CN104704707A - 非接触供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明的非接触供电装置具有设于固定部的供电用元件及高频电源部、设于可动部的受电用元件及受电转换部、共振用元件，可动部上的电气负载组包含动作电压互不相同的多个电气负载，高频电源部输出高频电压，高频电压包含基本频率的基波电压及基本频率的整数倍的整数倍频率的谐波电压，供电用元件、受电用元件及共振用元件与多个动作电压对应地设有多个而形成各动作电压的串联共振电路，各动作电压的串联共振电路的共振频率中，一个为基本频率，其余为整数倍频率，且互不相同。由此，即使可动部上的多个电气负载的动作电压互不相同也能进行非接触供电，可动部不会重型大型化，且能得到较高的供电效率。

Description

非接触供电装置

技术领域

本发明涉及以非接触的方式对可动部上的电气负载供电的非接触供电装置，更详细而言，涉及对应于可动部上的多个电气负载的动作电压互不相同的结构的非接触供电装置。

背景技术

作为对安装有多个元件的基板进行生产的基板用作业设备，有焊料印刷机、元件安装机、回流焊机、基板检査机等，将它们通过基板搬运装置进行连接而构筑基板生产线的情况较多。这些基板用作业设备大多数具备在基板上方移动而进行预定作业的可动部，作为对可动部进行驱动的一个手段，能够使用线性电动机装置。线性电动机装置通常具备：沿移动方向交替排列设置有多个磁体的N极及S极的轨道构件、包括具有铁心及线圈的电枢而构成的可动部。为了对可动部上的电气负载供电，一直以来使用能够变形的供电用线缆。另外，近年来，为了消除由供电用线缆引起的搬运重量的增加、由金属疲劳引起的断线的风险等弊端，提出了采用非接触供电装置的方案。

作为非接触供电装置的方式，一直以来多采用使用了线圈的电磁感应方式，但是最近也开始使用通过隔有间隔地相对的电极板构成电容器的静电耦合方式，此外也正在研究磁场共振方式等。非接触供电装置的用途不限于基板用作业设备，在其他行业的工业用设备、家电产品等广泛领域不断扩展，也研究了利用于电气铁路、电动汽车。在专利文献1中公开了这种非接触供电装置的一例。

专利文献1记载有，电力供给系统通过静电耦合方式(电场耦合方式)进行非接触供电。该电力供给系统在固定体上设有两个送电电极、交流电源、第一电容器及第一线圈，且在可动体上设有两个受电电极而成。而且，交流电源供给包含基波的整数倍频率的谐波的电力，通过第一电容器及第一线圈对于谐波而产生并联共振。由此能够以超过了构成交流电源的功率晶体管的动作频率极限的高频率进行电力供给。即，即便是由于受结构上的限制等而导致由送电电极和受电电极构成的耦合电容器的静电电容减小、并联共振频率变大的结构，也能够进行非接触供电。

返回基板用作业设备，搭载于可动部的电气负载有如下的装置。例如，在元件安装机的作为可动部的安装头上搭载有：使吸附选取元件的吸嘴产生负压的气泵、使吸嘴转动及升降的驱动电动机、对基板或元件进行拍摄的相机及它们的控制部等。另外，在基板检査机的作为可动部的检査头上搭载有：对基板上的配线图案、元件的安装状态进行拍摄的相机及其数据传送部、控制部等。此外，线性电动机装置的电枢也是电气负载的一种。这多个电气负载的动作电压未必一致，在互不相同的情况下，通过可动部上的受电电路生成各自的动作电压而进行供电。

专利文献

专利文献1：日本特开2010-213554号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在可动部上的多个电气负载的动作电压互不相同的情况下，在一般的非接触供电技术中，在可动部上搭载多输出类型的电压转换变压器。电压转换变压器将所供给的高频电力输入一次绕组，从匝数互不相同的多个二次绕组得到电压值不同的多个高频二次电力。而且，采用如下结构：分别通过不同的受电电路生成多个高频二次电力而生成各自的动作电压，并对各电气负载进行供电。

但是，一般的非接触供电技术所使用的电压转换变压器大且重，因此可动部大型化且重型化而不是优选。尤其是在基板用作业设备中，可动部的重型大型化会直接导致驱动可动部的线性电动机装置的动作速度的下降、驱动电力的增加，因此应绝对避免使用电压转换变压器。

另一方面，在专利文献1中，在能够以比基波的基本频率高的整数倍频率进行电力供给这一点上是优选的，但是未使用基波的电力。因此，在基本频率时，即使为非共振状态也会产生很多电力损失，供电效率会下降。基于得到较高供电效率的观点，可以想到必须使用基本频率的电力。

本发明鉴于上述背景技术的问题点而作出，所要解决的课题在于提供一种非接触供电装置，即使可动部上的多个电气负载的动作电压互不相同也能进行非接触供电，不会导致可动部重型大型化，且能得到较高的供电效率。

用于解决课题的方案

解决上述课题的第一技术方案的非接触供电装置具有：设于固定部的供电用元件；将高频电力供给于上述供电用元件的高频电源部；受电用元件，设于能够移动地架装于上述固定部的可动部上，并与上述供电用元件隔有间隔地相对而以非接触方式接收高频电力；受电转换部，对上述受电用元件接收到的高频电力进行转换并对上述可动部上的电气负载组供电；及共振用元件，与上述供电用元件及上述受电用元件串联连接而形成串联共振电路，其中，上述电气负载组包含动作电压互不相同的多个电气负载，上述高频电源部输出高频电压，上述高频电压包含：基本频率的基波电压及上述基本频率的整数倍的整数倍频率的谐波电压，上述供电用元件、上述受电用元件及上述共振用元件与多个动作电压对应地设有多个而形成各动作电压的串联共振电路，上述各动作电压的串联共振电路的共振频率中，一个为上述基本频率，其余为上述整数倍频率，且互不相同。

第二技术方案以第一技术方案为基础，其中，上述动作电压越大，对应形成的串联共振电路的共振频率越小。

第三技术方案以第一或第二技术方案为基础，其中，上述供电用元件是供电用电极，上述受电用元件是受电用电极，上述共振用元件是共振用电感器。

第四技术方案以第一至第三技术方案中的任一技术方案为基础，其中，上述受电转换部与多个上述动作电压对应地设有多个，与特定的电气负载的直流动作电压对应地设置的至少一个受电转换部包含：将上述受电用元件接收到的高频电力转换成直流转换电压的全波整流电路、将上述直流转换电压调整成上述直流动作电压的DC-DC转换器。

第五技术方案以第一至第四技术方案中的任一技术方案为基础，其中，上述高频电源部包含直流电源和由四个开关元件构成的电桥电路，上述高频电源部输出上述基本频率的矩形波电压。

发明效果

在第一技术方案的非接触供电装置中，高频电源部输出包含基波电压及谐波电压的高频电压，对应多个动作电压中的每一个动作电压而分别形成串联共振电路，它们的共振频率中，一个是基本频率，其余是整数倍频率，且互不相同。因此，即使可动部上的多个电气负载的动作电压互不相同，也能以互不相同的共振频率进行非接触供电。另外，与一般的非接触供电技术不同，在可动部上未搭载电压转换变压器，因此可动部不会重型大型化。此外，除了基波电压之外，还将谐波电压使用于非接触供电，因此与仅使用基波电压的现有技术的装置、仅使用谐波电压的专利文献1的装置相比，能得到较高的供电效率。

在第二技术方案中，电气负载的动作电压越大，则对应形成的串联共振电路的共振频率越小。一般，在输出包含基波电压及谐波电压的高频电压的高频电源部中，基本频率的基波电压的振幅最大，谐波电压的振幅随着整数倍数的增加而减少。因此，当将基本频率作为共振频率而对动作电压最大的电气负载进行供电时，在可动部能得到与基波电压对应的较大的受电电压。另外，当对应于动作电压为第二个以后的电气负载，将适当增加了整数倍数的整数倍频率作为共振频率而进行供电时，在可动部能得到随着整数倍数的增加而减小的受电电压。即，电气负载的动作电压的大小关系与通过非接触供电得到的受电电压的大小关系相匹配。由此，受电转换部的电压调整变得容易，能够确保较高的供电效率，也能够有助于装置的成本低廉化。假设若上述两个大小关系不相匹配，则受电转换部的电压调整范围扩大而转换效率下降，供电效率也下降，装置的成本增加。

在第三技术方案中，供电用元件为供电用电极，受电用元件为受电用电极，共振用元件为共振用电感器。即，通过采用静电耦合方式并对于多个电气负载的各动作电压而分别形成串联共振电路，由此能够以互不相同的共振频率进行非接触供电。另外，静电耦合方式所使用的电极与电磁感应方式所使用的重型大型化的线圈相比，能够轻量化，因此能够有助于可动部的轻量化、装置的成本低廉化。

在第四技术方案中，与特定的电气负载的直流动作电压对应地设置的至少一个受电转换部包含全波整流电路和DC-DC转换器。由此，无论受电转换部接收的高频电力的特性如何，都能够通过DC-DC转换器对直流电压进行调整，能够可靠地进行预定的直流动作电压下的供电。

在第五技术方案中，高频电源部包含直流电源和由四个开关元件构成的电桥电路，并输出基本频率的矩形波电压。矩形波电压是包含基本频率的基波电压及整数倍频率的谐波电压的典型的电压波形，使上述各技术方案的效果变得显著。而且，由于可通过简易的电路构成高频电源部，因此能够有助于装置的成本低廉化。

附图说明

图1是表示能够适用本发明的非接触供电装置的元件安装机的整体结构的立体图。

图2是对实施方式的非接触供电装置示意性地进行说明的结构图。

图3是对高频电源部输出的矩形波电压进行说明的波形图。

图4是表示第一受电转换部的结构例的电路图。

图5是表示第二受电转换部的结构例的电路图。

图6是表示实施方式的供电电路，即大电压串联共振电路及小电压串联共振电路的等效电路图。

图7是对使用了一般的非接触供电技术的参考方式的非接触供电装置示意性地进行说明的结构图。

具体实施方式

首先，以图1为参考，对能够适用本发明的元件安装机10进行说明。图1是表示能够适用本发明的非接触供电装置的元件安装机10的整体结构的立体图。元件安装机10是在基板上安装多个元件的装置，大致左右对称地配置两组结构相同的元件安装单元而构成。在此，以将图1的右前侧的罩拆下的状态的元件安装单元为例进行说明。另外，将图中的从左里侧朝向右前侧的元件安装机10的宽度方向设为X轴方向，将元件安装机10的长度方向设为Y轴方向。

元件安装机10将基板搬运装置110、元件供给装置120、两个元件移载装置130、140等组装于机台190上而构成。基板搬运装置110以沿X轴方向横截元件安装机10的长度方向的中央附近的方式配设。基板搬运装置110具有省略图示的输送机，沿X轴方向搬运基板。而且，基板搬运装置110具有省略图示的夹紧装置，将基板固定及保持于预定的安装作业位置。元件供给装置120设置在元件安装机10的长度方向的前部(图1的左前侧)及后部(在图中看不见)。元件供给装置120具有多个盒式供料器121，从设置于各供料器121的载带向两个元件移载装置130、140连续地供给元件。

两个元件移载装置130、140是能够沿X轴方向及Y轴方向移动的所谓XY机器人型的装置。两个元件移载装置130、140以彼此相对的方式配设在元件安装机10的长度方向的前侧及后侧。各元件移载装置130、140具有用于Y轴方向的移动的线性电动机装置150。

线性电动机装置150包括：两个元件移载装置130、140共用的轨道构件151及辅助轨道155、两个元件移载装置130、140各自的线性可动部153。轨道构件151相当于本发明的固定部2的一部分，并沿着作为线性可动部153的移动方向的Y轴方向延伸。轨道构件151由配置于线性可动部153的下侧的底面及配置于线性可动部153的两侧的侧面构成，成为向上方开口的槽形。在轨道构件151的相向的侧面的内侧，沿着Y轴方向排列设置有多个磁体152。

线性可动部153以能够移动的方式架装于轨道构件151上。线性可动部153相当于本发明的可动部3，由可动主体部160、X轴轨道161及安装头170等构成。可动主体部160沿着Y轴方向延伸，在其两侧面与轨道构件151的磁体152相向地配设有产生推进力的电枢。X轴轨道161从可动主体部160沿X轴方向延伸。X轴轨道161的一端162与可动主体部160结合，另一端163以能够移动的方式架装于辅助轨道155上，与可动主体部160一体地沿Y轴方向移动。

元件安装头170架装于X轴轨道161上，并沿X轴方向移动。在元件安装头170的下端设有省略图示的吸嘴。吸嘴利用负压从元件供给装置120吸附选取元件，并向安装作业位置的基板安装。为了进行该安装作业，将使吸嘴产生负压的气泵、使吸嘴转动及升降的驱动电动机、拍摄基板或元件的相机及它们的控制部等搭载于元件安装头170上。设置在X轴轨道161上的省略图示的滚珠丝杠进给机构由配设于可动主体部160的X轴电动机驱动，并沿X轴方向驱动元件安装头170。

此外，元件安装机10还具备用于与操作员交换信息的显示设定装置180及对基板、元件进行拍摄的省略图示的相机等。

可动主体部160上的电枢及X轴电动机、元件安装头170上的气泵、驱动电动机、相机及控制部等电气安装件构成本发明的电气负载组。上述多个电气负载的动作电压互不相同。在本实施方式中，为了便于说明，将可动主体部160上的电枢及X轴电动机设为具有相对较大直流动作电压的大电压负载91，将元件安装头170上的电气安装件设为具有相对较小直流动作电压的小电压负载92。但是，并不限定于此，即使在电气负载组具有三种以上直流动作电压的结构、除了直流动作电压之外还包含交流动作电压的结构中，也可以适用本发明。

为了对电气负载组进行非接触供电，而使用本发明的实施方式的非接触供电装置1。图2是对实施方式的非接触供电装置1示意性地进行说明的结构图。非接触供电装置1是从上述元件安装机10的机台190侧的固定部2以静电耦合方式对线性电动机装置150的可动部3进行非接触供电的装置。非接触供电装置1由两组各两片共四片的供电用电极41～44、高频电源部5、两个共振用电感器61、62、两组各两片共四片的受电用电极71～74及两个受电转换部81、82等构成。

两组各两片的供电用电极41～44由金属材料形成为细长的带状。第一组的第一供电用电极41及第二供电用电极42的大小彼此相同。第二组的第三供电用电极43及第四供电用电极44的大小彼此相同，并且比第一组的电极41、42的宽度窄。第一供电用电极41、第三供电用电极43、第四供电用电极44及第二供电用电极42以上述顺序沿着固定部2的轨道构件151的宽度方向(X轴方向)隔有间隔地平行排列，并配设在轨道构件151的长度方向(Y轴方向)的大致全长上。

高频电源部5设于固定部2。高频电源部5对第一供电用电极41与第二供电用电极42之间及第三供电用电极43与第四供电用电极44之间供给高频电力。高频电源部5包含输出电压A的直流电源51和由四个开关元件构成的电桥电路52而构成。直流电源51可以使用对商用频率的交流进行整流平滑的装置、蓄电池等。在本实施方式中，将直流电源51的负侧端子与接地点GND进行接地而使用。电桥电路52的各开关元件由省略图示的控制部进行开闭控制，在两个输出端子53、54之间产生图3所示的矩形波电压Vs。产生矩形波电压Vs的各开关元件的开闭控制方法是众所周知的，因此省略详细的说明。电桥电路52的一个输出端子53与两个共振用电感器61、62连接，另一个输出端子54与第二供电用电极42及第四供电用电极44连接。

图3是对高频电源部5输出的矩形波电压Vs进行说明的波形图。矩形波电压Vs的波形在零电压与输出电压A之间以50％的占空比呈矩形振动。矩形波电压Vs重复的周期T的倒数为本发明的基本频率f。作为基本频率f，可以例示100kHz～MHz频带。众所周知，矩形波电压Vs由下述的傅立叶级数展开式(1)表示。其中，时间设为t。

[数学式1]

$\begin{array}{c}{V}_s=\frac{A}{2}+\frac{2A}{\mathrm{\π}}\sin \left(2\mathrm{\πft}\right)+\frac{2A}{3\mathrm{\π}}\sin (2\mathrm{\π}\·3\mathrm{ft})\\ +\frac{2A}{5\mathrm{\π}}\sin (2\mathrm{\π}\·5\mathrm{ft})+\frac{2A}{7\mathrm{\π}}\sin (2\mathrm{\π}\·7\mathrm{ft})+\end{array}...\left(1\right)$

根据式(1)可知，矩形波电压Vs由电压振幅(A/2)的直流电压、电压振幅(2A/π)下的基本频率f的正弦波的基波电压及基本频率f的奇数倍的整数倍频率的正弦波的谐波电压之和表示。具体而言，谐波电压是振幅(2A/3π)下的频率3f的3倍谐波电压、电压振幅(2A/5π)下的频率5f的5倍谐波电压及电压振幅(2A/7π)下的频率7f的7倍谐波电压(以下省略)等的总和。

两组各两片的受电用电极71～74由金属材料形成为细长的带状。第一组的第一受电用电极71及第二受电用电极72的大小彼此相同。第二组的第三受电用电极73及第四受电用电极74的大小彼此相同，并且比第一组的电极71、72的宽度窄。第一受电用电极71、第三受电用电极73、第四受电用电极74及第二受电用电极72以上述顺序沿着可动部3的可动主体部160的宽度方向(X轴方向)隔有间隔地平行排列，并配设在可动主体部160的长度方向(Y轴方向)的大致全长上。

第一～第四受电用电极71～74与第一～第四供电用电极41～44分别一对一地相对配置。第一～第四受电用电极71～74及第一～第四供电用电极41～44稍微具有间隔距离地平行配置，且确保有较大的相对面积。因此，构成共四个平行板状的第一～第四电容器75～78。第一～第四电容器75～78的静电电容大致与分隔距离成反比且与相对面积成正比。因此，第一及第二电容器75、76的静电电容CB彼此一致(参照图6)。另外，第三及第四电容器77、78的静电电容CS彼此一致，且比静电电容CB小(参照图6)。即使通过线性电动机装置150驱动可动部3，分隔距离也保持大致恒定，第一～第四电容器75～78的静电电容CB、CS也保持大致恒定。

两个受电转换部81、82设于可动部3。第一受电转换部81对第一及第二受电用电极71、72接收到的高频电力进行转换并供给至可动部3上的大电压负载91。图4是表示第一受电转换部81的结构例的电路图。第一受电转换部81通过将电桥连接有四个整流二极管的全波整流电路811和由电容器及线圈构成的平滑电路812串联连接而构成。如后文所述，如下进行电路设计，使得从平滑电路812输出的直流转换电压V1与大电压负载91的直流动作电压一致。

第二受电转换部82对第三及第四受电用电极73、74接收到的高频电力进行转换并供给至可动部3上的小电压负载92。图5是表示第二受电转换部82的结构例的电路图。第二受电转换部82通过将电桥连接有四个整流二极管的全波整流电路821、由电容器及线圈构成的平滑电路822和DC-DC转换器823串联连接而构成。如后文所述，从平滑电路822输出的直流转换电压V2未必与小电压负载92的直流动作电压一致。因此，使用DC-DC转换器823进行调整，以使直流转换电压V2与直流动作电压一致。作为DC-DC转换器823，可以使用例如通用的三端子调节器。

返回图2，两个共振用电感器61、62设于固定部2。通常使用线圈作为共振用电感器61、62。第一共振用电感器61的一个端子611与电桥电路52的一个输出端子53连接，另一个端子612与第一供电用电极41连接。第二共振用电感器62的一个端子621与电桥电路52的一个输出端子53连接，另一个端子622与第三供电用电极43连接。

通过至此所说明的电路构成要素的连接，形成多个动作电压中的各动作电压的串联共振电路。即，大电压负载91与高频电源部5、第一共振用电感器61、第一电容器75、第一受电转换部81及第二电容器76串联连接而形成大电压串联共振电路95(参照图6)。另外，小电压负载92与高频电源部5、第二共振用电感器62、第三电容器77、第二受电转换部82及第四电容器78串联连接而形成小电压串联共振电路96(参照图6)。

接着，对实施方式的非接触供电装置1的作用进行说明。图6是表示实施方式的供电电路，即大电压串联共振电路95及小电压串联共振电路96的等效电路图。在图中，第一受电转换部81及大电压负载91由近似的等效电阻RB表示，第二受电转换部82及小电压负载92由近似的等效电阻RS表示。在大电压串联共振电路95中，在第一及第二电容器75、76的静电电容CB与第一共振用电感器61的电感LB之间，下式(2)所示的串联共振条件成立。换言之，在电路设计时，以满足式(2)的方式设计静电电容CB、电感LB及基本频率f。

[数学式2]

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LB}\·\left(\frac{\mathrm{CB}}{2}\right)}}---\left(2\right)$

在大电压串联共振电路95中，当串联共振条件成立时，由于矩形波电压Vs中的基波电压而流过共振电流IB，第一及第二电容器75、76和第一共振用电感器61中不会产生电压下降。因此，基波电压的电压振幅(2A/π)直接作为受电电压产生于等效电阻RB的两端。另外，在大电压串联共振电路95中，串联共振条件不成立的谐波电压认为几乎可以忽视。因此，能够以使电压振幅(2A/π)适合于大电压负载91的直流动作电压的方式确定直流电源51的输出电压A。由此，无需在第一受电转换部81中设置DC-DC转换器。

另一方面，在小电压串联共振电路96中，在第三及第四电容器77、78的静电电容CS与第二共振用电感器62的电感LS之间，下式(3)所示的串联共振条件成立。换言之，在电路设计时，以基本频率f的整数倍数n的整数倍频率nf满足式(3)的方式设计静电电容CS及电感LS。在此，整数倍数n可以适当选择3以上的奇数。

[数学式3]

$\mathrm{nf}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LS}\·\left(\frac{\mathrm{CS}}{2}\right)}}---\left(3\right)$

在小电压串联共振电路96中，当串联共振条件成立时，由于矩形波电压Vs中的n倍频率的谐波电压而流过共振电流IS，第三及第四电容器77、78和第二共振用电感器62中不会产生电压下降。因此，谐波电压的电压振幅直接作为受电电压产生于等效电阻RS。例如，在3倍频率的谐波电压下，电压振幅(2A/3π)直接产生于等效电阻RS。

但是，该电压振幅(2A/3π)未必直接适于小电压负载92的直流动作电压。因此，优选在第二受电转换部82中设置DC-DC转换器823来调整直流电压。另外，也可以不使用3倍频率而以5倍以上的整数倍频率使串联共振条件成立。根据式(1)可知，随着整数倍数n增加而产生于电阻RS的受电电压减小，因此能够选择受电电压最接近于小电压负载92的直流动作电压的适当的整数倍数n。

当高频电源部5以振幅A输出基本频率f的矩形波电压Vs时，第一受电转换部81接收相当于基本频率f的电压振幅(2A/π)的受电电压的高频电力。而且，第一受电转换部81对高频电力进行全波整流及平滑，能够以相对较大的直流动作电压对大电压负载91供电。与此同时，第二受电转换部82接收相当于整数倍频率nf的受电电压的高频电力。而且，第二受电转换部82对高频电力进行全波整流、平滑及电压调整，能够以相对较小的直流动作电压对小电压负载92供电。由此，产生如下效果：即使可动部3上的多个电气负载91、92的直流动作电压互不相同，也能以互不相同的共振频率进行非接触供电。

接着，与一般非接触供电技术进行比较而对实施方式的非接触供电装置1的其他效果进行说明。图7是对使用了一般非接触供电技术的参考方式的非接触供电装置1X示意性地进行说明的结构图。参考方式的非接触供电装置1X由两片供电用电极41X、42X、高频电源部5、共振用电感器63、两片受电用电极71X、72X、电压转换变压器85及两个受电转换部81X、82X等构成。

两片供电用电极41X、42X通过金属材料形成为大小彼此相同，且配设于固定部2X。高频电源部5在图7中被简化，但是与实施方式的结构相同，并输出矩形波电压Vs。高频电源部5的一个输出端子53经由共振用电感器63与一个供电用电极41X连接，另一个输出端子54与另一个供电用电极42X直接连接。两片受电用电极71X、72X通过金属材料形成为大小彼此相同，且配设于可动部3X。两片受电用电极71X、72X与两片供电用电极41X、42X分别一对一地相对配置，从而构成平行板状的第一及第二电容器75X、76X。

电压转换变压器85配设于可动部3X。电压转换变压器85具有：一次绕组851、匝数互不相同的第一二次绕组852及第二二次绕组853。一次绕组851的两个端子与两片受电用电极71X、72X连接。第一及第二二次绕组852、853各自的匝数对应于大电压负载91及小电压负载92的直流动作电压而适当设定。因此，第一二次绕组852的匝数比第二二次绕组853的匝数多。

两个受电转换部81X、82X设于可动部3，由全波整流电路及平滑电路构成。第一受电转换部81X的输入侧与电压转换变压器85的第一二次绕组852连接，输出侧与大电压负载91连接。同样，第二受电转换部82X的输入侧与电压转换变压器85的第二二次绕组853连接，输出侧与小电压负载92连接。

共振用电感器63设于固定部2X，一般使用线圈。通过高频电源部5、第一共振用电感器63、第一电容器75X、电压转换变压器85的一次绕组851及第二电容器76X形成串联共振电路。在串联共振电路中，以基本频率f的高频电压产生串联共振，较大的一次电流在电压转换变压器85的一次绕组851中流动。

在参考方式中，当高频电源部5输出矩形波电压Vs时，以基本频率f产生串联共振，而对电压转换变压器85的一次绕组851输入高频电力，并从两个二次绕组852、853输出电压值不同的高频电力。因此，能够从第一及第二受电转换部81X、82X对大电压负载91及小电压负载92以各自的预定直流动作电压进行供电。换言之，仅使用包含于矩形波电压Vs的基波电压进行非接触供电。

在参考方式中，电压转换变压器85非常大且重，因此可动部3X显著大型化且重型化。与此相对，在实施方式的非接触供电装置1中，在可动部3上未搭载电压转换变压器85，因此可动部3不会重型大型化。此外，在实施方式中，除了基波电压之外，还将谐波电压使用于非接触供电，因此与仅使用基波电压的参考方式的装置1X、仅使用谐波电压的专利文献1的装置相比能得到较高的供电效率。

另外，在实施方式中，对于直流动作电压大的大电压负载91以基本频率f为共振频率而进行供电，对于直流动作电压小的小电压负载92以整数倍频率nf为共振频率而进行供电。由此，受电转换部81、82的电压调整变得容易，能够确保较高的供电效率，也能够有助于装置1的成本低廉化。此外，供电用元件及受电用元件采用使用了电极41～44、71～74的静电耦合方式，因此与在电磁感应方式中使用重型大型化的线圈的结构相比，能够实现可动部3的轻量化，装置1的成本也能够低廉化。

另外，第二受电转换部82包含DC-DC转换器823来调整直流电压，因此无论第二受电转换部82接收的高频电力的特性如何，都能够可靠地进行小电压负载92的直流动作电压下的供电。假设未设置DC-DC转换器823，则谐波电压的电压振幅理论上只能取得离散的值，因此难以准确地维持小电压负载92的直流动作电压。另一方面，高频电源部5是由直流电源51及电桥电路52构成的简单的电路结构，能够有助于装置1的成本低廉化。

另外，在多个电气负载具有三种以上直流动作电压的情况下，使串联共振电路形成三系统。即，在实施方式的结构的基础上进一步设置第五及第六供电用电极、第三共振用电感器、第五及第六受电用电极及第三受电转换部。在该情况下，第一串联共振电路以基本频率f共振，第二串联共振电路以后的串联共振电路分别以整数倍数n互不相同的整数倍频率nf共振。而且，在电气负载中的任一电气负载具有交流动作电压的情况下，将所对应的受电转换部置换成逆变器电路。

此外，也可以在高频电源部5的电桥电路52的输出侧追加低通滤波器，削减非接触供电中并不使用的较大整数倍数的谐波电压，抑制不必要的噪声。另外，也可以将共振用电感器61、62分成两部分，并分别串联连接于大电压及小电压串联共振电路95、96的去程和回程的方式构成电路结构。而且，也可以在第一受电转换部81上设置DC-DC转换器，使供给于大电压负载91的直流动作电压稳定。本发明还可以进行其他各种应用、变形。

工业上的实用性

本发明的非接触供电装置不限于以元件安装机为首的基板用作业设备，在具有可动部而需要非接触供电的其他行业的工业用设备中也能够广泛利用。此外，也能够用于对在轨道上行驶的电车、单轨等进行非接触供电而不使用导电弓架等的用途。

附图标记说明

1、1X：非接触供电装置

2、2X：固定部3、3X：可动部

41～44：第一～第四供电用电极

5：高频电源部51：直流电源

52：电桥电路53、54：输出端子

61、62、63：共振用电感器

71～74：第一～第四受电用电极

75～78：第一～第四电容器

81：第一受电转换部811：全波整流电路

812：平滑电路

82：第二受电转换部821：全波整流电路

822：平滑电路823：DC-DC转换器

91：大电压负载92：小电压负载

10：元件安装机

110：基板搬运装置120：元件供给装置

130、140：元件移载装置150：线性电动机装置

151：轨道构件160：可动主体部161：X轴轨道

170：安装头180：显示设定装置190：机台

Vs：矩形波电压

Claims (5)

1.一种非接触供电装置，具有：

设于固定部的供电用元件；

将高频电力供给于所述供电用元件的高频电源部；

受电用元件，设于能够移动地架装于所述固定部的可动部上，并与所述供电用元件隔有间隔地相对而以非接触方式接收高频电力；

受电转换部，对所述受电用元件接收到的高频电力进行转换并对所述可动部上的电气负载组供电；及

共振用元件，与所述供电用元件及所述受电用元件串联连接而形成串联共振电路，其中，

所述电气负载组包含动作电压互不相同的多个电气负载，

所述高频电源部输出高频电压，所述高频电压包含：基本频率的基波电压及所述基本频率的整数倍的整数倍频率的谐波电压，

所述供电用元件、所述受电用元件及所述共振用元件与多个动作电压对应地设有多个而形成各动作电压的串联共振电路，

所述各动作电压的串联共振电路的共振频率中，一个为所述基本频率，其余为所述整数倍频率，且互不相同。

2.根据权利要求1所述的非接触供电装置，其中，

所述动作电压越大，对应形成的串联共振电路的共振频率越小。

3.根据权利要求1或2所述的非接触供电装置，其中，

所述供电用元件是供电用电极，所述受电用元件是受电用电极，所述共振用元件是共振用电感器。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的非接触供电装置，其中，

所述受电转换部与多个所述动作电压对应地设有多个，

与特定的电气负载的直流动作电压对应地设置的至少一个受电转换部包含：将所述受电用元件接收到的高频电力转换成直流转换电压的全波整流电路、将所述直流转换电压调整成所述直流动作电压的DC-DC转换器。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的非接触供电装置，其中，

所述高频电源部包含直流电源和由四个开关元件构成的电桥电路，所述高频电源部输出所述基本频率的矩形波电压。