CN109155191A - 相对旋转部的电传送装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种电传送装置，其为设置于机械设备的相对旋转部上的电传送装置，可使磁特性稳定，并且可避免2个磁性元件的接触造成的损伤，另外组装性良好。电传送装置(E)包括一对第1和第2磁性元件(1A、1B)，它们可相互在同一轴心上相对旋转。磁性元件(1A、1B)各自包括磁芯(2A、2B)和具有导线的线圈(3A、3B)。线圈(3A)和线圈(3B)相互以位于径向的内外的方式磁耦合。线圈架(4A、4B)包括导线卷绕于外周上的圆筒部(4aA、4aB)、以及圆板状的凸缘部(4bA、4bB)，该凸缘部(4bA、4bB)从圆筒部(4aA、4aB)的轴向端延伸到径向外方。凸缘部(4bA)和凸缘部(4bB)通过轴向接触面(10a、11a)而相互自由滑动地接触。
Description
相关申请
本申请要求申请日为2016年5月11日，申请号为JP特愿2016－095206，以及申请日为2016年11月9日，申请号为JP特愿2016－218804的申请的优先权，通过参照，将其整体作为构成本申请的一部分的内容而引用。
技术领域
本发明涉及相对旋转部的电传送装置，其针对具有机器人、辅助套件和其它的关节等的相对旋转部的机械设备，设置于上述相对旋转部上，以非接触方式传送电力或信号。
背景技术
在于电力和信号传送线路中包括关节部、旋转部的场合，通过使缆线挠曲，确保可活动区域，传送电力和/或信号。该缆线因关节部、旋转部的操纵而反复地弯曲延伸。如果在由铜、铝等形成的缆线的导电部中产生反复应力，则具有缆线断开的危险。另外，通过采用缆线，活动区域产生限制。
另一方面，该可活动部采用弹簧挡圈，由此可消除这些情况，但是，作为弹簧挡圈的缺点，列举有电触点的磨耗粉末的发生。作为其代用品而列举了采用具有导电性的液体金属的旋转连接器，但是，由于液体金属采用环境负荷大的水银，或作为这样的液体金属的泄漏的对策，采用接触式的橡胶密封件，故具有必须要求大的转矩等的问题。
作为解决上述各问题的方案，人们提出了下述的电传送装置，其中，可在同一轴心上相对旋转的一对磁性元件的各线圈相互磁耦合(比如，专利文献1～3)。磁性元件由磁芯和线圈构成。在专利文献1中，记载有下述的方案，其中，一对磁性元件的各线圈在轴向面对而设置。在专利文献2、3中，记载有下述的方案，其中，一对磁性元件的各线圈在径向面对而设置。这样的电传送装置适合用于比如在专利文献4中记载的那样的辅助套件的肘关节等的相对关节部。
现有技术文献
专利文献1：JP特开平11－354348号公报
专利文献1：JP特开平8－51041号公报
专利文献3：JP特开2003－59736号公报
专利文献4：JP特开2015－6266号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述磁耦合的电传送装置因没有采用缆线而没有具有断线的危险，可扩大可活动区域，磨耗小。但是，与具有上述优点的方面相反，在组装、动作时，2个磁性元件相互接触，由此，具有磁性元件的磁芯缺损，或线圈的导线的表层剥离的可能性。由于各磁性元件经由轴承而支承于外壳或轴上，故磁性元件几乎不在径向而运动。于是，因径向的移动，磁性元件相互接触的可能性低。但是，磁性元件会在轴向运动，在此场合，磁性元件会相互接触。
本发明的目的在于提供一种电传送装置，其设置于机械设备的相对旋转部上，可使磁特性稳定，并且可避免2个磁性元件的接触造成的损伤，另外组装性良好。
用于解决课题的技术方案
本发明的电传送装置包括：一对第1和第2磁性元件，它们可相互在同一轴心上相对旋转；该第1和第2磁性元件各自包括磁芯和具有导线的线圈，上述第1磁性元件的上述线圈和第2磁性元件的上述线圈相互以相对于上述轴心位于径向的内外的方式磁耦合，通过该磁耦合，传送电力和电信号中的任意一者或两者，上述第1磁性元件还具有第1线圈架，上述第2磁性元件还具有第2线圈架，上述第1和第2线圈架与上述轴心同心地定位，上述第1和第2线圈架各自包括：线圈架圆筒部，该线圈架圆筒部在作为上述轴心的方向的轴向而延伸，具有外周，在该线圈架圆筒部的外周上，卷绕有对应的上述线圈的上述导线；圆板状的线圈架凸缘部，该线圈架凸缘部从该线圈架圆筒部的至少一端部延伸到径向外方，上述第1线圈架的上述线圈架凸缘部与上述第2线圈架的上述线圈架凸缘部通过这些线圈架凸缘部中的于上述轴向而面对的相应的轴向接触面，相互自由滑动地接触。
按照该方案，通过将一对磁性元件中的任意一个磁性元件的线圈与供电侧的电路连接，将另一磁性元件的线圈与受电侧的电路连接，传送电力或电信号。由于两个线圈相互位于径向的内外，故两个线圈之间的磁耦合的耦合度优良，电力、电信号的传送的效率良好。由此，可避免电传送装置整体大型化的情况。另外，由于采用磁耦合，故不产生断线和环境上的问题。
可通过将第1和第2磁性元件的各线圈各自卷绕于线圈架圆筒部的外周上，两个线圈架凸缘部通过轴向接触面而相互自由滑动地接触，一边将第1和第2磁性元件的磁芯和线圈的轴向距离保持一定，一边使第1和第2磁性元件相互在同一轴心上相对旋转。由此，可避免在组装时动作时，第1和第2磁性元件的磁芯、线圈相互接触而损伤的情况。另外，通过将各磁性元件的磁芯和线圈的轴向位置保持一定，可使磁特性稳定。
由于在上述第1和第2磁性元件的线圈中，均在与上述轴心同心的第1和第2线圈架的线圈架圆筒部的外周上卷绕有导线，故在线圈架上卷绕导线的作业容易。另外，由于可通过线圈架，进行磁芯和线圈的定位，故电传送装置的组装容易。
作为上述第1和第2磁性元件的上述第1线圈架的上述线圈架凸缘部与上述第2线圈架的上述线圈架凸缘部相互自由滑动地接触的结构，也可采用下述的任意的实施方式。
在一个实施方式中，在上述第1和第2线圈架的上述轴向的两端侧或一端侧，上述第1线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置与上述第2线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置相互错开；
在上述第1和第2线圈架的上述轴向的上述两端侧中的至少任意一个或上述一端侧，在位于上述轴向的更外侧的上述线圈架凸缘部的周面上，形成环状缺口，在该环状缺口中，卡合位于上述轴向的更内侧的上述线圈架凸缘部的径向的角部。在本实施方式中，上述环状缺口中的朝向上述轴向的面与上述角部中的朝向上述轴向的面分别构成上述轴向接触面。
在一个实施方式中，在上述第1和第2线圈架的上述轴向的两端侧或一端侧，上述第1线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置与上述第2线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置相互错开；
在上述第1和第2线圈架的上述轴向的上述两端侧中的至少任意一个或上述一端侧，在位于上述轴向的更内侧的上述线圈架凸缘部的周面上，形成环状缺口，在该环状缺口中，卡合位于上述轴向的更外侧的上述线圈架凸缘部的径向的角部。在本实施方式中，上述环状缺口中的朝向上述轴向的面与上述角部中的朝向上述轴向的面分别构成上述轴向接触面。
在一个实施方式中，在上述第1和第2线圈架的上述轴向的两端侧或一端侧，上述第1线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置与上述第2线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置相互错开；
在上述第1和第2线圈架的上述轴向的上述两端侧中的至少任意一个或上述一端侧，在位于上述轴向的更外侧的上述线圈架凸缘部的周面上，以及位于上述轴向的更内侧的上述线圈架的周面上，分别设置在上述径向倾斜而相互自由滑动地接触的倾斜面，这些倾斜面分别构成上述轴向接触面。
在一个实施方式中，在上述第1和第2线圈架的上述轴向的两端侧或一端侧，上述第1线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置与上述第2线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置相互错开；
在上述第1和第2线圈架的上述轴向的上述两端侧中的至少任意一个或上述一端侧，位于上述轴向的更外侧的上述线圈架凸缘部的朝内的端面自由滑动地与位于上述轴向的更内侧的上述线圈架凸缘部的朝外的端面接触，在该实施方式中，上述朝内的端面和上述朝外的端面分别构成上述轴向接触面。
同样在上述任意的方案中，可一边将第1和第2磁性元件的磁芯和线圈的轴向距离保持一定，一边使第1和第2磁性元件相互在同一轴心上相对旋转。
上述第1线圈架和上述第2线圈架还可包括在径向面对而相互自由滑动地接触的径向接触面。在此场合，可一边将第1和第2磁性元件的磁芯和线圈的径向距离保持一定，一边使第1和第2磁性元件相互在同一轴心上相对旋转。
也可这样形成，即，上述第1磁性元件的上述线圈位于径向的内侧，上述第1磁性元件的上述磁芯的截面呈L状，其包括第1磁芯圆筒部和第1磁芯凸缘部，该第1磁芯圆筒部位于上述第1磁性元件中的上述线圈的内周，该第1磁芯凸缘部从该第1磁芯圆筒部的一端延伸到径向外方，其外径端的直径大于上述第2磁性元件的线圈；
上述第2磁性元件的上述磁芯的截面呈倒L形，其包括第2磁芯圆筒部和第2磁芯凸缘部，该第2磁芯圆筒部位于上述第2磁性元件中的线圈的外周，其一端的端面经由第1间隙而与第1磁性元件的磁芯的上述第1磁芯凸缘部面对，该第2磁芯凸缘部从该第2磁芯圆筒部的另一端延伸到径向内方，其内径端经由第2间隙而与上述第1磁性元件的上述磁芯的上述第1磁芯圆筒部的端面面对。
也可代替上述方式，上述第1磁性元件的上述线圈位于径向的内侧，上述第1磁性元件的上述磁芯的截面呈L状，其包括第1磁芯圆筒部和第1磁芯凸缘部，该第1磁芯圆筒部位于上述第1磁性元件中的上述线圈的内周，该第1磁芯凸缘部从该第1磁芯圆筒部的一端延伸到径向外方，其外径端经由第1间隙而面对第2磁性元件的磁芯端部的内周面；
上述第2磁性元件的上述磁芯的截面呈倒L形，其包括第2磁芯圆筒部和第2磁芯凸缘部，该第2磁芯圆筒部位于第2磁性元件中的线圈的外周，其一端的端部的内周面与第1磁性元件的磁芯的上述第1磁芯凸缘部面对，该第2磁芯凸缘部从该第2磁芯圆筒部的另一端延伸到径向内方，其内径端的直径小于第2磁性元件的上述线圈。
在这些磁性元件的结构中，第1磁性元件为省略了鼓形的一个凸缘部的凸形，第2磁性元件为杯形的凹形。按照该方案，由于线圈和间隙的距离大于组合壶形的磁芯的过去的一对磁性元件，故在间隙中产生的泄漏磁通难以吸收到线圈中，由此，在间隙中消耗的磁能量减少，电感值提高。另外，由于可将供电侧和受电侧的线圈中的一个设置于另一个的内径侧，耦合度提高，故可减少泄漏磁通。由此，可改善电感值，可谋求磁芯整体的更进一步的小型化。另外，由于为凹凸形，故可容易判断第1和第2磁性元件，可防止误组装。
也可由泄漏电感和电容器构成谐振电路，该泄漏电感由通过上述第1和第2磁性元件之间的间隙而产生的泄漏磁通形成，该谐振电路由上述第1和第2磁性元件的受电侧的线圈和与该线圈连接的电容器构成。可通过在间隙中泄漏的磁通造成的泄漏电感与和受电侧的磁性元件的线圈连接的电容器构成的谐振电路，改善效率。
上述第1磁性元件固定于轴体上，第2磁性元件经由径向滚动轴承而设置于上述轴体上。在该方案的场合，通过轴体和径向滚动轴承，一对磁性元件的相互的可相对旋转的支承通过单独的该电传送装置而进行，容易组装到上述机械设备上。
还可将上述第1磁性元件安装于构成机械设备的关节部的一对相对弯曲部件中的一个相对弯曲部件上，上述第2磁性元件安装于另一个相对弯曲部件上。如果用于机械设备的关节部，则充分地发挥各实施方式的电传送装置的各效果。
上述机械设备也可为动力辅助套件，其安装于人体上，通过驱动源而辅助上述人体的臂、手、腿或脚的运动。在动力辅助套件中，人们强烈地要求传送的可靠性和小型化。相对该情况，由于各实施方式的电传送装置针对传送，具有可靠性，容易实现小型化，故可充分地应对该要求。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由后附的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。
图1为以剖开方式表示本发明的第1实施方式的相对旋转部的电传送装置组装于轴上的状态的一部分的立体图；
图2为图1的电传送装置的剖视图；
图3为图2的部分放大图；
图4为本发明的第2实施方式的相对旋转部的电传送装置的部分剖视图；
图5为本发明的第3实施方式的相对旋转部的电传送装置的部分剖视图；
图6为本发明的第4实施方式的相对旋转部的电传送装置的部分剖视图；
图7为本发明的第5实施方式的相对旋转部的电传送装置的部分剖视图；
图8为上述电传送装置的电路图；
图9为采用上述电传送装置的动力辅助套件的一个例子的说明图；
图10为本发明的第6实施方式的相对旋转部的电传送装置的局部去掉的透视图；
图11为图10的电传送装置的剖视图；
图12为表示图10的传送装置的磁通的流的说明图；
图13为图10的电传送装置带有轴承的例子的局部去掉的立体图；
图14为图13的电传送装置中添加引出线的例子的局部去掉的立体图；
图15为本发明的第1～第5实施方式的相对旋转部的电传送装置的剖视图，其为具体地表示磁芯的结构的图；
图16A为第6实施方式的电传送装置的磁通的流的分析结果的说明图；
图16B为表示第1～第5实施方式的电传送装置的磁通的流的分析结果的说明图；
图16C为表示已有例子的电传送装置的磁通的流的分析结果的说明图；
图17为过去的电传送装置的局部去掉的立体图；
图18为图17的电传送装置的剖视图。
具体实施方式
图1为一个实施方式的电传送装置，其为将该电传送装置组装于轴体上的状态的一部分剖开而表示的立体图，图2为该电传送装置的剖视图。电传送装置E设置于后述的辅助套件这样的机械设备的相对旋转部上。该电传送装置E为变压器的一种，其包括可相互在轴心O上相对旋转的一对第1和第2磁性元件1A、1B。该第1和第2磁性元件1A、1B各自由磁芯2A(2B)、线圈3A(3B)、线圈架4A(4B)构成。两个磁性元件1A、1B中的线圈3A、3B分别位于径向的内外，相互磁耦合。通过该磁耦合，将电力和电信号中的一者或两者从第1或第2磁性元件1A(1B)传送给第2或第1磁性元件1B(1A)。另外，在本说明书中，“第1”和“第2”不表示顺序，采用它的目的在于区分“一个”和“另一个”。
上述第1和第2磁性元件1A、1B中的任意一个，比如第1磁性元件1A固定于轴体5的外周上，第2磁性元件1B相对于上述轴体5的外周相对自由旋转地设置。上述轴体5设置于相对旋转的一对外壳(在图中没有示出)中的一个的外壳上，第2磁性元件1B设置于另一个外壳上。
如图2所示那样，线圈3A位于线圈3B的径向的内侧的第1磁性元件1A的磁芯2A的截面呈L形，其包括圆筒部2aA和凸缘部2bA，该圆筒部2aA位于线圈3A的内周侧，该凸缘部2bA从圆筒部2aA的一端延伸到外径侧。另外，线圈3B位于线圈3A的径向的外侧的第2磁性元件1B的磁芯2B的截面呈L形，其包括圆筒部2aB和凸缘部2bB，该圆筒部2aB位于线圈3B的外周侧，该凸缘部2bB从圆筒部2aB的轴向的一端延伸到内径侧。另外，这些凸缘部2bA、2bB分别从内侧和外侧的圆筒部2aA、2aB的一个端部而延伸，该一端位于轴向的相反侧。各磁芯2A、2B的截面形状呈相互旋转180°的L形。
第1磁性元件1A的磁芯2A中的凸缘部2bA的外径端经由间隙G1而与第2磁性元件1B的磁芯2B中的圆筒部2aB的另一端(即，与凸缘部2bB延伸的一端相反的端部)的内周面面对。另外，第2磁性元件1B的磁芯2B中的凸缘部2bB的内径端经由间隙G2而与第1磁性元件1A的磁芯2A中的圆筒部2aA的另一端(即，与凸缘部2bA延伸的一端相反的端部)的外周面面对。间隙G1、G2在本实施方式中由空气层构成，但是，也可由介设有树脂材料等的绝缘层构成。
上述各磁性元件1A、1B的磁芯2A、2B为强磁性体，其由压缩粉末成形磁性体、注射成形磁性体或叠层钢板等构成。
上述压缩粉末成形磁性体可以比如铁粉、氮化铁粉等的纯铁类软磁性材料、Fe—Si—Al合金(Sendust，仙台铁硅铝磁性合金)粉末、超级仙台铁硅铝磁性合金(Supersendust)粉末、Ni—Fe合金(坡莫合金)粉末、Co—Fe合金粉末、Fe—Si—B合金粉末等的铁基合金类磁性材料、铁氧体类磁性材料、非晶质类磁性材料、细微晶体材料等的磁性材料为原料。
注射成形磁性体具体来说通过下述方式而获得：在上述压缩成形磁性体的原料粉末中添加粘接树脂，对该混合物进行注射成形。由于注射成形容易，注射成形后的形状维持容易，复合成形体的磁特性优良等，故最好磁性粉末为非晶质金属粉末。非晶质金属粉末可采用上述的铁合金类、钴合金类、镍合金类、它们的混合合金类非晶质等。在这些非晶质金属粉末表面上形成上述绝缘覆盖层。
粘接树脂也可为可进行注射成形的热塑性树脂。热塑性树脂也可为聚乙烯或其它的各种树脂。
在第1和第2磁性元件1A、1B的线圈3A、3B中，由圆线等形成的覆盖导线分别卷绕于第1和第2线圈架4A、4B上。在图1～图3的各图中，省略覆盖导线的图示，以模式化方式示出线圈3A、3B。线圈架4A、4B通过绝缘性且滑动性良好的材料而制作。第1和第2线圈架4A、4B由比如聚苯基硫醚(PPS)等的树脂材料形成。
第1磁性元件1A的第1线圈架4A由圆筒部4aA和圆板状的凸缘部4bA、4cA构成，该凸缘部4aA、4cA从该圆筒部4aA的轴向的两端在外径侧扩大。圆筒部4aA和凸缘部4bA、4cA的内径相同。另外，在圆筒部4aA的外周，在两个凸缘部4bA、4cA之间，卷绕有线圈3A的覆盖导线。线圈3A和第1线圈架4A通过第1线圈架4A的圆筒部4aA和凸缘部4bA、4cA与磁芯2A的圆筒部2aA的外周面嵌合，固定于磁芯2A上。第1线圈架4A中的一个凸缘部4bA与磁芯2A的凸缘部2bA抵接。
第2磁性元件1B的第2线圈架4B由圆筒部4aB和圆板状的凸缘部4bB、4cB构成，该凸缘部4aB、4cB从该圆筒部4aB的轴向的两端在外径侧扩大。圆筒部4aB和凸缘部4bB、4cB的内径相同。另外，在圆筒部4aA的外周上，在两个凸缘部4bB、4cB之间，卷绕有线圈3B的覆盖导线。线圈3B和第2线圈架4B通过第2线圈架4B的凸缘部4bB、4cB的外周面与磁芯2B的圆筒部2aB的内周面嵌合，固定于磁芯2B上。第2线圈架4B中的一个凸缘部4cB与磁芯2B的凸缘部2bB抵接。
第1和第2线圈架4A、4B的轴向位置是相互错开的。即，第1磁性元件1A的第1线圈架4A的凸缘部4bA、4cA相对于第2磁性元件1B的第2线圈架4B的凸缘部4bB、4cB，分别位于轴向一侧(图1、图2的纸面顶侧)。另外，第1线圈架4A的2个凸缘部4bA、4cA中的位于轴向一侧的凸缘部4bA，与第2线圈架4B的两个凸缘部4bB、4cB中的位于轴向一侧的凸缘部4bB通过轴向接触面而相互滑动地接触。
具体来说，如作为图2的部分放大图的图3所示那样，在第1线圈架4A的凸缘部4bA的外周面上，设置在轴向的内侧而开口的截面为方形的环状缺口10。2个凸缘部4bA、4bB中的，第1线圈架4A的凸缘部4bA位于第2线圈架4B的凸缘部4bB的轴向一侧。另外，在上述环状缺口10处卡合有第2线圈架4B的凸缘部4bB的内径侧的角部11。上述第2线圈架4B中的朝向轴向的面10a，以及上述角部11的朝向轴向的面11a为相应的凸缘部4bA、4bB的轴向接触面。
像这样，第1和第2磁性元件1A、1B的各线圈3A、3B分别卷绕于第1和第2线圈架4A、4B上，第1和第2线圈架4A、4B的凸缘部4bA、4bB通过轴向接触面而相互滑动地接触。由此，可一边将第1和第2磁性元件1A、1B之间的线圈3A、3B和磁芯4A、4B)的轴向距离保持一定，一边使第1和第2磁性元件1A、1B相互在同一轴心O上相对旋转。
另外，第1和第2线圈架4A、4B通过径向接触面而相互滑动地接触。在本实施方式中，第1线圈架4A的上述环状缺口10的朝向轴向的面10b，以及第2线圈架4B的上述角部11的朝向径向的面11b为径向接触面，并且第1线圈架4A的凸缘部4cA的外周面12，以及从第2线圈架4B的凸缘部4bB到凸缘部4cB的内周面13为径向接触面。像这样，通过第1和第2线圈架4A、4B借助径向接触面而相互滑动地接触，可将第1和第2磁性元件1A、1B之间的磁芯2A、2B与线圈3A、3B的径向距离保持一定，可使第1和第2磁性元件1A、1B相互在同一轴心O上相对旋转。
作为第1和第2线圈架4A、4B的凸缘部通过轴向接触面相互自由滑动地接触的结构，除了图3的第1实施方式的电传送装置以外，在图4～图7所示的第2～第5实施方式的电传送装置中，采用在下面给出的结构。
图4所示的第2实施方式的电传送装置的结构与图3的结构相反，在第2线圈架4B的凸缘部4bB的内周面上，设置在轴向的外侧而开口的截面为方形的环形缺口14。另外，在该环形缺口14处，卡合第1线圈架4A的凸缘部4bA的外径侧的角部15。在此场合，上述环形缺口14的朝向轴向的面14a，以及上述角部15的朝向轴向的面15a为相应的凸缘部4bB、4bA的轴向接触面。另外，上述环形缺口14的朝向径向的面14b，以及上述角部15的朝向径向的面15b为相应的凸缘部4bB、4bA的径向接触面。
在图5所示的第3实施方式的电传送装置的结构中，在第1线圈架4A的凸缘部4bA的外周面，与第2线圈架4B的凸缘部4bB的内周面上，分别设置在径向倾斜、相互自由滑动地接触的倾斜面16、17。在此场合，倾斜面16、17为相应的凸缘部4bA、4bB的轴向接触面。另外，倾斜面16、17也为相应的凸缘部4bA、4bB的径向接触面。
在图6所示的第4实施方式的电传送装置的结构中，第1线圈架4A的凸缘部4bA的外径端在第2线圈架4B的凸缘部4bB的内径端的位置的外径侧突出，该突出部分的朝内的端面(朝向轴向的面，圆筒部4aA侧的面)18自由滑动地与凸缘部4bB的朝外的端面(朝向轴向的面，与圆筒部4aB相反一侧的面)19自由滑动地接触。在此场合，上述朝内的端面18和上述朝外的端面19为相应的凸缘部4bA、4bB的轴向接触面。
图7所示的第5实施方式的电传送装置的结构与图6的结构相反，第2线圈架4B的凸缘部4cB的内径端在第1线圈架4A的凸缘部4cA的外径端的位置的内径侧突出，该突出部分的朝内的端面(朝向轴向的面，圆筒部4aB侧的面)20自由滑动地与凸缘部4cA的朝外的端面(朝向轴向的面，与圆筒部4aA相反一侧的面)21接触。在此场合，上述朝内的端面20和朝外的端面21为相应的凸缘部4cB、4cAB的轴向接触面。
图4～7的任意的结构均与图3的结构相同，可一边将第1和第2磁性元件1A、1B之间的线圈3A、3B和磁芯4A、4B)的轴向距离保持一定，一边使第1和第2磁性元件1A、1B相互在同一轴心O上相对旋转。另外，第2～5实施方式的电传送装置中的上述结构以外的结构与第1实施方式的电传送装置相同。
按照该电传送装置E的结构，通过将第1和第2磁性元件1A、1B中的任意一个，比如第1磁性元件1A(1B)的线圈3A(3B)与供电侧的电路连接，将第2磁性元件1A、1B的线圈3B(3A)与受电侧的电路连接，经由相互磁耦合的2个线圈3A、3B从供电侧向受电侧传送电力或电信号。由于2个线圈3A、3B相互位于径向的内外，故2个线圈3A、3B之间的磁耦合的耦合度优良，电力或电信号的传送的效率良好。由此，可避免电传送装置E整体的大型化的情况。
通过像在先描述的那样，第1和第2磁性元件1A、1B的各线圈架4A、4B相互自由滑动地接触，可一边将第1和第2磁性元件1A、1B之间的磁芯2A、2B和线圈3A、3B的轴向距离和径向距离保持一定，一边使第1和第2磁性元件1A、1B相互在同一轴心O上相对旋转。由此，可避免在组装时、动作时，第1和第2磁性元件1A、1B之间的磁芯2A、2B和线圈3A、3B相互接触而损伤的情况。另外，通过将各磁性元件之间的磁芯2A、2B和线圈3A、3B的轴向位置保持一定，使磁特性稳定。
在第1和第2磁性元件1A、1B的各线圈3A、3B中，均在与轴心O同心的第1和第2线圈架4A、4B的相应的外周上，卷绕有导线，故在线圈架4A、4B上卷绕导线的作业容易。另外，由于可通过线圈架4A、4B，进行磁芯2A、2B和线圈3A、3B的定位，故电传送装置E的组装容易。
图8表示该电传送装置E的供电所采用的电路的一个例子。第1和第2磁性元件1A、1B中的任意一个，比如，第1磁性元件1A的线圈3A为供电侧(一次侧)，与交流电源30连接。第2磁性元件1B的线圈3B为受电侧(二次侧)，与电动机等的负荷31连接。电容器32与受电侧的线圈3B并联。由通过该受电侧的线圈3B而产生的泄漏磁通造成的泄漏电感，与电容器32构成谐振电路33。另外，代替交流电源30，或按照与从交流电源30而输出的交流电压叠加的方式，设置电信号源(在图中没有示出)，代替负荷31，或与负荷31一起地，设置解调电路(在图中没有示出)，由此可传送电信号。另外，也可通过在供电侧和受电侧，使线圈3A、3B的圈数相互不同，具有升压或降压的功能。
图9表示设置该相对旋转部的电传送装置E的机械设备为动力辅助套件40的例子。该动力辅助套件40包括：主体部40a，该主体部40a包在人体的躯干上；以及臂部40b，该臂部40b从主体部40a而延伸。臂部40b包括作为相对弯曲部件的一对上臂部40ba和前臂部40bb。作为上臂、前臂部40ba、40bb之间的相对弯曲部的肘的关节部40bc为围绕轴心O而自由旋转的1个自由度的关节部。在主体部40a上设置电源41。在前臂部40bb的前端，设置进行手腕或手的驱动的电动机等的负荷31。从电源41连接到负荷31的布线(在图中没有示出)在构成上述肘的关节部40ac处分离，但是，这些分离的布线与在上述各实施方式中列举的电传送装置E连接，经由该电传送装置E，传送电力和/或电信号。
在动力辅助套件40中，强烈地希望电力、电信号的传送的可靠性，关节部的电传送装置的小型化。由于相对该情况，各实施方式的电传送装置针对传送，具有可靠性，容易实现小型化，故可充分地应对该希望。
在下面，对本发明的第6实施方式的电传送装置进行说明。其中，在本实施方式中，省略针对磁性元件的线圈架的说明，上述第1～第5实施方式的电传送装置中的任意的线圈架的结构用于第6实施方式的电传送装置。
根据图10～图12，对本发明的第6实施方式的电传送装置进行说明。该相对旋转部的电传送装置E包括与针对第1～第5实施方式而说明的电传送装置E相同的组成元件，在下面，针对同一组成元件，省略一部分的说明。
电传送装置E包括第1和第2磁性元件1A、1B。该第1和第2磁性元件1A、1B中的第1磁性元件1A为凸形，第2磁性元件1B为凹形，它们相互嵌合。具体来说，线圈3A位于径向的内侧的第1磁性元件1A的磁芯2A的截面呈L形，其由圆筒部2aA和凸缘部2bA构成，该圆筒部2aA位于线圈3A的内周，该凸缘部2bA从该圆筒部2aA的一端延伸到外径侧，其外径端的直径大于第2磁性元件1B的线圈3B。通过该磁芯2A和线圈3A，构成凸形的壶形的第1磁性元件1A。
第2磁性元件1B的磁芯2B的截面呈L形，其由圆筒部2aB和凸缘部2bB构成，该圆筒部2aB位于该磁性元件1B的线圈3B的外周，其一端的端面经由间隙G1而与第1磁性元件1A的磁芯2A的上述凸缘部2bA面对，该凸缘部2bB从该圆筒部2aB的另一端延伸到内径侧，其内径端经由间隙G2而与第1磁性元件1A的磁芯2A的圆筒部2aA的端面面对。
另外，在本发明的范围中没有包含的参考方式，第1和第2磁性元件1A、1B的线圈3A、3B也可为一重地卷绕平角的导线的没有线圈架的类型。
按照该方案的电传送装置E，由于第1和第2磁性元件1A、1B的线圈3A、3B位于径向的内外，故磁耦合的耦合度优良，电力、电信号的传送的效率优良，避免整体的大型化。另外，由于为磁耦合，故不产生断线和环境上的问题。另外，线圈3A、3B的磁通B像通过图12中的箭头B而表示磁通的流动的那样通过。间隙G1、G2像已描述的那样，为相对磁路而垂直地横切的空气层或绝缘层。
在该电传送装置E中，第1和第2磁性元件1A、1B中的第1磁性元件1A为凸形，第2磁性元件1B为凹形。由此，由于在容易吸收泄漏磁通的线圈附近以外，设置间隙G1、G2，故电感值提高。另外，由于供电侧和受电侧的线圈3A、3B中的一者位于另一内径侧，故耦合度提高，可减少泄漏磁通。由此，可改善电感值，可谋求磁芯整体的更进一步的小型化。另外，由于为凹凸形，故容易判断两侧的磁性元件1A、1B，可防止误组装。
可通过谐振电路33(图8)，改善效率，该谐振电路33由在空气，即，因在间隙G1、G2中泄漏的磁通而产生的泄漏电感，与和受电侧的磁性元件1B的线圈3B连接的电容器32(图8)构成。
像这样，按照本实施方式的电传送装置E，获得下述的各项效果。
(1)关节部的电力或信号传送所采用的缆线因弯曲的反复应力而断开，但是，通过采用磁芯可相对运转的该电传送装置E，在没有断开的情况下传送电力或信号。
(2)由于在该电传送装置E中，壶型电感器分成凹形的第2磁性元件1B和凸形的第1磁性元件1A，故抑制泄漏磁通吸收到线圈中的情况。另外，由于一个线圈3A设置于另一线圈3B的内径侧，故耦合系数提高。
(3)可通过谐振电路33而改善效率，不必要求使该电传送装置E大型化，而该谐振电路33由通过在间隙G1、G2而产生的泄漏磁通而形成的泄漏电感与电容器32构成。
图13表示采用一对轴承61、61，将第6实施方式的相对旋转部的电传送装置E设置于外壳65、66(图11)上的例子。轴承61为径向轴承，具体来说，也可为深槽滚珠轴承。在本例子中，轴承61的外圈61与凹形的第2磁性元件1B固定于外壳66(图11)上，轴承61的内圈61和凸形的第1磁性元件1A固定于支承轴等的轴体5上。在从外壳侧而供电的场合，可相对固定于轴体5上的装置，经由电传送装置E，以非接触方式进行供电。
图14表示在图13的电传送装置中还添加缆线(信号线)的取出例子。在本例子中，针对凹形的第2磁性元件1B，从磁芯2B的外径部而取出引出线3Ba。还可从磁芯2B的端面取出引出线3Ba。关于固定于轴体5上的凸形的第1磁性元件1A，在线圈3A中，从中空的轴体5的内径孔取出引出线3Ab。由此，可在不对外壳侧的部件造成妨碍的情况下，取出作为电缆和/或信号线的引出线3Ba、3Ab。另外，第1～第5实施方式的电传送装置E也与第6实施方式的电传送装置E相同，如图13和图14所示那样，经由轴承固定于装置上。
参照图15，具体地对本发明的第1～5实施方式的磁芯的结构进行说明。第1和第2磁性元件1A、1B中的，线圈3A位于线圈3B的径向内侧的第1磁性元件1A的磁芯2A的截面呈L形，其由圆筒部2aA和凸缘部2bA构成，该圆筒部2aA位于该第1磁性元件1A的线圈3A的内周侧，该凸缘部2bA从圆筒部2aA的一端延伸到外径侧，其外径端经由间隙G3而与第2磁性元件1B的磁芯端部的内周面面对。
上述第2磁性元件1B的磁芯2B由圆筒部2aB和凸缘部2bB构成，该圆筒部2aB位于该磁性元件1B的线圈3B的外周上，其一端的端部端的内周面与上述第1磁性元件1A的磁芯2A的凸缘部2bA面对，该凸缘部2bB从该圆筒部2aB的另一端延伸到内径侧，其内径端的直径小于第2磁性元件1B的线圈3B。
在图15中，磁性元件的线圈架的说明省略。其中，在包含在本发明的范围中的参考实施方式中，第1和第2磁性元件1A、1B的线圈3A、3B以没有线圈架的方式设置。另外，这些线圈3A、3B经由间隙G0(图10)，相互以位于径向的内外的方式进行磁耦合。
同样在该方案的场合，由于在容易吸收泄漏磁通的线圈附近以外设置间隙，故电感值提高。另外，由于供电侧和受电侧的线圈3A、3B中的一个可设置于另一个的内径侧，故耦合度可提高，可减少泄漏磁通。由此，可改善电感值，可谋求磁芯整体的更进一步的小型化。另外，由于为凹凸形状，故容易判断两侧的磁性元件1A、1B，可防止误组装。
下面将第1～第6实施方式与图17和图18所示的过去的电传送装置进行比较。如图17、图18所示的那样，在该过去的电传送装置中，具有普通的壶形磁芯82的磁性元件81、81面对，在容易吸收泄漏磁通的线圈附近设置间隙，实现磁耦合。各磁性元件81，81由磁芯82和线圈83构成，在两个磁性元件81、81中，线圈83和磁芯82相互经由间隙G而相互面对。
图16A～16C分别表示第6实施方式、第1～5实施方式以及图17和图18的已有例子的磁通流的分析结果。像这些图而知道的那样，由于与已有例子相比较，在上述各实施方式中，在容易吸收泄漏磁通的线圈附近以外设置间隙，故电感值提高。另外，在图16A～16C中，没有示出线圈架，但是线圈架的有无不对上述分析结果的相对的结果造成影响。
如上面所述，根据实施方式，对用于实施本发明的方式进行了说明，但是，本次公开公开的实施方式在全部的方面，是列举性的，没有限制。本发明的范围不是通过上述的说明，而通过权利要求书而给出，打算包括与权利要求等同的意思和权利要求的范围内的全部的变更。
标号的说明：
标号1A、1B表示磁性元件；
标号2A、2B表示磁芯；
标号3A、3B表示线圈；
标号4A、4B表示线圈架；
标号4aA、4aB表示线圈架圆筒部；
标号4bA、4bB表示线圈架凸缘部；
标号4cA、4cB表示线圈架凸缘部；
标号10a、11a、14a、15a、16a、17表示轴向接触面；
符号E表示电传送装置；
符号O表示轴心。
Claims (12)
1.一种电传送装置，该电传送装置包括：
一对第1和第2磁性元件，它们能相互在同一轴心上相对旋转；
该第1和第2磁性元件各自包括磁芯和具有导线的线圈，上述第1磁性元件的上述线圈和第2磁性元件的上述线圈相互以相对于上述轴心位于径向的内外的方式磁耦合，通过该磁耦合，传送电力和电信号中的任意一者或两者；
上述第1磁性元件还具有第1线圈架，上述第2磁性元件还具有第2线圈架，上述第1和第2线圈架与上述轴心同心地定位；
上述第1和第2线圈架各自包括：线圈架圆筒部，该线圈架圆筒部在作为上述轴心的方向的轴向而延伸，具有外周，在该线圈架圆筒部的外周上，卷绕有对应的上述线圈的上述导线；圆板状的线圈架凸缘部，该线圈架凸缘部从该线圈架圆筒部的至少一端部延伸到径向外方；
上述第1线圈架的上述线圈架凸缘部与上述第2线圈架的上述线圈架凸缘部通过这些线圈架凸缘部中的于上述轴向而面对的相应的轴向接触面，相互自由滑动地接触。
2.根据权利要求1所述的电传送装置，其中，在上述第1和第2线圈架的上述轴向的两端侧或一端侧，上述第1线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置与第2线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置相互错开；
在上述第1和第2线圈架的上述轴向的上述两端侧中的至少任意一个或上述一端侧，在位于上述轴向的更外侧的上述线圈架凸缘部的周面上，形成环状缺口，在该环状缺口中，卡合位于上述轴向的更内侧的上述线圈架凸缘部的径向的角部，上述环状缺口中的朝向上述轴向的面与上述角部中的朝向上述轴向的面分别构成上述轴向接触面。
3.根据权利要求1所述的电传送装置，其中，在上述第1和第2线圈架的上述轴向的两端侧或一端侧，上述第1线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置与上述第2线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置相互错开；
在上述第1和第2线圈架的上述轴向的上述两端侧中的至少任意一个或上述一端侧，在位于上述轴向的更内侧的上述线圈架凸缘部的周面上，形成环状缺口，在该环状缺口中，卡合位于上述轴向的更外侧的上述线圈架凸缘部的径向的角部，上述环状缺口中的朝向上述轴向的面与上述角部中的朝向上述轴向的面分别构成上述轴向接触面。
4.根据权利要求1所述的电传送装置，其中，在上述第1和第2线圈架的上述轴向的两端侧或一端侧，上述第1线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置与上述第2线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置相互错开；
在上述第1和第2线圈架的上述轴向的上述两端侧中的至少任意一个或上述一端侧，在位于上述轴向的更外侧的上述线圈架凸缘部的周面上，以及位于上述轴向的更内侧的上述线圈架的周面上，分别设置在上述径向倾斜而相互自由滑动地接触的倾斜面，这些倾斜面分别构成上述轴向接触面。
5.根据权利要求1所述的电传送装置，其中，在上述第1和第2线圈架的上述轴向的两端侧或一端侧，上述第1线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置与上述第2线圈架的上述线圈架凸缘部的上述轴向的位置相互错开；
在上述第1和第2线圈架的上述轴向的上述两端侧中的至少任意一个或上述一端侧，位于上述轴向的更外侧的上述线圈架凸缘部的朝内的端面自由滑动地与位于上述轴向的更内侧的上述线圈架凸缘部的朝外的端面接触，上述朝内的端面和上述朝外的端面分别构成上述轴向接触面。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电传送装置，其中，上述第1线圈架和上述第2线圈架包括在上述径向面对而相互自由滑动地接触的径向接触面。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电传送装置，其中，上述第1磁性元件的上述线圈位于径向的内侧，上述第1磁性元件的上述磁芯的截面呈L状，其包括第1磁芯圆筒部和第1磁芯凸缘部，该第1磁芯圆筒部位于上述第1磁性元件中的上述线圈的内周，该第1磁芯凸缘部从该第1磁芯圆筒部的一端延伸到径向外方，其外径端的直径大于上述第2磁性元件的线圈；
上述第2磁性元件的上述磁芯的截面呈倒L形，其包括第2磁芯圆筒部和第2磁芯凸缘部，该第2磁芯圆筒部位于第2磁性元件中的线圈的外周，其一端的端面经由第1间隙而与第1磁性元件的磁芯的上述第1磁芯凸缘部面对，该第2磁芯凸缘部从该第2磁芯圆筒部的另一端延伸到径向内方，其内径端经由第2间隙而与上述第1磁性元件的上述磁芯的上述第1磁芯圆筒部的端面面对。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的电传送装置，其中，上述第1磁性元件的上述线圈位于径向的内侧，上述第1磁性元件的上述磁芯的截面呈L状，其包括第1磁芯圆筒部和第1磁芯凸缘部，该第1磁芯圆筒部位于上述第1磁性元件中的上述线圈的内周，该第1磁芯凸缘部从该第1磁芯圆筒部的一端延伸到径向外方，其外径端经由第1间隙而与第2磁性元件的磁芯端部的内周面面对；
上述第2磁性元件的上述磁芯的截面呈倒L形，其包括第2磁芯圆筒部和第2磁芯凸缘部，该第2磁芯圆筒部位于第2磁性元件中的线圈的外周，其一端的端部的内周面与第1磁性元件的磁芯的上述第1磁芯凸缘部面对，该第2磁芯凸缘部从该第2磁芯圆筒部的另一端延伸到径向内方，其内径端的直径小于第2磁性元件的上述线圈。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的电传送装置，其中，由泄漏电感和电容器构成谐振电路，该泄漏电感由通过上述第1和第2磁性元件之间的间隙而产生的泄漏磁通形成，该谐振电路由上述第1和第2磁性元件的受电侧的线圈和与该线圈连接的电容器构成。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的电传送装置，其中，上述第1磁性元件固定于轴体上，第2磁性元件经由径向滚动轴承而设置于上述轴体上。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的电传送装置，其中，上述第1磁性元件安装于构成机械设备的关节部的一对相对弯曲部件中的一个相对弯曲部件上，上述第2磁性元件安装于另一个相对弯曲部件上。
12.根据权利要求11所述的电传送装置，其中，上述机械设备为动力辅助套件，其安装于人体上，通过驱动源而辅助上述人体的臂、腿、手或脚的运动。
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