WO2015173890A1 - 無線電力伝送による可動部伝送システム - Google Patents

無線電力伝送による可動部伝送システム Download PDF

Info

Publication number
WO2015173890A1
WO2015173890A1 PCT/JP2014/062720 JP2014062720W WO2015173890A1 WO 2015173890 A1 WO2015173890 A1 WO 2015173890A1 JP 2014062720 W JP2014062720 W JP 2014062720W WO 2015173890 A1 WO2015173890 A1 WO 2015173890A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transmission
antenna
power
reception
movable part
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/062720
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
阿久澤 好幸
酒井 清秀
俊裕 江副
有基 伊藤
Original Assignee
三菱電機エンジニアリング株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機エンジニアリング株式会社 filed Critical 三菱電機エンジニアリング株式会社
Priority to KR1020167034713A priority Critical patent/KR20170003678A/ko
Priority to JP2016519019A priority patent/JP6494606B2/ja
Priority to PCT/JP2014/062720 priority patent/WO2015173890A1/ja
Priority to EP14891904.6A priority patent/EP3145048B1/en
Priority to US15/303,949 priority patent/US10432027B2/en
Publication of WO2015173890A1 publication Critical patent/WO2015173890A1/ja
Priority to JP2017201079A priority patent/JP6524175B2/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/18Rotary transformers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/08Slip-rings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment

Definitions

  • the present invention relates to a movable part transmission system by wireless power transmission that can realize a power transmission function by a slip ring device that requires a mechanical contact without contact.
  • a slip ring device having a mechanical contact
  • This slip ring device includes an annular slip ring that is connected to a transmission power source and disposed on an outer peripheral surface of a rotating body via an insulator, a brush that is connected to a reception power source and that is in sliding contact with the outer peripheral surface of the slip ring. It is composed of A load device or the like is connected to the reception power source. With this configuration, the slip ring and the brush are electrically connected, and the power from the transmission power source can be transmitted to the reception power source. Furthermore, in this slip ring device, it is possible to multiplex and transmit a plurality of systems of power by multiplexing pairs of slip rings and brushes.
  • a transmission system based on contactless wireless power transmission is known as an alternative technology (see, for example, Patent Document 1).
  • the transmitting antenna side is configured to transmit the magnetic flux generated by the transmitting coil 101 and the transmitting coil 101 arranged around the axis of the rotating body.
  • a transmission side spacer 102 having a predetermined magnetic permeability is provided so as to be controlled so as to be centered on the axis of the transmission side coil 101 as a pair.
  • the receiving antenna side is centered on the axis of the receiving side coil 103 and the receiving side coil 103 arranged around the axis of the rotating body and the receiving side coil 103 so as to control the magnetic flux by the receiving side coil 103.
  • a receiving-side spacer 104 having a predetermined magnetic permeability.
  • FIG. 3 a case where two systems of transmission / reception antennas are provided is shown, and suffixes a and b are added to the reference numerals of the functional units.
  • Reference numeral 105 denotes a connection hollow spacer for connecting each system. With this configuration, the power transmission function by the slip ring device can be realized without contact.
  • a transmission / reception antenna is configured using spacers 102 and 104 having a predetermined permeability for controlling magnetic flux. Therefore, there exists a subject that the coil shape of a transmission / reception antenna will be restrict
  • This invention was made in order to solve the above-described problems, enables a non-contact power transmission function by the slip ring device, and achieves low power loss (high efficiency). And it aims at providing the movable part transmission system by wireless power transmission which can implement
  • a movable part transmission system by wireless power transmission is a movable part transmission system by wireless power transmission via a rotating body, and wirelessly transmits a primary transmission power supply for supplying power and power from the primary transmission power supply.
  • Transmission / reception unit composed of a transmission antenna and a reception antenna that receives power from a pair of transmission antennas, a transmission power supply circuit that establishes a resonance condition for the pair of transmission antennas, and a resonance condition for the pair of reception antennas
  • the transmission antenna is composed of a spiral transmission side coil arranged around the axis of the rotating body, and the reception antenna is formed of a transmission side coil around the axis of the rotating body. It is composed of a spiral receiving coil disposed with a gap between them.
  • the power transmission function by the slip ring device can be realized in a non-contact manner, and further, low power loss (high efficiency) can be achieved.
  • low power loss high efficiency
  • downsizing, weight reduction, and cost reduction can be realized.
  • Embodiment 1 of this invention It is a schematic diagram which shows the structure of the movable part transmission system by the wireless power transmission which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a schematic diagram which shows the structure of the transmission / reception part in Embodiment 1 of this invention, (a) It is a perspective view of a transmission / reception part, (b) It is a front view of a transmission antenna and a reception antenna. It is a schematic diagram which shows the structure of the transmission / reception part of the movable part transmission system by the conventional wireless power transmission.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a movable part transmission system by wireless power transmission according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the movable part transmission system by wireless power transmission is used when a power line is connected to a load device or the like (not shown) via a mechanical rotating body (not shown), and includes power including an electric signal.
  • FIG. 1 shows a case where wireless power transmission functions are multiplexed into a plurality of systems and a plurality of systems of power including electric signals are wirelessly transmitted in parallel.
  • the movable part transmission system using wireless power transmission includes a primary transmission power source 1, a transmission power source circuit 2, a transmission / reception unit 3, and a reception power source circuit 4.
  • the transmission / reception unit 3 includes a transmission antenna 5 and a reception antenna 6.
  • the movable part transmission system shown in FIG. 1 has a plurality of transmission power supply circuits 2, a transmission antenna 5, a reception antenna 6, and a reception power supply circuit 4 in order to perform multiplexed transmission (in the example of FIG. 1). The case where three systems are provided is shown, and suffixes a to c are added to the codes of the respective functional units).
  • the primary transmission power supply 1 supplies power to each transmission antenna 5 via each transmission power supply circuit 2.
  • the transmission power supply circuit 2 is disposed between the primary transmission power supply 1 and the transmission antenna 5, and establishes a resonance condition for the paired transmission antenna 5 by resonance impedance control.
  • the transmission antenna 5 wirelessly transmits the power supplied from the primary transmission power supply 1 via the paired transmission power supply circuit 2 to the reception antenna 6. Details of the configuration of the transmission antenna 5 will be described later.
  • the receiving antenna 6 receives power from the transmitting antenna 5 that forms a pair. The power received by the receiving antenna 6 is supplied to a load device or the like via the receiving power supply circuit 4. Details of the configuration of the receiving antenna 6 will be described later.
  • the reception power supply circuit 4 is disposed between the reception antenna 6 and a load device and the like, and establishes a resonance condition of the paired reception antenna 6 by input impedance control.
  • the wireless power transmission method of the transmission / reception unit 3 is not particularly limited, and any of a magnetic field resonance method, an electric field resonance method, and an electromagnetic induction method may be used.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of the transmission / reception unit 3 according to Embodiment 1 of the present invention, (a) a perspective view of the transmission / reception unit 3, and (b) a front view of the transmission antenna 5 and the reception antenna 6. .
  • the transmission antenna 5 is arranged outside the reception antenna 6, but the arrangement of the transmission antenna 5 and the reception antenna 6 may be reversed.
  • a pair of transmission antenna 5 and reception antenna 6 are arranged with a gap.
  • the transmission antenna 5 and the reception antenna 6 of each system are arranged at a distance along the axial direction of the rotating body (the Y direction shown in FIG. 2A).
  • Yes. 2A shows a case where the transmission / reception unit 3 has three systems, and suffixes a to c are added to the codes of the functional units.
  • the transmission antenna 5 is composed of a spiral transmission-side coil 7 arranged with the axis of the rotating body as the center (including the meaning of substantially the center).
  • the transmission side coil 7 is fixed on an insulating material (for example, acrylic, glass epoxy, CFRP (carbon fiber reinforced plastic), kapton, resin, etc.).
  • the receiving antenna 6 is composed of a spiral receiving side coil 8 that is arranged with a gap between it and the transmitting side coil 7 about the axis of the rotating body (including the meaning of the center). ing.
  • the reception side coil 8 is disposed inside the transmission side coil 7.
  • the surfaces of the transmitting antenna 5 and the receiving antenna 6 are arranged with the same surface or offset (in the example of FIG. 2, the case where they are arranged on the same surface is shown).
  • the coil shape of the transmitting antenna 5 and the receiving antenna 6 is circular. However, it is not limited to this shape, and may be any shape such as an ellipse or a square.
  • the power transmission efficiency characteristic changes depending on the distance G between the systems. That is, the greater the distance G, the better the power transmission efficiency characteristics.
  • the distance G between the systems is set so that the mutual interference between the systems is reduced in consideration of the phase of the magnetic field generated from each transmission antenna 5.
  • the distance G is designed to be greater than or equal to the maximum outer diameter D of the transmission antenna 5 and the reception antenna 6 that are paired, or the distance G is designed to be greater than or equal to the minimum inner diameter B of the transmission antenna 5 and the reception antenna 6 that are paired.
  • the transmission antenna 5 composed of the spiral transmission-side coil 7 arranged around the axis of the rotating body and the transmission centered around the axis of the rotating body. Since it is configured to include a receiving antenna 6 including a spiral receiving coil 8 disposed with a gap between the coil 7 and the side coil 7, the power transmission function by the slip ring device can be realized without contact. It can be. As a result, there is no life limit due to wear deterioration of the mechanical contacts, and the life of the apparatus can be extended. In addition, because of wireless power transmission, it is possible to prevent contact failure due to contamination and leakage due to condensation, and the reliability of the apparatus is improved.
  • the spacers 102 and 104 having a predetermined magnetic permeability for controlling the magnetic flux are not used as in the prior art, there are no manufacturing restrictions on the coil shapes of the transmission antenna 5 and the reception antenna 6. Furthermore, there is no power loss due to eddy currents in the spacers 102 and 104, and there is no increase in mass, volume and cost in the spacers 102 and 104. Therefore, it is possible to achieve lower power loss (higher efficiency) than in the conventional configuration, and to achieve downsizing, weight reduction, and cost reduction.
  • each system is arranged at a distance G so that mutual interference between the systems is reduced in consideration of the phase of the magnetic field generated from each transmission antenna 5, so that high efficiency is achieved. Multiplexed transmission by wireless power transmission is possible.
  • the transmission antenna 5 and the reception antenna 6 are each composed of a single coil 7 and 8.
  • each of the coils 7 and 8 may be composed of, for example, a power feeding coil and a resonance coil, or may be composed of two or more coils.
  • the power supplied to the transmission antenna 5 by the primary transmission power supply 1 and the transmission power supply circuit 2 may be the same frequency in each system or may be a different frequency.
  • strain will also change.
  • the reception power supply circuit 4 may be added with a function of making the resonance condition established for the reception antenna 6 variable according to such a change in the transmission state.
  • a function for changing the resonance condition of the transmission antenna 5 in the transmission power supply circuit 2 may be added.
  • a function of making the resonance conditions of the antennas 5 and 6 variable in both the circuits 2 and 4 may be added.
  • the wireless power transmission function is multiplexed in a plurality of systems and the power of the plurality of systems including the electric signal is wirelessly transmitted in parallel is shown.
  • the present invention is not limited to this, and the wireless power transmission function may be configured as one system so that power including an electric signal is wirelessly transmitted.
  • the present invention can be modified with any component of the embodiment or omitted with any component of the embodiment.
  • the movable part transmission system by wireless power transmission can realize the power transmission function by the slip ring device in a contactless manner, can achieve low power loss (high efficiency), and can be downsized. Light weight and low cost can be realized, and the power transmission function by the slip ring device that requires mechanical contact can be used in a movable part transmission system by wireless power transmission that can be realized without contact. Is suitable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

 電力を供給する一次送信電源1と、供給された電力を無線伝送する送信アンテナ5、及び、対となる送信アンテナ5からの電力を受信する受信アンテナ6からなる送受信部3と、対となる送信アンテナ5の共振条件を成立させる送信電源回路2と、対となる受信アンテナ6の共振条件を成立させる受信電源回路4とを備え、送信アンテナ5は、回転体の軸心を中心にして配置されたスパイラル状の送信側コイル7から成り、受信アンテナ6は、回転体の軸心を中心にして送信側コイル7との間に空隙を有して配置されたスパイラル状の受信側コイル8から成る。

Description

無線電力伝送による可動部伝送システム
 この発明は、機械的接点を必要とするスリップリング装置による電力の伝送機能を、非接触で実現可能とする無線電力伝送による可動部伝送システムに関するものである。
 機構的な回転体を経由して電源ラインを負荷機器等へ接続する場合、従来では、機械的接点を有するスリップリング装置を使用している。
 このスリップリング装置は、送信電源が接続され、回転体の外周面に絶縁体を介して配置された環状のスリップリングと、受信電源が接続され、スリップリングの外周面と摺動接触するブラシとから構成されている。なお、受信電源には負荷機器等が接続されている。この構成により、スリップリングとブラシが電気的に接続され、送信電源からの電力を受信電源へ伝送することができる。更に、このスリップリング装置において、スリップリング及びブラシの対を多重化することで、複数系統の電力を多重化伝送することが可能となる。
特許第5449502号
 しかしながら、スリップリング装置では、機械的接点となるスリップリングとブラシの接点における磨耗劣化が発生する。そのため、磨耗劣化により電力伝送システムの寿命が制限されてしまうという課題があった。
 一方、これに換わる技術として、非接触の無線電力伝送による伝送システムが知られている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1に開示された伝送システムでは、例えば図3に示すように、送信アンテナ側は、回転体の軸心を中心にして配置される送信側コイル101と、送信側コイル101による磁束をコントロールするよう、対となる送信側コイル101の軸心を中心にして配置された所定の透磁率の送信側スペーサ102とを備えている。また、受信アンテナ側は、回転体の軸心を中心にして配置される受信側コイル103と、受信側コイル103による磁束をコントロールするよう、対となる受信側コイル103の軸心を中心にして配置された所定の透磁率の受信側スペーサ104とを備えている。なお図3の例では、送受信アンテナを2系統設けた場合を示し、各機能部の符号に接尾記号a,bを付している。また、符号105は各系統を接続するための接続用中空スペーサである。この構成により、スリップリング装置による電力伝送機能を非接触で実現可能とすることができる。
 しかしながら、特許文献1に開示された伝送システムでは、磁束をコントロールするための所定の透磁率のスペーサ102,104を使用して送受信アンテナを構成している。そのため、製造上、送受信アンテナのコイル形状がヘリカル形状等に制限されてしまうという課題がある。また、透磁率を持つスペーサ102,104での渦電流による電力損失の発生という課題や、スペーサ102,104により質量、体積及びコストが増加するという課題がある。
 この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、スリップリング装置による電力の伝送機能を非接触で実現可能とし、低電力損失化(高効率化)を図ることができ、且つ、小型化、軽量化及び低コスト化を実現することができる無線電力伝送による可動部伝送システム提供することを目的としている。
 この発明に係る無線電力伝送による可動部伝送システムは、回転体を経由した無線電力伝送による可動部伝送システムであって、電力を供給する一次送信電源と、一次送信電源からの電力を無線伝送する送信アンテナ、及び、対となる送信アンテナからの電力を受信する受信アンテナからなる送受信部と、対となる送信アンテナの共振条件を成立させる送信電源回路と、対となる受信アンテナの共振条件を成立させる受信電源回路とを備え、送信アンテナは、回転体の軸心を中心にして配置されたスパイラル状の送信側コイルから成り、受信アンテナは、回転体の軸心を中心にして送信側コイルとの間に空隙を有して配置されたスパイラル状の受信側コイルから成るものである。
 この発明によれば、上記のように構成したので、スリップリング装置による電力の伝送機能を非接触で実現可能とすることができ、更に、低電力損失化(高効率化)を図ることができ、且つ、小型化、軽量化及び低コスト化を実現することができる。
この発明の実施の形態1に係る無線電力伝送による可動部伝送システムの構成を示す模式図である。 この発明の実施の形態1における送受信部の構成を示す模式図であり、(a)送受信部の斜視図であり、(b)送信アンテナ及び受信アンテナの正面図である。 従来の無線電力伝送による可動部伝送システムの送受信部の構成を示す模式図である。
 以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
 図1はこの発明の実施の形態1に係る無線電力伝送による可動部伝送システムの構成を示す模式図である。
 無線電力伝送による可動部伝送システムは、機構的な回転体(不図示)を経由して電源ラインを負荷機器等(不図示)へ接続する場合等に用いられるものであり、電気信号を含む電力を無線伝送する装置である。なお図1では、無線電力伝送機能を複数系統に多重化して、電気信号を含む複数系統の電力を並列に無線伝送する場合を示している。
 この無線電力伝送による可動部伝送システムは、図1に示すように、一次送信電源1、送信電源回路2、送受信部3及び受信電源回路4から構成されている。また、送受信部3は、送信アンテナ5及び受信アンテナ6を有している。また、図1に示す可動部伝送システムでは、多重化伝送を行うため、送信電源回路2、送信アンテナ5、受信アンテナ6及び受信電源回路4を各々複数系統有している(図1の例では3系統設けた場合を示し、各機能部の符号に接尾記号a~cを付している)。
 一次送信電源1は、各送信電源回路2を介して各送信アンテナ5に対し、電力を供給するものである。
 送信電源回路2は、一次送信電源1と送信アンテナ5との間に配置され、共鳴インピーダンス制御により、対となる送信アンテナ5の共振条件を成立させるものである。
 送信アンテナ5は、対となる送信電源回路2を介して一次送信電源1から供給された電力を、受信アンテナ6に無線伝送するものである。この送信アンテナ5の構成の詳細については後述する。
 受信アンテナ6は、対となる送信アンテナ5からの電力を受信するものである。この受信アンテナ6により受信された電力は受信電源回路4を介して負荷機器等に供給される。この受信アンテナ6の構成の詳細については後述する。
 受信電源回路4は、受信アンテナ6と負荷機器等との間に配置され、入力インピーダンス制御により、対となる受信アンテナ6の共振条件を成立させるものである。
 なお、送受信部3の無線電力伝送方式は特に限定されるものではなく、磁界共鳴による方式、電界共鳴による方式、電磁誘導による方式のいずれであってもよい。
 次に、送受信部3の構成について、図2を参照しながら説明する。図2はこの発明の実施の形態1における送受信部3の構成を示す模式図であり、(a)送受信部3の斜視図であり、(b)送信アンテナ5及び受信アンテナ6の正面図である。なお、図2では送信アンテナ5を受信アンテナ6の外側に配置した構成としているが、送信アンテナ5と受信アンテナ6の配置を逆の構成にしてもよい。
 送受信部3では、図2(a)に示すように、対となる送信アンテナ5と受信アンテナ6が空隙を有して配置されている。また、多重化構成の場合には、各系統の送信アンテナ5及び受信アンテナ6がそれぞれ、回転体の軸心方向(図2(a)に示すY方向)に沿って距離を置いて配置されている。なお、図2(a)の例では、送受信部3を3系統とした場合を示し、各機能部の符号に接尾記号a~cを付している。
 この送信アンテナ5は、図2(b)に示すように、回転体の軸心を中心(略中心の意味も含む)にして配置されたスパイラル状の送信側コイル7から構成されている。なお送信側コイル7は絶縁材料(例えばアクリル、ガラスエポキシ、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)、カプトン、樹脂等)の上に固定される。また、受信アンテナ6は、回転体の軸心を中心(略中心の意味も含む)にして送信側コイル7との間に空隙を有して配置されたスパイラル状の受信側コイル8から構成されている。なお図2の例では、受信側コイル8は送信側コイル7の内側に配置されている。また、送信アンテナ5と受信アンテナ6の各面は同一面又はオフセットを持って配置される(図2の例では同一面に配置した場合を示している)。
 なお図2に示す例では、送信アンテナ5と受信アンテナ6のコイル形状が、円形の場合を示している。しかしながら、この形状に限るものではなく、楕円形又は正方形等の任意の形状でよい。
 また、送信アンテナ5及び受信アンテナ6を回転体の軸心方向へ複数系統並列に配置する場合、各系統間の距離Gにより電力伝送効率特性が変化する。すなわち、距離Gが大きいほど電力伝送効率特性はよくなる。
 ここで、各系統間の距離Gの設定は、各送信アンテナ5から発生する磁界の位相を考慮して、各系統間の相互干渉が少なくなるように設定する。例えば図2において、距離Gを対となる送信アンテナ5及び受信アンテナ6の最大外径D以上に設計する、又は、距離Gを対となる送信アンテナ5及び受信アンテナ6の最小内径B以上に設計する。
 以上のように、この実施の形態1によれば、回転体の軸心を中心にして配置されたスパイラル状の送信側コイル7から成る送信アンテナ5と、回転体の軸心を中心にして送信側コイル7との間に空隙を有して配置されたスパイラル状の受信側コイル8から成る受信アンテナ6とを備えるように構成したので、スリップリング装置による電力の伝送機能を非接触で実現可能とすることができる。その結果、機械的接点の磨耗劣化による寿命制限がなくなり、装置の長寿命化が可能となる。また、無線電力伝送のため、汚染による接触不良や結露による漏電等を防ぐことができ、装置の信頼性が向上する。更に、機械的接点の磨耗により発生するスパーク等もないため、引火性のある気体や液体中においても動作が可能である。
 また、従来技術のように磁束をコントロールするための所定の透磁率のスペーサ102,104を使用しないため、送信アンテナ5と受信アンテナ6のコイル形状に製造上の制限がない。更に、スペーサ102,104での渦電流による電力損失の発生もなく、また、スペーサ102,104における質量、体積及びコストの増加もない。よって、従来構成よりも低電力損失化(高効率化)を図ることができ、且つ、小型化、軽量化及び低コスト化を実現することができる。
 また、多重化構成する場合に、各送信アンテナ5から発生する磁界の位相を考慮して、各系統間の相互干渉が少なくなるように距離Gを置いて各系統を配置したので、高効率な無線電力伝送による多重化伝送が可能となる。
 なお上記では、送信アンテナ5及び受信アンテナ6を各々単一のコイル7,8から構成する場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、各コイル7,8を各々例えば給電用コイル及び共鳴用コイルから構成してもよく、2個以上のコイルで構成するようにしてもよい。
 また上記において、一次送信電源1及び送信電源回路2が送信アンテナ5に供給する電力は、各系統とも同一周波数であってもよく、異なる周波数であってもよい。なお、系統ごとに周波数が異なる場合には、系統ごとの送信アンテナ5及び受信アンテナ6の共振条件も変わることになる。
 また、受信アンテナ6では、対となる送信アンテナ5との間の距離や負荷電流、負荷インピーダンス等によって共振条件が変化する。そこで、受信電源回路4にて、このような伝送状況の変化に応じて、受信アンテナ6に対して成立させる共振条件を可変とする機能を追加してもよい。また同様に、送信電源回路2にて送信アンテナ5の共振条件を可変とする機能を追加するようにしてもよい。更に、両回路2,4に各アンテナ5,6の共振条件を可変とする機能を追加するようにしてもよい。
 また図1に示す例では、無線電力伝送機能を複数系統に多重化して、電気信号を含む複数系統の電力を並列に無線伝送する場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、無線電力伝送機能を1系統とし、電気信号を含む電力を無線伝送するように構成してもよい。
 また、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
 この発明に係る無線電力伝送による可動部伝送システムは、スリップリング装置による電力の伝送機能を非接触で実現可能とし、低電力損失化(高効率化)を図ることができ、且つ、小型化、軽量化及び低コスト化を実現することができ、機械的接点を必要とするスリップリング装置による電力の伝送機能を、非接触で実現可能とする無線電力伝送による可動部伝送システム等に用いるのに適している。
 1 一次送信電源、2,2a~2c 送信電源回路、3 送受信部、4,4a~4c 受信電源回路、5,5a~5c 送信アンテナ、6,6a~6c 受信アンテナ、7,7a~7c 送信側コイル、8,8a~8c 受信側コイル。

Claims (11)

  1.  回転体を経由した無線電力伝送による可動部伝送システムであって、
     電力を供給する一次送信電源と、
     前記一次送信電源からの電力を無線伝送する送信アンテナ、及び、対となる前記送信アンテナからの電力を受信する受信アンテナからなる送受信部と、
     対となる前記送信アンテナの共振条件を成立させる送信電源回路と、
     対となる前記受信アンテナの共振条件を成立させる受信電源回路とを備え、
     前記送信アンテナは、前記回転体の軸心を中心にして配置されたスパイラル状の送信側コイルから成り、
     前記受信アンテナは、前記回転体の軸心を中心にして前記送信側コイルとの間に空隙を有して配置されたスパイラル状の受信側コイルから成る
     ことを特徴とする無線電力伝送による可動部伝送システム。
  2.  前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは複数系統設けられ、各系統は前記回転体の軸心方向に沿って距離を置いて配置された
     ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による可動部伝送システム。
  3.  前記距離は、対となる前記送信アンテナ及び前記受信アンテナの最大外径以上である
     ことを特徴とする請求項2記載の無線電力伝送による可動部伝送システム。
  4.  前記距離は、対となる前記送信アンテナ及び前記受信アンテナの最小内径以上である
     ことを特徴とする請求項2記載の無線電力伝送による可動部伝送システム。
  5.  前記送受信部は、磁界共鳴により無線伝送を行う
     ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による可動部伝送システム。
  6.  前記送受信部は、電界共鳴により無線伝送を行う
     ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による可動部伝送システム。
  7.  前記送受信部は、電磁誘導により無線伝送を行う
     ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による可動部伝送システム。
  8.  前記送信側コイル及び前記受信側コイルは、各々2個以上のコイルから構成された
     ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による可動部伝送システム。
  9.  前記一次送信電源は、前記各送信アンテナに対して異なる周波数の電力を供給する
     ことを特徴とする請求項2記載の無線電力伝送による可動部伝送システム。
  10.  前記受信電源回路は、前記受信アンテナの伝送状況に応じて前記受信アンテナの共振条件を可変する
     ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による可動部伝送システム。
  11.  前記送信電源回路は、前記送信アンテナの伝送状況に応じて前記送信アンテナの共振条件を可変する
     ことを特徴とする請求項1記載の無線電力伝送による可動部伝送システム。
PCT/JP2014/062720 2014-05-13 2014-05-13 無線電力伝送による可動部伝送システム WO2015173890A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020167034713A KR20170003678A (ko) 2014-05-13 2014-05-13 무선 전력 전송에 의한 가동부 전송 시스템
JP2016519019A JP6494606B2 (ja) 2014-05-13 2014-05-13 無線電力伝送による可動部伝送システム
PCT/JP2014/062720 WO2015173890A1 (ja) 2014-05-13 2014-05-13 無線電力伝送による可動部伝送システム
EP14891904.6A EP3145048B1 (en) 2014-05-13 2014-05-13 Movable portion transmission system using wireless power transmission
US15/303,949 US10432027B2 (en) 2014-05-13 2014-05-13 Movable portion transmission system using wireless power transmission
JP2017201079A JP6524175B2 (ja) 2014-05-13 2017-10-17 電力伝送機構

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/062720 WO2015173890A1 (ja) 2014-05-13 2014-05-13 無線電力伝送による可動部伝送システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015173890A1 true WO2015173890A1 (ja) 2015-11-19

Family

ID=54479462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/062720 WO2015173890A1 (ja) 2014-05-13 2014-05-13 無線電力伝送による可動部伝送システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10432027B2 (ja)
EP (1) EP3145048B1 (ja)
JP (2) JP6494606B2 (ja)
KR (1) KR20170003678A (ja)
WO (1) WO2015173890A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10689129B1 (en) * 2012-12-21 2020-06-23 Jody Nehmeh Integrated electrical power and utilities management system
WO2016190649A1 (ko) * 2015-05-26 2016-12-01 주식회사 아모센스 무선전력 수신모듈
US10804747B1 (en) * 2017-04-04 2020-10-13 Lockheed Martin Corporation Wireless power transfer for a rotating turret system
CN107240964A (zh) * 2017-05-04 2017-10-10 上海德门电子科技有限公司 无线快充发射系统、无线快充接收系统及无线快充方法
CN108879990A (zh) * 2017-05-12 2018-11-23 中惠创智无线供电技术有限公司 一种供电电路
CN113937904B (zh) * 2021-10-29 2022-10-11 中国石油天然气集团有限公司 一种基于井下旋转导向的多路无线电能传输耦合机构

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019293A (ja) * 2009-07-07 2011-01-27 Takenaka Komuten Co Ltd 電力供給システム
JP2011166885A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Japan Radio Co Ltd レーダアンテナ装置、レーダアンテナ駆動ユニットおよびレーダアンテナ用電力供給装置
WO2011118404A1 (ja) * 2010-03-23 2011-09-29 トヨタ自動車株式会社 給電装置
WO2013114576A1 (ja) * 2012-01-31 2013-08-08 富士通株式会社 電力伝送装置、電力伝送システム、及び電力伝送方法
JP5449502B1 (ja) * 2012-10-31 2014-03-19 三菱電機エンジニアリング株式会社 無線電力伝送による可動部多重化伝送システム
WO2014069093A1 (ja) * 2012-10-31 2014-05-08 三菱電機エンジニアリング株式会社 無線電力伝送による多重化伝送システム及び送信側多重化伝送装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63124735A (ja) 1986-11-11 1988-05-28 三菱電機株式会社 誘導電源装置
JP3024784B2 (ja) * 1990-09-26 2000-03-21 株式会社ブリヂストン タイヤ内部監視装置
JPH06315237A (ja) 1992-11-05 1994-11-08 Kenji Miyaji 回転体不釣合い修正装置の給電装置と通信装置
JP2944860B2 (ja) * 1993-08-09 1999-09-06 株式会社ブリヂストン 磁気浮上式鉄道のタイヤ内部監視装置
US5521444A (en) * 1994-11-30 1996-05-28 Honeywell Inc. Apparatus for transferring electrical power from a stationary device to a rotating device without the use of brushes or contacts
DE10344055A1 (de) * 2003-09-23 2005-04-21 Siemens Ag Induktiver Drehübertrager
JP2007208201A (ja) 2006-02-06 2007-08-16 Nippon Soken Inc 非接触型電力供給装置
DE102008023224A1 (de) * 2008-05-10 2009-11-12 Ott-Jakob Spanntechnik Gmbh Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung von Signalen zwischen zwei Teilen einer Bearbeitungsmaschine
US7893564B2 (en) * 2008-08-05 2011-02-22 Broadcom Corporation Phased array wireless resonant power delivery system
US20120007442A1 (en) * 2009-02-06 2012-01-12 Mark Rhodes Rotary data and power transfer system
US9208942B2 (en) * 2009-03-09 2015-12-08 Nucurrent, Inc. Multi-layer-multi-turn structure for high efficiency wireless communication
NZ588159A (en) * 2010-09-23 2014-01-31 Powerbyproxi Ltd A contactless power transfer system
CN102148539A (zh) * 2011-03-14 2011-08-10 天津大学 一种用于旋转机构的非接触式供电装置
US9206644B2 (en) * 2012-09-24 2015-12-08 Schlumberger Technology Corporation Positive displacement motor (PDM) rotary steerable system (RSS) and apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019293A (ja) * 2009-07-07 2011-01-27 Takenaka Komuten Co Ltd 電力供給システム
JP2011166885A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Japan Radio Co Ltd レーダアンテナ装置、レーダアンテナ駆動ユニットおよびレーダアンテナ用電力供給装置
WO2011118404A1 (ja) * 2010-03-23 2011-09-29 トヨタ自動車株式会社 給電装置
WO2013114576A1 (ja) * 2012-01-31 2013-08-08 富士通株式会社 電力伝送装置、電力伝送システム、及び電力伝送方法
JP5449502B1 (ja) * 2012-10-31 2014-03-19 三菱電機エンジニアリング株式会社 無線電力伝送による可動部多重化伝送システム
WO2014069093A1 (ja) * 2012-10-31 2014-05-08 三菱電機エンジニアリング株式会社 無線電力伝送による多重化伝送システム及び送信側多重化伝送装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3145048A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018007566A (ja) 2018-01-11
EP3145048B1 (en) 2018-08-15
JPWO2015173890A1 (ja) 2017-04-20
KR20170003678A (ko) 2017-01-09
US20170047787A1 (en) 2017-02-16
EP3145048A4 (en) 2017-12-13
JP6494606B2 (ja) 2019-04-03
JP6524175B2 (ja) 2019-06-05
US10432027B2 (en) 2019-10-01
EP3145048A1 (en) 2017-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6524175B2 (ja) 電力伝送機構
KR101568967B1 (ko) 무선 전력 전송에 의한 가동부 다중화 전송 시스템
US11094456B2 (en) Wireless power transmission device
JP2018534808A5 (ja)
JP2014090652A (ja) 無線電力伝送による多重化伝送システム及び送信側多重化伝送装置
JP6584896B2 (ja) 送電または受電コイル、それを用いた無線電力伝送装置および回転体
CN108352859A (zh) 用于无接触地继续拧能量传输的能量传输设备和用于无接触地进行能量传输的方法
JP5523540B2 (ja) 無線電力伝送による伝送システム及び送信側伝送装置
WO2016042666A1 (ja) 無線電力伝送による可動部多重化伝送システム
KR101765222B1 (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법, 그리고 무선 전력 전송 시스템
JP5449503B1 (ja) 無線電力伝送による多重化伝送システム
JP6490626B2 (ja) 電力伝送通信ユニット
KR102150521B1 (ko) 유도 전력 신호 및 공명 전력 신호를 송수신할 수 있는 무선 전력 전송 시스템
KR102293809B1 (ko) 커패시티브 결합방식의 커플러 구조 및 이를 포함하는 무선전력전송 시스템
JP6066716B2 (ja) 無線電力伝送装置
JP2015167317A (ja) 非接触回転伝送装置
JP5599447B2 (ja) 無線電力伝送による伝送システム及び受信側伝送装置
KR20160123526A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 코일
US10243413B2 (en) Resonance type power transmission device
KR20170124652A (ko) 무선 전력 전송 거리 향상을 위한 다중 코일 자기공진 무선 전력 전송 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14891904

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016519019

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014891904

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014891904

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15303949

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20167034713

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A