JP6347984B2 - Non-contact power transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、コイル間の磁気結合を利用して電力の伝送を行う非接触電力伝送装置に関するものである。 The present invention relates to a non-contact power transmission apparatus that transmits power using magnetic coupling between coils.
2つの部材間で電力の伝送を行う装置として、コイル間の磁気結合を利用して電力の伝送を行う非接触電力伝送装置が提案されており、かかる非接触電力伝送装置においては、第1コイルおよび第2コイルが各々、円環状の部材によって保持されている(特許文献1、2参照)。 As a device that transmits power between two members, a non-contact power transmission device that transmits power using magnetic coupling between coils has been proposed. In such a non-contact power transmission device, the first coil The second coil is held by an annular member (see Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、第1コイルと第2コイルとの間で電力の伝送を行う場合、第1コイルと第2コイルとが適正な間隙を重なっていることが必要であるが、特許文献1、2に記載の構成では、コイル同士あるいはコイルを保持する部材同士の位置関係を直接、規定するものがない。このため、第1コイルと第2コイルとの間での電力の伝送効率が低いという問題点がある。 However, when power is transmitted between the first coil and the second coil, it is necessary that the first coil and the second coil overlap each other with an appropriate gap. In this configuration, there is nothing that directly defines the positional relationship between the coils or the members that hold the coils. For this reason, there exists a problem that the transmission efficiency of the electric power between a 1st coil and a 2nd coil is low.
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、第1コイルと第2コイルとの間の電力の伝送効率を高めることのできる非接触電力伝送装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a non-contact power transmission device capable of increasing the power transmission efficiency between the first coil and the second coil.
上記課題を解決するために、本発明に係る非接触電力伝送装置は、第1貫通穴が回転中心軸線上に形成された第1ホルダと、前記第1ホルダに保持され、前記第1貫通穴を中心に周回している第1コイルと、前記第1ホルダに対して前記回転中心軸線方向で対向し、第2貫通穴が前記回転中心軸線上に形成された第2ホルダと、前記第1コイルに対向するように前記第2ホルダに保持され、前記第2貫通穴を中心に周回している第2コイルと、前記第1貫通穴および前記第2貫通穴のうちの少なくとも一方で前記第1貫通穴および前記第2貫通穴に対して同心状に配置され、前記第1ホルダと前記第2ホルダとを相対回転可能に連結するボールベアリングからなる1つのラジアル軸受と、を有し、前記ラジアル軸受は、前記ラジアル軸受の内輪に前記回転中心軸線方向の前記第1ホルダが位置する側から被さった状態で前記第2ホルダに固定された第1カラー、および前記ラジアル軸受の外輪に前記回転中心軸線方向の前記第2ホルダが位置する側から被さった状態で前記第1ホルダに固定された第2カラーを介して前記第1ホルダと前記第2ホルダとを相対回転可能に連結し、前記第1ホルダには、前記外輪に前記回転中心軸線方向の前記第1ホルダが位置する側から当接して前記外輪が前記回転中心軸線方向の前記第1ホルダが位置する側に抜けることを防止する環状段部が設けられ、前記第2ホルダには、前記内輪に前記回転中心軸線方向の前記第2ホルダが位置する側から当接して前記内輪が前記回転中心軸線方向の前記第2ホルダが位置する側に抜けることを防止する環状段部が設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a non-contact power transmission device according to the present invention includes a first holder having a first through hole formed on a rotation center axis , and the first through hole being held by the first holder. A first coil that circulates around the first center, a second holder that faces the first holder in the direction of the rotation center axis, and a second through hole is formed on the rotation center axis , and the first A second coil held by the second holder so as to face the coil and circling around the second through hole; and at least one of the first through hole and the second through hole; 1 are arranged concentrically with respect to the through hole and the second through-hole, it has a, and one radial bearing comprising a ball bearing that connects the first holder and the second holder relatively rotatably, said A radial bearing is an inner part of the radial bearing. A first collar fixed to the second holder in a state of covering the first holder in the rotation center axis direction from the side where the first holder is located, and the second holder in the rotation center axis direction on an outer ring of the radial bearing. The first holder and the second holder are connected so as to be relatively rotatable via a second collar fixed to the first holder in a state of covering from the side where the first holder is positioned, and the first holder is connected to the outer ring. An annular step portion is provided to prevent the outer ring from coming out to the side where the first holder in the rotation center axis direction is located by contacting from the side where the first holder in the rotation center axis direction is located, The two holders are in contact with the inner ring from the side where the second holder in the rotation center axis direction is located, and prevent the inner ring from coming out to the side where the second holder in the rotation center axis direction is located. Wherein the step portion is provided.
本発明では、第1ホルダの第1貫通穴、および第2ホルダの第2貫通穴のうちの少なくとも一方を利用して、第1ホルダと第2ホルダとを相対回転可能に連結するラジアル軸受が設けられている。このため、第1コイルと第2コイルの位置関係をラジアル軸受によって適正な状態とすることができるので、第1コイルと第2コイルとの間の電力の伝送効率を高めることができる。 In the present invention, a radial bearing that connects at least one of the first through hole of the first holder and the second through hole of the second holder so that the first holder and the second holder are relatively rotatable is provided. Is provided. For this reason, since the positional relationship between the first coil and the second coil can be brought into an appropriate state by the radial bearing, the power transmission efficiency between the first coil and the second coil can be increased.
本発明において、前記第1コイルに対して前記第2コイル側とは反対側で前記第1ホルダに保持された第1コアと、前記第2コイルに対して前記第1コイル側とは反対側で前記第2ホルダに保持された第2コアと、を有し、前記第1コアは、前記第1コイルに対して前記第2コイル側とは反対側で重なる底板部と、該底板部の内縁から突出して前記第1コイルの内周部分に径方向内側で重なる内板部と、前記底板部の外縁から突出して前記第1コイルの外周部分に径方向外側で重なる外板部と、を有し、前記第2コアは、前記第2コイルに対して前記第1コイル側とは反対側で重なる底板部と、該底板部の内縁から突出して前記第2コイルの内周部分に径方向内側で重なる内板部と、前記底板部の外縁から突出して前記第2コイルの外周部分に径方向外側で重なる外板部と、を有することが好ましい。かかる構成によれば、第1コイル側と第2コイル側との磁気的な結合を強くすることができる。 In this invention, the 1st core hold | maintained at the said 1st holder on the opposite side to the said 2nd coil side with respect to the said 1st coil, and the opposite side to the said 1st coil side with respect to the said 2nd coil And a second core held by the second holder, wherein the first core overlaps the first coil on a side opposite to the second coil side, and the bottom plate An inner plate that protrudes from the inner edge and overlaps the inner peripheral portion of the first coil on the radially inner side; and an outer plate portion that protrudes from the outer edge of the bottom plate and overlaps the outer peripheral portion of the first coil on the outer radial direction. The second core includes a bottom plate portion that overlaps the second coil on the side opposite to the first coil side, and protrudes from an inner edge of the bottom plate portion in a radial direction toward an inner peripheral portion of the second coil. An inner plate portion that overlaps inside, and an outer peripheral portion of the second coil that protrudes from the outer edge of the bottom plate portion Preferably has an outer plate portion that overlaps radially outward, the. According to such a configuration, the magnetic coupling between the first coil side and the second coil side can be strengthened.
本発明において、前記第1コアおよび前記第2コアでは、前記内板部の厚さが前記外板部の厚さより厚いことが好ましい。かかる構成によれば、周長が短い内板部で磁気飽和が発生することを抑制することができる。 In the present invention, in the first core and the second core, it is preferable that a thickness of the inner plate portion is larger than a thickness of the outer plate portion. According to such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of magnetic saturation in the inner plate portion having a short circumference.
本発明において、前記第1コアおよび前記第2コアは、周方向に複数のコア片が配置された分割コアであり、前記第1コアを構成する前記コア片の間を通って前記第1コイルの端部が前記第1コアに対して前記第1コイルとは反対側に引き出されており、前記第2コアを構成する前記コア片の間を通って前記第2コイルの端部が前記第2コアに対して前記第2コイルとは反対側に引き出されていることが好ましい。かかる構成によれば、コイルの端部を引き回すための余計なスペースを削減することができる。 In the present invention, the first core and the second core are split cores in which a plurality of core pieces are arranged in a circumferential direction, and the first coil passes between the core pieces constituting the first core. The end of the second coil is drawn to the side opposite to the first coil with respect to the first core, and the end of the second coil passes between the core pieces constituting the second core. The two cores are preferably drawn to the opposite side of the second coil. According to this configuration, it is possible to reduce an extra space for routing the end of the coil.
本発明において、前記第1コアおよび前記第2コアは、熱硬化性樹脂によって磁性粉を固めてなることが好ましい。かかる構成によれば、比較的、簡素な設備でコアを製造することができる。 In the present invention, it is preferable that the first core and the second core are formed by solidifying magnetic powder with a thermosetting resin. According to this configuration, the core can be manufactured with relatively simple equipment.
本発明では、第1ホルダの第1貫通穴、および第2ホルダの第2貫通穴のうちの少なくとも一方を利用して、第1ホルダと第2ホルダとを相対回転可能に連結するラジアル軸受が設けられている。このため、第1コイルと第2コイルの位置関係をラジアル軸受によって適正な状態とすることができるので、第1コイルと第2コイルとの間の電力の伝送効率を高めることができる。 In the present invention, a radial bearing that connects at least one of the first through hole of the first holder and the second through hole of the second holder so that the first holder and the second holder are relatively rotatable is provided. Is provided. For this reason, since the positional relationship between the first coil and the second coil can be brought into an appropriate state by the radial bearing, the power transmission efficiency between the first coil and the second coil can be increased.
以下、図面を参照して、本発明を適用した非接触電力伝送装置を説明する。なお、以下
の説明では、第1ホルダ10と第2ホルダ20とが軸線L周りに相対回転する場合を例示する。また、以下の説明では、軸線L方向において、第1ホルダ10が位置する側を一方側L1とし、第2ホルダ20が位置する側を他方側L2として説明する。
Hereinafter, a non-contact power transmission apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. In addition, in the following description, the case where the
(全体構成)
図1は、本発明を適用した非接触電力伝送装置の斜視図であり、図1(a)、(b)は、非接触電力伝送装置を軸線L方向の他方側L2からみた斜視図、および軸線L方向の一方側L1からみた斜視図である。図2は、本発明を適用した非接触電力伝送装置の断面図である。図3は、本発明を適用した非接触電力伝送装置の分解斜視図である。
(overall structure)
FIG. 1 is a perspective view of a non-contact power transmission apparatus to which the present invention is applied, and FIGS. 1A and 1B are perspective views of the non-contact power transmission apparatus as viewed from the other side L2 in the axis L direction; It is the perspective view seen from the one side L1 of the axis line L direction. FIG. 2 is a cross-sectional view of a non-contact power transmission apparatus to which the present invention is applied. FIG. 3 is an exploded perspective view of a non-contact power transmission apparatus to which the present invention is applied.
図1、図2および図3において、非接触電力伝送装置1は、軸線L方向の一方側L1に配置された第1ホルダ10と、軸線L方向の他方側L2に配置された第2ホルダ20とを有している。本形態において、第1ホルダ10側は固定ユニット6として構成され、第2ホルダ20側は、軸線L周りに回転する可動ユニット7として構成されている。また、第1ホルダ10と第2ホルダ20は、第1カラー96、第2カラー97、およびラジアル軸受90(ボールベアリング)を介して相対回転可能に連結されている。より具体的には、第2カラー97は、ラジアル軸受90の外輪91の軸線L方向の他方側L2の端部に被さった状態で第1ホルダ10にねじ971によって固定されている。これに対して、第1カラー96は、ラジアル軸受90の内輪92の軸線L方向の一方側L1の端部に被さった状態で第2ホルダ20にねじ961によって固定されている。このため、ラジアル軸受90によって、固定ユニット6(第1ホルダ10)と可動ユニット7(第2ホルダ20)との軸線L方向の相対位置を規定することができるので、固定ユニット6(第1ホルダ10)と可動ユニット7(第2ホルダ20)との間に適正な間隙を確保することができる。
1, 2 and 3, the non-contact power transmission device 1 includes a
(固定ユニット6の構成)
図4は、図1に示す固定ユニット6の分解斜視図であり、図4(a)、(b)は、固定ユニット6において第1ホルダ10から第1基板12等を外した状態の分解斜視図、および第1ホルダ10からカバー191を外した状態の分解斜視図である。図5は、図4に示す第1ホルダ10の内部の構成を示す分解斜視図であり、図5(a)、(b)は、第1ホルダ10から第1コイル13等を外した状態の分解斜視図、および第1ホルダ10から第1コア15等も外した状態の分解斜視図である。
(Configuration of fixed unit 6)
4 is an exploded perspective view of the
図4に示すように、第1ホルダ10の軸線L方向の一方側L1には第1基板12およびカバーフィルム192がねじ193によって固定されている。第1基板12の中央には穴121が形成されており、第1基板12の軸線L方向の他方側L2に向く第1面12aには、穴121の周りに光通信用の第1光学素子141が設けられている。また、第1基板12の外縁には、軸線L方向の他方側L2に発光面を向けて回転検出用の受光素子143が設けられている。また、第1基板12の軸線L方向の一方側L1に向く第2面12bには、コネクタ149が実装されている。このため、カバーフィルム192には、コネクタ149と重なる位置に開口部192aが形成されており、中央には穴192bが形成されている。
As shown in FIG. 4, the
本形態において、第1光学素子141は、周方向で離間する位置に配置された3つの発光素子141aと1つの受光素子141bとからなる。ここで、発光素子141aは、発光面を軸線L方向の他方側L2に発光面を向けて第1基板12の第1面12aに実装されている。これに対して、受光素子141bは、第1基板12の第2面12bに実装されているが、受光素子141bの受光面は、第1基板12に形成された穴を介して軸線L方向の他方側L2に露出している。
In this embodiment, the first
図3、図4および図5に示すように、第1ホルダ10の軸線L方向の他方側L2には、
第1コア15、第1コイル13、および非磁性の円環状のカバー191が重ねて配置されている。第1ホルダ10は、円形形状の底板部101と、底板部101の外周縁から軸線L方向の他方側L2に屈曲した円筒状の側板部102とを有している。また、底板部101の中央には第1円筒部103が形成されており、第1円筒部103の内側は第1貫通穴104になっている。かかる第1貫通穴104には、ラジアル軸受90(ボールベアリング)が配置されており、ラジアル軸受90は、第1カラー96および第2カラー97を介して、第1ホルダ10と第2ホルダ20とを同心状態で連結する中心部材である。
As shown in FIGS. 3, 4 and 5, the other side L2 of the
The
また、第1円筒部103においては、内周部分から軸線L方向の一方側L1に向けて延在する筒状端部108(図1(b)参照)が突出しており、筒状端部108は、第1基板12の穴121に嵌っている。側板部102の外面には、固定ユニット6を取り付けるための連結部102cが形成されている。底板部101の軸線L方向の他方側L2の面には、第1円筒部103と側板部102とを繋ぐリブ105が周方向において等角度間隔の4個所に形成されており、リブ105によって周方向で挟まれた領域には位置決め用の突起106が形成されている。また、リブ105の両端には突起107a、107bが形成されている。また、底板部101には、円筒部103の内側に環状段部109が形成されており、かかる環状段部109は、ラジアル軸受90の外輪91が軸線L方向の一方側L1に抜けるのを防止している。
Further, in the first
第1コイル13は、円環状に巻回された扁平コイルであり、第1円筒部103および第1貫通穴104を中心に周回するように配置されている。第1コイル13に対して、軸線L方向の一方側L1には円環状の第1コア15が配置されている。第1コイル13と第1コア15との間には接着剤層が介在している。
The
第1コア15は、第1コイル13に対して軸線L方向の一方側L1で重なる底板部151と、底板部151の内縁から突出して第1コイル13の内周部分に径方向内側で重なる内板部152と、底板部151の外縁から突出して第1コイル13の外周部分に径方向外側で重なる外板部153とを有している。底板部151には穴151aが形成されており、穴151aには突起106が嵌ることにより第1コア15の位置決めが行われている。
The
第1コア15は、周方向に分割された分割コアである。本形態において、第1コア15は、等角度間隔に4分割されており、4つのコア片150が周方向に等角度間隔で配置されている。かかるコア片150は、周方向の両端が突起107a、107bによって位置決めされている。この状態で、第1コイル13の端部130は、コア片150の間を通って、第1コア15に対して第1コイル13とは反対側に配置された第1基板12まで引き出されている。
The
このように構成した第1コア15において、内板部152の厚さは、外板部153の厚さより厚い。本形態において、第1コア15(コア片150)は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂によって磁性粉を固めてなる。
In the
(可動ユニット7の構成)
図6は、図1に示す可動ユニット7の分解斜視図であり、図6(a)、(b)は、可動ユニット7において第2ホルダ20から第2基板22等を外した状態の分解斜視図、および第2ホルダ20からカバー291を外した状態の分解斜視図である。図7は、図6に示す第2ホルダ20の内部の構成を示す分解斜視図であり、図7(a)、(b)は、第2ホルダ20から第2コイル23等を外した状態の分解斜視図、および第2ホルダ20から第2コア25等も外した状態の分解斜視図である。
(Configuration of movable unit 7)
6 is an exploded perspective view of the
図6に示すように、第2ホルダ20の軸線L方向の他方側L2には第2基板22および
カバーフィルム292がねじ293によって固定されている。第2基板22の中央には穴221が形成されており、第2基板22の軸線L方向の一方側L1に向く第1面22aには、穴221の周りに光通信用の第2光学素子241が設けられている。また、第2基板22の外縁には、軸線L方向の一方側L1に受光面を向けて回転検出用の発光素子243が設けられている。また、第2基板22の軸線L方向の他方側L2に向く第2面22bには、コネクタ249が実装されている。このため、カバーフィルム292には、コネクタ249と重なる位置に開口部292aが形成されており、中央には穴292bが形成されている。
As shown in FIG. 6, the
本形態において、第2光学素子241は、周方向で離間する位置に配置された3つの発光素子241aと1つの受光素子241bとからなる。ここで、発光素子241aは、発光面を軸線L方向の一方側L1に発光面を向けて第2基板22の第1面22aに実装されている。これに対して、受光素子241bは、第2基板22の第2面22bに実装されているが、受光素子241bの受光面は、第2基板22に形成された穴を介して軸線L方向の一方側L1に露出している。
In the present embodiment, the second optical element 241 includes three light emitting elements 241a and one light receiving element 241b arranged at positions spaced apart in the circumferential direction. Here, the light emitting element 241a is mounted on the
図6および図7に示すように、第2ホルダ20の軸線L方向の一方側L1には、第2コア25、第2コイル23、および非磁性の円環状のカバー291が重ねて配置されている。第2ホルダ20は、円形形状の底板部201と、底板部201の外周縁から軸線L方向の一方側L1に屈曲した円筒状の側板部202とを有している。また、底板部201の中央には第2円筒部203が形成されており、第2円筒部203の内側には、円形の第2貫通穴204が形成された筒状胴部209が形成されている。第2貫通穴204は、第2ホルダ20を軸線L方向で貫通しており、軸線L方向の他方側L2の端部は角穴(図1(a)参照)になっている。このため、貫通穴204を利用して回転軸を連結することができる。筒状胴部209は、底板部201から軸線L方向の他方側L2に向けて突出し、第2基板22の穴221に嵌っている。側板部202の外面には、可動ユニット7を取り付けるための連結部202cが形成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
底板部201の軸線L方向の一方側L1の面には、第2円筒部203と側板部202とを繋ぐ連結部205が周方向において等角度間隔の3個所に形成されており、連結部205によって周方向で挟まれた領域には位置決め用の突起206が形成されている。また、底板部201の第2円筒部203付近および側板部202付近には突起207a、207bが形成されている。また、底板部201では、第2円筒部203と第2貫通穴204との間に環状段部208が形成されており、かかる環状段部208は、図2に示すラジアル軸受90の内輪92に当接して内輪92が軸線L方向の他方側L2に抜けるのを防止している。
On the surface of one side L1 in the axis L direction of the
第2コイル23は、円環状に巻回された偏平コイルであり、第2円筒部203、筒状胴部209および第2貫通穴204を中心に周回するように配置されている。第2コイル23に対して、軸線L方向の他方側L2には円環状の第2コア25が配置されている。第2コイル23と第2コア25との間には接着剤層が介在している。
The
第2コア25は、第2コイル23に対して軸線L方向の他方側L2で重なる底板部251と、底板部251の内縁から突出して第2コイル23の内周部分に径方向内側で重なる内板部252と、底板部251の外縁から突出して第2コイル23の外周部分に径方向外側で重なる外板部253とを有している。底板部251には穴251aが形成されており、穴251aに突起206が嵌ることにより第2コア25の位置決めが行われている。
The
第2コア25は、周方向に分割された分割コアである。本形態において、第2コア25は、等角度間隔に3分割されており、3つのコア片250が周方向に等角度間隔で配置さ
れている。かかるコア片250は、周方向の両端が突起207a、207bによって位置決めされている。この状態で、第2コイル23の端部230は、コア片250の間を通って、第2コア25に対して第2コイル23とは反対側に配置された第2基板22まで引き出されている。また、本形態では、第1コア15を4分割し、第2コア25を3分割したため、第1コア15のコア片150の隙間と、第2コア25のコア片250の隙間が複数個所で重なることがない。それ故、磁気的な特性の変動を抑えることができる。
The
このように構成した第2コア25において、内板部252の厚さは、外板部253の厚さより厚い。本形態において、第2コア25(コア片250)は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂によって磁性粉を固めてなる。
In the
このように構成した可動ユニット7において、第2ホルダ20に保持された第2コイル23および第2コア25は、固定ユニット6において、第1ホルダ10に保持された第1コイル13および第1コア15と軸線L方向で近接した状態で対向する。また、可動ユニット7は、第1ホルダ10の第1貫通穴104に配置されたラジアル軸受90を中心に回転する。従って、第1コイル13に通電すれば、第2コイル23および第2コア25と、第1コイル13および第1コア15との間の磁気的な結合によって、第2コイル23に起電力を誘起させることができる。それ故、固定ユニット6から可動ユニット7に電力を伝送することができる。
In the
(光通信のための構成)
図8は、本発明を適用した非接触電力伝送装置1に用いた光通信用の光学素子の説明図であり、図8(a)、(b)は、第1基板12と第2基板22とを軸線L方向の他方側L2からみた斜視図、および第1基板12と第2基板22とを軸線L方向の一方側L1からみた斜視図である。図9は、本発明を適用した非接触電力伝送装置1に光通信用の光学素子の位置を示す説明図であり、図9(a)、(b)は、第2ホルダ20を軸線L方向の他方側L2からみた斜視図、および第1ホルダ10を軸線L方向の一方側L1からみた斜視図である。
(Configuration for optical communication)
FIG. 8 is an explanatory diagram of an optical element for optical communication used in the non-contact power transmission apparatus 1 to which the present invention is applied. FIGS. 8A and 8B show the
図8に示すように、第1基板12の軸線L方向の他方側L2に向く第1面12aには、軸線L(穴121)から等距離の位置に光通信用の第1光学素子141(発光素子141aおよび受光素子141b)が設けられており、第2基板22の軸線L方向の一方側L1に向く第1面22aには、軸線L(穴221)から等距離の位置に光通信用の第2光学素子241(発光素子241aおよび受光素子241b)が設けられている。また、第1基板12の軸線L方向の一方側L1に向く第2面12bには各種電子部品144が実装され、第2基板22の軸線L方向の他方側L2に向く第2面22bには各種電子部品244が実装されている。
As shown in FIG. 8, on the
ここで、軸線Lから第1光学素子141(発光素子141aおよび受光素子141b)までの距離は、軸線Lから第2光学素子241(発光素子241aおよび受光素子241b)までの距離と等しい。このため、可動ユニット7が軸線L周りに回転した際、第2光学素子241(発光素子241aおよび受光素子241b)は、第1光学素子141(発光素子141aおよび受光素子141b)に対して軸線L方向で重なる位置を通過する。
Here, the distance from the axis L to the first optical element 141 (light emitting element 141a and
かかる構成の第1基板12は、図9(b)に示す第1ホルダ10の底板部101に対して軸線L方向の一方側L1で重なる。第1ホルダ10の底板部101において軸線L方向の一方側L1には、発光素子141aと重なる位置に凹部101eが形成され、受光素子141bと重なる位置に凹部101fが形成されている。本形態において、凹部101e、101fは、第1ホルダ10の第1円筒部103と重なる位置に形成されている。
The
また、図8に示す第2基板22は、図9(a)に示す第2ホルダ20の底板部201に対して軸線L方向の他方側L2で重なる。第2ホルダ20の底板部201において軸線L方向の他方側L2には、発光素子241aと重なる位置に凹部201eが形成され、受光素子241bと重なる位置に凹部201fが形成されている。本形態において、凹部201e、201fは、第2ホルダ20の第2円筒部203と重なる位置に形成されている。
Further, the
ここで、第1ホルダ10では、第1円筒部103が底板部101から第2ホルダ20に向けて突出し、第2ホルダ20では、第2円筒部203が底板部201から第1ホルダ10に向けて突出し、第1円筒部103と第2円筒部203とは先端部同士が軸線L方向で対向している。
Here, in the
また、第1ホルダ10および第2ホルダ20は、第1円筒部103および第2円筒部203を含めて全体が、発光素子141a、241aが出射する光(光通信に用いる光)に対して透光性を有している。従って、固定ユニット6側の発光素子141aから出射された光は、第1ホルダ10の第1円筒部103、および第2ホルダ20の第2円筒部203を導光路として、可動ユニット7側の受光素子241bに到達する。また、可動ユニット7側の発光素子241aから出射された光は、第2ホルダ20の第2円筒部203、および第1ホルダ10の第1円筒部103を導光路として、固定ユニット6側の受光素子141bに到達する。それ故、固定ユニット6(第1ホルダ10の側)と可動ユニット7(第2ホルダ20の側)との間では、第1ホルダ10および第2ホルダ20を導光路として双方向の光通信を行うことができる。すなわち、本形態によれば、第1ホルダ10の第1貫通穴104、および第2ホルダ20の第2貫通穴204を避けた位置において光通信を行うことができる。
The
なお、本形態において、第1ホルダ10の第1円筒部103はカバー191の穴の内側に位置し、第2ホルダ20の第2円筒部203はカバー291の穴の内側に位置しており、光通信用の光はカバー191、291の内側を通るようになっている。但し、第1ホルダ10の第1円筒部103と第2ホルダ20の第2円筒部203との間にカバー191、291が介在している構成であってもよく、この場合、カバー191、291が発光素子141a、241aが出射する光(光通信に用いる光)に対して透光性を有している構成とする。
In this embodiment, the first
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の非接触電力伝送装置1は、第1貫通穴104が形成された第1ホルダ10と、第2貫通穴204が形成された第2ホルダ20とを有し、第1ホルダ10に保持された第1コイル13および第2ホルダ20に保持された第2コイル23は、第1貫通穴104および第2貫通穴204を中心に周回している。このため、第1貫通穴104と第2貫通穴204とを基準に第1ホルダ10と第2ホルダ20とを位置決めすれば、第1コイル13と第2コイル23との間で電力の伝送を適正に行うことができる。また、第1ホルダ10に保持された光通信用の第1光学素子141と、第2ホルダ20に保持された第2光学素子241とは、第1貫通穴104と第2貫通穴204とを避けた位置で光通信を行う。このため、第1貫通穴104と第2貫通穴204とを基準に第1ホルダ10と第2ホルダ20とを位置決めする場合でも光通信を適正に行うことができる。
(Main effects of this form)
As described above, the non-contact power transmission device 1 of the present embodiment includes the
すなわち、本形態では、第1貫通穴104および第2貫通穴204のうち、第1貫通穴104に第1貫通穴104および第2貫通穴204に対して同心状のラジアル軸受90が中心部材として配置されている。このため、第1ホルダ10および第2ホルダ20は、ラジアル軸受90(中心部材)を中心に相対回転する。従って、第1コイル13と第2コイル23の同心性を確保することができるので、第1コイル13と第2コイル23との間での電力の伝送効率を高めることができる。かかる構成を採用した場合には、第1貫通穴1
04および第2貫通穴204を導光路として利用できなくなるが、本形態では、第1貫通穴104と第2貫通穴204とを避けた位置で光通信を行うため、光通信を適正に行うことができる。また、ラジアル軸受90によって、固定ユニット6(第1ホルダ10)と可動ユニット7(第2ホルダ20)との軸線L方向の相対位置を規定することができるので、固定ユニット6(第1ホルダ10)と可動ユニット7(第2ホルダ20)との間に適正な間隙を確保することができる。それ故、第1コイル13と第2コイル23との間での電力の伝送効率を高めることができる。
That is, in the present embodiment, of the first through
04 and the second through
また、軸線L方向からみたとき、光通信は、第1貫通穴104と第1コイル13との間、および第2貫通穴204と第2コイル23との間で行われる。このため、光の分散範囲が狭いので、光通信を確実に行うことができる。
Further, when viewed from the direction of the axis L, optical communication is performed between the first through
また、第1ホルダ10および第2ホルダ20は、光通信に用いられる光に対して透過性を有しているため、光通信の際の導光路として利用することができる。特に本形態では、第1ホルダ10の第1円筒部103と、第1円筒部103と先端部同士が対向する第2ホルダ20の第2円筒部203とを導光路として利用している。このため、第1貫通穴104と第2貫通穴204とを避けた位置で光通信を行う場合でも、導光路の構成を簡素化することができるとともに、確実な光通信を行うことができる。
Moreover, since the
また、本形態において、光通信は、1つの受光素子241bと複数の発光素子141aとの間、および1つの受光素子141bと複数の発光素子241aとの間で行われる。その際、複数の発光素子141aは同一の光信号を出力し、複数の発光素子241aは同一の光信号を出力する。このため、第1貫通穴104と第2貫通穴204とを避けた位置で光通信を行う場合でも、発光素子141aが発した光が受光素子241bに確実に届き、発光素子241aが発した光が受光素子141bに確実に届く。
In this embodiment, optical communication is performed between one light receiving element 241b and a plurality of light emitting elements 141a, and between one
また、本形態では、第1コイル13に対して第2コイル23側とは反対側に第1コア15が配置され、2コイル23に対して第1コイル13側とは反対側に第2コア25が配置されている。このため、第1コイル13側と第2コイル23側との磁気的な結合を強くすることができる。しかも、第1コア15および第2コア25では、内板部152、252の厚さが外板部153、253の厚さより厚い。このため、周長が短い内板部152、252で磁気飽和が発生することを抑制することができる。
In this embodiment, the
また、第1コア15および第2コア25は分割コアであり、コア片150、250の間は、第1コイル13の端部130および第2コイル23の端部230の引き出しに利用されている。このため、第1コイル13の端部130および第2コイル23の端部230を引き回すための余計なスペースを削減することができる。
The
また、第1コア15および第2コア25は、熱硬化性樹脂によって磁性粉を固めてなるため、焼結とは違って、高圧で圧縮する設備が不要であるなど、比較的、簡素な設備で製造することができる。
In addition, since the
また、第1ホルダ10の第1円筒部103の径方向内側に環状段部109が形成され、第2ホルダ20の第2円筒部203の径方向内側にも環状段部208が形成されている。このため、ラジアル軸受90の外輪91は、環状段部109によって抜け止めされ、ラジアル軸受90の内輪92は、環状段部208によって抜け止めされている。従って、可動ユニット7(第2ホルダ20)を固定ユニット6(第1ホルダ10)においてラジアル軸受90を介して安定に支持することができる。また、ラジアル軸受90によって、固定ユニット6(第1ホルダ10)と可動ユニット7(第2ホルダ20)との間に適正な間隙を確保することができる。
An
また、本形態では、ラジアル軸受90が円環状であるため、第1ホルダ10および第2ホルダ20には大きな荷重が加わらない。それ故、第1ホルダ10および第2ホルダ20を耐荷重性に優れた高価な材料で構成する必要がない。
In this embodiment, since the
[他の実施の形態]
上記実施の形態では、第1貫通穴104を利用してラジアル軸受90を配置したが、第1貫通穴104および第2貫通穴204の双方を利用してラジアル軸受90を配置してもよい。
[Other embodiments]
In the above embodiment, the
上記実施の形態では、第1コア15を4分割し、第2コア25を3分割したが、これ以外の数に分割してもよい。いずれの場合も、第1コア15のコア片150の隙間と、第2コア25のコア片250の隙間が複数個所で重なることがないような数に分割すればよい。
In the above embodiment, the
1・・非接触電力伝送装置
6・・固定ユニット
7・・可動ユニット
10・・第1ホルダ
12・・第1基板
13・・第1コイル
15・・第1コア
20・・第2ホルダ
22・・第2基板
23・・第2コイル
25・・第2コア
90・・ラジアル軸受
103・・第1円筒部
104・・第1貫通穴
109・・環状段部
130・・第1コイルの端部
141・・第1光学素子
141a、241a・・発光素子
141b、241b・・受光素子
150、250・・コア片
151、251・・底板部
152、252・・内板部
153、253・・外板部
203・・第2円筒部
204・・第2貫通穴
208・・環状段部
209・・筒状胴部
230・・第2コイルの端部
241・・第2光学素子
Non-contact
Claims (5)
前記第1ホルダに保持され、前記第1貫通穴を中心に周回している第1コイルと、
前記第1ホルダに対して前記回転中心軸線方向で対向し、第2貫通穴が前記回転中心軸線上に形成された第2ホルダと、
前記第1コイルに対向するように前記第2ホルダに保持され、前記第2貫通穴を中心に周回している第2コイルと、
前記第1貫通穴および前記第2貫通穴のうちの少なくとも一方で前記第1貫通穴および前記第2貫通穴に対して同心状に配置され、前記第1ホルダと前記第2ホルダとを相対回転可能に連結するボールベアリングからなる1つのラジアル軸受と、
を有し、
前記ラジアル軸受は、前記ラジアル軸受の内輪に前記回転中心軸線方向の前記第1ホルダが位置する側から被さった状態で前記第2ホルダに固定された第1カラー、および前記ラジアル軸受の外輪に前記回転中心軸線方向の前記第2ホルダが位置する側から被さった状態で前記第1ホルダに固定された第2カラーを介して前記第1ホルダと前記第2ホルダとを相対回転可能に連結し、
前記第1ホルダには、前記外輪に前記回転中心軸線方向の前記第1ホルダが位置する側から当接して前記外輪が前記回転中心軸線方向の前記第1ホルダが位置する側に抜けることを防止する環状段部が設けられ、前記第2ホルダには、前記内輪に前記回転中心軸線方向の前記第2ホルダが位置する側から当接して前記内輪が前記回転中心軸線方向の前記第2ホルダが位置する側に抜けることを防止する環状段部が設けられていることを特徴とする非接触電力伝送装置。 A first holder in which a first through hole is formed on a rotation center axis ;
A first coil held by the first holder and circling around the first through hole;
A second holder which is opposed to the first holder in the direction of the rotation center axis and in which a second through hole is formed on the rotation center axis ;
A second coil held by the second holder so as to face the first coil and circling around the second through hole;
At least one of the first through hole and the second through hole is disposed concentrically with respect to the first through hole and the second through hole, and the first holder and the second holder are rotated relative to each other. One radial bearing consisting of ball bearings that can be connected ,
Have
The radial bearing includes a first collar fixed to the second holder in a state of covering the inner ring of the radial bearing from the side where the first holder in the rotation center axis direction is located, and the outer ring of the radial bearing to the outer ring. The first holder and the second holder are connected so as to be rotatable relative to each other via a second collar fixed to the first holder in a state of covering from the side where the second holder in the rotation center axis direction is located,
The first holder is in contact with the outer ring from the side where the first holder in the direction of the rotation center axis is located, and the outer ring is prevented from coming out to the side where the first holder is located in the direction of the rotation center axis. An annular step portion is provided, and the second holder is in contact with the inner ring from the side where the second holder in the rotation center axis direction is located, and the second holder in the rotation center axis direction is in contact with the inner ring. A non-contact power transmission device, characterized in that an annular stepped portion is provided to prevent it from coming off to the position side .
前記第2コイルに対して前記第1コイル側とは反対側で前記第2ホルダに保持された第2コアと、
を有し、
前記第1コアは、前記第1コイルに対して前記第2コイル側とは反対側で重なる底板部と、該底板部の内縁から突出して前記第1コイルの内周部分に径方向内側で重なる内板部と、前記底板部の外縁から突出して前記第1コイルの外周部分に径方向外側で重なる外板
部と、を有し、
前記第2コアは、前記第2コイルに対して前記第1コイル側とは反対側で重なる底板部と、該底板部の内縁から突出して前記第2コイルの内周部分に径方向内側で重なる内板部と、前記底板部の外縁から突出して前記第2コイルの外周部分に径方向外側で重なる外板部と、を有することを特徴とする請求項1に記載の非接触電力伝送装置。 A first core held by the first holder on the side opposite to the second coil with respect to the first coil;
A second core held by the second holder on the side opposite to the first coil with respect to the second coil;
Have
The first core protrudes from the inner edge of the bottom plate portion and overlaps the inner peripheral portion of the first coil on the inner side in the radial direction, and overlaps with the first coil on the side opposite to the second coil side. An outer plate that protrudes from an outer edge of the inner plate portion and the bottom plate portion and overlaps the outer peripheral portion of the first coil on the outer side in the radial direction
And
The second core protrudes from the inner edge of the bottom plate and overlaps the inner peripheral portion of the second coil on the inner side in the radial direction, and overlaps with the second coil on the side opposite to the first coil with respect to the second coil. 2. The non-contact power transmission device according to claim 1 , further comprising: an inner plate portion; and an outer plate portion that protrudes from an outer edge of the bottom plate portion and overlaps an outer peripheral portion of the second coil on a radially outer side .
前記第1コアを構成する前記コア片の間を通って前記第1コイルの端部が前記第1コアに対して前記第1コイルとは反対側に引き出されており、
前記第2コアを構成する前記コア片の間を通って前記第2コイルの端部が前記第2コアに対して前記第2コイルとは反対側に引き出されていることを特徴とする請求項2または3に記載の非接触電力伝送装置。 The first core and the second core are divided cores in which a plurality of core pieces are arranged in a circumferential direction,
The end of the first coil is drawn out to the opposite side of the first coil with respect to the first core through the core pieces constituting the first core,
Claims, characterized in that is drawn to the side opposite to the second coil end portion of the through between the core pieces second coil relative to the second core constituting the second core The contactless power transmission device according to 2 or 3 .
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