(57)【要約】【課題】搬送車の台数が変化してもインダクタンスの変動を補正し、固定的に調整した給電線路に比較して、給電線路に入る搬送車の台数を増やすことができる非接触給電方法を提供すること。【解決手段】電磁誘導により地上設備から搬送車に非接触で電力を給電する非接触給電方法において、給電線路のインダクタンスを計測して目標値と比較するとともに、その偏差に基づいて給電線路に接続した可変インダクタンスを駆動し、給電線路に入る搬送車の台数により変化する給電線路のインダクタンスを、可変インダクタンスにより目標値に調節する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導により地上設備から搬送車に非接触で電力を給電する非接触給電方法において、給電線路のインダクタンスを計測して目標値と比較するとともに、その偏差に基づいて給電線路に接続した可変インダクタンスを駆動し、給電線路に入る搬送車の台数により変化する給電線路のインダクタンスを、該可変インダクタンスにより目標値に調節することを特徴とする非接触給電方法。
【請求項２】
電磁誘導により地上設備から搬送車に非接触で電力を給電する非接触給電装置において、給電線路に直列に接続された可変インダクタンスと、給電線路のインダクタンスを計測するインダクタンス計測器と、該インダクタンス計測器の計測値を目標値と比較するとともに、その偏差に基づいて可変インダクタンスを駆動する比例・積分制御器とを備えたことを特徴とする非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電方法及び非接触給電装置に関し、特に、搬送車の台数が変化してもインダクタンスの変動を補正することにより、固定的に調整した給電線路に比較して、給電線路に入る搬送車の台数を増やすことができる非接触給電方法及び非接触給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶工場等のクリーンルーム内の搬送装置等においては、電磁誘導により地上設備から搬送車に非接触で電力を給電する非接触給電装置が使用されている。
【０００３】
非接触で負荷に電力を給電する場合、一定電圧で給電線に励磁電流を流すと、給電線の線路長が長くなるとインダクタンスにより線路に流れる電流が減少する。
また、受電コイルにおいても、給電線と受電コイルの空隙により生じる漏れインダクタンスが大きいため、受電コイルの一次側すなわち給電線路側と受電コイルの二次側の両方に共振回路を構成する。
【０００４】
ところで、給電線路に複数の搬送車が出入りするような搬送装置では、給電線路に入っている搬送車の台数によって、給電線路を駆動する高周波電源から見たインダクタンスは変動し、共振条件が変化するため、搬送車の入線台数が限定されるという問題を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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、搬送車の台数が変化してもインダクタンスの変動を補正し、固定的に調整した給電線路に比較して、給電線路に入る搬送車の台数を増やすことができる非接触給電方法及び非接触給電装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の非接触給電方法は、電磁誘導により地上設備から搬送車に非接触で電力を給電する非接触給電方法において、給電線路のインダクタンスを計測して目標値と比較するとともに、その偏差に基づいて給電線路に接続した可変インダクタンスを駆動し、給電線路に入る搬送車の台数により変化する給電線路のインダクタンスを、該可変インダクタンスにより目標値に調節することを特徴とする。
【０００７】
また、同じ目的を達成するため、本発明の非接触給電装置は、電磁誘導により地上設備から搬送車に非接触で電力を給電する非接触給電装置において、給電線路に直列に接続された可変インダクタンスと、給電線路のインダクタンスを計測するインダクタンス計測器と、該インダクタンス計測器の計測値を目標値と比較するとともに、その偏差に基づいて可変インダクタンスを駆動する比例・積分制御器とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の非接触給電方法及び非接触給電装置によれば、給電線路のインダクタンスを計測して目標値と比較するとともに、その偏差に基づいて給電線路に接続した可変インダクタンスを駆動し、給電線路に入る搬送車の台数により変化する給電線路のインダクタンスを、該可変インダクタンスにより目標値に調節することから、給電線路上の搬送車の台数が変化しても、それに応じてインダクタンスの変動を補正することができ、これにより、固定的に調整した給電線路に比較して、給電線路に入る搬送車の台数を増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の非接触給電方法及び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。
【００１０】
非接触給電装置の構成を図５に示す。
高周波電源装置１に接続した給電線路２を、搬送車（図示省略）の移動する範囲に渡って敷設する。
搬送車の移動範囲が数１００ｍになると、１台の高周波電源装置では電源容量が不足するため、複数の区間に給電線路を分割し、区間ごとに高周波電源装置を設ける。図５はその１区間を示している。
搬送車には、受電コイル３が給電線路２をまたぐように配置されており、電磁誘導により給電線路２から受電コイル３に電力が供給される。他の搬送車に関しても、それぞれ受電コイル４、５を配置し、搬送車に電力を供給するようにしている。
【００１１】
このように単一の給電区間で構成されている非接触給電システムでは、給電線路に存在する搬送車台数は一定であるが、複数の区間で構成されている場合には、区間ごとに搬送車の台数が異なる。
給電線路のインピーダンスに着目すると、給電線路２の上に存在する受電コイルの数とインダクタンスの関係は、図６（ａ）に示すように、受電コイルの数に比例してインダクタンスが増加する。
一方、給電線路２の長さに比例したインダクタンスが、受電コイルの数がゼロの場合にも存在する。
【００１２】
一定の電圧で給電線に励磁電流を流すと、給電線の線路長が長くなるとインダクタンスにより線路に流れる電流が減少する。また、受電コイルにおいても、給電線と受電コイルの空隙により生じる漏れインダクタンスが大きいため、受電コイルの一次側すなわち給電線路側と受電コイルの二次側の両方に共振回路を構成する。
一次側の共振回路に着目すると、一次共振周波数は給電線路自体のインダクタンスと受電コイルのインダクタンスの総和と線路に直列に接続するインピーダンス補償コンデンサの静電容量できまり、共振周波数はインダクタンスの平方根に反比例する。
このため、回路が安定して動作し、電力が供給できるインダクタンスの適正範囲が存在し、この適正範囲から外れると、電力が十分に供給できなくなったり、あるいは回路動作が不安定になる。
【００１３】
インピーダンスの抵抗成分に着目すると、受電コイルの数と抵抗の関係は、図６（ｂ）に示すような関係になる。負荷電力によって抵抗成分は変動し、無負荷状態では非常に大きな抵抗となり、インダクタンスによる無効電流だけが回路に流れるようになる。
インダクタンスの適正範囲は、給電線路のインダクタンスと受電コイルのインダクタンスの比率によりその個数が変わる。
例えば、単位長さ当り４μＨ／ｍの給電線路を５０ｍ敷設した場合、給電線路は２００μＨのインダクタンスをもつ。
この上に受電コイル１つ当り３０μＨの受電コイルをｎ個載せるとｎ×３０μＨのインダクタンスになる。
線路のインダクタンスは、受電コイルが０個の場合の２００μＨに対し、４個では３２０μＨと大きく変動し、受電コイル２個の２６０μＨを適正範囲の中心になるようにインピーダンス補償コンデンサの容量を選定したとしても、インダクタンスの変動は±２３％で変動し、共振周波数はインダクタンスの平方根に反比例するため、約１２％変動する。
しかしながら、実運用では、インダクタンスの変動幅は概ね１０％前後の範囲で運用しなければならない。
【実施例１】
【００１４】
これに対し、本発明では、インダクタンスの変動幅を少なくし、給電線路上に乗せられる受電コイルの数を増大する方法を提案する。
本発明の非接触給電方法及び非接触給電装置の実施例を以下に説明する。
図２に、本実施例のインダクタンスと受電コイル数の関係を示す。
ｎ台の搬送車、例としてｎ＝１２台を給電線路に入れた場合、従来の固定的にインピーダンス補償コンデンサを入れる場合、適正範囲は９台から１２台になる。インピーダンスの適正範囲をｎ＝１１台のインダクタンスでインピーダンス補償コンデンサを設定する。
この場合、搬送車の台数が８台以下では給電線路のインダクタンスが不足し、適正範囲を逸脱する。
本実施例では、搬送車の台数が８台以下、すなわちゼロから８×３０μＨ＝２４０μＨの範囲が給電線路に直列に入り、インダクタンスが補正できればよい。
実際には、インダクタンスがゼロは実現が困難であり、適正範囲に入る２台から８台分、すなわち６０μＨから２４０μＨの間でインダクタンスを補正する手段を提供すれば、搬送車が０台から１２台の間で変動しても見かけ上のインダクタンス変動は適正範囲に入り、運用することができる。
【００１５】
図１に、本実施例の非接触給電装置の回路構成を示す。
高周波電源６と直列に、インピーダンス補償コンデンサ７と可変インダクタンス８が接続される。各搬送車に設置する受電コイル１１はトランスと等価で、受電コイル１１の二次側には、二次回路共振コンデンサ１２と整流・平滑回路１３とを接続し、負荷１４を接続する。
同様に、他の搬送車も受電コイル１５はトランスと等価で、受電コイル１５の二次側には二次回路共振コンデンサ１６と整流・平滑回路１７とを接続し、負荷１８を接続する。
給電線路自体のインダクタンス２０は等価的にこれらのインダクタンスと直列に入る。
給電線路の電圧と電流トランス１９で検出した電流とを制御回路１０に入力し、アクチュエータ９を介して可変インダクタンス８のインダクタンスを変化させる。
【００１６】
可変インダクタンスの構造の断面を、図３（ａ）〜（ｃ）に３種類示す。
最も単純な構造は、図３（ａ）に示すように、円筒状に巻いたコイル２１の中にフェライトコア２２を入れ、機械的にコアを出し入れし、２２’の場所まで移動させる。
コア２１がコイル２１の中に入っているときはインダクタンスが大きく、コアが外に移動するのにともないインダクタンスが低下する。
この方法は構造が簡単であるが、コイルの発生する磁束が周囲に漏洩すること、インダクタンスが大きくできないことがあり、装置が大型になる。
【００１７】
図３（ｂ）に示す可変インダクタンスは、Ｕ字型のコア２４にコイル２３を巻き、可動コア２５を機械的に２５’の場所に移動させる。漏洩する磁束が少なく、装置を小型化でき、インダクタンスも大きくすることができる。
【００１８】
図３（ｃ）に示す可変インダクタンスは、更に漏洩インダクタンスを減らす構造となる。  Ｇ字型の固定コア２７にコイル２６を巻き、可動コア２８を２８’の位置まで移動させる。
実用的には、図３（ｂ）あるいは図３（ｃ）に示す可変インダクタンスの構造が好適である。
【００１９】
図４に、制御回路１０の詳細を示す。
インダクタンス計測器２９により、線路電圧と線路電流からインダクタンスを計測し、インダクタンスの目標値と比較し、その偏差により、ＰＩ比例・積分制御器３０を介してリニアアクチュエータ９を駆動し、可変インダクタンス８の可動コアを移動させる。
なお、リニアアクチュエータはリニアモータのごとく機械的に線形動作するもの、あるいは回転モータを機械的に線形運動に変換するもののいずれでもよく、可動コアが線形に移動することができればその種類を問わない。
また、搬送車の台数がわからない状態で制御を開始するため、高周波電源を動作させる前に可動コアをインダクタンスが最小になる方向に移動させ、インダクタンスの目標値をゼロに設定する。
可動コアが移動したあとに高周波電源を投入し、インダクタンス目標値を運転値に再設定する。
この操作により、搬送車台数は少ない方向から増加する方向でインダクタンスが変化し、インダクタンスの範囲が小さい方向から目標に向かって収束し、負荷に電力を供給することができる。
【００２０】
かくして、本実施例の非接触給電方法及び非接触給電装置は、給電線路２のインダクタンスを計測して目標値と比較するとともに、その偏差に基づいて給電線路２に接続した可変インダクタンス８を駆動し、給電線路２に入る搬送車の台数により変化する給電線路２のインダクタンスを、該可変インダクタンス８により目標値に調節することから、給電線路上の搬送車の台数が変化しても、それに応じてインダクタンスの変動を補正することができ、これにより、固定的に調整した給電線路に比較して、給電線路２に入る搬送車の台数を増やすことができる。
【００２１】
以上、本発明の非接触給電方法及び非接触給電装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、実施例に記載した構成を適宜組み合わせるなど、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の非接触給電方法及び非接触給電装置は、搬送車の台数が変化してもインダクタンスの変動を補正することにより、固定的に調整した給電線路に比較して、給電線路に入る搬送車の台数を増やすことができるという特性を有していることから、例えば、搬送車に非接触で電力を供給する半導体あるいは液晶工場等のクリーンルーム内の搬送装置等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の非接触給電装置の一実施例を示す回路図である。
【図２】同非接触給電装置の給電線路のインダクタンスと受電コイル数の関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は可変インダクタンスの実施例を示す断面図である。
【図４】制御回路の詳細を示す回路図である。
【図５】非接触給電装置の構成を示す説明図である。
【図６】（ａ）は従来の非接触給電装置の給電線路のインダクタンスと受電コイル数の関係を示すグラフ、（ｂ）は給電線路の抵抗と受電コイル数の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１    高周波電源装置
２    給電線路
３    受電コイル
４    受電コイル
５    受電コイル
６    高周波電源
７    インピーダンス補償コンデンサ
８    可変インダクタンス
９    アクチュエータ
１０  制御回路
１１  受電コイル
１２  二次回路共振コンデンサ
１３  整流・平滑回路
１４  負荷
１５  受電コイル
１６  二次回路共振コンデンサ
１７  整流・平滑回路
１８  負荷
１９  電流トランス
２０  インダクタンス
２１  コイル
２２  コア
２３  コイル
２４  コア
２５  可動コア
２６  コイル
２７  コア
２８  可動コア
２９  インダクタンス計測器
３０  ＰＩ比例・積分制御器
【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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