JPH05344603A - 移動体の無接触給電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動体に無接触で確実に給電できる無接触給
電設備を提供する。 【構成】 案内レールＢに沿って、高周波の正弦波共振
インバータに接続された誘導線路34を敷設し、案内レー
ルＢに案内される車体に、誘導線路34の周波数に共振す
るコイル36を取付け、また案内レールＢの継ぎ目をそれ
ぞれ車体の移動方向に沿って切り欠いて組み合わせ、こ
の継ぎ目で誘導線路34を折り返して線路をループ状に形
成して構成する。 【効果】 案内レールＢを互い違いに切り欠くことによ
り、少なくとも一方の誘導線路34から確実に給電でき、
その継ぎ目において磁路の空乏箇所が生じ、誘導線路34
とコイル36間の結合が弱くなり、車体Ｖが案内レールＢ
間を乗り移る際、コイル36に発生する起電力が低下する
ことを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体の無接触給電設
備、特にレール軌道に案内されて荷を搬送する自走搬送
台車の無接触給電設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の移動体およびその給電装置を、図
12および図13に基づいて説明する。移動体としての搬送
用車体Ｖは、駆動トロリー1A、従動トロリー1B、および
これらトロリー1A，1Bにて支持される物品搬送用キャリ
ア1Cから構成され、この車体Ｖを移動自在に案内する案
内レールＢとが設けられている。

【０００３】駆動トロリー1Aは、案内レールＢの上部に
係合する走行用車輪２、案内レールＢの下部に両横側か
ら接触する振れ止めローラ３、および集電子ユニットＤ
を備え、走行用車輪２が減速機付電動モータ４にて駆動
される。また従動トロリー1Bは、案内レールＢの上部に
係合する走行用車輪５、および案内レールＢの下部に両
横側から接触する振れ止めローラ６を備えている。

【０００４】案内レールＢは、その上部に車輪案内部
７、その下部にローラ案内部８を備え、横一側部に連結
される支持枠９によって、天井などから吊り下げ状態に
支持され、また案内レールＢの支持枠９が取り付けられ
た側部とは他方の側部に、通電レールユニットＵが取付
けられている。また、案内レールＢは、常磁性体のアル
ミニウム材で形成されている。

【０００５】通電レールユニットＵは、電力を３相交流
にて車体Ｖに供給し、かつ走行制御用信号を車体Ｖに伝
達するために設けられたものであって、４本の通電レー
ルＬを備え、各通電レールＬを並列状態に支持するレー
ル支持枠10が案内レールＢに設けた上下一対の係止部11
に係止された状態でビス止めされている。

【０００６】通電レールＬは、図13(b) に拡大して示す
ように、銅などの導電材にて形成されるレール本体12
と、合成樹脂などの非導電材にて形成されるホルダー13
とからなり、ホルダー13には、レール本体12の両横側部
から集電子側に突設される一対の防護壁部が備えられ、
またレール本体12の集電子接触面が、レール横巾方向中
央側ほど奥側に位置する凹入面に形成されている。

【０００７】集電子ユニットＤは、図12に示すように、
各通電レールＬのそれぞれに一対の集電子14を備え、１
つの通電レールＬに対する一対の集電子14が、車体Ｖの
前後方向に間隔を隔てて位置され、車体前方の４つの集
電子14が、１つのユニットにまとめられ、同様に車体後
方の４つの集電子14が１つのユニットにまとめられてい
る。

【０００８】上記構成により、移動体の車体Ｖは、案内
レールＢの通電レールユニットＵの通電レールＬから集
電子14を介して給電され、給電された減速機付電動モー
タ４にて走行用車輪２が駆動され、案内レールＢに案内
されて移動する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の移動体の給電設備では、通電レールＬのレール本体
12と集電子14は互いの接触により磨耗するため、メンテ
ナンスが不可欠でおり、またゴミがでるという問題があ
った。さらに通電レールＬの導電材（レール本体12）が
露出するため、感電する危険があり、さらにスパークが
発生するため、防爆エリアでは使用できないという問題
があった。

【００１０】このような問題を解決するため、図14に示
すような、無接触の給電設備が提案されている。図14の
無接触の給電設備は、移動体の充電ステーションに固定
した１次コア21と、このステーションに停止した移動体
22の下部に垂設した２次コア23がギャップ長ｇで対向し
て磁路を設け、電力を伝達するように構成されている。
すなわち、充電ステーションに設けられた１次側コア21
に巻かれたコイル24に交流電流が通電されると、２次側
コア23に巻かれたコイル25に起電力が発生し、このコイ
ル25に発生した交流電流は交流−直流変換部26を介して
バッテリ27へ供給され、バッテリ27が充電される。この
バッテリ27を駆動電源として移動体22は走行用車輪28を
駆動して走行する。

【００１１】しかし、このような構成では、一旦充電ス
テーションで停止しないと、充電されないため、作業効
率が悪く、また１次コア21を走行路に沿って敷設すれば
このような問題は解決されるが、製作が困難であり、コ
スト的に不可能であった。さらに、ギャップ長ｇに変化
があると、１次側のインダクタンスが大きく変化するた
め、１次側電流値が大きく変化し、２次側電圧値が大き
く変化することから、過電流、過電圧が発生し、保護装
置が動作して給電できないことがあった。また、この充
電ステーションに近接して鉄材などの強磁性体が存在す
ると、この強磁性体との間に磁路が形成され、１次側、
２次側のインダクタンスが変化し、上記のように給電で
きない問題が発生し、また強磁性体に過電流が流れて発
熱し、消費電力が増加するという問題があった。

【００１２】本発明は上記問題を解決するものであり、
無接触で、安全に、かつ効率よく確実に給電できる移動
体の無接触給電設備を提供することを目的とするもので
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明の移動体の無接触給電設備は、移動体を案内する
レール軌道に沿って、高周波の正弦波電流を流す線路を
敷設し、前記移動体にこの線路の周波数に共振し、起電
力が生じるコイルを設けた移動体の無接触給電設備であ
って、前記レール軌道の継ぎ目をそれぞれ前記移動体の
移動方向に沿って切り欠いて組み合わせ、前記継ぎ目で
前記線路を折り返して線路をループ状に形成したことを
特徴とするものである。

【００１４】

【作用】上記発明の構成により、コイルに起電力が発生
することで、移動体は走行中にも無接触で給電され、レ
ール軌道に案内されて走行する。またレール軌道の継ぎ
目をそれぞれ前記移動体の移動方向に沿って切り欠いて
組み合わせ、この継ぎ目で前記線路を折り返して線路を
ループ状に形成したことによって、少なくとも一方の線
路とコイル間に磁路が形成され、レール軌道の継ぎ目で
磁路の空乏箇所が生じることが防止され、よって電力が
確実に供給される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。なお、従来例の図12および図13と同一の構成に
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００１６】図１は本発明の移動体の無接触給電設備の
側面図、図２は本発明の移動体の無接触給電設備の移動
体の一部断面正面図である。本発明の移動体の無接触給
電設備は、案内レールＢでは、従来例の通電レールユニ
ットＵに替えて誘導線路ユニットＸを設け、車体Ｖで
は、従来例の集電子ユニットＤに替えてピックアップユ
ニットＰを設け、さらに電源装置Ｍを設けて構成されて
いる。

【００１７】誘導線路ユニットＸは、案内レールＢの横
一側部に案内レールＢに沿って所定間隔置きに上下一対
のハンガー31が垂直に突設されたブラケット32が取り付
けられ、各ハンガー31の先端には案内レールＢに沿って
樹脂製のダクト33が張設され、各ダクト33には、始端が
電源装置Ｍに接続され、終端が接続された通電方向の異
なるループ状の誘導線路34が敷設されて構成されてい
る。誘導線路34の引回しを図３に示す。誘導線路ユニッ
トＸが組み込まれた案内レールＢは、現場に設置された
後、その誘導線路34が圧着端子34Ａにより互いに接続さ
れてループを形成している。誘導線路34は絶縁した細い
素線を集めて形成した撚線（以下、リッツ線と呼ぶ）を
絶縁体、たとえば樹脂材によりカバーして構成されてい
る。

【００１８】ピックアップユニットＰは、図４に示すよ
うに、断面がＨ形のフェライト35に、たとえば10〜20タ
ーンの上記リッツ線を巻いてピックアップコイル36を形
成し、フェライト35の車体Ｖ側の側部にフェライト板37
を取り付けて構成されており、ピックアップユニットＰ
はフェライト35の中心がほぼ誘導線路ユニットＸの一対
のダクト33の中央で、案内レールＢに対して垂直に位置
するように、車体Ｖに取付けられている。誘導線路34に
通電（交流）されると、ピックアップコイル36に起電力
が発生する。

【００１９】また、アルミニウム材で形成された案内レ
ールＢは、図３，図５に示すように、その継ぎ目におい
て車体Ｖの移動方向に沿って互い違いに切り欠いて組み
合わせ、鉄材で形成された、レール接続プレート38とボ
ルト39を使用して連結されている。また、これらレール
接続プレート38とボルト39を、ブラケット32上からアル
ミニウム材で形成されたプレート40によりカバーしてい
る。この常磁性体のプレート40のカバーにより、強磁性
体のレール接続プレート38およびボルト39と、誘導線路
34およびピックアップユニットＰのピックアップコイル
36との間に磁路が形成されることが防止され、よってピ
ックアップコイル36のインダクタンスが変化することが
防止され、またレール接続プレート38とボルト39に過電
流が流れて発熱し、熱消費されることを防止している。

【００２０】また、この案内レールＢの継ぎ目では、案
内レールＢの終端部の上下のダクト33をそれぞれ取外
し、誘電線路34を案内レールＢの終端に設けた貫通孔40
Ａを介して図３に示すように折り返し、ループ状に形成
している。このように、案内レールＢを互い違いに切り
欠くことにより、少なくとも一方の誘導線路34から、ピ
ックアップコイル36に起電力を発生させることができ、
確実に給電することができる。なお、図６，図７に示す
ように、ただ単に案内レールＢを連結し、誘導線路34を
固定部材32Ａによりブラケット32上に固定しループを取
る場合、誘導線路34はその太さと剛性により直角に曲げ
ることができないことから、継ぎ目に磁路の空乏箇所が
生じ、誘導線路34とピックアップコイル36間の結合が弱
くなり、車体Ｖが案内レールＢ間を乗り移る際、ピック
アップコイル36に発生する起電力が大幅に低下する。

【００２１】電源装置Ｍと車体（移動体）Ｖの回路構成
を図８の回路図にしたがって説明する。電源装置Ｍは、
ＡＣ200 Ｖ３相の交流電源41と、コンバータ42と、正弦
波共振インバータ43と、過電流保護用のトランジスタ44
およびダイオード45とを備えている。コンバータ42は全
波整流用のダイオード46と、フィルタを構成するコイル
47とコンデンサ48と抵抗49とこの抵抗49を短絡するトラ
ンジスタ50とから構成され、正弦波共振インバータ43
は、図中に示すように交互に発振される矩形波信号によ
り駆動されるトランジスタ51，52と、電流制限用のコイ
ル53と、トランジスタ51，52に接続される電流供給用の
コイル54と、誘導線路34と並列共振回路を形成するコン
デンサ55とから構成されている。なお、トランジスタ制
御装置は省略している。

【００２２】また車体Ｖは、ピックアップコイル36に並
列に、このピックアップコイル36と誘導線路34の周波数
（設定値）で共振する共振回路を構成するコンデンサ56
を設け、この共振回路のコンデンサ56に並列に整流用の
ダイオード57を接続し、このダイオード57にダイオード
57の出力を所定電圧に制御する安定化電源回路58を接続
し、この安定化電源回路58に負荷、たとえばインバータ
63を介してモータ４を接続して構成している。安定化電
源回路58は、電流制限用のコイル59と出力調整用トラン
ジスタ60と、フィルタを構成するダイオード61およびコ
ンデンサ62から構成されている。なお、トランジスタ制
御装置は省略している。

【００２３】上記電源装置Ｍと誘導線路34と車体Ｖの回
路構成による作用を説明する。まず、交流電源41から出
力されるＡＣ200 Ｖ３相の交流はコンバータ42により直
流に変換され、正弦波共振インバータ43により高周波、
たとえば10kHz の正弦波に変換されて誘導線路34に供給
される。この誘導線路34に発生する磁束により、誘導線
路34の周波数に共振する案内レールＢ上に位置する車体
Ｖのピックアップコイル36に起電力が発生し、この起電
力により発生した交流電流はダイオード57で整流され、
安定化電源回路58により所定の電圧に整圧されてインバ
ータ63を介して減速機付電動モータ４に供給され、給電
されたこのモータ４により走行用車輪２が駆動され、移
動体の車体Ｖは案内レールＢに案内されて移動する。

【００２４】このように、無接触で車体Ｖに給電するこ
とができ、よって従来のような通電レールＬの磨耗、ゴ
ミの発生を無くすことができ、メンテナンスフリーを実
現することができる。また誘導線路34の長さはピックア
ップコイル36の長さおよびレール接続プレート38の長さ
に比較して格段に長いため、たとえば誘導線路34の長さ
100 ｍに対してピックアップコイル36の長さは10〜15ｃ
ｍ、レール接続プレート38の長さは50ｃｍ程度であるた
め、誘導線路34の１次側インダクタンスはほぼ一定とな
り、また正弦波共振インバータ43を使用していることか
ら、誘導線路34にほぼ一定の大きな電流値で、高周波で
正弦波の１次側電流を流すことができ、またピックアッ
プコイル36の２次側が共振回路となり、プレート40のカ
バーにより、レール接続プレート38とボルト39が設置さ
れたレール継ぎ目位置でもピックアップコイル36のイン
ダクタンスが変化することが防止され、同調周波数がず
れることが防止されることで、図９に示すように、共振
周波数ｆ_o で２次側に大きな電圧ｖ（図中では1000〜20
00Ｖ）が発生し、誘導線路34とピックアップコイル36間
のギャップ長が変化しても、誘導線路34の周波数が多少
変動しても、さらに２次側の共振周波数が誘導線路34の
周波数から多少変動しても、周波数ｆ₁ 〜ｆ ₂ の範囲で
は所定値（図中では300 Ｖ）以上の２次側電圧を発生す
ることができ、よって大きな電力を安定して供給するこ
とができる。したがって、ギャップ長の調整をラフに行
え、作業性がよくなり製作を容易にすることができる。
また、プレート40のカバーにより、レール接続プレート
38とボルト39が発熱し熱消費されることが防止されるこ
とにより、消費電力が抑えられ、効率よく給電できる。
また、案内レールＢを互い違いに切り欠くことにより、
少なくとも一方の誘導線路34から給電でき、その継ぎ目
において磁路の空乏箇所が生じ、誘導線路34とピックア
ップコイル36間の結合が弱くなり、車体Ｖが案内レール
Ｂ間を乗り移る際、ピックアップコイル36に発生する起
電力が低下することを防止することができる。さらに、
１次側にコアが不要となることで、容易に低コストで線
路を敷設することができる。

【００２５】さらに誘導線路34とピックアップコイル36
に絶縁体でカバーされたリッツ線を使用することによ
り、導電部の露出がなくなり、安全性を高めることがで
き、またスパークがでなくなることから、火災などの危
険がなくなり、また防爆エリアでも使用することが可能
となる。さらに、誘導線路34には正弦波が給電されるこ
とにより、高調波が発生せず、ラジオノイズの発生を無
くすことができる。

【００２６】なお、本実施例では、２本の誘導線路34を
案内レールＢに敷設する構成としているが、案内レール
Ｂに２本の誘導線路34を敷設できない場合、一方の誘導
線路34のみを案内レールＢに沿って敷設し、他方の誘導
線路34は他の経路を通し、１本の誘導線路34にのみ近接
してピックアップコイル36が移動する構成としてもよ
い。さらに案内レールＢに２本以上の誘導線路34を敷設
して、パワーアップを図ることができる。

【００２７】また、本実施例では、左右方向に移動する
車体Ｖについて記載しているが、レール軌道に沿って上
下方向に移動する車体（移動体）にも、ガイドパスに導
かれて移動する移動体にも同様に適用でき、同様の効果
を期待できる。

【００２８】また、本実施例では、強磁性体のレール接
続プレート38とボルト39を常磁性体のプレート40により
カバーして磁路の変更を防止しているが、図10に示すよ
うに、レール自体が鉄材などの強磁性体で形成され、上
部に溝状の車輪案内部７’、下部に溝状のローラ案内部
８’が形成された案内レールＢ’の場合、誘導線路34が
敷設される側部全体を、アルミニウム材などの常磁性体
や銅などの反磁性体からなるプレート40’で覆うことで
磁路の変更を防止することができる。一般に、誘導線路
34やピックアップコイル36に近接して強磁性体が存在す
る場合、同様に、アルミニウム材などの常磁性体や銅な
どの反磁性体からなる磁路変更部材で覆うことで磁路の
変更を防止することができる。

【００２９】また、本実施例では、１台の電源装置Ｍに
て給電しているが、図11に示すように複数（図11では２
台）の電源装置Ｍ’により給電することもできる。この
とき、案内レールＢの継ぎ目では案内レールＢを切り欠
いて誘導線路34，34’を折り返すことによって、互いの
誘導線路34，34’を電気的に分離することができ、高調
波の発生などの不具合を防止することができる。なお、
図６，図７に示す構成においては、誘導線路34，34’を
接近させざるを得ないことから、電気的に分離すること
ができない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
イルに起電力が発生し、移動体は走行中にも無接触で給
電されることによって、従来のような通電レールの磨
耗、ゴミを無くすことができ、メンテナンスフリーを実
現することができる。またレール軌道の継ぎ目をそれぞ
れ移動体の移動方向に沿って切り欠いて組み合わせ、こ
の継ぎ目で線路を折り返して線路をループ状に形成した
ことによって、少なくとも一方の線路とコイル間に磁路
を形成でき、レール軌道の継ぎ目で磁路の空乏箇所が生
じることを防止でき、確実に給電することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における移動体の無接触給電
設備の側面図である。

【図２】同移動体の無接触給電設備の一部断面正面図で
ある。

【図３】同移動体の無接触給電設備の誘導線路の引回し
図である。

【図４】同移動体の無接触給電設備のピックアップコイ
ルの正面図と側面図である。

【図５】同移動体の無接触給電設備の案内レールの継ぎ
部の正面図と側面図である。

【図６】同移動体の無接触給電設備の誘導線路の引回し
図である。

【図７】同移動体の無接触給電設備の案内レールの継ぎ
部の正面図と側面図である。

【図８】同移動体の無接触給電設備の回路構成図であ
る。

【図９】同移動体の無接触給電設備の２次側周波数−起
電力特性図である。

【図10】本発明の他の実施例における無接触給電設備の
案内レールの側面図である。

【図11】本発明の他の実施例における無接触給電設備の
誘導線路の引回し図である。

【図12】従来の移動体および給電装置の側面図である。

【図13】従来の移動体および給電装置の一部断面正面図
である。

【図14】従来の移動体の無接触給電設備の構成図であ
る。

【符号の説明】

Ｖ 搬送用車体 Ｂ 案内レール Ｘ 誘導線路ユニット Ｐ ピックアップユニット Ｍ 電源装置 33 ダクト 34 誘導線路 36 ピックアップコイル 38 レール接続プレート（磁性材） 39 ボルト 40，40’ プレート（磁路変更部材） 43 正弦波共振インバータ 55 共振回路を形成するコンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体を案内するレール軌道に沿って、
   高周波の正弦波電流を流す線路を敷設し、前記移動体に
   この線路の周波数に共振し、起電力が生じるコイルを設
   けた移動体の無接触給電設備であって、 前記レール軌道の継ぎ目をそれぞれ前記移動体の移動方
   向に沿って切り欠いて組み合わせ、この継ぎ目で前記線
   路を折り返して線路をループ状に形成したことを特徴と
   する移動体の無接触給電設備。