JP2000151479A - 移動体の給電線重畳通信装置 - Google Patents
移動体の給電線重畳通信装置Info
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Landscapes
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パワーの少ない移動体の給電線重畳通信装置
を得ること。 【解決手段】 移動体に電流を供給する給電線１０６
と、移動体に供給する第１の周波数で交流電力を発生す
る電力発生手段１００と、この電力発生手段１００の電
圧の特定周波数を濾過すると共に、給電線１０６に電流
を流すフィルター１０２，１０４と、給電線１０６から
電磁誘導により電力を受け取る受電手段と、第１の周波
数よりも高い第２の周波数の信号電圧を発生する信号発
生手段１２２と、この信号発生手段１２２の該信号電圧
を、送信用コンデンサ１２４を介して給電線１０６に流
れる電流に電磁誘導により重畳させる送信用電磁結合手
段１２６，１２８と、給電線１０６から電磁誘導により
信号電流を受信する信号受信手段１５２，１５４とを備
えたものである。
を得ること。 【解決手段】 移動体に電流を供給する給電線１０６
と、移動体に供給する第１の周波数で交流電力を発生す
る電力発生手段１００と、この電力発生手段１００の電
圧の特定周波数を濾過すると共に、給電線１０６に電流
を流すフィルター１０２，１０４と、給電線１０６から
電磁誘導により電力を受け取る受電手段と、第１の周波
数よりも高い第２の周波数の信号電圧を発生する信号発
生手段１２２と、この信号発生手段１２２の該信号電圧
を、送信用コンデンサ１２４を介して給電線１０６に流
れる電流に電磁誘導により重畳させる送信用電磁結合手
段１２６，１２８と、給電線１０６から電磁誘導により
信号電流を受信する信号受信手段１５２，１５４とを備
えたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動体の給電線
重畳通信装置の改良に関し、電力を移動体に供給する給
電線に、信号を重畳させて移動体から安定した信号を受
信できるものである。
重畳通信装置の改良に関し、電力を移動体に供給する給
電線に、信号を重畳させて移動体から安定した信号を受
信できるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の移動体の給電線重畳通信装置は、
地上側に接地された電源部に走行レールに沿って配線さ
れた給電線が接続されており、地上側には走行レールに
移動可能に設けられた移動体に指令を与える固定された
送信部が設置されている。
地上側に接地された電源部に走行レールに沿って配線さ
れた給電線が接続されており、地上側には走行レールに
移動可能に設けられた移動体に指令を与える固定された
送信部が設置されている。
【０００３】従来における移動体の給電線重畳通信装置
の動作を以下に説明する。移動体を運転させるために電
源装置から給電線に高調波電流を供給する。信号送信部
は、変調器を介して送信用コイルから送信信号を給電線
を流れる高調波電流に重畳して送信する。
の動作を以下に説明する。移動体を運転させるために電
源装置から給電線に高調波電流を供給する。信号送信部
は、変調器を介して送信用コイルから送信信号を給電線
を流れる高調波電流に重畳して送信する。
【０００４】移動体は給電線に重畳された送信信号を受
信用コイルで受信すると、信号受信回路は指令信号を受
信する。また、給電用コイルが受信した電力を負荷に供
給する。
信用コイルで受信すると、信号受信回路は指令信号を受
信する。また、給電用コイルが受信した電力を負荷に供
給する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記移
動体の給電線重畳通信装置は下記の問題が考えられる。
第１に、給電線に低レベルの信号電力を重畳させると、
電力電流が送信用コイルの磁気的結合により信号送信部
に流れ込み、信号送信部からの信号電流の流れに影響を
与え、信号の送信機能が低下するという問題があった。
動体の給電線重畳通信装置は下記の問題が考えられる。
第１に、給電線に低レベルの信号電力を重畳させると、
電力電流が送信用コイルの磁気的結合により信号送信部
に流れ込み、信号送信部からの信号電流の流れに影響を
与え、信号の送信機能が低下するという問題があった。
【０００６】第２に、一般に、給電線の搬送周波数は１
０ＫＨｚ程度で行われている。よって、移動体で電力と
分離して信号を抽出するには、電力周波数と信号周波数
とを離した方が良いので、信号周波数を数MHz以上に設
定することが望ましい。が、数MHz以上に設定すると、
給電線の表皮効果により信号のインピーダンスが非常に
高くなり信号電力を送りにくくなる。そこで、信号周波
数は１００〜３００ＫＨｚ程度の設定になるので、上記
給電線重畳通信装置の構成では、受信部におけるＳ／Ｎ
比が悪くなり、パワーが大きく、大きな装置になるとい
う問題点があった。
０ＫＨｚ程度で行われている。よって、移動体で電力と
分離して信号を抽出するには、電力周波数と信号周波数
とを離した方が良いので、信号周波数を数MHz以上に設
定することが望ましい。が、数MHz以上に設定すると、
給電線の表皮効果により信号のインピーダンスが非常に
高くなり信号電力を送りにくくなる。そこで、信号周波
数は１００〜３００ＫＨｚ程度の設定になるので、上記
給電線重畳通信装置の構成では、受信部におけるＳ／Ｎ
比が悪くなり、パワーが大きく、大きな装置になるとい
う問題点があった。
【０００７】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたもので、信号が安定して送信できると共に、信号
回路のＳ／Ｎ比が高く、パワーの少ない移動体の給電線
重畳通信装置を提供するものである。
されたもので、信号が安定して送信できると共に、信号
回路のＳ／Ｎ比が高く、パワーの少ない移動体の給電線
重畳通信装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る移動体
の給電線重畳通信装置は、移動体を走行させる走行レー
ルに沿って設けられると共に、上記移動体に電流を供給
する給電線と、上記移動体に供給する第１の周波数で交
流電力を発生する電力発生手段と、この電力発生手段の
電圧の特定周波数を濾過すると共に、上記給電線に電流
を流すフィルター手段と、上記移動体に設けられると共
に、上記給電線から電磁誘導により電力を受け取る受電
手段と、上記第１の周波数よりも高い第２の周波数の信
号電圧を発生する信号発生手段と、この信号発生手段の
該信号電圧を、送信用コンデンサを介して上記給電線に
流れる電流に電磁誘導により重畳させる送信用電磁結合
手段と、上記移動体に設けられると共に、上記給電線か
ら電磁誘導により上記信号電流を受信する信号受信手段
と、を備えたことを特徴とするものである。
の給電線重畳通信装置は、移動体を走行させる走行レー
ルに沿って設けられると共に、上記移動体に電流を供給
する給電線と、上記移動体に供給する第１の周波数で交
流電力を発生する電力発生手段と、この電力発生手段の
電圧の特定周波数を濾過すると共に、上記給電線に電流
を流すフィルター手段と、上記移動体に設けられると共
に、上記給電線から電磁誘導により電力を受け取る受電
手段と、上記第１の周波数よりも高い第２の周波数の信
号電圧を発生する信号発生手段と、この信号発生手段の
該信号電圧を、送信用コンデンサを介して上記給電線に
流れる電流に電磁誘導により重畳させる送信用電磁結合
手段と、上記移動体に設けられると共に、上記給電線か
ら電磁誘導により上記信号電流を受信する信号受信手段
と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】第２の発明に係る移動体の給電線重畳通信
装置の信号受信手段は、電磁誘導により信号電流を受信
する受信用電磁結合手段と、この受信用電磁結合手段に
並列に接続した受信用コンデンサとを備え、上記受信用
電磁結合手段と上記受信用コンデンサとから成る並列回
路を、ほぼ上記第２の信号周波数で共振させる、ことを
特徴とするものである。
装置の信号受信手段は、電磁誘導により信号電流を受信
する受信用電磁結合手段と、この受信用電磁結合手段に
並列に接続した受信用コンデンサとを備え、上記受信用
電磁結合手段と上記受信用コンデンサとから成る並列回
路を、ほぼ上記第２の信号周波数で共振させる、ことを
特徴とするものである。
【００１０】第３の発明に係る移動体の給電線重畳通信
装置は、送信用コンデンサの静電容量値をＣ2，上記送
信用電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，上記第２
の周波数値をｆ2とすると、（２πｆ2）2Ｌ4Ｃ2≒１の
関係を有することを特徴とするものである。
装置は、送信用コンデンサの静電容量値をＣ2，上記送
信用電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，上記第２
の周波数値をｆ2とすると、（２πｆ2）2Ｌ4Ｃ2≒１の
関係を有することを特徴とするものである。
【００１１】第４の発明に係る移動体の給電線重畳通信
装置は、送信用コンデンサの静電容量値をＣ2，送信用
電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，この送信用電
磁結合手段から見たインダクタンス値をＬT，第２の周
波数値をｆ2とすると、（２πｆ2）2｛Ｌ4ＬT／（Ｌ4＋
ＬT）｝Ｃ2≒１の関係を有する特徴とするものである。
装置は、送信用コンデンサの静電容量値をＣ2，送信用
電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，この送信用電
磁結合手段から見たインダクタンス値をＬT，第２の周
波数値をｆ2とすると、（２πｆ2）2｛Ｌ4ＬT／（Ｌ4＋
ＬT）｝Ｃ2≒１の関係を有する特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の一実施
の形態を図１から図５によって説明する。図１は移動体
の給電線重畳通信装置の全体構成図、図２は給電線の電
流波形図である。図１において、例えば１０ＫＨｚの第
１の周波数により方形波電圧を発生する電力発生手段と
しての電圧型のインバータ１００の出力にインバータ１
００の方形波電圧を、図２に示す正弦波にせしめるリア
クトル１０２とコンデンサ１０４とから成るＬＣフィル
タが設けられている。
の形態を図１から図５によって説明する。図１は移動体
の給電線重畳通信装置の全体構成図、図２は給電線の電
流波形図である。図１において、例えば１０ＫＨｚの第
１の周波数により方形波電圧を発生する電力発生手段と
しての電圧型のインバータ１００の出力にインバータ１
００の方形波電圧を、図２に示す正弦波にせしめるリア
クトル１０２とコンデンサ１０４とから成るＬＣフィル
タが設けられている。
【００１３】コンデンサ１０４の両端には、銅線などが
絶縁材料で被覆された給電線１０６により例えば長さ２
０〜１００ｍのループが形成されており、信号送出手段
としての信号送出回路１２０は、インバータ１００の出
力近傍に固定して設けられており、給電線１０６に沿っ
て移動可能な移動体１３０は、給電線１０６から電力及
び信号を非接触で受電及び受信される。
絶縁材料で被覆された給電線１０６により例えば長さ２
０〜１００ｍのループが形成されており、信号送出手段
としての信号送出回路１２０は、インバータ１００の出
力近傍に固定して設けられており、給電線１０６に沿っ
て移動可能な移動体１３０は、給電線１０６から電力及
び信号を非接触で受電及び受信される。
【００１４】信号送出回路１２０には、第２の周波数と
して例えば１０５ＫＨｚの信号電源（信号発生手段）１
２２を送信用コンデンサ１２４を介して、トロイダルコ
ア１２６に巻き回されたコイル１２８に接続されてい
る。トロイダルコア１２６の空間部には、給電線１０６
を貫通せしめて送信用電磁結合手段を形成して電磁誘導
作用により信号電流を図２に示すように電力電流に重畳
されるように構成されている。
して例えば１０５ＫＨｚの信号電源（信号発生手段）１
２２を送信用コンデンサ１２４を介して、トロイダルコ
ア１２６に巻き回されたコイル１２８に接続されてい
る。トロイダルコア１２６の空間部には、給電線１０６
を貫通せしめて送信用電磁結合手段を形成して電磁誘導
作用により信号電流を図２に示すように電力電流に重畳
されるように構成されている。
【００１５】移動体１３０には、給電線１０６から電力
を非接触で受電する受電手段としての受電部１４０と、
信号送出回路１２０からの信号を給電線１０６を介して
非接触で受信する信号受信手段としての信号受信部１５
０とを備えており、受電部１４０には、E字型に形成さ
れたフェライトから成るコア１４２を有し、コア１４４
の各凹部には給電線１０６を各1本挿通し、中央突出部
にコイル１４４が巻き回されており、コイル１４４の両
端が負荷１４６及びコンデンサ１４８に接続されること
で、給電線１０６を流れる高周波電流が生成する交番磁
界をコイル１４４に誘導して電力周波数においてコンデ
ンサ１４８と並列共振させて負荷１４６に非接触で電力
を供給するように構成されている。
を非接触で受電する受電手段としての受電部１４０と、
信号送出回路１２０からの信号を給電線１０６を介して
非接触で受信する信号受信手段としての信号受信部１５
０とを備えており、受電部１４０には、E字型に形成さ
れたフェライトから成るコア１４２を有し、コア１４４
の各凹部には給電線１０６を各1本挿通し、中央突出部
にコイル１４４が巻き回されており、コイル１４４の両
端が負荷１４６及びコンデンサ１４８に接続されること
で、給電線１０６を流れる高周波電流が生成する交番磁
界をコイル１４４に誘導して電力周波数においてコンデ
ンサ１４８と並列共振させて負荷１４６に非接触で電力
を供給するように構成されている。
【００１６】信号受信部１５０には、コア１４４と同様
な形状、材料から成るコア１５２を有し、中央突出部に
コイル１５４が巻き回されており、コイル１５４の両端
が信号受信回路１５６に接続されることで、給電線１０
６を流れる高周波電流が生成する交番磁界を電磁誘導に
よりコイル１５４に誘導せしめる受信用電磁結合手段を
成し、このコイル１５４の出力が信号受信回路１５６に
供給されるように構成されている。
な形状、材料から成るコア１５２を有し、中央突出部に
コイル１５４が巻き回されており、コイル１５４の両端
が信号受信回路１５６に接続されることで、給電線１０
６を流れる高周波電流が生成する交番磁界を電磁誘導に
よりコイル１５４に誘導せしめる受信用電磁結合手段を
成し、このコイル１５４の出力が信号受信回路１５６に
供給されるように構成されている。
【００１７】かかる構成の電気的な等価回路を図３によ
って説明する。図３において、Ｌ2は給電線１０６の給
電線等価コイル、Ｌ4は送信用コイル１２８と給電線１
０６との送信側相互誘導を示す送信側等価コイル、Ｌ5
は電力受電コイル１４４と給電線１０６との受電側相互
誘導を示す受電部側等価コイル、Ｌ6は信号受信コイル
１５４と給電線１０６との受信側相互誘導を示す受信側
等価コイルである。なお、受電部側コイルＬ5とコンデ
ンサＣ3とにより並列共振回路Ｐｗが形成されている。
って説明する。図３において、Ｌ2は給電線１０６の給
電線等価コイル、Ｌ4は送信用コイル１２８と給電線１
０６との送信側相互誘導を示す送信側等価コイル、Ｌ5
は電力受電コイル１４４と給電線１０６との受電側相互
誘導を示す受電部側等価コイル、Ｌ6は信号受信コイル
１５４と給電線１０６との受信側相互誘導を示す受信側
等価コイルである。なお、受電部側コイルＬ5とコンデ
ンサＣ3とにより並列共振回路Ｐｗが形成されている。
【００１８】かかる図３の等価回路を信号周波数におけ
る電気的な等価回路で示すと図４となる。図４の等価回
路になる理由は、図3において、インバータ１００は電
圧形のため短絡とみなせる。信号周波数１０５KHzに対
しては、コンデンサＣ1が短絡とみなせるのは、コンデ
ンサＣ1のインピーダンスが十分低いからである。並列
共振回路Ｐｗが短絡とみなせのは、並列共振回路Ｐｗは
電力周波数１０ＫＨｚで共振するようにしているので、
インピーダンスが十分低いからである。
る電気的な等価回路で示すと図４となる。図４の等価回
路になる理由は、図3において、インバータ１００は電
圧形のため短絡とみなせる。信号周波数１０５KHzに対
しては、コンデンサＣ1が短絡とみなせるのは、コンデ
ンサＣ1のインピーダンスが十分低いからである。並列
共振回路Ｐｗが短絡とみなせのは、並列共振回路Ｐｗは
電力周波数１０ＫＨｚで共振するようにしているので、
インピーダンスが十分低いからである。
【００１９】図３の等価回路を電力周波数における電気
的な等価回路で示すと図５となる。図５の等価回路にな
る理由は、図3において、送信側等価コイルＬ4が短絡と
みなせるのは、電力周波数１０ＫＨｚに対するインピー
ダンスは低いためである。また、送信用コンデンサＣ2
が開放とみせるのは、送信用コンデンサＣ2は送信側等
価コイルＬ4と信号周波数で共振させるので、静電容量
は十分低くなり、該インピーダンスは１／ωC2で、電力
周波数ではインピーダンスが高くなるからである。ま
た、受信側等価コイルＬ6が短絡とみなせるのは、イン
ダクタンスが十分小さく、該インピーダンスが電力周波
数において非常に小さくなるからである。なお、図５に
おいて、抵抗ＲＬは負荷１４６の等価抵抗である。
的な等価回路で示すと図５となる。図５の等価回路にな
る理由は、図3において、送信側等価コイルＬ4が短絡と
みなせるのは、電力周波数１０ＫＨｚに対するインピー
ダンスは低いためである。また、送信用コンデンサＣ2
が開放とみせるのは、送信用コンデンサＣ2は送信側等
価コイルＬ4と信号周波数で共振させるので、静電容量
は十分低くなり、該インピーダンスは１／ωC2で、電力
周波数ではインピーダンスが高くなるからである。ま
た、受信側等価コイルＬ6が短絡とみなせるのは、イン
ダクタンスが十分小さく、該インピーダンスが電力周波
数において非常に小さくなるからである。なお、図５に
おいて、抵抗ＲＬは負荷１４６の等価抵抗である。
【００２０】従って、図５の電気的な等価回路より、送
信側等価コイルＬ4が短絡とみなせ、且つ、送信用コン
デンサＣ2が開放とみなせるから電力電流Ｉｗが信号送
出回路１２０の信号電源１２２に流れ込みが極めて少な
くなるのである。
信側等価コイルＬ4が短絡とみなせ、且つ、送信用コン
デンサＣ2が開放とみなせるから電力電流Ｉｗが信号送
出回路１２０の信号電源１２２に流れ込みが極めて少な
くなるのである。
【００２１】次に、図４及び図５の電気的な等価回路の
妥当性を各コイルのインダクタンス，各コンデンサの静
電容量に数値を代入して確認する。図3において、コイ
ルＬ1のインダクタンスは２０μH、コンデンサＣ1の静
電容量はコイルＬ1とコンデンサＣ1とを電源周波数１０
ＫＨｚで共振させると、周知のＬＣ直列回路の共振周波
数ｆｒ=１／｛２π（Ｌ1Ｃ1）1/2｝より１２．７μFと
なる。給電線等価コイルＬ2のインダクタンスは例えば
長さが５０ｍの場合、実測値で５０μＨ、送信側等価コ
イルＬ4及び受信側等価コイルＬ6のインダクタンスは実
測値でそれぞれ3μH程度となる。
妥当性を各コイルのインダクタンス，各コンデンサの静
電容量に数値を代入して確認する。図3において、コイ
ルＬ1のインダクタンスは２０μH、コンデンサＣ1の静
電容量はコイルＬ1とコンデンサＣ1とを電源周波数１０
ＫＨｚで共振させると、周知のＬＣ直列回路の共振周波
数ｆｒ=１／｛２π（Ｌ1Ｃ1）1/2｝より１２．７μFと
なる。給電線等価コイルＬ2のインダクタンスは例えば
長さが５０ｍの場合、実測値で５０μＨ、送信側等価コ
イルＬ4及び受信側等価コイルＬ6のインダクタンスは実
測値でそれぞれ3μH程度となる。
【００２２】送信用コンデンサＣ2の静電容量は送信側
等価コイルＬ4と送信用コンデンサＣ２とを信号周波数
１０５ＫＨｚで共振させると、周知のＬＣ直列回路の共
振周波数ｆｒ=１／｛２π（Ｌ4Ｃ2）1/2｝より０．７７
μFとなる。受電側等価コイルＬ5は実測で１００μH、
コンデンサＣ3の静電容量は受電側等価コイルＬ5とコン
デンサＣ3とを電力周波数１０ＫＨｚで共振させると、
周知のＬＣ並列回路の共振周波数ｆｒ＝１／｛２π（１
／Ｌ5Ｃ3−Ｒ2／Ｌ5 2）1/2｝より2．5μFとなる。
等価コイルＬ4と送信用コンデンサＣ２とを信号周波数
１０５ＫＨｚで共振させると、周知のＬＣ直列回路の共
振周波数ｆｒ=１／｛２π（Ｌ4Ｃ2）1/2｝より０．７７
μFとなる。受電側等価コイルＬ5は実測で１００μH、
コンデンサＣ3の静電容量は受電側等価コイルＬ5とコン
デンサＣ3とを電力周波数１０ＫＨｚで共振させると、
周知のＬＣ並列回路の共振周波数ｆｒ＝１／｛２π（１
／Ｌ5Ｃ3−Ｒ2／Ｌ5 2）1/2｝より2．5μFとなる。
【００２３】次に、信号周波数１０５ＫＨｚにおける各
インピーダンス、すなわち、コンデンサＣ1とコイルＬ1
との並列共振回路Ｐｉの|ZＲｉ|、受電側並列回路Ｐｗ
の|Zｗ|、給電線等価コイルＬ2の|ZＬ2|を計算する。 |ZＲｉ|＝|ωL1/(1―ω2L1C1)|＝０．１２Ω・・・・（１） |Zｗ|＝|ωL5/(1―ω2L5C3)|＝０．６１Ω・・・・・（２） |ZＬ2|＝ωL2＝３３Ω・・・・・・（３）
インピーダンス、すなわち、コンデンサＣ1とコイルＬ1
との並列共振回路Ｐｉの|ZＲｉ|、受電側並列回路Ｐｗ
の|Zｗ|、給電線等価コイルＬ2の|ZＬ2|を計算する。 |ZＲｉ|＝|ωL1/(1―ω2L1C1)|＝０．１２Ω・・・・（１） |Zｗ|＝|ωL5/(1―ω2L5C3)|＝０．６１Ω・・・・・（２） |ZＬ2|＝ωL2＝３３Ω・・・・・・（３）
【００２４】よって、並列共振回路Ｐｉ及び受電側並列
回路Ｐｗのインピーダンスは、給電線等価コイルのイン
ピーダンスに比べて極めて低いので、並列共振回路Ｐｉ
及び受電側並列回路Ｐｗを短絡とみなすことができる。
回路Ｐｗのインピーダンスは、給電線等価コイルのイン
ピーダンスに比べて極めて低いので、並列共振回路Ｐｉ
及び受電側並列回路Ｐｗを短絡とみなすことができる。
【００２５】次に、電力周波数における各インピーダン
ス|Z|すなわち、給電線等価コイルＬ2の|ZＬ2|、送信側
等価コイルＬ4の|ZＬ4|、受信側等価コイルＬ6の|ZＬ
6|、送信用コンデンサＣ2の|ZＣ2|を計算する。
ス|Z|すなわち、給電線等価コイルＬ2の|ZＬ2|、送信側
等価コイルＬ4の|ZＬ4|、受信側等価コイルＬ6の|ZＬ
6|、送信用コンデンサＣ2の|ZＣ2|を計算する。
【００２６】 |ZＬ2|＝ωL2＝3．1Ω・・・・・・・・・・・・・（１０） |ZＬ4|＝|ZＬ6|＝ωL4＝ωL6＝0．１８８Ω・・（１１） |ZＣ2|＝|１／ωC2|＝２０Ω・・・・・・・・・・（１２）
【００２７】よって、送信側等価コイルＬ4のインピー
ダンスは、給電線等価コイルＬ2のインピーダンスに対
して無視できるので、送信側等価コイルＬ4の回路は短
絡とみなせる。送信用コンデンサＣ2のインピーダンス
は、送信側等価コイルＬ4のインピーダンスに比べて極
めて大きいので、解放とみなすことができる。
ダンスは、給電線等価コイルＬ2のインピーダンスに対
して無視できるので、送信側等価コイルＬ4の回路は短
絡とみなせる。送信用コンデンサＣ2のインピーダンス
は、送信側等価コイルＬ4のインピーダンスに比べて極
めて大きいので、解放とみなすことができる。
【００２８】また、図１において、信号受信回路１５６
の入力部に並列に受信用コンデンサ２００を接続して、
この受信用コンデンサ２００を受信側等価コイルＬ6と
並列回路を成して、信号周波数により共振させるように
構成にすれば、信号受信回路１５６の受信レベルが増大
するため、より信頼性の高い信号の送受信が可能とな
る。
の入力部に並列に受信用コンデンサ２００を接続して、
この受信用コンデンサ２００を受信側等価コイルＬ6と
並列回路を成して、信号周波数により共振させるように
構成にすれば、信号受信回路１５６の受信レベルが増大
するため、より信頼性の高い信号の送受信が可能とな
る。
【００２９】実施の形態２．この発明の他の実施の形態
を図４によって説明する。図４おいて、送信用コンデン
サＣ2と送信側等価コイルＬ4は周波数ｆｒ=１／｛２π
（Ｌ4Ｃ2）1/2｝を信号周波数で送信するように構成さ
れている。かかる構成によれば、給電線１０６を流れる
信号周波数における電流Ｉ3は給電線等価コイルＬ2及び
受信側等価コイルＬ6のインダクタンスには無関係にな
る。かかる理由を以下に説明する。
を図４によって説明する。図４おいて、送信用コンデン
サＣ2と送信側等価コイルＬ4は周波数ｆｒ=１／｛２π
（Ｌ4Ｃ2）1/2｝を信号周波数で送信するように構成さ
れている。かかる構成によれば、給電線１０６を流れる
信号周波数における電流Ｉ3は給電線等価コイルＬ2及び
受信側等価コイルＬ6のインダクタンスには無関係にな
る。かかる理由を以下に説明する。
【００３０】図４において、信号電流Ｉ3は下記とな
る。 Ｉ3＝Ｉ1×Ｚ2／（Ｚ2＋Ｚ3）・・・・・・・・・・・・・・・（２０） ここに、Ｉ1＝Ｅ／Ｚ0，Ｚ2＝ｊωＬ4，Ｚ3＝ｊω（Ｌ2＋Ｌ6） Ｚ0＝(１／ｊωＣ2）＋｛（−ω2L4ＬT／（Ｚ2＋Ｚ3)}・・・（２１） （２πｆ2）2Ｌ4Ｃ2≒１の関係を有すると、 よって、Ｉ3＝Ｅ／（ｊωＣ2）・・・・・・・・・・・・・・・・（２２）
る。 Ｉ3＝Ｉ1×Ｚ2／（Ｚ2＋Ｚ3）・・・・・・・・・・・・・・・（２０） ここに、Ｉ1＝Ｅ／Ｚ0，Ｚ2＝ｊωＬ4，Ｚ3＝ｊω（Ｌ2＋Ｌ6） Ｚ0＝(１／ｊωＣ2）＋｛（−ω2L4ＬT／（Ｚ2＋Ｚ3)}・・・（２１） （２πｆ2）2Ｌ4Ｃ2≒１の関係を有すると、 よって、Ｉ3＝Ｅ／（ｊωＣ2）・・・・・・・・・・・・・・・・（２２）
【００３１】従って、上記（２２）式より、給電線１０
６に流れる信号電流Ｉ3は信号電源の電圧E、信号周波
数，送信用コンデンサＣ2の静電容量のみで決まる一定
電流となり、信号回路から見たインピーダンスを低くす
ることができ、給電線１０６のインピーダンスとは無関
係に、低いレベルの信号電圧値でも大きな信号電流を給
電線１０６に重畳することができるため、小型化で信頼
性の高い信号受信回路を得ることができる。
６に流れる信号電流Ｉ3は信号電源の電圧E、信号周波
数，送信用コンデンサＣ2の静電容量のみで決まる一定
電流となり、信号回路から見たインピーダンスを低くす
ることができ、給電線１０６のインピーダンスとは無関
係に、低いレベルの信号電圧値でも大きな信号電流を給
電線１０６に重畳することができるため、小型化で信頼
性の高い信号受信回路を得ることができる。
【００３２】また、送信用コンデンサの静電容量値をＣ
2，上記送信用電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，
この送信用電磁結合手段から見たインダクタンス値、す
なわち、例えば給電線等価コイルのインダクタンス値、
受電側等価コイルＬ5等の和をＬT，上記第２の周波数値
をｆ2とすると、（２πｆ2）2｛Ｌ4ＬT／（Ｌ4＋
ＬT）｝Ｃ2≒１の関係を有するように構成すれば、信号
電源から見たインピーダンスは非常に低い電圧で信号を
送ることができ、効率良く信号電流を給電線１０６に重
畳することができる。
2，上記送信用電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，
この送信用電磁結合手段から見たインダクタンス値、す
なわち、例えば給電線等価コイルのインダクタンス値、
受電側等価コイルＬ5等の和をＬT，上記第２の周波数値
をｆ2とすると、（２πｆ2）2｛Ｌ4ＬT／（Ｌ4＋
ＬT）｝Ｃ2≒１の関係を有するように構成すれば、信号
電源から見たインピーダンスは非常に低い電圧で信号を
送ることができ、効率良く信号電流を給電線１０６に重
畳することができる。
【００３３】なお、電力周波数を１０KHz、信号周波数
を１０５KHzに設定したが、以下の理由による。第１
に、電力周波数に対して信号周波数を１０倍以上にとれ
ば電力に重畳された信号波をフィルタ等で十分に分離す
ることが可能である。第２に、信号周波数を電力周波数
の整数倍にしないのは電力周波数の整数倍の高調波成分
が給電線１０６に流れるため、信号周波数との合致を防
ぐためである。
を１０５KHzに設定したが、以下の理由による。第１
に、電力周波数に対して信号周波数を１０倍以上にとれ
ば電力に重畳された信号波をフィルタ等で十分に分離す
ることが可能である。第２に、信号周波数を電力周波数
の整数倍にしないのは電力周波数の整数倍の高調波成分
が給電線１０６に流れるため、信号周波数との合致を防
ぐためである。
【００３４】
【発明の効果】第1の発明によれば、移動体を走行させ
る走行レールに沿って設けられると共に、上記移動体に
電流を供給する給電線と、上記移動体に供給する第１の
周波数で交流電力を発生する電力発生手段と、この電力
発生手段の電圧の特定周波数を濾過すると共に、上記給
電線に電流を流すフィルター手段と、上記移動体に設け
られると共に、上記給電線から電磁誘導により電力を受
け取る受電手段と、上記第１の周波数よりも高い第２の
周波数の信号電圧を発生する信号発生手段と、この信号
発生手段の該信号電圧を、送信用コンデンサを介して上
記給電線に流れる電流に電磁誘導により重畳させる送信
用電磁結合手段と、上記移動体に設けられると共に、上
記給電線から電磁誘導により上記信号電流を受信する信
号受信手段とを備えたので、信号発生手段から信号が安
定して給電線を介して送信できると共に、移動体におけ
るＳ／Ｎ比が高く、信号発生手段のパワーが少なくても
良いという効果がある。
る走行レールに沿って設けられると共に、上記移動体に
電流を供給する給電線と、上記移動体に供給する第１の
周波数で交流電力を発生する電力発生手段と、この電力
発生手段の電圧の特定周波数を濾過すると共に、上記給
電線に電流を流すフィルター手段と、上記移動体に設け
られると共に、上記給電線から電磁誘導により電力を受
け取る受電手段と、上記第１の周波数よりも高い第２の
周波数の信号電圧を発生する信号発生手段と、この信号
発生手段の該信号電圧を、送信用コンデンサを介して上
記給電線に流れる電流に電磁誘導により重畳させる送信
用電磁結合手段と、上記移動体に設けられると共に、上
記給電線から電磁誘導により上記信号電流を受信する信
号受信手段とを備えたので、信号発生手段から信号が安
定して給電線を介して送信できると共に、移動体におけ
るＳ／Ｎ比が高く、信号発生手段のパワーが少なくても
良いという効果がある。
【００３５】第２の発明によれば、第１の発明の効果に
加え、信号受信手段は、電磁誘導により信号電流を受信
する受信用電磁結合手段と、この受信用電磁結合手段に
並列に接続した受信用コンデンサとを備え、受信用電磁
結合手段と上記受信用コンデンサとから成る並列回路
を、ほぼ上記第２の信号周波数で共振させたので、受信
用電磁結合手段と受信用コンデンサとから成る並列回路
を、ほぼ第２の信号周波数で共振させたので、給電線を
介して送信された信号の受信電圧値のレベルが増大でき
るという効果がある。
加え、信号受信手段は、電磁誘導により信号電流を受信
する受信用電磁結合手段と、この受信用電磁結合手段に
並列に接続した受信用コンデンサとを備え、受信用電磁
結合手段と上記受信用コンデンサとから成る並列回路
を、ほぼ上記第２の信号周波数で共振させたので、受信
用電磁結合手段と受信用コンデンサとから成る並列回路
を、ほぼ第２の信号周波数で共振させたので、給電線を
介して送信された信号の受信電圧値のレベルが増大でき
るという効果がある。
【００３６】第３の発明によれば、第１又は第２の発明
の効果に加え、送信用コンデンサの静電容量値をＣ2，
送信用電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，第２の
周波数値をｆ2とすると、（２πｆ2）2Ｌ4Ｃ2≒１の関
係を有するようにしたので、電力発生手段からの電力電
流が送信用電磁結合手段を介して信号発生手段に流れ込
みにくくなるという効果がある。
の効果に加え、送信用コンデンサの静電容量値をＣ2，
送信用電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，第２の
周波数値をｆ2とすると、（２πｆ2）2Ｌ4Ｃ2≒１の関
係を有するようにしたので、電力発生手段からの電力電
流が送信用電磁結合手段を介して信号発生手段に流れ込
みにくくなるという効果がある。
【００３７】第４の発明によれば、第１又は第２の発明
の効果に加え、送信用コンデンサの静電容量値をＣ2，
送信用電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，この送
信用電磁結合手段から見たインダクタンス値をＬT，第
２の周波数値をｆ2とすると、（２πｆ2）2｛Ｌ4ＬT／
（Ｌ4＋ＬT）｝Ｃ2≒１の関係を有するようにしたの
で、信号発生手段から発生する電圧が小さくても、大き
な信号電流を給電線に重畳できるから、給電線を介して
送信された信号の受信電圧値のレベルが増大できるとい
う効果がある。
の効果に加え、送信用コンデンサの静電容量値をＣ2，
送信用電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，この送
信用電磁結合手段から見たインダクタンス値をＬT，第
２の周波数値をｆ2とすると、（２πｆ2）2｛Ｌ4ＬT／
（Ｌ4＋ＬT）｝Ｃ2≒１の関係を有するようにしたの
で、信号発生手段から発生する電圧が小さくても、大き
な信号電流を給電線に重畳できるから、給電線を介して
送信された信号の受信電圧値のレベルが増大できるとい
う効果がある。
【図１】 この発明の一実施の形態による移動体の給電
線重畳通信装置の全体構成図である。
線重畳通信装置の全体構成図である。
【図２】 図１に示す電力電流に送信信号を重畳させた
電流波形図である。
電流波形図である。
【図３】 図１に示す移動体の給電線重畳通信装置の電
気的な等価回路である。
気的な等価回路である。
【図４】 図３に示す信号周波数における電気的な等価
回路である。
回路である。
【図５】 図３に示す電力周波数における電気的な等価
回路。
回路。
１００ インバータ（電力発生手段）、１０６ 給電
線、１２２ 信号電源（信号発生手段）、１２４ 送信
用コンデンサ、１３０ 移動体、１４０ 受電部（受電
手段）、１５０ 信号受信部（信号受信手段）、２００
受信用コンデンサ。
線、１２２ 信号電源（信号発生手段）、１２４ 送信
用コンデンサ、１３０ 移動体、１４０ 受電部（受電
手段）、１５０ 信号受信部（信号受信手段）、２００
受信用コンデンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 5/00 Ｈ０４Ｂ 5/00 Ｚ Ｈ０４Ｒ 3/04 １０２ Ｈ０４Ｒ 3/04 １０２ Ｆターム(参考） 5H161 AA01 CC20 DD16 5K012 AB02 AB12 AB17 AC02 AC08 AC10 AE13 BA03 5K046 AA03 BA07 CC08 CC09 CC16 CC17 PP01 PP08 PS03 PS06 PS16 PS17 PS22 YY04
Claims (4)
- 【請求項１】 移動体を走行させる走行レールに沿って
設けられると共に、上記移動体に電流を供給する給電線
と、 上記移動体に供給する第１の周波数で交流電力を発生す
る電力発生手段と、この電力発生手段の電圧の特定周波
数を濾過すると共に、上記給電線に電流を流すフィルタ
ー手段と、 上記移動体に設けられると共に、上記給電線から電磁誘
導により電力を受け取る受電手段と、 上記第１の周波数よりも高い第２の周波数の信号電圧を
発生する信号発生手段と、 この信号発生手段の該信号電圧を、送信用コンデンサを
介して上記給電線に流れる電流に電磁誘導により重畳さ
せる送信用電磁結合手段と、 上記移動体に設けられると共に、上記給電線から電磁誘
導により上記信号電流を受信する信号受信手段と、 を備えたことを特徴とする移動体の給電線重畳通信装
置。 - 【請求項２】 上記信号受信手段は、上記電磁誘導によ
り信号電流を受信する受信用電磁結合手段と、この受信
用電磁結合手段に並列に接続した受信用コンデンサとを
備え、 上記受信用電磁結合手段と上記受信用コンデンサとから
成る並列回路を、ほぼ上記第２の信号周波数で共振させ
る、 ことを特徴とする請求項１に記載の移動体の給電線重畳
通信装置。 - 【請求項３】 上記送信用コンデンサの静電容量値をＣ
2，上記送信用電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，
上記第２の周波数値をｆ2とすると、 （２πｆ2）2Ｌ4Ｃ2≒１の関係を有することを特徴とす
る請求項１又は２に記載の移動体の給電線重畳通信装
置。 - 【請求項４】 上記送信用コンデンサの静電容量値をＣ
2，上記送信用電磁結合手段のインダクタンス値をＬ4，
この送信用電磁結合手段から見たインダクタンス値をＬ
T，上記第２の周波数値をｆ2とすると、 （２πｆ2）2｛Ｌ4ＬT／（Ｌ4＋ＬT）｝Ｃ2≒１の関係
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の移動
体の給電線重畳通信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32163498A JP3473455B2 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 移動体の給電線重畳通信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32163498A JP3473455B2 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 移動体の給電線重畳通信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000151479A true JP2000151479A (ja) | 2000-05-30 |
| JP3473455B2 JP3473455B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=18134703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32163498A Expired - Fee Related JP3473455B2 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 移動体の給電線重畳通信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3473455B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002065657A (ja) * | 2000-09-05 | 2002-03-05 | Hitachi Medical Corp | Ｘ線ｃｔ装置 |
| FR2814406A1 (fr) * | 2000-09-27 | 2002-03-29 | Simon Cynober | Installation de detection de la rupture des conducteurs d'une ligne aerienne de contact pour vehicule a traction electrique |
| WO2003063381A1 (de) * | 2002-01-24 | 2003-07-31 | Ascom Powerline Communications Ag | Koppelvorrichtung |
| JP2004517545A (ja) * | 2000-12-28 | 2004-06-10 | アンビエント・コーポレイション | 電力伝送ケーブルへのデータ信号の誘導結合 |
| JP2009018598A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | East Japan Railway Co | 保守用車両の踏切り警報音制御装置 |
| JP2009135631A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Sony Corp | 通信システム並びに通信装置 |
| JP2010506274A (ja) * | 2006-10-09 | 2010-02-25 | レジック・アイデントシステムズ・アクチェンゲゼルシャフト | リード／ライトデバイスを動作させるデバイス及び方法 |
| JP2011082938A (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Tetsuaki Araki | ダイナミックスピーカーの歪低減方式 |
| JP2014096718A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Denso Corp | 通信システム |
-
1998
- 1998-11-12 JP JP32163498A patent/JP3473455B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002065657A (ja) * | 2000-09-05 | 2002-03-05 | Hitachi Medical Corp | Ｘ線ｃｔ装置 |
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| EP1193109A1 (fr) * | 2000-09-27 | 2002-04-03 | Simon Cynober | Installation de détection de la rupture des conducteurs d'une ligne aérienne de contact pour véhicule à traction électrique |
| JP2004517545A (ja) * | 2000-12-28 | 2004-06-10 | アンビエント・コーポレイション | 電力伝送ケーブルへのデータ信号の誘導結合 |
| JP2011172259A (ja) * | 2000-12-28 | 2011-09-01 | Ambient Corp | データ通信ネットワークおよび通信方法 |
| WO2003063381A1 (de) * | 2002-01-24 | 2003-07-31 | Ascom Powerline Communications Ag | Koppelvorrichtung |
| JP2010506274A (ja) * | 2006-10-09 | 2010-02-25 | レジック・アイデントシステムズ・アクチェンゲゼルシャフト | リード／ライトデバイスを動作させるデバイス及び方法 |
| JP2009018598A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | East Japan Railway Co | 保守用車両の踏切り警報音制御装置 |
| JP2009135631A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Sony Corp | 通信システム並びに通信装置 |
| JP2011082938A (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Tetsuaki Araki | ダイナミックスピーカーの歪低減方式 |
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