(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電流が流れる往復線路である１次給電線に沿って非接触で移動する負荷に上記１次給電線から電力を給電する非接触給電装置であって，
上記負荷側に設けられ，上記１次給電線の周りに生じた磁束と鎖交する２次コイルと，
上記２次コイルがその中央脚に巻き付けられる断面Ｅ型状の磁性体コアとを具備してなる非接触給電装置において，
上記磁性体コアの凹部が偏平に形成されると共に該凹部に上記２次コイルが嵌挿され，
上記１次給電線が上記磁性体コアの凹部外側に上記２次コイルと対向して配置された断面Ｅ形状の第二の磁性体コアに形成された偏平の凹部と同一形状に形成されて該凹部に密着するように配置されると共に，上記１次給電線の幅と上記２次コイルの巻幅とが略同一であることを特徴とする非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，非接触給電装置に係り，例えば工程間搬送装置等に非接触で電力を給電するための非接触給電装置において，従来より電力伝送効率を向上させることの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】
図３に示すように，非接触給電装置Ｐ０は，例えば，所定経路に敷設されたレール５１上を移動する工程間搬送装置の移動体５２に，高周波電源５３により交流電流が流される給電線５４から，受電部５５を介して電力を給電する装置である。ここで，図４は上記受電部５５の詳細な構造を示す図である。
図４に示すように，受電部５５には，レール５１の側壁５１ａに固定された往復平行線路である給電線５４の周りに生じた磁束と鎖交し，給電線５４から電力を受電する受電コイル５６と，受電コイル５６が巻き付けられる中心コア５７とその外側に設けられた周辺コア５８とを有する断面Ｅ型状の磁性体コアが設けられている。
【０００３】
上記受電部５５を具備する非接触給電装置Ｐ０において，高周波電源５３（図３参照）により給電線５４に交流電流が流されると，該給電線５４の周りに磁界が生じて，上記受電コイル５６両端に起電力が誘導される。この起電力は，例えば定電圧回路等により一定の直流電圧に変換され，移動体５２に設けられたインバータ（図示せず）等に供給されて，移動体５２の移動が可能となる。
また，上記給電線５４と受電コイル５６との磁気的結合は，受電部５５に設けられた中心コア５７及び周辺コア５８により強められている。ここで，図５は給電線５４の周りに生じた磁束の分布を示す図である。
【０００４】
図５に示すように，中心コア５７は，受電コイル５６の内側に形成された磁束の漏れを低減させる例えば鉄等の磁性体である。また，周辺コア５８は，中心コア５７と一体に設けられており，中心コア５７と共に，給電線５４の周りに磁性体による磁路を形成し，受電コイル５６に給電線５４の周りに生じた磁束をできるだけ有効に鎖交させている。当然ながら，受電コイル５６に有効に鎖交する磁束が増えれば，受電コイル５６両端に生じる誘導起電力も増大するから，電力の伝送効率が向上する。尚，給電線５４の矢印Ｍ方向の移動を妨げないように，即ち，給電線５４が受電コイル５６と周辺コア５８との間の開口Ｋから出入りできるように，周辺コア５８の他端は中心コア５７と接続されない構造となっている。
このように，上記非接触給電装置では，受電コイル５６の周りに磁性体のコアを設けることにより磁束漏れを低減させて，電力の伝送効率を向上させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，給電線５４における電流損失が多い場合にも，上記装置の効率は低下してしまう。給電線５４の長さは移動体５２の移動範囲により定められてしまうから，上記電流損失を低減するためには，導電性の良い金属材を給電線５４に用いるか，給電線５４の断面積を大きくする必要がある。但し，導電性の良い金属材は一般的に高価である。
一方，中心コア５７と周辺コア５８との間の開口Ｋには，給電線５４の自由な出入りを考慮して，給電線５４の太さよりも大きな幅Ｗを必要とする。従って，上記電流損失を低減するために，給電線５４の断面積を大きくすれば，上記幅Ｗを大きくする必要が生じ，空気中にある磁路が長くなる。空気中にある磁路が長くなると，図５に示すように，開口Ｋにある磁束が乱れ受電コイル５６に有効に鎖交する磁束が減少し，結局，装置全体における電力の伝送効率は向上されない。即ち，従来の非接触給電装置では，給電線５４と受電コイル５６との磁気的結合力と，給電線５４の太さとがトレードオフの関係にあり，電力伝送効率を向上させるのが困難であった。
本発明は，このような従来の技術における課題を解決するために，非接触給電装置を改良し，給電線を中心コア及び周辺コアの外側に配して，従来より電力伝送効率を向上させることのできる非接触給電装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明は，交流電流が流れる往復線路である１次給電線に沿って非接触で移動する負荷に上記１次給電線から電力を給電する非接触給電装置であって，上記負荷側に設けられ，上記１次給電線の周りに生じた磁束と鎖交する２次コイルと，上記２次コイルがその中央脚に巻き付けられる断面Ｅ型状の磁性体コアとを具備してなる非接触給電装置において，上記磁性体コアの凹部が偏平に形成されると共に該凹部に上記２次コイルが嵌挿され，上記１次給電線が上記磁性体コアの凹部外側に上記２次コイルと対向して配置された断面Ｅ形状の第二の磁性体コアに形成された偏平の凹部と同一形状に形成されて該凹部に密着するように配置されると共に，上記１次給電線の幅と上記２次コイルの巻幅とが略同一であることを特徴とする非接触給電装置として構成されている。上記非接触給電装置では，偏平に形成された磁性体コア凹部に２次コイルが嵌挿され，１次給電線と対向して配置されるため，１次給電線の磁束が２次コイルに有効に鎖交させ，伝送電力効率を向上させることができる。さらに，２次コイルの巻幅が偏平な１次給電線と略同一であるため，１次給電線と２次コイルとのギャップに較べ２次コイルの巻幅を大きく設定することが可能となり，１次給電線の位置変化による伝送電力効率の変化を抑制することができる。また，上記１次給電線を上記磁性体コアの外側に配置されるため，１次給電線の断面積を増加させて１次給電線における電流損失を低減することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照して，本発明の一実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここで，図１は本発明の一実施の形態に係る非接触給電装置の概略構成を示す図，図２は上記非接触給電装置における磁束の分布を示す図である。
図１に示すように，本実施の形態に係る非接触給電装置０は，例えばレール側壁５１ａに固定された往復平行線路である１次給電線１の周りに生じた磁束と鎖交し，１次給電線１から電力を受電する２次コイル２と，２次コイル２が巻き付けられる中心コア（中央脚に相当）３とその外側に設けられた周辺コア４とを有する断面Ｅ型状の磁性体コアと具備する点で従来の技術と同様である。
【０００８】
一方，上記非接触給電装置０では，従来の技術と異なり，上記磁性体コアの凹部が偏平に形成されると共に該凹部に２次コイル２が嵌挿され，１次給電線１は上記磁性体コアの中心コア３と周辺コア４とからなる凹部外側に２次コイル２と対向して配置されると共に，１次給電線１の幅と２次コイル２の巻幅とが略同一に設定される。
そして，上記のような非接触給電装置０では，１次給電線１と対向する所定平面Ｆ０上，又は該平面と近接し，該平面と略平行な平面上に中心コア３の端面３ａ及びコア４の端面４ａが配置されており，従来装置のようなコアへの給電線の出入りが不要であり，磁性体コアとの間の空隙を小さくすることができる。ここで，中心コア３の端面３ａと周辺コア４の端面４ａとの間にある２次コイル２のコイル幅ａは，１次給電線１と上記所定平面Ｆ０との間の空隙ｂよりも長く設定されている。即ち，２次コイル２，中心コア３及び周辺コア４からなる上記磁性体コアの凹部は偏平に設けられている。
また，上記非接触給電装置０は，図１及び図２に示すように１次給電線１の間に形成された上記磁束を収束させるための給電線側コア５，６を具備し，中心コア３及び周辺コア４と対向する所定平面Ｆ１上，又は平面Ｆ１と近接し，平面Ｆ１と略平行な平面上に給電線側コア５の端面５ａ及び給電線側コア６の端面６ａが配置されている点でも従来の技術と異なる。なお，図１及び図２に示すように，上記給電線側コア５，６は断面Ｅ型状に形成されており，上記１次給電線１は上記給電線側コア５，６に形成された凹部と同一形状に形成されている。そして，上記１次給電線１は，上記給電線側コア５，６の凹部に密着するように配置されている。ここに，上記給電線側コア５，６が第二の磁性体コアに相当する。
【０００９】
以下，図２を参照して，上記非接触給電装置０の詳細について説明する。ここで，図２は上記非接触給電装置０の磁束分布を示す図である。
上記非接触給電装置０では，１次給電線１と２次コイル２との磁気的結合をより強めるために，中心コア３の平面Ｆ０方向の長さ及び周辺コア４の平面Ｆ０方向の長さと，給電線側コア５の平面Ｆ１方向の長さ及び給電線側コア６の平面Ｆ１方向の長さとが，それぞれ略同じ長さｃ及びｅに設けられている。また，１次給電線１の平面Ｆ１方向の長さも，２次コイル２の平面Ｆ０方向の長さと略同じ長さａに設けられている。
さらに，上記非接触給電装置０では，磁性体コア幅ａよりも磁性体コアの歯の高さｈが小さく設定されている。即ち，上記磁性体コアの凹部が偏平に設けられているため，図２（ａ）に示すような磁束分布を取りうる。この磁束分布にも示されている通り，磁性体コアを通る磁路の長さｃｗ（図２（ｂ）参照）に対して，空気中を通る磁路の長さａｗは小さく，磁性体コア幅ａを大きく取れば取るだけ，磁性体コアを通る磁路の長さｃｗと空気中を通る磁路の長さａｗとの比ａｗ／ｃｗは小さくなる。これは，２次コイル２側が矢印Ｍ方向に多少移動したとしても，２次コイル２に有効に鎖交する磁束がほとんど変わらないことを意味する。従って，移動体５２の揺れに対して，電力伝送効率は影響を受けにくくなる。
【００１０】
また，この構成により１次給電線１の断面積を増大させることも可能となる。これは，１次給電線１は，２次コイル２と対向する面に配置されているため，従来のように１次給電線１の断面積を増やすことで空気中を通る磁路も増えてしまうというトレードオフの関係がなくなるからである。従って，２次コイル２と対向する関係を維持しつつ，１次給電線１の断面積を増大させれば，１次給電線１における電流損失が低減され，装置の効率が向上する。
このように，本実施の形態に係る非接触給電装置０では，従来装置のような給電線の出入りが不要であるから，１次給電線１と磁性体コアとの空隙を従来より狭くすることができる。また，１次給電線１の断面積を増加させて装置の効率を向上させることもできる。
【００１１】
【発明の効果】
上記のように本発明は，交流電流が流れる往復線路である１次給電線に沿って非接触で移動する負荷に上記１次給電線から電力を給電する非接触給電装置であって，上記負荷側に設けられ，上記１次給電線の周りに生じた磁束と鎖交する２次コイルと，上記２次コイルがその中央脚に巻き付けられる断面Ｅ型状の磁性体コアとを具備してなる非接触給電装置において，上記磁性体コアの凹部が偏平に形成されると共に該凹部に上記２次コイルが嵌挿され，上記１次給電線が上記磁性体コアの凹部外側に上記２次コイルと対向して配置された断面Ｅ形状の第二の磁性体コアに形成された偏平の凹部と同一形状に形成されて該凹部に密着するように配置されると共に，上記１次給電線の幅と上記２次コイルの巻幅とが略同一であることを特徴とする非接触給電装置として構成されている。上記非接触給電装置では，偏平に形成された磁性体コア凹部に２次コイルが嵌挿され，１次給電線と対向して配置されるため，１次給電線の磁束が２次コイルに有効に鎖交させ，伝送電力効率を向上させることができる。さらに，２次コイルの巻幅が偏平な１次給電線と略同一であるため，１次給電線と２次コイルとのギャップに較べ２次コイルの巻幅を大きく設定することが可能となり，１次給電線の位置変化による伝送電力効率の変化を抑制することができる。また，上記１次給電線を上記磁性体コアの外側に配置されるため，１次給電線の断面積を増加させて１次給電線における電流損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態に係る非接触給電装置０の概略構成を示す図。
【図２】  上記非接触給電装置０の磁束分布を示す図。
【図３】  従来の非接触給電装置と移動体との様子を説明するための図。
【図４】  従来の非接触給電装置の概略構成を示す図。
【図５】  従来の非接触給電装置の磁束分布を説明するための図。
【符号の説明】
１…１次給電線
２…２次コイル
３…中心コア
４…周辺コア
５，６…給電線側コア
【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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