JP2010075017A - Non-contact power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波電流が流れる給電線と誘導結合されるピックアップ部を備え、ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷に給電する非接触給電装置に関するものである。 The present invention relates to a non-contact power supply apparatus that includes a pickup unit that is inductively coupled to a power supply line through which a high-frequency current flows, and that supplies power to a load by an induced electromotive force induced in the pickup unit.
この種の非接触給電装置として、例えば、特許文献1に記載されているものがある。特許文献1に記載されているものは、移動ユニットの移動線路に沿って高周波電流を流す給電線(フィーダ)を張設し、前記給電線と誘導結合されたピックアップ部を前記移動ユニットに配置し、前記ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷(移動ユニットを移動させる電動機)に給電するものである。
As this type of non-contact power feeding device, for example, there is one described in
ピックアップ部は、給電線を周方向に沿って囲む筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルとを有し、給電線の周囲に生じる磁束の大半がコア内を通ることでコイルに誘起される誘導起電力を高くしている。尚、コアには、少なくとも給電線が径方向に通過可能である開口溝が給電線の軸方向に沿って設けられ、給電線へのピックアップ部の装着及び離脱が容易に行えるようになっている。
ところで、特許文献1に記載されている従来例のピックアップ部においては、断面形状コ字形のコアが用いられている。このようにコアの内周面及び外周面が何れも複数の平面を突き合わせて構成されている場合、平面と平面の境界部分(角の部分)において磁束の一部がコアの外に漏れてしまうことにより、給電線からピックアップ部への電力伝達の効率が低下してしまうという問題がある。
By the way, in the pickup part of the conventional example described in
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、従来と比較して給電線からピックアップ部への電力伝達の効率が向上し且つ給電量を増大することができる非接触給電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the efficiency of power transmission from the power supply line to the pickup unit and increase the power supply amount compared to the conventional case. To provide an apparatus.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、高周波電流が流れる給電線と誘導結合されるピックアップ部を備え、ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷に給電する非接触給電装置において、ピックアップ部は、給電線を周方向に沿って囲む筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルとを有し、コアは、少なくとも給電線が径方向に通過可能である開口溝が給電線の軸方向に沿って設けられ、内周面又は外周面の少なくとも一方が曲面で構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a non-contact power feeding device that includes a pickup unit that is inductively coupled to a feeder line through which a high-frequency current flows, and that feeds a load by an induced electromotive force induced in the pickup unit. The pickup unit has a cylindrical core surrounding the power supply line along the circumferential direction and a coil formed by winding a winding around the core, and the core has an opening through which at least the power supply line can pass in the radial direction. The groove is provided along the axial direction of the feeder line, and at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface is formed of a curved surface.
請求項1の発明によれば、筒状のコアの内周面又は外周面の少なくとも一方が曲面で構成されているので、従来例のようにコアの内周面及び外周面が何れも複数の平面を突き合わせて構成されている場合と比較して、コアの外に漏れる磁束を減らすことができる。その結果、従来と比較して給電線からピックアップ部への電力伝達の効率が向上し且つ給電量を増大することができる。
According to the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明において、コアは、内周面及び外周面の双方が曲面で構成され且つ軸方向に交差する断面形状が略C形に形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the core is configured such that both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface are curved surfaces, and the cross-sectional shape intersecting the axial direction is formed in a substantially C shape. And
請求項2の発明によれば、コアの外に漏れる磁束をさらに減らすことができる。
According to invention of
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、開口溝を挟んで対向するコアの両端部は、コアの当該両端部を除く部位よりも、軸方向に沿った断面の面積が大きく形成されていることを特徴とする。
The invention of
請求項3の発明によれば、コアの両端部における磁気抵抗を相対的に低減し、開口溝からコアの外に漏れる磁束を減らすことができる。
According to invention of
請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか1項の発明において、コイルは、コアに対して巻線が単層巻きされてなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the coil is formed by winding a single layer of a winding around a core.
請求項4の発明によれば、巻線が多層巻きされる場合と比較してコイルの高周波抵抗を低減することができる。
According to the invention of
請求項5の発明は、請求項1〜4の何れか1項の発明において、ピックアップ部は、コアの外側を囲む磁気シールド体を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects of the present invention, the pickup section includes a magnetic shield body that surrounds the outside of the core.
請求項5の発明によれば、コアやコイルへの外部磁界の影響を抑えて損失を低減することができる。
According to the invention of
本発明によれば、従来と比較して給電線からピックアップ部への電力伝達の効率が向上し且つ給電量を増大することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the efficiency of power transmission from the power supply line to the pickup unit and to increase the power supply amount as compared with the prior art.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態の非接触給電装置は、図3(a)に示すようにループ状に設置された給電線100と、給電線100に高周波電流を流す高周波電源110と、給電線100と誘導結合されるピックアップ部1とを備え、ピックアップ部1から負荷(例えば、インバータ並びにモータ)111に給電するものである。
The contactless power supply device according to the present embodiment is inductively coupled to a
給電線100は、図3(b)に示すように円筒形状の内管部101と、内管部101の外側に配置された円筒形状の外管部102と、内管部101と外管部102を互いに同心となるように連結する連結部103とが金属板を曲げ加工することで一体に形成された導体を、角筒状の合成樹脂成形品からなる絶縁体104で被覆して構成されている。すなわち、高周波電流が流れる給電線においては、導体の材料(金属板)が有する電気抵抗以外に表皮効果と近接効果による抵抗(高周波抵抗)が存在するが、図3(b)に示す二重管構造の導体を給電線100に用いれば、円柱形状の導体に比較して高周波抵抗を低減し且つ損失を減少させることができる。
As shown in FIG. 3B, the
ピックアップ部1は、コア2、コイル3、ボビン4、磁気シールド体5、受電回路部6を有している。受電回路部6は、コイル3とともに共振回路を形成するコンデンサ、コイル3並びにコンデンサの共振回路から出力される共振電圧を定電圧化する定電圧回路などを有している。
The
コア2は、図1(a)に示すように内周面及び外周面の双方が曲面(円筒面)で構成され且つ軸方向(紙面に垂直な方向)に交差する断面形状が略C形に形成されている。ここで、開口溝2aを挟んで対向するコア2の両端部20,20は、コア2の当該両端部20を除く部位(以下、「胴部」と呼ぶ。)21よりも、軸方向に沿った断面の面積が大きく形成されている。
As shown in FIG. 1 (a), the
ボビン4は、円弧状に湾曲した角筒形状の合成樹脂成形品からなり、軸方向の両端部に外鍔40が設けられている。尚、コア2は開口溝2aと反対側の箇所で胴体部20が二分割されており、それぞれの胴体部20,20にボビン4,4が外挿された後に胴体部20,20の端部同士が接合されることによって、図1(a)に示すコア2が構成されている。
The
コイル3は、絶縁被覆を有する巻線がボビン4,4に単層巻きされることで形成されている。尚、コア2の端部21と胴部20との段差が巻線の直径よりも大きく設定されており、コイル3がコア2の端部20よりも外側にはみ出さないようになっている。このようにコイル3がコア2の端部20よりも外側にはみ出さないことにより、コイル3の端部からコア2の端部20の外へ漏れる磁束を減らすことができる。
The
磁気シールド体5は、高透磁率である金属磁性材料により略円筒形状に形成されてコア2並びにコイル3に外挿される。但し、磁気シールド体5にはコア2の開口溝2aと連通する溝5aが軸方向に沿って設けられている。
The
而して、開口溝2aを通してコア2の内側に配置される給電線100に高周波電流が流れると、給電線100を中心とする同心円上に高周波磁界(磁束φ)が発生し、磁束φの大半がコア2内を周方向に沿って通過する。このとき、従来例のようにコア2’の内周面及び外周面が何れも複数の平面を突き合わせて構成されている場合、つまり、断面形状が略コ字形のコア2’の場合、図1(c)に示すように平面と平面の境界部分(角の部分)において磁束φの一部がコア2’の外に漏れてしまう。
Thus, when a high frequency current flows through the
一方、本実施形態におけるコア2は、内周面及び外周面の双方が曲面で構成され且つ軸方向に交差する断面形状が略C形に形成されているので、図1(b)に示すように開口溝2a以外の部分から外部に漏れる磁束φが殆ど生じない。そのため、図1(c)に示す従来例のコア2’と比較して給電線100からピックアップ部1への電力伝達の効率が向上し且つ給電量を増大することができる。尚、本実施形態ではコア2の内周面及び外周面の双方を曲面で構成しているが、例えば、図2(a)に示すように外周面のみを曲面で構成してもよいし、あるいは図2(b)に示すように内周面のみを曲面で構成してもよく、これら何れの形状のコア2であっても、内周面及び外周面が何れも複数の平面を突き合わせて構成されている従来例のコア2’に比べれば、開口溝2a以外の部分から外部に漏れる磁束φを低減することが可能である。但し、これら2種類のコア2に対して本実施形態のコア2が最も電力伝達の効率が高くなることは明らかである。
On the other hand, the
ところで、高周波電源110に対する往きと戻りの2本の給電線100のうちの一方の給電線100がコア2の内側に配置され、他方の給電線100がピックアップ部1の近傍に配置されている場合、当該他方の給電線100の周囲に生じる磁束がコア2内を通過する磁束φと打ち消しあい、その結果、ピックアップ部1の電力伝達の効率が低下してしまう虞がある。これに対して本実施形態では、コア2並びにコイル3が磁気シールド体5で覆われて磁気シールドされているので、上述のようにコア2内を通過する磁束φが外部の磁界(磁束)で打ち消されるのを防ぐことができ、その結果、損失を低減することができる。
By the way, in the case where one of the two
また、本実施形態では給電線100への装着と離脱が容易に行えるようにピックアップ部1のコア2に開口溝2aを設けているが、この開口溝2aの部分(ギャップ)においては磁気回路の磁気抵抗が大幅に増大してしまう。そこで本実施形態では、開口溝2aを挟んで対向するコア2の両端部20,20をコア2の当該両端部20を除く胴部21よりも、軸方向に沿った断面の面積を大きく形成することにより、コア2の両端部20,20における磁気抵抗を胴部21と比較して相対的に低減し、開口溝2aからコア2の外に漏れる磁束を減らすようにしている。
In the present embodiment, the
さらに、巻線を多層巻きしてコイルを形成した場合、近接効果によって巻線の高周波抵抗が増大して電力伝達の効率化が低下してしまう虞がある。そこで本実施形態では、コア2に対して巻線を単層巻きしてコイル3を形成することにより、巻線が多層巻きされる場合と比較してコイル3の高周波抵抗を低減し、ひいては電力伝達の効率を向上することができる。
Furthermore, when a coil is formed by winding multiple windings, the high frequency resistance of the winding may increase due to the proximity effect, which may reduce the efficiency of power transmission. Therefore, in the present embodiment, by forming the
1 ピックアップ部
2 コア
2a 開口溝
3 コイル
1
Claims (5)
ピックアップ部は、給電線を周方向に沿って囲む筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルとを有し、
コアは、少なくとも給電線が径方向に通過可能である開口溝が給電線の軸方向に沿って設けられ、内周面又は外周面の少なくとも一方が曲面で構成されていることを特徴とする非接触給電装置。 In a non-contact power feeding device that includes a pickup unit that is inductively coupled to a power feed line through which a high-frequency current flows, and that feeds a load by an induced electromotive force induced in the pickup unit,
The pickup unit has a cylindrical core surrounding the power supply line along the circumferential direction, and a coil formed by winding a winding around the core.
The core is provided with an opening groove through which at least a power supply line can pass in a radial direction along the axial direction of the power supply line, and at least one of an inner peripheral surface or an outer peripheral surface is configured by a curved surface. Contact power supply device.
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