JP2007088011A - Transformer for noncontact power feed - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶や半導体製造装置用の真空または清浄空間内のアクチュエータあるいはセンサー等の電機品に高周波変圧器により給電する非接触給電用変圧器に関する。 The present invention relates to a non-contact power supply transformer for supplying electric power to an electrical device such as an actuator or a sensor in a vacuum or clean space for a liquid crystal or semiconductor manufacturing apparatus using a high frequency transformer.
従来、移動体への給電、あるいはコネクタの着脱が頻繁に発生する電機品への給電には、高周波電源の電力を高周波変圧器によって電送する非接触給電の技術が開発されている。
例えば、この種の非接触給電の変圧器による技術として、電磁誘導型コネクタが提案されている(特許文献1を参照)。
図3は、第1従来技術を示す特許文献1記載の電磁誘導型コネクタの側断面図である。11は1次コア、12は1次コイル、21は2次コア、22は2次コイル、31はゴムカバー、34は電磁遮蔽部材、35はケースである。
図3において、電磁誘導型コネクタは、1次コイル12を巻装した1次コア11を有する1次コイルユニットM1と、2次コイル22を巻装した2次コア21を有すると2次コイルユニットM2とで構成されている。両コイルユニットM1とM2の何れか一方を固定体側に、他方を移動体側になるようにギャップを設けて対向配置すると共に、一方から他方に電力の供給を行うようにしている。また、該コネクタの着脱時に、変圧器の1次側コア11やコイル12、遮蔽部材34、ケース35あるいは絶縁処理のための表面層などが損傷を受けないように、これらの部材の表面を伸縮可能なシート部材としてのゴムカバー31で覆う構成にしている。さらに、1次コイルユニットM1と2次コイルユニットM2間の芯合わせをする凸部51と凹部52を設けた調芯機構が設けられている。なお、42は円筒壁、46は側壁である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a non-contact power feeding technique in which power of a high frequency power source is transmitted by a high frequency transformer has been developed for power feeding to a moving body or power feeding to an electrical appliance in which connectors are frequently attached and detached.
For example, an electromagnetic induction type connector has been proposed as a technique using this type of contactless power supply transformer (see Patent Document 1).
FIG. 3 is a cross-sectional side view of an electromagnetic induction type connector described in Patent Document 1 showing the first prior art. 11 is a primary core, 12 is a primary coil, 21 is a secondary core, 22 is a secondary coil, 31 is a rubber cover, 34 is an electromagnetic shielding member, and 35 is a case.
3, the electromagnetic induction type connector has a primary coil unit M1 having a
また、図4は、第2従来技術を示す電磁誘導型コネクタの側断面図であり、特許文献1の先行技術に記載されたものである。
図4において、コネクタは、1次コイルユニットM1と2次コイルユニットM2とで構成されており、1次コア11の円柱体11A近傍と、2次コア21の円筒壁21Aの開口縁部近傍にそれぞれ永久磁石40が設けられており、永久磁石40の吸引力により変圧器の1次側と2次側が近接して接合されるようになっているものもある。
In FIG. 4, the connector is composed of a primary coil unit M1 and a secondary coil unit M2, and in the vicinity of the
従来技術で示された高周波変圧器の類のコネクタでは、大気中での使用が前提となっているため、クリーンまたは真空環境で使用できるような発塵とアウトガスを考慮した設計になっておらず、環境性、保守性の面を考慮すると液晶や半導体製造装置用の真空または清浄空間内の電機品に適用することは困難であった。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、発塵とアウトガス放出を極力抑え、クリーンまたは真空環境でも使用することができる非接触給電用変圧器を提供することを目的とする。
The connectors of the high-frequency transformer type shown in the prior art are assumed to be used in the atmosphere, so they are not designed for dust generation and outgas that can be used in a clean or vacuum environment. Considering the environmental and maintainability aspects, it has been difficult to apply to electrical equipment in a vacuum or clean space for liquid crystal and semiconductor manufacturing equipment.
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a contactless power supply transformer that can suppress dust generation and outgas emission as much as possible and can be used in a clean or vacuum environment.
上記問題を解決するために、請求項1の発明は、1次コイルを巻装したコアを有する1次側と2次コイルを巻装したコアを有する2次側の何れか一方を固定体側に、他方を移動体側になるようにギャップを設けて対向配置し、一方から他方に電力の供給を行う非接触給電用変圧器において、前記1次側のコアと前記2次側のコアのギャップ対向面側の何れか一方に、給電の有無に関係なく前記ギャップの間隔を一定に保持するための突起を設けてあり、前記コア及び前記突起並びに前記コイルの外周面を、アウトガスあるいは発塵等を抑えるようにキャンシール、フッ素樹脂またはTiNコーティングで覆うように構成してあり、クリーン環境または真空環境対応の変圧器としたことを特徴としている。
また、請求項2の発明は、請求項1記載の非接触給電用変圧器において、前記突起はカプトン(登録商標)またはカルレッツ(登録商標)の部材で構成されたことを特徴としている。
また、請求項3の発明は、請求項1記載の非接触給電用変圧器において、給電時に該変圧器の電磁吸引力を相殺するように、前記1次側と前記2次側の相対する部位にそれぞれ永久磁石を設け、該磁石の同極どうしを対面して配置したことを特徴としている。
さらに、請求項4の発明は、請求項1または3に記載の非接触給電用変圧器において、該変圧器の1次側と2次側の何れか一方を2個配置し、他方の変圧器を一方の変圧器の間にギャップを介して挟み込むように設けたことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is directed to either the primary side having a core wound with a primary coil or the secondary side having a core wound with a secondary coil on the fixed body side. In the non-contact power supply transformer in which a gap is provided so that the other is on the moving body side and power is supplied from one to the other, the gap between the primary core and the secondary core is opposed to the gap. Protrusions are provided on either side of the surface to keep the gap gap constant regardless of whether power is supplied or not, and the outer surfaces of the core, the protrusions, and the coil are outgassed or dusted. It is configured to be covered with a can seal, a fluororesin, or a TiN coating so as to suppress, and is characterized by being a transformer for a clean environment or a vacuum environment.
According to a second aspect of the present invention, in the contactless power supply transformer according to the first aspect, the protrusion is formed of a member of Kapton (registered trademark) or Kalrez (registered trademark).
The invention according to claim 3 is the contactless power supply transformer according to claim 1, wherein the primary side and the secondary side are opposed to each other so as to cancel the electromagnetic attractive force of the transformer during power supply. Each is provided with a permanent magnet, and the same poles of the magnets are arranged facing each other.
Further, the invention according to claim 4 is the contactless power supply transformer according to claim 1 or 3, wherein two of either the primary side or the secondary side of the transformer are arranged, and the other transformer Is provided so as to be sandwiched between one transformer through a gap.
請求項1および請求項2に記載の発明によると、変圧器の正対する接触面の面積と接触圧を小さくすることができる。このため発塵あるいはアウトガス放出が抑えられ、長寿命が期待できる。
請求項3に記載の発明によると、変圧器の1次側と2次側が直接接触しないため、接触による発塵あるいはアウトガス放出は無く、高クリーン度の環境を実現できる。
さらに請求項4の発明は、変圧器による電磁力を相殺するため、精密な機構を歪ませることがなく高精度の機構に適用できる。
以上の発明によって、液晶や半導体製造装置用の真空または清浄空間内のアクチュエータやセンサ等の電機品に、クリーン度および真空度をほとんど低下させることなく、給電することができる。
According to invention of Claim 1 and Claim 2, the area and contact pressure of the contact surface which a transformer opposes can be made small. For this reason, dust generation or outgas emission is suppressed, and a long life can be expected.
According to the third aspect of the present invention, since the primary side and the secondary side of the transformer are not in direct contact, there is no dust generation or outgas emission due to contact, and a high clean environment can be realized.
Furthermore, the invention of claim 4 can be applied to a high-precision mechanism without distorting the precise mechanism because the electromagnetic force generated by the transformer is canceled out.
According to the above invention, electric power can be supplied to a vacuum for a liquid crystal or a semiconductor manufacturing apparatus, or an electrical appliance such as an actuator or a sensor in a clean space, with almost no decrease in cleanliness and vacuum.
以下、本発明の実施例を図に基づいて具体的に説明する。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについてはその説明を省略し、異なる点について説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In addition, the description is abbreviate | omitted about the same component of this invention as a prior art, and a different point is demonstrated.
図1は本発明の第1実施例を示す非接触給電用変圧器であって、(a)は側断面図、(b)は(a)のA−A線に沿う正断面図である。
図において、30はキャンシール、40は永久磁石、50は突起である。
本発明の特徴は以下のとおりである。
すなわち、非接触給電用変圧器において、1次側のコア11と2次側のコア21のギャップ対向面側の何れか一方に、給電の有無に関係なくギャップの間隔を一定に保持するための突起51を設けた点、1次側および2次側にそれぞれ設けたコア11,21、コイル12、22の外周面、突起51の外周面を、アウトガスあるいは発塵等を抑えるようにキャンシール30で覆うように構成した点である。
具体的には、該突起50はシール材のギャップ表面が直接接触しない様に円周上の3点(正三角形の頂点の位置)に配置され、図1(a)に示すごとく軸方向から見たときに、矩形状あるいは台形状もしくは円形状の断面を有しており、カプトン(登録商標)またはカルレッツ(登録商標)の部材で構成されている。ここで、「カプトン」はイー アイ デュポン ドゥ ヌムール アンド カンパニーの登録商標であり、「カルレッツ」はデュポン ダウ エラストマーズ リミテッド ライアビリティ コーポレーションの登録商標である。
また、変圧器のギャップ対向面の接触面圧を低減する手段として、1次側と2次側の相対する部位にそれぞれ3ヶ所、120度間隔で中心から等距離に永久磁石40を設け、1次側と2次側が反発力を発生するように、同極どうしを対面して配置している。磁石の反発力は、変圧器が定格で励磁されたときの電磁吸引力と、釣り合うように設計されており、給電時に該変圧器の電磁吸引力を相殺するものである。
1A and 1B are non-contact power supply transformers according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a side sectional view and FIG. 1B is a front sectional view taken along line AA in FIG.
In the figure, 30 is a can seal, 40 is a permanent magnet, and 50 is a protrusion.
The features of the present invention are as follows.
That is, in the contactless power supply transformer, the gap interval is kept constant regardless of the presence or absence of power supply on either the gap facing surface side of the
Specifically, the
Further, as means for reducing the contact surface pressure of the gap-facing surface of the transformer,
したがって、本実施例は上記構成にしたので、発塵とアウトガス放出を極力抑えることができるため、クリーンまたは真空環境における移動体や着脱が頻繁に発生するところの電機品への給電に使う際、発塵とアウトガス放出を極力抑えることができる非接触給電用変圧器を提供することができる。 Therefore, since the present embodiment is configured as described above, dust generation and outgas emission can be suppressed as much as possible, so when used for power supply to a moving body in a clean or vacuum environment or an electrical product where detachment frequently occurs, It is possible to provide a non-contact power supply transformer that can suppress dust generation and outgas emission as much as possible.
次に、第2実施例について説明する。
第2実施例が第1実施例と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、該変圧器の1次側と2次側の何れか一方を2個配置し、他方の変圧器を一方の変圧器の間にギャップを介して挟み込むように設けた点である。本例では、1次側を2個配置したものとなっている。
また、給電時の電磁吸引力を相殺するように、第1実施例同様に変圧器の1次側、2次側が樹脂モールドあるいはキャンシールドにより真空対応がなされている。1次側と2次側は、第1実施例同様に突起、永久磁石などのギャップ保持機構(図示せず)によって、機械的に微小な間隔に保持されている。
Next, a second embodiment will be described.
The second embodiment is different from the first embodiment as follows.
That is, two of either the primary side or the secondary side of the transformer are arranged, and the other transformer is provided so as to be sandwiched between the one transformer via a gap. In this example, two primary sides are arranged.
Further, as in the first embodiment, the primary side and the secondary side of the transformer are vacuum-supported by a resin mold or a can shield so as to cancel out the electromagnetic attractive force during power feeding. Similar to the first embodiment, the primary side and the secondary side are mechanically held at minute intervals by a gap holding mechanism (not shown) such as a protrusion or a permanent magnet.
したがって、本実施例は上記構成にしたので、変圧器による電磁力を相殺するため、精密な機構を歪ませることがなく高精度の機構に適用できる。 Therefore, since the present embodiment has the above-described configuration, it can be applied to a highly accurate mechanism without distorting a precise mechanism in order to cancel the electromagnetic force generated by the transformer.
なお、本実施例では、変圧器の断面形状を円形断面の場合について説明したが、断面形状が矩形断面の場合は、永久磁石とカルレッツ材の配置が、正三角形の頂点の位置から四角形の頂点の位置になるだけであり、基本構成は同じである。
また、本実施例では、カプトン(登録商標)またはカルレッツ(登録商標)の部材でできた突起は、実質的にはコアの任意の部位とキャンシールの間に設ける構成になっているが、キャンシール自体に突起を埋め込むようにしても構わない。
また、本実施例では、1次側、2次側のコア、コイルの外周面、突起の外周面を、キャンシールで覆う構成を述べたが、これに替えてフッ素樹脂またはTiNコーティングで覆うようにしても構わない。
In the present embodiment, the case where the cross-sectional shape of the transformer is a circular cross-section has been described. The basic configuration is the same.
In this embodiment, the protrusion made of the Kapton (registered trademark) or Kalrez (registered trademark) member is substantially provided between an arbitrary portion of the core and the can seal. A protrusion may be embedded in the seal itself.
In the present embodiment, the primary side, the secondary side core, the outer peripheral surface of the coil, and the outer peripheral surface of the protrusion are covered with the can seal, but instead, the fluororesin or TiN coating is used. It doesn't matter.
本発明の非接触給電用変圧器を用いれば、通常の大気環境での稼働を前提に開発されてきた非接触給電装置に対し、真空内の電機品への非接触給電が可能となるので、真空チャンバー内で半導体ウェハーを処理する半導体製造装置の中で多用されることは言うまでもなく、とりわけ移動体に積載されるアクチュエータあるいはセンサもしくはバッテリー等への非接触給電の用途に適用することができる。 If the contactless power supply transformer of the present invention is used, contactless power supply to electrical equipment in a vacuum is possible for contactless power supply devices that have been developed on the premise of operation in a normal atmospheric environment. Needless to say, it is frequently used in a semiconductor manufacturing apparatus for processing a semiconductor wafer in a vacuum chamber. In particular, it can be applied to non-contact power supply to an actuator, a sensor, a battery or the like mounted on a moving body.
11 1次コア
12 1次コイル
21 2次コア
22 2次コイル
30 キャンシール
40 永久磁石
50 突起
11
Claims (4)
前記1次側のコアと前記2次側のコアのギャップ対向面側の何れか一方に、給電の有無に関係なく前記ギャップの間隔を一定に保持するための突起を設けてあり、
前記コア及び前記突起並びに前記コイルの外周面を、アウトガスあるいは発塵等を抑えるようにキャンシール、フッ素樹脂またはTiNコーティングで覆うように構成してあり、
クリーン環境または真空環境対応の変圧器としたことを特徴とする非接触給電用変圧器。 A primary side having a core around which a primary coil is wound and a secondary side having a core around which a secondary coil is wound are arranged facing each other with a gap so that one side is on the fixed body side and the other side is on the moving body side. In a contactless power supply transformer that supplies power from one to the other,
Protrusions for maintaining the gap interval constant regardless of whether power is supplied or not are provided on either the gap-facing surface side of the primary side core or the secondary side core,
The outer periphery of the core, the protrusion, and the coil is configured to be covered with a can seal, a fluororesin, or a TiN coating so as to suppress outgas or dust generation,
Transformer for contactless power supply characterized by being a transformer for clean environment or vacuum environment.
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