JPH10248182A - １次導電路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１次導電路上の負荷台数がある一定台数以上に
なった場合に、その共振周波数の変動をおさえることが
できる１次導電路を構成する。 【解決手段】複数の導電モジュール４１、４２を接続し
て１つの１次導電路を構成する場合に、モジュールが積
み重なるように接続し、１次導電路をループ状に構成す
る。ゼロインダクタンスケーブル４９により共振周波数
の変動を抑えることができ、投入できる負荷容量を飛躍
的に増大させ、結果的に搬送能力を増加させることが可
能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は配電設備、特に１次
導電路を流れる高周波共振電流による誘導電力を伝送す
る設備、特にその１次導電路上の受電台数を増加させる
手段に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】給電されながら移動する車両への給電の
従来の方法には以前から問題が存在する。すなわち、固
定された給電レールに沿ったスライドブラシの摩擦は摩
耗、ダスト発生、電気接点の間欠的な損失、スパーク及
び電気ショックの危険である。

【０００３】図１に示す誘導電力配電設備は、固定され
た１次導電路の回りの交番磁界を用いて１次導電路から
ある距離を隔てた２次導体に電流を誘導することにより
直接接触を解消する方法で問題の多くを克服した。図１
は、通電トラックのための導体で、少なくとも１つの好
ましい１次導電路１２から構成される。大抵の場合に、
１次導体は台車１１の走行する指定されたトラック１３
に沿って連続的に敷設されるが、上記に代わり台車に於
ける、誘導電力の間欠的な利用（例えば指定された台車
ステーションに於いて）および中間的なエネルギー蓄積
も可能である。図１の左に在る切り替え電源は、電圧源
からの一定電流を効率的に供給するインダクタ１７，何
れかのソリッドステートスイッチ１８に電力を供給する
為の分割インダクタ１６（インダクタ１６と１７は共に
動作周波数に於いて共に高い周波数を有す）、インダク
タ及び１次導電路１２から成る共振回路及び共振キャパ
シタ１５から構成される。

【０００４】通常、スイッチはゼロ交叉センサにより補
完モードでドライブされ、よってそれらの動作は共振１
次導電路１２の中で検出される発振電流を強める。１次
循環電流はスイッチを流れることなく、流れるのは“Ｔ
ｏｐｐｉｎｇ ｕｐ”電流のみであることに留意する必
要がある。コントロールおよび防護手段はこの中に示さ
れておらず、一般に入力電圧を変化させるか又は中断す
ることにより行われる。

【０００５】トラック１３は鉄道トラック，コンベアト
ラックまたはモノレールの如き露出した構造から構成さ
れ、または道路又はフロアの中に隠された１つ又は２つ
以上の導体から発する磁界により示される見えない通路
で構成される。

【０００６】動力を扱うエレクトロニクス、及び車両又
はモータの数、および各々のモータ駆動回路をスケール
アップすることにより更に大きい施設を、ここに記載の
斬新な構想から逸脱することなく構築することが出来
る。具体的な電圧限界が定まっているので、長いトラッ
クはセクションに分割するのが望ましい。その各々は多
数の個別の電源の１つから給電される。

【０００７】これらの改善が適用される共振誘導電源ル
ープの分野での現在の方式は、一般に単独の導体ループ
に接続される共振電源を設けることから成る。負荷の作
用下の典型的なＱ値は約２又は３である。１つのトラッ
クのモジュールは約１０から１００メートルの長さであ
る。

【０００８】通常、モジュールキャパシタは約１．６マ
イクロファラッドであり、又代表的なインダクタンスは
トラックの１メートルにつき約３マイクロヘンリーであ
る。このループに分布した自己インダクタンスは、一般
にループの一端に配置される共振電源により通電される
共振回路のインダクタンスとして使用される。

【０００９】現在の半導体定格、及び安全上の配慮か
ら、使用し得る電圧を約６００Ｖに制限している為に、
著しく長い純然たる誘導型の１次ループに充分な電力を
供給することは困難であることは判っている。この好ま
しい実施例は、送電ライン理論を、又特にπカップリン
グ理論を用いる。この実施例はキャパシタに比較的僅か
な投資を行うことでラインの長さを延長することを可能
にする。

【００１０】１次導電路及び２次導体の中の高周波共振
電流の使用は、誘導電力配電の効率が低く、且つ長い線
路に充分な電力をもってドライブすることにおける最近
の発達は、ＷＯ９３／２３９０９により記載されている
如き改善された誘導電力設備の使用を可能にした。その
設備とは、図２に示した１次導電モジュールを図３に示
すように接続していくことにより、共振周波数を押さえ
るようにしたものである。図２は２つの分布インダクタ
ンス２１、２２と２つのキャパシタ２３、２４の共振閉
回路で、同じ位相と振幅の節点を結合するインダクタン
スケーブル２５を持つ回路図である。インダクタンスケ
ーブル２５は、好ましくは対称性の一対の導体から形成
される無限の長さのケーブルとして定義される。上記の
１本の導体は、他の導体の電流とは振幅はほぼ等しい
が、位相が反対の電流を流し、しかも上記の対の導体は
出来る限り共通の磁界スペースを有することにより、１
つの導体により展開された磁界が他の導体による磁界を
打ち消しあう傾向を示す。図３は、起こりうる発振モー
ドを制限しつつトラックを延長するために使用されるト
ラックの導体の単位長さ内に分布する分布インダクタン
ス３１、３２と共に２つの個別のキャパシタ３３、３４
から各々が構成される一連のモジュール及び個別のゼロ
インダクタンスケーブル３５を図解する回路図である。
ところで上記１次導電路から複数の負荷が給電される場
合において、その総受電量が１次導電路に供給される電
力量に対してある一定値を超える状態では、各負荷の負
荷状況により１次導電路に供給される共振周波数が変動
するという問題があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この１次導
電路に供給される共振周波数が変動するという問題をさ
らに詳しく説明すると、上記１次導電路から複数の負荷
が給電される場合においてその総受電量が１次導電路に
供給される電力量に対してある一定値を超える状態と
は、負荷台数がある一定台数以上である場合を含み、す
なわちこの場合にはその導電路に投入できる負荷台数を
制限しなければ、１次導電路に供給される共振周波数が
変動することを意味し、結果として共振誘導給電ができ
なくなるという問題点があった。

【００１２】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、１次導電路上の負荷台数がある一定台数以上にな
った場合に、その共振周波数の変動を抑えることができ
る１次導電路を構成することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の１次導電路は、
少なくとも２つの導電モジュールから成り、しかもその
各々は設備の共振周波数に合致する共振周波数を有し、
しかも上記各１次導電モジュールは共振誘導配電設備の
１次導電路であって、各モジュールは隣接する電路に接
続可能な少なくとも２つのモジュールが共に結合されて
長い導電路を形成し、且つ多重ループ状の導電路に集約
され、上記導電モジュールが少なくとも１つの直列共振
キャパシタを有することを特徴としたものである。

【００１４】本発明によれば、１次導電路は導電モジュ
ールを用いて容易にループ状に形成することができ、導
電モジュールにゼロインダクタンスケーブルを接続する
ことで、共振周波数の変動が抑えられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図４は２つの導電モジュールを結合
して２重ループ状に形成した１次導電路の回路構成図で
ある。同図において、第１の導電モジュール４１は、他
のモジュールと接続するための接続端子５１、５２、５
３及び５４を有し、第２の導電モジュール４２も同様に
接続端子５５、５６、５７及び５８（図示しない）を有
する。

【００１６】モジュール４１、４２は、接続端子５３と
接続端子５６及び接続端子５４と接続端子５５をそれぞ
れ接続することで、２重ループ状の１次導電路を構成
し、電源５０から接続端子５１、５２を通して高周波電
流を供給される。１次導電路の終端である接続端子５
７、５８間にキャパシタ（図示しない）が接続され、ま
た所定の距離毎に、キャパシタ４７とキャパシタ４８が
導電路に対して並列に接続され、隣接するキャパシタ４
７とキャパシタ４８及びキャパシタ４８と終端キャパシ
タの両端間がゼロインダクタンスケーブル４９で短絡さ
れている。

【００１７】また導電モジュール４１は、導体の分布イ
ンダクタンス４３、４４と、キャパシタ４７とで直列共
振回路を構成し、他方の導電モジュール４２も同様に、
導体の分布インダクタンス４５、４６（図示しない）
と、キャパシタ４８とで直列共振回路を構成している。

【００１８】すなわち、所定の１次導電路間（端子５１
から端子５３まで、もしくは端子５５から端子５７ま
で）で、共振周波数の変動を抑えることができる。

【００１９】この誘導電力設備は、少なくとも１つの１
次導電路から構成され、好ましくは限定されたルートに
沿って敷設された少なくとも２本の並列導電路のループ
から構成される。高周波数で大電力を流すこの１次導電
路は、好ましくは該当レベルの電流を流すことができる
表面積の大きいリッツワイヤで製作される。

【００２０】好ましい動作周波数は一般に１０ＫＨｚか
ら５０ＫＨｚの領域にあり、特に使用されるソリッドス
テートスイッチの制約、導体損失、及び放射される電力
により課せられる制約が反映されるが、原理は５０ＫＨ
ｚから１ＭＨｚ迄の様にはるかに広い範囲の周波数に適
用することができる。

【００２１】好ましい実施例は１０ＫＨｚのオーダの動
作周波数及び１５０Ｗと５００Ｗの有効電力レベルで形
成され、前者は６００Ｖで、８０メートル、後者は６０
０Ｖで、且つ２００メートルの長さのトラックに給電す
ることができる。大きいが尚実用的な電源の典型的な電
源出力は６００Ｖのオーダであり、又典型的な循環共振
電流は７０Ａのオーダである。なお本実施例では、２つ
の導電モジュールにより２重ループの１次導電路を形成
する構成としているが、接続するモジュールの数を増や
すことで、ループ数を増やす構成としてもよい。

【００２２】さらに本実施例では、１つのモジュールの
長さと１次導電路の長さが等しい構成としたが、例え
ば、３つのモジュールを接続したものを１ユニットと
し、そのユニットを積み重ねて１次導電路とする構成と
してもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上の様に、複数の導電モジュールを接
続して１つの１次導電路を構成する場合に、モジュール
が積み重なるように接続したので、１次導電路を容易に
ループ状に構成することが可能となる。さらに、ゼロイ
ンダクタンスケーブルにより共振周波数の変動を抑える
ことができ、投入できる負荷容量を飛躍的に増大させ、
結果的に搬送能力を増加させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】通電トラックを含む１次導電路を示す図であ
る。

【図２】２つの分布インダクタンスと２つのキャパシタ
の共振閉回路で、同じ位相と振幅の接点を結合するゼロ
インダクタンスケーブルを持つ回路図である。

【図３】おこりうる発振モードを制限しつつトラックを
延長するために使用される、トラック導体の単位長さ内
に分布する分布インダクタンスと共に２つの個別のキャ
パシタから各々が構成される一連のモジュールを図解す
る回路図である。

【図４】本発明の一実施例による１次導電路の回路構成
図である。

【符号の説明】 １１ 台車 １２ １次導電路 １３ トラック １８ ソリッドステ
ートスイッチ ２１、２２、３１、４３、４４、４５ 分布インダク
タンス ２３、２４、３３、３４、４７、４８ キャパシタ ２５、３５、４９ ゼロインダク
タンスケーブル ５０ 電源 ４１、４２ 導電モジュー
ル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの１次導電モジュールか
   ら成り、しかもその各々は設備の共振周波数に合致する
   共振周波数を有し、しかも上記各１次導電モジュールは
   共振誘導配電設備の１次導電路であって、各モジュール
   は隣接する電路に接続可能な少なくとも２つのモジュー
   ルが共に結合されて長い導電路を形成し、且つ多重ルー
   プ状の導電路に集約され、上記導電モジュールが少なく
   とも１つの直列共振キャパシタを有することを特徴とす
   る１次導電路。