JP2014090648A - 無線電力伝送による可動部多重化伝送システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力を供給する一次送信電源1と、供給された電力を無線伝送する複数系統の送信アンテナ5、及び、対となる送信アンテナ5からの電力を受信する複数系統の受信アンテナ6からなる送受信部3と、対となる送信アンテナ5の共振条件を成立させる複数系統の送信電源回路2と、対となる受信アンテナ6の共振条件を成立させる複数系統の受信電源回路4とを備え、送信アンテナ5は、回転体の軸心を略中心にして又は軸心周りに配置される送信側コイル8と、系統ごとに送信側コイル8による磁束をコントロールするよう配置された所定の透磁率の送信側スペーサ7と、受信アンテナ6は、送信側コイル8と同一形態で配置される受信側コイル10と、系統ごとに受信側コイル10による磁束をコントロールするよう配置された所定の透磁率の受信側スペーサ9とを備えた。
【選択図】図2
Description
このスリップリング装置は、送信電源が接続され、回転体の外周面に絶縁体を介して配置された環状のスリップリングと、受信電源が接続され、スリップリングの外周面と摺動接触するブラシとから構成されている。なお、受信電源には負荷機器等が接続されている。この構成により、スリップリングとブラシが電気的に接続され、送信電源からの電力を受信電源へ伝送することができる。さらに、このスリップリング装置において、スリップリング及びブラシの対を多重化することで、複数系統の電力を多重化伝送することが可能となる。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る無線電力伝送による可動部多重化伝送システムの構成を示す模式図である。
無線電力伝送による可動部多重化伝送システムは、機構的な回転体(不図示)を経由して電源ラインを負荷機器等(不図示)へ接続する場合等に用いられるものであり、電気信号を含む複数系統の電力を並列に無線伝送する装置である。この無線電力伝送による可動部多重化伝送システムは、図1に示すように、一次送信電源1、送信電源回路2、送受信部3及び受信電源回路4から構成されている。また、送受信部3は、送信アンテナ5及び受信アンテナ6を有している。そして、可動部多重化伝送システムは、多重化伝送を行うため、送信電源回路2、送信アンテナ5、受信アンテナ6及び受信電源回路4を各々複数系統有している(図1の例では3系統設けた場合を示し、各機能部の符号に接尾記号a〜cを付している)。
送信電源回路2は、一次送信電源1と送信アンテナ5間に配置され、共鳴インピーダンス制御により、対となる送信アンテナ5の共振条件を成立させるものである。
受信アンテナ6は、対となる送信アンテナ5からの電力を受信するものである。この受信アンテナ6により受信された電力は受信電源回路4を介して負荷機器等に供給される。この受信アンテナ6の構成の詳細については後述する。
なお、送受信部3の無線伝送方式は特に限定されるものではなく、磁界共鳴による方式、電界共鳴による方式、電磁誘導による方式のいずれであってもよい。
この送信アンテナ5は、図2,3に示すように、送信側スペーサ7及び送信コイル8から構成されている。また、受信アンテナ6も同様に、受信側スペーサ9及び受信コイル10から構成されている。
なお、図2の例では、送受信部3を3系統とした場合を示し、各機能部の符号に接尾記号a〜cを付している。
送信側スペーサ7は、系統ごとに送信側コイル8による磁束をコントロールするよう、対となる送信側コイル8の軸心を略中心にして配置されたものであり、所定の透磁率の部材により構成されている。実施の形態1では、各送信側スペーサ7が、各々異なる径に構成された中空スペーサ(以下、送信側中空スペーサ7と称す)であり、各々所定のギャップを有して重ねられている。
受信側スペーサ9は、系統ごとに受信側コイル10による磁束をコントロールするよう、対となる受信側コイル10の軸心を略中心にして配置されたものであり、所定の透磁率の部材により構成されている。実施の形態1では、各受信側スペーサ9が、各々異なる径に構成された中空スペーサ(以下、受信側中空スペーサ9と称す)であり、各々所定のギャップを有して重ねられている。
実施の形態1では、送信アンテナ5及び受信アンテナ6を独立に構成して対向配置した場合について示した。それに対して、実施の形態2では、送信アンテナ5及び受信アンテナ6を一体に勘合配置した場合について示す。
なお、実施の形態2に係る無線電力伝送による可動部多重化伝送システムは、図1に示す実施の形態1に係る無線電力伝送による可動部多重化伝送システムの構成と同様であり、その説明を省略する。
なお、受信アンテナ6は、図5に示すように、対となる送信アンテナ5に対して内側に配置されるよう、当該送信アンテナ5より小さい径で構成されている。
実施の形態1,2では、コイルとして環状のコイル5,6を用い、重ねて配置する場合について示した。それに対して、実施の形態3では、任意の形状のコイルを用い、回転体20の外周に沿って複数設けた場合について示す。以下では、楕円形状のコイル8,10を例に説明を行う。
なお、実施の形態3に係る無線電力伝送による可動部多重化伝送システムは、図1に示す実施の形態1に係る無線電力伝送による可動部多重化伝送システムの構成と同様であり、その説明を省略する。
図6に示すように、送信側コイル8は、楕円形状に構成され、回転体20の外周(軸心周り)に沿って配置されている。また、受信側コイル10は、楕円形状に構成され、対となる送信側コイル8に対向して回転体20の外周に沿って配置されている。
実施の形態1,2では、複数系統の送信アンテナ5と受信アンテナ6を重ねて配置する場合について示した。それに対して、実施の形態4では、1系統の送信アンテナ5と受信アンテナ6を勘合配置したものを直列接続したものについて示す。
なお、実施の形態4に係る無線電力伝送による可動部多重化伝送システムは、図1に示す実施の形態1に係る無線電力伝送による可動部多重化伝送システムの構成と同様であり、その説明を省略する。
勘合部11は、1系統の送信アンテナ5及び受信アンテナ6が勘合配置されたものである。なお、この勘合構造は実施の形態2と同様であり、その説明を省略する。
接続用中空スペーサ12は、略同一軸心上に沿って隣接する勘合部11の送信側中空スペーサ7及び受信側中空スペーサ9の透磁率以下の透磁率の部材からなり、当該隣接する勘合部11を直列接続するものである。
そして、第1の勘合部11a及び第2の勘合部11bは、接続用中空スペーサ12を介して直列接続される。これにより、隣接する第1の勘合部11aと第2の勘合部11b間における磁束の共有を防止することができる。また、図7では、2系統を直列接続した場合を示したが、複数の勘合部11を同様に直列接続することで複数系統を多重化することができる。
Claims (13)
- 回転体を経由した無線電力伝送による可動部多重化伝送システムであって、
電力を供給する一次送信電源と、
前記一次送信電源からの電力を無線伝送する複数系統の送信アンテナ、及び、対となる前記送信アンテナからの電力を受信する複数系統の受信アンテナからなる送受信部と、
対となる前記送信アンテナの共振条件を成立させる複数系統の送信電源回路と、
対となる前記受信アンテナの共振条件を成立させる複数系統の受信電源回路とを備え、
前記送信アンテナは、
前記回転体の軸心を略中心にして又は軸心周りに配置される送信側コイルと、
前記系統ごとに前記送信側コイルによる磁束をコントロールするよう、対となる前記送信側コイルの軸心を略中心にして配置された所定の透磁率の送信側スペーサと、
前記受信アンテナは、
前記送信側コイルの配置形態と同一の形態で、前記回転体の軸心を略中心にして又は軸心周りに配置される受信側コイルと、
前記系統ごとに前記受信側コイルによる磁束をコントロールするよう、対となる前記受信側コイルの軸心を略中心にして配置された所定の透磁率の受信側スペーサとを備えた
ことを特徴とする無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記各送信側コイルは、各々異なる径に構成され、前記回転体の軸心を略中心にして各々ギャップを有して重ねられ、
前記各受信側コイルは、各々異なる径に構成され、対となる前記送信側コイルにギャップを有して対向し、各々ギャップを有して重ねられた
ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記各送信側コイルは、各々異なる径に構成され、前記回転体の軸心を略中心にして各々ギャップを有して重ねられ、
前記各受信側コイルは、各々異なる径に構成され、対となる送信側コイルにギャップを有して隣接して重ねられ、
対となる前記送信側スペーサ及び前記受信側スペーサは透磁率が異なる
ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記各送信側コイルは、任意の形状に構成され、前記回転体の軸心周りに配置され、
前記各受信側コイルは、任意の形状に構成され、対となる前記送信側コイルにギャップを有して対向して配置された
ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記送受信部は、
1系統以上の前記送信アンテナ及び前記受信アンテナが勘合配置された複数の勘合部と、
略同一軸心上に沿って隣接する前記勘合部の送信側スペーサ及び受信側スペーサの透磁率以下の透磁率の部材からなり、当該隣接する勘合部を直列接続する接続用中空スペーサとを備え、
前記送信側コイルは、前記回転体の軸心を略中心にして配置され、
前記受信側コイルは、対となる送信側コイルにギャップを有して隣接して重ねられ、
対となる前記送信側スペーサ及び前記受信側スペーサは透磁率が異なる
ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記送受信部は、最外層の前記送信側スペーサ及び/又は前記受信側スペーサの外側にギャップを有して重ねられた中空スペーサを備えた
ことを特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記送受信部は、磁界共鳴により無線伝送を行う
ことを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記送受信部は、電界共鳴により無線伝送を行う
ことを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記送受信部は、電磁誘導により無線伝送を行う
ことを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記送信側コイル及び前記受信側コイルは、各々2個以上のコイルから構成された
ことを特徴とする請求項1から請求項9のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記一次送信電源は、前記各送信アンテナに対して異なる周波数の電力を供給する
ことを特徴とする請求項1から請求項10のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記受信電源回路は、前記受信アンテナの伝送状況に応じて前記受信アンテナの共振条件を可変する
ことを特徴とする請求項1から請求項11のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。 - 前記送信電源回路は、前記送信アンテナの伝送状況に応じて前記送信アンテナの共振条件を可変する
ことを特徴とする請求項1から請求項12のうちのいずれか1項記載の無線電力伝送による可動部多重化伝送システム。
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