JP2796499B2 - 回転部への電力信号伝送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周波数と位相が可変
な、固定部から回転部に伝送される電力信号装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】固定部から回転部に電力を伝送するに
は、例えばフランス特許出願第２５２１７６６号によっ
て、アーマチュアの第１番目の固定部分が１次コイルを
保持し、また１次側に向き合って、アーマチュアの残り
の回転部分が２次コイルを保持するような回転変圧器を
使用することがすでに知られている。この既知の装置
は、固定周波数（一般には５０から４００Ｈｚまでの産
業用周波数）と、既知の波形（特に正弦波）を持った交
流電力を伝送するのに適している。

【０００３】一方、波形や周波数や位相が大幅に変動す
るような電気信号を回転部で得たいと望む場合、この装
置はもはや適当ではない。実際、最適効率を得るために
は、設備全体を協調的に働かせる必要がある。電圧−電
流の位相差は、よく知られた方法で、つまりコンデンサ
を用いて１次回路中で作り出される。２次回路内に第２
のコンデンサを設置することは、コンデンサの体積や、
回転部の回転速度に関係した技術上の理由からほとんど
検討に値しない。このことから、電源周波数が０から１
００００Ｈｚまで変動するならば、２次側の端子におい
て一定の電力を得るのは不可能であると結論付けられ
る。その上、変圧器の数を増やさずにさまざまな信号を
伝送することは不可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はまさしくこれ
らの不都合を軽減することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明によ
れば、１次コイルには一定周波数の電力を供給し、また
回転部には、その他に電源部、つまり２次コイルから電
力を受け取るチョッパと、ディジタル・メモリと、ディ
ジタル‐アナログ・コンバータと、最後に増幅器とを設
け、ディジタル・メモリは数値マトリックスから構成さ
れ、クロック・パルスを受け取ると、希望する特性を有
する記憶されたディジタル信号を出力し、コンバータは
記憶された上記ディジタル信号を受け取り、増幅器は、
受け取ったアナログ信号に応じて、希望する電力を出力
する。

【０００６】好ましい実施例において、ディジタル・メ
モリの行列はそれぞれｍ個の要素から成るｎ個の列を含
んでおり、それらがそれぞれ、記憶された信号の周期と
振幅の分割を規定する。

【０００７】上記ディジタル・メモリは、スタティック
・メモリ、消去可能メモリ、プログラマブル・メモリ、
あるいはダイナミック・メモリのいずれでもよい。

【０００８】本発明による装置が、この他に、ｎ個の列
を次々に増分し、最終列から第１列に戻るカウンタと、
ゼロ・リセット回路と、初期化レジスタとを含んでいれ
ば都合がよい。

【０００９】とりわけ興味深い実施例では、制御システ
ムによって、ディジタル形で導入された動作パラメータ
を、この装置の外部から伝送するようにしている。この
伝送は、好ましくは回転変圧器に組み込んだ光電結合を
用いて、あるいは無線周波数領域内の電磁波を用いて、
あるいは赤外線を用いて行える。

【００１０】便宜上の理由から、かつ理解を容易にする
ため、固定部と回転部だけを問題にしてきたが、しかし
おのずから、重要なのはこの２つの部分の間の相対的角
速度ということになる。したがって、本発明は、２つの
部分が同方向または反対方向に、広い範囲にわたって変
動し得る相対角速度で回転している場合にも当てはまる
と結論付けなければならない。

【００１１】本発明は、図面を参照しながら以下の説明
を読めばよく理解できるであろう。

【００１２】

【実施例】図１の回転変圧器は、固定部１から回転部２
に電力を伝送することができる。この変圧器は、固定部
１に支えられたアーマチュアの第１の部分３を含んでお
り、その内部に１次コイルが入っている。また変圧器
は、回転部２に支えられたアーマチュアの第２の部分５
を含んでおり、その内部には２次コイル６が入ってい
る。もちろん２つの部分３と５は同じ軸を持ち、またで
きるだけ狭くしたエアギャップで分離されている。この
種の従来型変圧器は、産業用周波数を持つ電力をたやす
く、しかも回転部の回転速度とは無関係に伝送すること
ができる。

【００１３】今述べたような回転変圧器を用いて、図２
に示したような本発明による装置を実現する。２次コイ
ル６は、一定周波数を持った正弦波形の電力を電源部
８、つまり従来型のチョッパに伝送する。電源部は、本
発明の装置を構成するさまざまな回路に直流電圧を供給
する。各回路については以下で検討する。

【００１４】本発明の主たる特徴によれば、回転部にお
いて得たいと希望する信号の波形を、ディジタル・メモ
リ９中に記憶する。後者は、それぞれｍ個の要素を含む
ｎ個の列から構成されている。各列のｍ個の要素は、２
進数で表現したアナログ信号の値に対応している。この
２進数ワードは信号の振幅を分割したものを表してい
る。ｎ個の列は周期を分割したものに対応する。

【００１５】このディジタル・メモリは、スタティック
・メモリ（一般にＲＯＭと呼ばれる）、消去可能メモリ
（一般にＥＰＲＯＭと呼ばれる）、プログラマブル・メ
モリ（一般にＰＡＬと呼ばれる）、あるいはダイナミッ
ク・メモリ（一般にＲＡＭと呼ばれる）のいずれでもよ
い。ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、あるいはＰＡＬに記憶させた
信号を修正するには、そうした部品自体に働きかける必
要がある。一方、ＲＡＭでは、論理回路によってプログ
ラムしたり消去したりできる。この回路自体はカウンタ
によって制御されるが、それについては後で取り上げる
ことにする。

【００１６】信号の整形はディジタル・アナログ・コン
バータ１０によって行われる。後者は、メモリからその
入力部に提供された２進数ワードの値を電圧に変換す
る。この電圧は、ｎ個の列のいずれか１列のｍ個の要素
の像に相当する。電力増幅器１１が、コンバータ１０か
ら出されたアナログ信号を増幅する。

【００１７】クロック回路１２は、実質上この装置のメ
トロノームであり、通電すると直ちに方形信号を発生さ
せる。この回路はとりわけ、カウンタ１３を制御する
が、その一例についてのより詳しい回路図を図３に掲げ
る。

【００１８】カウンタ１３の主な機能は、メモリ９のｎ
個の列を次々に増分し、最終列から第１列に戻り、各列
の２進ワードをディジタル・アナログ・コンバータ１０
に提供することである。そのために、このカウンタは増
分レジスタ１４を使用している。後者は、入力１５上で
始動信号を受け取り、この始動信号によっていつでも、
増分を中断したり、再開させたりできる。

【００１９】初期化レジスタ１６はあるスタート番号を
保持しており、列レジスタ１７は回路に電力が供給され
るとき、あるいはゼロ・リセット回路１８からの命令に
基づいて、そのスタート番号を受け取る。ゼロ・リセッ
ト回路自身も入力１９上で制御できる。

【００２０】初期化レジスタ１６は入力２０上でプログ
ラミング信号を受信できる。

【００２１】上記で見てきたとおり、複数の制御信号を
この装置に伝送することができる。それらは、とりわ
け、増分回路１４の入力１５、初期化回路１６の入力２
０、そしてゼロ・リセット回路１８の入力１９に関する
信号である。これらの信号は、その電圧増幅率、すなわ
ち得られる信号の振幅を調整したい増幅器１１に関係す
る信号であってもよい。

【００２２】図４に示した回転変圧器は、図１の変圧器
と同じ種類ではあるが、こちらは固定部１と回転部２の
間の光電結合を可能にする手段を備えている。固定アー
マチュア３と回転アーマチュア５の中には、それらの軸
を中心とする穴が設けられている。固定部の穴の中には
発光ダイオード２０が入っており、このダイオードはデ
ィジタル形の制御信号を受信し、それを光ファイバ２１
に伝送するが、光ファイバ自身は、図示されていない光
電ダイオードにつながれており、これが回転部の電子機
器への情報伝達を保証している。

【００２３】光電伝送の様式は、今述べた様式に限定さ
れるわけではない。実際、複数の発光ダイオードと複数
の光電ダイオードを、光ファイバを介してさまざまに組
み合わせて使用することができる。

【００２４】結合モードも上記のみに限定されず、例え
ば、細いワイヤを向かい合わせに、それぞれ片方を固定
部分に、他方を回転部分に配置してアンテナを構成し、
このアンテナを介した無線電磁波結合を利用することも
できる。赤外線による結合も考えられる。

【００２５】図５の装置においては、同一の二組の一連
の回路が回転部につながれており、一連の回路の各々は
制御論理部２２を備え、二つの制御論理部はただ一つの
クロック信号１２を受信する。これらの論理部によっ
て、この図の右側のグラフに示すとおり、一方の信号の
他方に対する位相の変化を管理できるようになる。

【００２６】ここで今説明した装置によって、回転部上
で、いかなる波形の周期的電力信号でも、少なくとも１
０kHz に達する通過帯域内で発生させることができる。
この通過帯域はディジタル・アナログ・コンバータの変
換周波数と、クロック周波数と、メモリの列数と、最後
に増幅器の通過帯域とに依存する。

【図面の簡単な説明】

【図１】参考までに、従来型の変圧器を示す図である。

【図２】本発明による伝送装置の概略を示す図である。

【図３】本発明による装置内で使用されるカウンタの概
略を示す図である。

【図４】光電チャネルによって情報伝送を行う副次的な
回転変圧器を示す図である。

【図５】さまざまな信号を出力するのに適した複数の同
一システムを含む設備を簡略に示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−41202（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−262704（ＪＰ，Ａ)

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数と位相が可変な電力信号を固定部
   から回転部に伝送する装置において、前記装置が回転変
   圧器を含み、そのアーマチュアの第１の固定部分が１次
   コイルを保持し、アーマチュアの残りの回転部分が１次
   側と向かい合って２次コイルを保持する装置であって、 １次コイル（４）が固定周波数の電源から電力の供給を
   受けること、および回転部がさらに電源部（８）、すな
   わち２次コイル（６）から電力を受け取るチョッパと、
   それぞれｍ個の要素から成るｎ個の列を含む数値マトリ
   ックスから構成されるディジタル・メモリ（９）と、デ
   ィジタル・アナログ・コンバータ（１０）と、最後に増
   幅器（１１）とを備え、ディジタル・メモリ（９）が、
   クロック（１２）のパルスを受け取ると希望する特性を
   有する記憶されたディジタル信号を出力し、信号の周期
   と振幅の分割（量子化）がそれぞれｎ個の列と各列のｍ
   個の要素によって規定され、前記ディジタル・アナログ
   ・コンバータが、記憶された前記ディジタル信号を受け
   取り、前記増幅器が、受け取ったアナログ信号に応じて
   希望する電力を出力することを特徴とする電力信号伝送
   装置。
2. 【請求項２】 ディジタル・メモリ（９）がスタティッ
   ク・メモリ・タイプであることを特徴とする、請求項１
   に記載の電力信号伝送装置。
3. 【請求項３】 ディジタル・メモリ（９）が消去可能メ
   モリ・タイプであることを特徴とする、請求項１に記載
   の電力信号伝送装置。
4. 【請求項４】 ディジタル・メモリ（９）がプログラマ
   ブル・メモリ・タイプであることを特徴とする、請求項
   １に記載の電力信号伝送装置。
5. 【請求項５】 ディジタル・メモリ（９）がダイナミッ
   ク・メモリ・タイプであることを特徴とする請求項１に
   記載の電力信号伝送装置。
6. 【請求項６】 ダイナミック・メモリに記憶された信号
   が、論理システムによってプログラミングされ制御され
   ることを特徴とする、請求項５に記載の電力信号伝送装
   置。
7. 【請求項７】 クロック回路（１０）が方形信号を出力
   し、その信号がメモリ（９）を参照する速度を決定する
   ことを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれ
   か一項に記載の電力信号伝送装置。
8. 【請求項８】 装置がカウンタ（１３）を含み、そのカ
   ウンタがメモリのｎ個の列を次々に増分し、最終列から
   第１列に戻ることを特徴とする、請求項７に記載の電力
   信号伝送装置。
9. 【請求項９】 カウンタ（１３）がゼロ・リセット回路
   （１８）を含むことを特徴とする、請求項８に記載の電
   力信号伝送装置。
10. 【請求項１０】 装置が初期化レジスタ（２０）を含
    み、そのレジスタによって、通電時に、あるいはゼロ・
    リセット回路（１８）の命令に応じて、所定の列から始
    動できるようになっていることを特徴とする、請求項９
    に記載の電力信号伝送装置。
11. 【請求項１１】 制御装置によって、ディジタル形で導
    入された動作パラメータを、この装置の外部から伝送で
    きるようになっていることを特徴とする、請求項１から
    請求項１０のいずれか一項に記載の電力信号伝送装置。
12. 【請求項１２】 制御装置が固定部（１）と回転部
    （２）との間で、発光ダイオード（２０）と、光電ダイ
    オードと、光ファイバ（２１）とを含む光電結合を実施
    することを特徴とする、請求項１１に記載の電力信号伝
    送装置。
13. 【請求項１３】 光電結合（２０−２１）が回転変圧器
    の中において、その回転軸上に組み込まれることを特徴
    とする、請求項１２に記載の電力信号伝送装置。
14. 【請求項１４】 制御装置が固定部（１）と回転部
    （２）との間で、無線電磁波手段を実施することを特徴
    とする、請求項１１に記載の電力信号伝送装置。
15. 【請求項１５】 その制御装置が固定部（１）と回転部
    （２）との間で、赤外線による伝送手段を実施すること
    を特徴とする、請求項１１に記載の電力信号伝送装置。
16. 【請求項１６】 回転部（２）が、さまざまな信号を出
    力できる複数の同一システムを備え、各信号のパラメー
    タの変動が初期化レジスタによって管理されることを特
    徴とする、請求項１１から請求項１５のいずれか一項に
    記載の電力信号伝送装置。