JP2023150571A - Non-contact power supply module and non-contact power supply system - Google Patents

Non-contact power supply module and non-contact power supply system Download PDF

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Abstract

To provide a non-contact power supply module and a non-contact power supply system capable of easily implementing protective grounding of electric equipment, and capable of supplying power according to power consumption of the electric equipment.SOLUTION: A non-contact power supply module is installed on a power supply side of the non-contact power supply system, and provided with: a plurality of coils used for power transmission; a housing that accommodates the plurality of coils; and grounding parts placed in a state where surfaces connected to a grounding wire expose. Each of the plurality of coils can be independently controlled in energizing. The grounding parts are placed to surround the plurality of coils.SELECTED DRAWING: Figure 6A

Description

特許法第30条第2項適用申請有り (1)ウェブサイトの掲載アドレス https://www.jstage.jst.go.jp/article/jscas/23/4/23_152/_pdf/-char/ja https://www.jstage.jst.go.jp/article/jscas/23/4/23_209/_pdf/-char/ja 掲載日 令和3年11月11日 (2)日本コンピュータ外科学会誌 第23巻第4号にて公開 発行日 令和3年11月12日 (3)第30回日本コンピュータ外科学会にて公開 開催日 令和3年11月21日~23日Application filed for application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act (1) Website address https://www. jstage. jst. go. jp/article/jscas/23/4/23_152/_pdf/-char/ja https://www. jstage. jst. go. jp/article/jscas/23/4/23_209/_pdf/-char/ja Publication date: November 11, 2021 (2) Published in the Journal of the Japanese Society of Computerized Surgery, Volume 23, No. 4 Publication date: Reiwa 3 November 12, 2021 (3) Published at the 30th Japan Society of Computerized Surgery Conference Dates: November 21-23, 2021

本発明は、非接触で給電を行うための非接触給電モジュール及び非接触給電システムに関し、特に、保護接地が必要な電気機器(例えば、医用電気機器)への給電に好適な技術に関する。 The present invention relates to a contactless power supply module and a contactless power supply system for supplying power in a non-contact manner, and particularly relates to a technique suitable for supplying power to electrical equipment that requires protective grounding (for example, medical electrical equipment).

近年、病院等の医療施設においては、安全な手術環境の実現のため、手術室等に設置される医用電気機器のケーブルレス化が進められており、非接触給電システムの利用が検討されている。非接触給電システムは、例えば、交流電源から電圧が供給される給電コイルを有する給電モジュールと、給電コイルに対向して配置され給電コイルと磁気的に結合する受電コイルを有する受電モジュールとを備え、電磁誘導又は磁界共振を利用して非接触で給電を行う(例えば、特許文献1、2参照)。本明細書では、給電モジュールと受電モジュールを合わせて「非接触給電モジュール」と総称する。 In recent years, in order to create a safe surgical environment in hospitals and other medical facilities, the use of cable-free medical electrical equipment installed in operating rooms, etc. is progressing, and the use of contactless power supply systems is being considered. . The contactless power supply system includes, for example, a power supply module having a power supply coil to which voltage is supplied from an AC power supply, and a power reception module having a power reception coil that is placed opposite to the power supply coil and magnetically coupled to the power supply coil, Power is supplied without contact using electromagnetic induction or magnetic field resonance (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In this specification, the power feeding module and the power receiving module are collectively referred to as a "contactless power feeding module."

手術室等においては、手術台や医用電気機器などの重量物の移動のしやすさ、医療従事者のつまずき防止、床面の清掃のしやすさの観点から、床面は平坦であることが好ましい。また、手術室等の床面には、消毒液や血液等の液体が飛散することもある。そのため、電気接点となる端子が外部に露出している従来の電源コンセントを床面に設置することは、作業性及び安全性の面で適さない。これに対して、非接触給電システムの場合、給電コイル及び受電コイルが外部に露出している必要はないので、床面の平坦性を維持しつつ給電モジュールを設置することができ、医用電気機器のケーブル配線を簡素化することができる。 In operating rooms, etc., the floor surface should be flat from the viewpoints of ease of moving heavy objects such as operating tables and medical electrical equipment, prevention of stumbling by medical personnel, and ease of cleaning the floor surface. preferable. In addition, liquids such as disinfectant and blood may be splashed on the floor of an operating room or the like. Therefore, it is not suitable from the viewpoint of workability and safety to install a conventional power outlet on the floor, in which terminals serving as electrical contacts are exposed to the outside. On the other hand, in the case of a contactless power supply system, the power supply coil and the power receiving coil do not need to be exposed to the outside, so the power supply module can be installed while maintaining the flatness of the floor surface, and medical electrical equipment cable wiring can be simplified.

特開2021-61706号公報Japanese Patent Application Publication No. 2021-61706 国際公開第2019/189138号International Publication No. 2019/189138

ところで、医用電気機器に非接触給電システムを適用するに際し、医用電気機器の安全規格(JIS T 0601-1)「医療機器-第1部:安全に関する一般要求事項」に適合する必要がある。具体的には、クラスIに属する医用電気機器には、施設の医用接地端子に接続する手段を備えることが求められている。 By the way, when applying a non-contact power supply system to medical electrical equipment, it is necessary to comply with the safety standard for medical electrical equipment (JIS T 0601-1) "Medical equipment - Part 1: General requirements regarding safety". Specifically, medical electrical equipment belonging to Class I is required to be equipped with a means for connecting to a medical ground terminal of a facility.

特許文献1に開示の非接触給電システムでは、給電コイル(20)と受電コイル(50)を対向させて給電を行う際に、給電側の接地された透過板(16)に受電側の透過板(46)が接触して、電気機器(100)が保護接地されるようになっている。しかしながら、給電コイル(20)と透過板(16)とが並置され、また、受電コイル(50)と透過板(46)とが並置されており、医用電気機器の配置が固定されてしまう為、様々なシーンへの対応に課題がある。具体的には、患者の手術部位や術者の対応しやすい位置や角度に応じて、医用電気機器の配置を柔軟に変更することができず、利便性の面で改善の余地がある。 In the non-contact power feeding system disclosed in Patent Document 1, when feeding power with the feeding coil (20) and the receiving coil (50) facing each other, the grounded transparent plate (16) on the feeding side is connected to the transparent plate on the receiving side. (46) is brought into contact with the electrical equipment (100) to provide protective grounding. However, since the power feeding coil (20) and the transparent plate (16) are placed side by side, and the power receiving coil (50) and the transparent plate (46) are placed side by side, the arrangement of the medical electrical equipment is fixed. There are challenges in responding to various scenes. Specifically, it is not possible to flexibly change the arrangement of medical electrical equipment according to the surgical site of the patient and the position and angle that are convenient for the operator, and there is room for improvement in terms of convenience.

本発明の目的は、電気機器の保護接地を容易に実現できるとともに、電気機器の消費電力に応じて給電を行うことができる非接触給電モジュール及び非接触給電システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a contactless power supply module and a contactless power supply system that can easily realize protective grounding of electrical equipment and can supply power according to the power consumption of the electrical equipment.

本発明に係る非接触給電モジュールは、
非接触給電システムの給電側に設けられる非接触給電モジュールであって、
電力の伝送に用いられる複数のコイルと、
複数の前記コイルを収容する筐体と、
接地線に接続され、表面が露出する状態で配置される接地部と、を備え、
複数の前記コイルは、個別に通電制御可能に構成され、
前記接地部は、複数の前記コイルを取り囲むように配置されている。
The contactless power supply module according to the present invention includes:
A contactless power transfer module provided on the power supply side of a contactless power transfer system,
Multiple coils used for power transmission,
a casing that accommodates a plurality of the coils;
a grounding part connected to the grounding wire and arranged with the surface exposed;
The plurality of coils are configured to be individually energized and controllable,
The ground portion is arranged to surround the plurality of coils.

本発明に係る非接触給電システムは、
上記の非接触給電モジュールからなる給電モジュールと、
受電モジュールと、
を備える非接触給電システムであって、
前記受電モジュールは、
電力の伝送に用いられるコイルと、
表面が露出する状態で配置される接地部と、を有し、
前記給電モジュールの前記接地部と前記受電モジュールの前記接地部とが接触した状態で、電力の伝送が行われる。
The contactless power supply system according to the present invention includes:
A power supply module consisting of the above contactless power supply module,
A power receiving module,
A contactless power supply system comprising:
The power receiving module is
Coils used for power transmission,
a grounding part arranged with the surface exposed;
Power is transmitted in a state in which the ground portion of the power feeding module and the ground portion of the power receiving module are in contact with each other.

本発明によれば、電気機器の保護接地を容易に実現できるとともに、電気機器の消費電力に応じて給電を行うことができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to easily implement protective grounding of an electrical device, and to supply power according to the power consumption of the electrical device.

図1は、実施の形態に係る非接触給電システムの概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a contactless power supply system according to an embodiment. 図2Aは、給電モジュールの構成を模式的に示す断面図である。FIG. 2A is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the power supply module. 図2Bは、給電モジュールの構成を模式的に示す平面図である。FIG. 2B is a plan view schematically showing the configuration of the power supply module. 図3は、給電回路の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a power feeding circuit. 図4Aは、受電モジュールの一例を示す断面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view showing an example of a power receiving module. 図4Bは、受電モジュールの一例を示す断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view showing an example of a power receiving module. 図5Aは、受電回路の一例を示す回路図である。FIG. 5A is a circuit diagram showing an example of a power receiving circuit. 図5Bは、受電回路の一例を示す回路図である。FIG. 5B is a circuit diagram showing an example of a power receiving circuit. 図6Aは、非接触給電システムの使用状態を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing how the contactless power supply system is used. 図6Bは、非接触給電システムの使用状態を示す図である。FIG. 6B is a diagram showing how the contactless power supply system is used. 図7は、受電回路の他の一例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing another example of the power receiving circuit. 図8は、受電回路の他の一例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing another example of the power receiving circuit.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、実施の形態に係る非接触給電システム1の概略構成を示す図である。非接触給電システム1は、例えば、医用電気機器45の装置電源44への給電に用いられる。医用電気機器45は、JIS T 0601-1で規定されている保護接地が必要なクラスIに属する電気機器である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a contactless power supply system 1 according to an embodiment. The contactless power supply system 1 is used, for example, to supply power to a device power supply 44 of a medical electrical device 45. The medical electrical equipment 45 is an electrical equipment belonging to class I, which requires protective grounding as defined in JIS T 0601-1.

図1に示すように、非接触給電システム1は、給電コイル11を備える給電モジュール10と、受電コイル21を備える受電モジュール20と、で構成される。給電モジュール10は、例えば、消費電力が100W、600W及び1500Wである医用電気機器45に対応可能である。 As shown in FIG. 1, the contactless power feeding system 1 includes a power feeding module 10 including a power feeding coil 11 and a power receiving module 20 including a power receiving coil 21. The power supply module 10 is compatible with medical electrical equipment 45 whose power consumption is 100W, 600W, and 1500W, for example.

給電モジュール10は、手術室等の床Fに、例えば、手術台を取り囲むように埋設される。受電モジュール20は、受電ケーブル41及び受電回路42を介して、医用電気機器45の3ピンプラグ付き電源ケーブル43に接続される。給電時には、給電モジュール10の上に受電モジュール20が載置され、給電コイル11と受電コイル21とが離間した状態で対向して配置されることとなる。 The power supply module 10 is buried in a floor F of an operating room or the like, for example, so as to surround an operating table. The power receiving module 20 is connected to a power cable 43 with a 3-pin plug of a medical electrical device 45 via a power receiving cable 41 and a power receiving circuit 42 . At the time of power feeding, the power receiving module 20 is placed on the power feeding module 10, and the power feeding coil 11 and the power receiving coil 21 are disposed facing each other with a distance between them.

本実施の形態では、給電コイル11は、給電ケーブル31を介して、給電回路32に接続されている。同様に、受電コイル21は、受電ケーブル41を介して、受電回路42に接続されている。また、受電回路42は、3ピンプラグ付き電源ケーブル43を介して、医用電気機器45の装置電源44に接続されている。なお、受電回路42は、3ピンプラグ付き電源ケーブル43に着脱可能なソケット構造を有している。 In this embodiment, the power feeding coil 11 is connected to a power feeding circuit 32 via a power feeding cable 31. Similarly, the power receiving coil 21 is connected to a power receiving circuit 42 via a power receiving cable 41. Further, the power receiving circuit 42 is connected to a device power source 44 of the medical electrical equipment 45 via a power cable 43 with a 3-pin plug. Note that the power receiving circuit 42 has a socket structure that can be attached to and detached from a power cable 43 with a 3-pin plug.

例えば、交流電源33から供給された商用電源は、給電回路32(給電ユニット321)で高周波数の交流電圧に変換され、給電コイル11に印加される。給電コイル11に交流電流が流れると、給電コイル11の周囲に磁界が発生し、給電コイル11及び受電コイル21の双方と鎖交する磁束により、受電コイル21に電位差(電圧)が生じる。そして、受電コイル21に誘導電流が流れ、受電ケーブル41、受電回路42及び3ピンプラグ付き電源ケーブル43を介して医用電気機器45の装置電源44に電力が供給される。 For example, commercial power supplied from the AC power supply 33 is converted into a high-frequency AC voltage by the power supply circuit 32 (power supply unit 321), and is applied to the power supply coil 11. When an alternating current flows through the power feeding coil 11, a magnetic field is generated around the power feeding coil 11, and a potential difference (voltage) is generated in the power receiving coil 21 due to magnetic flux that interlinks with both the power feeding coil 11 and the power receiving coil 21. Then, an induced current flows through the power receiving coil 21, and power is supplied to the device power supply 44 of the medical electrical equipment 45 via the power receiving cable 41, the power receiving circuit 42, and the power cable 43 with a 3-pin plug.

図2Aは、給電モジュール10の断面図であり、図2Bは、給電モジュール10を給電側筐体13の開口端側から見た平面図である。 2A is a sectional view of the power supply module 10, and FIG. 2B is a plan view of the power supply module 10 viewed from the open end side of the power supply side housing 13.

図2A、図2Bに示すように、給電モジュール10は、給電コイル11、給電側接地リング12、給電側筐体13、給電側磁気シールド14、及び給電側保護体15等を備える。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the power supply module 10 includes a power supply coil 11, a power supply grounding ring 12, a power supply housing 13, a power supply magnetic shield 14, a power supply side protector 15, and the like.

給電コイル11は、第1給電コイル11A、第2給電コイル11B及び第3給電コイル11Cを含む。第1~第3給電コイル11A~11Cは、それぞれ、電線を同一平面上に所定の巻数で巻線した環状の渦巻き型コイル(パンケーキ型コイルとも呼ばれる)である。第1~第3給電コイル11A~11Cは、内側から順に、同心円状に配置される。 The feeding coil 11 includes a first feeding coil 11A, a second feeding coil 11B, and a third feeding coil 11C. The first to third power feeding coils 11A to 11C are respectively annular spiral coils (also called pancake coils) in which electric wires are wound on the same plane with a predetermined number of turns. The first to third power feeding coils 11A to 11C are arranged concentrically in order from the inside.

給電コイル11及び受電コイル21を円環形状とした場合、受電モジュール20が回転してもコイル同士の対向姿勢は変わらないので、容易に位置合わせを行うことができる。なお、給電コイル11の形状は円環形状に限定されず、例えば、長円形状(小判形状やレーストラック形状)であってもよい。給電コイル11及び受電コイル21を長円形状とした場合、コイルの直線部分同士が対向していれば、直線部分に沿う長手方向に位置ずれが生じても、電力伝送効率の低下を抑制することができる。 When the power feeding coil 11 and the power receiving coil 21 are formed into an annular shape, even if the power receiving module 20 rotates, the opposing postures of the coils do not change, so positioning can be easily performed. Note that the shape of the power feeding coil 11 is not limited to an annular shape, and may be, for example, an oval shape (an oval shape or a racetrack shape). When the power feeding coil 11 and the power receiving coil 21 have an oval shape, if the straight parts of the coils face each other, even if a positional shift occurs in the longitudinal direction along the straight parts, a decrease in power transmission efficiency can be suppressed. I can do it.

給電コイル11を形成する電線には、例えば、導体に絶縁被膜を焼き付けたエナメル線(素線)を複数本撚り合わせたリッツ線が適用される。給電コイル11の両端部には、例えば、半田付けなどにより給電ケーブル31の電力線の端子金具(図示略)が接続される。 As the electric wire forming the power feeding coil 11, for example, a Litz wire, which is a strand of a plurality of enamelled wires (strands) each having an insulating coating baked onto the conductor, is used. Terminal fittings (not shown) of the power line of the power supply cable 31 are connected to both ends of the power supply coil 11 by, for example, soldering.

給電側筐体13は、凹部13aを有する有底筒体であり、例えば、円筒形状を有する。給電側筐体13は、凹部13aに、給電コイル11及び給電側磁気シールド14を収容する。 The power supply side housing 13 is a bottomed cylinder having a recess 13a, and has, for example, a cylindrical shape. The power feeding side housing 13 accommodates the power feeding coil 11 and the power feeding side magnetic shield 14 in the recess 13a.

給電側筐体13は、例えば、アルミニウム等の金属材料で形成される。給電側筐体13は、例えば、給電ケーブル31の接地線の端子金具(図示略)に接続され、接地される。この場合、給電側筐体13は、外部への電磁波の放射及び外部からの電磁波の入射を防止する電磁シールドとしても機能する。 The power supply side housing 13 is made of, for example, a metal material such as aluminum. The power feeding side casing 13 is connected to, for example, a terminal fitting (not shown) of a grounding wire of the power feeding cable 31 and is grounded. In this case, the power feeding side housing 13 also functions as an electromagnetic shield that prevents radiation of electromagnetic waves to the outside and incidence of electromagnetic waves from the outside.

なお、給電側筐体13は、給電ケーブル31とは別に設けられた給電側接地線を介して接地されてもよい。また、給電モジュール10の磁気シールドを給電側筐体13とは別に設ける場合、給電側筐体13は、例えば、エポキシ樹脂にフィラー(ガラス繊維など)を混入させた繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastic)などの樹脂材料で形成されてもよい。この場合、誘導加熱による給電側筐体13の発熱を防止することができ、さらには、FRPのフィラーとして熱伝導性のよいものを採用して、給電側筐体13の放熱性を向上させることもできる。 Note that the power feeding side casing 13 may be grounded via a power feeding side grounding wire provided separately from the power feeding cable 31. Further, when the magnetic shield of the power supply module 10 is provided separately from the power supply side housing 13, the power supply side housing 13 is made of fiber reinforced plastic (FRP) made of epoxy resin mixed with a filler (glass fiber etc.). It may be made of a resin material such as plastic. In this case, it is possible to prevent heat generation in the power supply side casing 13 due to induction heating, and further, to improve the heat dissipation of the power supply side casing 13 by using a material with good thermal conductivity as the FRP filler. You can also do it.

給電側接地リング12は、第1給電側接地リング12A、第2給電側接地リング12B及び第3給電側接地リング12Cを含む。第1~第3給電側接地リング12A~12Cは、導電性の材料で形成される。第1~第3給電側接地リング12A~12Cは、それぞれ、第1~第3給電コイル11A~11Cの外形に対応する環形状(例えば、円環形状)を有し、表面が露出する状態で配置される。 The power feeding side ground ring 12 includes a first power feeding side grounding ring 12A, a second power feeding side grounding ring 12B, and a third power feeding side grounding ring 12C. The first to third power supply grounding rings 12A to 12C are made of a conductive material. The first to third power feeding side grounding rings 12A to 12C each have an annular shape (for example, an annular shape) corresponding to the outer shape of the first to third power feeding coils 11A to 11C, and have their surfaces exposed. Placed.

第1給電側接地リング12Aは、平面視において、第1給電コイル11Aと第2給電コイル11Bとの間に配置される。第2給電側接地リング12Bは、平面視において、第2給電コイル11Bと第3給電コイル11Cとの間に配置される。第3給電側接地リング12Cは、平面視において、第3給電コイル11Cの外側に配置される。第3給電側接地リング12Cは、例えば、給電側筐体13の凹部13aの開口端に配置される。 The first power feeding side grounding ring 12A is arranged between the first power feeding coil 11A and the second power feeding coil 11B in plan view. The second power feeding side ground ring 12B is arranged between the second power feeding coil 11B and the third power feeding coil 11C in plan view. The third power feeding side grounding ring 12C is arranged outside the third power feeding coil 11C in plan view. The third power supply side grounding ring 12C is arranged, for example, at the open end of the recess 13a of the power supply side housing 13.

給電側接地リング12は、給電側接地線を介して接地される。第1給電側接地リング12A及び第2給電側接地リング12Bは、例えば、金属製の給電側筐体13から引き出された接地引出し線(符号略)と接続され、接地引出し線及び給電側筐体13を介して接地される。また、第3給電側接地リング12Cは、給電側筐体13と接合され、給電側筐体13を介して接地される。なお、第3給電側接地リング12Cは、全体として環形状を呈していればよく、部分的に分断されていてもよい。 The power feeding side grounding ring 12 is grounded via the power feeding side grounding wire. The first power feeding side grounding ring 12A and the second power feeding side grounding ring 12B are connected to, for example, a grounding lead wire (code omitted) drawn out from the metal power feeding side casing 13, and are connected to the grounding lead wire and the power feeding side casing. It is grounded via 13. Further, the third power supply side grounding ring 12C is joined to the power supply side housing 13 and is grounded via the power supply side housing 13. Note that the third power feeding side grounding ring 12C only needs to have an annular shape as a whole, and may be partially divided.

第1給電側接地リング12A及び第2給電側接地リング12Bは、例えば、ハステロイ(登録商標)などのニッケル合金で形成される。これにより、床面として露出する第1給電側接地リング12A及び第2給電側接地リング12Bの耐食性を向上することができる。 The first power supply side ground ring 12A and the second power supply side ground ring 12B are formed of, for example, a nickel alloy such as Hastelloy (registered trademark). Thereby, the corrosion resistance of the first power supply side ground ring 12A and the second power supply side ground ring 12B exposed as the floor surface can be improved.

第3給電側接地リング12Cは、給電側筐体13と同種材料で形成されてもよいし、異種材料で形成されてもよい。第3給電側接地リング12Cと給電側筐体13とを同種材料で形成する場合、すなわち、給電側筐体13の一部が第3給電側接地リング12Cとなる場合、部品点数が少なくなるので、給電モジュール10の製造工程が簡素化され、製造コストを低減することができる。 The third power supply side grounding ring 12C may be formed of the same material as the power supply side housing 13, or may be formed of a different material. When the third power supply side grounding ring 12C and the power supply side casing 13 are made of the same material, that is, when a part of the power supply side case 13 becomes the third power supply side grounding ring 12C, the number of parts is reduced. , the manufacturing process of the power supply module 10 is simplified, and manufacturing costs can be reduced.

第3給電側接地リング12Cと給電側筐体13とを異種材料で形成する場合、それぞれの機能を実現するために適した材料を選定することができる。例えば、給電側筐体13にアルミニウム、第3給電側接地リング12Cにハステロイ(登録商標)などのニッケル合金を適用することで、給電側筐体13の軽量化を図りつつ、床面として露出する第3給電側接地リング12Cの耐食性を向上することができる。 When the third power supply side grounding ring 12C and the power supply side casing 13 are formed of different materials, materials suitable for realizing the respective functions can be selected. For example, by applying aluminum to the power feeding side casing 13 and applying a nickel alloy such as Hastelloy (registered trademark) to the third power feeding side grounding ring 12C, the weight of the power feeding side casing 13 can be reduced while exposing it as a floor surface. Corrosion resistance of the third power supply side grounding ring 12C can be improved.

第1~第3給電側接地リング12A~12Cの表面は、後述する受電側接地リング22のように凹凸構造を有していてもよいが、床面の掃除のしやすさや、つまずき防止の観点から、平坦であることが好ましい。 The surfaces of the first to third power feeding side grounding rings 12A to 12C may have an uneven structure like the power receiving side grounding ring 22 described later, but from the viewpoint of ease of floor cleaning and trip prevention. Therefore, it is preferably flat.

給電側磁気シールド14は、給電コイル11の外面(受電コイル21に対向する面を除く)を覆うように配置される。給電側磁気シールド14は、例えば、隔壁14aによって同心円状に区画された4つの凹室(符号略)を有する。内側の凹室から順に、例えば、通信コイル(図示略)、第1給電コイル11A、第2給電コイル11B及び第3給電コイル11Cが配置される。 The power feeding side magnetic shield 14 is arranged to cover the outer surface of the power feeding coil 11 (excluding the surface facing the power receiving coil 21). The power feeding side magnetic shield 14 has, for example, four concave chambers (numerals omitted) partitioned concentrically by partition walls 14a. For example, a communication coil (not shown), a first feeding coil 11A, a second feeding coil 11B, and a third feeding coil 11C are arranged in order from the inner recessed chamber.

給電側磁気シールド14は、例えば、フェライト等の磁性材料で形成される。給電側磁気シールド14を設けることにより、磁気抵抗の低い通路が形成されるので、結果として給電コイル11の性能(Q値)が高まり、漏れ磁束が少なくなる。したがって、効率よく磁力線を集束して電力伝送効率を向上できるとともに、ノイズの発生を抑制することができる。また、給電側磁気シールド14を設けることにより、金属製の給電側筐体13の発熱を抑制することができる。 The power feeding side magnetic shield 14 is made of a magnetic material such as ferrite, for example. By providing the power feeding side magnetic shield 14, a path with low magnetic resistance is formed, and as a result, the performance (Q value) of the power feeding coil 11 is improved and leakage magnetic flux is reduced. Therefore, the lines of magnetic force can be efficiently focused to improve power transmission efficiency, and the generation of noise can be suppressed. Further, by providing the power feeding side magnetic shield 14, heat generation in the metal power feeding side housing 13 can be suppressed.

給電側保護体15は、給電側筐体13の凹部13aに給電コイル11及び給電側磁気シールド14を固定する。給電側保護体15は、絶縁性媒体151(例えば、エポキシ樹脂)及び表面保護層152を含む。 The power supply side protector 15 fixes the power supply coil 11 and the power supply side magnetic shield 14 in the recess 13 a of the power supply side housing 13 . The power supply side protector 15 includes an insulating medium 151 (for example, epoxy resin) and a surface protection layer 152.

給電側筐体13の凹部13aに給電コイル11及び給電側磁気シールド14を配置した状態で、絶縁性媒体151(例えば、エポキシ樹脂)を充填し、硬化させることで、給電コイル11及び給電側磁気シールド14は、凹部13aに固定される。絶縁性媒体151は、表面保護層152の厚み分(例えば、2mm)だけ、第3給電側接地リング12Cの端面よりも凹んで形成される。表面保護層152には、第1給電側接地リング12A及び第2給電側接地リング12Bが埋設される。 With the power feeding coil 11 and the power feeding magnetic shield 14 arranged in the recess 13a of the power feeding housing 13, an insulating medium 151 (e.g., epoxy resin) is filled and hardened to remove the power feeding coil 11 and the power feeding magnetic shield 14. The shield 14 is fixed in the recess 13a. The insulating medium 151 is recessed from the end surface of the third power supply side grounding ring 12C by the thickness of the surface protection layer 152 (for example, 2 mm). A first power feeding side grounding ring 12A and a second power feeding side grounding ring 12B are buried in the surface protection layer 152.

表面保護層152は、絶縁性媒体151の開放面に、給電側接地リング12と面一となるように形成される。表面保護層152は、絶縁性媒体151の表面を保護するとともに、給電モジュール10が設置される床Fの床面を形成する。表面保護層152は、例えば、手術室等に使用されるクッション性を有する樹脂性床材(例えば、塩化ビニル樹脂製床材)で形成される。表面保護層152は、給電モジュール10が設置される床に使用されている床材と同一材料で形成されることが好ましい。 The surface protection layer 152 is formed on the open surface of the insulating medium 151 so as to be flush with the power supply side grounding ring 12 . The surface protection layer 152 protects the surface of the insulating medium 151 and forms the floor surface of the floor F on which the power supply module 10 is installed. The surface protection layer 152 is formed of, for example, a resin flooring material (for example, a vinyl chloride resin flooring material) having cushioning properties used in operating rooms and the like. The surface protection layer 152 is preferably formed of the same material as the floor material used for the floor on which the power supply module 10 is installed.

給電モジュール10は、手術室等の床Fに、給電モジュール10の給電側接地リング12及び表面保護層152と床Fとが面一となるように設置される。給電側接地リング12は、表面に露出しているが、床面の平坦性は確保されているので、医用電気機器45等の重量物の移動を妨げない。 The power supply module 10 is installed on a floor F of an operating room or the like so that the power supply side grounding ring 12 and surface protection layer 152 of the power supply module 10 are flush with the floor F. Although the power feeding side grounding ring 12 is exposed on the surface, the flatness of the floor surface is ensured, so that it does not hinder the movement of heavy objects such as the medical electrical equipment 45.

図3は、給電回路32の一例を示す回路図である。図3に示すように、給電回路32は、給電ユニット321及び共振用コンデンサー322等を含む。 FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the power supply circuit 32. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the power supply circuit 32 includes a power supply unit 321, a resonance capacitor 322, and the like.

給電ユニット321は、通信部323を有する。給電ユニット321は、通信部323によって受電モジュール20からの制御信号が検出された場合に、対応する給電コイル11に対して通電する。 The power supply unit 321 includes a communication section 323. The power feeding unit 321 energizes the corresponding power feeding coil 11 when the communication unit 323 detects a control signal from the power receiving module 20 .

給電回路32において、第1~第3給電コイル11A~11Cの電流経路は、給電ユニット321に対して、それぞれ独立して設けられる。共振用コンデンサー322は、第1~第3給電コイル11A~11Cに対して並列に接続される。給電ユニット321は、第1~第3給電コイル11A~11Cへの通電を、個別に制御可能である。 In the power supply circuit 32, current paths of the first to third power supply coils 11A to 11C are provided independently to the power supply unit 321. The resonance capacitor 322 is connected in parallel to the first to third feeding coils 11A to 11C. The power supply unit 321 can individually control energization to the first to third power supply coils 11A to 11C.

図4A、図4Bは、受電モジュール20の一例を示す断面図である。図4Aに示す第1受電モジュール20-1は、例えば、消費電力が100Wである医用電気機器45の受電ヘッドに用いられる。図4Bに示す第2受電モジュール20-2は、例えば、消費電力が1500Wである医用電気機器45の受電ヘッドに用いられる。 4A and 4B are cross-sectional views showing an example of the power receiving module 20. The first power receiving module 20-1 shown in FIG. 4A is used, for example, as a power receiving head of a medical electrical device 45 whose power consumption is 100W. The second power receiving module 20-2 shown in FIG. 4B is used, for example, as a power receiving head of a medical electrical device 45 whose power consumption is 1500W.

図4A、図4Bに示すように、第1受電モジュール20-1及び第2受電モジュール20-2は、構成自体は給電モジュール10とほぼ同様である。第1受電モジュール20-1及び第2受電モジュール20-2の説明のうち、給電モジュール10と同一又は対応する構成要素については、簡単に説明する。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the first power receiving module 20-1 and the second power receiving module 20-2 have substantially the same configuration as the power feeding module 10. Among the descriptions of the first power receiving module 20-1 and the second power receiving module 20-2, components that are the same as or correspond to the power feeding module 10 will be briefly described.

第1受電モジュール20-1及び第2受電モジュール20-2は、それぞれ、受電コイル21、受電側接地リング22、受電側筐体23及び受電側磁気シールド24等を備える。 The first power receiving module 20-1 and the second power receiving module 20-2 each include a power receiving coil 21, a power receiving side grounding ring 22, a power receiving side housing 23, a power receiving side magnetic shield 24, and the like.

受電コイル21は、電線を同一平面上に所定の巻数で巻線した円環状の渦巻き型コイルである。受電コイル21の形状は、基本的には、給電コイル11の形状と同じである。受電コイル21の両端部には、例えば、半田付けにより受電ケーブル41の電力線の端子金具(図示略)が接続される。 The power receiving coil 21 is an annular spiral coil formed by winding an electric wire with a predetermined number of turns on the same plane. The shape of the power receiving coil 21 is basically the same as the shape of the power feeding coil 11. Terminal fittings (not shown) of the power line of the power receiving cable 41 are connected to both ends of the power receiving coil 21 by, for example, soldering.

第1受電モジュール20-1の受電コイル21は、給電モジュール10の第1給電コイル11Aに対応する第1受電コイル21Aで構成される。第2受電モジュール20-2の受電コイル21は、給電モジュール10の第1~第3給電コイル11A~11Cに対応する第1~第3受電コイル21A~21Cで構成される。 The power receiving coil 21 of the first power receiving module 20-1 is configured with a first power receiving coil 21A corresponding to the first power feeding coil 11A of the power feeding module 10. The power receiving coil 21 of the second power receiving module 20-2 is composed of first to third power receiving coils 21A to 21C corresponding to the first to third power feeding coils 11A to 11C of the power feeding module 10.

受電側筐体23は、凹部23aを有する有底筒体であり、例えば、円筒形状を有する。受電側筐体23は、凹部23aに、受電コイル21及び受電側磁気シールド24を収容する。 The power receiving side housing 23 is a bottomed cylinder having a recess 23a, and has, for example, a cylindrical shape. The power receiving side housing 23 accommodates the power receiving coil 21 and the power receiving side magnetic shield 24 in the recess 23a.

受電側筐体23は、例えば、アルミニウム等の金属材料で形成される。受電側筐体23は、例えば、受電ケーブル41の接地線の端子金具(図示略)に接続される。この場合、受電側筐体23は、外部への電磁波の放射及び外部からの電磁波の入射を防止する電磁シールドとして機能する。 The power receiving side housing 23 is made of, for example, a metal material such as aluminum. The power receiving side housing 23 is connected to, for example, a terminal fitting (not shown) of a grounding wire of the power receiving cable 41. In this case, the power receiving side housing 23 functions as an electromagnetic shield that prevents radiation of electromagnetic waves to the outside and prevention of incidence of electromagnetic waves from the outside.

なお、受電モジュール20の電磁シールドを別途設ける場合、受電側筐体23は、繊維強化プラスチック(FRP)などの樹脂材料で形成されてもよい。この場合、誘導加熱による受電側筐体23の発熱を防止することができ、さらには、FRPのフィラーとして熱伝導性のよいものを採用して、受電側筐体23の放熱性を向上させることもできる。 In addition, when providing the electromagnetic shield of the power receiving module 20 separately, the power receiving side housing|casing 23 may be formed of resin materials, such as fiber reinforced plastic (FRP). In this case, it is possible to prevent heat generation in the power receiving side casing 23 due to induction heating, and further, by using a material with good thermal conductivity as the FRP filler, the heat dissipation performance of the power receiving side casing 23 can be improved. You can also do it.

受電側接地リング22は、導電性の材料で形成され、受電側筐体23の凹部23aの開口に対応する環形状(例えば、円環形状)を有する。受電側接地リング22は、表面が露出する状態で、凹部23aの開口に沿って配置される。受電側接地リング22は、給電モジュール10の上に受電モジュール20を載置したとき、給電側接地リング12と接触し、接地される。本実施の形態では、金属製の受電側筐体23と接合されており、受電側筐体23を介して受電ケーブル41の接地線が接地される。この場合、受電側接地リング22は、全体として環形状を呈していればよく、部分的に分断されていてもよい。 The power receiving side grounding ring 22 is made of a conductive material and has an annular shape (for example, an annular shape) corresponding to the opening of the recess 23 a of the power receiving side housing 23 . The power receiving side grounding ring 22 is arranged along the opening of the recess 23a with its surface exposed. When the power receiving module 20 is placed on the power feeding module 10, the power receiving side grounding ring 22 comes into contact with the power feeding side grounding ring 12 and is grounded. In this embodiment, the power receiving cable 41 is connected to a metal power receiving side casing 23, and the ground wire of the power receiving cable 41 is grounded through the power receiving side casing 23. In this case, the power receiving side grounding ring 22 only needs to have an annular shape as a whole, and may be partially divided.

具体的には、第1受電モジュール20-1の受電側接地リング22は、給電モジュール10の第1給電側接地リング12Aと接触する(図6A参照)。第2受電モジュール20-2の受電側接地リング22は、給電モジュール10の第3給電側接地リング12Cと接触する(図6B参照)。 Specifically, the power receiving side grounding ring 22 of the first power receiving module 20-1 contacts the first power feeding side grounding ring 12A of the power feeding module 10 (see FIG. 6A). The power receiving side grounding ring 22 of the second power receiving module 20-2 contacts the third power feeding side grounding ring 12C of the power feeding module 10 (see FIG. 6B).

受電側接地リング22と受電側筐体23は、同種材料で形成されてもよいし、異種材料で形成されてもよい。受電側接地リング22と受電側筐体23とを同種材料で形成する場合、すなわち、受電側筐体23の一部が受電側接地リング22となる場合、部品点数が少なくなるので、受電モジュール20の製造工程が簡素化され、製造コストを低減することができる。 The power receiving side grounding ring 22 and the power receiving side housing 23 may be formed of the same type of material or may be formed of different types of materials. When the power receiving side grounding ring 22 and the power receiving side housing 23 are formed of the same material, that is, when a part of the power receiving side housing 23 becomes the power receiving side grounding ring 22, the number of parts is reduced, so the power receiving module 20 This simplifies the manufacturing process and reduces manufacturing costs.

受電側接地リング22と受電側筐体23とを異種材料で形成する場合、それぞれの機能を実現するために適した材料を選定することができる。例えば、受電側筐体23にアルミニウム、受電側接地リング22に導電性とばね性の高い銅合金(例えば、ベリリウム銅)を適用することで、受電側筐体23の軽量化を図りつつ、接地抵抗を効率よく低減することができる。また、受電側接地リング22の表面には、耐食性を高めるためにNi等からなるめっき層を形成してもよい。 When the power receiving side grounding ring 22 and the power receiving side casing 23 are formed of different materials, materials suitable for realizing the respective functions can be selected. For example, by applying aluminum to the power receiving side casing 23 and using a copper alloy with high conductivity and springiness (e.g. beryllium copper) to the power receiving side grounding ring 22, it is possible to reduce the weight of the power receiving side casing 23 while also grounding. Resistance can be efficiently reduced. Further, a plating layer made of Ni or the like may be formed on the surface of the power receiving side grounding ring 22 in order to improve corrosion resistance.

受電側接地リング22は、表面に凹凸構造を有していることが好ましい。給電モジュール10は床面に設置され、給電側接地リング12は外気に曝されるので、給電側接地リング12の表面に経時的に酸化皮膜が形成される虞がある。受電側接地リング22の表面に凹凸構造が形成されている場合、給電側接地リング12と受電側接地リング22が接触するときに、給電側接地リング12に形成された酸化皮膜が受電側接地リング22の凹凸構造によって破壊されるので、良好な電気的導通を確保する上で有用である。なお、受電側接地リング22における接触面積は、受電側接地リング22を含む接地経路における接地抵抗が10Ω以下となるように確保される。 It is preferable that the power receiving side grounding ring 22 has an uneven structure on its surface. Since the power supply module 10 is installed on the floor and the power supply side ground ring 12 is exposed to the outside air, there is a possibility that an oxide film may be formed on the surface of the power supply side ground ring 12 over time. If an uneven structure is formed on the surface of the power receiving side grounding ring 22, when the power feeding side grounding ring 12 and the power receiving side grounding ring 22 come into contact, the oxide film formed on the power feeding side grounding ring 12 will be removed from the power receiving side grounding ring. Since it is destroyed by the uneven structure of 22, it is useful for ensuring good electrical continuity. Note that the contact area of the power receiving side grounding ring 22 is ensured such that the grounding resistance in the grounding path including the power receiving side grounding ring 22 is 10Ω or less.

また、受電側接地リング22は、表面に、バネ構造を有することが好ましい。この場合、給電モジュール10の上に受電モジュール20を載置するときに、受電モジュール20の自重によってバネ構造が加圧変形する。これにより、給電側接地リング12と受電側接地リング22とが確実に接触し、接地不良が防止されるので、電気的導通を確保する上で有用である。バネ構造には、例えば、受電側接地リング22の周方向において等間隔で配置される板バネ(いわゆるシールドフィンガー(商品名))を適用することができる。 Further, it is preferable that the power receiving side grounding ring 22 has a spring structure on its surface. In this case, when the power receiving module 20 is placed on the power feeding module 10, the spring structure is pressurized and deformed by the weight of the power receiving module 20. This ensures that the power feeding side grounding ring 12 and the power receiving side grounding ring 22 come into contact with each other and prevents grounding failure, which is useful for ensuring electrical continuity. For example, plate springs (so-called shield fingers (trade name)) arranged at equal intervals in the circumferential direction of the power receiving side grounding ring 22 can be applied to the spring structure.

受電側磁気シールド24は、受電コイル21の外面(給電コイル11に対向する面を除く)を覆うように配置される。第1受電モジュール20-1の受電側磁気シールド24は、例えば、隔壁24aによって同心円状に区画された2つの凹室(符号略)を有する。内側の凹室から順に、例えば、通信コイル(図示略)及び第1受電コイル21Aが配置される。第2受電モジュール20-2の受電側磁気シールド24は、例えば、隔壁24aによって同心円状に区画された4つの凹室(符号略)を有する。内側の凹室から順に、例えば、通信コイル(図示略)、第1受電コイル21A、第2受電コイル21B及び第3受電コイル21Cが配置される。 The power receiving side magnetic shield 24 is arranged to cover the outer surface of the power receiving coil 21 (excluding the surface facing the power feeding coil 11). The power receiving side magnetic shield 24 of the first power receiving module 20-1 has, for example, two concave chambers (not shown) concentrically partitioned by a partition wall 24a. For example, a communication coil (not shown) and a first power receiving coil 21A are arranged in order from the inner recessed chamber. The power receiving side magnetic shield 24 of the second power receiving module 20-2 has, for example, four concave chambers (not shown) concentrically partitioned by a partition wall 24a. For example, a communication coil (not shown), a first power receiving coil 21A, a second power receiving coil 21B, and a third power receiving coil 21C are arranged in order from the inner concave chamber.

受電側磁気シールド24は、例えば、フェライト等の磁性材料で形成される。受電側磁気シールド24を設けることにより、磁気抵抗の低い通路が形成されるので、結果として受電コイル21の性能(Q値)が高まり、漏れ磁束が少なくなる。したがって、効率よく磁力線を集束して電力伝送効率を向上できるとともに、ノイズの発生を抑制することができる。また、金属製の受電側筐体23の発熱を抑制することができる。 The power receiving side magnetic shield 24 is made of, for example, a magnetic material such as ferrite. By providing the power receiving side magnetic shield 24, a path with low magnetic resistance is formed, and as a result, the performance (Q value) of the power receiving coil 21 is improved and leakage magnetic flux is reduced. Therefore, the lines of magnetic force can be efficiently focused to improve power transmission efficiency, and the generation of noise can be suppressed. Further, heat generation in the metal power receiving side housing 23 can be suppressed.

受電側保護体25は、受電側筐体23の凹部23aに受電コイル21及び受電側磁気シールド24を固定する。受電側保護体25は、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁性材料で形成される。 The power receiving side protector 25 fixes the power receiving coil 21 and the power receiving side magnetic shield 24 in the recess 23 a of the power receiving side housing 23 . The power receiving side protector 25 is made of, for example, an insulating material such as epoxy resin.

受電側筐体23の凹部23aに受電コイル21及び受電側磁気シールド24を配置した状態で、絶縁性材料を充填し、硬化させて受電側保護体25を形成することで、受電コイル21及び受電側磁気シールド24は、凹部23aに固定される。受電側保護体25は、受電側接地リング22の端面よりも凹んで形成される。 With the power receiving coil 21 and the power receiving magnetic shield 24 arranged in the recess 23a of the power receiving housing 23, an insulating material is filled and hardened to form the power receiving side protector 25. The side magnetic shield 24 is fixed to the recess 23a. The power receiving side protector 25 is formed to be recessed from the end surface of the power receiving side grounding ring 22.

なお、図示を省略するが、例えば、消費電力が600Wである医用電気機45の受電ヘッドに用いられる受電モジュール20は、第1受電コイル21A及び第2受電コイル21Bを有する構成となる。 Although not shown in the drawings, for example, the power receiving module 20 used in the power receiving head of the medical electric machine 45 with power consumption of 600 W has a configuration including a first power receiving coil 21A and a second power receiving coil 21B.

図5A、図5Bは、受電回路42の一例を示す回路図である。図5Aは、第1受電モジュール20-1の受電回路42を示し、図5Bは、第2受電モジュール20-2の受電回路42を示す。 5A and 5B are circuit diagrams showing an example of the power receiving circuit 42. 5A shows the power receiving circuit 42 of the first power receiving module 20-1, and FIG. 5B shows the power receiving circuit 42 of the second power receiving module 20-2.

図5A、図5Bに示すように、受電回路42は、受電ユニット421及び共振用コンデンサー422等を含む。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the power receiving circuit 42 includes a power receiving unit 421, a resonance capacitor 422, and the like.

受電ユニット421は、通信部423を有する。受電ユニット421は、例えば、通信部423を介して、給電モジュール10に制御信号を送信する。また、受電ユニット421は、受電コイル21からの電流を装置電源44に出力する。 The power receiving unit 421 includes a communication section 423. The power receiving unit 421 transmits a control signal to the power feeding module 10 via the communication unit 423, for example. Further, the power receiving unit 421 outputs the current from the power receiving coil 21 to the device power supply 44 .

第1受電モジュール20-1の受電回路42において、共振用コンデンサー422は、第1受電コイル21Aに対して並列に接続される。 In the power receiving circuit 42 of the first power receiving module 20-1, a resonance capacitor 422 is connected in parallel to the first power receiving coil 21A.

第2受電モジュール20-2の受電回路42において、第1~第3受電コイル21A~21Cの電流経路は、受電ユニット421に対して、直列に接続される。共振用コンデンサー422は、第1~第3受電コイル21A~21Cのそれぞれに対して並列に接続される。なお、共振用コンデンサー422は、第1~第3受電コイル21A~21Cの電流経路に、直列に接続されてもよい。第1~第3受電コイル21A~21Cを直列に接続することで、第1~第3受電コイル21A~21Cと受電ユニット421とを接続する電源線を2本で構成することができる。 In the power receiving circuit 42 of the second power receiving module 20-2, the current paths of the first to third power receiving coils 21A to 21C are connected in series to the power receiving unit 421. The resonance capacitor 422 is connected in parallel to each of the first to third power receiving coils 21A to 21C. Note that the resonance capacitor 422 may be connected in series to the current paths of the first to third power receiving coils 21A to 21C. By connecting the first to third power receiving coils 21A to 21C in series, two power lines can be used to connect the first to third power receiving coils 21A to 21C and the power receiving unit 421.

図6A、図6Bは、非接触給電システム1の使用状態を示す図である。図6Aは、第1受電モジュール20-1に給電する場合について示し、図6Bは、第2受電モジュール20-2に給電する場合について示している。 6A and 6B are diagrams showing how the non-contact power supply system 1 is used. FIG. 6A shows the case where power is supplied to the first power receiving module 20-1, and FIG. 6B shows the case where power is supplied to the second power receiving module 20-2.

図6Aに示すように、給電モジュール10から第1受電モジュール20-1に給電を行う場合、第1給電コイル11Aと第1受電コイル21Aが対向するように、給電モジュール10の上に第1受電モジュール20-1が載置される。 As shown in FIG. 6A, when feeding power from the power feeding module 10 to the first power receiving module 20-1, the first power receiving module is placed on top of the power feeding module 10 so that the first power feeding coil 11A and the first power receiving coil 21A face each other. Module 20-1 is placed.

給電モジュール10の上に第1受電モジュール20-1が載置されると、第1給電側接地リング12Aと受電側接地リング22が接触し、第1給電側接地リング12A及び給電側筐体13を介して、受電側接地リング22は接地される。受電側接地リング22は、受電側筐体23を介して受電ケーブル41の接地線に接続されており、受電ケーブル41の接地線は、受電回路42を介して3ピンプラグ付き電源ケーブル43の接地線に接続されているので、医用電気機器45は保護接地される。 When the first power receiving module 20-1 is placed on the power feeding module 10, the first power feeding side grounding ring 12A and the power receiving side grounding ring 22 come into contact with each other, and the first power feeding side grounding ring 12A and the power feeding side casing 13 The power receiving side grounding ring 22 is grounded via the power receiving side grounding ring 22 . The power receiving side grounding ring 22 is connected to the grounding wire of the power receiving cable 41 via the power receiving side housing 23, and the grounding wire of the power receiving cable 41 is connected to the grounding wire of the power cable 43 with a 3-pin plug via the power receiving circuit 42. Since the medical electrical equipment 45 is connected to the ground, the medical electrical equipment 45 is protectively grounded.

第1受電モジュール20-1の通信部423と給電モジュール10の通信部323との間で制御信号の送受信が行われ、給電モジュール10上に第1受電モジュール20-1が載置されたことが検出されると、給電ユニット321は第1給電コイル11Aへの通電を開始する。第1受電コイル21Aに誘導電流が流れ、受電ケーブル41、受電回路42及び3ピンプラグ付き電源ケーブル43を介して医用電気機器45の装置電源44に100Wの電力が供給される。 Control signals are transmitted and received between the communication unit 423 of the first power receiving module 20-1 and the communication unit 323 of the power feeding module 10, and it is confirmed that the first power receiving module 20-1 is placed on the power feeding module 10. When detected, the power supply unit 321 starts energizing the first power supply coil 11A. An induced current flows through the first power receiving coil 21A, and 100 W of power is supplied to the device power supply 44 of the medical electrical equipment 45 via the power receiving cable 41, the power receiving circuit 42, and the power cable 43 with a 3-pin plug.

図6Bに示すように、給電モジュール10から第2受電モジュール20-2に給電を行う場合、第1~第3給電コイル11A~11Cと第1~第3受電コイル21A~21Cが対向するように、給電モジュール10の上に第2受電モジュール20-2が載置される。 As shown in FIG. 6B, when power is supplied from the power supply module 10 to the second power reception module 20-2, the first to third power supply coils 11A to 11C are opposed to the first to third power reception coils 21A to 21C. , a second power receiving module 20-2 is placed on top of the power feeding module 10.

給電モジュール10の上に第2受電モジュール20-2が載置されると、第3給電側接地リング12Cと受電側接地リング22が接触し、第3給電側接地リング12C及び給電側筐体13を介して、受電側接地リング22は接地される。受電側接地リング22は、受電側筐体23を介して受電ケーブル41の接地線に接続されており、受電ケーブル41の接地線は、受電回路42を介して3ピンプラグ付き電源ケーブル43の接地線に接続されているので、医用電気機器45は保護接地される。 When the second power receiving module 20-2 is placed on the power feeding module 10, the third power feeding side grounding ring 12C and the power receiving side grounding ring 22 come into contact with each other, and the third power feeding side grounding ring 12C and the power feeding side casing 13 The power receiving side grounding ring 22 is grounded via the power receiving side grounding ring 22 . The power receiving side grounding ring 22 is connected to the grounding wire of the power receiving cable 41 via the power receiving side housing 23, and the grounding wire of the power receiving cable 41 is connected to the grounding wire of the power cable 43 with a 3-pin plug via the power receiving circuit 42. Since the medical electrical equipment 45 is connected to the ground, the medical electrical equipment 45 is protectively grounded.

第2受電モジュール20-2の通信部423と給電モジュール10の通信部323との間で制御信号の送受信が行われ、給電モジュール10上に第2受電モジュール20-2が載置されたことが検出されると、給電ユニット31は第1~第3給電コイル11A~11Cへの通電を開始する。第1~第3受電コイル21A~21Cに誘導電流が流れ、受電ケーブル41、受電回路42及び3ピンプラグ付き電源ケーブル43を介して医用電気機器45の装置電源44に1500Wの電力が供給される。 Control signals are transmitted and received between the communication unit 423 of the second power receiving module 20-2 and the communication unit 323 of the power feeding module 10, and it is confirmed that the second power receiving module 20-2 is placed on the power feeding module 10. When detected, the power supply unit 31 starts energizing the first to third power supply coils 11A to 11C. An induced current flows through the first to third power receiving coils 21A to 21C, and 1500 W of power is supplied to the device power supply 44 of the medical electrical equipment 45 via the power receiving cable 41, the power receiving circuit 42, and the power cable 43 with a 3-pin plug.

このように、実施の形態に係る給電モジュール10(非接触給電モジュール)は、非接触給電システムの給電側に設けられる非接触給電モジュールであって、電力の伝送に用いられる第1~第3給電コイル11A~11C(複数のコイル)と、第1~第3給電コイル11A~11Cを収容する給電側筐体13と、接地線に接続され表面が露出する状態で配置される給電側接地リング12(接地部)と、を備え、第1~第3給電コイル11A~11Cは、個別に通電制御可能に構成され、給電側接地リング12は、第1~第3給電コイル11A~11Cを取り囲むように配置されている。 As described above, the power feeding module 10 (non-contact power feeding module) according to the embodiment is a non-contact power feeding module provided on the power feeding side of a non-contact power feeding system, and is a first to third power feeding module used for power transmission. A power feeding side housing 13 that accommodates the coils 11A to 11C (a plurality of coils), the first to third feeding coils 11A to 11C, and a power feeding side grounding ring 12 that is connected to a grounding wire and arranged with its surface exposed. (grounding part), the first to third power feeding coils 11A to 11C are configured to be individually energized, and the power feeding side grounding ring 12 surrounds the first to third feeding coils 11A to 11C. It is located in

また、非接触給電システム1は、給電モジュール10と、受電モジュール20と、を備える。受電モジュール20は、電力の伝送に用いられる受電コイル21と、表面が露出する状態で配置される受電側接地リング22(接地部)と、を有する。非接触給電システム1では、給電モジュール10の給電側接地リング12と受電モジュール20の受電側接地リング22とが接触した状態で、電力の伝送が行われる。 Further, the contactless power supply system 1 includes a power supply module 10 and a power reception module 20. The power receiving module 20 includes a power receiving coil 21 used for power transmission, and a power receiving side grounding ring 22 (grounding part) disposed with its surface exposed. In the contactless power supply system 1, power is transmitted while the power supply side ground ring 12 of the power supply module 10 and the power reception side ground ring 22 of the power reception module 20 are in contact with each other.

給電モジュール10及び非接触給電システム1によれば、給電モジュール10の上に受電モジュール20を載置したときに、給電側接地リング12と受電側接地リング22が接触することにより、受電ケーブル41等を介して受電モジュール20に接続されている3ピンプラグ付き電源ケーブル43の接地線が接地される。また、第1~第3給電コイル11A~11Cは、個別に通電制御可能に構成されているので、受電モジュール20が接続されている医用電気機器45の消費電力に応じて電力を供給することができる。したがって、医用電気機器45等のクラスI機器の保護接地を容易に実現することができるとともに、非接触給電システム1の利便性が格段に向上する。また、給電側接地リング12及び受電側接地リング22を配置するために筐体を大きくする必要はないので、給電モジュール10及び受電モジュール20の小型化を図ることができる。 According to the power feeding module 10 and the contactless power feeding system 1, when the power receiving module 20 is placed on the power feeding module 10, the power feeding side grounding ring 12 and the power receiving side grounding ring 22 come into contact with each other, so that the power receiving cable 41, etc. The ground wire of the power cable 43 with a 3-pin plug connected to the power receiving module 20 via the power receiving module 20 is grounded. Furthermore, since the first to third power supply coils 11A to 11C are configured to be individually energized controllable, it is possible to supply power according to the power consumption of the medical electrical equipment 45 to which the power receiving module 20 is connected. can. Therefore, protective grounding of class I equipment such as the medical electrical equipment 45 can be easily realized, and the convenience of the non-contact power supply system 1 is significantly improved. Further, since there is no need to increase the size of the housing in order to arrange the power supply side ground ring 12 and the power reception side ground ring 22, it is possible to downsize the power supply module 10 and the power reception module 20.

また、給電モジュール10は、給電側接地リング12(接地部)として、第1~第3給電側接地リング12A~12Cを備え、第1~第3給電側接地リング12A~12Cは、第1~第3給電コイル11A~11C(複数のコイル)のそれぞれを取り囲むように配置されている。これにより、医用電気機器45の保護接地を実現するための受電側接地リング22を、受電コイル21に近接して設けることでできるので、受電モジュール20の小型化を図ることができる。 The power supply module 10 also includes first to third power supply ground rings 12A to 12C as power supply ground rings 12 (grounding portions), and the first to third power supply ground rings 12A to 12C are the first to third power supply ground rings 12A to 12C. It is arranged to surround each of the third power feeding coils 11A to 11C (a plurality of coils). As a result, the power receiving side grounding ring 22 for realizing protective grounding of the medical electrical equipment 45 can be provided close to the power receiving coil 21, so that the power receiving module 20 can be downsized.

また、給電モジュール10において、第1~第3給電コイル11A~11C及び第1~第3給電側接地リング12A~12Cは、同心円状に配置されている。これにより、給電モジュール10に対して受電モジュール20を載置する際に、給電側接地リング12の中心を目安とすることができ、対向させるべき給電コイル11と受電コイル21の位置合わせを容易に行うことができる。 Further, in the power supply module 10, the first to third power supply coils 11A to 11C and the first to third power supply side grounding rings 12A to 12C are arranged concentrically. As a result, when placing the power receiving module 20 on the power feeding module 10, it is possible to use the center of the power feeding side grounding ring 12 as a guide, and it is easy to align the power feeding coil 11 and the power receiving coil 21, which should be opposed to each other. It can be carried out.

また、給電モジュール10において、筐体13は、導電性を有し、給電側接地リング12(接地部)は、少なくとも筐体13の開口端に配置され筐体13と物理的かつ電気的に接続されている。これにより、給電側筐体13を利用して容易に保護接地を実現することができるとともに、給電モジュール10における電磁シールドを形成することができる。 In addition, in the power supply module 10, the housing 13 has conductivity, and the power supply side grounding ring 12 (grounding part) is arranged at least at the open end of the housing 13 and is physically and electrically connected to the housing 13. has been done. Thereby, protective grounding can be easily realized using the power feeding side housing 13, and an electromagnetic shield in the power feeding module 10 can be formed.

また、給電モジュール10は、第1~第3給電コイル11A~11Cへの通電を制御する給電ユニット321を備え、第1~第3給電コイル11A~11Cは、給電ユニット321に対してそれぞれ独立して接続されている。これにより、第1~第3給電コイル11A~11Cに対して個別に通電制御を行うことができ、給電対象である受電モジュール20の受電コイル21の数、すなわち、医用電気機器45の商品電力に応じて、効率よく給電を行うことができる。 Further, the power feeding module 10 includes a power feeding unit 321 that controls energization to the first to third feeding coils 11A to 11C, and the first to third feeding coils 11A to 11C are independent from the feeding unit 321. connected. As a result, it is possible to individually control the power supply to the first to third power feeding coils 11A to 11C, and the number of power receiving coils 21 of the power receiving module 20 that is the target of power feeding, that is, the product power of the medical electrical equipment 45 can be controlled individually. Accordingly, power can be efficiently supplied.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。 As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified without departing from the gist thereof.

例えば、給電モジュール10に設けられる給電コイル11は、複数であればよく、2つの給電コイル11(例えば、第1給電コイル11A及び第2給電コイル11B)で構成されてもよいし、4つ以上の給電コイル11で構成されてもよい。給電コイル11の数を増やした場合、消費電力が異なる多様な医用電気機器45に対して給電することができる。また、対応可能な消費電力の区分を細分化(例えば、100W刻み)して給電効率を高めることもできる。 For example, the number of power supply coils 11 provided in the power supply module 10 may be plural, and may be composed of two power supply coils 11 (for example, the first power supply coil 11A and the second power supply coil 11B), or may be composed of four or more power supply coils 11. The power feeding coil 11 may be configured as follows. When the number of power feeding coils 11 is increased, power can be fed to various medical electrical devices 45 having different power consumptions. Furthermore, it is also possible to improve the power supply efficiency by subdividing the applicable power consumption categories (for example, in 100W increments).

また、実施の形態では、複数の給電コイル11を同心円状に配置した場合について説明したが、複数の給電コイル11を、例えば、直線状に配列したり、縦横に2次元的に配列したりしてもよい。 Further, in the embodiment, a case has been described in which the plurality of feeding coils 11 are arranged concentrically, but the plurality of feeding coils 11 may be arranged, for example, in a straight line or two-dimensionally in the vertical and horizontal directions. It's okay.

また、図7に示すように、第2受電モジュール20-2の受電回路42は、整流平滑回路424を含んでいてもよい。整流平滑回路424は、ダイオードブリッジと平滑用のコンデンサーC1’~C3’を備える。これにより、第1~第3受電コイル21A~21Cからの直流出力を合成して取り出すことができる。この場合、実施の形態と同様に、第1~第3受電コイル21A~21Cと受電ユニット421とを接続する電源線を2本で構成することができる。 Further, as shown in FIG. 7, the power receiving circuit 42 of the second power receiving module 20-2 may include a rectifying and smoothing circuit 424. The rectifying and smoothing circuit 424 includes a diode bridge and smoothing capacitors C1' to C3'. Thereby, the DC outputs from the first to third power receiving coils 21A to 21C can be combined and extracted. In this case, as in the embodiment, the power supply wires connecting the first to third power receiving coils 21A to 21C and the power receiving unit 421 can be configured with two.

また、図8に示すように、第2受電モジュール20-2の受電回路42において、第1~第3受電コイル21A~21Cは、受電ユニット421に対して個別に接続されてもよい。この場合、第1~第3受電コイル21A~21Cの電流経路における共振が互いに干渉することはないので、第1~第3受電コイル21A~21Cからの出力を効率よく取り出すことができる。 Further, as shown in FIG. 8, in the power receiving circuit 42 of the second power receiving module 20-2, the first to third power receiving coils 21A to 21C may be individually connected to the power receiving unit 421. In this case, the resonances in the current paths of the first to third power receiving coils 21A to 21C do not interfere with each other, so that the outputs from the first to third power receiving coils 21A to 21C can be extracted efficiently.

また例えば、受電モジュール20の受電側接地リング22の表面には、ワイヤーブラシ等のブラシ部を設けてもよい。これにより、給電モジュール10の上に受電モジュール20を載置する際に、給電側接地リング12の表面の汚れや酸化被膜が除去されるので、接地不良を効率よく防止することができる。 Further, for example, a brush portion such as a wire brush may be provided on the surface of the power receiving side grounding ring 22 of the power receiving module 20. Thereby, when the power receiving module 20 is placed on the power feeding module 10, dirt and oxide film on the surface of the power feeding side grounding ring 12 are removed, so that grounding failure can be efficiently prevented.

また、給電側保護体15の絶縁性媒体151及び受電側保護体25の絶縁性材料は、給電コイル11及び受電コイル21を固定できればよく、その構成材料は特に限定されない。例えば、給電側保護体15の絶縁性媒体151及び受電側保護体25の絶縁性材料を、エポキシ樹脂にフィラーを添加した樹脂材料で形成してもよい。この場合、エポキシ樹脂による防水効果が得られる上、給電モジュール10及び受電モジュール20の強度を高めることができる。さらに、放熱性の高いフィラーを採用した場合、給電コイル11及び受電コイル21の放熱性を高めることができる。 Further, the insulating material of the insulating medium 151 of the power feeding side protector 15 and the insulating material of the power receiving side protector 25 is not particularly limited as long as it can fix the power feeding coil 11 and the power receiving coil 21. For example, the insulating medium 151 of the power feeding side protector 15 and the insulating material of the power receiving side protector 25 may be formed of a resin material in which a filler is added to an epoxy resin. In this case, not only can the waterproof effect of the epoxy resin be obtained, but also the strength of the power supply module 10 and the power reception module 20 can be increased. Furthermore, when a filler with high heat dissipation properties is employed, the heat dissipation properties of the power feeding coil 11 and the power receiving coil 21 can be improved.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.

1 非接触給電システム
10 給電モジュール
11、11A~11C 給電コイル
12、12A~12C 給電側接地リング(接地部)
13 給電側筐体
14 給電側磁気シールド
15 給電側保護体
20、20-1、20-2 受電モジュール
21、21A~21C 受電コイル
22、22A~22C 受電側接地リング(接地部)
23 受電側筐体
24 受電側磁気シールド
25 受電側保護体
31 給電ケーブル
43 3ピンプラグ付き電源ケーブル
1 Non-contact power supply system 10 Power supply module 11, 11A to 11C Power supply coil 12, 12A to 12C Power supply side grounding ring (grounding part)
13 Power feeding side housing 14 Power feeding side magnetic shield 15 Power feeding side protector 20, 20-1, 20-2 Power receiving module 21, 21A to 21C Power receiving coil 22, 22A to 22C Power receiving side grounding ring (grounding part)
23 Power receiving side housing 24 Power receiving side magnetic shield 25 Power receiving side protector 31 Power supply cable 43 Power cable with 3-pin plug

Claims (6)

非接触給電システムの給電側に設けられる非接触給電モジュールであって、
電力の伝送に用いられる複数のコイルと、
複数の前記コイルを収容する筐体と、
接地線に接続され、表面が露出する状態で配置される接地部と、を備え、
複数の前記コイルは、個別に通電制御可能に構成され、
前記接地部は、複数の前記コイルを取り囲むように配置されている、
非接触給電モジュール。
A contactless power transfer module provided on the power supply side of a contactless power transfer system,
Multiple coils used for power transmission,
a casing that accommodates a plurality of the coils;
a grounding part connected to the grounding wire and arranged with the surface exposed;
The plurality of coils are configured to be individually energized and controllable,
the grounding section is arranged to surround the plurality of coils;
Contactless power transfer module.
前記接地部を複数備え、
複数の前記接地部は、複数の前記コイルのそれぞれを取り囲むように配置されている、
請求項1に記載の非接触給電モジュール。
comprising a plurality of the grounding parts,
The plurality of ground portions are arranged to surround each of the plurality of coils,
The contactless power supply module according to claim 1.
複数の前記コイル及び複数の前記接地部は、同心円状に配置されている、
請求項2に記載の非接触給電モジュール。
The plurality of coils and the plurality of grounding parts are arranged concentrically,
The contactless power supply module according to claim 2.
前記筐体は、導電性を有し、
前記接地部は、少なくとも前記筐体の開口端に配置され、前記筐体と物理的かつ電気的に接続されている、
請求項1に記載の非接触給電モジュール。
The casing has conductivity,
The grounding portion is disposed at least at an open end of the casing and is physically and electrically connected to the casing.
The contactless power supply module according to claim 1.
複数の前記コイルへの通電を制御する給電ユニットを備え、
複数の前記コイルは、前記給電ユニットに対してそれぞれ独立して接続されている、
請求項1に記載の非接触給電モジュール。
comprising a power supply unit that controls energization of the plurality of coils,
The plurality of coils are each independently connected to the power supply unit,
The contactless power supply module according to claim 1.
請求項1に記載の非接触給電モジュールからなる給電モジュールと、
受電モジュールと、
を備える非接触給電システムであって、
前記受電モジュールは、
電力の伝送に用いられるコイルと、
表面が露出する状態で配置される接地部と、を有し、
前記給電モジュールの前記接地部と前記受電モジュールの前記接地部とが接触した状態で、電力の伝送が行われる、
非接触給電システム。
A power supply module comprising the contactless power supply module according to claim 1;
A power receiving module,
A contactless power supply system comprising:
The power receiving module is
Coils used for power transmission,
a grounding part arranged with the surface exposed;
Electric power is transmitted in a state where the ground portion of the power feeding module and the ground portion of the power receiving module are in contact with each other.
Contactless power supply system.
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