CN112088412A - 线圈部件、非接触型电力传输装置、电磁波照射/接收装置、电力传输/信息通信装置以及自主可动型机器人系统 - Google Patents

线圈部件、非接触型电力传输装置、电磁波照射/接收装置、电力传输/信息通信装置以及自主可动型机器人系统 Download PDF

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Abstract

第1本公开是线圈部件(C)，特征在于，卵形地卷绕导线，沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来将卵形截面弯曲。第2本公开是非接触型电力传输装置(P3)，特征在于，具备：作为第1线圈(31)的线圈部件(C)；第2线圈(32)；和将上述弯曲轴作为旋转轴、使第1线圈(31)的旋转对称轴即第1线圈(31)的中心轴与第2线圈(32)的中心轴之间的倾斜可变的倾斜轴(33)。

Description

线圈部件、非接触型电力传输装置、电磁波照射/接收装置、电 力传输/信息通信装置以及自主可动型机器人系统
技术领域
本公开涉及伴随倾斜动作的多个机构部间的电力传输技术。
背景技术
有时在伴随倾斜动作的多个机构部间进行电力传输。在此，在现有的“接触型”电力传输装置中，由于具备能关于倾斜轴旋转的1套“接触型”电极，因此会发生电极磨耗、机械振动以及屈曲疲劳所引起的导通不良以及保养作业。另一方面，在现有的“非接触型”电力传输装置中，由于具备能关于倾斜轴旋转的1套“磁场耦合”线圈，因此不会产生电极磨耗、机械振动以及屈曲疲劳所引起的导通不良以及保养作业(参照专利文献1等)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2015-220801号公报
发明内容
发明要解决的课题
在此，在现有的非接触型电力传输装置中具备能关于倾斜轴旋转的1套“对置配置”线圈。因而，若使对置配置线圈间的间隔过窄，则虽然对置配置线圈间的磁场耦合变强，但易于产生倾斜动作所引起的对置配置线圈间的机械的干涉。另一方面，若使对置配置线圈间的间隔过宽，则虽然难以产生倾斜动作引起的对置配置线圈间的机械的干涉，但对置配置线圈间的磁场耦合变弱。
为此，在具备能关于倾斜轴旋转的1套“外内配置”线圈时，考虑沿着外侧的线圈的截面的长轴方向加大外侧的线圈的尺寸(参照图1)。于是，虽然难以产生倾斜动作所引起的外内配置线圈间的机械的干涉，但非接触型电力传输装置的尺寸变大。并且，外内配置线圈间的磁场耦合由于在倾斜动作时(所谓“倾斜动作时”，是指通过关于倾斜轴旋转而从预先确定的中立位置倾斜的状态的情况，以下也同样)比非倾斜动作时(所谓“非倾斜动作时”，是指定位在上述的中立位置的状态、即是没有倾斜的状态的情况，以下也同样)弱，因此需要在倾斜动作时与非倾斜动作时之间变更电源常数以及控制常数，电路结构复杂且变大。进而，根据电路结构的条件，有时动作切换的响应性变差。
进而，在具备能关于倾斜轴旋转的1套“并行配置”线圈时，考虑沿着一方的线圈的截面的长轴方向加大一方的线圈的尺寸(参照图2)。于是，并行配置线圈间的磁场耦合在倾斜动作时得以维持，非接触型电力传输装置的尺寸变大。并且，并行配置线圈间的磁场耦合由于在倾斜动作时比非倾斜动作时弱，因此需要在倾斜动作时与非倾斜动作时之间变更电源常数以及控制常数，电路结构复杂且变大。进而，根据电路结构的条件，有时动作切换的响应性会变差。
为此，为了解决所述课题，本公开目的在于，在用于在伴随倾斜动作的多个机构部间进行非接触电力传输的非接触型电力传输装置中，谋求装置的小型化，扩大倾斜动作的可动范围，以及不管倾斜角度如何都将线圈间的磁场耦合维持恒定(换言之减小与倾斜角度相应的线圈间的磁场耦合的变化)。
用于解决课题的手段
为了解决所述课题，在具备能关于倾斜轴旋转的1套线圈时，沿着一方的线圈的截面的长轴方向且将与一方的线圈的截面的短轴方向平行阀方向作为弯曲轴，来使一方的线圈的截面。
具体地，本公开是线圈部件，特征在于，卵形地卷绕导线，沿着卵形截面的长轴方向且将与所述卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来将所述卵形截面弯曲。
根据该结构，不管在“外内配置”以及“并行配置”哪一者的情况下，都是即使将线圈部件的长轴方向的全长(倾斜动作的可动范围)设为与过去同样，也能使线圈部件的看上去的大小(两端部间的直线距离)比过去小。
另外，本公开是线圈部件，特征在于，将所述卵形截面整体圆弧状或圆周状地弯曲。
根据该结构，线圈间的磁场耦合不管倾斜角度如何都成为恒定。
另外，本公开是线圈部件，特征在于，将所述卵形截面部分弯曲，整体上包围所述弯曲轴。
根据该结构，线圈间的磁场耦合不管倾斜角度如何都成为恒定。
另外，本公开是线圈部件，特征在于，将所述线圈部件的导线多层堆积而卷绕。
根据该结构，在电力传输的频率为kHz级别而较低时、电力传输的要求输出时，能适用多层卷绕并弯曲的线圈部件。
另外，本公开是线圈部件，将所述线圈部件的导线卷绕成1层的漩涡形。
根据该结构，在电力传输的频率为MHz级别而较高时、电力传输的要求输出低时，能适用卷绕成1层并弯曲的线圈部件。
另外，本公开是非接触型电力传输装置，特征在于，具备：作为第1线圈的以上记载的线圈部件；第2线圈；和将所述弯曲轴作为旋转轴、使所述第1线圈的旋转对称轴即所述第1线圈的中心轴与所述第2线圈的中心轴之间的倾斜可变的倾斜可变构件。
根据该结构，不仅难以产生倾斜动作导致的线圈间的机械的干涉，非接触型电力传输装置的尺寸也变小。并且，由于线圈间的磁场耦合不管在倾斜动作时还是在非倾斜动作时都维持恒定，因此不需要在倾斜动作时与非倾斜动作时之间变更电源常数以及控制常数，能使电路结构简单且小。进而，根据电路结构的条件，有时动作切换的响应性会编号。
另外，本公开是非接触型电力传输装置，还具备：将所述第1线圈以及所述第2线圈的任一者的线圈的中心轴作为旋转轴来使所述第1线圈以及所述第2线圈的任一者的线圈旋转的线圈旋转构件。
根据该结构，在伴随倾斜动作的多个机构部间的非接触型电力传输装置中，由于具备能关于倾斜轴以及旋转轴旋转的“合起来的”1套线圈，因此不仅除了能进行倾斜动作还能进行旋转动作，还能谋求装置的小型化。
另外，本公开是非接触型电力传输装置，所述第1线圈配置于外侧，所述第2线圈配置于内侧。
根据该结构，在伴随倾斜动作的多个机构部间的非接触型电力传输装置中，如上述那样，能谋求装置的小型化，扩大倾斜动作的可动范围以及不管倾斜角度如何都将外内配置线圈间的磁场耦合维持恒定(所谓“不管倾斜角度如何都将线圈间的磁场耦合维持恒定”，是指减小与倾斜角度相应的线圈间的磁场耦合的变化，以下也同样)。
另外，本公开是非接触型电力传输装置，所述第1线圈和所述第2线圈相互并行配置。
根据该结构，在伴随倾斜动作的多个机构部间的非接触型电力传输装置中，如上述那样，能谋求装置的小型化，扩大倾斜动作的可动范围，以及不管倾斜角度如何都将并行配置线圈间的磁场耦合维持恒定。
另外，本公开是电磁波照射/接收装置，特征在于，具备以上记载的非接触型电力传输装置，使电磁波的照射和/或接收的指向方向可变。
根据该结构，能将非接触型电力传输装置适用于电磁波照射/接收。
另外，本公开是电力传输/信息通信装置，具备：以上记载的非接触型电力传输装置；从外侧保持所述第1线圈的第1线圈保持构件；从内侧保持所述第2线圈的第2线圈保持构件；在没有所述第1线圈与所述第2线圈的中心轴之间的倾斜时配置于与所述第2线圈保持构件的前端对置的所述第1线圈保持构件的场所的第1无线通信机；和配置于所述第2线圈保持构件的前端的第2无线通信机。
根据该结构，能将非接触型电力传输装置适用于电力传输/信息通信。
另外，本公开是自主可动型机器人系统，具备：以上记载的电力传输/信息通信装置；搭载所述电力传输/信息通信装置的自主可动型机器人装置；连接到与所述第2线圈磁场耦合的所述第1线圈，进行从所述电力传输/信息通信装置向所述自主可动型机器人装置的电力传输的第1电力传输线；连接到与所述第2无线通信机进行无线通信的所述第1无线通信机，进行所述电力传输/信息通信装置与所述自主可动型机器人装置之间的信息通信的第1信息通信线；沿着所述第2线圈保持构件配置，连接到所述第2线圈并进行从外部向所述电力传输/信息通信装置的电力传输的第2电力传输线；和沿着所述第2线圈保持构件配置，连接到所述第2无线通信机并进行外部与所述电力传输/信息通信装置之间的信息通信的第2信息通信线。
根据该结构，能将电力传输/信息通信装置适用于自主可动型机器人。
发明效果
如此地，本公开在伴随倾斜动作的多个机构部间的非接触型电力传输装置中，能谋求装置的小型化，扩大倾斜动作的可动范围，以及不管倾斜角度如何都将线圈间的磁场耦合维持恒定。
附图说明
图1是表示第1比较例的非接触型电力传输装置的结构的图。
图2是表示第2比较例的非接触型电力传输装置的结构的图。
图3是表示本公开的线圈部件的第1制造方法的图。
图4是表示本公开的线圈部件的第2制造方法的图。
图5是表示本公开的线圈部件的第3制造方法的图。
图6是表示本公开的线圈部件的第4制造方法的图。
图7是表示第1实施方式的非接触型电力传输装置的结构的图。
图8是表示第2实施方式的非接触型电力传输装置的结构的图。
图9是表示第3实施方式的非接触型电力传输装置的结构的图。
图10是表示本公开以及比较例的非接触型电力传输装置的耦合系数的图。
图11是表示本公开的线圈部件的末端形状与线圈间的耦合系数的关系的图。
图12是表示第4实施方式的电磁波照射/接收装置的结构的图。
图13是表示第5实施方式的电力传输/信息通信装置的结构的图。
图14是表示第6实施方式的电力传输/信息通信装置的结构的图。
图15是表示第7实施方式的自主可动型机器人系统的结构的图。
具体实施方式
参照附图来说明本公开的实施方式。以下说明的实施方式是本公开的实施的示例，本公开并不限定于以下的实施方式。
(比较例的非接触型电力传输装置)
在图1示出第1比较例的非接触型电力传输装置P1的结构。在图2示出第2比较例的非接触型电力传输装置P2的结构。非接触型电力传输装置P1包含第1线圈11、第2线圈12、倾斜轴13、轴承14、框架15以及支承构件16。非接触型电力传输装置P2包含第1线圈21、第2线圈22、倾斜轴23、轴承24、框架25以及支承构件26。
图1、2的左上栏表示没有倾斜时的主视图。图1、2的右上栏表示有倾斜时的主视图。图1、2的左下栏表示没有倾斜时的俯视图。图1、2的右下栏表示没有倾斜时的右侧视图。在此，在图1、2的左上栏的主视图、图1、2的右上栏的主视图以及图1、2的左下栏的俯视图中，对框架15、25示出截面形状，对其他构件示出平面投影形状。
第1线圈11以及第2线圈12分别配置于外侧以及内侧。在此，第1线圈11以及第2线圈12在第1线圈11的中心轴和第2线圈12的中心轴相互平行时，在外侧和内侧相互重合。即，第1线圈11以及第2线圈12在各自的中心轴相互平行时，从与该中心轴垂直的方向来看相互重合。第1线圈21以及第2线圈22相互并行配置。在此，第1线圈21以及第2线圈22在第1线圈21的中心轴和第2线圈22的中心轴相互平行式，从非接触型电力传输装置P2的正面来看相互重合。
第1线圈11、21具有与第1线圈11、21的中心轴垂直的卵形截面。在此，所谓卵形，是具有至少1根对称轴的俯视图形，是长圆形、椭圆形、圆形、长方形、正方形等。另外，第2线圈12、22是圆柱形线圈等。
倾斜轴13、23使得第1线圈11、21的中心轴与第2线圈12、22的中心轴之间的倾斜可变。在此，配置倾斜轴13、23，使得即使中心轴间的倾斜角度变大，线圈间的磁场耦合也得以维持。轴承14、24将第2线圈12、22的中心轴作为旋转轴而使第2线圈12、22旋转。在此，如倾斜轴13、23以及轴承14、24那样，旋转轴有2根，但如第1线圈11、21以及第2线圈12、22那样，线圈仅是1套。
框架15、25从外侧保持第1线圈11、21。在此，框架15、25具有包含不妨碍线圈间的磁场耦合的材料(例如，树脂等)的结构。支承构件16、26从内侧保持第2线圈12、22。在此，支承构件16、26是包含金属等的轴构件或管。
因而，第2线圈12被收容于框架15的内部。并且，倾斜轴13固定于框架15的内部，将第2线圈12、轴承14以及支承构件16作为一体来使倾斜。另一方面，第2线圈22配置于框架25的外部。并且，倾斜轴23固定于框架25的内部，向框架25的外部突出，从而将第2线圈22、轴承24以及支承构件26作为一体来使倾斜。另外，与第2线圈12、22的倾斜动作面平行的框架15、25的外壁面成为平坦面(参照图1、2的左下栏的俯视图以及图1、2的右下栏的右侧视图)。在此，所谓第2线圈12、22的倾斜动作面，是在第2线圈12、22进行倾斜的动作的期间第2线圈12、22的中心轴所通过的假想的面，是在大致倾斜轴13的轴方向中央与该轴方向垂直的平面。
在此，在具备能关于倾斜轴旋转的1套线圈时，考虑沿着第1线圈11、21的截面的长轴方向加大第1线圈11、21的尺寸。于是，虽然难以产生倾斜动作所引起的线圈间的机械的干涉，但非接触型电力传输装置P1、P2的尺寸会变大。并且，线圈间的磁场耦合由于在倾斜动作时比非倾斜动作时弱，因此需要在倾斜动作时与非倾斜动作时之间变更电源常数以及控制常数，电路结构复杂且变大。进而，根据电路结构的条件，有时动作切换的响应性变差。在此，所谓“倾斜动作时”，是指是通过关于倾斜轴旋转而从预先确定的中立位置倾斜的状态的情况，以下也同样。所谓“非倾斜动作时”，是指定位在上述的中立位置的状态、即是没有倾斜的状态的情况，以下也同样。
(本公开的线圈部件的制造方法)
为此，在具备能关于倾斜轴旋转的1套线圈时，考虑沿着一方的线圈的截面的长轴方向且将与一方的线圈的截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来使一方的线圈的截面弯曲。
在图3示出本公开的线圈部件C的第1制造方法。在图4示出本公开的线圈部件C的第2制造方法。在图5示出本公开的线圈部件C的第3制造方法。
第1制造方法能适用于适合电力传输的频率为kHz级别而较低时、电力传输的要求输出高时的多层卷绕、弯曲的线圈部件C。线圈部件C使用线圈骨架B如以下那样制造。
线圈骨架B如图3所示那样包含：卷绕导线的卷绕部B1；和设于卷绕部B1的两端来卡止导线的凸边部B2(为了易于看到卷绕部B1而图示了一方的凸边部B2，未图示另一方的凸边部B2)。在卷绕部B1中，沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来使卵形截面整体圆弧状地弯曲。空洞部B3将卷绕部B1以及凸边部B2贯通，如参照图7后述的那样，第1线圈31以及第2线圈32分别配置于外侧以及内侧。
首先在卷绕部B1卷绕导线，形成线圈部件C。接下来，使用若包含胶带、粘结剂、溶剂就有粘结效果的被覆件、或若施加热就有熔接效果的被覆件等用于以预先确定的形状保持导线的成型构件，来将线圈部件C一体成型。接下来，将线圈部件C卷绕在卷绕部B1不变地，如参照图7、8后述那样将线圈部件C安装在框架35、45。
因而，在第1制造方法中的线圈部件C中，沿着卵形的周围第(即卵形地)将导线多层堆积而卷绕，沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来将卵形截面整体圆弧状地弯曲。
第2制造方法也能适用于适合电力传输的频率为kHz级别而低时、电力传输的要求输出高时的多层卷绕并弯曲的线圈部件C。线圈部件C使用线圈骨架B如以下那样制造。
线圈骨架B包含：卷绕导线的卷绕部B1；和卡止导线的凸边部B2(为了将线圈部件C从卷绕部B1拆下，凸边部B2仅存在于两端当中一方)。在卷绕部B1中，沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来将卵形截面整体圆弧状地弯曲。空洞部B3将卷绕部B1以及凸边部B2贯通，如参照图7后述那样，第1线圈31以及第2线圈32分别配置于外侧以及内侧。
首先，在卷绕部B1卷绕导线，形成线圈部件C。接下来，使用若包含胶带、粘结剂、溶剂就有粘结效果的被覆件、或若施加热就有熔接效果的被覆件等，来将线圈部件C一体成型。接下来，在将线圈部件C从卷绕部B1拆下后，如参照图7、8后述那样，将线圈部件C安装到框架35、45。
因而，在第2制造方法中的线圈部件C中，也沿着卵形的周围地(即卵形地)将导线多层堆积而卷绕，沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来将卵形截面整体圆弧状地弯曲。
第3制造方法能适用于适合电力传输的频率为MHz级别而高时、电力传输的要求输出低时的1层卷绕并弯曲的线圈部件C。线圈部件C如图5所示那样，使用柔性基板F如以下那样制造。
首先在柔性基板F形成卵形以及漩涡形的布线，形成线圈部件C。接下来在线圈部件C的内侧，在柔性基板F进行开孔加工。或者在线圈部件C的形成前在柔性基板F进行开孔加工。在此，在柔性基板F进行开孔加工，使得在线圈部件C的内侧开出孔。由此，如参照图7后述的那样，第1线圈31以及第2线圈32能分别配置于外侧以及内侧。接下来，沿着线圈部件C的卵形的长轴方向且将与线圈部件C的卵形的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来使柔性基板F整体圆弧状地弯曲。接下来，如参照图7、8后述的那样，将线圈部件C安装在框架35、45。
因而，在第3制造方法中的线圈部件C中，沿着卵形的周围地(即卵形地)将导线卷绕成1层的漩涡形，沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来将卵形截面整体圆弧状地弯曲。
另外，关于将导线多层堆积而卷绕的线圈部件C，若在将导线多层堆积并卷绕后使线圈部件C整体圆弧状地弯曲，越是距弯曲轴远的导线，越被拉伸延长，越是距弯曲轴近的导线，越被推压缩短，在线圈部件C施加应力。为此，在多层卷绕并弯曲的线圈部件C的制造中，不适用第3制造方法，期望适用第1、2的制造方法。另外，在电力传输的频率为数十～数百kHz级别时，由于若将线圈部件C的导线设为单线(包括柔性基板F的单线)，表皮效应所引起的电力损耗就会变大，因此一般使线圈部件C的导线为利兹线。这时，柔性基板F的多层化困难，一般是利兹线的多层卷绕。
在以上的说明中，在线圈部件C中，沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来将卵形截面整体圆弧状地弯曲。作为第1变形例，在线圈部件C中，可以沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴来将卵形截面整体弯曲成接近于圆弧状的任意形状。作为第2变形例，在线圈部件C中，可以沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴将卵形截面整体弯曲成接近于360°的圆周状。如图6所示那样，作为第4制造方法，在线圈部件C中，沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴将卵形截面部分(图6所示的线圈部件C中2处)弯曲，整体上包围弯曲轴。
(本公开的非接触型电力传输装置)
在图7食醋第1实施方式的非接触型电力传输装置P3的结构。在图8示出第2实施方式的非接触型电力传输装置P4的结构。非接触型电力传输装置P3包含第1线圈31、第2线圈32、倾斜轴33、轴承34、框架35以及支承构件36。非接触型电力传输装置P4包含第1线圈41、第2线圈42、倾斜轴43、轴承44、框架45以及支承构件46。
图7、8的左上栏表示没有倾斜时的主视图。图7、8的右上栏表示有倾斜时的主视图。图7、8的左下栏表示没有倾斜时的俯视图。图7、8的右下栏表示没有倾斜时的右侧视图。在此，在图7、8的左上栏的主视图以及图7、8的右上栏的主视图中，对框架35示出第2线圈32的配置位置处的截面形状，对框架45示出包含第1线圈41的截面的长轴的面内出的截面形状，对其他构件示出平面投影形状。
第1线圈31以及第2线圈32分别配置于外侧以及内侧。在此，第1线圈31以及第2线圈32在第1线圈31的中心轴(与第1线圈31的旋转对称轴同轴)和第2线圈32的中心轴相互平行时，在外侧和内侧相互重合。即，第1线圈31以及第2线圈32在各自的中心轴相互平行时，从与该中心轴垂直的方向来看相互重合。第1线圈41以及第2线圈42相互并行配置。在此，第1线圈41以及第2线圈42在第1线圈41的中心轴(与第1线圈41的旋转对称轴同轴)和第2线圈42的中心轴相互平行时，从非接触型电力传输装置P4的正面来看相互重合。
在第1线圈31、41中，沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来将卵形截面整体圆弧状地弯曲。另外，第2线圈32、42是圆柱形线圈等。
倾斜轴33、43使第1线圈31、41的中心轴(与第1线圈31、41的旋转对称轴同轴)与第2线圈32、42的中心轴之间的倾斜可变。在此，将倾斜轴33、43与上述弯曲轴同轴配置，使得即使中心轴间的倾斜角度变大，线圈间的磁场耦合也得以维持。轴承34、44将第2线圈32、42的中心轴作为旋转轴，来使第2线圈32、42旋转。在此，如倾斜轴33、43以及轴承34、44那样，旋转轴有2根，但如第1线圈31、41以及第2线圈32、42那样，线圈仅是1套。
框架35、45从外侧保持第1线圈31、41。在此，框架35、45具有包含不妨碍线圈间的磁场耦合的材料(例如树脂等)的结构。支承构件36、46从内侧保持第2线圈32、42。在此，支承构件36、46是包含金属等的轴构件或管。
因而，第2线圈32被收容于框架35的内部。并且，倾斜轴33固定于框架35的内部，将第2线圈32、轴承34以及支承构件36作为一体来使倾斜。另一方面，第2线圈42配置于框架45的外部。并且，倾斜轴43固定于框架45的内部，向框架45的外部突出，并将第2线圈42、轴承44以及支承构件46作为一体来使倾斜。另外，与第2线圈32、42的倾斜动作面平行的框架35、45的外壁面成为平坦面(参照图7、8的左下栏的俯视图以及图7、8的右下栏的右侧视图)。
如此地，在能关于倾斜轴旋转的1套线圈中，第1线圈31、41被设置成沿着第1线圈31、41的截面的长轴方向且将与第1线圈31、41的截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴来使第1线圈31、41的截面弯曲。由此，不仅难以产生倾斜动作引起的线圈间的机械的干涉，非接触型电力传输装置P3、P4的尺寸也变小。并且，线圈间的磁场耦合由于不管在倾斜动作时还是在非倾斜动作时都维持恒定，因此不需要在倾斜动作时与非倾斜动作时之间变更电源常数以及控制常数，能使电路结构简单且小。进而，根据电路结构的条件，有时动作切换的响应性会编号。
在以上的说明中，在第1线圈31、41中，沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来将卵形截面整体圆弧状地弯曲。另外，倾斜轴33、43将上述弯曲轴作为旋转轴，使第1线圈31、41的中心轴与第2线圈32、42的中心轴之间的倾斜可变。如图9所示那样，作为第3实施方式，在第1线圈31(41)中，可以沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，将卵形截面部分(在图9所示的第1线圈31(41)中是2处)弯曲，整体上包围弯曲轴。在第3实施方式中，倾斜轴33(43)等旋转部可以将上述弯曲轴作为旋转轴，使第1线圈31(41)的中心轴与第2线圈32(42)的中心轴之间的倾斜可变。
在以上的说明中，轴承34、44将第2线圈32、42的中心轴作为旋转轴，使第2线圈32、42旋转。更一般地，轴承34、44等旋转部可以将第1线圈31、41以及第2线圈32、42的任一中心轴作为旋转轴，来使第1线圈31、41以及第2线圈32、42的任一者旋转。
另外，通过在第2线圈32、42与支承构件36、46之间配置磁性体(图7、8的砂底所示的部位)，即使在支承构件36、46是金属时，也能防止支承构件36、46处的涡电流损耗。另外，通过在第1线圈31、41与框架35、45之间配置磁性体，在框架35、45是金属时，也能防止框架35、45出的涡电流损耗。
进而，通过在第1线圈41的空隙配置磁性体，能增强线圈间的磁场耦合。在此，在配置于第1线圈41的空隙的磁性体中，期望沿着卵形截面的长轴方向且将与卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，将卵形截面整体圆弧状地弯曲。这时为了使线圈间的磁场耦合不管在倾斜动作时还是在非倾斜动作时都维持恒定。
(非接触型电力传输装置的耦合系数)
在图10示出本公开以及比较例的非接触型电力传输装置P1、P3的耦合系数。图10的纵轴表示线圈间的耦合系数k，图10的横轴表示线圈间的倾斜角度。在此，第2线圈12、32的截面的尺寸同样。并且，第1线圈11、31的看上去的尺寸(两端部间的直线距离)也同样。因而，第1线圈31的磁通产生面的尺寸比第1线圈11的磁通产生面的尺寸大。另外，在非接触型电力传输装置P1中，使倾斜轴13的配置位置靠近第1线圈11的配置位置，使得将线圈间的倾斜角度扩大到约±60°。
在线圈间的倾斜角度为0度时，在非接触型电力传输装置P1中，线圈间的耦合系数是k～0.40，稍大，在非接触型电力传输装置P3中，线圈间的耦合系数是k～0.25稍小。这是因为，在第2线圈12、32的截面的尺寸相同时，在非接触型电力传输装置P1中，虽然第1线圈11的磁通产生面的尺寸小，但在非接触型电力传输装置P3中，第1线圈31的磁通产生面的尺寸大。在此，耦合系数取决于从一方的线圈产生的磁通在另一方的线圈以何种程度的比例交链。因而，若接受侧的线圈的截面的尺寸同样，产生的磁通的方向同样，则产生侧的线圈的磁通产生面的尺寸越大，耦合系数越小。
随着线圈间的倾斜角度变大，在非接触型电力传输装置P1中，虽然线圈间的耦合系数从k～0.40变小到k～0.20，但在非接触型电力传输装置P3中，线圈间的耦合系数维持k～0.25不变。这是因为，在非接触型电力传输装置P1中，虽然第1线圈11所产生的磁通的方向与第2线圈12的中心轴的方向平行，但在非接触型电力传输装置P3中，第1线圈31所产生的磁通的方向朝向第1线圈31的弯曲径的方向不变。如上述那样，在电路设计上，与线圈间的耦合系数的大小相比，线圈间的倾斜角度变化所引起的线圈间的耦合系数变化的小变得更重要。在该意义下，比其采用非接触型电力传输装置P1，更期望采用非接触型电力传输装置P3。
另外，在非接触型电力传输装置P3中，在采用部分弯曲的卵形截面时，对应于卵形截面的部分的弯曲位置(图9中线圈间的倾斜角度为约±45°时)而在线圈间的耦合系数中产生奇点。另外，在非接触型电力传输装置P3中，在第2线圈32的配置位置靠近第1线圈31的末端近旁时，由于与第2线圈32的配置位置是第1线圈31的末端近旁以外时相比，线圈间的距离变得更近，因此在线圈间的耦合系数中出现上升。
在图11示出本公开的线圈部件的末端形状与线圈间的耦合系数的关系。图11的左栏表示线圈间的耦合系数上升的幅度大的情况，图11的中栏表示线圈间的耦合系数上升的幅度为中等程度的情况，图11的右栏表示线圈间的耦合系数上升的幅度小的情况。图11的上栏表示第1线圈31与第2线圈32的位置关系。图11的下栏表示第1线圈41与第2线圈42的位置关系。
在第1线圈31的末端为圆弧形状时，则若第2线圈32的配置位置靠近第1线圈31的末端近旁，第1线圈31与第2线圈32的距离就会变近，线圈间的耦合系数上升的幅度大。在第1线圈41的末端为鼓起形状时，若第2线圈42的配置位置靠近第1线圈41的末端近旁，则第1线圈41与第2线圈42的距离变近，线圈间的耦合系数上升的幅度大。
在第1线圈31的末端为方形形状时，若第2线圈32的配置位置靠近第1线圈31的末端近旁，第1线圈31与第2线圈32的距离就成为中等程度，线圈间的耦合系数上升的幅度是中等程度。在第1线圈41的末端为方形形状时，若第2线圈42的配置位置靠近第1线圈41的末端近旁，则第1线圈41与第2线圈42的距离成为中等程度，线圈间的耦合系数上升的幅度是中等程度。
在第1线圈31的末端为鼓起形状时，若第2线圈32的配置位置靠近第1线圈31的末端近旁，则第1线圈31与第2线圈32的距离变远，线圈间的耦合系数上升的幅度小。在第1线圈41的末端为圆弧形状时，若第2线圈42的配置位置靠近第1线圈41的末端近旁，则第1线圈41与第2线圈42的距离变远，线圈间的耦合系数上升的幅度小。
(本公开的电磁波照射/接收装置)
在图12示出第4实施方式的电磁波照射/接收装置A的结构。电磁波照射/接收装置A包含非接触型电力传输装置P3、送电侧控制装置51、送电侧电源52、固定构件53、受电侧控制装置54、受电侧电源55、照射/接收设备56以及照射/接收构件57。
图12的左栏表示没有倾斜时的主视图。图12的右栏表示有倾斜时的主视图。在此，在图12的左栏的主视图以及图12的右栏的主视图中，对框架35示出第2线圈32的配置位置出的截面形状，但对其他构件示出平面投影形状。
送电侧控制装置51控制送电侧电源52，为了动作控制以及数据传输而搭载无线装置。送电侧电源52对第2线圈32传输电力。固定构件53将支承构件36固定，搭载送电侧控制装置51以及送电侧电源52。
受电侧控制装置54控制受电侧电源55，为了动作控制以及数据传输而搭载无线装置。受电侧电源55固定于框架35，从第1线圈31接受电力。照射/接收设备56固定于框架35，控制照射/接收构件57。照射/接收构件57照射和/或接收电磁波。
在此，电磁波照射/接收装置A是照明装置、摄像机装置、红外线传感器装置、X射线解析装置以及雷达装置等。并且照射/接收构件57是光源、透镜、红外线传感器、X射线光源/传感器以及收发天线等。
进而，倾斜轴33的电动机从受电侧电源55被供电，被受电侧控制装置54控制。并且，轴承34的电动机从送电侧电源52被供电，被送电侧控制装置51控制。因而，能实现作为非接触型电力传输装置P3的使命的、基于无线的与送电侧装置独立的受电侧装置的工作。
另外，在第4实施方式中，电磁波照射/接收装置A具备非接触型电力传输装置P3。但作为其他变形例，电磁波照射/接收装置A也可以具备非接触型电力传输装置P4。
(本公开的电力传输/信息通信装置)
在图13示出第5实施方式的电力传输/信息通信装置P6的结构。在图14示出第6实施方式的电力传输/信息通信装置P7的结构。电力传输/信息通信装置P6包含第1线圈61、第2线圈62、倾斜轴63、轴承64、框架65、支承构件66、第1无线通信机67以及第2无线通信机68。电力传输/信息通信装置P7包含第1线圈71、第2线圈72、倾斜轴73、轴承74、框架75、支承构件76、第1无线通信机77以及第2无线通信机78。
图13、14的左上栏表示没有倾斜时的主视图。图13、14的右上栏表示有倾斜时的主视图。图13、14的左下栏表示没有倾斜时的俯视图。图13、14的右下栏表示没有倾斜时的右侧视图。在此，在图13、14的左上栏的主视图以及图13、14的右上栏的主视图中，对框架65示出第2线圈62的配置位置处的截面形状，对框架75示出包含第1线圈71的截面的长轴的面内处的截面形状，但对其他构件示出平面投影形状。其中，在图14的左上栏的主视图以及图14的右上栏的主视图中，为了易于看清第1无线通信机77与第2无线通信机78的对置而示出第1无线通信机77。
第1线圈61、第2线圈62、倾斜轴63、轴承64、框架65以及支承构件66分别与第1线圈31、第2线圈32、倾斜轴33、轴承34、框架35以及支承构件36同样。第1线圈71、第2线圈72、倾斜轴73、轴承74、框架75以及支承构件76分别与第1线圈41、第2线圈42、倾斜轴43、轴承44、框架45以及支承构件46同样。
第1无线通信机67、77在没有第1线圈61、71与第2线圈62、72的中心轴之间的倾斜时，配置在与支承构件66、76的前端对置的框架65、75的场所。第2无线通信机68、78配置于支承构件66、76的前端。另外，第1无线通信机67和第2无线通信机68在框架65当中收容第1线圈61的内部对置。另外，第1无线通信机77和第2无线通信机78在框架75当中的向第2线圈72侧突出的部分对置。
作为第1无线通信机67、77以及第2无线通信机68、78，(1)可以是进行基于电波的无线通信的天线，(2)也可以是进行基于红外线或可见光的无线通信的LED、LD以及PD(进而它们的周边的透镜构件)。
如此地，使用非接触型电力传输装置P3、P4，能在电力传输/信息通信装置P6、P7中谋求电力传输与信息通信的融合。
在此，支承构件66、76的前端和框架65、75的上述场所通过第1无线通信机67、77和第2无线通信机68、78而连接。因而，电力传输/信息通信装置P6、P7的旋转动作以及倾斜动作的可动范围不会被有线线缆的扭曲、屈曲以及断线的问题限定。
(本公开的自主可动型机器人系统)
在图15示出第7实施方式的自主可动型机器人系统S的结构。自主可动型机器人系统S具备电力传输/信息通信装置P6、自主可动型机器人装置R、送电侧电源81、第2电力传输线82、第1电力传输线83、信息处理终端85、送电侧控制装置86以及第2信息通信线87。自主可动型机器人装置R具备受电侧电源84、第1信息通信线88以及受电侧控制装置89。
自主可动型机器人装置R搭载电力传输/信息通信装置P6。例如作为自主可动型机器人装置R，能举出自主步行型机器人装置、物品搬运型机器人装置、无人机装置以及水中探査型机器人装置等。
第2电力传输线82沿着支承构件66而配置，连接到第2线圈62，进行从送电侧电源81向电力传输/信息通信装置P6的电力传输。例如作为第2电力传输线82，能举出大电力用的直径粗的线缆等。
第2信息通信线87沿着支承构件66而配置，连接到第2无线通信机68，进行信息处理终端85以及送电侧控制装置86与电力传输/信息通信装置P6之间的信息通信。例如，作为第2信息通信线87，能举出大容量用的同轴线缆以及光纤线缆等。
第1电力传输线83连接到与第2线圈62磁场耦合的第1线圈61，进行从电力传输/信息通信装置P6向自主可动型机器人装置R的受电侧电源84的电力传输。在此，第1电力传输线83不会由于电力传输/信息通信装置P6的旋转动作以及倾斜动作而引起扭曲以及屈曲。
第1信息通信线88连接到与第2无线通信机68进行无线通信的第1无线通信机67，进行电力传输/信息通信装置P6与自主可动型机器人装置R的受电侧控制装置89之间的信息通信。在此，第1信息通信线88不会由于电力传输/信息通信装置P6的旋转动作以及倾斜动作而引起扭曲以及屈曲。
如此地，能使用电力传输/信息通信装置P6在自主可动型机器人系统S中操作自主可动型机器人装置R。
在此，送电侧电源81和电力传输/信息通信装置P6通过沿着支承构件66配置的第2电力传输线82而连接，支承构件66相对于框架65相对地进行旋转动作以及倾斜动作。因而，即使在需要向自主可动型机器人装置R的大电力传输以及无蓄电池的长时间连续工作时，自主可动型机器人装置R的可动范围由于第2电力传输线82的扭曲、屈曲以及断线的问题而受到限定的情况也会变少。
并且，信息处理终端85以及送电侧控制装置86和电力传输/信息通信装置P6通过沿着支承构件66而配置的第2信息通信线87连接，支承构件66相对于框架65相对第进行旋转动作以及倾斜动作。因而，在需要与自主可动型机器人装置R的大容量通信以及实时通信时，自主可动型机器人装置R的可动范围由于第2信息通信线87的扭曲、屈曲以及断线的问题而受到限定的情况也变少。
另外，在第7实施方式中，自主可动型机器人系统S具备电力传输/信息通信装置P6。但作为其他变形例，自主可动型机器人系统S也可以具备电力传输/信息通信装置P7。
另外，在第7实施方式中，在天花板、墙壁、地板以及其他装置等固定构件M将送电侧电源81、信息处理终端85以及送电侧控制装置86固定。但作为其他变形例，也可以在天花板、墙壁、地板以及其他装置等固定构件M配置电源插头以及信息处理终端85，另一方面，在电力传输/信息通信装置P6的支承构件66或固定于支承构件66的其他构件将送电侧电源81以及送电侧控制装置86固定。
以上说明了本发明的实施方式以及变形例，但本发明并不限于此。例如，本发明还包含将到此为止说明的实施方式以及变形例的一部分或全部适宜组合而得的形态、在该形态中加进适宜变更的形态。
产业上的可利用性
本公开的线圈部件能适用于本公开的非接触型电力传输装置、电磁波照射/接收装置、电力传输/信息通信装置以及自主可动型机器人系统等中。本公开的非接触型电力传输装置能适用于连接器、机器人、光学设备以及雷达等中。本公开的电磁波照射/接收装置能适用于光学设备以及雷达等中。本公开的电力传输/信息通信装置能适用于机器人、光学设备以及雷达等中。本公开的自主可动型机器人系统能适用于各种种类的机器人中。
符号说明
P1、P2、P3、P4：非接触型电力传输装置
B：线圈骨架
B1：卷绕部
B2：凸边部
B3：空洞部
C：线圈部件
F：柔性基板
A：电磁波照射/接收装置
P6、P7：电力传输/信息通信装置
S：自主可动型机器人系统
R：自主可动型机器人装置
M：固定构件
11、21、31、41、61、71：第1线圈
12、22、32、42、62、72：第2线圈
13、23、33、43、63、73：倾斜轴
14、24、34、44、64、74：轴承
15、25、35、45、65、75：框架
16、26、36、46、66、76：支承构件
51：送电侧控制装置
52：送电侧电源
53：固定构件
54：受电侧控制装置
55：受电侧电源
56：照射/接收设备
57：照射/接收构件
67、77：第1无线通信机
68、78：第2无线通信机
81：送电侧电源
82：第2电力传输线
83：第1电力传输线
84：受电侧电源
85：信息处理终端
86：送电侧控制装置
87：第2信息通信线
88：第1信息通信线
89：受电侧控制装置。

Claims (12)

1.一种线圈部件，其特征在于，
卵形地卷绕导线，沿着卵形截面的长轴方向且将与所述卵形截面的短轴方向平行的方向作为弯曲轴，来将所述卵形截面弯曲。
2.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，
将所述卵形截面整体圆弧状或圆周状地弯曲。
3.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，
将所述卵形截面部分弯曲，整体上包围所述弯曲轴。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的线圈部件，其特征在于，
将所述线圈部件的导线多层堆积而卷绕。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的线圈部件，其特征在于，
将所述线圈部件的导线卷绕成1层的漩涡形。
6.一种非接触型电力传输装置，其特征在于，具备：
作为第1线圈的权利要求1～5中任一项所述的线圈部件；
第2线圈；和
将所述弯曲轴作为旋转轴、使所述第1线圈的旋转对称轴即所述第1线圈的中心轴与所述第2线圈的中心轴之间的倾斜可变的倾斜可变构件。
7.根据权利要求6所述的非接触型电力传输装置，其特征在于，
所述非接触型电力传输装置还具备：
将所述第1线圈以及所述第2线圈的任一者的线圈的中心轴作为旋转轴来使所述第1线圈以及所述第2线圈的任一者的线圈旋转的线圈旋转构件。
8.根据权利要求6或7所述的非接触型电力传输装置，其特征在于，
所述第1线圈配置于外侧，所述第2线圈配置于内侧。
9.根据权利要求6或7所述的非接触型电力传输装置，其特征在于，
所述第1线圈和所述第2线圈相互并行配置。
10.一种电磁波照射/接收装置，其特征在于，
具备：权利要求6～9中任一项所述的非接触型电力传输装置，
使电磁波的照射和/或接收的指向方向可变。
11.一种电力传输/信息通信装置，其特征在于，具备：
权利要求6～9中任一项所述的非接触型电力传输装置；
从外侧保持所述第1线圈的第1线圈保持构件；
从内侧保持所述第2线圈的第2线圈保持构件；
在没有所述第1线圈与所述第2线圈的中心轴之间的倾斜时配置于与所述第2线圈保持构件的前端对置的所述第1线圈保持构件的场所的第1无线通信机；和
配置于所述第2线圈保持构件的前端的第2无线通信机。
12.一种自主可动型机器人系统，其特征在于，具备：
权利要求11所述的电力传输/信息通信装置；
搭载所述电力传输/信息通信装置的自主可动型机器人装置；
连接到与所述第2线圈磁场耦合的所述第1线圈，进行从所述电力传输/信息通信装置向所述自主可动型机器人装置的电力传输的第1电力传输线；
连接到与所述第2无线通信机进行无线通信的所述第1无线通信机，进行所述电力传输/信息通信装置与所述自主可动型机器人装置之间的信息通信的第1信息通信线；
沿着所述第2线圈保持构件配置，连接到所述第2线圈并进行从外部向所述电力传输/信息通信装置的电力传输的第2电力传输线；和
沿着所述第2线圈保持构件配置，连接到所述第2无线通信机并进行外部与所述电力传输/信息通信装置之间的信息通信的第2信息通信线。
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