JP7435056B2 - 非接触電力伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、コイル間の磁気結合を利用して電力の伝送を行う非接触電力伝送装置に関する。

２つの部材間で電力の伝送を行う装置として、コイル間の磁気結合を利用して電力の伝送を行う非接触電力伝送装置がある。例えば、特許文献１には、このような非接触電力伝送装置として、第１ホルダに保持された第１コイルと、第２ホルダに保持された第２コイルを有する構成が記載されている。

特許第６３４７９８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された非接触電力伝送装置は、装置内部の温度上昇を抑制する構成を有するものではない。そのため、電力の伝送に伴い第１コイルおよび第２コイルが発熱すると装置内の温度が上昇した場合、連続通電時間や電流値の規制が必要となる恐れがある。この場合、連続演出時間を短時間に抑えたり、冷却のためのインターバルを確保したりする必要がある。

本発明は、電力の伝送にコイルが発熱しても装置内の温度が上昇し難い非接触電力伝送装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る非接触電力伝送装置は、第１コイルを有する固定部と、前記第１コイルと対向して配置された第２コイルおよび該第２コイルの前記第１コイル側とは反対側を覆うカバー部材を有し、前記固定部に対して回転軸を中心に回転する回転部と、前記固定部および前記回転部を回転可能に保持する回転保持部と、を備え、前記カバー部材は、前記回転部の回転に伴い、空気を前記カバー部材の内側に吸い込み、吸い込んだ空気を前記カバー部材の外側へ排出する気流を生じさせるファン機能を有する。

上記構成によれば、カバー部材は、回転部の回転に伴い、空気をカバー部材の内側に吸い込み、吸い込んだ空気をカバー部材の外側へ排出する気流を生じさせるファン機能を有している。したがって、電力の伝送にて第１コイルおよび第２コイルが発熱しても、非接触電力伝送装内部を通過する風の力で強制的に放熱させて装置内部の温度上昇を抑制することができる。

その結果、連続演出時間を短時間に抑えたり、冷却のためのインターバルを確保したりする必要がなくなる。また、電力伝送の効率低下および搭載している電子部品の寿命低下が起こり難くできる。

本開示の一態様に係る非接触電力伝送装置においては、さらに、前記カバー部材における前記固定部側とは反対側を覆う面に、前記回転軸と直交する方向を長手方向とする放熱開口が１つ以上形成され、該放熱開口の長手方向の開口端面が、開口外側から開口内側に向かって広がるように傾斜した傾斜面を有する構成とすることもできる。上記構成によれば、ファン機能を有するカバー部材を容易に構成することができる。

本開示の一態様に係る非接触電力伝送装置においては、さらに、前記放熱開口は複数設けられ、前記傾斜面にてルーバー形状が構成されている構成とすることもできる。上記構成によれば、ルーバー形状をなす複数の放熱開口を用いて、高効率に吸気および排気の気流を生じさせることができる。

本開示の一態様に係る非接触電力伝送装置においては、さらに、前記複数の放熱開口を、前記複数の放熱開口の並ぶ方向に沿って繋ぐ梁部を備える構成とすることもできる。上記構成によれば、梁部にて複数の放熱開口を設けたことによるカバー部材の剛性の低下を緩和して強度を上げることができる。

本開示の一態様に係る非接触電力伝送装置においては、さらに、前記回転保持部は、前記固定部上に前記回転部が配置された状態で前記回転部側から嵌め合わされる円筒状の部材であり、内周面にて前記回転部の外周面を案内し、外周面に放熱フィンが設けられている構成とすることもできる。

上記構成によれば、最も外側に位置する回転保持部材の外周面に設けた放熱フィンによって空気に触れる面積が増え放熱効果が高まる。したがって、これによっても非接触電力伝送装置内部の温度上昇を抑制することができる。

本開示の一態様に係る非接触電力伝送装置においては、さらに、前記固定部、又は前記回転部又はその両方における最も外側に位置する部分に、放熱フィンが設けられている構成とすることもできる。

上記構成によれば、固定部、又は回転部又はその両方における最も外側に位置する部分に設けられた放熱フィンによって空気に触れる面積が増え放熱効果が高まる。したがって、これによっても非接触電力伝送装置内部の温度上昇を抑制することができる。

本発明の一態様によれば、電力の伝送にコイルが発熱しても装置内の温度が上昇し難い非接触電力伝送装置を提供することができる。

本実施形態の非接触電力伝送装置の斜視図である。 上記非接触電力伝送装置の平面図である。 図１の切断面Ｄで切断した上記非接触電力伝送装置の断面図である。 上記非接触電力伝送装置の分解斜視図である。 上記非接触電力伝送装置における回転部のケースカバーの斜視図である。 図５の切断面Ｄで切断した上記ケースカバーの断面図である。 上記非接触電力伝送装置における回転部の回転に伴う放熱開口による吸気・排気を示す斜視図である。 変形例の非接触電力伝送装置の断面図である。

以下、本開示の一側面に係る実施形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。

§１ 適用例
非接触電力伝送装置１は、例えば、遊技機と遊技機に搭載される回転演出装置の間に配置され、電力の伝送を行う。図３、図７に示すように、非接触電力伝送装置１は、固定部１０および回転部２０と、固定部１０および回転部２０を覆うベースカバー３０とを備える。

固定部１０は、遊技機の筐体等に固定され、回転部２０は、固体部１０に対して軸線（回転軸）Ｌ周りに回転する。ベースカバー３０は、回転部２０側から嵌め合わされている。固定部１０の第１コイル１４と回転部２０の第２コイル２２とは対向して配置されており、磁気結合を利用して電力の伝送を行う。また、固定部１０には発光素子１６が搭載され、回転部２０には発光素子１６と光通信を行う受光素子２６が搭載されている。電力の伝送に伴い第１コイル１４および第２コイル２２は発熱し、非接触電力伝送装置１の内部の温度が上昇する。

非接触電力伝送装置１の内部の温度が上昇すると、連続通電時間や電流値の規制が必要となる場合があり、この場合、連続演出時間を短時間に抑えたり、冷却のためのインターバルを確保したりする必要がある。また、電力伝送の効率低下および搭載している電子部品の寿命低下を引き起こす。

そこで、非接触電力伝送装置１においては、回転部２０のケースカバー２５がファン機能を有しており、上面２５ａに傾斜面２５ｇを有する放熱開口２５ｆが形成されている。これにより、回転部２０の回転に伴い、空気をケースカバー２５の内側に吸い込み、吸い込んだ空気をケースカバー２５の外側へ排出する気流が生じ、装置内部の温度上昇が効果的に抑制される。さらに、非接触電力伝送装置１の最も外側となるベースカバー３０には放熱フィン３０ｅが設けられており、空気に触れる面積を稼いで放熱効果を高めている。

§２ 構成例
本実施形態では、図１～図７を用いて、本開示の非接触電力伝送装置の一態様について説明する。本実施形態では、電力を伝送する２つの部材が、遊技機と遊技機に搭載される回転演出装置であり、遊技機側から回転演出装置に電力の伝送を行う構成を例示する。

（１．全体構成）
図１は、本実施形態の非接触電力伝送装置１の斜視図である。図２は、上記非接触電力伝送装置１の平面図である。図３は、図１の切断面Ｄで切断した上記非接触電力伝送装置１の断面図である。図４は、上記非接触電力伝送装置１の分解斜視図である。

図１～図４に示すように、非接触電力伝送装置１は、固定部１０および回転部２０と、固定部１０および回転部２０を覆うベースカバー（回転保持部）３０とを備える。固定部１０は、第１コイル１４を有し、回転部２０は、第１コイル１４と対向して配置された第２コイル２２および該第２コイル２２の第１コイル１４側とは反対側を覆うケースカバー（カバー部材）２５を有する。回転部２０は、固体部１０に対して軸線（回転軸）Ｌ周りに回転する。固定部１０と回転部２０とは、軸線Ｌに沿って重なるように配置され、回転部２０側からベースカバー３０が嵌め合わされている。固定部１０は、ベースカバー３０と共に螺子等を用いて遊技機の筐体に固定される。非接触電力伝送装置１が筐体に取り付けられた状態で、回転部２０は、固定部１０とベースカバー３０の内側との間で回転自在に保持され、ベースカバー３０の内周面３０ｃをガイド面として回転する。

以降、説明の便宜上、非接触電力伝送装置１が筐体の水平面に上向きに設置されていることを前提に説明する。つまり、固定部１０に対して回転部２０が位置する側を上とし、回転部２０に対して固定部１０が位置する側を下として説明する。なお、言うまでもないが、非接触電力伝送装置１は、水平面に下向きや、傾斜面、垂直面に設置可能である。

（２．固定部１０）
図３、図４に示すように、固定部１０は、ベース１１、第１基板１２、第１ホルダ１３、第１コイル１４、およびコイルガイド１５を備えている。

ベース１１は、非接触電力伝送装置１を構成する各部材を支持するものである。また、ベース１１は、ベースカバー３０と共に非接触電力伝送装置１を筐体に取り付けるための部品でもある。

第１基板１２は、発光素子１６を用いて回転部２０側に制御信号を出力するものである。第１基板１２における軸線Ｌ上に、光通信を行うための発光素子１６が搭載されている。発光素子１６は例えばＬＥＤである。発光素子１６は、回転部２０が位置する上向きに光を出射する。第１基板１２の下面には、遊技機側と電気的に接続するためのコネクタ１７が取り付けられている。

第１ホルダ１３は、第１コイル１４を保持するものであり、軸線Ｌ上に第１貫通穴１３ａが形成されている。第１コイル１４は、第１ホルダ１３の上面に第１貫通穴１３ａを中心に周回されている。第１貫通穴１３ａおよびその周囲が位置する第１コイル１４の周回の中心は空洞となっている。

ベース１１に対して、第１基板１２、第１ホルダ１３に固定された第１コイル１４がこの順に配置される。第１コイル１４は、回転部２０の第２コイル２２と対向するように上向きに配置される。

コイルガイド１５は、ベース１１上に第１基板１２および第１ホルダ１３に固定された第１コイル１４が配置された状態で、ベース１１に対して嵌め合わされる。コイルガイド１５は、第１コイル１４をベース１１に向かって押さえるためのものである。

（３．回転部２０）
図３、図４に示すように、回転部２０は、ケース２１、第２コイル２２、第２ホルダ２３、第２基板２４、およびケースカバー（カバー部材）２５を備えている。

ケース２１は、円筒状を成し、ケースカバー２５と嵌め合わされた状態で、外周面２１ａがベースカバー３０の内周面３０ｃをガイド面として摺動する。外周面２１ａには、ベースカバー３０の内周面３０ｃとの摩擦を低減するためのガイドリブ２１ｂが形成されている。また、ケース２１の内周面２１ｃには、第２ホルダ２３の下面の周縁に突き当たって第２ホルダ２３を保持する段差部２１ｄが形成されている。

第２ホルダ２３は、第２コイル２２を保持するものであり、軸線Ｌ上に第２貫通穴２３ａが形成されている。第２コイル２２は、第２ホルダ２３の下面に第２貫通穴２３ａを中心に周回されている。第２貫通穴２３ａおよびその周囲が位置する第２コイル２２の周回の中心は空洞となっている。

第２基板２４は、回転演出装置に搭載されている電飾用の発光素子等を制御するものであり、軸線Ｌ上に、光通信を行うための受光素子２６が搭載されている。受光素子２６は固定部１０側の発光素子１６との間で光通信を行う。受光素子２６の受光面は、固定部１０が位置する下を向いている。第２基板２４の上面には、回転演出装置に搭載されている演出系ＬＥＤ等を制御する電子部品２８および回転演出装置と電気的に接続するためのコネクタ２７等が搭載されている。

ケース２１に対して、第２ホルダ２３に固定された第２コイル２２、第２基板２４がこの順に配置される。第２コイル２２は、固定部１０の第１コイル１４と対向するように下向きに配置される。

ケースカバー２５は、ケース２１上に第２ホルダ２３に固定された第２コイル２２、第２基板２４が配置された状態で、ケース２１に嵌め合わされる。ケースカバー２５の外周部を構成する円筒部２５ｄの下端部には、径方向外側に向かって止め代２５ｅが３箇所設けられている。ケースカバー２５とケース２１とは、止め代２５ｅを用いて固定される。

また、ケースカバー２５の上面２５ａには、第２基板２４に搭載されたコネクタ２７を露出させるコネクタ用開口２５ｂ、回転演出装置と回転部２０とを接続するためのボス２５ｃ，２５ｃが形成されている。

さらに、ケースカバー２５は、回転部２０の回転に伴い、空気をケースカバー２５の内側に吸い込み、吸い込んだ空気をケースカバー２５の外側へ排出する気流を生じさせるファン機能を有しており、上面２５ａには後述する放熱開口２５ｆが形成されている。

（４．ベースカバー３０）
図１～図４に示すように、ベースカバー３０は、固定部１０の上に回転部２０を配置した状態でベース１１に嵌め合わされ、ベース１１と共に螺子等を用いて遊技機の筐体等に固定される。ベースカバー３０は、固定部１０および回転部２０を回転可能に保持する回転保持部である。また、ベースカバー３０は円筒状の部材であり、内周面３０ｃにて回転部２０の外周面（ケース２１の外周面２１ａ）を案内する。

ベースカバー３０の上面３０ａには、回転部２０の上面（ケースカバー２５の上面２５ａ）を露出させる開口３０ｂが形成されている。回転部２０は、ケースカバー２５の上面２５ａを僅かに開口３０ｂより突き出した状態でベースカバー３０の内側に収容されている。ケースカバー２５の径は、開口３０ｂの径よりも小さく、ケース２１の径が開口３０ｂの径よりも大きく形成されている。これにより、ベースカバー３０がベース１１に固定された状態で、回転部２０はベースカバー３０の開口３０ｂより抜け落ちることなく保持される。そして、ベースカバー３０の外周面３０ｄには、後述する放熱フィン３０ｅが設けられている。

（５．放熱開口２５ｆ）
図５は、上記非接触電力伝送装置における回転部２０のケースカバー２５の斜視図である。図６は、図５の切断面Ｄで切断した上記ケースカバー２５の断面図である。図５、図６に示すように、ケースカバー２５の上面２５ａには、放熱開口２５ｆが形成されている。放熱開口２５ｆは、回転部２０の回転に伴いケースカバー２５の内側に吸い込み（吸気）、吸い込んだ空気をケースカバー２５の外側へ排出（排気）する気流を生じさせる。

本実施形態では、放熱開口２５ｆは、ケースカバー２５における上面２５ａ（固定部１０側とは反対側を覆う面）に、軸線Ｌと直交する方向が長手方向となるように形成されている。そして、放熱開口２５ｆは、長手方向の開口端面に、開口外側から開口内側に向かって広がるように傾斜した傾斜面２５ｇを有している。

本実施形態では、放熱開口２５ｆは複数、図５、図６の例では６列設けられている。放熱開口２５ｆを複数設けることで、傾斜面２５ｇにてルーバー形状が構成されている。このような構成とすることで、ルーバー形状をなす複数の放熱開口２５ｆを用いて、高効率に吸気および排気の気流を生じさせることができる。なお、図５、図６の例では、放熱開口２５ｆを６個設けているが、放熱開口２５ｆは少なくとも１つあればよい。

ところで、複数の放熱開口２５ｆを設けることでケースカバー２５の剛性が低下することは否めない。そこで、本実施形態では、複数の放熱開口２５ｆを複数の放熱開口２５ｆの並ぶ方向に沿って繋ぐ梁部２５ｈを設けている。このような梁部２５ｈを設けることで、複数の放熱開口２５ｆを設けたことによるケースカバー２５の剛性の低下を緩和して強度を上げることができる。

図７は、上記非接触電力伝送装置１における回転部２０の回転に伴う放熱開口２５ｆによる吸気・排気を示す斜視図である。図７に示すように、回転部２０を矢印ＣＷで示す時計回りに回転させると、矢印ＣＷの上流側に位置する側が吸気となり、矢印ＣＷの下流側に位置する側が排気となる。図示してはいないが、回転部２０を矢印ＣＷと逆の反時計回りに回転させた場合は、反時計回り上流側に位置する側が吸気となり、反時計回りの下流側に位置する側が排気となる。

（６．放熱フィン３０ｅ）
図１、図２に示すように、ベースカバー３０の外周面３０ｄには、放熱フィン３０ｅが設けられている。ベースカバー３０の外周面３０ｄは、非接触電力伝送装置１の最も外側に位置する部分である。

本実施形態では、放熱フィン３０ｅは、ベースカバー３０の外周面３０ｄから径方向外側に向かって延設されている。放熱フィン３０ｅは、ベースカバー３０の外周面３０ｄに周方向に沿って複数設けられている。

（７．効果）
上記実施形態の構成によれば、ケースカバー２５は、回転部２０の回転に伴い、空気を内側に吸い込み、吸い込んだ空気を側へ排出する気流を生じさせるファン機能を有している。より具体的には、ケースカバー２５の上面２５ａに、軸線Ｌと直交する方向を長手方向とする放熱開口２５ｆが１つ以上形成されている。放熱開口２５ｆの長手方向の開口端面は、開口外側から開口内側に向かって広がるように傾斜した傾斜面２５ｇを有する。

これにより、装置駆動時に、電力の伝送にて第１コイル１４および第２コイル２２が発熱しても、装置内部を通過する風の力で強制的に放熱させて装置内部の温度上昇を抑制することができる。その結果、連続演出時間を短時間に抑えたり、冷却のためのインターバルを確保したりする必要がなくなる。また、電力伝送の効率低下および搭載している電子部品の寿命低下が起こり難くできる。

さらに、上記実施形態の構成によれば、ベースカバー３０の外周面３０ｄに放熱フィン３０ｅが設けられ、空気に触れる面積を稼いで放熱効果を高めている。したがって、これによっても装置内部の温度上昇を抑制することができる。

§３ 変形例
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。

前述した実施形態では、固定部１０および回転部２０を回転可能に保持する回転保持部としてベースカバー３０を用いていたが、ベースカバー３０に代えて、ラジアル軸受（ボールベアリング）５３を用いることもできる。

図８は、変形例の非接触電力伝送装置５０の断面図である。図８に示すように、第１コイル５１を備える第１ユニット５４と第２コイル５２を備える第２ユニット５５とが、ラジアル軸受５３を介して連結されている。第１ユニット５４と第２ユニット５５とは相対的に回転する。第１ユニット５４が固定部となる場合、第２ユニット５５が回転部となり、第１ユニット５４が回転部となる場合、第２ユニット５５が固定部となる。また、図示してはいないが、第１ユニット５４、第２ユニット５５には、光通信を行う光学素子、基板等が搭載されている。

第１ユニット５４、第２ユニット５５における最も外側に位置する部分に、放熱フィン３０ｅが設けられている。また、第１ユニット５４の上面５４ａ、第２ユニット５５の下面５５ａに、傾斜面２５ｇを有する放熱開口２５ｆが形成されている。

また、前述した実施形態では、固定部１０に発光素子１６を備え、回転部２０に受光素子２６を備えている構成を例示したが、固定部１０および回転部２０に発光素子１６と受光素子２６とをそれぞれ備える構成としてもよい。これにより、固定部１０および回転部２０との間で、双方向通信が可能となる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１、５０ 非接触電力伝送装置
１０ 固体部
１１ ベース
１２ 第１基板
１３ 第１ホルダ
１３ａ 第１貫通穴
１４、５１ 第１コイル
１５ コイルガイド
１６ 発光素子
１７、２７ コネクタ
２０ 回転部
２１ ケース
２１ａ、３０ｄ 外周面
２１ｂ ガイドリブ
２１ｃ、３０ｃ 内周面
２１ｄ 段差部
２２、５２ 第２コイル
２４ 第２基板
２３ 第２ホルダ
２３ａ 第２貫通穴
２５ ケースカバー（カバー部材）
２５ａ、３０ａ 上面
２５ｂ コネクタ用開口
２５ｃ ボス
２５ｄ 円筒部
２５ｇ 傾斜面
２５ｆ 放熱開口
２５ｈ 梁部
２６ 受光素子
２８ 電子部品
３０ ベースカバー（回転保持部）
３０ｂ 開口
３０ｅ 放熱フィン
５３ ラジアル軸受（回転保持部）
５４ 第１ユニット（回転部、固定部）
５５ 第２ユニット(回転部、固定部)

Claims (6)

1. 第１コイルを有する固定部と、
   前記第１コイルと対向して配置された第２コイルおよび該第２コイルの前記第１コイル側とは反対側を覆うカバー部材を有し、前記固定部に対して回転軸を中心に回転する回転部と、
   前記固定部および前記回転部を回転可能に保持する回転保持部と、を備え、
   前記カバー部材は、前記回転部の回転に伴い、空気を前記カバー部材の内側に吸い込み、吸い込んだ空気を前記カバー部材の外側へ排出する気流を生じさせるファン機能を有する非接触電力伝送装置。
2. 前記カバー部材における前記固定部側とは反対側を覆う面に、前記回転軸と直交する方向を長手方向とする放熱開口が１つ以上形成され、該放熱開口の長手方向の開口端面が、開口外側から開口内側に向かって広がるように傾斜した傾斜面を有する請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
3. 前記放熱開口は複数設けられ、前記傾斜面にてルーバー形状が構成されている請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
4. 前記複数の放熱開口を、前記複数の放熱開口の並ぶ方向に沿って繋ぐ梁部を備える請求項３に記載の非接触電力伝送装置。
5. 前記回転保持部は、前記固定部上に前記回転部が配置された状態で前記回転部側から嵌め合わされる円筒状の部材であり、内周面にて前記回転部の外周面を案内し、外周面に放熱フィンが設けられている請求項１から４の何れか１項に記載の非接触電力伝送装置。
6. 前記固定部、又は前記回転部又はその両方における最も外側に位置する部分に、放熱フィンが設けられている請求項１から４の何れか１項に記載の非接触電力伝送装置。

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