JP2018201289A - Non-contact power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触電力伝送装置に関し、特に、送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせ構造に関する。 The present invention relates to a contactless power transmission device, and more particularly, to an alignment structure between a power transmission unit and a power reception unit.
電源ケーブルや電源コードを用いずに電力を伝送する非接触電力伝送技術が注目されている。非接触電力伝送技術は、電気的に非接触な状態を保ちながら送電側から受電側に電力を供給できることから、電車、電気自動車等の輸送機器、家電製品、電子機器、無線通信機器、玩具、産業機器といった様々な製品への応用が期待されている。 A non-contact power transmission technique that transmits power without using a power cable or a power cord has attracted attention. Non-contact power transmission technology can supply power from the power transmission side to the power receiving side while maintaining an electrically non-contact state. Therefore, transportation equipment such as trains and electric cars, home appliances, electronic devices, wireless communication devices, toys, Application to various products such as industrial equipment is expected.
非接触電力伝送技術に関し、例えば特許文献1には、一次側から二次側へ電気的に非接触で電力伝送を行わせるようにした非接触給電カプラが記載されている。この非接触給電カプラは、トランスの一次コイルと二次コイルに相当する一次側磁気ユニットと二次側磁気ユニットからなり、両ユニット間を磁気的に結合させることにより、電気的に非接触な状態を保ちながら交流電力を伝送することができるものである。また、一次側磁気ユニットの一次側コアは、鍔部と柱部を有する断面が略T字状に形成されたものであり、柱部の先端にはその柱部よりも細径の棒状ガイド部が同軸に突出するように取り付けられている。また二次側磁気ユニットの二次側コアは、一次側コアと共に閉磁路を形成できるように壺型に形成されており、一次側コアのガイド部の長さは壺型コアの深さよりも大きく、壺型コアの底面中央には上記ガイド部の貫挿を案内するガイド孔が設けられているので、非熟練者でも簡単に手際良く操作可能である。 Regarding the non-contact power transmission technology, for example, Patent Document 1 describes a non-contact power feeding coupler configured to perform power transmission in an electrically non-contact manner from a primary side to a secondary side. This non-contact power supply coupler consists of a primary side magnetic unit and a secondary side magnetic unit corresponding to the primary coil and secondary coil of the transformer, and is in an electrically non-contact state by magnetically coupling the two units. The AC power can be transmitted while maintaining the power. Further, the primary side core of the primary side magnetic unit has a cross section having a flange portion and a column portion formed in a substantially T shape, and a rod-shaped guide portion having a diameter smaller than that of the column portion at the tip of the column portion. Are attached so as to protrude coaxially. The secondary side core of the secondary side magnetic unit is formed in a saddle shape so that a closed magnetic circuit can be formed together with the primary side core, and the length of the guide portion of the primary side core is larger than the depth of the saddle type core. Since the guide hole for guiding the insertion of the guide portion is provided in the center of the bottom surface of the saddle-shaped core, even a non-expert can easily and conveniently operate.
また特許文献2には、高い充電効率を維持しながら、充電用コネクタを受電用コネクタに確実に接続して保持することが可能なワイヤレス給電システムが記載されている。このワイヤレス給電システムは、インレットタイプのコネクタである充電用コネクタと、充電用コネクタが接続される受電用コネクタとを備えており、充電用コネクタのコネクタ胴体を受電用コネクタの挿入部に挿入したとき、コネクタ胴体の一端側に配置された送電部(送電用コイル)が受電用コネクタの受電本体部の一方の端面に配置された受電部(受電用コイル)と対向するので、送電部から受電部にワイヤレスで送電することが可能となっている。 Patent Document 2 describes a wireless power feeding system that can securely connect and hold a charging connector to a power receiving connector while maintaining high charging efficiency. This wireless power supply system includes a charging connector, which is an inlet type connector, and a power receiving connector to which the charging connector is connected. When the connector body of the charging connector is inserted into the insertion portion of the power receiving connector Since the power transmission unit (power transmission coil) disposed on one end of the connector body faces the power reception unit (power reception coil) disposed on one end surface of the power reception main body of the power reception connector, the power reception unit receives power from the power transmission unit. It is possible to transmit power wirelessly.
非接触電力伝送技術では接続端子を外部に露出させなくてよく、接続端子の腐食等の劣化の問題がないことから、水分や油分等が多く存在する汚損環境下においても好ましく用いられている。しかしながら、汚損環境下で受電ユニットに接続されたLED照明の調光を行いたい場合やモーターの出力を可変したい場合、汚損環境下の作業エリアから遠く離れた機械室などに設置された電源部の電源電圧、動作周波数、パルス幅等を変更するため、作業者は汚損環境エリアの外に移動しなければならず、作業性が悪いという問題がある。電源出力の変更をリモコン等により行うケースも考えられるが、防水・防塵構造の高価なリモコンが必要になり、リモコンボタンの細かな操作も必要となるため作業性が悪い。したがって、汚損環境下では定期的に室内外を移動するLED照明の調光等を簡単に行うことができないという問題がある。 In the non-contact power transmission technology, the connection terminal does not need to be exposed to the outside, and there is no problem of deterioration such as corrosion of the connection terminal. Therefore, the contactless power transmission technique is preferably used even in a fouling environment where a lot of moisture, oil, etc. are present. However, when dimming the LED lighting connected to the power receiving unit in a polluted environment or changing the output of the motor, the power supply unit installed in a machine room far away from the work area in the polluted environment In order to change the power supply voltage, the operating frequency, the pulse width, etc., the worker has to move out of the contaminated environment area, and there is a problem that workability is poor. Although the case where the power output is changed by a remote control or the like is also conceivable, an expensive remote control with a waterproof and dustproof structure is required, and detailed operation of the remote control button is also required, so workability is poor. Therefore, there is a problem that it is not possible to easily perform dimming or the like of LED lighting that regularly moves indoors and outdoors in a polluted environment.
したがって、本発明の目的は、電力伝送ユニットの接続作業を行う作業者がその出力レベルを手元で調整することが容易な非接触電力伝送装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-contact power transmission device that allows an operator who performs connection work of a power transmission unit to easily adjust the output level at hand.
上記課題を解決するため、本発明による非接触電力伝送装置は、少なくとも一方から他方への電力を非接触にて伝送する第1及び第2の電力伝送ユニットと、前記第2の電力伝送ユニットが固定的に収容され且つ前記第1の電力伝送ユニットを着脱可能に収容するフレームとを備え、前記フレームは、前記フレーム内に挿入された前記第1の電力伝送ユニットの位置を固定するロック機構を有し、前記第1の電力伝送ユニットの固定位置は、前記挿入方向に対して多段に構成されており、前記第1の電力伝送ユニットの前記挿入方向へのスライド量に応じて受電側の電力伝送ユニットの出力レベルが変化することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a contactless power transmission device according to the present invention includes first and second power transmission units that transmit power from at least one to the other in a contactless manner, and the second power transmission unit includes: A frame that is fixedly housed and removably accommodates the first power transmission unit, and the frame includes a lock mechanism that fixes a position of the first power transmission unit inserted into the frame. And the fixed position of the first power transmission unit is configured in multiple stages with respect to the insertion direction, and the power on the power receiving side depends on the amount of sliding of the first power transmission unit in the insertion direction. The output level of the transmission unit changes.
本発明によれば、第1の電力伝送ユニットをフレーム内に挿入する際にスライド量を変えるだけの簡単な方法で受電側の出力レベルを変えることができ、出力レベルを変えるための複雑な機構は一切不要である。したがって、汚損環境下で作業する作業者は、受電側の出力レベルを手元で容易に調整することができ、安価な構成で利便性の高い非接触電力伝送装置を提供することができる。 According to the present invention, when the first power transmission unit is inserted into the frame, the output level on the power receiving side can be changed by a simple method only by changing the slide amount, and a complicated mechanism for changing the output level is obtained. Is absolutely unnecessary. Therefore, an operator who works in a fouling environment can easily adjust the output level on the power receiving side at hand, and can provide a highly convenient non-contact power transmission apparatus with an inexpensive configuration.
本発明において、前記第1の電力伝送ユニットは、複数の凸部又は凹部を有し、前記ロック機構は、前記複数の凸部又は凹部のいずれかに係合することが好ましい。第1の電力伝送ユニット側に挿入方向の位置決めを行うための複数の凸部又は凹部を設けているので、スライド量を変えるだけの簡単な方法で受電側の出力レベルを変えることができる。特に、第1の電力伝送ユニットに設ける凸部又は凹部は別部品で構成されていなくても型で容易に形成できるので、多段のロック機構を低コストで作製することが可能である。 In the present invention, it is preferable that the first power transmission unit has a plurality of convex portions or concave portions, and the lock mechanism engages with any of the plurality of convex portions or concave portions. Since a plurality of convex portions or concave portions for positioning in the insertion direction are provided on the first power transmission unit side, the output level on the power receiving side can be changed by a simple method of changing the slide amount. In particular, since the convex portion or the concave portion provided in the first power transmission unit can be easily formed by a mold even if it is not constituted by a separate part, a multistage locking mechanism can be manufactured at low cost.
本発明において、前記凸部又は凹部の断面形状は鋸状であることが好ましい。第2の電力伝送ユニットに設ける凸部又は凹部は、別部品で構成することなく型で容易に形成できるので、ロック機構を低コストで作製することができる。また鋸歯状の凹凸部を形成することにより、出力レベルの細かな設定を容易に行うことができる。 In this invention, it is preferable that the cross-sectional shape of the said convex part or a recessed part is serrated. Since the convex portion or the concave portion provided in the second power transmission unit can be easily formed with a mold without being constituted by separate parts, the lock mechanism can be manufactured at low cost. Further, by forming the serrated irregularities, it is possible to easily set the output level finely.
本発明において、前記凸部又は凹部の断面形状は波状であることもまた好ましい。第2の電力伝送ユニットに設ける凸部又は凹部は、別部品で構成することなく型で容易に形成できるので、ロック機構を低コストで作製することができる。また波状の凹凸部を形成することにより、出力レベルの細かな設定を容易に行うことができる。 In this invention, it is also preferable that the cross-sectional shape of the said convex part or a recessed part is a wave shape. Since the convex portion or the concave portion provided in the second power transmission unit can be easily formed with a mold without being constituted by separate parts, the lock mechanism can be manufactured at low cost. Further, by forming the wavy uneven portion, it is possible to easily set the output level finely.
本発明において、前記フレームは、当該フレーム内に収容された前記第1の電力伝送ユニットと対向するアッパーフレームと、前記アッパーフレームを支持すると共に、当該フレーム内への前記第1の電力伝送ユニットの挿入をガイドするサイドフレームとを有し、前記ロック機構は、前記アッパーフレームに形成された板バネ部と、前記板バネ部の先端部に形成された爪部とを有し、前記爪部は、前記フレーム内に収容された前記第1の電力伝送ユニットの前記複数の凸部又は凹部のいずれかに係合することが好ましい。これにより、第1の電力伝送ユニットのロック機構を簡単な構成により実現することができ、また、前記板バネ部によるバネ性の押圧力により、前記第1の電力伝送ユニットは前記第2の電力伝送ユニットに押し付けられるので、各々の電力伝送ユニットは安定して密着することができる。 In the present invention, the frame supports the upper frame facing the first power transmission unit housed in the frame, supports the upper frame, and the first power transmission unit into the frame. A side frame that guides insertion, and the locking mechanism includes a leaf spring portion formed on the upper frame, and a claw portion formed on a distal end portion of the leaf spring portion. It is preferable that the first power transmission unit housed in the frame is engaged with any one of the plurality of convex portions or concave portions. As a result, the lock mechanism of the first power transmission unit can be realized with a simple configuration, and the first power transmission unit can move the second power by the spring-like pressing force by the leaf spring portion. Since it is pressed against the transmission unit, each power transmission unit can be brought into close contact stably.
本発明において、前記フレームは、前記第1の電力伝送ユニットの挿入口を構成する第1の開口部と、前記第1の開口部の反対側に位置する第2の開口部を有することが好ましい。この場合、前記第2の開口部は、前記第1の開口部と共に前記第1の電力伝送ユニットの挿入口を構成していてもよい。この構成によれば、第1の開口部からフレーム内に侵入した異物は第2の開口部から排出されやすく、フレーム内に異物が蓄積し難い。またフレーム内に異物が侵入しても第1の開口部又は第2の開口部を通じてフレーム内の掃除が容易である。したがって、フレーム内に堆積した異物が第1の電力伝送ユニットと干渉して第1の電力伝送ユニットと第2の電力伝送ユニットとの位置ずれが生じ、あるいは第1の電力伝送ユニットと第2の電力伝送ユニットとの間に異物が挟まって両者の密着度が低下(コイル間の距離が拡大)することにより、両者の磁気結合度が低下して電力伝送効率が低下することを防止することができる。 In the present invention, it is preferable that the frame has a first opening that constitutes an insertion port of the first power transmission unit, and a second opening that is located on the opposite side of the first opening. . In this case, the second opening may constitute an insertion port of the first power transmission unit together with the first opening. According to this configuration, the foreign matter that has entered the frame from the first opening is easily discharged from the second opening, and the foreign matter is unlikely to accumulate in the frame. Even if a foreign substance enters the frame, it is easy to clean the frame through the first opening or the second opening. Accordingly, the foreign matter accumulated in the frame interferes with the first power transmission unit, causing a positional shift between the first power transmission unit and the second power transmission unit, or the first power transmission unit and the second power transmission unit. It is possible to prevent a reduction in power transmission efficiency due to a decrease in the degree of magnetic coupling between the two due to a decrease in the degree of close contact between the power transmission unit and a decrease in the degree of adhesion between the two (the distance between the coils increases). it can.
本発明において、前記第1の電力伝送ユニットは、電力を送電する送電コイルと、前記送電コイルを駆動する送電回路が実装された送電回路基板と、前記送電コイル及び前記送電回路基板を収容する第1のケースとを含む送電ユニットであり、前記第2の電力伝送ユニットは、電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルからの交流電力を直流電力に変換する整流平滑回路を含む受電回路が実装された受電回路基板と、前記受電コイル及び前記受電回路基板を収容する第2のケースとを含む受電ユニットであることが好ましい。このように、送電側又は受電側の電力伝送ユニットを構成するために必要なすべての部品が一つのケース内にパッケージングされているので、汚損環境下での電力伝送ユニットの取り扱いが容易であり、また電力伝送ユニットの信頼性を高めることができる。また、送電ユニットのスライド量を変えるだけの簡単な方法で受電ユニットの出力レベルを変えることができ、出力を可変するための複雑な機構は一切不要である。したがって、汚損環境下で送電ユニットの接続作業を行う作業者は、受電側の出力レベルを手元で容易に調整することができ、安価な構成で利便性の高い非接触電力伝送装置を提供することができる。 In the present invention, the first power transmission unit includes a power transmission coil that transmits power, a power transmission circuit board on which a power transmission circuit that drives the power transmission coil is mounted, a power transmission coil and a power transmission circuit board that house the power transmission circuit board. The second power transmission unit is mounted with a power receiving circuit including a power receiving coil that receives power and a rectifying / smoothing circuit that converts AC power from the power receiving coil into DC power. It is preferable that the power receiving unit includes a received power circuit board and a second case that houses the power receiving coil and the power receiving circuit board. As described above, since all the parts necessary for configuring the power transmission unit on the power transmission side or the power reception side are packaged in one case, it is easy to handle the power transmission unit in a polluted environment. In addition, the reliability of the power transmission unit can be improved. Further, the output level of the power receiving unit can be changed by a simple method of changing the slide amount of the power transmission unit, and no complicated mechanism for changing the output is required. Therefore, an operator who connects power transmission units in a polluted environment can easily adjust the power level on the power receiving side at hand, and provides a highly convenient non-contact power transmission device with an inexpensive configuration. Can do.
本発明によれば、電力伝送ユニットの接続作業を行う作業者がその出力レベルを手元で調整することが容易な非接触電力伝送装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a non-contact power transmission device in which an operator who connects power transmission units can easily adjust the output level at hand.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態による非接触電力伝送装置の構造を示す略斜視図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing the structure of a non-contact power transmission apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図1に示すように、この非接触電力伝送装置1は、電力を非接触にて送電する送電ユニット10と、電力を非接触にて受電する受電ユニット20と、受電ユニット20が固定的に収容されると共に送電ユニット10を着脱可能に収容し、受電ユニット20に対する送電ユニット10の位置合わせ及び固定を行うフレーム30とを備えている。 As shown in FIG. 1, the non-contact power transmission device 1 includes a power transmission unit 10 that transmits power in a contactless manner, a power reception unit 20 that receives power in a contactless manner, and a power reception unit 20 that is fixedly accommodated. In addition, the power transmission unit 10 is detachably accommodated, and a frame 30 that aligns and fixes the power transmission unit 10 with respect to the power reception unit 20 is provided.
送電ユニット10及び受電ユニット20は、電力伝送コイル及びその駆動回路基板が一つのケース内に収容されてパッケージ化された電力伝送ユニットである。送電ユニット10は、電力を送電する送電コイル及びインバータ等の送電回路を有しており、外部直流電源から電源ケーブル15Aを介して送電ユニット10に供給された電力は、送電回路によって交流電力に変換された後、送電コイルに供給され、送電コイルからは交流電力が電磁エネルギーとして出力される。また受電ユニット20は、送電コイルからの電力を受電する受電コイル及び整流平滑回路等の受電回路を有しており、受電ユニット20が受電した交流電力は、受電回路内の整流平滑回路によって直流電力に変換された後、電源ケーブル15Bを介して例えばLEDなどの負荷に供給される。 The power transmission unit 10 and the power reception unit 20 are power transmission units in which a power transmission coil and a drive circuit board thereof are accommodated in one case and packaged. The power transmission unit 10 has a power transmission circuit such as a power transmission coil and an inverter for transmitting power, and the power supplied to the power transmission unit 10 from the external DC power source via the power cable 15A is converted into AC power by the power transmission circuit. Then, the power is supplied to the power transmission coil, and AC power is output as electromagnetic energy from the power transmission coil. The power receiving unit 20 has a power receiving circuit such as a power receiving coil that receives power from the power transmitting coil and a rectifying and smoothing circuit. The AC power received by the power receiving unit 20 is converted into DC power by the rectifying and smoothing circuit in the power receiving circuit. After being converted to, it is supplied to a load such as an LED via the power cable 15B.
フレーム30は送電ユニット10と受電ユニット20とを機械的に接続するためのコネクタ構造を有しており、フレーム30と一体化されている。送電ユニット10はフレーム30を介して受電ユニット20に取り付けられ、受電ユニット20からの取り外しも容易である。このように、フレーム30と一体化された受電ユニット20は、送電ユニット10と機械的に接続されるが、送電ユニット10との電気的な接点を持たない無接点でコネクタを構成している。送電ユニット10が受電ユニット20と対向する位置で固定されることにより、送電ユニット10から受電ユニット20への電力伝送効率を高めることができる。 The frame 30 has a connector structure for mechanically connecting the power transmission unit 10 and the power reception unit 20, and is integrated with the frame 30. The power transmission unit 10 is attached to the power reception unit 20 via the frame 30 and can be easily detached from the power reception unit 20. As described above, the power receiving unit 20 integrated with the frame 30 is mechanically connected to the power transmission unit 10, but constitutes a connector without contact with the power transmission unit 10. By fixing the power transmission unit 10 at a position facing the power reception unit 20, the power transmission efficiency from the power transmission unit 10 to the power reception unit 20 can be increased.
フレーム30は、送電ユニット10の挿入口を構成する第1の開口部30Aと、第1の開口部30Aの反対側に位置する第2の開口部30Bとを有している。送電ユニット10は、第1の開口部30Aが設けられたY1方向(第1の方向)からフレーム30に挿入することができる。またフレーム30には、第1の開口部30Aからフレーム30内に挿入された送電ユニット10の位置を固定するロック機構35が設けられている。 The frame 30 includes a first opening 30A that constitutes an insertion port of the power transmission unit 10 and a second opening 30B that is located on the opposite side of the first opening 30A. The power transmission unit 10 can be inserted into the frame 30 from the Y1 direction (first direction) in which the first opening 30A is provided. The frame 30 is provided with a lock mechanism 35 that fixes the position of the power transmission unit 10 inserted into the frame 30 from the first opening 30A.
送電ユニット10及び受電ユニット20の概略形状は同一であり、特に平面視で線対称及び回転対称であるため、受電ユニット20に対する送電ユニット10の位置決めは容易である。また、送電ユニット10及び受電ユニット20には同一の形状及びサイズのケースが用いられており、構成部品の共通化によるコストダウンが図られている。 The schematic shapes of the power transmission unit 10 and the power reception unit 20 are the same. In particular, the power transmission unit 10 is easily positioned with respect to the power reception unit 20 because they are line symmetric and rotationally symmetric in plan view. In addition, cases having the same shape and size are used for the power transmission unit 10 and the power reception unit 20, and cost reduction is achieved by sharing components.
本実施形態において、送電ユニット10及び受電ユニット20の平面形状は矩形であり、Y方向の幅はX方向の幅よりも広い。これに対し、フレーム30の平面形状は図1に示すように略正方形であり、Y方向の幅はX方向の幅とほぼ等しい。 In the present embodiment, the planar shape of the power transmission unit 10 and the power reception unit 20 is a rectangle, and the width in the Y direction is wider than the width in the X direction. On the other hand, the planar shape of the frame 30 is substantially square as shown in FIG. 1, and the width in the Y direction is substantially equal to the width in the X direction.
図2は、送電ユニット10又は受電ユニット20の基本構造を示す図であって、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A'線に沿った側面断面図である。 2A and 2B are diagrams illustrating a basic structure of the power transmission unit 10 or the power reception unit 20, where FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a side cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.
図2(a)及び(b)に示すように、送電ユニット10及び受電ユニット20の基本的な構造は同じであり、電力伝送コイル11と、電力伝送コイル11に接続された回路基板12と、電力伝送コイル11と回路基板12とを収容する薄型のケース13とを備えている。送電ユニット10において、電力伝送コイル11は送電コイル11A(第1の結合素子)であり、回路基板12は送電コイル11Aを駆動するためのインバータ等の送電回路が実装された送電回路基板12Aである。また受電ユニット20である場合、電力伝送コイル11は受電コイル11B(第2の結合素子)であり、回路基板12は受電コイル11Bからの交流電力を直流電力に変換する整流平滑回路等の受電回路が実装された受電回路基板12Bである。 2A and 2B, the basic structures of the power transmission unit 10 and the power reception unit 20 are the same, and the power transmission coil 11 and the circuit board 12 connected to the power transmission coil 11; A thin case 13 for housing the power transmission coil 11 and the circuit board 12 is provided. In the power transmission unit 10, the power transmission coil 11 is a power transmission coil 11A (first coupling element), and the circuit board 12 is a power transmission circuit board 12A on which a power transmission circuit such as an inverter for driving the power transmission coil 11A is mounted. . In the case of the power receiving unit 20, the power transmission coil 11 is a power receiving coil 11B (second coupling element), and the circuit board 12 is a power receiving circuit such as a rectifying and smoothing circuit that converts AC power from the power receiving coil 11B into DC power. Is a power receiving circuit board 12B mounted.
電力伝送コイル11は、回路基板12よりもケース本体13aの底面側に配置されており、回路基板12はケース13の蓋13b寄り(上面寄り)に配置されている。電力伝送コイル11は支持基板14の主面に渦巻状に巻回されてなるスパイラルコイルである。電力伝送コイル11の支持基板14は磁性体からなることが好ましい。この場合、電力伝送コイル11は支持基板14よりもケース本体13aの底面側に配置されている。磁性シートや薄い磁性基板を電力伝送コイル11の磁性コアとして使用し、磁性コアを電力伝送コイル11よりも回路基板12寄りに配置することにより、給電方向と反対面への磁気を遮蔽(抑制)することができる。 The power transmission coil 11 is disposed closer to the bottom surface of the case body 13 a than the circuit board 12, and the circuit board 12 is disposed closer to the lid 13 b (closer to the upper surface) of the case 13. The power transmission coil 11 is a spiral coil that is spirally wound around the main surface of the support substrate 14. The support substrate 14 of the power transmission coil 11 is preferably made of a magnetic material. In this case, the power transmission coil 11 is disposed on the bottom surface side of the case body 13 a with respect to the support substrate 14. By using a magnetic sheet or a thin magnetic substrate as the magnetic core of the power transmission coil 11 and arranging the magnetic core closer to the circuit board 12 than the power transmission coil 11, the magnetism on the surface opposite to the feeding direction is shielded (suppressed). can do.
電力伝送コイル11の中心位置は、ケース13の中心に設定されることが好ましい。これにより、送電ユニット10のケース13の中心位置を受電ユニット20のケース13の中心位置に合わせるだけで一対の電力伝送コイル11を完全に重ね合せて両者の磁気結合度を最大にすることができる。受電ユニット20に対する送電ユニット10のオフセット量に合わせて一対の電力伝送コイル11のオフセット量も変化するので、一対の電力伝送コイル11間の磁気結合度の調整も容易である。 The center position of the power transmission coil 11 is preferably set at the center of the case 13. Thereby, only by matching the center position of the case 13 of the power transmission unit 10 with the center position of the case 13 of the power receiving unit 20, the pair of power transmission coils 11 can be completely overlapped to maximize the degree of magnetic coupling between them. . Since the offset amount of the pair of power transmission coils 11 also changes in accordance with the offset amount of the power transmission unit 10 with respect to the power receiving unit 20, it is easy to adjust the degree of magnetic coupling between the pair of power transmission coils 11.
詳細は後述するが、ケース13の蓋13bの上面には第1〜第3の凸部13d1〜13d3及びストッパー13sが形成されている。第1〜第3の凸部13d1〜13d3及びストッパー13sは、フレーム30にセットした送電ユニット10の位置決め固定のために設けられている。またストッパー13sは送電ユニット10をフレーム30から引き出す際のつまみ部として使用される。第1の凸部13d1は、送電ユニット10の受電ユニット20に対するオフセット量が最も大きくなる第1の固定位置で送電ユニット10を固定する際に用いられるものであり、第2の凸部13d2は、第1の固定位置のときよりも受電ユニット20に対するオフセット量が小さくなる第2の固定位置で送電ユニット10を固定する際に用いられるものであり、第3の凸部13d3は、送電ユニット10の受電ユニット20に対するオフセット量がゼロになる第3の固定位置で送電ユニット10を固定する際に用いられるものである。なお凸部の数やピッチは特に限定されず、必要に応じて設定することができる。 Although details will be described later, first to third convex portions 13d 1 to 13d 3 and a stopper 13s are formed on the upper surface of the lid 13b of the case 13. The first to third convex portions 13 d 1 to 13 d 3 and the stopper 13 s are provided for positioning and fixing the power transmission unit 10 set on the frame 30. The stopper 13s is used as a knob portion when the power transmission unit 10 is pulled out from the frame 30. The first convex portion 13d 1 is intended to be used when the offset amount with respect to the power receiving unit 20 of the power transmission unit 10 fixes the power transmission unit 10 in the most larger first fixed position, the second convex portion 13d 2 Is used when the power transmission unit 10 is fixed at the second fixed position where the offset amount with respect to the power receiving unit 20 is smaller than that at the first fixed position, and the third convex portion 13d 3 This is used when the power transmission unit 10 is fixed at the third fixed position where the offset amount of the unit 10 with respect to the power receiving unit 20 becomes zero. The number of protrusions and the pitch are not particularly limited, and can be set as necessary.
図3は、送電ユニット10と受電ユニット20とを組み合わせた状態を示す側面断面図である。 FIG. 3 is a side sectional view showing a state in which the power transmission unit 10 and the power reception unit 20 are combined.
図3に示すように、送電ユニット10をフレーム30内に挿入して受電ユニット20と組み合わせた状態では、送電ユニット10及び受電ユニット20のケース13の底面どうしが対向し、これにより送電コイル11Aが受電コイル11Bと対向して近接配置されるので、両者は磁気結合可能となる。送電コイル11Aから発生した磁束は受電コイル11Bと鎖交するので、送電ユニット10から受電ユニット20へ非接触で電力を供給することができる。送電ユニット10と受電ユニット20とを電気的に直接接続する接触給電方式の場合、接続端子が外部に露出するため、水分(湿度)や油分等が多量に存在する汚損環境下では接続端子が劣化しやすく、送電ユニット10の挿抜が頻繁に行われる場合には接続端子の劣化が顕著である。しかし、本実施形態においては、電気的に非接触な状態を保ちながら送電ユニット10から受電ユニット20へ電力を伝送するので、接続端子の劣化の問題がなく、汚損環境下でも電力伝送ユニットの耐久性及び信頼性を確保することができる。 As shown in FIG. 3, in a state where the power transmission unit 10 is inserted into the frame 30 and combined with the power reception unit 20, the bottom surfaces of the case 13 of the power transmission unit 10 and the power reception unit 20 face each other. Since the power receiving coil 11B is disposed in close proximity to each other, both can be magnetically coupled. Since the magnetic flux generated from the power transmission coil 11A is linked to the power reception coil 11B, power can be supplied from the power transmission unit 10 to the power reception unit 20 in a non-contact manner. In the case of the contact power supply method in which the power transmission unit 10 and the power receiving unit 20 are directly electrically connected, the connection terminal is exposed to the outside, so that the connection terminal is deteriorated in a polluted environment where a large amount of moisture (humidity) or oil is present. In the case where the power transmission unit 10 is frequently inserted and removed, the connection terminal is significantly deteriorated. However, in the present embodiment, power is transmitted from the power transmission unit 10 to the power receiving unit 20 while maintaining an electrically non-contact state, so that there is no problem of deterioration of the connection terminals, and the durability of the power transmission unit is maintained even in a fouling environment. And reliability can be ensured.
図4及び図5は、非接触電力伝送装置1の略斜視図であって、特に図4は送電ユニット10の挿入方向(Y1方向)から見た斜視図、また図5は図4と反対方向(Y2方向)から見た斜視図である。 4 and 5 are schematic perspective views of the non-contact power transmission apparatus 1. In particular, FIG. 4 is a perspective view seen from the insertion direction (Y1 direction) of the power transmission unit 10, and FIG. 5 is a direction opposite to FIG. It is the perspective view seen from (Y2 direction).
図4及び図5に示すように、本実施形態によるフレーム30は樹脂製であり、フレーム30の上面を構成する平板状のアッパーフレーム31と、アッパーフレーム31を支持するサイドフレーム32,33と、フレーム30の底面を構成するボトムフレーム34とを有している。本実施形態において、サイドフレーム32,33は、受電ユニット20の長手方向と平行な2つ側面の外側をカバーする互いに平行な左右の側壁を構成しており、送電ユニット10のフレーム30内への挿入をガイドするガイド部材としても機能する。 As shown in FIGS. 4 and 5, the frame 30 according to the present embodiment is made of resin, a flat upper frame 31 that constitutes the upper surface of the frame 30, side frames 32 and 33 that support the upper frame 31, A bottom frame 34 constituting the bottom surface of the frame 30. In the present embodiment, the side frames 32 and 33 constitute left and right side walls that are parallel to each other and cover the outer sides of the two side surfaces parallel to the longitudinal direction of the power receiving unit 20. It also functions as a guide member that guides insertion.
アッパーフレーム31は、送電ユニット10の収容スペースを挟んでフレーム30内の受電ユニット20と対向しており、フレーム30内に送電ユニット10を収容した時には送電ユニット10の蓋13bと対向する。サイドフレーム32,33と直交する2つの側面には第1の開口部30A及び第2の開口部30Bが設けられている。フレーム30の内部空間は、電力伝送ユニットの上下二段の収容スペースであり、下段スペースには受電ユニット20が常時収容されており、上段スペースには送電ユニット10が着脱自在に収容される。 The upper frame 31 faces the power receiving unit 20 in the frame 30 with the accommodation space for the power transmission unit 10 interposed therebetween, and faces the lid 13 b of the power transmission unit 10 when the power transmission unit 10 is accommodated in the frame 30. A first opening 30A and a second opening 30B are provided on two side surfaces orthogonal to the side frames 32, 33. The internal space of the frame 30 is an upper and lower housing space of the power transmission unit, the power receiving unit 20 is always housed in the lower space, and the power transmission unit 10 is detachably housed in the upper space.
第1の開口部30Aは送電ユニット10の挿入口を構成しており、送電ユニット10を挿入可能な開口形状を有している。特に、サイドフレーム32,33の第1の開口部30A側の端面にはフランジ部32f、33fがそれぞれ形成されると共に、フランジ部32f、33fの一部を切り欠いてなるガイド溝30gが形成されている。フランジ部32f、33fは、送電ユニット10のケース13の幅方向両側に突出する蓋13bの端部13gと干渉するが、蓋13bの高さをガイド溝30gの位置に合わせて挿入することにより蓋13bとフランジ部32f、33fとの干渉を回避して送電ユニット10をケース13内に挿入することができる。この場合、送電ユニット10のケース13の蓋13bの端部13gはガイドレールとして機能し、送電ユニット10のケース13の蓋13bの端部13gをガイド溝30gに嵌合させることで受電ユニット20に対する送電ユニット10の幅方向(X方向)及び高さ方向(Z方向)の位置合わせを確実に行うことができる。 30 A of 1st opening parts comprise the insertion port of the power transmission unit 10, and have the opening shape which can insert the power transmission unit 10. FIG. In particular, flange portions 32f and 33f are respectively formed on the end surfaces of the side frames 32 and 33 on the first opening 30A side, and guide grooves 30g are formed by notching portions of the flange portions 32f and 33f. ing. The flange portions 32f and 33f interfere with the end portion 13g of the lid 13b protruding on both sides in the width direction of the case 13 of the power transmission unit 10, but the lid 13b is inserted by adjusting the height of the lid 13b to the position of the guide groove 30g. The power transmission unit 10 can be inserted into the case 13 while avoiding interference between the flange 13b and the flange portions 32f and 33f. In this case, the end portion 13g of the lid 13b of the case 13 of the power transmission unit 10 functions as a guide rail, and the end portion 13g of the lid 13b of the case 13 of the power transmission unit 10 is fitted in the guide groove 30g to the power receiving unit 20. Position alignment of the power transmission unit 10 in the width direction (X direction) and the height direction (Z direction) can be reliably performed.
第2の開口部30Bは第1の開口部30Aとほとんど同じ大きさであるが、送電ユニット10の挿入口を構成するものではなく、フレーム30内への異物の堆積を防止するために設けられている。サイドフレーム32,33の第2の開口部30B側の端面にもフランジ部32f、33fがそれぞれ形成されているが、ガイド溝30gは形成されていない。そのため、送電ユニット10のケース12の蓋13bの端部13gはフランジ部32f、33fと必ず干渉し、第2の開口部30Bから送電ユニット10を挿入することはできない。このように、サイドフレーム32,33の第2の開口部30B側のフランジ部32f、33fは、第2の開口部30Bからの送電ユニット10の挿入を阻害する部材としての役割を果たすとともに、送電ユニット10が第1の開口部30Aから挿入された際に、ストッパーの役割も果たし、フレーム30からの脱落を防止することができる。 The second opening 30B is almost the same size as the first opening 30A, but does not constitute an insertion port of the power transmission unit 10 and is provided to prevent foreign matter from accumulating in the frame 30. ing. Flange portions 32f and 33f are also formed on the end surfaces of the side frames 32 and 33 on the second opening 30B side, but the guide grooves 30g are not formed. For this reason, the end 13g of the lid 13b of the case 12 of the power transmission unit 10 always interferes with the flange portions 32f and 33f, and the power transmission unit 10 cannot be inserted from the second opening 30B. As described above, the flange portions 32f and 33f on the second opening 30B side of the side frames 32 and 33 serve as members that obstruct the insertion of the power transmission unit 10 from the second opening 30B and transmit power. When the unit 10 is inserted from the first opening 30A, it also serves as a stopper and can be prevented from falling off the frame 30.
また、サイドフレーム32,33を同じ部材で構成する場合には、第2の開口部30B側の端面にガイド溝30gが形成されるが、送電ユニット10のケース本体13aのY方向の後端部には位置決め用の突起13f1が設けられていてもよく、また第2の開口部30B側に位置する受電ユニット20のケース本体13aのY方向の後端部には位置決め用の突起13f2が設けられていてもよい。この場合、受電ユニット20のケース本体13aには突起13f1に対応する凹部13h1が形成されていることが好ましく、送電ユニット10のケース本体13aにも突起13f2に対応する凹部(不図示)が形成されていることが好ましい。送電ユニット10を第1の開口部30Aからフレーム30内に挿入し、送電ユニット10が受電ユニット20の真上に到達すると、送電ユニット10側の突起13f1が受電ユニット20のケース本体13aの凹部13h1に嵌合すると共に、受電ユニット20側の突起13f2が送電ユニット10のケース本体13aの凹部に嵌合するので、送電ユニット10を確実にロックしてフレーム30からの脱落を防止することができる。 When the side frames 32 and 33 are formed of the same member, a guide groove 30g is formed on the end surface on the second opening 30B side, but the rear end of the case body 13a of the power transmission unit 10 in the Y direction. may have is provided projection 13f 1 for positioning the, also the second to a rear end portion of the Y-direction of the case body 13a of the power receiving unit 20 is located in the opening portion 30B side projection 13f 2 for positioning It may be provided. In this case, it is preferable that the recess 13h 1 corresponding to the projection 13f 1 is formed in the case body 13a of the power receiving unit 20, corresponding to the protrusion 13f 2 in the case body 13a of the power transmission unit 10 recess (not shown) Is preferably formed. The power transmission unit 10 is inserted into the frame 30 from the first opening 30A, the power transmission unit 10 reaches just above the power receiving unit 20, the projection 13f 1 of the power transmission unit 10 side recess of the case body 13a of the power receiving unit 20 with fitted to 13h 1, since the projections 13f 2 of the power receiving unit 20 side is fitted into the recess of the case body 13a of the power transmission unit 10, to prevent falling off from the frame 30 to securely lock the power transmission unit 10 Can do.
フレーム30のアッパーフレーム31には、第1の開口部30Aからフレーム30内に挿入された送電ユニット10をロックするロック機構35が設けられている。ロック機構35は、アッパーフレーム31を平面視で略U字状に切り欠いて板バネ部を形成し、この板バネ部の先端に下向きの爪部を設けたものである。ロック機構35の爪部を送電ユニット10の上面に設けられた第1〜第3の凸部13d1〜13d3のいずれかに係合させることにより、送電ユニット10を固定することができる。 The upper frame 31 of the frame 30 is provided with a lock mechanism 35 that locks the power transmission unit 10 inserted into the frame 30 from the first opening 30A. The lock mechanism 35 is formed by cutting the upper frame 31 into a substantially U shape in plan view to form a leaf spring portion, and providing a downward claw portion at the tip of the leaf spring portion. By engaging the claw portion of the lock mechanism 35 in any one of the first to third convex portions 13d provided on the upper surface 1 ~13D 3 of the power transmission unit 10, it is possible to fix the power transmission unit 10.
図6〜図8は、送電ユニットの接続動作を説明するための図である。 6-8 is a figure for demonstrating the connection operation | movement of a power transmission unit.
図6(a)に示すように、送電ユニット10を第1の開口部30Aからフレーム30内に挿入すると、送電ユニット10はガイド溝30gに沿って前進し、送電ユニット10の上面に設けられた凸部13dは徐々に爪部37に近づく。図6(b)に示すように、第1の凸部13d1が爪部37に当接すると、爪部37及び板バネ部36は第1の凸部13d1によって上方に押し上げられ、板バネ部36は弾性変形する。このとき、送電ユニット10の送電コイル11Aと受電ユニット20の受電コイル11Bは、結合度が小さい状態で磁気結合し始める。 As illustrated in FIG. 6A, when the power transmission unit 10 is inserted into the frame 30 from the first opening 30 </ b> A, the power transmission unit 10 moves forward along the guide groove 30 g and is provided on the upper surface of the power transmission unit 10. The convex portion 13d gradually approaches the claw portion 37. As shown in FIG. 6B, when the first convex portion 13d 1 comes into contact with the claw portion 37, the claw portion 37 and the leaf spring portion 36 are pushed upward by the first convex portion 13d 1 , and the leaf spring The part 36 is elastically deformed. At this time, the power transmission coil 11A of the power transmission unit 10 and the power reception coil 11B of the power reception unit 20 start to be magnetically coupled with a low degree of coupling.
図6(c)に示すように、送電ユニット10をさらに奥へスライドさせると、爪部37は第1の凸部13d1を乗り越えた後、板バネ部36の弾性力によって下方に押し下げられて第1の凸部13d1と第2の凸部13d2との間の溝に嵌り込み、第1の凸部13d1に係合する。このようにして送電ユニット10は受電ユニット20と対向する位置でフレーム30に固定され、送電ユニット10の送電コイル11Aと受電ユニット20の受電コイル11Bは磁気結合可能となる。ただし、この第1の固定位置では、送電コイル11Aのコイル軸CAの受電コイル11Bのコイル軸CBに対するオフセット量d1が大きいため、受電ユニット20の出力レベルP1は最小となる。 As shown in FIG. 6 (c), it is slid to the power transmission unit 10 further back, after the pawl portion 37 passing over the first protrusion 13d 1, is pushed downward by the elastic force of the plate spring portion 36 the first convex portion 13d 1 fits into the groove between the second protrusion 13d 2, engages with the first protrusion 13d 1. In this way, the power transmission unit 10 is fixed to the frame 30 at a position facing the power reception unit 20, and the power transmission coil 11A of the power transmission unit 10 and the power reception coil 11B of the power reception unit 20 can be magnetically coupled. However, this first fixed position, since the offset amount d 1 is larger for the coil axis C B of the power receiving coil 11B of the coil axis C A of the power transmission coil 11A, the output level P 1 of the power receiving unit 20 is minimized.
次に図7(a)及び(b)に示すように、送電ユニット10をさらに奥へとスライドさせると、爪部37が第2の凸部13d2を乗り越えた後、第2の凸部13d2と第3の凸部13d3との間の溝に嵌り込み、第2の凸部13d2に係合する。この第2の固定位置において、送電コイル11Aのコイル軸CAの受電コイル11Bのコイル軸CBに対するオフセット量d2は、第1の固定位置のときのオフセット量d1よりも小さいため、受電ユニット20の出力レベルP2は、出力レベルP1よりも大きくなる(P2>P1)。 Next, as shown in FIG. 7 (a) and (b), when the sliding further into the power transmission unit 10, after the pawl portion 37 gets over the second convex portion 13d 2, the second convex portion 13d 2 and fitted into the groove between the third protrusions 13d 3, engages a second protrusion 13d 2. In this second fixed position, the offset amount d 2 relative to the coil axis C B of the power receiving coil 11B of the coil axis C A of the power transmission coil 11A is smaller than the offset amount d 1 when the first fixed position, the power receiving output level P 2 of the unit 20 is larger than the output level P 1 (P 2> P 1 ).
次に図8(a)及び(b)に示すように、送電ユニット10をさらに奥へとスライドさせると、爪部37が第3の凸部13d3を乗り越える。このときフレーム30の端面30e(アッパーフレーム31の端面)が送電ユニット10の上面に設けられたストッパー13sに当接し、送電ユニット10のそれ以上奥への挿入が阻止され、爪部37が第3の凸部13d3に係合し、送電ユニット10はフレーム30に固定される。この第3の固定位置において、送電ユニット10は受電ユニット20と完全に重なり合っており、送電コイル11Aのコイル軸CAの受電コイル11Bのコイル軸CBに対するオフセット量はゼロである。そのため、第3の固定位置での受電ユニット20の出力レベルP3は最大となり、出力レベルP2よりも大きくなる(P3>P2>P1)。 Next, as shown in FIG. 8 (a) and (b), when the sliding to the power transmission unit 10 deeper, the claw portion 37 gets over the third protrusion 13d 3. At this time, the end face 30e of the frame 30 (the end face of the upper frame 31) abuts against a stopper 13s provided on the upper surface of the power transmission unit 10, and the further insertion of the power transmission unit 10 is prevented. engage in the convex portion 13d 3, the power transmission unit 10 is fixed to the frame 30. In the third fixing position, the power transmission unit 10 is completely overlapped with the power receiving unit 20, the offset amount with respect to the coil axis C B of the power receiving coil 11B of the coil axis C A of the power transmission coil 11A is zero. Therefore, the output level P 3 of the third power receiving unit 20 at a fixed position is maximum, it becomes greater than the output level P 2 (P 3> P 2 > P 1).
なお送電ユニット10と受電ユニット20とのロックを解除する場合には爪部37の上方に設けられた突起部38を引っ張り上げればよい。これにより板バネ部36と共に爪部37が持ち上がり、爪部37と凸部13d1〜13d3のいずれかとの係合が解除される。したがって、送電ユニット10のロックを解除してフレーム30から取り出すことができる。 In addition, what is necessary is just to pull up the projection part 38 provided above the nail | claw part 37, when releasing the lock | rock of the power transmission unit 10 and the power receiving unit 20. FIG. Thus the claw portion 37 is lifted together with the plate spring portion 36, the engagement between one of the claw portions 37 and the convex portions 13d 1 ~13d 3 is released. Accordingly, the power transmission unit 10 can be unlocked and taken out from the frame 30.
図9(a)及び(b)は、ロック機構の変形例を示す略断面図である。 FIGS. 9A and 9B are schematic cross-sectional views showing modifications of the lock mechanism.
図9(a)に示すように、ロック機構は、多段の凹凸部の断面形状が鋸歯状となっていてもよい。鋸歯状の凸部13dの傾斜部分は直線状に形成され、三角形の鋸歯形状となっている。この構成によれば、送電ユニット10の固定位置の微調整が容易であり、これにより受電ユニット20の出力レベルを微調整することができる。 As shown to Fig.9 (a), the cross-sectional shape of a multistage uneven | corrugated | grooved part may be a sawtooth shape as shown to Fig.9 (a). The inclined portion of the sawtooth-shaped convex portion 13d is formed in a straight line and has a triangular sawtooth shape. According to this configuration, fine adjustment of the fixed position of the power transmission unit 10 is easy, and thereby the output level of the power reception unit 20 can be finely adjusted.
また図9(b)に示すように、ロック機構は、多段の凹凸部の断面形状が波状となっていてもよい。一つの波の凸部は半円状に形成されており、また凸部13dに係合する爪部37の先端部も略半円状となっている。この構成によれば、送電ユニット10の固定位置の微調整が容易であり、これにより受電ユニット20の出力レベルを微調整することができる。 Moreover, as shown in FIG.9 (b), as for a locking mechanism, the cross-sectional shape of a multistage uneven | corrugated | grooved part may be wavy. The convex portion of one wave is formed in a semicircular shape, and the tip portion of the claw portion 37 engaged with the convex portion 13d is also substantially semicircular. According to this configuration, fine adjustment of the fixed position of the power transmission unit 10 is easy, and thereby the output level of the power reception unit 20 can be finely adjusted.
以上説明したように、本実施形態による非接触電力伝送装置1は、フレーム30内に挿入された送電ユニット10の位置を固定するロック機構35を有し、送電ユニット10の固定位置が挿入方向に向かって多段に構成されており、送電ユニット10の挿入方向へのスライド量に応じて送電ユニット10の受電ユニット20に対するオフセット量が変化し、これにより受電ユニット20の出力レベルが変化するので、汚損環境下で送電ユニット10の接続作業を行う作業者は手元で容易に出力レベルを調整することができる。したがって、汚損環境下での作業性を向上させることができ、非接触電力伝送装置の利便性を向上させることができる。 As described above, the contactless power transmission device 1 according to the present embodiment has the lock mechanism 35 that fixes the position of the power transmission unit 10 inserted into the frame 30, and the fixing position of the power transmission unit 10 is in the insertion direction. Since the amount of offset of the power transmission unit 10 with respect to the power reception unit 20 changes in accordance with the amount of sliding in the insertion direction of the power transmission unit 10, the output level of the power reception unit 20 changes accordingly. An operator who performs connection work of the power transmission unit 10 under the environment can easily adjust the output level at hand. Therefore, the workability in a fouling environment can be improved, and the convenience of the non-contact power transmission device can be improved.
また、本実施形態においては、第1の開口部30Aとは反対側にも第2の開口部30Bが設けられているので、第1の開口部30Aからフレーム30内に侵入したごみ等の異物が第2の開口部30Bから排出されやすく、フレーム30内に異物が蓄積し難い。またフレーム30内に異物が侵入しても第1の開口部30A又は第2の開口部30Bを通じてフレーム30内の掃除が容易である。したがって、フレーム30内に堆積した異物が送電ユニット10と干渉して送電ユニット10と受電ユニット20との位置ずれが生じ、あるいは送電ユニット10と受電ユニット20との間に異物が挟まって両者の密着度が低下(コイル間の距離が拡大)することにより、両者の磁気結合度が低下して電力伝送効率が低下することを防止することができる。 In the present embodiment, since the second opening 30B is also provided on the side opposite to the first opening 30A, foreign matters such as dust entering the frame 30 from the first opening 30A. Is easily discharged from the second opening 30 </ b> B, and it is difficult for foreign matter to accumulate in the frame 30. Further, even if a foreign substance enters the frame 30, the inside of the frame 30 can be easily cleaned through the first opening 30A or the second opening 30B. Accordingly, the foreign matter accumulated in the frame 30 interferes with the power transmission unit 10 to cause a positional shift between the power transmission unit 10 and the power reception unit 20, or the foreign matter is sandwiched between the power transmission unit 10 and the power reception unit 20 so When the degree is lowered (the distance between the coils is enlarged), it is possible to prevent the degree of magnetic coupling between the two and the power transmission efficiency from being lowered.
図10は、本発明の第2の実施の形態による非接触電力伝送装置の構造を示す略斜視図である。 FIG. 10 is a schematic perspective view showing the structure of the non-contact power transmission apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図10に示すように、この非接触電力伝送装置2の特徴は、フレーム30の側面に設けられた2つの開口部30A,30Bの両方が送電ユニット10の挿入口を構成している点にある。すなわち、フレーム30は、送電ユニット10の第1の挿入口を構成する第1の開口部30Aと、第1の開口部30Aの反対側に設けられ、送電ユニット10の第2の挿入口を構成する第2の開口部30Bとを有している。送電ユニット10は、第1の開口部30Aが設けられたY1方向(第1の方向)からフレーム30に挿入することができ、また第2の開口部30Bが設けられたY2方向(第2の方向)からもフレーム30内に挿入することができる。説明の便宜上、図10には2つの送電ユニット10を示しているが、フレーム30内にはどちらか一方の送電ユニット10だけを収容可能である。 As shown in FIG. 10, this non-contact power transmission device 2 is characterized in that both of the two openings 30 </ b> A and 30 </ b> B provided on the side surface of the frame 30 constitute an insertion port of the power transmission unit 10. . That is, the frame 30 is provided on the opposite side of the first opening 30A constituting the first insertion port of the power transmission unit 10 and the first opening 30A, and constitutes the second insertion port of the power transmission unit 10 And a second opening 30B. The power transmission unit 10 can be inserted into the frame 30 from the Y1 direction (first direction) in which the first opening 30A is provided, and in the Y2 direction (second direction) in which the second opening 30B is provided. (Direction) can also be inserted into the frame 30. For convenience of explanation, FIG. 10 shows two power transmission units 10, but only one of the power transmission units 10 can be accommodated in the frame 30.
2方向からの挿入を実現するため、フレーム30には2つのロック機構が設けられている。すなわち、フレーム30は、第1の開口部30Aからフレーム30内に挿入された送電ユニット10をロックする第1のロック機構35Aと、第2の開口部30Bからフレーム30内に挿入された送電ユニット10をロックする第2のロック機構35Bとを有している。第1のロック機構35Aは、フレーム30のアッパーフレーム31の第1の開口部30A寄りに設けられており、第2のロック機構35Bは、フレーム30のアッパーフレーム31の第2の開口部30B寄りに設けられている。第1及び第2のロック機構35A,35Bはともに、アッパーフレーム31を切り欠いて形成された板バネ部36の先端部に爪部37が形成されたものであり、爪部37が送電ユニット10側の第1〜第3の凸部13d1〜13d3に係合することにより、送電ユニット10は固定される。 In order to realize insertion from two directions, the frame 30 is provided with two lock mechanisms. That is, the frame 30 includes a first lock mechanism 35A that locks the power transmission unit 10 inserted into the frame 30 from the first opening 30A, and a power transmission unit that is inserted into the frame 30 from the second opening 30B. 10 and a second lock mechanism 35B for locking 10. The first lock mechanism 35A is provided near the first opening 30A of the upper frame 31 of the frame 30, and the second lock mechanism 35B is close to the second opening 30B of the upper frame 31 of the frame 30. Is provided. Both the first and second lock mechanisms 35A, 35B are configured such that a claw portion 37 is formed at the tip of a leaf spring portion 36 formed by cutting out the upper frame 31, and the claw portion 37 is formed by the power transmission unit 10. by engaging the first to third protrusions 13d 1 ~13d 3 side, the power transmission unit 10 is fixed.
なお2方向からの挿入を実現する場合、送電ユニット10のケース本体13aに位置決め用の突起13f1等を設ける必要はなく、受電ユニット20のケース本体13aに位置決め用の突起13f2等を設ける必要もない(図4参照)。これらの突起を設けると送電ユニット10を一方向から挿入することはできても逆方向から挿入することが出来なくなるからである。 When the insertion from two directions is realized, it is not necessary to provide the positioning projection 13f 1 or the like on the case body 13a of the power transmission unit 10, and it is necessary to provide the positioning projection 13f 2 or the like on the case body 13a of the power receiving unit 20. None (see FIG. 4). This is because, if these protrusions are provided, the power transmission unit 10 can be inserted from one direction but cannot be inserted from the opposite direction.
以上説明したように、本実施形態による非接触電力伝送装置2は、2つの開口部30A,30Bの両方が送電ユニット10の挿入口となっているので、第1の実施の形態による非接触電力伝送装置1が有する発明の効果に加えて、送電ユニット10の挿入方向の選択の幅を広げてレイアウトの自由度を高めることができる。 As described above, the non-contact power transmission device 2 according to the present embodiment has both the two openings 30A and 30B serving as insertion ports for the power transmission unit 10, and thus the non-contact power according to the first embodiment. In addition to the effects of the invention possessed by the transmission device 1, the range of selection of the insertion direction of the power transmission unit 10 can be widened to increase the degree of freedom in layout.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
例えば、上記実施形態においては、受電ユニット20にフレーム30を固定し、送電ユニット10を着脱自在な構成としているが、本発明はこのような構成に限定されず、送電ユニット10にフレーム30を固定し、受電ユニット20を着脱自在な構成としてもよい。さらに、双方向の電力伝送を行う一対の電力伝送ユニットを対象としてもよい。 For example, in the above embodiment, the frame 30 is fixed to the power receiving unit 20 and the power transmission unit 10 is detachable. However, the present invention is not limited to such a configuration, and the frame 30 is fixed to the power transmission unit 10. The power receiving unit 20 may be detachable. Furthermore, a pair of power transmission units that perform bidirectional power transmission may be targeted.
また上記実施形態において、ロック機構35の爪部37は、送電ユニット10側の凸部13dに係合するが、送電ユニット10側に形成された凹部に係合してもよい。すなわち、ロック機構35は、送電ユニット10に形成された複数の凸部又は凹部のいずれかに係合するように構成されていればよい。さらに、凸部又は凹部の数やピッチは特に限定されず、必要な出力レベルの段数や変化幅に応じて適宜設定することができる。 Moreover, in the said embodiment, although the nail | claw part 37 of the locking mechanism 35 engages with the convex part 13d by the side of the power transmission unit 10, you may engage with the recessed part formed in the power transmission unit 10 side. That is, the lock mechanism 35 only needs to be configured to engage with any of a plurality of convex portions or concave portions formed in the power transmission unit 10. Further, the number and pitch of the convex portions or the concave portions are not particularly limited, and can be appropriately set according to the number of steps and the change width of the required output level.
また上記実施形態においてはフレーム30の平面形状が四角形であるため最大で4方向からの挿入が可能な構成となっているが、例えば六角形であれば最大で6方向からの挿入が可能であり、送電ユニット10の挿入方向及びその数は特に限定されない。 Moreover, in the said embodiment, since the planar shape of the flame | frame 30 is a rectangle, it has the structure which can be inserted from four directions at the maximum, but if it is a hexagon, for example, it can be inserted from six directions at the maximum. The insertion direction and the number of the power transmission units 10 are not particularly limited.
また上記実施形態においては、一対の電力伝送コイル(送電コイル及び受電コイル)を用いた電磁誘導方式による非接触給電を例に挙げたが、本発明はこの電磁誘導方式に限定されるものではなく、一対の電力伝送コイルを用いた磁界共鳴方式や、対向配置される一対の電力伝送電極を用いた電界結合方式を採用するものであってもよい。この場合、一対の電極の一方(第1の結合素子)が送電ユニット10側に設けられ、他方(第2の結合素子)が受電ユニット20側に設けられる。 Moreover, in the said embodiment, although the non-contact electric power feeding by the electromagnetic induction system using a pair of electric power transmission coil (a power transmission coil and a receiving coil) was mentioned as an example, this invention is not limited to this electromagnetic induction system. Alternatively, a magnetic field resonance method using a pair of power transmission coils or an electric field coupling method using a pair of power transmission electrodes arranged opposite to each other may be employed. In this case, one of the pair of electrodes (first coupling element) is provided on the power transmission unit 10 side, and the other (second coupling element) is provided on the power reception unit 20 side.
1,2 非接触電力伝送装置
10 送電ユニット(電力伝送ユニット)
11 電力伝送コイル
11A 送電コイル
11B 受電コイル
12 回路基板
12A 送電回路基板
12B 受電回路基板
13 ケース
13a ケース本体
13b 蓋
13d,13d1,13d2,13d3 凸部
13f1,13f2 突起
13g 蓋の端部(ガイドレール)
13h1 凹部
13s ストッパー
14 支持基板
15A,15B 電源ケーブル
20 受電ユニット(電力伝送ユニット)
30 フレーム
30A 第1の開口部
30B 第2の開口部
30e フレームの端面
30g ガイド溝
31 アッパーフレーム
32,33 サイドフレーム
32f,33f フランジ部
34 ボトムフレーム
35 ロック機構
35A 第1のロック機構
35B 第2のロック機構
36 板バネ部
37 爪部
38 突起部
CA 送電コイルのコイル軸
CB 受電コイルのコイル軸
1, 2 Contactless power transmission device 10 Power transmission unit (power transmission unit)
11 power-transmission coil 11A power transmission coil 11B receiving coil 12 circuit board 12A power transmission circuit board 12B incoming circuit board 13 case 13a case body 13b cover 13d, 13d 1, 13d 2, 13d 3 protrusion 13f 1, 13f 2 ends of the projections 13g lid Part (guide rail)
13h 1 recess 13s Stopper 14 Support substrate 15A, 15B Power cable 20 Power receiving unit (power transmission unit)
30 Frame 30A First opening 30B Second opening 30e End face 30g of frame Guide groove 31 Upper frame 32, 33 Side frame 32f, 33f Flange 34 Bottom frame 35 Lock mechanism 35A First lock mechanism 35B Second Lock mechanism 36 Leaf spring part 37 Claw part 38 Projection part C A Coil axis C of power transmission coil C B Coil axis of power reception coil
Claims (8)
前記第2の電力伝送ユニットが固定的に収容されるとともに前記第1の電力伝送ユニットを着脱可能に収容し、前記第2の電力伝送ユニットに対する前記第1の電力伝送ユニットの位置合わせ及び固定を行うフレームとを備え、
前記フレームは、前記フレーム内に挿入された前記第1の電力伝送ユニットの位置を固定するロック機構を有し、
前記第1の電力伝送ユニットの固定位置は、前記挿入方向に対して多段に構成されており、受電側の電力伝送ユニットの出力レベルは前記第1の電力伝送ユニットの前記挿入方向へのスライド量に応じて変化することを特徴とする非接触電力伝送装置。 First and second power transmission units that transmit power from at least one to the other in a contactless manner;
The second power transmission unit is fixedly accommodated, the first power transmission unit is detachably accommodated, and the first power transmission unit is aligned and fixed with respect to the second power transmission unit. With a frame to perform,
The frame has a lock mechanism for fixing the position of the first power transmission unit inserted in the frame;
The fixed position of the first power transmission unit is configured in multiple stages with respect to the insertion direction, and the output level of the power transmission unit on the power receiving side is the amount of sliding in the insertion direction of the first power transmission unit. A non-contact power transmission device that changes according to the frequency.
前記ロック機構は、前記複数の凸部又は凹部のいずれかに係合する、請求項1に記載の非接触電力伝送装置。 The first power transmission unit has a plurality of convex portions or concave portions,
The contactless power transmission device according to claim 1, wherein the lock mechanism is engaged with any of the plurality of convex portions or concave portions.
当該フレーム内に収容された前記第1の電力伝送ユニットと対向するアッパーフレームと、
前記アッパーフレームを支持すると共に、当該フレーム内への前記第1の電力伝送ユニットの挿入をガイドするサイドフレームとを有し、
前記ロック機構は、前記アッパーフレームに形成された板バネ部と、前記板バネ部の先端部に形成された爪部とを有し、
前記爪部は、前記フレーム内に収容された前記第1の電力伝送ユニットの前記複数の凸部又は凹部のいずれかに係合する、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。 The frame is
An upper frame facing the first power transmission unit housed in the frame;
A side frame that supports the upper frame and guides the insertion of the first power transmission unit into the frame;
The locking mechanism has a leaf spring portion formed on the upper frame, and a claw portion formed at a tip portion of the leaf spring portion,
The non-contact according to any one of claims 2 to 4, wherein the claw portion engages with any of the plurality of convex portions or concave portions of the first power transmission unit housed in the frame. Power transmission device.
前記第2の電力伝送ユニットは、前記送電コイルから送電された電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルからの交流電力を直流電力に変換する整流平滑回路を含む受電回路が実装された受電回路基板と、前記受電コイル及び前記受電回路基板を収容する第2のケースとを含む受電ユニットである、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。 The first power transmission unit includes a power transmission coil that transmits power, a power transmission circuit board on which a power transmission circuit that drives the power transmission coil is mounted, and a first case that houses the power transmission coil and the power transmission circuit board. A power transmission unit including
The second power transmission unit includes a power receiving circuit that includes a power receiving coil that receives power transmitted from the power transmitting coil, and a rectifying and smoothing circuit that converts AC power from the power receiving coil into DC power. The non-contact power transmission device according to claim 1, wherein the non-contact power transmission device is a power reception unit including a substrate and a second case that accommodates the power reception coil and the power reception circuit substrate.
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