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JP3512798B2 - 非接触配電システム - Google Patents

非接触配電システム

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JP3512798B2
JP3512798B2 JP52008393A JP52008393A JP3512798B2 JP 3512798 B2 JP3512798 B2 JP 3512798B2 JP 52008393 A JP52008393 A JP 52008393A JP 52008393 A JP52008393 A JP 52008393A JP 3512798 B2 JP3512798 B2 JP 3512798B2
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primary
frequency
circuit
resonant
resonance
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修三 西野
タルボット ボーイズ，ジョン
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Daifuku Co Ltd
Auckland Uniservices Ltd
Original Assignee
Daifuku Co Ltd
Auckland Uniservices Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は車輌の如き可動式または可搬式の電力消費装
置に向けてエアギャップを跨いで誘導電力を供給するこ
とに関する。これは特に共振回路を用いる誘導的接続回
路，更に特に一次および二次回路の両者における相互に
一貫して共振周波数を維持するための方法に関するもの
である。
背 景 近代的な半導体の発展は、移動車輌に誘導結合で電力
を供給することを可能にし、一次および二次回路の片側
または両者における共振LC回路の使用を可能にした。共
振は特に下記のような利点をもたらす−−（ａ）給電が
比較的少ないにも係わらず循環電流が大きくなる。
（ｂ）常用周波数の調波における電磁場の発生が比較的
少ない，（ｃ）使用される強磁性体コアが小さい，およ
び（ｄ）スペースを跨ぐ電磁結合のコントロールのため
の斬新な手段が使用できる。
すべての共振回路がほぼ同じ周波数で、且つほぼ位相
を一致させて固有共振する時に、システムは最も高い効
率を示す。設定の際に注意深く同調されてもインダクタ
ンスおよびスイッチの作動パラメータへの負荷の変化の
影響は常用周波数を変化させる。この変動性の原因の一
部は、トラックウエーコンダクタを発明の好ましい実施
例において共振インダクタおよび変化する磁界の発生器
として使用することによる。共振インダクタは、実際に
はトラックウエーの配分されたインダクタンスであり、
本質的に消費量によって変化する隣接の二次コイルにお
いて誘導される電流の影響を受け易い。好ましい公知の
スイッチング給電は、共振回路における電流のゼロ交叉
の生じる毎にこれを検出するにとどまり即時的な切り換
えの過渡を生ぜしめる。上記の公知のスイッチング給電
は瞬間的に用いられるスタートアップオシレータとは別
に実際の常用周波数を求める手段を持ってはいない。
一次と二次の結合度の強さは全システムが共振状態に
あるように見える一つ以上の状態を生ぜしめることがあ
るが、然しこれらの状態の唯一つのみが電力の伝達が最
適化さえることのできる周波数に関係を持つに過ぎない
のが普通である。
共振周波数が完全にマッチしていない時には電力伝達
効率が低下する故にあらゆる正当な使用条件下では常用
周波数を比較的一定に保つことが望ましい。
目 的 本発明の目的は、誘導結合された電力伝達システム内
での共振周波数に一貫性を与えるための改善されたシス
テム、または使用者に有用な選択を少なくとも可能にす
るシステムを提供することにある。
発明の説明 ある面では発明は、交番磁界を生ぜしめることのでき
る一次共振回路から上記の磁界を横切り、それにより電
磁力を生ぜしめる誘導コイルを使用する、少なくとも一
つの二次共振回路を備えた少なくとも一つの可動体に電
力を移行せしめるために、それが一次共振回路の周波数
および前記二次共振回路の周波数を設定された一次共振
周波数に制約するための手段を含むことを特徴とする非
接触配電システムを提供する。
別の面では発明は、一次共振回路から磁界に交叉する
ことにより電磁力を発生する誘導コイルを用いる少なく
とも一つの二次共振回路を備えた少なくとも一つの可動
体に電力を移行せしめるための非接触給電を与え、しか
も上記の給電はスイッチング給電を使用し、且つこれは
高周波共振電流を生ぜしめ、しかもその際、共振電流の
周波数を予め定められた周波数またはそれに近い周波数
に維持するための手段の設けられていることを特徴とす
る。
図 面 下記は添付の図表に基づく例の形でのみ表された発明
の幾つかの好ましい形態の摘要である。これらの例は、
特に一次コンダクタに隣接するレール上を走行する可動
トロリーに電力を供給するためのシステムに関連する
が、勿論、ランプまたはバッテリチャージャーのような
他の電力消費装置にも適用することができる。
図1:は、同調キャパシタにより同調することのできる誘
導ラインを示す回路図。
図2:は、調節可能のコイルにより同調することのできる
誘導ラインの回路図。
図3:は、僅かずつ共振インダクタンスを変えるためのス
イッチされるインダクタを用いる解法を示している。
図4:は、周波数のドリフトを許すことなく一次給電のた
めの周波数の安定した電源を与えるシステムを図解して
いる。
図5:は、トロリー自体のような二次回路の中の同調（ま
たは周波数トラッキング）のための一つの手段を図解し
ている。
図6:は、コントロールを実施し、且つ選択的に誘導ライ
ンパラメータのセンサとして作用する電源内またはその
近くの“ダミートロリー”または人為的な二次共振回路
の図解である。
図7:は、現在の常用周波数をテストし、且つ給電の同調
を絶えず調節する回路である。これは比例−積分制御を
基礎とし、且つ主共振キャパシタに並列的なキャパシタ
およびスイッチを使用している。
図８は：は、不足結合，限界結合，過剰結合されている
回路内の周波数（Ｘ軸）に対比された位相角（Ｙ軸）の
グラフを示している。
図9:は、複数の共振エレメントを持つ回路の間隔を隔て
た節点をリンクすることによりオシレーションモードを
限定するためのゼロイーダクタンスケーブルの用法を示
す。
好ましい実施例 すべての実施例は、配電システムを通じて一貫した共
振周波数を作り出すことを共通の目的としている。シス
テム全体にわたる共振周波数の持つ利点は下記の点を含
む： 1.すべての共振回路の力率はほぼ０となる−−それらは
純然たる抵抗の如く作用する。
2.システムのＱが高まる。
3.異常モードの励振が回避される。
4.接合が強化される。
5.電力の伝達が増大する。
システム全体にわたり共振周波数を一貫させるための
問題に対して考えられる多数の解法の幾つかは、この中
に記載された好ましい実施例により説明される。総合す
れば記載される実施例とは下記のようなものである。
1.主共振キャパシタを跨ぐ小さい切り替えキャパシタに
より一次回路を同調する。この方法はシステムの共振周
波数を一定に保つのに役立つ。（図1,図７） 2.一次回路を一対の可変インダクタンスを用いて同調す
る；上記は一次回路の各側に直列的である。この方法も
又システムの共振周波数を一定に保つのに役立つ。（図
２） 3.切り替えインダクタを用いることにより（例えばサイ
リスタにより切り替えられる）共振インダクタンスを僅
かずつ変化させる。この解法によりシステムの共振周波
数は一定に保つ作用が働く。（図３） 4.一次電源を、トラックインダクタンスパラメータによ
り決定されてしまう周波数をドリフトさせるのではな
く、周波数の安定した電源にする。このアプローチはシ
ステムの共振周波数を一定に保つのに役立つ。（図４） 5.二次回路−トロリー自体に同調（または周波数トラッ
キング）手段を加える。このシステムは可変全域周波数
を持つ。（図５） 6.コントロールを実施するために電源またはその近傍に
“ダミートロリー”または人為的な二次共振回路に用い
る。このシステムもまた可変全域周波数を持つ。（図
６） 7.共振キャパシタンスを僅かずつ変化させるために電源
内に切り替えキャパシタンスを使用する（デイザリング
またはパルスドコントロールは更に微細なコントロール
を可能にする）。（図７） 8.通常キャパシタにおいて回路の類似の振幅と位相を持
つ間隔を隔てた節点をリンクするためのゼロインダクタ
ンスケーブルを使用することはより励振モードを制限す
る。（図９） 図1,2,3および図６に示された実施例は、その中に示
されていない主コントローラの存在を仮定することによ
り一次回路における共振電流の周波数をモニタリングし
周波数がドリフトして目標域を逸脱した場合に、特定の
ランプを持つ回路パラメータ（ＬおよびＣの一つまたは
両者）を変えるための適切な対策を講じる。このコント
ローラは一種の位相をロックされた回路であることが可
能であるが、好ましい形態は図７に示されたタイプの比
例コントローラである。
■実施例１−図１を参照 誘導ライン100は、一対のリッツワイヤケーブル101お
よび102並びにコイル103および主キャパシタ104で構成
される（電源は図示されていないがインダクタ103を跨
いで結合されることができる）。この実施例では補助キ
ャパシタ116が主キャパシタ104に並列に設けられ、且つ
回路の内外で適切なスイッチ117により切り替えること
により誘導ラインの共振周波数を変化させることができ
る。補助キャパシタ116を与えることにより誘導ライン
上での可動体（通常、電動トロリー）の運動の数から生
じる周波数の変化に対応するために誘導ラインの共振周
波数を同調することが可能である。周波数の変化はイン
ダクタンスの変化，したがって共振周波数のシフトの結
果である。ほぼ一定の一次周波数が維持されるならば二
次回路の再同調は不要である。
キャパシタ116は主キャパシタ（スイッチはこの場合
それをバイパスする）とは並列ではなく直列であること
が可能であり、更に一つまたはそれ以上の可変キャパシ
タを含むことが可能であることによりラインの共振周波
数は補助キャパシタ116のキャパシタンスを変えること
により同調することができるものと理解される。他の実
施例においては２つのキャパシタは一つの可変キャパシ
タにより取り替えられることができる。
■実施例２ 図２は、回路を形成する一対のリッツワイヤケーブル
201および202を持つ類似の誘導ライン200,主コイル203,
および主キャパシタ204を示す。同調コイル機構205およ
び206が設けられるために誘導ラインの共振周波数は、
コイル205および206の相互インダクタンスを変えること
により同調させることができる。これは電気的または機
械的な調節を用いる多数の方法で実現することができ
る。最も簡単な方法は相手の中に一つのコイルを設け、
その各々は円筒状（出来ればプラスケック製）の巻芯の
上に捲き付けられ、しかも内側のコイルは外側のコイル
に相対的に動かすことができる。これは多数の方法で実
現することもできる。例えば、内側コイルは外側コイル
に対してテレスコープ状に出し入れされることによりオ
ーバーラップの度合いが異なり、コイルのインダクタン
スの変わるに従ってインダクションラインに生じる周波
数が変わる。あるいは上記の代わりに共振周波数が内部
コイルを外部コイルに対して回転させることにより同調
させることができる。これは内部コイルの長さが外部コ
イルの内径よりも短いために内側コイルが外側コイルの
位置に相対的に中心点の周りに回転されることのできる
好ましい機構である。最大のインダクタンスは内部コイ
ルがその長軸心を外側の長軸心に整合せしめる時に実現
されることができるのに対し、最小インダクタンスは内
部コイルがその長軸心を外側コイルの長軸心に直交させ
る時に実現されることができる。
この手段により誘導ライン上の車輌の数の増減および
当該または各車輌が誘導ラインから取り出す動力の量を
考慮するために誘導ライン201−202の共振周波数を変化
させることができる。
■実施例３ 図３は主共振コンダクタの一部が301として示されて
おり、個々のインダクタンス（302,302',302"等）のグ
ループがそれぞれに直列に設けられた変形例の原理を示
す。各インダクタンスはそれに直列的なソリッドステー
トスイッチ（303,303',303"等）のような短絡スイッチ
を持つ。この場合には、ソリッドステートスイッチとし
て背中合わせのサイリスタを我々は使用したが、トライ
アックまたはMOS型FET（低いオン抵抗，従ってI2R熱損
失の低いことのために好ましい）のような他の装置も使
用することができる。ゲート電源（304,304',304"等）
が各サイリスタに対して設けられ、且つ隔離されたドラ
イブ入力がコントロール信号を接続するために用いられ
る。インダクタンスの値が増大方向に目盛を施されるこ
とにより広汎な補償インダクタンスが微少増分の形で利
用できることが望ましい。
トラックの両脚のインダクタンスの変化を等しくする
ことによりトラックの対称性が維持されることが望まし
い。周波数モニタリング装置により特定の増分インダク
タンス302xが必要でないことが判明した時には使用中に
安定したゲート電流が特定のサイリスタ303xを通って流
される。
■実施例４ 一次回路の共振電流のゼロ交点を共振電流が検出し、
その時点で切り替えることにより共振電流の実際に使用
される周波数がＬおよびＣの各時点の値によりセットさ
れているためにドリフトされることのある公知の方法は
切替点が外部の独立、且つ安定したクロックにより求め
られる方法により取り替えられることができる。使用さ
れている周波数が共振周波数ではなく従って力率成分が
増大する時には共振回路は純粋な抵抗を最早や基準とす
ることが出来ないが、この成分は切替装置で単一サイク
ルベースで測定される時には極めて小さい。面倒な場合
のある力率効果を補償するために切り替えられたインダ
クタンスまたはキャパシタンスが上記の図３または図７
の実施例の通りに回路の中に入れられることができる。
この方法は個々のトロリーの側での再同調を必要とする
ことはなく、又この方法は共振点の付近の力率に関する
限界を超えたダンピング効果の影響をこうむることはな
い（図８を参照）。この方法は空港等において放射され
る電磁妨害が定常周波数であり、この周波数は識別装置
を阻害せぬ位置に定められることができる。
詳細には、共振ライン402の各側を一つの動力ライン4
03に交互に接続する２つのソリッドステートスイッチ40
1,401'を持つ定常周波数共振電源の簡単化された回路図
400が図４に示されている；一方ではDC戻りラインがセ
ンタータップを持つチョーク404を通して設けられる。
キャパシタ405は共振キャパシタである。選択可能な分
周器チェーン406を持つクリスタルコントロールされた
オシレータ（クリスタル:409）は、コンプリメンタリな
10KHzのドライブパルスをソリッドステートスイッチに
送る。（10KHzは好ましい周波数であるが他の周波数を
用いることもできる）。例えば共振成分に対する熱効果
を考慮するために選択的に短期的に安定しているが（例
えば）雰囲気または局所的な温度に従って変化する周波
数が選択的に作り出されることができる。
■実施例５ この実施例においては一次回路共振周波数は固有の安
定レベルを見い出すことができるのに対し、当該周波数
を固有の二次共振回路パラメータをマッチングのために
変化させることにより個別に追跡する責任は電力消費装
置の各々に委ねられる。
このアプローチの持つ利点には（ａ）使用される電流
が少ない，（ｂ）システムは本質的に冗長性を持つため
に堅牢性が高まる，（ｃ）感知プロセスは負荷の変動を
起こす装置の中にある，および（ｄ）二次共振回路はキ
ャパシタを切り替えることにより生じる過渡のピーク振
幅を最小にする傾向を持つために考えられる電圧限界を
−−特に過渡により−−上回ることは考え難い点が含ま
れる。
図５は周波数モニタ510を伴う二次共振回路500（位相
をロックされた回路，図７に示されたような回路，また
は原因／効果の組み合わせの予めプログラム化されたセ
ットルックアップテーブルを含むことがある），一連の
増分キャパシタ502,502',502"等，および直列スイッチ5
04,504',504"等を示し、特に最初のスイッチはコントロ
ーラ510により切り替えられることにより全回路00の共
振周波数が一次回路501の常用周波数を正確に追跡する
ことができる。
■実施例６ 図６に示されている特殊二次回路または“ダミートロ
リー”は、それが上記の実施例における如くトロリー上
の周波数シフタのようなものであるが、スイッチング電
源に隣接する位置にあるためにそれがマスタコントロー
ラのコントロール下にあり、更にライン監視装置として
用いることができる点でハイブリッド方式である。
二次回路は原則的に可動式電力消費装置としての共振
誘導電力伝達システムの周りに設けられるが、主スイッ
チング電源においてまたはその中にあり、且つ電源出力
に誘導的に結合されていることの望ましい専用の固定さ
れた二次回路が（ａ）システムの作動を監視し、且つ
（ｂ）比較的僅かなコストで一次回路の特性を変更する
ために使用することができる。
図６は誘導的に給電されるトラックシステム600に接
合された典型的な特殊共振回路または“ダミートロリ
ー”（611−613）を示す。（603は主共振キャパシタ,60
4は中央でタップを持つ給電インダクタであるのに対
し、インダクタ605はDC給電606からの定常的な電流共振
を行う。607および608,切り替え装置，はコントローラ6
09によりコントロールされる）。二次インダクタ611は
一次インダクタ610において一次共振回路601に接続さ
れ、且つ同調キャパシタ612はこの二次共振回路の中に
共振回路を完成する。キャパシタ612は可変装置として
示され；主コントローラは実施例1,5および図７に対す
る場合の如くこのキャパシタを変えることにより“ダミ
ートロリー”を同調し、従って一次回路の中に共振を生
ぜしめることができる。この回路は一次回路とは電気的
に隔離されているためにその片側はシステムの大地に接
続または関連付けられることが可能であり、又テストポ
イント613は共振回路電流に比例する信号を供給するの
に使用することができる。循環する共振電流が過度に高
まる時には切り替えまたは共振電源への入力電力を断つ
ための手段を設けることができる。インダクタンス600
に比較されたインダクタンス611の好ましいターン比
は、１より大きいことが望ましい。それは、ダミートロ
リーにおける比較的電流の少ない切り替えに備え、例え
ばキャパシタンスの増分を出し入れすることによりキャ
パシタンス612を変化させるためである。
この結合モードは比較的高圧で誘導される共振電流を
与えることが可能であり、且つこの電流はMOS型FETまた
は高圧バイポーラトタンジスタのようなソリッドステー
トスイッチを用いて損失の少ない方法でコントロールさ
れ易い。I2R損失のＩは特定の電力に対して小さくされ
る。これらの能動装置は二次共振回路の中には使用され
るためにそれらは一次共振回路の中の過渡から防護され
る度合いが高い状態にある。この方法は一次回路の中の
直接的な動作により周波数を変更する方法よりも一般に
好ましい。
マスター周波数コントローラに隣接し、且つこのコン
トローラの直接コントロール下にある共振回路を使用す
るこの方法は、変化が迅速に生ぜしめられることが可能
であり、従って一次周波数の中でのシフトを直ちに補償
することができる利点を持つ。但し、この補償はスレー
ブ共振回路が共振電源およびそのコントローラの中また
はそれに接近していることに依存するものである。
ダミートロリーにより与えられることのできる“有効キ
ャパシタンス”に関する計算 ダミートロリーの二次インダクタンス611が300μＨで
あり、0.9μＦのキャパシタ612により共振に同調され、
相互インダクタンスＭは10μH,ω（周波数）は２＊pi＊
104であり、しかもスイッチ614は共振回路を開回路状態
にすることができる現実的な例（図５を参照）に対して トラックの中に現れるインピーダンスは Z2'＝（ω2M2）/Z2 但し、Z2＝ｊ（ωL2−1/ωC2） C2（612）が回路から外される（開回路）の場合には Z2'＝−ｊ・20.9×10-3 ＝＞C2'＝759μＦ C2が回路の中に入れられる場合では Z2'＝−ｊ・1.165 ＝＞C2'＝46.9μＦ この様に、0.9マイクロファラットキャパシタは一次
トラックに対しては極めて大きなキャパシタの作用をシ
ュミレートすることができる。
■実施例７ 周波数コントロールの一つの実施例には、スイッチン
グ電源のソリッドステートスイッチを跨いで設けられる
多数の対をなすキャパシタが含まれる。これらのキャパ
シタには等差級数で値が与えられるために特定の値への
デジタル的な近似が作り出され、且つ保持されることが
できる。
共振システムの周波数は新しい周波数に調整されるに
は或る時間を必要とするためにソリッドステートスイッ
チを跨いで一つの追加キャパシタ対を使用して上記の対
を回路に接続することにより周波数の微細なコントロー
ルを果たすことのできるデューティサイクルを変えるこ
との可能であることが判明したことは驚きに値する。こ
のタイプの共振誘導配電システムのＬまたはＣにおいて
ステップ変化をもたらされたために生じる周波数変化の
時間的過程は特に一つまたはそれ以上の二次共振回路が
第１周波数において共振電流を流し、且つ当該第１周波
数において引き続き共振する傾向を示す場合には比較的
長い−−少なくとも数ミリセカンドから10ミリセカンド
である。
インダクタンスまたはキャパシタンスの比較的大きい
増分が長時間にわたり使用される場合に比較して周波数
のコントロールをより微細に、且つより連続的にするた
めにこれらの増分を単一サイクル時間中でさえも反復的
にシステムから出し入れされることが可能であり、これ
により平均周波数は中間値を持つことになる。
一つの対をためす半導体スイッチ712,713がゲートコ
ントロールバッファ711（例えば、集積回路タイプICL76
67）によりオンまたはオフに切り替えられることにより
キャパシタ714および715が、図６の場合と同様に、共振
回路に挿入される。701は共振電源を示している。
コントロールセクションは700において示されてい
る。キャパシタ716を跨いで取り出された方形波型の共
振電圧（通常公知のようにリミッティングおよびシュミ
ットトリガにより変換された）が入力に印加される。こ
れは好ましいシステムに対しては約10KHzである。信号
は出来れば時定数が約10msの周波数／電圧コンバータ70
2に送られる。この段階での周波数依存出力は比例−積
分コントロールセクション703に送られ、且つこのセク
ションに対してはフィードバック成分704がその応答特
性を定める。定常電圧がVrefにおいて与えられることに
より回路の基準を定める。出力は電圧／周波数コンバー
タ705に与えられる；コンバータ705の出力は公称1.28MH
zにあり、且つ出力は256分周のための８段の分周器706
に送られる。この分周器706に対するリセット入力は、
方形波入力信号の正極へ向かうエッジからワンショット
装置708の中の短時間パルス（0.5μＳ以下であることが
望ましい）として作り出される。
この様にして分周器706は公称5KHz周波数の方形波信
号を作り出す，これはフリップフロップ707のデータ入
力Ｄに送られるのに対し、オリジナル信号はクロック入
力に供給される。この様にしてフリップフロップのＱ出
力は高く（トラック周波数が低すぎ，且つキャパシタン
スが除去される時）なるか、または低く（トラック周波
数が高すぎ，且つ追加キャパシタンスが必要な時）な
る。この信号はバッファ711およびMOS型FETまたはIGBT
トランジスタ712,713に送られ、従ってキャパシタンス7
14,715が回路に入れ出しされる。
勿論、周波数コントロールを実施する方法には他にも
多く考えられる。
図はa,図8bおよび図8cは、一次および二次回路を持つ
共振配電システムに対し周波数（Ｘ−軸）と位相角（Ｙ
−軸）の関係の測定結果を図示している。公称共振周波
数は10KHzである。位相角のゼロラインが交叉する点は
真正共振モードまたは偽共振モードを示す。
誘電電力伝達システムの測定およびコンピュータによ
るモデル化は、一次および二次回路の間の接合が（例え
ば図8aから図8bに示されたものから）限界値（図8b）に
向かって立ち上がるために位相角対周波数グラフは水平
方向への歪みを作り出す。接合が限界点を超えると位相
（Ｙ）対周波数（Ｘ）のグラフはテストされる回路が共
振を通って掃引される時にはゼロ点の周りに方向の短い
反転を示す。限界点の接合とは、プロットされた曲線が
共振点の周りで水平方向に走行する状態と定義されるの
に対し、限界点以下の接合はプロット曲線が一度ゼロ位
相ラインを横切る状態と定義される。スイッチング共振
電源は、限界接合状態では常用周波数において非定常性
を示す，何故ならば“純粋な抵抗”またはゼロ力率状態
は一つ以上の周波数において満足されるからである。
■実施例８ この実施例においては互いに間隔を隔てた一つ以上の
共振キャパシタを持つ（他の理由からトラックの長さを
延長するために用いられる方法）一次回路は励振周波数
の考えられる数を最小にする如く制約されている。Ｌお
よびＣの対は共振回路を作ることが可能であり、又通常
の製作誤差またはトラックインダクタンスの変動が考え
られる時には隣合うインダクタンスとキャパシタンスを
種々に組み合わせることにより多数の可能な共振周波数
を用いることの可能なことは明白である。キャパシタ
が、特に振幅と位相が類似している点で共に結合される
と仮定された時には考えられる励振モードは制約され
る。ゼロインダクタンスケーブルは電源の間隔を隔てた
節点をリンクすることにより励振のモードを限定するの
に用いることができる。
ゼロインダクタンスケーブル（例えば910または924）
は，通常は一対の物理的に対称的であり互いに電気的に
絶縁され、しかも磁気的には密着したコンダクタを持つ
ものである。理想に近いものはコンダクタが無作為に何
れかのグループに割り当てられ、従って分散状態にある
リッツワイヤである。カラーコーディングがグループ化
を助けている多心線電話ケーブルがケーブルの実例と言
える。使用に当たっては一つのコンダクタの電流は他の
コンダクタの電流とは反対の方向に流れるために磁界は
互いに打ち消され，従ってコンダクタはそれ自体にイン
ダクタンスを殆ど持たぬ様に見える。
図９は間隔を隔てた節点をリンクすることによりオシ
レーションモードを制約するためのゼロインダクタンス
ケーブルの用法の３例を示す。図9aは一次コンダクタの
中に固有のインダクタンス905および909により分離され
た２つのキャパシタ906および907を持つ単独一次コンダ
クタモジュールを示している。ゼロインダクタンスケー
ブル910はキャパシタを結合し、且つ911において交叉が
出現する，何故ならば上左の電流の位相（Ｖの表示のベ
クターを参照）は共振時上右の電流の位相とは反対であ
るが、然し下右の電流の位相とは同じであるためであ
る。キャパシタは組み立て時に正当にマッチングされる
ことにより、ゼロインダクタンスケーブルを流れる電流
の数が最小に抑えられ、且つゼロインダクタンスケーブ
ルの中の残りの電流はアンバランスを打ち消し合うため
のダイナミックな修正機能を持つ。
図9bはキャパシタ／ジェネレータ対922が遠位のキャ
パシタ923を跨ぐ電圧に効果的にロックされる如くモジ
ュラー一次トラックの端末をジョイントする延長された
ゼロインダクタンスケーブルを示す。中間のモジュール
（921のような）は隣接モジュールへのコネクタを備え
ているのが示されている。
図9cは9bの特殊ケースを示し、この場合にはほぼ連続
的なループトラック940は環状に形成され、且つ電源949
により通電される（通常の製造プロセスは一般的にこの
スタイルの閉回路を走行するコンベアー装置を持つ）。
最初（943）および最後（947）におけるキャパシタの節
点をマッチさせるために単純な接続または交叉950を含
むケーブルが全トラックコンダクタ941および942の回路
を完結する。中間の一次コンダクタモジュールはこの場
合には示されていない。
最後に上記に対し、後述の請求範囲に定められたこの
発明の範囲を逸脱することなく各種の変更および修正を
加え得るものと理解される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ２４５９５６ (32)優先日 平成５年２月22日(1993．2．22) (33)優先権主張国 ニュー・ジーランド（ＮＺ） (31)優先権主張番号 ２４７２６８ (32)優先日 平成５年３月26日(1993．3．26) (33)優先権主張国 ニュー・ジーランド（ＮＺ） (72)発明者 ボーイズ，ジョン タルボット ニュー・ジーランド国 オークランド 1310 バークデイル アイランド ベイ ロード 15エイ (56)参考文献 特開 昭55−92504（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−39202（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−311391（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−7838（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−207203（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−285436（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−295284（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−506099（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−509904（ＪＰ，Ａ) 米国特許4114010（ＵＳ，Ａ) Ｍａｎｏｃｈｅｈｒ Ｅｇｈｔｅｓａ ｄｉ，Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｏ ａｎ Ｅｌ ｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ−Ａｎａ ｌｙｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌ，40ｔｈ ＩＥＥＥ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃ ｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ ｅ，ＩＥＥＥ，1990年 ５月 ６日, ｐ．100−104，ＩＮＳＰＥＣ Ａｃｃｅ ｓｓｉｏｎ Ｎｕｍｂｅｒ：3832585 Ｋ．Ｗ．Ｋｌｏｎｔｚ，Ｄ．Ｍ．Ｄｉ ｖａｎ，Ｄ．Ｗ．Ｎｏｖｏｔｎｙ，Ｒ. Ｄ．Ｌｏｒｅｎｚ，Ｃｏｎｔａｃｔｌｅ ｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｉｎｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｏｎｆｅ ｒｅｎｃｅ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ ｔｈ ｅ 1991 ＩＥＥＥ Ｉｎｄｕｓｔｒｉ ａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｏ ｃｉｅｔｙ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉ ｎｇ，ＩＥＥＥ，1991年 ９月28日, ｐ．1263−1269，ＩＮＳＰＥＣ Ａｃｃ ｅｓｓｉｏｎ Ｎｕｍｂｅｒ：4243828 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 5/00 H02J 17/00

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一次誘導ラインから車両に電力を供給する
    非接触配電システムにおいて、 前記一次誘導ラインは設定された一次共振周波数で共振
    させるためインダクタンスとキャパシタンスを有する一
    次共振回路の一部である延長された一次コンダクタを有
    し、 前記延長された一次コンダクタは一次共振回路のインダ
    クタンスの一部である固有のトラックインダクタンスを
    有し、 前記一次コンダクタは前記車両に鎖交するための交番磁
    界を発生させ、前記車両は少なくとも１つの二次共振回
    路と起電力を発生させるため前記磁界と鎖交する誘導コ
    イルとを具備し、 前記一次共振周波数の一次共振電流を発生させるため
    の、ゼロ交叉で作動するスイッチを有するスィッチング
    電源を設け、 前記一次誘導ライン上の車両数の変化または移動中の車
    両負荷の変動によって生じる多数の共振周波数を避け
    て、前記一次共振回路の周波数および前記二次共振回路
    の周波数を前記設定された一次共振周波数に制約する手
    段を、前記一次共振回路または前記二次共振回路に設け
    ること を特徴とする非接触配電システム。
  2. 【請求項２】前記制約する手段として、延長された一次
    コンダクタに、位相と振幅が同一かまたは同等の間隔を
    隔てた節点を接続するためのゼロインダクタンスケーブ
    ルをさらに具備すること を特徴とする請求項１記載の非接触配電システム。
  3. 【請求項３】前記制約する手段として、選択可能なイン
    ダクタンスを有する追加の共振回路とこの共振回路の共
    振周波数を変えるための選択可能なキャパシタンスとを
    備え、前記追加の共振回路を一次共振回路の周波数を安
    定させるために一次共振回路に結合させること を特徴とする請求項１に記載の非接触配電システム。
  4. 【請求項４】前記スイッチング電源を駆動する定常励振
    器をさらに具備すること を特徴とする請求項１に記載の非接触配電システム。
  5. 【請求項５】前記制約する手段として、前記一次共振回
    路の共振キャパシタンスを変えるための手段を具備し、
    一次共振回路の周波数を安定させること を特徴とする請求項１に記載の非接触配電システム。
  6. 【請求項６】前記共振キャパシタンスを変えるための手
    段が、前記一次共振回路に切り替え可能に接続される１
    つ以上のキャパシタからなること を特徴とする請求項５に記載の非接触配電システム。
  7. 【請求項７】前記制約する手段として、前記一次共振回
    路の共振インダクタンスを変えるための手段を具備し、
    一次共振回路の周波数を安定させること を特徴とする請求項１に記載の非接触配電システム。
  8. 【請求項８】前記共振インダクタンスを変えるための手
    段は、延長された一次コンダクタの第１の一次コンダク
    タと直列に接続された第１のインダクタ、および延長さ
    れた一次コンダクタの第２の一次コンダクタと直列に接
    続された第２のインダクタを具備し、前記第１のインダ
    クタと前記第２のインダクタの相互インダクタンスを可
    変可能に結合されること を特徴とする請求項７に記載の非接触配電システム。
  9. 【請求項９】前記共振インダクタンスを変えるための手
    段は、延長される一次コンダクタのおのおのと直列で少
    なくとも１つの別個のインダクタを具備し、前記別個の
    インダクタのおのおのは一次共振回路に切り替え可能に
    接続されること を特徴とする請求項７に記載の非接触配電システム。
  10. 【請求項１０】前記制約する手段として、一次共振回路
    の周波数を検出するための手段および検出した周波数に
    マッチさせるために二次共振回路の周波数を変えるため
    の手段とを具備すること を特徴とする請求項１に記載の非接触配電システム。
  11. 【請求項１１】前記二次共振回路の共振周波数を変える
    ための手段は、二次共振回路の共振キャパシタンスを変
    える手段であること を特徴とする請求項10に記載の非接触配電システム。
  12. 【請求項１２】前記二次共振回路の共振周波数を変える
    ための手段は、二次共振回路の共振インダクタンスを変
    える手段であること を特徴とする請求項10に記載の非接触配電システム。
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