JP4874206B2

JP4874206B2 - Rotating non-contact transformer

Info

Publication number: JP4874206B2
Application number: JP2007257052A
Authority: JP
Inventors: 茂樹原田; 郁朗菅
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2027-10-01
Also published as: JP2009088306A

Description

この発明は、回転箇所において機械的に非接触で給電を行うための回転式非接触型トランスに係り、特に消費電力の低減に関するものである。 The present invention relates to a rotary non-contact type transformer for supplying power mechanically in a non-contact manner at a rotating location, and particularly relates to reduction of power consumption.

監視カメラ、防犯カメラに用いられているＣＣＴＶ（ＣｌｏｓｅｄＣｉｒｃｕｉｔＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ、閉回路テレビジョン）では、広い範囲を観測するため、カメラが回転する方式がある。このようなカメラでは、高速で３６０度エンドレスに回転することができ、かつ、長寿命であることが要求されることから、電力および信号を機械的に非接触で伝送する方法が有効である（例えば、特許文献１参照）。
そしてこのような、回転軸を有する関節部において、電力および信号を機械的に非接触で伝送する手段として、従来の回転式非接触型トランスによる誘導結合を利用する方法がある。この回転式非接触型トランスに用いるコアの形状としては、回転しても磁束が変化しないように円形のポットコアが用いられる（例えば、特許文献２参照）。 In CCTV (Closed Circuit Television) used for surveillance cameras and security cameras, there is a method in which the camera rotates in order to observe a wide range. In such a camera, it is required to rotate 360 degrees endlessly at high speed and to have a long life, and therefore, a method of mechanically contactlessly transmitting power and signals is effective ( For example, see Patent Document 1).
As a means for mechanically non-contacting transmission of electric power and signals in such a joint having a rotating shaft, there is a method using inductive coupling by a conventional rotary non-contact transformer. As the shape of the core used in the rotary non-contact transformer, a circular pot core is used so that the magnetic flux does not change even when rotated (see, for example, Patent Document 2).

特開２０００−９２４７５号公報JP 2000-92475 A 特開昭５８−１４２５０９号公報JP 58-142509 A

近年、ＣＣＴＶへの電力供給は、ＰｏＥ（ＰｏｗｅｒｏｖｅｒＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標））によって行われている。このＰｏＥは、イーサネット（登録商標）の配線に使うケーブルを利用して電力を供給する技術で、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆとして標準化されたものである。監視カメラは、電源が取りにくい天井付近などの高い場所に設置されることが多く、ＰｏＥによって電力供給することは、大きな利点となる。しかし、供給できる電力が１２．９５Ｗと上限があるため、負荷の消費電力を小さくする必要がある。そのため、従来の回転式非接触型トランスより、回転側を軽量化し、回転動力の消費電力を小さくすることが望まれている。 In recent years, power is supplied to CCTV by PoE (Power over Ethernet (registered trademark), Power over Ethernet (registered trademark)). This PoE is a technology that supplies power using a cable used for Ethernet (registered trademark) wiring, and is standardized as IEEE 802.3af. Surveillance cameras are often installed in high places such as near the ceiling where it is difficult to obtain power, and supplying power with PoE is a great advantage. However, the power that can be supplied has an upper limit of 12.95 W, so it is necessary to reduce the power consumption of the load. For this reason, it is desired to reduce the weight of the rotating side and reduce the power consumption of the rotational power compared to the conventional rotary non-contact transformer.

また、非接触給電回路の電力伝送効率を高くし、非接触給電回路での損失を減らすことも、入力電力を下げることに対し有効である。回転式非接触型トランスでは、静止側と回転側とのコアの間にエアギャップが必要であるため、電力伝送効率は、エアギャップを有さないトランスと比較して低い。そのため、従来の回転式非接触型トランスより、少しでも電力伝送効率を上げることのできる構造が望まれている。さらに、監視カメラはそれ自体目立たないことが要求されるため、薄型構造が望まれている。そのため、従来の回転式非接触型トランスより、特に天井裏などに隠すことのできない回転側の薄型化が望まれている。 Further, increasing the power transmission efficiency of the non-contact power supply circuit and reducing the loss in the non-contact power supply circuit is also effective for reducing the input power. In the rotary non-contact type transformer, an air gap is required between the cores on the stationary side and the rotary side, so that the power transmission efficiency is lower than that of a transformer having no air gap. Therefore, there is a demand for a structure that can increase the power transmission efficiency as much as possible, compared to conventional rotary non-contact transformers. Furthermore, since the surveillance camera is required to be inconspicuous, a thin structure is desired. Therefore, it is desired to reduce the thickness of the rotating side that cannot be concealed in the ceiling or the like from the conventional rotary non-contact transformer.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、回転側の薄型化、軽量化、さらに、高い電力伝送効率を得ることができる回転式非接触型トランスを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is intended to provide a rotary non-contact transformer capable of reducing the thickness and weight of the rotating side and obtaining high power transmission efficiency. Objective.

この発明は、一方が回転し他方が静止してエアギャップを有するように対向して配置される回転側ポットコアおよび静止側ポットコアと、回転側ポットコアおよび静止側ポットコアの対向面にそれぞれ互いに対向して形成される同心円状の回転側巻線用溝および静止側巻線用溝と、回転側巻線用溝内に形成された回転側巻線および静止側巻線用溝内に形成された静止側巻線とを備え、静止側巻線から回転側巻線へ誘導結合により電力を伝送する回転式非接触型トランスにおいて、
回転側ポットコアの厚みは、静止側ポットコアの厚みより薄く形成され、
上記静止側ポットコアに対向しない側の上記回転側ポットコアの背面板厚は、上記静止側ポットコアの上記回転側ポットコアの対応しない側の背面板厚と同一の厚みであるとともに、
上記回転側巻線用溝の深さは、上記静止側巻線用溝の深さより浅く形成されているものである。 In this invention, the rotating side pot core and the stationary side pot core, which are opposed to each other so that one of them rotates and the other stops and has an air gap, are opposed to each other on the opposing surfaces of the rotating side pot core and the stationary side pot core. The concentric circular rotation-side winding groove and stationary-side winding groove formed, and the rotation-side winding formed in the rotation-side winding groove and the stationary side formed in the stationary-side winding groove. In a rotary non-contact transformer that includes a winding and transmits power by inductive coupling from a stationary side winding to a rotating side winding,
The thickness of the rotating side pot core is formed thinner than the thickness of the stationary side pot core ,
The back plate thickness of the rotating side pot core on the side not facing the stationary side pot core is the same thickness as the back plate thickness on the non-corresponding side of the rotating side pot core of the stationary side pot core,
The depth of the rotation-side winding groove is smaller than the depth of the stationary-side winding groove .

また、この発明は、一方が回転し他方が静止してエアギャップを有するように対向して配置される回転側ポットコアおよび静止側ポットコアと、回転側ポットコアおよび静止側ポットコアの対向面にそれぞれ互いに対向して形成される同心円状の回転側巻線用溝および静止側巻線用溝と、回転側巻線用溝内に形成された回転側巻線および静止側巻線用溝内に形成された静止側巻線とを備え、静止側巻線から回転側巻線へ誘導結合により電力を伝送する回転式非接触型トランスにおいて、
上記回転側ポットコアの厚みは、上記静止側ポットコアの厚みより薄く形成され、
上記静止側ポットコアに対向しない側の上記回転側ポットコアの背面板厚は、上記静止側ポットコアの上記回転側ポットコアの対応しない側の背面板厚より薄く形成されているとともに、
上記回転側巻線用溝の深さは、上記静止側巻線用溝の深さと同一とするものである。 Also, the present invention is such that one of the rotating side pot core and the stationary side pot core arranged opposite to each other so that one rotates and the other stops and has an air gap, and the opposing surfaces of the rotating side pot core and the stationary side pot core are opposed to each other. Formed in the concentric rotation-side winding groove and stationary-side winding groove, and in the rotation-side winding and stationary-side winding groove formed in the rotation-side winding groove. In a rotary non-contact transformer that includes a stationary side winding and transmits power by inductive coupling from the stationary side winding to the rotating side winding,
The rotating side pot core is formed thinner than the stationary side pot core,
The back plate thickness of the rotating side pot core on the side not facing the stationary side pot core is formed thinner than the back plate thickness on the non-corresponding side of the rotating side pot core of the stationary side pot core,
The depth of the rotating side winding groove is the same as the depth of the stationary side winding groove .

この発明の回転式非接触型トランスは、一方が回転し他方が静止してエアギャップを有するように対向して配置される回転側ポットコアおよび静止側ポットコアと、回転側ポットコアおよび静止側ポットコアの対向面にそれぞれ互いに対向して形成される同心円状の回転側巻線用溝および静止側巻線用溝と、回転側巻線用溝内に形成された回転側巻線および静止側巻線用溝内に形成された静止側巻線とを備え、静止側巻線から回転側巻線へ誘導結合により電力を伝送する回転式非接触型トランスにおいて、
回転側ポットコアの厚みは、静止側ポットコアの厚みより薄く形成され、
上記静止側ポットコアに対向しない側の上記回転側ポットコアの背面板厚は、上記静止側ポットコアの上記回転側ポットコアの対応しない側の背面板厚と同一の厚みであるとともに、
上記回転側巻線用溝の深さは、上記静止側巻線用溝の深さより浅く形成されているので、回転側の軽量化および薄型化を図ることができ、ＡＬ−ｖａｌｕｅを大きくできるので、励磁インダクタンスを大きくでき、延いては、電力伝送に無効な励磁電流を小さくすることができるので、電力伝送効率を上げることができる。 The rotary non-contact transformer of the present invention has a rotating side pot core and a stationary side pot core that are arranged to face each other so that one of them rotates and the other stops and has an air gap, and the rotating side pot core and the stationary side pot core are opposed to each other. Concentric rotation-side winding grooves and stationary-side winding grooves formed on the surfaces facing each other, and rotation-side winding and stationary-side winding grooves formed in the rotation-side winding grooves In a rotary non-contact type transformer comprising a stationary side winding formed inside and transmitting power by inductive coupling from the stationary side winding to the rotating side winding,
The thickness of the rotating side pot core is formed thinner than the thickness of the stationary side pot core ,
The back plate thickness of the rotating side pot core on the side not facing the stationary side pot core is the same thickness as the back plate thickness on the non-corresponding side of the rotating side pot core of the stationary side pot core,
Since the depth of the rotating side winding groove is shallower than the depth of the stationary side winding groove , the rotating side can be lightened and thinned, and the AL-value can be increased. The excitation inductance can be increased, and further, the excitation current that is ineffective for power transmission can be reduced, so that the power transmission efficiency can be increased.

また、この発明の回転式非接触型トランスは、一方が回転し他方が静止してエアギャップを有するように対向して配置される回転側ポットコアおよび静止側ポットコアと、回転側ポットコアおよび静止側ポットコアの対向面にそれぞれ互いに対向して形成される同心円状の回転側巻線用溝および静止側巻線用溝と、回転側巻線用溝内に形成された回転側巻線および静止側巻線用溝内に形成された静止側巻線とを備え、静止側巻線から回転側巻線へ誘導結合により電力を伝送する回転式非接触型トランスにおいて、
上記回転側ポットコアの厚みは、上記静止側ポットコアの厚みより薄く形成され、
上記静止側ポットコアに対向しない側の上記回転側ポットコアの背面板厚は、上記静止側ポットコアの上記回転側ポットコアの対応しない側の背面板厚より薄く形成されているとともに、
上記回転側巻線用溝の深さは、上記静止側巻線用溝の深さと同一とするので、
回転側の軽量化および薄型化を図ることができる。 In addition, the rotary non-contact transformer of the present invention includes a rotating side pot core and a stationary side pot core that are arranged to face each other so that one of them rotates and the other stops and has an air gap, and a rotating side pot core and a stationary side pot core Concentric concentric rotation-side winding grooves and stationary-side winding grooves formed on the opposing surfaces of the rotation-side winding grooves and rotation-side winding and stationary-side windings formed in the rotation-side winding grooves. In a rotary non-contact transformer that includes a stationary winding formed in a groove for transmission and transmits power by inductive coupling from the stationary winding to the rotating winding.
The rotating side pot core is formed thinner than the stationary side pot core,
The back plate thickness of the rotating side pot core on the side not facing the stationary side pot core is formed thinner than the back plate thickness on the non-corresponding side of the rotating side pot core of the stationary side pot core,
Since the depth of the rotating side winding groove is the same as the depth of the stationary side winding groove,
It is possible to reduce the weight and thickness of the rotating side.

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１による回転式非接触型トランスの構成を示した断面図、図２は図１に示した回転式非接触型トランスに用いられる各ポットコアと各ボビンとの構成を示す分解斜視図、図３は図１に示した回転式非接触型トランスを用いたＣＣＴＶの電力伝送の構成を示すブロック図、図４は図１に示した回転式非接触型トランスの効果を説明するためのポットコアの溝の深さＨとＡＬ−ｖａｌｕｅとの関係を示した図である。 Embodiment 1 FIG.
Embodiments of the present invention will be described below. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a rotary non-contact transformer according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 shows the configuration of each pot core and each bobbin used in the rotary non-contact transformer shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of CCTV power transmission using the rotary non-contact transformer shown in FIG. 1, and FIG. 4 is an effect of the rotary non-contact transformer shown in FIG. It is the figure which showed the relationship between the depth H of the pot core groove | channel for demonstrating, and AL-value.

図１および図２において、回転式非接触型トランス１０は、一方が回転軸Ａを中心として回転し他方が静止してエアギャップＧを有するように対向して配置される回転側ポットコア１および静止側ポットコア２と、回転側ポットコア１および静止側ポットコア２の対向面にそれぞれ互いに対向して形成される同心円状の回転側巻線用溝３および静止側巻線用溝４と、回転側巻線用溝３内に挿入可能な厚みに形成された回転側ボビン５に巻回して形成された回転側巻線６と、静止側巻線用溝４内に挿入可能な厚みに形成された静止側ボビン７に巻回して形成された静止側巻線８とを備え、静止側巻線８から回転側巻線６へ誘導結合により電力を伝送するように構成されている。そして、回転側ポットコア１の厚みＦｒは、静止側ポットコア２の厚みＦｓより薄く形成されている。これは、回転側巻線用溝３の深さＨｒが、静止側巻線用溝４の深さＨｓより浅く形成されているためである。これに伴い、回転側ボビン５および回転側巻線６の厚みは、静止側ボビン７および静止側巻線８の厚みより薄く形成されている。尚、回転側ポットコア１の静止側ポットコア２の対向しない側の背面板厚Ｄｒと、静止側ポットコア２の回転側ポットコア１の対応しない側の背面板厚Ｄｓとは同一の厚みにて形成されている。 1 and 2, the rotary non-contact type transformer 10 includes a rotating side pot core 1 and a stationary side which are arranged so as to face each other so that one rotates around the rotation axis A and the other stops and has an air gap G. Side pot core 2, concentric rotation side winding groove 3 and stationary side winding groove 4 formed on opposite surfaces of rotation side pot core 1 and stationary side pot core 2, respectively, and rotation side winding A rotation-side winding 6 formed by winding on a rotation-side bobbin 5 formed to a thickness that can be inserted into the groove 3 for use, and a stationary side formed to a thickness that can be inserted into the groove 4 for the stationary-side winding. It comprises a stationary side winding 8 formed by winding around a bobbin 7 and is configured to transmit electric power from the stationary side winding 8 to the rotating side winding 6 by inductive coupling. And the thickness Fr of the rotation side pot core 1 is formed thinner than the thickness Fs of the stationary side pot core 2. This is because the depth Hr of the rotation-side winding groove 3 is shallower than the depth Hs of the stationary-side winding groove 4. Accordingly, the thickness of the rotation-side bobbin 5 and the rotation-side winding 6 is formed thinner than the thickness of the stationary-side bobbin 7 and the stationary-side winding 8. The back plate thickness Dr on the non-facing side of the stationary pot core 2 of the rotating side pot core 1 and the back plate thickness Ds of the non-corresponding side of the rotating side pot core 1 of the stationary side pot core 2 are formed with the same thickness. Yes.

この回転式非接触型トランス１０が採用されるＣＣＴＶは、図３に示すように、静止側回路１１で消費される負荷として、回転側回路１２を回転させるためのモータを駆動するためのパン駆動用負荷１３と、回転側回路１２をコントロールするための制御信号を伝送するための制御信号伝送用負荷１４と、回転側回路１２から送られてきた映像信号を受信する映像信号受信用負荷１５がある。尚、図３においては、静止側回路１１と回転側回路１２との間を送受信する制御信号および映像信号の経路を図示していないが、機械的に非接触で信号伝送する方法としては、例えば、電力伝送と同様にトランスによる誘導結合を用いてもよいし、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）、ＬＤ（ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ、レーザダイオード）とＰＤ（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ、フォトダイオード）との組み合わせによる光結合を用いてもよい。 As shown in FIG. 3, the CCTV employing the rotary non-contact transformer 10 has a pan drive for driving a motor for rotating the rotary circuit 12 as a load consumed by the stationary circuit 11. Load 13, control signal transmission load 14 for transmitting a control signal for controlling rotation side circuit 12, and video signal reception load 15 for receiving a video signal sent from rotation side circuit 12. is there. In addition, in FIG. 3, although the path | route of the control signal and video signal which transmit / receive between the stationary side circuit 11 and the rotation side circuit 12 is not shown in figure, as a method of transmitting a signal without contact mechanically, for example, Similarly to power transmission, inductive coupling by a transformer may be used, or optical coupling by combination of LED (light emitting diode), LD (laser diode, laser diode) and PD (photo diode, photodiode). May be used.

また、ＣＣＴＶでは、回転側回路１２で消費される負荷として、レンズをチルト方向に振るモータを駆動するためのチルト駆動用負荷１６と、レンズズーム用のモータを駆動するためのレンズズーム駆動用負荷１７と、映像として入力される光情報を電気情報へ変換、処理し、静止側回路１１へ伝達するための映像信号処理用負荷１８とがある。静止側回路１１のＰｏＥ電源１９の入力電圧はＤＣ４８Ｖである。ＤＣ４８Ｖは、静止側回路１１のＤＣ／ＤＣコンバータ２０により、パン駆動用負荷１３、制御信号伝送用負荷１４、映像信号受信用負荷１５がそれぞれ要求する電圧値へ変換され、各負荷１３、１４、１５にて消費される。また、一方でＤＣ４８Ｖは、ＤＣ／ＡＣコンバータ２１により、高周波のＡＣ電圧に変換される。高周波電圧は、回転式非接触型トランス１０によって、誘導結合により静止側回路１１から回転側回路１２へ伝達され、回転側回路１２の整流器２２で、ＤＣ電圧に整流される。そして、整流されたＤＣ電圧は、回転側回路１２のＤＣ／ＤＣコンバータ２３により、チルト駆動用負荷１６、レンズズーム駆動用負荷１７、映像信号処理用負荷１８が要求する電圧値へ変換され、各負荷１６、１７、１８にて消費される。 In CCTV, as loads consumed by the rotation-side circuit 12, a tilt driving load 16 for driving a motor that swings the lens in the tilt direction and a lens zoom driving load for driving a lens zoom motor are provided. 17 and a video signal processing load 18 for converting and processing optical information input as video into electrical information and transmitting it to the stationary circuit 11. The input voltage of the PoE power source 19 of the stationary side circuit 11 is DC48V. The DC 48 V is converted into voltage values required by the pan driving load 13, the control signal transmission load 14, and the video signal reception load 15 by the DC / DC converter 20 of the stationary circuit 11, and the loads 13, 14, 15 is consumed. On the other hand, DC48V is converted into a high-frequency AC voltage by the DC / AC converter 21. The high-frequency voltage is transmitted from the stationary circuit 11 to the rotating circuit 12 by inductive coupling by the rotary non-contact transformer 10 and is rectified to a DC voltage by the rectifier 22 of the rotating circuit 12. The rectified DC voltage is converted into voltage values required by the tilt driving load 16, the lens zoom driving load 17, and the video signal processing load 18 by the DC / DC converter 23 of the rotation side circuit 12. Consumed at loads 16, 17, and 18.

回転式非接触型トランス１０による電力伝送の方式として、例えばフォワード方式を用いた場合、１次巻線側（静止側ポットコア２側が相当）の励磁インダクタンスが効率に与える影響は大きい。励磁インダクタンスが低い場合、１次巻線側に、電力伝送に無効な励磁電流が流れる。そのため、１次電流の実効値が大きくなり、１次側の銅損による損失が大きくなる。ところが、回転式非接触型トランス１０では、静止側ポットコア２と回転側ポットコア１とが、機械的に接触しないように一定のエアギャップＧを必要とする。１次巻線数に対するインダクタンスを示すＡＬ−ｖａｌｕｅは、ポットコアのギャップが大きくなるほど小さくなる特性がある。そのため、励磁インダクタンスを大きくすることができず、励磁電流による損失が大きくなり、電力伝送効率が低い。よって、このような非接触における給電は本質的に高効率を得にくい。 For example, when the forward method is used as a method of power transmission by the rotary non-contact transformer 10, the effect of the exciting inductance on the primary winding side (corresponding to the stationary pot core 2 side) on the efficiency is large. When the excitation inductance is low, an excitation current that is ineffective for power transmission flows on the primary winding side. Therefore, the effective value of the primary current is increased, and the loss due to the copper loss on the primary side is increased. However, the rotary non-contact transformer 10 requires a certain air gap G so that the stationary pot core 2 and the rotating pot core 1 do not mechanically contact each other. AL-value indicating the inductance with respect to the number of primary windings has a characteristic that it becomes smaller as the gap of the pot core becomes larger. Therefore, the excitation inductance cannot be increased, the loss due to the excitation current is increased, and the power transmission efficiency is low. Therefore, such non-contact power supply is essentially difficult to obtain high efficiency.

図４に、ポットコアの背板の厚さが同じ値で、ポットコアの溝の深さＨを変えた場合のＡＬ−ｖａｌｕｅの値を示す。尚、ここでは便宜上、エアギャップはゼロとし、同じ大きさ（同じ溝の深さ）のポットコアの対を用いて測定した場合について示している。図から明らかなように、溝の深さＨが小さくなるほど、ＡＬ−ｖａｌｕｅが大きくなることがわかる。これは以下の式（１）のエアギャップのないポットコアを用いたトランスにおけるＡＬ−ｖａｌｕから理論的に説明できる。 FIG. 4 shows the value of AL-value when the thickness of the back plate of the pot core is the same value and the depth H of the groove of the pot core is changed. Here, for convenience, the case is shown in which the air gap is zero and measurement is performed using a pair of pot cores having the same size (the same groove depth). As can be seen from the figure, the AL-value increases as the groove depth H decreases. This can be theoretically explained from AL-valu in a transformer using a pot core without an air gap of the following formula (1).

ここで、μはポットコアの透磁率、Ａｅはポットコアの断面積、ｌは平均磁路長を示す。ポットコアの溝の深さＨを小さくすると、平均磁路長が小さくなり、ＡＬ−ｖａｌｕｅが大きくなる。図４の測定結果では、ギャップのない場合であったが、エアギャップがある場合でも同様の傾向にあることを理論式から説明する。エアギャップがあるコアを使ったトランスのＡＬ−ｖａｌｕｅは、以下の式（２）で表される。 Here, μ is the permeability of the pot core, Ae is the cross-sectional area of the pot core, and l is the average magnetic path length. When the depth H of the pot core groove is reduced, the average magnetic path length is reduced and the AL-value is increased. In the measurement result of FIG. 4, it was a case where there was no gap, but it will be explained from the theoretical formula that there is a similar tendency even when there is an air gap. The AL-value of a transformer using a core with an air gap is expressed by the following equation (2).

ここで、μ_０は真空の透磁率、μｒはポットコアの比透磁率、Ａｅはポットコアの断面積、ｌはポットコアの磁路長、ｌｇはエアギャップの磁路長を示す。エアギャップＧが大きくなると、ＡＬ−ｖａｌｕｅは小さくなるが、同じエアギャップＧの場合で、ポットコアの溝の深さＨを小さくすると、平均磁路長が小さくなり、ＡＬ−ｖａｌｕｅが大きくなることが判断できる。 Here, μ ₀ is the vacuum permeability, μr is the relative permeability of the pot core, Ae is the cross-sectional area of the pot core, l is the magnetic path length of the pot core, and lg is the magnetic path length of the air gap. When the air gap G increases, the AL-value decreases. However, in the case of the same air gap G, if the depth H of the pot core groove is decreased, the average magnetic path length decreases and the AL-value increases. I can judge.

図３で示されるように、１次巻線は静止側ポットコア２に配設されている静止側巻線８、２次巻線は回転側ポットコア１に配設されている回転側巻線６に相当する。よって、例えばＰｏＥ電源１９の電圧４８Ｖに対し、負荷に必要とされる電圧は５Ｖ程度である場合、ＤＣ／ＡＣコンバータ２１において、オンデューティ５０％で電力を伝送すると、１次巻線と２次巻線との巻線数比は約５：１となる。つまり、巻線のスペースを考えた場合、静止側ポットコア２の静止側巻線用溝４の深さＨｓと回転側ポットコア１の回転側巻線用溝３の深さＨｒとを同じにする必要はなく、回転側巻線用溝３の深さＨｒを静止側巻線用溝４の深さＨｓより浅くすることが可能である。尚、上記示した場合と異なり、例えば１次巻線と２次巻線との巻線数比が約１：１の場合であったとしても、２次巻線側の巻線の断面積を１次巻線側の巻線の断面積より小さいものを用いることにより、回転側巻線用溝３の深さＨｒを静止側巻線用溝４の深さＨｓより浅くすることは可能である。 As shown in FIG. 3, the primary winding is a stationary side winding 8 disposed in the stationary side pot core 2, and the secondary winding is a rotational side winding 6 disposed in the rotational side pot core 1. Equivalent to. Therefore, for example, when the voltage required for the load is about 5V with respect to the voltage 48V of the PoE power supply 19, when the DC / AC converter 21 transmits power with an on-duty 50%, the primary winding and the secondary The winding ratio with the winding is about 5: 1. That is, when the space of the winding is considered, the depth Hs of the stationary side winding groove 4 of the stationary side pot core 2 and the depth Hr of the rotating side winding groove 3 of the rotating side pot core 1 need to be the same. Rather, the depth Hr of the rotation-side winding groove 3 can be made shallower than the depth Hs of the stationary-side winding groove 4. Unlike the case shown above, for example, even when the ratio of the number of turns of the primary winding to the secondary winding is about 1: 1, the sectional area of the winding on the secondary winding side is It is possible to make the depth Hr of the rotation-side winding groove 3 shallower than the depth Hs of the stationary-side winding groove 4 by using one smaller than the cross-sectional area of the primary winding-side winding. .

よって、図１の断面図に示したように、静止側ポットコア２の静止側巻線用溝４の深さＨｓよりも、回転側ポットコア１の回転側巻線用溝３の深さＨｒが浅い構造が可能となり、静止側巻線用溝４の深さＨｓと回転側巻線用溝３の深さＨｒとが同じ構造の場合に比べて、ＡＬ−ｖａｌｕｅを大きくすることができる。よって、励磁インダクタンスを大きくすることができ、励磁電流による損失を小さくでき、電力伝送効率を上げることができる。また、静止側ポットコア２の静止側巻線用溝４の深さＨｓよりも回転側ポットコア１の回転側巻線用溝３の深さＨｒが小さくなった分、回転側ポットコア１の厚みＦｒが静止側ポットコア２の厚みＦｓより薄く形成することが可能となり、回転側ポットコア１の軽量化および薄型化を図ることができる。 Therefore, as shown in the sectional view of FIG. 1, the depth Hr of the rotating side winding groove 3 of the rotating side pot core 1 is shallower than the depth Hs of the stationary side winding groove 4 of the stationary side pot core 2. The structure becomes possible, and the AL-value can be increased compared to the case where the depth Hs of the stationary-side winding groove 4 and the depth Hr of the rotation-side winding groove 3 are the same. Therefore, the excitation inductance can be increased, the loss due to the excitation current can be reduced, and the power transmission efficiency can be increased. Further, the thickness Fr of the rotating side pot core 1 is equivalent to the depth Hr of the rotating side winding groove 3 of the rotating side pot core 1 which is smaller than the depth Hs of the stationary side winding groove 4 of the stationary side pot core 2. The stationary side pot core 2 can be formed thinner than the thickness Fs, and the rotating side pot core 1 can be reduced in weight and thickness.

上記のように構成された実施の形態１の回転式非接触トランスは、回転側ポットコアの回転側巻線用溝の深さと静止側ポットコアの静止側巻線用溝の深さが同じである場合と比べて、ＡＬ−ｖａｌｕｅを大きくでき、励磁インダクタンスを大きくでき、電力伝送に無効な励磁電流を小さくすることができるので、電力伝送効率を上げることができる。また、回転側コアポットを軽量化および薄型化することができる。 In the rotary non-contact transformer of the first embodiment configured as described above, the depth of the rotating side winding groove of the rotating side pot core is the same as the depth of the stationary side winding groove of the stationary side pot core. As compared with, the AL-value can be increased, the excitation inductance can be increased, and the excitation current that is ineffective for power transmission can be reduced, so that the power transmission efficiency can be increased. Also, the rotating core pot can be reduced in weight and thickness.

尚、上記実施の形態１では、回転側巻線用溝の深さを、静止側巻線用溝の深さより浅くすることにより、回転側ポットコアの厚みを、静止側ポットコアの厚みより薄く形成する例を示したが、これに限られることはなく、上記実施の形態１に加えて、さらに、回転側の軽量化および薄型化を追求するのであれば、例えば図５に示すように、回転式非接触型トランス１００は、回転側ポットコア１０１として、静止側ポットコア２の対向しない側の背面板厚Ｄｒ_１を、静止側ポットコア２の回転側ポットコア１０１の対応しない側の背面板厚Ｄｓより薄く形成することが考えられる。このように形成すれば上記実施の形態１の場合よりさらに、回転側ポットコア１０１の厚みＦｒ_１が、静止側ポットコア２の厚みＦｓより薄く形成され、回転側の軽量化および薄型化を図ることができる。 In the first embodiment, the rotation side pot core is made thinner than the stationary side pot core by making the depth of the rotation side winding groove shallower than the depth of the stationary side winding groove. Although an example is shown, the present invention is not limited to this, and in addition to the first embodiment, if further reduction in weight and thickness on the rotating side is pursued, for example, as shown in FIG. The non-contact transformer 100 is formed as a rotating side pot core 101 with a back plate thickness Dr ₁ on the non-opposing side of the stationary side pot core 2 thinner than a back side plate thickness Ds on the non-corresponding side of the rotating side pot core 101 of the stationary side pot core 2. It is possible to do. If formed in this way, the thickness Fr ₁ of the rotating side pot core 101 is made thinner than the thickness Fs of the stationary side pot core 2 further than in the case of the first embodiment, so that the rotating side can be made lighter and thinner. it can.

また、ＡＬ−ｖａｌｕｅを大きくする効果が得られないものの、回転側の軽量化および薄型化による効果のみを追求するのであれば、例えば図６に示したように、回転式非接触型トランス１０２は、回転側ポットコア１０３に形成される回転側巻線用溝３１の深さＨｒ_１は、静止側ポットコア２に形成される静止側巻線用溝４の深さＨｓと同様に形成する。そして、回線側巻線用溝３１内に挿入可能な厚みに形成された回転側ボビン５１に巻回して形成された回転側巻線６１を備える。よって、回転側ボビン５１および回転側巻線６１と、静止側ボビン７および静止側巻線８とは同様な構成にて形成することが可能となり製造が簡便となる。そして、回転側ポットコア１０３の静止側ポットコア２の対向しない側の背面板厚Ｄｒ_１を、静止側ポットコア２の回転側ポットコア１０３の対応しない側の背面板厚Ｄｓより薄く形成することが考えられる。このように形成すれば、回転側ポットコアと静止側ポットコアとを同一の大きさにて形成した場合と比べて、回転側ポットコア１０２の厚みＦｒ_２が、静止側ポットコア２の厚みＦｓより薄く形成され、回転側の軽量化および薄型化を図ることができる。 Further, if the effect of increasing the AL-value cannot be obtained, but only the effect of reducing the weight and thickness of the rotating side is to be pursued, for example, as shown in FIG. The depth Hr ₁ of the rotation-side winding groove 31 formed in the rotation-side pot core 103 is formed in the same manner as the depth Hs of the stationary-side winding groove 4 formed in the stationary-side pot core 2. Then, a rotation-side winding 61 formed by being wound around a rotation-side bobbin 51 having a thickness that can be inserted into the line-side winding groove 31 is provided. Therefore, the rotation-side bobbin 51 and the rotation-side winding 61, the stationary-side bobbin 7 and the stationary-side winding 8 can be formed with the same configuration, and the manufacturing becomes simple. Then, it is conceivable that the back plate thickness Dr ₁ on the non-opposing side of the stationary side pot core 2 of the rotating side pot core 103 is made thinner than the back plate thickness Ds on the non-corresponding side of the rotating side pot core 103 of the stationary side pot core 2. If formed in this way, the thickness Fr ₂ of the rotating side pot core 102 is made thinner than the thickness Fs of the stationary side pot core 2 as compared with the case where the rotating side pot core and the stationary side pot core are formed in the same size. Therefore, it is possible to reduce the weight and thickness of the rotating side.

また、回転側の軽量化および薄型化による効果が得られないものの、ＡＬ−ｖａｌｕｅを大きくする効果のみを追求するのであれば、例えば図７に示したように、回転式非接触トランス１０４は、上記実施の形態１と同様に、回転側巻線用溝３の深さＨｒを、静止側巻線用溝４の深さＨｓより浅くする。そして、回転側ポットコア１０５の厚みＦｒ_３と、静止側ポットコア２の厚みＦｓとを同様に形成し、回転側ポットコア１０５の静止側ポットコア２の対向しない側の背面板厚Ｄｒ_２を、静止側ポットコア２の回転側ポットコア１０４の対応しない側の背面板厚Ｄｓより厚く形成することが考えられる。回転側ポットコア１０５と静止側ポットコア２との外形を同様に形成することが可能となる。 In addition, although the effect of reducing the weight and thickness of the rotating side cannot be obtained, if only the effect of increasing the AL-value is pursued, for example, as shown in FIG. Similar to the first embodiment, the depth Hr of the rotation-side winding groove 3 is made smaller than the depth Hs of the stationary-side winding groove 4. Then, the thickness Fr ₃ of the rotation-side pot core 105 and the thickness Fs of the stationary-side pot core 2 are formed in the same manner, and the back plate thickness Dr ₂ of the rotation-side pot core 105 on the non-opposite side of the stationary-side pot core 2 is determined. It is conceivable to form the back plate thickness Ds on the non-corresponding side of the second rotation side pot core 104. The outer shapes of the rotation side pot core 105 and the stationary side pot core 2 can be similarly formed.

この発明の実施の形態１の回転式非接触型トランスの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the rotary non-contact-type transformer of Embodiment 1 of this invention. 図１に示した回転式非接触型トランスに用いられるポットコアとボビンとの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the pot core and bobbin which are used for the rotary non-contact type transformer shown in FIG. 図１に示した回転式非接触型トランスを用いたＣＣＴＶの電力伝送の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric power transmission of CCTV using the rotary non-contact type transformer shown in FIG. 図１に示した回転式非接触型トランスの効果を説明するためのポットコアの溝の深さＨとＡＬ−ｖａｌｕｅとの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the depth H of the pot core groove | channel and AL-value for demonstrating the effect of the rotary non-contact type transformer shown in FIG. この発明の実施の形態１の他の回転式非接触型トランスの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the other rotary non-contact-type transformer of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１の他の回転式非接触型トランスの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the other rotary non-contact-type transformer of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１の他の回転式非接触型トランスの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the other rotary non-contact-type transformer of Embodiment 1 of this invention.

Explanation of symbols

１，１０１，１０３，１０５回転側ポットコア、２静止側ポットコア、
３，３１回転側巻線用溝、４静止側巻線用溝、５，５１回転側ボビン、
６，６１回転側巻線、８静止側巻線、
１０，１００，１０２，１０４回転式非接触型トランス、１１静止側回路、
１２回転側回路、１３パン駆動用負荷、１４制御信号伝送用負荷、
１５映像信号受信用負荷、１６チルト駆動用負荷、１７レンズズーム駆動用負荷、
１８映像信号処理用負荷、１９ＰｏＥ電源、２０，２３ＤＣ／ＤＣコンバータ、
２１ＤＣ／ＡＣコンバータ、２２整流器、Ａ回転軸、Ｇエアギャップ。 1, 101, 103, 105 Rotating pot core, 2 Stationary pot core,
3, 31 Rotating side winding groove, 4 Static side winding groove, 5, 51 Rotating side bobbin,
6,61 Rotating side winding, 8 Static side winding,
10, 100, 102, 104 Rotary contactless transformer, 11 Stationary circuit,
12 rotation side circuit, 13 pan driving load, 14 control signal transmission load,
15 Video signal reception load, 16 Tilt drive load, 17 Lens zoom drive load,
18 Video signal processing load, 19 PoE power supply, 20, 23 DC / DC converter,
21 DC / AC converter, 22 rectifier, A rotating shaft, G air gap.

Claims

The rotating side pot core and the stationary side pot core that are arranged to face each other so that one rotates and the other stops and has an air gap, and the opposing surfaces of the rotating side pot core and the stationary side pot core are formed to face each other. Concentric circular rotation-side winding groove and stationary-side winding groove, rotation-side winding formed in the rotation-side winding groove, and stationary-side winding formed in the stationary-side winding groove A rotary non-contact transformer for transmitting power by inductive coupling from the stationary winding to the rotating winding,
The rotating side pot core is formed thinner than the stationary side pot core ,
The back plate thickness of the rotating side pot core on the side not facing the stationary side pot core is the same thickness as the back plate thickness on the non-corresponding side of the rotating side pot core of the stationary side pot core,
The rotary non-contact type transformer is characterized in that a depth of the rotating side winding groove is shallower than a depth of the stationary side winding groove .

The rotating side pot core and the stationary side pot core that are arranged to face each other so that one rotates and the other stops and has an air gap, and the opposing surfaces of the rotating side pot core and the stationary side pot core are formed to face each other. Concentric circular rotation-side winding groove and stationary-side winding groove, rotation-side winding formed in the rotation-side winding groove, and stationary-side winding formed in the stationary-side winding groove A rotary non-contact transformer for transmitting power by inductive coupling from the stationary winding to the rotating winding,
The rotating side pot core is formed thinner than the stationary side pot core,
The back plate thickness of the rotating side pot core on the side not facing the stationary side pot core is formed thinner than the back plate thickness on the non-corresponding side of the rotating side pot core of the stationary side pot core,
The rotary non-contact type transformer , wherein a depth of the rotating side winding groove is the same as a depth of the stationary side winding groove .