JP6853571B2 - Power supply system - Google Patents

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本発明は、電力供給システムに関する。 The present invention relates to a power supply system.

従来より、電界結合によって電力を供給する技術は公開されおり(例えば特許文献1参照)、本出願人も、機械要素における電界結合電力伝送手段として、軸受け間の電力伝送手段や、伝送レールと移動体との間の電力伝送手段について既に提案している(例えば軸受け間の電力伝送手段については特許文献2乃至5参照)。 Conventionally, a technique for supplying electric power by electric field coupling has been published (see, for example, Patent Document 1), and the applicant also uses electric power transmission means between bearings and transmission rails as electric power transmission means in mechanical elements. We have already proposed a power transmission means between the body and the body (for example, refer to Patent Documents 2 to 5 for the power transmission means between the bearings).

特開2015−099880号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-099880 特開2015−154577号公報JP 2015-154577 特開2014−147203号明細書及び図面JP-A-2014-147203 and drawings 特開2015−094901号明細書及び図面Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-09491 and drawings 特開2016−031312号明細書及び図面Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-031312 and drawings

しかしながら、特許文献1乃至5を含め、従来より、歯車を用いた機械要素に対し、歯車を介して電力を供給する手法については提案されて来なかった。 However, conventionally, including Patent Documents 1 to 5, a method of supplying electric power to a mechanical element using a gear via a gear has not been proposed.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、歯車を用いた機械要素に対し、歯車を介して電力を供給することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to supply electric power to a mechanical element using gears via gears.

上記目的を達成するため、本発明の一態様の電力供給システムは、
電界結合電力伝送技術を適用した電力供給システムであって、
所定の波長の交流電源からの電力を送電する送電部と、
受電電極を有し、前記送電部のうち前記受電電極と対向する部位を送電電極として、当該送電電極と当該受電電極とにより形成される複数の接合容量を介して前記送電部から電力を受電して負荷に供給する受電部と、
を備え、
前記受電電極は、導電体の歯車部材で形成され、
前記送電部は、前記歯車部材の歯に対応する凹凸を有し、前記歯と噛合するように配置されている。
In order to achieve the above object, the power supply system of one aspect of the present invention is
A power supply system that applies electric field-coupled power transmission technology.
A power transmission unit that transmits power from an AC power source of a predetermined wavelength,
It has a power receiving electrode, and a portion of the power transmission unit facing the power receiving electrode is used as a power transmission electrode, and power is received from the power transmission unit via a plurality of junction capacities formed by the power transmission electrode and the power receiving electrode. And the power receiving part that supplies the load
With
The power receiving electrode is formed of a gear member of a conductor.
The power transmission unit has irregularities corresponding to the teeth of the gear member, and is arranged so as to mesh with the teeth.

また、前記歯車部材の前記歯は、前記歯車部材の中心部付近から放射状に延出された複数の板状部材で構成され、隣接する前記板状部材の間には弾性体を充填させることができる。 Further, the teeth of the gear member may be composed of a plurality of plate-shaped members radially extending from the vicinity of the central portion of the gear member, and an elastic body may be filled between the adjacent plate-shaped members. it can.

また、前記歯車部材及び前記送電部を被う様に配置された導電体をさらに備え、
前記送電電極及び前記受電電極のうち少なくとも一方と、前記導電体と、により形成される複数の接合容量を介して前記送電部から前記受電部に対し電力を伝送させることができる。
Further, the gear member and the conductor arranged so as to cover the power transmission unit are further provided.
Electric power can be transmitted from the power transmission unit to the power reception unit via a plurality of junction capacitances formed by at least one of the power transmission electrode and the power reception electrode and the conductor.

また、前記送電電極は、導電体の歯車部材で形成され、
前記受電部は、前記歯車部材の歯に対応する凹凸を有し、前記歯と噛合するように配置させることができる。
Further, the power transmission electrode is formed of a gear member of a conductor.
The power receiving portion has irregularities corresponding to the teeth of the gear member, and can be arranged so as to mesh with the teeth.

また、上記目的を達成するため、本発明の一態様の電力供給システムは、
電界結合電力伝送技術を適用した電力供給システムであって、
所定の波長の交流電源からの電力を送電する送電部と、
受電電極を有し、前記送電部のうち前記受電電極と対向する部位を送電電極として、当該送電電極と当該受電電極とにより形成される複数の接合容量を介して前記送電部から電力を受電して負荷に供給する受電部と、
を備え、
前記受電電極は、導電体のプーリーで形成され、
前記送電部は、前記プーリーの歯に対応する凹凸を有し、前記歯と噛合するように配置されたタイミングベルトとすることができる。
Further, in order to achieve the above object, the power supply system of one aspect of the present invention is
A power supply system that applies electric field-coupled power transmission technology.
A power transmission unit that transmits power from an AC power source of a predetermined wavelength,
It has a power receiving electrode, and a portion of the power transmission unit facing the power receiving electrode is used as a power transmission electrode, and power is received from the power transmission unit via a plurality of junction capacities formed by the power transmission electrode and the power receiving electrode. And the power receiving part that supplies the load
With
The power receiving electrode is formed of a pulley of a conductor.
The power transmission unit may be a timing belt having irregularities corresponding to the teeth of the pulley and arranged so as to mesh with the teeth.

本発明によれば、歯車を用いた機械要素に対し、歯車を介して電力を供給することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to supply electric power to a mechanical element using gears via gears.

電界結合電力伝送技術を適用した電力伝送回路において、対向する電極対によって接合容量が形成されていることを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows that the junction capacitance is formed by the facing electrode pair in the power transmission circuit which applied the electric field coupling power transmission technique. 電極となる金属間の各種状況毎の送電の様子を示すイメージ図と、各種状況毎の等価回路図である。It is an image diagram which shows the state of power transmission in each situation between metal which becomes an electrode, and is the equivalent circuit diagram in each situation. 噛合する歯車の間に蓄えられる電界エネルギーの様子を示す図である。It is a figure which shows the state of the electric field energy stored between the meshing gears. 電界結合電力伝送技術が適用される電力伝送回路のうち、歯車を介して電力を伝送させる場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the case where electric power is transmitted through a gear among the electric power transmission circuits to which an electric field coupling electric power transmission technique is applied. ラックギヤ及びピニオンギヤに対し、導電性カバーを被せた場合に形成される接合容量を示す図である。It is a figure which shows the joint capacity formed when a conductive cover is put on a rack gear and a pinion gear. タイミングベルトの内部に、金属製のメッシュで構成されたメッシュ電極と導電線とを組込むことにより、電界結合技術で電力伝送及び通信を実現させた場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the case where the electric power transmission and communication are realized by the electric field coupling technology by incorporating the mesh electrode made of the metal mesh and the conductive wire inside the timing belt. タイミングベルトとプーリーとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship between a timing belt and a pulley. フランジを備えるプーリーにタイミングベルトを噛合させた場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the case where the timing belt is meshed with the pulley provided with the flange. タイミングベルト及びプーリーを2組用いて、送電又は通信を行わせた場合の構成を示すイメージ図である。It is an image diagram which shows the structure in the case where the power transmission or communication is performed using two sets of timing belts and pulleys. 本発明の電力供給システムをリニア駆動システムに適用させた場合の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure when the power supply system of this invention is applied to a linear drive system. 本発明の電力供給システムを、曲線部を有するリニア駆動システムに適用させた場合の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure when the power supply system of this invention is applied to the linear drive system which has a curved part. 本発明の電力供給システムを、曲線部を有するリニア駆動システムに適用させるために、2条のラックギヤとデファレンシャルギヤとを用いた場合の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure in the case of using 2 rack gears and a differential gear in order to apply the power supply system of this invention to a linear drive system which has a curved part. 本発明の電力供給システムを、従来技術である多方向駆動装置に適用させた場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the case where the power supply system of this invention is applied to the multi-directional drive device which is a prior art. 図13の多方向駆動装置に対し本発明の電力供給システムを適用させた場合の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure when the power supply system of this invention is applied to the multi-directional drive device of FIG. 高周波検知スイッチを用いた一例を示す図である。It is a figure which shows an example which used the high frequency detection switch. 高周波検知スイッチを用いた電力供給システムの例として、図15とは異なる例を示す断面構成図である。As an example of a power supply system using a high frequency detection switch, it is a cross-sectional configuration diagram showing an example different from FIG. 光検知スイッチを用いた電力供給システムの例を示す断面構成図である。It is sectional drawing which shows the example of the power supply system using the light detection switch.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、電界結合電力伝送技術を適用した電力伝送回路において、対向する電極対によって接合容量Ccが形成されていることを示す回路図である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing that a junction capacitance Cc is formed by opposing electrode pairs in a power transmission circuit to which an electric field coupling power transmission technique is applied.

図1に示すように、電界結合電力伝送技術を適用した電力伝送回路は、送電部1と受電部2とを備える。
ここで、電界結合電力伝送技術とは、対向する金属板からなる電極対によって接合容量Ccが形成された状態で、高周波電流を流すことにより非接触の電力電送を実現する技術である。
即ち、交流電源Vfからの電力を送電する送電部1の末端に金属板の送電電極12と、当該電力を受電して負荷Rに供給する受電部2の先端に金属板の受電電極22とを対向させて配置することにより接合容量Ccが形成され、電界結合電力電送技術が実現される。
As shown in FIG. 1, a power transmission circuit to which an electric field-coupled power transmission technique is applied includes a power transmission unit 1 and a power reception unit 2.
Here, the electric field-coupled power transmission technique is a technique for realizing non-contact power transmission by passing a high-frequency current in a state where a junction capacitance Cc is formed by a pair of electrodes made of opposing metal plates.
That is, a metal plate transmission electrode 12 is attached to the end of the transmission unit 1 that transmits electric power from the AC power source Vf, and a metal plate power receiving electrode 22 is attached to the tip of the power receiving unit 2 that receives the electric power and supplies the electric power to the load R. By arranging them facing each other, a junction capacitance Cc is formed, and an electric field coupling power transmission technique is realized.

送電部1は、並列共振回路11と、送電電極12と、トランスT1とを備える。送電部1には交流電源Vfが接続されるため、送電部1はここから電力の供給を受けることができる。
並列共振回路11は、コンデンサC1とコイルL2とを備える。並列共振回路11にはトランスT1を介して交流電源Vfが接続される。即ち、コンデンサC1とコイルL2とが相互に並列に接続されることによって並列共振回路11が構成される。
また、コイルL1が一次側巻線として採用され、コイルL2が二次側巻線として採用されることによってトランスT1が構成される。
ここで、コイルL1の巻線数とコイルL2の巻線数との比率は、1:nとなる。このため、一次側の電圧、即ち交流電源Vfの電圧は、トランスT1においてn倍に昇圧されて並列共振回路11に印加されることになる。
また、並列共振回路11の両端には、送電電極12が接続される。
The power transmission unit 1 includes a parallel resonance circuit 11, a power transmission electrode 12, and a transformer T1. Since the AC power supply Vf is connected to the power transmission unit 1, the power transmission unit 1 can receive power from here.
The parallel resonant circuit 11 includes a capacitor C1 and a coil L2. An AC power supply Vf is connected to the parallel resonant circuit 11 via a transformer T1. That is, the parallel resonance circuit 11 is configured by connecting the capacitor C1 and the coil L2 in parallel with each other.
Further, the transformer T1 is configured by adopting the coil L1 as the primary winding and the coil L2 as the secondary winding.
Here, the ratio of the number of windings of the coil L1 to the number of windings of the coil L2 is 1: n. Therefore, the voltage on the primary side, that is, the voltage of the AC power supply Vf is boosted n times in the transformer T1 and applied to the parallel resonant circuit 11.
Further, power transmission electrodes 12 are connected to both ends of the parallel resonance circuit 11.

受電部2は、並列共振回路21と、受電電極22と、トランスT2とを備える。
並列共振回路21は、コンデンサC2とコイルL3とを備える。並列共振回路21には受電部2の受電電極22が接続される。即ち、コンデンサC2とコイルL3とが相互に並列に接続されることによって並列共振回路21が構成される。
また、コイルL3が一次側巻線として採用され、コイルL4が二次側巻線として採用されることによってトランスT2が構成される。
ここで、コイルL3の巻線数とコイルL4の巻線数との比率は、n:1となる。このため、一次側の電圧、即ち受電部2で受信されて並列共振回路21に印加された電圧は、トランスT2において1/n倍に降圧されて、負荷Rに印加されることになる。
以上のような構成によって電界結合電力伝送技術が実現される。
The power receiving unit 2 includes a parallel resonant circuit 21, a power receiving electrode 22, and a transformer T2.
The parallel resonant circuit 21 includes a capacitor C2 and a coil L3. The power receiving electrode 22 of the power receiving unit 2 is connected to the parallel resonant circuit 21. That is, the parallel resonance circuit 21 is configured by connecting the capacitor C2 and the coil L3 in parallel with each other.
Further, the transformer T2 is configured by adopting the coil L3 as the primary winding and the coil L4 as the secondary winding.
Here, the ratio of the number of windings of the coil L3 to the number of windings of the coil L4 is n: 1. Therefore, the voltage on the primary side, that is, the voltage received by the power receiving unit 2 and applied to the parallel resonant circuit 21, is stepped down by 1 / n times in the transformer T2 and applied to the load R.
The electric field coupled power transmission technology is realized by the above configuration.

次に、電極となる金属の接合界面における電力伝送について説明する。
図2は、電極となる金属間の各種状況毎の送電の様子を示すイメージ図と、各種状況毎の等価回路図である。
図2Aは、剛体の金属を電極として対向させ、直流電流を流した場合の様子を示すイメージ図と等価回路図である。
機械要素に用いられる歯車は、通常は剛体の金属であるのが一般的である。このように、歯車が剛体の金属で構成される場合には、図2Aに示すように、歯車を精密研磨したとしても、歯車同士が噛合する部分が点接触している。このため、回路に直流電流を流すと、点接触している部分に破線矢印で示す導電電流が集中する。このため、点接触の部分が加熱し、金属原子がマイグレーションしたり、酸化したりしてしまう。さらに、加熱により、点接触の部分が溶着し、移動によって表面が損傷してしまうこともある。
Next, power transmission at the junction interface of the metal to be the electrode will be described.
FIG. 2 is an image diagram showing a state of power transmission between various situations between the metals used as electrodes, and an equivalent circuit diagram for each situation.
FIG. 2A is an image diagram and an equivalent circuit diagram showing a state in which a rigid metal is opposed as an electrode and a direct current is applied.
Gears used in machine elements are generally made of rigid metal. As described above, when the gear is made of a rigid metal, as shown in FIG. 2A, even if the gear is precision-polished, the portions where the gears mesh with each other are in point contact. Therefore, when a direct current is passed through the circuit, the conductive current indicated by the broken line arrow is concentrated on the portion in point contact. Therefore, the point contact portion is heated, and the metal atom migrates or oxidizes. Further, heating may weld the point-contacted portion, and the movement may damage the surface.

しかし、図2Bに示すように、回路に高周波電流を流した場合には、破線矢印で示す導電電流に対し、実線矢印で示す変異電流の割合が大きくなる。特に、点接触の部分の周辺は、極めて金属間の距離が短くなるため接合容量が増大し、変異電流が大きくなる。このため、点接触の部分に電流が集中しなくなる。
また、図2Cに示すように、金属の界面に絶縁層IとしてDLC(Diamond Like Carbon)や硬質アルマイト層等をコーティングすることにより、導電電流を遮断し、実線矢印で示す変位電流のみにすることができる。この状態では、等価回路はキャパシタンスのみとなる。DLCは、エンジンのシリンダーとピストンのコーティングに用いたとしても、すべり性を改善させる等の効果があるため、過酷な環境の下での使用に対する耐性を有している。また、DLCは、ラックギヤとピニオンギヤ等の歯車系に使用したとしても、極めて過酷な条件の下での使用でない限り、ある程度の耐性を有する。
However, as shown in FIG. 2B, when a high-frequency current is passed through the circuit, the ratio of the mutated current indicated by the solid line arrow to the conductive current indicated by the broken line arrow becomes large. In particular, in the vicinity of the point contact portion, the distance between the metals becomes extremely short, so that the junction capacitance increases and the mutation current increases. Therefore, the current does not concentrate on the point contact portion.
Further, as shown in FIG. 2C, the conductive current is cut off by coating the metal interface with DLC (Diamond Like Carbon), a hard alumite layer, or the like as the insulating layer I so that only the displacement current indicated by the solid line arrow is used. Can be done. In this state, the equivalent circuit has only capacitance. Even if DLC is used for coating the cylinder and piston of an engine, it has an effect of improving slipperiness and the like, and therefore has resistance to use in a harsh environment. Further, even if DLC is used for a gear system such as a rack gear and a pinion gear, it has a certain degree of resistance unless it is used under extremely harsh conditions.

また、図2Dに示すように、最悪の場合、凸部の絶縁層が削られ、金属が顔を出すことがある。この場合であっても、金属接点の周りは絶縁層Iが残る。このとき、絶縁層として採用されている素材がDLCであっても、あるいは硬質アルマイトであっても、誘電率は空気よりも高くなるため、接合容量が大きくなり、破線矢印で示す導電電流よりも実線矢印で示す変位電流が支配的となる。図2Dの例では、一方の金属にのみ絶縁層Iがコーティングされているが、他方の面にも絶縁層Iをコーティングすると、電極同士が動いている場合には、金属接点が対向する割合は極めて低くなる。この点について、DLCは、DLC同士の摺動性が高いため、対向する金属の両方に絶縁層Iをコーティングすることができる。 Further, as shown in FIG. 2D, in the worst case, the insulating layer of the convex portion may be scraped off and the metal may appear. Even in this case, the insulating layer I remains around the metal contacts. At this time, even if the material used as the insulating layer is DLC or hard alumite, the dielectric constant is higher than that of air, so that the bonding capacitance is larger than the conductive current indicated by the broken line arrow. The displacement current indicated by the solid arrow is dominant. In the example of FIG. 2D, the insulating layer I is coated only on one metal, but when the insulating layer I is also coated on the other surface, when the electrodes are moving, the ratio of the metal contacts facing each other is Extremely low. In this regard, since the DLC has high slidability between the DLCs, both the opposing metals can be coated with the insulating layer I.

以上のような条件の下、噛み合う歯車同士が接する面に絶縁層IとしてDLC膜をコーティングすることにより電力伝送機能を持たせる手法を検討する。
図3は、噛合する歯車の間に蓄えられる電界エネルギーの様子を示す図である。
Under the above conditions, a method of providing a power transmission function by coating a DLC film as an insulating layer I on the surface where the meshing gears are in contact with each other will be examined.
FIG. 3 is a diagram showing the state of the electric field energy stored between the meshing gears.

歯車が噛み合う場合、必ず接点において力が伝達される。そのため、図3Aに示すように、ラックギヤ31と、これと噛合するピニオンギヤ41とのいずれの表面に対しても絶縁層Iをコーティングした場合には、ラックギヤ31とピニオンギヤ41とが噛合する付近の部分では弱電界エリアE1が発生する。また、図3Bに示すように、ラックギヤ31とピニオンギヤ41とが噛合する部分では、両者は極めて近接した状態となるため、強電界エリアE2が発生する。さらに、ラックギヤ31及びピニオンギヤ41は、いずれも歯車であるため、夫々の端部は、歯車の歯として互いに噛み合った状態となる。このため、ラックギヤ31とピニオンギヤ41とが接触する部分の面積は広くなり、この部分において接合容量を広く形成させることができる。 Whenever the gears mesh, the force is transmitted at the contacts. Therefore, as shown in FIG. 3A, when the insulating layer I is coated on both the surfaces of the rack gear 31 and the pinion gear 41 that meshes with the rack gear 31, the portion near where the rack gear 31 and the pinion gear 41 mesh with each other. Then, a weak electric field area E1 is generated. Further, as shown in FIG. 3B, in the portion where the rack gear 31 and the pinion gear 41 mesh with each other, the two are in an extremely close state, so that a strong electric field area E2 is generated. Further, since the rack gear 31 and the pinion gear 41 are both gears, their respective ends are in a state of being meshed with each other as gear teeth. Therefore, the area of the portion where the rack gear 31 and the pinion gear 41 come into contact with each other becomes large, and the joint capacitance can be formed widely in this portion.

次に、歯車を介して電力が送電される様子について説明する。
図4は、電界結合電力伝送技術が適用される電力伝送回路のうち、歯車を介して電力を伝送させる場合の例を示す図である。
Next, a state in which electric power is transmitted via gears will be described.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a power transmission circuit to which the electric field coupling power transmission technique is applied in which power is transmitted via gears.

図4Aに示すように、ラックギヤ31に接続された高周波電源Vfから出力された電力は、ピニオンギヤ41を介して、軸受51に接続された負荷Rに供給される。この場合、ピニオンギヤ41の駆動によって搬送される搬送体上に負荷が配置されることになるため、図4Bに示すように、接合容量Ccがギヤ部3に形成され、また接合容量Crが軸受部4に形成され、直列接続となる。このとき、軸受部4側をスリップリング(図示なし)に置き換えることにより、接合容量Crを1か所に形成させることができる。ただし、この場合、回転側のスリップリングと固定側のブラシとの接触部において電力損耗等の問題が生じるため接合容量は小さくなってしまう。 As shown in FIG. 4A, the electric power output from the high frequency power supply Vf connected to the rack gear 31 is supplied to the load R connected to the bearing 51 via the pinion gear 41. In this case, since the load is arranged on the carrier body conveyed by the drive of the pinion gear 41, the joint capacitance Cc is formed in the gear portion 3 and the junction capacitance Cr is the bearing portion as shown in FIG. 4B. It is formed in 4 and is connected in series. At this time, by replacing the bearing portion 4 side with a slip ring (not shown), the junction capacitance Cr can be formed in one place. However, in this case, the joint capacity becomes small because problems such as power wear occur at the contact portion between the slip ring on the rotating side and the brush on the fixed side.

次に、ラックギヤ31及びピニオンギヤ41に対し、導電性カバー43を被せた場合について説明する。
図5は、ラックギヤ31及びピニオンギヤ41に対し、導電性カバー43を被せた場合に形成される接合容量を示す図である。
Next, a case where the rack gear 31 and the pinion gear 41 are covered with the conductive cover 43 will be described.
FIG. 5 is a diagram showing the joint capacitance formed when the rack gear 31 and the pinion gear 41 are covered with the conductive cover 43.

図5Aは、ラックギヤ31及びピニオンギヤ41に対し、導電性カバー43を被せた場合の様子を、ラックギヤ31の側面側から見た断面図である。
図5Bは、ラックギヤ31及びピニオンギヤ41に対し、導電性カバー43を被せた場合の様子を、ラックギヤ31の長手方向から見た断面図である。
FIG. 5A is a cross-sectional view of the rack gear 31 and the pinion gear 41 when the conductive cover 43 is covered with the rack gear 31 as viewed from the side surface side of the rack gear 31.
FIG. 5B is a cross-sectional view of the rack gear 31 and the pinion gear 41 when the conductive cover 43 is covered with the rack gear 31 as viewed from the longitudinal direction of the rack gear 31.

図5Aに示すように、ラックギヤ31及びピニオンギヤ41を囲むように導電性カバー43を被せることにより、導電性カバー43は、ラックギヤ31とピニオンギヤ41との間で形成される接合容量Cc1と、ラックギヤ31と自身との間で形成される接合容量Cc2と、ピニオンギヤ41と自身との間で形成される接合容量Cc3とを統合する。また、図5Bに示すように、導電性カバー43は、回転軸52と自身との間で形成される接合容量Cc4との間で形成される接合容量Cc4についても統合する。このように、導電性カバー43は、接合容量を増大させることができる。 As shown in FIG. 5A, by covering the conductive cover 43 so as to surround the rack gear 31 and the pinion gear 41, the conductive cover 43 has a joint capacitance Cc1 formed between the rack gear 31 and the pinion gear 41 and the rack gear 31. The joint capacitance Cc2 formed between the pinion gear 41 and itself and the junction capacitance Cc3 formed between the pinion gear 41 and itself are integrated. Further, as shown in FIG. 5B, the conductive cover 43 also integrates the bonding capacitance Cc4 formed between the rotating shaft 52 and the bonding capacitance Cc4 formed between the rotating shaft 52 and itself. In this way, the conductive cover 43 can increase the bonding capacitance.

さらに、導電性カバー43は、ラックギヤ31及びピニオンギヤ41を物理的に囲むように配置されるため、接合容量Cc1乃至Cc3で発生する電磁エネルギー(図示なし)の外部への放射量を低減させるための壁としても機能する。
また、導電性カバー43は、自身が負荷R(図4参照)に電力送電するための受電電極としても機能する。
また、ピニオンギヤ41を複数配置させたうえで、導電性カバー43でラックギヤ31及び複数のピニオンギヤ41全体をカバーすることにより、接合容量をさらに増大させることができる。なお、この場合、複数配置されるピニオンギヤ41は、必ずしも駆動系と連接している必要はない。
Further, since the conductive cover 43 is arranged so as to physically surround the rack gear 31 and the pinion gear 41, it is possible to reduce the amount of electromagnetic energy (not shown) radiated to the outside generated by the junction capacitances Cc1 to Cc3. It also functions as a wall.
The conductive cover 43 also functions as a power receiving electrode for transmitting power to the load R (see FIG. 4).
Further, the joint capacity can be further increased by arranging a plurality of pinion gears 41 and then covering the entire rack gear 31 and the plurality of pinion gears 41 with the conductive cover 43. In this case, the plurality of pinion gears 41 arranged are not necessarily connected to the drive system.

また、図4及び図5では、ラックギヤ31に高周波電源Vfが接続され、ピニオンギヤ41に軸受51を介して負荷Rが接続される構成となっているが、この構成に限定されない。ピニオンギヤ41に軸受51を介して高周波電源Vfが接続され、ラックギヤ31に負荷Rが接続される構成としてもよい。つまり、ラックギヤ31側からピニオンギヤ41側に電力を送電する構成としてもよいし、ピニオンギヤ41側からラックギヤ31側に電力を送電する構成とすることができる。 Further, in FIGS. 4 and 5, the high frequency power supply Vf is connected to the rack gear 31, and the load R is connected to the pinion gear 41 via the bearing 51, but the configuration is not limited to this. A high-frequency power supply Vf may be connected to the pinion gear 41 via a bearing 51, and a load R may be connected to the rack gear 31. That is, the electric power may be transmitted from the rack gear 31 side to the pinion gear 41 side, or the electric power may be transmitted from the pinion gear 41 side to the rack gear 31 side.

また、図4及び図5では、歯車間における電力伝送の例として、ラックギヤ31とピニオンギヤ41との間の電力の伝送を例に挙げて説明してきたが、この例に限定されない。例えば、複数の平歯車(スパーギヤ)の組み合わせであってもよい。この場合、平歯車の歯が対向する面で形成される接合容量や、複数の平歯車全体を覆った導電性カバーと平歯車との間に形成される接合容量を電力の伝送に利用することができる。また、ウオームギア、ハイボイドギヤ、ウォームラックギヤ(加茂精工株式会社製)、ベベルギヤ、笠羽歯車等、他のあらゆる種類の歯車に対しても本発明の電力供給システムを適用することができる。
さらに、本発明の電力供給システムは、チェーンを接続した歯車、導電性のメッシュを内蔵するベルトを用いたものにも適用することができる。また、導電性繊維が織り込まれたベルトクローラ(加茂精工株式会社製)を用いて、接合容量を増大させることもできる。
Further, in FIGS. 4 and 5, as an example of electric power transmission between gears, the transmission of electric power between the rack gear 31 and the pinion gear 41 has been described as an example, but the present invention is not limited to this example. For example, it may be a combination of a plurality of spur gears. In this case, the joint capacity formed on the surfaces of the spur gear teeth facing each other and the joint capacity formed between the conductive cover covering the entire spur gear and the spur gear should be used for electric power transmission. Can be done. Further, the power supply system of the present invention can be applied to all other types of gears such as worm gears, high void gears, worm rack gears (manufactured by Kamo Seiko Co., Ltd.), bevel gears, and cap feather gears.
Further, the power supply system of the present invention can also be applied to a system using a gear having a chain connected and a belt having a conductive mesh built therein. Further, a belt crawler (manufactured by Kamo Seiko Co., Ltd.) woven with conductive fibers can be used to increase the bonding capacity.

図6は、タイミングベルト32の内部に、金属製のメッシュで構成されたメッシュ電極303と導電線304とを組込むことにより、電界結合技術で電力伝送及び通信を実現させた場合の例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an example in which power transmission and communication are realized by electric field coupling technology by incorporating a mesh electrode 303 made of a metal mesh and a conductive wire 304 inside the timing belt 32. Is.

図6に示すように、タイミングベルト32は、後述の図7で示すプーリー42に噛合させるための凹凸部を有する弾性体301からなるベルトである。なお、弾性体301の材質は特に限定されないが、例えばクロロプレンゴム等を採用することができる。
弾性体301の凹凸部の表面は、歯布302で被覆されており、弾性体301の凹凸部の内部には、歯布302の近傍にメッシュ電極303が弾性体301と絡み合った状態で組み込まれている。なお、メッシュ電極303を弾性体301の中に組み込まずに歯布302と一体化させる構成としてもよい。
As shown in FIG. 6, the timing belt 32 is a belt made of an elastic body 301 having an uneven portion for engaging with the pulley 42 shown in FIG. 7 described later. The material of the elastic body 301 is not particularly limited, but for example, chloroprene rubber or the like can be adopted.
The surface of the concavo-convex portion of the elastic body 301 is covered with the tooth cloth 302, and the mesh electrode 303 is incorporated in the vicinity of the concavo-convex portion of the elastic body 301 in a state of being entangled with the elastic body 301. ing. The mesh electrode 303 may be integrated with the tooth cloth 302 without being incorporated into the elastic body 301.

また、弾性体301の内部には、導電線304、及び抗張体305も組み込まれている。導電線304は、曲げ性に強い材質で構成されている。なお、導電線304は、複数の導体をより合わせたより線であってもよい。抗張体305は、タイミングベルト32の長手方向への伸びに対する十分な抵抗を与えることのできる部材で構成される。抗張体305には、スチールケーブル等、比較的伸びの小さい材質で構成された部材を採用することができる。なお、導電線304を抗張体305としての機能させることもできる。 Further, a conductive wire 304 and a tension body 305 are also incorporated inside the elastic body 301. The conductive wire 304 is made of a material having strong bendability. The conductive wire 304 may be a stranded wire obtained by twisting a plurality of conductors. The tension body 305 is composed of a member capable of providing sufficient resistance to the longitudinal extension of the timing belt 32. For the tension body 305, a member made of a material having a relatively small elongation, such as a steel cable, can be adopted. The conductive wire 304 can also function as the tension body 305.

メッシュ電極303と導電線304とは、コンタクト部306において、接触又は容量結合によって導通が取られている。ここで、メッシュ電極303の重要な役割は、導電線304と導通を取ること、及び後述の図7に示すプーリー42との間で接合容量を形成させることである。このため、メッシュ電極303は、必ずしも連続体である必要はないが、弾性体301と絡み合うことにより弾性体301を補強させる効果を有するため、連続体である方が弾性体301を補強させる効果が高くなる。
また、図6では、1本のタイミングベルト32に、1条のメッシュ電極303が配置されているが、タイミングベルト32に配置されるメッシュ電極303は1条に限定されず、複数条配置させてもよい。なお、複数条のメッシュ電極303を配置させた場合には、各条のメッシュ電極303毎に独立した導電線304を用意する必要がある。特に、電界結合技術によって通信を実現させる場合には、特性インピーダンスが考慮された平行2条のメッシュ電極303で構成させてもよい。
The mesh electrode 303 and the conductive wire 304 are conductive at the contact portion 306 by contact or capacitive coupling. Here, the important role of the mesh electrode 303 is to establish conduction between the conductive wire 304 and the pulley 42 shown in FIG. 7, which will be described later, to form a junction capacitance. Therefore, the mesh electrode 303 does not necessarily have to be a continuous body, but since it has the effect of reinforcing the elastic body 301 by being entangled with the elastic body 301, the continuous body has the effect of reinforcing the elastic body 301. It gets higher.
Further, in FIG. 6, one mesh electrode 303 is arranged on one timing belt 32, but the mesh electrode 303 arranged on the timing belt 32 is not limited to one, and a plurality of mesh electrodes 303 are arranged. May be good. When a plurality of mesh electrodes 303 are arranged, it is necessary to prepare independent conductive wires 304 for each mesh electrode 303. In particular, when communication is realized by the electric field coupling technique, the mesh electrodes 303 may be composed of two parallel threads in consideration of the characteristic impedance.

図7は、図6のタイミングベルト32とプーリー42との位置関係を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing the positional relationship between the timing belt 32 and the pulley 42 of FIG.

図7に示すように、タイミングベルト32とプーリー42とを噛合させると、その接触部位の面積は、図4及び図5に示す歯車同士の接触部位の面積に比べて広くなっている。即ち、タイミングベルト32とプーリー42とを接触させる場合には、チェーンと歯車とを接触させる場合と同様に、プーリー42の外周の約半分以上の部位で接触しているため、接合容量を増大させるには好適である。さらに、タイミングベルト32とプーリー42とは強く密着しているため、この性質も接合容量を増大させるために好適となる。
また、タイミングベルト32とプーリー42とを接触させる場合には、チェーンと歯車との場合とは異なり、奥行き(ベルト幅)を長くとることも可能である。このため、接合容量をさらに増大させることもできる。
As shown in FIG. 7, when the timing belt 32 and the pulley 42 are meshed with each other, the area of the contact portion thereof is larger than the area of the contact portion between the gears shown in FIGS. 4 and 5. That is, when the timing belt 32 and the pulley 42 are brought into contact with each other, the joining capacity is increased because they are in contact with each other at a portion of about half or more of the outer circumference of the pulley 42, as in the case of contacting the chain and the gear. Is suitable for. Further, since the timing belt 32 and the pulley 42 are in close contact with each other, this property is also suitable for increasing the joint capacitance.
Further, when the timing belt 32 and the pulley 42 are brought into contact with each other, the depth (belt width) can be increased, unlike the case of the chain and the gear. Therefore, the bonding capacity can be further increased.

また、タイミングベルト32とプーリー42とを接触させる場合には、プーリー42にフランジ(つば)43を付すこともできる。
図8は、フランジを備えるプーリー42にタイミングベルト32を噛合させた場合の例を示す図である。
Further, when the timing belt 32 and the pulley 42 are brought into contact with each other, a flange (flange) 43 may be attached to the pulley 42.
FIG. 8 is a diagram showing an example in which the timing belt 32 is meshed with the pulley 42 provided with the flange.

図8に示すように、フランジ50を備えるプーリーにタイミングベルト32を噛合させると、タイミングベルト32の側面とフランジ50とが接触することになるため、接合容量をさらに増大させることができる。なお、この場合、タイミングベルト32に組み込まれた状態にあるメッシュ電極303(図示なし)は、フランジ50に接触することができるように、タイミングベルトの側面まで伸びた構成となっている。 As shown in FIG. 8, when the timing belt 32 is meshed with the pulley provided with the flange 50, the side surface of the timing belt 32 and the flange 50 come into contact with each other, so that the joining capacity can be further increased. In this case, the mesh electrode 303 (not shown) incorporated in the timing belt 32 has a configuration extending to the side surface of the timing belt so that it can come into contact with the flange 50.

次に、プーリー42を介してタイミングベルト32と回転軸52との間で送電又は通信が行われる際の構成について説明する。
図9は、図7及び図8のタイミングベルト32及びプーリー42を2組用いて、送電又は通信を行わせた場合の構成を示すイメージ図である。
Next, a configuration when power transmission or communication is performed between the timing belt 32 and the rotating shaft 52 via the pulley 42 will be described.
FIG. 9 is an image diagram showing a configuration when power transmission or communication is performed using two sets of the timing belt 32 and the pulley 42 of FIGS. 7 and 8.

図9Aは、回転軸52に固定させたプーリー42aにタイミングベルト32aを噛合させ、さらにその先に絶縁層Iを介してプーリー42b及びタイミングベルト32bを取り付けた場合の構成を示す断面図である。
図9Aに示すように、プーリー42a及びプーリー42bの夫々の両側面には、接触又は容量結合によって送電電極12が取り付けられている。送電電極12には高周波電源Vfが接続されている。この場合、タイミングベルト32a及び32bが受電電極22側となる。
このように、2組のタイミングベルト32(タイミングベルト32a及び32b)とプーリー42(プーリー42a及び42b)とを用いて、タイミングベルト32a及び32bの夫々に対して電力及び通信信号を流すことができる。
FIG. 9A is a cross-sectional view showing a configuration in which the timing belt 32a is meshed with the pulley 42a fixed to the rotating shaft 52, and the pulley 42b and the timing belt 32b are further attached to the pulley 42b via the insulating layer I.
As shown in FIG. 9A, power transmission electrodes 12 are attached to both side surfaces of the pulley 42a and the pulley 42b by contact or capacitive coupling. A high frequency power supply Vf is connected to the power transmission electrode 12. In this case, the timing belts 32a and 32b are on the power receiving electrode 22 side.
In this way, using the two sets of timing belts 32 (timing belts 32a and 32b) and the pulleys 42 (pulleys 42a and 42b), power and communication signals can be sent to each of the timing belts 32a and 32b. ..

図9Aでは、プーリー42a及びプーリー42bの夫々の両側面に送電電極12が取り付けられた場合の構成を示しているが、プーリー42a及びプーリー42bの夫々の両側面に送電電極12ではなく受電電極22を取り付けることもできる。
図9Bは、プーリー42a及びプーリー42bの夫々の両側面に、接触又は容量結合によって受電電極22が取り付けられた場合の構成を示している。この場合、タイミングベルト32a及び32bが送電側となる。この場合、受電側の負荷Rに対して電力及び通信信号を流すことができる。
FIG. 9A shows a configuration in which the power transmission electrodes 12 are attached to both side surfaces of the pulley 42a and the pulley 42b, but the power receiving electrodes 22 instead of the power transmission electrodes 12 are attached to both side surfaces of the pulley 42a and the pulley 42b. Can also be installed.
FIG. 9B shows a configuration in which the power receiving electrode 22 is attached to both side surfaces of the pulley 42a and the pulley 42b by contact or capacitive coupling. In this case, the timing belts 32a and 32b are on the power transmission side. In this case, power and communication signals can be sent to the load R on the power receiving side.

図9Cは、負荷Rが回転軸52上に存在するときの構成を示している。
この場合、図9Cに示すように、回転軸52として同軸状シャフトを採用し、外導体501にプーリー42aを固定し、内導体502にプーリー42bを固定する。これにより、回転軸52に対して電力及び通信信号を流すことができる。なお、電力及び通信信号の取出しは、回転軸52の外導体501に貫通口Hを開けることにより、外導体501及び内導体502間の電圧として電力及び通信信号を取り出すことができる。
図9Dは、複数条のタイミングベルト32にプロファイル61を取り付けた場合の構成を示す断面図である。この場合、プロファイル61に受電電極22を設けることによって、電界結合による受電機能及び通信機能を持たせることができる。例えば、プロファイル61に負荷Rとしてセンサを設けて、タイミングベルト32上の搬送体を検知できるようにしてもよい。なお、プロファイル61には、「はめぱっちん」(登録商標)等を採用することができる。
FIG. 9C shows a configuration when the load R is present on the rotating shaft 52.
In this case, as shown in FIG. 9C, a coaxial shaft is adopted as the rotating shaft 52, the pulley 42a is fixed to the outer conductor 501, and the pulley 42b is fixed to the inner conductor 502. As a result, electric power and communication signals can be passed through the rotating shaft 52. To take out the electric power and the communication signal, the electric power and the communication signal can be taken out as the voltage between the outer conductor 501 and the inner conductor 502 by opening the through hole H in the outer conductor 501 of the rotating shaft 52.
FIG. 9D is a cross-sectional view showing a configuration when the profile 61 is attached to the plurality of timing belts 32. In this case, by providing the power receiving electrode 22 in the profile 61, it is possible to provide a power receiving function and a communication function by electric field coupling. For example, a sensor may be provided on the profile 61 as a load R so that the conveyed body on the timing belt 32 can be detected. For the profile 61, "Hamepatchin" (registered trademark) or the like can be adopted.

次に、本発明の電力供給システムをリニア駆動システムに適用させた場合について説明する。
図10は、本発明の電力供給システムをリニア駆動システムに適用させた場合の構成を示す図である。
Next, a case where the power supply system of the present invention is applied to a linear drive system will be described.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration when the power supply system of the present invention is applied to a linear drive system.

本発明の電力供給システムをリニア駆動システムに適用させる場合には、2線ある電力伝送回路のうち、一方をラックギヤ31とし、他方をフェザータッチ電極23とすることによって、外部電極24に対し電力が送電される。
図10Aは、本発明の電力供給システムが適用されるリニア駆動システムを側面方向から見た断面図である。
図10Aに示すように、本発明の電力供給システムが適用されるリニア駆動システムでは、ピニオンギヤ41と噛合されるラックギヤ31と、外部電極24と、が絶縁層Iを挟むように配置されている。外部電極24の所定の部位には、高周波電源から出力された電力を入力するためのコネクタ71が配置されているが、コネクタ71の底部から延出した送電線76は、外部電極24に設けられた貫通孔と絶縁層Iを通ってラックギヤ31に接続されている。このため、高周波電源から出力された電力は、コネクタ71及び送電線76を介してラックギヤ31に入力される。
When the power supply system of the present invention is applied to a linear drive system, power is supplied to the external electrode 24 by using one of the two-wire power transmission circuits as the rack gear 31 and the other as the feather touch electrode 23. It will be transmitted.
FIG. 10A is a cross-sectional view of a linear drive system to which the power supply system of the present invention is applied as viewed from the side.
As shown in FIG. 10A, in the linear drive system to which the power supply system of the present invention is applied, the rack gear 31 meshed with the pinion gear 41 and the external electrode 24 are arranged so as to sandwich the insulating layer I. A connector 71 for inputting electric power output from a high-frequency power source is arranged at a predetermined portion of the external electrode 24, but a transmission line 76 extending from the bottom of the connector 71 is provided on the external electrode 24. It is connected to the rack gear 31 through the through hole and the insulating layer I. Therefore, the electric power output from the high-frequency power supply is input to the rack gear 31 via the connector 71 and the transmission line 76.

図10B及びCは、本発明の電力供給システムが適用されるリニア駆動システムを長手方向から見た断面図である。
図10B及びCに示すように、外部電極24は、底部に開口部を有する中空の略四角柱形状の部材で構成されている。なお、外部電極24の材質は特に限定されない。例えばアルミニウム製の押出材で構成させることができる。
外部電極24の内部は中空であるため、外部電極24の内部に、外部電極24の長手方向に任意に移動可能な移動体を配置させることができる。この移動体は、ピニオンギヤ41と、回転軸52と、滑り軸受53と、フェザータッチ電極23と、ボディ73と、ガイド輪74と、ANT(超低消費電力無線)部75とを備える。
また、外部電極24の内部側には、ラックギヤ31と、絶縁層Iと、通信線路Lとが配置されている。ラックギヤ31と外部電極24との間は、絶縁層Iを挟むことによって区切られている。また、通信線路Lは、外部電極24と、シールドメタル箔72とで囲まれている。これにより、電磁波放射が低減するため、距離減衰を小さくすることができる。
10B and 10C are cross-sectional views of a linear drive system to which the power supply system of the present invention is applied as viewed from the longitudinal direction.
As shown in FIGS. 10B and 10C, the external electrode 24 is composed of a hollow substantially quadrangular prism-shaped member having an opening at the bottom. The material of the external electrode 24 is not particularly limited. For example, it can be made of an extruded material made of aluminum.
Since the inside of the external electrode 24 is hollow, a moving body that can be arbitrarily moved in the longitudinal direction of the external electrode 24 can be arranged inside the external electrode 24. This mobile body includes a pinion gear 41, a rotating shaft 52, a slide bearing 53, a feather touch electrode 23, a body 73, a guide wheel 74, and an ANT (ultra-low power consumption wireless) unit 75.
Further, a rack gear 31, an insulating layer I, and a communication line L are arranged on the inner side of the external electrode 24. The rack gear 31 and the external electrode 24 are separated by sandwiching the insulating layer I. Further, the communication line L is surrounded by the external electrode 24 and the shield metal foil 72. As a result, electromagnetic wave radiation is reduced, so that distance attenuation can be reduced.

外部電極24の内部に配置された移動体では、2つの滑り軸受53によってピニオンギヤ41及び回転軸52が保持されている。これにより、受電電極としての滑り軸受53と、送電電極としてのラックギヤ31との間に接合容量が形成されるため、ラックギヤ31から取り出された電力は、滑り軸受53に送電される。なお、滑り軸受53には、バックメタルが付された多層型フランジ付きの滑り軸受が採用されている。
外部電極24の内部に配置された移動体は、ラックギヤ31の駆動に合わせて外部電極24の内部を移動する。このとき、4つのガイド輪74のうち2つが外部電極24の両側面の内壁と接し、残る2つが外部電極24の底面の内壁に接しているため、移動体はぶれることなく外部電極24の長手方向と略平行に移動することができる。
In the moving body arranged inside the external electrode 24, the pinion gear 41 and the rotating shaft 52 are held by two slide bearings 53. As a result, a junction capacitance is formed between the slide bearing 53 as the power receiving electrode and the rack gear 31 as the power transmission electrode, so that the electric power taken out from the rack gear 31 is transmitted to the slide bearing 53. As the slide bearing 53, a slide bearing with a multi-layer flange having a back metal is adopted.
The moving body arranged inside the external electrode 24 moves inside the external electrode 24 in accordance with the drive of the rack gear 31. At this time, since two of the four guide wheels 74 are in contact with the inner walls of both side surfaces of the outer electrode 24 and the remaining two are in contact with the inner wall of the bottom surface of the outer electrode 24, the moving body is not shaken and the length of the outer electrode 24 is long. It can move almost parallel to the direction.

このような構成を有するリニア駆動システムにおいて、滑り軸受53に送電された電力は、フェザータッチ電極23を介して外部電極24に送電される。具体的には、送電電極としての滑り軸受53と、受電電極としてのフェザータッチ電極23との間には接合容量が形成される。このため、滑り軸受53から送電された電力は、接合容量を介してフェザータッチ電極23に送電される。そして、フェザータッチ電極23に送電された電力は、フェザータッチ電極23と接触する外部電極24に送電される。これにより、小断面の搬送ラインを実現させることができる。 In the linear drive system having such a configuration, the electric power transmitted to the slide bearing 53 is transmitted to the external electrode 24 via the feather touch electrode 23. Specifically, a junction capacitance is formed between the slide bearing 53 as the power transmission electrode and the feather touch electrode 23 as the power reception electrode. Therefore, the electric power transmitted from the slide bearing 53 is transmitted to the feather touch electrode 23 via the junction capacitance. Then, the electric power transmitted to the feather touch electrode 23 is transmitted to the external electrode 24 in contact with the feather touch electrode 23. Thereby, a transfer line having a small cross section can be realized.

また、通信線路Lと、これを囲む外部電極24及びシールドメタル箔72との隙間にANT部75を挿入することにより、通信線路LとANT部75とが非接触の状態を維持させながら移動体を移動させることができる。このようにして、移動体側で通信線路Lを活用することもできる。
なお、通信線路Lには、LCX(漏洩同軸ケーブル)を採用することができる。LCXは、量産性があるため品質の一定化が保てるだけでなく、既存製品を利用できるため安価であるという長所がある。
Further, by inserting the ANT portion 75 into the gap between the communication line L and the external electrode 24 and the shield metal foil 72 surrounding the communication line L, the moving body is maintained in a non-contact state between the communication line L and the ANT portion 75. Can be moved. In this way, the communication line L can be utilized on the moving body side.
An LCX (leakage coaxial cable) can be used for the communication line L. LCX has the advantage that it is inexpensive because it can use existing products as well as being able to maintain constant quality due to its mass productivity.

また、本発明の電力供給システムが適用されるリニア駆動システムにおいては、ピニオンギヤ41の代わりにウォームラック型の駆動方式(特許第4531097号)を用いることができる。この場合、モーターを略線路方向に配置させることができるため、本発明の電力供給システムが適用されるリニア駆動システムの更なる小型化を実現させることができる。 Further, in the linear drive system to which the power supply system of the present invention is applied, a worm rack type drive system (Patent No. 4531097) can be used instead of the pinion gear 41. In this case, since the motors can be arranged substantially in the line direction, it is possible to realize further miniaturization of the linear drive system to which the power supply system of the present invention is applied.

次に、本発明の電力供給システムを、曲線部を有するリニア駆動システムに適用させた場合について説明する。
図11は、本発明の電力供給システムを、曲線部を有するリニア駆動システムに適用させた場合の構成を示す図である。
Next, a case where the power supply system of the present invention is applied to a linear drive system having a curved portion will be described.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration when the power supply system of the present invention is applied to a linear drive system having a curved portion.

図10では、外部電極24が直線であることを前提としているが、外部電極24が曲線部を有する場合がある。この場合、ラックギヤ31は、曲線部を通過する際に内周と外周との間で歯車の歯のピッチが異なってしまうという問題が生じる。
これに対しては、図11に示すように、カーブ用ピニオンギヤ44と、カーブ用ラックギヤ33とを併用させた手法を用いる。ここで、「カーブ用ピニオンギヤ」とは、歯車の歯(歯車板401)の微弱変位を許容するピニオンギヤのことをいう。また、「カーブ用ラックギヤ」とは、曲線部を有し、かつ、歯(凸部)の中心部に所定の膨らみを持たせたラックギヤのことをいう。
通常のピニオンギヤ41の場合、曲率半径の大きさに関わらず曲線部でカーブ用ラックギヤ33を用いる必要がある。しかし、カーブ用ピニオンギヤ44と、カーブ用ラックギヤ33とを併用させた場合には、曲線部の曲率半径が大きいときにだけカーブ用ラックギヤ33を用いるだけで済む。
In FIG. 10, it is assumed that the external electrode 24 is a straight line, but the external electrode 24 may have a curved portion. In this case, the rack gear 31 has a problem that the pitch of the gear teeth differs between the inner circumference and the outer circumference when passing through the curved portion.
For this, as shown in FIG. 11, a method in which the curve pinion gear 44 and the curve rack gear 33 are used in combination is used. Here, the "curve pinion gear" refers to a pinion gear that allows a weak displacement of the gear teeth (gear plate 401). Further, the "curve rack gear" refers to a rack gear having a curved portion and having a predetermined bulge at the center of the teeth (convex portion).
In the case of the normal pinion gear 41, it is necessary to use the curve rack gear 33 at the curved portion regardless of the size of the radius of curvature. However, when the curve pinion gear 44 and the curve rack gear 33 are used in combination, it is sufficient to use the curve rack gear 33 only when the radius of curvature of the curved portion is large.

図11Aは、カーブ用ピニオンギヤ44の構成を示す断面図である。
図11Aに示すように、カーブ用ピニオンギヤ44は、中央部から放射状に延出した複数の金属製の歯車板401を有し、隣接する歯車板401同士の隙間には弾性体402が充填されている。弾性体402の材質は特に限定されないが、弾性と耐圧縮性とを有し、金属に対して密着する材質で構成させると好適である。例えばシリコンゴムを採用することができる。
FIG. 11A is a cross-sectional view showing the configuration of the curve pinion gear 44.
As shown in FIG. 11A, the curve pinion gear 44 has a plurality of metal gear plates 401 extending radially from the central portion, and an elastic body 402 is filled in a gap between adjacent gear plates 401. There is. The material of the elastic body 402 is not particularly limited, but it is preferable to use a material that has elasticity and compression resistance and is in close contact with the metal. For example, silicon rubber can be adopted.

図11Bは、2つのボビン403がカーブ用ピニオンギヤ44を挟み込むように配置させた状態を示す図である。
ボビン403は、固定ネジ404によってカーブ用ピニオンギヤ44を挟み込むように固定されている。また、図示はしないが、歯車板401とボビン403との間に歯車板401の微小変位を許容する隙間があり、その隙間には弾性体402が充填されている。
このボビン403により、弾性体402をカーブ用ピニオンギヤ44の外側に出さないようにすることができる。
FIG. 11B is a diagram showing a state in which the two bobbins 403 are arranged so as to sandwich the curve pinion gear 44.
The bobbin 403 is fixed by a fixing screw 404 so as to sandwich the curve pinion gear 44. Further, although not shown, there is a gap between the gear plate 401 and the bobbin 403 that allows a minute displacement of the gear plate 401, and the gap is filled with an elastic body 402.
With this bobbin 403, the elastic body 402 can be prevented from coming out of the curve pinion gear 44.

図11C乃至Eは、カーブ用ラックギヤ33とカーブ用ピニオンギヤ44とが噛合される様子を示す図である。なお、図10E、D、Cの順で曲線部の曲率半径が小さくなっている。
図11Fは、直線上のラックギヤ31とカーブ用ピニオンギヤ44とが噛合される様子を示す図である。
カーブ用ピニオンギヤ44を備える移動体が直線駆動する場合には、図11Fに示すように、直線上のラックギヤ31のラックギヤ頭頂部310と歯車板401との接触点P(図示なし)は、移動体が直線移動する方向と略垂直に接触線Tとして分布される。なお、破線の矩形は、ラックギヤ31の谷部313を示している。
11C to 11E are views showing how the curve rack gear 33 and the curve pinion gear 44 are meshed with each other. The radius of curvature of the curved portion decreases in the order of FIGS. 10E, D, and C.
FIG. 11F is a diagram showing how the rack gear 31 on a straight line and the pinion gear 44 for a curve are meshed with each other.
When a moving body including the curve pinion gear 44 is driven linearly, as shown in FIG. 11F, the contact point P (not shown) between the rack gear crown 310 and the gear plate 401 of the rack gear 31 on the straight line is the moving body. Is distributed as a contact line T substantially perpendicular to the direction of linear movement. The broken line rectangle indicates the valley portion 313 of the rack gear 31.

これに対して、カーブ用ピニオンギヤ44を備える移動体が曲線部上を駆動する場合には、図10E、D、Cの順で曲率半径を小さくしていくと、接触点Pの位置は次第に外側にずれて行き、歯車板401を変位させるモーメントが働く。しかし、カーブ用ラックギヤ33を用いているため、カーブ用ラックギヤ33の変位角θに対して、カーブ用ピニオンギヤ44の変位角はΦで済む。これにより、歯車板401の変位を小さく抑えることができるため、カーブ用ピニオンギヤ44の寿命を延ばすことができる。なお、破線の多角形は、カーブ用ラックギヤ33の谷部312を示している。
このように、カーブ用ラックギヤ33とカーブ用ピニオンギヤ44とを用いることにより、曲線部でもスムーズに移動体を駆動させることができる。なお、カーブ用ピニオンギヤ44は、歯車板401を多少変形(折り曲げ、湾曲等)させて製作することにより、カーブ用ラックギヤ33に対してバックラッシュの無いピニオンギヤとして利用することもできる。この場合、曲線部のある線路でも電力を送電することができる。
On the other hand, when the moving body provided with the curve pinion gear 44 drives on the curved portion, if the radius of curvature is reduced in the order of FIGS. 10E, D, and C, the position of the contact point P is gradually outside. A moment that displaces the gear plate 401 acts. However, since the curve rack gear 33 is used, the displacement angle of the curve pinion gear 44 can be Φ with respect to the displacement angle θ of the curve rack gear 33. As a result, the displacement of the gear plate 401 can be suppressed to a small value, so that the life of the curve pinion gear 44 can be extended. The polygonal shape of the broken line indicates the valley portion 312 of the rack gear 33 for the curve.
In this way, by using the curve rack gear 33 and the curve pinion gear 44, the moving body can be smoothly driven even in the curved portion. The curve pinion gear 44 can also be used as a pinion gear without backlash with respect to the curve rack gear 33 by manufacturing the gear plate 401 by slightly deforming (bending, bending, etc.) the gear plate 401. In this case, electric power can be transmitted even on a line having a curved portion.

次に、本発明の電力供給システムを、曲線部を有するリニア駆動システムに適用させるために、2条のラックギヤ31とデファレンシャルギヤ81とを用いた場合について説明する。
図12は、本発明の電力供給システムを、曲線部を有するリニア駆動システムに適用させるために、2条のラックギヤ31とデファレンシャルギヤ81とを用いた場合の構成を示す図である。
Next, in order to apply the power supply system of the present invention to a linear drive system having a curved portion, a case where two rack gears 31 and a differential gear 81 are used will be described.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration when two rack gears 31 and a differential gear 81 are used in order to apply the power supply system of the present invention to a linear drive system having a curved portion.

図12Aは、本発明の電力供給システムが適用されるリニア駆動システムを側面方向から見た断面図である。
図12Bは、本発明の電力供給システムが適用されるリニア駆動システムを長手方向から見た断面図である。
図12Bに示すように、外部電極24の内部に配置される移動体は、2つのピニオンギヤ41と、回転軸52と、滑り軸受53と、デファレンシャルギヤ81と、ベベルギヤ82とを備えている。また、図示はしないが、図10に示す移動体と同様に、ボディ73と、ガイド輪74と、ANT75とを備えている。
また、外部電極24の内部には、金属製の固定台83と、2条のラックギヤ84a及び84bと、絶縁層Iと、通信線路Lとが配置されている。ラックギヤ84aと外部電極24との間は、絶縁層Iを挟むことによって区切られている。また、ラックギヤ84bと外部電極24との間は、導電層としての金属製の固定台83を挟むことによって接続されている。通信線路Lは、図10に示す移動体と同様に、外部電極24と、シールドメタル箔72とで囲まれている。
FIG. 12A is a cross-sectional view of a linear drive system to which the power supply system of the present invention is applied as viewed from the side.
FIG. 12B is a sectional view of a linear drive system to which the power supply system of the present invention is applied as viewed from the longitudinal direction.
As shown in FIG. 12B, the moving body arranged inside the external electrode 24 includes two pinion gears 41, a rotating shaft 52, a slide bearing 53, a differential gear 81, and a bevel gear 82. Further, although not shown, the body 73, the guide wheel 74, and the ANT 75 are provided in the same manner as the moving body shown in FIG.
Further, inside the external electrode 24, a metal fixing base 83, two rack gears 84a and 84b, an insulating layer I, and a communication line L are arranged. The rack gear 84a and the external electrode 24 are separated by sandwiching the insulating layer I. Further, the rack gear 84b and the external electrode 24 are connected by sandwiching a metal fixing base 83 as a conductive layer. The communication line L is surrounded by the external electrode 24 and the shield metal foil 72, similarly to the moving body shown in FIG.

外部電極24の内部に配置された移動体では、2つのピニオンギヤ41及び回転軸52が、2つの滑り軸受53の夫々によって保持されている。なお、滑り軸受53には、バックメタルが付された多層型フランジ付きの滑り軸受が採用されている。
また、2つのピニオンギヤ41の間は、両軸間が絶縁されたデファレンシャルギヤ81で結合されている。これにより、曲線部においても、曲線部の内側と曲線部の外側との間の周長距離差を吸収させることができる。
In the moving body arranged inside the external electrode 24, the two pinion gears 41 and the rotating shaft 52 are held by the two slide bearings 53, respectively. As the slide bearing 53, a slide bearing with a multi-layer flange having a back metal is adopted.
Further, the two pinion gears 41 are coupled by a differential gear 81 in which both shafts are insulated. As a result, even in the curved portion, it is possible to absorb the difference in the peripheral length distance between the inside of the curved portion and the outside of the curved portion.

さらに、2条のラックギヤ84a及び84bを送電電極として用いることにより、フェザータッチ電極等の他の電極を用いることなく電力を送電させることができる。つまり、受電電極としての2つの滑り軸受53の夫々と、送電電極としての2条のラックギヤ84a及び84bとの夫々との間に接合容量が形成される。これにより、2条のラックギヤ84a及び84bとの夫々から取り出された電力を、2つの滑り軸受53の夫々に送電させることができる。 Further, by using the rack gears 84a and 84b of Article 2 as power transmission electrodes, electric power can be transmitted without using other electrodes such as feather touch electrodes. That is, a junction capacitance is formed between each of the two slide bearings 53 as the power receiving electrodes and the two rack gears 84a and 84b as the power transmission electrodes. As a result, the electric power extracted from each of the two rack gears 84a and 84b can be transmitted to each of the two slide bearings 53.

さらに、ベベルギヤ82を設けてデファレンシャルギヤ81を駆動させることにより、外部電極24の内側中央部かつ線路長手方向に対し略平行にモーターの軸を配置させることができるため、更なる小型化を図ることができる。なお、ベベルギヤ82に代えて、笠羽歯車、ウォームギヤ、ハイボイドギヤ等を用いることもできる。
なお、図12では、ラックギヤ84bの電位を外部電極24と同電位にしているが、2条のラックギヤ84a及び84bをいずれも外部電極24と絶縁し、平行する2線として動作させることもできる。即ち、導電層である金属の固定台83を絶縁層Iに置き換えて動作させることができる。
さらに、ピニオンギヤ41を、図11に示すカーブ用ピニオンギヤ44に置き換えることもできる。この場合には、歯車板401の変位量をさらに低減させることができる。
Further, by providing the bevel gear 82 and driving the differential gear 81, the shaft of the motor can be arranged at the inner center of the external electrode 24 and substantially parallel to the longitudinal direction of the line, so that further miniaturization can be achieved. Can be done. Instead of the bevel gear 82, a cap feather gear, a worm gear, a high void gear, or the like can also be used.
In FIG. 12, the potential of the rack gear 84b is set to the same potential as that of the external electrode 24, but both of the two rack gears 84a and 84b can be insulated from the external electrode 24 and operated as two parallel wires. That is, the metal fixing base 83, which is the conductive layer, can be replaced with the insulating layer I to operate.
Further, the pinion gear 41 can be replaced with the curve pinion gear 44 shown in FIG. In this case, the displacement amount of the gear plate 401 can be further reduced.

次に、本発明の電力供給システムを、従来技術である多方向駆動装置に適用させた場合について説明する。
図13は、本発明の電力供給システムを、従来技術である多方向駆動装置に適用させた場合の例を示す図である。
Next, a case where the power supply system of the present invention is applied to a conventional multi-directional drive device will be described.
FIG. 13 is a diagram showing an example when the power supply system of the present invention is applied to a multi-directional drive device according to a prior art.

歯車を多方向に駆動させる従来技術として、図13に示すような多方向駆動装置は既に開示されている(特開2011−196487号公報)。即ち、従来技術のみを用いたとしても、表面に複数の凸部を有する板状の被駆動体34上で平歯車45を多方向に移動させることは可能である。
しかしながら、従来技術では、平歯車45を介して駆動体側に電力を供給させるためには、電源ケーブルを常に引き回すか、電池によって駆動させる必要があるという問題点があった。
そこで、本発明の電力供給システムを従来技術に適用することにより、表面に複数の凸部(歯)を有する板状のラックギヤ31側からピニオンギヤ41を介して搬送体(駆動体)側に電力を給電することが可能となる。これにより、上記の問題を解決することができる。
なお、図13において、括弧なしの符号は、従来技術の被駆動体34及び平歯車45を示し、括弧付きの符号は、本発明の電力供給システムを構成するラックギヤ31及びピニオンギヤ41を示している。
As a conventional technique for driving gears in multiple directions, a multi-directional drive device as shown in FIG. 13 has already been disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-196487). That is, even if only the prior art is used, it is possible to move the spur gear 45 in multiple directions on the plate-shaped driven body 34 having a plurality of convex portions on the surface.
However, in the prior art, there is a problem that in order to supply electric power to the drive body side via the spur gear 45, it is necessary to always route the power cable or drive it by a battery.
Therefore, by applying the power supply system of the present invention to the prior art, power is supplied from the plate-shaped rack gear 31 side having a plurality of convex portions (teeth) on the surface to the transport body (drive body) side via the pinion gear 41. It becomes possible to supply power. Thereby, the above problem can be solved.
In FIG. 13, the reference numerals without parentheses indicate the driven body 34 and the spur gear 45 of the prior art, and the reference numerals with parentheses indicate the rack gear 31 and the pinion gear 41 constituting the power supply system of the present invention. ..

次に、図13の多方向駆動装置に対し本発明の電力供給システムを適用させた場合の一例について説明する。
図14は、図13の多方向駆動装置に対し本発明の電力供給システムを適用させた場合の構成を示す断面図である。
Next, an example in which the power supply system of the present invention is applied to the multi-directional drive device of FIG. 13 will be described.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration when the power supply system of the present invention is applied to the multi-directional drive device of FIG.

まず、送電電極側について説明する。
複数のギヤブロック311は、図13に示す板状のラックギヤ31を、全て同一形状の正方形になるように分割されたものであり、凸部(歯)のピッチは一定に維持されている。また、複数のギヤブロック311は、いずれも導電性を有し、隣接するギヤブロック311の間は絶縁されている。
また、図示はしないが、複数のギヤブロック311の夫々は、市松模様状に配置され、給電電源の極性が設定される。このとき、隣接するギヤブロック311は、給電電源の極性が異なるように設定されるため寄生容量Cpが発生するが、各ギヤブロック311間の総容量と共振させるようにインダクタンスが設置される。さらに、このインダクタンスに対しトランスから高周波電力が給電される。
以上のような回路構成となるため、所定の数のギヤブロック311の群を1単位として、この1単位毎に図14に示す回路と高周波電源Vfとを用意する必要がある。
First, the power transmission electrode side will be described.
The plurality of gear blocks 311 are obtained by dividing the plate-shaped rack gear 31 shown in FIG. 13 so as to form a square having the same shape, and the pitch of the convex portions (teeth) is maintained constant. Further, each of the plurality of gear blocks 311 has conductivity, and the adjacent gear blocks 311 are insulated from each other.
Although not shown, each of the plurality of gear blocks 311 is arranged in a checkered pattern, and the polarity of the power supply power supply is set. At this time, since the adjacent gear blocks 311 are set so that the polarities of the power feeding power supplies are different, a parasitic capacitance Cp is generated, but an inductance is installed so as to resonate with the total capacitance between the gear blocks 311. Further, high frequency power is supplied from the transformer to this inductance.
Since the circuit configuration is as described above, it is necessary to prepare a circuit shown in FIG. 14 and a high-frequency power supply Vf for each unit of a predetermined number of gear blocks 311 as one unit.

次に、受電電極側について説明する。
図14に示すように、複数のピニオンギヤ41が複数のギヤブロック311上に配置されており、ピニオンギヤ41とギヤブロック311とは互いに噛合する部位を有している。ピニオンギヤ41は回転軸52を有するが、複数のピニオンギヤ41全てにおいて駆動力を備える必要はなく、一部のピニオンギヤ41が駆動力を備えればよい。
複数のピニオンギヤ41の夫々には、図5に示す導電性カバー43が1つのピニオンギヤ41をカバーし、他の電導性カバー43とは絶縁された受電電極として配置されるが、説明の便宜上これを省略し、軸受51として示されている。
また、図示はしないが、各電極には方向の異なるダイオードが1ペアずつ取り付けられており、夫々が負荷部の異なる極性に接続されている。これにより、任意の場所で電力を受電することができる。
なお、ピニオンギヤ41が複数のギヤブロック311にまたがった場合には、接合容量Ccの大きな方に電流が流れるという問題が生じる。これに対しては、ギヤブロック311の間隔をピニオンギヤ41の歯1ピッチ分だけ空け、ここに絶縁層(図示なし)を設けることにより問題を解決することができる。なお、この場合、ギヤブロック311間の絶縁層として、絶縁体で構成された1つの歯車を設けてもよい。
Next, the power receiving electrode side will be described.
As shown in FIG. 14, a plurality of pinion gears 41 are arranged on the plurality of gear blocks 311, and the pinion gear 41 and the gear block 311 have a portion that meshes with each other. Although the pinion gear 41 has a rotating shaft 52, it is not necessary for all of the plurality of pinion gears 41 to have a driving force, and some pinion gears 41 may have a driving force.
A conductive cover 43 shown in FIG. 5 covers one pinion gear 41 and is arranged as a power receiving electrode insulated from the other conductive covers 43 in each of the plurality of pinion gears 41. For convenience of explanation, this is used. It is omitted and is shown as a bearing 51.
Further, although not shown, a pair of diodes having different directions are attached to each electrode, and each electrode is connected to different polarities of the load portion. As a result, electric power can be received at any place.
When the pinion gear 41 straddles a plurality of gear blocks 311, there arises a problem that a current flows to the larger joint capacitance Cc. To this end, the problem can be solved by providing an insulating layer (not shown) at intervals of the gear blocks 311 by one pitch of the teeth of the pinion gear 41. In this case, one gear made of an insulator may be provided as an insulating layer between the gear blocks 311.

次に、高周波検知スイッチを用いた電力供給システムの例について説明する。
図15は、高周波検知スイッチを用いた電力供給システムの例を示す断面構成図である。
Next, an example of a power supply system using a high-frequency detection switch will be described.
FIG. 15 is a cross-sectional configuration diagram showing an example of a power supply system using a high frequency detection switch.

図15には、高周波電源Vf1から出力される電力送電周波数を10MHz前後とし、受電電極側に設置された高周波信号源Vf2を10GHz前後とした場合に、搬送体のピニオンギヤ41が存在している直下から電力が送電される様子が示されている。
図15に示すように、送電電極は、図14のギヤブロック311よりも小さい複数のギヤブロック311に分離されて配列されている。
複数のギヤブロック311の夫々には、高周波信号源Vf2から出力される高周波信号を検知してスイッチ動作可能な素子(以下、「高周波検知スイッチ」と呼ぶ)SWが取り付けられている。ギヤブロック311は、通常時はアースに接続されているが、高周波検知スイッチSWが入ったときにのみ高周波電力を送電することができる。高周波検知スイッチSWの動力源は特に限定されないが、例えば直流電源配線の敷設、内蔵電池、蓄電させた高周波信号等の手法を採用することができる。
さらに、高周波検知スイッチ制御部Saは、図示はしないが、高周波信号のみが流れるようにフィルターを装着している。
また、高周波電源Vf1の電圧は、トランスを介してn倍に昇圧されてから分配され、負荷Rの前で1/n倍に降圧されて負荷Rに印加される。なお、電界結合は、電圧が高い方が有利であるため昇圧されている。
In FIG. 15, when the power transmission frequency output from the high frequency power supply Vf1 is around 10 MHz and the high frequency signal source Vf2 installed on the power receiving electrode side is around 10 GHz, the pinion gear 41 of the carrier exists directly below. It is shown that power is transmitted from.
As shown in FIG. 15, the power transmission electrodes are separated and arranged in a plurality of gear blocks 311 smaller than the gear block 311 in FIG.
Each of the plurality of gear blocks 311 is provided with an element (hereinafter, referred to as "high frequency detection switch") SW capable of detecting a high frequency signal output from the high frequency signal source Vf2 and operating the switch. The gear block 311 is normally connected to the ground, but high-frequency power can be transmitted only when the high-frequency detection switch SW is turned on. The power source of the high frequency detection switch SW is not particularly limited, but for example, a method such as laying a DC power supply wiring, a built-in battery, or a stored high frequency signal can be adopted.
Further, although not shown, the high frequency detection switch control unit Sa is equipped with a filter so that only high frequency signals flow.
Further, the voltage of the high frequency power supply Vf1 is boosted n times via a transformer and then distributed, then stepped down 1 / n times in front of the load R and applied to the load R. The electric field coupling is boosted because the higher the voltage, the more advantageous it is.

搬送体側は、駆動機能と受電機能とを有するピニオンギヤ41と、ピニオンギヤ41の周辺に配置された、センシング電極13と、移動電極14とで構成されている。
センシング電極13及び移動電極14は、いずれもギヤブロック311との接合容量が大きくなるように、ギヤブロック311に近接させて配置されている。
また、図15に示すように、受電回路においては、ピニオンギヤ41と、センシング電極13と、移動電極14とに対してのみ高周波信号が流れるようにチョークコイルLPIが設けられている。これにより、高周波電流が流れた際には、スイッチが入り電力伝送回路が形成される。
The transport body side is composed of a pinion gear 41 having a driving function and a power receiving function, a sensing electrode 13 arranged around the pinion gear 41, and a moving electrode 14.
Both the sensing electrode 13 and the moving electrode 14 are arranged close to the gear block 311 so that the bonding capacitance with the gear block 311 is large.
Further, as shown in FIG. 15, in the power receiving circuit, a choke coil LPI is provided so that a high frequency signal flows only to the pinion gear 41, the sensing electrode 13, and the moving electrode 14. As a result, when a high-frequency current flows, the switch is turned on to form a power transmission circuit.

次に、高周波検知スイッチを用いた電力供給システムの例として、図15とは異なる例について説明する。
図16は、高周波検知スイッチを用いた電力供給システムの例として、図15とは異なる例を示す断面構成図である。
Next, as an example of the power supply system using the high frequency detection switch, an example different from FIG. 15 will be described.
FIG. 16 is a cross-sectional configuration diagram showing an example different from that of FIG. 15 as an example of a power supply system using a high frequency detection switch.

図16に示す例は、図15に示す例と同様に高周波検知スイッチを用いたものである。しかし、ピニオンギヤ41の周囲に配置された受電電極の数は、図15に示す例では、センシング電極13と移動電極14との2つであるのに対し、図16に示す例では、移動電極14のみである。ただし、図16に示す例において、高周波検知スイッチは、軸受51の電流密度が移動電極14の電流密度に対して高くなることを利用したスレシホールド機能を備えている。このため、高周波電流の電流密度が大きい場合にスイッチが入り電力伝送回路が形成される。図16に示す例では、以上のような構成とすることによって回路を単純化させている。 The example shown in FIG. 16 uses a high frequency detection switch as in the example shown in FIG. However, the number of power receiving electrodes arranged around the pinion gear 41 is two, that is, the sensing electrode 13 and the moving electrode 14 in the example shown in FIG. 15, whereas in the example shown in FIG. 16, the moving electrode 14 is arranged. Only. However, in the example shown in FIG. 16, the high-frequency detection switch has a thread hold function utilizing the fact that the current density of the bearing 51 is higher than the current density of the moving electrode 14. Therefore, when the current density of the high-frequency current is high, the switch is turned on to form a power transmission circuit. In the example shown in FIG. 16, the circuit is simplified by the above configuration.

次に、光検知スイッチを用いた電力供給システムの例について説明する。
図17は、光検知スイッチを用いた電力供給システムの例を示す断面構成図である。
Next, an example of a power supply system using an optical detection switch will be described.
FIG. 17 is a cross-sectional configuration diagram showing an example of a power supply system using an optical detection switch.

図17に示す例では、図15及び図16に示す例で用いられた高周波検知スイッチの代わりに、光源91から出力された光を用いてスイッチを入れている。
図17に示すように、ギヤブロック311の中心部には、光を透過させるための開口部92が設けられており、その下に光検知スイッチ制御部Sbが配置されている。このような構成とすることにより、光源91から出力された光を受けたギヤブロック311においてのみ高周波電流のスイッチが入る。なお、光検知スイッチ制御部Sbの動作電源は特に限定されないが、例えば直流電源配線の敷設、内蔵電池、蓄電された光起電圧等の手法を採用することができる。
In the example shown in FIG. 17, instead of the high frequency detection switch used in the examples shown in FIGS. 15 and 16, the switch is turned on by using the light output from the light source 91.
As shown in FIG. 17, an opening 92 for transmitting light is provided in the central portion of the gear block 311, and a light detection switch control unit Sb is arranged below the opening 92. With such a configuration, the high frequency current is switched only in the gear block 311 that receives the light output from the light source 91. The operating power supply of the photodetector switch control unit Sb is not particularly limited, but for example, a method such as laying DC power supply wiring, a built-in battery, or a stored photovoltaic voltage can be adopted.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention. Is.

例えば、上述した実施形態では、電極対の非接触が前提とされているが、完全な非接触でなくとも絶縁物を介して接触し、電気的に近接状態を維持した場合には、十分な接合容量を確保することは可能である。即ち、電極対の一部が物理的に互いに接触したとしても電気的に絶縁されていれば、十分な電力を供給することができる。 For example, in the above-described embodiment, non-contact of the electrode pair is premised, but it is sufficient when the electrode pair is not completely non-contact but is contacted through an insulator and electrically maintained in close proximity. It is possible to secure the bonding capacity. That is, even if some of the electrode pairs are physically in contact with each other, sufficient power can be supplied as long as they are electrically insulated.

また、本発明の電力供給システムにおいて採用することができるスイッチは、図15乃至17で例示するスイッチに限定されない。例えば、機械的振動、機械的荷重、磁界等を検知可能なあらゆるスイッチを採用することができる。 Further, the switches that can be adopted in the power supply system of the present invention are not limited to the switches illustrated in FIGS. 15 to 17. For example, any switch capable of detecting mechanical vibration, mechanical load, magnetic field, etc. can be adopted.

また、本発明の電力供給システムの歯車部材は、当然ながら所定のモーター等の原動機に接続されており、歯車を用いたあらゆる機械要素に適用することができる。 Further, the gear member of the power supply system of the present invention is naturally connected to a prime mover such as a predetermined motor, and can be applied to any mechanical element using the gear.

以上まとめると、本発明が適用される電力供給システムは、次のような構成を取れば足り、各種各様な実施形態を取ることができる。
即ち、本発明が適用される電力供給システムは、
電界結合電力伝送技術を適用した電力供給システムであって、
所定の波長の交流電源からの電力を送電する送電部(例えば図4のラックギヤ31)と、
受電電極(図1の受電電極22)を有し、前記送電部のうち前記受電電極と対向する部位を送電電極(図1の送電電極12)として、当該送電電極と当該受電電極とにより形成される複数の接合容量を介して前記送電部から電力を受電して負荷に供給する受電部(図1の受電部2)と、
を備え、
前記受電電極は、導電体の歯車部材(例えば図4のピニオンギヤ41)で形成され、
前記送電部は、前記歯車部材の歯に対応する凹凸を有し、前記歯と噛合するように配置されている。
これにより、歯車を用いた機械要素に対し、歯車を介して電力を供給することができる。
Summarizing the above, the power supply system to which the present invention is applied suffices to have the following configuration, and various various embodiments can be taken.
That is, the power supply system to which the present invention is applied is
A power supply system that applies electric field-coupled power transmission technology.
A power transmission unit (for example, rack gear 31 in FIG. 4) that transmits power from an AC power source having a predetermined wavelength, and
It has a power receiving electrode (power receiving electrode 22 in FIG. 1), and a portion of the power transmitting portion facing the power receiving electrode is used as a power transmitting electrode (transmission electrode 12 in FIG. 1), and is formed by the power transmitting electrode and the power receiving electrode. A power receiving unit (power receiving unit 2 in FIG. 1) that receives power from the power transmitting unit and supplies the load through the plurality of junction capacities.
With
The power receiving electrode is formed of a conductor gear member (for example, the pinion gear 41 in FIG. 4).
The power transmission unit has irregularities corresponding to the teeth of the gear member, and is arranged so as to mesh with the teeth.
As a result, electric power can be supplied to the mechanical element using the gear through the gear.

また、前記歯車部材の前記歯は、前記歯車部材の中心部付近から放射状に延出された複数の板状部材(例えば図11の歯車板401)で構成させることができ、隣接する前記板状部材の間には弾性体(例えば図11の弾性体402)を充填させることができる。
これにより、受電部は、負荷に対し電力を伝送しながら、曲線部を有する電力伝送線路をスムーズに通過することができる。
Further, the teeth of the gear member can be composed of a plurality of plate-shaped members (for example, the gear plate 401 of FIG. 11) radially extending from the vicinity of the central portion of the gear member, and the adjacent plate-shaped members can be formed. An elastic body (for example, the elastic body 402 in FIG. 11) can be filled between the members.
As a result, the power receiving unit can smoothly pass through the power transmission line having the curved portion while transmitting power to the load.

また、前記歯車部材及び前記送電部を被う様に配置された導電体(例えば図5の導電性カバー43)をさらに備えることができ、
前記送電電極及び前記受電電極のうち少なくとも一方と、前記導電体と、により形成される複数の接合容量を介して前記送電部から前記受電部に対し電力が伝送させることができる。
これにより、さらに接合容量を増大させることができる。また、発生する電磁エネルギーの外部への放射量を低減させることができる。
Further, a conductor (for example, the conductive cover 43 in FIG. 5) arranged so as to cover the gear member and the power transmission unit can be further provided.
Electric power can be transmitted from the power transmission unit to the power reception unit via a plurality of junction capacitances formed by at least one of the power transmission electrode and the power reception electrode and the conductor.
Thereby, the bonding capacity can be further increased. In addition, the amount of electromagnetic energy generated to the outside can be reduced.

また、前記送電電極は、導電体の歯車部材で形成させることができ、
前記受電部は、前記歯車部材の歯に対応する凹凸を有し、前記歯と噛合するように配置させることができる。
これにより、電極の極性が逆になっておも問題なく電力の伝送を行うことができる。
Further, the power transmission electrode can be formed of a gear member of a conductor.
The power receiving portion has irregularities corresponding to the teeth of the gear member, and can be arranged so as to mesh with the teeth.
As a result, the polarities of the electrodes are reversed, and electric power can be transmitted without any problem.

また、本発明が適用される電力供給システムは、
電界結合電力伝送技術を適用した電力供給システムであって、
所定の波長の交流電源からの電力を送電する送電部と、
受電電極を有し、前記送電部のうち前記受電電極と対向する部位を送電電極として、当該送電電極と当該受電電極とにより形成される複数の接合容量を介して前記送電部から電力を受電して負荷に供給する受電部と、
を備えることができ、
前記受電電極は、導電体のプーリー(例えば図7のプーリー42)で形成させることができ、
前記送電部は、前記プーリーの歯に対応する凹凸を有し、前記歯と噛合するように配置されたタイミングベルト(例えば図7のタイミングベルト32)とすることができる。
これにより、送電部と受電部との間に形成される接合容量をさらに増大させることができる。
Further, the power supply system to which the present invention is applied is
A power supply system that applies electric field-coupled power transmission technology.
A power transmission unit that transmits power from an AC power source of a predetermined wavelength,
It has a power receiving electrode, and a portion of the power transmission unit facing the power receiving electrode is used as a power transmission electrode, and power is received from the power transmission unit via a plurality of junction capacities formed by the power transmission electrode and the power receiving electrode. And the power receiving part that supplies the load
Can be equipped with
The power receiving electrode can be formed by a conductor pulley (for example, the pulley 42 in FIG. 7).
The power transmission unit may be a timing belt (for example, the timing belt 32 in FIG. 7) having irregularities corresponding to the teeth of the pulley and arranged so as to mesh with the teeth.
As a result, the junction capacity formed between the power transmission unit and the power reception unit can be further increased.

1:送電部、2:受電部、3:ギヤ部、4:軸受部、11,21:並列共振回路、12:送電電極、13:センシング電極、14:移動電極、22:受電電極、23:フェザータッチ電極、24:外部電極、31,84a,84b:ラックギヤ、32,32a,32b:タイミングベルト、34:被駆動体、41:ピニオンギヤ、42,42a,42b:プーリー、43:導電性カバー、45:駆動体、50:フランジ、51:軸受、52:回転軸、53:滑り軸受、61:プロファイル、71:コネクタ、72:シールドメタル箔、73:ボディ、74:ガイド輪、75:ANT、76:送電線、81:デファレンシャルギヤ、82:ベベルギヤ、83:金属固定台、91:光源、92:光透過口、301,402:弾性体、302:歯布、303:メッシュ電極、304:導電線、305:抗張体、306:コンタクト部、310,314:ラックギヤ頭頂部、311:ギヤブロック、312,313:ラックギヤ谷部、401:歯車板、403:ボビン、404:固定ネジ、501:外導体、502:内導体 1: Transmission unit 2: Power receiving unit 3: Gear unit 4: Bearing unit 11,21: Parallel resonance circuit, 12: Transmission electrode, 13: Sensing electrode, 14: Mobile electrode, 22: Power receiving electrode, 23: Feather touch electrode, 24: external electrode, 31,84a, 84b: rack gear, 32, 32a, 32b: timing belt, 34: driven body, 41: pinion gear, 42, 42a, 42b: pulley, 43: conductive cover, 45: Drive body, 50: Flange, 51: Bearing, 52: Rotating shaft, 53: Sliding bearing, 61: Profile, 71: Connector, 72: Shield metal foil, 73: Body, 74: Guide wheel, 75: ANT, 76: Transmission line, 81: Differential gear, 82: Bevel gear, 83: Metal fixing base, 91: Light source, 92: Light transmission port, 301, 402: Elastic body, 302: Toothcloth, 303: Mesh electrode, 304: Conductive Wire, 305: Tension body, 306: Contact part, 310,314: Rack gear crown, 311: Gear block, 312, 313: Rack gear valley, 401: Gear plate, 403: Bobbin, 404: Fixing screw, 501: Outer conductor, 502: Inner conductor

Claims (6)

電界結合電力伝送技術を適用した電力供給システムであって、
所定の波長の交流電源からの電力を送電する送電部と、
受電電極を有し、前記送電部のうち前記受電電極と対向する部位を送電電極として、当該送電電極と当該受電電極とにより形成される複数の接合容量を介して前記送電部から電力を受電して負荷に供給する受電部と、
を備え、
前記受電電極は、導電体の歯車部材で形成され、
前記送電部は、前記歯車部材の歯に対応する凹凸を有し、前記歯と噛合するように配置されている、
電力供給システム。
A power supply system that applies electric field-coupled power transmission technology.
A power transmission unit that transmits power from an AC power source of a predetermined wavelength,
It has a power receiving electrode, and a portion of the power transmission unit facing the power receiving electrode is used as a power transmission electrode, and power is received from the power transmission unit via a plurality of junction capacities formed by the power transmission electrode and the power receiving electrode. And the power receiving part that supplies the load
With
The power receiving electrode is formed of a gear member of a conductor.
The power transmission unit has irregularities corresponding to the teeth of the gear member, and is arranged so as to mesh with the teeth.
Power supply system.
前記歯車部材の前記歯は、前記歯車部材の中心部付近から放射状に延出された複数の板状部材で構成され、隣接する前記板状部材の間には弾性体が充填されている、
請求項1に記載の電力供給システム。
The teeth of the gear member are composed of a plurality of plate-shaped members extending radially from the vicinity of the central portion of the gear member, and an elastic body is filled between the adjacent plate-shaped members.
The power supply system according to claim 1.
前記歯車部材及び前記送電部を被う様に配置された導電体をさらに備え、
前記送電電極及び前記受電電極のうち少なくとも一方と、前記導電体と、により形成される複数の接合容量を介して前記送電部から前記受電部に対し電力が伝送される、
請求項1又は2に記載の電力供給システム。
Further provided with a conductor arranged so as to cover the gear member and the power transmission unit.
Power is transmitted from the power transmission unit to the power reception unit via a plurality of junction capacitances formed by the power transmission electrode, at least one of the power reception electrodes, and the conductor.
The power supply system according to claim 1 or 2.
前記送電電極は、導電体の歯車部材で形成され、
前記受電部は、前記歯車部材の歯に対応する凹凸を有し、前記歯と噛合するように配置されている、
請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の電力供給システム。
The power transmission electrode is formed of a gear member of a conductor.
The power receiving portion has irregularities corresponding to the teeth of the gear member, and is arranged so as to mesh with the teeth.
The power supply system according to any one of claims 1 to 3.
電界結合電力伝送技術を適用した電力供給システムであって、
所定の波長の交流電源からの電力を送電する送電部と、
受電電極を有し、前記送電部のうち前記受電電極と対向する部位を送電電極として、当該送電電極と当該受電電極とにより形成される複数の接合容量を介して前記送電部から電力を受電して負荷に供給する受電部と、
を備え、
前記受電電極は、導電体のプーリーで形成され、
前記送電部は、前記プーリーの歯に対応する凹凸を有し、前記歯と噛合するように配置されたタイミングベルトである、
電力供給システム。
A power supply system that applies electric field-coupled power transmission technology.
A power transmission unit that transmits power from an AC power source of a predetermined wavelength,
It has a power receiving electrode, and a portion of the power transmission unit facing the power receiving electrode is used as a power transmission electrode, and power is received from the power transmission unit via a plurality of junction capacities formed by the power transmission electrode and the power receiving electrode. And the power receiving part that supplies the load
With
The power receiving electrode is formed of a pulley of a conductor.
The power transmission unit is a timing belt having irregularities corresponding to the teeth of the pulley and arranged so as to mesh with the teeth.
Power supply system.
前記送電電極は、導電体のプーリーで形成され、
前記受電部は、前記プーリーの歯に対応する凹凸を有し、前記歯と噛合するように配置されたタイミングベルトである、
請求項5に記載の電力供給システム。
The power transmission electrode is formed of a pulley of a conductor.
The power receiving portion is a timing belt having irregularities corresponding to the teeth of the pulley and arranged so as to mesh with the teeth.
The power supply system according to claim 5.
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