JPWO2017146082A1 - 電力供給システム - Google Patents
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Abstract
接合容量を安定的に増大させるとともに、電磁波放射を低減することにより安全性を高め、さらに、ゴミ等の混入に対しての耐性を高める方法を提供する方法を提供すること。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、送電部1は、所定の波長の電源Vfからの電力を送電する。受電部2は、櫛形受電電極22を有し、送電部1に沿って移動し、送電部1のうち櫛形受電電極22と対向する部位を多溝送電電極12として、多溝送電電極12と櫛形受電電極22とにより形成される複数の接合容量Ccを介して送電部1から電力を受電して負荷Rに供給する。また、受電部2は、ばね性部材であるヘッド固定部223を構成要素に含み、負荷Rに電力が供給されている状態で送電部1の湾曲部Cに沿って移動可能である。
Description
本発明は、電力供給システムに関する。
従来より、電界結合によって電力を供給する際に接合容量を増大させる技術は公開されている(特許文献1乃至2参照)。
しかしながら、特許文献1及び2の技術では、受電電極部と送電電極部とがむき出しの状態となっているため、電磁波放射を低減させるための対策、人が接触することにより生じ得る感電を防ぐための対策、ごみの混入への対策等が取られていない。また、湾曲部を有する線路への対応性も有しない。
このように、特許文献1及び2を含め、従来の技術では、以上のような課題が存在するため、利用範囲が限定されている状況にあった。
また、電極同士が軽く接触するフェザータッチ電極を用いた場合、接合容量を増大させ、電磁波放射を低減させ、ゴミ混入に対する耐性等を持たせることは実現できるが、電極間が完全に非接触の状態でこれらを実現させることはできない。
このように、特許文献1及び2を含め、従来の技術では、以上のような課題が存在するため、利用範囲が限定されている状況にあった。
また、電極同士が軽く接触するフェザータッチ電極を用いた場合、接合容量を増大させ、電磁波放射を低減させ、ゴミ混入に対する耐性等を持たせることは実現できるが、電極間が完全に非接触の状態でこれらを実現させることはできない。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を根本的に解決し、接合容量を安定的に増大させるとともに、電磁波放射を低減させ、感電を防止することにより安全性を高め、さらに、ゴミ等の混入に対しての耐性を高める手法を提供することを目的とする。
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電力伝送線路と、
受電電極を有し、前記電力伝送線路に沿って移動し、前記電力伝送線路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電力伝送線路から電力を受電して負荷に供給する受電部と、
を備え、
前記受電部は、ばね性部材を構成要素に含み、前記負荷に電力が供給されている状態で前記電力伝送線路の湾曲部に沿って移動可能である。
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電力伝送線路と、
受電電極を有し、前記電力伝送線路に沿って移動し、前記電力伝送線路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電力伝送線路から電力を受電して負荷に供給する受電部と、
を備え、
前記受電部は、ばね性部材を構成要素に含み、前記負荷に電力が供給されている状態で前記電力伝送線路の湾曲部に沿って移動可能である。
また、前記送電電極と前記受電電極とが相互に入れ子状に対向配置された状態で前記接合容量を形成させることができる。
また、複数の前記送電電極の近傍かつ前記交流電源側に、前記複数の送電電極に対し非接触で対向配置された送電側導電板と、
複数の前記受電電極の近傍かつ前記負荷側に、前記複数の受電電極に対し非接触で対向配置された受電側導電板と、
をさらに備え、
前記送電側導電板と前記受電側導電板とが、前記送電電極及び前記受電電極の端部よりも外側にはみ出た状態で、前記送電電極及び前記受電電極を外側から挟むように配置させることができる。
複数の前記受電電極の近傍かつ前記負荷側に、前記複数の受電電極に対し非接触で対向配置された受電側導電板と、
をさらに備え、
前記送電側導電板と前記受電側導電板とが、前記送電電極及び前記受電電極の端部よりも外側にはみ出た状態で、前記送電電極及び前記受電電極を外側から挟むように配置させることができる。
また、前記送電側導電板と前記受電側導電板とのうち、前記送電電極及び前記受電電極の端部よりも外側にはみ出た部位が湾曲部を有し、前記送電側導電板の端部と前記受電側導電板の端部とが互いに接近した状態を維持させることができる。
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、
前記送電部は、
回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる送電電極とを有し、
前記受電部は、
前記回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記送電電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる受電電極と、を有し、
前記送電電極と前記受電電極とが、相互に入れ子状に対向配置されている。
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、
前記送電部は、
回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる送電電極とを有し、
前記受電部は、
前記回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記送電電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる受電電極と、を有し、
前記送電電極と前記受電電極とが、相互に入れ子状に対向配置されている。
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、
前記送電部は、
回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記受電電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる送電電極と、を有し、
前記受電部は、
前記回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる受電電極とを有し、
前記受電電極と前記送電電極とが、相互に入れ子状に対向配置されている。
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、
前記送電部は、
回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記受電電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる送電電極と、を有し、
前記受電部は、
前記回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる受電電極とを有し、
前記受電電極と前記送電電極とが、相互に入れ子状に対向配置されている。
また、本発明が適用される電力供給システムは、
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、
回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる第1電極群と、
前記回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記第1電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる第2電極群と、
が相互に入れ子状に対向配置されており、
前記第1電極群が前記受電電極であり前記第2電極群が前記送電電極である場合であって、かつ前記回転軸を回路の一部に含む場合には、前記第1電極群の一部が前記回転軸に接触した状態であっても、前記接合容量を介して前記負荷に電力を供給することができる。
また、前記第1電極群が前記受電電極であり前記第2電極群が前記送電電極である場合であって、かつ前記固定体を回路の一部に含む場合には、前記第2電極群の一部が前記固定体に接触した状態であっても、前記接合容量を介して前記負荷に電力を供給することができる。
また、前記第1電極が前記送電電極であり前記第2電極が前記受電電極である場合であっても前記負荷に電力を供給することができる。
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、
回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる第1電極群と、
前記回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記第1電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる第2電極群と、
が相互に入れ子状に対向配置されており、
前記第1電極群が前記受電電極であり前記第2電極群が前記送電電極である場合であって、かつ前記回転軸を回路の一部に含む場合には、前記第1電極群の一部が前記回転軸に接触した状態であっても、前記接合容量を介して前記負荷に電力を供給することができる。
また、前記第1電極群が前記受電電極であり前記第2電極群が前記送電電極である場合であって、かつ前記固定体を回路の一部に含む場合には、前記第2電極群の一部が前記固定体に接触した状態であっても、前記接合容量を介して前記負荷に電力を供給することができる。
また、前記第1電極が前記送電電極であり前記第2電極が前記受電電極である場合であっても前記負荷に電力を供給することができる。
また、前記送電電極と前記受電電極との間に流入された流体の存在によって、前記送電電極と前記受電電極とを離隔させることができる。
本発明によれば、回転体及び湾曲部を有する線路において、電力の伝送を行う際に、接合容量を安定的に増大させるとともに、電磁波放射を低減させ、感電を防止することにより安全性を高め、さらに、ゴミ等の混入に対しての耐性を高めることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図1は、電界結合電力伝送技術を適用した電力伝送回路のうち、サンドウィッチ電極によって接合容量Ccを形成させた場合の例を示す回路図である。
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。
電界結合電力伝送技術は、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、電源Vfからの電力を送電する送電部1の末端に金属板の多溝送電電極12と、当該電力を受電して負荷Rに供給する受電部2の先端に金属板の櫛形受電電極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。
電界結合電力伝送技術は、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、電源Vfからの電力を送電する送電部1の末端に金属板の多溝送電電極12と、当該電力を受電して負荷Rに供給する受電部2の先端に金属板の櫛形受電電極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。
ここで、サンドウィッチ電極とは、複数の溝を有する送電電極である多溝送電電極12に、櫛形形状の受電電極である櫛形受電電極22を入れ子にした状態にある電極対をいう。このように、送電電極と受電電極とを入れ子にすることにより、送電電極と受電電極とが対向する部分の面積を効率良く増やすことができるため、接合容量Ccを効率良く増大させることができる。
なお、サンドウィッチ電極を使用したものは、図2を参照して後述するスライドレール型の電極だけではなく、図14を参照して後述する軸受型の電極にも採用することができる。
なお、サンドウィッチ電極を使用したものは、図2を参照して後述するスライドレール型の電極だけではなく、図14を参照して後述する軸受型の電極にも採用することができる。
送電部1は、並列共振回路11と、多溝送電電極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、2つの多溝送電電極12が接続される。
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、2つの多溝送電電極12が接続される。
受電部2は、並列共振回路21と、櫛形受電電極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の櫛形受電電極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。
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の櫛形受電電極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。
ここからは、多溝送電電極12が、スライドレール型である場合の例について説明する。
図2は、湾曲部を有する多溝送電電極12に対応する櫛形受電電極22の一例として、ヘッド付フェザータッチ湾曲型の櫛形受電電極22を示す図である。
図2(a)は、2条の溝からなる多溝送電電極12の湾曲部に2枚で一組の櫛形受電電極22が配置された状態を示す断面平面図である。なお、図2の例では多溝送電電極12の溝の数は2条で構成されているが、溝の数は2条に限定されるものではない。
図2(a)に示すように、多溝送電電極12が湾曲部Cを有する場合、櫛形受電電極22は、湾曲部Cに位置するときには湾曲部Cの形状に合わせて変形し、かつ、多溝送電電極12と受電電極部221とが接触しない。
図2(b)は、櫛形受電電極22が多溝送電電極12に挿入された状態を示す断面正面図である。
図2(b)に示すように、櫛形受電電極22は、電極固定ロッド224によって受電電極部221が2枚で一組となるように繋ぎ合わされ固定される。
図2は、湾曲部を有する多溝送電電極12に対応する櫛形受電電極22の一例として、ヘッド付フェザータッチ湾曲型の櫛形受電電極22を示す図である。
図2(a)は、2条の溝からなる多溝送電電極12の湾曲部に2枚で一組の櫛形受電電極22が配置された状態を示す断面平面図である。なお、図2の例では多溝送電電極12の溝の数は2条で構成されているが、溝の数は2条に限定されるものではない。
図2(a)に示すように、多溝送電電極12が湾曲部Cを有する場合、櫛形受電電極22は、湾曲部Cに位置するときには湾曲部Cの形状に合わせて変形し、かつ、多溝送電電極12と受電電極部221とが接触しない。
図2(b)は、櫛形受電電極22が多溝送電電極12に挿入された状態を示す断面正面図である。
図2(b)に示すように、櫛形受電電極22は、電極固定ロッド224によって受電電極部221が2枚で一組となるように繋ぎ合わされ固定される。
図2(c)は、櫛形受電電極22の概要を示す平面図である。
図2(d)は、櫛形受電電極22の概要を示す側面図である。
図2(c)及び(d)に示すように、櫛形受電電極22は、受電電極部221と、弾性体222と、ヘッド固定部223との3層構造となっている。櫛形受電電極22の両端部にはヘッド部225が配置されている。
受電電極部221は、導電性を有する極薄の金属板で構成される。弾性体222は、弾性を有する発砲体等で構成されるが、特に発砲体に限定されない。ヘッド固定部223は、ばね性を有する極薄の金属板で構成される。電極固定ロッド224は、上述したように、複数枚の受電電極部221を一組になるように繋ぎ合わせて固定する。ヘッド部225は、電極固定ロッド224の中に配置されている導電線に接続されており、実際に電力を受電する電極として機能する。
また、ヘッド固定部223は、次の機能を有する。
即ち、(ア)後述するオーバーハング電極として機能し、受電電極部221とは導通しない。(イ)櫛形受電電極22の端部を防護するヘッド部225を固定する。なお、ヘッド固定部223は、櫛形受電電極22が湾曲する際に、2枚の受電電極部221の夫々の端部の長さに差異が生じること防止するとともに、多溝送電電極12同士の繋ぎ目の段差部で櫛形受電電極22が引っかかることを防止する。(ウ)受電電極部221を固定するための弾性体222を固定する。なお、弾性体222を固定する方法は特に限定されない。具体的には例えば、弾性体222として採用された発砲体を両面テープで張り付けることによって弾性体222を固定してもよい。なお、弾性体222は、受電電極部221を支える。さらに、受電電極部221が湾曲部Cに位置するときには、受電電極部221が多溝送電電極12の内壁面に広く対向するように変形する。(エ)ヘッド固定部223は、ばね性を有しており、受電電極部221を真っすぐに伸ばす機能を有している。(オ)電極固定ロッド224と機械的に接続されており、櫛形受電電極22の全体を支える。
図2(d)は、櫛形受電電極22の概要を示す側面図である。
図2(c)及び(d)に示すように、櫛形受電電極22は、受電電極部221と、弾性体222と、ヘッド固定部223との3層構造となっている。櫛形受電電極22の両端部にはヘッド部225が配置されている。
受電電極部221は、導電性を有する極薄の金属板で構成される。弾性体222は、弾性を有する発砲体等で構成されるが、特に発砲体に限定されない。ヘッド固定部223は、ばね性を有する極薄の金属板で構成される。電極固定ロッド224は、上述したように、複数枚の受電電極部221を一組になるように繋ぎ合わせて固定する。ヘッド部225は、電極固定ロッド224の中に配置されている導電線に接続されており、実際に電力を受電する電極として機能する。
また、ヘッド固定部223は、次の機能を有する。
即ち、(ア)後述するオーバーハング電極として機能し、受電電極部221とは導通しない。(イ)櫛形受電電極22の端部を防護するヘッド部225を固定する。なお、ヘッド固定部223は、櫛形受電電極22が湾曲する際に、2枚の受電電極部221の夫々の端部の長さに差異が生じること防止するとともに、多溝送電電極12同士の繋ぎ目の段差部で櫛形受電電極22が引っかかることを防止する。(ウ)受電電極部221を固定するための弾性体222を固定する。なお、弾性体222を固定する方法は特に限定されない。具体的には例えば、弾性体222として採用された発砲体を両面テープで張り付けることによって弾性体222を固定してもよい。なお、弾性体222は、受電電極部221を支える。さらに、受電電極部221が湾曲部Cに位置するときには、受電電極部221が多溝送電電極12の内壁面に広く対向するように変形する。(エ)ヘッド固定部223は、ばね性を有しており、受電電極部221を真っすぐに伸ばす機能を有している。(オ)電極固定ロッド224と機械的に接続されており、櫛形受電電極22の全体を支える。
図3は、湾曲部を有する多溝送電電極12に対応する櫛形受電電極22の一例として、ヒンジ型の櫛形受電電極22を示す図である。
図3(a)は、ヒンジ型の櫛形受電電極22の概要を示す平面図である。
図3(b)は、ヒンジ型の櫛形受電電極22の概要を示す側面図である。
図3に示すように、ヒンジ型の櫛形受電電極22は、5つのブロック(センターブロックA、ヒンジブロックB乃至E)をヒンジピン235で連接させている。なお、ブロックの数は5つに限定されない。ヒンジピン235には、ホイール233が設けられていることにより、各ブロックの受電電極部231の夫々が互いに接触しない構成となっている。また、全てのブロックを通してばね材234が挿入されているため、外部から力が加わらない限り、櫛形受電電極22全体を真っすぐな状態で維持させることができる。また、各ブロックの電気的接続を向上させるために、接続線236が電極固定ロッド232内の導線に接続されている。
また、センターブロックAは、電極固定ロッド232と機械的に接続されている。
なお、ヒンジ型の櫛形受電電極22の場合には、後述するオーバーハングによる電磁波放射の抑圧機能を適用することはできない。また、ヒンジ型の櫛形受電電極22は、重量が他の方式に比べて重くなることが予想される。
図3(a)は、ヒンジ型の櫛形受電電極22の概要を示す平面図である。
図3(b)は、ヒンジ型の櫛形受電電極22の概要を示す側面図である。
図3に示すように、ヒンジ型の櫛形受電電極22は、5つのブロック(センターブロックA、ヒンジブロックB乃至E)をヒンジピン235で連接させている。なお、ブロックの数は5つに限定されない。ヒンジピン235には、ホイール233が設けられていることにより、各ブロックの受電電極部231の夫々が互いに接触しない構成となっている。また、全てのブロックを通してばね材234が挿入されているため、外部から力が加わらない限り、櫛形受電電極22全体を真っすぐな状態で維持させることができる。また、各ブロックの電気的接続を向上させるために、接続線236が電極固定ロッド232内の導線に接続されている。
また、センターブロックAは、電極固定ロッド232と機械的に接続されている。
なお、ヒンジ型の櫛形受電電極22の場合には、後述するオーバーハングによる電磁波放射の抑圧機能を適用することはできない。また、ヒンジ型の櫛形受電電極22は、重量が他の方式に比べて重くなることが予想される。
図4は、湾曲部を有する多溝送電電極12に対応する櫛形受電電極22の一例として、ホイール付フェザータッチ型の櫛形受電電極22を示す図である。
図4(a)は、ホイール付フェザータッチ型の櫛形受電電極22の概要を示す平面図である。
図4(b)は、ホイール付フェザータッチ型の櫛形受電電極22の概要を示す正面図である。
図4に示すように、ホイール付フェザータッチ型の櫛形受電電極22は、中央部に、ばね性を有する極薄の金属板で構成されるホイール固定金属板246が配置されている。ホイール固定金属板246は、ホイール244を固定する機能を有する。また、ホイール固定金属板246の表面と裏面には、両面粘着剤付きの弾性体247が貼付さられている。さらに弾性体247の外側には、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)コーティングが施された極薄の金属板からなる受電電極部241が貼付されている。これら受電電極部241は、電極固定ロッド242内の導線249に接続されている。
図4(a)は、ホイール付フェザータッチ型の櫛形受電電極22の概要を示す平面図である。
図4(b)は、ホイール付フェザータッチ型の櫛形受電電極22の概要を示す正面図である。
図4に示すように、ホイール付フェザータッチ型の櫛形受電電極22は、中央部に、ばね性を有する極薄の金属板で構成されるホイール固定金属板246が配置されている。ホイール固定金属板246は、ホイール244を固定する機能を有する。また、ホイール固定金属板246の表面と裏面には、両面粘着剤付きの弾性体247が貼付さられている。さらに弾性体247の外側には、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)コーティングが施された極薄の金属板からなる受電電極部241が貼付されている。これら受電電極部241は、電極固定ロッド242内の導線249に接続されている。
受電電極部241は、ホイール固定金属板246よりも一回り小さいサイズで構成されている。このため、ホイール固定金属板246は、オーバーハング放射低減機能を有している。さらに、ホイール固定金属板246は、ばね性も有していているため、外部から力が加わらない限り、櫛形受電電極22全体を真っすぐな状態で維持させることができる。
ホイール付フェザータッチ型の櫛形受電電極22を採用した場合には、多溝送電電極12の湾曲部において、櫛形受電電極22が送電電極面を摺動して移動することができるため、大きな接合容量Ccを得ることができる。ホイール244は、櫛形受電電極22の両端部に配置されている。このため、櫛形受電電極22は、多溝送電電極12のつなぎ目の段差部をスムーズに通過することができる。
また、多溝送電電極12の湾曲部において、受電電極部241の表面と多溝送電電極12の表面が接触するため、受電電極部241の表面には、硬質、潤滑性、耐摩耗性、化学的安定性、表面平滑性等を有するDLC膜がコーティングされている。
また、櫛形受電電極22は、電極固定ロッド242を貫通させた受電電極部241の表面に吸排気口251を設けている。ここから気体を吸排気させることができる。なお、吸排気口251は吸排気口248につながっている。
吸排気口251から気体を排気させた場合には、受電電極部241と多溝送電電極12の表面との間に気体が送り込まれることになるため、対向する電極の間隔を広げることができる。また、吸排気口251から気体を吸気させた場合には、当該間隔を狭めることができる。さらに、気体の吸排気を繰り返すことにより、受電電極部241に振動を与えてもよい。受電電極部241に振動を与えることにより、受電電極部241と多溝送電電極12の表面との摩擦係数を低下させることができる。
さらに、吸排気させる気体内に、回転ベアリングとしての機能を有する物質を分散させて混入させてもよい。混入させる物質としては、フラーレン(C60、C70、C76、C78、C82、C84、C86、C88、C90、C92、C94、C96、C116等)やセラミックボール等を採用することができる。この場合、受電電極部241と多溝送電電極12の表面との間の距離に応じて使い分けることができる。また、櫛形受電電極22の移動速度に対応させて、吸排気口248及び251の位置をずらしても良い。
なお、吸排気口251からは、気体を吸排気させてもよいし、液体を吸入または排出させてもよい。
また、多溝送電電極12の湾曲部において、受電電極部241の表面と多溝送電電極12の表面が接触するため、受電電極部241の表面には、硬質、潤滑性、耐摩耗性、化学的安定性、表面平滑性等を有するDLC膜がコーティングされている。
また、櫛形受電電極22は、電極固定ロッド242を貫通させた受電電極部241の表面に吸排気口251を設けている。ここから気体を吸排気させることができる。なお、吸排気口251は吸排気口248につながっている。
吸排気口251から気体を排気させた場合には、受電電極部241と多溝送電電極12の表面との間に気体が送り込まれることになるため、対向する電極の間隔を広げることができる。また、吸排気口251から気体を吸気させた場合には、当該間隔を狭めることができる。さらに、気体の吸排気を繰り返すことにより、受電電極部241に振動を与えてもよい。受電電極部241に振動を与えることにより、受電電極部241と多溝送電電極12の表面との摩擦係数を低下させることができる。
さらに、吸排気させる気体内に、回転ベアリングとしての機能を有する物質を分散させて混入させてもよい。混入させる物質としては、フラーレン(C60、C70、C76、C78、C82、C84、C86、C88、C90、C92、C94、C96、C116等)やセラミックボール等を採用することができる。この場合、受電電極部241と多溝送電電極12の表面との間の距離に応じて使い分けることができる。また、櫛形受電電極22の移動速度に対応させて、吸排気口248及び251の位置をずらしても良い。
なお、吸排気口251からは、気体を吸排気させてもよいし、液体を吸入または排出させてもよい。
図5は、湾曲部を有する多溝送電電極12に対応する櫛形受電電極22の一例として、ホイール付の櫛形受電電極22を示す図である。
図5(a)は、ホイール付の櫛形受電電極22の概要を示す平面図である。
図5(b)は、ホイール付の櫛形受電電極22の概要を示す側面図である。
図5に示すように、図4の例(ホイール付フェザータッチ型の櫛形受電電極22)に対してホイールの数を増やしたものが図5に示す例である。このようにホイールの数を増やすことにより、櫛形受電電極22と多溝送電電極12との間を非接触の状態で維持させることができる。
図5(a)は、ホイール付の櫛形受電電極22の概要を示す平面図である。
図5(b)は、ホイール付の櫛形受電電極22の概要を示す側面図である。
図5に示すように、図4の例(ホイール付フェザータッチ型の櫛形受電電極22)に対してホイールの数を増やしたものが図5に示す例である。このようにホイールの数を増やすことにより、櫛形受電電極22と多溝送電電極12との間を非接触の状態で維持させることができる。
なお、図4の例と同様に、図5の例でも電極固定ロッド252を貫通させて受電電極部261の表面に吸排気口251を設けている。なお、吸排気口251は吸排気口258につながっている。これにより、受電電極部241と多溝送電電極12の表面との間隔を調節することができる。また、中央保持板253は、ばね性を有していているため、外部から力が加わらない限り、櫛形受電電極22全体を真っすぐな状態で維持させることができる。
図6は、電界結合電力伝送技術によって、送電側から受電側に電力が送電された際に、外部に放射される電界Eの分布を示す図である。
図6に示すように、2つの送電電極板123の近傍かつ電源Vf側には、送電電極板123に対し非接触で対向配置された導電板としての送電部シャーシ111が配置されている。また、2つの受電電極板273の近傍かつ負荷R側には、受電電極板273に対し非接触で対向配置された導電板としての受電部シャーシ271が配置されている。また、送電部シャーシ111と受電部シャーシ271とが、電極板よりも外側にはみ出た状態で、電極板を外側から挟むように配置されている。
このとき、送電電極板123は電源Vfに直結されているため、十分な電荷供給を受けることができる。これに対して、受電電極板273とその周辺の受電部シャーシ271は電荷的に中和している。この状態で2つの送電電極板123のうち一方が正の電荷、残りの他方が負の電荷を持つと、周辺金属には逆の電荷が誘起される。逆電荷は、単に受電電極板273に誘起されるだけではなく、受電部シャーシ271まで誘起される。
図6に示すように、2つの送電電極板123の近傍かつ電源Vf側には、送電電極板123に対し非接触で対向配置された導電板としての送電部シャーシ111が配置されている。また、2つの受電電極板273の近傍かつ負荷R側には、受電電極板273に対し非接触で対向配置された導電板としての受電部シャーシ271が配置されている。また、送電部シャーシ111と受電部シャーシ271とが、電極板よりも外側にはみ出た状態で、電極板を外側から挟むように配置されている。
このとき、送電電極板123は電源Vfに直結されているため、十分な電荷供給を受けることができる。これに対して、受電電極板273とその周辺の受電部シャーシ271は電荷的に中和している。この状態で2つの送電電極板123のうち一方が正の電荷、残りの他方が負の電荷を持つと、周辺金属には逆の電荷が誘起される。逆電荷は、単に受電電極板273に誘起されるだけではなく、受電部シャーシ271まで誘起される。
図7は、送電電極板123及び受電電極板273に対して送電部シャーシ111及び受電部シャーシ271(以下単に「シャーシ」と呼ぶ)が引っ込んだ状態から飛び出た状態に変化する際に、外部に放射する電界Eにどのような変化が生ずるのかを示す図である。
図7(a)は、OHの値が−5であるときの電界Eの様子を示す図である。
図7(b)は、OHの値が0であるときの電界Eの様子を示す図である。
図7(c)は、OHの値が5であるときの電界Eの様子を示す図である。
図7(d)は、OHの値が10であるときの電界Eの様子を示す図である。
図7(e)は、OHの値が15であるときの電界Eの様子を示す図である。
なお、説明の便宜上、図6の左側の電極のみを拡大表示させている。
ここで、送電電極板123及び受電電極板273よりシャーシが外に飛び出た距離をオーバーハング(またはOH)と呼ぶ。図7に示すように、OHの値が−5であるときには、電極がシャーシの外側にむき出しの状態になるため、外側に電界Eが多く分布することになる。しかし、OHが大きくなるに従い外部に放射される電界Eが少なくなる。このように、OHの値を大きくすることにより、放射電磁波を抑制させることができる。
図7(a)は、OHの値が−5であるときの電界Eの様子を示す図である。
図7(b)は、OHの値が0であるときの電界Eの様子を示す図である。
図7(c)は、OHの値が5であるときの電界Eの様子を示す図である。
図7(d)は、OHの値が10であるときの電界Eの様子を示す図である。
図7(e)は、OHの値が15であるときの電界Eの様子を示す図である。
なお、説明の便宜上、図6の左側の電極のみを拡大表示させている。
ここで、送電電極板123及び受電電極板273よりシャーシが外に飛び出た距離をオーバーハング(またはOH)と呼ぶ。図7に示すように、OHの値が−5であるときには、電極がシャーシの外側にむき出しの状態になるため、外側に電界Eが多く分布することになる。しかし、OHが大きくなるに従い外部に放射される電界Eが少なくなる。このように、OHの値を大きくすることにより、放射電磁波を抑制させることができる。
図8は、電極間電圧を10V、周波数を6.78MHz、負荷抵抗を50Ωとした場合に、オーバーハング(OH)によって放射電界強度と距離との関係にどのような変化が生じるかを表すグラフを示す図である。
なお、横軸のXはOHの値を示し、縦軸のYは放射電界強度の絶対値を示している。
図8に示すように、OHの値が−5mmから10mmまで変化したときには、放射電界強度が約1/100に低減している。さらに、OHの値を大きくしても特に大きな効果は得られない。これは図7(d)と(e)とを比較した場合に、外部に放射される電界に大きな差がないことからもわかる。
なお、横軸のXはOHの値を示し、縦軸のYは放射電界強度の絶対値を示している。
図8に示すように、OHの値が−5mmから10mmまで変化したときには、放射電界強度が約1/100に低減している。さらに、OHの値を大きくしても特に大きな効果は得られない。これは図7(d)と(e)とを比較した場合に、外部に放射される電界に大きな差がないことからもわかる。
図9は、湾曲した受電電極に、オーバーハングの技術を応用した例を示す図である。
図9に示す例では、正負電極の他に、これら電極を囲むようにトレンチTが設けられている。このトレンチTが電磁波の漏洩を防ぐシールドとして機能する。なお、図9に示すトレンチTは、上端部が開いた構造となっているため、電磁波の漏洩を防ぐシールドとしては不十分である。例えばkWクラスの電力を送電する場合には、電磁波の漏えいを防ぐ追加対策を講じる必要がある。
追加対策として、上述したオーバーハング(OH)の技術を用いることができる。図9(a)は、トレンチTの内部に、対向する2組の正負電極板を送電電極板P及びRとして配置させた場合の概要を示す断面図である。トレンチTの内部に送電電極板P及びRとして配置された正負電極板は、長尺のレールで構成されるため、トレンチTと同様に長手方向に延在する送電電極板となっている。なお、図9(b)は、説明の便宜上、2組の正負送電電極板のうち一方の正負送電電極板のみを拡大表示させた図である。
受電電極側には、送電電極板Pに対向させて受電電極板Qを配置し、送電電極板Rに対向させて受電電極板Sを配置している。さらに、受電電極板Q及びSの上方(即ち送電電極板P及びRとは反対側)にオーバーハングしたオーバーハング電極OHを配置している。オーバーハング電極OHには、導線が接続されておらず、フローティングの状態となっている。
受電電極側には、送電電極板Pに対向させて受電電極板Qを配置し、送電電極板Rに対向させて受電電極板Sを配置している。さらに、受電電極板Q及びSの上方(即ち送電電極板P及びRとは反対側)にオーバーハングしたオーバーハング電極OHを配置している。オーバーハング電極OHには、導線が接続されておらず、フローティングの状態となっている。
電界結合では、結合容量CpqおよびCrsを介して電力が流れるが、送電電極板P及び送電電極板Rは電源に直結されているため、十分な量の電荷が供給される。これに対し、受電電極板Q及び受電電極板Sは、一体化させて考えた場合に電荷の総量が中和されるため、受電電極板Qと受電電極板Sとのうち一方の電極に負電荷が誘起されれば、他方の電極には負電荷と同じ量の正電荷が誘起される。さらに電極OHおよびトレンチTも電荷の総量は0である。
ここで注目すべきことは、送電電極板Pが正電位、送電電極板Rが負電位を電源から与えられたときには、周辺の電極において反対の電荷が誘起され、送電電極板Pと送電電極板Qとの間には最も強い電界Eが発生する。次に強い電界Eは、送電電極板PとトレンチT間の電界である。ただし、これらの電界は逆方向となっている。この場合、空間に変異電流を流す装置としてのアンテナを定義することができる。即ち、送電電極板Pを中心として流れる電界(変異電流)が空間に流れた場合、これがアンテナとして機能することになる。
しかし、オーバーハング電極OHが存在し、オーバーハング電極OHが送電電極板P及び送電電極板Qよりもオーバーハングして存在すると、トレンチTとオーバーハング電極OHは、同極に電荷が誘起されているため、その間の変位電流は小さくなる。即ち、電界Epq−Eptは、オーバーハング電極OHとトレンチT内に局在するだけとなり、外部空間に出ることができない。これにより、放射電磁波を大幅に低減させることが可能となる。
しかし、オーバーハング電極OHが存在し、オーバーハング電極OHが送電電極板P及び送電電極板Qよりもオーバーハングして存在すると、トレンチTとオーバーハング電極OHは、同極に電荷が誘起されているため、その間の変位電流は小さくなる。即ち、電界Epq−Eptは、オーバーハング電極OHとトレンチT内に局在するだけとなり、外部空間に出ることができない。これにより、放射電磁波を大幅に低減させることが可能となる。
しかし、送電電極板P及び送電電極板RをトレンチTの近傍に配置し、受電電極板Q及び受電電極板Sの近傍にオーバーハング電極OHを配置する場合、これら電極間で寄生容量が増大する問題が生じる。
この問題に対しては、並列共振回路が威力を発揮する。即ち、受電側の共振回路には、本来はコンデンサC2で共振することになっているが、受電電極板Qとオーバーハング電極OHとの間の寄生容量CQOHと、受電電極板Sとオーバーハング電極OHと間の寄生容量CSOHとを直列接続した容量が線間容量となるため、コンデンサC2から線間容量分を差し引いた値にすれば、この問題を解決することができる。このような調整が可能なのは、電力供給システムに並列共振回路を使用しているからである。
なお、正負電極板にまたがってオーバーハング電極OHやトレンチTが近接しているため、これらに対して誘起電荷を中和する電流(J1、J2)が流れる。
この問題に対しては、並列共振回路が威力を発揮する。即ち、受電側の共振回路には、本来はコンデンサC2で共振することになっているが、受電電極板Qとオーバーハング電極OHとの間の寄生容量CQOHと、受電電極板Sとオーバーハング電極OHと間の寄生容量CSOHとを直列接続した容量が線間容量となるため、コンデンサC2から線間容量分を差し引いた値にすれば、この問題を解決することができる。このような調整が可能なのは、電力供給システムに並列共振回路を使用しているからである。
なお、正負電極板にまたがってオーバーハング電極OHやトレンチTが近接しているため、これらに対して誘起電荷を中和する電流(J1、J2)が流れる。
図10は、1つのトレンチT内で対向する内面の夫々に、1対の正負電極板と放射低減用のオーバーハング電極OHとを配置させた例を示す図である。
図10は、トレンチTの内部に、対向する正負電極板を送電電極板P及びRとして配置させた場合の概要を示す断面図である。図9の例と同様に、トレンチTの内部に送電電極板P及びRとして配置された正負電極は、長尺のレールで構成されるため、トレンチTと同様に長手方向に延在する送電電極板となっている。
図10(a)に示すように、受電電極側には、送電電極板Pに対向して受電電極板Qが配置される。また、送電電極板Rに対向して受電電極板Sが配置される。なお、オーバーハング電極OHに誘起される電荷を中和するためにケーブルUが設けられている。図10(b)に示すように、オーバーハング電極OH1とオーバーハング電極OH2とは分かれているが、図2、図4、及び図5の例においては、1つの金属板を共用してもよい。
図10は、トレンチTの内部に、対向する正負電極板を送電電極板P及びRとして配置させた場合の概要を示す断面図である。図9の例と同様に、トレンチTの内部に送電電極板P及びRとして配置された正負電極は、長尺のレールで構成されるため、トレンチTと同様に長手方向に延在する送電電極板となっている。
図10(a)に示すように、受電電極側には、送電電極板Pに対向して受電電極板Qが配置される。また、送電電極板Rに対向して受電電極板Sが配置される。なお、オーバーハング電極OHに誘起される電荷を中和するためにケーブルUが設けられている。図10(b)に示すように、オーバーハング電極OH1とオーバーハング電極OH2とは分かれているが、図2、図4、及び図5の例においては、1つの金属板を共用してもよい。
オーバーハング電極OH1と受電電極板Qとの間隔、及びオーバーハング電極OH2と受電電極板Sとの間隔を固定することにより、オーバーハング電極OH1とオーバーハング電極OH2とがフレキシブルに動けるようにしておくことにより、多溝送電電極12の湾曲部C等への対応も容易になる。このために、オーバーハング電極OH1とオーバーハング電極OH2とを結ぶケーブルUもフレキシブルに動けるものとしている。
図10の例も、図9の例と同様に、オーバーハング電極OHを、送電電極板P、受電電極板Q、送電電極板R、及び受電電極板Sよりも空間側に張り出すことにより、各電極板のエッジ部に流れる変位電流が空間に放射されることを防ぐことができる。その結果として、放射される電界Eの強度を大幅に低減させることができる。
図10の例も、図9の例と同様に、オーバーハング電極OHを、送電電極板P、受電電極板Q、送電電極板R、及び受電電極板Sよりも空間側に張り出すことにより、各電極板のエッジ部に流れる変位電流が空間に放射されることを防ぐことができる。その結果として、放射される電界Eの強度を大幅に低減させることができる。
図11は、トレンチTの内部に敷居となる壁Wを設けることにより、正の送電電極板と負の送電電極板とを分離して配置させ、その上に電磁波放射を低減化させるCAP電極400を配置させた場合の例を示す図である。
図11(a)及び(b)は、図9及び図10の例と同様に、トレンチTの内部に送電電極板P及びRとして配置された正負電極は、長尺のレールで構成されるため、トレンチTと同様に長手方向に延在する送電電極板となっている。
また、図11(c)は、長尺のレールを側面から見た図であるため、送電電極板Pと受電電極板Qとが左右に延在いている。
図11の例では、オーバーハング電極OHは用いずに、CAP電極400を用いる。図11(a)及び(b)に示すように、トレンチTの正電極側と負電極側とを跨ってCAP電極400を被せるように配置している。CAP電極400には、正の電極と負の電極に対向した面に逆の電荷が現れる。同様にトレンチT側にもCAP電極400に誘起された電荷と同じ電荷が誘起される。この結果、CAP電極400とトレンチT間の電位差は極めて小さくなるため、ほとんど変位電流が流れない。これため、電磁波は外部に放射されないことになる。
図11(a)及び(b)は、図9及び図10の例と同様に、トレンチTの内部に送電電極板P及びRとして配置された正負電極は、長尺のレールで構成されるため、トレンチTと同様に長手方向に延在する送電電極板となっている。
また、図11(c)は、長尺のレールを側面から見た図であるため、送電電極板Pと受電電極板Qとが左右に延在いている。
図11の例では、オーバーハング電極OHは用いずに、CAP電極400を用いる。図11(a)及び(b)に示すように、トレンチTの正電極側と負電極側とを跨ってCAP電極400を被せるように配置している。CAP電極400には、正の電極と負の電極に対向した面に逆の電荷が現れる。同様にトレンチT側にもCAP電極400に誘起された電荷と同じ電荷が誘起される。この結果、CAP電極400とトレンチT間の電位差は極めて小さくなるため、ほとんど変位電流が流れない。これため、電磁波は外部に放射されないことになる。
図11(c)に示すように、移動体となる受電電極板Qの前後方向にCAP電極400を折り曲げて配置することにより、前後からの電磁波の放射を低減することができる。ただし、トレンチTの境界部分に、送電電極板P及び送電電極板RがCAP電極400を貫通する貫通口を開ける必要がある。
以上のように、図9、10、及び11を参照して、トレンチT及びオーバーハング電極OH、CAP電極400を用いた電磁波放射の低減方法を説明した。
次に、トレンチT自体をGND電極として機能させる方法を説明する。
以上のように、図9、10、及び11を参照して、トレンチT及びオーバーハング電極OH、CAP電極400を用いた電磁波放射の低減方法を説明した。
次に、トレンチT自体をGND電極として機能させる方法を説明する。
図12は、トレンチT自体をGND電極として用いる例を示す図である。
図12に示すように、GND電極としてのトレンチTにアースを接続し、電源の一方もアースに落とす。これにより、トレンチTの内部には、負の電極を設置する必要がなくなるため、構造を簡素化することができる。
さらに、トレンチTの表面に人が触れたとしても安全である。
図12に示すように、GND電極としてのトレンチTにアースを接続し、電源の一方もアースに落とす。これにより、トレンチTの内部には、負の電極を設置する必要がなくなるため、構造を簡素化することができる。
さらに、トレンチTの表面に人が触れたとしても安全である。
次に、電磁波の放射を抑制する方法として、レール(トレンチT)全体にシールドカバーを取り付ける方法を説明する。
図13は、トレンチ型電力伝送レール(トレンチT)の全体に極薄の金属カバー121を取り付けた場合の例を示す図である。
図13に示す例では、ボールねじを備える一軸スライダーに対するゴミの侵入を防止する目的で金属カバー121が用いられている。
図13(a1)、(b1)、及び(c1)は、トレンチ型電力伝送レールTに、受電体としての移動体272が存在するときの断面図を示している。
図13(a2)、(b2)、及び(c2)は、トレンチ型電力伝送レールTに移動体272が存在しないときの断面図を示している。
図13(a3)、(b3)、及び(c3)は、トレンチ型電力伝送レールTの側面図を示している。
図13は、トレンチ型電力伝送レール(トレンチT)の全体に極薄の金属カバー121を取り付けた場合の例を示す図である。
図13に示す例では、ボールねじを備える一軸スライダーに対するゴミの侵入を防止する目的で金属カバー121が用いられている。
図13(a1)、(b1)、及び(c1)は、トレンチ型電力伝送レールTに、受電体としての移動体272が存在するときの断面図を示している。
図13(a2)、(b2)、及び(c2)は、トレンチ型電力伝送レールTに移動体272が存在しないときの断面図を示している。
図13(a3)、(b3)、及び(c3)は、トレンチ型電力伝送レールTの側面図を示している。
図13(a1)、(a2)、及び(a3)では、金属カバー121は、強磁性体からなる極薄の金属膜で構成されている。
金属カバー121に極薄金属膜を用いることにより、電磁波の漏洩を防ぐシールドとしての性能を高めることができる。
トレンチ型電力伝送レール(トレンチT)側には永久磁石が多数配置されている。このため、通常は、トレンチ型電力伝送レールTに金属カバー121を密着させることができる。ただし、金属カバー121は、移動体272が移動したときにのみ捲れあがり、移動体272を貫通する穴の中を通過する。
また、極薄の金属膜からなる金属カバー121をトレンチ型電力伝送レール(トレンチT)に固定する方法としては、上述した磁石を用いる方法の他に次のものがある。
即ち、(1)前後方向への引っ張り力を加える、(2)トレンチ型電力伝送レール(トレンチT)内の圧力を低減させる。(3)金属カバー121に重りを載せる(重力の利用)、(4)金属カバー121自身のばね性を利用する(即ち、ばね圧で金属カバー121を押える)、(5)金属カバー121とトレンチ型電力伝送レール(トレンチT)との間の界面を親水性とし、水の表面張力を利用して固定させる等の方法がある。
金属カバー121に極薄金属膜を用いることにより、電磁波の漏洩を防ぐシールドとしての性能を高めることができる。
トレンチ型電力伝送レール(トレンチT)側には永久磁石が多数配置されている。このため、通常は、トレンチ型電力伝送レールTに金属カバー121を密着させることができる。ただし、金属カバー121は、移動体272が移動したときにのみ捲れあがり、移動体272を貫通する穴の中を通過する。
また、極薄の金属膜からなる金属カバー121をトレンチ型電力伝送レール(トレンチT)に固定する方法としては、上述した磁石を用いる方法の他に次のものがある。
即ち、(1)前後方向への引っ張り力を加える、(2)トレンチ型電力伝送レール(トレンチT)内の圧力を低減させる。(3)金属カバー121に重りを載せる(重力の利用)、(4)金属カバー121自身のばね性を利用する(即ち、ばね圧で金属カバー121を押える)、(5)金属カバー121とトレンチ型電力伝送レール(トレンチT)との間の界面を親水性とし、水の表面張力を利用して固定させる等の方法がある。
図13(b1)、(b2)、及び(b3)の例では、トレンチ型電力伝送レールTの長手方向に沿って、金属カバー121を中央部で分けて配置する。この方法では、金属カバー121のばね性を利用して中央の開口部を閉めることができる。なお、中央部で別れた金属カバー121をオーバーラップさせてもよい。
図13(c1)、(c2)、及び(c3)の例では、トレンチ型電力伝送レールTの片方の淵に金属カバー121を固定する。通常は閉まった状態にあるが、移動体272がトレンチ型電力伝送レールT上を通過する際に、トレンチ型電力伝送レールTの側面側から隙間を開けることにより移動体272を移動させることができる。
上述した各種方法を用いることにより、放射電磁波をさらに低減することができる。
図13(c1)、(c2)、及び(c3)の例では、トレンチ型電力伝送レールTの片方の淵に金属カバー121を固定する。通常は閉まった状態にあるが、移動体272がトレンチ型電力伝送レールT上を通過する際に、トレンチ型電力伝送レールTの側面側から隙間を開けることにより移動体272を移動させることができる。
上述した各種方法を用いることにより、放射電磁波をさらに低減することができる。
ここからは、電力伝送軸受について説明する。
上述したサンドウィッチ電極構造は、軸受けにも適用することができる。
図14は、サンドウィッチ構造の電極を有する電力伝送軸受の例を示している。
上述したサンドウィッチ電極構造は、軸受けにも適用することができる。
図14は、サンドウィッチ構造の電極を有する電力伝送軸受の例を示している。
図14に示すように、送電電極に接続されている送電電極ディスク131を黒色で表示し、負荷に接続されている受電電極ディスク281を白色で表示している。
また、受電電極ディスク281の枚数は、送電電極ディスク131の枚数よりも1枚多くしてある。これにより、枚数の多い送電電極ディスク131で、両サイドをカバーすることができるようになっている。このため、ディスク数の多い受電電極ディスク281で全体をカバーすることによりシールド構造とすることができる。これにより、受電電極ディスク281と送電電極ディスク131との間に流れる変位電流が外部に漏洩することを遮断することができる。なお、枚数が多いディスクは受電電極ディスク281に限定されず、送電電極ディスク131であってもよい。
このようなサンドウィッチ電極を2組用意することにより、電源から負荷に対し電力を流すことができる。なお、シールド構造の場合であっても、2組のサンドウィッチ電極間の変位電流は存在するため、距離を離して設置する等の処置が必要となる。
また、受電電極ディスク281の枚数は、送電電極ディスク131の枚数よりも1枚多くしてある。これにより、枚数の多い送電電極ディスク131で、両サイドをカバーすることができるようになっている。このため、ディスク数の多い受電電極ディスク281で全体をカバーすることによりシールド構造とすることができる。これにより、受電電極ディスク281と送電電極ディスク131との間に流れる変位電流が外部に漏洩することを遮断することができる。なお、枚数が多いディスクは受電電極ディスク281に限定されず、送電電極ディスク131であってもよい。
このようなサンドウィッチ電極を2組用意することにより、電源から負荷に対し電力を流すことができる。なお、シールド構造の場合であっても、2組のサンドウィッチ電極間の変位電流は存在するため、距離を離して設置する等の処置が必要となる。
また、2組のサンドウィッチ電極全体をシールドボックス内に入れることもできる。この場合には、シールドボックスと電極間の寄生容量が問題となるが、並列共振回路の共振容量を調節することにより対応することができる。
なお、図14の例は、電力伝送軸受であるため、電源側又は負荷側のいずれか一方を回転軸500側に配置させ、残りの他方は固定体側に配置させることとなる。
なお、図14の例は、電力伝送軸受であるため、電源側又は負荷側のいずれか一方を回転軸500側に配置させ、残りの他方は固定体側に配置させることとなる。
図15は、2組のサンドウィッチ電極を有する軸受けにおける、回路とシールドとの関係を示す段面図である。
図15に示す軸受けの例では、軸受けの中央部に回転体601が配置され、周辺部にドーナッツ状の固定体701が配置されている。このため、送電電極ディスク141と受電電極ディスク291とは、回転体601の両側に配置される。送電電極ディスク141と受電電極ディスク291とは、円盤状に一体化されている。なお、固定体701と回転体601とを入れ替えてことも可能である。即ち、電源側又は負荷側のいずれか一方を回転体601側に配置させ、残りの他方は固定体701側に配置させることができる。
図15に示す軸受けの例では、軸受けの中央部に回転体601が配置され、周辺部にドーナッツ状の固定体701が配置されている。このため、送電電極ディスク141と受電電極ディスク291とは、回転体601の両側に配置される。送電電極ディスク141と受電電極ディスク291とは、円盤状に一体化されている。なお、固定体701と回転体601とを入れ替えてことも可能である。即ち、電源側又は負荷側のいずれか一方を回転体601側に配置させ、残りの他方は固定体701側に配置させることができる。
図15(a)は、1組のサンドウィッチ構造電極を構成する電極のうち一方の電極によって全体を囲った場合の例を示している。これを上下に2段積み重ね、間に絶縁層293を配置させている。これにより、サンドウィッチ電極を構成する送電電極と受電電極間との変位電流は外部には漏えいしないが、電極Aと電極Bとの間には、電圧が掛かるため変位電流が流れる。さらに、人が触ると感電することとなる。また、回転体601が金属で構成されている場合には、電極Aと電極Bとは、回転体601でショートされてしまう。これに対して、回転体601が金属で構成されていない場合には、外部に電磁波が漏洩し、機械的な強度を得難くなる。
図15(b)は、2組のサンドウィッチ電極全体を、電極とは独立したシールド材でカバーした例を示している。このとき、シールドSと電極との間隔を確保することにより寄生容量を低減させなければならないが、回転体601と固定体701との間隔が小さければ、ほぼ完全にシールドすることが可能となる。また、埃の混入の問題、及び電磁波放射の問題を解決することができる。また、寄生容量の問題については、並列共振回路を使用することにより解決することができる。即ち、図15(b)の例では、シールドSで完全にカバーする方法を採用することとなる。
電力供給システムにおいては、用途によっては、極めて大きな電力を送電しなければならない場合がある。
図16は、大電力型の電力伝送軸受けの回路の例を示す図である。
図16に示す例では、1組の送電電極毎にインバータが設置される。これら複数のインバータの夫々を同期させて動作させることにより、小さな容量のインバータであっても数を増やすことにより大電力を送電することが可能となる。
図16は、大電力型の電力伝送軸受けの回路の例を示す図である。
図16に示す例では、1組の送電電極毎にインバータが設置される。これら複数のインバータの夫々を同期させて動作させることにより、小さな容量のインバータであっても数を増やすことにより大電力を送電することが可能となる。
次に、図17乃至図22を参照して、既存の回転軸303に電界結合非接触電力伝送系を後付けする方法について説明する。
図17は、軸固定ブロック301による回転軸303の固定方法を示す図である。
図17に示すように、回転軸303に内径が密着する軸固定ブロック301を被せるように配置させる。この軸固定ブロック301は、半分に分かれているため、後から回転軸303を挟み込むことができる。なお、軸固定ブロック301は、絶縁体で構成されており、内部に導通線302を必要な条数通している。
図17は、軸固定ブロック301による回転軸303の固定方法を示す図である。
図17に示すように、回転軸303に内径が密着する軸固定ブロック301を被せるように配置させる。この軸固定ブロック301は、半分に分かれているため、後から回転軸303を挟み込むことができる。なお、軸固定ブロック301は、絶縁体で構成されており、内部に導通線302を必要な条数通している。
図17(a)の例では、回転軸303に貫通穴又はタップネジによる穴を開けて、通しボルト304と押さえ金具305を用いて軸固定ブロックに押し付けている。これにより、2つに分かれている軸固定ブロック301を一体化させるとともに、回転軸303に密着させることができる。
図17(b)の例では、軸固定ブロック301の固定方法として、軸固定ブロック301に設けたねじ穴間で締め付ける方法を採用している。この方法は、回転軸303には一切加工を施す必要が無いというメリットを有する。
図17(c)の例では、ネジ締付式の固定バンド306で軸固定ブロック301を密着させる方法を採用している。この方法も回転軸303には一切加工を施す必要が無いというメリットを有する。
図17(b)の例では、軸固定ブロック301の固定方法として、軸固定ブロック301に設けたねじ穴間で締め付ける方法を採用している。この方法は、回転軸303には一切加工を施す必要が無いというメリットを有する。
図17(c)の例では、ネジ締付式の固定バンド306で軸固定ブロック301を密着させる方法を採用している。この方法も回転軸303には一切加工を施す必要が無いというメリットを有する。
図18は、回転軸303に絶縁性のじゃばら板307を固定させる方法を示す図である。
図18に示すように、ナイロン等の樹脂で構成されるじゃばら板307が回転軸303に巻かれ、固定バンド306で固定されている。この方法では、じゃばら板307の任意の位置に、図17の例における導通線302の機能を有するネジ受け金具310を差し込みネジ309で止める。
さらに、じゃばら板307の端部には針を有する連接金具308を挟みこむ。これにより、固定バンド306によりじゃばら板307が締め付けられる際に、連接金具308の針がナイロン等の樹脂材に食い込むため、接合部にずれが生じないようにする。
図18に示すように、ナイロン等の樹脂で構成されるじゃばら板307が回転軸303に巻かれ、固定バンド306で固定されている。この方法では、じゃばら板307の任意の位置に、図17の例における導通線302の機能を有するネジ受け金具310を差し込みネジ309で止める。
さらに、じゃばら板307の端部には針を有する連接金具308を挟みこむ。これにより、固定バンド306によりじゃばら板307が締め付けられる際に、連接金具308の針がナイロン等の樹脂材に食い込むため、接合部にずれが生じないようにする。
図19は、軸固定ブロック311を用いて、回転軸303に回転子電極312及び313を取り付ける方法を示す図である。
図19に示すように、回転軸303に軸固定ブロック311が付けられた後に、回転子電極312及び313を取り付ける。回転子電極312及び313としては、半割れ形状の円板を使用しており、当該円板の付け根には、回転軸303にフィットする半割れ形状のパイプが取り付けられている。これらを左右で合わせることにより1枚の回転板を構成させることができる。ただし、左右の半割れ形状の円板同士を接合させる必要があるため、同様の構成を有する半割れ状の円板を裏からあてがう。このとき、分割線を90度回転させることにより、表側と裏側の回転板同士が背中合わせに重ねた状態で貼り合わせる。具体的には、表面左側の回転子電極312aと表面右側の回転子電極312bとを接合させることにより、表面に1枚の回転板を構成させることができる。さらに、裏面上側の回転電極子313aと裏面下側の回転電極子313bとを接合させることにより、裏面に1枚の回転板を構成させることができる。そして、表面の回転板と裏面の回転板とを背中合わせに重ねた状態で貼り合わせる。
そして、軸固定ブロック311に回転板を固定ボルト315で留める。このとき、一部のボルト(導通ボルト316)は、導通線314に合わせる。これにより、電気的導通を取ることができる。なお、回転子電極312及び313を貼り合わせる方法は特に限定されず、溶接や両面テープ密着であっても良い。ただし、表面と裏面とは導通を取っておく必要がある。
図19に示すように、回転軸303に軸固定ブロック311が付けられた後に、回転子電極312及び313を取り付ける。回転子電極312及び313としては、半割れ形状の円板を使用しており、当該円板の付け根には、回転軸303にフィットする半割れ形状のパイプが取り付けられている。これらを左右で合わせることにより1枚の回転板を構成させることができる。ただし、左右の半割れ形状の円板同士を接合させる必要があるため、同様の構成を有する半割れ状の円板を裏からあてがう。このとき、分割線を90度回転させることにより、表側と裏側の回転板同士が背中合わせに重ねた状態で貼り合わせる。具体的には、表面左側の回転子電極312aと表面右側の回転子電極312bとを接合させることにより、表面に1枚の回転板を構成させることができる。さらに、裏面上側の回転電極子313aと裏面下側の回転電極子313bとを接合させることにより、裏面に1枚の回転板を構成させることができる。そして、表面の回転板と裏面の回転板とを背中合わせに重ねた状態で貼り合わせる。
そして、軸固定ブロック311に回転板を固定ボルト315で留める。このとき、一部のボルト(導通ボルト316)は、導通線314に合わせる。これにより、電気的導通を取ることができる。なお、回転子電極312及び313を貼り合わせる方法は特に限定されず、溶接や両面テープ密着であっても良い。ただし、表面と裏面とは導通を取っておく必要がある。
図20は、回転軸303に半割れ形状の回転子電極324を取り付ける他の方法を示す図である。
図20(a)は、回転軸303に絶縁性のゴム板321を巻き付けた状態を示す図である。
図20(b)は、図20(a)に示す状態の回転軸303の上に、半割れ形状の金属パイプ323を上下から挟み込むようにしてカバーした状態を示す図である。この半割れ形状の金属パイプ323は、半割れ形状の回転子電極324と電気的に接続するものであるため、半割れ形状の金属パイプ323には被覆導線322が設けられている。被覆導線322は、絶縁性のゴム板321内に埋め込まれる。
図20(c)は、半割れ形状の金属パイプ323の割れ目と直交するように、半割れ形状の回転子電極324を左右から挟み込んで取り付けている。なお、半割れ形状の回転子電極324同士の接合部分は、段差が生じないように、半割れ形状の回転子電極324の端部には噛み合わせ部分が取り付けられている。
図20(d)は、セパレートカラー325を最後に取り付けることにより回転子電極を固定する。このような回転子電極板が必要枚数並べられ、導通線で回転子電極板が接続されたならば、次は固定子電極を取り付けることとなる。ここで、固定子電極を取り付ける方法については、図21及び22を参照して説明する。
図20(a)は、回転軸303に絶縁性のゴム板321を巻き付けた状態を示す図である。
図20(b)は、図20(a)に示す状態の回転軸303の上に、半割れ形状の金属パイプ323を上下から挟み込むようにしてカバーした状態を示す図である。この半割れ形状の金属パイプ323は、半割れ形状の回転子電極324と電気的に接続するものであるため、半割れ形状の金属パイプ323には被覆導線322が設けられている。被覆導線322は、絶縁性のゴム板321内に埋め込まれる。
図20(c)は、半割れ形状の金属パイプ323の割れ目と直交するように、半割れ形状の回転子電極324を左右から挟み込んで取り付けている。なお、半割れ形状の回転子電極324同士の接合部分は、段差が生じないように、半割れ形状の回転子電極324の端部には噛み合わせ部分が取り付けられている。
図20(d)は、セパレートカラー325を最後に取り付けることにより回転子電極を固定する。このような回転子電極板が必要枚数並べられ、導通線で回転子電極板が接続されたならば、次は固定子電極を取り付けることとなる。ここで、固定子電極を取り付ける方法については、図21及び22を参照して説明する。
図21は、回転軸303に固定子電極333を取り付ける方法の一例として、半割れ法を示す図である。
図21に示すように、複数の半割れ形状の固定子電極333を夫々別の分割ケース335に収納して、回転軸303の左右から嵌め合わせる。そして、左右の半割れ形状の固定子電極333の導通を取ることにより電気的に一体化させる。なお、固定子電極333の枚数は、回転子電極332の枚数と同じか、又は1枚増減させて挟み込む。回転子電極332は、嵌め合わされる2つの半割れ形状の固定子電極333と共に、嵌め合わされる分割ケース335の中に収納される。
図21に示すように、複数の半割れ形状の固定子電極333を夫々別の分割ケース335に収納して、回転軸303の左右から嵌め合わせる。そして、左右の半割れ形状の固定子電極333の導通を取ることにより電気的に一体化させる。なお、固定子電極333の枚数は、回転子電極332の枚数と同じか、又は1枚増減させて挟み込む。回転子電極332は、嵌め合わされる2つの半割れ形状の固定子電極333と共に、嵌め合わされる分割ケース335の中に収納される。
図22は、回転軸303に固定子電極341を取り付ける方法の一例として、開口法を示す図である。
図22に示すように、開口部を有する固定子電極341の一方に開口を作り、回転軸303が一方向から差し込めるようにする。即ち、回転軸303が通る部分に開口部を設ける。なお、この開口部だけが接合容量Ccが小さくなるため、後から開口を塞ぐアタッチメントを用意しても良い。ただし、アタッチメントは、周囲の固定子電極と電気的に一体化することになる。回転子電極332は、開口部を有する固定子電極341と共にケース342の中に収納される。
以上のように、図17乃至22に示した方法により、既存の回転軸303に対し後付けで電界結合非接触電力供給部を取り付けることが可能になる。
図22に示すように、開口部を有する固定子電極341の一方に開口を作り、回転軸303が一方向から差し込めるようにする。即ち、回転軸303が通る部分に開口部を設ける。なお、この開口部だけが接合容量Ccが小さくなるため、後から開口を塞ぐアタッチメントを用意しても良い。ただし、アタッチメントは、周囲の固定子電極と電気的に一体化することになる。回転子電極332は、開口部を有する固定子電極341と共にケース342の中に収納される。
以上のように、図17乃至22に示した方法により、既存の回転軸303に対し後付けで電界結合非接触電力供給部を取り付けることが可能になる。
図23は、回転体電極354と固定体電極353との間に流体Gを注入する電力伝送軸受の例を示す図である。
このとき、流体G内に回転ベアリングとして機能する物質を分散させて混ぜてもよい。回転ベアリングとして機能する物質としては、フラーレン(C60、C70、C76、C78、C82、C84、C86、C88、C90、C92、C94、C96、C116等)やセラミックボール等があり、電極間距離に応じて使い分けることができる。図23では、ポンプPによって流体G及び回転ベアリングとして機能する物質を循環させている。また、回転体電極354に撹拌機構を設けた場合、ポンプPは不要となる。
このとき、流体G内に回転ベアリングとして機能する物質を分散させて混ぜてもよい。回転ベアリングとして機能する物質としては、フラーレン(C60、C70、C76、C78、C82、C84、C86、C88、C90、C92、C94、C96、C116等)やセラミックボール等があり、電極間距離に応じて使い分けることができる。図23では、ポンプPによって流体G及び回転ベアリングとして機能する物質を循環させている。また、回転体電極354に撹拌機構を設けた場合、ポンプPは不要となる。
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。
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。
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(例えば図1の電源Vf)からの電力を送電する電力伝送線路(例えば図1の送電部1)と、
受電電極(例えば図1の櫛形受電電極22)を有し、前記電力伝送線路に沿って移動し、前記電力伝送線路のうち前記受電電極と対向する部位を送電電極(例えば図1の多溝送電電極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(例えば図1の接合容量Cc)を介して前記電力伝送線路から電力を受電して負荷(例えば図1の負荷R)に供給する受電部(例えば図1の受電部2)と、
を備え、
前記受電部は、ばね性部材(例えば図2のヘッド固定部223)を構成要素に含み、前記負荷に電力が供給されている状態で前記電力伝送線路の湾曲部(例えば図2の湾曲部C)に沿って移動可能である。
これにより、湾曲部を有する電力伝送線路において、電力の伝送を行う際に、接合容量を安定的に増大させることができる。
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(例えば図1の電源Vf)からの電力を送電する電力伝送線路(例えば図1の送電部1)と、
受電電極(例えば図1の櫛形受電電極22)を有し、前記電力伝送線路に沿って移動し、前記電力伝送線路のうち前記受電電極と対向する部位を送電電極(例えば図1の多溝送電電極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(例えば図1の接合容量Cc)を介して前記電力伝送線路から電力を受電して負荷(例えば図1の負荷R)に供給する受電部(例えば図1の受電部2)と、
を備え、
前記受電部は、ばね性部材(例えば図2のヘッド固定部223)を構成要素に含み、前記負荷に電力が供給されている状態で前記電力伝送線路の湾曲部(例えば図2の湾曲部C)に沿って移動可能である。
これにより、湾曲部を有する電力伝送線路において、電力の伝送を行う際に、接合容量を安定的に増大させることができる。
また、前記送電電極と前記受電電極とが相互に入れ子状に対向配置された状態で前記接合容量が形成されることができる。
これにより、湾曲部を有する電力伝送線路において、接合容量をさらに安定的に増大させることができる。
これにより、湾曲部を有する電力伝送線路において、接合容量をさらに安定的に増大させることができる。
また、複数の前記送電電極の近傍かつ前記交流電源側に、前記複数の送電電極に対し非接触で対向配置された送電側導電板(例えば図6の送電部シャーシ111)と、
複数の前記受電電極の近傍かつ前記負荷側に、前記複数の受電電極に対し非接触で対向配置された受電側導電板(例えば図6の受電部シャーシ271)と、
をさらに備え、
前記送電側導電板と前記受電側導電板とが、前記送電電極及び前記受電電極の端部よりも外側にはみ出た状態(例えば図7(c)乃至(e)の状態)で、前記送電電極及び前記受電電極を外側から挟むように配置されることができる。
複数の前記受電電極の近傍かつ前記負荷側に、前記複数の受電電極に対し非接触で対向配置された受電側導電板(例えば図6の受電部シャーシ271)と、
をさらに備え、
前記送電側導電板と前記受電側導電板とが、前記送電電極及び前記受電電極の端部よりも外側にはみ出た状態(例えば図7(c)乃至(e)の状態)で、前記送電電極及び前記受電電極を外側から挟むように配置されることができる。
また、前記送電側導電板と前記受電側導電板とのうち、前記送電電極及び前記受電電極の端部よりも外側にはみ出た部位が湾曲部を有し、前記送電側導電板の端部と前記受電側導電板の端部とが互いに接近した状態を維持させることができる。
これにより、湾曲部を有する電力伝送線路において、接合容量を安定的に増大させるとともに、電磁波放射を低減させ、安全性(感電防止)を高め、さらに、ゴミ等の混入に対しての耐性を高めることができる。
これにより、湾曲部を有する電力伝送線路において、接合容量を安定的に増大させるとともに、電磁波放射を低減させ、安全性(感電防止)を高め、さらに、ゴミ等の混入に対しての耐性を高めることができる。
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、
前記送電部は、
回転軸と、前記回転軸(例えば図14の回転軸500)と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる送電電極(例えば図14の送電電極ディスク131)とを有し、
前記受電部は、
前記回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記送電電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる受電電極(例えば図14の受電電極ディスク281)と、を有し、
前記送電電極と前記受電電極とが、相互に入れ子状に対向配置されている。
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、
前記送電部は、
回転軸と、前記回転軸(例えば図14の回転軸500)と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる送電電極(例えば図14の送電電極ディスク131)とを有し、
前記受電部は、
前記回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記送電電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる受電電極(例えば図14の受電電極ディスク281)と、を有し、
前記送電電極と前記受電電極とが、相互に入れ子状に対向配置されている。
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、
前記送電部は、
回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記受電電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる送電電極と、を有し、
前記受電部は、
前記回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる受電電極とを有し、
前記受電電極と前記送電電極とが、相互に入れ子状に対向配置されている。
これにより、回転体に対する電力伝送において、接合容量を安定的に増大させるとともに、電磁波放射を低減させ、安全性(感電防止)を高め、さらに、ゴミ等の混入に対しての耐性を高めることができる。
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、
前記送電部は、
回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記受電電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる送電電極と、を有し、
前記受電部は、
前記回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる受電電極とを有し、
前記受電電極と前記送電電極とが、相互に入れ子状に対向配置されている。
これにより、回転体に対する電力伝送において、接合容量を安定的に増大させるとともに、電磁波放射を低減させ、安全性(感電防止)を高め、さらに、ゴミ等の混入に対しての耐性を高めることができる。
また、本発明が適用される電力供給システムは、
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、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、
回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる第1電極と、
前記回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記第1電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる第2電極と、
が相互に入れ子状に対向配置されており、
前記第1電極群が前記受電電極であり前記第2電極群が前記送電電極である場合であって、かつ前記回転軸を回路の一部に含む場合には、前記第1電極群の一部が前記回転軸に接触した状態であっても、前記接合容量を介して前記負荷に電力を供給することができる。
また、前記第1電極群が前記受電電極であり前記第2電極群が前記送電電極である場合であって、かつ前記固定体を回路の一部に含む場合には、前記第2電極群の一部が前記固定体に接触した状態であっても、前記接合容量を介して前記負荷に電力を供給することができる。
また、前記第1電極が前記送電電極であり前記第2電極が前記受電電極である場合であっても、前記負荷に電力を供給することができる。
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、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、
回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる第1電極と、
前記回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記第1電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる第2電極と、
が相互に入れ子状に対向配置されており、
前記第1電極群が前記受電電極であり前記第2電極群が前記送電電極である場合であって、かつ前記回転軸を回路の一部に含む場合には、前記第1電極群の一部が前記回転軸に接触した状態であっても、前記接合容量を介して前記負荷に電力を供給することができる。
また、前記第1電極群が前記受電電極であり前記第2電極群が前記送電電極である場合であって、かつ前記固定体を回路の一部に含む場合には、前記第2電極群の一部が前記固定体に接触した状態であっても、前記接合容量を介して前記負荷に電力を供給することができる。
また、前記第1電極が前記送電電極であり前記第2電極が前記受電電極である場合であっても、前記負荷に電力を供給することができる。
また、前記送電電極と前記受電電極との間に流入された流体の存在によって、前記送電電極と前記受電電極とを離隔させることができる。
これにより、回転体および湾曲部を有する線路に対する電力伝送において、接合容量を安定化させることができる。
これにより、回転体および湾曲部を有する線路に対する電力伝送において、接合容量を安定化させることができる。
本発明が適用される電力供給システムは、完全非接触で、これらの特性を満足するものである。
即ち、複数の方式で対処できる技術を保有することで、用途によって使い分けることが可能となり、複数の技術を組み合わせて使用することもできる。このことは、電界結合非接触電力供給技術の可能性を大きく広げることに繋がる。
サンドウィッチ電極は、対向する面の面積を積層構造によって増大させるもので有るため、完全非接触化させることも可能になる。特に、高速回転部分ではサンドウィッチ電極を活用する必要性が高い。ただし、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。
即ち、複数の方式で対処できる技術を保有することで、用途によって使い分けることが可能となり、複数の技術を組み合わせて使用することもできる。このことは、電界結合非接触電力供給技術の可能性を大きく広げることに繋がる。
サンドウィッチ電極は、対向する面の面積を積層構造によって増大させるもので有るため、完全非接触化させることも可能になる。特に、高速回転部分ではサンドウィッチ電極を活用する必要性が高い。ただし、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。
1:送電部、2:受電部、11,21:並列共振回路、12:多溝送電電極、22:櫛形受電電極、111:送電部シャーシ、送電電極板:123、121:金属カバー、131,141:送電電極ディスク、221,241:受電電極部、222,247,257:弾性体、223:ヘッド固定部、224,232,242,252:電極固定ロッド、225:ヘッド部、231:送電電極、233,244,254:ホイール、234:ばね材、235:ヒンジピン、236:接続線、243:中央保持板、245,255:ホイールピン、246:ホイール固定金属板、248,251,258:吸排気口、249,259:導線、250,260:コンタクト、253:中央保持板、271:受電部シャーシ、272:移動体、受電電極板:273、281,291:受電電極ディスク、292:多重ディスク型サンドウィッチ構造電極、293:絶縁層、301:軸固定ブロック、302:導通線、303,500:回転軸、304:通しボルト、305:押さえ金具、306:固定バンド、307:じゃばら板、308:連接金具、309:ネジ、310:ネジ受け金具、311,331:軸固定ブロック、312,312a,312b,313,313a,313b,332:回転子電極、315:固定ボルト、316:導通ボルト、321:ゴム板、322:被覆導線、323:半割れ形状の金属パイプ、324:半割れ形状の回転子電極、325:セパレートカラー、333:半割れ形状の固定子電極、334:導通ケーブル、335:分割ケース、341:開口部を有する固定子電極、342:ケース、351:回転体電極固定絶縁体、352:回転体電極固定流体分配絶縁体、353:固定体電極、354:回転体電極、400:CAP電極、601:回転体(固定体)、701:固定体(回転体)
Claims (8)
- 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電力伝送線路と、
受電電極を有し、前記電力伝送線路に沿って移動し、前記電力伝送線路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電力伝送線路から電力を受電して負荷に供給する受電部と、
を備え、
前記受電部は、ばね性部材を構成要素に含み、前記負荷に電力が供給されている状態で前記電力伝送線路の湾曲部に沿って移動可能である、
電力供給システム。 - 前記送電電極と前記受電電極とが相互に入れ子状に対向配置された状態で前記接合容量が形成される、
請求項1に記載の電力供給システム。 - 複数の前記送電電極の近傍かつ前記交流電源側に、前記複数の送電電極に対し非接触で対向配置された送電側導電板と、
複数の前記受電電極の近傍かつ前記負荷側に、前記複数の受電電極に対し非接触で対向配置された受電側導電板と、
をさらに備え、
前記送電側導電板と前記受電側導電板とが、前記送電電極及び前記受電電極の端部よりも外側にはみ出た状態で、前記送電電極及び前記受電電極を外側から挟むように配置されている、
請求項1又は2に記載の電力供給システム。 - 前記送電側導電板と前記受電側導電板とのうち、前記送電電極及び前記受電電極の端部よりも外側にはみ出た部位が湾曲部を有し、前記送電側導電板の端部と前記受電側導電板の端部とが互いに接近した状態が維持されている、
請求項3に記載の電力供給システム。 - 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、
前記送電部は、
回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる送電電極とを有し、
前記受電部は、
前記回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記送電電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる受電電極と、を有し、
前記送電電極と前記受電電極とが、相互に入れ子状に対向配置されている、
電力供給システム。 - 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、
前記送電部は、
回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記受電電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる送電電極と、を有し、
前記受電部は、
前記回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる受電電極とを有し、
前記受電電極と前記送電電極とが、相互に入れ子状に対向配置されている、
電力供給システム。 - 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、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、
回転軸と、前記回転軸と電気的に絶縁されている複数層の平板からなる第1電極と、
前記回転軸の周囲に配置された固定体と、前記固定体及び前記第1電極と電気的に絶縁された状態で前記固定体に固定された複数層の平板からなる第2電極と、
が相互に入れ子状に対向配置されており、
前記第1電極群が前記受電電極であり前記第2電極群が前記送電電極である場合であって、かつ前記回転軸を回路の一部に含む場合には、前記第1電極群の一部が前記回転軸に接触した状態であっても、前記接合容量を介して前記負荷に電力が供給され、
前記第1電極群が前記受電電極であり前記第2電極群が前記送電電極である場合であって、かつ前記固定体を回路の一部に含む場合には、前記第2電極群の一部が前記固定体に接触した状態であっても、前記接合容量を介して前記負荷に電力を供給され、
前記第1電極が前記送電電極であり前記第2電極が前記受電電極である場合であっても、前記負荷に電力が供給される、
電力供給システム。 - 前記送電電極と前記受電電極との間に流入された流体の存在によって、前記送電電極と前記受電電極とが離隔している、
請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の電力供給システム。
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