特許 6983327 非接触給電装置およびそれを備える搬送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6983327

(24)【登録日】2021年11月25日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】非接触給電装置およびそれを備える搬送装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20211206BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20211206BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 Q

   H02M3/28 H

   H02J50/40

   B60M7/00 X

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2020-537983(P2020-537983)

(86)(22)【出願日】2018年8月24日

(86)【国際出願番号】JP2018031277

(87)【国際公開番号】WO2020039570

(87)【国際公開日】20200227

【審査請求日】2020年11月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】特許業務法人 共立

(72)【発明者】

【氏名】野村 壮志

(72)【発明者】

【氏名】加藤 進一

【審査官】 栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１４７８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２００１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７２８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／０５１４６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１２０２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０７７１７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／２８

Ｈ０２Ｊ ５０／４０

Ｂ６０Ｍ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源と前記交流電源から出力された交流電力を給電する給電素子とを備える複数の給電部と、
前記複数の給電部に対して移動可能に設けられ、かつ、対向する前記給電素子から非接触で前記交流電力を受電する受電素子と前記受電素子によって受電された前記交流電力の受電周波数を検出する周波数検出部とを備える少なくとも一つの受電部と、
前記周波数検出部によって検出された前記受電周波数に基づいて、前記複数の給電部の各々の前記交流電源の給電周波数、並びに、給電部側および受電部側のうちの少なくとも一方に形成される共振回路のインピーダンスのうちの少なくとも一つであるパラメータを、前記複数の給電部の各々の前記給電素子の電気的特性に合わせて設定するパラメータ設定部と、
を具備する非接触給電装置。

【請求項2】

前記パラメータ設定部は、前記受電素子によって受電された前記交流電力の受電電圧または受電電流の周波数特性を用いて、前記パラメータを設定する請求項１に記載の非接触給電装置。

【請求項3】

前記パラメータ設定部は、前記交流電力の電力伝送効率が所定値以上になるように、前記パラメータを設定する請求項１または請求項２に記載の非接触給電装置。

【請求項4】

前記共振回路は、
複数の共振用素子と、
前記複数の共振用素子のうちの一部の共振用素子である対象素子が前記共振回路から切り離されている非接続状態と前記対象素子が前記共振回路と接続されている接続状態とを切り替え可能な少なくとも一つの切り替え素子と、
を備え、
前記パラメータ設定部は、前記少なくとも一つの切り替え素子を開閉制御することにより、前記対象素子を前記非接続状態または前記接続状態にして、前記共振回路の前記インピーダンスを設定する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の非接触給電装置。

【請求項5】

請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の非接触給電装置と、
搬送物を搬送する少なくとも一つの可動部と、
前記少なくとも一つの可動部の移動を案内する軌道部を備える複数の固定部と、
前記非接触給電装置によって伝送された前記交流電力を用いて前記軌道部に沿って前記少なくとも一つの可動部を移動させる駆動部と、
を具備し、
前記少なくとも一つの可動部には、前記受電素子が設けられ、
前記複数の固定部の各々には、前記給電素子が設けられている搬送装置。

【請求項6】

交流電源と前記交流電源から出力された交流電力を給電する給電素子とを備える複数の給電部と、
前記複数の給電部に対して移動可能に設けられ、かつ、対向する前記給電素子から非接触で前記交流電力を受電する受電素子を備える少なくとも一つの受電部と、
前記複数の給電部の各々の前記交流電源の給電周波数、並びに、給電部側および受電部側のうちの少なくとも一方に形成される共振回路のインピーダンスのうちの少なくとも一つであるパラメータを、前記複数の給電部の各々の前記給電素子の電気的特性に合わせて設定するパラメータ設定部と、
を具備する非接触給電装置と、
搬送物を搬送する少なくとも一つの可動部と、
前記少なくとも一つの可動部の移動を案内する軌道部を備え、かつ、前記軌道部の形状が異なることにより前記給電素子の前記電気的特性が異なる複数種類の固定部と、
前記非接触給電装置によって伝送された前記交流電力を用いて前記軌道部に沿って前記少なくとも一つの可動部を移動させる駆動部と、
を具備し、
前記少なくとも一つの可動部には、前記受電素子が設けられ、
前記複数種類の固定部の各々には、前記軌道部の形状に合わせて配置される前記給電素子が設けられている搬送装置。

【請求項7】

少なくとも一つの前記軌道部の形状は、前記可動部の移動方向において湾曲している請求項６に記載の搬送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、非接触給電装置およびそれを備える搬送装置に関する技術を開示する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の非接触給電システムは、複数の給電側コイルと、電源部と、受電側コイルと、受電回路とを備えている。複数の給電側コイルは、給電側装置に設定された移動方向に沿って相互に離間して配置される。電源部は、各給電側コイルに電力を供給する。受電側コイルは、上記移動方向に移動する受電側装置に設けられ、対向配置される給電側コイルと電磁結合して非接触で電力を受け取る。受電回路は、受電側コイルが受け取った電力を変換し、駆動電圧を生成して受電側装置に設けられた電気負荷に出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１７／０５１４６０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の非接触給電システムのように、複数の給電側コイルを備える場合、複数の給電側コイルの電気的特性（例えば、インダクタンス、受電側コイルとの間の結合係数など）が異なる可能性がある。給電側コイルの電気的特性が異なると、例えば、受電電圧の周波数特性が変化して、電力伝送効率が変動する可能性がある。

【0005】

このような事情に鑑みて、本明細書は、電力伝送効率の変動を抑制可能な非接触給電装置およびそれを備える搬送装置を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書は、複数の給電部と、少なくとも一つの受電部と、パラメータ設定部とを具備する非接触給電装置を開示する。前記複数の給電部は、交流電源と前記交流電源から出力された交流電力を給電する給電素子とを備える。前記少なくとも一つの受電部は、前記複数の給電部に対して移動可能に設けられ、かつ、対向する前記給電素子から非接触で前記交流電力を受電する受電素子と前記受電素子によって受電された前記交流電力の受電周波数を検出する周波数検出部とを備える。前記パラメータ設定部は、前記周波数検出部によって検出された前記受電周波数に基づいて、前記複数の給電部の各々の前記交流電源の給電周波数、並びに、給電部側および受電部側のうちの少なくとも一方に形成される共振回路のインピーダンスのうちの少なくとも一つであるパラメータを、前記複数の給電部の各々の前記給電素子の電気的特性に合わせて設定する。

【発明の効果】

【0007】

上記の非接触給電装置によれば、パラメータ設定部を具備する。よって、上記の非接触給電装置は、複数の給電部の各々の給電素子の電気的特性に合わせて上記パラメータを設定することができ、電力伝送効率の変動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】非接触給電装置１０および搬送装置５０の一例を示す構成図である。

【図2】受電電圧ＶＲの周波数特性の一例を示す模式図である。

【図3】リニアモータ８１Ｌを備える駆動部８０の一例を示す構成図である。

【図4】複数の固定部７０の配置例を示す模式図である。

【図5】図４のV−V線切断部端面図である。

【図6】非接触給電装置１０の他の構成例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

１．非接触給電装置１０の構成例
図１に示すように、本実施形態の非接触給電装置１０は、複数の給電部２０と、少なくとも一つの受電部３０と、パラメータ設定部４０とを具備している。また、非接触給電装置１０は、搬送装置５０に用いられると好適である。搬送装置５０は、非接触給電装置１０と、少なくとも一つの可動部６０と、複数の固定部７０と、駆動部８０とを具備している。

【0010】

複数（図１では、図示の便宜上、２つ）の給電部２０の各々は、交流電源２１と、給電素子２２と、共振用素子２３とを備えている。交流電源２１、給電素子２２および共振用素子２３は、直列接続されている。具体的には、交流電源２１の出力端子の一端側は、共振用素子２３を介して、給電素子２２の一端側と接続されている。交流電源２１の出力端子の他端側は、給電素子２２の他端側と接続されている。なお、本明細書では、説明の便宜上、図１に示す上側の給電部２０を第一給電部２０ａとし、下側の給電部２０を第二給電部２０ｂとする。

【0011】

交流電源２１は、例えば、直流電力を供給する直流電源部と、直流電力を交流電力に変換する電力変換部とを備え（いずれも図示略）、給電素子２２に対して交流電力を供給する。給電素子２２は、受電部３０の受電素子３１と対向可能に設けられ、交流電源２１から出力された交流電力を給電する。給電素子２２は、例えば、コイルを用いることができる。第一給電部２０ａの給電素子２２のインダクタンスと、第二給電部２０ｂの給電素子２２のインダクタンスとは異なっており、同図では、インダクタンスの相違がコイル長の相違によって模式的に示されている。給電素子２２がコイルの場合、共振用素子２３は、例えば、コンデンサを用いることができ、共振回路Ｃ２０を形成する。

【0012】

受電部３０は、一つであっても良く、複数であっても良い。受電部３０は、受電素子３１と、複数（本実施形態では、２つ）の共振用素子３２ａ，３２ｂと、整流回路３３と、周波数検出部３４と、切り替え素子３５とを備えている。受電素子３１には、複数（２つ）の共振用素子３２ａ，３２ｂが並列接続されており、整流回路３３と接続されている。受電素子３１は、複数（２つ）の給電部２０に対して移動可能に設けられ、かつ、対向する給電素子２２から非接触で交流電力を受電する。受電素子３１は、例えば、コイルを用いることができる。

【0013】

受電素子３１がコイルの場合、複数（２つ）の共振用素子３２ａ，３２ｂは、例えば、コンデンサを用いることができ、共振回路Ｃ３０を形成する。整流回路３３は、複数のダイオードがブリッジ接続されているダイオードブリッジと、平滑コンデンサとを備え（いずれも図示略）、受電素子３１が受電した交流電力を整流および平滑して、直流電力を生成する。

【0014】

受電素子３１が第一給電部２０ａの給電素子２２と対向すると、受電素子３１は、第一給電部２０ａの給電素子２２から非接触で交流電力を受電可能になる。また、受電部３０が図１に示す移動方向（矢印Ｘ方向）に移動して、受電素子３１が第二給電部２０ｂの給電素子２２と対向すると、受電素子３１は、第二給電部２０ｂの給電素子２２から非接触で交流電力を受電可能になる。いずれの場合も、受電素子３１が受電した交流電力は、整流回路３３によって整流および平滑され、直流電力に変換される。変換された直流電力は、後述する駆動部８０などの負荷に供給される。

【0015】

図２は、受電素子３１によって受電された交流電力の受電電圧ＶＲの周波数特性の一例を示している。受電電圧ＶＲは、整流回路３３に入力される交流電圧をいう。同図の横軸は、周波数を示し、縦軸は、受電電圧ＶＲをしている。曲線Ｌ１１は、第一給電部２０ａの給電素子２２から給電される交流電力を受電した場合の周波数特性の一例を示している。曲線Ｌ１２は、第二給電部２０ｂの給電素子２２から給電される交流電力を受電した場合の周波数特性の一例を示している。但し、複数（２つ）の給電部２０（第一給電部２０ａおよび第二給電部２０ｂ）の交流電源２１の給電周波数は、同じである。なお、受電電圧ＶＲの周波数特性は、例えば、シミュレーション、実機による検証などによって取得することができる。

【0016】

既述したように、第一給電部２０ａの給電素子２２のインダクタンスと、第二給電部２０ｂの給電素子２２のインダクタンスとは異なっている。そのため、複数（２つ）の給電部２０の交流電源２１の給電周波数が同じ場合、曲線Ｌ１１および曲線Ｌ１２に示すように、受電電圧ＶＲの周波数特性は異なる。受電部３０が複数（２つ）の給電部２０に対して図１に示す移動方向（矢印Ｘ方向）に移動すると、例えば、受電電圧ＶＲが第一受電電圧ＶＲ１１から第二受電電圧ＶＲ１２に変化して、電力伝送効率が変動する可能性がある。上述したことは、給電部２０側に形成される共振回路Ｃ２０のインピーダンスＺ２０を変更しない場合についても同様に言える。また、上述したことは、受電部３０側に形成される共振回路Ｃ３０のインピーダンスＺ３０を変更しない場合についても同様に言える。

【0017】

そこで、本実施形態の非接触給電装置１０は、パラメータ設定部４０を具備している。パラメータ設定部４０は、複数（２つ）の給電部２０の各々の給電素子２２の電気的特性に合わせてパラメータを設定する。パラメータは、複数（２つ）の給電部２０の各々の交流電源２１の給電周波数Ｆ２１，Ｆ２２、並びに、給電部２０側および受電部３０側のうちの少なくとも一方に形成される共振回路Ｃ２０，Ｃ３０のインピーダンスＺ２０，Ｚ３０のうちの少なくとも一つである。なお、第一給電部２０ａの交流電源２１の給電周波数を給電周波数Ｆ２１とし、第二給電部２０ｂの交流電源２１の給電周波数を給電周波数Ｆ２２とする。また、給電部２０側に形成される共振回路Ｃ２０のインピーダンスをインピーダンスＺ２０とし、受電部３０側に形成される共振回路Ｃ３０のインピーダンスをインピーダンスＺ３０とする。

【0018】

既述したように、図２は、受電素子３１によって受電された交流電力の受電電圧ＶＲの周波数特性の一例を示している。また、作業者は、受電電圧ＶＲと同様にして、受電素子３１によって受電された交流電力の受電電流ＩＲの周波数特性を取得することもできる。受電電流ＩＲは、受電素子３１に流れる交流電流をいう。そこで、パラメータ設定部４０は、受電素子３１によって受電された交流電力の受電電圧ＶＲまたは受電電流ＩＲの周波数特性を用いて、パラメータを設定すると好適である。これにより、本実施形態の非接触給電装置１０は、受電電圧ＶＲまたは受電電流ＩＲの周波数特性を用いないでパラメータを設定する場合と比べて、パラメータの設定が容易になる。

【0019】

パラメータ設定部４０は、例えば、既述した交流電源２１の電力変換部を制御する制御装置７３（図５参照）に設けることができる。パラメータ設定部４０は、例えば、受電電圧ＶＲの周波数が図２に示す第一周波数ＲＦ１になるように、第一給電部２０ａの交流電源２１の給電周波数Ｆ２１を設定する。第一周波数ＲＦ１は、曲線Ｌ１１に示す受電電圧ＶＲが最大（極大値）になるときの周波数（共振周波数）を示している。また、パラメータ設定部４０は、受電電圧ＶＲの周波数が図２に示す第二周波数ＲＦ２になるように、第二給電部２０ｂの交流電源２１の給電周波数Ｆ２２を設定する。第二周波数ＲＦ２は、曲線Ｌ１２に示す受電電圧ＶＲが最大（極大値）になるときの周波数（共振周波数）を示している。

【0020】

これにより、受電素子３１が第一給電部２０ａの給電素子２２と対向するときの受電電圧ＶＲは、図２に示す第一受電電圧ＶＲ１１になる。また、受電素子３１が第二給電部２０ｂの給電素子２２と対向するときの受電電圧ＶＲは、図２に示す第三受電電圧ＶＲ１３になる。そのため、受電電圧ＶＲが第一受電電圧ＶＲ１１から第二受電電圧ＶＲ１２に変化する場合と比べて、電力伝送効率の変動が抑制される。上述したことは、受電電流ＩＲの周波数特性を用いる場合についても同様に言える。このようにして、パラメータ設定部４０は、受電電圧ＶＲまたは受電電流ＩＲの周波数特性を用いて、複数（２つ）の給電部２０の各々の給電素子２２の電気的特性に合わせて、複数（２つ）の給電部２０の各々の交流電源２１の給電周波数Ｆ２１，Ｆ２２を設定することができる。

【0021】

なお、給電周波数Ｆ２１，Ｆ２２の設定は、共振周波数に合わせた設定に限定されるものではなく、任意の周波数に合わせて設定することができる。パラメータ設定部４０は、例えば、負荷が変動したときの受電電圧ＶＲまたは受電電流ＩＲの変動幅が所定範囲に収まるように、給電周波数Ｆ２１，Ｆ２２をそれぞれ設定することもできる。例えば、モータ負荷の場合、パラメータ設定部４０は、例えば、モータ入力電流（インバータ出力電流）の検出値に基づいて、負荷の変動を知得することができる。パラメータ設定部４０は、予め負荷（モータ入力電流）に応じた受電電圧ＶＲまたは受電電流ＩＲの周波数特性を取得しておき、受電電圧ＶＲまたは受電電流ＩＲの変動幅が所定範囲に収まるように、給電周波数Ｆ２１，Ｆ２２をそれぞれ設定することができる。

【0022】

また、受電電圧ＶＲまたは受電電流ＩＲが低下する程、電力伝送効率が低下する。そこで、パラメータ設定部４０は、交流電力の電力伝送効率が所定値以上になるように、パラメータ（給電周波数Ｆ２１，Ｆ２２）を設定すると好適である。所定値は、任意に設定することができ、例えば、負荷に応じて設定することもできる。これにより、本実施形態の非接触給電装置１０は、所望の電力伝送効率を維持することができる。

【0023】

上述したことは、共振回路Ｃ２０，Ｃ３０のインピーダンスＺ２０，Ｚ３０についても同様に言える。パラメータ設定部４０は、例えば、受電電圧ＶＲまたは受電電流ＩＲの周波数特性を用いて、複数（２つ）の給電部２０の各々の給電素子２２の電気的特性に合わせて、共振回路Ｃ２０のインピーダンスＺ２０を設定することができる。また、パラメータ設定部４０は、交流電力の電力伝送効率が所定値以上になるように、パラメータ（インピーダンスＺ２０）を設定することもできる。

【0024】

具体的には、パラメータ設定部４０は、例えば、図２の曲線Ｌ１２に示す受電電圧ＶＲの周波数特性が、曲線Ｌ１１に示す受電電圧ＶＲの周波数特性に近づくように、第二給電部２０ｂの共振回路Ｃ２０のインピーダンスＺ２０を設定する。但し、複数（２つ）の給電部２０（第一給電部２０ａおよび第二給電部２０ｂ）の交流電源２１の給電周波数は、同じとする。これにより、受電素子３１が第一給電部２０ａの給電素子２２と対向するときに、曲線Ｌ１１に示す受電電圧ＶＲの周波数特性が得られる。また、受電部３０が図１に示す移動方向（矢印Ｘ方向）に移動して、受電素子３１が第二給電部２０ｂの給電素子２２と対向するときに、曲線Ｌ１１に示す受電電圧ＶＲの周波数特性に近似する周波数特性が得られる。これにより、受電電圧ＶＲの変化を低減して、電力伝送効率の変動を抑制することができる。上述したことは、受電電流ＩＲの周波数特性を用いる場合についても同様に言える。

【0025】

パラメータ設定部４０は、共振回路Ｃ３０のインピーダンスＺ３０についても同様に設定することができる。但し、この場合、パラメータ設定部４０は、受電部３０に対向する給電部２０の給電素子２２に合わせて、共振回路Ｃ３０のインピーダンスＺ３０を設定する。パラメータ設定部４０は、例えば、受電素子３１が第二給電部２０ｂの給電素子２２と対向するときに、図２の曲線Ｌ１２に示す受電電圧ＶＲの周波数特性が、曲線Ｌ１１に示す受電電圧ＶＲの周波数特性に近づくように、共振回路Ｃ３０のインピーダンスＺ３０を設定する。また、パラメータ設定部４０は、交流電力の電力伝送効率が所定値以上になるように、パラメータ（インピーダンスＺ３０）を設定することもできる。なお、パラメータ設定部４０は、給電周波数Ｆ２１，Ｆ２２の設定と共に、インピーダンスＺ２０，Ｚ３０の設定を行うこともできる。

【0026】

また、少なくとも一つの受電部３０は、受電素子３１によって受電された交流電力の受電周波数ＦＲを検出する周波数検出部３４を備えると好適である。このとき、パラメータ設定部４０は、周波数検出部３４によって検出された受電周波数ＦＲに基づいて、パラメータを設定すると好適である。これにより、本実施形態の非接触給電装置１０は、受電周波数ＦＲを知得することができ、知得した受電周波数ＦＲに基づいて、パラメータを適切に設定することができる。

【0027】

図１に示すように、本実施形態の受電部３０は、周波数検出部３４を備えている。周波数検出部３４は、受電周波数ＦＲを検出することができれば良く、種々の形態を採り得る。周波数検出部３４は、例えば、受電電流ＩＲ（受電素子３１に流れる交流電流）を検出して、受電周波数ＦＲを検出することができる。この場合、周波数検出部３４は、例えば、公知の電流センサ（カレントトランス、ホール素子など）を用いて、受電電流ＩＲを検出することができる。周波数検出部３４は、例えば、受電電流ＩＲの電流検出値が所定値（例えば、ゼロ）より大きくなるタイミングと、電流検出値が当該所定値より小さくなるタイミングとに基づいて、受電周波数ＦＲを検出することができる。

【0028】

パラメータ設定部４０は、周波数検出部３４によって検出された受電周波数ＦＲに基づいて、パラメータを設定する。例えば、受電素子３１が第一給電部２０ａの給電素子２２と対向している状態から、受電部３０が図１に示す移動方向（矢印Ｘ方向）に移動して、受電素子３１が第二給電部２０ｂの給電素子２２と対向すると、受電周波数ＦＲが変動する。パラメータ設定部４０は、受電周波数ＦＲの変動をトリガにして、上述したパラメータを設定することができる。

【0029】

なお、複数（２つ）の給電部２０の各々の給電素子２２の電気的特性は、予め取得することができるので、非接触給電装置１０は、複数（２つ）の給電素子２２に対する受電素子３１の位置を取得することにより、上述した受電周波数ＦＲおよび受電周波数ＦＲの変動を知得することができる。この場合、非接触給電装置１０は、例えば、公知の位置検出器（例えば、リニアスケールなど）を備えることができる。

【0030】

また、複数（２つ）の給電部２０の各々の給電素子２２の電気的特性は、予め取得することができるので、パラメータ設定部４０は、共振回路Ｃ２０のインピーダンスＺ２０を切り替えることにより、インピーダンスＺ２０を設定することができる。また、パラメータ設定部４０は、共振回路Ｃ３０のインピーダンスＺ３０を切り替えることにより、インピーダンスＺ３０を設定することができる。

【0031】

図１に示すように、共振回路Ｃ３０は、複数（同図では２つ）の共振用素子３２ａ，３２ｂと、少なくとも一つ（同図では一つ）の切り替え素子３５と、を備えていると好適である。切り替え素子３５は、複数（２つ）の共振用素子３２ａ，３２ｂのうちの一部の共振用素子３２ｂである対象素子３２ｔが共振回路Ｃ３０から切り離されている非接続状態と、対象素子３２ｔが共振回路Ｃ３０と接続されている接続状態とを切り替え可能である。このとき、パラメータ設定部４０は、少なくとも一つの切り替え素子３５を開閉制御することにより、対象素子３２ｔを非接続状態または接続状態にして、共振回路Ｃ３０のインピーダンスＺ３０を設定すると好適である。

【0032】

切り替え素子３５は、対象素子３２ｔと直列接続されている。切り替え素子３５は、対象素子３２ｔを非接続状態または接続状態に切り替えることができれば良く、種々の形態を採り得る。切り替え素子３５は、例えば、公知の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを用いることができる。

【0033】

切り替え素子３５は、制御端子３５ｇと、入力端子３５ｄと、出力端子３５ｓと、還流ダイオード（図示略）とを備えている。例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）では、制御端子３５ｇは、ゲート端子に相当し、入力端子３５ｄは、ドレイン端子に相当し、出力端子３５ｓは、ソース端子に相当する。制御端子３５ｇは、パラメータ設定部４０と接続されており、切り替え素子３５は、パラメータ設定部４０から出力される駆動信号に基づいて開閉制御される。

【0034】

具体的には、制御端子３５ｇと出力端子３５ｓとの間の電圧を制御電圧Ｖｇｓとする。例えば、制御電圧Ｖｇｓがローレベル（所定電圧値以下の状態）のときには、入力端子３５ｄと出力端子３５ｓとの間が電気的に遮断されて開状態になり、対象素子３２ｔは、非接続状態に制御される。一方、制御電圧Ｖｇｓがハイレベル（所定電圧値を超えている状態）のときには、入力端子３５ｄと出力端子３５ｓとの間が電気的に導通されて閉状態になり、対象素子３２ｔは、接続状態に制御される。

【0035】

パラメータ設定部４０が切り替え素子３５を開状態にし、対象素子３２ｔを非接続状態にすると、共振回路Ｃ３０は、受電素子３１と、共振用素子３２ａとによって形成される。パラメータ設定部４０が切り替え素子３５を閉状態にし、対象素子３２ｔを接続状態にすると、共振回路Ｃ３０は、受電素子３１と、共振用素子３２ａと、共振用素子３２ｂとによって形成される。これらの共振回路Ｃ３０のインピーダンスＺ３０は異なる。このようにして、パラメータ設定部４０は、切り替え素子３５を開閉制御することにより、共振回路Ｃ３０のインピーダンスＺ３０を設定することができる。

【0036】

周波数検出部３４によって検出された受電周波数ＦＲに基づいて、パラメータを設定する場合、パラメータ設定部４０は、受電周波数ＦＲの検出値に応じて、切り替え素子３５を開状態または閉状態にすることができる。また、位置検出器によって検出された受電素子３１の検出位置に基づいて、パラメータを設定する場合、パラメータ設定部４０は、受電素子３１の検出位置に応じて、切り替え素子３５を開状態または閉状態にすることができる。

【0037】

いずれの場合も、パラメータ設定部４０は、複数（２つ）の給電部２０の各々の給電素子２２の電気的特性に合わせて、共振回路Ｃ３０のインピーダンスＺ３０を設定することができる。また、パラメータ設定部４０が、切り替え素子３５に相当する切り替え素子によって共振回路Ｃ２０のインピーダンスＺ２０を設定する場合は、交流電源２１と、給電素子２２と、並列接続されている複数（例えば、２つ）の共振用素子２３とを直列接続する。そして、切り替え素子３５に相当する切り替え素子は、複数（例えば、２つ）の共振用素子２３のうちの一部の共振用素子２３と直列接続される。

【0038】

なお、パラメータ設定部４０は、切り替え素子３５を用いる代わりに、複数（２つ）の共振用素子３２ａ，３２ｂの電気的特性を設定することもできる。例えば、対象素子３２ｔは、可変素子（この場合、可変コンデンサ）を用いることができる。パラメータ設定部４０は、複数（２つ）の給電部２０の各々の給電素子２２の電気的特性に合わせて、可変素子の電気的特性（この場合、静電容量）を設定することができる。この場合、複数（２つ）の共振用素子３２ａ，３２ｂは、一つに集約することもできる。

【0039】

２．搬送装置５０の構成例
図１に示すように、本実施形態の非接触給電装置１０は、搬送装置５０に用いられると好適である。搬送装置５０は、非接触給電装置１０と、少なくとも一つの可動部６０と、複数の固定部７０と、駆動部８０とを具備している。

【0040】

可動部６０は、搬送物（図示略）を搬送する。可動部６０は、一つであっても良く、複数であっても良い。可動部６０は、例えば、生産ラインで使用する機材、生産ラインで加工する加工対象物などを搬送することができる。複数の可動部６０が協働して一つの搬送物を搬送することもできる。また、少なくとも一つの可動部６０には、受電素子３１が設けられている。搬送装置５０が複数の可動部６０を備える場合、複数の可動部６０の各々に、受電素子３１が設けられる。

【0041】

複数（図１では、図示の便宜上、２つ）の固定部７０は、少なくとも一つの可動部６０の移動を案内する軌道部７１を備えている。複数（２つ）の固定部７０は、可動部６０の移動方向（矢印Ｘ方向）に沿って連結され、可動部６０が複数（２つ）の固定部７０を順に移動可能に軌道部７１が形成される。軌道部７１は、可動部６０の移動方向（矢印Ｘ方向）において湾曲させることもできる。また、複数（２つ）の固定部７０の各々には、給電素子２２が設けられている。

【0042】

駆動部８０は、非接触給電装置１０によって伝送された交流電力を用いて軌道部７１に沿って少なくとも一つの可動部６０を移動させる。既述したように、受電素子３１が受電した交流電力は、整流回路３３によって整流および平滑され、直流電力に変換される。変換された直流電力は、駆動部８０に供給される。駆動部８０は、回転型モータ８１Ｒまたはリニアモータ８１Ｌと、モータ制御装置８２とを備えると好適である。モータ制御装置８２は、回転型モータ８１Ｒまたはリニアモータ８１Ｌを駆動制御する。

【0043】

回転型モータ８１Ｒは、回転子が固定子に対して回転することにより、減速機を介して接続される車輪を回転させて（いずれも図示略）、軌道部７１に沿って可動部６０を移動させる。回転型モータ８１Ｒは、種々のモータを用いることができるが、サーボモータまたはステッピングモータであると好適である。回転型モータ８１Ｒがサーボモータの場合、モータ制御装置８２は、公知のサーボアンプを用いることができる。回転型モータ８１Ｒがステッピングモータの場合、モータ制御装置８２は、公知の駆動用ドライバを用いることができる。いずれの場合も、モータ制御装置８２は、固定部７０の制御装置７３（図５参照）から送信される位置指令に基づいて、回転型モータ８１Ｒを駆動制御する。これにより、可動部６０は、固定部７０に対して移動することができ、固定部７０の所定位置に位置決めされる。

【0044】

駆動部８０は、リニアモータ８１Ｌを備えることもできる。リニアモータ８１Ｌは、可動子である可動部６０を、固定子である固定部７０に対して直線状に移動させることにより、軌道部７１に沿って可動部６０を移動させる。リニアモータ８１Ｌは、可動部６０に設けられる電磁石８３と、固定部７０に設けられる永久磁石８４とを備えると好適である。なお、リニアモータ８１Ｌは、可動部６０に永久磁石８４を設け、固定部７０に電磁石８３を設けることもできる。

【0045】

図３は、リニアモータ８１Ｌを備える駆動部８０の一例を示している。同図は、側面図であり、駆動部８０は、リニアモータ８１Ｌと、リニアモータ８１Ｌを駆動制御するモータ制御装置８２とを備えている。モータ制御装置８２および電磁石８３は、可動部６０に設けられ、永久磁石８４は、複数の固定部７０の各々に設けられている。また、複数の固定部７０の各々は、Ｎ極の永久磁石８４およびＳ極の永久磁石８４を一対として、所定磁極対数分の永久磁石８４を備えている。所定磁極対数分の永久磁石８４は、複数の固定部７０の配置方向（可動部６０の移動方向（矢印Ｘ方向）と同じ）に沿って配置されている。なお、同図では、図示の便宜上、複数の固定部７０の各々について、一磁極対分の永久磁石８４が図示されている。

【0046】

図３に示すモータ制御装置８２は、電磁石８３に対して交流電力を供給し、交番磁界を発生させる。モータ制御装置８２は、制御装置７３（図５参照）から送信される位置指令に基づいて、電磁石８３に供給する交流電力の大きさ、電流方向などを制御する。具体的には、モータ制御装置８２は、制御装置７３から送信される位置指令と、位置検出器（図示略）によって検出された検出位置との偏差に基づいて、電磁石８３に供給する交流電力の大きさ、電流方向などを制御する。これにより、可動部６０は、固定部７０に対して移動することができ、固定部７０の所定位置に位置決めされる。

【0047】

本実施形態の搬送装置５０は、非接触給電装置１０と、少なくとも一つの可動部６０と、軌道部７１を備える複数の固定部７０と、非接触給電装置１０によって伝送された交流電力を用いて軌道部７１に沿って少なくとも一つの可動部６０を移動させる駆動部８０とを具備している。また、少なくとも一つの可動部６０には、受電素子３１が設けられ、複数の固定部７０の各々には、給電素子２２が設けられている。よって、本実施形態の搬送装置５０は、固定部７０から可動部６０に伝送された交流電力を用いて、可動部６０を移動させて、搬送物を搬送することができる。

【0048】

図４は、複数の固定部７０の配置例を示している。同図は、平面図であり、複数種類（同図では、３種類）の固定部７０が模式的に示されている。説明の便宜上、直線状の軌道部７１を備える固定部７０を第一固定部７Ａとする。湾曲する軌道部７１を備える固定部７０を第二固定部７Ｂとする。第一固定部７Ａと比べて可動部６０の移動方向（矢印Ｘ方向）の長さが短く形成されている軌道部７１を備える固定部７０を第三固定部７Ｃとする。可動部６０は、第三固定部７Ｃから搬入され、第一固定部７Ａおよび第二固定部７Ｂによって形成される楕円状の固定部７０を移動して、第三固定部７Ｃから搬出される。

【0049】

図５は、図４のV−V線切断部端面図であり、固定部７０と給電素子２２の関係の一例を示している。固定部７０は、可動部６０の移動方向（矢印Ｘ方向）に直交する幅方向（矢印Ｙ方向）に沿って切断した断面が略コ字形状に形成されており、底部７０ａと、二つの側面部７０ｂとを備えている。軌道部７１は、第一軌道部７１ａと、第二軌道部７１ｂとを備えている。第一軌道部７１ａは、底部７０ａの幅方向（矢印Ｙ方向）中央部において可動部６０の移動方向（矢印Ｘ方向）に沿って設けられている。第一軌道部７１ａは、上記断面がコ字形状に形成されており、可動部６０の走行ローラ（図示略）が転動可能になっている。

【0050】

第二軌道部７１ｂは、二つの側面部７０ｂの各々の上端部において可動部６０の移動方向（矢印Ｘ方向）に沿って設けられている。第二軌道部７１ｂは、可動部６０に向かって突出するように形成されており、可動部６０の溝ローラ（図示略）が転動可能になっている。可動部６０の走行ローラが第一軌道部７１ａに沿って転動し、可動部６０の溝ローラが第二軌道部７１ｂに沿って転動することにより、可動部６０は、軌道部７１に沿って移動する。

【0051】

また、固定部７０の底部７０ａには、第一軌道部７１ａを挟んで二つのコイル保持部７２が設けられている。二つのコイル保持部７２の各々は、可動部６０の移動方向（矢印Ｘ方向）に沿って形成されている。二つのコイル保持部７２の各々は、上記断面がＥ字形状に形成されており、給電素子２２が設けられている。二つのコイル保持部７２は、軌道部７１（第一軌道部７１ａ）の形状に合わせて形成されており、給電素子２２は、軌道部７１（第一軌道部７１ａ）の形状に合わせて配置されている。なお、可動部６０は、給電素子２２と対向する部位に、受電素子３１を備えている。また、固定部７０の二つの側面部７０ｂの各々には、永久磁石８４が設けられている。可動部６０は、永久磁石８４と対向する部位に、電磁石８３を備えている。さらに、固定部７０の底部７０ａには、第一軌道部７１ａの下方において、既述した制御装置７３が設けられている。

【0052】

図４に示すように、複数種類（３種類）の固定部７０は、軌道部７１の形状が異なっており、給電素子２２の電気的特性が異なる。具体的には、第二固定部７Ｂは、軌道部７１が湾曲しているので、例えば、給電素子２２であるコイルを一連コイルで形成すると、第一固定部７Ａおよび第三固定部７Ｃと比べて、一連コイルのコイル長が長くなる。また、第三固定部７Ｃは、可動部６０の移動方向（矢印Ｘ方向）の軌道部７１の長さが第一固定部７Ａと比べて短く形成されているので、第一固定部７Ａと比べて、一連コイルのコイル長が短くなる。さらに、第三固定部７Ｃと第一固定部７Ａとが連結されている部位は、一連コイルの配置およびコイル長が他の部位と異なる。その結果、複数の固定部７０において、給電素子２２であるコイルのインダクタンスが異なる部位が存在する。

【0053】

また、第二固定部７Ｂは、軌道部７１が湾曲しているので、給電素子２２と受電素子３１の対向状態が、第一固定部７Ａおよび第三固定部７Ｃと異なる。その結果、第二固定部７Ｂにおける結合係数は、第一固定部７Ａおよび第三固定部７Ｃと異なり、複数の固定部７０において、給電素子２２と受電素子３１との間の結合係数が異なる部位が存在する。このように、複数の固定部７０において、給電素子２２の電気的特性が異なると、既述したように、例えば、受電電圧ＶＲの周波数特性が変化して、電力伝送効率が変動する可能性がある。本実施形態の搬送装置５０は、非接触給電装置１０を備えているので、上述した給電素子２２の電気的特性が異なることに起因する電力伝送効率の変動を抑制することができる。なお、本実施形態の給電素子２２は、軌道部７１（第一軌道部７１ａ）の形状に合わせて配置されており、軌道部７１の形状が異なることにより給電素子２２の電気的特性が異なる。また、少なくとも一つの軌道部７１（本実施形態では、第二固定部７Ｂの軌道部７１）の形状は、可動部６０の移動方向（矢印Ｘ方向）において湾曲している。本実施形態の搬送装置５０は、いずれの場合も、電力伝送効率の変動を抑制することができる。

【0054】

３．その他
非接触給電装置１０は、例えば、静電結合、磁気共振、電磁誘導などによって、非接触給電を行うこともできる。図６は、非接触給電装置１０の他の構成例を示す回路図である。同図は、静電結合によって非接触給電を行う非接触給電装置１０の構成例を示している。給電素子２２および受電素子３１は、コンデンサが用いられている。また、共振用素子２３および共振用素子３２ａ，３２ｂは、コイルが用いられている。この場合も同様にして、パラメータ設定部４０は、複数の給電部２０の各々の給電素子２２の電気的特性に合わせて、既述したパラメータを設定することができる。

【0055】

４．実施形態の効果の一例
非接触給電装置１０によれば、パラメータ設定部４０を具備する。パラメータ設定部４０は、複数の給電部２０の各々の給電素子２２の電気的特性に合わせてパラメータを設定する。パラメータは、複数の給電部２０の各々の交流電源２１の給電周波数Ｆ２１，Ｆ２２、並びに、給電部２０側および受電部３０側のうちの少なくとも一方に形成される共振回路Ｃ２０，Ｃ３０のインピーダンスＺ２０，Ｚ３０のうちの少なくとも一つである。よって、非接触給電装置１０は、複数の給電部２０の各々の給電素子２２の電気的特性に合わせて上記パラメータを設定することができ、電力伝送効率の変動を抑制することができる。

【符号の説明】

【0056】

１０：非接触給電装置、
２０：給電部、２１：交流電源、２２：給電素子、
３０：受電部、３１：受電素子、
３２ａ，３２ｂ：共振用素子、３２ｔ：対象素子、
３４：周波数検出部、３５：切り替え素子、
４０：パラメータ設定部、
５０：搬送装置、６０：可動部、
７０：固定部、７１：軌道部、８０：駆動部、
Ｆ２１，Ｆ２２：給電周波数、Ｃ２０，Ｃ３０：共振回路、
Ｚ２０，Ｚ３０：インピーダンス、
ＶＲ：受電電圧、ＩＲ：受電電流、ＦＲ：受電周波数。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】