专利名称：供电设备及其高频电流用电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从电源供给高频电流的供电设备和用于该供电设备的高频电流用电缆。
背景技术：
作为从电源供给高频电流的供电设备，例如有日本特开平6-153305号公报公开的设备。
上述供电设备沿输送用车体(移动体的一例)的导轨(移动线路的一例)敷设从电源装置供给一定的高频电流的线路(感应线路)，在上述输送用车体设置从上述感应线路无接触地接受供电的耦合线圈。在上述输送用车体中，上述耦合线圈上并联电容器，该电容器与该耦合线圈形成以上述感应线路的频率产生共振的共振电路，在该电容器连接整流/平滑电路。在该整流/平滑电路连接将输出电压维持在基准电压的稳压电路。从该稳压电路通过变频器向作为负载的、与输送用车体行走用车轮相连的马达供电。
从上述电源装置供给到线路的高频电流由于集肤效应集中到导体表面，导体的有效截面积减少，结果线路的电阻比流过直流电流时的电阻增加，并随着频率的上升而增加。为了消除该集肤效应增加的电阻所带来的损失，流过高频电流的线路(电缆)广泛使用绞合线(在直径小的导体上涂漆后将其绞合而获得)。
然而，在上述公知的供电设备的构成中，会产生如下问题。
1、上述绞合线形成的电缆在连接时需要除去漆后进行焊锡处理，所以末端处理烦琐，并且难以维持该末端处理的质量和可靠性。
2、由于绞合线的价格高，所以成为设备费增加的主要原因。
为了解决这样的问题，可考虑使用将多根乙烯树脂等覆盖的导体形成束的多芯电缆。多芯电缆不需要焊锡处理，可使用现有的压接端子，所以，末端处理极为容易，与绞合线相比价格约为一半。
然而，由于流过高频电流使线路的电阻增加，所以除上述集肤效应外还有邻近效应。即当靠近导体存在对置导体时，由于集肤效应在导体表面集中的高频电流对靠近的导体产生反电动势，电流分布变化，从而出现邻近效应。
在上述多芯电缆中，使得距中心的距离不同的导体间的电流相位产生差异，距中心越近的电线受到越多电线的影响，所以，如图12所示那样，在接近中心的电线中流过具有与流向外侧的电流x相反方向的成分的电流y，在线路内产生循环电流，结果，仍然会导致电阻增加。当流过高频大电流时，该电阻产生的损失大，所以，上述多芯电缆不适合用作流过高频电流的线路。在图12中，将多芯电缆31用作高频电流用电缆来使用，在两端部将各电线32捆在一起，安装压接端子33。
上述邻近效应难以用绞合线除去，特别是在其末端处理中通过同时对多根绞合线进行焊锡处理使其一根化，从而使各绞合线在绞合时的空间配置不同易于产生电流相位的不同，结果导致电阻的增加。
发明内容
本发明的目的在于解决这些问题，提供一种即使流过高频电流电阻产生的损失也少、可用作感应电缆、而且价格低、末端处理容易的具有流过高频电流的线路的供电设备及其高频电流用电缆。
为了达到上述目的，本发明的供电设备从电源供给高频电流，其特征在于，由多根被覆的电线构成的供电体和流过上述供电体的各电线的高频电流的电流平衡电路形成上述高频电流所流过的线路。
按照这样的构成，可由电流平衡电路消除供电体的电线绞合时的空间配置差异产生的反电动势，强制地使多芯电缆的各电线的电流相位和电流值完全相同，从而可得到防止邻近效应导致电阻增加，减少电阻损失的线路。
另外，本发明的高频电流用电缆为由多根被覆的电线构成的多芯电缆；其特征在于附加有流过上述各电线的高频电流的电流平衡电路。
按照这样的构成，由电流平衡电路消除多芯电缆的电线绞合时的空间配置差异产生的反电动势，强制地使多芯电缆的各电线的电流相位和电流值完全相同，从而防止邻近效应导致电阻增加。
图1为本发明实施形式1中的作为流过供电设备的高频电流的线路使用的高频电流用电缆的局部截面构成图。
图2为该供电设备的高频电流用电缆的电线截面说明图。
图3为该供电设备的电路图。
图4为实施形式1的另一形式的供电设备感应线路的电路图。
图5为本发明实施形式1的另一形式中的作为流过供电设备的高频电流的线路所使用的高频电流用电缆的要部构成图。
图6为本发明实施形式1的另一形式中的供电设备的高频电流用电缆的电线的截面说明图。
图7为本发明实施形式2中的作为流过供电设备的高频电流的线路所使用的高频电流用电缆的局部截面构成图。
图8为该供电设备的高频电流用电缆的电线截面说明图。
图9为该供电设备的电路图。
图10为实施形式2的另一形式的中的作为流过供电设备的高频电流的线路所使用的高频电流用电缆的要部构成图。
图11为实施形式2的另一形式的中的供电设备的高频电流用电缆的电线的截面说明图。
图12为公知的多芯电缆的问题说明图。
具体实施例方式
实施形式1
在图1中，符号1为多芯电缆(供电体的一例)，如在图2(a)中放大示出的那样，在电缆1的内侧配置距中心的距离相同的4根电线(芯线)2，在其外侧配置距中心的距离相同的、根数为内侧电线2数量的整数倍(在图1中为2倍即8根)的电线3。另外，电线2的导体11的截面积与电线3的导体11的截面积相同。另外，内侧的4根电线2的束设为A，将外侧每4根(与内侧的电线2的数量为相同数量)电线3为一组的2个束设为B、C。
另外，在图1中，符号5为构成电流平衡电路的环形铁氧体(磁性体的一例)，相对该铁氧体5，如图所示那样，使内侧4根电线2的束A通过铁氧体5的孔6一次，绕过铁氧体5的外方，再次从相同方向通过铁氧体5的孔6。另外，使外侧的电线3的2个束B、C分别从与上述内侧的电线2的束A通过的方向相反的方向通过铁氧体5的孔6。
由这样的在铁氧体5卷绕电线2、3的方法，使内侧的电线2与外侧的电线3的安匝数相同，消除多芯电缆1内侧的电线2与外侧的电线3进行绞合时的空间配置差异形成的反电动势，强制地使多芯电缆1的各电线2、3的电流相位和电流值完全相同。因此，可切断在多芯电缆1内流过的循环电流，从而可防止邻近效应导致的电阻增加，减少电阻导致的损失。这样，可将多芯电缆1用作高频电流用电缆。
如上述那样，通过使在内侧配置于距中心的距离相同的位置的电线2的数量和配置于这些电线外侧的电线3的数量为整数倍，可将距电缆中心距离相同的电线作为一束，当通过铁氧体5时，可容易地使安匝数相同，从而可改善敷设作业的效率，降低成本。
另外，如图1所示，在内侧的电线2的束A的两末端安装第1压接端子7，另外，在外侧的电线3的束B、C的两末端分别安装第2压接端子8和第3压接端子9。在图1上，符号10为多芯电缆1的包复层。
另外，各电线2、3如图2(b)所示那样，使各电线2、3的导体11的截面的直径d与该导体11两外侧的包复层12的厚度s相加获得的值相同(d＝2s)。因此，各电线2、3的导体11的中心间的距离H至少在导体11的截面直径的2倍以上(H≥2d)，与使导体11接触的场合相比，高频有效电阻大幅度减少，电阻导致的损失减少。高频为10kHz时，导体11的截面直径d最好为1mm左右。这样，可将多芯电缆1用作高频电流用电缆。
图3为使用上述高频电流用电缆的、供给高频电流的供电设备的电路图。
将构成电流平衡电路的1个铁氧体5和2根多芯电缆1连接在插座18与高频电源装置(例如10kHz/100A的电源装置)19之间。
通过在插座18中插入使用的电气设备的插头，由电源装置向电气设备供给高频电流。
这样，当供给高频电流时，设置1个铁氧体5即可抑制邻近效应导致的电阻的增加，将多芯电缆1用作高频电流用多芯电缆。另外，通过使用多芯电缆1，当将电缆连接到插座18和电源装置时，不需要焊锡处理，末端处理容易，可大幅度改善作业效率。通过使用多芯电缆1，与由绞合线形成感应线路的场合相比，价格为大约一半，可大幅度降低成本。
图4为使用上述高频电流用电缆的、无接触供电设备(供电设备的一例)的高频电流流过的线路(感应线路)的电路图。
由串联的3根多芯电缆1和1个铁氧体5形成例如200m的感应线路21，连接到高频电源装置(例如10kHz/100A的电源装置)22。另外，通过端子架23，多芯电缆1内侧的电线2由内侧的电线2的束A彼此连接，外侧的电线3由束B、C彼此连接。由该感应线路21产生的磁通在双点划线所示耦合线圈24感应产生电动势。
这样，即使在长距离地形成感应线路21的场合，只要设置1个铁氧体5，即可抑制邻近效应导致的电阻的增加，从而可使用多芯电缆1形成感应线路21。另外，通过使用多芯电缆1，不需要焊锡处理，末端处理容易，电缆敷设时的作业效率大幅度改善，与由绞合线形成感应线路的场合相比，价格为大约一半，可大幅度降低成本。
在本实施形式1中，作为磁性体的一例，使用铁氧体5，但只要在高频的场合透磁率高、不产生涡流即可，例如可使用非晶形磁性材料等。另外，铁氧体5为环状，但只要为具有贯通孔6的形状即可。
另外，在本实施形式1中，仅由1个铁氧体形成电流平衡电路，但也可如图5所示那样使邻接的电线2、3交叉通过铁氧体5，将通过的电线以束的形式，进一步与另外的与铁氧体5交叉的束一起依次与铁氧体5交叉，形成电流平衡电路。然而，如图1所示那样，通过将距电缆中心的距离相同的电线作为束A、B、C，与将电线2、3一根一根地通过铁氧体5的场合相比，可减少所需铁氧体5的数量，而且通过铁氧体5的作业容易，可改善敷设作业，降低成本。
另外，在本实施形式1中，由2层的电线2、3形成多芯电缆1，但也可在电线3的外侧配置距电缆中心的距离相同而且为内侧电线2数量的整数倍的电线，形成多层。图6示出3层的场合的截面图。在电线3的外侧，配置距电缆中心的距离相同而且根数为内侧的电线2数量的3倍即12根的电线(芯线)4，形成3层构造。
实施形式2在实施形式1中，多芯电缆1为流过1个电路的电流的电缆，在实施形式2中，为流过2个电路的不同电流的电缆。
在图7中，符号41为多芯电缆，如在图8(a)中放大示出的那样，在电缆41的内侧配置距中心的距离相同的3根电线(芯线)42，在其外侧配置距中心的距离相同的12根电线43。符号44为多芯电缆的包复层。
如将外侧的12根的电线43的各导体截面积设为S1，将内侧的3根电线42的各导体截面积设为S2，另外，将分别在外侧12根电线43中流过的电流设为I1，将分别在内侧3根电线42中流过的电流设为I2，则I1/S1＝I2/S2＝K(定值)即，使电流密度(导体单位截面积的电流)为定值。
例如，当截面积S1＝0.75mm2、截面积S2＝1.5mm2即S2＝2S1而且电流I1＝5A时，设电流I2＝10A。
另外，设外侧的电线43的束为D、内侧的电线42的束为E。
另外，在图7中，符号45为构成电流平衡电路的环形铁氧体(磁性体的一例)，相对该铁氧体45，如图所示那样，使外侧的束D和内侧的束E相互从相反侧通过铁氧体45的孔46。此时，计算外侧的束D的电线43的截面积S1的总面积W1＝(∑S1)和内侧的束E的电线42的截面积S2的总面积W2＝(∑S2)，并计算总面积W1和总面积W2的比例n(n为正整数)，将该比例n的电线的束在铁氧体45上卷绕n次。
例如当W1/W2＝2时，将内侧的束在铁氧体45卷绕2次，相反，当W2/W1＝2时，将外侧的束D在铁氧体45卷绕2次。
在图7中，由于W1＝12×0.75＝9mm2、W2＝3×1.5＝4.5mm2，所以，将内侧的束E在铁氧体45卷绕2次。
通过这样的将电线束D、E在铁氧体45的卷绕方法，使交错到铁氧体45的内侧的电线束E和外侧的电线束D的电流值相同，消除多芯电缆41内侧的电线42与外侧的电线43进行绞合时的空间配置差异形成的反电动势，切断邻近效应形成的循环电流，从而可防止邻近效应导致的电阻增加，减少电阻导致的损失。这样，可将多芯电缆用作高频电流用多芯电缆。
在图7中符号47、48为压接在电线束D、E两端部的压接端子。
图9为使用上述高频电流用多芯电缆41的供给高频电流的供电设备的电路图。
将构成电流平衡电路的1个铁氧体45和2根多芯电缆41连接在2个插座51、52与2台高频电源装置(例如10kHz/60A的电源装置和10kHz/30A的电源装置)53、54之间。
通过在插座51中插入使用的电气设备的插头，由电源装置53向电气设备供给高频电流，通过在插座52中插入使用的电气设备的插头，由电源装置54向电气设备供给高频电流。
这样，当供给2个不同的高频电流时，设置1个铁氧体45即可抑制邻近效应导致的电阻的增加，将多芯电缆41用作2个电路的高频电流用多芯电缆。另外，通过使用多芯电缆41，当将电缆连接到插座51、52和电源装置53、54时，不需要焊锡处理，末端处理容易，可大幅度改善作业效率。通过使用多芯电缆，与由绞合线形成感应线路的场合相比，价格为大约一半，可大幅度降低成本。
另外，在本实施形式2中，仅由1个铁氧体形成电流平衡电路，但也可如图10所示那样使邻接的电线42、43交叉/卷绕于铁氧体5，将通过的电线以束的形式，进一步与另外的与铁氧体45交叉的束一起依次与铁氧体45交叉，形成电流平衡电路。
另外，在本实施形式2中，由2层的电线42、43形成多芯电缆，但也可在电线43的外侧配置距电缆中心的距离相同的电线，形成多层。图8(b)示出3层的场合的截面图。在电线43的外侧，配置距电缆中心的距离相同而且电流密度相同的电线(芯线)49，形成3层构造。
另外，在上述实施形式1和2中，供电体通过由包复膜10、44覆盖电线2、3、42、43而形成，但也可作为这些包复膜10、44的替代，如图11所示那样，设置具有圆形或方形截面的、不妨碍供电的例如由聚氯乙烯制成的配线管(也可为配电槽)61、62，在其中心配置电线42、43(电线2、3)，形成供电体。
权利要求
1.一种供电设备，从电源供给高频电流，其特征在于，由多根被覆的电线构成的供电体和流过上述供电体的各电线的高频电流的电流平衡电路形成上述高频电流所流过的线路。
2.如权利要求1所述的供电设备，其特征在于电流平衡电路使多根电线通过磁性体以使安匝数或电流密度相同。
3.一种高频电流用电缆，由多根被覆电线构成，其特征在于附设有在上述各电线中流过的高频电流的电流平衡电路。
4.如权利要求3所述的高频电流用电缆，其特征在于电流平衡电路使距电缆中心的距离相同的电线以束的形式通过磁性体，以使安匝数或电流密度相同。
5.如权利要求3或4所述的高频电流用电缆，其特征在于各电线的导体的截面直径与该导体两外侧的包复层厚度相加获得的值相同。
6.如权利要求4所述的高频电流用电缆，其特征在于在内侧配置于距中心的距离相同的位置的电线的数量和配置于这些电线外侧的电线的数量为整数倍。
全文摘要
使多芯电缆1的距电缆中心的距离相同的内侧电线2的束A和外侧的电线3的束B、C通过铁氧体5,以使安匝数相同,形成用于高频电流供电设备的电缆。按照该构成,可消除内侧的电线2与外侧的电线3进行绞合时的空间配置差异形成的反电动势,强制地使多芯电缆1的各电线2、3的电流相位和电流值完全相同,从而可防止邻近效应导致的电阻增加,因此,可将多芯电缆1用作高频电流用多芯电缆而使用。多芯电缆价格低,末端处理容易。
文档编号B60M7/00GK1340203SQ00803663
公开日2002年3月13日 申请日期2000年2月3日 优先权日1999年2月10日
发明者西野修三 申请人:株式会社戴福库