JPH09312942A - 非接触式集電方法およびその装置 - Google Patents

非接触式集電方法およびその装置

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JPH09312942A
JPH09312942A JP8125362A JP12536296A JPH09312942A JP H09312942 A JPH09312942 A JP H09312942A JP 8125362 A JP8125362 A JP 8125362A JP 12536296 A JP12536296 A JP 12536296A JP H09312942 A JPH09312942 A JP H09312942A
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Atsuhiro Yoshizaki
敦浩 吉崎
Hiroshi Fujii
浩 藤井
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Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Kiden Kogyo Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】移動体を駆動また動作する電力を、効率よく、
非接触で給電することを目的とする。 【解決手段】高周波電源１を、固定電極２，３に接続
し、移動体４に２，３と所定の間隔を設けた集電電極
５，６を設け、２，３と５，６間で静電結合にて、高周
波電流を流し、非接触給電システムを構成する。従来の
電磁結合方式は、一次側の励磁電流に大きい無効電流を
流していたが、本方式は、移動体のみに電流を給電する
ため、前者比１０倍以上の高い効率が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は移動体への非接触給
電方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術は、特開平５−２０７６０３号
公報、特開平５−２０７６０４号公報、特開平５−２０
７６０５号公報、特開平５−２０７６０６号公報のよう
に、１次側電流線を設け、これに高周波の正弦波電流を
流して、電流線を中心とする交流磁界を生じせしめ、そ
の交流磁界に直交するように巻線を設けたピックアップ
コイルを移動体に設け、電流をピックアップコイルに誘
起し電磁結合により電力を伝える方法が考えられてい
る。このようにして、１次側電流線とピックアップコイ
ルを所定の間隔に保って、移動体を駆動することによ
り、長い距離間で非接触で給電し移動するシステムとし
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の電磁誘導による
非接触給電するシステムでは、長い移動距離に線状に設
けた１次電流線に流した電流で生ずる磁界の中で、移動
体に設けたピックアップコイルの付近の磁界のみを利用
して電力を誘起するため、全体の変換効率の改善が望ま
れる。
【０００４】また、従来の１次電流線と、該ピックアッ
プコイルは常に所定の間隔を保つ必要があり、このため
移動体の可動も、これによって制限される。この余裕も
拡大されるシステムが望ましい。
【０００５】さらに、従来の１次電流線で発生する交流
磁界を用いるため、１次の大電流で発生する電磁ノイズ
の発生を考慮すると、高周波領域は使用に制限があり、
またこの分、電力の検出系や、交流変換部が比較的大形
化することも改善が望まれる。
【０００６】本発明は、大きな電力を得る非接触式集電
方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、移動体に設置
した集電電極と移動路に設置した固定電極との間の静電
容量により集電すること、を特徴とする。
【０００８】静電結合容量方式であるので、大きな電力
を集電できるものである。
【０００９】また、静電容量インピーダンスにより低下
を防ぐため、電源を高周波とする。
【００１０】また、該静電容量インピーダンスに誘導性
負荷を接続し、両インピーダンスを共振条件とすること
により、誘導性負荷両端に高い出力電圧を得るようにす
る。
【００１１】また、上記の代案として、該静電容量イン
ピーダンスに誘導性負荷を直列に接続し、両インピーダ
ンスを打ち消すことにより、誘導性負荷両端に高い出力
電圧を得るようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の基本実施例を図１に示
す。高周波電源１に接続した固定電極板２、３を設け、
これに沿って移動させる移動体４に、固定電極板２およ
び３と所定の間隔を保って、集電電極５と６を設ける。
このようにして２と５の間および３と６の間で静電容量
８と９のインピーダンスを通し電気的に結合する。集電
電極５と６間に、静電容量８と９の容量に共振する誘導
負荷７を接続し、誘導負荷７と静電容量８と９の直列共
振で低インピーダンス化し、電流を流れ易くし、より多
くの電力を給電する方式とする。このようにして集電電
極５と６間に集電した電力を、移動体４に内蔵した電源
回路および制御回路部１０へ供給する。尚、高周波電源
１に接続する固定電極板２，３の端末は開路している。
【００１３】つまり、高周波電源１から供給される電流
１１は、静電容量８を経て電流１２となり、移動体４へ
取り込み、その帰路は静電容量９を経て電流１３とな
り、高周波電源１への戻り電流１４となる。このように
して、高周波電源１からの共給電流を移動体４に効率よ
く取り込むシステムとできる。
【００１４】図２に移動体方向より見た構成を示す。制
御回路１０に取り込んだ電力は、移動体４を移動するた
めの駆動モーター２０の電源または移動体４の中の機構
部２１の駆動電力および制御回路部１０の操作電源に用
いる。
【００１５】この図２に示すよう固定電極板２，３に対
し、集電電極５，６の寸法を大きくしておくと、この
分、移動体４の進行方向に直角成分の可動余裕が確保で
きる。
【００１６】この機構を図３に示す。図３（ａ）におい
て、静電容量８，９のインピーダンスをＣ1とし、誘導
負荷７のインピーダンスをＬ1とし、この高周波回路部
から制御回路１０を見たインピーダンス２２をＺ1とす
ると、この等価回路は、図３（ｂ）のようになる。ここ
で、Ｃ1−Ｌ1−Ｃ1間を共振条件とすることにより、
Ｌ1、Ｃ1に大きい共振電流ＩＲ1が流れ、Ｌ1両端に高い
電圧を得ることができる。この値を、インピダンス２２
に取り込み、制御回路１０にて内部へ給電する。
【００１７】従来の電磁結合方式では、実際に移動体に
取り込む電流の５０倍程度の無効電流を一次側電流線に
流し、移動体の可動範囲全体を励磁する必要があった。
【００１８】本発明によれば、移動体４の集電電極５，
６に集中的に電流を流す方式であり、そのため、給電電
流と移動体取り込み電流は、ほぼ１：１であり、移動体
への取り込み電流を定所量にて比較すると、電源よりの
給電電流は、１／５０程度の小さい値で実理できる。こ
の分、各部の電流容量が大幅に低減され、小形化および
低損失のシステムとできる。また、構成部品の電流定格
を大幅に小さくできるので、構成部品の小形化や、発熱
への放熱処理等が省略化でき、経済的システムとでき
る。
【００１９】図４（ａ）に同様に示す構成では、図３の
誘導負荷７を集電電極５，６間接続したが、誘導負荷７
に相当する誘導インピーダンス２３を直列に接続し、等
価回路を図４（ｂ）のようにし、Ｃ2−Ｌ2−Ｃ2を同様
に共振条件とするこにより、それらのインピーダンスを
打消し、高周波電源１の出力端電圧を、そのままインピ
ーダンス２２に取り込み、制御回路１０に給電する。こ
の方式では、インピーダンス２２に高周波電源１の出力
電圧をそのまま得ることができる。
【００２０】このよう移動体４に取り込む電流に相等す
る電流のみを高周波電源１から固定電極板２，３に流す
ことにより実現できる。このため、高周波電源１や固定
電極板２，３も必要な容量で小形に構成できる。また、
この電流による電磁ノイズの放射も低減することができ
る。
【００２１】図５は、図３（ａ）を基に、給電線と、移
動体と固定電極間の静電結合を介して、親局、子局間の
信号伝送機能を付加したものである。例えば、通常の信
号媒体である高周波信号を用いるケースで以下述べる
と、電源側に信号の漏れを防ぐ、信号ブロックインピー
ダンス２５および、負荷側に同様の信号ブロックインピ
２４を設け、２５と２４の間で、任意の位置で信号のや
りとりをする親局、子局を設ける。図５では、例えば高
周波電源１側の固定端に親局２８を設け、４に子局２７
を設け、２８と２７間で制御信号や状態表示信号のやり
とりをする。さらに２８とは別に、固定端に親局または
子局を設け、制御や表示信号のやりとりをすることもで
き、広い範囲の移動体可能領域で、効果的な信号システ
ムを並設することができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、大きな電力を得ること
ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体の構成図である。
【図２】図１の移動体をその進行方向から見た構成図で
ある。
【図３】図１の移動体の電力の取込み回路図と等価回路
図である。
【図４】本発明の他の実施例の移動体の電力の取込み回
路図と等価回路図である。
【図５】本発明の他の実施例の全体の構成図である。
【符号の説明】
１…高周波電源、２，３…固定電極板、５，６…集電電
極、４…移動体、８，９…静電容量、７…誘導負荷、２
３…誘導インピーダンス、２４，２５…信号ブロックイ
ンピーダンス、２６…伝送信号、２７，２８，２９…
親，子局。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】移動体に設置した集電電極と移動路に設置
    した固定電極との間の静電容量により集電すること、を
    特徴とする非接触式集電方法。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記静電容量を通し、
    制御および状態表示の信号をやりとりすること、を特徴
    とする非接触式集電方法。
  3. 【請求項３】移動体に設置した集電電極と走行路に設置
    した固定電極との間の静電容量により接触する移動体の
    非接触式集電装置。
  4. 【請求項４】請求項３において、前記移動体に設けた一
    対の集電電極間に誘導性負荷を設けていること、を特徴
    とする非接触式集電装置。
  5. 【請求項５】請求項３において、前記移動体の１つの集
    電電極に直列に誘導性負荷を設けていること、を特徴と
    する非接触式集電装置。
  6. 【請求項６】請求項３において、移動体の移動方向に対
    して直角方向の寸法に於いて、固定電極板寸法より集電
    電極の寸法を大きくしたこと、を特徴とする非接触式集
    電装置。
  7. 【請求項７】高周波電源に接続され、移動体の移動路に
    沿って設置された固定電極の端部を開路したこと、を特
    徴とする非接触式集電装置の給電線。
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