DE102013110341B4 - Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und Direktantriebssystem mit der Vorrichtung - Google Patents

Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und Direktantriebssystem mit der Vorrichtung Download PDF

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Shigeru Takeda
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804Printed windings

Abstract

Direktantrieb eines Systems , aufweisend:ein Schienenelement (11, 113, 313),ein bewegbares Element (12, 112, 215, 312), das ein durch das Schienenelement (11, 113, 313) gehaltenes und entlang dem Schienenelement (11, 113, 313) bewegbares Bewegungselement (17, 122, 217, 315) und einen durch das Bewegungselement (17, 122, 217, 315) angetriebenen elektrischen Motor (13, 121, 216, 314) aufweist,eine Leistungsübertragungsspule (14, 222), die eine Mehrzahl von Leistungsübertragungsspulensegmenten (19, 40, 401) aufweist, die jeweils aus einer planaren Spule bestehen und jeweils kaskadenartig entlang dem Schienenelement (11, 113, 313) und mit einem Grenzabschnitt (402) zwischen jeweils zwei zueinander benachbarten Leistungsübertragungsspulensegmenten (19, 40, 401) angebracht sind, wobei der hochfrequente Strom zu den Leistungsübertragungsspulensegmenten (19, 40, 401) von einer Leistungsquelle (151, 371) zugeführt wird,eine Leistungsempfangsspule (15, 316), die in dem bewegbaren Element (12, 112, 215, 312) angebracht ist, um zu der Leistungsübertragungsspule (14, 222) über einen Spalt gegenüberzuliegen, wobei die Leistungsempfangsspule (15, 316) als eine planare Spule ausgebildet ist und einen Bereich aufweist, der zu jeder der Leistungsübertragungsspulensegmente (19, 40, 401) gegenüberliegt, und der Bereich der Leistungsempfangsspule (15, 316) ist schmäler als ein Bereich jedes der Leistungsübertragungsspulensegmente (19, 40, 401), wobei eine zu dem Motor (13, 121, 216, 314) einzuspeisende Leistung kontaktlos mittels dem Magnetresonanzprinzip von der Leistungsübertragungsspule (14, 222) zu der Leistungsempfangsspule (15, 316) übertragen wird.

Description

  • QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung basiert und beansprucht die Prioritäten aus den am 26. September 2012, 12. März 2013, 22. März 2013 und 12. März 2013 eingereichten früheren japanischen Patentanmeldungen JP 2012-212340 , JP 2013-049060 , JP 2013 - 060127 und JP 2013-049061 , deren Beschreibung durch Bezugnahme hierin mit offenbart wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und ein Direktantriebssystem mit der Vorrichtung, und insbesondere eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung basierend auf einem magnetischen Resonanzverfahren und einem Direktantriebssystem mit der Vorrichtung.
  • [Stand der Technik]
  • Die Direktantriebssysteme waren im starken Gebrauch, wie z.B. in Fabriken. Ein solches Direktantriebssystem enthält ein bewegbares Element, das sich entlang einem fixierten Schienenelement bewegen kann. Als Beispiel des Direktantriebssystems ist ein Direktantriebsroboter bekannt, wie beispielsweise in der JP 2009 - 208 941 A offenbart.
  • Der Direktantriebsroboter enthält ein festes linear oder gekrümmtes Schienenelement und ein bewegbares Element, das sich entlang dem Schienenelement bewegt. Das bewegbare Element wird durch das Schienenelement abgestützt und geführt. Das bewegbare Element weist einen Motor auf und bewegt sich entlang dem Schienenelement mit der Antriebskraft des Motors. In dem Direktantriebssystem wird elektrische Leistung von einer Leistungsquelle zu dem Motor eingespeist.
  • Die elektrische Leistung wird zu dem Motor durch eine Mehrzahl von in einem Kabelträger aufgenommenen Leistungskabeln zugeführt. Der Kabelträger ist ein flexibles Gehäuse, das Leitungen und Leistungskabel aufnimmt, abstützt und führt. Ein solches Gehäuse ist als Cableveyor (Marke) bekannt.
  • Der Kabelträger, der die Leistungskabel aufnimmt, ist zwischen dem Leistungskabel und dem bewegbaren Element notwendig. Es ist erforderlich, dass der Kabelträger dem bewegbaren Element folgt, der sich entlang dem Schienenelement bewegt. Dementsprechend ist es erforderlich, dass der Kabelträger in Übereinstimmung mit dem Bewegungsbereich des bewegbaren Elements eingerichtet ist. Da der Bewegungsbereich des bewegbaren Elements zunimmt, erhöht sich die gesamte Länge des Kabelträgers. Um in Abstimmung mit der wechselseitigen Bewegung des bewegbaren Elements entlang des Schienenelements zu sein, wird der Kabelträger bei einem Zustand verwendet, bei dem wenigstens ein Teil davon in einer U-Form umgekehrt wird.
  • Allerdings bewegt sich in einem Direktantriebsroboter mit einem Kabelträger zwangsläufig das bewegbare Element, das durch den Kabelträger begleitet wird. Dadurch ist es erforderlich, dass die Ausgabe des Motors, der das bewegbare Element antreibt, nicht nur das Gewicht des bewegbaren Elements und das Gewicht des durch das bewegbare Element übermittelten Elements zu umfassen, sondern auch das Gewicht des Kabelträgers. Dadurch wird mit Zunahme der Ausgabe des Motors die Größe des Motors erhöht.
  • Ferner wird, wenn sich der Kabelträger mit dem bewegbaren Element bewegt, der Kabelträger wiederholt mit den Peripherieelementen in Kontakt gebracht. Der Kontakt zwischen dem Kabelträger und den Peripherieelementen verursacht Geräusche bzw. Lärm. Ferner erzeugt der Abrieb Staub. Insbesondere kann bei Produktionsanlagen für Präzisionsgeräte, wie z.B. elektronische Geräte und Halbleiter, Staub zu Qualitätsverlust der Produkte führen.
  • Es ist erforderlich, Direktantriebsroboter basierend auf dem Stand der Technik, der einen Träger enthält, der Abrieb verursacht, zu verbessern, um günstiger bei solchen Produktionsanlagen angewendet zu werden.
  • Die Hauptabsicht eines Einführens der Roboter in Einrichtungen ist, die Arbeitseffizienz in den Einrichtungen zu erhöhen. Bei einem Direktantriebsroboter bewegt sich das bewegbare Element, das sich entlang dem Schienenelement bewegt, wiederholt entlang dem Schienenelement und stoppt bei einer optional ausgewählten Position für eine vorbestimmte Bearbeitung. Die Stoppposition und der Bewegungsabstand eines solchen bewegbaren Elements werden optional durch die Nutzer eingestellt und hängen somit von den Einrichtungen ab, die den Direktantriebsroboter einsetzen.
  • Bei einem Direktantriebsroboter basierend auf dem Stand der Technik, der einen vorstehend beschriebenen Kabelträger enthält, empfängt das bewegbare Element eine Zufuhr von elektrischer Leistung durch den Kabelträger. Dementsprechend stoppt die Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem bewegbaren Element nie, ungeachtet der Stoppposition und dem Bewegungsabstand des bewegbaren Elements. Mit anderen Worten, falls der Kabelträger nicht verwendet wird, ist es notwendig, beständig elektrische Leistung zu dem bewegbaren Element einzuspeisen.
  • Ferner sind bei den Einrichtungen, bei denen die Direktantriebsroboter eingesetzt werden, viele andere Maschinen mit Ausnahme der Roboter im Betrieb. Dadurch ist es beim Beseitigen der Kabelträger notwendigerweise zu beachten, dass die Beseitigung nicht andere Maschinen wie die Roboter beeinträchtigt.
  • Die WO 01 / 73 783 A1 offenbart ein automatisiertes Bibliothekssystem mit mehreren Speicherzellen zum Speichern mehrerer Datenkassetten. Angrenzend an die Lagerzellen sind Schienen vorgesehen, um einen oder mehrere Roboter zwischen den Lagerzellen zu führen. Primärspulen sind in der Nähe der Schienen angeordnet. Ein Netzteil erzeugt in den Primärspulen einen Wechselstrom. An jedem Roboter sind ein oder mehrere Magnetkerne montiert. Jeder Magnetkern ist einstellbar, um einen normalerweise lückenlosen geschlossenen Magnetpfad und einen mit Lücken versehenen Magnetpfad beim Übergang zwischen Primärspulen zu bilden. Wechselströme in den Primärspulen induzieren sekundäre Wechselströme in Sekundärspulen, die um die Magnetkerne gewickelt sind. Die sekundären Wechselströme werden gesteuert und in eine mechanische Bewegung umgewandelt, die das Laden und Entladen der Datenkassetten in und von den Robotern und das Bewegen der Datenkassetten entlang der Schienen umfasst.
  • Die US 2005 / 0 268 313 A1 offenbart ein kontaktloses Stromversorgungssystem für eine automatisierte Datenspeicherbibliothek mit mehreren Lagerregalen zum Lagern von Datenspeicherkassetten, mit mindestens einem Greifer zum Zugreifen auf die Datenspeicherkassetten in Bezug auf die Lagerregale und mit einem Transportsystem zum Führen des/der Greifer(s) entlang mindestens einer Bahn in Bezug auf die Lagerregale. Das kontaktlose Energiesystem umfasst eine Vielzahl von segmentierten Spulen, die parallel zu dem/den Pfad(en) und in der Nähe von mindestens einem Induktionsempfänger des/der Greifer(s) angeordnet sind; und mindestens eine Stromquelle, die den segmentierten Spulen Strom zuführt, zur induktiven Übertragung von Strom durch die segmentierten Spulen zu dem/den Induktionsempfänger(n) des/der Greifer(s). Die Stromquelle(n) kann/können den zugeführten Strom zu ausgewählten segmentierten Spulen basierend auf einer Angabe der Position des/der Induktionsempfänger(s) des Greifers entlang des Pfads schalten.
  • Die JP 2011 - 45 045 A beschäftigt sich mit der Bereitstellung einer Leistungssende-/Empfangsantenne, die eine Leistungsübertragungseffizienz erhöhen kann und auch basierend auf einem Resonanzsystem dünn gemacht werden kann. Eine Energie-Sende-/Empfangsantenne sendet/empfängt Energie zwischen einer Energieversorgung und einer Batterie zum Empfangen von Energie von der Energieversorgung auf kontaktlose Weise. Die Antenne umfasst eine Resonanzantenneneinheit, die ein plattenartiges Substrat und ein spiralförmiges Muster aufweist, das aus einem leitfähigen Material besteht, das spiralförmig auf dem Substrat entlang seiner Oberflächenrichtung ausgebildet ist und das auf eine vorbestimmte Resonanzfrequenz eingestellt ist; und eine Schleifenantenneneinheit, die ein Schleifenmuster aus einem leitenden Material aufweist, das ringförmig entlang der Oberflächenrichtung gebildet ist und die magnetisch mit der Resonanzantenneneinheit und auch elektrisch mit der Seite der Stromversorgung oder der Seite der Batterie verbunden ist. Da mit einer solchen Anordnung eine Anordnung, die eine Leistungsübertragung basierend auf einem Resonanzsystem erfordert, auf dem plattenartigen Substrat gebildet werden kann, kann eine Leistungssende-/Empfangsantenne eines Resonanztyps Leistung mit einem hohen Wirkungsgrad übertragen und dünn gemacht werden.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung weist ein Ziel zum Bereitstellen eines Direktantriebssystems auf, wie z.B. einen Direktantriebsroboter, der keinen Kabelträger aufweist, nicht nur um die Größe des bewegbaren Elements zu verringern, sondern auch um die Größe der Maschine als Ganzes zu verringern, Erzeugen von Geräuschen und Staub zu unterdrücken, elektromagnetische Einflüsse zu anderen Maschinen zu verringern und die Anzahl der einsetzbaren Einrichtungen zu erhöhen.
  • Die vorliegende Erfindung weist eine weitere Aufgabe zum Vorsehen einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung für einen Direktantriebsroboter auf, der eine Übertragung von elektrischer Leistung erreicht und eine einfache Einstellung der Resonanzfrequenz beim Ausführen einer drahtlosen Leistungsübertragung mit Leistungsübertragungsseiten- und Leistungsempfangsseitenspulenelementen mit einer einfachen Struktur und ohne Verwendung eines Kabelträgers ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung weist eine noch weitere Aufgabe zum Vorsehen einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung für einen Direktantriebsmotor auf, der eine Übertragung einer elektrischen Leistung erreicht und Geräuschemissionen beim Ausführen einer drahtlosen Leistungsübertragung mit den Leistungsübertragungsseiten- und Leistungsempfangsseitenspulenelementen ohne Verwendung eines Kabelträgers verringert.
  • Die vorliegende Erfindung weist eine noch weitere Aufgabe zum Vorsehen eines Leistungsübertragungsspulenzusammenbaus für einen Direktantriebsroboter auf, der eine Übertragung einer elektrischen Leistung erreicht und eine einfache Veränderung einer Leistungsübertragungsseitenlänge ohne Verwendung eines Kabelträgers ermöglicht.
  • Diese Aufgabe(n) wird/werden durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der zugehörigen abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung weist die nachfolgenden Merkmale auf, die für verschiedene Modi der vorliegenden Erfindung gleich sind.
    • 1) Ein variables Element enthält eine Leistungsempfangsspule. Die Leistungsempfangsspule liegt einer Leistungsübertragungsspule gegenüber, die bei einem Schienenelement vorgesehen ist. Die Leistungsempfangsspule empfängt eine elektrische Leistung, die zum Antreiben eines Motors von der Leistungsübertragungsspule benötigt wird ohne damit kontaktiert zu werden, aufgrund einer magnetischen Resonanz (oder einer magnetischen Feldresonanz), die zwischen der Leistungsempfangsspule und der Leistungsübertragungsspule auftritt. Somit besteht kein Bedarf, ein Leistungskabel zum Zuführen der Antriebskraft des Motors oder einen das Leistungskabel aufnehmenden Kabelträger zu verwenden.
    • 2) Die elektrische Leistung wird von der Leistungsübertragungsspule zu der Leistungsempfangsspule in einer kontaktlosen Weise eingespeist. Dementsprechend werden von dem gegenseitigen Kontakt zwischen den Elementen veranlasste Geräusche und Abrieb weitgehend reduziert und somit wird eine Erzeugung von durch den Abrieb ergebenden Staub stark reduziert. Ferner weist, da der Motor des bewegbaren Elements eine Zufuhr von elektrischer Leistung in einer kontaktlosen Weise empfängt, der Motor keine integrale Bewegung mit einem Kabelträger auf. Demgemäß wird die für den Motor erforderliche Ausgabe weiter reduziert. Eine Reduzierung der Ausgabe des Motors führt zu der Verringerung der Größe einer mechanischen Konfiguration, wie z.B. einer Schaltung für elektrische Einspeiseleistung zu dem Motor und einem Übertragungsmechanismus.
    • 3) Darüber hinaus enthält die Leistungsübertragungsspule ein Leistungsübertragungsspulensegment, das aus einer planaren Spule ausgebildet ist. Die Ausbildung der Leistungsübertragungsspule in einer planaren Form kann das Volumen entlang dem Schienenelement verringern, das zum Einrichten der Leistungsübertragungsspule benötigt wird. Dadurch wird nicht nur die Reduzierung der Größe des Motors und des bewegbaren Elements forciert, sondern auch die Größe der gesamten Maschine verringert. Gleichzeitig kann die Erzeugung von Geräusch und Staub reduziert werden und somit wird die Anzahl der einsetzbaren Einrichtungen erhöht.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei der Leistungsempfangsspule und der Leistungsübertragungsspule, die zueinander gegenüberliegen, sichergestellt, dass der Bereich der Leistungsempfangsspule kleiner ist als der des Leistungsübertragungsspulensegments. Zudem verwendet die magnetische Resonanz ein Hochfrequenzband von einigen MHz bis zu einigen zehn von MHz. Demgemäß erhöht sich, wenn die Leistungsübertragungsspule und die Leistungsempfangsspule nicht in einer voneinander gegenüberliegenden Beziehung stehen, die Übertragung der hochfrequenten elektrischen Leistung zu der Leistungsübertragungsspule drastisch, die Impedanz der Leistungsübertragungsspule. Insbesondere wird unter Verwendung der magnetischen Resonanz Strom nur in einem Abschnitt fließen, in dem das Leistungsübertragungsspulensegment der Leistungsübertragungsspule der Leistungsempfangsspule zugewandt ist, und Strom wird kaum in einem Abschnitt fließen, in dem das Leistungsübertragungsspulensegment der Leistungsübertragungsspule nicht der Leistungsempfangsspule zugewandt ist. Insbesondere geht durch Konfigurieren der Leistungsübertragungsspule mit einer Mehrzahl von Leistungsübertragungsspulensegmenten ein Strom kaum durch die Mehrzahl der Leistungsübertragungsspulensegmenten mit Ausnahme des einen, das der Leistungsempfangsspule zugewandt ist. Dadurch wird, wenn eine hochfrequente elektrische Leistung zu der Leistungsübertragungsspule zugeführt wird, Emissionen von elektromagnetischen Rauschen nur auf einen Teil der Leistungsübertragungsspulensegmente begrenzt, der tatsächlich der Leistungsempfangsspule zugewandt ist. Somit werden das Restteil der Leistungsübertragungsspulensegmente, das nicht der Leistungsempfangsspule gegenüberliegt, und der Rest der Leistungsübertragungsspulensegmente kaum elektromagnetisches Rauschen emittieren.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es bei Produktionsanlagen, wie z.B. von elektronischen Geräten und Halbleitern, notwendig, nicht nur Staub zu beseitigen, sondern auch den Einfluss von unnötigem elektromagnetischen Rauschen. Wie bei der vorliegenden Erfindung kann, wie vorstehend beschrieben, der Gebrauch einer kontaktlosen Leistungsübertragung basierend auf einer magnetischen Resonanz im höchsten Maße die Region begrenzen, bei der das elektromagnetische Rauschen emittiert wird. Demgemäß wird bei einem Zustand, bei dem die Leistungsübertragungsspule entlang dem Schienenelement angebracht ist, um konstant Strom durch die Leistungsübertragungsspule durchzugeben, der Einfluss des elektromagnetischen Rauschens kaum bei anderen Positionen als der Position ausgegeben, bei der die Leistungsübertragungsspule der Leistungsempfangsspule zugewandt ist, d.h. mit Ausnahme der Position, bei der das bewegbare Element vorhanden ist. Dementsprechend kann eine Erzeugung nicht nur von Geräuschen und Staub verringert werden, sondern auch von elektromagnetischem Rauschen. Dadurch kann die Zahl der einsetzbaren Einrichtungen erhöht werden. Ferner wird das bewegbare Element, das die Leistungsempfangsspule mit einem kleineren Bereich als der des Leistungsübertragungsspulensegments enthält, einen der Leistungsübertragungsspulensegmente zugewandt sein, je nachdem welche Position entlang dem Schienenelement positioniert ist. Dadurch kann das bewegbare Element mit elektrischer Leistung von dem gegenüberliegenden Leistungsübertragungsspulensegment gespeist werden, ungeachtet der Stoppposition und dem Bewegungsabstand des bewegbaren Elements. Demgemäß wird die Bewegung des bewegbaren Elements zuverlässig sichergestellt.
  • Wenn eine kontaktlose Leistungsübertragung basierend auf einer magnetischen Resonanz ausgeführt wird, ist es erforderlich hochfrequenten Strom einzustellen, um sich beispielsweise von einigen MHz bis zu einigen zehn von MHz zu erstrecken, der für die magnetische Resonanz geeignet ist. In diesem Fall sind die Leistungsübertragungsseiten- und Leistungsempfangsseitenspulenelemente mit einem Kondensator zum Einstellen einer Frequenz verbunden. Wenn man sich mit einer vergleichsweise großen elektrischen Leistung befasst, ist es erforderlich, wie in dem Direktantriebsroboter, dass der Kondensator eine hohe Lebensdauer gegenüber Spannung und Strom aufweist. Dadurch wird vor der Einstellung der Frequenz die Notwendigkeit der hohen Lebensdauer des Kondensators eine Zunahme der Größe des Kondensators bewirken, was zu einem komplizierten Herstellungsprozess beim Montieren der Teile führt. Falls der Kondensator zwischen den Schichten des Substrats zum Montieren des Spulenelements vorgesehen ist, kann eine Wechselstromverbindung zwischen dem Spulenelement und den Elektroden des Kondensators auftreten, um den Q-Wert der Resonanz zu verringern, um dadurch die Funktion des Spulenelements problematisch zu beeinträchtigen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein plattenförmiges Elektrodenelement an einer hinteren Oberflächenseite eines Substrats vorgesehen, das einem Spulenelement gegenüberliegt, das durch das Substrat dazwischengeschaltet ist. Somit ist das Substrat zwischen dem Spulenelement und dem Elektrodenelement sandwichartig aufgenommen, um dadurch einen Kondensator auszubilden. Dadurch ist eine Reaktanz durch das Spulenelement ausgebildet, das sich mit dem Elektrodenelement überlappt. Der Kondensator und die auf diese Weise ausgebildete Reaktanz bewirken eine Resonanz. Eine Resonanzfrequenz wird durch Verändern der Bedingungen des Überlappens zwischen dem Elektrodenelement und dem Spulenelement eingestellt, wobei die Bedingungen die Größe, die Form und die Anordnung der Elektrodenelemente oder die Dicke des Substrats enthalten. Mithin kann die Resonanzfrequenz auf einfache Weise ohne Zunahme der Größe der Teile, ohne den Prozess zu verkomplizieren und ohne den Q-Wert der Resonanz zu verringern eingestellt werden.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung nimmt eine Leistungsempfangsspuleneinheit eine Leistungsübertragungsspuleneinheit von einer vorderen Oberflächenseite und von einer hinteren Oberflächenseite der Leistungsübertragungsspule sandwichartig auf. Die Leistungsübertragungsspuleneinheit enthält eine bei einem Substrat vorgesehene Leistungsübertragungsspule. Die Leistungsempfangsspuleneinheit enthält eine zu der vorderen Oberfläche der Leistungsübertragungsspuleneinheit gegenüberliegende erste Spule und eine der hinteren Oberfläche der Leistungsübertragungsspuleneinheit gegenüberliegende zweite Spule. Die Leistungsempfangsspuleneinheit nimmt die Leistungsübertragungsspuleneinheit mit diesen ersten und zweiten Spulen sandwichartig auf. Mit der Struktur, wie vorstehend erwähnt, wird die Effizienz der drahtlosen Leistungsübertragung erhöht, verglichen mit dem Fall, bei dem lediglich die erste Spule vorgesehen wird. In diesem Fall induziert ein entwichener magnetischer Fluss, der nicht zu der drahtlosen Leistungsübertragung beiträgt, Geräusche. Diesbezüglich wird, da ermöglicht wird, dass die hintere Oberfläche des Substrats der zweiten Spule zugewandt ist, ein Austreten des magnetischen Fluss durch die zweite Spule abgeschirmt, während auch eine magnetische Resonanz zwischen der Leistungsübertragungsspule und der zweiten Spule bewirkt wird. Mit anderen Worten, durch Anbringen der zweiten Spule an einer hinteren Oberflächenseite des Substrats, das eine verbesserte Übertragungseffizienz der elektrischen Leistung anstrebt, wird nicht nur die Übertragungseffizienz erhöht, sondern es werden auch die Geräusche verringert. Somit wird eine Emission von durch den Austritt des magnetischen Flusses induziertes Rauschen verringert und gleichzeitig wird eine Übertragungseffizienz bei der Übertragung der elektrischen Leistung basierend auf einer magnetischen Resonanz erhöht.
  • Beispielsweise sind in der vorstehenden Konfiguration die ersten und zweiten Spulen planare Spulen und sind in entsprechende Richtungen zum Einrichten einer spiegelbildlichen Beziehung derart gewickelt, dass sie das Substrat sandwichartig aufnehmen. Somit wird beim Einstellen der Wicklungsrichtungen der ersten und zweiten Spulen eine Reflexion zwischen der Leistungsübertragungsspuleneinheit und der Leistungsempfangsspuleneinheit gesenkt. Mit anderen Worten, die Übertragungseffizienz beim Übertragen der elektrischen Leistung von der Leistungsübertragungsspuleneinheit zu der Leistungsempfangsspuleneinheit wird erhöht. Demgemäß kann die Effizienz der Übertragung der elektrischen Leistung mit einer magnetischen Resonanz weiter erhöht werden.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind eine Zwischenspuleneinheit, eine erste Endspuleneinheit und eine zweite Endspuleneinheit vorgesehen. Eine oder mehrere Zwischenspuleneinheiten sind derart verbunden, dass die gesamte Länge der Verbindung optional eingestellt werden kann. Die erste Endspuleneinheit, die einen ersten Rückkehrverdrahtungsteil enthält, ist mit einem Endabschnitt der verbundenen Zwischenspuleneinheiten verbunden. Das erste Rückkehrverdrahtungsteil der ersten Endspuleneinheit und ein zweites Rückkehrverdrahtungsteil der zweiten Endspuleneinheit werden, wenn sie mit dem ersten Spulenverdrahtungsteil und einem zweiten Spulenverdrahtungsteil der Zwischenspuleneinheit verbunden sind, aus einer einzelnen seriell-verbundenen Spule ausgebildet. Somit wird die eingerichtete Verbindung zwischen einer oder mehreren Zwischenspuleneinheiten und erster und zweiter Endspuleneinheiten eine einzelne Rolle der seriell-verbundenen Spule ausgebildet, um sich von der ersten Endspuleneinheit zu der zweiten Endspuleneinheit mit der Zwischenschaltung der Zwischenspuleneinheiten zu erstrecken. Mit anderen Worten, die seriell-verbundene Spule kann zu einer optional ausgewählten Länge durch Einstellen der Anzahl der zu verbindenden Zwischenspuleneinheiten ausgewählt werden. Somit kann die gesamte Länge der Leistungsübertragungsseitenspule auf einfache Weise verändert werden.
  • Insbesondere enthalten in der vorstehend beschriebenen Konfiguration die Zwischenspuleneinheit und die zweite Endspuleneinheit jeweils einen Kondensator zum Einstellen einer Resonanzfrequenz. Der Kondensator ist mit der seriell-verbundenen Spule verbunden. Die gesamte Länge der seriell-verbundenen Spule, die an der Leistungsübertragungsseite ist, kann auf einfache Weise durch Verändern der Anzahl der zu verbindenden Zwischenspulen verändert werden. Andererseits stört die Veränderung der gesamten Länge der seriell-verbundenen Spule die Resonanzfrequenz zum Ausbilden der magnetischen Resonanz. Eine Beseitigung der Störung kann beispielsweise beschwerliche Arbeit, wie z.B. Einstellen der Kapazität eines variablen Kondensators beinhalten, der eine LC-Schaltung zusammen mit der seriell-verbundenen Spule konfiguriert. Um gegen dies anzukommen, wird der Kondensator zu jeder der Zwischenspuleneinheit und der zweiten Endspuleneinheit für die Verbindung der seriell-verbundenen Spule vorgesehen. Dadurch wird eine LC-Schaltung in jeder der Zwischenspuleneinheit und der zweiten Endspuleneinheit ausgebildet. Auf diese Weise werden Resonanzfrequenzen der Zwischenspuleneinheit und der zweiten Endspuleneinheit individuell durch entsprechend verbundene Kondensator eingestellt. Dadurch sind die Zwischenspuleneinheit und die zweiten Endspuleneinheit, deren Resonanzfrequenzen vorab eingestellt werden, miteinander verbunden, wodurch die Notwendigkeit des Einstellens der Resonanzfrequenzen nach der Verbindung beseitigt wird. Demgemäß kann beim Verändern der gesamten Länge die Leistungsübertragungsseitenspule Resonanzfrequenzen auf einfache Weise einstellen.
  • Figurenliste
  • Bei den begleitenden Figuren zeigt:
    • 1 eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Direktantriebsroboter gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 2 ein schematisches Diagramm, das den Direktantriebsroboter gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 3 eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Anwendung des Direktantriebsroboters gemäß der ersten Ausführung darstellt;
    • 4 ein schematisches Diagramm, das eine Resonanzfrequenz in einer magnetischen Resonanz bei einem Zustand darstellt, bei dem eine Leistungsübertragungsspule und eine Leistungsempfangsspule nicht einander gegenüberliegend positioniert sind;
    • 5 ein schematisches Diagramm, das eine Resonanzfrequenz in einer magnetischen Resonanz bei einem Zustand darstellt, bei dem eine Leistungsübertragungsspule und eine Leistungsempfangsspule einander gegenüberliegend positioniert sind;
    • 6 ein schematisches Diagramm, das einen Direktantriebsroboter gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 7 ein schematisches Diagramm, das einen Direktantriebsroboter gemäß einer weiteren Abwandlung der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 8 eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Direktantriebsroboter, zu dem ein Magnetresonanzspulenzusammenbau angewendet wird, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 9 eine schematische Vorderansicht, die den Direktantriebsroboter, zu der der Magnetresonanzspulenzusammenbau angewandt wird, gemäß der zweiten Ausführungsform dargestellt wird;
    • 10 eine schematische perspektivische Ansicht, die den Direktantriebsroboter, zu dem der Magnetresonanzspulenzusammenbau angewandt wird, gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 11 ein schematisches Diagramm, das den Magnetresonanzspulenzusammenbau gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 12 eine Ansicht eines Pfeils bei Betrachtung von einer Richtung eines Pfeils V von 13;
    • 13 eine schematische Seitenansicht, die ein Substrat des Magnetresonanzspulenzusammenbaus gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 14 eine Ansicht eines Pfeils bei Betrachtung von einer Richtung eines Pfeils VII von 13;
    • 15 ein schematisches Diagramm, das eine elektrische Schaltung einer Leistungsübertragungsspule, zu der der Magnetresonanzspulenzusammenbau angewandt wird, gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 16 ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Leistungsempfangsspule, zu der der Magnetresonanzspulenzusammenbau angewandt wird, gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 17 ein schematisches Diagramm, das eine Resonanzfrequenz des Magnetresonanzspulenzusammenbaus gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 18 ein schematisches Diagramm, das eine Resonanzfrequenz des Magnetresonanzspulenzusammenbaus gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 19 ein Diagramm entsprechend 7, das den Magnetresonanzspulenzusammenbau gemäß einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform darstellt;
    • 20 ein Diagramm entsprechend 7, das den Magnetresonanzspulenzusammenbau gemäß einer weiteren Abwandlung der zweiten Ausführungsform darstellt,
    • 21 eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Direktantriebsroboter gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 22 eine schematische perspektivische Ansicht, die den Direktantriebsroboter gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
    • 23 ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration des Direktantriebsroboters gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
    • 24 ein schematisches Diagramm, das eine elektrische Schaltungskonfiguration des Direktantriebsroboters gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
    • 25 ein schematisches Diagramm, das eine Leistungsempfangsspuleneinheit des Direktantriebsroboters gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
    • 26 ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Konfiguration der Leistungsempfangsspuleneinheit und SWR darstellt;
    • 27 ein schematisches Diagramm, das eine Leistungsempfangsspuleneinheit eines Direktantriebsroboters gemäß einem vergleichbaren Beispiels 1 darstellt;
    • 28 ein schematisches Diagramm, das eine Leistungsempfangsspuleneinheit eines Direktantriebsroboters gemäß einem vergleichenden Beispiels 2 darstellt;
    • 29 eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Direktantriebsroboter, zu dem ein Leistungsübertragungsspulenzusammenbau angewandt wird, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 30 eine schematische perspektivische Ansicht, die den Direktantriebsroboter, zu dem der Leistungsübertragungsspulenzusammenbau angewandt wird, gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
    • 31 eine schematische Explosionsansicht, die den Leistungsübertragungsspulenzusammenbau gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
    • 32 ein schematisches Diagramm, das den Leistungsübertragungsspulenzusammenbau gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
    • 33 ein vergrößertes schematisches Diagramm, das einen Verbindungsabschnitt eines Verdrahtungselements in dem Leistungsübertragungsspulenzusammenbau gemäß der vierten Ausführungsform darstellt, (A) zeigt einen Zustand, bei dem das Verdrahtungselement unterbrochen ist, und (B) zeigt einen Zustand, bei dem das Verdrahtungselement verbunden ist;
    • 34 zeigt ein schematisches Diagramm, das einen Leistungsübertragungsspulenzusammenbau gemäß einem vergleichenden Beispiel darstellt;
    • 35 eine schematische Explosionsansicht, die einen Leistungsübertragungsspulenzusammenbau gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 36 ein schematisches Diagramm, das den Leistungsübertragungsspulenzusammenbau gemäß der fünften Ausführungsform darstellt; und
    • 37 ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Anzahl der Zwischenspuleneinheiten und einer Resonanzfrequenz in dem Leistungsübertragungsspulenzusammenbau gemäß der fünften Ausführungsform darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Mit Bezug auf die begleitenden Figuren werden nachstehend einige Ausführungsformen einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung und eines Direktantriebssystems mit der Vorrichtung beschrieben.
  • [Erste Ausführungsform]
  • Bezugnehmend auf 1 bis 5 wird nachstehend eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung und ein Direktantriebssystem mit der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
  • Bei der ersten und den anschließenden Ausführungsformen sowie deren Abwandlungen wird das Direktantriebssystem als ein Direktantriebsroboter beschrieben. Allerdings ist das Direktantriebssystem der vorliegenden Ausführungsform nicht auf das System oder die Maschine, die Direktantriebsroboter genannt wird, beschränkt. Mit anderen Worten wird, falls lediglich das System oder die Maschine ein festes Schienenelement enthält, ein bewegbares Element, das entlang dem Schienenelement bewegbar ist, durch eine Führung, wie z.B. einer Linearführung, abgestützt und geführt, und eine drahtlose Leistungsübertragungseinrichtung basiert auf einem Magnetresonanzverfahren zum Übertragen einer elektrischen Leistung von dem Schienenelement zu dem bewegbaren Element, wobei auf die Benennung „Direktantrieb“ und „Roboter“ nicht notwendigerweise bestanden wird. Ferner muss das System oder die Maschine nicht ein Industriesystem sein. Beispielsweise kann das System oder die Maschine eines sein, das an einer Wand oder einem Korridor in einem Gebäude eingerichtet ist, um Dokumente oder dergleichen zu befördern.
  • Zunächst wird nachstehend insbesondere ein Beispiel eines Direktantriebsroboters gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
  • Wie in 1 gezeigt, enthält ein Direktantriebsroboter 10 (nachstehend auch nur als „Roboter 10“ bezeichnet) ein Schienenelement 11, ein bewegbares Element 12, einen elektrischen Motor 13, eine Leistungsübertragungsspule 14 und eine Leistungsempfangsspule 15. Das Schienenelement 11 ist in einer linearen Form oder einer optional ausgewählten gekrümmten Form ausgebildet. Der Roboter 10 wird in einer Produktionseinrichtung, Verteilungseinrichtung und dergleichen eingerichtet. Beispielsweise ist das Schienenelement 11 an einer Einrichtung fixiert, an der der Roboter 10 eingerichtet ist. Das Schienenelement 11 weist ein Gestell 16 (das als Halteelement dient) auf, das entlang dem Schienenelement 11 vorgesehen ist. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist das Gestell 16 bei einem unteren Ende des Schienenelements 11 vorgesehen.
  • Das bewegbare Element 12 bewegt sich entlang dem Schienenelement 11, während es durch das Schienenelement 11 geführt wird. Mit anderen Worten, das bewegbare Element 12 bewegt sich relativ zu dem an die Einrichtung fixierten Schienenelement 11. Das bewegbare Element 12 weist ein Antriebskraftübertragungselement 17 (das als Bewegungselement dient) auf, das ein nicht gezeigtes Zahnrad enthält, das mit dem Gestell 16 des Schienenelements 11 in Eingriff steht. Der Motor 13 ist integral mit dem bewegbaren Element 12 vorgesehen und bewegt sich entlang dem Schienenelement 11 zusammen mit dem bewegbaren Element 12. Der Motor 13 führt eine Antriebskraft zu dem Antriebskraftübertragungselement 17 zu. Die Antriebskraft des Motors 13 wird zu dem Gestell 16 über das Antriebskraftübertragungselement 17 übertragen. Somit wird das Zahnrad des Antriebskraftübertragungselements 17, das mit dem Gestell 16 in Eingriff steht, durch die Antriebskraft des Motors 13 gedreht, so dass sich das bewegbare Element 12 relativ zu dem Schienenelement 11 bewegen kann. Die Konfiguration des Roboters 10 ist nicht auf die eine beschränkt, in der die Antriebskraft des Roboters 13 zu dem Gestell 16 des Schienenelements 11 über das Antriebskraftübertragungselement 17 übertragen wird. Beispielsweise kann der Roboter 10 eine Konfiguration aufweisen, in der ein ringförmiger Gurt an dem Schienenelement 11 vorgesehen ist und das bewegbare Element 12 bewegt sich relativ zu dem Schienenelement 11 mit der in Relation zu dem Gurt erzeugten Reibungskraft.
  • Die Leistungsübertragungsspule 14 ist entlang dem Schienenelement 11 vorgesehen. Die Leistungsübertragungsspule 14 ist aus einer planaren Spule ausgebildet, deren elektrische Leiter planar gewickelt ist, und zu einer Seitenfläche des Schienenelements 11 vorgesehen ist. Insbesondere ist die Leistungsübertragungsspule 14 an einer Oberfläche 18 (d.h. Übertragungsseitiges Substrat (oder Basis)) vorgesehen, das zu der Seitenfläche des Schienenelements 11 vorgesehen ist. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Leistungsübertragungsspule 14 als ein einzelnes Leistungsübertragungsspulensegment 19 (nachstehend auch als „Spulensegment 19“ bezeichnet) zu dem Schienenelement 11 vorgesehen. Das Spulensegment 19 ist durch mehrfaches Wickeln eines Leiters entsprechend eines länglichen rechteckigen Wicklungsmusters ausgebildet. Wie in 2 gezeigt, kann das Schienenelement 11 eine Mehrzahl von Spulensegmenten 19 aufweisen. In dem in 2 gezeigten Beispiel enthält das Schienenelement 11 drei Spulensegmente 19, die jeweils an drei länglichen rechteckigen kaskadenartig verbundenen Substrate 18 ausgebildet sind. Die Richtung, entlang derer die drei Spulensegmente 19 kaskadenartig verbunden sind, stimmt mit der Bewegungsrichtung des bewegbaren Elements 12 überein. Jedes dieser Spulensegmente 19 steht parallel mit dem Leistungszufuhrelement 20 in Kontakt. Somit werden die Spulensegmente 19 mit elektrischer Leistung von dem Leistungszufuhrelement 20 gespeist. Der Abstand, der das bewegbare Element 21 fahren kann, kann auf einfache Weise und optional durch Konfigurieren des Schienenelements 11 durch Verbinden einer Mehrzahl von Spulensegmenten 19 konfiguriert werden.
  • Wie in 1 gezeigt, ist die Leistungsempfangsspule 15 auf einem Substrat 12A (d.h. einem Empfangsseitigen-Substrat) vorgesehen, das an dem bewegbaren Element 12 angebracht ist, und bewegt sich integral mit dem bewegbaren Element 12 entlang dem Schienenelement 11 zusammen mit dem Motor 13 und dem Antriebskraftübertragungselement 17.
  • Ferner sind sowohl die Leistungsübertragungsspulensegmente 19 und die Leistungsempfangsspule 15 als planare Spulen (oder flache Spulen) ausgebildet, die durch Wicklung eines Leiters einer Mehrzahl von Malen erzeugt werden. Dies wird beispielsweise durch eine gedruckte Verdrahtung ausgebildet. Die Anzahl von Wicklungswindungen kann eins sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform weisen die Spulensegmente 19 ein ovales (oder längliche rechteckiges) Wicklungsmuster auf, während die Leistungsempfangsspule 15 ein kreisförmiges Wicklungsmuster aufweist. Zudem können diese Spulen als planare Spulen erzeugt werden, deren Wicklungsmuster ein Quadrat ist. Falls ein Substrat gekrümmt ist, können gekrümmte Spulen an dem gekrümmten Substrat in Übereinstimmung mit dessen Krümmung ausgebildet sein, so dass die planare Form immer noch beibehalten wird.
  • Die Leistungsempfangsspule 15 ist eine direkte einander gegenüberliegende Beziehung mit der Leistungsübertragungsspule 14, die an dem Schienenelement 11 vorgesehen ist, mit einem dazwischenliegenden Spalt eines vorbestimmten Abstands. Aus der Sicht einer hohen Übertragungseffizienz an Leistung wird bevorzugt, dass die Spulenfläche der Leistungsempfangsspule 15 direkt der Spulenfläche der Leistungsübertragungsspule 14 gegenüberliegt, jedoch entsprechend der Konstruktionsauswahl, können beide zueinander bei einem relativ schrägen Winkel gegenüberliegen.
  • Die Leistungsempfangsspule 15 ist derart ausgebildet, dass deren der Leistungsübertragungsspule 14 zugewandte Bereich kleiner als der Bereich des Spulensegments 19 ist. Insbesondere weist hier das Spulensegment 19 einen Bereich St auf, der einen Bereich innerhalb deren äußersten Wicklung entspricht. Dagegen weist eine Leistungsempfangsspule 15 einen Spulenbereich Sr auf, der einen Bereich innerhalb deren äußersten Wicklung entspricht, wobei der Spulenbereich Sr kleiner als der Spulenbereich St ist. Wie beschrieben, ist die Leistungsempfangsspule 15 auch als eine planare Spule ausgebildet und der Bereich Sr der Leistungsempfangsspule 15 entspricht einem Bereich innerhalb der äußersten Spule der Leistungsempfangsspule 15. Somit wird sichergestellt, dass der Bereich Sr der Leistungsempfangsspule 15 kleiner als der Bereich St des Leistungsübertragungsspulensegments 19 ist.
  • Die Leistungsübertragungsspule 14 und die Leistungsempfangsspule 15 sind voneinander mit einem dazwischenliegenden Spalt beabstandet vorgesehen. Insbesondere gibt es einen Abstand von ungefähr einigen Millimetern bis zu einigen zehn von Millimetern zwischen der Leistungsübertragungsspule 14 und der Leistungsempfangsspule, so dass die Spulen 14 und 15 nicht miteinander in Kontakt stehen. Ohne miteinander in Kontakt zu stehen, empfängt die Leistungsempfangsspule 15 eine elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspule 14 mit einer magnetischen Resonanz (oder einer magnetischen Feldresonanz). Insbesondere steht die Leistungsempfangsspule 15 nicht mit der Leistungsübertragungsspule 14 in Kontakt, aber empfängt eine zu konsumierende Leistung, wie z.B. durch den Motor 13 von der Leistungsübertragungsspule 14. Das bewegbare Element 12 empfängt eine elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspule 14 über die Leistungsempfangsspule 15 in einer kontaktlosen Weise. Demgemäß besteht kein Bedarf, wenn die Länge des Schienenelements 11 optional erweitert wird, zum Einstellen eines Kabels und eines Kabelträgers, der zum Zuführen einer elektrischen Leistung zu den bewegbaren Elementen 12 verwendet werden würde.
  • Der Direktantriebsroboter 10, wie vorstehend beschrieben, wird mit verschiedenen funktionalen Teilen in dem bewegbaren Element 12 vorgesehen. Beispielsweise weist in einem in 3 gezeigten Beispiel das bewegbare Element 12 des Roboters 10 einen Hubmechanismus 30 auf. Beispielsweise treibt der Hubmechanismus 30 Bühnen bzw. Abschnitte 32 in eine Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des bewegbaren Elements 12 mit der Antriebskraft auf, die durch eine Antriebsleistungsquelle 31, wie z.B. ein Linearmotor, erzeugt wird. In diesem Fall wird die zum Betätigen der Antriebsleistungsquelle 31 benötigte elektrische Leistung durch die kontaktlose Leistungsübertragung, die zwischen der Leistungsübertragungsspule 14 und der Leistungsempfangsspule 15 ausgeführt wird, in einer ähnlichen Weise zu der einen für den Motor 13 des bewegbaren Elements 12 eingespeist.
  • Nachstehend wird insbesondere die Übertragung der elektrischen Leistung in dem Direktantriebsroboter 10 erläutert.
  • Wie in 2 gezeigt, führt das Leistungszufuhrelement 20 Wechselstrom mit einer Frequenz von einigen MHz bis zu einigen zehn von MHz zu den Spulensegmenten 19 zu, die die Leistungsübertragungsspule 14 konfigurieren, um eine magnetische Resonanz (oder eine magnetische Feldresonanz) einzurichten. Beispielsweise wird die durch das Leistungszufuhrelement 20 zugeführte hohe Frequenz optional entsprechend der Eigenschaften der Leistungsübertragungsspule 14 und der Leistungsempfangsspule 15 bestimmt, um eine magnetische Resonanz einzurichten. Wenn das Leistungszufuhrelement 20 eingeschalten wird, wird Strom zu der Leistungsspule 14 geleitet. Somit tritt, wenn ein Strom zu der Leistungsübertragungsspule 14 geleitet wird, eine magnetische Resonanz bei einem Abschnitt auf, bei dem die Leistungsübertragungsspule 14 der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist. Demgemäß empfängt die Leistungsempfangsspule 15 eine elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspule 14 mit der magnetischen Resonanz, andererseits werden, wenn der Strom zu der Leistungsübertragungsspule 14 geleitet wird, aber die Leistungsübertragungsspule 14 nicht zu der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist, kein unnötiges elektrisches Feld und magnetisches Feld von der Leistungsübertragungsspule 14 ausgegeben. Insbesondere wird, wenn der Strom zu der Leistungsübertragungsspule 14 geleitet wird, die Übertragung und der Empfang der elektrischen Leistung mit einer magnetischen Resonanz in dem Abschnitt ausgeführt, bei dem die Leistungsübertragungsspule 14 der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist. Dagegen werden in einem Abschnitt, in dem die Leistungsübertragungsspule 14 nicht der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist, weder eine Übertragung und ein Empfang der elektrischen Leistung ausgeführt, noch werden kaum ein elektrisches Feld und ein magnetisches Feld emittiert.
  • Die Gründe für dies sind wie folgt. Insbesondere ist hier ein einzelner Körper der Leistungsübertragungsspule 14, die durch ein oder mehrere Spulensegmente 19 konfiguriert ist, definiert, um eine Resonanzfrequenz von f0 aufzuweisen. Ferner ist hier die Resonanzfrequenz, die durch die magnetische Resonanz zwischen der Leistungsübertragungsspule 14 und der Leistungsempfangsspule 15 bewirkt wird, als fe definiert. Wie in 4 gezeigt, erhöht, wenn die Leistungsempfangsspule 15 nicht der Leistungsübertragungsspule 14 zugewandt ist, eine Anwendung von hoher Frequenz zu der Leistungsübertragungsspule 14 drastisch die Impedanz der Leistungsübertragungsspule 14 bei der Resonanzfrequenz fe, die durch eine magnetische Resonanz bewirkt wird. Dementsprechend bewirkt in einem Abschnitt, in dem die Leistungsübertragungsspule 14 nicht der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist und somit keine magnetische Resonanz auftritt, die Anwendung von hoher Frequenz zu der Leistungsübertragungsspule 14 kaum einen Fluss von Strom und somit tritt kaum eine Emission eines elektrischen Felds und eines magnetischen Felds auf. Dagegen wird, wie in 5 gezeigt, wenn die Leistungsübertragungsspule 14 der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist, die Impedanz der Leistungsübertragungsspule 14 bei der Resonanzfrequenz fe verringert, die durch die magnetische Resonanz bewegt wird. Demgemäß wird in dem Abschnitt, in dem die Leistungsübertragungsspule 14 und die Leistungsempfangsspule 15 zueinander zugewandt sind, um gegenseitig eine magnetische Resonanz zu bewirken, das Fließen eines Stroms ermöglicht, um dadurch eine elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspule 14 zu der Leistungsempfangsspule 15 zuzuführen. Somit wird ein Einspeisen von elektrischer Leistung von der Leistungsübertragungsspule 14 zu der Leistungsempfangsspule 15 mit der magnetischen Resonanz unnötige Emissionen eines elektrischen Felds und eines magnetischen Felds verringert und eine Emission von diesen begleitenden elektromagnetischen Rauschen wird verringert.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß einer Ausführungsform des Direktantriebsroboters die Leistungsempfangsspule 15 der Leistungsempfangsspule 14 zugewandt, die an dem Schienenelement 11 vorgesehen ist, und empfängt eine notwendige elektrische Leistung in einer kontaktlosen Weise zum Betätigen des Motors 13 mit einer magnetischen Resonanz, die zwischen der Leistungsempfangsspule 15 und der Leistungsübertragungsspule 14 auftritt. Demgemäß kann der Roboter die Konfiguration beseitigen, die in einem Leistungskabel zum Zuführen von Antriebskraft zu dem Motor 13 und einem Kabelträger zum Aufnehmen des Leistungskabels enthält. Insbesondere wird weder ein Leistungskabel noch ein Kabelträger benötigt, um mit dem bewegbaren Element 12 verbunden zu sein. Dementsprechend besteht kein Bedarf zum Einstellen des Leistungskabels und des Kabelträgers in Übereinstimmung mit dem Bewegungsabstand des bewegbaren Elements 12.
  • Ferner kann die zwischen der Leistungsempfangsspule 15 und der Leistungsübertragungsspule 14 ausgeführte kontaktlose Leistungsübertragung drastisch das Geräusch und den Abrieb verringern, der von einem gegenseitigen Kontakt zwischen den Elementen führen kann, und eine Erzeugung von Staub, der sich aus dem Abrieb ergeben könnte. Ferner ist beim Empfangen von elektrischer Leistung in einer kontaktlosen Weise der Motor 13 des bewegbaren Elements 12 nicht notwendig, integral, wie z.B. mit einem Kabelträger bewegt zu werden. Demgemäß ist die an dem Motor 13 angeforderte Ausgabe kleiner als in der Konfiguration basierend auf dem Stand der Technik, der einen Kabelträger verwendet. Die kleine Ausgabe des Motors 13 kann zum Verringern der mechanischen Konfiguration, wie z.B. einer Schaltung zum Einspeisen einer elektrischen Leistung zu dem Motor 13 und eines Übertragungsmechanismus führen.
  • Andererseits wird, wenn die Ausgabe des Motors 13 nicht verändert wird, eine größere Kraft für die Aktivierung des bewegbaren Elements 12 erhalten, um dadurch Objekte zu erhöhen, die durch den Roboter 10 gehandhabt werden können.
  • Ferner enthält die Leistungsübertragungsspule 14 das aus einer planaren Spule ausgebildete Übertragungsspulensegment 19. Somit kann eine Ausbildung der Leistungsübertragungsspule 14 in einer planaren Form der Leistungsübertragungsspule 14 ermöglichen, das Volumen entlang dem Schienenelement 14 zu verringern, das zum Einrichten der Leistungsübertragungsspule 14 benötigt wird. Insbesondere wird das Spulensegment 19, das die Leistungsübertragungsspule 14 konfiguriert, entlang einer Wandoberfläche des Schienenelements 11 vorgesehen. Dementsprechend fordert die Integration des Schienenelements 11 mit der Leistungsübertragungsspule 14 keine Erweiterung des Volumens zum Einrichten des Schienenelements 11. Demgemäß kann nicht nur die Größenreduzierung des Motors 13 und des bewegbaren Elements 12 forciert werden, sondern auch die Größe der Maschine als Ganzes verringert werden und ein Erzeugen von Geräuschen und Staub kann reduziert werden. Dadurch wird die Anzahl der einsetzbaren Einrichtungen erhöht.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine magnetische Resonanz für die zwischen der Leistungsübertragungsspule 14 und der Leistungsempfangsspule 15 ausgeführten elektrischen Leistungsübertragung verwendet. Bei der Leistungsübertragungsspule 14 und der Leistungsempfangsspule 15, die einander zugewandt sind, ist der Bereich Sr der Leistungsempfangsspule 15 ausgebildet, um kleiner als der Bereich St des gegenüberliegenden Spulensegments 19 zu sein. Mit dieser Konfiguration wird die elektrische Leistung aufgrund der magnetischen Resonanz mit einer hohen Frequenz von einigen MHz bis zu einigen zehn von MHz übertragen und empfangen. Demgemäß verringert, wenn die Leistungsübertragungsspule 14 und die Leistungsempfangsspule 15 nicht einander gegenüberliegend positioniert sind, die Zufuhr der hochfrequenten elektrischen Leistung zu der Leistungsübertragungsspule 14 drastisch die Impedanz der Leistungsübertragungsspule 14. Insbesondere wird unter Verwendung der magnetischen Resonanz ein Stromfluss nur bei einem Abstand, in dem die Leistungsübertragungsspule 14 dem Spulensegment 19 zugewandt ist, bewirkt, aber kaum bei einem Abstand bewirkt, bei dem das Spulensegment 19 nicht der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist. Insbesondere wird von der Mehrzahl der Spulensegmente 19, die die Leistungsübertragungsspule 14 konfigurieren, die eine, die der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist, einen Stromfluss aufweisen, aber der Rest der Spulensegmente 19 wird kaum einen Stromfluss aufweisen.
  • Dadurch wird, selbst wenn ein hochfrequenter Strom zu der Leistungsübertragungsspule 14 geleitet wird, eine Emission an elektromagnetischen Rauschen von der Leistungsübertragungsspule 14 auf das Spulensegment 19 beschränkt, das der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist, oder insbesondere zu einem Abschnitt des Spulensegments 19, bei dem der Abschnitt tatsächlich der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist. Demgemäß wird der Restabschnitt des Spulensegments 19, das der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist, und der Rest der Segmentspulen 19 kaum ein elektromagnetisches Rauschen emittieren. In Produktionseinrichtungen, wie z.B. von elektronischen Geräten und Halbleitern, ist es nicht nur erforderlich, dass Staub beseitigt werden muss, sondern auch der Einfluss von unnötigen elektromagnetischen Rauschen. Diesbezüglich wird dank des Gebrauchs der kontaktlosen Leistungsübertragung basierend auf der magnetischen Resonanz wie in der vorliegenden Ausführungsform die Region, bei der das elektromagnetische Rauschen emittiert wird, im höchsten Maße auf einen Abstand beschränkt, in dem die Leistungsübertragungsspule 14 und die Leistungsempfangsspule 15 einander gegenüberliegend zugewandt sind. Dementsprechend wird in einem Zustand, bei dem die Leistungsübertragungsspule 14 entlang dem Schienenelement 11 für eine konstante Stromzufuhr zu der Leistungsübertragungsspule 14 angebracht ist, ein elektromagnetisches Rauschen kaum emittiert und somit wird der Einfluss des elektromagnetischen Rauschens kaum ausgeübt, außer für den Punkt, bei dem die Leistungsübertragungsspule 14 der Leistungsempfangsspule 15 zugewandt ist, d.h. der Punkt, bei dem das bewegbare Element 12 vorhanden ist. Somit kann nicht nur die Erzeugung des Geräuschs und des Staubs verringert werden, sondern auch die Emission des elektromagnetischen Rauschens, wodurch die Anzahl der einsetzbaren Einrichtungen erhöht wird, wie z.B., Produktionseinrichtungen für elektronische Geräte und Halbleiter.
  • Ferner wird sichergestellt, dass das bewegbare Element 12 mit der Leistungsempfangsspule 15 mit einem kleineren Bereich als der des Spulensegments 19, um einen der Spulensegmente 19 zugewandt zu sein, je nachdem welche Position entlang des Schienenelements 11 positioniert werden kann. Dementsprechend empfängt das bewegbare Element 12 die Zufuhr der elektrischen Leistung von dem gegenüberliegenden Spulensegment 19, ungeachtet der Stoppposition und des Bewegungsabstands des bewegbaren Elements 12. Somit wird sichergestellt, dass das bewegbare Element 12 zuverlässig aktiviert wird.
  • (Abwandlungen)
  • Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist das Schienenelement 11 linear angebracht. Alternativ kann, wie in 6 gezeigt, das Schienenelement 11 in einer gekrümmten Form durch Vorsehen eines gekrümmten Leistungsübertragungsspulensegment 40 bei einem Wechselpunkt des linearen Spulensegments 19 ausgebildet sein. Somit wird das bewegbare Element 12 nicht nur in eine lineare Weise bewegbar, sondern auch in einer gekrümmten Weise.
  • Ferner ist in der ersten Ausführungsform das bewegbare Element 12 ausschließlich für das Schienenelement 11 vorgesehen. Alternativ kann, wie in 6 und 7 gezeigt, zwei oder mehrere bewegbare Elemente 12 für das Schienenelement 11 vorgesehen sein. Somit sind die zwei oder mehreren bewegbaren Elemente 12 in der Lage, individuell elektrische Leistung von dem einzelnen Schienenelement 11 zu empfangen, das als eine elektrische Leistungsquelle dient, wodurch die bewegbaren Elemente 12 zuverlässig aktiviert werden können.
  • Darüber hinaus ist in der ersten Ausführungsform die Leistungsübertragungsspule zu einer Seitenfläche des Schienenelements 11 vorgesehen. Alternativ kann die Leistungsübertragungsspule 14 zu der oberen Oberfläche des Schienenelements 11 vorgesehen sein, d.h. die obere Oberfläche bezüglich. der Richtung der Schwerkraft, so dass das bewegbare Element 12 sich über der Leistungsübertragungsspule 14 bewegen kann.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Bezugnehmend auf die 8 bis 18 wird nachstehend eine zweite Ausführungsform einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung und eines Direktantriebssystems mit einer Vorrichtung erläutert.
  • Die zweiten und anschließenden Ausführungsformen sowie deren Abwandlungen enthalten eine Beschreibung, die teilweise mit der Beschreibung der Konfiguration und den Wirkungen der ersten Ausführungsform teilweise decken. Allerdings wird unter Berücksichtigung des Kontexts und des besseren Verständnis der Beschreibung die teilweise deckende Beschreibung berücksichtigt ohne beseitigt zu werden. Zudem besteht bei den nachstehenden Beschreibungen die Leistungsübertragungs- und empfangsspulen auch aus planaren Spulen, die die gleichen sind wie jene, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind.
  • Wie in 8 gezeigt, enthält ähnlich zu der Konfiguration der ersten Ausführungsform ein Direktantriebsroboter 10A (nachstehend auch als ein „Roboter 10A“ bezeichnet), der als ein Direktantriebssystem (Direktantriebsmaschine) arbeitet, eine feste Einheit 111 (die als ein Schienenelement arbeitet) auf einer Leistungsübertragungsseite und ein bewegbares Element 112 auf der Leistungsempfangsseite. Der Roboter 10A wird vorgesehen, wie z.B. in einer Produktionseinrichtung und einer Verteilungseinrichtung. Beispielsweise ist die feste Einheit 111 zu einer Einrichtung fixiert, bei der der Roboter 10A eingerichtet wird. Die feste Einheit 111 enthält ein Schienenelement 113, das die Bewegung des bewegbaren Elements 112 führt. Das Schienenelement 113 ist entlang der Longitudinalrichtung der festen Einheit 111 vorgesehen. Bei der in 1 gezeigten vorliegenden Ausführungsform weist das Schienenelement 113 ein unteres Ende auf, das mit einem Gestell 114 (das als ein Halteelement arbeitet) vorgesehen ist. Die feste Einheit 111 enthält eine Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 entlang der Longitudinalrichtung der festen Einheit 111. Wie in 8 gezeigt, ist die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 als ein einzelnes Element entlang der Länge des Schienenelements 113 oder, wie in 9 gezeigt, als eine Mehrzahl von Segmenten entlang der Länge des Schienenelements 113 vorgesehen.
  • Wie in 8 gezeigt, bewegt sich das bewegbare Element 112 entlang dem Schienenelement 113 der festen Einheit 111, das durch das Schienenelement 113 geführt wird. Das bewegbare Element 112 enthält einen elektrischen Motor 121, ein Antriebskraftübertragungselement 122 (d.h. ein Bewegungselement) und eine Leistungsempfangsspuleneinheit 123. Das Antriebskraftübertragungselement 122 enthält ein nicht gezeigtes Zahnrad, das mit dem Gestell 114 des Schienenelements 113 in Eingriff steht. Ein Motor 121 ist integral mit dem bewegbaren Element 112 vorgesehen und bewegt sich entlang dem Schienenelement 113 zusammen mit dem bewegbaren Element 112. Der Motor 121 führt eine Antriebskraft zu dem Antriebskraftübertragungselement 122 zu. Die Antriebskraft des Motors 121 wird zu dem Gestell 114 des Schienenelements 113 über das Antriebskraftübertragungselement 122 übertragen. Somit wird das Zahnrad, das mit dem Gestell 114 in Eingriff steht, des Antriebskraftübertragungselements 122 durch die Antriebskraft des Motors 121 gedreht, so dass das bewegbare Element 122 relativ zu dem Schienenelement 113 bewegt wird.
  • Die Konfiguration des Roboters 10A ist nicht auf die eine beschränkt, in der die Antriebskraft des Motors 121 zu dem Gestell 114 des Schienenelements 113 über das Antriebskraftübertragungselement 122 übertragen wird. Beispielsweise kann der Roboter 10A eine Konfiguration aufweisen, in der ein ringförmiger Gurt bzw. Riemen an dem Schienenelement 113 vorgesehen ist und das bewegbare Element 112 bewegt sich relativ zu dem Schienenelement 113 mit der bezüglich. dem Gurt erzeugten Reibungskraft. Ferner kann das bewegbare Element 112 mit einem Linearmotor ausgebildet sein, der zwischen dem bewegbaren Element 112 und dem Schienenelement 113 angebracht ist. Die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 ist mit dem bewegbaren Element 112 vorgesehen und bewegt sich entlang dem Schienenelement 113 integral mit dem bewegbaren Element 112 zusammen mit dem Motor 121 und dem Antriebskraftübertragungselement 122.
  • Der Roboter 10A, wie vorstehend beschrieben, ist mit verschiedenen funktionalen Teilen in dem bewegbaren Element 112 vorgesehen. Beispielsweise weist in einem in 10 gezeigten Beispiel das bewegbare Element 112 des Roboters 10A einen Hubmechanismus 130 auf. Beispielsweise treibt der Hubmechanismus 130 Endeffektoren 132 einer Bühne bzw. Abschnitt 131 in eine Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des bewegbaren Elements 112 unter Verwendung der Antriebskraft an, die durch die Antriebsleistungsquelle, wie z.B. einem Linearmotor, erzeugt wird.
  • Die vorliegende Ausführungsform enthält einen Magnetresonanzspulenzusammenbau 140, der als eine drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung arbeitet. Der Magnetresonanzspulenzusammenbau 140 (nachstehend auch als ein „Spulenzusammenbau 140“ bezeichnet) wird mit der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 und der Leistungsempfangsspuleneinheit 123 in dem Roboter 10A vorgesehen. Insbesondere sind, wie in 11 gezeigt, die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 an der Leistungsübertragungsseite für die Übertragung der elektrischen Leistung und die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 an der Leistungsempfangsseite für den Empfang der elektrischen Leistung jeweils durch den Spulenzusammenbau 140 konfiguriert.
  • Wie in 11 und den 12 bis 14 dargestellt, sind die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 und die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 jeweils mit einem flachen Substrat 141 (d.h. einem Übertragungsseitigen Substrat oder einem Empfangsseitigen-Substrat), einem Spulenelement 142 (d.h. als planare Spule, eine Leistungsübertragungsspule oder eine Leistungsempfangsspule) und einem Elektrodenelement 143 vorgesehen. Das Substrat 141 ist aus einem bekannten Material, wie z.B. Harz oder Glas ausgebildet. Das Spulenelement 142 ist mit der vorderen Oberflächenseite, die eine Oberfläche des Substrats 141 ist, vorgesehen. Das Spulenelement 142 ist eine planare Spule, die planar an dem Substrat 141 mit einer planaren Form gewickelt ist. Das Spulenelement 142 ist als eine gedruckte Verdrahtung ausgebildet, die auf dem Substrat 141 gedruckt wird. Allerdings ist es nicht auf die gedruckte Verdrahtung beschränkt, das Spulenelement 142 kann durch Pressen oder Ätzen eines Kupferblechs in einem vorbestimmten Spulenmuster oder durch Kleben eines Kupferdrahts vorgesehen werden. Darüber hinaus ist es nicht auf Kupfer beschränkt, das Spulenelement 142 kann auch aus einem elektrisch leitenden Metall, wie z.B. Aluminium oder Eisen, ausgebildet sein.
  • In diesen Figuren ist das Spulenelement 142 bildhaft als eine planare Spule gezeigt, die in einer Kreisform auf dem Substrat 141 gewickelt ist. Tatsächlich ist, wie in 8 bis 10 gezeigt, das Spulenelement 142 jedoch in einer rechteckigen Form (einer länglichen rechteckigen Form) gewickelt, so dass das Spulenelement 142 eine festgelegte Länge in dessen Longitudinalrichtung vorsehen kann.
  • Das Elektrodenelement 143 ist aus einem plattenförmigen Metall, wie z.B. Aluminium oder Eisen, mit einer elektrischen Leitfähigkeit ausgebildet. Das Elektrodenelement 143 ist an einer hinteren Oberflächenseite des Substrats 141 vorgesehen, die eine gegenüberliegende Seite des Spulenelements 142 ist. Somit wird das Substrat 141, das ein dielektrischer Körper ist, zwischen dem elektrisch leitfähigen Spulenelement 142 und dem Elektrodenelement 143 sandwichartig aufgenommen. Wie in 14 dargestellt, ist das Elektrodenelement 143 in zwei Bereiche aufgeteilt, einer ist eine Elektrodenplatte 431 und der andere ist eine Elektrodenplatte 432. Das Elektrodenelement 143 muss nicht notwendigerweise in zwei elektrische Platten 431 und 432 geteilt werden, sondern kann optional in zwei oder mehrere Elektrodenplatten geteilt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die zwei Elektrodenplatten 431 und 432 separat zu dem Substrat 141 vorgesehen.
  • Wie in 8 dargestellt, wird die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 zu dem Schienenelement 113 der festen Einheit 111 vorgesehen. Bei der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 ist das Substrat 141 dem Schienenelement 113 zugewandt, d.h. das Substrat 141 ist in einem Zustand vorgesehen, bei dem das Spulenelement 142 zu der vorderen Seite freigelegt ist, d.h. zur Seite des bewegbaren Elements 112 freigelegt. Die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 ist zu dem bewegbaren Element 112 vorgesehen. Die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 ist derart angebracht, dass das Spulenelement 142 der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 zugewandt ist. Die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 und die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 sind einander gegenüberliegend in einer kontaktlosen Weise mit einem dazwischen ausgebildeten Spalt positioniert, wobei der Spalt eine Größe aufweist, die von ungefähr einigen Millimetern bis zu einigen zehn von Millimetern reicht. Die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 empfängt elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 ohne damit in Kontakt zu stehen mit einer magnetischen Resonanz, die zwischen der Leistungsempfangsspuleneinheit 123 und der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 auftritt. Insbesondere empfängt ohne mit der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 in Kontakt zu stehen die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 eine für die Betätigung des Motors 121 und der Bühne 131 von der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 erforderliche elektrische Leistung. Somit kann das bewegbare Element 112 auf ein Kabel oder einen Kabelbeförderer bzw. Cableveyor verzichten, ungeachtet der Länge der festen Einheit 111.
  • Wie in 11 gezeigt, ist die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 mit einer hochfrequenten Leistungsquelle 151 verbunden. Die Elektrodenplatten 431 und 432 sind mit der hochfrequenten Leistungsquelle 151 verbunden. Die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 ist mit einer Last, wie z.B. dem Motor 121, verbunden. In dem Spulenzusammenbau 140, der die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 und die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 konfiguriert, ist eine Induktionsspule durch das Spulenelement 142 ausgebildet und Kondensatoren sind bei Abschnitten ausgebildet, bei denen das Spulenelement 142 mit dem Elektrodenelement 143 mit Dazwischenschaltung des Substrats 141 überlappt. Somit bildet die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 eine in 15 gezeigte LC-Schaltung (Resonanzschaltung) aus. Insbesondere enthält die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 eine Induktionsspule 161, die durch das Spulenelement 142 ausgebildet ist, und enthält Kondensatoren 162 und 163, die jeweils zwischen dem Spulenelement 142 und den Elektrodenplatten 431 und 432 mit Dazwischenschaltung des Substrats 141 ausgebildet sind. Auf ähnliche Weise ist in der Leistungsempfangsspuleneinheit 123 eine in 16 gezeigte LC-Schaltung ausgebildet. Insbesondere enthält die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 einen durch das Spulenelement 142 ausgebildete Induktionsspule 164 und enthält Kondensatoren 165 und 166, die jeweils zwischen dem Spulenelement 142 und den Elektrodenplatten 431 und 432 mit Dazwischenschaltung des Substrats 141 ausgebildet sind.
  • Eine Resonanzfrequenz in der magnetischen Resonanz zwischen der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 und der Leistungsempfangsspuleneinheit 123 wird durch die Induktionsspulen 161 und 164 beeinflusst, und die Kondensatoren 162, 163, 165 und 166 der durch die Spulenzusammenbauten 140 ausgebildeten LC-Schaltungen. Insbesondere variiert die Resonanzfrequenz, abhängig, wie z.B. von der Dicke t des Substrats 141, wie in 13 gezeigt, einem Abstand L1 zwischen den Elektrodenplatten 431 und 432, die das Elektrodenelement 143 konfigurieren, einer kurzen Seitenlänge L2 der Elektrodenplatten 431 und 432 und einer Langseitenlänge L3 der in 14 gezeigten Elektrodenplatten 431 und 432. Basierend darauf zeigen die 17 und 18 ein Beispiel einer Beziehung einer Resonanzfrequenz zu dem Substrat 141, dem Spulenelement 142 und dem Elektrodenelement 143.
  • In dem in 17 gezeigten Beispiel weist das Spulenelement 142 eine Leitungsbreite d, die auf 2mm eingestellt wird, einen Durchmesser D, wie in 12 gezeigt, der auf 150mm eingestellt wird, und eine Anzahl von Windungen n auf, die auf 20 festgelegt werden. Bei dem Substrat 141 wird die Dicke auf 1,6mm festgelegt. Unter diesen Bedingungen ist der Abstand L1 zwischen den Elektrodenplatten 431 und 432 konstant auf 30mm festgelegt. Unter den vorstehend dargelegten Bedingungen zeigt 17 eine Beziehung der Kurzseitenlänge L2 der Elektrodenplatten 431 und 432 zu einer Resonanzfrequenz. Bei einem in 18 gezeigten Beispiel sind Bedingungen des Substrats 141 und des Spulenelements 142 ähnlich zu jenen des in 17 gezeigten Beispiels. Unter diesen Bedingungen ist die Kurzseitenlänge L2 der Elektrodenplatten 431 und 432 konstant auf 60mm festgelegt. Unter den vorstehend dargelegten Bedingungen zeigt 18 eine Beziehung des Abstands L1 zwischen den Elektrodenplatten 431 und 432 zu einer Resonanzfrequenz.
  • Wie aus der vorstehend vorgesehenen Beschreibung verstanden wird, kann bei dem Spulenzusammenbau 140 eine Resonanzfrequenz auf einfache Weise durch Verändern dessen Einstellung eingestellt werden, d.h. durch Verändern des Abstands L1 zwischen den Elektrodenplatten 431 und 432, oder der Kurzseitenlänge L2 der Elektrodenplatten 431 und 432. In diesem Fall kann eine Resonanzfrequenz auch durch Verändern der Dicke t des Substrats 141, der Langseitenlänge L3 der Elektroplatten 431 und 432 sowie der Leitungsbreite d, des Durchmessers D und der Anzahl der Windungen des Spulenelements 142 und dergleichen eingestellt werden.
  • Nachstehend wird eine Übertragung von elektrischer Leistung in dem vorstehend beschriebenen Direktantriebsroboter 10A beschrieben.
  • Wie in 11 dargestellt, führt die hochfrequente Leistungsquelle 151, die mit der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 verbunden ist, einen hochfrequenten Wechselstrom, der von einigen MHz bis zu einigen zehn von MHz reicht, zu der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 zu, um eine magnetische Resonanz einzurichten. Beispielsweise wird die hohe Frequenz auf einen optional ausgewählten Wert zum Einrichten einer magnetischen Resonanz festgelegt, abhängig beispielsweise von den Eigenschaften der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 und der Leistungsempfangsspuleneinheit 123. Wenn die elektrische Leistung zu der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 von der hochfrequenten Leistungsquelle 151 eingespeist wird, tritt eine magnetische Resonanz in einem Abschnitt auf, bei dem die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 und die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 einander zugewandt sind. Demgemäß empfängt die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 eine elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 basierend auf der magnetischen Resonanz. Andererseits werden, wenn die elektrische Leistung zu der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 eingespeist wird aber die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 und die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 nicht einander gegenüberliegend positioniert sind, unnötiges elektrisches Feld und magnetisches Feld von der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 ausgegeben. Insbesondere werden, wenn die elektrische Leistung zu der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 eingespeist wird, bei einem Abschnitt, bei dem die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 und die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 in einer einander gegenüberliegenden Beziehung sind, eine Übertragung und ein Empfang der elektrischen Leistung mit der magnetischen Resonanz ausgeführt. Dagegen werden bei einem Abschnitt, bei dem die Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 und die Leistungsempfangsspuleneinheit 123 nicht in einer einander gegenüberliegenden Beziehung stehen, die Übertragung und der Empfang der elektrischen Leistung nicht ausgeführt und die Emission des elektrischen Feldes und des magnetischen Feldes treten kaum auf. Die Gründe dafür sind ähnlich zu jenen, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben werden. Somit wird die Emission des unnötigen elektrischen Felds und des magnetischen Felds verringert und somit die damit einhergehende Emission des elektromagnetischen Rauschens reduziert.
  • Wie vorstehend beschrieben wird bei der vorliegenden Ausführungsform die durch das bewegbare Element 112 benötigte elektrische Leistung in einer kontaktlosen Weise basierend auf der zwischen der Leistungsübertragungsspuleneinheit 115 und der Leistungsempfangsspuleneinheit 123 eingerichteten magnetischen Resonanz gespeist. Somit können wesentliche vorteilhafte Wirkungen ähnlich zu jenen der ersten Ausführungsform erreicht werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das plattenförmige Elektrodenelement 143 an einer hinteren Oberflächenseite, die an einer gegenüberliegenden Seite des Spulenelements 142 liegt, mit Dazwischenschaltung des Substrats 141 vorgesehen sein. Somit sind mit dem Substrat 141, das zwischen dem Spulenelement 142 und dem Elektrodenelement 143 sandwichartig aufgenommen ist, die Kondensatoren 162, 163, 165 und 166 ausgebildet. Ferner bildet das zu dem Substrat 141 vorgesehene Spulenelement 142 eine Reaktanz. Eine Ausbildung dieser Kondensatoren 162, 163, 165 und 166 und die Reaktanz induzieren eine Resonanz. Mithin wird die Resonanzfrequenz durch Verändern der überlappenden Bedingungen, wie z.B. die Größe, die Form und die Anordnung des Elektrodenelements 143, die Dicke des Substrats 141 und dergleichen, zwischen dem Elektrodenelement 143 und dem Spulenelement 142 eingestellt. Demgemäß kann die Resonanzfrequenz auf einfache Weise ohne eine Zunahme der Größe der Teile zu verursachen, Komplikationen von Prozessschritten und eine Reduzierung des Q-Werts der Resonanz eingestellt werden.
  • (Andere Ausführungsformen)
  • 19 und 20 zeigen jeweils ein Elektrodenelement eines Feldmagnetresonanzspulenelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
  • Wie in diesen Figuren gezeigt, kann bei dem Spulenzusammenbau 140 die Form des Elektrodenelements 143 verändert werden. Das Elektrodenelement 143 des Spulenzusammenbaus 140 kann nicht nur in dessen Form geändert werden, sondern auch in der Anzahl der Elektrodenplatten, falls lediglich die Anzahl zwei oder mehr ist. Somit führt die Veränderung der Form des Elektrodenelements 143 des Spulenzusammenbaus 140 zu der Veränderung der Kapazität der zwischen dem Elektrodenelement 143 und dem Spulenelement 142 ausgebildeten Kondensatoren mit Dazwischenschaltung des Substrats 141. Auf diese Weise wird der Bereich der einstellenden Resonanzfrequenz vergrößert.
  • Die soweit beschriebene vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch auf verschiedene Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen angewandt werden. Beispielsweise kann die Form und die Anzahl der Windungen des Spulenelements 142 optional verändert werden.
  • [Dritte Ausführungsform]
  • Bezugnehmend auf die 21 bis 28 wird nachstehend eine dritte Ausführungsform einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung und eines Direktantriebssystems mit der Vorrichtung beschrieben.
  • Wie in den 21 bis 23 dargestellt, enthält ein Direktantriebsroboter 10B (nachstehend einfach als ein „Roboter 10B“ bezeichnet) eine Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 (die als ein Schienenelement arbeitet) und eine Leistungsempfangsspuleneinheit 212. Die Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 und die Leistungsempfangsspuleneinheit 212 konfigurieren die drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung. Der Roboter 10B ist in einer Produktionseinrichtung bzw. Produktionsstätte, einer Verteilungsrichtung und dergleichen eingerichtet. Die Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 enthält eine Schiene 213, in der ein nicht gezeigtes Gestell ausgebildet ist. Die Schiene 213 ist entlang der Longitudinalrichtung der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 vorgesehen. In der in 21 bis 23 ausgebildeten Ausführungsform weist die Schiene 213 ein oberes Ende auf, das mit einem als Halteelement arbeitenden Gestell 214 vorgesehen ist.
  • Der Roboter 10B enthält ein bewegbares Element 215, das sich entlang der Schiene 213 der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 bewegt und das durch die Schiene 213 geführt wird. Wie in 23 dargestellt, enthält das bewegbare Element 215 einen elektrischen Motor 216 und ein Antriebskraftübertragungselement 217 (d.h. ein Bewegungselement). Das bewegbare Element 215 ist integral mit der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 vorgesehen. Der Motor 216 ist mit dem bewegbaren Element 215 vorgesehen und bewegt sich entlang der Schiene 213 zusammen mit dem bewegbaren Element 215. Der Motor 216 führt die Antriebskraft zu dem Antriebskraftübertragungselement 217 zu. Das Antriebskraftübertragungselement 217 enthält ein nicht gezeigtes Zahnrad, das mit dem Gestell 214 der Schiene 213 in Eingriff steht. Die Antriebskraft des Motors 216 wird zu dem Gestell der Schiene 213 über das Antriebskraftübertragungselement 217 übertragen. Somit wird das Zahnrad, das mit dem Gestell in Eingriff steht, des Antriebskraftübertragungselements 217 durch die Antriebskraft des Motors 216 gedreht, während dem bewegbaren Element 215 ermöglicht wird, sich relativ zu der Schiene 213 zu bewegen. Die Konfiguration des Roboters 10B ist nicht auf die eine beschränkt, in der die Antriebskraft des Motors 216 zu dem Gestell 214 der Schiene 213 über das Antriebskraftübertragungselement 217 übertragen wird. Beispielsweise kann der Roboter 10B eine Konfiguration aufweisen, in der ein ringförmiger Gurt bzw. Riemen an der Schiene 213 vorgesehen ist, und das bewegbare Element 215 bewegt sich relativ zu der Schiene 213 mit der Reibungskraft, die in Relation zu dem Gurt erzeugt wird. Darüber hinaus kann das bewegbare Element 215 mit einem Linearmotor ausgebildet sein, der zwischen dem bewegbaren Element 215 und der Schiene 213 angebracht ist.
  • Wie in den 21 bis 23 gezeigt, enthält die Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 ein Substrat 221 und eine planare Leistungsübertragungsspule 222. Die Leistungsübertragungsspule 222 ist planar an einer Oberfläche des Substrats 221 gewickelt. In der in 21 gezeigten Ausführungsform enthält die Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 die Leistungsübertragungsspule 222 mit einer Mehrzahl von Wicklungen. Die Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 kann eine Leistungsübertragungsspule 222 mit einer einzelnen Wicklung enthalten. Wie in 24 dargestellt, ist die Leistungsübertragungsspule 222 mit einem Leistungszufuhrelement 223 verbunden. Somit wird die elektrische Leistung zu der Leistungsübertragungsspule 222 von dem Leistungszufuhrelement eingespeist. Beispielsweise ist die Leistungsübertragungsspule 222 aus einer Kupferplatte, die als einem vorbestimmten Muster gestanzt wird, einem geklebten Kupferdraht oder einer gedruckten Verdrahtung ausgebildet.
  • Wie in den 21 bis 23 gezeigt, ist die Leistungsempfangsspuleneinheit 212 integral mit dem bewegbaren Element 215 ausgebildet und bewegt sich integral mit dem bewegbaren Element 215 entlang der Schiene 213 zusammen mit dem Motor 216 und dem Antriebskraftübertragungselement 217. Wie in den 22 und 23 dargestellt, enthält die Leistungsempfangsspuleneinheit 212 als eine Leistungsempfangsspule eine erste Spule 231 (d.h. eine vordere Empfangsspule, die als die Leistungsempfangsspule dient) und eine zweite Spule 232 (d.h. eine hintere Empfangsspule, die als die Leistungsempfangsspule dient). Die erste Spule 231 ist zu einem ersten Substrat 233 vorgesehen (d.h. ein vorderes Substrat, das als Empfangsseitiges-Substrat dient). Insbesondere ist die erste Spule 231 zu einer Oberfläche des ersten Substrats 233 vorgesehen, wobei die Oberfläche an der Seite der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 ist. Somit ist die erste Spule 231 der vorderen Oberfläche des Substrats 221 der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 zugewandt, d.h. der zu dem Substrat 221 vorgesehene Leistungsübertragungsspule 222 zugewandt. Die zweite Spule 232 ist zu einem zweiten Substrat 234 vorgesehen (d.h. ein hinteres Substrat, das als Empfangsseitiges-Substrat dient). Insbesondere ist die zweite Spule 232 zu einer Oberfläche des zweiten Substrats 234 vorgesehen, wobei die Oberfläche an der Seite der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 liegt. Somit ist die zweite Spule 232 der hinteren Oberfläche des Substrats 221 der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 zugewandt, d.h. einer Oberfläche des Substrats 221 zugewandt, wobei die Oberfläche nicht mit der Leistungsübertragungsspule 222 vorgesehen ist.
  • Mit dieser Konfiguration ist in der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 die erste Spule 231 der vorderen Oberfläche des Substrats 221 zugewandt, während die zweite Spule 232 der hinteren Oberfläche des Substrats 221 zugewandt ist mit Dazwischenschaltung des Substrats 221 der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211. Dadurch ist die Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 sandwichartig zwischen den ersten und zweiten Spulen 231 und 232 aufgenommen. Ähnlich zu der Leistungsübertragungsspule 222 sind die ersten und zweiten Spulen 231 und 232 jeweils aus einer Kupferplatte, einem Kupferdraht oder einer gedruckten Verdrahtung ausgebildet.
  • Die ersten und zweiten Spulen 231 und 232 sind beide planare Spulen. Wie in 25 dargestellt, sind die ersten und zweiten Spulen 231 und 232 in entsprechende Richtungen gewickelt, um als Spiegelbild in Beziehung zu stehen, die das Substrat 221 sandwichartig aufnehmen, das mit der Leistungsübertragungsspule 222 vorgesehen ist. Mit anderen Worten, die ersten und zweiten Spulen 231 und 232 weisen entgegengesetzte Wicklungsrichtungen auf. Eine von einigen Millimetern bis zu einigen zehn von Millimetern reichende Spalte wird zwischen der ersten Spule 231 und der vorderen Oberfläche des Substrats 221 ausgebildet, die mit der Leistungsübertragungsspule 222 vorgesehen ist, und zwischen der zweiten Spule 232 und der hinteren Oberfläche des Substrats 221 ausgebildet ist, um nicht miteinander in Kontakt zu stehen. Eine elektrische Leistung ist zwischen der Leistungsübertragungsspule 221, der ersten Spule 231 und der zweiten Spule 232 unter Verwendung der magnetischen Resonanz mit diesen nicht in Kontakt zueinander stehenden Spulen übertragen. Insbesondere empfängt die erste und zweite Spule 231 und 232 die zu konsumierende elektrische Leistung, wie z.B. durch den Motor 216, von der Leistungsübertragungsspule 222 ohne mit der Leistungsübertragungsspule 222 in Kontakt zu stehen. Das bewegbare Element 215 empfängt die elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspule 222 in einer kontaktlosen Weise über die ersten und zweiten Spulen 231 und 232. Dementsprechend wird, wenn die Länge der Schiene 213 optional erweitert wird, weder ein Kabel noch ein Kabelträger für die Übertragung der elektrischen Leistung zu dem bewegbaren Element 215 benötigt.
  • Wie in 24 dargestellt, konfiguriert die erste Spule 231 eine LC-Schaltung zusammen mit dem Resonanzkondensator 235. Die erste Spule 231 wird seriell mit einer Diode 236 an einer zu dem Resonanzkondensator 235 gegenüberliegenden Seite eingeführt. Auf ähnliche Weise konfiguriert die zweite Spule 232 eine LC-Schaltung zusammen mit einem Resonanzkondensator 237. Die zweite Spule 232 ist seriell mit einer Diode 238 an einer dem Resonanzkondensator 237 gegenüberliegenden Seite eingeführt. Die ersten und zweiten Spulen 231 und 232 sind jeweils mit einem Glättungskondensator 241 und einer Glättungsdrosselspule 242 verbunden. Eine Last 243, wie z.B. der Motor 216, in dem bewegbaren Element 215 ist parallel mit dem Glättungskondensator 241 verbunden. In der Schaltung an der Seite des bewegbaren Elements 215, nicht auf den Glättungskondensator 241 und die Glättungsdrosselspule 242 beschränkt, kann eine Gleichrichterschaltung verbunden sein. Andererseits konfiguriert die Leistungsübertragungsspule 222 der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 eine LC-Schaltung zusammen mit einem Resonanzkondensator 244 und ist mit dem Leistungszufuhrelement 223 verbunden. Das Leistungszufuhrelement 223 führt einen hochfrequenten Wechselstrom, der von einigen MHz bis zu einigen zehn von MHz reicht, zu der Leistungsübertragungsspule 222 zu.
  • Der Roboter 10B ist mit verschiedenen Funktionsteilen in dem bewegbaren Element 215, wie z.B. einem nicht gezeigten Hubmechanismus, vorgesehen. Beispielsweise verwendet der Hubmechanismus die durch die Antriebsleistungsquelle erzeugte Antriebskraft, wie z.B. einen Linearmotor, um eine nicht gezeigte Bühne in eine Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des bewegbaren Elements 215 anzutreiben. In diesem Fall wird ähnlich zu dem Motor 216 des bewegbaren Elements 215 die für die Betätigung des Funktionsteils benötigte elektrische Leistung durch die zwischen der Leistungsübertragungsspule 222, der ersten Spule 231 und der zweiten Spule 232 ausgeführte kontaktlose Leistungsübertragung gespeist.
  • Nachstehend wird die Übertragung der elektrischen Leistung in dem vorstehend beschriebenen Direktantriebsroboter 10B erläutert.
  • Das Leistungszufuhrelement 223 leitet hochfrequenten Wechselstrom, der von einigen MHz bis zu einigen zehn von MHz reicht, zu der Leistungsübertragungsspule 222 zu, um die magnetische Resonanz einzurichten. Beispielsweise wird die durch das Leistungszufuhrelement 223 zugeführte hohe Frequenz auf einen ausgewählten Wert zum Einrichten der magnetischen Resonanz festgelegt, abhängig beispielsweise von den Eigenschaften der Leistungsübertragungsspule 222 und den ersten und zweiten Spulen 231 und 232 der Leistungsempfangsspuleneinheit 212. Wenn die Leistungsquelle eingeschalten wird, legt das Leistungszufuhrelement 223 eine hohe Frequenz an der Leistungsübertragungsspule 222 an. Somit tritt, wenn eine hohe Frequenz an der Leistungsübertragungsspule 222 angelegt wird, die magnetische Resonanz bei einem Abschnitt auf, bei dem die Leistungsübertragungsspule 222 den ersten und zweiten Spulen 231 und 232 der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 zugewandt ist. Demgemäß empfängt die Leistungsempfangsspuleneinheit 212 die elektrische Leistung von der Leistungsübertragungsspule 222 mit der magnetischen Resonanz. Andererseits werden, wenn die hohe Frequenz an der Leistungsübertragungsspule 222 angelegt wird, ein unnötiges elektrisches Feld und magnetisches Feld nicht von der Leistungsübertragungsspule 222 bei einem Abschnitt emittiert, bei dem die Leistungsübertragungsspule 222 nicht der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 zugewandt ist. Insbesondere wird, wenn der Strom zu der Leistungsübertragungsspule 222 geleitet wird, die Übertragung und der Empfang der elektrischen Leistung mit der magnetischen Resonanz bei einem Abschnitt ausgeführt, bei dem die Leistungsübertragungsspule 222 der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 zugewandt ist. Dagegen wird bei einem Abschnitt, bei dem die Leistungsübertragungsspule 222 nicht der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 zugewandt ist, die Übertragung und der Empfang der elektrischen Leistung nicht ausgeführt und somit werden kaum das elektrische Feld und das magnetische Feld emittiert.
  • Die Gründe dafür sind ähnlich zu jenen basierend auf der Impedanz. Insbesondere erhöht, wenn die ersten und zweiten Spulen 231 und 232 der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 nicht der Leistungsübertragungsspule 222 zugewandt sind, das Anlegen der hohen Frequenz an die Leistungsübertragungsspule 222 drastisch die Impedanz der Leistungsübertragungsspule 222 bei einer Resonanzfrequenz basierend auf der magnetischen Resonanz. Dementsprechend bewirkt bei einem Abschnitt, bei dem die Leistungsübertragungsspule 222 nicht den ersten und zweiten Spulen 231 und 232 der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 gegenübersteht und somit keine magnetische Resonanz auftritt, das Anlegen der hohen Frequenz an die Leistungsübertragungsspule 222 kaum einen Stromfluss und somit tritt kaum eine Emission des elektrischen Felds und des magnetischen Felds auf. Dagegen wird, wenn die ersten und zweiten Spulen 231 und 232 der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 der Leistungsübertragungsspule 222 zugewandt sind, die Impedanz der Leistungsübertragungsspule 222 bei einer Resonanzfrequenz basierend auf der magnetischen Resonanz verringert. Dadurch wird ähnlich zu dem Vorstehenden die Emission des unnötigen elektrischen Felds und magnetischen Felds verringert und somit wird die damit einhergehende Emission des elektromagnetischen Rauschens verringert.
  • Nachstehend werden die Wirkungen des Direktantriebsroboters 10B beschrieben.
  • 26 zeigt eine Beziehung zwischen der Konfiguration der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 und des SWR (Stehwellenverhältnis). Das SWR wird aus der nachfolgenden Formel (1) berechnet: SWR = { ( Pf ) 1 / 2 + ( Pr ) 1 / 2 } / { ( Pr ) 1 / 2 + ( Pf ) 1 / 2 }
    Figure DE102013110341B4_0001

    wobei Pf eine Laufwellenleistung und Pr eine reflektierte Wellenleistung ist.
  • Die Beziehung SWR=1 bezieht sich darauf, dass die reflektierte Welle „0“ ist. Wenn die reflektierte Welle „0“ ist, bedeutet dies, dass die von der Leistungsübertragungsspule 222 ausgegebene elektrische Leistung vollständig zu der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 übertragen wurde. Demgemäß ist, wenn SWR=1, die Übertragungseffizienz von der Leistungsübertragungsspule 222 zu der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 100%.
  • Wie in den 23 und 25 dargestellt, enthält bei der Ausführungsform die Leistungsempfangsspuleneinheit 212 die ersten und zweiten Spulen 231 und 232, die die Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 sandwichartig aufnehmen. Wie in 27 dargestellt, enthält bei dem vergleichbaren Beispiel 1 die Leistungsempfangsspuleneinheit 212 lediglich die erste Spule 231, die der Leistungsübertragungsspule 222 zugewandt ist. Wie in 28 dargestellt, enthält das vergleichbare Beispiel 2 der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 zwei Spulen 251 und 252, die die Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 ähnlich zu der Ausführungsform aufnehmen. Allerdings sind, wie in 28 dargestellt, in der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 das vergleichbare Beispiel 2 der zwei Spulen 251 und 252 in entsprechende Richtungen gewickelt, das keine spiegelbildliche Beziehung eingerichtet wird.
  • Wie aus 26 dargestellt wird, ist in der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 die Ausführungsform SWR ungefähr „1“, d.h. Reflektion ist groß, verglichen mit den vergleichbaren Beispielen 1 und 2. Insbesondere ist in der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 der Ausführungsform die Reflektion 0,2%. Mit anderen Worten, in der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 der Ausführungsform ist die Übertragungseffizienz 99,8%. Dagegen ist die Reflektion in dem vergleichbaren Beispiel 5,0% und die in dem vergleichbaren Beispiel 2 20%. Wie aus diesen numerischen Daten verstanden wird, erhöht die Leistungsempfangsspuleneinheit 212 mit der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform die Übertragungseffizienz.
  • Bei der Ausführungsform liegt die zweite Spule 232 der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 der hinteren Oberfläche des Substrats 221 der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 gegenüber. Ein größerer Teil der elektrischen Leistungsübertragung über die magnetische Resonanz, die zwischen der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 und der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 auftritt, wird zwischen der Leistungsübertragungsspule 222 und der ersten Spule 231 ausgeführt. In diesem Fall entweicht der durch die magnetische Resonanz zwischen der Leistungsübertragungsspule 222 und der ersten Spule 231 verursachte magnetische Fluss in Richtung der hinteren Oberfläche des Substrats 221, das die Leistungsübertragungsspule 222 montiert. Der entwichene magnetische Fluss induziert Rauschen. Allerdings ist in der Ausführungsform der zweiten Spule 232 der hinteren Oberfläche des Substrats 221 zugewandt. Demgemäß wird der magnetische Fluss, der in Richtung der hinteren Oberfläche des Substrats 221 entwichen ist, durch die zweite Spule 232 abgeschirmt. Gleichzeitig verursacht der magnetische Fluss, der in Richtung der hinteren Oberfläche des Substrats 221 entwichen ist, eine magnetische Resonanz zwischen der Leistungsübertragungsspule 222 und der zweiten Spule 232. Dadurch wird die von der Leistungsübertragungsspule 222 ausgegebene elektrische Leistung nicht nur zu der ersten Spule 231 übertragen, sondern auch zu der zweiten Spule 232. Dadurch wird das mit dem magnetischen Flussaustritt einhergehende Rauschen verringert und gleichzeitig wird die Übertragungseffizienz zwischen der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 und der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 erhöht.
  • Darüber hinaus übt in dem Fall, bei dem die Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 zwischen den ersten und zweiten Spulen 231 und 232 sandwichartig aufgenommen ist, die Richtung der Wicklung der ersten und zweiten Spulen 231 und 232 einen Einfluss auf die Übertragungseffizienz aus. Wie auch aus 26 ersichtlich ist, zeigt die Ausführungsform, in der die ersten und zweiten Spulen 231 und 232 in entsprechende Richtungen gewickelt sind, um dazwischen eine spiegelbildliche Beziehung einzurichten, eine hohe Übertragungseffizienz verglichen mit dem vergleichbaren Beispiel 2. Dadurch wird bei dem Fall, bei dem die Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 zwischen den ersten und zweiten Spulen 231 und 232 sandwichartig aufgenommen ist, gewünscht, dass die ersten und zweiten Spulen 231 und 232 in entsprechende Richtungen gewickelt sind, um dazwischen eine spiegelbildliche Beziehung einzurichten.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die durch das bewegbare Element 215 benötigte elektrische Leistung in einer kontaktlosen Weise über eine magnetische Resonanz gespeist, die zwischen der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 und der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 auftritt. Somit können die vorstehend beschriebenen wesentlichen vorteilhaften Wirkungen der ersten Ausführungsform erreicht werden.
  • Bei der Ausführungsform tritt, wenn die elektrische Leistung von der Leistungsempfangsspuleneinheit 211 zu der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 gespeist wird, ein größerer Teil der magnetischen Resonanz zwischen der Leistungsübertragungsspule 222 und der ersten Spule 231 auf. In diesem Fall beginnt der zwischen der Leistungsübertragungsspule 222 und der ersten Spule 231 über die magnetische Resonanz verursachte magnetische Fluss in Richtung der hinteren Oberfläche des Substrats 221 auszutreten. Da die hintere Oberfläche des Substrats 221 der zweiten Spule 232 gegenüberliegt, wird der ausgetretene magnetische Fluss durch die zweite Spule 232 abgeschirmt, während eine magnetische Resonanz zwischen der Leistungsübertragungsspule 222 und der zweiten Spule 232 auch bewirkt wird. Dementsprechend wird die durch den magnetischen Flussaustritt induzierte Emission von Rauschen verringert und gleichzeitig kann die Effizienz der Übertragung der elektrischen Leistung über die magnetische Resonanz erhöht werden.
  • Darüber hinaus sind die ersten und zweiten Spulen 231 und 232 planare Spulen und weisen Formen zum Einrichten einer dazwischenliegenden spiegelbildlichen Beziehung mit der Zwischenschaltung des Substrats 221 auf. Dadurch wird durch Ausbilden der ersten und zweiten Spulen 231 und 232, um dazwischen eine spiegelbildliche Beziehung einzurichten, eine Reflektion zwischen der Leistungsübertragungsspuleneinheit 231 und der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 verringert. Mit anderen Worten, die Effizienz wird bei der Übertragung der elektrischen Leistung von der Leistungsübertragungsspuleneinheit 211 zu der Leistungsempfangsspuleneinheit 212 erhöht. Somit wird die Übertragungseffizienz der elektrischen Leistung über die magnetische Resonanz erhöht.
  • [Vierte Ausführungsform]
  • Bezugnehmend nun auf die 29 und 34 wird nachstehend eine vierte Ausführungsform einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung und eines Direktantriebssystems mit der Vorrichtung beschrieben.
  • 29 zeigt einen Direktantriebsroboter 10C (nachstehend auch einfach als ein „Roboter 10C“ bezeichnet) als ein Direktantriebssystem. Der Roboter 10C enthält einen Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 und ein bewegbares Element 312 und dient als drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung. Der Roboter 10C wird beispielsweise in einer Produktionsstätte bzw. Produktionseinrichtung und einer Verteilungseinrichtung eingerichtet. Beispielsweise ist der Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 in eine Einrichtung fixiert, in der der Roboter 10C eingerichtet ist. Der Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 enthält ein Schienenelement 313, in dem ein nicht gezeigtes Gestell (d.h. ein Halteelement) ausgebildet ist. Das Schienenelement 313 ist entlang der Longitudinalrichtung des Leistungsübertragungsspulenzusammenbaus 311 vorgesehen. Bei der in 29 gezeigten Ausführungsform weist das Schienenelement 313 ein unteres Ende auf, zu dem das Gestell vorgesehen ist.
  • Das bewegbare Element 312 bewegt sich entlang des Schienenelements 313 des Leistungsübertragungsspulenzusammenbaus 311, während es durch das Schienenelement 313 geführt wird. Das bewegbare Element 312 enthält einen elektrischen Motor 314, ein Antriebskraftübertragungselement 315 (das als ein Bewegungselement vorgesehen ist) und eine Leistungsempfangsspule 316. Das Antriebskraftübertragungselement 315 enthält ein nicht gezeigtes Zahnrad, das mit dem Gestell des Schienenelements 313 in Eingriff steht. Der Motor 314 ist integral mit dem bewegbaren Element 312 vorgesehen und bewegt sich entlang dem Schienenelement 313 zusammen mit dem bewegbaren Element 312. Der Motor 314 führt eine Antriebskraft zu dem Antriebskraftübertragungselement 315 zu. Die Antriebskraft des Motors 314 wird zu dem Gestell des Schienenelements 313 über das Antriebskraftübertragungselement 315 übertragen. Somit wird das Zahnrad, das mit dem Gestell in Eingriff steht, des Antriebskraftübertragungselements 315 durch die Antriebskraft des Motors 314 gedreht und das bewegbare Element 312 bewegt sich relativ zu dem Schienenelement 313.
  • Die Konfiguration des Roboters 10C ist nicht auf die eine beschränkt, in der die Antriebskraft des Motors 314 zu dem Gestell des Schienenelements 313 über das Antriebskraftübertragungselement 315 übertragen wird. Beispielsweise kann der Roboter 10C eine Konfiguration aufweisen, bei der ein ringförmiger Gurt bzw. Riemen zu dem Schienenelement 313 vorgesehen ist und das bewegbare Element 312 bewegt sich relativ zu dem Schienenelement 313 mit der Reibungskraft, die bezüglich des Gurts erzeugt wird. Ferner kann das bewegbare Element 312 mit einem Linearmotor ausgebildet sein, der zwischen dem bewegbaren Element 312 und dem Schienenelement 313 angebracht ist.
  • Die Leistungsempfangsspule 316 ist auf einem Substrat 312A (einem Empfangsseitigen-Substrat) vorgesehen, das an dem bewegbaren Element 312 angebracht ist, und bewegt sich integral mit dem bewegbaren Element 312 entlang des Schienenelements 313 zusammen mit dem Motor 314 und dem Antriebskraftübertragungselement 315. Die Leistungsempfangsspule 316 ist dem Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 zugewandt. Die Leistungsempfangsspule 316 ist aus einer planaren Spule ausgebildet, die planar an einem plattenförmigen Substrat gewickelt ist. Die Leistungsempfangsspule 316 ist dem Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 in einer kontaktlosen Weise zugewandt, wobei eine Spalte dazwischen ausgebildet ist, die von ungefähr einigen Millimetern bis zu einigen zehn von Millimetern reicht. Die Leistungsempfangsspule 316 empfängt die elektrische Leistung von dem Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 ohne damit in Kontakt zu stehen aufgrund einer magnetischen Resonanz, die zwischen der Leistungsempfangsspule 316 und dem Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 auftritt. Mit anderen Worten, die Leistungsempfangsspule 316 empfängt die zu konsumierende elektrische Leistung, wie z.B. durch den Motor 314 von dem Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 ohne damit in Kontakt zu stehen. Demgemäß kann das bewegbare Element 312 auf ein Kabel und einen Kabelträger verzichten, ungeachtet der Länge des Leistungsübertragungsspulenzusammenbaus 311.
  • Der Roboter 10C ist mit verschiedenen Funktionsteilen in dem bewegbaren Element 312 vorgesehen. Beispielsweise enthält in einem in 30 gezeigten Beispiel der Roboter 10C einen Hubmechanismus 320. Beispielsweise treibt der Hubmechanismus 320 die Endeffektoren 322 einer Bühne 321 in eine Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des bewegbaren Elements 312 mit der durch eine Antriebsleistungsquelle erzeugte Antriebskraft, wie z.B. einen Linearmotor, an. In diesem Fall wird ähnlich zu dem Motor 314 die für die Betätigung der Antriebsleistungsquelle benötigte elektrische Leistung durch die zwischen dem Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 und der Leistungsempfangsspule 316 ausgeführte kontaktlose Leistungsübertragung erhalten.
  • Nachstehend wird der Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 erläutert.
  • Bei der vierten Ausführungsform, wie in den 29 und 31 gezeigt, enthält der Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 eine Mehrzahl von Zwischenspuleneinheiten 330, eine erste Endspuleneinheit 331 und eine zweite Endspuleneinheit 332. Wie in 31 dargestellt, enthält die Zwischenspuleneinheit 330 ein erstes Spulenverdrahtungsteil 341 und ein zweites Spulenverdrahtungsteil 342, die zu einem Substrat 340 vorgesehen sind (d.h. Zwischensubstrate, die als ein Teil eines Übertragungsseitigen Substrate s dienen). Die ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteile 341 und 342, die als Zwischenübertragungsspulenabschnitte wirken, die Teile der Leistungsübertragungsspule sind, sind parallel zueinander entlang der longitudinalen Richtung des Leistungsübertragungsspulenzusammenbaus 311 vorgesehen. Bei dem in 31 gezeigten Beispiel ist das erste Spulenverdrahtungsteil 341 an einer oberen Endseite des Substrats 340 vorgesehen und der zweite Spulenverdrahtungsteil 342 ist an einer unteren Endseite des Substrats 340 vorgesehen. Wie vorstehend erwähnt, ist das erste Spulenverdrahtungsteil 341 parallel zu dem zweiten Spulenverdrahtungsteil 342 angebracht. Wie durch die durchgezogenen Linien in 31 dargestellt, ist das erste Spulenverdrahtungsteil 341 sowie das zweite Spulenverdrahtungsteil 342 durch eine Mehrzahl von Verdrahtungselemente parallel zueinander konfiguriert. Beispielsweise sind die Verdrahtungselemente, die die ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteile 341 und 342 konfigurieren, durch Ätzen oder Pressen eines Kupferblechs, oder Kleben eines Kupferdrahts, oder Ausbilden einer gedruckten Verdrahtung ausgebildet.
  • Die erste Endspuleneinheit 331 ist mit einem Endabschnitt der Zwischenspuleneinheit 330 verbunden. Die erste Endspuleneinheit 331 enthält ein erstes Rückkehrverdrahtungsteil 351 (d.h. einen Endübertragungsspulenabschnitt, der als Leistungsübertragungsspule dient), das zu einem Substrat 350 vorgesehen ist (d.h. einem Endsubstrat, das als Teil eines Übertragungsseitigen Substrats dient). Wie in 32 dargestellt, richtet, wenn die erste Endspuleneinheit 331 mit einem Endabschnitt der Zwischenspuleneinheit 330 verbunden ist, das erste Rückkehrverdrahtungsteil 351 eine Verbindung zwischen den ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteilen 341 und 342 der Zwischenspuleneinheit 330 ein, während es dem ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteil 341 und 342 ermöglicht wird, umgekehrt bzw. herum gedreht zu werden. Ähnlich zu den ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteilen 341 und 342 ist das erste Rückkehrverdrahtungsteil 351 beispielsweise aus einem Kupferblech, einem Kupferdraht oder einer gedruckten Verdrahtung ausgebildet. Durch Verbinden der ersten Endspuleneinheit 331 zu einem Endabschnitt der Zwischenspuleneinheit 330 sind die ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteile 341 und 342 der Zwischenspuleneinheit 330 miteinander über das erste Rückkehrverdrahtungsteil 351 der ersten Endspuleneinheit 331 verbunden.
  • Wie in 31 dargestellt, ist die zweite Endspuleneinheit 332 mit einem Endabschnitt der Zwischenspuleneinheit 330 verbunden, wobei der Endabschnitt an einer gegenüberliegenden Seite der ersten Endspuleneinheit 331 ist. Die zweite Endspuleneinheit 332 enthält ein zweites Rückkehrverdrahtungsteil 361, das zu einem Substrat 360 vorgesehen ist (d.h. ein Endsubstrat, das als Teil des Übertragungsseitigen Substrats dient), und Leistungszufuhranschlüsse 362 und 363. Das zweite Rückkehrverdrahtungsteil 361 und die Anschlüsse 362 und 363 wirken auch als weiterer Endübertragungsspulenabschnitt, der als Leistungsübertragungsspule dient.
  • Wie in 32 dargestellt, wenn die zweite Endspuleneinheit 332 mit dem anderen Endabschnitt der Zwischenspuleneinheit 330 verbunden ist, richtet das zweite Rückkehrverdrahtungsteil 361 eine Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteil 341 und 342 an einer gegenüberliegenden Seite des ersten Rückkehrverdrahtungsteils 351 ein. Während es den ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteilen 341 und 342 ermöglicht wird, umgekehrt zu werden. Ähnlich zu den ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteilen 341 und 342 ist das zweite Rückkehrverdrahtungsteil 361 beispielsweise aus einem Kupferblech, einem Kupferdraht oder einer gedruckten Verdrahtung ausgebildet.
  • Wie vorstehend beschrieben, weist die Zwischenspuleneinheit 330 Endabschnitte auf, zu denen die erste- und zweite Endspuleneinheit 331 und 332 verbunden sind. Somit ist, wie in 32 dargestellt, eine einzelne seriell-verbundene Spule 370 durch die ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteile 341 und 342 der Zwischenspuleneinheit 330 des ersten Rückkehrverdrahtungsteils der ersten Endspuleneinheit 331 und des zweiten Rückkehrverdrahtungsteils 361 der zweiten Endspuleneinheit 332 ausgebildet. Die seriell-verbundene Spule 370 ist eine blechförmig planare Spule, die an den Substraten 340, 350 und 360 ausgebildet ist. Die einzelne seriell-verbundene Spule 370 weist ein Ende auf, zu dem der Leistungszufuhranschluss 362 vorgesehen ist, und das andere Ende, zu dem der Leistungszufuhranschluss 363 vorgesehen ist. Die Leistungszufuhranschlüsse 362 und 363 sind zu der zweiten Endspuleneinheit 332 vorgesehen. Ähnlich zu dem Erstspulenverdrahtungsteil 341 und dergleichen sind Leistungszufuhranschlüsse 362 und 363 aus einem Kupferblech, einem Kupferdraht oder einer gedruckten Verdrahtung ausgebildet. Die Leistungszufuhranschlüsse 362 und 363 sind mit einer externen hochfrequenten Leistungsquelle 371 verbunden. Die hochfrequente Leistungsquelle 371 speist eine hochfrequente elektrische Leistung zu der seriell-verbundenen Spule 370, so dass der einzelne Körper der seriell-verbundenen Spule 370 als Leistungsübertragungsspule für den Roboter 10 arbeiten kann.
  • Wie in den 31 und 32 dargestellt, kann die seriell-verbundene Spule 370 eine Zwischenspuleneinheit 330 enthalten, oder kann zwei oder mehrere Zwischenspuleneinheiten 330 enthalten, die zueinander verbunden sind. Mit anderen Worten, die Anzahl der zwischen der ersten und zweiten Endspuleneinheiten 331 und 332 dazwischen geschalteten Zwischenspuleneinheiten 330 ist nicht auf eine beschränkt, sondern können auch zwei oder mehr sein. Durch Einstellen der Anzahl der zu verbindenden Zwischenspuleneinheiten 330 kann die Länge der seriell-verbundenen Spule 370 und die Länge des Leistungsübertragungsspulenzusammenbaus 311 auf einfache Weise verändert werden. Wenn die Zwischenspuleneinheiten 330 miteinander verbunden sind, ist das erste Spulenverdrahtungsteil 341 der Zwischenspuleneinheit 330 elektrisch mit dem ersten Spulenverdrahtungsteil 341 der angrenzenden Zwischenspuleneinheit 330 verbunden. Auf ähnliche Weise ist das zweite Spulenverdrahtungsteil 342 der Zwischenspuleneinheit 330 elektrisch mit dem zweiten Spulenverdrahtungsteil 342 der angrenzenden Zwischenspuleneinheit 330 verbunden. Das erste Rückkehrverdrahtungsteil 351 der ersten Endspuleneinheit 331 ist elektrisch mit den ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteilen 341 und 342 der angrenzenden Spuleneinheit 330 verbunden. Das zweite Rückkehrverdrahtungsteil 361 und die Leistungszufuhranschlüsse 362 und 363 der zweiten Endspuleneinheit 332 sind elektrisch mit den ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteilen 341 und 342 der angrenzenden Zwischenspuleneinheit 330 verbunden. Eine optional ausgewählte Einrichtung kann für die elektrisch verbundenen Abschnitte verwendet werden, falls lediglich die Einrichtung die elektrische Verbindung sicherstellen kann.
  • Beispielsweise steht, wie in 33 dargestellt, ein Verdrahtungselement 374, das jedes der ersten und zweiten Spulenverdrahtungsteile 341 und 342, die ersten und zweiten Rückkehrverdrahtungsteile 351 und 361 und die Leistungszufuhranschlüsse 362 und 363 konfiguriert, mit einem Verdrahtungselement 375 in Eingriff, um eine elektrische Verbindung einzurichten. Ferner kann bei den hinteren Oberflächen der Substrate 340, 350 und 360 die Verdrahtungselemente der angrenzenden Einheiten elektrisch mit Leitungsdrähten oder dergleichen verbunden werden. Somit kann eine optional ausgewählte Verbindungsart für die Verdrahtungselemente bei einer gegenseitigen Verbindung der Zwischenspuleneinheiten 330 und bei einer gegenseitigen Verbindung der Zwischenspuleneinheit 330 und der ersten und zweiten Endspuleneinheiten 331 oder 332 verwendet werden, falls lediglich die Verbindungsart eine elektrische Verbindung sicherstellen kann.
  • Bei dem Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 ist die einzelne seriell-verbundene Spule 370 durch Verbinden der ersten und zweiten Endspuleneinheiten 331 und 332 zu der Zwischenspuleneinheit 330 ausgebildet. Dadurch bildet die seriell-verbundene Spule 370 eine einzelne Spule entlang der Länge des Schienenelements 313 des Leistungsübertragungsspulenzusammenbaus 311.
  • Wie in 34 dargestellt, kann, wenn die Länge des Leistungsübertragungsspulenzusammenbaus 311 erweitert wird, Spulensegmente 401, die jeweils eine planare Spule 400 mit einer Mehrzahl von Wicklungswindungen aufweisen, verbunden werden. Allerdings erzeugen in diesem Fall eine Verbindung der Spulensegmente 401 Bereiche, bei denen die planaren Spulen 400 fehlen, bei Verbindungsabschnitte, d.h. bei Grenzabschnitte 402 zwischen den angrenzenden Spulensegmenten 401. Bei den Grenzabschnitten 402 zwischen den Spulensegmenten 401, d.h. in den Bereichen, bei denen die planaren Spulen 400 fehlen, wird die Leistungsübertragungseffizienz zwischen der Leistungsübertragungsseite und der Leistungsempfangsspule 316 auf 80% der Leistungsübertragungseffizienz bei den Abschnitten reduziert, bei denen die planaren Spulen 400 vorhanden sind. Bei dem Roboter 10C bewegt sich das bewegbare Element 312 entlang dem Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311. Demgemäß erzeugt die Verbindung der zwei oder mehreren Spulensegmenten 401 wenigstens einen Grenzabschnitt 402, bei dem die Leistungsübertragungseffizienz entlang der Bewegungsrichtung des bewegbaren Elements 312 reduziert ist.
  • Bei der vierten Ausführungsform, wie in 29 und 30 dargestellt, ist die einzelne seriell-verbundene Spule 370 durch gemeinsame Verbindung mit den Zwischenspuleneinheiten 330 und den ersten und zweiten Endspuleneinheiten 331 und 332 ausgebildet. Dadurch ist die Leistungsübertragungseffizienz zwischen dem Übertragungsspulenzusammenbau 311 und der Leistungsempfangsspule 316 in longitudinale Richtung des Leistungsübertragungsspulenzusammenbaus 311 stabil. Ferner kann bei der vierten Ausführungsform die Länge des Leistungsübertragungsspulenzusammenbaus 311 auf einfache Weise durch Verändern der Anzahl der zu verbindenden Zwischenspuleneinheiten 330 eingestellt werden.
  • Zusätzlich ist in der vierten Ausführungsform ein Kondensator 377 zwischen der seriell-verbundenen Spule 370 und der Hochfrequenzleistungsspule 371 verbunden. Der Kondensator 377 konfiguriert eine LC-Schaltung zusammen mit der seriell-verbundenen Spule 370. Demgemäß kann durch Verändern der Kapazität des Kondensators die Resonanzfrequenz zwischen der seriell-verbundenen Spule 370 und der Leistungsempfangsspule 316 eingestellt werden.
  • Nachstehend wird eine Übertragung der elektrischen Leistung in dem vorstehend beschriebenen Direktantriebsroboter 10C beschrieben.
  • Die hochfrequente Leistungsquelle 371 führt einen hochfrequenten Wechselstrom, der von einigen MHz bis zu einigen zehn von MHz reicht, zu der seriell-verbundenen Spule 370 zu, um eine magnetische Resonanz einzurichten. Beispielsweise wird die hohe Frequenz, die durch die hochfrequente Leistungsquelle zugeführt wird, auf einen optionalen ausgewählten Wert zum Einrichten der magnetischen Resonanz festgelegt, abhängig von den Eigenschaften der seriell-verbundenen Spule 370 und der Leistungsempfangsspule 316. Wenn die elektrische Leistung von der hochfrequenten Leistungsquelle 371 zu der seriell-verbundenen Spule 370 gespeist wird, tritt die magnetische Resonanz bei einem Abschnitt auf, bei dem die seriell-verbundene Spule 370 und die Leistungsempfangsspule 316 einander gegenüberliegend positioniert sind. Demgemäß empfängt die Leistungsempfangsspule 316 die elektrische Leistung von der seriell-verbundenen Spule 370 über die magnetische Resonanz. Andererseits werden, wenn die elektrische Leistung zu der seriell-verbundenen Spule 370 zugeführt wird, aber die seriell-verbundene Spule 370 und die Leistungsempfangsspule 316 nicht einander gegenüberliegend positioniert sind, unnötiges elektrisches Feld und magnetisches Feld nicht von der seriell-verbundenen Spule 370 emittiert. Mit anderen Worten, wenn die elektrische Leistung zu der seriell-verbundenen Spule 370 gespeist wird, wird die Übertragung und der Empfang der elektrischen Leistung basierend auf der magnetischen Resonanz bei einem Abschnitt ausgeführt, bei dem die seriell-verbundene Spule 370 und die Leistungsempfangsspule 316 einander gegenüberliegend positioniert sind. Dagegen wird bei einem Abschnitt, bei dem die seriell-verbundene Spule 370 und die Leistungsverbindungsspule 316 nicht einander gegenüberliegend positioniert sind, die Übertragung und der Empfang der elektrischen Leistung nicht ausgeführt, und das elektrische Feld und das magnetische Feld werden kaum emittiert.
  • Abermals sind die Gründe dafür, dass eine Hoch- und Nieder-Impedanzbeziehung zwischen der seriell-verbundenen Spule 370 und der Leistungsempfangsspule 316 eingerichtet ist.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird bei der vierten Ausführungsform der durch die bewegbare Seite benötigte elektrische Leistung in einer kontaktlosen Weise basierend auf der magnetischen Resonanz gespeist, die zwischen dem Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 und der Leistungsempfangsspule 316 auftritt. Dadurch können die wesentlichen vorteilhaften Wirkungen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform erzielt werden.
  • Bei der vierten Ausführungsform sind eine oder mehrere Zwischenspuleneinheiten 330 optional zu der Länge der Leistungsübertragungsspule verbunden. Die eine oder mehreren Zwischenspuleneinheiten 330 sind mit den ersten und zweiten Endspuleneinheiten 331 und 332 verbunden, um eine einzelne Rolle der seriell-verbundenen Spule 370 auszubilden, die von der ersten Endspuleneinheit 331 zu der zweiten Endspuleneinheit 332 mit Dazwischenschaltung der Zwischenspuleneinheiten 330 reicht. Mit anderen Worten, die seriell-verbundene Spule 370 ist zu einer optionalen ausgewählten Länge durch Einstellen der Anzahl der zu verbindenden Zwischenspuleneinheiten 330 festgelegt. Demgemäß kann die Länge der Leistungsübertragungsspule auf einfache Weise verändert werden.
  • [Fünfte Ausführungsform]
  • Bezugnehmend auf 35 und 37 wird nachstehend eine fünfte Ausführungsform einer drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung und eines Direktantriebssystems mit der Vorrichtung erläutert.
  • 35 und 36 zeigt einen Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311, der in einem Direktantriebsroboter als Direktantriebssystem gemäß der fünften Ausführungsform installiert ist.
  • Bei der fünften Ausführungsform und deren Abwandlungen werden den Komponenten, die identisch oder ähnlich zu jenen in der vierten Ausführungsform sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben.
  • Bei der fünften Ausführungsform enthält der Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311, der als ein Teil der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung vorgesehen ist, einen Kondensator 381. Insbesondere enthält die Zwischenspuleneinheit 330 und die zweite Endspuleneinheit 332, die den Leistungsübertragungsspulenzusammenbau 311 konfigurieren, jeweils einen Kondensator 381. Bei der Zwischenspuleneinheit 330 ist der Kondensator 381 mit dem ersten oder zweiten Spulenverdrahtungsteil 341 oder 342 verbunden, die die seriell-verbundene Spule 370 konfigurieren.
  • Der Kondensator 381 wird in die seriell-verbundene Spule 370 und in einen Leistungszufuhrverdrahtungsteil 382 eingeführt, das parallel zu der seriell-verbundenen Spule 370 ist. Auf ähnliche Weise wie zu dem ersten Spulenverdrahtungsteil 341 oder dem vorstehend beschriebenen wird das Leistungsverdrahtungsteil 382 zu jedem der Substrate 340 und 360 vorgesehen. Wenn die Zwischenspuleneinheit 330 und die zweite Endspuleneinheit 332 verbunden sind, sind die Leistungszufuhrverdrahtungsteile 382 elektrisch miteinander verbunden.
  • Wenn der Kondensator 381 mit der Zwischenspuleneinheit 330 verbunden ist, bildet einzig die Zwischenspuleneinheit 330 eine quasi LC-Schaltung. Auf ähnlich Weise bildet, wenn der Kondensator 381 mit der zweiten Endspuleneinheit 332 verbunden ist, einzig die zweite Endspuleneinheit 332 eine quasi LC-Schaltung aus. Diese Kondensatoren 381 mit Veränderung deren Kapazitäten ermöglicht eine Einstellung der Resonanzfrequenz für jede der Zwischenspuleneinheit 330 und der zweiten Endspuleneinheit 332.
  • Wenn die Zwischenspuleneinheiten 330 miteinander verbunden sind, um eine einzelne seriell-verbundene Spule 370 wie in der fünften Ausführungsform auszubilden, kann der in 32 gezeigte Kondensator 377 verbunden werden nach Ausbilden der seriell-verbundenen Spule 370 und anschließend kann die Resonanzfrequenz eingestellt werden. Mit anderen Worten kann einer oder mehrere Kondensatoren 377 mit einer einzelnen seriell-verbundenen Spule 370 für die Einstellung der Resonanzfrequenz verbunden sein. Allerdings sind die Zwischenspuleneinheiten 330 miteinander in der Einrichtung verbunden, bei der der Direktantriebsroboter 10 eingerichtet ist. Es dauert einige Stunden bis einige Tage für die gegenseitige Verbindung der Zwischenspuleneinheit 330 in der Einrichtung, bei der der Roboter 10 eingerichtet ist, und Einstellen der Resonanzfrequenzen danach. Diesbezüglich wird gemäß der fünften Ausführungsform der Kondensator 381 vorab zu jeder Zwischenspuleneinheit 330 und der zweiten Endspuleneinheit 332 verbunden. Dementsprechend wird die Resonanzfrequenz der Zwischenspuleneinheit 330 oder der zweiten Endspuleneinheit 332 als einzelne Einheit vorab eingestellt. Mit anderen Worten, die Resonanzfrequenzen der Zwischenspuleneinheit 330 und der zweiten Endspuleneinheit 332 werden vorab an einer Einheitsbasis eingestellt. Dadurch müssen lediglich, wenn der Direktantriebsroboter in einer Einrichtung eingerichtet wird, die Zwischenspuleneinheit 330 und die ersten und zweiten Endspuleneinheiten 331 und 332 miteinander verbunden werden, ohne anpassende Einstellung der Resonanzfrequenzen. Bei der in 37 gezeigten fünften Ausführungsform ist, selbst wenn die Anzahl der zu verbindenden Zwischenspuleneinheiten 330 erhöht wird, die Resonanzfrequenz im Wesentlichen stabil.
  • Bei der fünften Ausführungsform enthält die Zwischenspuleneinheit 330 und die zweite Endspuleneinheit 332 jeweils den Kondensator 381 für die Einstellung der Resonanzfrequenz. Somit sind die Resonanzfrequenzen der Zwischenspuleneinheit 330 und der zweiten Endspuleneinheit 332 vorab an einer Einheitsbasis durch die entsprechenden verbundenen Kondensatoren 381 eingestellt. Dadurch gibt es, falls eine Verbindung zwischen der Zwischenspuleneinheit 331 und der zweiten Endspuleneinheit 332 eingerichtet ist, bei der die Resonanzfrequenzen vorab eingestellt werden, kein Bedarf zum Einstellen der Resonanzfrequenzen nach der Verbindung. Demgemäß kann, wenn die Länge der Leistungsübertragungsspule verändert wird, die Resonanzfrequenzen auf einfache Weise eingestellt werden, wodurch die mit der Verbindung verbundene Arbeit vereinfacht werden kann.
  • (Abwandlungen)
  • Beispielsweise müssen die Verdrahtungsteile nicht notwendigerweise aus Kupfer hergestellt werden, sondern können auch aus einem optional ausgewählten elektrisch leitenden Material bestehen. Ferner ist die Form des Leistungsübertragungsspulenzusammenbaus 311 durch lediglich ein Beispiel vorgesehen und kann optional verändert werden.

Claims (15)

  1. Direktantrieb eines Systems , aufweisend: ein Schienenelement (11, 113, 313), ein bewegbares Element (12, 112, 215, 312), das ein durch das Schienenelement (11, 113, 313) gehaltenes und entlang dem Schienenelement (11, 113, 313) bewegbares Bewegungselement (17, 122, 217, 315) und einen durch das Bewegungselement (17, 122, 217, 315) angetriebenen elektrischen Motor (13, 121, 216, 314) aufweist, eine Leistungsübertragungsspule (14, 222), die eine Mehrzahl von Leistungsübertragungsspulensegmenten (19, 40, 401) aufweist, die jeweils aus einer planaren Spule bestehen und jeweils kaskadenartig entlang dem Schienenelement (11, 113, 313) und mit einem Grenzabschnitt (402) zwischen jeweils zwei zueinander benachbarten Leistungsübertragungsspulensegmenten (19, 40, 401) angebracht sind, wobei der hochfrequente Strom zu den Leistungsübertragungsspulensegmenten (19, 40, 401) von einer Leistungsquelle (151, 371) zugeführt wird, eine Leistungsempfangsspule (15, 316), die in dem bewegbaren Element (12, 112, 215, 312) angebracht ist, um zu der Leistungsübertragungsspule (14, 222) über einen Spalt gegenüberzuliegen, wobei die Leistungsempfangsspule (15, 316) als eine planare Spule ausgebildet ist und einen Bereich aufweist, der zu jeder der Leistungsübertragungsspulensegmente (19, 40, 401) gegenüberliegt, und der Bereich der Leistungsempfangsspule (15, 316) ist schmäler als ein Bereich jedes der Leistungsübertragungsspulensegmente (19, 40, 401), wobei eine zu dem Motor (13, 121, 216, 314) einzuspeisende Leistung kontaktlos mittels dem Magnetresonanzprinzip von der Leistungsübertragungsspule (14, 222) zu der Leistungsempfangsspule (15, 316) übertragen wird.
  2. Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 1, wobei das Schienenelement (11, 113, 313) ein Übertragungsseitiges-Substrat (18), auf dem die Leistungsübertragungsspule (14, 222) ausgebildet ist, und ein Halteelement (16, 114, 214) aufweist, das derart konfiguriert ist, dass es mit dem Bewegungselement (17, 122, 217, 315) bewegbar in Eingriff steht, um das Bewegungselement (17, 122, 217, 315) zu halten, und das bewegbare Element (12, 112, 215, 312) ein Empfangsseitiges-Substrat (12A, 141, 233, 234, 312A) aufweist, auf dem die Leistungsempfangsspule (15, 316) ausgebildet ist.
  3. Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 2, wobei das Übertragungsseitige- und das Empfangsseitige-Substrat (12A, 141, 233, 234, 312A, 18) flache Substrate sind, das Schienenelement (11, 113, 313) und das bewegbare Elemente (12, 112, 215, 312) auf dem flachen Substrat (141) ausgebildet sind, das flache Substrat (141) zwei Oberflächen aufweist, wobei die Leistungsübertragungsspule (14, 222) oder die Leistungsempfangsspule (15, 316) auf einer der zwei Oberflächen ausgebildet ist, wobei ein flaches Elektrodenelement (143) entlang der einen der zwei Oberflächen angebracht ist, wobei das flache Substrat (141) als ein dielektrisches Material funktioniert, um einen Kondensator (162, 163) dazwischen auszubilden.
  4. Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 3, wobei das flache Elektrodenelement (143) in eine Mehrzahl von flachen Elektrodenelementen geteilt ist.
  5. Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 2, wobei das Empfangsseitige-Substrat (12A, 141, 233, 234, 312A) aufweist: ein vorderes Substrat (233), das zu einer vorderen Oberfläche des Übertragungsseitigen-Substrats (340, 350, 360) gegenüberliegend positioniert ist, auf dem die Leistungsübertragungsspule (14, 222) ausgebildet ist, und das entlang des Schienenelements (11, 113, 313) bewegbar konfiguriert ist, und ein hinteres Substrat (234), das zu einer hinteren Oberfläche des Übertragungsseitigen-Substrats (340, 350, 360) gegenüberliegend positioniert ist, das unmittelbar nacheinander zu der vorderen Oberfläche positioniert ist, und das entlang dem Schienenelement (11, 113, 313) bewegbar konfiguriert ist, und die Empfangsspule aufweist eine vordere Empfangsspule (231), die auf einer Oberfläche des vorderen Substrats (233) ausgebildet ist, das dem Übertragungsseitigen-Substrat (340, 350, 360) gegenüberliegt, und eine hintere Empfangsspule (232), die auf einer Oberfläche des hinteren Substrats (234) ausgebildet ist, das dem Übertragungsseitigen-Substrat (340, 350, 360) gegenüberliegt.
  6. Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 5, wobei die vordere und hintere Empfangsspule (231, 232) beide aus planaren Spulen bestehen und derart gewickelt sind, dass sie eine spiegelbildliche Beziehung gegenüber dem Übertragungsseitigen-Substrat (340, 350, 360) erzeugen.
  7. Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 2, wobei das Übertragungsseitige-Substrat (340, 350, 360) aufweist zwei Endsubstrate, die jeweils bei deren beiden Endabschnitte positioniert sind, und ein oder mehrere Zwischensubstrate, die zwischen den zwei Endsubstraten positioniert sind, wobei die zwei Endsubstrate und eines der Zwischensubstrate derart konfiguriert sind, dass sie miteinander in Eingriff stehen, um ein einzelnes Übertragungsseitiges-Substrat (340, 350, 360) zu erzeugen, wobei die Übertragungsspule aufweist zwei Endübertragungsspulenabschnitte, die jeweils an den zwei Endsubstraten ausgebildet sind und derart konfiguriert sind, dass sie jeweils als zwei Endabschnitte der Übertragungsspule arbeiten, und ein oder mehrere Zwischenübertragungsspulenabschnitte, die jeweils an einem oder mehreren Zwischensubstraten ausgebildet sind und derart konfiguriert sind, dass sie elektrisch die zwei Endübertragungsspulenabschnitte miteinander verbinden, wobei ein gegenseitiger Eingriff der zwei Endsubstrate und der Zwischensubstrate den zwei Endübertragungsspulenabschnitten und den Zwischenübertragungsspulenabschnitten ermöglicht, derart elektrisch miteinander verbunden zu sein, dass sie ein einzelnes Übertragungsspulensegment erzeugen.
  8. Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 7, wobei das einzelne Übertragungsspulensegment elektrisch mit einem Kondensator (377, 381) bei einem Teil des Segments derart verbunden ist, dass es eine Resonanzfrequenz des einzelnen Übertragungsspulensegments einstellt.
  9. Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 2, wobei jede der Mehrzahl der Leistungsübertragungsspulensegmente (19, 40, 401) durch einfaches oder mehrfaches Wickeln eines Leiters entlang eines länglichen Wicklungsmusters ausgebildet ist, wobei die Leistungsempfangsspule (15, 316) durch einfaches oder mehrfaches Wickeln eines Leiters entlang eines kreisförmigen oder eines quadratischen Wicklungsmusters ausgebildet ist; wobei jedes der Leistungsübertragungsspulensegmente (19, 40, 401) einen Spulenbereich aufweist, der als ein Bereich innerhalb deren äußersten Wicklung jeder der Leistungsübertragungsspulensegmente (19, 40, 401) definiert ist, und die Leistungsempfangsspule (15, 316) einen Spulenbereich aufweist, der den Spulenbereichen der Leistungsübertragungsspulensegmente (19, 40, 401) zugewandt ist und der kleiner als der Bereich innerhalb der äußersten Wicklung des jeweiligen Spulensegments (19, 40, 401) ist.
  10. Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 9, wobei das Übertragungsseitige-Substrat (340, 350, 360) aus einer Mehrzahl von länglichen rechteckigen Übertragungsseitigen-Substraten besteht, auf denen jeweils die Mehrzahl von Leistungsübertragungsspulensegmente (19, 40, 401) ausgebildet ist, die Mehrzahl der Leistungsübertragungsspulensegmente (19, 40, 401) parallel zu der Leistungsquelle (151, 371) verbunden sind.
  11. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung für einen Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung aufweist: ein flaches Substrat (141), ein flaches Spulenelement (142), das an einer der zwei Oberflächen des Substrates (141) angebracht ist, wobei die eine Oberfläche eine vordere Oberfläche ist, ein flaches Elektrodenelement (143), das an der anderen der zwei Oberflächen des Substrats (141) angebracht ist, wobei die andere Oberfläche eine hintere Oberfläche ist, wobei das Elektrodenelement (143) das Substrat (141) mit dem Spulenelement (142) schichtet, um einen Kondensator (162, 163) zu erzeugen.
  12. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung für einen Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 1, aufweisend: eine Leistungsübertragungseinheit, die lagemäßig fixiert ist und die derart konfiguriert ist, dass sie ein Substrat (141) und eine Leistungsübertragungsspule (14, 222) aufweist, die an einer der zwei Oberflächen des Substrats ausgebildet ist, wobei eine Oberfläche eine vordere Oberfläche des Substrats ist, und eine Leistungsempfangseinheit, die entlang der Leistungsübertragungsspule (14, 222) bewegbar ist und derart konfiguriert ist, dass sie i) eine der Leistungsübertragungsspule (14, 222) in einer kontaktlosen Weise an einer vorderen Seite des Substrats gegenüberliegende erste planare Spule, und dass sie ii) eine einer hinteren Seite des Substrats in einer kontaktlosen Weise gegenüberliegende zweite planare Spule aufweist, wobei die Leistungsempfangseinheit eine Leistung von der Leistungsübertragungseinheit aufgrund der dazwischen bewirkten Magnetresonanz empfängt.
  13. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die ersten und zweiten planaren Spulen spiegelbildlich über das Substrat gewickelt sind.
  14. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung für einen Direktantrieb eines Systems nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Zwischenspuleneinheit (330), die ein erstes Laufbuchsenspulenverdrahtungsteil und ein zweites Laufbuchsenspulenverdrahtungsteil aufweist, das parallel zu dem ersten Laufbuchsenspulenverdrahtungsteil ist, eine erste Endspuleneinheit (331), die ein erstes Rückkehrverdrahtungsteil (351) aufweist, das mit einem der zwei Enden der einen oder mehreren Zwischenspuleneinheiten (330) verbunden ist, die derart miteinander verbunden sind, dass die ersten und zweiten Laufbuchsenspulenverdrahtungsteile der Zwischenspuleneinheiten (330) zueinander über das erste Rückkehrverdrahtungsteil (351) verbunden sind, und eine zweite Endspuleneinheit (332), aufweisend ein zweites Rückkehrverdrahtungsteil (361), das zu dem anderen der zwei Enden der einen oder mehreren Zwischenspuleneinheiten (330) verbunden ist, die miteinander derart verbunden sind, dass die ersten und zweiten Laufbuchsenspulenverdrahtungsteile der Zwischenspuleneinheiten (330) miteinander über das zweite Rückkehrverdrahtungsteil (361) verbunden sind, und Leistungszufuhranschlüsse, die bei zwei Enden der einzelnen seriell-verbundenen Spule (370) angebracht sind, die durch gegenseitiges Verbinden des ersten Laufbuchsenspulenverdrahtungsteils, des zweiten Laufbuchsenspulenverdrahtungsteils, des ersten Rückkehrverdrahtungsteils (351) und des zweiten Rückkehrverdrahtungsteils (361) ausgebildet ist und derart konfiguriert ist, dass sie eine Leistung der einzelnen seriell-verbundenen Spule (370) übermittelt.
  15. Drahtlose Leistungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Zwischenspuleneinheiten (330) und die zweite Endspuleneinheit (332) Kondensatoren (381) aufweisen, die derart verbunden sind, dass sie mit der seriell-verbundenen Spule (370) verbunden sind, wobei die Kondensatoren (381) zum Einstellen einer Resonanzfrequenz der magnetischen Resonanz sind.
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