JP2009044918A - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁誘導現象を利用して、負荷に対して非接触で効率的に電力を供給する。
【解決手段】 高周波電源３２から高周波電流が供給される給電線３４に磁気コア３６を結合させ、この磁気コア３６に巻回された二次巻線３７に誘起される交流電圧を電力変換して負荷３９に供給する。
そして、給電線３４を複数の単位給電線４０と接続モジュール４１で構成し、複数の導線４３が含まれる単位長のケーブルの両端にコネクタ４４、４５が取付けられた単位給電線４０を複数個直列接続して、接続モジュール４１にて、両端に位置する二つの単位給電線の導線どうしを互いに接続して１本の導線４７とし、この１本の導線４７の両端を高周波電源３２の高周波出力端子４２ａ、４２ｂへ接続する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電磁誘導現象を利用して、交流電源から非接触で負荷に対して電力を供給する非接触給電装置に関する。

例えば、商用電源等の固定された交流電源から、列車、電車、モノレール、エレベータ等の予め定められた経路を移動する移動体に搭載された負荷に対して非接触で電力を供給する手法として、図１２に示す電磁誘導原理を採用することが実用化されている（非特許文献１参照）。図示するように、電線（一次コイル）に交流電流ｉ₁を流すと電流の周囲に磁束φが発生する。この磁束φが二次コイルを貫通すると二次コイルの両端に交流電圧Ｖ₂が誘起される。この交流電圧Ｖ₂により負荷であるランプに電力が供給される。

具体的には、図１３に示すように、電力供給側の高周波電源１から給電線（一次コイル）２へ高周波電流を供給する。電力受領側において、Ｅ字断面形状を有する磁気コア３の各溝に前記給電線２が通過する。この磁気コア３に二次巻線（二次コイル）４が巻回され、この二次巻線４に受信ユニット５が接続されている。すなわち、磁気コア３に巻回された二次巻線（二次コイル）４で電磁誘導により給電線２から電気エネルギーを非接触で取出す。給電線２は、損失の少ないリッツ線が適用されている。

図１４（ａ）に特許文献１に記載されている非接触給電装置の構成を示す。この装置は、電源６、給電線７（軌道側に設置された部分７ａ、電源と軌道との間の区間に敷設された部分７ｂ）、ピックアップ手段８を搭載した台車９から構成される。電源６は給電線７に高周波電流を流す。台車９に搭載されたピックアップ手段８は、電磁誘導により磁束を介して給電線７から電力を取出し負荷に供給する。

同軸ケーブルからなる給電線７ａは図１４（ｂ）に示す断面形状を有する。芯線１０の外郭部に絶縁線１１を挟んで外皮線１２が芯線１０を取り巻くように配置されており、全体がシース１３で被覆されている。芯線１０は、単線またはリッツ線が用いられる。外皮線１２は、芯線１０と平行状に配置された複数の単線または網組みした配線部材で構成される。

図１５（ａ）に特許文献２に記載されているエレベータに組込まれた非接触給電装置を示す。図示しない昇降路内の互いに対向する側面にガイドレール１４ａ、１４ｂが取付けられており、このガイドレール１４ａ、１４ｂに沿ってかご１５が昇降内を上下移動する。かご１５の側面には、図１５（ｂ）の拡大図に示すＥ字断面形状を有する磁気コア１６が固定され、かご１５の上下移動に伴って、各溝に給電線１７、１７が通過する。昇降路の上側の機械室に設けられた高周波電源１８から給電線１７、１７に対して高周波電流が供給される。磁気コア１６には二次巻線１９が巻回され、この二次巻線１９で生起された誘起電圧を降圧トランスで、かご１５内の負荷に供給可能な電力に変換する。
高三 正巳、近藤 直、森田 勝幸、渡辺 勲、大立 泰治、「非接触給電を用いた高速搬送台車の開発」、平成９年電気学会産業応用部門全国大会、ｐｐ１−４ 特開２００２−２３３５号公報 特開２００６−１３７６０９号公報

しかしながら、上述した特許文献１、２に記載された非接触給電装置においても、まだ解消すべき次のような課題があった。

図１２を用いて動作原理説明したように、磁気コア８、１６の溝内を通過するように配線された給電線７、１７（一次コイル）を通流する高周波電流がこの給電線７、１７の回りに生起する磁束Φは、一次コイルの巻数、すなわち、給電線７、１７の本数に比例して増加する。この磁束Φと鎖交する二次コイル（二次巻線）４、１９に、電磁誘導により誘起電力が発生する。

したがって、この二次コイル（二次巻線）４、１９に所望の誘起電圧Ｖを得るためには、一次コイルの巻数、すなわち、給電線７、１７の本数を増加することが必要となる。前述したように、この非接触給電装置で電力を送信される移動体は高速で移動しており、非動作部分との隙間が狭い等の物理的要因にて、給電線７、１７の本数を増加すると、非接触給電装置が組込まれた装置又はシステムの構成が複雑になり、装置又はシステムの製造費が上昇し、製造時間が増大する。

また、給電線７、１７の本数が増加すると、移動体の運転時に、給電線７、１７どうしが絡まったり、他の構成部材に引っ掛かったりして、運転に予期せぬ支障が生じる懸念がある。さらに、配線（給電線）７，１７の本数が増大するので、定期的な保守・点検が煩雑になる。

また、図１５に示すエレベータに組込まれた非接触給電装置においては、磁気コア１６に巻回された二次巻線１９で生起された誘起電圧を降圧トランスで、かご１５内の負荷に供給可能な電力に変換すると記載されているが、エレベータのかご１５は利用者が必要に応じて運転されるので、磁気コア１６に巻回された二次巻線１９で生起された誘起電圧を降圧トランスでかご内の各電気部品に供給する場合の供給電圧が、かご１５の運転状況やかご１５内の負荷の使用状況によって変動する懸念がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、装置又はシステムの製造が簡素化でき、保守・点検作業の作業効率を向上でき、電源供給側から負荷に対する高い電力送信効率を実現できるとともに、負荷に対して安定した電圧を供給できる非接触給電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解消するために本発明は、交流電源から供給される交流電力から、６０Hzから１０ｋHzの範囲内の周波数を有する高周波電流を生成する高周波電源と、この高周波電源から供給された高周波電流が通流する給電線と、この給電線に対して非接触で磁気的に結合する磁気コアと、この磁気コアに巻回され、給電線に流れる高周波電流に対応した交流電圧が誘起される二次巻線と、この二次巻線に誘起された交流電圧を整流して負荷に対して平準化した一定電圧を供給する受電部とを備えている。

そして、本発明の非接触給電装置においては、給電線を、複数の導線が含まれる単位長のケーブルの両端にコネクタが取付けられた複数の単位給電線と、この複数の単位給電線を両端のコネクタで直列接続した状態における両端に位置する二つの単位給電線の導線どうしを互いに接続して１本の導線とするとともに、この１本の導線の両端を高周波電源の高周波出力端子へ接続する接続モジュールとで構成している。

このように構成された非接触給電装置においては、高周波電流が流れる給電線は、複数の導線が含まれる例えば１ｍ等の単位長を有した単位給電線を、必要な長さ分だけ直列接続して、両端に位置する二つの単位給電線を接続モジュールに接続するのみでよい。

したがって、高周波電流が流れる給電線は見かけ上、１本のケーブルと見なせるので、配線が煩雑になることはない。また、回路構成が複雑化することはない。

そして、各単位給電線を構成する複数の導線は、接続モジュールでもって、１本の導線になるように接続される。したがって、磁気コア近傍に生じる磁界Φが増大して、電力の送信効率が向上する。

さらに、受電部は、二次巻線に誘起された交流電圧を整流して負荷に対して平準化した一定電圧を供給するので、負荷電圧を安定化できる。

また、別の発明は、負荷、磁気コア、二次巻線及び受電部は移動体に搭載されており、給電線は移動体の移動方向に沿って敷設されている。

このように、移動体に搭載された負荷に非接触で電力を供給する場合は、給電線を移動体の移動方向に沿って敷設する必要がある。この場合、給電線の必要長さは、少なくと移動体の移動距離である。

この発明においては、給電線に組込む単位給電線の数を変更することによって、簡単に移動体の移動距離に対応した長さの給電線が得られる。

また別の発明は、上記発明の非接触給電装置の高周波電源は、交流電源から供給される交流電力を直流に整流する整流器と、この整流器で整流された直流を平滑する平滑回路と、この平滑回路で平滑された直流を単相の高周波電力に変換するインバータと、このインバータの出力周波数及び出力電圧を制御するインバータ制御部と、インバータから出力された単相の高周波電圧を低圧の高周波電流に変換して高周波出力端子へ出力する降圧トランスとを有する。

このように構成された高周波電源を用いることにより、交流電源から簡単に高周波電流を作成できる。さらに、降圧トランスを採用することにより、低圧・大電流を通流できるので、より導体本数の少ないケーグルを単位給電線として採用できる。

また別の発明は、上記構成の高周波電源を有した非接触給電装置において、インバータと降圧トランスとの間に、インバータから出力された高周波電電圧に含まれる高調波成分を除去するローパスフィルタを挿入している。さらに、降圧トランスと高周波出力端子との間に、降圧トランスから出力された低圧の高周波電流に含まれる高調波成分を除去するローパスフィルタを挿入することも可能である。

さらに、別の発明においては、接続モジュールで接続構成された１本の導線に対して、当該１本の導線が巻回されていることのに起因するインダクタンス成分による電圧降下を補償するコンデンサを直列介挿している。

複数の単位給電線を直列接続した給電線を構成する複数の導線を互いに接続して１本の導線となるともに、巻数が芯線の本数で示されるコイルを形成するので、このコイルに交流を通流させると、インダクタンス成分に起因する電圧降下が生じる。したがって、このコイルにコンデンサを直列介挿して、電圧降下を補償している。

また、別の発明においては、二次巻線で誘起された交流電圧を処理して負荷に供給する受電部を、二次巻線に誘起された交流電圧を整流する整流器と、負荷の負荷電圧を検出する負荷電圧検出部と、負荷電圧検出部で検出された負荷電圧と前記一定電圧との誤差電圧に対応するＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力するＰＷＭ制御部と、ＰＷＭ信号にてオン・オフ制御されるスイッチング素子が組込まれ、整流器から出力され前記負荷に供給される直流電圧を制御する電圧制御部と、この電圧制御部で電圧制御され前記負荷に供給される直流電圧に含まれる高調波成分を除去するフィルタと備えている。このような構成の受電部を組込むことによって、負荷電圧を常に一定値に制御できる。

本発明によれば、複数の導線が含まれる単位長の単位給電線を複数直列接続して、両端を接続モジュールに接続し、この接続モジュールを高周波電源に接続しているので、コイル状（マルチターン）の給電線を容易の構成できる。その結果、製造が簡素化でき、保守・点検作業の作業効率を向上できるとともに、電源供給側から負荷に対する高い電力送信効率を実現できる。

以下、本発明の各実施形態の非接触給電装置を図面を用いて説明する。なお、この明細書においては、非接触給電装置がエレベータに組込まれた場合を例にして説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係わる非接触給電装置が組込まれたエレベータの概略構成図である。

ビル等の建屋内に形成されたエレベータの昇降路２１の上側に設けられた機械室２２内に制御盤２３及び巻上機２４が設置されている。巻上機２４の主シーブ２５及びそらせシーブ２６に、一端にかご２７が取付けられ、他端に釣合錘２８が取付けられた主ロープ２９が掛けられている。外部の三相商用電源３０から電源ケーブル３１を介して三相交流電力が供給される制御盤２３内には、巻上機２４に組込まれた電動機を回転駆動するモータ駆動回路、図示しない乗場呼びボタンやかご呼びボタンのボタン操作による行先階を指定した呼びに応じて、モータ駆動回路へかご２７を指定階へ移動させる指示を出す運転制御部等が組込まれている。

さらに、機械室２２内には、三相商用電源３０から電源ケーブル３１を介して三相交流電力が供給される高周波電源３２が設置されている。この高周波電源３２は入力された例えば２００Ｖの三相交流電力から、６０Hzから１０ｋHzの範囲内の前記制御盤２３の設定器３３で設定された周波数ｆ_Sを有する単相の高周波電流Ｉを生成して、昇降路２１内に配線された給電線３４に通流させる。

この給電線３４は、例えば、昇降路２１内の側壁２１ａに支持部材を介して固定された、かご２７の上下方向の移動をガイドするガイドレール３５に支持されている。そして、この給電線３４はガイドレール３５の下端で折り返されており、便宜的に、折返部を挟んで互いに並行する給電線３４ａ、３４ｂが存在するとする。

一方、かご２７の側面２７ａには、Ｅ字形断面を有する磁気コア３６が取付けられている。この磁気コア３６の各溝３６ａ、３６ｂに前記給電線３４における各給電線３４ａ、３４ｂが貫通し、この磁気コア３６の中央の磁極３６ｃに二次巻線３７が巻回されている。この二次巻線３７の両端は受電部３８に接続されている。そしてこの受電部３８に直流の負荷３９が接続されている。この負荷３９は、例えば、かご２７内を照明する照明器や、かご呼びボタン、行き先等を含む各種表示器の電源回路、ドアの開閉器等である。

図２は、給電線３４（３４ａ、３４ｂ）の具体的構成を示す斜視図である。給電線３４は、直列接続された複数の単位給電線４０と、この直列接続された状態の複数の単位給電線４０のうちの両端に位置する二つの単位給電線４０ａ、４０ｂどうしを接続する接続モジュール４１とで構成されている。この接続モジュール４１は、高周波電源３２の高周波出力端子４２ａ、４２ｂに接続されている。

各単位給電線４０において、図３（ａ）（ｂ）に示すように、例えば、９本の導線４３が含まれる例えば１ｍの単位長の平坦なケーブルの両端にメス型のコネクタ４４とオス型のコネクタ４５が取付けられている。したがって、単位給電線４０のメス型のコネクタ４４に他の単位給電線４０のオス型のコネクタ４５を挿入装着することによって、図２に示すように、複数の単位給電線４０を直列接続することが可能となる。

図４（ａ）は接続モジュール４１の概略構成を示す斜視図であり、図４（ｂ）は接続モジュール４１の回路図である。この接続モジュール４１の一方の側面にメス型のコネクタ４４ａが形成され、他方の側面にオス型のコネクタ４５ａが形成されている。各コネクタ４４ａ、４５ａには、１番から９番まで番号が付された９個の端子４６ａ、４６ｂが設けられ、メス型のコネクタ４４ａの１番の端子４６ａが、高周波電源３２の一方の高周波出力端子４２ａに接続されている。また、オス型のコネクタ４５ｂの９番の端子４６ｂが、高周波電源３２の他方の高周波出力端子４２ｂに接続されている。さらに、オス型のコネクタ４５ａの１番から８番の各端子４６ｂは、メス型のコネクタ４４ａの２番から９番の各の端子４６ａに接続されている。

そして、接続モジュール４１のメス型のコネクタ４４ａが、直列接続された状態の複数の単位給電線４０のうちの両端に位置する一方の単位給電線４０ａのオス型のコネクタ４５に装着されている。また、接続モジュール４１のオス型のコネクタ４５ａが、直列接続された状態の複数の単位給電線４０のうちの両端に位置する他方の単位給電線４０ｂのメス型のコネクタ４４に装着されている。

このように、直列接続された状態の複数の単位給電線４０からなる給電線３４に含まれる９本の導体４３の一方端と他方端とを、端子４６ａ、４６ｂを順番にずらせながら接続していくことにより、給電線３４の単位給電線４０に含まれる９本の導線４３の自由端どうしが互いに接続されて、図５の等価回路に示すように、１本の導線４７が形成される。そして、この形成された１本の導線４７の両端は、接続モジュール４１の１番の端子４６ａ、及び９番の端子４６ｂを介して、高周波電源３２の高周波出力端子４２ａ、４２ｂに接続される。さらに、この形成された１本の導線４７は、「９」の巻数を有するコイルを構成する。したがって、高周波電源３２から、この１本の導線４７に高周波電流が供給される。

図６は、二次巻線３７に誘起された交流電圧を直流に変換して負荷３９に供給する受電部３８の回路図である。

二次巻線３７に誘起された高周波の交流電圧は、整流器４８で直流に変換され、電圧制御部５９で電圧が一定の規定電圧Ｖ_Sに制御され、平滑コンデンサ５２ａからなるフィルタ５２で高調波成分が除去されたのち、直流の負荷３９に供給される。この負荷３９の両端の電圧、すなわち、図７のタイムチャートで示すように時間的に変化する負荷電圧Ｖは負荷電圧検出部５３で検出されて減算器５５へ送出される。電圧指令設定部５４は、直流の負荷３９が最適条件で動作するための予め定められた図７に示す規定電圧Ｖ_Sを減算器５５へ送出する。この規定電圧Ｖ_Sは、負荷３９が前述した蛍光灯等を含む場合は、例えば、１００ｖ（ボルト）に設定されている。

減算部５５は、図７に示すように、負荷電圧Ｖの規定電圧Ｖ_Sからの誤差電圧Ｖｅ（＝Ｖ―Ｖ_S）を算出してＰＩ制御部５６へ送出する。このＰＩ制御部５６内には、時間的に変化する誤差電圧Ｖｅに対して定数Ｋｐを乗算する比例演算を行う比例（Ｐ）演算部５６ａと、前記時間的に変化する誤差電圧Ｖｅに対して積分定数Ｋｉで積分する積分演算を行う積分（Ｉ）演算部５６ｂと、比例演算結果と積分演算結果とを加算して、誤差制御電圧Ｖ_Cとして出力する加算器５６ｃとが組込まれている。ＰＩ制御部５６は算出した図７に示す時間的に変化する誤差制御電圧Ｖ_CをＰＷＭ制御部５７へ送出する。したがって、負荷電圧Ｖが規定電圧Ｖ_Sに等しい期間は、誤差制御電圧Ｖ_Cは０ｖ（ボルト）となる。

キャリア発生部５８は、図７のタイムチャートに示すように、周期Ｔ_Cの三角波からなるキャリア信号Ｃ_Aを作成して、ＰＷＭ制御部５７へ送出する。

ＰＷＭ制御部５７は、キャリア信号Ｃ_Aと誤差制御電圧Ｖ_Cとを比較して、誤差制御電圧Ｖ_Cがキャリア信号Ｃ_A以下の期間にハイレベルとなるＰＷＭ信号ｐを作成して、電圧制御部５９のトランジスタからなるスイッチング素子４９へ送出する。

電圧制御部５９は、整流器４８の（＋）側端子と負荷３９の（＋）側端子との間に、直列に介挿された前記スイッチング素子４９と図示極性のダイオード５１と、並列接続されたリアクトル５０とで構成されている。このような構成の電圧制御部５９において、ＰＷＭ信号ｐがハイレベル期間になると、スイッチング素子４９がオンし、整流器４８からのの電流にてリアクトル５０が充電される。ＰＷＭ信号ｐがローハイレベル期間になると、スイッチング素子４９がオフされ、ダイオード５１が順方向になるので、リアクトル５０に充電された電荷が平滑コンデンサ５２ａに移動して、平滑コンデンサ５２ａの端子電圧、すなわち負荷電圧Ｖが上昇する。この平滑コンデンサ５２ａに充電された電荷は負荷３９で消費される。

負荷電圧Ｖが規定電圧Ｖ_Sより低い場合は、リアクトル５０の充電期間が長いので、平滑コンデンサ５２ａの端子電圧が上昇し、負荷電圧Ｖが規定電圧Ｖ_Sより高い場合は、リアクトル５０の充電期間が短いので、平滑コンデンサ５２ａの端子電圧が低下する。その結果、負荷電圧Ｖが規定電圧Ｖ_Sに一致する。

このように、負荷３９には、この負荷３９の稼働状態の如何に関わらず、常に規定電圧Ｖ_Sが印加される。

図８は、高周波電源３２の概略構成図である。三相商用電源３０から電源ケーブル３１を介して供給された６０Hz、２００ｖの三相交流は、三相ブリッジ回路からなる整流器６０で直流に変換され、直流リアクトル６１ａとコンデンサ６１ｂとからなる平滑回路６１で、この直流に含まれる高調波成分が除去される。高調波成分が除去された直流は次のインバータ６２の直流側端子６３ａ、６３ｂに入力される。このインバータ６２においては、直流側端子６３ａ、６３ｂ相互間に、ダイオードとスイッチング素子との並列回路６４が４個、単相ブリッジ接続されている。各並列回路６４のスイッチング素子は、インバータ制御部６５から出力されるＰＷＭ（パルス幅変調）信号で通電制御される。

したがって、このインバータ６２は入力された直流を交流に変換する。このインバータ６２の交流側端子（出力端子）６６ａ、６６ｂ間には、インバータ６２から出力された高周波電圧を低圧の高周波電圧に変換して、高周波出力端子４２ａ、４２ｂへ出力する降圧トランス６７が接続されている。

三相商用電源３０から駆動電源が供給されているインバータ制御部６５は、制御盤２３からの制御に基づいて、インバータ６２へ送出するＰＷＭ信号のパルス幅、周期を変更することによって、インバータ６２の出力電圧の振幅と周波数を可変できる。したがって、操作員は、設定器３３にて、高周波電源３２から給電線３４（３４ａ、３４ｂ）へ出力される高周波電圧Ｖの振幅と周波数ｆを任意の値に設定可能である。

このように構成された第１実施形態の非接触給電装置においては、高周波電源３２から出力された高周波電流Ｉが流れる給電線３４（３４ａ、３４ｂ）は、かご２７の側面に取付けられた、磁気コア３６に磁気的に結合し、この磁気コア３６の磁極３６ｃに巻回された二次巻線３７にて、高周波電流Ｉで生起される高周波の磁界Φに対応した交流電圧が誘起され、この交流電圧は受電部３８で直流に変換されて、直流の負荷３９に供給される。

この場合、図２、図３（ａ）（ｂ）に示すように、給電線３４（３４ａ、３４ｂ）は、例えば、９本の導線４３が含まれる、例えば、１ｍの単位長を有したケーブルの両端にメス型のコネクタ４４とオス型のコネクタ４５とを取付けた単位給電線４０を複数直列接続して構成している。そして、直列接続された複数の単位給電線４０における両端に位置する接続モジュール４１を介して高周波電源３２の高周波出力端子４２ａ、４２ｂに接続している。

接続モジュール４１内における各端子４６ａ、４６ｂの接続状態により、給電線３４を、図５の等価回路に示すように、巻数「９」を有するコイル状の１本の導線４７で構成する。高周波電源３２から、この１本の導線４７に高周波電流が供給される。磁気コア３６の各溝３６ａ、３６ｂ内を通過する給電線３４ａ、３４ｂの実際の本数（導線４３の本数）を簡単に増加（マルチターン化）できる。そして、磁気コア３６の中央の磁極３６ｃに巻回された二次巻線３７に誘起される交流電圧を上昇できる。よって、負荷３９に供給する電力を簡単に増加できる。

また、１ｍ等の単位長を有する単位給電線４０を工場で大量に生産しておき、エレベータの建設要求が生じた時には、移動体としてのエレベータのかご２７の移動距離（サービス階数）に応じて、直列接続する単位給電線４０の数を設定すればよいので、この非接触接給電装置の製造の容易化と製造期間短縮化を図ることができる。

さらに、電磁コアの各溝３６ａ、３６ｂ内を通流する９本の電線４３は１本のケーブルとして取扱うことができるので、非動作部分との隙間が狭い場所に、簡単に組込むことができ、移動体の運転時に、給電線３８どうしが絡まったり、他の構成部材に引っ掛かったりして、運転に予期せぬ支障が生じることが未然に抑制でき、かつ定期的な保守・点検が簡素化される。

さらに、高周波電源３２として、図８に示す、交流を整流器６０で一旦直流に変換した後、インバータ６２で任意の電流値と周波数を有する高周波電流を得るようにしているので、負荷３９の構成や必要な電力容量に応じて、この負荷３９に供給する電力を簡単に調整可能である。さらに、受電部３８でもって、負荷３９には、この負荷３９の稼働状態の如何に関わらず、すなわち負荷変動によらず、常に一定の規定電圧Ｖ_Sが印加される。

さらに、高周波電源３２の出力段に、降圧トランス６７を採用することにより、低圧・大電流を給電線３４に通流できるので、単位給電線４０の導線４３の数を低減でき、よっり、経済的な非接触給電装置を実現できる。

（第２実施形態）
図９は本発明の第２実施形態に係わる非接触給電装置に組込まれた高周波電源の概略構成図である。図８に示す第１実施形態の高周波電源３２と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の説明を省略する。また、その他の部分は、図１〜図７と同じであるので説明を省略する。

この第２実施形態に係わる非接触給電装置における高周波電源３２ａにおいては、インバータ６２の出力端子６６ａ、６６ｂと降圧トランス６７との間に、直列リアクトル６８ａとコンデンサ６８ｂとからなるローパスフィルタ６８が介挿されている。

このように構成された第２実施形態に係わる非接触給電装置における高周波電源３２ａにおいては、インバータ６２から出力された高周波の交流に含まれるリップル成分がこのローパスフィルタ６８にて除去されるので、降圧トランス６７の負担を低減できる。また、給電線３４（３４ａ、３４ｂ）に供給される高周波電流の高調波成分も除去され、波形がサイン波形となり、無駄な電力損失が抑制され、消費電力を抑制することができる。

（第３実施形態）
図１０は本発明の第３実施形態に係わる非接触給電装置に組込まれた高周波電源の概略構成図である。図８に示す第１実施形態の高周波電源３２と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の説明を省略する。また、その他の部分は、図１〜図７と同じであるので説明を省略する。

この第３実施形態に係わる非接触給電装置における高周波電源３２ｂにおいては、降圧トランス６７と高周波出力端子４２ａ、４２ｂとに間に直列リアクトル６９ａとコンデンサ６９ｂとからなるローパスフィルタ６９が介挿されている。

このように構成された第２実施形態に係わる非接触給電装置における高周波電源３２ｂにおいては、インバータ６２から出力され、降圧トランス６７にて低圧された高周波電圧に含まれるリップル成分がこのローパスフィルタ６９にて除去される。この第３実施形態においては、降圧トランス６７に起因する高調波成分も除去されるので、第２実施形態に比較して、給電線３４（３４ａ、３４ｂ）に供給される高周波電流の高調波成分をより低減することができる。

（第４実施形態）
図１１は本発明の第４実施形態に係わる非接触給電装置における給電線３４（３４ａ、３４ｂ）の接続モジュール４１を介した高周波電源３２に対する接続部分の等価回路図である。図５に示す第１実施形態の高周波電源３２に対する接続部分の等価回路図と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の説明を省略する。また、その他の部分は、図１〜図４、図６〜図８と同じであるので説明を省略する。

この第４実施形態においては、高周波電源３２の一方の高周波出力端子４２ａと、接続モジュール４１における単位給電線４０ａの１番の導線４３が接続された、メス型のコネクタ４４ａの１番の端子４６ａとの間に、直列にコンデンサ７０を介挿している。

前述したように、給電線３４を構成する９本の導線４３は、図１１に示すように、接続モジュール４１でもって、巻数９を有するコイルを構成する１本の導線４７となる。したがって、高周波電源３２から、コイルを構成する１本の導線４７に高周波電流が供給される。その結果、コイルのインダクタンス成分に起因する電圧降下が生じる。したがって、このコイルにコンデンサ７０を直列介挿して、電圧降下を補償している。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。本発明の非接触給電装置はエレベータ以外にも適用できることは言うまでもない。例えば列車、電車、モノレール等の予め定められた経路を移動する移動体に対して非接触で電力を供給することが可能である。

本発明の第１実施形態に係わる非接触給電装置が組込まれたエレベータの概略構成図 同実施形態における非接触給電装置の給電線の詳細構成を示す斜視図 同実施形態における非接触給電装置の給電線を構成する単位給電線を示す斜視図 同実施形態における非接触給電装置の給電線を構成する接続モジュールの斜視図及び回路図 同実施形態の非接触給電装置における給電線の等価回路図 同実施形態の非接触給電装置における受電部の回路図 同実施形態の非接触給電装置における受電部の動作を示すタイムチャート 同実施形態の非接触給電装置における高周波電源の概略構成図 本発明の第２実施形態に係わる非接触給電装置における高周波電源の概略構成図 本発明の第３実施形態に係わる非接触給電装置における高周波電源の概略構成図 本発明の第４実施形態に係わる非接触給電装置における給電線の等価回路図 電磁誘導原理を示す図 一般的な非接触給電装置を示す図 従来の非接触給電装置を示す図 エレベータに組込まれた状態の従来の非接触給電装置を示す図

符号の説明

２１…昇降路、２２…機械室、２３…制御盤、２７…かご、３０…三相商用電源、３１…電源ケーブル、３２，３２ａ，３２ｂ…高周波電源、３４，３４ａ，３４ｂ…給電線、３５…ガイドレール、３６…磁気コア、３７…二次巻線、３８…受電部、３９…負荷、４０…単位給電線、４１…接続モジュール、４２ａ，４２ｂ…高周波出力端子、４８，６０…整流器、４９…スイッチング素子、５０…リアクトル、５１…ダイオード、５２…フィルタ、５３…負荷電圧検出部、５４…電圧指令設定部、５５…減算部、５６…ＰＩ制御部、５７…ＰＷＭ制御部、５８…キャリア発生部、６１…平滑回路、６２…インバータ、６５…インバータ制御部、６７…降圧トランス、６８，６９…ローパスフィルタ、７０…コンデンサ

Claims (7)

1. 交流電源から供給される交流電力から、６０Hzから１０ｋHzの範囲内の周波数を有する高周波電流を生成する高周波電源と、
   この高周波電源から供給された高周波電流が通流する給電線と、
   この給電線に対して非接触で磁気的に結合する磁気コアと、
   この磁気コアに巻回され、前記給電線に流れる高周波電流に対応した交流電圧が誘起される二次巻線と、
   この二次巻線に誘起された交流電圧を整流して負荷に対して平準化した一定電圧を供給する受電部とを備え、
   前記給電線は、複数の導線が含まれる単位長のケーブルの両端にコネクタが取付けられた複数の単位給電線と、この複数の単位給電線を両端のコネクタで直列接続した状態における両端に位置する二つの単位給電線の導線どうしを互いに接続して１本の導線とするとともに、この１本の導線の両端を前記高周波電源の高周波出力端子へ接続する接続モジュールとを有する
   ことを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記負荷、前記磁気コア、前記二次巻線及び前記受電部は移動体に搭載されており、
   前記給電線は前記移動体の移動方向に沿って敷設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
3. 前記高周波電源は、
   前記交流電源から供給される交流電力を直流に整流する整流器と、この整流器で整流された直流を平滑する平滑回路と、この平滑回路で平滑された直流を単相の高周波電力に変換するインバータと、このインバータの出力周波数及び出力電圧を制御するインバータ制御部と、前記インバータから出力された単相の高周波電圧を低圧の高周波電流に変換して前記高周波出力端子へ出力する降圧トランスとを有する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の非接触給電装置。
4. 前記インバータと前記降圧トランスとの間に、前記インバータから出力された高周波電電圧に含まれる高調波成分を除去するローパスフィルタを挿入したことを特徴とする請求項３記載の非接触給電装置。
5. 前記降圧トランスと前記高周波出力端子との間に、前記降圧トランスから出力された低圧の高周波電流に含まれる高調波成分を除去するローパスフィルタを挿入したことを特徴とする請求項３記載の非接触給電装置。
6. 前記接続モジュールで接続構成された１本の導線に対して、当該１本の導線が巻回されていることに起因するインダクタンス成分による電圧降下を補償するコンデンサを直列介挿したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の非接触給電装置。
7. 前記受電部は、
   前記二次巻線に誘起された交流電圧を整流する整流器と、
   前記負荷の負荷電圧を検出する負荷電圧検出部と、
   この負荷電圧検出部で検出された負荷電圧と前記一定電圧との誤差電圧に対応するＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御部と、
   前記ＰＷＭ信号にてオン・オフ制御されるスイッチング素子が組込まれ、前記整流器から出力され前記負荷に供給される直流電圧を制御する電圧制御部と、
   この電圧制御部で電圧制御され前記負荷に供給される直流電圧に含まれる高調波成分を除去するフィルタとを有する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の非接触給電装置。

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