CN105594088A - 送电装置、供电系统、电力回路的电阻调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明是通过适当地控制从送电装置向受电装置输送或切断电力、消除由供给电流的增大而导致送电回路损伤这样的课题的装置。其具备具有用于对受电装置的第一线圈(34)供给电力的第二线圈(24)的送电回路、在与上述第二线圈(24)之间磁性耦合的第三线圈(26)、以切断或供给上述电力的方式将与上述第二线圈的转动轴(241)相交的转动轴(262)作为中心使上述第三线圈(26)转动，从而使上述送电回路的电阻变化的转动装置。

Description

送电装置、供电系统、电力回路的电阻调整装置

技术领域

本发明涉及送电装置、供电系统、电力回路的电阻调整装置。

背景技术

例如，所周知具备送电装置与受电装置的供电系统(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-70590号公报

发明内容

发明所要解决的课题

例如，在专利文献1中的供电系统中不能控制从送电装置向受电装置的电力的输送或切断。因此，在送电的电量增大的情况下，向送电装置的送电回路供给的电流增大，有引起送电回路的损伤的倾向。

用于解决课题的方法

解决上述课题为主的本发明是将具备具有用于对受电装置的第一线圈供给电力的第二线圈的送电回路、在与第二线圈之间磁性耦合的第三线圈、以切断或供给上述电力的方式使与上述第二线圈的卷绕轴相交的转动轴作为中心使上述第三线圈转动而使上述送电回路的电阻变化的转动装置作为特征的送电装置。

关于本发明的其他特征通过附图以及本说明书的记载而清晰。

发明效果

根据本发明能够切断或供给从送电装置向受电装置供给的电力。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的供电系统的立体图。

图2是表示本发明的实施方式中的供电系统的剖视图。

图3是表示本发明的实施方式中的供电系统的图。

图4是表示本发明的实施方式中送电状态中的供电系统的剖视图。

图5是表示本发明的实施方式中切断送电状态中的供电系统的剖视图。

图6是表示本发明的实施方式中的频率与传送电力的关系的图。

图7是表示本发明的实施方式中的控制装置的硬件的图。

图8是表示本发明的实施方式中的控制装置的功能的图。

具体实施方式

通过本说明书以及附图的记载，至少可以理解以下的事项。

＝＝＝供电系统＝＝＝

以下，参照图1至图3，关于本实施方式中的供电系统进行说明。图1是表示本实施方式中的供电系统的立体图。而且，箱体25、35的内部为看不见的状态，但为了说明的便利，用虚线表示。图2是表示本实施方式中的供电系统的剖视图。而且，图2表示从通过图1中的供电系统100的大致中央且平行于XZ平面的剖面向+Y状态下的供电系统100。图3是表示本实施方式中的供电系统的图。

供电系统100例如是使用电磁场的共振现象来进行非接触电力传送的系统。而且，Z轴是沿卷绕轴241、341并且沿上下方向的轴，将从送电装置2向受电装置3的方向作为+Z，将从受电装置3向送电装置2的方向作为-Z。X轴是沿转动轴262的轴，将从被轴承27轴支撑的转动轴262的一端向被轴承28轴支撑的转动轴262的另一端的方向作为+X，将从转动轴262的另一端向一端的方向作为-X。Y轴是相对于X轴以及Z轴正交的轴，将从纸面表面向纸面内的方向作为+Y，将从纸面内向纸面表面的方向作为-Y。

供电系统100具备送电装置2、受电装置3。

送电装置2是相对于受电装置3非接触地传送电力的装置。

受电装置3是接受从送电装置2输出的电力、将与所接受的电力对应的电力向负载31供给的装置。

负载31是基于从受电装置3供给的电力动作的电力设备等的电力负载。

＝送电装置＝

＜形状等＞

送电装置2具备送电线圈24、箱体25、转动线圈26、轴承27、28、转动轴262。

箱体25收纳具备送电线圈24的送电回路200(电力回路)、转动线圈26、转动轴262。箱体25的外形例如呈圆柱形状，使用如树脂等绝缘性材料而形成。

送电线圈24将沿上下方向(Z轴)的卷绕轴241作为中心筒状地缠绕。在送电线圈24的内侧设置转动线圈26。而且，例如，送电线圈24可以收纳于沿送电线圈24外形的绝缘性的壳体中。

转动线圈26是在与送电线圈24之间磁性地被耦合、用于通过转动而使送电回路200电阻变化的磁性体。转动线圈26将与转动轴262大致正交的转动轴261作为中心而卷绕。转动线圈26的外径以设置于送电线圈24的内侧的方式比送电线圈24的内径小地设定。转动线圈26相对于转动轴261被固定。

转动轴261例如在连续性地贯穿箱体25、送电线圈24、转动线圈26的状态下，两端被轴承27、28轴支撑。而且，转动轴262也与卷绕轴241大致正交。转动轴261从基于被控制装置4控制的伺服电机51传递的转动力，从-X向+X向顺时针方向(图4中A2方向)或逆时针方向(图4中的A1方向)旋转。即，转动线圈26通过控制装置4以转动轴262为中心向A1方向或A2方向转动。

＜回路＞

送电装置2还具备电源21、变换器22、电容器23、控制装置4、伺服电机51、测量装置52。而且，转动线圈26、控制装置4、伺服电机51相当于电力回路的电阻调整装置。

电源21产生直流电力。变换器22将从电源21供给的直流电力转换为交流电力。送电线圈24是用于相对于受电线圈34非接触地供给电力的、供电系统100的一次侧线圈。电容器23用于设定送电回路200的电阻。

电源21的一端通过变换器22连接于电容器23的一端。电源21的另一端通过变换器22连接于送电线圈24的一端。送电线圈24的另一端与电容器23的另一端连接。通过这些的连接，形成具备电源21、变换器22、电容器23、送电线圈24的送电回路200。

由电源21输出的直流电力通过变换器22从直流转换为交流并向送电线圈24供给。向送电线圈24供给的交流电力从送电线圈24向受电线圈34供给。

测量装置52测量向送电线圈24供给的电流，向控制装置4发送切断信号。测量装置52如在测量出比预定值大的值的电流时发送切断信号。预定值比如是不能引起送电装置2损伤的程度的值，可以基于送电装置2的样式等而确定。

伺服电机51向转动轴262施加使转动轴262转动的转动力。

伺服电机51被控制装置4控制。

控制装置4由于供给或切断从送电线圈24向受电线圈34供给的电力，驱动转动线圈26，使送电回路200的电阻变化。而且，关于控制装置4后述。

＝受电装置＝

＜形状等＞

受电装置3具备受电线圈34、箱体35。

箱体35收纳具备受电线圈34的受电回路300。箱体35的外形例如呈圆柱形状，使用如树脂等绝缘性的材料而形成。

受电线圈34将沿上下方向(Z轴)的卷绕轴341作为中心而旋转。受电线圈34被固定于箱体35内部偏下侧(-Z)的预定位置上。

＜回路等＞

受电装置3还具备整流回路32、电容器33。

受电线圈34是从送电线圈34非接触地供给电力、供电系统100的二次侧线圈。整流回路32将从受电线圈34供给的交流电力转换为直流电力，将该转换的直流电力供给至负载31。电容器33用于设定受电回路300的电阻值。

受电线圈34的一端通过电容器33、整流回路32连接于负载31。受电线圈34的另一端通过整流回路32连接于负载31。通过这些的连接，形成具备受电线圈34、电容器33、整流回路32、负载31的受电回路300。

＝＝＝送电装置以及受电装置的设定＝＝＝

以下，参照图2、图4至图6，关于本实施方式中的送电装置以及受电装置的设定进行说明。图4是表示本实施方式中正在送电状态中的供电系统的剖视图。图5是表示本实施方式中切断送电状态中的供电系统的剖视图。而且，图4以及图5表示从通过图1中的供电系统100的大致中央且平行于YZ平面的剖面向-X状态中的供电系统100。图6是表示本实施方式中的频率与传送电力的关系的图。而且，图6中的频率表示从送电线圈24输出的电力的频率。或者，所谓的传送电力表示从送电线圈24向受电线圈34传送的电力。而且，该传送电力如基于从送电线圈24向受电线圈34的电力输送效率等而确定。

＜第一位置以及第二位置＞

在从送电装置2向受电装置3输送电力的情况下，受电装置3设置于第一位置。如图4所示，第一位置是受电装置3的相对面351与送电装置2的相对面251接触的位置。

在未从送电装置2向受电装置3输送电力的情况下，受电装置3设置于第二位置。如图2所示，第二位置是受电装置3从送电装置2离开预定距离以上的位置。而且，预定距离基于供电系统100的样式等而设定。

＜送电装置以及受电装置的设定＞

送电装置2以及受电装置3基于传送效率而设定。而且，设定送电装置2以及受电装置3包含设定如从送电装置2送电的电力的频率、送电回路200以及受电回路300的电阻等情况。

传送效率如前述，基于共振频率等而设定。该共振频率f1、f2基于如式(1)至式(3)而设定。

[数1]

$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{LC}}\mathrm{...}\left(1\right)$

$f_1=\frac{f_0}{\sqrt{1-k}}\mathrm{...}\left(2\right)$

$f_2=\frac{f_0}{\sqrt{1+k}}\mathrm{...}\left(3\right)$

而且，L表示送电回路200以及受电回路300的电感的值，C表示送电回路200以及受电回路300的容量值。k表示送电线圈24与受电线圈34之间的耦合系数。

耦合系数k的值根据表示送电线圈24与受电线圈34的距离的传送距离D(图2)而变化。或者，固有共振频率f₀根据送电回路200的电感值而变动。即，共振频率f₁、f₂即传送效率根据传送距离D以及送电回路200的电感值而变动。因此，通过变动传送距离D以及送电回路200的电感，可输送或切断从送电装置2向受电装置3输送的电力。

送电装置2以及受电装置3的设定如在受电装置3设置于第一位置的状态下进行。送电装置2以及受电装置3以在送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第一位置关系时送电、且在送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第二位置关系时不送电的方式设定。

而且，如图4所示，所谓第一位置关系表示在卷绕轴241与卷绕轴261相互大致正交时的送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系。或者，如图5所示，第二位置关系表示在卷绕轴241与卷绕轴261相互大致平行时的送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系。

在此，送电线圈24以及转动线圈26的直径、圈数等以在送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第一以及第二位置关系时能进行送电以及送电的切断的程度、使送电回路200的电阻变化的方式设定。例如，可以以在送电线圈24与转动线圈26为第二位置关系时的送电回路200的电感值为在送电线圈24与转动线圈26为第一位置关系时的送电回路200的电感值的两倍以上的方式设定送电线圈24以及转动线圈26的直径、圈数。

＝＝＝控制装置＝＝＝

以下，参照图7以及图8，关于本实施方式中的控制装置进行说明。图7是表示本实施方式中的控制装置的硬件的图。图8是表示本实施方式中的控制装置的功能的图。

控制装置4具备CPU(CentralProcessingUnit)41、通信装置42、存储装置43、显示装置44、输入装置45。CPU41通过执行存储于存储装置43中的程序而实现控制装置4的各种功能，总括控制控制装置4。在存储装置43中存储上述程序、各种信息。显示装置44是显示控制装置4中的信息的可视数据终端。输入装置45是用于相对于控制装置4输入信息的如键盘、鼠标等。通信装置42在伺服电机51以及测量装置52之间进行通信。

控制装置4还具备检测部46、控制部47(也称为“控制装置4的各种功能”)。而且，控制装置4的各种功能通过由CPU41执行存储于存储装置43中的程序而实现。

检测部46在接受切断信号时检测送电装置2中的异常。而且，切断信号既可以从测量装置52向控制装置4中发送，也可以由供电系统100的用户通过输入装置45向控制装置4中发送。

控制部47基于检测部46的检测结果，以送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第一位置关系或第二位置关系的方式，使转动线圈26向A1方向或A2方向转动。例如，在检测部46检测出异常的情况下，控制部47以切断电力的方式控制。或者，例如，在检测部46未检测出异常的情况下，控制部47以输送电力的方式控制。

＝＝＝供电系统的动作＝＝＝

以下，参照图2、图4以及图5，关于本实施方式中的供电系统的动作进行说明。

＜未输送电力的情况(图2)＞

在相对于受电装置3未从送电装置2输送电力的情况下，受电装置3设置于第二位置。该情况下，传送效率降低，为未输送电力的状态。

＜输送电力的情况(图4)＞

在相对于受电装置3从送电装置2输送电力的情况下，受电装置3设置于第一位置。而且，该情况下，以送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第一位置关系的方式，控制装置4使转动线圈26转动。该情况下，送电回路200的电阻变化，例如，共振频率与所输送的电力的频率大致一致。因此，传送效率提高，输送电力。

＜切断所输送的电力的情况(图5)＞

在相对于受电装置3从送电装置2输送电力时切断该电力的情况下，以送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第一位置关系的方式，控制装置4使转动线圈26转动。该情况下，送电回路200的电阻变化，例如，共振频率从所输送的电力的频率偏离。由于该共振频率的偏离，例如，传送效率大致为0。因此，传送效率降低，切断电力的输送。而且，上述共振频率的偏离量通过上述的送电装置2以及受电装置3的设定而确定。

如上述，送电装置2具备送电回路200、转动线圈26(第三线圈)、伺服电机51、控制装置4。送电回路200具备用于对受电装置3的受电线圈34(第一线圈)输送电力的送电线圈24(第二线圈)。转动线圈26在与送电线圈24之间磁力性地耦合。控制装置4以及伺服电机51(转动装置)以切断或供给从输送线圈24向受电线圈34供给的电力的方式，将与送电线圈24的卷绕轴241相交的转动轴262作为中心使转动线圈26转动，使送电回路200的电阻变化。由此，能够切断或输送从送电装置2向受电装置3供给的电力。能够防止由超过额定电流的电流(也成为“过电流”)向送电回路200供给而引起送电装置2的损伤。因此，能够提高供电系统100的安全性。或者，例如由于不需要将电流断路器等设置于送电回路200上，因此能防止由于超过电流断路器的额定电流的电流供给至送电回路200而使该电流断路器产生故障，从而不能够切断过电流地向送电回路200供给过电流。

或者，转动线圈26呈转动线圈26的外径比送电线圈24的内径小的形状。转动线圈26设置于送电线圈24的内侧。因此，能够提供小型送电装置2。

或者，伺服电机51以及控制装置4将通过转动线圈26的转动轴262作为中心使转动线圈26转动。由此，能通过转动线圈26的转动缩小转动线圈26移动的区域。因此，能够使送电装置2进一步小型化。

或者，伺服电机51以及控制装置4以从卷绕轴241与卷绕轴261为大致平行的第一状态以及卷绕轴241与卷绕轴261大致正交的第二状态中的一个状态转化为另一个状态的方式使转动线圈26转动。由此，通过扩大基于转动线圈26的转动的送电回路200的电阻的变动幅度，能够可靠地进行从送电装置2向受电装置3供给的电力的送电或切断。

而且，上述实施方式是用于容易地进行本发明的理解的说明，并不是用于限定本发明进行解释的说明。本发明在不会脱离其宗旨，在变更、改良得到的同时，在本发明中还含有其等价物。

在上述实施方式中，关于转动线圈26设置于送电线圈24内侧进行说明，不限定于此。例如，也可以将转动线圈26设置于送电线圈24的外侧。

或者，在上述实施方式中，关于卷绕轴261与转动轴262正交而进行说明，不限定于此。例如，只要以由卷绕轴261与转动轴262形成的角度为如大致80度、大致70度等的方式，卷绕轴261与转动轴262相交即可。

或者，在上述实施方式中，关于使转动线圈26转动进行说明，不限定于此。例如，既可以将转动轴262作为中心使送电线圈24转动，也可以使送电线圈24以及转动线圈26的双方转动。

或者，在上述实施方式中，关于转动轴262通过转动线圈26进行说明，不限定于此。例如，也可以转动轴262从转动线圈26脱离而不通过转动线圈26。

或者，在上述实施方式中，关于使转动线圈26转动大致90度进行说明，不限定与此。例如为了送电或切断电力，可以使转动线圈26以大致90度以外的预定角度转动。

或者，在上述实施方式中，关于将转动线圈24设置于送电装置2进行说明，不限定于此。例如，可以将与转动线圈24相同结构的转动线圈设置于受电装置3的受电线圈34的内侧，通过该转动线圈的转动使受电回路300的电阻变化。

或者，在上述实施方式中，关于以在送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第一位置关系时送电、且在送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第二位置关系时不送电的方式设定送电装置2以及受电装置3进行说明，不限定于此。例如，可以以在送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第二位置关系时送电、且在送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第一位置关系时不送电的方式设定送电装置2以及受电装置3。该情况下，控制装置4在输送电力时以送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第二位置关系的方式使转动线圈26转动，在切断电力时以送电线圈24与转动线圈26的相对位置关系为第一位置关系的方式使转动线圈26转动。

符号说明

2—送电装置，3—受电装置，4—控制装置，24—送电线圈，36—转动线圈，31—负载，34—受电线圈，51—伺服电机，100—供电系统。

Claims (10)

1.一种送电装置，其特征在于，

具备：

具有用于对受电装置的第一线圈供给电力的第二线圈的送电回路；

在与上述第二线圈之间磁性耦合的第三线圈；以及

转动装置，其以切断或供给上述电力的方式，以与上述第二线圈的卷绕轴相交的转动轴为中心使上述第三线圈转动，从而使上述送电回路的电阻变化。

2.根据权利要求1所述的送电装置，其特征在于，

上述第三线圈呈上述第三线圈的外径比上述第二线圈的内径小的形状，

上述第三线圈设置在上述第二线圈的内侧。

3.根据权利要求1或2所述的送电装置，其特征在于，

上述转动装置以通过上述第三线圈的上述转动轴为中心使上述第三线圈转动。

4.根据权利要求3所述的送电装置，其特征在于，

上述转动装置以从上述第二线圈的卷绕轴与上述第三线圈的转动轴为大致平行的第一状态以及上述第二线圈的卷绕轴与上述第三线圈的转动轴大致正交的第二状态中的一个状态成为另一个状态的方式使上述第三线圈转动。

5.一种供电系统，其特征在于，

具备：

具有第一线圈的受电装置；以及

向上述第一线圈供给电力的送电装置，

上述送电装置具备：

具有用于向上述第一线圈供给上述电力的第二线圈的送电回路；

在与上述第二线圈之间磁性耦合的第三线圈；以及

第一转动装置，其以切断或供给上述电力的方式，以与上述第二线圈的卷绕轴相交的转动轴为中心使上述第三线圈转动，从而使上述送电回路的电阻变化。

6.根据权利要求5所述的供电系统，其特征在于，

上述第三线圈呈上述第三线圈的外径比上述第二线圈的内径小的形状，

上述第三线圈设置在上述第二线圈的内侧。

7.根据权利要求5或6所述的供电系统，其特征在于，

上述转动装置以通过上述第三线圈的上述转动轴为中心使上述第三线圈转动。

8.根据权利要求7所述的供电系统，其特征在于，

上述转动装置以从上述第二线圈的卷绕轴与上述第三线圈的卷绕轴大致平行的第一状态以及上述第二线圈的卷绕轴与上述第三线圈的卷绕轴大致正交的第二状态中的一个状态成为另一个状态的方式使上述第三线圈转动。

9.一种电力回路的电阻调整装置，其特征在于，

具备：

在与设置于电力回路的第一线圈之间磁性耦合的第二线圈；以及

转动装置，其以上述电力回路的电阻变化的方式，以与上述第一线圈的卷绕轴相交的转动轴为中心使上述第二线圈转动。

10.根据权利要求9所述的电力回路的电阻调整装置，其特征在于，

上述第二线圈呈上述第二线圈的外径比上述第一线圈的内径小的形状，

上述第二线圈设置在上述第一线圈的内侧。