JP5463015B2 - 給電線用接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送車等の移動体へ非接触で駆動電源を供給する給電装置において給電線の端部同士を接続するための接続装置に関する。

例えば、クリーンルームにおける搬送車への給電は、塵埃が発生しないようにするために非接触の給電装置が採用される。そのような給電装置の概略構成について、図１０を参照して説明する。給電装置１００は、搬送車１０１の走行経路に沿ってループ状に敷設された給電線１０２と、この給電線１０２に引込み線１０３を介して高周波電流を供給する電源装置１０４と、を備える。給電線１０２は、走行経路の長さや形状に合わせて、接続装置１０６により複数本が接続されて用いられる。

搬送車１０１は、給電線１０２を上下から挟んで給電線１０２から受電する１対のピックアップコイル１０５を有し、給電線１０２に流れる高周波電流によって該ピックアップコイル１０５に誘導電流が発生され、該誘導電流を駆動電源として矢印Ａ方向に走行する。

ところで、各給電線１０２は、搬送車１０１の走行経路を構成するのに適した長さに予め調製されているが、輸送中に生じる巻きぐせ等により、敷設現場における接続作業中に給電線１０２の端部が接続装置１０６の所定位置まで届かないとか、逆に給電線１０２の長さが余ってしまうことがある。

上記のような不具合を解消する接続装置として、給電線１０２の端部に端子台への接続用の専用の接続端子を取付けて給電線をモジュール化したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この接続装置は、図１１に示されるように、給電線１０２の端部にキャップ状の接続端子１０７が取付けられ、該接続端子１０７に長孔１０７ａが開けられている。一方、固定端子台１０８には複数のネジ孔１０９が設けられ、給電線１０２は、その長さに応じて固定端子台１０８に対して位置合わせされた上で、ボルト１１０が長孔１０７ａを通して所定のネジ孔１０９にねじ込まれることによって固定される。固定端子台１０８のネジ孔１０９が設けられた部分１１２は導体で構成されて、２本の給電線１０２が電気的に接続される。

ところが、上記接続装置は、対向する給電線１０２の端部がボルト１１０によって共通の固定端子台１０８にリジッドに固定されるようになっているので、給電線１０２の端部同士の高さが上下にずれている場合や、軸中心線が互いに傾斜している場合には、２本の給電線１０２を無理なく端子台１０８に固定することができない。

そこで、本発明者らは、先に、対向する給電線の高さがずれていたり、互いに軸中心線が傾斜している場合でも給電線の端部同士を確実に接続することができる接続装置を発明した。この接続装置は、図１２に示されるように、各給電線１０２の端部の銅線部分１０２ａに挟み込んで固定されたクリップ状の金属製板バネ１１１と、該板バネ１１１同士を電気的に接続する可撓性の導線１１２と、を備えている。導線１１２の両端は、それぞれかしめ金具１１３によって板バネ１１１の背面１１１ａに固定されている。この接続装置２００では、各給電線１０２の高さがずれていたり、軸中心線１０２ｂが傾斜していても導線１１２が撓んで変形することによって、ずれや傾斜を吸収することができる。

そして、ピックアップコイル１０５は、搬送車１０１の走行中に給電線１０２の周りに発生する磁界との間で強い磁気結合が得られるように、上下のコイルができるだけ給電線１０２に近接し、かつ各コイル１０５の中央部１０５ａが給電線１０２に沿うように配置される。図１３には非接触給電装置におけるピックアップコイル１０５と給電線１０２との位置関係を正投影視で示しており、ピックアップコイル１０５は、その中央部１０５ａが常に給電線１０２の軸中心線１０２ｂ上を通るようにしている。
特開２００２−１７８８００号公報

ところが、上記接続装置２００では、各給電線１０２間の高さや傾斜の違いを吸収できるという長所がある一方で、導線１１２が板バネ１１１の背面１１１ａに固定され給電線１０２に対して側方へオフセットした配置となるので、その分だけ給電線１０２を流れる電流１１４が給電線１０２の軸中心線１０２ｂから外れた位置を遠回りして通ることになる。これにより電流１１４の経路がピックアップコイル１０５の中央部１０５ａから離れてピックアップコイル１０５の磁気結合が弱くなり、該コイル１０５に誘起される電圧が低下し、ひいては搬送車１０１の正確な走行制御が行えなくなることがある。

そこで、本発明は、上記課題を解決するものであり、非接触給電装置における搬送車等の移動体が給電線の接続装置を通過するときの、ピックアップコイルに誘起される電圧の低下を軽減できる給電線用接続装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、給電線に沿って走行する移動体に、該給電線から電力を得るためのピックアップコイルを介して電力を供給する非接触給電装置に用いられ、前記給電線の対向する端部間を接続する給電線用接続装置において、互いに離間して対向する給電線の各端部に電気的に接続される少なくとも２つの導体と、これら導体に接続されて該導体間を電気的に接続する可撓性を有する導線と、を備え、前記２つの導体は、それぞれ給電線の端部を、該給電線の長さ方向に直交する方向から挿入して挟み込む板バネであり、前記導線は、前記導体に対して、前記板バネの挟み込み口の内側であって、前記給電線を挟み込んで保持する部分に隣接する部位に接続されることを特徴とする。

請求項２の発明は、給電線に沿って走行する移動体に、該給電線から電力を得るためのピックアップコイルを介して電力を供給する非接触給電装置に用いられ、前記給電線の対向する端部間を接続する給電線用接続装置において、互いに離間して対向する給電線の各端部に電気的に接続される少なくとも２つの導体と、これら導体に接続されて該導体間を電気的に接続する可撓性を有する導線と、を備え、前記２つの導体は、それぞれ給電線の端部を、該給電線の長さ方向に直交する方向から挿入して上下から挟み込む一対の挟み片を有する板バネであり、前記上側挟み片同士、又は下側挟み片同士の互いに向かい合った側縁部が相手側へ向けて延びて突出部分を形成し、前記導線の両端は、前記突出部分の前記給電線を挟み込む側の面であって、前記給電線の軸中心線に隣接した部位に接続されることを特徴とする。

請求項３の発明は、給電線に沿って走行する移動体に、該給電線から電力を得るためのピックアップコイルを介して電力を供給する非接触給電装置に用いられ、前記給電線の対向する端部間を接続する給電線用接続装置において、互いに離間して対向する給電線の各端部に電気的に接続される少なくとも２つの導体と、これら導体に接続されて該導体間を電気的に接続する可撓性を有する導線と、を備え、前記２つの導体は、それぞれ給電線の端部を、該給電線の長さ方向に直交する方向から挿入して上下から挟み込む一対の挟み片を有する板バネであり、一方の導体の前記上側挟み片と他方の導体の前記下側挟み片との段違いに向かい合った側縁部が相手側へ向けて延びて突出部分を形成し、前記導線の両端は、前記突出部分の前記給電線を挟み込む側の面であって、前記給電線の軸中心線に隣接した部位に接続されることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給電線用接続装置において、前記導線がリッツ線であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の給電線用接続装置において、前記導線が、断面形状が扁平な編組線であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、２つの導体を接続する導線が給電線の軸中心線に対して近い距離となるので、電流の経路がピックアップコイルの中央部を外れる程度が低減され、ピックアップコイルに誘起される電圧の低下が軽減される。また、導線が板バネの内側に接続されるので、接続装置の上下方向の厚みを大きくすることなく、導線を給電線の軸中心線に近い位置に容易に配置することができる。

請求項２の発明によれば、導線の両端を導体の突出部分に接続するので、導線を導体に接続する溶接等の作業の作業性が向上する。また、導体の放熱面積が増加し、接続装置の温度上昇を抑制することができる。

請求項３の発明によれば、導体の放熱面積が増加し、接続装置の温度上昇をさらに抑制することができる。

請求項４の発明によれば、導線に高周波電流が流れるときの導線自体の温度上昇を低減することができ、ひいては接続装置の温度上昇を抑制することができる。

請求項５の発明によれば、導線自体の厚みを大きくすることなく大きな断面積を取れるので、導線に高周波電流が流れるときの温度上昇を低減することができ、ひいては接続装置の温度上昇を抑制することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る給電線用接続装置について、図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態の給電線用接続装置（以下、接続装置）１は、図１に示されるように、例えばクリーンルーム内を走行する搬送車２への非接触給電装置１０に用いられる給電線３の端部間を電気的に接続するものである。複数本の給電線３が接続装置１により接続されて搬送車２の走行経路に沿うようにループ状に敷設されている。また、そのように敷設された給電線３の一カ所には引込み線４を介して高周波電流を供給する電源装置５が接続されている。

搬送車２は、給電線３に近接して上下に配置された非接触受電のための１対のピックアップコイル６、６を有し、該ピックアップコイル６、６が給電線３に流れる高周波電流によって給電線３の周りに発生される磁界の磁力線を横切るときにピックアップコイル６、６に誘導電流が発生する。このようにしてピックアップコイル６、６が受電する電圧を駆動電力として搬送車２が矢印Ａ方向に走行する。

接続装置１は、図２及び図３に示されるように、互いに対向する給電線３の各端部に電気的に接続される２片の板バネ（導体）９、９と、これら板バネ９、９に接続されて該板バネ９、９間を電気的に接続する可撓性を有する導線１１と、を備える。給電線３の端部は被覆７から露出された銅線８部分である。

板バネ９、９は、板金から成り、図３及び図４に示されるように、それぞれ上下の挟み片９ａ、９ｂを有する略Ｕ字形のクリップ状に成型されたものであり、作業者が給電線３の銅線８部分を比較的強い圧力で開口（挟み込み口）９ｃに挿入したときに、銅線８部分が円弧状保持部９ｄに嵌り込み、固定状態を保持するようになっている。

導線１１は、板バネ９、９に対して、該板バネ９、９が給電線３に固定された状態で、該導線１１が給電線３の軸中心線３ａに近い距離となる部位に接続されている。具体的には、導線１１の両端１１ａが、図４に示されるように、各板バネ９、９の開口９ｃの内側であって、上側の挟み片９ａの円弧状保持部９ｄに隣接した位置に溶接、又は半田によって接続されている。導線１１は、下側の挟み片９ｂの円弧状保持部９ｄに隣接した位置に接続されてもよい。

ピックアップコイル６、６は、側方に向かって開いた開放口６１ａを有する横Ｕ字形の支持枠６１によって支持されており、各コイル６、６の磁気結合が強くなるように、コイル６、６間の間隔を規定する開放口６１ａの上下寸法が小さく、かつ、各コイルの中央部６ａ付近が常に給電線３の軸中心線３ａ上を通るように配置されている。

また、板バネ９は、上下の挟み片９ａ、９ｂの面が水平になるようにして給電線３に固定される。このような配置とすることにより、接続装置１の上下方向の厚みを実質的に板バネ９自体の厚みｄと同等の厚さにまで薄くすることができ、開放口６１ａの上下寸法を小さくして各コイル６、６がより給電線３に接近し、磁気結合がより強くなるようにできる。なお、本実施形態では、支持枠６１の開放口６１ａと、板バネ９の開口９ｃとが互いに対向するように配置されるが、支持枠６１の開放口６１ａと、板バネ９の開口９ｃとが同一方向になるように配置してもよい。

導線１１はリッツ線を用いればよい。これにより、導線１１を比較的細くしても、高周波電流が流れたときの導線１１自体の発熱量を抑えることができ、ひいては板バネ９に伝わる熱量を小さくできて接続装置１の温度上昇を低減することができる。また、導線１１は断面形状が扁平な編組線（以下、扁平編組線）であってもよい。導線１１を扁平編組線で構成した場合には、導線１１自体の厚みを大きくすることなく大きな断面積を取れるので、導線１１に高周波電流が流れるときの温度上昇を低減することができ、ひいては接続装置１の温度上昇を抑制することができる。さらに、扁平編組線の扁平面を挟み片９ａ、９ｂの面に密着させて溶接等の接続作業が行えるので、接続作業が行い易い。

上記のように構成された本実施形態の接続装置１によれば、導線１１が給電線３の軸中心線３ａに近い距離となるので、図２に示されるように、給電線３を流れる電流１２が、軸中心線３ａを外れる幅が小さくなり、ピックアップコイル６に誘起される電圧の低下が軽減される。詳細には、給電線３を流れる電流１２が、正投影視で見たときのピックアップコイル６の中央部６ａを外れる程度が軽減され、ピックアップコイル６の磁気結合が弱まる程度が軽減されて、ピックアップコイル６に誘起される電圧の低下が軽減される。これにより搬送車２の駆動力が低下する程度が軽減され、搬送車２を正確に走行制御することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る接続装置１について、図５及び図６を参照して説明する。本実施形態の接続装置１は、第１の実施形態とほぼ同一の構造であり、板バネ２９の形状のみが異なる。

板バネ２９は、それぞれの同一の給電線３方向の側部が、互いに他方の板バネ２９に向けて対向するように突出されて突出部分２９ｃを形成されており、導線１１は、その両端１１ａが該突出部分２９ｃに接続されている。具体的には、左右の板バネ２９の下側の挟み片２９ｂが互いに対向するように相手側へ延びており、導線１１は、この下側挟み片２９ｂの突出部分２９ｃの上面であって給電線３の軸中心線３ａに近接した部位に溶接、又は半田により接続されている。

本実施形態の接続装置１においては、前述の実施形態と同様に、電流１２の経路が軸中心線３ａから外れる幅が小さくなるので、接続装置１位置におけるピックアップコイル６の磁気結合が弱まる程度が軽減され、ピックアップコイル６に誘起される電圧の低下が軽減される。また、導線１１は、正投影視において上面が露出した突出部分２９ｃ上に接続されるので、導線１１を溶接、又は半田によって接続する作業が行い易い。さらに、板バネ２９の放熱面積が増加するので、高周波電流が導線１１を流れるときに生じる熱を効率よく放散することができ、接続装置１の温度上昇を抑制することができる。なお、突出部分２９ｃは、各板バネ２９の上側の挟み片２９ａ同士が互いに対向するように相手側に延びるようにして形成されてもよい。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る接続装置１について、図７及び図８を参照して説明する。本実施形態の接続装置１は、第２の実施形態とほぼ同一の構造であり、各板バネ３９に形成される突出部分３９ｃの突出位置が異なる。具体的には、前述の第２の実施形態では、左右の板バネ２９の上側、又は下側の挟み片２９ａ、２９ｂ同士が互いに対向するように相手側へ突出されたのに対して、本実施形態では、左側の板バネ３９は下側の挟み片３９ｂに突出部分３９ｃが形成され、右側の板バネ３９は上側の挟み片３９ａに突出部分３９ｃが形成され、突出部分３９ｃが段違いになった状態とされる。そして、導線１１の両端は、上記のようにして段違いになった各突出部分３９ｃの、給電線３の軸中心線３ａに近接した部位に溶接、又は半田により接続される。

本実施形態の接続装置１においては、第２の実施形態と比べて、左右の板バネ３９の間隔が同等である場合に、突出部分３９ｃの面積を大きく取ることができ、導線１１に生じる熱が該突出部分３９ｃの広い面積により効率良く空中に放散され、接続装置１の温度上昇をさらに抑制することができる。

（参考形態）
次に、参考形態に係る接続装置１について、図９を参照して説明する。本参考形態の接続装置１は、第１の実施形態とほぼ同一であり、第１の実施形態と異なるところは、導線１１が板バネ４９の開口４９ｃ内に接続されるのではなく、板バネ４９の外周面に接続されるところである。具体的には、導線１１は、板バネ４９の上側の挟み片４９ａの上面であって、円弧状保持部４９ｄに隣接した位置に溶接、又は半田により接続される。

本参考形態の接続装置１においては、前述の実施形態と同様に、電流の経路が給電線３の軸中心線３ａから外れる幅が小さくなるので、接続装置１位置におけるピックアップコイル６の磁気結合が弱くなる程度が軽減され、ピックアップコイル６に誘起される電圧の低下が軽減される。また、導線１１が板バネ４９の外周面に接続されるので、第１乃至第３の実施形態に比べて接続装置１の上下厚みｄは大きくなるが、導線１１の挟み片４９ａ、４９ｂ上への接続作業が極めて行い易い。

以上のように、上記各種実施形態に示した接続装置１においては、導線１１が、板バネ９、２９、３９、４９に対して、該導線１１が給電線３の軸中心線３ａに近い距離となる部位に接続されるので、給電線３を流れる電流の経路が軸中心線３ａを外れる程度が低減され、搬送車２が接続装置１位置を走行するときのピックアップコイル６に誘起される電圧の低下が軽減される。

本発明の第１の実施形態に係る給電線用接続装置を備えた非接触給電装置の概略構成図。 同接続装置の平面図。 同接続装置の斜視図。 図２のＩ−Ｉ線断面図。 本発明の第２の実施形態に係る接続装置の斜視図。 同接続装置の平面図。 本発明の第３の実施形態に係る接続装置の斜視図。 同接続装置の平面図。 参考形態に係る接続装置の斜視図。 従来の接続装置を備えた非接触給電装置の概略構成図。 従来の接続装置の斜視図。 本発明者らが先に発明した接続装置の斜視図。 同接続装置の平面図。

符号の説明

１ 給電線用接続装置
３ 給電線
３ａ 軸中心線
８ 銅線（端部）
９ 板バネ（導体）
９ｃ 開口（挟み込み口）
１０ 非接触給電装置
１１ 導線
２９ 板バネ（導体）
２９ｃ 突出部分
３９ 板バネ（導体）
３９ｃ 突出部分
４９ 板バネ（導体）

Claims (5)

1. 給電線に沿って走行する移動体に、該給電線から電力を得るためのピックアップコイルを介して電力を供給する非接触給電装置に用いられ、前記給電線の対向する端部間を接続する給電線用接続装置において、
   互いに離間して対向する給電線の各端部に電気的に接続される少なくとも２つの導体と、これら導体に接続されて該導体間を電気的に接続する可撓性を有する導線と、を備え、
   前記２つの導体は、それぞれ給電線の端部を、該給電線の長さ方向に直交する方向から挿入して挟み込む板バネであり、
   前記導線は、前記導体に対して、前記板バネの挟み込み口の内側であって、前記給電線を挟み込んで保持する部分に隣接する部位に接続されることを特徴とする給電線用接続装置。
2. 給電線に沿って走行する移動体に、該給電線から電力を得るためのピックアップコイルを介して電力を供給する非接触給電装置に用いられ、前記給電線の対向する端部間を接続する給電線用接続装置において、
   互いに離間して対向する給電線の各端部に電気的に接続される少なくとも２つの導体と、これら導体に接続されて該導体間を電気的に接続する可撓性を有する導線と、を備え、
   前記２つの導体は、それぞれ給電線の端部を、該給電線の長さ方向に直交する方向から挿入して上下から挟み込む一対の挟み片を有する板バネであり、前記上側挟み片同士、又は下側挟み片同士の互いに向かい合った側縁部が相手側へ向けて延びて突出部分を形成し、
   前記導線の両端は、前記突出部分の前記給電線を挟み込む側の面であって、前記給電線の軸中心線に隣接した部位に接続されることを特徴とする給電線用接続装置。
3. 給電線に沿って走行する移動体に、該給電線から電力を得るためのピックアップコイルを介して電力を供給する非接触給電装置に用いられ、前記給電線の対向する端部間を接続する給電線用接続装置において、
   互いに離間して対向する給電線の各端部に電気的に接続される少なくとも２つの導体と、これら導体に接続されて該導体間を電気的に接続する可撓性を有する導線と、を備え、
   前記２つの導体は、それぞれ給電線の端部を、該給電線の長さ方向に直交する方向から挿入して上下から挟み込む一対の挟み片を有する板バネであり、一方の導体の前記上側挟み片と他方の導体の前記下側挟み片との段違いに向かい合った側縁部が相手側へ向けて延びて突出部分を形成し、
   前記導線の両端は、前記突出部分の前記給電線を挟み込む側の面であって、前記給電線の軸中心線に隣接した部位に接続されることを特徴とする給電線用接続装置。
4. 前記導線がリッツ線であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給電線用接続装置。
5. 前記導線が、断面形状が扁平な編組線であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の給電線用接続装置。

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