JP5480483B2 - Non-contact power feeding device - Google Patents
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Description
本発明は、高周波電流が流れる給電線と誘導結合されるピックアップ部を備え、ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷に給電する非接触給電装置に関するものである。 The present invention relates to a non-contact power supply apparatus that includes a pickup unit that is inductively coupled to a power supply line through which a high-frequency current flows, and that supplies power to a load by an induced electromotive force induced in the pickup unit.
この種の非接触給電装置として、例えば、移動体の移動線路に沿って高周波電流を流す給電線を張設し、前記給電線と誘導結合されたピックアップ部を前記移動体に配置し、前記ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷(移動体を移動させる電動機)に給電するものが提供されている(特許文献1,2参照)。
As this type of non-contact power supply device, for example, a power supply line that allows a high-frequency current to flow along a moving line of a moving object is stretched, and a pickup unit that is inductively coupled to the power supply line is disposed on the moving object. There is provided one that supplies power to a load (an electric motor that moves a moving body) by an induced electromotive force induced in the section (see
ピックアップ部は、給電線を周方向に沿って囲む筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルとを有し、給電線の周囲に生じる磁束の大半がコア内を通ることでコイルに誘起される誘導起電力を高くしている。尚、コアには、少なくとも給電線が径方向に通過可能である開口溝が給電線の軸方向に沿って設けられ、給電線へのピックアップ部の装着及び離脱が容易に行えるようになっている。
ところで、従来例におけるコアには給電線を挿通するための開口溝が設けられているため、コア内を通過する磁束の一部が開口溝を通して外部に漏れてしまう。そして、ピックアップ部の近傍に配置されている金属部材(例えば、移動体や移動線路)に漏れ磁束による渦電流が流れて損失が生じ、その結果、ピックアップ部の電力伝達の効率が低下してしまう虞がある。あるいは、高周波電源に対する往きと戻りの2本の給電線のうちの一方の給電線がコアの内側に配置され、他方の給電線がピックアップ部の近傍に配置されている場合、当該他方の給電線の周囲に生じる磁束が、開口溝を通してコア内を通過する磁束と打ち消しあい、その結果、ピックアップ部の電力伝達の効率が低下してしまう虞がある。尚、特許文献1,2に記載されている従来例では、コイルと移動体との間が磁気シールドされているが、コアの開口溝から漏れる磁束の影響やコアの外側に配置される給電線の周囲に生じる磁束の影響については何等考慮されていない。
By the way, since the core in the conventional example is provided with the opening groove for inserting the feeder, a part of the magnetic flux passing through the core leaks to the outside through the opening groove. And the eddy current by a leakage magnetic flux flows into the metal member (for example, moving body and moving line) arrange | positioned in the vicinity of a pick-up part, a loss arises, As a result, the efficiency of the electric power transmission of a pick-up part falls. There is a fear. Alternatively, when one of the two supply and return power supply lines to the high frequency power supply is disposed inside the core and the other power supply line is disposed in the vicinity of the pickup unit, the other power supply line The magnetic flux generated in the vicinity of the magnetic field cancels out with the magnetic flux passing through the core through the opening groove, and as a result, the power transmission efficiency of the pickup unit may be reduced. In the conventional examples described in
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、コアの開口溝から漏れる磁束の影響やコアの外側に配置される給電線の周囲に生じる磁束の影響を低減することができる非接触給電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce the influence of magnetic flux leaking from the opening groove of the core and the influence of magnetic flux generated around the power supply line arranged outside the core. An object of the present invention is to provide a non-contact power feeding device that can be used.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、高周波電流が流れる給電線と誘導結合されるピックアップ部を備え、ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷に給電する非接触給電装置において、ピックアップ部は、給電線を周方向に沿って囲み且つ少なくとも給電線が径方向に通過可能である開口溝が給電線の軸方向に沿って設けられた筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルとを有し、給電線は、コア内に挿通される往きの給電線と、コアの外に配置される戻りの給電線とからなり、高透磁率の磁性材料によって断面形状L字形の樋状に形成された磁気シールド体が戻りの給電線とコアの開口溝との間に配設されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a non-contact power feeding device that includes a pickup unit that is inductively coupled to a feeder line through which a high-frequency current flows, and that feeds a load by an induced electromotive force induced in the pickup unit. The pickup unit includes a cylindrical core that surrounds the power supply line along the circumferential direction and has at least an opening groove through which the power supply line can pass in the radial direction is provided along the axial direction of the power supply line. The feed line is composed of a forward feed line inserted into the core and a return feed line disposed outside the core, and is cross-sectioned by a high permeability magnetic material . A magnetic shield body formed in an L-shaped bowl shape is disposed between the return feed line and the opening groove of the core.
請求項1の発明によれば、高透磁率の磁性材料からなる磁気シールド体が戻りの給電線とコアの開口溝との間に配設されているので、戻りの給電線の周囲に生じる磁束がピックアップ部のコア及びコイルに及ぼす影響を低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the magnetic shield body made of a magnetic material having a high magnetic permeability is disposed between the return feed line and the opening groove of the core, the magnetic flux generated around the return feed line Can affect the core and coil of the pickup unit.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、ピックアップ部は、高透磁率の磁性材料からなりコア及びコイルを包み込む第2の磁気シールド体を有することを特徴とする。
The invention of
請求項2の発明によれば、戻りの給電線の周囲に生じる磁束がピックアップ部のコア及びコイルに及ぼす影響を低減すると同時に、コアの開口溝から漏れる磁束の影響を低減することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to reduce the influence of the magnetic flux generated around the return feeder line on the core and the coil of the pickup unit and at the same time reduce the influence of the magnetic flux leaking from the opening groove of the core.
本発明によれば、コアの開口溝から漏れる磁束の影響やコアの外側に配置される給電線の周囲に生じる磁束の影響を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the influence of the magnetic flux which leaks from the opening groove | channel of a core, and the influence of the magnetic flux produced around the feeder line arrange | positioned on the outer side of a core can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
本実施形態の非接触給電装置は、図7(a)に示すようにループ状に設置された給電線100と、給電線100に高周波電流を流す高周波電源110と、給電線100と誘導結合されるピックアップ部1とを備え、ピックアップ部1から負荷(図示しない移動体を移動させるためのインバータ並びにモータ)111に給電するものである。尚、本実施形態の非接触給電装置を搭載した移動体(図示せず)は、図1に示すように金属製の移動線路(レール)200に沿って移動するものであって、断面形状略コ字形のレール200の内側と外側に往きと戻りの給電線100が配設されている。
(Embodiment 1)
The contactless power supply device of the present embodiment is inductively coupled to the
給電線100は、図7(b)に示すように円筒形状の内管部101と、内管部101の外側に配置された円筒形状の外管部102と、内管部101と外管部102を互いに同心となるように連結する連結部103とが金属板を曲げ加工することで一体に形成された導体を、角筒状の合成樹脂成形品からなる絶縁体104で被覆して構成されている。すなわち、高周波電流が流れる給電線においては、導体の材料(金属板)が有する電気抵抗以外に表皮効果と近接効果による抵抗(高周波抵抗)が存在するが、図7(b)に示す二重管構造の導体を給電線100に用いれば、円柱形状の導体に比較して高周波抵抗を低減し且つ損失を減少させることができる。
As shown in FIG. 7B, the
ピックアップ部1は、コア2、コイル3、ボビン4、磁気シールド体5、受電回路部6を有している。受電回路部6は、コイル3とともに共振回路を形成するコンデンサ、コイル3並びにコンデンサの共振回路から出力される共振電圧を定電圧化する定電圧回路などを有している。
The
コア2は、図1に示すように内周面及び外周面の双方が曲面(円筒面)で構成され且つ軸方向(紙面に垂直な方向)に交差する断面形状が略C形に形成されている。ここで、開口溝2aを挟んで対向するコア2の両端部20,20は、コア2の当該両端部20を除く部位(以下、「胴部」と呼ぶ。)21よりも、軸方向に沿った断面の面積が大きく形成されている。
As shown in FIG. 1, the
ボビン4は、円弧状に湾曲した角筒形状の合成樹脂成形品からなり、軸方向の両端部に外鍔40が設けられている。尚、コア2は開口溝2aと反対側の箇所で胴部21が二分割されており、それぞれの胴部21,21にボビン4,4が外挿された後に胴部21,21の端部同士が接合されることによって、図1に示すコア2が構成されている。
The
コイル3は、絶縁被覆を有する巻線がボビン4,4に単層巻きされることで形成されている。尚、コア2の端部20と胴部21との段差が巻線の直径よりも大きく設定されており、コイル3がコア2の端部20よりも外側にはみ出さないようになっている。このようにコイル3がコア2の端部20よりも外側にはみ出さないことにより、コイル3の端部からコア2の端部20の外へ漏れる磁束を減らすことができる。
The
磁気シールド体5は、高透磁率である金属磁性材料により略円筒形状に形成されてコア2並びにコイル3に外挿される。但し、磁気シールド体5にはコア2の開口溝2aと連通する溝5aが軸方向に沿って設けられている。
The
而して、開口溝2aを通してコア2の内側に配置される給電線100に高周波電流が流れると、給電線100を中心とする同心円上に高周波磁界(磁束)が発生し、磁束の大半がコア2内を周方向に沿って通過する。そして、当該磁束が高周波電流に応じて変化することによってコイル3に誘導起電力が生じる。
Thus, when a high-frequency current flows through the
ここで、本実施形態においては、図1に示すように高周波電源110に対する往きと戻りの2本の給電線100のうちの一方(往き)の給電線100がコア2の内側に配置され、他方(戻り)の給電線100がピックアップ部1の近傍に配置されている。このような場合、コア2の外に配置されている戻りの給電線100の周囲に生じる磁束は、コア2内に配置されている往きの給電線100の周囲に生じる磁束と向きが反転しているため、コア2内を通過する磁束を打ち消してしまう虞がある。しかしながら、本実施形態ではコア2並びにコイル3が磁気シールド体5で包み込まれているので、戻りの給電線100の周囲に生じる磁束がコア2内を通過するのを阻止することができ、その結果、ピックアップ部1の電力伝達の効率低下を抑制することができる。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, one (outward)
また、本実施形態におけるコア2には給電線100を挿通するための開口溝2aが設けられているため、コア2内を通過する磁束の一部が開口溝2aを通して外部に漏れてしまい、当該漏れ磁束によって導体であるレール200に渦電流が流れて損失が生じ、その結果、ピックアップ部1の電力伝達の効率が低下してしまう虞がある。
In addition, since the
そこで、図2に示すように磁気シールド体5の溝5aを磁気シールドカバー50によって開閉自在に閉塞する構成とすれば、開口溝2aを通過する磁束を遮蔽し、上述のように漏れ磁束によって生じる渦電流損を低減することができる。磁気シールドカバー50は、磁気シールド体5と同材料によって帯板状に形成されており、磁気シールド体5の溝5aに着脱自在に嵌合される。尚、磁気シールド体5でコア2及びコイル3全体を包み込む代わりに、図3に示すようにコア2の両端部20,20に着脱自在に取着されてコア2の開口溝2aを閉塞する磁気シールド体5’を設けても同様に渦電流損を低減することができる。
Therefore, as shown in FIG. 2, if the
(実施形態2)
本実施形態の非接触給電装置の基本構成は実施形態1と共通であるから、実施形態1と共通の構成要素には同一の符号を付して適宜図示並びに説明を省略する。
(Embodiment 2)
Since the basic configuration of the contactless power supply device of this embodiment is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those of the first embodiment, and illustration and description thereof are omitted as appropriate.
実施形態1でも説明したように、コア2の外に配置されている戻りの給電線100の周囲に生じる磁束の影響でコア2内を通過する磁束が減少してしまう虞がある。
As described in the first embodiment, the magnetic flux passing through the
そこで本実施形態では、図4に示すようにコア2の外に配置されている戻りの給電線100とコア2の開口溝2aとの間に、高透磁率の磁性材料からなる磁気シールド体7を配設している。この磁気シールド体7は断面形状が略L字形の樋状に形成され、長手方向に沿った両端縁でレール200に固定されており、レール200との間に形成される空間に戻りの給電線100を収納している。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
而して、本実施形態では高透磁率の磁性材料からなる磁気シールド体7が戻りの給電線100とコア2の開口溝2aとの間に配設されているので、戻りの給電線100の周囲に生じる磁束がピックアップ部1のコア2及びコイル3に及ぼす影響を低減することができる。しかも、本実施形態ではコア2の開口溝2aとレール200との間に配設されている磁気シールド体7によって、開口溝2aから漏れてレール200と鎖交する磁束を低減することができるので、漏れ磁束によって生じる渦電流損を低減することもできる。但し、磁気シールド体7の形状は、図5に示すように平板状であってもよい。
Thus, in the present embodiment, the
また、図6に示すように実施形態1における磁気シールド体5でコア2並びにコイル3を包み込むようにすれば、戻りの給電線100の周囲に生じる磁束がピックアップ部1のコア2及びコイル3に及ぼす影響をさらに低減することができる。尚、図2や図3に示したようにコイル2の開口溝2aを磁気シールドカバー50や磁気シールド体5’で閉塞する構成と組み合わせれば、開口溝2aから漏れる漏れ磁束によって生じる渦電流損をさらに低減することができる。
Further, as shown in FIG. 6, if the
1 ピックアップ部
2 コア
2a 開口溝
3 コイル
5 磁気シールド体
100 給電線
DESCRIPTION OF
Claims (2)
ピックアップ部は、給電線を周方向に沿って囲み且つ少なくとも給電線が径方向に通過可能である開口溝が給電線の軸方向に沿って設けられた筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルとを有し、
給電線は、コア内に挿通される往きの給電線と、コアの外に配置される戻りの給電線とからなり、
高透磁率の磁性材料によって断面形状L字形の樋状に形成された磁気シールド体が戻りの給電線とコアの開口溝との間に配設されることを特徴とする非接触給電装置。 In a non-contact power supply apparatus that includes a pickup unit that is inductively coupled to a power supply line through which a high-frequency current flows, and that supplies power to a load by an induced electromotive force induced in the pickup unit.
The pickup unit includes a cylindrical core that surrounds the power supply line along the circumferential direction and has at least an opening groove through which the power supply line can pass in the radial direction and is provided along the axial direction of the power supply line. A coil formed by winding,
The feed line consists of a forward feed line inserted into the core and a return feed line arranged outside the core.
A non-contact power feeding device, wherein a magnetic shield body formed in a bowl shape having a L-shaped cross section by a magnetic material having a high magnetic permeability is disposed between a return feeding line and an opening groove of a core.
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