JP2002198238A - Power/signal transmitter for rotary connection - Google Patents

Power/signal transmitter for rotary connection

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JP2002198238A
JP2002198238A JP2000396028A JP2000396028A JP2002198238A JP 2002198238 A JP2002198238 A JP 2002198238A JP 2000396028 A JP2000396028 A JP 2000396028A JP 2000396028 A JP2000396028 A JP 2000396028A JP 2002198238 A JP2002198238 A JP 2002198238A
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JP
Japan
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power
cores
core
rotary connection
signal transmission
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Application number
JP2000396028A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Nakayama
正夫 中山
Hiroyuki Okamoto
博行 岡本
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power/signal transmitter for rotary connection, that can surely perform both power supply and two-way high-speed large-capacity signal transmission, can be simplified in structure, reduced in size, and assembled and adjusted easily. SOLUTION: This power/signal transmitter transmits electric power and signals at a rotary connection. This transmitter is provided with first and second cores 10 and 12, which are made of annular ferromagnetic bodies and arranged in such a way that the cores 10 and 12 face each other, with a clearance in between so as to be allowed to make revolving motions relative to each other, about their center axes, first and second coils 14 and 16 respectively incorporated in the cores 10 and 12 so that the coils 14 and 16 face each other, and electrodes 18 and 20 respectively provided on the facing faces of the cores 10 and 12. Consequently, the transmitter transmits electric power by utilizing the electromagnetic induction between the coils 14 and 16 and bidirectionally transmits signals, by utilizing the capacitive coupling between the electrodes 18 and 20.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転接続部におい
て電力及び信号を伝送する装置に関し、更に詳しく述べ
ると、隙間を介して対向し相対的に回転可能な一対のコ
アにコイルを組み込むと共にコア対向面に電極を設け、
コイル間の電磁結合により電力を伝送し、電極間の容量
結合により信号を伝送する回転接続部の電力・信号伝送
装置に関するものである。この装置は、特に限定される
ものではないが、例えば自走車両の車体側とステアリン
グ側との間での電力供給と双方向の信号伝達に有用であ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for transmitting electric power and a signal at a rotary connection, and more particularly to a device in which a coil is incorporated into a pair of cores which are opposed to each other through a gap and are relatively rotatable. Provide electrodes on the opposite surface,
The present invention relates to a power / signal transmission device of a rotary connection unit that transmits power by electromagnetic coupling between coils and transmits a signal by capacitive coupling between electrodes. This device is not particularly limited, but is useful for, for example, power supply and bidirectional signal transmission between the vehicle body side and the steering side of the self-propelled vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車など自走車両の高級化ある
いは他の車種との差別化等に伴って、操舵系統における
ステアリング側(回転側)と車体側(固定側)との間
で、様々な情報の伝達が行われるようになってきた。そ
のため、ステアリング側にも各種の電子回路や表示装置
等の搭載が試みられており、それらの動作のための電力
は車体側から回転接続部を経てステアリング側に供給し
なければならない。しかも高機能化・多機能化につれて
情報伝達量も増大し、信号伝送の高速化並びに高応答性
能が求められている。例えば、エアバッグはステアリン
グ側に組み込まれていて車体側から制御されるが、適切
なタイミングで迅速且つ確実に作動することが要求され
る。
2. Description of the Related Art In recent years, along with the sophistication of self-propelled vehicles such as automobiles or the differentiation from other types of vehicles, various types of steering systems (steering-side (rotating-side) and body-side (fixed-side) have been used. Information is being transmitted. Therefore, various electronic circuits, display devices, and the like have been mounted on the steering side, and electric power for their operation has to be supplied from the vehicle body side to the steering side via the rotary connection portion. In addition, the amount of information transmission increases as the functions become higher and more multi-functional, and there is a demand for high-speed signal transmission and high response performance. For example, an airbag is installed on a steering side and is controlled from a vehicle body side, but is required to operate quickly and reliably at an appropriate timing.

【0003】このような回転接続部において、電力及び
信号を伝送する技術として様々な方式が開発され使用さ
れている。かつてはスリップリングが使用されていた
が、摺動摩耗などのために信頼性が低い問題があり、現
状ではフレキシブルリードの使用が一般的となってい
る。しかし、フレキシブルリードによる直接的な接続構
造は、リードの引き回しや収納などの問題があって多回
転には対応し難く、また特に信号を多チャンネル化する
場合には広幅のリードが必要となり小型化し難いなどの
問題もある。
In such a rotary connection, various systems have been developed and used as techniques for transmitting power and signals. In the past, slip rings have been used, but there is a problem of low reliability due to sliding wear and the like, and at present, use of flexible leads is common. However, the direct connection structure using flexible leads is difficult to cope with multiple rotations due to problems such as lead routing and storage, and especially in the case of multi-channel signals, a wide lead is required and miniaturization is required. There are also problems such as difficulty.

【0004】そこで電力供給に関しては、近年、隙間を
介して対向し且つ相対的に回転可能な一対の磁気コアに
コイルを組み込んだ構成の回転トランスを使用して、電
磁誘導によって行う方式が提案されている。このような
回転トランスによる電力供給では、高効率化のために矩
形波駆動のスイッチングタイプとし、小型化のために周
波数を高くすることが望ましいが、周波数が高くなるに
つれてコア損失(ヒステリシス損失や渦電流損失等)が
増加するので、現状では数百kHz程度の周波数が最適
とされている。低速・小容量の信号であれば、この回転
トランスを用いて電力伝送波形を振幅変調することで伝
送することは可能である。
In recent years, there has been proposed a method of supplying power by electromagnetic induction using a rotary transformer having a structure in which a coil is incorporated in a pair of magnetic cores which are opposed to each other via a gap and are relatively rotatable. ing. In the power supply by such a rotary transformer, it is desirable to use a rectangular wave drive switching type for high efficiency and to increase the frequency for miniaturization. However, as the frequency increases, core loss (hysteresis loss and eddy Current loss, etc.), a frequency of about several hundred kHz is currently optimal. With a low-speed and small-capacity signal, it is possible to transmit the power transmission waveform by amplitude-modulating the power transmission waveform using the rotary transformer.

【0005】しかし、高速・大容量の信号伝送では、振
幅方向に信号を乗せても復調は困難である。その理由
は、一般に電力供給のためのレベルと信号レベルでは必
要とする安定性や対雑音性などが大きく異なるためであ
る。そこで、電力供給のためのスイッチング波形を、信
号に応じて周波数変調もしくは位相変調し、2次側で復
調して信号を得る方式とすることによって、電力供給用
の回転トランスを高速・大容量の信号伝送にも共用する
方式が提案されている。
However, in high-speed, large-capacity signal transmission, demodulation is difficult even if a signal is applied in the amplitude direction. The reason for this is that the required level of stability and noise immunity generally differ greatly between the power supply level and the signal level. Therefore, the switching waveform for power supply is frequency-modulated or phase-modulated according to the signal, and is demodulated on the secondary side to obtain a signal. A scheme that is also used for signal transmission has been proposed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一般に高速の複数の信
号で変調するには、より高いスイッチング周波数とする
必要があり、その周波数偏倚を大きく設定するほどSN
比(信号対雑音比)は向上する。反面、電力供給の安定
性確保には、周波数偏倚は小さい方が好ましい。このよ
うに、周波数偏倚に関しては相反する関係にあり、電力
伝送と高速・大容量信号伝送の両方の性能を同時に向上
するには限界がある。
Generally, in order to modulate with a plurality of high-speed signals, it is necessary to set a higher switching frequency.
The ratio (signal to noise ratio) is improved. On the other hand, it is preferable that the frequency deviation is small in order to ensure the stability of power supply. As described above, there is a conflicting relationship with respect to the frequency deviation, and there is a limit in simultaneously improving the performances of both power transmission and high-speed / large-capacity signal transmission.

【0007】そこで、電力供給は電磁誘導で行い、信号
伝送は容量結合で行う方式が提案された(特開平5−2
01337号公報参照)。ここでは、電磁誘導を行うコ
ア対の外周側に2重円筒状の対向面を形成してコンデン
サ容量を形成する構成、及び電磁誘導を行うコア対から
離れた外側に同軸的に平行平板状の対向面を形成してコ
ンデンサ容量を形成する構成が開示されている。
Therefore, a system has been proposed in which power is supplied by electromagnetic induction and signal transmission is performed by capacitive coupling (Japanese Patent Laid-Open No. 5-2 / 1993).
01337). Here, a double-cylindrical facing surface is formed on the outer peripheral side of the core pair that performs electromagnetic induction to form a capacitor capacitance, and a coaxial parallel plate-shaped coaxial outer side away from the core pair that performs electromagnetic induction. A configuration in which a facing surface is formed to form a capacitor capacitance is disclosed.

【0008】しかし上記のように、これらは一対のコア
とは別個にコンデンサ容量を形成する部分を有してお
り、そのため構造が複雑化し、大型化するし、僅かな隙
間を介して対向する箇所が複数存在するため組立・調整
も煩瑣となる。
However, as described above, these parts have a portion for forming a capacitor capacitance separately from the pair of cores, so that the structure becomes complicated, the size becomes large, and the portions facing each other with a small gap therebetween are provided. , The assembly and adjustment are complicated.

【0009】本発明の目的は、電力供給と双方向の高速
・大容量信号伝送を確実に行うことができ、構造を簡略
化でき、小型化でき、組立や調整が容易な回転接続部の
電力・信号伝送装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to ensure reliable power supply and bidirectional high-speed and large-capacity signal transmission, simplify the structure, reduce the size, and easily assemble and adjust the power of the rotary connection. -To provide a signal transmission device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、回転接続部に
おいて電力及び信号を伝送する装置であって、環状の強
磁性体からなり隙間を介して互いに対向し且つ中心軸の
周りで相対的な回転動作が許容されるように配置した第
1及び第2のコアと、相対向する位置関係となるように
両コアに組み込んだ第1及び第2のコイルと、両コアの
対向面にそれぞれ設けた電極を具備している。電力は、
強磁性体からなるコアによって磁気的に結合度を高めた
コイル間の電磁誘導により伝送する。他方、信号は、コ
ア同士の対向面に設けられコンデンサを形成している電
極の容量結合により双方向に伝送される。従って本発明
装置は、直流分は伝送不能であるが、周波数が高ければ
高いほど容易に伝送できるので、高速且つ大容量の情報
伝達に適している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an apparatus for transmitting power and signals at a rotary connection, comprising annular ferromagnetic material, opposed to each other through a gap and relatively about a central axis. First and second cores arranged so as to allow a proper rotation operation, first and second coils incorporated in both cores so as to have an opposing positional relationship, and on the opposing surfaces of both cores, respectively. Provided electrodes. The power is
Transmission is performed by electromagnetic induction between coils whose coupling degree is magnetically enhanced by a ferromagnetic core. On the other hand, signals are transmitted bidirectionally by capacitive coupling of electrodes provided on the opposing surfaces of the cores and forming capacitors. Therefore, the device of the present invention is not suitable for high-speed and large-capacity information transmission, since the DC component cannot be transmitted, but can be transmitted more easily as the frequency becomes higher.

【0011】電磁結合及び容量結合を高めるには、軸受
などのガタや対向面の偏心などの精度の許す範囲でコア
対向面の間隙を小さくする必要がある。その点で、本発
明装置では、対向面がコア同士の1箇所のみなので、組
立や調整は容易である。
In order to enhance the electromagnetic coupling and the capacitive coupling, it is necessary to reduce the gap between the core opposing surfaces as far as the accuracy such as the play of the bearing or the eccentricity of the opposing surfaces is allowed. In this regard, in the device of the present invention, the opposing surface is only one location between the cores, so that assembly and adjustment are easy.

【0012】本発明において、コア対向面に設ける電極
は、中心軸の周りを1周することなく、少なくとも1箇
所で不連続になっている(切れている)導体パターンと
するのが好ましい。電極が連続的に全面に配されている
と、1ターンのショートリングとして作動するので電力
伝送の損失が生じるからである。回転軸の周りで閉じて
いなければ周回する電流は流れず、損失は発生しないの
で、対向面積に影響を及ぼさない程度の僅かなスリット
状の絶縁部分を設けるのがよい。
In the present invention, it is preferable that the electrode provided on the core-facing surface is a conductor pattern that is discontinuous (cut) in at least one place without making one round around the central axis. This is because, if the electrodes are continuously arranged on the entire surface, the electrodes operate as a one-turn short ring, so that power transmission loss occurs. If not closed around the rotation axis, no circulating current flows and no loss occurs. Therefore, it is preferable to provide a slight slit-shaped insulating portion that does not affect the facing area.

【0013】第1のコア及び第2のコアを、比抵抗が1
4 Ω・cm程度以上のフェライト材(例えばNi−Zn
系フェライトなど)で構成する場合には、コア表面に直
接導体層を付着することで電極を形成できる。導体層の
形成には、スパッタリング、蒸着などの薄膜形成方法や
メッキ法が使用できる。メタルマスクなどを用いて選択
的に導体層を形成することにより所望のパターンとする
ことができるし、あるいは全面に導体層を形成した後に
物理的・化学的エッチングにより所望のパターンとする
こともできる。その他、スクリーン印刷などで、あるい
はマスキングを施して、導電性塗料を塗布する方法、パ
ターン化した金属箔を接着する方法などもある。
The first core and the second core have a specific resistance of 1
0 4 Ω · cm equal to or greater than about ferrite material (for example, Ni-Zn
In the case of using a ferrite, an electrode can be formed by directly attaching a conductor layer to the core surface. For the formation of the conductor layer, a thin film forming method such as sputtering or vapor deposition or a plating method can be used. A desired pattern can be formed by selectively forming a conductor layer using a metal mask or the like, or a desired pattern can be formed by physical / chemical etching after forming a conductor layer on the entire surface. . In addition, there are a method of applying a conductive paint by screen printing or the like, or applying a mask, and a method of bonding a patterned metal foil.

【0014】第1のコア及び第2のコアが、比抵抗の低
い磁性材料からなる場合には、コア表面に絶縁層を設
け、該絶縁層上に導体層を付着することで電極を形成す
る。勿論、その構成は、比抵抗が高い磁性材料からなる
場合にも適用可能である。絶縁層の形成は、導体層形成
の場合と同様、スパッタリングや絶縁性塗料の塗布、絶
縁フィルムの貼着などの方法が使用できる。
When the first core and the second core are made of a magnetic material having a low specific resistance, an insulating layer is provided on the surface of the core, and an electrode is formed by attaching a conductive layer on the insulating layer. . Of course, the configuration is also applicable to a case where the magnetic material has a high specific resistance. As in the case of the formation of the conductor layer, a method such as sputtering, application of an insulating paint, and adhesion of an insulating film can be used for forming the insulating layer.

【0015】本発明装置で用いる電極としては、特に、
絶縁フィルムに接着されているパターン化された金属箔
が好ましい。例えば、予め薄いプラスチックフィルムの
全面に金属箔が貼着されているものを、マスキングを施
して化学的エッチングを行うことによって金属箔のみを
パターン化して電極とする。絶縁フィルムの面をコア対
向面に貼り付けることにより、コアから絶縁された電極
が得られる。
The electrodes used in the apparatus of the present invention are, in particular,
Preferred is a patterned metal foil adhered to an insulating film. For example, an electrode in which a metal foil is pasted on the entire surface of a thin plastic film in advance is masked and chemically etched to pattern only the metal foil to form an electrode. By attaching the surface of the insulating film to the core facing surface, an electrode insulated from the core is obtained.

【0016】また、本発明においては、第1及び第2の
コアの対向面が、回転軸に対して垂直な平面でもよい
し、回転軸に対して平行な円筒面でもよいが、回転軸に
対して傾斜した円錐台状の面としてもよい。傾斜した円
錐台状の面とすると、コア対向面の面積を拡大でき、コ
ンデンサ容量を大きくできる利点が生じる。
In the present invention, the opposing surfaces of the first and second cores may be planes perpendicular to the rotation axis or cylindrical surfaces parallel to the rotation axis. The surface may be a truncated conical surface that is inclined with respect to the surface. The use of the inclined frustoconical surface has the advantage that the area of the core-facing surface can be increased and the capacitance of the capacitor can be increased.

【0017】[0017]

【実施例】図1は本発明に係る回転接続部の電力・信号
伝送装置の一実施例を示す説明図であり、Aは分離した
状態での外観を、Bは縦断面を、Cはコア対向面を、そ
れぞれ示している。本装置は、円環状の強磁性体からな
り隙間を介して互いに対向し且つ中心軸o−oの周りで
相対的な回転動作が許容されるように配置した第1のコ
ア10及び第2のコア12と、相対向する位置関係とな
るように両コアに組み込んだ第1のコイル14及び第2
のコイル16と、両コアの対向面にそれぞれ形成した電
極18,20を具備している。例えば自走車両のステア
リング装置に組み込む場合には、一方(例えば第1のコ
ア10)を車体側(固定側)に、他方(例えば第2のコ
ア12)をステアリング側(回転側)に設置する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a power / signal transmission device of a rotary connection portion according to the present invention, wherein A is an external appearance in a separated state, B is a longitudinal section, and C is a core The facing surfaces are shown respectively. The present device includes a first core 10 and a second core 10 which are formed of an annular ferromagnetic material, are opposed to each other via a gap, and are arranged so as to allow a relative rotation operation about a central axis oo. The first coil 14 and the second coil 14 incorporated in both cores so as to have a positional relationship facing each other with the core 12.
And the electrodes 18 and 20 formed on the opposing surfaces of both cores, respectively. For example, when incorporated into a steering device of a self-propelled vehicle, one (eg, first core 10) is installed on the vehicle body side (fixed side), and the other (eg, second core 12) is installed on the steering side (rotation side). .

【0018】電力は、強磁性体からなる第1及び第2の
コア10,12によって磁気的な結合度を高めた第1及
び第2のコイル14,16間の電磁誘導により伝送す
る。他方、信号は、コア同士の対向面に設けられコンデ
ンサを形成している電極18,20の容量結合により双
方向に伝送される。
Electric power is transmitted by electromagnetic induction between the first and second coils 14 and 16 whose magnetic coupling is enhanced by the first and second cores 10 and 12 made of ferromagnetic material. On the other hand, the signal is transmitted bidirectionally by capacitive coupling between the electrodes 18 and 20 provided on the opposing surfaces of the cores and forming a capacitor.

【0019】第1のコア10及び第2のコア12は、例
えばNi−Zn系などの軟磁性フェライト材からなり、
概略ほぼ平板円環状で、半径方向断面がほぼU型をなし
ており、それによってコア対向面に円環状の溝22が形
成されている同一の形状である。第1のコア10と第2
のコア12の各溝22に、予め円環状に所定回数巻き回
した第1のコイル14と第2のコイル16を、それぞれ
埋設する。ここで両コイルは樹脂で固めた構造などがよ
い。
The first core 10 and the second core 12 are made of, for example, a soft magnetic ferrite material such as a Ni—Zn system.
It has substantially the same shape with a substantially flat ring shape and a substantially U-shaped cross section in the radial direction, whereby a ring-shaped groove 22 is formed on the core facing surface. First core 10 and second core
The first coil 14 and the second coil 16, which have been wound in a ring a predetermined number of times in advance, are embedded in the respective grooves 22 of the core 12. Here, it is preferable that both coils have a structure of being solidified with resin.

【0020】また第1のコア10と第2のコア12のコ
ア対向面(溝22を除く内周側と外周側の平面)に電極
18,20を形成する。これらの電極18,20は、中
心軸o−oの周りを1周することなく少なくとも1箇所
で不連続になっている導体パターンからなる。不連続部
24は、対向面積に影響が僅少な程度のスリット状の無
導体部分である。図1の例では1箇所であるが、複数箇
所設けてもよいし、外周側と内周側で同じ位置となる必
要はない。なお、図1のAでは、電極形状を明瞭にする
ために、導体パターンに斜線を付して表している。導体
パターンは、回転軸の周りで閉じていないので、周回す
る電流は流れず、損失は発生しない。
Electrodes 18 and 20 are formed on the core facing surfaces of the first core 10 and the second core 12 (the inner and outer peripheral planes excluding the groove 22). These electrodes 18 and 20 are formed of a conductor pattern that is discontinuous at at least one location without making one round around the central axis oo. The discontinuous portion 24 is a slit-shaped non-conductive portion that has little effect on the facing area. Although one location is provided in the example of FIG. 1, a plurality of locations may be provided, and it is not necessary that the outer peripheral side and the inner peripheral side have the same position. In FIG. 1A, the conductor pattern is hatched for clarity of the electrode shape. Since the conductor pattern is not closed around the rotation axis, no circulating current flows and no loss occurs.

【0021】第1のコア10及び第2のコア12が、N
i−Zn系フェライトなど比抵抗が104 Ω・cm程度以
上の材料の場合には、コア表面に直接スパッタリングや
蒸着により導体層を付着することで電極を形成できる。
メタルマスクを用いて選択的に形成するか、あるいは全
面に導体層を形成した後に化学的エッチングすることに
より、所望の導体パターンとする。その他、スクリーン
印刷、あるいはマスキングを施して導電性塗料を塗布し
乾燥、あるいは焼き付ける方法などでもよい。
The first core 10 and the second core 12 are N
In the case of a material having a specific resistance of about 10 4 Ω · cm or more such as i-Zn ferrite, an electrode can be formed by directly attaching a conductor layer to the core surface by sputtering or vapor deposition.
A desired conductor pattern is obtained by selectively forming the conductor pattern using a metal mask or by chemically etching after forming a conductor layer on the entire surface. In addition, a method of applying a conductive paint by screen printing or masking, drying, or baking may be used.

【0022】第1及び第2のコアが比抵抗の低い磁性材
料からなる場合には、コア表面に絶縁層を設け、該絶縁
層上に上記と同様にして電極を形成する。勿論この方法
は、第1及び第2のコアが比抵抗の高い磁性材料からな
る場合にも適用できる。
When the first and second cores are made of a magnetic material having a low specific resistance, an insulating layer is provided on the core surface, and electrodes are formed on the insulating layer in the same manner as described above. Of course, this method can also be applied when the first and second cores are made of a magnetic material having a high specific resistance.

【0023】図2は本発明の他の実施例を示す縦断面図
である。本装置も、円環状の強磁性体からなり隙間を介
して互いに対向し且つ中心軸の周りで相対的な回転動作
が許容されるように配置した第1のコア30及び第2の
コア32と、相対向する位置関係となるように両方のコ
ア30,32に組み込んだ第1のコイル34及び第2の
コイル36と、両コアの対向面にそれぞれ形成した電極
を具備している。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the present invention. The present device also includes a first core 30 and a second core 32 which are made of an annular ferromagnetic material, are opposed to each other through a gap, and are arranged so as to allow relative rotation about a central axis. A first coil 34 and a second coil 36 incorporated in both cores 30 and 32 so as to have a mutually opposing positional relationship, and electrodes formed on opposing surfaces of both cores.

【0024】第1のコア30及び第2のコア32は、半
径方向断面がほぼL型をなし、それらが僅かな間隙を介
するように組み合わせる。従って、コア対向面(符号3
7で示す)は回転軸o−oに平行な円筒面となる。両方
のコア30,32のL型の角部にコイル34,36を装
着する。コア対向面37には、前記と同様の方法で電極
を設ける。この構造は、半径方向の寸法が短い場合で
も、軸方向の寸法を長くできれば、コア対向面を広くで
き必要な容量が得られるので、そのような設置状況の場
合には有効な構造である。
The first core 30 and the second core 32 are combined so that they have a substantially L-shaped cross section in the radial direction, and have a small gap therebetween. Therefore, the core facing surface (reference numeral 3)
7) is a cylindrical surface parallel to the rotation axis oo. The coils 34, 36 are mounted on the L-shaped corners of both cores 30, 32. An electrode is provided on the core facing surface 37 in the same manner as described above. This structure is effective in such an installation situation, even if the dimension in the radial direction is short, if the dimension in the axial direction can be increased, the core facing surface can be widened and the required capacity can be obtained.

【0025】図3は本発明の更に他の実施例を示す縦断
面図である。本装置も、基本的には上記の各実施例と同
様であり、円環状の強磁性体からなり隙間を介して互い
に対向し且つ中心軸の周りで相対的な回転動作が許容さ
れるように配置した第1のコア40及び第2のコア42
と、相対向する位置関係となるように両コアに組み込ん
だ第1のコイル44及び第2のコイル46と、両コアの
対向面にそれぞれ形成した電極を具備している。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the present invention. This device is also basically the same as each of the above embodiments, and is made of an annular ferromagnetic material so that they oppose each other via a gap and allow relative rotation about the central axis. First core 40 and second core 42 arranged
, A first coil 44 and a second coil 46 incorporated in both cores so as to be opposed to each other, and electrodes formed on the opposing surfaces of both cores.

【0026】この例では、第1のコア40及び第2のコ
ア42のコア対向面47は、回転軸o−oに対して傾斜
した面(円錐台状の面及び逆円錐台状の面)である。半
径方向の断面で見たときに中央部に段差状の窪み(この
窪みは円周状に形成されている)があり、その窪みにコ
イル44,46が装着される。コア対向面37には、前
記と同様の方法で電極を設ける。この構造は、半径方向
及び軸方向の寸法を両方ともある程度確保できる場合
に、斜面となっていることでコア対向面が広くなり、必
要な容量を確保できる。
In this example, the core facing surfaces 47 of the first core 40 and the second core 42 are inclined with respect to the rotation axis oo (a truncated conical surface and an inverted truncated conical surface). It is. When viewed in a radial cross section, there is a step-shaped recess at the center (this recess is formed in a circumferential shape), and the coils 44 and 46 are mounted in the recess. An electrode is provided on the core facing surface 37 in the same manner as described above. In this structure, when the dimensions in both the radial direction and the axial direction can be secured to some extent, the slope makes the core-facing surface wider, and the required capacity can be secured.

【0027】図4は、本発明の他の実施例の分解斜視図
である。第1及び第2のコアやコイルは、図1と同様で
あってよいため、説明を簡略化するため対応する部材・
部分に同一符号を付す。電極50は、絶縁フィルム52
上に接着されているパターン化された金属箔54からな
る。フレキシブル印刷回路シートのように、予め薄いプ
ラスチック絶縁フィルムの全面に金属箔が接着されてい
るものを、選択的な化学的エッチングによって余分な部
分を除去し金属箔のみをパターン化する。そして、図5
のBに示すように、絶縁フィルム52の面をコア対向面
に接着剤を用いて貼り付けることで絶縁された電極が得
られる。この方法によれば、コア対向面全体(埋設した
コイル上も含めて)に電極が形成できる。また、取り扱
い易いこと、及びコア材料を問わない(比抵抗値に無関
係)こと、電極面積を広くとれること、などの利点があ
る。
FIG. 4 is an exploded perspective view of another embodiment of the present invention. The first and second cores and coils may be the same as those in FIG.
Parts are given the same reference numerals. The electrode 50 is an insulating film 52
Consists of a patterned metal foil 54 adhered thereon. A thin plastic insulating film, such as a flexible printed circuit sheet, in which a metal foil is previously adhered to the entire surface, is selectively removed by chemical etching to remove an excess portion and pattern only the metal foil. And FIG.
As shown in (B), an insulated electrode is obtained by attaching the surface of the insulating film 52 to the core facing surface using an adhesive. According to this method, electrodes can be formed on the entire core facing surface (including on the embedded coil). In addition, there are advantages such as easy handling, irrespective of the core material (irrespective of the specific resistance value), and a wide electrode area.

【0028】ここでは図5のAに示すように、外周縁か
ら内周側へ、逆に内周縁から外周側へ、半径方向に延び
るスリット状の無電極部56を交互に多数形成してい
る。1箇所のみ金属箔が完全に切り離されているスリッ
ト状の不連続部(絶縁部)58を形成している。このよ
うなパターンにすると、中心軸の周りで周回する電流の
流れが阻害され損失の低減に有効であり、しかも電極と
外部回路との接続は1箇所のみでよいため接続作業が容
易となる。
Here, as shown in FIG. 5A, a large number of slit-like electrodeless portions 56 extending in the radial direction are formed alternately from the outer peripheral edge to the inner peripheral side, and conversely, from the inner peripheral edge to the outer peripheral side. . A slit-shaped discontinuous portion (insulating portion) 58 from which the metal foil is completely cut off at only one location is formed. With such a pattern, the flow of the current circulating around the central axis is obstructed, which is effective in reducing the loss. In addition, since only one connection between the electrode and the external circuit is required, the connection work becomes easy.

【0029】図6は、本発明装置を使用した電力伝送及
び信号伝送の回路例を示している。電力伝送は、固定側
の発振回路60によって生成した交流波形(矩形波形)
を電力増幅回路61により増幅し一次コイルに交流電流
を流す。この電流に比例した磁束をコアで二次側に導
き、回転側の二次コイルに上記磁束の変化に応じた起電
力を誘起させ、これを整流平滑回路により直流に戻す。
この一次コイル、コア、二次コイルによるトランスTの
部分が、本発明装置の一部によって構成される。
FIG. 6 shows a circuit example of power transmission and signal transmission using the device of the present invention. The power transmission is performed using an AC waveform (rectangular waveform) generated by the fixed-side oscillation circuit 60.
Is amplified by the power amplifying circuit 61 and an alternating current flows through the primary coil. A magnetic flux proportional to this current is guided to the secondary side by the core, and an electromotive force corresponding to the change of the magnetic flux is induced in the secondary coil on the rotating side, and this is returned to DC by the rectifying and smoothing circuit.
The part of the transformer T including the primary coil, the core, and the secondary coil is configured by a part of the device of the present invention.

【0030】信号伝送は、複数の信号をマルチプレクサ
回路70及びエンコーダ回路71によりシリアル信号に
変換して増幅器72を駆動し、電極同士の間の容量結合
で一方から他方へ伝達し、その際の損失を補完するよう
に信号増幅器73で所定の信号レベルまで増幅し、デコ
ーダ回路74及びデマルチプレクサ回路75によって複
数の信号を再生する。同一の回路構成を2組設置するこ
とによって、固定側と回転側で双方向に信号を伝達する
ことが可能である。電極によるコンデンサCの部分が、
本発明装置によって構成される。図1〜図3に示すよう
に、2対の電極が設けられている場合には、一方の電極
対を固定側から回転側への信号伝送に、他方の電極対を
固定側から回転側への信号伝送に、というように使い分
けることができる。あるいは、共通に接続して1対の電
極としてもよい。その時には、それぞれ周波数を変えた
り、時分割して異なるタイミングで信号を送ることで、
多重化することが可能である。回転側の回路を駆動する
電力は、上記のような方式で固定側から供給できる。従
って、回転軸を中心に相対的に回転する部材間で自由に
回転しながら電力伝送及び双方向信号伝送が可能とな
る。
In signal transmission, a plurality of signals are converted into serial signals by a multiplexer circuit 70 and an encoder circuit 71 to drive an amplifier 72, and are transmitted from one to the other by capacitive coupling between electrodes. Is amplified to a predetermined signal level by the signal amplifier 73 so as to complement the above, and a plurality of signals are reproduced by the decoder circuit 74 and the demultiplexer circuit 75. By installing two sets of the same circuit configuration, it is possible to transmit signals bidirectionally on the fixed side and the rotating side. The part of the capacitor C by the electrode
It is constituted by the device of the present invention. As shown in FIGS. 1 to 3, when two pairs of electrodes are provided, one electrode pair is used for signal transmission from the fixed side to the rotation side, and the other electrode pair is used for transmission from the fixed side to the rotation side. For signal transmission. Alternatively, they may be connected in common to form a pair of electrodes. At that time, by changing the frequency or sending signals at different timing in time division,
It is possible to multiplex. The electric power for driving the circuit on the rotating side can be supplied from the fixed side in the manner described above. Therefore, power transmission and bidirectional signal transmission can be performed while freely rotating between members that relatively rotate about the rotation axis.

【0031】以上、本発明の好ましい実施例について詳
述したが、本発明は係る構成のみに限られるものでない
ことは言うまでもない。コアの形状、コア対向面の形
状、コイルの設置状況、電極の形状等は、使用状態など
に応じて適宜変更してよい。一方のコアと他方のコア
は、相対的な回転が可能な状態で用いられるもので、一
方が固定の場合のみならず、両方とも固定あるいは両方
とも回転の状況でも設置可能である。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, it is needless to say that the present invention is not limited to this configuration. The shape of the core, the shape of the core-facing surface, the installation state of the coil, the shape of the electrode, and the like may be appropriately changed depending on the use state and the like. One core and the other core are used in a state where relative rotation is possible, and can be installed not only when one is fixed, but also when both are fixed or both are rotated.

【0032】本発明装置を自動車のステアリング装置に
適用すると、ステアリングの回転の自由度を保持したま
まで、双方向の信号伝送が可能となり、特に速やかな応
答性が要求されるエアバック信号やシフト信号等の伝達
は容量結合で高い周波数の搬送波によって伝達されるの
で、容易に要求される性能を満たす事が可能となる。高
い周波数の搬送波が使用可能となるので、速やかな応答
性以外にも多量の情報伝送が可能となり、例えばステア
リング上に液晶ディスプレイ等を設置して種々の情報を
表示することも可能となる。例えば、エアバッグ装置の
場合には、ステアリング側にエアバッグ用の大容量コン
デンサを組み込み、該大容量コンデンサにコイル間の電
磁結合により伝送した電力を充電しておき、電極間の容
量結合により伝送するトリガ信号によって放電するよう
に構成すれば、エアバッグを所定のタイミングで確実に
作動させることができる。
When the device of the present invention is applied to a steering device of an automobile, bidirectional signal transmission is possible while maintaining the degree of freedom of steering rotation, and in particular, airbag signals and shifts requiring quick response are required. Since the transmission of signals and the like is transmitted by a high frequency carrier wave by capacitive coupling, it is possible to easily satisfy the required performance. Since a carrier wave having a high frequency can be used, a large amount of information can be transmitted in addition to quick response, and for example, various information can be displayed by installing a liquid crystal display or the like on a steering wheel. For example, in the case of an airbag device, a large-capacity capacitor for an airbag is incorporated on the steering side, the power transmitted by electromagnetic coupling between the coils is charged in the large-capacity capacitor, and the electric power is transmitted by capacitive coupling between the electrodes. If the airbag is configured to be discharged by the trigger signal, the airbag can be reliably operated at a predetermined timing.

【0033】他の例としては、電気自動車等の無接点充
電コネクタに適用すれば、単に充電電力を供給するに止
まらず、例えばインテリジェント化されたバッテリの充
放電状態を双方向で通信し最適な充電を行ったり、更に
自動車自体に蓄積された諸情報(例えば自動車の各部の
センサの情報やタコグラフ情報など)を充電時に速やか
に取得して整備情報とすることも可能となる。
As another example, if the present invention is applied to a contactless charging connector of an electric vehicle or the like, it is not limited to simply supplying charging power. It is also possible to perform charging, and also to quickly acquire various information (for example, sensor information of each part of the vehicle, tachograph information, etc.) stored in the vehicle itself at the time of charging and use the information as maintenance information.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明は上記のように構成した回転接続
部の電力・信号伝送装置であるから、電力供給と双方向
の高速・大容量信号伝送を確実に行うことができ、構造
を簡略化でき、小型化でき、組立や調整が容易となる
し、機械的接続の場合のような雑音や摺動摩耗などもな
いため信頼性も高い。また、信号伝送には容量結合で高
い周波数の搬送波が使用できるので、応答性が極めて良
好で、しかも多量の情報伝送が可能となる。
Since the present invention is a power / signal transmission device of a rotary connection part configured as described above, power supply and bidirectional high-speed / large-capacity signal transmission can be reliably performed, and the structure is simplified. It is easy to assemble and adjust, and has high reliability because there is no noise or sliding wear as in the case of mechanical connection. Further, since a high-frequency carrier wave can be used for signal transmission due to capacitive coupling, responsiveness is very good, and a large amount of information can be transmitted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る回転接続部の電力・信号伝送装置
の一実施例を示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a power / signal transmission device of a rotary connection unit according to the present invention.

【図2】本発明の他の実施例を示す縦断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の更に他の実施例を示す縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例を示す分解斜視図。FIG. 4 is an exploded perspective view showing another embodiment of the present invention.

【図5】その電極形状及びコア取付状態の説明図。FIG. 5 is an explanatory view of the electrode shape and the core mounting state.

【図6】本発明装置を使用した電力伝送及び信号伝送の
回路例の説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a circuit example of power transmission and signal transmission using the device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 第1のコア 12 第2のコア 14 第1のコイル 16 第2のコイル 18,20 電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 1st core 12 2nd core 14 1st coil 16 2nd coil 18, 20 Electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転接続部において電力及び信号を伝送
する装置であって、環状の強磁性体からなり隙間を介し
て互いに対向し且つ中心軸の周りで相対的な回転動作が
許容されるように配置した第1及び第2のコアと、相対
向する位置関係となるように両コアに組み込んだ第1及
び第2のコイルと、両コアの対向面にそれぞれ設けた電
極を具備し、コイル間の電磁誘導により電力を伝送し、
両電極間の容量結合により信号を伝送するようにしたこ
とを特徴とする回転接続部の電力・信号伝送装置。
1. A device for transmitting power and a signal at a rotary connection part, comprising a ring-shaped ferromagnetic material, opposed to each other via a gap, and allowing relative rotation about a central axis. The first and second cores arranged in the first and second cores, the first and second coils incorporated in the two cores such that the first and second coils have an opposing positional relationship, and electrodes provided on the opposing surfaces of the two cores, Power is transmitted by electromagnetic induction between
A power / signal transmission device for a rotary connection, wherein a signal is transmitted by capacitive coupling between both electrodes.
【請求項2】 コア対向面に設ける電極は、中心軸の周
りを1周することなく少なくとも1箇所で不連続になっ
ている導体パターンからなる請求項1記載の回転接続部
の電力・信号伝送装置。
2. The power / signal transmission of a rotary connection according to claim 1, wherein the electrode provided on the core facing surface is made of a conductor pattern that is discontinuous at least at one position without making a circuit around the central axis. apparatus.
【請求項3】 第1及び第2のコアは、比抵抗が104
Ω・cm以上のフェライト材からなり、電極はコア表面に
直接形成した導体層からなる請求項1又は2記載の回転
接続部の電力・信号伝送装置。
3. The first and second cores have a specific resistance of 10 4.
3. The power / signal transmission device for a rotary connection according to claim 1, wherein the electrode is formed of a conductor layer directly formed on the surface of the core.
【請求項4】 電極が、絶縁フィルムに接着されている
パターン化された金属箔からなり、前記絶縁フィルムが
コア対向面に貼り付けられている請求項2記載の回転接
続部の電力・信号伝送装置。
4. The power / signal transmission of a rotary connection according to claim 2, wherein the electrode is made of a patterned metal foil adhered to an insulating film, and the insulating film is attached to a surface facing the core. apparatus.
【請求項5】 第1及び第2のコアの対向面が、回転軸
に対して傾斜した円錐台状の面である請求項1乃至4の
いずれかに記載の回転接続部の電力・信号伝送装置。
5. The power / signal transmission of the rotary connection according to claim 1, wherein the opposing surfaces of the first and second cores are frustoconical surfaces inclined with respect to the rotation axis. apparatus.
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