JPH09149502A - 無接触給電方法および装置 - Google Patents

無接触給電方法および装置

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JPH09149502A
JPH09149502A JP4351781A JP35178192A JPH09149502A JP H09149502 A JPH09149502 A JP H09149502A JP 4351781 A JP4351781 A JP 4351781A JP 35178192 A JP35178192 A JP 35178192A JP H09149502 A JPH09149502 A JP H09149502A
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JP
Japan
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secondary winding
primary winding
high frequency
winding
mechanically
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Application number
JP4351781A
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English (en)
Inventor
Atsuyuki Hirai
淳之 平井
Yoshiji Hiraga
義二 平賀
Yuji Nitta
裕治 新田
Kenji Nomura
賢二 野村
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
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  • Multi-Process Working Machines And Systems (AREA)
  • Control Of Conveyors (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】給電部と受電部の相対位置がある程度変化して
も一次、二次巻線間の高周波電磁結合が変化せず、製作
精度や介在物の有無に左右されず安定に給電できるよう
にする。 【構成】高周波磁性材料によって導かれる一次巻線磁束
磁路3aの一部3bをスライド機構2で機械的に開き、
これと磁気結合させるモールド処理を施した二次巻線4
をこれと鎖交するように挿入する。この挿入を確認した
後、機械的に開いていた磁束閉路を閉じ一次巻線を高周
波励磁することによって二次巻線に電圧が誘導され同巻
線に接続された移動体6上の負荷に電力が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電源を内蔵せず自律移
動する物体(例えばマシニングセンタ用加工パレットな
ど)に対して電気接点を用いることなく固定部側より無
接触で給電および情報を授受する装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から提案、実現されている高周波電
磁誘導による無接触給電方式は、図5に示すように磁性
体面の突合せによるものや、図6に示すように挿入によ
るものであり、主磁路中のエアギャップ21長が固定部
(給電側)22と移動体部(受電側)23の距離により
決まり給電のための位置決め精度が直接給電効率に影響
を及ぼす形であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】したがって効率の良い
電力伝送および情報伝送の実現には、突合せ面(勘合
面)の製作における加工精度の向上、給電側と受電側の
間の正確な位置決めの達成、そして使用時の周囲環境に
よって生じる介在物(金属、油、水など)の突合せ面
(勘合面)からの除去などのメンテナンスが不可欠であ
った。そこで、本発明は、従来方式の問題を解決し、給
電部と受電部の相対位置がある程度変化しても一次、二
次巻線間の高周波電磁結合が変化せず、製作精度や介在
物の有無に左右されず安定に給電および情報伝送できる
方法および装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、高周波磁性材料によって導かれる一次巻
線(あるいは二次巻線)磁束磁路の一部を機械的に開
き、これと磁気結合させる成形(例えばモールド処理を
施した)二次巻線(あるいは一次巻線)をこれと鎖交す
るように挿入する。この挿入を確認した後、機械的に開
いていた磁束閉路を閉じ一次巻線を高周波励磁すること
によって二次巻線に電圧が誘導され同巻線に接続された
移動体上の負荷に電力が供給される。そして自律移動す
る物体が、このスポット的な給電を終了して動き出すの
に際しては再び一次巻線の高周波励磁を止めてから機械
的に磁路を開いて移動体に一体固定されている二次巻線
が外れるようにする。
【0005】
【作用】本発明は、このような構成を採ることによって
受給電および情報授受時における移動体の位置決め精度
が磁路にそっての空隙(ギャップ)長の決定要因になら
ず、成形二次巻線が閉路後の一次巻線磁路中に確実に挿
入される様な位置決め精度が得られば良い様にした高周
波誘導給電装置の実現を可能にしている。また本発明は
応用展開として、上記方法での給電中にも固定部と移動
体の相対位置が多少変化しても巻線間の電磁誘導結合状
態が殆ど変化しない点を利用して、移動体が一次元、二
次元あるいは三次元方向に小さなストロークの範囲内を
高速で動くため疲労問題などにより従来の様な配線によ
る受給電ができない用途においても安定な電源供給がで
きる。
【0006】
【実施例】図1は、この無接触給電システムの構成の概
念図であり、従来の方法と異なり一次巻線(あるいは二
次巻線)が作る高周波磁路を機械的に開閉し、そこへ二
次巻線(あるいは一次巻線)を挿入する形を採る。図2
は、この高周波電磁誘導を実現する具体的な巻線および
磁性材料による磁路の構成であり、スライダを用いた磁
路の開閉方式となっている。ここで固定部1のスライド
機構2の先端には閉路時に高周波磁性体3aの主磁路の
一部を形成する高周波磁性体片3bが取り付けられてい
る。そして高周波磁気結合のための移動体側二次巻線4
(モールド成形処理などを施した物)の一次巻線5の主
磁路への挿入シーケンスに基き、給電開始に先だって、
まずスライド機構2は高周波磁性体片3bを直線移動さ
せる。移動体側は二次巻線が閉路時の一次巻線主磁路と
完全に鎖交できる範囲内で動き(あるいは動かされる
が)、固定側において何らかの方法で二次巻線4の挿入
を確認がなされるとスライド機構2が元の位置まで高周
波磁性体片3bを直動させ磁路を閉じる。更に磁路を閉
じたことを図示しない機構で機械的にあるいは光学的に
確認したのち、固定部1では図示しない高周波インバー
タを動作させ一次巻線を励磁する。この高周波電磁誘導
により挿入された成形二次巻線に電圧が誘導されるの
で、自律移動体への給電が可能となる。
【0007】図3は、主磁路の開閉機構を回転式にした
変形例であり、(a)は、移動体側二次巻線4が挿入さ
れたようすを示し、(b)はその後に高周波磁性体片3
bが回転することにより主磁路を閉じたようすを示すも
のである。
【0008】上記いずれの構成においても、一次巻線が
作り上げる磁束のほとんどは高周波磁性材料を通過する
ので、磁路中の空隙(エアギャップ)の大きさ そして
その結果発生する伝送損失は閉路方式のメカニズムおよ
び幾何構成によって決まり、一次巻線および高周波磁性
材料から成る給電部(固定部)と二次巻線が取り付けら
れた移動部の相対位置決め精度では決まらない。ここで
磁路中の空隙ギャップ長は完全に皆無にすることはでき
ないし、ギャップ中に異物(油、水、切り粉)が介入す
る可能性もあるので、漏れ磁束がほとんど生じないトロ
イダル形状磁路によるような高い電磁結合は実現できな
いが、先述の様に接合面全体に異物が介在する可能性が
非常に高い従来方式に比べれば格段に改善がなされる。
なお、以上は電力供給を中心に述べたが、高周波電磁誘
導を用いた情報伝送に関しても同様な原理と構造を用い
ることによって安定な通信が確保できることは言うまで
もない。
【0009】図4(a)、(b)は、本発明の移動体6
を工作機械分野で使用されるワークパレットとした例で
ある。図4(a)は、固定部1から二次巻線4を介して
給電を受けた電力および情報をつかって電気油圧変換ア
クチュエータ等を用いた自動クランプ装置7a〜7dを
形成した例である。このようにすれば、従来手作業であ
ったワーク8のパレットへの固定作業が自動化される。
図4(b)は、固定部1から二次巻線4を介して給電を
受けた電力および情報をつかって駆動されるサーボモー
タおよびコントローラをパレットの内部に設け、パレッ
ト上のテーブル9を回転可能にする例である。これによ
り、加工時の軸追加(例えばワークの回転やティルティ
ング)がパレット側の対応によって可能となる。もちろ
んマシニングセンタでの加工切削時には、切り粉やクー
ラントが磁性体や成形巻線にかかることが避けられない
が、これらはエアブロしたり、より積極的に導電性の低
いクーラントで洗い流すことによって除去することが可
能である。
【0010】
【発明の効果】本発明は、従来から提案されてきている
高周波電磁誘導を用いた無接触給電方式における問題
点、すなわち給電部と受電部間の相対位置決め精度が電
力伝送効率に大きく影響をあたえる点、そして給電およ
び受電の接合面の耐環境管理(油、水、切り粉など)が
難しい点を解決し、安定で信頼性の高い方式を提供でき
るものある。また、給電中にも固定部と移動体の相対位
置が多少変化しても巻線間の電磁誘導結合状態が殆ど変
化しない点を利用し、移動体が一次元、二次元あるいは
三次元方向に小さなストロークの範囲内を高速で動くた
め疲労問題などにより、従来のような配線による受給電
ができない用途においても安定な電源供給ができるとい
う効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無接触給電システムの構成を示す概念
図である。
【図2】本発明の実施例を示す図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す図である。
【図4】本発明の移動部をワークパレットとした実施例
を示す図である。
【図5】従来例を示す図である。
【図6】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 固定部 2 スライド機構 3a 高周波磁性コア 3b 高周波磁性体片 4 二次巻線 5 一次巻線 6 移動体 7a、7b、7c、7d 自動クランプ装置 8 ワーク 9 テーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01F 23/00 Q (72)発明者 野村 賢二 埼玉県入間市大字上藤沢字下原480番地 株式会社安川電機東京工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波磁性材料によって導かれる一次巻
    線、あるいは二次巻線の磁束磁路の一部を機械的に開
    き、これと磁気結合させる二次巻線あるいは一次巻線
    を、これと鎖交するように挿入し、この挿入を確認した
    後、機械的に開いていた磁束閉路を閉じ一次巻線を高周
    波励磁することによって二次巻線に電圧が誘導され同巻
    線に接続された移動体上の負荷に電力を供給し、そして
    再び一次巻線の高周波励磁を止めてから機械的に磁路を
    開いて二次巻線が外れるようにしたことを特徴とする無
    接触給電方法。
  2. 【請求項2】 高周波磁性材料によって導かれる一次巻
    線、あるいは二次巻線の磁束磁路の一部を機械的に開く
    機構を設け、これと磁気結合させる二次巻線あるいは一
    次巻線を、これと鎖交するように挿入できる構成とした
    ことを特徴とする無接触給電装置。
  3. 【請求項3】 請求項2の無接触給電装置の二次巻線を
    備える受電側移動体を自律動作機能を有するワークパレ
    ットとすることを特徴とする請求項2記載の無接触給電
    装置。
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PCT/JP1993/000822 WO1993026020A1 (en) 1992-06-18 1993-06-18 Non-contact power transmission apparatus, non-contact signal transmitter, separation type machine using them and control method thereof
EP98101896A EP0845794A1 (en) 1992-06-18 1993-06-18 Noncontacting signal transfer apparatus
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