JP2022121048A - Rotary power transmission device, and, non-contact power transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、回転型電力伝送装置、及び、非接触電力伝送システムに関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to a rotary power transmission device and a contactless power transmission system.
共通の中心軸の軸回りに一次鉄心に対して二次鉄心を回転させ、一次鉄心に巻いたコイルから、二次鉄心に巻いたコイルに非接触で電力を伝送する回転型電力伝送装置が知られている。 A rotary power transmission device is known that rotates a secondary core with respect to a primary core around a common central axis, and transmits power from a coil wound around the primary core to a coil wound around the secondary core without contact. It is
本発明が解決しようとする課題は、複数系統の電力を伝送可能な回転型電力伝送装置、及び、その回転型電力伝送装置を有する非接触電力伝送システムを提供することである。 A problem to be solved by the present invention is to provide a rotary power transmission device capable of transmitting power of a plurality of systems, and a contactless power transmission system having the rotary power transmission device.
実施形態によれば、回転型電力伝送装置は、筒状の一次鉄心と、第1の一次コイルと、第2の一次コイルと、筒状又は柱状の二次鉄心と、第1の二次コイルと、第2の二次コイルとを有する。第1の一次コイルは、一次鉄心の内周面に設けられ、交流電源から電力が供給される。第2の一次コイルは、一次鉄心の前記内周面において、第1の一次コイルに対して離して設けられ、第1の一次コイルに電気的に並列に接続される。二次鉄心は、一次鉄心の内側に設けられ、一次鉄心、第1の一次コイル、及び、第2の一次コイルに対して相対的に回転可能である。第1の二次コイルは、二次鉄心の外周面で、第1の一次コイルの内側に対向する位置に設けられる。第2の二次コイルは、二次鉄心の外周面で、第2の一次コイルの内側に対向する位置に設けられる。 According to the embodiment, the rotary power transmission device includes a tubular primary core, a first primary coil, a second primary coil, a tubular or columnar secondary core, and a first secondary coil. and a second secondary coil. The first primary coil is provided on the inner peripheral surface of the primary iron core and is supplied with power from an AC power supply. The second primary coil is provided separately from the first primary coil on the inner peripheral surface of the primary iron core and electrically connected in parallel to the first primary coil. A secondary core is provided inside the primary core and is rotatable relative to the primary core, the first primary coil, and the second primary coil. The first secondary coil is provided at a position facing the inside of the first primary coil on the outer peripheral surface of the secondary core. The second secondary coil is provided at a position facing the inside of the second primary coil on the outer peripheral surface of the secondary core.
図1から図3を用いて回転型電力伝送装置(以下、電力伝送装置という)10の実施形態について説明する。 An embodiment of a rotary power transmission device (hereinafter referred to as a power transmission device) 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
図1には、電力伝送装置10の概略的な断面図を示す。図2には、電力伝送装置10の模式図を示す。図3には、電力伝送装置10の模式的な回路構成図を示す。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the
図1及び図2に示す電力伝送装置10は、一次側アセンブリ12と、二次側アセンブリ14と、支持フレーム16と、羽根車18とを有する。
The
一次側アセンブリ12は、図3に示す一次側回路22に図示しない導線を介して接続され、二次側アセンブリ14は、図3に示す二次側回路24,26に図示しない導線を介して接続されている。
The
図1及び図2に示すように、本実施形態では、一次側アセンブリ12及び二次側アセンブリ14は、それぞれ略円筒状に形成されている。一次側アセンブリ12及び二次側アセンブリ14は、共通の中心軸C0に対して同心状に配置される。一次側アセンブリ12は、二次側アセンブリ14の外側に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in this embodiment, the
一次側アセンブリ12は、円筒状の一次鉄心(コア)32と、一次鉄心32の内周面に設けられた第1の一次コイルC11と、一次鉄心32の内周面に設けられた第2の一次コイルC12とを有する。
The
一例として、一次鉄心32は、直径が400mm程度、中心軸C0に沿う長さが400mm程度で、外観が略円筒状に形成されている。
As an example, the
一次鉄心32の中心軸は、中心軸C0と同軸である。一次鉄心32のうち、中心軸C0に沿う片方の断面は、例えば略E字形状に形成されている。一次鉄心32は、中心軸C0に対して対称に形成されているため、一次鉄心32は、中心軸C0側に向かって開放する2つの環状の凹部34,36を有する。凹部34は、図1及び図2中の一次鉄心32の上端(一端)に近い位置に形成され、凹部36は、一次鉄心32の下端(他端)に近い位置に形成されている。一次鉄心32は、例えばフェライトやケイ素鋼などの磁性材料で形成されている。
The central axis of the
第1の一次コイルC11は、一次鉄心32の内周面の凹部34に、中心軸C0の軸周りに環状に配置されている。第2の一次コイルC12は、一次鉄心32の内周面の凹部36において、第1の一次コイルC11に対して離して中心軸C0の軸周りに環状に配置されている。このため、第1の一次コイルC11、及び、第2の一次コイルC12は、中心軸C0に沿う方向に離間する。第1の一次コイルC11及び第2の一次コイルC12は、例えば銅線などの導電性材料(導線)で形成されている。第1の一次コイルC11は、中心軸C0の軸回りに適宜の巻き数N11で巻かれている。第2の一次コイルC12は、中心軸C0の軸回りに適宜の巻き数N12で巻かれている。
The first primary coil C<b>11 is arranged annularly around the central axis C<b>0 in the
図3に示すように、第1の一次コイルC11の端子には、交流電源20が接続されている。第2の一次コイルC12の端子は、第1の一次コイルC11に対して電気的に並列接続となるように交流電源20に接続されている。
As shown in FIG. 3, an
二次側アセンブリ14は、円筒状の二次鉄心(コア)42と、二次鉄心42の外周面に設けられた第1の二次コイルC21と、二次鉄心42の外周面に設けられた第2の二次コイルC22とを有する。二次鉄心42は、例えばフェライトやケイ素鋼などの磁性材料で形成されている。本実施形態では、二次鉄心42の中心軸C0に沿う長さは、一次鉄心32の長さと略同じである。二次鉄心42のうち、中心軸C0に沿う片方の断面は、例えば略E字形状に形成されている。二次鉄心42は、中心軸C0に対して対称に形成されているため、二次鉄心42は、中心軸C0に対して径方向外方に向かって開放する2つの環状の凹部44,46を有する。凹部44は、図1及び図2中の二次鉄心42の上端(一端)に近い位置に形成され、凹部46は、二次鉄心42の下端(他端)に近い位置に形成されている。二次鉄心42の凹部44,46は、中心軸C0とは反対側に向かって開放する。このため、一次鉄心32の凹部34と、二次鉄心42の凹部44とが中心軸C0に対する径方向に対向し、一次鉄心32の凹部36と、二次鉄心42の凹部46とが中心軸C0に対する径方向に対向する。
The
第1の二次コイルC21は、二次鉄心42の外周面の凹部44に、第1の一次コイルC11の内側に対向する位置で、中心軸C0の軸周りに環状に配置されている。第2の二次コイルC22は、二次鉄心42の外周面の凹部46において、第2の一次コイルC12の内側に対向する位置で、中心軸C0の軸周りに環状に配置されている。このため、第1の二次コイルC21、及び、第2の二次コイルC22は、中心軸C0に沿う方向に離間する。第1の二次コイルC21及び第2の二次コイルC22は、例えば銅線などの導電性材料(導線)で形成されている。
The first secondary coil C21 is arranged annularly around the central axis C0 at a position opposed to the inside of the first primary coil C11 in the
第2の二次コイルC22は、図1及び図2中の下端(他端)に近い位置に設けられている。第1の二次コイルC21は、中心軸C0の軸回りに適宜の巻き数N21で巻かれている。第2の二次コイルC22は、中心軸C0の軸回りに適宜の巻き数N22で巻かれている。 The second secondary coil C22 is provided at a position near the lower end (other end) in FIGS. The first secondary coil C21 is wound with an appropriate number of turns N21 around the central axis C0. The second secondary coil C22 is wound with an appropriate number of turns N22 around the central axis C0.
一次鉄心32の内周面と、二次鉄心42の外周面との間の隙間(距離)G、第1の一次コイルC11と第2の一次コイルC12との間の隙間(距離)、第1の二次コイルC21と第2の二次コイルC22との間の隙間(距離)は、適宜に設定可能である。上述したように、一次鉄心32の直径が400mm、中心軸C0に沿う長さが400mm程度である場合、一次鉄心32の内周面と、二次鉄心42の外周面との間の隙間は例えば10mm程度である。なお、二次鉄心42の直径は、一例として275mm程度である。
The gap (distance) G between the inner peripheral surface of the
図2に示すように、本実施形態の電力伝送装置10は、一次鉄心32、第1の一次コイルC11、第1の二次コイルC21、二次鉄心42により第1のトランス52を形成するとともに、一次鉄心32、第1の二次コイルC21、第2の二次コイルC22、二次鉄心42により第2のトランス54を形成する。第1のトランス52及び第2のトランス54は、中心軸C0に沿う方向に並設されている。
As shown in FIG. 2, the
支持フレーム16は、一次側アセンブリ12及び二次側アセンブリ14の上端(一端)を支持する第1の支持アセンブリ62と、一次側アセンブリ12及び二次側アセンブリ14の下端(他端)を支持する第2の支持アセンブリ64と、第1の支持アセンブリ62、及び、第2の支持アセンブリ64の間に設けられる筒状の磁気シールド66とを有する。
The
第1の支持アセンブリ62は、一次鉄心32の一端に一体的に固定される第1の固定金具72と、二次鉄心42の一端に一体的に固定される第2の固定金具74と、第1の固定金具72と第2の固定金具74との間に設けられた第1のベアリング76と、第1の固定金具72、第2の固定金具74、及び、第1のベアリング76を覆う第1のカバー78とを有する。第1の固定金具72及び第2の固定金具74には、例えばパーマロイなどの磁気シールド性を有する素材を用いる。
The
第1の固定金具72及び第2の固定金具74は、それぞれ例えば円環状に形成されている。第1の固定金具72には第1のベアリング76の外周面が固定され、第2の固定金具74には第1のベアリング76の内周面が固定されている。
The
第1のカバー78は、例えば円環状に形成されている。第1のカバー78は、第1の固定金具72に固定されている。第1のカバー78は、第1の固定金具72、第2の固定金具74、第1のベアリング76を覆う。第1のカバー78の内周面は、第2の固定金具74の外周面に摺動可能である。また、第1のカバー78は、第1のベアリング76の内輪に離間する。
The
第2の固定金具74には、羽根車18が固定されている。羽根車18は、二次鉄心42、すなわち、二次側アセンブリ14に設けられている。
The impeller 18 is fixed to the
第2の支持アセンブリ64は、一次鉄心32の他端に一体的に固定される第3の固定金具82と、二次鉄心42の他端に一体的に固定される第4の固定金具84と、第3の固定金具82と第4の固定金具84との間に設けられた第2のベアリング86と、第3の固定金具82、第4の固定金具84、及び、第2のベアリング86を覆う第2のカバー88とを有する。第3の固定金具82及び第4の固定金具84には、例えばパーマロイなどの磁気シールド性を有する素材を用いる。
The
第3の固定金具82及び第4の固定金具84は、それぞれ例えば円環状に形成されている。第3の固定金具82には第2のベアリング86の外周面が固定され、第4の固定金具84には第2のベアリング86の内周面が固定されている。
The
第2のカバー88は、例えば円環状に形成されている。第2のカバー88は、第3の固定金具82に固定されている。第2のカバー88は、第3の固定金具82、第4の固定金具84、第2のベアリング86を覆う。第2のカバー88の内周面は、第4の固定金具84の外周面に摺動可能である。また、第2のカバー88は、第2のベアリング86の内輪に離間する。
The
磁気シールド66は、第1の支持アセンブリ62の第1の固定金具72、及び、第2の支持アセンブリ64の第3の固定金具82の間に設けられる。磁気シールド66には、例えばパーマロイを用いる。
A
図3は、電力伝送装置10を用いた電力伝送回路の一例を示す。電力伝送装置10の第1の一次コイルC11、第2の一次コイルC12には交流電源20が接続されている。第1の二次コイルC21には負荷RL1が接続されている。第2の二次コイルC22には、負荷RL2が接続されている。
FIG. 3 shows an example of a power transmission circuit using the
なお、交流電源20と第1の一次コイルC11との間、交流電源20と第2の一次コイルC12との間には、無効電流を減らし、力率を改善する進相コンデンサCが配設されている。
Between the
図1から図3を用いて、電力伝送装置10の動作について説明する。
The operation of the
適宜の動力を用いて、電力伝送装置10の二次側アセンブリ14の二次鉄心42を一次側アセンブリ12の一次鉄心32に対して中心軸C0の軸回りに回転させる。二次鉄心42を一次鉄心32に対して回転させながら、交流電源20は、電力伝送装置10に対し、例えば正弦波状の単相交流電圧(例えば100V)を出力する。交流電源20により一次側アセンブリ12の第1の一次コイルC11、及び、第2の一次コイルC12に電流を流し、図2中に破線で示すように、磁界を生じさせる。
Using appropriate power, the
交流電源20の入力電圧をVinとすると、第1のトランス52において、N11/Vin=N21/Vout1が成立し、第2のトランス54において、N12/Vin=N22/Vout2が成立する。このため、交流電源20から入力電圧Vinで第1の一次コイルC11に電流を流すと、電磁誘導により、第1の一次コイルC11に対向する第1の二次コイルC21に電流が流れる。このため、第1の二次コイルC21の端子間において、適宜の出力電圧Vout1を得る。したがって、第1の一次コイルC11から第1の二次コイルC21に非接触で出力電圧Vout1の電力が伝送される。同様に、交流電源20から電圧Vinで第2の一次コイルC12に電流を流すと、電磁誘導により、第2の一次コイルC12に対向する第2の二次コイルC22に電流が流れる。このため、第2の二次コイルC22の端子間において、適宜の出力電圧Vout2を得る。したがって、第2の一次コイルC12から第2の二次コイルC22に非接触で出力電圧Vout2の電力が伝送される。電力伝送装置10を用いると、1つの電源20からの電力が、複数系統の電力として適宜の部品に伝送される。
Assuming that the input voltage of the
なお、出力電圧Vout1は、第1の一次コイルC11の巻き数N11、及び、第1の二次コイルC21の巻き数N21の関係により、入力電圧Vinに対して、大きくも、小さくもなり得る。出力電圧Vout2は、第2の一次コイルC12の巻き数N12、及び、第2の二次コイルC22の巻き数N22の関係により、入力電圧Vinに対して、大きくも、小さくもなり得る。したがって、この電力伝送装置10を用いることで、入力電圧Vin及びコイルの巻き数比に応じて同時に2つのトランス52,54により、一次側から二次側に、同時に、2系統の電力伝送がなされる。このため、電力伝送装置10は、変圧器として用い得る。
Note that the output voltage Vout1 can be larger or smaller than the input voltage Vin depending on the relationship between the number of turns N11 of the first primary coil C11 and the number of turns N21 of the first secondary coil C21. The output voltage Vout2 can be larger or smaller than the input voltage Vin, depending on the relationship between the number of turns N12 of the second primary coil C12 and the number of turns N22 of the second secondary coil C22. Therefore, by using this
本実施形態に係る電力伝送装置10の、一次鉄心32に配置される第1の一次コイルC11、及び、第2の一次コイルC12は、交流電源20に対して並列接続されている。このため、第1の一次コイルC11、及び、第2の一次コイルC12は、独立性を有する。例えば、第1の二次コイルC21に接続された負荷RL1が変動すると、第1の二次コイルC21に対向する第1の一次コイルC11の端子間の電圧Vは、影響を受け、第1の一次コイルC11の端子間の電圧Vが変動し得る。一方、第1の二次コイルC21に接続された負荷RL1が変動しても、第2の二次コイルC22の端子間の電圧Vは、第1の二次コイルC21から独立し、影響を受けない。このため、第2の二次コイルC22に対する第2の一次コイルC12の端子間の電圧Vは、第1の二次コイルC21に接続された負荷RL1の変動の影響を受け難い。したがって、仮に、第1の二次コイルC21に接続された負荷RL1が変動したとしても、第2の一次コイルC12の端子間の電圧Vはその影響を受けず、安定した電圧で第2の一次コイルC12から電磁誘導により第2の二次コイルC22で電力を得る。
The first primary coil C11 and the second primary coil C12 arranged in the
ベアリング76,86は、一次鉄心32及び二次鉄心42の一端間、他端間にそれぞれ設けられ、一次鉄心32に対して二次鉄心42の相対的な回転を許容する。一次側アセンブリ12に対する二次側アセンブリ14の回転運動は、環状のベアリング76,86により補助される。ベアリング76,86が一次側アセンブリ12と二次側アセンブリ14との間に設けられ、一次鉄心32の上端と二次鉄心42の上端との間を閉塞し、一次鉄心32の下端と二次鉄心42の下端との間を閉塞する。このため、ベアリング76,86は一次側アセンブリ12と二次側アセンブリ14との間、すなわち、一次鉄心32と二次鉄心42との間の隙間Gに異物が入り込むことを防止する防塵部(シールド)の役割を果たす。
本実施形態では、ベアリング76,86に加えて、第1のカバー78及び第2のカバー88によって、一次側アセンブリ12と二次側アセンブリ14との間の隙間Gに異物が入り込むことが防止される。
In this embodiment, in addition to the
電力伝送装置10は、例えば数カ月から数年など、適宜の長期間にわたって連続的に動作させられる可能性がある。第1の一次コイルC11と第1の二次コイルC21との間、第2の一次コイルC12と第2の二次コイルC22との間の電磁誘導により、各コイルC11,C12,C21,C22に電流が流れ続けると、磁束により一次鉄心32、二次鉄心42がそれぞれ熱を持つ。
The
例えば一次鉄心32と二次鉄心42との間の隙間Gに異物が存在する場合、異物は、第1の一次コイルC11、第2の一次コイルC12に電流を流したときに生じる磁束により熱せられる。異物の種類によっては、磁束により異物が発火する可能性がある。本実施形態では、ベアリング76,86により一次鉄心32と二次鉄心42との間の隙間Gに異物が入り込むことを防止する。このため、一次鉄心32、二次鉄心42が熱を持っても、異物が熱せられるなどの不具合が発生することを防止する。
For example, if a foreign object exists in the gap G between the
また、第2の固定金具82は、二次側アセンブリ14の二次鉄心42と一緒に回転する。このため、第2の固定金具82に支持された羽根車18が、二次側アセンブリ14の二次鉄心42と一緒に回転する。すなわち、羽根車18は、一次鉄心32と二次鉄心42との間の相対的な回転に伴って回転する。羽根車18の回転により、例えば、二次鉄心42の中心軸C0に沿って羽根車18に向かって空気を流し、磁気シールド(パーマロイ)66の外側に沿って羽根車18に向かって空気を流す。このため、二次側アセンブリ14の二次鉄心42の回転を利用して、羽根車18を回転させ、電力伝送装置10を冷却する。
上述したように本実施形態に係る電力伝送装置10によれば、一次コイルC11,C12を一次鉄心32に並列接続し、二次コイルC21,C22を二次鉄心42に独立して並設する。このため、二次コイルC21,C22から同時に2系統の電圧Vout1,Vout2による電力を得ることができる。そして、例えば二次コイルC21に接続された一方の負荷RL1が適宜に変動することに応じて電圧Vout1が変動しても、他方の負荷RL2の変動が生じていない場合、他方の電圧Vout2の変動は生じない。このため、本実施形態に係る電力伝送装置10は、2系統のうち1系統の負荷RL1に変動が生じ、負荷RL1が接続された二次コイルC21の端子間の電圧が変動しても、残りの1系統の一次コイルC12及び二次コイルC22は影響を受けず、安定した電圧で電力を得ることができる。
As described above, according to the
したがって、本実施形態によれば、複数系統の電力を伝送可能な回転型電力伝送装置10が提供される。
Therefore, according to this embodiment, the rotary
また、本実施形態に係る電力伝送装置10によれば、一次側アセンブリ12の一端と二次側アセンブリ14の一端との間にベアリング76を配置し、一次側アセンブリ12の他端と二次側アセンブリ14の他端との間にベアリング86を配置する。電力伝送装置10は、一次側アセンブリ12と二次側アセンブリ14とが非接触で、直接接触する位置がない。このため、電力伝送装置10の使用による接触による摩耗を抑制でき、耐用年数を延ばすことができる。また、一次側アセンブリ12と二次側アセンブリ14との間の隙間Gに異物が入り込むことを防止することができる。また、電力伝送装置10は、異物が隙間Gに入り込んで熱を持つことを防止することができる。
Further, according to the
なお、一次側アセンブリ12から、漏れ磁束が生じる可能性がある。本実施形態では、一次側アセンブリ12の一次鉄心32の外側の磁気シールド66により、漏れ磁束を遮断する。したがって、交流電源20による影響を、電力伝送装置10の磁気シールド66の外側に及ぼすことを防止することができる。本実施形態に係る電力伝送装置10では、一次鉄心32の外側に磁気シールド66を設ける例について説明したが、磁気シールド66は、必ずしも必要でない場合があり得る。
It should be noted that leakage flux may occur from the
第2の固定金具74と羽根車18との間に、例えば遊星ギア(図示せず)を配置することができる。この場合、二次鉄心42及び第2の固定金具74の回転数よりも羽根車18の回転数を上げることができ、電力伝送装置10を冷却するための、より大きな風速を得ることができる。
A planetary gear (not shown), for example, can be arranged between the
本実施形態では、電力伝送装置10に2つのトランス52,54を形成し、互いに独立する2系統の電力を得る例について説明した。第3の一次コイルを一次鉄心32に、第1の一次コイルC11及び第2の一次コイルC12に並列に接続し、第3の二次コイルを二次鉄心42に、第3の一次コイルに対向する状態に設けてもよい。この場合、3系統の電力を得ることができる。このように、一次鉄心32に設けられ、一次側回路22に並列接続される一次コイルの数に制限はない。二次鉄心42に設けられる二次コイルの数に制限はない。一次鉄心32に設けられる一次コイルと、二次鉄心に設けられる二次コイルとが対向していればよい。したがって、本実施形態によれば、2つに限らず、3つ以上など、複数系統の電力を伝送可能な回転型電力伝送装置10が提供される。
In this embodiment, the example in which the two
図1、及び、図2に示す電力伝送装置10の二次側アセンブリ14の二次鉄心42は円筒状である場合を例にして説明した。二次鉄心42は、中実の円柱状であってもよい。また、一次側アセンブリ12の一次鉄心32、及び、二次側アセンブリ14の二次鉄心42は、円筒状に限らず、中心軸C0に対して回転対称に形成され、一次鉄心32と二次鉄心42とが相対的に回転可能であれば、種々の形状が許容される。例えば、一次鉄心32及び二次鉄心42は、三角錐状に形成されていてもよい。
The case where the
本実施形態では、一次側アセンブリ12を二次側アセンブリ14の外側に配置する例について説明した。回転型電力伝送装置10の変形例として、図4に示すように、一次側アセンブリ12を二次側アセンブリ14の内側に配置し、一次側アセンブリ12の一次鉄心32を、二次側アセンブリ14の二次鉄心42の内側に配置してもよい。この場合、コイルC11,C12,C21,C22が、図4に示すように配置される。一次コイルC11,C12は、一次側回路22に並列接続される。二次コイルC21は、二次側回路24に電気的に接続される。二次コイルC22は、二次側回路26に電気的に接続される。
In this embodiment, an example in which the
図4に示す例では、一次鉄心32の外側の二次鉄心42が、中心軸C0の軸回りに回転可能である。このため、二次鉄心42の外側が磁気シールド66により保護されていることが好ましい。
In the example shown in FIG. 4, the
図5を用いて、回転型電力伝送装置10を有する非接触電力伝送システム100の実施形態について説明する。ここでの回転型電力伝送装置10は、図1及び図2に示すものを用いる。
An embodiment of a contactless
図5には、電力伝送装置10を有する非接触電力伝送システム100の概略図を示す。図5に示すように、電力伝送装置10を有する非接触電力伝送システム100は、フレーム100aと、駆動源102と、駆動力伝達部104と、電力伝送装置10と、アンテナ回転部(被駆動体)106と、アンテナ(被駆動体)108とを有する。電力伝送装置10は、フレーム100aに支持される。アンテナ回転部106は、フレーム100aに支持される。駆動源102、駆動力伝達部104は、フレーム100aに支持される。図5中、電力伝送装置10の中心軸C0は、アンテナ回転部106の回転軸Caと平行である。電力伝送装置10は、駆動源102から被駆動体であるアンテナ回転部106及びアンテナ108に駆動力を伝達する経路中に配置されている。
FIG. 5 shows a schematic diagram of a contactless
第2の固定金具74には、複数のピン74aが設けられている。ピン74aには、アンテナ回転部106から延びるワイヤ110に支持されている。フレーム100aに対してアンテナ回転部106が回転軸Caの軸回りに回転すると、ワイヤ110に支持されるピン74aを介して、第2の固定金具74がアンテナ回転部106の回転軸Caの軸回りに回転する。
The
二次側アセンブリ14の二次鉄心42の内周面には、信号伝送部として、光ロータリージョイント112が固定されている。例えば、二次鉄心42の内周面に固定された光ロータリージョイント112の第1の回転体112aが、二次鉄心42の外部に設けられた第2の回転体112bに対して回転可能である。第2の回転体112bは、フレームに固定されている。光ロータリージョイント112の第1の回転体112aに接続された光ファイバなどのケーブル112cは、例えばアンテナ108に接続される。光ロータリージョイント112の第2の回転体112bに接続された光ファイバなどのケーブル112dは、非接触電力伝送システム100の外部機器とアンテナ108との間で信号を送受信するために用いられる。
An optical rotary joint 112 is fixed as a signal transmission section to the inner peripheral surface of the
次に、図5を用いて、非接触電力伝送システム100の動作について説明する。
Next, operation of the contactless
駆動源102を駆動すると、駆動力伝達部104は、駆動源102からの駆動力を受ける。駆動力伝達部104に伝達される駆動力により、被回転体であるアンテナ回転部106及びアンテナ108は、アンテナ回転部106の回転軸Caの軸回りに回転する。
When the driving
このとき、アンテナ回転部106の回転に伴って、ワイヤ110で連結された第2の固定金具74がアンテナ回転部106の回転軸Caの軸回りに回転する。第1の固定金具72は、フレーム100aに固定されている。このため、第2の固定金具74と一体化された一次鉄心32が、第2の固定金具74と一体化された二次鉄心42に対して、アンテナ回転部106の回転軸Caの軸回りに回転する。電力伝送装置10は、例えばアンテナ回転部106の回転に連動する一部品として用い得る。電力伝送装置10は、一次側アセンブリ12に対して、二次側アセンブリ14が適宜の回転速度で回転し続ける。
なお、ここでは一次鉄心32が二次鉄心42に対して回転軸Caの軸回りに回転する例について説明したが、二次鉄心42が一次鉄心32に対して回転軸Caの軸回りに回転するように構成されていてもよい。すなわち、駆動力伝達部104に伝達される駆動力により、一次鉄心32に対して二次鉄心42が相対的に回転するように構成されていてもよい。
At this time, as the
Although an example in which the
第1のトランス52の第1の二次コイルC21で得る電力は、例えばアンテナ108の信号の送受信用の電源として用い得る。第2のトランス54の第2の二次コイルC22で得る電力は、例えばアンテナ108の図示しない制御回路などの電源として用い得る。
The power obtained by the first secondary coil C21 of the
上述したように、本実施形態に係る非接触電力伝送システム100によれば、複数系統の電力を伝送可能な電力伝送装置10を有する。このため、例えば非接触電力伝送システム100の動作部位や制御回路など所望の部位に対して所望の電力を供給することができる。電力伝送装置10の使用による接触による摩耗を抑制でき、連続使用に耐え得るため、定期メンテナンスの間隔を長くすることができる。したがって、複数系統の電力を伝送可能な回転型電力伝送装置10を有する非接触電力伝送システム100が提供される。
As described above, the contactless
電力伝送装置10の二次側アセンブリ14の二次鉄心42に配置した光ロータリージョイント112の第1の回転体112a、及び、フレームに支持される第2の回転体112bを用いて、電力伝送装置10の二次側アセンブリ14の二次鉄心42、及び、アンテナ108を回転させながら、アンテナ108と信号の送受信を行うことができる。このため、アンテナ108と、電力伝送システム100の外部との間で、信号の送受信を行うことができる。
Using the
本実施形態では、図5に示すように、電力伝送装置10の中心軸C0は、アンテナ回転部106の回転軸Caと平行で、同軸である場合を例にして説明した。電力伝送装置10の中心軸C0は、アンテナ回転部106の回転軸Caと同軸でなくてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the central axis C0 of the
ここでは、電力伝送装置10は、非接触電力伝送システム100において、例えば地上に設置されるアンテナ(レーダ)108を動作させる部品の1つである場合を例にして説明した。電力伝送装置10は、アンテナ108の代わりに、例えば、車載レーダ、CT(computed tomography)装置など、駆動源からの駆動力により回転する被回転体と一緒に用いられる。その他、電力伝送装置10は、回生ブレーキ等にも用いることができる。本実施形態では、電力伝送装置10の二次側アセンブリ14は、被回転体とともに回転するように被回転体に支持されている。
Here, the case where the
以上述べた少なくともひとつの実施形態によれば、複数系統の電力を伝送可能な回転型電力伝送装置10、及び、その回転型電力伝送装置10を有する非接触電力伝送システム100を提供することができる。
According to at least one embodiment described above, it is possible to provide the rotary
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
10…回転型電力伝送装置、12…一次側アセンブリ、14…二次側アセンブリ、16…支持フレーム、18…羽根車、20…交流電源、22…一次側回路、24,26…二次側回路、32…一次鉄心、42…二次鉄心、52…第1のトランス、54…第2のトランス、62…第1の支持アセンブリ、64…第2の支持アセンブリ、66…磁気シールド、72…第1の固定金具、74…第2の固定金具、76…第1のベアリング、78…第1のカバー、82…第3の固定金具、84…第4の固定金具、86…第2のベアリング、88…第2のカバー、100…非接触電力伝送システム、100a…フレーム、102…駆動源、104…駆動力伝達部、106…アンテナ回転部、108…アンテナ、112…光ロータリージョイント、112a…第1の回転体、112b…第2の回転体、112c,112d…ケーブル、C11…第1の一次コイル、C12…第2の一次コイル、C21…第1の二次コイル、C22…第2の二次コイル、N11,N12,N21,N22…巻き数、RL1,RL2…負荷、Vin…入力電圧、Vout1,Vout2…出力電圧。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記一次鉄心の内周面に設けられ、交流電源から電力が供給される第1の一次コイルと、
前記一次鉄心の前記内周面において、前記第1の一次コイルに対して離して設けられ、前記第1の一次コイルに電気的に並列に接続される第2の一次コイルと、
前記一次鉄心の内側に設けられ、前記一次鉄心、前記第1の一次コイル、及び、前記第2の一次コイルに対して相対的に回転可能な筒状又は柱状の二次鉄心と、
前記二次鉄心の外周面で、前記第1の一次コイルの内側に対向する位置に設けられる第1の二次コイルと、
前記二次鉄心の外周面で、前記第2の一次コイルの内側に対向する位置に設けられる第2の二次コイルと、
を有する、回転型電力伝送装置。 a tubular primary core;
a first primary coil provided on the inner peripheral surface of the primary core and supplied with power from an AC power supply;
a second primary coil provided apart from the first primary coil on the inner peripheral surface of the primary iron core and electrically connected in parallel to the first primary coil;
a cylindrical or columnar secondary core provided inside the primary core and rotatable relative to the primary core, the first primary coil, and the second primary coil;
a first secondary coil provided at a position facing the inner side of the first primary coil on the outer peripheral surface of the secondary core;
a second secondary coil provided at a position facing the inner side of the second primary coil on the outer peripheral surface of the secondary core;
A rotary power transmission device.
前記一次鉄心の外周面に設けられ、交流電源から電力が供給される第1の一次コイルと、
前記一次鉄心の前記外周面において、前記第1の一次コイルに対して離して設けられ、前記第1の一次コイルに電気的に並列に接続される第2の一次コイルと、
前記一次鉄心の外側に設けられ、前記一次鉄心、前記第1の一次コイル、及び、前記第2の一次コイルに対して相対的に回転可能な筒状又は柱状の二次鉄心と、
前記二次鉄心の内周面で、前記第1の一次コイルの外側に対向する位置に設けられる第1の二次コイルと、
前記二次鉄心の内周面で、前記第2の一次コイルの外側に対向する位置に設けられる第2の二次コイルと
を有する、回転型電力伝送装置。 a cylindrical or columnar primary core;
a first primary coil provided on the outer peripheral surface of the primary core and supplied with power from an AC power supply;
a second primary coil provided apart from the first primary coil on the outer peripheral surface of the primary iron core and electrically connected in parallel to the first primary coil;
a cylindrical or columnar secondary core provided outside the primary core and rotatable relative to the primary core, the first primary coil, and the second primary coil;
a first secondary coil provided at a position facing the outside of the first primary coil on the inner peripheral surface of the secondary core;
A rotary power transmission device comprising: a second secondary coil provided at a position facing the outside of the second primary coil on an inner peripheral surface of the secondary core.
前記第1の二次コイル及び前記第2の二次コイルは、前記一次鉄心の中心軸と同心の前記二次鉄心の中心軸の軸周りに環状に配置されている、請求項1又は請求項2に記載の回転型電力伝送装置。 The first primary coil and the second primary coil are arranged annularly around the central axis of the primary core,
The first secondary coil and the second secondary coil are arranged annularly around the central axis of the secondary core concentric with the central axis of the primary core. 3. The rotary power transmission device according to 2.
前記一次鉄心の他端と前記二次鉄心の他端との間に設けられ、前記一次鉄心の前記他端と前記二次鉄心の前記他端との間を閉塞し、前記一次鉄心に対して前記二次鉄心の回転を許容する第2のベアリングと
を有する、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の回転型電力伝送装置。 a first bearing provided between one end of the primary core and one end of the secondary core and closing the space between the one end of the primary core and the one end of the secondary core;
provided between the other end of the primary core and the other end of the secondary core to block the gap between the other end of the primary core and the other end of the secondary core, and to the primary core 4. The rotary power transmission device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a second bearing that allows rotation of said secondary core.
前記一次鉄心に固定され、前記第2のベアリングを覆う第2のカバーと
を有する、請求項4に記載の回転型電力伝送装置。 a first cover fixed to the primary core and covering the first bearing;
5. The rotary power transmission device according to claim 4, further comprising: a second cover fixed to said primary core and covering said second bearing.
前記駆動源からの駆動力を受ける駆動力伝達部と、
前記駆動力伝達部に伝達される駆動力により回転する被回転体と、
前記駆動力伝達部に伝達される駆動力により、前記一次鉄心に対して前記二次鉄心が相対的に回転する、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の回転型電力伝送装置と
を有する非接触電力伝送システム。
a driving source;
a driving force transmission unit that receives the driving force from the driving source;
a rotated body rotated by the driving force transmitted to the driving force transmitting portion;
The rotary power transmission device according to any one of claims 1 to 6, wherein the secondary core rotates relative to the primary core by driving force transmitted to the driving force transmission unit. A contactless power transmission system comprising:
Priority Applications (1)
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JP2021018183A JP2022121048A (en) | 2021-02-08 | 2021-02-08 | Rotary power transmission device, and, non-contact power transmission system |
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