JP7033396B2 - Crane hook power supply system and crane hook power supply method - Google Patents
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本発明は、クレーンフック部の給電システムおよびクレーンフック部の給電方法に関する。 The present invention relates to a power supply system for a crane hook portion and a power supply method for the crane hook portion.
廃炉作業などの人の立ち入りが困難なエリアで工事を行う場合、遠隔操作可能な建設機械(クレーン、ダンプ、ショベルカーなど)が使用される。遠隔操作のためには、作業状況を確認するためのカメラや照明が必須となるが、設置箇所によっては有線での電力供給が困難となる。図5は、カメラや照明を用いてクレーンによる作業状況を確認する場合を示す図である。図5に示すように、吊り荷を持ち上げる、例えば揚重用のクレーンでは、詳細な吊り荷の作業状況を確認するために、クレーンフック部3(クレーンのフック部分)にカメラや照明などの受電装置2を設置する。 When performing construction in areas where it is difficult for people to enter, such as decommissioning work, remotely controllable construction machines (crane, dump truck, excavator car, etc.) are used. For remote control, a camera and lighting to check the work status are indispensable, but it may be difficult to supply power by wire depending on the installation location. FIG. 5 is a diagram showing a case where a working condition by a crane is confirmed by using a camera and lighting. As shown in FIG. 5, in a crane for lifting a suspended load, for example, for lifting, in order to confirm the detailed work status of the suspended load, a power receiving device such as a camera or lighting is attached to the crane hook portion 3 (crane hook portion). 2 is installed.
この場合、カメラや照明などの受電装置2への電力供給としては、下記手法が想定される。
(1)クレーン本体のバッテリーから有線で給電する。
(2)カメラや照明にバッテリーを内蔵して給電する。
(3)カメラや照明にバッテリーを内蔵して無線給電する。
(1)の手法を用いる場合、クレーン本体のバッテリーから電源配線をフック部分に取り回す必要があるが、フック用ワイヤ部分の電源配線がフックの巻き上げ時に絡まるという課題がある。
(2)の手法を用いる場合、定期的にバッテリーを交換する必要があり、特に人の立ち入りの困難なエリアの場合、作業手間が増大するという課題がある。
In this case, the following method is assumed as the power supply to the power receiving
(1) Power is supplied by wire from the battery of the crane body.
(2) Power is supplied by incorporating a battery in the camera and lighting.
(3) Built-in battery in camera and lighting to supply wireless power.
When the method (1) is used, it is necessary to route the power supply wiring from the battery of the crane body to the hook portion, but there is a problem that the power supply wiring of the hook wire portion is entangled when the hook is wound up.
When the method (2) is used, it is necessary to replace the battery on a regular basis, and there is a problem that the work labor increases especially in an area where it is difficult for people to enter.
(1)、(2)の課題を解決する手段として、(3)の手法である無線給電技術によりカメラや照明内蔵のバッテリーに定期的に無線で充電するシステム(無線電力伝送システム)が考えられる。図6は、無線電力伝送システムの構成例を示す図である。図6に示すように、ジブ4の先端近くに送電装置1bを設置し、クレーン巻き上げ時に受電装置2であるカメラや照明のバッテリーを充電する。この場合、送受電装置間の距離は数十cm~数m程度となり、無線給電方式としては磁界共振方式(磁界共鳴方式等ともいう)の採用が一般的となる。
As a means for solving the problems (1) and (2), a system (wireless power transmission system) in which a battery with a built-in camera or lighting is periodically wirelessly charged by the wireless power supply technology which is the method of (3) can be considered. .. FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a wireless power transmission system. As shown in FIG. 6, a power transmission device 1b is installed near the tip of the
しかしながら、磁界共振方式では、送電装置1bと受電装置2の相対的な位置関係によっては、電力の伝送効率が著しく低下するため、作業時のブーム(ジブ)の角度によっては十分な電力を供給できないという課題がある。図7は、磁界共振方式を用いた場合の課題を説明するための図である。図7(a)が示すように、送電装置1cの正面方向へ給電するように無線電力伝送システムを設計した場合、図7(b)が示すように、ブーム(ジブ)の地面に対する角度が変わると十分な受電装置2への給電が出来ず、受電装置2のバッテリー切れになる可能性がある。
However, in the magnetic field resonance method, the power transmission efficiency is significantly lowered depending on the relative positional relationship between the power transmitting device 1b and the
従来技術としては、例えば特許文献1に記載されているクレーンフック部の給電システムのように、クレーン巻き上げ時にカメラや照明などを電気的に接続して充電するシステムにおいて、給電用の電極の物理的な位置合わせを行うシステムは存在するが、電極の汚れや錆などの発生が想定されるため、定期的なメンテナンスが必要になる。また、特許文献1に記載されているクレーンフック部の給電システムでは、送電装置と受電装置の任意の位置関係において高効率な電力伝送を実現することができない。
As a prior art, for example, in a system for electrically connecting and charging a camera, lighting, etc. when hoisting a crane, such as a power feeding system for a crane hook described in
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、送電装置と受電装置の任意の位置関係において高効率な電力伝送を実現することができるクレーンフック部の給電システムおよびクレーンフック部の給電方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and is a power supply system for a crane hook portion and a crane hook portion capable of realizing highly efficient power transmission in an arbitrary positional relationship between a power transmitting device and a power receiving device. The purpose is to provide a power feeding method.
上記課題を解決するため本発明の一態様は、コイルと可変リアクタンス回路からなる送電側共振回路を複数有するとともに前記各送電側共振回路に第1可変リアクタンス回路を介して電力を供給する交流電源を有する、クレーンのジブに設けられた送電装置と、コイルと可変リアクタンス回路からなる受電側共振回路を複数有するとともに前記各受電側共振回路に第2可変リアクタンス回路を介して接続された負荷回路を有する、クレーンのクレーンフック部に設けられた受電装置と、を備え、前記複数の送電側共振回路と前記複数の受電側共振回路とを共鳴結合する磁界共鳴方式で前記交流電源から前記負荷回路へ電力を無線伝送するクレーンフック部の給電システムであって、さらに、前記受電装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記各可変リアクタンス回路、前記第1可変リアクタンス回路および前記第2可変リアクタンス回路の各リアクタンスが、前記送電装置と前記受電装置とを前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づく位置関係に配置した場合に得られる前記各コイルの各自己インダクタンスおよび前記各コイル間の各相互インダクタンスを定数とし、前記各リアクタンスを変数とする前記送電装置および前記受電装置を表す回路方程式を用いて算出された前記電力の伝送効率に基づき決定された各値を有するように、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき前記各リアクタンスを制御する制御部と、を備え、前記受電装置は、前記位置情報を検知するセンサを有し、検知された前記位置情報を前記位置情報取得部に出力するクレーンフック部の給電システムである。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention comprises an AC power supply having a plurality of transmission-side reactance circuits including a coil and a variable reactance circuit, and supplying power to each transmission-side reactance circuit via a first variable reactance circuit. It has a plurality of power receiving side resonance circuits including a power transmission device provided in the jib of the crane and a coil and a variable reactance circuit, and has a load circuit connected to each of the power receiving side reactance circuits via a second variable reactance circuit. , A power receiving device provided on the crane hook portion of the crane, and power from the AC power supply to the load circuit by a magnetic field resonance method in which the plurality of transmitting side reactance circuits and the plurality of receiving side reactance circuits are resonantly coupled. It is a power supply system of a crane hook unit that wirelessly transmits the above, and further, a position information acquisition unit that acquires the position information of the power receiving device, each of the variable reactance circuits, the first variable reactance circuit, and the second variable reactance circuit. Each reactance of each of the self-inductances of the coils and each of the coils obtained when the reactance of the above and the power receiving device are arranged in a positional relationship based on the position information acquired by the position information acquisition unit. The position information so as to have each value determined based on the transmission efficiency of the power calculated by using the circuit equation representing the transmission device and the power receiving device with the mutual reactance as a constant and each reactance as a variable. The power receiving device includes a control unit that controls each reactance based on the position information acquired by the acquisition unit , the power receiving device has a sensor that detects the position information, and the detected position information is acquired. It is a power supply system of the crane hook part that outputs to the part.
また、本発明の一態様は、上記クレーンフック部の給電システムであって、前記位置情報と前記各可変リアクタンス回路、前記第1可変リアクタンス回路および前記第2可変リアクタンス回路の各リアクタンスとの対応関係を表す情報を含むデータベースと、をさらに備え、前記制御部は、前記データベースを参照して、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき前記各リアクタンスを制御する。 Further, one aspect of the present invention is the power feeding system of the crane hook portion, and the corresponding relationship between the position information and each reactance of the variable reactance circuit, the first variable reactance circuit, and the second variable reactance circuit. The control unit further includes a database including information representing the above , and the control unit controls each reactance based on the position information acquired by the position information acquisition unit with reference to the database.
また、本発明の一態様は、上記クレーンフック部の給電システムであって、前記位置情報と前記各可変リアクタンス回路、前記第1可変リアクタンス回路および前記第2可変リアクタンス回路の各リアクタンスとの対応関係を表す情報を含むデータベースと、をさらに備え、前記センサは、前記位置情報のうち前記受電装置の座標を表わす情報を検知し、前記受電装置は、検知された前記座標を表わす情報を前記位置情報取得部に出力し、前記制御部は、前記交流電源から前記負荷回路へ電力を無線伝送する前に、前記位置情報のうち前記受電装置のコイルの軸方向を表わす情報に対応して複数個、前記各可変リアクタンス回路、前記第1可変リアクタンス回路および前記第2可変リアクタンス回路において設けられた各リアクタンスを切り替えて前記電力の伝送効率を計測し、前記電力の伝送効率が最大となる各リアクタンスを選択し、選択結果に対応する前記受電装置のコイルの軸方向を表わす情報を前記位置情報取得部に出力し、前記制御部は、前記データベースを参照して、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき選択された前記各リアクタンスを制御する。 Further, one aspect of the present invention is the power feeding system of the crane hook portion, and the corresponding relationship between the position information and each reactance of the variable reactance circuit, the first variable reactance circuit, and the second variable reactance circuit. Further comprising a database including information representing the above, the sensor detects information representing the coordinates of the power receiving device among the position information, and the power receiving device displays the detected information representing the coordinates at the position. It is output to the information acquisition unit, and the control unit has a plurality of positions corresponding to the information indicating the axial direction of the coil of the power receiving device in the position information before wirelessly transmitting the power from the AC power supply to the load circuit. , The reactances provided in the variable reactance circuit, the first variable reactance circuit, and the second variable reactance circuit are switched to measure the transmission efficiency of the electric power, and each reactance at which the transmission efficiency of the electric power is maximized is determined. Select and output information indicating the axial direction of the coil of the power receiving device corresponding to the selection result to the position information acquisition unit, and the control unit refers to the database and the position information acquisition unit has acquired the above. Each of the reactances selected based on the position information is controlled.
また、本発明の一態様は、コイルと可変リアクタンス回路からなる送電側共振回路を複数有するとともに前記各送電側共振回路に第1可変リアクタンス回路を介して電力を供給する交流電源を有する、クレーンのジブに設けられた送電装置と、コイルと可変リアクタンス回路からなる受電側共振回路を複数有するとともに前記各受電側共振回路に第2可変リアクタンス回路を介して接続された負荷回路を有する、クレーンのクレーンフック部に設けられた受電装置と、位置情報取得部と、制御部とを用いて、前記複数の送電側共振回路と前記複数の受電側共振回路とを共鳴結合する磁界共鳴方式で前記交流電源から前記負荷回路へ電力を無線伝送するクレーンフック部の給電方法であって、前記位置情報取得部によって、前記受電装置の位置情報を取得し、前記制御部によって、前記各可変リアクタンス回路、前記第1可変リアクタンス回路および前記第2可変リアクタンス回路の各リアクタンスが、前記送電装置と前記受電装置とを前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づく位置関係に配置した場合に得られる前記各コイルの各自己インダクタンスおよび前記各コイル間の各相互インダクタンスを定数とし、前記各リアクタンスを変数とする前記送電装置および前記受電装置を表す回路方程式を用いて算出された前記電力の伝送効率に基づき決定された各値を有するように、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき前記各リアクタンスを制御し、前記受電装置は、前記位置情報を検知するセンサを有し、前記受電装置によって、検知された前記位置情報を前記位置情報取得部に出力するクレーンフック部の給電方法である。 Further, one aspect of the present invention is a crane having a plurality of transmission-side reactance circuits including a coil and a variable reactance circuit, and having an AC power supply for supplying power to each transmission-side reactance circuit via a first variable reactance circuit. A crane of a crane having a power transmission device provided in a jib, a plurality of power receiving side resonance circuits including a coil and a variable reactance circuit, and a load circuit connected to each power receiving side reactance circuit via a second variable reactance circuit. The AC power supply is a magnetic field resonance method in which the plurality of transmission side reactance circuits and the plurality of power receiving side reactance circuits are resonantly coupled by using a power receiving device provided on the hook unit, a position information acquisition unit, and a control unit. It is a power supply method of a crane hook portion that wirelessly transmits power from Each reactance of the 1 variable reactance circuit and the 2nd variable reactance circuit is obtained when the transmission device and the power receiving device are arranged in a positional relationship based on the position information acquired by the position information acquisition unit. It is determined based on the transmission efficiency of the power calculated by using the circuit equation representing the transmission device and the power receiving device with each self-inductance and each mutual inductance between the coils as a constant and each reactance as a variable. Each reactance is controlled based on the reactance acquired by the position information acquisition unit so as to have each value, and the power receiving device has a sensor for detecting the position information and is detected by the power receiving device. This is a power feeding method for the crane hook unit that outputs the generated position information to the position information acquisition unit .
本発明によれば、送電装置と受電装置の任意の位置関係において高効率な電力伝送を実現することができる。 According to the present invention, highly efficient power transmission can be realized in an arbitrary positional relationship between the power transmitting device and the power receiving device.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態の構成例を説明するための模式図である。また、図2は、図1に示す送電装置1、受電装置2、制御装置5の構成例を説明するための模式図である。また、図3は、図2に示すデータベース53の構成例を説明するための模式図である。
図1は、本発明によるクレーンフック部の給電システム10の一実施形態の構成例を概略的に示している。図1に示すクレーンフック部の給電システム10は、磁界共振方式の無線電力伝送システムであり、送電装置1と、受電装置2と、制御装置5とを備える。
クレーンフック部の給電システム10は、クレーンフック部3の巻き上げ時に、カメラや照明などを含んで構成される受電装置2に送電装置1から電力供給(バッテリーに充電)する無線給電システムである。クレーンフック部の給電システム10においては、制御装置5が送電装置1からの給電方向を制御することにより、図1(a)、(b)に示すように、ジブ4の角度によらず高い伝送効率を実現する無線給電システムを提供する。
送電装置1は、クレーンのジブ4に固定して設置されている。また、受電装置2は、クレーンフック部3に固定して設置されている。また、制御装置5は、クレーンの運転席に対応する場所に設置されている。なお、制御装置5は、クレーンの運転席ではなく、工事現場の管理棟の事務室などに配置されていてもよい。
ここで、給電方向が自由に決定できる無線給電システム(磁界共振方式)の回路構成の一例を図2に示している。以下、図2を参照しつつ、クレーンフック部の給電システム10が備える送電装置1と、受電装置2と、制御装置5とについて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a configuration example of the
FIG. 1 schematically shows a configuration example of an embodiment of a
The
The
Here, FIG. 2 shows an example of a circuit configuration of a wireless power feeding system (magnetic field resonance method) in which the feeding direction can be freely determined. Hereinafter, the
送電装置1は、コイル(インダクタ)と可変リアクタンス回路からなる複数の共振回路(送電側共振回路)31および32を有するとともに、共振回路31および32に電力を供給する交流電圧源301(交流電源)と、抵抗(レジスタ)302と、可変リアクタンス回路(第1可変リアクタンス回路)303と、制御部17とを有する。ここで、交流電圧源301は内部抵抗が零の理想的な電圧源であり、抵抗302は現実の電圧源の内部抵抗に相当する。なお、本願においてリアクタンス回路とは、容量性リアクタンスを有するコンデンサや誘導性リアクタンスを有するコイルから構成される回路である。また、可変リアクタンス回路とは、リアクタンスを可変制御することができるリアクタンス回路である。例えば、各可変リアクタンス回路は各1個の可変コンデンサで構成することができる。また、コイルと可変リアクタンス回路からなる共振回路の共振周波数は、可変リアクタンス回路のリアクタンスを予め定めた所定の値に制御した場合に共振回路の誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスが等しくなる周波数である。
共振回路31は、直列接続された可変リアクタンス回路304とコイル305を有する。共振回路32は、直列接続された可変リアクタンス回路306とコイル307を有する。
なお、コイル305および307は、軸方向が一定方向となるように配列されている。また、送電装置1は、可変リアクタンス回路303を有し、可変リアクタンス回路303を介して交流電圧源301から共振回路31および32へ電力を供給する。交流電圧源301の出力周波数と、共振回路31および32の共振周波数とは同一である。
The
The
The
送電装置1において、交流電圧源301の出力の一方は接地されていて、他方は抵抗302の一端に接続されている。抵抗302の他端は可変リアクタンス回路303の一端に接続されている。可変リアクタンス回路303の他端は、可変リアクタンス回路304および可変リアクタンス回路306の各一端に接続されている。可変リアクタンス回路304の他端はコイル305の一端に接続されている。可変リアクタンス回路306の他端はコイル307の一端に接続されている。コイル305およびコイル307の各他端は接地されている。
In the
可変リアクタンス回路304、306および303は、例えば、可変コンデンサを用いて構成する場合、MEMS(Micro Electro Mechanical System)可変容量素子、可動部とトリマコンデンサの組み合わせ等、制御部17が例えば電気的に静電容量を可変することができる素子を用いて構成することができる。また、可変リアクタンス回路304、306および303は、例えば、可変インダクタを用いて構成する場合、可動部とフェライトコイルの組み合わせ等、制御部17が例えば電気的にインダクタンスを可変することができる素子を用いて構成することができる。制御部17は、制御装置5から受信したリアクタンス制御用の制御信号に基づき、可変リアクタンス回路304、306および303のリアクタンスを制御する。送電装置1は、例えば無線LAN(ローカルエリアネットワーク)等を用いて可変リアクタンス回路304、306および303のリアクタンスを制御するための制御信号を制御装置5から受信する。
When the
一方、受電装置2は、コイルと可変リアクタンス回路からなる複数の共振回路(受電側共振回路)41および42を有するとともに、可変リアクタンス回路(第2可変リアクタンス回路)405と、抵抗406と、制御部23とを有する。
共振回路41は、直列接続された可変リアクタンス回路401とコイル402を有する。共振回路42は、直列接続された可変リアクタンス回路403とコイル404を有する。
なお、コイル402および404は、軸方向が一定方向となるように配列されている。また、受電装置2は、可変リアクタンス回路405を有し、可変リアクタンス回路405を介して共振回路31および32から抵抗406へ電力を供給する。
受電装置2において、コイル402の一端は可変リアクタンス回路401の一端に接続されていて、他端は接地されている。コイル404の一端は可変リアクタンス回路403の一端に接続されていて、他端は接地されている。可変リアクタンス回路401および可変リアクタンス回路403の各他端は、可変リアクタンス回路405の一端に接続されている。可変リアクタンス回路405の他端は抵抗406の一端に接続されている。抵抗406の他端は接地されている。
ここで、抵抗406は、例えば図1に示す照明やカメラといった機器(負荷回路)であり、1個の電球であってもよいし、整流回路、電圧変換回路、蓄電池、その他の電気・電子回路等を含むものであってもよい。また、受電装置2は、図示してない入出力装置、位置取得装置や通信装置を備えていてもよい。受電装置2は、例えば、スマートフォンやタブレットPCなどのモバイル端末、電気自動車等に搭載あるいは内蔵されているものであってもよい。また、制御部23は、モバイル端末、電気自動車等が備えるコントローラ(コンピュータ)が提供する一機能として構成されていてもよい。
On the other hand, the
The
The
In the
Here, the
可変リアクタンス回路401、403および405は、送電装置1における可変リアクタンス回路304、306および303等と同様に、制御部23が例えば電気的にリアクタンスを可変することができる素子を用いて構成することができる。制御部23は、制御装置5から受信したリアクタンス制御用の制御信号に基づき、可変リアクタンス回路401、403および405のリアクタンスを制御する。また、制御部23は、受電装置2の位置情報を制御装置5に対して提供する。受電装置2と制御装置5は例えば無線LAN(ローカルエリアネットワーク)等を用いて可変リアクタンス回路401、403および405のリアクタンスを制御するための制御信号や位置情報を送受信する。制御部23は、例えば、受電装置2が有する図示していない屋内GPS(Global Positioning System)やビーコンの受信機を用いて受電装置2の位置情報を取得したり、ユーザの受電装置2に対する図示していない入力部に対する所定の入力操作に基づいて位置情報を決定したりすることができる。
The
位置情報は、例えば、3次元(あるいは2次元)の受電装置2の座標と、共振回路41が有するコイル402および共振回路42が有するコイル404の軸方向とによって定義することができる。ただし、コイル402および404の軸方向を表す情報(受電装置2の向き)は位置情報に必ずしも含まれていなくてもよい。例えば、受電時の受電装置2の向きが固定である場合、すなわちコイル402および404の軸方向が例えば鉛直方向一定である場合とか、一定の傾斜角と向きで固定されている場合等には、位置情報は座標情報から構成されるものとすることができる。なお、コイル402および404の軸方向は、例えば、受電装置2が有する図示していない地磁気センサ、加速度センサ、傾斜角センサ等を用いて検知することができる。
すなわち、本実施形態において、受電装置2は、位置情報(受電装置2の座標を表わす情報と、受電装置2のコイルの軸方向を表わす情報)を検知するセンサを有し、検知された位置情報を制御装置5(位置情報取得部52)に出力する。
The position information can be defined, for example, by the coordinates of the three-dimensional (or two-dimensional)
That is, in the present embodiment, the
本実施形態のクレーンフック部の給電システム10は、上述した送電装置1と受電装置2によって、送電側の複数の共振回路31および32と受電側の共振回路41および42を共鳴結合することで交流電圧源301から抵抗406へ電力を無線伝送する。
The
一方、制御装置5は、コンピュータであり、中央処理装置、記憶装置、通信装置、入出力装置等を有する。制御装置5は、例えば記憶装置に記憶されている所定のプログラムを実行することで各装置を制御して次の機能を提供する。すなわち、本実施形態において、制御装置5は、制御部51および位置情報取得部52として機能するとともに、記憶装置内にデータベース53を格納して管理する。
On the other hand, the
制御部51は、データベース53を参照して、位置情報取得部52が取得した受電装置2の位置情報に基づき送電装置1および受電装置2の各可変リアクタンス回路の各リアクタンスを制御する。制御部51は、例えば、送電装置1と受電装置2の任意の位置関係において予め取得したコイル305、307、402および404の自己インダクタンスと各コイル間の相互インダクタンスとに基づいて、電力の伝送効率が高効率となるように、可変リアクタンス回路304および306と可変リアクタンス回路401および403(あるいはさらに可変リアクタンス回路303および可変リアクタンス回路405)の各リアクタンスを最適化した値に制御する。
The
位置情報取得部52は、受電装置2の位置情報を受電装置2から取得する。
The position
データベース53は、受電装置2の位置情報と各可変リアクタンス回路の各リアクタンスを決定するための情報との対応関係を表す情報を含む。データベース53は、例えばその対応関係を表す情報を1または複数のテーブルとして含む。各リアクタンスを決定するための情報とは、例えば、各位置情報に対応した各リアクタンスの値そのものであってもよいし、各位置情報に対応した各リアクタンスの値を計算する際に用いる情報、例えば、各コイルの自己インダクタンスや各コイル間の相互インダクタンスの値を示す情報等であってもよい。複数の位置情報の個数は、例えば、受電装置2を受電可能とする範囲を一定の領域毎に区分した各区分に対応する個数である。図3は、データベース53の構成例を説明するための模式図である。図3はデータベース53が含むテーブルの構成例を示す図であり、図3(a)と図3(b)は異なる構成例を示す。図3(a)および図3(b)はデータベース53が含むテーブルが含むレコードの構成例を示す。
The
図3(a)に示すレコード53R1は、位置情報フィールド531とインダクタンス情報フィールド532とを含む。位置情報フィールド531は、受電装置2から位置情報取得部52が取得する受電装置2の位置情報と同一の(あるいは対応する)情報が格納される。位置情報は、例えば3次元または2次元の受電装置2の座標を表す情報と共振回路41が有するコイル402および共振回路42が有するコイル404の軸方向を表す情報とを含む。
インダクタンス情報フィールド532は、受電装置2が位置情報フィールド531に格納された位置情報で示される位置に配置された場合、すなわち、送電装置1と受電装置2を位置情報フィールド531に格納された位置情報に基づく位置関係に配置した場合に得られるコイル305、307、402および404の自己インダクタンスと各コイル間の相互インダクタンスを表す情報が格納される。自己インダクタンスと相互インダクタンスは、位置情報に基づく送電装置1と受電装置2の位置関係において、コイル305、307、402および404の各自己インダクタンスと各コイル間の各相互インダクタンスを、実際に計測したり、あるいは計算処理によって求めたり、あるいは計測と計算処理を組み合わせて求めたりすることで取得することができる。制御部51は、データベース53を参照し、インダクタンス情報フィールド532に格納されている受電装置2の位置情報に基づく位置関係におけるコイル305、307、402および404の各自己インダクタンスと各コイル間の各相互インダクタンスを用いて、電力の伝送効率が高効率となるように、可変リアクタンス回路304および306と可変リアクタンス回路401および403(あるいはさらに可変リアクタンス回路303および可変リアクタンス回路405)の各リアクタンスの最適値を求め、各リアクタンスを制御する。各リアクタンスの求め方については後述する。
The record 53R1 shown in FIG. 3A includes a
The
図2(b)に示すレコード53R2は、位置情報フィールド531とリアクタンス情報フィールド533とを含む。位置情報フィールド531は、レコード53R1の位置情報フィールド531と同一である。リアクタンス情報フィールド533は、位置情報に基づく送電装置1と受電装置2の位置関係におけるコイル305、307、402および404の各自己インダクタンスと各コイル間の各相互インダクタンスを用いて、電力の伝送効率が高効率となるように求めた、と各コイル間の各相互インダクタンスを用いて、電力の伝送効率が高効率となるように、可変リアクタンス回路304および306と可変リアクタンス回路401および403(あるいはさらに可変リアクタンス回路303および可変リアクタンス回路405)の各リアクタンスの最適値を表す情報を格納する。
The record 53R2 shown in FIG. 2B includes a
なお、データベース53は、図2に示すテーブルの他、例えば、交流電圧源301の出力電圧、出力周波数および出力抵抗、抵抗406の抵抗値等を表す情報を格納するテーブルを含むことができる。
In addition to the table shown in FIG. 2, the
以上の構成おいて、図1および図2に示すクレーンフック部の給電システム10では、受電装置2は、自装置の位置情報を例えば定期的に制御装置5に対して送信する。制御装置5では、受電装置2が送信した位置情報を位置情報取得部52が受信する。位置情報取得部52が位置情報を受信すると、制御部51は、送電装置1の位置(既知)と受電装置2から送信された位置情報により、電力伝送効率が最大となるように送電装置1および受電装置2内の各可変リアクタンス回路の最適リアクタンスを、計算することで(あるいはデータベース53から読み出すことで)決定する。そして、制御部51は、決定した最適リアクタンスに基づき、送電装置1および受電装置2に設置した可変リアクタンス回路のリアクタンスを制御する。これによって、本実施形態によれば、送受電装置の位置関係によらず高効率な無線電力伝送が可能となる。
In the above configuration, in the
以上のように各可変リアクタンス回路の各リアクタンスを制御することで、本実施形態では、磁界共振(共鳴)方式の無線電力伝送システムにおいて特定の方向への給電に際して(すなわち任意の位置関係に配置した場合でも)例えば送電装置の物理的回転をすることなく高い電力伝送効率を実現することができる。 By controlling each reactance of each variable reactance circuit as described above, in the present embodiment, in the magnetic field resonance (resonance) type wireless power transmission system, the reactance is arranged in a specific direction (that is, in an arbitrary positional relationship). Even in the case), for example, high power transmission efficiency can be realized without physically rotating the power transmission device.
なお、本発明の実施形態は、図2に示す構成に限定されない。例えば送電装置1が有する共振回路31および32は、2個に限らず、3以上の複数個とすることができる。ただし、立体的に給電方向を調整する場合には3以上の複数個であることが望ましい。また、受電装置2が有する共振回路41および42は、2個に限らず、3以上の複数個であってもよい。また、共振回路を3以上の複数個とする場合には、各共振回路と抵抗406の間に上述のように可変リアクタンス回路(第2可変リアクタンス回路)を設けるのが望ましい。受電装置2に共振回路を複数設置した場合、更なる高効率化を図ることが可能である。
The embodiment of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. For example, the
次に、本発明の実施形態における各可変リアクタンス回路の各リアクタンスの決定手順について説明する。
図2に示すように、交流電圧源301の出力電圧は電圧Vinである。コイル305、307、402および404の自己インダクタンスはそれぞれインダクタンスL11、L22、L33およびL44である。コイル305とコイル307の間の相互インダクタンスはインダクタンスL12またはL21である。コイル305とコイル402の間の相互インダクタンスはインダクタンスL13またはL31である。コイル305とコイル404の間の相互インダクタンスはインダクタンスL14またはL41である。コイル307とコイル402の間の相互インダクタンスはインダクタンスL23またはL32である。コイル307とコイル404の間の相互インダクタンスはインダクタンスL24またはL42である。コイル402とコイル404の間の相互インダクタンスはインダクタンスL34またはL43である。抵抗302(現実の交流電圧源の内部抵抗)の抵抗値(レジスタンス)は抵抗値R0である。抵抗406の抵抗値は抵抗値RLである。
Next, a procedure for determining each reactance of each variable reactance circuit in the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 2, the output voltage of the
また、可変リアクタンス回路303、304、306、401、403および405のリアクタンスはそれぞれリアクタンスX0、X1、X2、X3、X4およびX5であるとする。抵抗302、可変リアクタンス回路304、可変リアクタンス回路306、可変リアクタンス回路401、可変リアクタンス回路403および抵抗406に流れる電流はそれぞれ電流i0、i1、i2、i3、i4およびi5であるとする。交流電圧源301と抵抗302の直列回路(すなわち現実の交流電圧源の出力回路)、コイル305、コイル307、コイル402、コイル404、抵抗406の各端子電圧は、それぞれ電圧V0、V1、V2、V3、V4およびV5であるとする。電圧V5はクレーンフック部の給電システム10の出力電圧Voutである。
Further, it is assumed that the reactances of the
図2に示すクレーンフック部の給電システム10(送電装置1および受電装置2)を示す回路は、次の回路方程式で表すことができる。次の回路方程式は、定常状態の正弦波交流回路を表していて、電流i0、i1、i2、i3、i4およびi5ならびに電圧V0、V1、V2、V3、V4およびV5はフェーサで表され、回路素子は複素インピーダンスで表されている。
The circuit showing the power supply system 10 (
ここで、ωは交流電圧源301の出力の角周波数であり、jは虚数単位である。
Here, ω is the angular frequency of the output of the
本実施形態において、上記回路方程式を用いて各可変リアクタンス回路の各リアクタンスを決定する際には、決定に先立って、送電装置1と受電装置2の複数の位置関係において、自己インダクタンスL11、L22、L33およびL44と、相互インダクタンスL12またはL21、L13またはL31、L14またはL41、L23またはL32、L24またはL42、L34またはL43を実測や計算によって取得しておく。また、抵抗値R0およびRLも実測や計算によって取得しておく。また、電圧Vinは所定の値に設定しておく。この場合、電圧Vin、インダクタンスL11、L22、L33およびL44、L12またはL21、L13またはL31、L14またはL41、L23またはL32、L24またはL42、L34またはL43、抵抗値R0(現実の交流電圧源の内部抵抗)および抵抗値RLは既知の値(すなわち定数)である。一方、可変リアクタンス回路303、304、306、401、403および405のリアクタンスX0、X1、X2、X3、X4およびX5は未決定の値(すなわち変数)である。
In the present embodiment, when determining each reactance of each variable reactance circuit using the above circuit equation, the self-inductances L 11 and L are set in a plurality of positional relationships between the
そして、各可変リアクタンス回路の各リアクタンスは、以下に示す電力伝送効率ηが最大となるように決定する。 Then, each reactance of each variable reactance circuit is determined so that the power transmission efficiency η shown below is maximized.
ここで、PLは抵抗406に供給される電力であり、Pinは交流電圧源301から出力される電力であり、次のように表される。
Here, PL is the electric power supplied to the
ここで、関数Reは実部を返す関数であり、関数conjは共役複素数を返す関数である。また、式中のV0、i0、V5およびi5は上記回路方程式を解くことにより算出する。 Here, the function Re is a function that returns the real part, and the function conj is a function that returns the conjugate complex number. Further, V 0 , i 0 , V 5 and i 5 in the equation are calculated by solving the above circuit equation.
なお、電力伝送効率ηが最大(あるいは一定以上の高効率)となる各可変リアクタンス回路の各リアクタンスの値は、例えば各リアクタンスを一定の範囲で変化させて電力伝送効率ηを複数回算出し、算出した複数の電力伝送効率ηのうちで電力伝送効率ηが最大(あるいは一定以上の高効率)となる各リアクタンスの組み合わせを選択することで決定することができる。最大(あるいは一定以上の高効率)となる電力伝送効率ηが複数の組み合わせで算出された場合には、例えば、共振回路のQ値(Quality factor)や結合係数k等の値を考慮していずれかの組み合わせを選択することができる。 For the value of each reactance of each variable reactance circuit in which the power transmission efficiency η is maximum (or high efficiency above a certain level), for example, the power transmission efficiency η is calculated multiple times by changing each reactance within a certain range. It can be determined by selecting the combination of each reactance in which the power transmission efficiency η is the maximum (or high efficiency above a certain level) among the plurality of calculated power transmission efficiency ηs. When the maximum (or high efficiency above a certain level) power transmission efficiency η is calculated by combining a plurality of combinations, for example, the Q value (Quality factor) of the resonant circuit, the coupling coefficient k, and the like are taken into consideration. You can select either combination.
図3(a)を参照して説明したように、位置情報とインダクタンス情報とを対応づける情報をデータベース53が含む場合、制御部51は、受電装置2から位置情報を受信すると、その位置情報に対応するインダクタンス情報をデータベース53から取得する。次に、制御部51は、各コイルの各自己インダクタンスおよび各コイル間の各相互インダクタンスを定数とし、各可変リアクタンス回路の各リアクタンスを変数として一定の範囲で変化させて、上記回路方程式を用いて電力伝送効率ηを複数回算出する。次に、制御部51は、算出した複数の電力伝送効率ηに基づき、例えば電力伝送効率ηが最大となる場合のリアクタンスX0、X1、X2、X3、X4およびX5の各値を制御目標として決定する。次に、制御部51は、決定した各値を制御目標として、送電装置1および受電装置2に所定の制御信号を送信し、可変リアクタンス回路303、304、306、401、403および405のリアクタンスX0、X1、X2、X3、X4およびX5を制御する。
As described with reference to FIG. 3A, when the
一方、図3(b)を参照して説明したように、位置情報とリアクタンス情報とを対応づける情報をデータベース53が含む構成とする場合、複数の位置関係において上述したようにして電力伝送効率ηに基づいてリアクタンスX0、X1、X2、X3、X4およびX5の各値を予め算出しておき、算出結果をデータベース53に登録しておく。この場合、制御部51は、受電装置2から位置情報を受信すると、その位置情報に対応するリアクタンスX0、X1、X2、X3、X4およびX5の各値をデータベース53から取得する。次に、制御部51は、取得した各値を制御目標として、送電装置1および受電装置2に所定の制御信号を送信し、可変リアクタンス回路303、304、306、401、403および405のリアクタンスX0、X1、X2、X3、X4およびX5を制御する。
On the other hand, as described with reference to FIG. 3B, when the
以上のように、本実施形態によれば、送受電の位置関係によらず高効率なワイヤレス給電が実現できる。 As described above, according to the present embodiment, highly efficient wireless power transfer can be realized regardless of the positional relationship between power transmission and reception.
図4は、本発明の他の実施形態の構成例を説明するための回路図である。図4は、図1および図2に示すクレーンフック部の給電システム10の構成を一部変更してした場合のクレーンフック部の給電システム10aにおける送電装置1aおよび受電装置2aを示している。
図4に示す送電装置1aは、図2に示す送電装置1と相違し、可変リアクタンス回路303、304および306(送電側位相調整回路という)が、それぞれn個の送電側位相調整回路-1(可変リアクタンス回路303-1、304-1および306-1)、送電側位相調整回路-2(可変リアクタンス回路303-2、304-2および306-2)、…、送電側位相調整回路-n(可変リアクタンス回路303-n、304-nおよび306-n)を有している。
一方、受電装置2aは、図2に示す受電装置2と相違し、可変リアクタンス回路401、403および405(受電側位相調整回路という)が、それぞれn個の受電側位相調整回路-1(可変リアクタンス回路401-1、403-1および405-1)、送電側位相調整回路-2(可変リアクタンス回路401-2、403-2および405-2)、…、送電側位相調整回路-n(可変リアクタンス回路401-n、403-nおよび405-n)を有している。
すなわち、本実施形態では、クレーンフック部の給電システム10aは、n個の位相調整回路を有しており、給電する方向に応じて送電装置1a、受電装置2aの位相調整回路を切り替えることにより、給電方向を制御する。
簡単のため、3種類の給電方向に給電する場合(n=3)について説明する。3種類の給電方向を、正面方向、30度傾いた方向、60度傾いた方向とする。
送電側位相調整回路-1および受電側位相調整回路-1のリアクタンスX0-1~X5-1は、受電装置2aが送電装置1aの正面方向の場合(コイル305および307の軸方向とコイル402および404の軸方向が0度である場合)に最大効率が得られるように、クレーンフック部の給電システム10で用いた制御方法により最適化する。
また、送電側位相調整回路-2および受電側位相調整回路-2のリアクタンスX0-2~X5-2は、受電装置2aが送電装置1aの正面方向から30度傾いた方向の場合(コイル305および307の軸方向とコイル402および404の軸方向が30度傾いた状態である場合)に最大効率が得られるように、クレーンフック部の給電システム10で用いた制御方法により最適化する。
また、送電側位相調整回路-3および受電側位相調整回路-3のリアクタンスX0-3~X5-3は、受電装置2aが送電装置1aの正面方向から60度傾いた方向の場合(コイル305および307の軸方向とコイル402および404の軸方向が60度傾いた状態である場合)に最大効率が得られるように、クレーンフック部の給電システム10で用いた制御方法により最適化する。
このように、受電装置2aの方向により回路内の(送電装置1aおよび受電装置2a)合計6つのスイッチを切り替えることにより、給電方向を制御することが可能となる。また、位相調整回路の個数nを増加することにより、どのような方向にも高効率な給電が可能となる。
すなわち、クレーンフック部の給電システム10aにおいて、受電装置2aは、位置情報のうち受電装置2aの座標を表わす情報を検知するセンサを有し、検知された座標を表わす情報を位置情報取得部52に出力する。また、制御部51は、交流電圧源301から抵抗406(負荷回路)へ電力を無線伝送する前に、位置情報のうち受電装置2aのコイルの軸方向を表わす情報に対応してn個(複数個)、可変リアクタンス回路304および306と、可変リアクタンス回路401および403(各可変リアクタンス回路)、可変リアクタンス回路303(第1可変リアクタンス回路)および可変リアクタンス回路405(第2可変リアクタンス回路)において設けられた各リアクタンスを切り替えて電力の伝送効率を計測し、電力の伝送効率が最大となる各リアクタンスを選択し、選択結果に対応する受電装置2aのコイルの軸方向を表わす情報を位置情報取得部52に出力する。また、制御部51は、データベース53を参照して、位置情報取得部52が取得した位置情報に基づき選択された各リアクタンスを制御する。
以上のように、本実施形態によれば、クレーンフック部の給電システム10と同様に、送受電の位置関係によらず高効率なワイヤレス給電が実現できる。
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a configuration example of another embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a
The
On the other hand, the
That is, in the present embodiment, the
For the sake of simplicity, a case where power is supplied in three types of power supply directions (n = 3) will be described. The three types of feeding directions are the front direction, the direction tilted by 30 degrees, and the direction tilted by 60 degrees.
The reactances X 0-1 to X 5-1 of the power transmission side phase adjustment circuit-1 and the power reception side phase adjustment circuit-1 are in the case where the
Further, the reactances X 0-2 to X 5-2 of the power transmission side phase adjustment circuit-2 and the power reception side phase adjustment circuit-2 are in the direction in which the
Further, the reactances X 0-3 to X 5-3 of the power transmission side phase adjustment circuit-3 and the power reception side phase adjustment circuit-3 are in the direction in which the
In this way, it is possible to control the feeding direction by switching a total of six switches (the
That is, in the
As described above, according to the present embodiment, high-efficiency wireless power transfer can be realized regardless of the positional relationship between power transmission and reception, similar to the
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、送電装置と受電装置の任意の位置関係において高効率な電力伝送を実現することができる。また、本発明の各実施形態によれば、物理的な移動が必要となる素子をなくすことができるため、常に高効率な電力伝送が実現できる。また、送受電装置の位置関係が連続的に変化した場合も高効率な電力伝送が実現でき、装置の大型化、高コスト化が防止できる。また、磁界共鳴型のワイヤレス給電において、装置の大型化や複雑化を防ぎつつ、給電方向を制御することにより高い伝送効率を実現することができる。 As described above, according to each embodiment of the present invention, highly efficient power transmission can be realized in an arbitrary positional relationship between the power transmitting device and the power receiving device. Further, according to each embodiment of the present invention, it is possible to eliminate elements that require physical movement, so that highly efficient power transmission can always be realized. Further, even when the positional relationship of the power transmitting / receiving device is continuously changed, highly efficient power transmission can be realized, and the size and cost of the device can be prevented. Further, in the magnetic field resonance type wireless power supply, high transmission efficiency can be realized by controlling the power feeding direction while preventing the device from becoming large and complicated.
上述した実施形態における制御装置5をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
The
以上、図面を参照してこの発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。例えば、各可変リアクタンス回路や各コイルは、複数の可変リアクタンス回路や複数のコイルを並列や直列に接続した構成を有していてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes and the like can be made without departing from the gist of the present invention. It is possible to do. For example, each variable reactance circuit and each coil may have a configuration in which a plurality of variable reactance circuits and a plurality of coils are connected in parallel or in series.
1、1a、1b、1c 送電装置
2、2a 受電装置
3 クレーンフック部
4 ジブ
5 制御装置
10、10a クレーンフック部の給電システム
31、32、41、42 共振回路
303、304、306、401、403、405 可変リアクタンス回路
51 制御部
52 位置情報取得部
53 データベース
305、307、402、404 コイル
301 交流電圧源
302、406 抵抗
1, 1a, 1b,
Claims (4)
コイルと可変リアクタンス回路からなる受電側共振回路を複数有するとともに前記各受電側共振回路に第2可変リアクタンス回路を介して接続された負荷回路を有する、クレーンのクレーンフック部に設けられた受電装置と、
を備え、
前記複数の送電側共振回路と前記複数の受電側共振回路とを共鳴結合する磁界共鳴方式で前記交流電源から前記負荷回路へ電力を無線伝送するクレーンフック部の給電システムであって、
さらに、
前記受電装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記各可変リアクタンス回路、前記第1可変リアクタンス回路および前記第2可変リアクタンス回路の各リアクタンスが、前記送電装置と前記受電装置とを前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づく位置関係に配置した場合に得られる前記各コイルの各自己インダクタンスおよび前記各コイル間の各相互インダクタンスを定数とし、前記各リアクタンスを変数とする前記送電装置および前記受電装置を表す回路方程式を用いて算出された前記電力の伝送効率に基づき決定された各値を有するように、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき前記各リアクタンスを制御する制御部と、
を備え、
前記受電装置は、前記位置情報を検知するセンサを有し、検知された前記位置情報を前記位置情報取得部に出力する
クレーンフック部の給電システム。 A power transmission device provided in the jib of a crane, which has a plurality of power transmission side resonance circuits composed of a coil and a variable reactance circuit, and has an AC power supply for supplying power to each power transmission side resonance circuit via a first variable reactance circuit.
A power receiving device provided in a crane hook portion of a crane having a plurality of power receiving side resonant circuits composed of a coil and a variable reactance circuit, and having a load circuit connected to each of the receiving side resonant circuits via a second variable reactance circuit. ,
Equipped with
It is a power supply system of a crane hook portion that wirelessly transmits power from the AC power supply to the load circuit by a magnetic field resonance method in which the plurality of transmission side resonance circuits and the plurality of power receiving side resonance circuits are resonantly coupled.
Moreover,
A position information acquisition unit that acquires the position information of the power receiving device, and
Each reactance of the variable reactance circuit, the first variable reactance circuit, and the second variable reactance circuit arranges the transmission device and the power receiving device in a positional relationship based on the position information acquired by the position information acquisition unit. The self-inductance of each coil and each mutual inductance between the coils obtained in the above case are set as constants, and the reactance is used as a variable. A control unit that controls each reactance based on the position information acquired by the position information acquisition unit so as to have each value determined based on the power transmission efficiency.
Equipped with
The power receiving device has a sensor that detects the position information, and outputs the detected position information to the position information acquisition unit.
Power supply system for crane hooks.
をさらに備え、
前記制御部は、前記データベースを参照して、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき前記各リアクタンスを制御する
請求項1に記載のクレーンフック部の給電システム。 A database containing information showing the correspondence between the position information and each reactance of the variable reactance circuit, the first variable reactance circuit, and the second variable reactance circuit.
Further prepare
The power supply system for a crane hook according to claim 1, wherein the control unit controls each reactance based on the position information acquired by the position information acquisition unit with reference to the database.
をさらに備え、
前記センサは、前記位置情報のうち前記受電装置の座標を表わす情報を検知し、
前記受電装置は、検知された前記座標を表わす情報を前記位置情報取得部に出力し、
前記制御部は、前記交流電源から前記負荷回路へ電力を無線伝送する前に、前記位置情報のうち前記受電装置のコイルの軸方向を表わす情報に対応して複数個、前記各可変リアクタンス回路、前記第1可変リアクタンス回路および前記第2可変リアクタンス回路において設けられた各リアクタンスを切り替えて前記電力の伝送効率を計測し、前記電力の伝送効率が最大となる各リアクタンスを選択し、選択結果に対応する前記受電装置のコイルの軸方向を表わす情報を前記位置情報取得部に出力し、
前記制御部は、前記データベースを参照して、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき選択された前記各リアクタンスを制御する
請求項1に記載のクレーンフック部の給電システム。 A database containing information showing the correspondence between the position information and each reactance of the variable reactance circuit, the first variable reactance circuit, and the second variable reactance circuit.
Further prepare
The sensor detects the information representing the coordinates of the power receiving device among the position information, and detects the information.
The power receiving device outputs the detected information representing the coordinates to the position information acquisition unit.
Before wirelessly transmitting power from the AC power supply to the load circuit, the control unit has a plurality of the variable reactance circuits, corresponding to the information indicating the axial direction of the coil of the power receiving device in the position information. The reactances provided in the first variable reactance circuit and the second variable reactance circuit are switched to measure the transmission efficiency of the power, and each reactance that maximizes the transmission efficiency of the power is selected to correspond to the selection result. Information indicating the axial direction of the coil of the power receiving device is output to the position information acquisition unit.
The power supply system for a crane hook according to claim 1, wherein the control unit controls each reactance selected based on the position information acquired by the position information acquisition unit with reference to the database.
コイルと可変リアクタンス回路からなる受電側共振回路を複数有するとともに前記各受電側共振回路に第2可変リアクタンス回路を介して接続された負荷回路を有する、クレーンのクレーンフック部に設けられた受電装置と、
位置情報取得部と、
制御部と
を用いて、前記複数の送電側共振回路と前記複数の受電側共振回路とを共鳴結合する磁界共鳴方式で前記交流電源から前記負荷回路へ電力を無線伝送するクレーンフック部の給電方法であって、
前記位置情報取得部によって、前記受電装置の位置情報を取得し、
前記制御部によって、前記各可変リアクタンス回路、前記第1可変リアクタンス回路および前記第2可変リアクタンス回路の各リアクタンスが、前記送電装置と前記受電装置とを前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づく位置関係に配置した場合に得られる前記各コイルの各自己インダクタンスおよび前記各コイル間の各相互インダクタンスを定数とし、前記各リアクタンスを変数とする前記送電装置および前記受電装置を表す回路方程式を用いて算出された前記電力の伝送効率に基づき決定された各値を有するように、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき前記各リアクタンスを制御し、
前記受電装置は、前記位置情報を検知するセンサを有し、
前記受電装置によって、検知された前記位置情報を前記位置情報取得部に出力する
クレーンフック部の給電方法。 A power transmission device provided in the jib of a crane, which has a plurality of power transmission side resonance circuits composed of a coil and a variable reactance circuit, and has an AC power supply for supplying power to each power transmission side resonance circuit via a first variable reactance circuit.
A power receiving device provided in a crane hook portion of a crane, which has a plurality of power receiving side resonant circuits composed of a coil and a variable reactance circuit, and has a load circuit connected to each powered reactance circuit via a second variable reactance circuit. ,
Location information acquisition department and
A power supply method for a crane hook unit that wirelessly transmits power from the AC power supply to the load circuit by a magnetic field resonance method in which the plurality of transmission side resonance circuits and the plurality of power receiving side resonance circuits are resonantly coupled using a control unit. And,
The position information acquisition unit acquires the position information of the power receiving device, and obtains the position information.
By the control unit, the reactances of the variable reactance circuit, the first variable reactance circuit, and the second variable reactance circuit are set to the position information acquired by the position information acquisition unit for the transmission device and the power receiving device. Using a circuit equation representing the power transmitting device and the power receiving device, each self-inductance of each coil and each mutual inductance between the coils obtained when arranged in a positional relationship based on the above are constants, and each reactance is a variable. Each reactance is controlled based on the position information acquired by the position information acquisition unit so as to have each value determined based on the power transmission efficiency calculated in the above steps .
The power receiving device has a sensor that detects the position information, and has a sensor.
The position information detected by the power receiving device is output to the position information acquisition unit.
Power supply method for crane hooks.
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