JP2009241645A - 非接触式給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】環境変化によってもメンテナンス工程を削減できる非接触式給電システムを提供する。
【解決手段】躯体側に固定的に設置されたレールと、レールに走行可能に案内支持される移動体と、レールに沿って配索され高周波電流が流される給電線と、移動体に伴って移動し給電線から受け渡される電流で移動体を駆動する受電ブロックと、を備え、受電ブロックは、給電線に非接触状態で配置される受電子を有し、給電線と受電ブロックとの間の電流受け渡しを、給電線に発生する磁界による電磁誘導によって受電子に誘導電流を発生させて行う非接触式給電システムにおいて、給電線を接続するジョイナーは、第１給電線が挿入される第１挿入部８１Ａ及び第２給電線の第２挿入部８１Ａが挿通する構成とされ、一方の第１挿入部８１Ａは他方の第２挿入部８１Ａに向かうほどその径が小さくされ、他方の第２挿入部８１Ａは他方の第１挿入部８１Ａに向かうほどその径が小さくされている。
【選択図】図５

Description

本発明は、非接触式給電システムにより受け渡される電流を駆動源として移動体を走行させるトロリーシステムのために電力供給を行う非接触式給電システムに関する。

従来では天井クレーンやモノレールなどのトロリーシステムにあって、自走式ホイストや搬送台車などの移動体に駆動源となる電気を供給するにあたって給電システムが用いられる。給電システムは、ホイストを走行させるレールに沿って配索した給電ダクト（給電線）とホイスト側に設けた集電子（ブラシ）との間で電流を受け渡しするようになっており、ブラシで受け取った電流で移動体を走行駆動する。このとき、一般的には、給電システムとしてブラシが給電線に常時接触する接触式給電システムが用いられる（例えば、特許文献１参照）。

ところが、接触式給電システムでは、ブラシが給電線に常時接触しつつ移動するため、ブラシや給電線に摩耗が発生して定期的に交換する必要があり、ランニングコストが高いものとなる。

このため、近年では、給電線に高周波電流を流して、その給電線の周りに発生する磁界による電磁誘導によって、その給電線に非接触状態で近接させた受電子に誘導電流を発生させるようにした非接触式給電システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−２５５２７９号公報 特開平１１−４５０２号公報

しかしながら、上述の非接触式給電システムは、設置される場所が工場などとなる場合には、室内温度の幅が大きくなり、給電線が膨張することや、逆に給電線が縮むことが避けられない。そして、この給電線の伸縮が発生すると給電線の断線となり、メンテナンスをしなければならない問題がある。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、非接触式給電システムの環境変化によってもメンテナンス工程を削減できる非接触式給電システムを提供することを目的とする。

本願発明は、躯体側に固定的に設置されたレールと、前記レールに走行可能に案内支持される移動体と、前記レールに沿って配索され高周波電流が流される給電線と、前記移動体に伴って移動し前記給電線から受け渡される電流で前記移動体を駆動する受電ブロックとを備え、前記受電ブロックは、前記給電線に非接触状態で配置される受電子を有し、前記給電線と前記受電ブロックとの間の電流受け渡しを、前記給電線に発生する磁界による電磁誘導によって前記受電子に誘導電流を発生させて行う非接触式給電システムである。

このような非接触式給電システムにおいて、第１給電線と第２給電線との接続機構を有し、当該接続機構のうちの第１給電線が挿入される第１挿入部及び前記第２給電線の第２挿入部が挿通する構成とされ、当該第１挿入部は第２挿入部に向かうほどその径が小さくされ、当該第２挿入部は第１挿入部に向かうほどその径が小さくされていることを特徴とする。

また、この非接触式給電システムは、第１給電線と第２給電線との接続機構を有し、当該接続機構のうちの第１給電線の第１接続部と前記第２給電線の第２接続部との間隔が可変とされた構造となっていることを特徴とする。

本発明によれば、第１給電線の第１接続部と前記第２給電線の第２接続部との間隔が可変とされた構造となっている、又は、第１挿入部は第２挿入部に向かうほどその径が小さくされ且つ第２挿入部は第１挿入部に向かうほどその径が小さくされているので、非接触式給電システムの環境変化によって給電線が伸縮してもメンテナンス工程を削減できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１〜図６は本発明にかかる非接触式給電システムを用いたトロリーシステムの実施形態を示し、図１はトロリーシステムの全体を示す概略構成図、図２は図１中II−II線に沿った拡大断面図であり、図３は給電線の接続端部を示す拡大斜視図、図４は給電線を接続する接続具の拡大斜視図である。

図１に示すように、本実施形態のトロリーシステム１は、図示省略した移動体用レールに沿って移動可能な移動体３と、この移動体３に電力を供給する非接触式給電システム４と、を備えている。

移動体３を案内する移動体用レールは、図示省略した工場や倉庫などの躯体に固定して設置される。そして、移動体３は、非接触式給電システム４から供給された電力によってモータ３１を駆動して、所定の仕事を行う。移動体３は、例えば移動体用レールに沿った走行や図示省略したチェーンブロックの作動、搬送ベルトの駆動などを行なう。

非接触式給電システム４は、レール２と、このレール２に沿って配索され電源５から高周波電流が流される複数の給電線６と、移動体３に従動し給電線６から受け渡される電流を移動体３に供給する受電ブロック７と、を備える。この非接触式給電システム４は、電磁誘導によって給電線６に接触することなく給電線６から電力を受け取ることができるようになっている。

受電ブロック７は、移動体３に固定されて移動体３に牽引されるようになっている。これにより受電ブロック７は、移動体３に牽引されることでレール２に沿って移動する。

受電ブロック７は、給電線６に非接触状態で配置される受電子としてのコア７１を有している。コア７１は、図２に示すように、給電線６を側方から跨るように断面ほぼＵ字状の外郭７１ｓを有する。その外郭７１ｓの内部には、給電線６の両側方に位置するように一対のコイル７１ｐ、７１ｍが対向配置されている。これによりコア７１は電磁ピックアップを構成している。なお、コイル７１ｐ、７１ｍは、給電線６に可能な限り近接させることが好ましい。そして、電源５から給電線６に高周波電流が供給されることにより、給電線６の周囲には、供給された高周波電流の周波数に応じた磁界ＭＦの発生現象が発生し、それが磁束密度の変化となってコイル７１ｐ、７１ｍに誘導電流が発生する。

そして、コイル７１ｐ、７１ｍに発生した電流は、図１に示すように、受電ブロック７に内蔵した共振回路７２で安定化され、定電圧回路７３を介して移動体３に設けられたインバータ３２に供給され、モータ３１に供給するようになっている。

給電線６は、図３に示すように、導体部６１と、この導体部６１を中心部に埋設した絶縁部６２と、によって所定長さの長尺体として形成される。給電線６は配索される長さに応じて複数本を繋いで使用される。

導体部６１は、チャンネル状の小径管６１ａと大径管６１ｂとをほぼ同心円状に配置した二重管構造となっている。小径管６１ａの開放部６１ｃと大径管６１ｂの開放部６１ｄとは、同方向に配置されている。そして、小径管６１ａと大径管６１ｂとは、開放部６１ｃ、６１ｄとは反対側で連結リブ６１ｅを介して互いに連結される。

絶縁部６２は、柔軟な合成樹脂などで形成される。この絶縁部６２に導体部６１をインサートして押出し成型することにより、所定長さの給電線６を連続的に成形することができる。

絶縁部６２は、全体的にほぼ断面矩形状に形成されている。絶縁部６２は、導体部６１の開放部６１ｃ、６１ｄが配置された側（図中上方）が小さな幅Ｗ１となる幅狭部６２ａとなっている。また、絶縁部６２は、開放部６１ｃ、６１ｄの反対側（図中下方）が大きな幅Ｗ２となる幅広部６２ｂとなり、それら両者間に段差部６２ｃが形成される。ここで、幅狭部６２ａの外方（図中上方）角部は面取りされている。幅広部６２ｂの外方（図中下方）角部には、その幅広部６２ｂの面方向に若干突出する凸部６２ｄが幅方向に一対突設されている。

そして、図１に示すように、給電線６同士は、レール２に沿って配索される際、ジョイナー８、Ｌ型ジョイナー８Ａ、エンドジョイナー８Ｂなどの接続具を介して繋げられる。

ここで、レール２には、移動体３の予め設定した走行経路に沿って直線部分、折曲部分および湾曲部分などが形成され、これに伴って給電線６もレール２の直線部分は直線状配索部分６Ａとなり、折曲部分は折曲状配索部分６Ｂとなり、かつ、湾曲部分は湾曲状配索部分６Ｃとなる。従って、給電線６の直線状配索部分６Ａはジョイナー８によって接続され、折曲状配索部分６ＣはＬ型ジョイナー８Ａによって接続される。また、給電線６は往路側電線６ｍと復路側電線６ｎとがほぼ平行して配索されることになるが、それら両線６ｍ、６ｎの終端部同士はエンドジョイナー８Ｂで接続される。

電線ハンガー９は、図２に示すように、一対の平行配置される給電線６を保持する保持アーム９１、９２と、これら保持アーム９１、９２の基端部同士を連結する連結部９３と、によってほぼＵ字状に形成され、それぞれの保持アーム９１、９２の先端部に給電線６を保持する保持部９１Ｈ、９２Ｈを有して構成されている。保持部９１Ｈ、９２Ｈは、給電線６の外側形状、つまり、絶縁部６２の外側断面形状にほぼ沿った内側形状に形成され、保持部９１Ｈ、９２Ｈによって給電線６をガタ無く密接して保持する。

ここで、図１では、保持アーム９１、９２の長さを、便宜上、ほぼ等しい状態で示してあるが、実際には図２に示すように、往路側電線６ｍを保持する保持アーム９１が、復路側電線６ｎを保持する保持アーム９２よりも長く形成され、コア７１が復路側の線６ｍをスペース的に余裕をもって通過できるようになっている。

［ジョイナー８の具体的な説明］
このような非接触式給電システムにおいて、ジョイナー８は、図４〜図９に示すように構成される。

このジョイナー８は、相互の給電線６（第１給電線と第２給電線）との接続機構として機能するものである。このジョイナー８は、図４に示すように、図中奥から第１給電線６が挿入される第１挿入部及び図中手前から第２給電線６が挿入される第２挿入部が挿通する挿通穴８１Ａを備えた導線挿入部８Ａを備えている。この導線挿入部８Ａは、第１給電線６と第２給電線６とを支持する電線ハンガー９に接続されている。また、電線ハンガー９は、導線挿入部８Ａを支持するジョイナ支持部９ａとレール２へのジョイナ固定部９ｂとレール２にネジ止めされるためのジョイナ固定穴９ｃとを備えている。

なお、本例においては、電線ハンガー９と一体化したジョイナー８を示したが、後述の図５，６に示すような構成であれば、電線ハンガー９と一体化ではなくても良い。

そして、このようなジョイナー８は、その内部構造が、図５に示すようになっている。すなわち、挿通穴８１Ａの一方端の第１挿入部（図中Ａと示す範囲）は、他方端の第２挿入部に向かうほどその径が小さくされ、逆に、挿通穴８１Ａの他方端の第２挿入部は、一方端の第１挿入部に向かうほどその径が小さくされている形状となっている。このような形状の内部導体８Ａａに対し、その端部が絶縁部６２をむいて導体部６１がむき出しになった第１給電線６が挿入された場合、絶縁部６２を内径方向に圧接するように第１給電線６を固定する。そして、第１給電線６が導線挿入部８Ａに保持されている状態で、導体部６１を内部導体８Ａａに接触させることで、相互の給電線６の導通を維持する。

第１給電線６が導線挿入部８Ａに挿入された状態で、例えば周囲環境が高温となると、図６に実線で示す第１給電線６が、図６に点線で示すように径が小さくなり長さ方向に伸びる現象が発生する。このとき、導線挿入部８Ａの内部では、第１給電線６が内部導体８Ａａの内部方向に伸びるが、内部導体８Ａａが変形可能な導体で構成されているので、第１給電線６が内部導体８Ａａの内部方向に伸びることが可能である。この内部導体８Ａａが内部方向に伸びると、挿通穴８１Ａ内部が、他方端となるほどその内径が小さくなっていることから、内部導体８Ａａと導体部６１との導通は常に取れていることとなる。

したがって、このようなジョイナー８を備えた非接触式給電システムによれば、第１挿入部は第２挿入部に向かうほどその径が小さくされ且つ第２挿入部は第１挿入部に向かうほどその径が小さくされているので、非接触式給電システムの環境変化によって給電線６が伸縮してもメンテナンス工程を削減できる。

なお、非接触式給電システムの周囲環境が、高温状態から通常に戻った場合には、給電線６は元の状態に戻ることとなり、導線挿入部８Ａ内では、給電線６が戻る方向に縮むこととなる。このとき、内部導体８Ａａは、導体部６１と当接するように、元の状態に戻ることによって、通常温度となっても給電線６相互の通電を維持できることとなる。

また、ジョイナー８の他の構成としては、導線挿入部８Ａ内部が図６に示すような構成を採用しなくても、図７〜図９のような構成によって、給電線６の伸縮が発生しても給電線６相互の通電を維持できる。

図７（ａ）に斜視図を示し、図７（ｂ）に断面図を示すように、ジョイナー８の導線挿入部８Ｂが、電線ハンガー９に対してスライド可能に嵌め込まれている。この電線ハンガー９は、導線挿入部８Ｂをスライド可能に保持するジョイナ保持部９ｄと、ジョイナ固定穴９ｃと、ジョイナ固定部９ｂとを備えている。

このジョイナ保持部９ｄは、図８に示すように、導線挿入部８Ｂに対して給電線６が挿入される方向Ａ（図７（ａ）も参照）と同じ方向に、導線挿入部８Ｂをスライドさせる。すなわち、第１給電線６と第２給電線６との接続機構としてのジョイナー８は、第１給電線６Ａが挿入された第１接続部８＿１と第２給電線６Ｂが挿入された第２接続部８＿２との間隔が可変とされる構造となっている。

また、ジョイナ保持部９ｄの底部には、外部遮蔽体８Ｂｂの下部から露呈した内部導体８Ｂａと摺接する導通板８２が設けられている。この導通板８２は、図９に上面図を示すように、ジョイナ保持部９ｄで第１接続部８＿１及び第２接続部８＿２がスライドされる可動範囲に設けられている。このような内部導体８Ｂａと導通板８２とは、導線挿入部８Ｂがジョイナ保持部９ｄに沿ってスライドした状態で所定接圧で接触している状態となっている。

このようなジョイナー８において、例えば周囲環境が高温となると、第１給電線６Ａ、第２給電線６Ｂが伸びる現象が発生する。このとき、第１接続部８＿１及び第２接続部８＿２とはスライド可能な状態となっているので、第１給電線６Ａ、第２給電線６Ｂがその長さ方向に伸びるが、当該伸びた分だけ第１接続部８＿１及び第２接続部８＿２をスライドすることが可能である。この第１給電線６Ａ、第２給電線６Ｂが長さ方向に伸びた場合、それぞれの内部導体８Ｂａと導通板８２との接触が保持された状態でスライドすることから、内部導体８Ａａと導通板８２との導通は常に取れていることとなる。

したがって、このようなジョイナー８を備えた非接触式給電システムによれば、当該ジョイナー８を構成する第１接続部８＿１と第２接続部８＿２との間隔が可変とされた構造となっているので、非接触式給電システムの環境変化によって給電線６が伸縮してもメンテナンス工程を削減できる。

なお、非接触式給電システムの周囲環境が、高温状態から通常に戻った場合には、給電線６は元の状態に戻ることとなり、給電線６が戻る方向に縮むこととなる。このとき、第１接続部８＿１及び第２接続部８＿２は、それぞれの内部導体８Ｂａが導通板８２に接触した状態でスライドして元の位置に戻ることによって、通常温度となっても給電線６相互の通電を維持できることとなる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明の実施形態にかかるトロリーシステムの全体を示す概略構成図。 図１中II−II線に沿った拡大断面図。 本発明の実施形態にかかる給電線の接続端部を示す拡大斜視図。 本発明の実施形態にかかる給電線を接続する他のジョイナーの拡大斜視図。 図４に示したジョイナーの内部断面図。 周囲環境が高温となったときの図５に示したジョイナーの状態変化を示す断面図。 本発明の実施形態にかかる給電線を接続する他のジョイナーの拡大斜視図。 図７に示した他のジョイナーの動きを示す断面図。 図７に示した他のジョイナーの上面図。

符号の説明

１ トロリーシステム
２ レール
３ 移動体
４ 非接触式給電システム
５ 電源
６ 給電線
７ 受電ブロック
８ ジョイナー
８Ａ 導線挿入部
８Ａａ 内部導体
８Ｂ 導線挿入部
８Ｂａ 内部導体
８Ｂｂ 外部遮蔽体
９ 電線ハンガー
９ａ ジョイナ支持部
９ｂ ジョイナ固定部
９ｃ ジョイナ固定穴
９ｄ ジョイナ保持部
３１ モータ
３２ インバータ
６１ 導体部
６２ 底面
６２ 絶縁部
７１ コア
７２ 共振回路
７３ 定電圧回路
８１ 接続凹部
８２ 導通板
９１ 保持アーム
９３ 連結部

Claims (3)

1. 躯体側に固定的に設置されたレールと、
   前記レールに走行可能に案内支持される移動体と、
   前記レールに沿って配索され高周波電流が流される給電線と、
   前記移動体に伴って移動し前記給電線から受け渡される電流で前記移動体を駆動する受電ブロックと、を備え、
   前記受電ブロックは、前記給電線に非接触状態で配置される受電子を有し、前記給電線と前記受電ブロックとの間の電流受け渡しを、前記給電線に発生する磁界による電磁誘導によって前記受電子に誘導電流を発生させて行う非接触式給電システムであって、
   第１給電線と第２給電線との接続機構を有し、当該接続機構のうちの第１給電線が挿入される第１挿入部及び前記第２給電線の第２挿入部が挿通する構成とされ、当該第１挿入部は第２挿入部に向かうほどその径が小さくされ、当該第２挿入部は第１挿入部に向かうほどその径が小さくされていることを特徴とする非接触式給電システム。
2. 躯体側に固定的に設置されたレールと、
   前記レールに走行可能に案内支持される移動体と、
   前記レールに沿って配索され高周波電流が流される給電線と、
   前記移動体に伴って移動し前記給電線から受け渡される電流で前記移動体を駆動する受電ブロックと、を備え、
   前記受電ブロックは、前記給電線に非接触状態で配置される受電子を有し、前記給電線と前記受電ブロックとの間の電流受け渡しを、前記給電線に発生する磁界による電磁誘導によって前記受電子に誘導電流を発生させて行う非接触式給電システムであって、
   第１給電線と第２給電線との接続機構を有し、当該接続機構のうちの第１給電線の第１接続部と前記第２給電線の第２接続部との間隔が可変とされた構造となっていることを特徴とする非接触式給電システム。
3. 前記接続線が、熱によって膨張する材料で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非接触式給電システム。

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