JP4457386B2 - コードレス電力伝送のための集電車輪 - Google Patents

Description

本発明は、床面上に位置して自走する電気製品である床上物体に、床面からコードレスで直接集電する、コードレス電力伝送のための集電車輪に関するものである。

自動電気掃除機、ロボット等の自走移動する移動電気製品への電力の供給は、壁に設けたコンセントと電気製品とをケーブルで接続することにより達成されるが、このため電気製品の移動できる範囲は、このケーブルの長さで制限されてしまい、フレキシブルに模様替えを行うことができず、かつ移動電気製品に必ず付帯するケーブルが、時として取扱いおよび外観体裁の邪魔となる、と云う不満があった。

また、ケーブルを設けることなく、バッテリーを電源とする移動電気製品は、搭載したバッテリーが重くかつ嵩張るため、その小型化、軽量化に、満足し得ない限界がある、と云う不満があった。

この不満を解消するものとして、床面に、多数の電極板を所定間隔にて配設すると共に、この電極板の各々を交互に極性を変えて電源に接続し、床面上の電気製品に、相互に絶縁された複数の集電子を設け、この集電子は、一部の集電子が一方の極性の電極板に接触し、同時に他の一部の集電子が他方の極性の電極板に接触可能に配置し、１つの集電子が極性を異にする２枚の電極板に同時に接触しないように、電極板相互の間隔を集電子の接触範囲より大きく設けて構成して、床面上の電気製品に、コードレスで電力を供給することのできるようにした構成が開示されている。
特開平０９−０２８９２２号公報

しかしながら、上記した従来技術にあっては、床面に配設された多数の電極板に対する床面上の電気製品である床上物体の各集電子の接触が、摺動接触であるため、床上物体の移動に従って、集電子が床面上のゴミを掻き集めてしまい、これにより接触不良が生じ、場合によっては、火災が発生する恐れがある、と云う問題があった。

また、集電子の床面に対する接触が摺動接触であるので、床面に凹凸ができると、この床面の凹凸に集電子が引っ掛かり、相互間に引っ掛かり力が発生するので、床面上での床上物体の移動動作の円滑性が、時間の経過に従って低下し、場合によっては、集電子が破損する、と云う重大な問題があった。

そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく創案されたもので、床面に配設された電極板（送電電極）に対する床上物体の集電子（受電電極）の接触を、回転接触により達成することを技術的課題とし、もって床面上のゴミを掻き集めることなく、また床面の凹凸に引っ掛かることなく、送電電極に対する受電電極の接離を安全にかつ確実に達成することを目的とする。

上記技術的課題を解決する本発明の内、請求項１記載の発明の構成は、
床面に多数の送電電極を配設し、少なくとも電力線を有する床下配線を設け、送電電極を床下配線に接続し、各送電電極の間隔を、床面上に位置する床上物体に設けた一対の受電電極に対して、離れた送電電極が別々にそして同時に接触する値に設定した電力供給床から、電力を蓄電する蓄電回路および電力を消費する負荷を有して、床面を自走する床上物体に電力を供給するコードレス電力伝送のための集電車輪であること、
電力供給床の床面との間に不要な滑りを生じさせない摩擦抵抗を有する円形フレームの外周面である接地面の一部に、全周に亘って複数の受電電極を、少なくとも対となった二つが、床面に同時に接触する形態で配設し、この受電電極を少なくとも蓄電回路に接続したこと、
各受電電極を個々に電気的に独立させ、床上物体の本体と集電車輪を電気的に接続する接続機能部を、各受電電極に一対一で接続され、相互間を絶縁して車軸に固定された電極片と、この電極片に一対一で摺接する集電片とから構成したこと、
にある。

また、請求項２記載の発明の構成は、
床面に多数の送電電極を配設し、少なくとも電力線を有する床下配線を設け、送電電極を床下配線に接続し、各送電電極の間隔を、床面上に位置する床上物体に設けた一対の受電電極に対して、離れた送電電極が別々にそして同時に接触する値に設定した電力供給床から、電力を蓄電する蓄電回路および電力を消費する負荷を有して、床面を自走する床上物体に電力を供給するコードレス電力伝送のための集電車輪であること、
電力供給床の床面との間に不要な滑りを生じさせない摩擦抵抗を有する円形フレームの外周面である接地面の一部に、全周に亘って複数の受電電極を、少なくとも対となった二つが、床面に同時に接触する形態で配設し、この受電電極を少なくとも蓄電回路に接続したこと、
各受電電極を、車軸に関して略反対側に位置するもの同士を接続し、本体と集電車輪とを電気的に接続する接続機能部を、車軸に関して、床面に接触している部分とは反対側の接地面部分に位置する受電電極に摺接する集電片で構成したこと、
にある。

さらに、請求項３記載の発明の構成は、
床面に多数の送電電極を配設し、少なくとも電力線を有する床下配線を設け、送電電極を床下配線に接続し、各送電電極の間隔を、床面上に位置する床上物体に設けた一対の受電電極に対して、離れた送電電極が別々にそして同時に接触する値に設定した電力供給床から、電力を蓄電する蓄電回路および電力を消費する負荷を有して、床面を自走する床上物体に電力を供給するコードレス電力伝送のための集電車輪であること、
電力供給床の床面との間に不要な滑りを生じさせない摩擦抵抗を有する円形フレームの外周面である接地面の一部に、全周に亘って複数の受電電極を、少なくとも対となった二つが、床面に同時に接触する形態で配設し、この受電電極を少なくとも蓄電回路に接続したこと、
各受電電極に、正逆一対の整流素子を一方の端子で接続し、この各整流素子の他方の端子を同極性で共通接続して整流回路を構成し、床上物体の本体と集電車輪とを電気的に接続する接続機能部を、集電車輪を不動に固定した車軸に固着されて、整流回路の出力端子が別々に接続される一対の電極片と、この電極片に別々に摺接する一対の集電片を設けて構成したこと、
にある。

この請求項１、２そして３記載の発明にあっては、各送電電極は、その間隔を、床上物体の一つの集電車輪に設けられた一対の受電電極に対して、離れた送電電極が別々にそして同時に接触する値に設定しているので、必ず一対の送電電極と受電電極とが、一対一で同時に接触することになり、床上物体に対する確実な給電を達成する。

集電車輪は、全周に亘って複数の受電電極を配設した円形フレームの外周面である接地面と床面との間に、不要な滑りを生じさせない摩擦抵抗を有しているので、床上物体が床面上を走行移動すると、床面に対して摺動移動することなく、また空回りすることなく、必ず回転移動することになる。

複数の受電電極は、集電車輪の接地面の全周に亘って、少なくとも対となった二つが、床面に同時に接触する形態で配設されており、かつ各受電電極は少なくとも蓄電回路に接続されているので、集電車輪が床面の複数の送電電極上に位置して、別々の送電電極と受電電極とを同時に接触させると、床上物体と送電電極との接続が達成され、床上物体の蓄電回路に対する電力の供給が達成される。

なお、受電電極は、その接続が蓄電回路に限定されるものではなく、必要に応じて負荷にも接続しても良く、この場合、負荷は蓄電回路と一緒に給電されることになる。

一つの集電車輪で一対の受電電極を構成するので、床上物体における受電電極形成のための構造がコンパクトなものとなり、また床面の起伏や床上物体の傾き等により集電が不能となることが殆どなく、安定した集電動作が行われる。

請求項１にあっては、各受電電極を直接接続機能部の電極片に接続しただけの構成であるので、各受電電極相互間の絶縁を保った状態で、集電車輪側の電気結線構成がきわめて簡単となる。

なお、この請求項１記載の発明の場合、接続機能部の電極片を各受電電極に対して一対一の関係で設ける必要があることから、受電電極の数が多い場合は、接続機能部の構造が複雑となるため、受電電極の数が少ない請求項５記載の集電車輪に適用するのが有利である。

請求項２にあっては、受電電極をそのまま接続機能部の電極片として機能させるので、接続機能部の構造がきわめて簡単となり、また送電電極を介して電源に接続された受電電極、すなわち集電車輪の下側に位置した受電電極以外の受電電極は、その電位がグランド電位のままであるので、この受電電極に他の物品および人が接触しても、短絡事故とか感電事故等の電気的な事故を発生することが殆んどない。

請求項３にあっては、多数の受電電極が整流回路を介して二つのグループにまとめられるので、多数の受電電極の負荷に対する接続構成が簡単となり、また各受電電極間には必ず整流素子が介在しているので、受電電極により送電電極間を短絡する恐れがないと共に、送電電極に接触している受電電極以外の受電電極に、電源から電力が供給されることがないので、感電事故を起こす恐れが殆どない。

請求項４記載の発明は、請求項１、２または３記載の発明の構成に、集電車輪の各受電電極を、接地面の周方向に等間隔に、同様に幅方向に等間隔に断続配置したこと、を加えたものである。

この請求項４記載の発明にあっては、各受電電極の前後左右に接地面が位置するので、集電車輪と床面との間の必要とする摩擦抵抗を確実に得ることができ、また多数の受電電極同士が、電気的に遮断状態となっているので、受電電極相互間、そして受電電極と送電電極および負荷との電気的接続形態の選択範囲が広いものとなる。

請求項５記載の発明は、請求項１、２または３記載の発明の構成に、集電車輪の各受電電極を、接地面の全周に亘って連続させると共に、接地面の幅方向に間隔を空けて並列に配置したこと、を加えたものである。

この請求項５記載の発明にあっては、設けるべき受電電極の数を少なくすることができると共に、複数の受電電極の寸法設定および配置設定が容易であり、その分、集電車輪の製造が容易となる。

なお、この請求項５記載の発明において、「受電電極を、接地面の全周に亘って連続させる」とは、受電電極を、完全な閉リング状に構成することだけを意味するのではなく、一箇所に隙間を形成したリング状に構成したものでも良く、要は、一つの受電電極の全体電位が同電位となっていれば良いのである。

請求項６記載の発明は、請求項２記載の発明の構成に、接地面に位置する受電電極の移動ラインに沿った、接続機能部の位置する箇所の上流側に、接地面に付着したゴミを掻き落すブラシ体を設けたこと、を加えたものである。

この請求項６記載の発明にあっては、接地面にゴミが付着したとしても、このゴミを、受電電極と接続機能部の集電片との間に侵入する前に、ブラシ体で掻き落すので、接地面に付着したゴミによる接続不良事故とか火災事故の発生を確実に防止する。

本発明は、上記した構成としたので、以下に示す効果を奏する。
請求項1、２または３記載の発明にあっては、受電動作を行う対の受電電極は、少なくとも対となった二つが、床面に同時に接触する形態で配設されており、かつ床面との間に滑り変位を生じることなく回転移動するので、送電電極に対して必ず同一条件で接触することになり、これにより常に安定した給電動作を得ることができる。

一つの集電車輪で一対の受電電極を構成するので、床上物体における受電電極形成のための構造がコンパクトなものとなり、これにより床上物体全体の小型化を、支障なく促進させることができ、また安定した集電動作を確実に得ることができる。

請求項１記載の発明にあっては、各受電電極は、集電車輪側では相互間を絶縁状態に保つことになるので、感電事故に対する安全性を高くすることができ、また電気結線構成がきわめて簡単となるので、取扱いが容易となる。

請求項２記載の発明にあっては、接続機能部の構造がきわめて簡単となるので、集電車輪全体の構造を簡単化させることができ、また短絡事故とか感電事故等の電気的な事故を発生させることが殆んどないので、高い安全性を得ることができる。

請求項３記載の発明にあっては、多数の受電電極の負荷に対する接続構成が簡単となるので、製作および取扱いが容易となり、また整流素子により受電電極で送電電極間が短絡する恐れがないと共に、送電電極に接触している受電電極以外の受電電極に、電源から電力が供給されることがないので、感電事故を起こす恐れが殆どなく、高い安全性を得ることができる。

請求項４記載の発明にあっては、床面に対する集電車輪の適正な回転移動動作を得ることができるので、安定して安全な給電動作を得ることができ、また各受電電極相互間、そして受電電極と送電電極および負荷との電気的接続形態の選択範囲が広いものとなるので、電源や負荷の種類に対応して、最適と思われる接続形態を簡単に採用することができる。

請求項５記載の発明にあっては、設けるべき受電電極の数を少なくすることができると共に、複数の受電電極の寸法設定および配置設定が容易であるので、集電車輪の機械的構造および電気的な構造が簡単となる。

請求項６記載の発明にあっては、接地面に付着したゴミによる不都合の発生を事前に防止することができ、これにより安全な運用を得ることができる。

以下、本発明の実施の態様を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明が実施される、コードレス電力供給システムの基本的な実施態様の全体構成例を示すもので、床面２に多数の送電電極３を一定配列パターンで配置して設け（図２参照）、各送電電極３を、セレクタ４により、電源１３に接続された電力線１１を有する床下配線１０に断続可能に接続する（図３参照）電力供給床１と、この電力供給床１の床面２上に、電力により自走移動可能に載置され、送電電極３に受電電極２０を接触させて給電される床上物体１４との組合せで構成されている。

電力供給床１は、床面２に、一定間隔で行列配列となった、一定配列パターンで設けられた多数の導電材料製平板状の送電電極３と、電力線１１とグランド線１２とから成る床下配線１０と、各送電電極３を床下配線１０に断続可能に接続する多数のセレクタ４とから構成されている。

各セレクタ４は、送電電極３と床下配線１０との接続を断続する切替え接点５と、接近した床上物体１４から送電電極３に送信された給電要求信号を、検出子８で検出する信号検出部７と、この信号検出部７からの信号に従って、切替え接点５の切替え状態を切替え設定するリレードライブ６の動作を制御する制御回路９とを有している。

すなわち、セレクタ４は、接近した床上物体１４からの給電要求信号に従って、送電電極３の床下配線１０の電力線１１に対する断続を切替え制御するのを基本的動作としているので、各送電電極３は、セレクタ４に給電要求信号が入力されない限り、すなわち受電電極２４が送電電極３に接触もしくは接近しない限り、電力線１１に接続されることはなく、グランド電位となっている。

床面２を走行移動する床上物体１４は、本体１５と、移動車輪１６と、外周面である接地面１９に多数の受電電極２０を配置した集電車輪１７とから構成されていて、モータを含む負荷２４と、電気二重層コンデンサや小型バッテリーで構成される蓄電回路２８と、負荷２４および蓄電回路２８への電力を直流電力に整流する整流回路２９と、送電電極３に集電車輪１７が接触もしくは接近した時に、給電要求信号を発信する給電要求信号発生部３３と、そして各構成部分の動きを制御する制御装置３０とを有している。

負荷２４は、床上物体１４を走行移動させるための駆動力を発生するモータとか、監視用のカメラ等であって、電力供給床１から床上物体１４に供給された電力は、整流回路２９から蓄電回路２８を介してまたは直接負荷２４に供給され、この負荷２４を稼動させるが、この負荷２４の稼動および負荷２４に対する電力の供給は、制御装置３０で制御される。

蓄電回路２８は、床上物体１４が電力線１１から電気的に遮断されている状態で、負荷２４や制御装置３０に作動用電力を供給するもので、例えば受電電極２０が送電電極３から離れて、次の送電電極３に接触するまでの間の、無給電状態時に、放電により負荷２４に電力を供給して床上物体１４の走行移動を継続させ、受電電極２０が送電電極３に接触した給電状態時には、負荷２４への給電と一緒に、それ自身の蓄電を行う。

集電車輪１７は、タイヤ等の円形フレーム１８と、車軸２２への組付け部分を構成するホイール２１とを組合せ、円形フレーム１８の外周面である接地面１９に、多数の受電電極２０を、相互間を分離させた状態で配置して構成されており、この受電電極２０を配置した接地面１９は、床面２との間に、不要な滑りが生じない程度の摩擦抵抗を発揮するものとなっている。

図４は、本発明による集電車輪１７の、円形フレーム１８として一般的なタイヤを利用して構成した第一の構造例を示す全体斜視図で、円形フレーム１８の外周面である接地面１９の全周に亘って、多数の受電電極２０を、断続して縦横に配設して構成されている。

各受電電極２０は、金属線や導電性繊維さらには導電性樹脂等の導電材料で形成され、図５に示すように、円形フレーム１８の接地面１９を形成する壁部分の一部に、この壁部分を突き抜いた状態で強固に組付け固定した導電材料のグループを、円形フレーム１８の内側面で半田等により一体に接続固定して構成されている。

図４および図５に図示した第一の構造例のものにあっては、接地面１９に位置した各受電電極２０が相互に分離しているので、各受電電極２０の周方向に沿った幅寸法を適当に設定することにより、床面２に接触している受電電極２０の周方向側に位置した接地面１９部分を、必ず床面２に接触させることができ、これにより集電車輪１７に対して、回転に必要とされる摩擦抵抗力を確実に与えることができることになる。

図６は、本発明による集電車輪１７の、円形フレーム１８として一般的なタイヤを利用して構成した第二の構造例を示す全体斜視図で、円形フレーム１８の外周面である接地面１９の全周に亘って、四本の受電電極２０を並列に配設して構成されている。

各受電電極２０は、第一の構造例と同様に、金属線や導電性繊維さらには導電性樹脂等の導電材料で形成され、図７に示すように、タイヤの外周面に予め形成されている周溝に、この周溝の底壁を突き抜いた状態で強固に組付け固定し、円形フレーム１８内に突き抜けた基端を導電材料で固めている。

図６および図７に図示した第二の構造例のものにあっては、必要とされる受電電極２０の数が少ないので、集電車輪１７の全体構造を簡単なものとすることができる。

図８は、図４および図６に示した集電車輪１７の構造例の、床面２に対する接触状態例を示す説明図で、図中（イ）と（ロ）は、図４に示した第一の構造例の場合を示すもので、（イ）の場合、受電電極２０に接触している三つの送電電極３は、一つと二つとに分けられて電力線１１に接続され、（ロ）の場合は、受電電極２０に接触している四つの送電電極３は、一つと三つまたは二つと二つに分けられて電力線１１に接続される。

また、同図中、（ハ）と（ニ）は、図６に示した第二の構造例の場合を示すもので、（ハ）および（ニ）においては、受電電極２０に接触している送電電極３は二つであるので、両送電電極３の内の一方が電力線１１の一方に、そして送電電極３の他方が電力線１１の他方に、それぞれ接続される。

この図８に示した構成例にあっては、一つの受電電極２０は、隣接した二つの送電電極３に跨って接触する事のない寸法に設定されているが、送電電極３の電力線１１への接続が、給電要求信号に従って各送電電極３別に設定される場合は、受電電極２４に対する上記した寸法設定を行う必要はない。

また、送電電極３と受電電極２０との寸法関係が、一つの送電電極３に対して複数（二つ）の受電電極２０が同時に接触することのできる関係となっているので、各受電電極２０の極性を予め設定しておくことは、実用上きわめて不利となる。

反対に、送電電極３と受電電極２０との寸法関係を、一つの受電電極２０に対して複数の送電電極３が同時に接触するものとした場合には、各送電電極３にセレクタ４が設けられていると云う条件で、各受電電極２０の極性を予め設定しておくことが可能となる。

図９は、各受電電極２０の負荷２４への接続形態の第一の構成例を示すもので、集電車輪１７と一緒に回転する車軸２２の表面に、周方向に沿って受電電極２０と同数のスリップリング状の電極片２３ａを平行に固着し、少なくとも隣り合った二つの電極片２３ａに別々にかつ同時に接触する二つのブラシ状の集電片２３ｂを設けて接続機能部２３を構成し、各電極片２３ａに各受電電極２０を、一対一の関係で接続している。

一つの電極片２３ａに一対一の関係で対向する集電片２３ｂは、床面２に接触している受電電極２０に接続している電極片２３ａに摺接する位置関係で配置されているので、各受電電極２０の床面２に対する接触形態が、図８の（イ）に示すものとなる場合には、集電片２３ｂは八つ設けられることになる。

図１０ないし図１２は、各受電電極２０の負荷２４への接続形態の第二の構成例を示すもので、各受電電極２０は、車軸２２に関して反対側に位置するもの同士が直接接続され、床面２に接触している受電電極２０に接続された接地面１９の上側に位置する受電電極２０のそれぞれに対向して、接地面１９に摺接するブラシ状の集電片２３ｂを設けて接続機能部２３を構成している。

この第二の構成例にあっては、受電電極２０を接続機能部２３の電極片２３ａとして機能させているので、その分、接続機能部２３の構成を簡単にすることができ、また第一の構成例と略同様に、電力線１１に接続するのは、送電電極３に接触している受電電極２０と、車軸２２に関して反対側に位置している受電電極２０だけであり、他の受電電極２０の全てはグランド電位のままであるので、他の物品との接触による電気的事故の発生する恐れは、殆んどない。

また、受電電極２０の移動ラインに沿った集電片２３ｂの上流側に、受電電極２０が配置された接地面１９に摺接するように不動に配置されたブラシ体３２は、接地面１９に付着したゴミを、集電片２３ｂの手前で掻き落し、これにより第二の構成例の安全性を高めている。

図１３は、各受電電極２０の負荷２４への接続形態の第三の構成例を示すもので、各受電電極２０に、正逆一対の整流素子を一方の端子で接続し、この各整流素子の他方の端子を同極性で共通接続して整流回路２９を構成し、集電車輪１７を不動に固定した車軸２２に固着されて、整流回路２９の出力端子が別々に接続される一対のスリップリング状の電極片２３ａと、この電極片２３ａに別々に摺接する一対のブラシ状の集電片２３ｂを設けて接続機能部２３を構成している。

この第三の構成例にあっては、各受電電極２０の共通接続は、整流素子を介して達成しているものであるので、送電電極３に直接接触している受電電極２０以外の受電電極２０は、電源１３から遮断された状態を維持され、これにより安全性が高められ、また各整流素子が整流回路２９を構成するので、本体１５側の構成を、その分、簡単化することになる。

図１４は、第三の構成例の応用例を示すもので、負荷２４の主体であるモータと、バッテリーとコンデンサとから構成された蓄電回路２８と、整流回路２９と、そして制御装置３０とを、車軸２２に回転自在に組付けられた集電車輪１７に内蔵させた構成となっている。

整流回路２９は、図１３に示した第三の構成例と同様に、各受電電極２０に、正逆一対の整流素子を一方の端子で接続し、この各整流素子の他方の端子を同極性で共通接続して構成され、この整流回路２９の出力は、コンデンサを主体として構成された蓄電回路２８に供給され、この蓄電回路２８の蓄電電力は、制御装置３０で、その出力が制御される。

負荷２４の主体であるモータは、集電車輪１７の両ホイール２１の外側に固定された回転子２７と、この各回転子２７に対向して、車軸２２に固定された固定子２６とから構成されるインホイールモータとなっており、このインホイールモータは、制御装置３０で制御された蓄電回路２８の出力により駆動される。

また、監視装置や検出装置等の負荷２４を設けた本体１５側への電力の供給は、集電車輪１７側に設けられたブラシ片状の電極片２３ａと、車軸２２固定されたスリップリング状の集電片２３ｂとで構成された接続機能部２３を介して、蓄電回路２８の電力を制御装置３０で制御してから行われる。

さらに、制御装置３０は、蓄電回路２８の複数のコンデンサの充電するものと放電するものとの切替え選択、コンデンサの充電電圧の安定化、送電電極３からの給電に対して、過大電流が流れ込まないようにするための定電流制御を行うものとなっている。

この応用例にあっては、集電車輪１７に、負荷２４の主体部分としてインホイールモータを構成したので、この集電車輪１７を、走行車輪１６の一つである駆動車輪として機能させることができると共に、供給された電力を、きわめて効率よく走行駆動力に変換することができる。

また、本体１５側の負荷２４は、監視装置、検出装置そして給電要求信号発生部３３等の、きわめて微小電力で作動することができるものであるので、接続機能部２３は、電力の伝送よりも、制御信号や検出信号の送受が主体となる可能性が高く、特に本体１５に、電源としての小型バッテリーや太陽電池を設けた場合には、集電車輪１７から本体１５への給電は全く不要となる。

図１５は、第三の構成例の第二の応用例を示すもので、集電車輪１７から本体１５への給電を不要とした条件で、接続機能部２３を、無線で信号の伝達を行う送受信装置３１で構成したものである。

送受信装置３１は、本体１５側と集電車輪１７側のそれぞれに設けられ、両送受信装置３１は発光素子と受光素子とを有しており、集電車輪１７側の送受信装置３１は、ホイール２１に開設した複数の透孔を透して、本体１５側の送受信装置３１の発光素子および受光素子と対向する複数の発光素子と受光素子との組合わせを有している。

この図１５に示した接続機能部２３としての送受信装置３１は、信号の送受はできるものの、大きな電力の送受は不可能であるので、本体１５は、小型バッテリーとか太陽電池さらには燃料電池等の専用の電源を有する必要がある。

また、送受信装置３１は、信号の送受手段として「光」に限定されることはなく、「電波」や「電磁波」であっても良い。

さらに、接続機能部２３として、摺動接触する構造を使用することなく、無接触で信号の送受を達成できる送受信装置３１を使用しているので、機械的な故障をすることが殆どなく、接続機能部２３として高い信頼性を発揮することになる。

なお、床上物体１４に取付けられる集電車輪１７は、一つに限定されることはなく、二つまたは三つの複数設けても良く、この場合、各集電車輪１７は電気的に並列接続され、一つの集電車輪１７の床面２に対する接触が確保されれば、床上物体１４に対する給電を確保することができるので、例えば、床面２の歪みとか、床上物体１４の傾き等により、集電車輪１７の床面２に対する接触が不良となる恐れが生じても、何れか一つの集電車輪１７の床面２に対する接触が達成されれば、床上物体１４に対する給電を確保することができる。

本発明を実施する、コードレス電力伝送システムの、基本的な構成例を示す、全体構成例図である。 本発明が使用されるシステムの電力供給床の構成例を示す、電力供給床の外観斜視図である 送電電極とセレクタと床下配線との組合わせの構成例を示す、説明斜視図である。 本発明の床上物体に取付けられる集電車輪の第一の実施例の、外観斜視図である。 図４に示した実施例の、要部半縦断拡大図である。 本発明の床上物体に取付けられる集電車輪の第二の実施例の、外観斜視図である。 図６に示した実施例の、要部半縦断拡大図である。 図４及び図６に示した実施例の、接地形態の説明図である。 本発明における受電電極の負荷への接続形態の第一の構成例を示す、電気接続の説明図である。 本発明における受電電極の負荷への接続形態の第二の構成例を示す、電気接続の説明図である。 図１０に示した構成例の、側面図である。 図１０に示した構成例の、正面外観図である。 本発明における受電電極の負荷への接続形態の第三の構成例を示す、電気接続の説明図である。 図１３に示した第三の構成例の応用例を示す、電気接続の説明図である。 図１３に示した第三の構成例の第二の応用例を示す、電気接続の説明図である。

１ ； 電力供給床
２ ； 床面
３ ； 送電電極
４ ； セレクタ
５ ； 切替え接点
６ ； リレードライブ
７ ； 信号検出部
８ ； 検出子
９ ； 制御回路
１０ ； 床下配線
１１ ； 電力線
１２ ； グランド線
１３ ； 電源
１４ ； 床上物体
１５ ； 本体
１６ ； 移動車輪
１７ ； 集電車輪
１８ ； 円形フレーム
１９ ； 接地面
２０ ； 受電電極
２１ ； ホイール
２２ ； 車軸
２３ ； 接続機能部
２３ａ； 電極片
２３ｂ； 集電片
２４ ； 負荷
２５ ； インホイールモータ
２６ ； 固定子
２７ ； 回転子
２８ ； 蓄電回路
２９ ； 整流回路
３０ ； 制御装置
３１ ； 送受信装置
３２ ； ブラシ体
３３ ； 給電要求信号発生部

Claims (6)

1. 床面（２）に多数の送電電極（３）を、一定間隔で行列配列となった、一定配列パターンで配設し、少なくとも電力線（１１）を有する床下配線（１０）を設け、前記送電電極（３）を床下配線（１０）に接続し、前記各送電電極（３）の間隔を、前記床面（２）上に位置する床上物体（１４）に設けた一対の受電電極（２０）に対して、離れた前記送電電極（３）が別々にそして同時に接触する値に設定した電力供給床（１）から、電力を蓄電する蓄電回路（２８）および電力を消費する負荷（２４）を有して、前記床面（２）を自走する床上物体（１４）に電力を供給するコードレス電力伝送のための集電車輪（１７）であって、前記床面（２）との間に不要な滑りを生じさせない摩擦抵抗を有する円形フレーム（１８）の外周面である接地面（１９）の一部に、全周に亘って複数の受電電極（２０）を、少なくとも対となった二つが、前記床面（２）に同時に接触する形態で配設し、該受電電極（２０）を少なくとも蓄電回路（２８）に接続し、前記各受電電極（２０）を個々に電気的に独立させ、前記床上物体（１４）の本体（１５）と集電車輪（１７）を電気的に接続する接続機能部（２３）を、前記各受電電極（２０）に一対一で接続され、相互間を絶縁して車軸（２２）に固定された電極片（２３ａ）と、該電極片（２３ａ）に一対一で摺接する集電片（２３ｂ）とから構成したコードレス電力伝送のための集電車輪。
2. 床面（２）に多数の送電電極（３）を、一定間隔で行列配列となった、一定配列パターンで配設し、少なくとも電力線（１１）を有する床下配線（１０）を設け、前記送電電極（３）を床下配線（１０）に接続し、前記各送電電極（３）の間隔を、前記床面（２）上に位置する床上物体（１４）に設けた一対の受電電極（２０）に対して、離れた前記送電電極（３）が別々にそして同時に接触する値に設定した電力供給床（１）から、電力を蓄電する蓄電回路（２８）および電力を消費する負荷（２４）を有して、前記床面（２）を自走する床上物体（１４）に電力を供給するコードレス電力伝送のための集電車輪（１７）であって、前記床面（２）との間に不要な滑りを生じさせない摩擦抵抗を有する円形フレーム（１８）の外周面である接地面（１９）の一部に、全周に亘って複数の受電電極（２０）を、少なくとも対となった二つが、前記床面（２）に同時に接触する形態で配設し、該受電電極（２０）を少なくとも蓄電回路（２８）に接続し、前記各受電電極（２０）を、車軸（２２）に関して略反対側に位置するもの同士を接続し、本体（１５）と集電車輪（１７）とを電気的に接続する接続機能部（２３）を、前記車軸（２２）に関して、床面（２）に接触している部分とは反対側の接地面（１９）部分に位置する受電電極（２０）に摺接する集電片（２３ｂ）で構成したコードレス電力伝送のための集電車輪。
3. 床面（２）に多数の送電電極（３）を、一定間隔で行列配列となった、一定配列パターンで配設し、少なくとも電力線（１１）を有する床下配線（１０）を設け、前記送電電極（３）を床下配線（１０）に接続し、前記各送電電極（３）の間隔を、前記床面（２）上に位置する床上物体（１４）に設けた一対の受電電極（２０）に対して、離れた前記送電電極（３）が別々にそして同時に接触する値に設定した電力供給床（１）から、電力を蓄電する蓄電回路（２８）および電力を消費する負荷（２４）を有して、前記床面（２）を自走する床上物体（１４）に電力を供給するコードレス電力伝送のための集電車輪（１７）であって、前記床面（２）との間に不要な滑りを生じさせない摩擦抵抗を有する円形フレーム（１８）の外周面である接地面（１９）の一部に、全周に亘って複数の受電電極（２０）を、少なくとも対となった二つが、前記床面（２）に同時に接触する形態で配設し、該受電電極（２０）を少なくとも蓄電回路（２８）に接続し、前記各受電電極（２０）に、正逆一対の整流素子を一方の端子で接続し、該各整流素子の他方の端子を同極性で共通接続して整流回路（２９）を構成し、前記床上物体（１４）の本体（１５）と集電車輪（１７）とを電気的に接続する接続機能部（２３）を、前記集電車輪（１７）を不動に固定した車軸（２２）に固着されて、前記整流回路（２９）の出力端子が別々に接続される一対の電極片（２３ａ）と、該電極片（２３ａ）に別々に摺接する一対の集電片（２３ｂ）を設けて構成したコードレス電力伝送のための集電車輪。
4. 各受電電極（２０）を、接地面（１９）の周方向に等間隔に、同様に幅方向に等間隔に断続配置した請求項１、２または３記載のコードレス電力伝送のための集電車輪。
5. 各受電電極（２０）を、接地面（１９）の全周に亘って連続させると共に、前記接地面（１９）の幅方向に間隔を空けて並列に配置した請求項１、２または３記載のコードレス電力伝送のための集電車輪。
6. 接地面（１９）に位置する受電電極（２０)の移動ラインに沿った、接続機能部（２３）の位置する箇所の上流側に、前記接地面（１９）に付着したゴミを掻き落すブラシ体（３２）を設けた請求項２記載のコードレス電力伝送のための集電車輪。

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