JP2019187060A - Rail-type non-contact power transmission module and rail-type non-contact power transmission system - Google Patents

Rail-type non-contact power transmission module and rail-type non-contact power transmission system Download PDF

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Abstract

To provide a rail-type non-contact power transmission module and a rail-type non-contact power transmission system to reduce cost and labor of designing, exchanging or adjusting the rail-type non-contact power transmission system, when there are a variety of scale of factories or the like or a layout of a factory or the like is changed.SOLUTION: Rail-type non-contact electric power transmission modules Ma and Mb are modules that are used to transmit electric power in a non-contact manner from a rail to a moving body and form a part of the rail including a transmission line for a round trip constituting a part of a power transmission circuit and a connection portion to contact with other modules, in which a serial combination of an inductor and a capacitor of the transmission line for the round trip satisfies a resonance condition at a transmission frequency. And in a rail-type non-contact electric power transmission system S, the rail-type non-contact electric power transmission modules Ma and Mb are connected along an extension direction of the rail.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、レールから移動体へと非接触で電力を伝送する技術に関する。   The present disclosure relates to a technique for transmitting electric power from a rail to a moving body in a contactless manner.

レールから移動体へと非接触で電力を伝送する技術が、工場において搬送車を用いて部品を搬送する目的等に適用されている（例えば、特許文献１等を参照。）。   A technique for transmitting power in a non-contact manner from a rail to a moving body is applied for the purpose of transporting parts using a transport vehicle in a factory (see, for example, Patent Document 1).

特開２００１−３０９５０２号公報JP 2001-309502 A

例えば、工場等で自動搬送車等への非接触給電を行う用途では、工場等の規模が様々である場合や、工場等のレイアウトが変更される場合は、レールの長さを変える必要が生じる。つまり、送電側のコイルのインダクタンスを変える必要が生じ、送電周波数において共振条件を満たすように、送電側のコンデンサのキャパシタンスを変える必要が生じる。   For example, in non-contact power supply to automated guided vehicles at factories, etc., if the scale of factories, etc. is varied, or the layout of factories, etc. is changed, the length of the rails needs to be changed. . That is, it is necessary to change the inductance of the coil on the power transmission side, and it is necessary to change the capacitance of the capacitor on the power transmission side so as to satisfy the resonance condition at the power transmission frequency.

よって、工場等の規模が様々である場合や、工場等のレイアウトが変更される場合は、レールをその都度設計しなおす必要が生じたり、レールの交換やコンデンサの交換あるいはキャパシタンスの調整の必要が生じたりして、コスト及び手間がかかる。   Therefore, when the scale of factories, etc. varies, or when the layout of factories, etc. is changed, it is necessary to redesign the rail each time, or it is necessary to replace the rails, replace the capacitors, or adjust the capacitance. Or cost and labor.

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、工場等の規模が様々である場合や、工場等のレイアウトが変更される場合に、レール式非接触電力伝送システムを設計、交換又は調整するコスト及び手間を低減することを目的とする。   Accordingly, in order to solve the above-described problem, the present disclosure designs, replaces, or adjusts a rail-type non-contact power transmission system when the scale of a factory or the like is varied or when the layout of the factory or the like is changed. The purpose is to reduce costs and labor.

前記課題を解決するために、レールの一部を構成する単数台数あるいは複数台数のモジュール毎に、送電周波数において共振条件を満たすようにした。そうすることで、単数台数だけ配置する場合でも、複数台数接続する場合でも、レール式非接触電力伝送システム全体が、送電周波数において共振条件を満たすようになる。   In order to solve the above-described problem, the resonance condition is satisfied at the transmission frequency for each of a single module or a plurality of modules constituting a part of the rail. By doing so, the rail-type non-contact power transmission system as a whole satisfies the resonance condition at the power transmission frequency regardless of whether a single unit or a plurality of units are connected.

具体的には、本開示は、レールから移動体へと非接触で電力を伝送するために用いられ、レールの一部を構成するモジュールであり、送電回路の一部を構成する往復分の伝送線路と、他のモジュールと接続する接続部と、を備え、前記往復分の伝送線路のインダクタ及びキャパシタの直列合成が送電周波数において共振条件を満たすことを特徴とするレール式非接触電力伝送モジュールである。   Specifically, the present disclosure is used to transmit power from a rail to a moving body in a non-contact manner, and is a module that constitutes a part of the rail, and transmission for a round trip that constitutes a part of a power transmission circuit. A rail-type non-contact power transmission module comprising: a line; and a connection portion connected to another module, wherein a series combination of the inductor and capacitor of the reciprocating transmission line satisfies a resonance condition at a power transmission frequency. is there.

この構成によれば、上記の本開示の目的を達成することができる。ここで、レール全体の長さが長いときでも、つまり、送電側のコイル全体のインダクタンスが大きいときでも、送電側の各コンデンサが各モジュールに分散して配置されるため、送電側の各コンデンサの印加電圧を低減することができ、耐圧の低いコンデンサを使用することができる。   According to this configuration, the object of the present disclosure can be achieved. Here, even when the entire length of the rail is long, that is, when the inductance of the entire coil on the power transmission side is large, each capacitor on the power transmission side is distributed and arranged in each module. The applied voltage can be reduced, and a capacitor with a low breakdown voltage can be used.

また、本開示は、前記往復分の伝送線路が一部を構成する送電コイルが、移動体が有する受電コイルと対向することを特徴とするレール式非接触電力伝送モジュールである。   Moreover, this indication is a rail-type non-contact electric power transmission module characterized by the power transmission coil which the transmission line for the said round trip comprises a part facing the power receiving coil which a mobile body has.

この構成によれば、レール式非接触電力伝送システムを小型化する必要がないときには、図４に示すようにレール式非接触電力伝送モジュールを複雑化することなく、送電コイルと受電コイルとの間の結合係数を大きくすることができる。   According to this configuration, when it is not necessary to reduce the size of the rail-type non-contact power transmission system, the rail-type non-contact power transmission module is not complicated as shown in FIG. The coupling coefficient of can be increased.

また、本開示は、前記往復分の伝送線路が一部を構成する送電コイルが、移動体が有する受電コイルの外側に位置することを特徴とするレール式非接触電力伝送モジュールである。   Moreover, this indication is a rail-type non-contact electric power transmission module characterized by the power transmission coil which the transmission line for said round trip comprises a part located in the outer side of the power receiving coil which a mobile body has.

この構成によれば、レール式非接触電力伝送システムを小型化する必要があるときでも、図６に示すようにレールの延伸方向に沿って受電コイルの移動溝を形成すれば、送電コイルと受電コイルとの間の結合係数を大きくすることができる。   According to this configuration, even when it is necessary to reduce the size of the rail-type non-contact power transmission system, if the moving groove of the power receiving coil is formed along the extending direction of the rail as shown in FIG. The coupling coefficient between the coils can be increased.

また、本開示は、レールから移動体へと非接触で電力を伝送するために用いられ、レールの一部を構成するモジュールであり、送電回路の一部を構成する片道分の伝送線路と、他のモジュールと接続する接続部と、を備え、前記片道分の伝送線路のインダクタ及びキャパシタの直列合成が送電周波数において共振条件を満たすことを特徴とするレール式非接触電力伝送モジュールである。   Further, the present disclosure is a module that is used to transmit electric power in a non-contact manner from the rail to the moving body, and is a module that forms a part of the rail, and a transmission line for one way that forms a part of the power transmission circuit; A rail-type non-contact power transmission module, characterized in that a serial combination of the inductor and capacitor of the one-way transmission line satisfies a resonance condition at a power transmission frequency.

この構成によれば、上記の本開示の目的を達成することができる。ここで、レール全体の長さが長いときでも、つまり、送電側のコイル全体のインダクタンスが大きいときでも、送電側の各コンデンサが各モジュールに分散して配置されるため、送電側の各コンデンサの印加電圧を低減することができ、耐圧の低いコンデンサを使用することができる。   According to this configuration, the object of the present disclosure can be achieved. Here, even when the entire length of the rail is long, that is, when the inductance of the entire coil on the power transmission side is large, each capacitor on the power transmission side is distributed and arranged in each module. The applied voltage can be reduced, and a capacitor with a low breakdown voltage can be used.

そして、レール式非接触電力伝送システムを小型化する必要がないときには、図５に示すように送電コイルの幅サイズ及び受電コイルの径サイズを自由度高く設計したうえで、送電コイルと受電コイルとの間の結合係数を大きくすることができる。   And when it is not necessary to reduce the size of the rail-type non-contact power transmission system, as shown in FIG. 5, after designing the width size of the power transmission coil and the diameter size of the power reception coil with high flexibility, The coupling coefficient between can be increased.

さらに、レール式非接触電力伝送システムを小型化する必要があるときでも、図６に示すようにレールの延伸方向に沿って受電コイルの移動溝を形成すれば、送電コイルと受電コイルとの間の結合係数を大きくすることができる。   Furthermore, even when it is necessary to reduce the size of the rail-type non-contact power transmission system, if the groove for moving the power receiving coil is formed along the extending direction of the rail as shown in FIG. 6, the space between the power transmitting coil and the power receiving coil is reduced. The coupling coefficient of can be increased.

また、本開示は、以上に記載のレール式非接触電力伝送モジュールが、レールの延伸方向に沿って、複数台数接続され、又は、単数台数だけ配置され、レールの一端及び他端にそれぞれ接続される送電電源及び短絡回路を備えることを特徴とするレール式非接触電力伝送システムである。   Further, according to the present disclosure, a plurality of the rail-type non-contact power transmission modules described above are connected or arranged in a single number along the extension direction of the rail, and are connected to one end and the other end of the rail, respectively. A rail-type contactless power transmission system comprising a power transmission power source and a short circuit.

この構成によれば、上記の本開示の目的を達成することができる。ここで、レール全体の長さが長いときでも、つまり、送電側のコイル全体のインダクタンスが大きいときでも、送電側の各コンデンサが各モジュールに分散して配置されるため、送電側の各コンデンサの印加電圧を低減することができ、耐圧の低いコンデンサを使用することができる。   According to this configuration, the object of the present disclosure can be achieved. Here, even when the entire length of the rail is long, that is, when the inductance of the entire coil on the power transmission side is large, each capacitor on the power transmission side is distributed and arranged in each module. The applied voltage can be reduced, and a capacitor with a low breakdown voltage can be used.

このように、本開示は、工場等の規模が様々である場合や、工場等のレイアウトが変更される場合に、レール式非接触電力伝送システムを設計、交換又は調整するコスト及び手間を低減することができる。   As described above, the present disclosure reduces the cost and labor of designing, exchanging, or adjusting the rail-type non-contact power transmission system when the scale of the factory or the like is varied or when the layout of the factory or the like is changed. be able to.

本開示のレール式非接触電力伝送システムの概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of a rail type non-contact electric power transmission system of this indication. 本開示のレール式非接触電力伝送モジュールの接続方法を示す図である。It is a figure which shows the connection method of the rail-type non-contact electric power transmission module of this indication. 本開示のレール式非接触電力伝送モジュールの接続方法を示す図である。It is a figure which shows the connection method of the rail-type non-contact electric power transmission module of this indication. 本開示のレール式非接触電力伝送モジュールの具体的構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of the rail-type non-contact electric power transmission module of this indication. 本開示のレール式非接触電力伝送モジュールの具体的構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of the rail-type non-contact electric power transmission module of this indication. 本開示のレール式非接触電力伝送モジュールの具体的構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of the rail-type non-contact electric power transmission module of this indication.

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。   Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the following embodiments.

本開示のレール式非接触電力伝送システムの概略構成を図１に示す。レール式非接触電力伝送システムＳは、レールから移動体へと非接触で電力を伝送するために、送電電源１、往復分のコイル部材２、短絡回路３及び受電コイル４から構成される。   A schematic configuration of the rail-type contactless power transmission system of the present disclosure is shown in FIG. The rail-type non-contact power transmission system S includes a power transmission power source 1, a reciprocating coil member 2, a short circuit 3, and a power receiving coil 4 in order to transmit power in a non-contact manner from the rail to the moving body.

送電電源１は、レールの一端に接続される。往復分のコイル部材２は、レールの延伸方向に沿って配置される。短絡回路３は、レールの他端に接続される。受電コイル４は、送電回路から受電して、レールの延伸方向に沿って移動する。図１の上欄では、往復分のコイル部材２が構成する送電コイルは、受電コイル４と対向する。図１の下欄では、往復分のコイル部材２が構成する送電コイルは、受電コイル４の外側に位置する。   The power transmission power source 1 is connected to one end of the rail. The reciprocating coil member 2 is disposed along the extending direction of the rail. The short circuit 3 is connected to the other end of the rail. The power receiving coil 4 receives power from the power transmission circuit and moves along the extending direction of the rail. In the upper column of FIG. 1, the power transmission coil formed by the reciprocating coil member 2 faces the power receiving coil 4. In the lower column of FIG. 1, the power transmission coil formed by the reciprocating coil member 2 is located outside the power reception coil 4.

レール式非接触電力伝送システムＳは、工場において搬送車を用いて部品を搬送する目的、スライド扉等の自動扉を開閉する目的及び鉄道模型等の玩具を動作させる目的等に適用することができる。部品の搬送においては、工場の床面又は天井にレールが配置され、搬送車に受電コイル４が搭載される。自動扉の開閉においては、出入口の床面又は天井にレールが配置され、自動扉に受電コイル４が搭載される。玩具の動作においては、部屋の床面に鉄道模型等のレールが配置され、玩具に受電コイル４が搭載される。   The rail-type non-contact power transmission system S can be applied to the purpose of transporting parts using a transport vehicle in a factory, the purpose of opening and closing an automatic door such as a slide door, and the purpose of operating a toy such as a railway model. . In the transportation of parts, rails are arranged on the floor or ceiling of the factory, and the receiving coil 4 is mounted on the transportation vehicle. In the opening and closing of the automatic door, rails are arranged on the floor or ceiling of the doorway, and the receiving coil 4 is mounted on the automatic door. In operation | movement of a toy, rails, such as a railway model, are arrange | positioned on the floor surface of a room, and the receiving coil 4 is mounted in a toy.

本開示のレール式非接触電力伝送モジュールの接続方法を図２及び図３に示す。   The connection method of the rail-type non-contact power transmission module of the present disclosure is shown in FIGS.

図２では、レール式非接触電力伝送システムＳは、送電電源１、レール式非接触電力伝送モジュールＭａ、Ｍｂ及び短絡回路３から構成される。レール式非接触電力伝送モジュールＭａは、往復分のコイル部材２ａ及び各コイル部材２ａに直列接続される各コンデンサ５ａから構成される。レール式非接触電力伝送モジュールＭｂは、往復分のコイル部材２ｂ及び各コイル部材２ｂに直列接続される各コンデンサ５ｂから構成される。   In FIG. 2, the rail-type contactless power transmission system S includes a power transmission power source 1, rail-type contactless power transmission modules Ma and Mb, and a short circuit 3. The rail-type non-contact power transmission module Ma includes a reciprocating coil member 2a and capacitors 5a connected in series to the coil members 2a. The rail-type non-contact power transmission module Mb includes a reciprocating coil member 2b and capacitors 5b connected in series to the coil members 2b.

レール式非接触電力伝送モジュールＭａは、レールの一部を構成するモジュールである。レール式非接触電力伝送モジュールＭｂも、レールの一部を構成するモジュールである。レール式非接触電力伝送モジュールＭａ、Ｍｂは、接続部（図２に不図示）を介してレールの延伸方向に沿って接続される。接続部として、具体的には、引っ掛け型の端子、汎用の配線、導電性のテープ又は嵌め込み型の機構等が挙げられる。往復分のコイル部材２ａ及びコンデンサ５ａは、送電回路の一部を構成する。往復分のコイル部材２ｂ及びコンデンサ５ｂも、送電回路の一部を構成する。   The rail-type non-contact power transmission module Ma is a module that constitutes a part of the rail. The rail-type non-contact power transmission module Mb is also a module that forms part of the rail. The rail-type non-contact power transmission modules Ma and Mb are connected along the extending direction of the rail via a connecting portion (not shown in FIG. 2). Specific examples of the connecting portion include a hook-type terminal, a general-purpose wiring, a conductive tape, or a fitting type mechanism. The reciprocating coil member 2a and the capacitor 5a constitute a part of the power transmission circuit. The reciprocating coil member 2b and the capacitor 5b also constitute a part of the power transmission circuit.

往復分のコイル部材２ａ及びコンデンサ５ａの直列合成は、送電周波数において共振条件を満たす。ここで、往路分のコイル部材２ａのインダクタンスをＬａ１とし、復路分のコイル部材２ａのインダクタンスをＬａ２とし、往路分のコンデンサ５ａのキャパシタンスをＣａ１とし、復路分のコンデンサ５ａのキャパシタンスをＣａ２とし、送電周波数をｆとする。すると、往復分のコイル部材２ａの直列合成インダクタンスは、Ｌａ＝Ｌａ１＋Ｌａ２となり、往復分のコンデンサ５ａの直列合成キャパシタンスは、Ｃａ＝Ｃａ１Ｃａ２／（Ｃａ１＋Ｃａ２）となり、送電周波数における共振条件は、ｆ＝１／（２π√（ＬａＣａ））となる。 The series composition of the reciprocating coil member 2a and the capacitor 5a satisfies the resonance condition at the power transmission frequency. Here, the inductance of the forward portion of the coil member 2a and L a1, the inductance of the return portion of the coil member 2a and L a2, the capacitance of the forward portion of the capacitor 5a and C a1, the capacitance of the return portion of the capacitor 5a C Let a2 be the power transmission frequency. Then, the series combined inductance of the reciprocating coil member 2a is L a = L a1 + L a2 , and the series combined capacitance of the reciprocating capacitor 5a is C a = C a1 C a2 / (C a1 + C a2 ), The resonance condition at the transmission frequency is f = 1 / (2π√ (L a C a )).

往復分のコイル部材２ｂ及びコンデンサ５ｂの直列合成も、送電周波数において共振条件を満たす。ここで、往路分のコイル部材２ｂのインダクタンスをＬｂ１とし、復路分のコイル部材２ｂのインダクタンスをＬｂ２とし、往路分のコンデンサ５ｂのキャパシタンスをＣｂ１とし、復路分のコンデンサ５ｂのキャパシタンスをＣｂ２とし、送電周波数をｆとする。すると、往復分のコイル部材２ｂの直列合成インダクタンスは、Ｌｂ＝Ｌｂ１＋Ｌｂ２となり、往復分のコンデンサ５ｂの直列合成キャパシタンスは、Ｃｂ＝Ｃｂ１Ｃｂ２／（Ｃｂ１＋Ｃｂ２）となり、送電周波数における共振条件は、ｆ＝１／（２π√（ＬｂＣｂ））となる。 The series composition of the reciprocating coil member 2b and the capacitor 5b also satisfies the resonance condition at the transmission frequency. Here, the inductance of the forward portion of the coil member 2b and L b1, the inductance of the return portion of the coil member 2b and L b2, and the capacitance of the forward portion of the capacitor 5b and C b1, the capacitance of the return portion of the capacitor 5b C Let b2 and f be the power transmission frequency. Then, the series combined inductance of the reciprocating coil member 2b is L b = L b1 + L b2 , and the series combined capacitance of the reciprocating capacitor 5b is C b = C b1 C b2 / (C b1 + C b2 ), The resonance condition at the transmission frequency is f = 1 / (2π√ (L b C b )).

往復分のコイル部材２ａ、２ｂ及びコンデンサ５ａ、５ｂの直列合成も、送電周波数において共振条件を満たす。つまり、往復分のコイル部材２ａ、２ｂの直列合成インダクタンスは、Ｌ＝Ｌａ＋Ｌｂとなり、往復分のコンデンサ５ａ、５ｂの直列合成キャパシタンスは、Ｃ＝ＣａＣｂ／（Ｃａ＋Ｃｂ）となり、１／（２π√（ＬＣ））＝１／（２π√（ＬａＣａ））＝１／（２π√（ＬｂＣｂ））＝ｆとなり、送電周波数における共振条件が満たされる。 The series composition of the reciprocating coil members 2a and 2b and the capacitors 5a and 5b also satisfies the resonance condition at the power transmission frequency. That is, the series combined inductance of the reciprocating coil members 2a and 2b is L = L a + L b , and the series combined capacitance of the reciprocating capacitors 5a and 5b is C = C a C b / (C a + C b ). 1 / (2π√ (LC)) = 1 / (2π√ (L a C a )) = 1 / (2π√ (L b C b )) = f, and the resonance condition at the transmission frequency is satisfied.

図３では、レール式非接触電力伝送システムＳは、送電電源１、レール式非接触電力伝送モジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ４のうちの少なくともいずれかの複数台分又は単数台分、及び、短絡回路３から構成される。レール式非接触電力伝送モジュールＭ１は、レールの延伸方向に沿って、長さＬを有する。レール式非接触電力伝送モジュールＭ２は、レールの延伸方向に沿って、長さ２Ｌを有する。レール式非接触電力伝送モジュールＭ４は、レールの延伸方向に沿って、長さ４Ｌを有する。ここで、長さＬは、単位長さである。   In FIG. 3, the rail-type non-contact power transmission system S includes a power transmission power source 1, a plurality of or at least one of the rail-type non-contact power transmission modules M 1, M 2, M 4, and a short circuit 3. Consists of The rail-type non-contact power transmission module M1 has a length L along the extending direction of the rail. The rail-type non-contact power transmission module M2 has a length 2L along the extending direction of the rail. The rail-type non-contact power transmission module M4 has a length 4L along the extending direction of the rail. Here, the length L is a unit length.

レールの延伸方向に沿って、以下の長さを有するレールを構成するためには、以下のレール式非接触電力伝送モジュールを接続部（図３に不図示）を介して接続すればよく又は配置すればよい：
レールの長さＬ：１台のモジュールＭ１、
レールの長さ２Ｌ：１台のモジュールＭ２、
レールの長さ３Ｌ：それぞれ１台のモジュールＭ２、Ｍ１、
レールの長さ４Ｌ：１台のモジュールＭ４、
レールの長さ５Ｌ：それぞれ１台のモジュールＭ４、Ｍ１、
レールの長さ６Ｌ：それぞれ１台のモジュールＭ４、Ｍ２、
レールの長さ７Ｌ：それぞれ１台のモジュールＭ４、Ｍ２、Ｍ１。 In order to construct a rail having the following length along the extension direction of the rail, the following rail-type non-contact power transmission module may be connected or arranged via a connecting portion (not shown in FIG. 3). do it:
Rail length L: one module M1,
Rail length 2L: one module M2,
Rail length 3L: one module M2, M1,
Rail length 4L: one module M4,
Rail length 5L: each one module M4, M1,
Rail length 6L: one module M4, M2 each
Rail length 7L: one module M4, M2, M1 each.

このように、数パターンのレール式非接触電力伝送モジュール（例えば、図３の３パターンのモジュールＭ１、Ｍ２、Ｍ４）を設計すれば十分である。よって、工場等の規模が様々である場合や、工場等のレイアウトが変更される場合に、レール式非接触電力伝送システムＳを設計、交換又は調整するコスト及び手間を低減することができる。   Thus, it is sufficient to design several patterns of rail-type non-contact power transmission modules (for example, the three-pattern modules M1, M2, and M4 in FIG. 3). Therefore, when the scale of a factory etc. is various, or when the layout of a factory etc. is changed, the cost and effort which design, exchange, or adjustment of rail type non-contact electric power transmission system S can be reduced.

さらに、レール全体の長さが長いときでも、つまり、送電側のコイル全体のインダクタンス（例えば、図２の直列合成インダクタンスＬ）が大きいときでも、送電側の各コンデンサ（例えば、図２の各コンデンサ５ａ、５ｂ）が各モジュール（例えば、図２の各モジュールＭａ、Ｍｂ）に分散して配置されるため、送電側の各コンデンサの印加電圧を低減することができ、耐圧の低いコンデンサを使用することができる。   Further, even when the entire length of the rail is long, that is, when the inductance of the entire coil on the power transmission side (for example, the series combined inductance L in FIG. 2) is large, each capacitor on the power transmission side (for example, each capacitor in FIG. 2). 5a and 5b) are distributed and arranged in each module (for example, each module Ma and Mb in FIG. 2), so that the voltage applied to each capacitor on the power transmission side can be reduced, and a capacitor with a low withstand voltage is used. be able to.

本開示のレール式非接触電力伝送モジュールの具体的構成を図４から図６に示す。   Specific configurations of the rail-type contactless power transmission module of the present disclosure are shown in FIGS. 4 to 6.

図４では、レール式非接触電力伝送モジュールＭｒは、送電回路の一部を構成する往復分のコイル部材２ｒ及びコンデンサ５ｒを備える。往復分のコイル部材２ｒ及びコンデンサ５ｒの直列合成は、送電周波数において共振条件を満たす。   In FIG. 4, the rail-type non-contact power transmission module Mr includes a reciprocating coil member 2r and a capacitor 5r that constitute a part of the power transmission circuit. The series composition of the reciprocating coil member 2r and the capacitor 5r satisfies the resonance condition at the power transmission frequency.

基板６ｒは、長方形状の基板である。往復分のコイル部材２ｒは、基板６ｒの２本の長辺に沿って形成される導電性パターンである（図４の上段の底面図、正面図及び側面図を参照。）。往復分のコンデンサ５ｒは、往復分のコイル部材２ｒに直列接続される（図４の上段の底面図、正面図及び側面図を参照。）。支持部材７ｒは、基板６ｒを支持する部材である（図４の上段の底面図、正面図及び側面図を参照。）。   The substrate 6r is a rectangular substrate. The reciprocating coil member 2r is a conductive pattern formed along the two long sides of the substrate 6r (see the bottom view, front view, and side view of the upper stage of FIG. 4). The reciprocating capacitor 5r is connected in series to the reciprocating coil member 2r (see the bottom view, front view, and side view of the upper stage of FIG. 4). The support member 7r is a member that supports the substrate 6r (see the bottom view, the front view, and the side view of the upper stage of FIG. 4).

往復分のコイル部材２ｒが一部を構成する送電コイルは、受電コイル４と対向する。ここで、受電コイル４は、基板６ｒから見て支持部材７ｒの反対側に配置される。そして、受電コイル４の径サイズは、往復分のコイル部材２ｒが一部を構成する送電コイルの幅サイズと同程度である（図４の下段の底面図、正面図及び側面図を参照。）。   The power transmission coil, of which the reciprocating coil member 2 r constitutes a part, faces the power receiving coil 4. Here, the power receiving coil 4 is disposed on the opposite side of the support member 7r when viewed from the substrate 6r. And the diameter size of the receiving coil 4 is comparable as the width size of the power transmission coil which the coil member 2r for a reciprocation comprises a part (refer the bottom view of the lower stage of FIG. 4, a front view, and a side view). .

このように、レール式非接触電力伝送システムＳを小型化する必要がないときには、レール式非接触電力伝送モジュールＭｒを複雑化することなく、往復分のコイル部材２ｒが一部を構成する送電コイルと受電コイル４との間の結合係数を大きくすることができる。   Thus, when it is not necessary to reduce the size of the rail-type non-contact power transmission system S, the reciprocating coil member 2r constitutes a part of the power transmission coil without complicating the rail-type non-contact power transmission module Mr. And the receiving coil 4 can be increased in coupling coefficient.

図５では、レール式非接触電力伝送モジュールＭｏは、送電回路の一部を構成する片道分のコイル部材２ｏ及びコンデンサ５ｏを備える。片道分のコイル部材２ｏ及びコンデンサ５ｏは、送電周波数において共振条件を満たす。ここで、片道分のコイル部材２ｏのインダクタンスをＬｏとし、片道分のコンデンサ５ｏのキャパシタンスをＣｏとすると、送電周波数における共振条件は、ｆ＝１／（２π√（ＬｏＣｏ））となる。 In FIG. 5, the rail-type non-contact power transmission module Mo includes a one-way coil member 2o and a capacitor 5o that constitute a part of the power transmission circuit. The one-way coil member 2o and the capacitor 5o satisfy the resonance condition at the power transmission frequency. Here, assuming that the inductance of the coil member 2o for one way is L o and the capacitance of the capacitor 5o for one way is C o , the resonance condition at the transmission frequency is f = 1 / (2π√ (L o C o )). It becomes.

基板６ｏは、長方形状の基板である。片道分のコイル部材２ｏは、基板６ｏの１本の長辺に沿って形成される導電性パターンである（図５の上段の底面図、正面図及び側面図を参照。）。片道分のコンデンサ５ｏは、片道分のコイル部材２ｏに直列接続される（図５の上段の底面図、正面図及び側面図を参照。）。支持部材７ｏについては後述する。   The substrate 6o is a rectangular substrate. The one-way coil member 2o is a conductive pattern formed along one long side of the substrate 6o (see the bottom view, the front view, and the side view in the upper part of FIG. 5). The one-way capacitor 5o is connected in series to the one-way coil member 2o (see a bottom view, a front view, and a side view in the upper stage of FIG. 5). The support member 7o will be described later.

２台のレール式非接触電力伝送モジュールＭｏは、片道分のコイル部材２ｏ同士がレールの幅方向に互いに避け合うように、支持部材７ｏを用いて１台のレール式非接触電力伝送モジュールとして組み合わされる（図５の下段の平面図、底面図及び側面図を参照。）。   The two rail-type non-contact power transmission modules Mo are combined as a single rail-type non-contact power transmission module using the support member 7o so that the one-way coil members 2o are mutually avoided in the width direction of the rail. (Refer to the bottom plan view, bottom view, and side view of FIG. 5).

往復分のコイル部材２ｏが一部を構成する送電コイルは、受電コイル４と対向する。ここで、受電コイル４は、基板６ｏから見て支持部材７ｏの反対側に配置される。そして、受電コイル４の径サイズは、往復分のコイル部材２ｏが一部を構成する送電コイルの幅サイズと同程度である（図５の下段の底面図、正面図及び側面図を参照。）。   The power transmission coil, of which the reciprocating coil member 2o constitutes a part, faces the power receiving coil 4. Here, the power receiving coil 4 is disposed on the opposite side of the support member 7o when viewed from the substrate 6o. And the diameter size of the receiving coil 4 is comparable as the width size of the power transmission coil which the coil member 2o for reciprocation comprises a part (refer the bottom view, front view, and side view of the lower stage of FIG. 5). .

このように、レール式非接触電力伝送システムＳを小型化する必要がないときには、送電コイルの幅サイズ及び受電コイル４の径サイズを自由度高く設計したうえで、送電コイルと受電コイル４との間の結合係数を大きくすることができる。   Thus, when it is not necessary to downsize the rail-type non-contact power transmission system S, the width size of the power transmission coil and the diameter size of the power reception coil 4 are designed with a high degree of freedom, and then the power transmission coil and the power reception coil 4 are connected. The coupling coefficient between them can be increased.

図６では、レール式非接触電力伝送モジュールＭｏは、送電回路の一部を構成する片道分のコイル部材２ｏ及びコンデンサ５ｏを備える。片道分のコイル部材２ｏ及びコンデンサ５ｏは、送電周波数において共振条件を満たす。ここで、片道分のコイル部材２ｏのインダクタンスをＬｏとし、片道分のコンデンサ５ｏのキャパシタンスをＣｏとすると、送電周波数における共振条件は、ｆ＝１／（２π√（ＬｏＣｏ））となる。 In FIG. 6, the rail-type non-contact power transmission module Mo includes a one-way coil member 2o and a capacitor 5o that constitute a part of the power transmission circuit. The one-way coil member 2o and the capacitor 5o satisfy the resonance condition at the power transmission frequency. Here, assuming that the inductance of the coil member 2o for one way is L o and the capacitance of the capacitor 5o for one way is C o , the resonance condition at the transmission frequency is f = 1 / (2π√ (L o C o )). It becomes.

基板６ｏは、長方形状の基板である。片道分のコイル部材２ｏは、基板６ｏの１本の長辺に沿って形成される導電性パターンである（図６の上段の底面図、正面図及び側面図を参照。）。片道分のコンデンサ５ｏは、片道分のコイル部材２ｏに直列接続される（図６の上段の底面図、正面図及び側面図を参照。）。支持部材７ｏについては後述する。   The substrate 6o is a rectangular substrate. The one-way coil member 2o is a conductive pattern formed along one long side of the substrate 6o (see the bottom view, the front view, and the side view in the upper part of FIG. 6). The one-way capacitor 5o is connected in series to the one-way coil member 2o (see the bottom view, the front view, and the side view in the upper stage of FIG. 6). The support member 7o will be described later.

２台のレール式非接触電力伝送モジュールＭｏは、片道分のコイル部材２ｏ同士がレールの幅方向に互いに向き合うように、支持部材７ｏを用いて１台のレール式非接触電力伝送モジュールとして組み合わされる（図６の下段の平面図、底面図及び側面図を参照。）。   The two rail-type non-contact power transmission modules Mo are combined as a single rail-type non-contact power transmission module using the support member 7o so that the one-way coil members 2o face each other in the rail width direction. (Refer to the bottom plan view, bottom view, and side view of FIG. 6.)

往復分のコイル部材２ｏが一部を構成する送電コイルは、受電コイル４の外側に位置する。ここで、受電コイル４は、往復分のコイル部材２ｏの間の溝の中に配置される。そして、受電コイル４の径サイズは、往復分のコイル部材２ｏが一部を構成する送電コイルの幅サイズと同程度である（図６の下段の底面図、正面図及び側面図を参照。）。   The power transmission coil, of which the reciprocating coil member 2 o constitutes a part, is located outside the power receiving coil 4. Here, the receiving coil 4 is arrange | positioned in the groove | channel between the coil members 2o for reciprocation. And the diameter size of the receiving coil 4 is comparable as the width size of the power transmission coil which the coil member 2o for reciprocation comprises a part (refer the bottom view of the lower stage of FIG. 6, a front view, and a side view). .

このように、レール式非接触電力伝送システムＳを小型化する必要があるときでも、レールの延伸方向に沿って受電コイル４の移動溝を形成すれば、往復分のコイル部材２ｏが一部を構成する送電コイルと受電コイル４との間の結合係数を大きくすることができる。   Thus, even when it is necessary to reduce the size of the rail-type non-contact power transmission system S, if the moving groove of the power receiving coil 4 is formed along the extending direction of the rail, the coil member 2o for reciprocation is partially The coupling coefficient between the power transmission coil and the power reception coil 4 which comprise can be enlarged.

図２から図６の本実施形態は、送電側及び受電側の両方において、コイル（レールのインダクタンス）と共振用のコンデンサが直列接続された直列共振回路が送電周波数における共振条件を満たすときに電力伝送効率が高くなるＳＳ方式に対して、特に適している。   The present embodiment shown in FIG. 2 to FIG. 6 is designed to provide power when a series resonant circuit in which a coil (rail inductance) and a resonance capacitor are connected in series on both the power transmission side and the power receiving side satisfies the resonance condition at the transmission frequency. This is particularly suitable for the SS system in which the transmission efficiency is increased.

図２の本実施形態では、往路分及び復路分のコイル部材のインダクタンスの大小を問うておらず、往路分及び復路分のコンデンサのキャパシタンスの大小を問うていない。図２の変形例として、往路分及び復路分のコイル部材のインダクタンスを等しくしてもよく、往路分及び復路分のコンデンサのキャパシタンスを等しくしてもよい。   In the present embodiment in FIG. 2, the magnitude of the inductance of the coil member for the forward path and the backward path is not asked, and the magnitude of the capacitance of the capacitor for the forward path and the backward path is not asked. As a modification of FIG. 2, the inductances of the coil members for the forward path and the backward path may be made equal, and the capacitances of the capacitors for the forward path and the backward path may be made equal.

図２から図６の本実施形態では、レールを直線状としている。図２から図６の変形例として、レールを曲線状としてもよい。このときには、曲線外側のコイル部材のインダクタンスは、曲線内側のコイル部材のインダクタンスより、大きくなる。   In the present embodiment shown in FIGS. 2 to 6, the rail is linear. As a modification of FIGS. 2 to 6, the rail may be curved. At this time, the inductance of the coil member outside the curve is larger than the inductance of the coil member inside the curve.

図２から図６の本実施形態では、コイル部材を基板上の導電性パターンとしている。図２から図６の変形例として、コイル部材を導線１本又は導線の束としてもよい。図２から図６の本実施形態では、コイル部材及びコンデンサを集中定数回路としている。図２から図６の変形例として、コイル部材及びコンデンサを分布定数回路としてもよい。   2 to 6, the coil member is a conductive pattern on the substrate. As a modification of FIGS. 2 to 6, the coil member may be a single conductive wire or a bundle of conductive wires. 2 to 6, the coil member and the capacitor are lumped constant circuits. As a modification of FIGS. 2 to 6, the coil member and the capacitor may be a distributed constant circuit.

本開示のレール式非接触電力伝送モジュール及びレール式非接触電力伝送システムは、工場において搬送車を用いて部品を搬送する目的、スライド扉等の自動扉を開閉する目的及び鉄道模型等の玩具を動作させる目的等に適用することができる。   The rail-type non-contact power transmission module and the rail-type non-contact power transmission system of the present disclosure include a purpose of transporting parts using a transport vehicle in a factory, a purpose of opening and closing an automatic door such as a sliding door, and a toy such as a railway model. It can be applied to the purpose of operating.

Ｓ：レール式非接触電力伝送システム
Ｍａ、Ｍｂ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍｒ、Ｍｏ：レール式非接触電力伝送モジュール
１：送電電源
２、２ａ、２ｂ、２ｒ、２ｏ：コイル部材
３：短絡回路
４：受電コイル
５ａ、５ｂ、５ｒ、５ｏ：コンデンサ
６ｒ、６ｏ：基板
７ｒ、７ｏ：支持部材 S: Rail-type non-contact power transmission system Ma, Mb, M1, M2, M4, Mr, Mo: Rail-type non-contact power transmission module 1: Transmission power source 2, 2a, 2b, 2r, 2o: Coil member 3: Short circuit 4: Power receiving coils 5a, 5b, 5r, 5o: Capacitors 6r, 6o: Substrates 7r, 7o: Support members

Claims (5)

レールから移動体へと非接触で電力を伝送するために用いられ、
レールの一部を構成するモジュールであり、
送電回路の一部を構成する往復分の伝送線路と、
他のモジュールと接続する接続部と、を備え、
前記往復分の伝送線路のインダクタ及びキャパシタの直列合成が送電周波数において共振条件を満たす
ことを特徴とするレール式非接触電力伝送モジュール。 Used to transmit power from the rail to the moving body without contact,
A module that forms part of the rail,
A transmission line for a round trip constituting a part of the power transmission circuit;
A connecting portion for connecting to another module,
A rail-type non-contact power transmission module, wherein a series combination of an inductor and a capacitor of a transmission line for a round trip satisfies a resonance condition at a power transmission frequency. 前記往復分の伝送線路が一部を構成する送電コイルが、移動体が有する受電コイルと対向することを特徴とする、請求項１に記載のレール式非接触電力伝送モジュール。   2. The rail-type non-contact power transmission module according to claim 1, wherein a power transmission coil that constitutes a part of the round-trip transmission line faces a power reception coil included in a moving body. 前記往復分の伝送線路が一部を構成する送電コイルが、移動体が有する受電コイルの外側に位置することを特徴とする、請求項１に記載のレール式非接触電力伝送モジュール。   2. The rail-type non-contact power transmission module according to claim 1, wherein a power transmission coil of which a part of the round-trip transmission line constitutes a part is located outside a power reception coil included in the moving body. レールから移動体へと非接触で電力を伝送するために用いられ、
レールの一部を構成するモジュールであり、
送電回路の一部を構成する片道分の伝送線路と、
他のモジュールと接続する接続部と、を備え、
前記片道分の伝送線路のインダクタ及びキャパシタの直列合成が送電周波数において共振条件を満たす
ことを特徴とするレール式非接触電力伝送モジュール。 Used to transmit power from the rail to the moving body without contact,
A module that forms part of the rail,
A one-way transmission line that forms part of the power transmission circuit;
A connecting portion for connecting to another module,
A rail-type non-contact power transmission module, wherein a series combination of an inductor and a capacitor of the one-way transmission line satisfies a resonance condition at a power transmission frequency. 請求項１から４のいずれかに記載のレール式非接触電力伝送モジュールが、レールの延伸方向に沿って、複数台数接続され、又は、単数台数だけ配置され、
レールの一端及び他端にそれぞれ接続される送電電源及び短絡回路を備える
ことを特徴とするレール式非接触電力伝送システム。 A plurality of rail-type non-contact power transmission modules according to any one of claims 1 to 4 are connected or arranged in a single number along the extending direction of the rail,
A rail-type non-contact power transmission system comprising a power transmission power source and a short circuit connected to one end and the other end of a rail, respectively.
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