する。
【０００３】
この場合、給電線は、自己インダクタンスと抵抗成分による電圧降下を生じることから、１台の電源装置に接続された給電線は、この電圧降下により給電できる距離が制限される。
そこで、長距離の搬送においては、複数の区間に給電線を分割し、それぞれ独立した高周波電源で給電線を励磁している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、独立した電源で給電線を駆動する場合、隣接する給電区間で、電源装置の周波数と位相を完全に一致させることは困難である。
すなわち、同位相の場合は単一電源と同等の給電能力が得られるが、位相が１８０度ずれた状態では給電線の励磁電流による磁界の合成ベクトルは相殺されゼロになり全く電力を発生しなくなる。
位相ずれが０〜１８０度の中間では、発生電力は合成ベクトルの絶対値に比例し、０から１までの間の値をとる。
したがって、給電線の連結部分においては、単一の受電コイル部では安定した電力が得られないことから、搬送車１台に対して２個の受電コイル部を配置する必要があり、これにより、装置の大型化やコストアップを招くという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の非接触給電装置が有する問題点に鑑み、給電線の連結部分において受電コイル部の出力が低下した場合でも、単一の受電コイル部で負荷に安定した電力供給を行うことができる非接触給電装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の非接触給電装置は、１次側給電線から高周波電流を電磁誘導により非接触で２次側の受電コイル部に伝達する非接触給電装置において、前記受電コイル部側に、受電コイル部の出力が平常時に充電し、かつ受電コイル部の出力が低下したときに負荷に電力を供給する電力補償手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】
この非接触給電装置は、受電コイル部側に、受電コイル部の出力が平常時に充電し、かつ受電コイル部の出力が低下したときに負荷に電力を供給する電力補償手段を設けることから、給電線の連結部分において受電コイル部の出力が低下した場合でも、電力補償手段が負荷に電力を供給することができ、これにより、単一の受電コイル部でも負荷に安定した電力供給を行い、安価な構造で装置の大型化やコストアップを防止することができる。
【０００８】
この場合において、電力補償手段の蓄電部材としてコンデンサを使用し、該コンデンサの充放電により負荷に電力を供給することができる。
【０００９】
これにより、コンデンサのエネルギー密度と内部抵抗に適した充放電を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非接触給電装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図２に、本発明の非接触給電装置の一実施例を示す。
この非接触給電装置は、搬送路６に複数の１次側給電線３、４を連結するように配設し、該給電線３、４から高周波電流を電磁誘導により非接触で２次側の受電コイル部２に伝達するようになっている。
そして、この非接触給電装置は、前記受電コイル部側に、図１（ａ）に示すように、受電コイル部２が給電線３、４上にありその出力が平常であるときに充電し、かつ図１（ｂ）に示すように、受電コイル部２が給電線３、４の連結部分７上にさしかかりその出力が低下したときに負荷３１に電力を供給する電力補償手段を備えている。
電力補償手段の蓄電部材としては、コンデンサ１８が使用され、該コンデンサ１８の充放電により負荷に電力を供給するようになっている。
【００１２】
受電コイル部２は、搬送車１の車体に設置され、給電線３、４は、搬送路６に支持材５で床から浮かすように敷設されている。搬送車１は矢印の方向に移動し、受電コイル部２も車体の移動とともに移動する。
給電線３は、図１（ａ）に示すように、連結部分７で搬送路の下方に引き込まれて図示しない高周波電源装置に接続され、また、連結される給電線４は、連結部分７で搬送路の下から引き上げられて給電線支持材５により固定され、隣接する給電区間を個別に形成する。
【００１３】
図１（ｂ）に示すように、搬送車１が移動して受電コイル部２が連結部分７に重なった場合、その近傍での給電能力は、図３に示す如く、受電コイル部２の幅に相当する移動範囲の中で給電能力が低下する。
隣接する給電線３、４の励磁電流が同一の場合においても、位相が異なる場合、位相が完全に反転する１８０度のずれ状態の場合はゼロになる。この間の給電能力は、２台の高周波電源装置の周波数と位相が同一でない場合、時間的に給電能力が変動し安定しない。
なお、工程内や工程間の搬送装置で、製造装置前でしか作業を行わない搬送車１の場合は、給電線３、４の連結部分７は搬送車１が通過するだけで、この場所に留まることはない。
【００１４】
受電回路２８は受電コイル部２や共振コンデンサ等からなり、図２に示すように、該受電回路２８の高周波出力を整流・平滑回路２９で整流し、直流電源に変換する。
負荷３１は、搬送車１の制御回路やサーボモータ等の動力回路から構成され、電力補償手段としての瞬断補償回路３０が整流回路２９と負荷３１の中間に配置されている。
【００１５】
瞬断補償回路３０の構成を図４に示す。
整流・平滑回路２９の正極を端子８に、負極を端子９に接続し、負荷３１の正極を端子１０、負極を端子１１に接続する。
開閉スイッチ１２は、非接触給電の通電中は常時オンとし、非通電時に回路を整流・平滑回路２９、負荷３１から切り離す。
抵抗１４は、コンデンサ１８が放電されている状態で非接触給電装置に通電し、コンデンサ１８を充電する際に、図５の経路で突入電流を抑制する。
スイッチ１３は突入電流を抑制し、コンデンサ１８が充電された後に、抵抗１４の両端を短絡し、運転中はスイッチ１３は常時オンとする。
【００１６】
スイッチ１９はノーマリー・クローズ接点スイッチで、抵抗２０と直列接続し、これをコンデンサ１８と並列接続する。
このスイッチ１９はスイッチ１２と排他動作し、非接触給電が通電中は常時オフとし、非接触給電が通電を止めたときに抵抗２０を介してコンデンサ１８の電荷を放電する。
コンデンサ１８が充電された状態でスイッチ１２の存在しない回路では、コンデンサ１８に蓄積された電荷を負荷で消費されるが、負荷状態によって放電時間が著しく変動し、サービスマン等が点検のため回路部分に触れると残留電荷で感電するリスクが高い。このため、図８の経路で強制的に抵抗２０で放電することにより感電リスクを低減する。
【００１７】
コンデンサ１８は、複数のアルミ電解コンデンサを並列接続したものからなり、これにより、大容量を得ている。
コンデンサ１８が完全に充電された状態では、ダイオード１５の順方向電圧降下があるため、平滑・整流回路２９の平滑コンデンサが負荷に応じてコンデンサ１８を充放電する。
負荷が大きくなり、受電回路２８の出力電圧がダイオード１５の順方向電圧降下よりも低くなった場合、図７に示すように、コンデンサ１８はダイオード１５を介して負荷に対して放電を始める。
【００１８】
搬送車が一定速度で連結部分７を通過する場合の動作について説明する。
給電線の連結部分にさしかかると、図９に示すように、端子８部の電圧すなわち給電電圧２１は、受電コイル部が連結点７にさしかかった時刻２６から下がり始め、連結部分７が受電コイル部の中央にきたときに最小となり、その後、受電コイル部が連結点７を抜ける時刻２７で復帰する。
この間の負荷電流２２は、搬送車が一定速度で通過するため一定値であるが、給電電圧２１が時刻２６から下がり始めた後は、充電されたコンデンサ１８がダイオード１５を介し、図７の経路で負荷に対して放電している。
受電コイル部が連結点７を過ぎると、給電電圧２１は復帰し始める。同時に、コンデンサ１８の放電電流２３は徐々に減少し、受電コイル部が連結部分７を抜けた時刻２７でゼロになる。
その後、コンデンサ１８は、スイッチ１２、スイッチ１３、ダイオード１６、電流制限抵抗１７を介し、図６の経路で充電する。
【００１９】
コンデンサ１８は、放電する場合には負荷との間に抵抗は存在せず、瞬時に放電することができる。
一方、コンデンサ１８の充電時には、抵抗２０により制限を受け、抵抗２０は充電の時定数を決定する。
コンデンサ１８は、電流制限抵抗２０を介して充電されるため、コンデンサ充電中のピーク電流をあらかじめ決定することができ、受電回路２８から見た給電は過大になることなく運転を継続することができる。
コンデンサの充放電電流は、放電期間２４と充電期間２５の電荷は等しくなる。電荷は、コンデンサに流れる電流の時間積分と静電容量に比例するため、放電期間２４と充電期間２５の面積は等しくなる。
電流制限抵抗２０の選定により、充電期間２５は時間をかけ小さい充電電流とすることも、大電流で短時間することも任意に選択可能となる。
【００２０】
以上、本実施例では、給電線の連結部分を通解する際の緩やかな給電電圧の変化について説明したが、本発明の非接触給電装置の構成は、給電線の励磁電流が瞬時停電したような、急激な変化が生じる場合においても動作することができる。
また、給電線の連結部分以外の部分で、搬送車の加速等により短時間で大電流を供給する場合、通常は、非接触給電の設備容量は負荷３１の最大電力を供給可能な受電回路２８を選定するが、本実施例に示すようにコンデンサで電力を貯蔵しておき、急激な負荷電流の増加に対して受電回路２８の電圧が低下したときにコンデンサを放電することによって受電回路２８の供給能力不足分を短時間だけ放電し、ピーク電力に対応することもできる。
また、本実施例はスイッチ１２、１３、１９は有接点素子として説明したが、電磁接触器以外の半導体スイッチに適宜置き換えることも可能であり、さらに、抵抗１７はインダクタンスと半導体スイッチング素子により定電流回路に置き換えることも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の非接触給電装置によれば、受電コイル部側に、受電コイル部の出力が平常時に充電し、かつ受電コイル部の出力が低下したときに負荷に電力を供給する電力補償手段を設けることから、給電線の連結部分において受電コイル部の出力が低下した場合でも、電力補償手段が負荷に電力を供給することができ、これにより、単一の受電コイル部でも負荷に安定した電力供給を行い、安価な構造で装置の大型化やコストアップを防止することができる。
【００２２】
この場合、電力補償手段の蓄電部材としてコンデンサを使用し、該コンデンサの充放電により負荷に電力を供給することにより、コンデンサのエネルギー密度と内部抵抗に適した充放電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触給電装置の一実施例を示し、（ａ）は受電コイル部が給電線上にある状態を示す説明図、（ｂ）は受電コイル部が給電線の連結部分にさしかかった状態を示す説明図である。
【図２】同実施例の非接触給電装置の要部を示す回路図である。
【図３】給電線の連結部分での給電電力の低下を示すグラフである
【図４】電力補償手段の瞬断補償回路を示す図である。
【図５】瞬断補償回路のコンデンサの初期充電状態を示す回路図である。
【図６】同コンデンサの充電状態を示す回路図である。
【図７】同コンデンサの負荷への放電状態を示す回路図である。
【図８】同コンデンサの抵抗への放電状態を示す回路図である。
【図９】同実施例の非接触給電装置の給電電圧と負荷電流とコンデンサ電流の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    搬送車
２    受電コイル部
３    給電線
４    給電線
５    支持材
６    搬送路
７    連結部分
８    端子
９    端子
１０  端子
１１  端子
１２  スイッチ
１３  スイッチ
１４  抵抗
１５  ダイオード
１６  ダイオード
１７  抵抗
１８  コンデンサ
１９  スイッチ
２０  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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