JPS589571B2 - 無接触給電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、移動機器や、屡々据付位置を変える工作機械
などへの給電を目的とした新しい給電装置に関するもの
である。

従来、この種の給電を目的とする方法として、長尺の電
源コードを使用する方法やトロリ一方式などがあるが、
本発明は変圧器を使用する新しθ゛給電装置を提供しよ
うとするものである。

即ち、本発明は変圧器の１次側巻線付コアを複数個並設
し、そのコア列と微小間隙隔てて前記適数個の１次巻線
付コアに対向する２次側巻線付コアを配置し、通電は前
記２次側巻線付コアに対向する１次側巻線付コアの１次
側巻線に行うようにしたもので、その実施例について図
面に基づき説明すれば次の通りである。

第１図は実施例の正面図、第２図は電気回路図を示すも
ので、１はＳ２の間隔で複数個一列に敷設されたＳ１の
長さの敷居状の１次側コア（第３図に示す平面図、第４
図に示す側面図参照）、２はＳ３の長さ〔Ｓ３＝５（Ｓ
１＋８２）〕の同じく敷居状の２次側コア（第５図に示
す下面図参照）である。

之等１次側コア１，２次側コア２及びダミーコア３は積
層したけい素鋼板やフエライトコア、アモルファス等の
非品質磁性材料等によって作られ、１次側コア１と２次
側コア２には夫々１次側巻線１ａと２次側巻線２ａが巻
装されていで、給電時は２次側コア２を５個の１次側コ
ア１に密着又は微小間隙隔てて対向するように位置せし
めてある。

そして、各１次側巻線１ａは第２図に示すように２次側
コア２が１次側コア１と対向している間「オン」となる
近接スイッチＳ又は手動スイッチを介して夫々高周波交
流電源Ｅ例えば高周波インバータに接続されている。

高周波交流電源Ｅを使用するのは、コア１，２の小形軽
量化のためであるが、高周波交流電源を使用するため、
各巻線は高周波による表皮効果を低下させるべく細線の
撚線を使用して２〜３ターン巻回したものを使用してい
る。

以上のように構成されるので、２次側巻線２ａを有する
２次側コア２を第１図示のように１次側コア１に密着又
は近接させて、１次側巻線１ａに通電すれば、変圧器の
原理により負荷Ｈに電力を給電することができる。

従って本装置は次に述べるような制約はあるが、頻繁に
移動させて使用する工作機械への電力の供給や、移動機
器への新しい無接触給電の手段として有効である。

周知のように、変圧器による電力伝送の性能は、負荷に
よる電圧変動率は小さい程、即ち、１次２次巻線の磁気
結合が高い程良好となるので、本発明装置においても洩
れインダクタンスを小さく、又、ギャップも小さくして
励磁電流による力率の低下を防ぐ必要がある。

こ５では詳細な説明は省略するが、洩れインダクタンス
はコアのスロット形状を浅く、広くすると共に巻線束の
直径を大きくし、巻回数を少く設計することにより小さ
くなる。

本給電装置は図示のように２次側コア２と対向する１次
側巻線２ａ（実施例では５個）に給電する必要がある。

今こＮで、例えば１次側巻線１個が不通電（４個通電）
である場合は、２次磁束の２０係が１次と鎖交しないた
め、この磁束は２次洩れ磁束と同一の作用をして電圧変
動率が悪化し、伝送性能は著しく低下する。

ところが逆に１個余分に通電（６個通電）した場合は、
その１次側巻線は等価的にギャップの大きいりアクトル
となるため、殆んど単体の洩れインダクタンスに近い値
でインバータ負荷となり、過電流となって、高闇波イン
バータＥに通常装備されている保護遮断装置が動作し、
送受電停止になる。

従って運転に際しては通電に注意する必要がある。

この通電の問題は、連続的に移動しない工作機械などの
場合は（静止形給電）オペレータが注意することで済む
が、移動機器に本発明を適用する場合は、移動時、１次
側巻線に接続される近接スイッチｊｌ−０ ， ４−１
， ４−２ ， ４−３・・・・・・・・・を順次ス
イッチ・インさせて行かなければならないので、スイッ
チ・イン時に１次側巻線１ａに異常突入電流が流れ、高
目波インバータが送電停止になったりして伝送性能が不
安定なものとなり、実用に供することが出来ない。

第２の発明はその問題を解決する一つの手段を開示する
もので、２次側コア２の進行方向の前後に２次側コアと
磁気結合しないが、隣接１次側巻線と鎖交するダミーコ
アを設けるようにしたものである。

これを実施例により説明すれば、第６図に示すように、
２次側コア２の進行方向の前後に、Ｓ２だけ離して２次
側コア２と一体に移動するダミーコア３，３を設けるも
のである。

このようにダミーコア３，３を２次側に装備すると、前
述の余分の１次側巻線に通電するようになっても、その
１次側巻線は等価的に自己インダクタンスに等しい値で
高周波インバータの負荷となり、励磁電流の２０係程度
の増流に制限されるため、高周波インバータは運転停止
せず運転継続が可能となるものである。

即ち、第６図において、２次側が右方に移動すると、先
ず右側（進行方向の前部）に配備したダミーコアが１次
側巻線１ａに対面し、その結果１次側コア１とダミーコ
ア３間のギャップを通して磁路が準備されることになり
、更に接近が進むと、近接スイッチＳがオンとなり、１
次側巻線は、この磁路による逆誘起電圧が生じて過犬な
電流が流れず、この磁路の励磁電流分が流れる。

そして更に右方に接近して１次側コア１と２次側コア２
が対面状態になると、既に１次側は磁束を保有した状態
であるから、図示のように２次側コア２の長さＳ３を５
Ｓ１＋５Ｓ２に選定してあれば２次側コア２の全磁束量
は変化しないことにな？。

実施例の場合、２次側の全長Ｓ，＝７８１＋７８２とな
る。

一般に２次側コア２の寸法（長さ）８３は１次側コア１
の寸法（長さ）を８１、間隔を８２とするときＳ３−ｎ
（Ｓ１＋８２）、全長Ｓ４は（ｎ＋２）（Ｓ１＋８２）
で表わされる。

但しｎは１次側コア１と対向する２次側コアの数である
。

設計上、１次側コア１の平均磁束密度Ｂ１はＢ１ ＝Ｂ
ｍａｘＸ で表わされるが、磁束密度は低下させる必
要があるから、出来るだけＳ２を小さくすべきである。

また同じ理由で近接スイッチ４はＳ１−８２たけ対面し
た場合にオン又はオフとなることが望ましい。

従って、ダミーコア３の長さは１次側コア１の長さＳ１
と等しい大きさで、１次側コア間隔Ｓ２と等しい間隔を
おいて２次側コア２の前後に配置することか最もよい。

以上のように、ダミーコア３を設けることにより、近接
スイッチが閉路する時の突入電流を防止すると共に移動
による電圧変動率を少くし、設計により零にすることも
可能である。

上記２つの実施例は何れも単相の場合であるが巻線が複
雑にはなるが３相にも適用し得る。

第７図は３相の場合の２次側コア２′の下面図、第８図
はその端面図で、スロットは３本設ければよい。

３相の場合、伝送能力はコア体積と面積が同一ならば、
約１．５倍に増加する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の正面図、第２図は電気回路図、
第３図は１次側コアの平面図、第４図は同側面図、第５
図は２次側コアの下面図、第６図は異なる実施例の正面
図、第７図は３相の場合の２次側コアの下面図、第８図
は同側面図である。 １・・・・・・１次側コア、２・・・・・・２次側コア
、３・・・・・・ダミーコア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １次側巻線を夫々電源に並列に接続した複数個の１
   次側巻線付コアを並設し、そのコア列と微小間隙隔てて
   適数個の１次側巻線付コアに対向する２次側巻線付コア
   を配置し、通電は前記２次側巻線付コアに対向する１次
   側巻線付コアの１次側巻線に行うことを特徴とする無接
   触給電装置。 ２ １次側巻線を夫々電源に並列に接続した複数個の１
   次側巻線付コアを並設し、そのコア列と倣小間隙隔てて
   適数個の１次側巻線付コアに対向する２次側巻線付コア
   を配置し、それら１次側と２次側コアを相対的に直線移
   動できるように構成すると共に、前記２次巻線コアの移
   動方向の前後に前記１次側巻線コア列と微小間隙隔てて
   対向し且つ２次側巻線コアと共に直線移動するダミーコ
   アを設け、通電は前記２次側巻線付コアに対向する１次
   側巻線付コアの１次側巻線に行うことを特徴とする無接
   触給電装置。