JP2018093706A - 無線給電ユニット、送電モジュール、受電モジュールおよび無線電力伝送システム - Google Patents
無線給電ユニット、送電モジュール、受電モジュールおよび無線電力伝送システム Download PDFInfo
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Abstract
Description
本開示の実施形態を説明する前に、本開示の基礎となった知見を説明する。
ニット:IHUと称することもある)IHU2、IHU4とを備えている。モータM1、M2をそれぞれ駆動するモータ制御回路Ctr1、Ctr2は、ロボットの外部の制御装置500に設けられている。
送電モジュールと、
受電モジュールと、
を備え、
前記送電モジュールは、
スイッチを介して電源に接続される第1のインバータ回路であって、供給された電力を第1の交流電力に変換して出力する第1のインバータ回路と、
前記第1のインバータ回路に接続され、前記第1の交流電力を送出する第1の送電コイルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される第2のインバータ回路であって、供給された電力を第2の交流電力に変換して出力する第2のインバータ回路と、
前記第2のインバータ回路に接続され、前記第2の交流電力を送出する第2の送電コイ
ルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される送電制御回路であって、前記第1および第2のインバータ回路を制御する送電制御回路と、
を有し、
前記受電モジュールは、
前記第1の送電コイルに対向して前記第1の交流電力の少なくとも一部を受け取る第1の受電コイルと、
前記第2の送電コイルに対向して前記第2の交流電力の少なくとも一部を受け取る第2の受電コイルと、
を有し、
前記第1の受電コイルが受け取った電力の少なくとも一部は、負荷に供給され、
前記第2の受電コイルが受け取った電力の少なくとも一部は、前記負荷を制御する負荷制御回路に供給され、
前記送電制御回路は、前記第1および第2のインバータ回路の動作中、前記スイッチがオフにされて前記第1のインバータ回路への給電が停止した場合であっても、前記第2のインバータ回路の制御を維持する。
図6は、本開示の例示的な実施形態1における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。この無線電力伝送システムは、例えば工場内で物品の運搬に使用されるロボットアーム装置などの電動機械に適用され得る。本実施形態における無線電力伝送システムは、無線給電ユニット100と、無線給電ユニット100に接続される電源200、非常停止スイッチ400、アクチュエータ(負荷装置の一例)300、およびコントローラ(制御装置)500とを備えている。なお、電源200、スイッチ400、コントローラ500、およびアクチュエータ300の少なくとも1つは、無線電力伝送システムの外部の要素であってもよい。図6において、太い線は電力供給ラインを示しており、矢印は信号供給ラインを示している。
・導電性塗料(銀塗料、銅塗料など)を磁性体間の空隙の側壁に塗装した構成
・導電テープ(銅テープ、アルミニウムテープなど)を磁性体間の空隙の側壁に貼付けた構成
・導電性プラスチック(金属フィラーをプラスチックに練込んだ素材)
ンバータ13の電源と、制御用インバータ14、送電制御回路15、および通信回路16の電源とが共通であるが、これらの電源が異なっていてもよい。
次に、実施形態2における無線電力伝送システムを説明する。本実施形態の無線電力伝送システムは、直列に接続された複数の無線給電ユニットを備えている。実施形態1では、電源200と末端の負荷装置300との間に、無線給電ユニット100が1つしか設けられていない。これに対して、本実施形態では、電源と末端の負荷装置との間に、2つ以
上の無線給電ユニットが設けられる。
送電モジュールと、
受電モジュールと、
を備え、
前記送電モジュールは、
スイッチを介して電源に接続される第1のインバータ回路であって、供給された電力を第1の交流電力に変換して出力する第1のインバータ回路と、
前記第1のインバータ回路に接続され、前記第1の交流電力を送出する第1の送電コイルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される第2のインバータ回路であって、供給された電力を第2の交流電力に変換して出力する第2のインバータ回路と、
前記第2のインバータ回路に接続され、前記第2の交流電力を送出する第2の送電コイルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される送電制御回路であって、前記第1および第2のインバータ回路を制御する送電制御回路と、
を有し、
前記受電モジュールは、
前記第1の送電コイルに対向して前記第1の交流電力の少なくとも一部を受け取る第1の受電コイルと、
前記第2の送電コイルに対向して前記第2の交流電力の少なくとも一部を受け取る第2の受電コイルと、
を有し、
前記第1の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、負荷に供給され、
前記第2の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、前記負荷を制御する負荷制御回路に供給され、
前記送電制御回路は、前記第1および第2のインバータ回路の動作中、前記スイッチがオフにされて前記第1のインバータ回路への給電が停止した場合であっても、前記第2のインバータ回路の制御を維持する、
無線給電ユニット。
前記送電制御回路は、前記第1のインバータ回路に供給される電力を監視し、前記電力の供給が停止したことを検出したとき、前記第2のインバータ回路の制御を維持しながら、前記第1のインバータ回路の制御を停止する、項目1に記載の無線給電ユニット。
前記送電制御回路は、前記第1のインバータ回路の制御を停止した後、前記第1のインバータ回路への電力の供給が再開したことを検出したとき、前記第1のインバータ回路の制御を再開する、項目2に記載の無線給電ユニット。
前記送電モジュールは、前記負荷を制御するための信号を送信する第1の通信回路をさらに備え、
前記受電モジュールは、前記第1の通信回路から送信された前記信号を受信して前記負荷制御回路に送信する第2の通信回路をさらに備え、
前記第1および第2の通信回路は、前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続され、
前記送電制御回路は、前記第1のインバータ回路に供給される電力を監視し、前記電力の供給が停止したことを検出したとき、前記第2のインバータ回路の制御を維持しながら、前記第1の通信回路に、前記負荷を停止させる信号を送信させる、
項目1から3のいずれかに記載の無線給電ユニット。
前記送電制御回路は、前記第1の通信回路に前記負荷を停止させる信号を送信させた後、前記第1のインバータ回路への電力の供給が再開したことを検出したとき、前記第1の通信回路に、前記負荷の動作を再開させる信号を送信させる、
項目4に記載の無線給電ユニット。
前記第1および第2の送電コイルは平面コイルであり、前記第1および第2の送電コイルの一方は、前記第1および第2の送電コイルの他方の内側に配置され、
前記第1および第2の受電コイルは平面コイルであり、前記第1および第2の受電コイルの一方は、前記第1および第2の受電コイルの他方の内側に配置されている、
項目1から5のいずれかに記載の無線給電ユニット。
前記第1および第2の受電コイルの各々は、磁性体によって覆われ、
前記第1の受電コイルを覆う前記磁性体と、前記第2の受電コイルを覆う前記磁性体との間には間隙がある、
項目6に記載の無線給電ユニット。
前記受電モジュールは、
前記第1の受電コイルに接続され、前記第1の受電コイルが受け取った交流電力を第1の直流電力に変換して出力する第1の整流回路と、
前記第2の受電コイルに接続され、前記第2の受電コイルが受け取った交流電力を第2の直流電力に変換して出力する第2の整流回路と、
をさらに備え、
前記第1の整流回路から出力された前記第1の直流電力の少なくとも一部は、前記負荷に供給され、
前記第2の整流回路から出力された前記第2の直流電力の少なくとも一部は、前記負荷制御回路に供給される、
項目1から7のいずれかに記載の無線給電ユニット。
第2の送電モジュールと、
第2の受電モジュールと、
をさらに備え、
前記第2の送電モジュールは、
前記第1の整流回路に接続された第3のインバータ回路であって、前記第1の直流電力を第3の交流電力に変換して出力する第3のインバータ回路と、
前記第3のインバータ回路に接続され、前記第3の交流電力を送出する第3の送電コイルと、
前記第1の整流回路または前記第2の整流回路に接続された第4のインバータ回路であって、前記第1の直流電力または前記第2の直流電力を第4の交流電力に変換して出力する第4のインバータ回路と、
前記第4のインバータ回路に接続され、前記第4の交流電力を送出する第4の送電コイルと、
前記第3のインバータ回路および前記第4のインバータ回路を制御する第2の送電制御回路と、
を有し、
前記第2の受電モジュールは、
前記第3の送電コイルに対向して前記第3の交流電力の少なくとも一部を受け取る第3の受電コイルと、
前記第4の送電コイルに対向して前記第4の交流電力の少なくとも一部を受け取る第4の受電コイルと、
を有し、
前記第3の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、他の負荷を駆動する他の負荷に供給され、
前記第4の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、前記他の負荷を制御する他の負荷制御回路に供給される、
項目8に記載の無線給電ユニット。
前記負荷は電気モータを含む、項目1から9のいずれかに記載の無線給電ユニット。
項目1から10のいずれかに記載の無線給電ユニットと、
前記負荷および前記負荷制御回路を有する装置と、
を備える無線電力伝送システム。
前記負荷は、電気モータを含み、
前記装置は、前記電気モータを駆動するモータ駆動回路をさらに有するアクチュエータであり、
前記負荷制御回路は、前記モータ駆動回路を制御するモータ制御回路であり、
前記アクチュエータは、前記第1の送電コイルと前記第1の受電コイルとが対向し、前記第2の送電コイルと前記第2の受電コイルとが対向している状態を維持しながら、前記受電モジュールを、前記送電モジュールに対して移動または回転させる、項目11に記載の無線電力伝送システム。
項目1から10のいずれかに記載の無線給電ユニットと、
前記スイッチと、
を備える無線電力伝送システム。
前記スイッチは、直接開路動作機構を備えている、項目13に記載の無線電力伝送システム。
項目1から10のいずれかに記載の無線給電ユニットにおける送電モジュール。
項目1から10のいずれかに記載の無線給電ユニットにおける受電モジュール。
11 第1の送電コイル
12 第2の送電コイル
13 第1のインバータ回路(駆動用インバータ)
14 第2のインバータ回路(制御用インバータ)
15 送電制御回路
16 送電側通信回路
20 受電モジュール
21 第1の受電コイル
22 第2の受電コイル
25 受電制御回路
17 受電側通信回路
30 モータアンプ
31 モータ
33 モータインバータ回路
35 モータ制御回路
100 無線給電ユニット
200 電源
300 アクチュエータ
400 非常停止スイッチ
500 制御装置
600 無線給電ユニット
700 機電一体モータ
900 モータ駆動回路
Claims (16)
- 送電モジュールと、
受電モジュールと、
を備え、
前記送電モジュールは、
スイッチを介して電源に接続される第1のインバータ回路であって、供給された電力を第1の交流電力に変換して出力する第1のインバータ回路と、
前記第1のインバータ回路に接続され、前記第1の交流電力を送出する第1の送電コイルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される第2のインバータ回路であって、供給された電力を第2の交流電力に変換して出力する第2のインバータ回路と、
前記第2のインバータ回路に接続され、前記第2の交流電力を送出する第2の送電コイルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される送電制御回路であって、前記第1および第2のインバータ回路を制御する送電制御回路と、
を有し、
前記受電モジュールは、
前記第1の送電コイルに対向して前記第1の交流電力の少なくとも一部を受け取る第1の受電コイルと、
前記第2の送電コイルに対向して前記第2の交流電力の少なくとも一部を受け取る第2の受電コイルと、
を有し、
前記第1の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、負荷に供給され、
前記第2の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、前記負荷を制御する負荷制御回路に供給され、
前記送電制御回路は、前記第1および第2のインバータ回路の動作中、前記スイッチがオフにされて前記第1のインバータ回路への給電が停止した場合であっても、前記第2のインバータ回路の制御を維持する、
無線給電ユニット。 - 前記送電制御回路は、前記第1のインバータ回路に供給される電力を監視し、前記電力の供給が停止したことを検出したとき、前記第2のインバータ回路の制御を維持しながら、前記第1のインバータ回路の制御を停止する、請求項1に記載の無線給電ユニット。
- 前記送電制御回路は、前記第1のインバータ回路の制御を停止した後、前記第1のインバータ回路への電力の供給が再開したことを検出したとき、前記第1のインバータ回路の制御を再開する、請求項2に記載の無線給電ユニット。
- 前記送電モジュールは、前記負荷を制御するための信号を送信する第1の通信回路をさらに備え、
前記受電モジュールは、前記第1の通信回路から送信された前記信号を受信して前記負荷制御回路に送信する第2の通信回路をさらに備え、
前記第1および第2の通信回路は、前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続され、
前記送電制御回路は、前記第1のインバータ回路に供給される電力を監視し、前記電力の供給が停止したことを検出したとき、前記第2のインバータ回路の制御を維持しながら、前記第1の通信回路に、前記負荷を停止させる信号を送信させる、
請求項1から3のいずれかに記載の無線給電ユニット。 - 前記送電制御回路は、前記第1の通信回路に前記負荷を停止させる信号を送信させた後、前記第1のインバータ回路への電力の供給が再開したことを検出したとき、前記第1の通信回路に、前記負荷の動作を再開させる信号を送信させる、
請求項4に記載の無線給電ユニット。 - 前記第1および第2の送電コイルは平面コイルであり、前記第1および第2の送電コイルの一方は、前記第1および第2の送電コイルの他方の内側に配置され、
前記第1および第2の受電コイルは平面コイルであり、前記第1および第2の受電コイルの一方は、前記第1および第2の受電コイルの他方の内側に配置されている、
請求項1から5のいずれかに記載の無線給電ユニット。 - 前記第1および第2の受電コイルの各々は、磁性体によって覆われ、
前記第1の受電コイルを覆う前記磁性体と、前記第2の受電コイルを覆う前記磁性体との間には間隙がある、
請求項6に記載の無線給電ユニット。 - 前記受電モジュールは、
前記第1の受電コイルに接続され、前記第1の受電コイルが受け取った交流電力を第1の直流電力に変換して出力する第1の整流回路と、
前記第2の受電コイルに接続され、前記第2の受電コイルが受け取った交流電力を第2の直流電力に変換して出力する第2の整流回路と、
をさらに備え、
前記第1の整流回路から出力された前記第1の直流電力の少なくとも一部は、前記負荷に供給され、
前記第2の整流回路から出力された前記第2の直流電力の少なくとも一部は、前記負荷制御回路に供給される、
請求項1から7のいずれかに記載の無線給電ユニット。 - 第2の送電モジュールと、
第2の受電モジュールと、
をさらに備え、
前記第2の送電モジュールは、
前記第1の整流回路に接続された第3のインバータ回路であって、前記第1の直流電力を第3の交流電力に変換して出力する第3のインバータ回路と、
前記第3のインバータ回路に接続され、前記第3の交流電力を送出する第3の送電コイルと、
前記第1の整流回路または前記第2の整流回路に接続された第4のインバータ回路であって、前記第1の直流電力または前記第2の直流電力を第4の交流電力に変換して出力する第4のインバータ回路と、
前記第4のインバータ回路に接続され、前記第4の交流電力を送出する第4の送電コイルと、
前記第3のインバータ回路および前記第4のインバータ回路を制御する第2の送電制御回路と、
を有し、
前記第2の受電モジュールは、
前記第3の送電コイルに対向して前記第3の交流電力の少なくとも一部を受け取る第3の受電コイルと、
前記第4の送電コイルに対向して前記第4の交流電力の少なくとも一部を受け取る第4の受電コイルと、
を有し、
前記第3の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、他の負荷を駆動する他の負荷に供給され、
前記第4の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、前記他の負荷を制御する他の負荷制御回路に供給される、
請求項8に記載の無線給電ユニット。 - 前記負荷は電気モータを含む、請求項1から9のいずれかに記載の無線給電ユニット。
- 請求項1から10のいずれかに記載の無線給電ユニットと、
前記負荷および前記負荷制御回路を有する装置と、
を備える無線電力伝送システム。 - 前記負荷は、電気モータを含み、
前記装置は、前記電気モータを駆動するモータ駆動回路をさらに有するアクチュエータであり、
前記負荷制御回路は、前記モータ駆動回路を制御するモータ制御回路であり、
前記アクチュエータは、前記第1の送電コイルと前記第1の受電コイルとが対向し、前記第2の送電コイルと前記第2の受電コイルとが対向している状態を維持しながら、前記受電モジュールを、前記送電モジュールに対して移動または回転させる、請求項11に記載の無線電力伝送システム。 - 請求項1から10のいずれかに記載の無線給電ユニットと、
前記スイッチと、
を備える無線電力伝送システム。 - 前記スイッチは、直接開路動作機構を備えている、請求項13に記載の無線電力伝送システム。
- 請求項1から10のいずれかに記載の無線給電ユニットにおける送電モジュール。
- 請求項1から10のいずれかに記載の無線給電ユニットにおける受電モジュール。
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