JP2020054226A - 組みとなる装置群 - Google Patents
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Abstract
Description
1) 非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって送出する高周波電力の量を増減する負帰還制御部を備え、受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定(目標値)に保つことに特徴を持つ、組みとなる装置群
2) 非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の異常電圧を検知すれば送出する高周波電力をカットオフすることに特徴を持つ、組みとなる装置群
3) 更に、前記負帰還制御部は受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の負荷に供給された電力の電圧が異常電圧を検知すれば、送電側装置の高周波電力をカットオフするようにした、前記1)記載の組みとなる装置群
4) 送電側装置と受電側装置の非接触の送電機能が、両装置に設けた誘導コイルのコアを近接させて電磁的連結によって送電側装置から受電側装置に誘導コイルを介して給電するものであり、
又、送電側装置と受電側装置の各コアに閉ループの磁力線が形成されるように両装置のコア端面を対向させる近接位置で位置決めするため、送電側装置と受電側装置の対向面に先端に磁石を有する突出軸体と同突出軸体の先端に当接する受パイプを対向させ、受パイプ内の先端部に磁気センサーを設け、前記突出軸体が前記受パイプ先端に近接すると、前記磁気センサーが磁石を検知する位置で位置決めと給電開始するもので、同位置で前記の受電側装置は光パルスを送出させるように機能させ、しかも前記位置において受電側装置の光パルス発光器からの光パルスの投光部と送電側装置の光パルス受光器の光パルスを受ける受光部との位置が近接するように各装置の対向面に光パルス発光器の投光部と光パルス受光器の受光部とを函体の各対向面から突出した筒体の先端にそれぞれ取付け、前記位置で前記受光部と前記投光部とが突き合って、光パルスを確実に伝達できるようにした、前記1)〜3)いずれか記載の組みとなる装置群
にある。
特に非接触給電において、受電側装置に繋がる負荷がダイナミックに変動する場合であっても、その負荷に供給される電力の電圧が一定に保たれる効果がある。
また、負荷が最小の時、言い換えれば無負荷の時、何の対策もこうじなければ、受電側装置からの出力電圧は極端に大きくなることが容易に推測できる。この場合であっても、本発明によって適正な電圧値に保たれることとなり、異常な高電圧を発生させないなどの効果もある。
図1,2中の縦に描画された破線の左側の領域は送電側装置Sを示し、右側の領域は受電側装置Rを示している。
送電側装置Sは、整流回路、PFC部、電力制御回路(高周波電力変換部)、誘導コイル、負帰還制御部、パルス検出部、光検出器(フォトダイオードなど)などを内包して構成される。左端に記載している電気記号(交流電圧源の記号)は外部の電源を表現している。
受電側装置Rも同様に、誘導コイル、整流回路、電圧周波数変換器(V/f変換器)、発光器(発光ダイオードなど)などを内包して構成される。右端に記載されている電気記号(Rz)は外部の負荷を表現している。
なお、これらの構成は、電気系の記述で良く用いられるブロック図であり、具体的な構成は様々である。従って、この記載内容に限定されるものではない。
また、図を分かりやすく記載しているため、装置外殻(ケース)や物理的な配置図などは記載していないが、送電側装置に含まれる誘導コイルと受電側装置に含まれる誘導コイルとの位置関係は適切なものに保たれ、同時に、受電側装置に内包される発光器と送電側装置に内包される受光器との位置関係も適切なものに保たれているものとする。
送電側装置Sでは、受け取った電力(交番電流)を整流し、一旦、直流とする。その上で、PFC部S16によって高周波電力変換部S17に必要な電圧まで昇圧する。そして、高周波電力変換部S17において所望の高周波電力に変換する。この高周波電力は、誘導コイルSC1へと供給される仕組みである。なお、PFC部S16による昇圧の程度は、負帰還制御部SC3,SC5からの制御量によって決定する。
受電側装置Rでは、相互誘導作用によって、誘導コイルRC1に誘導起電力が発生する。そして、負荷RC4(Rz)の影響を受けた所定の電流が流れ、所定の電圧が発生することとなる。受電側装置Rの整流回路RC3は、負荷の種類や構成によって不要な場合もあるが、ここでは直流にしてから負荷RC4に電力を供給する場合の図を示している。
さらに、受電側装置Rに内包される電圧周波数変換器のV/f変換回路RC5では、受電側装置Rが負荷RC4に送り出している電力の電圧に応じた周波数の信号を作り出す。そして、その周波数に一致したパルス信号によって、受電側装置に含まれる光パルス発光器R14をパルス発光させる。
送電側装置Sに内包される光パルス受光器S14とパルス検出器S142は、受けたパルス光を電気的なパルス信号に変換し、そのパルス周期やパルス周波数を基に、受電側装置Rが負荷RC4に印加している電力の電圧Voutを推定する。そして、推定した受電側装置Rが負荷RC4に送り出している電力の電圧を適正値(目標値Ev)に持って行くよう、PFC部S16の昇圧機能を働かせるのに適量の制御量を負帰還制御部SC3が算定して、その制御量を指示する。
これらの一連の機能によって、受電側装置Rが負荷RC4に送り出している電力の電圧が一定に保たれる。
基本的な作動内容は、前述の本発明の図1に示す基本構成のとおりである。ここでは、電気回路等を構成するにあたり、ある程度具体的な値(数値)を加味して説明を加える。
まず、受電側装置Rが負荷RC4(Rz)に供給する電力の電圧(Vout)の定格値を直流E[V]とする。そして、電圧周波数変換部であるV/f変換回路RC5では、光パルスの出力周波数f[Hz]として、
f=fo+a(Vout−E) (ただし、Vmin≦Vout≦Vmax のとき)
ここで、 Vout=Vminのとき f=fo+a(Vmin−E) を fmin とする。
Vout=Vmaxのとき f=fo+a(Vmax−E) を fmax とする。
を出力する。なお、図2の負帰還の例では、
Vout<Vmin または Vout>Vmax のとき、 f=0(パルス発生なし)
とする。また、fo は、出力電圧が定格値E[V]の時の周波数値である。
受電側装置Rに内包される光パルス発光器R14では、周波数fのパルス光を発する。なお、f=0の時は、図2のオンオフ負帰還制御部SC5は高周波電力変換部S17の発光を停止する。
負帰還制御部SC3は、一定周期でカウンタSC4から計数値を読み出し、同時に計数値を0リセットする。そして、この読み出した計数値を読み出しの周期で除すれば、一定周期間で平滑化処理されたパルス光の周波数f’ を知ることができる。この周波数f’ がfo よりも小さければ、PFC部S16に伝達する制御量を現在値よりも段階的に増やし、周波数f’ がfo よりも大きければ、PFC部S16に伝達する制御量を現在値よりも段階的に減少させる。
この制御量によってPFC部S16の昇圧機能を制御することで、結果として、受電側装置Rが負荷RC4に送り出している電力の電圧Vが一定に保たれる。
これからこれら光パルスから電圧パルス信号への変換及び電圧から光パルス変換は正確であることが確認できた。
送電側装置Sと受電側装置Rの上記位置決めは、送電側函体S1の対向面S11に水平に突出したパイプ状の位置決め検出用受パイプS12内に磁気センサーS121を設け、受電側函体R1の対向面R11には上記受パイプS12に当接する永久磁石R13を先端に設けた磁石軸体R12を突出させている。及び、光ファイバー保護管S131と光ファイバー保護管R151とを突き合せている。これらによって、位置決めの検出を行っている。
Sは送電側装置、S1は同送電側装置Sの外側の防水の函体、S11は同函体の対向面、S12は送電側装置Sの函体S1の対向面S11から水平に突出した位置決め用受パイプ、S121は同受パイプS12内に設けた磁気センサー、S13は対向面S11から水平に突出させた通信用光ファイバー、S131は光ファイバー保護管、S132は同光ファイバーS13の先端の光伝達部、S14は負帰還用光パルス受光器、S140は光パルス受光器S14に光パルスを送り込む対向面S11から突出させた光パルスを伝達できる筒体、S141は光パルス受光器S14の筒体S140の先端に取付けた受光面、S142はパルス検出器、S15は送電側装置Sの交流電源の整流部、S16はPFC部、S17は高周波電力変換部、SC1は送電用誘導コイル、SC2は同誘導コイルのコア、SC3は光パルス受光器S14からのパルス数から目標電圧Eに収束するようにPFC部S16に負帰還を与える負帰還制御部、SC4は図2の実施例において光パルス受光器S14の光パルスの単位時間列の数をカウントするカウンタ、SC5はカウンタSC4の光パルスから受電側装置Rの負荷電圧が異常電圧か否か判断して、異常電圧の場合PFC部S16を制御して高周波電力を発生しないようにする図2の実施例のオンオフ負帰還制御部である。
S1 函体
S11 対向面
S12 受パイプ
S121 磁気センサー
S13 光ファイバー
S131 光ファイバー保護管
S132 光伝達部
S14 光パルス受光器
S140 筒体
S141 受光面
S142 パルス検出器
S15 整流部
S16 PFC部
S17 高周波電力変換部
SC1 誘導コイル
SC2 コア
SC3 負帰還制御部
SC4 カウンタ
SC5 高周波電力のオンオフ負帰還制御部
R 受電側装置
R1 函体
R11 対向面
R12 磁石軸体
R13 永久磁石
R14 光パルス発光器
R140 筒体
R141 投光面
R142 パルス検出器
R15 光ファイバー
RC151 光ファイバー保護管
RC152 光伝達部
RC1 誘導コイル
RC2 コア
RC3 整流回路
RC4 負荷
RC5 V/f変換回路
Claims (4)
- 非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって送出する高周波電力の量を増減する負帰還制御部を備え、受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定(目標値)に保つことに特徴を持つ、組みとなる装置群。
- 非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の異常電圧を検知すれば送出する高周波電力をカットオフすることに特徴を持つ、組みとなる装置群。
- 更に、前記負帰還制御部は受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の負荷に供給された電力の電圧が異常電圧を検知すれば、送電側装置の高周波電力をカットオフするようにした、請求項1記載の組みとなる装置群。
- 送電側装置と受電側装置の非接触の送電機能が、両装置に設けた誘導コイルのコアを近接させて電磁的連結によって送電側装置から受電側装置に誘導コイルを介して給電するものであり、
又、送電側装置と受電側装置の各コアに閉ループの磁力線が形成されるように両装置のコア端面を対向させる近接位置で位置決めするため、送電側装置と受電側装置の対向面に先端に磁石を有する突出軸体と同突出軸体の先端に当接する受パイプを対向させ、受パイプ内の先端部に磁気センサーを設け、前記突出軸体が前記受パイプ先端に近接すると、前記磁気センサーが磁石を検知する位置で位置決めと給電開始するもので、同位置で前記の受電側装置は光パルスを送出させるように機能させ、しかも前記位置において受電側装置の光パルス発光器からの光パルスの投光部と送電側装置の光パルス受光器の光パルスを受ける受光部との位置が近接するように各装置の対向面に光パルス発光器の投光部と光パルス受光器の受光部とを函体の各対向面から突出した筒体の先端にそれぞれ取付け、前記位置で前記受光部と前記投光部とが突き合って、光パルスを確実に伝達できるようにした、請求項1〜3いずれか記載の組みとなる装置群。
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