WO2019043793A1 - 送電ユニット及び非接触給電装置 - Google Patents

送電ユニット及び非接触給電装置 Download PDF

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WO2019043793A1
WO2019043793A1 PCT/JP2017/030983 JP2017030983W WO2019043793A1 WO 2019043793 A1 WO2019043793 A1 WO 2019043793A1 JP 2017030983 W JP2017030983 W JP 2017030983W WO 2019043793 A1 WO2019043793 A1 WO 2019043793A1
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power
power transmission
common mode
coil
current
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Application number
PCT/JP2017/030983
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English (en)
French (fr)
Inventor
壮志 野村
加藤　進一
Original Assignee
株式会社Ｆｕｊｉ
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission unit that supplies AC power contactlessly from a power transmission element to a power reception element, and to a non-contact power feeding device including the power transmission unit.
  • Non-contact power supply device that supplies alternating current power to an electronic device in a non-contact manner (for example, Patent Document 1).
  • a method of supplying power without contact there are various methods such as an electromagnetic induction method using a coil, an electric field coupling method using an electrode, and the like.
  • the non-contact power feeding device described in Patent Document 1 supplies AC power from the oscillation circuit to the feeding coil, and utilizes an induced magnetic flux generated between the transmitting element (feeding coil) and the power receiving element (feeding target device). AC power is supplied to the power supply target device.
  • the non-contact electric power feeding apparatus of patent document 1 is provided with the electric current detection circuit and the receiving part.
  • the current detection circuit is connected in series to the DC power supply, and detects the current value of the current input to the feed coil.
  • the receiving unit receives a power reception notification to be transmitted when the power supply target device starts to receive power.
  • the control unit changes a drive signal for driving the oscillation circuit based on the current value detected by the current detection circuit and the power reception notification received by the reception unit.
  • common mode noise is generated as radiation noise, for example, a current leaked by a parasitic capacitance between the oscillation circuit and the feeding coil in the above-mentioned Patent Document 1 and the ground and fed back via the ground.
  • common mode for example, common mode currents in the same direction are generated in two power supply lines connecting each of both ends of the feed coil and the oscillation circuit.
  • a magnetic field is generated by the common mode current flowing through the power supply line or the feeding coil, and radiation noise is generated. Therefore, in order to suppress the radiation noise, it is necessary to take noise measures in consideration of the common mode current.
  • This application is made in view of such a situation, and makes it a subject to provide a power transmission unit and a non-contact electric supply which can control radiation noise resulting from common mode current.
  • the present application is a power transmission unit for transmitting power without contact, which is connected to an AC power supply and an AC power supply and is supplied with AC power from the AC power supply and receives AC power without contact.
  • the control device includes: a power transmission element for feeding power; a current detector for detecting a value related to a common mode current flowing to the power transmission element;
  • a power transmission unit is disclosed that controls AC power supplied from an AC power source to a power transmission element based on the values related to
  • the present application can be implemented not only as a power transmission unit, but also as a non-contact power feeding device including a power transmission unit and a power reception unit.
  • the current detector detects a value related to the common mode current flowing to the power transmission element which supplies power without contact, for example, a current value or a current amount. Then, the control device controls the AC power supplied from the AC power supply to the power transmission element based on the value related to the common mode current detected by the current detector. Radiation noise increases with the increase of common mode current. Therefore, for example, the control device reduces the AC power supplied from the AC power supply to the power transmission element according to the fluctuation of the value related to the common mode current, or maintains it at a constant value or the like. An increase can be suppressed and radiation noise can be suppressed. As a result, radiation noise caused by the common mode current can be suppressed.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a conveyer 10 on which the non-contact power feeding device of the present embodiment is mounted.
  • the transport conveyor 10 is a device for sliding the carrier 13 with respect to the fixed portion 11 by the drive of a linear motor.
  • the direction in which the carrier 13 is slid is the X direction
  • the direction perpendicular to the X direction and the direction parallel to the surface on which the fixing portion 11 is mounted is the Y direction
  • the X direction, and Y The direction perpendicular to the direction is described as the Z direction.
  • the transport conveyor 10 is configured by arranging one carrier 13 in the fixed portion 11.
  • FIG. 2 shows only a part of the inside of the transfer conveyor 10 by removing the front side member of the transfer conveyor 10 in the Y direction.
  • FIG. 3 shows a cross section obtained by cutting the fixing portion 11 in a plane orthogonal to the X direction. As shown in FIGS. 1 to 3, the fixing portion 11 is extended in the X direction.
  • the cross-sectional shape of the fixing portion 11 cut in a plane orthogonal to the X direction is substantially U-shaped with the upper part in the Z direction opened.
  • the fixing portion 11 includes a bottom plate 21 and a pair of side plates 22 and 23.
  • the bottom plate 21 extends in the X direction, is open at the bottom, and has a substantially box-like shape that is thin in the vertical direction.
  • a control board 25 for controlling non-contact power feeding is provided at the lower part of the bottom plate 21 .
  • the control board 25 is housed in a bottom plate 21 whose lower portion is opened, and is fixed to the lower surface of the bottom plate 21.
  • the pair of side plates 22 and 23 are provided upright on the upper surface of the bottom plate 21 and have the same height in the Z direction.
  • the pair of side plates 22 and 23 is extended along the X direction.
  • the fixing portion 11 forms a groove (rail) extending in the X direction by the bottom plate 21 and the pair of side plates 22 and 23.
  • the carrier 13 is housed in the rail of the fixed portion 11.
  • a plurality of magnets 26 are attached as stators to the inner walls of the pair of side plates 22 and 23.
  • the plurality of magnets 26 have, for example, a plate shape extending in the Z direction, and are arranged along the X direction, that is, along the moving direction of the carrier 13 on the inner walls of the side plates 22 and 23 at equal intervals. .
  • Each of the magnets 26 has, for example, different polarities (N and S poles) adjacent to each other in the X direction such that N and S poles appear alternately on the inner surface facing the carrier 13 in the Y direction. It has become. In other words, the plurality of magnets 26 are arranged such that different polarities are directed inward alternately along the X direction.
  • 2 and 3 show a state in which the cover 27 shown in FIG. 1 covering the magnet 26 is removed. Moreover, FIG. 2 has shown the state which removed the side plate 22 of the near side of the Y direction.
  • the rail part 28 is provided in the upper part of each of the side plates 22 and 23 in a Z direction.
  • the rail portion 28 is, for example, a V rail whose slide surface is formed in a V-shape, and to which groove rollers 43 of the carrier 13 described later are attached.
  • a linear scale 29 is attached to the upper surface of the rail portion 28 provided on the upper portion of the side plate 22. Further, as shown in FIG. 4, a linear head 40 is attached to the carrier 13 at a position facing the linear scale 29 of the fixed portion 11 in the Z direction. The linear head 40 moves on top of the linear scale 29 as the carrier 13 moves in the X direction, and outputs the position of the carrier 13 in the X direction as a position signal.
  • the method of detecting the position by the linear scale 29 and the linear head 40 is not particularly limited.
  • the position detection method may be an optical detection method or a detection method using electromagnetic induction.
  • the method of detecting the position of the carrier 13 is not limited to the linear scale, and for example, a rotary encoder may be used.
  • FIG. 2 has shown the state which removed the driving
  • the lower portions of the side plates 22 and 23 extend inward in the Y direction and along the upper surface of the bottom plate 21.
  • a power transmission coil portion 31 that performs non-contact power feeding is provided on a portion of the side plates 22 and 23 extended on the bottom plate 21, a power transmission coil portion 31 that performs non-contact power feeding is provided.
  • the power transmission coil unit 31 includes a coil holding unit 33 extending in the X direction and a power transmission coil 35. 1 and 2 show a state in which the power transmission coil 35 is removed.
  • the coil holding portion 33 has a substantially plate shape extending in the X direction.
  • the material of the coil holding portion 33 is, for example, a magnetic material such as ferrite or a magnetic steel sheet.
  • the cross-sectional shape of the coil holding portion 33 cut in a plane orthogonal to the X direction has a substantially E shape projecting upward.
  • the power transmission coil 35 is wound around the protruding portion of the central portion of the coil holding portion 33 in the Y direction.
  • the carrier 13 includes a main body 41 and a work bench 42.
  • the main body portion 41 has a box-like shape elongated in the X direction and the Z direction, and various devices are incorporated therein.
  • the work table 42 has a substantially plate shape elongated in the X direction, and is fixed to the upper portion of the main body 41.
  • FIG. 4 is a side view of the carrier 13 as viewed from the X direction, showing a state in which a part of the main body 41 is removed. As shown in FIG. 4, a plurality of groove rollers 43 are attached to the lower surface of the work table 42.
  • a plurality of groove rollers 43 according to the present embodiment are attached to the side edge portion of the work bench 42 in the Y direction, three pieces in total (six pieces in total). Further, the above-described linear head 40 is attached to the lower surface of the work table 42.
  • a traveling roller 45 is attached to the lower surface of the main body portion 41.
  • a plurality of traveling rollers 45 are provided in the X direction, with two arranged in parallel in the Y direction as one set.
  • Each traveling roller 45 is rotatable around a rotation axis along the Z direction.
  • the carrier 13 has the main body portion 41 inserted in the rail of the substantially U-shaped fixed portion 11 in a state where the work table 42 is disposed above the fixed portion 11.
  • the main body portion 41 inserted into the fixing portion 11 has a certain gap between the side plates 22 and 23 of the fixing portion 11.
  • Each of the plurality of groove rollers 43 is rotatably attached to a rail portion 28 provided on the top of the side plates 22 and 23.
  • the traveling roller 45 is disposed in the traveling rail 30 provided on the upper surface of the bottom plate 21 and is in a rotatable state in contact with the inner wall of the traveling rail 30.
  • the carrier 13 can be moved in the X direction by rotatably attaching the groove roller 43 and the traveling roller 45 to the fixed portion 11, and the work (parts, finished products, etc.) is placed on the work table 42 and moved. Do.
  • the transport conveyor 10 according to the present embodiment moves the carrier 13 on a transport path configured by connecting a plurality of fixing parts 11, for example, stops the carrier 13 at a predetermined component supply position or the like, and supplies components etc. Perform work
  • the power receiving coil unit 47 includes a coil holding unit 48 extending in the X direction and a power receiving coil 49.
  • the coil holding portion 48 has a substantially plate shape extending in the X direction.
  • the cross-sectional shape of the coil holding portion 48 cut in a plane orthogonal to the X direction has a substantially E shape projecting downward.
  • the power receiving coil 49 is wound around the protruding portion of the central portion of the coil holding portion 48 in the Y direction. In the state where the carrier 13 is disposed in the fixed portion 11, the power receiving coil portion 47 is disposed to face the power transmitting coil portion 31 with a predetermined gap in the Z direction.
  • the transport conveyor 10 of the present embodiment constitutes a so-called moving coil type linear motor in which the magnet 26 is disposed on the stator (fixed portion 11) and the mover (winding portion 53) is disposed on the carrier 13.
  • the power receiving substrate 50 is connected to the power receiving coil unit 47, and is supplied with power according to the AC power supplied from the power transmission coil unit 31 to the power receiving coil unit 47.
  • the power receiving substrate 50 is connected to the servo amplifier 51 and supplies power to the servo amplifier 51.
  • the servo amplifier 51 generates a drive current to be applied to the winding unit 53 from the power supplied from the power receiving substrate 50.
  • the winding portions 53 of the present embodiment are provided on both sides of the main body portion 41 in the Y direction.
  • a winding 53B is wound around each of three yokes 53A.
  • Each of the three windings 53B corresponds to, for example, each of the U phase, the V phase, and the W phase.
  • the yokes 53A and the windings 53B of each phase are arranged side by side in the X direction, that is, the moving direction of the carrier 13.
  • the servo amplifier 51 supplies three-phase alternating current to each winding 53B as a drive current.
  • the winding portion 53 generates a magnetic field (a north pole and a south pole are induced) when an alternating current is supplied from the servo amplifier 51 to the winding 53B, and a propulsive force is generated between the fixed portion 11 and the magnet 26.
  • the carrier 13 moves in the X direction by the propulsive force generated between the winding 53 and the magnet 26.
  • a both-side linear motor is configured by the magnets 26 opposed in the Y direction and the winding portions 53 provided on both sides of the main body 41 in the Y direction.
  • the power reception substrate 50 controls the drive current (three-phase alternating current) supplied to the winding portion 53 through the servo amplifier 51 to move the magnetic field formed by the winding 53B, that is, the direction in which the carrier 13 is moved. Control the speed.
  • FIG. 5 shows a portion related to the non-contact power feeding device 60 of the transport conveyor 10.
  • the non-contact power feeding device 60 of the present embodiment includes a power transmission unit 60A and a power reception unit 60B.
  • the power transmission unit 60A includes a DC power supply 67 and the like in addition to the control board 25 and the power transmission coil unit 31 described above.
  • the power reception unit 60B includes the above-described power reception substrate 50, the power reception coil unit 47, the servo amplifier 51, and the like.
  • the non-contact power feeding device 60 non-contactly feeds AC power from the power transmission coil portion 31 to the power receiving coil portion 47.
  • the control board 25 on the power transmission side includes a half bridge circuit 61, a resonant capacitor 62, a power transmission control unit 63, and a current detector 65.
  • the half bridge circuit 61 is connected to the DC power supply 67 and functions as an AC power supply of the non-contact power feeding device 60.
  • the DC power supply 67 is attached, for example, under the bottom plate 21 of the fixed portion 11.
  • the DC power supply 67 may be a power supply device provided separately from the transport conveyor 10.
  • the DC power supply 67 outputs a DC voltage Vdc to the half bridge circuit 61.
  • the half bridge circuit 61 includes two switching elements TR1 and TR2 and two diodes D1 and D2.
  • the switching elements TR1 and TR2 are, for example, N-type MOSFETs.
  • the diodes D1 and D2 are, for example, body diodes of the switching elements TR1 and TR2, respectively, and are diodes for commutation operation.
  • the drain of the switching element TR1 is connected to the positive terminal of the DC power supply 67 and the cathode of the diode D1.
  • the source of the switching element TR1 is connected to the anode of the diode D1, the resonant capacitor 62, the drain of the switching element TR2, and the cathode of the diode D2.
  • the drain of the switching element TR2 is connected to the cathode of the diode D2.
  • the source of the switching element TR2 is connected to the anode of the diode D2 and the negative terminal of the DC power supply 67.
  • the gates of the switching elements TR1 and TR2 are connected to the power transmission control unit 63.
  • the power transmission control unit 63 is, for example, a processing circuit mainly composed of a CPU.
  • the power transmission control unit 63 supplies a PWM (Pulse Width Modulation) signal PWM as a gate voltage to each gate of the switching elements TR1 and TR2 to perform a switching operation.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the power transmission control unit 63 turns on and off the switching elements TR1 and TR2 alternately. Thereby, an alternating current flows in the resonant capacitor 62 and the power transmission coil 35.
  • the power transmission control unit 63 performs switching operation of the switching elements TR1 and TR2 to convert, for example, the DC voltage Vdc into a rectangular wave AC voltage Vac (AC power), and outputs the AC voltage Vac to the power transmission coil unit 31.
  • the power transmission control unit 63 can change the frequency or the effective value of the AC voltage Vac by changing the duty ratio of the PWM signal PWM.
  • the power transmission control unit 63 controls the duty ratio of the PWM signal PWM so that the frequency of the AC voltage Vac becomes a predetermined target frequency, for example, in response to activation. This target frequency is set based on, for example, the resonant frequencies of the power transmission side and power reception side resonant circuits.
  • the power transmission coil 35 of the power transmission coil unit 31 is connected to the resonance capacitor 62 via the first power supply line L1.
  • the resonant capacitor 62 is connected in series to the power transmission coil 35 to configure a resonant circuit.
  • the other end of the power transmission coil 35 is connected to the source of the switching element TR2 via the second power supply line L2.
  • the rectangular wave AC voltage Vac generated by the half bridge circuit 61 is made sinusoidal by the resonant capacitor 62 and the power transmission coil 35.
  • the power transmission coil 35 generates a magnetic field (alternating magnetic field) by being supplied with the AC voltage Vac from the half bridge circuit 61.
  • the power reception coil 49 of the power reception coil unit 47 is electromagnetically coupled to the power transmission coil 35 to perform non-contact power feeding. For example, an induction current is generated in response to the alternating magnetic field generated in the power transmission coil 35, and the power reception coil 49 is supplied with power in a noncontact manner.
  • the power receiving substrate 50 of the power receiving unit 60 ⁇ / b> B includes a power receiving conversion unit 71 and a power receiving control unit 72.
  • the power receiving coil 49 is connected to the power receiving conversion unit 71.
  • the power reception conversion unit 71 includes a resonance capacitor 73 and an AC / DC conversion circuit 75.
  • the resonant capacitor 73 is connected in parallel to the power receiving coil 49 to form a resonant circuit.
  • the AC / DC conversion circuit 75 is connected to the power receiving coil 49 and the resonance capacitor 73.
  • the AC / DC conversion circuit 75 includes a diode 77 and a capacitor 78, and half-wave rectifies the received voltage Vac2 (AC power) supplied by the power receiving coil 49 in a contactless manner to convert it into a DC voltage Vdc2.
  • the AC / DC conversion circuit 75 supplies the converted DC voltage Vdc2 to the power reception control unit 72.
  • the AC / DC conversion circuit 75 is not limited to the half wave rectification circuit, but may be, for example, a full wave rectification circuit in which four rectification diodes are bridge-connected.
  • the power reception control unit 72 steps down the DC voltage Vdc2 supplied from the AC / DC conversion circuit 75 and supplies the DC voltage Vdc2 to the servo amplifier 51. Further, the power reception control unit 72 includes, for example, a communication unit (not shown) capable of wirelessly communicating with an external management device, and transmits a position signal detected by the linear head 40 to the management device. The management device determines the control content of the carrier 13 (see FIG. 1) based on the received position signal. The power reception control unit 72 controls the power supplied to the servo amplifier 51 according to the control command received from the management device via the communication unit. Thereby, the carrier 13 moves, stops, accelerates, etc. according to the control command of the management device.
  • the power reception control unit 72 may control the power supplied to the servo amplifier 51 according to the position of the carrier 13 detected based on the position signal of the linear head 40, and may move or stop. In this case, the carrier 13 automatically adjusts the position and speed, not a command from an external management device.
  • the current detector 65 includes an annular core 81 and an amplifier 82.
  • the annular core 81 is, for example, an annular magnetic core (such as a toroidal core).
  • the annular core 81 penetrates (clamps) two power supply lines of first and second power supply lines L1 and L2 that connect the half bridge circuit 61 and the power transmission coil unit 31.
  • a coil 83 is wound around the annular core 81.
  • the amplifier 82 is connected to the coil 83, and inputs an induced current generated in the coil 83 according to the common mode current Ic flowing through the first and second power supply lines L1 and L2.
  • the amplifier 82 amplifies the induced current input from the coil 83, and outputs a detection signal Sc corresponding to the common mode current Ic to the power transmission control unit 63.
  • the power transmission control unit 63 detects a value related to the common mode current Ic based on the detection signal Sc input from the amplifier 82.
  • the value related to the common mode current Ic may be the current value of the common mode current Ic, or the current amount obtained by integrating the current value of the common mode current Ic and the time.
  • the power transmission control unit 63 controls the duty ratio of the PWM signal PWM supplied to the half bridge circuit 61 based on the value related to the common mode current Ic. Therefore, the half bridge circuit 61 according to the present embodiment controls the AC voltage Vac to be supplied to the power transmission coil 35 in accordance with the magnitude of the common mode current Ic flowing to the power transmission coil 35.
  • the power transmission element of this embodiment is a power transmission coil 35 (coil).
  • the non-contact power feeding device 60 includes a resonance capacitor 62 connected between the half bridge circuit 61 (AC power supply) and the power transmission coil 35 and constituting the resonance circuit with the power transmission coil 35.
  • the current detector 65 detects a value related to the common mode current Ic flowing through the first and second power supply lines L1 and L2 (power supply lines) connecting the resonant capacitor 62 and the power transmission coil 35.
  • the non-contact power feeding device 60 performs non-contact power feeding by the resonant circuit in which the power transmission coil 35 and the resonant capacitor 62 are connected. Then, the current detector 65 detects a value related to the common mode current Ic flowing through the first and second power supply lines L1 and L2 connecting the power transmission coil 35 and the resonant capacitor 62 to a value related to the common mode current Ic
  • An improvement in the accuracy of detecting (such as current value) can be expected.
  • the detection accuracy can be enhanced by arranging the current detector 65 at a position closer to the power transmission coil 35 where high voltage is generated, that is, a position where noise is likely to occur, and detecting the common mode current Ic.
  • the position where the current detector 65 is disposed is not limited to between the resonant capacitor 62 and the power transmission coil 35.
  • the current detector 65 may be disposed between the output terminal of the half bridge circuit 61 and the resonant capacitor 62.
  • the power transmission control unit 63 on the power transmission side controls the duty ratio of the PWM signal PWM so that the frequency of the AC voltage Vac becomes a predetermined target frequency in response to the start of the conveyance conveyor 10.
  • desired AC power is supplied from the power transmission coil unit 31 to the power reception coil unit 47.
  • the carrier 13 is driven based on the fed AC power, and moves on a conveyance path configured by connecting a plurality of fixed parts 11.
  • the carrier 13 is stopped at a supply position for supplying the components placed on the work table 42, for example.
  • the power reception control unit 72 (see FIG. 5) of the carrier 13 receives, for example, a control command by wireless communication from an external management device, and stops the power supplied to the servo amplifier 51. As indicated by time T0 in FIG. 6, the power consumption W1 decreases with the stopping of the carrier 13 (point P1 in FIG. 6).
  • the power receiving voltage Vac2 increases.
  • Characteristic That is, while the non-contact power feeding device 60 is performing non-contact power feeding, when the load on the power receiving side becomes lower than a predetermined value (for example, a half load during operation) or enters a no-load state, the received voltage Vac2 becomes Increase. For this reason, when the power consumption W1 gradually decreases from time T0, the received voltage Vac2 of the power receiving coil unit 47 gradually increases on the contrary (point P2).
  • the power transmission control unit 63 maintains the duty ratio of the PWM signal PWM at a constant ratio in order to maintain the AC voltage Vac to be supplied.
  • the power transmission control unit 63 determines, for example, the current value of the common mode current Ic based on the detection signal Sc input from the current detector 65.
  • the power transmission control unit 63 sets the current value of the common mode current Ic to the upper limit value TH1 so that the current value of the common mode current Ic does not exceed the upper limit value TH1 when the current value of the common mode current Ic increases to the upper limit value TH1.
  • the power transmission control unit 63 executes feedback control to control the AC voltage Vac supplied to the power transmission coil unit 31 so that the current value of the common mode current Ic matches the upper limit value TH1.
  • the upper limit value TH1 is set, for example, such that the radiation noise caused by the common mode current Ic satisfies the noise standard defined by the international standard etc. (below the upper limit value).
  • the power transmission control unit 63 reduces the duty ratio of the PWM signal PWM (point P4).
  • the half bridge circuit 61 reduces the on period of the switching elements TR1 and TR2 according to the reduction of the duty ratio of the PWM signal PWM, for example, and reduces the effective value of the AC voltage Vac. Reduce the transmission power transmitted from the Thereby, as the AC voltage Vac is reduced, the leakage current is reduced due to the parasitic capacitance between the power transmission coil 35 and the like and the ground, and the common mode current Ic is reduced.
  • the induced current induced in the power receiving coil section 47 by electromagnetic coupling is reduced, and the power receiving voltage Vac2 is reduced. This reduces radiation noise on both sides of power transmission and power reception.
  • the power transmission control unit 63 (control device) transmits power from the half bridge circuit 61 (AC power supply) to the power transmission coil unit 31 (power transmission element) so that the value related to the common mode current Ic does not exceed the predetermined upper limit value TH1. Control the AC voltage Vac (AC power) supplied to the According to this, the power transmission control unit 63 increases the common mode current Ic by controlling the AC voltage Vac so that the current value of the common mode current Ic (value related to the common mode current Ic) does not exceed the upper limit value. Can be suppressed and radiation noise can be suppressed.
  • the power transmission control unit 63 controls the AC voltage Vac such that the common mode current Ic matches the upper limit value TH1.
  • the increase of the common mode current Ic can be suppressed, and the radiation noise can be suppressed.
  • control is performed to match the current value of common mode current Ic to upper limit value TH1, in other words, by allowing increase in common mode current Ic as much as possible, AC voltage Vac (AC It is possible to minimize the reduction of power).
  • the upper limit value TH1 satisfy, for example, the noise standard defined by the above-mentioned international standards and the like, and be capable of maintaining the AC voltage Vac (the power receiving voltage Vac2) as large as possible.
  • the power transmission control unit 63 does not execute control to match the current value of the increasing common mode current Ic to the upper limit value TH1, but performs control to reduce the AC voltage Vac such that the common mode current Ic becomes equal to or less than the upper limit value TH1. You may run
  • the power transmission control unit 63 reduces the common mode current Ic. Control is performed to increase the AC voltage Vac supplied to the power transmission coil unit 31 to match the upper limit value TH1. At time T2, when the current value of the common mode current Ic decreases to the lower limit value TH2, the power transmission control unit 63 increases the duty ratio of the PWM signal PWM (point P5).
  • the half bridge circuit 61 increases the on period of the switching elements TR1 and TR2 according to the increase of the duty ratio of the PWM signal PWM, for example, and increases the effective value of the AC voltage Vac, thereby transmitting the power transmission coil 35 of the power transmission coil unit 31. Increase the transmission power transmitted from the As a result, the common mode current Ic and the received voltage Vac2 increase.
  • the power transmission control unit 63 repeatedly executes control of the duty ratio of the PWM signal PWM based on the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2. Thereby, the common mode current Ic is maintained within a certain range between the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2 so as to approach the upper limit value TH1. In other words, the transmitted power of the power transmission coil unit 31 and the received voltage Vac2 of the power reception coil unit 47 are maintained at a certain level or more.
  • the carrier 13 starts moving, for example, when the supply of the components placed on the work table 42 is finished.
  • the power reception control unit 72 (see FIG. 5) of the carrier 13 starts supplying power to the servo amplifier 51, for example, in response to a control command by wireless communication from an external management device.
  • the load element on the power reception side (the servo amplifier 51 and the winding portion 53) shifts from the low load state to the increased load state.
  • the power consumption W1 increases (point P6). As the power consumption W1 increases, the common mode current Ic and the received voltage Vac2 decrease.
  • the power transmission control unit 63 terminates the control of the duty ratio of the PWM signal PWM based on the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2 because the increase of the common mode current Ic is suppressed with the start of the movement of the carrier 13.
  • the power transmission control unit 63 of the present embodiment starts feedback control of the common mode current Ic based on the upper limit value TH1 in accordance with the reduction of the load on the power receiving side, and suppresses the increase of the common mode current Ic.
  • the power transmission control unit 63 since the common mode current Ic is reduced according to the increase of the load on the power receiving side, the power transmission control unit 63 is not in a state of executing the feedback control with the upper limit value TH1. Then, the power transmission control unit 63 controls the duty ratio of the PWM signal PWM so that the frequency of the AC voltage Vac becomes a predetermined target frequency, as before time T0.
  • the power transmission unit 60A may be provided with a device that detects the state of the load on the power reception side. Then, the power transmission control unit 63 may determine the timing of start or stop of feedback control using the upper limit value TH1 according to the state of the load on the power reception side. For example, the power transmission control unit 63 may be configured to receive the position signal of the linear head 40 (see FIG. 4) from the power reception control unit 72 of the carrier 13 (power reception unit 60B). Then, based on the position signal received from the linear head 40, the power transmission control unit 63 may detect a change in the position of the carrier 13, that is, an increase in load accompanying the start of the movement of the carrier 13. For example, the power transmission control unit 63 may end feedback control based on the upper limit value TH1 when detecting the start of movement of the carrier 13 at time T4 in FIG. 6.
  • the control board 25 of the power transmission unit 60A may include a current detection circuit 85 that detects the current (current in normal mode) flowing through the power transmission coil unit 31.
  • the current detection circuit 85 outputs, to the power transmission control unit 63, for example, a detection signal Sn corresponding to the magnitude of the current value of the current flowing to the power transmission coil unit 31.
  • the power transmission control unit 63 may detect the current value in the normal mode based on the detection signal Sn, and detect an increase or decrease in the power reception side load.
  • power transmission coil 35 is an example of a power transmission element.
  • the power receiving coil 49 is an example of a power receiving element.
  • the half bridge circuit 61 and the DC power supply 67 are examples of an AC power supply.
  • the power transmission control unit 63 is an example of a control device and a current detector.
  • the AC voltage Vac is an example of AC power.
  • the power transmission unit 60A of the present embodiment is a power transmission unit that transmits power without contact.
  • the power transmission unit 60A is connected to the half bridge circuit 61 and the DC power supply 67 (AC power supply), and is supplied with an AC voltage Vac (AC power) from the AC power supply, and receives AC power in a noncontact manner.
  • Power transmission coil 35 power transmission element
  • a current detector current detector 65, power transmission control unit 63
  • Control unit 63 control device
  • power transmission control unit 63 controls AC voltage Vac supplied from AC power supply to power transmission coil 35 based on a value related to common mode current Ic detected by current detector 65.
  • the power transmission control unit 63 detects the current value of the common mode current Ic flowing through the power transmission coil 35 based on the detection signal Sc of the current detector 65. Then, the power transmission control unit 63 controls the AC voltage Vac supplied from the half bridge circuit 61 to the power transmission coil 35 based on the detected current value of the common mode current Ic.
  • the power transmission control unit 63 can suppress the increase of the common mode current Ic and reduce the radiation noise by reducing the AC voltage Vac according to the increase of the common mode current Ic.
  • the present application is not limited to the above embodiment, and can be carried out in various modes in which various changes and improvements are made based on the knowledge of those skilled in the art.
  • a coil is adopted as the power transmitting element and the power receiving element in the above embodiment
  • the present invention is not limited to this, and it is possible to adopt a flat electrode. That is, the method of non-contact power feeding is not limited to the electromagnetic coupling method or the electromagnetic induction method, and an electrostatic coupling method may be adopted.
  • the power transmission unit of the present invention may be applied to an AC power supply that performs non-contact power supply by a so-called DC resonance method.
  • the power transmission unit of this application was applied to the conveyance conveyor 10, you may apply not only to this but another non-contact electric power supply apparatus.
  • the power transmission unit of the present application may be applied to, for example, a noncontact power feeding device that charges a mobile phone contactlessly.
  • the power transmission unit executes feedback control based on the common mode current Ic according to the state in which the mobile phone to be charged is installed (load increase) and the state in which the mobile phone is removed (load reduction). It is good.
  • the half bridge circuit 61 and the DC power supply 67 are connected as the AC power supply of the present application, but the present invention is not limited to this.
  • a commercial power supply may be used as an AC power supply.
  • the power transmission control unit 63 may control the AC voltage Vac by controlling a transformer circuit that transforms the commercial power source or the like.
  • the method of controlling the AC voltage Vac is not limited to the method of controlling the PWM signal PWM of the half bridge circuit 61.
  • the power transmission control unit 63 may be configured to control the DC voltage Vdc output from the DC power supply 67 and control the AC voltage Vac.

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Abstract

コモンモード電流に起因した放射ノイズを抑制できる送電ユニットを提供すること。　送電ユニットは、交流電源と、交流電源と接続され交流電源から交流電力を供給され、交流電力を非接触で受電素子へ給電する送電素子と、送電素子に流れるコモンモード電流に係わる値を検出する電流検出器と、交流電源を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、電流検出器により検出したコモンモード電流に係わる値に基づき、交流電源から送電素子へ供給する交流電力を制御する。

Description

送電ユニット及び非接触給電装置
　本発明は、送電素子から受電素子に向けて非接触で交流電力を供給する送電ユニット及び、その送電ユニットを備える非接触給電装置に関するものである。
　従来、電子機器に非接触で交流電力を供給する非接触給電装置がある（例えば、特許文献１など）。非接触で電力を供給する方式としては、例えば、コイルを用いた電磁誘導方式、電極を用いた電界結合方式など、様々な方式がある。特許文献１に記載された非接触給電装置は、発振回路から給電コイルへ交流電力を供給し、送信素子（給電コイル）と受電素子（給電対象装置）との間で発生する誘導磁束を利用して給電対象装置に交流電力を供給する。
　また、特許文献１に記載の非接触給電装置は、電流検出回路と、受信部とを備えている。電流検出回路は、直流電源に直列に接続され、給電コイルに入力される電流の電流値を検出する。受信部は、給電対象装置が受電を開始した場合に送信する受電通知を受信する。制御部は、電流検出回路で検出した電流値と、受信部で受信した受電通知に基づいて、発振回路を駆動する駆動信号を変更する。
特開２０１６－１３０２０号公報
　ところで、この種の非接触給電装置では、送電素子や受電素子から空気中に放射される放射ノイズの抑制が望まれている。放射ノイズの原因としては、送電素子に流れる通常の電流、所謂、ノーマルモードの電流の増大がある。上記した特許文献１に記載の電流検出回路は、直流電源と直列に接続されており、このノーマルモードの電流を検出する。
　一方で、放射ノイズには、例えば、上記した特許文献１における発振回路や給電コイルと、グランドとの間の寄生容量によって漏れた電流がグランドを介して帰還して発生する、所謂、コモンモードノイズがある。コモンモードでは、例えば、給電コイルの両端の各々と、発振回路とを接続する２つの電源線に同じ向きのコモンモード電流が発生する。このコモンモード電流が電源線や給電コイルに流れることで磁界が発生し放射ノイズを発生させる。従って、放射ノイズを抑制するためには、コモンモード電流を考慮したノイズ対策が必要となる。
　本願は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、コモンモード電流に起因した放射ノイズを抑制できる送電ユニット及び非接触給電装置を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するために、本願は、非接触で電力を送電する送電ユニットであって、交流電源と、交流電源と接続され交流電源から交流電力を供給され、交流電力を非接触で受電素子へ給電する送電素子と、送電素子に流れるコモンモード電流に係わる値を検出する電流検出器と、交流電源を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、電流検出器により検出したコモンモード電流に係わる値に基づき、交流電源から送電素子へ供給する交流電力を制御する、送電ユニットを開示する。
　尚、本願は、送電ユニットとして実施し得るだけでなく、送電ユニットと受電ユニットとを備える非接触給電装置としても実施し得るものである。
　これによれば、電流検出器は、非接触で給電を行う送電素子に流れるコモンモード電流に係わる値、例えば、電流値や電流量を検出する。そして、制御装置は、電流検出器で検出したコモンモード電流に係わる値に基づき、交流電源から送電素子へ供給する交流電力を制御する。放射ノイズは、コモンモード電流の増大に応じて増大する。このため、制御装置は、例えば、コモンモード電流に係わる値の変動に応じて、交流電源から送電素子へ供給する交流電力を低減する、あるいは一定の値に維持等することで、コモンモード電流の増大を抑制し、放射ノイズを抑制することができる。その結果、コモンモード電流に起因した放射ノイズを抑制できる。
本願の非接触給電装置を搭載した搬送コンベアの斜視図である。 搬送コンベアの内部を一部だけ示した斜視図である。 固定部の断面図である。 キャリアの側面図である。 非接触給電装置の回路図である。 キャリアの消費電力、コモンモード電流、ＰＷＭ信号のデューティ比、及び受電コイル部の受電電圧の関係を示すタイミングチャートである。
　以下、本願の非接触給電装置を具体化した一実施形態として、搬送コンベアについて説明する。図１は、本実施形態の非接触給電装置を搭載した搬送コンベア１０の斜視図を示している。搬送コンベア１０は、リニアモータの駆動によって固定部１１に対してキャリア１３をスライド移動させる装置である。尚、以下の説明では、図１に示すように、キャリア１３をスライド移動させる方向をＸ方向、Ｘ方向に垂直で固定部１１を載置する面に平行な方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方向をＺ方向と称して説明する。
　搬送コンベア１０は、１台のキャリア１３を固定部１１内に配置して構成されている。図２は、搬送コンベア１０のＹ方向における手前側の部材を取り除いて、搬送コンベア１０の内部を一部だけ示している。図３は、Ｘ方向に直交する平面で固定部１１を切断した断面を示している。図１～図３に示すように、固定部１１は、Ｘ方向に延設されている。Ｘ方向に直交する平面で切断した固定部１１の断面形状は、Ｚ方向の上部を開口した略Ｕ字形状をなしている。固定部１１は、底板２１と、一対の側板２２，２３を備えている。
　底板２１は、Ｘ方向に延設され、下部を開口され、上下方向に薄い略箱型形状をなしている。底板２１の下部には、非接触給電を制御する制御基板２５が設けられている。制御基板２５は、下部を開口した底板２１内に収納され、底板２１の下面に固定されている。
　一対の側板２２，２３は、底板２１の上面に立設して設けられ、Ｚ方向の高さが同一となっている。一対の側板２２，２３は、Ｘ方向に沿って延設されている。固定部１１は、底板２１及び一対の側板２２，２３によって、Ｘ方向に延びる溝（レール）を構成している。キャリア１３は、この固定部１１のレール内に収納されている。一対の側板２２，２３の内壁には、複数のマグネット２６が固定子として取り付けられている。複数のマグネット２６は、例えば、Ｚ方向に延びる板状をなし、側板２２，２３の各々の内壁において、Ｘ方向に沿って、即ち、キャリア１３の移動方向に沿って等間隔に配置されている。マグネット２６の各々は、例えば、キャリア１３とＹ方向で対向する内側の面においてＮ極、Ｓ極が交互に現れるように、Ｘ方向において隣り合うものが互いに異なる極性（Ｎ極及びＳ極）となっている。換言すれば、複数のマグネット２６は、Ｘ方向に沿って交互に異なる極性を内側に向けて配置されている。尚、図２及び図３は、マグネット２６を覆う図１に示すカバー２７を取り外した状態を示している。また、図２は、Ｙ方向の手前側の側板２２を取り外した状態を示している。
　また、Ｚ方向における側板２２，２３の各々の上部には、レール部２８が設けられている。レール部２８は、例えば、スライド面をＶ字に形成されたＶレールであり、後述するキャリア１３の溝ローラ４３を取り付けられる。
　側板２２の上部に設けられたレール部２８の上面には、リニアスケール２９が取り付けられている。また、図４に示すように、キャリア１３には、固定部１１のリニアスケール２９とＺ方向で対向する位置にリニアヘッド４０が取り付けられている。リニアヘッド４０は、キャリア１３のＸ方向への移動にともなって、リニアスケール２９の上部を移動し、Ｘ方向におけるキャリア１３の位置を位置信号として出力する。尚、リニアスケール２９及びリニアヘッド４０による位置の検出方法は、特に限定されない。例えば、位置の検出方法は、光学式の検出方法でも良く、あるいは電磁誘導を用いた検出方法でも良い。また、キャリア１３の位置を検出する方法は、リニアスケールに限らず、例えば、ロータリーエンコーダを用いても良い。
　また、底板２１の上面には、Ｘ方向に延設された走行レール３０が設けられている。尚、図２は、奥側の走行レール３０を取り外した状態を示している。また、側板２２，２３の下部は、Ｙ方向の内側に向かって、且つ底板２１の上面に沿って延設されている。その側板２２，２３の底板２１上に延設された部分の上には、非接触給電を行う送電コイル部３１が設けられている。送電コイル部３１は、Ｘ方向に延びるコイル保持部３３と、送電コイル３５とを備えている。尚、図１及び図２は、送電コイル３５を取り外した状態を示している。コイル保持部３３は、Ｘ方向に延びる略板状をなしている。コイル保持部３３の材料は、例えば、フェライトや電磁鋼板などの磁性材料である。Ｘ方向に直交する平面で切断したコイル保持部３３の断面形状は、上方に向かって突出する略Ｅ字形状をなしている。送電コイル３５は、Ｙ方向におけるコイル保持部３３の中央部の突出した部分に巻回されている。
　また、図１及び図２に示すように、キャリア１３は、本体部４１と、作業台４２とを備えている。本体部４１は、Ｘ方向及びＺ方向に長い箱型形状をなし、内部に様々な機器が内蔵されている。作業台４２は、Ｘ方向に長い略板状をなし、本体部４１の上部に固定されている。図４は、キャリア１３をＸ方向から見た側面図であり、本体部４１の一部を取り除いた状態を示している。図４に示すように、作業台４２の下面には、複数の溝ローラ４３が取り付けられている。本実施形態の複数の溝ローラ４３は、Ｙ方向における作業台４２の側縁部にそれぞれ３個（合計で６個）取り付けられている。また、作業台４２の下面には、上記したリニアヘッド４０が取り付けられている。
　また、本体部４１の下面には、走行ローラ４５が取り付けられている。走行ローラ４５は、Ｙ方向において並んで配置された２つを１組として、Ｘ方向において複数組設けられている。各走行ローラ４５は、Ｚ方向に沿った回転軸を中心に回転可能となっている。
　キャリア１３は、作業台４２を固定部１１の上方に配置した状態で、略Ｕ字状をなす固定部１１のレール内に本体部４１を挿入している。固定部１１に挿入された本体部４１は、固定部１１の側板２２，２３との間に一定の隙間を設けている。複数の溝ローラ４３の各々は、側板２２，２３の上部に設けられたレール部２８に対して回転可能に取り付けられている。また、走行ローラ４５は、底板２１の上面に設けられた走行レール３０内に配置され、走行レール３０の内壁と接触して回転可能な状態となっている。キャリア１３は、溝ローラ４３及び走行ローラ４５を固定部１１に対して回転可能に取り付けられることでＸ方向へ移動可能となり、作業台４２にワーク（部品や完成品など）を載置して移動する。本実施形態の搬送コンベア１０は、例えば、複数の固定部１１を連結して構成した搬送経路上でキャリア１３を移動させ、所定の部品供給位置等においてキャリア１３を停止させ、部品の供給などの作業を実行する。
　また、本体部４１の下面には、非接触給電を行う受電コイル部４７が設けられている。受電コイル部４７は、Ｘ方向に延びるコイル保持部４８と、受電コイル４９とを備えている。コイル保持部４８は、Ｘ方向に延びる略板状をなしている。Ｘ方向に直交する平面で切断したコイル保持部４８の断面形状は、下方に向かって突出する略Ｅ字形状をなしている。受電コイル４９は、Ｙ方向におけるコイル保持部４８の中央部の突出した部分に巻回されている。キャリア１３を固定部１１内に配置した状態では、受電コイル部４７は、Ｚ方向において送電コイル部３１と所定の間隔を間に設けて対向して配置されている。
　また、図２及び図４に示すように、本体部４１内には、受電基板５０と、サーボアンプ５１と、可動子である巻線部５３とが内蔵されている。従って、本実施形態の搬送コンベア１０は、固定子（固定部１１）にマグネット２６を、キャリア１３に可動子（巻線部５３）を配置した、所謂、ムービングコイル型のリニアモータを構成している。受電基板５０は、受電コイル部４７と接続され、送電コイル部３１から受電コイル部４７へ給電された交流電力に応じた電力を供給される。また、受電基板５０は、サーボアンプ５１と接続され、サーボアンプ５１へ電力を供給する。サーボアンプ５１は、受電基板５０から供給された電力から巻線部５３に通電する駆動電流を生成する。
　本実施形態の巻線部５３は、Ｙ方向における本体部４１の両側にそれぞれ設けられている。各巻線部５３は、例えば、３つのヨーク５３Ａのそれぞれに巻線５３Ｂが巻回されている。この３つの巻線５３Ｂの各々は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応している。各相のヨーク５３Ａ及び巻線５３Ｂは、Ｘ方向、即ち、キャリア１３の移動方向に並んで配置されている。サーボアンプ５１は、駆動電流として、三相の交流電流を各巻線５３Ｂに通電する。巻線部５３は、サーボアンプ５１から巻線５３Ｂに交流電流を通電されると磁界を発生させ（Ｎ極及びＳ極を誘起され）、固定部１１のマグネット２６との間に推進力を発生させる。キャリア１３は、巻線部５３とマグネット２６との間に生じる推進力により、Ｘ方向に移動する。本実施形態では、Ｙ方向で対向するマグネット２６と、Ｙ方向における本体部４１の両側に設けられた巻線部５３とにより両側式のリニアモータを構成している。受電基板５０は、サーボアンプ５１を介して巻線部５３に通電する駆動電流（三相の交流電流）を制御することで、巻線５３Ｂによって形成する磁界、即ち、キャリア１３を移動させる方向や速度を制御する。
　次に、上記した搬送コンベア１０における非接触給電装置６０について説明する。図５は、搬送コンベア１０の非接触給電装置６０に係わる部分を示している。本実施形態の非接触給電装置６０は、送電ユニット６０Ａと、受電ユニット６０Ｂとを備える。送電ユニット６０Ａは、上記した制御基板２５、送電コイル部３１の他に、直流電源６７等を備えている。受電ユニット６０Ｂは、上記した受電基板５０、受電コイル部４７、サーボアンプ５１等を備えている。非接触給電装置６０は、送電コイル部３１から受電コイル部４７へ交流電力を非接触で給電する。
　図５に示すように、送電側の制御基板２５は、ハーフブリッジ回路６１と、共振コンデンサ６２と、送電制御部６３と、電流検出器６５とを備えている。ハーフブリッジ回路６１は、直流電源６７に接続され、非接触給電装置６０の交流電源として機能する。直流電源６７は、例えば、固定部１１の底板２１の下に取り付けられている。あるいは、直流電源６７は、搬送コンベア１０とは別に設けられる電源装置でもよい。直流電源６７は、直流電圧Ｖｄｃをハーフブリッジ回路６１に出力する。
　ハーフブリッジ回路６１は、２つのスイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２及び２つのダイオードＤ１，Ｄ２を備えている。スイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２は、例えば、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴである。ダイオードＤ１，Ｄ２は、例えば、スイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２の各々のボディダイオードであり、転流動作のためのダイオードである。
　スイッチング素子ＴＲ１のドレインは、直流電源６７の正側端子及びダイオードＤ１のカソードに接続されている。また、スイッチング素子ＴＲ１のソースは、ダイオードＤ１のアノード、共振コンデンサ６２、スイッチング素子ＴＲ２のドレイン、ダイオードＤ２のカソードに接続さている。同様に、スイッチング素子ＴＲ２のドレインは、ダイオードＤ２のカソードに接続されている。また、スイッチング素子ＴＲ２のソースは、ダイオードＤ２のアノード、直流電源６７の負側端子に接続されている。
　スイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２のゲートは、送電制御部６３に接続されている。送電制御部６３は、例えば、ＣＰＵを主体とした処理回路である。送電制御部６３は、スイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２の各々のゲートにゲート電圧として、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）信号ＰＷＭを供給し、スイッチング動作させる。送電制御部６３は、例えば、スイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２を交互にオン・オフする。これにより、共振コンデンサ６２及び送電コイル３５に交番電流が流れる。送電制御部６３は、スイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２をスイッチング動作させることで、例えば、直流電圧Ｖｄｃを矩形波状の交流電圧Ｖａｃ（交流電力）に変換して送電コイル部３１へ出力する。送電制御部６３は、ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比を変更することで、交流電圧Ｖａｃの周波数や実効値を変更可能となっている。送電制御部６３は、例えば、起動に応じて、交流電圧Ｖａｃの周波数が予め定められた目標の周波数となるようにＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比を制御する。この目標周波数は、例えば、送電側及び受電側の共振回路の共振周波数に基づいて設定される。
　送電コイル部３１の送電コイル３５の一端は、第一電源線Ｌ１を介して共振コンデンサ６２に接続されている。共振コンデンサ６２は、送電コイル３５と直列に接続され共振回路を構成する。送電コイル３５の他端は、第二電源線Ｌ２を介して、スイッチング素子ＴＲ２のソースに接続されている。ハーフブリッジ回路６１によって生成される矩形波状の交流電圧Ｖａｃは、共振コンデンサ６２及び送電コイル３５によって正弦波状とされる。送電コイル３５は、ハーフブリッジ回路６１から交流電圧Ｖａｃを供給されることにより、磁界（交番磁界）を発生させる。受電コイル部４７の受電コイル４９は、送電コイル３５と相互に電磁結合し、非接触給電を行う。受電コイル４９は、例えば、送電コイル３５に発生する交番磁界に応じて誘導電流が発生し、非接触で給電される。
　受電ユニット６０Ｂの受電基板５０は、受電変換部７１と、受電制御部７２とを備えている。受電コイル４９は、受電変換部７１に接続されている。受電変換部７１は、共振コンデンサ７３と、ＡＣ／ＤＣ変換回路７５とを備えている。共振コンデンサ７３は、受電コイル４９に並列接続され、共振回路を構成する。ＡＣ／ＤＣ変換回路７５は、受電コイル４９及び共振コンデンサ７３に接続されている。ＡＣ／ＤＣ変換回路７５は、ダイオード７７及びコンデンサ７８を備え、受電コイル４９によって非接触で給電した受電電圧Ｖａｃ２（交流電力）を、半波整流して直流電圧Ｖｄｃ２に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換回路７５は、変換した直流電圧Ｖｄｃ２を受電制御部７２へ供給する。尚、ＡＣ／ＤＣ変換回路７５は、半波整流回路に限らず、例えば、４個の整流ダイオードをブリッジ接続した全波整流回路でも良い。
　受電制御部７２は、ＡＣ／ＤＣ変換回路７５から供給される直流電圧Ｖｄｃ２を降圧等して、サーボアンプ５１へ供給する。また、受電制御部７２は、例えば、外部の管理装置と無線通信可能な通信部（図示略）を備え、リニアヘッド４０で検出した位置信号を管理装置へ送信する。管理装置は、受信した位置信号に基づいて、キャリア１３（図１参照）の制御内容を決定する。受電制御部７２は、管理装置から通信部を介して受信した制御指令に応じてサーボアンプ５１へ供給する電力を制御する。これにより、キャリア１３は、管理装置の制御指令に応じて移動、停止、加速等をする。尚、受電制御部７２は、リニアヘッド４０の位置信号に基づいて検出したキャリア１３の位置に応じてサーボアンプ５１へ供給する電力を制御し、移動や停止等しても良い。この場合、キャリア１３は、外部の管理装置からの指令ではなく、自動で位置や速度を調整する。
　次に、制御基板２５の電流検出器６５について説明する。電流検出器６５は、環状コア８１と、アンプ８２とを備えている。環状コア８１は、例えば、円環状の磁性体コア（トロイダルコアなど）である。環状コア８１は、ハーフブリッジ回路６１と送電コイル部３１とを接続する第一及び第二電源線Ｌ１，Ｌ２の２つの電源線を挿通している（クランプしている）。環状コア８１には、コイル８３が巻回されている。アンプ８２は、コイル８３と接続され、第一及び第二電源線Ｌ１，Ｌ２に流れるコモンモード電流Ｉｃに応じてコイル８３に発生する誘導電流を入力する。アンプ８２は、コイル８３から入力した誘導電流を増幅して、コモンモード電流Ｉｃに応じた検出信号Ｓｃを送電制御部６３に出力する。
　送電制御部６３は、アンプ８２から入力した検出信号Ｓｃに基づいて、コモンモード電流Ｉｃに係わる値を検出する。ここでいうコモンモード電流Ｉｃに係わる値とは、コモンモード電流Ｉｃの電流値でもよく、あるいは、コモンモード電流Ｉｃの電流値と時間とを積分した電流量でも良い。送電制御部６３は、コモンモード電流Ｉｃに係わる値に基づいて、ハーフブリッジ回路６１に供給するＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比を制御する。従って、本実施形態のハーフブリッジ回路６１は、送電コイル３５に流れるコモンモード電流Ｉｃの大きさに応じて、送電コイル３５へ供給する交流電圧Ｖａｃを制御する。
　また、本実施形態の送電素子は、送電コイル３５（コイル）である。また、非接触給電装置６０は、ハーフブリッジ回路６１（交流電源）と送電コイル３５との間に接続され、送電コイル３５と共振回路を構成する共振コンデンサ６２を備えている。電流検出器６５は、共振コンデンサ６２と送電コイル３５とを接続する第一及び第二電源線Ｌ１，Ｌ２（電源線）に流れるコモンモード電流Ｉｃに係わる値を検出する。
　これによれば、非接触給電装置６０は、送電コイル３５と共振コンデンサ６２とを接続した共振回路により非接触の給電を行う。そして、送電コイル３５と共振コンデンサ６２とを接続する第一及び第二電源線Ｌ１，Ｌ２に流れるコモンモード電流Ｉｃに係わる値を電流検出器６５で検出することで、コモンモード電流Ｉｃに係わる値（電流値など）を検出する精度の向上が期待できる。例えば、高電圧が発生する送電コイル３５により近い位置、即ち、ノイズの発生し易い位置に電流検出器６５を配置しコモンモード電流Ｉｃを検出することで、検出精度を高めることができる。尚、電流検出器６５を配置する場所は、共振コンデンサ６２と送電コイル３５との間に限らない。例えば、電流検出器６５を、ハーフブリッジ回路６１の出力端子と共振コンデンサ６２との間に配置しても良い。
（送電制御部６３による制御）
　次に、送電制御部６３が、電流検出器６５の検出信号Ｓｃ（コモンモード電流Ｉｃ）に基づいて、交流電圧Ｖａｃを制御する制御方法について説明する。一例として、キャリア１３が固定部１１上で停止した場合について説明する。図６は、キャリア１３（非接触給電の負荷素子）で消費される消費電力Ｗ１、コモンモード電流Ｉｃの電流値、ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比、及び受電コイル部４７に受電される受電電圧Ｖａｃ２の電圧値の関係を示すタイミングチャートである。消費電力Ｗ１は、例えば、サーボアンプ５１や巻線部５３で消費される電力である。
　まず、例えば、送電側の送電制御部６３は、搬送コンベア１０の起動に応じて、交流電圧Ｖａｃの周波数が予め定められた目標の周波数となるようにＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比を制御する。これにより、送電コイル部３１から受電コイル部４７へ所望の交流電力が供給される。キャリア１３は、給電された交流電力に基づいて駆動し、複数の固定部１１を連結して構成した搬送路上を移動する。
　また、搬送作業において、キャリア１３は、例えば、作業台４２に載置した部品を供給する供給位置で停止する。キャリア１３の受電制御部７２（図５参照）は、例えば、外部の管理装置から無線通信による制御指令を受信し、サーボアンプ５１へ供給する電力を停止する。図６の時間Ｔ０に示すように、キャリア１３の停止にともなって、消費電力Ｗ１は、低減する（図６中のポイントＰ１）。
　また、非接触給電装置６０では、送電側の交流電圧Ｖａｃを一定値に維持する制御を継続した状態で、受電側（負荷素子）の消費電力Ｗ１を低減させると、受電電圧Ｖａｃ２が増大する電気的な特性がある。即ち、非接触給電装置６０は、非接触給電を実行中に、受電側の負荷が所定の値（例えば、稼働時の半分の負荷）より低くなる又は無負荷の状態となると、受電電圧Ｖａｃ２が増大する。このため、時間Ｔ０から消費電力Ｗ１が徐々に低減すると、受電コイル部４７の受電電圧Ｖａｃ２は、これに反して徐々に増大する（ポイントＰ２）。この間、送電制御部６３は、給電する交流電圧Ｖａｃを維持するため、ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比を一定の比率で維持する。
　また、本願の出願人が、実測等によって確認した結果、非接触給電装置６０において受電側の負荷を低減又は無負荷の状態とし、消費電力Ｗ１を低減させると、受電電圧Ｖａｃ２の増大とともに、送電側のコモンモード電流Ｉｃが増大する傾向がある。図６に示すように、コモンモード電流Ｉｃは、キャリア１３を停止し受電側の負荷を低減した時間Ｔ０以降において、徐々に増大する（ポイントＰ３）。
　送電制御部６３は、電流検出器６５から入力する検出信号Ｓｃに基づいて、例えば、コモンモード電流Ｉｃの電流値を判定する。送電制御部６３は、コモンモード電流Ｉｃの電流値が上限値ＴＨ１まで増大すると、コモンモード電流Ｉｃの電流値が上限値ＴＨ１を越えないように、コモンモード電流Ｉｃの電流値を上限値ＴＨ１に一致させる制御を行う。送電制御部６３は、コモンモード電流Ｉｃの電流値を上限値ＴＨ１に一致させるように、送電コイル部３１へ供給する交流電圧Ｖａｃを制御するフィードバック制御を実行する。この上限値ＴＨ１は、例えば、コモンモード電流Ｉｃに起因した放射ノイズが国際規格等で定められたノイズの規格を満たす（上限値を下回る）ように設定される。
　時間Ｔ１において、コモンモード電流Ｉｃが上限値ＴＨ１まで増大すると、送電制御部６３は、ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比を下げる（ポイントＰ４）。ハーフブリッジ回路６１は、例えば、ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比の低減に応じてスイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２のオン期間を減らし、交流電圧Ｖａｃの実効値を低減させることで、送電コイル部３１の送電コイル３５から送電する送電電力を低減する。これにより、交流電圧Ｖａｃの低減にともなって、送電コイル３５等とグランドとの間の寄生容量によって漏れる電流が低減し、コモンモード電流Ｉｃは、低減される。また、送信側の送電電力（交流電圧Ｖａｃ）の低減に応じて、電磁結合によって受電コイル部４７に誘導される誘導電流が低減し、受電電圧Ｖａｃ２は低減する。これにより、送電及び受電の両側における放射ノイズが低減される。
　従って、本実施形態の送電制御部６３（制御装置）は、コモンモード電流Ｉｃに係わる値が所定の上限値ＴＨ１を超えないようにハーフブリッジ回路６１（交流電源）から送電コイル部３１（送電素子）へ供給する交流電圧Ｖａｃ（交流電力）を制御する。これによれば、送電制御部６３は、コモンモード電流Ｉｃの電流値（コモンモード電流Ｉｃに係わる値）が上限値を超えないように交流電圧Ｖａｃを制御することで、コモンモード電流Ｉｃの増大を抑制し、放射ノイズを抑制することができる。
　また、本実施形態の送電制御部６３（制御装置）は、コモンモード電流Ｉｃに係わる値が上限値ＴＨ１に一致するようにハーフブリッジ回路６１（交流電源）から送電コイル部３１（送電素子）へ供給する交流電圧Ｖａｃ（交流電力）を制御する。これによれば、送電制御部６３は、コモンモード電流Ｉｃが上限値ＴＨ１に一致するように交流電圧Ｖａｃを制御する。その結果、コモンモード電流Ｉｃの増大を抑制し、放射ノイズを抑制することができる。また、コモンモード電流Ｉｃの電流値を上限値ＴＨ１に一致させる制御を行う、換言すれば、可能な限りコモンモード電流Ｉｃの増大を許容することで、放射ノイズの低減にともなう交流電圧Ｖａｃ（交流電力）の低減を最小限に抑えることが可能となる。その結果、後述するキャリア１３を再度移動させる際に、高い電圧値で維持した交流電圧Ｖａｃ、即ち、受電電圧Ｖａｃ２によって電力の供給を開始できるため、キャリア１３が停止状態から移動状態へ移行するのに必要な時間をより短縮することができる。このため、上限値ＴＨ１は、例えば、上記した国際規格等で定められたノイズの規格を満たし、且つ可能な限り交流電圧Ｖａｃ（受電電圧Ｖａｃ２）を大きく維持できる値が好ましい。尚、送電制御部６３は、増大するコモンモード電流Ｉｃの電流値を上限値ＴＨ１に一致させる制御を実行せず、コモンモード電流Ｉｃが上限値ＴＨ１以下となるように交流電圧Ｖａｃを低減する制御を実行しても良い。
　また、送電制御部６３は、コモンモード電流Ｉｃの増大に応じてＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比（交流電圧Ｖａｃ）を低減した後、コモンモード電流Ｉｃが下限値ＴＨ２まで低減すると、コモンモード電流Ｉｃを上限値ＴＨ１に一致させるため、送電コイル部３１へ供給する交流電圧Ｖａｃを増大させる制御を実行する。時間Ｔ２において、コモンモード電流Ｉｃの電流値が下限値ＴＨ２まで低減すると、送電制御部６３は、ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比を上げる（ポイントＰ５）。ハーフブリッジ回路６１は、例えば、ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比の増大に応じてスイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２のオン期間を増やし、交流電圧Ｖａｃの実効値を増大させることで、送電コイル部３１の送電コイル３５から送電する送電電力を増大する。これにより、コモンモード電流Ｉｃ及び受電電圧Ｖａｃ２は増大する。
　送電制御部６３は、このような上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２に基づいた、ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比の制御を繰り返し実行する。これにより、コモンモード電流Ｉｃは、上限値ＴＨ１に近づくように、上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２の間の一定の範囲内で維持される。換言すれば、送電コイル部３１の送電電力や、受電コイル部４７の受電電圧Ｖａｃ２は、一定の大きさ以上で維持される。
　次に、時間Ｔ３において、キャリア１３は、例えば、作業台４２に載置した部品の供給を終了すると、移動を開始する。キャリア１３の受電制御部７２（図５参照）は、例えば、外部の管理装置からの無線通信による制御指令に応じて、サーボアンプ５１へ電力の供給を開始する。これにより、受電側の負荷素子（サーボアンプ５１及び巻線部５３）は、負荷の低い状態から負荷の増大した状態へと移行する。キャリア１３の移動の開始（負荷の増大）にともなって、消費電力Ｗ１は、増大する（ポイントＰ６）。消費電力Ｗ１の増大にともなって、コモンモード電流Ｉｃ及び受電電圧Ｖａｃ２は、低減する。
　送電制御部６３は、キャリア１３の移動の開始にともなってコモンモード電流Ｉｃの増大が抑制されるため、上記した上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２に基づいた、ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比の制御を終了させる。結果として、本実施形態の送電制御部６３は、受電側の負荷の低減に合わせて上限値ＴＨ１に基づいた、コモンモード電流Ｉｃのフィードバック制御を開始し、コモンモード電流Ｉｃの増大を抑制する。また、受電側の負荷の増大に合わせてコモンモード電流Ｉｃが低減するため、送電制御部６３は、上限値ＴＨ１によるフィードバック制御を実行しない状態となる。そして、送電制御部６３は、時間Ｔ０以前と同様に、交流電圧Ｖａｃの周波数が予め定められた目標の周波数となるようにＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比を制御する。
　尚、送電ユニット６０Ａは、受電側の負荷の状態を検出する装置を備えても良い。そして、送電制御部６３は、受電側の負荷の状態に応じて上限値ＴＨ１を用いたフィードバック制御の開始又は停止のタイミングを決定しても良い。例えば、送電制御部６３は、キャリア１３（受電ユニット６０Ｂ）の受電制御部７２からリニアヘッド４０（図４参照）の位置信号を受信する構成でも良い。そして、送電制御部６３は、リニアヘッド４０から受信した位置信号に基づいて、キャリア１３の位置の変化、即ち、キャリア１３の移動の開始にともなう負荷の増加を検出しても良い。例えば、送電制御部６３は、図６の時間Ｔ４において、キャリア１３の移動の開始を検出すると、上限値ＴＨ１に基づいたフィードバック制御を終了させても良い。
　また、例えば、図５に示すように、送電ユニット６０Ａの制御基板２５は、送電コイル部３１に流れる電流（ノーマルモードの電流）を検出する電流検出回路８５を備えても良い。電流検出回路８５は、例えば、送電コイル部３１へ流れる電流の電流値の大きさに応じた検出信号Ｓｎを送電制御部６３へ出力する。そして、送電制御部６３は、検出信号Ｓｎに基づいてノーマルモードの電流値を検出し、受電側の負荷の増減を検出しても良い。
　因みに、上記実施形態において、送電コイル３５は、送電素子の一例である。受電コイル４９は、受電素子の一例である。ハーフブリッジ回路６１及び直流電源６７は、交流電源の一例である。送電制御部６３は、制御装置及び電流検出器の一例である。交流電圧Ｖａｃは、交流電力の一例である。
　上記実施形態によれば、以下の効果を奏する。
　本実施形の送電ユニット６０Ａは、非接触で電力を送電する送電ユニットである。送電ユニット６０Ａは、ハーフブリッジ回路６１及び直流電源６７（交流電源）と、交流電源と接続され交流電源から交流電圧Ｖａｃ（交流電力）を供給され、交流電力を非接触で受電コイル４９（受電素子）へ給電する送電コイル３５（送電素子）と、送電コイル３５に流れるコモンモード電流Ｉｃに係わる値を検出する電流検出器（電流検出器６５、送電制御部６３）と、交流電源を制御する送電制御部６３（制御装置）と、を備え、送電制御部６３は、電流検出器６５により検出したコモンモード電流Ｉｃに係わる値に基づき、交流電源から送電コイル３５へ供給する交流電圧Ｖａｃを制御する。
　これによれば、送電制御部６３は、電流検出器６５の検出信号Ｓｃに基づいて、送電コイル３５に流れるコモンモード電流Ｉｃの電流値を検出する。そして、送電制御部６３は、検出したコモンモード電流Ｉｃの電流値に基づき、ハーフブリッジ回路６１から送電コイル３５へ供給する交流電圧Ｖａｃを制御する。送電制御部６３は、コモンモード電流Ｉｃの増大に応じて、交流電圧Ｖａｃを低減等することで、コモンモード電流Ｉｃの増大を抑制し、放射ノイズを抑制することができる。
　尚、本願は、上記実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。
　具体的には、例えば、上記実施形態では、送電素子及び受電素子としてコイルを採用しているが、これに限らず、平板状の電極を採用することが可能である。即ち、非接触給電の方式として、電磁結合方式や電磁誘導方式に限定されず、静電結合方式を採用しても良い。また、所謂、直流共鳴方式で非接触の給電を行う交流電源に、本願の送電ユニットを適用しても良い。
　また、上記実施形態では、本願の送電ユニットを、搬送コンベア１０に適用したが、これに限らず、他の非接触給電装置に適用しても良い。本願の送電ユニットを、例えば、非接触で携帯電話に充電を行う非接触給電装置に適用しても良い。この場合、送電ユニットは、充電対象の携帯電話を設置した状態（負荷の増加）と、携帯電話を取り除いた状態（負荷の低減）に応じて、コモンモード電流Ｉｃに基づいたフィードバック制御を実行しても良い。
　また、上記実施形態では、本願の交流電源として、ハーフブリッジ回路６１と直流電源６７を接続する構成としたがこれに限らない。例えば、交流電源として商用電源を用いても良い。この場合、送電制御部６３は、商用電源を変圧等する変圧回路を制御し、交流電圧Ｖａｃを制御しても良い。
　また、交流電圧Ｖａｃを制御する方法は、ハーフブリッジ回路６１のＰＷＭ信号ＰＷＭを制御する方法に限らない。例えば、送電制御部６３は、直流電源６７から出力される直流電圧Ｖｄｃを制御し、交流電圧Ｖａｃを制御する構成でも良い。
　３５　送電コイル（送電素子）、４９　受電コイル（受電素子）、６０　非接触給電装置、６０Ａ　送電ユニット、６０Ｂ　受電ユニット、６１　ハーフブリッジ回路（交流電源）、６２　共振コンデンサ、６３　送電制御部（制御装置及び電流検出器）、６５　電流検出器、６７　直流電源（交流電源）、Ｖａｃ　交流電圧（交流電力）、Ｉｃ　コモンモード電流、Ｌ１　第一電源線、Ｌ２　第二電源線、ＴＨ１　上限値。

Claims (5)

  1. 　非接触で電力を送電する送電ユニットであって、
    　交流電源と、
    　前記交流電源と接続され前記交流電源から交流電力を供給され、前記交流電力を非接触で受電素子へ給電する送電素子と、
    　前記送電素子に流れるコモンモード電流に係わる値を検出する電流検出器と、
    　前記交流電源を制御する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記電流検出器により検出した前記コモンモード電流に係わる値に基づき、前記交流電源から前記送電素子へ供給する前記交流電力を制御する、送電ユニット。
  2. 　前記制御装置は、前記コモンモード電流に係わる値が所定の上限値を超えないように前記交流電源から前記送電素子へ供給する前記交流電力を制御する、請求項１に記載の送電ユニット。
  3. 　前記制御装置は、前記コモンモード電流に係わる値が前記上限値に一致するように前記交流電源から前記送電素子へ供給する前記交流電力を制御する、請求項２に記載の送電ユニット。
  4. 　前記送電素子は、コイルであり、
    　前記交流電源と前記コイルとの間に接続され、前記コイルと共振回路を構成する共振コンデンサを備え、
    　前記電流検出器は、前記共振コンデンサと前記コイルとを接続する電源線に流れる前記コモンモード電流に係わる値を検出する、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の送電ユニット。
  5. 　請求項１乃至請求項４の何れかに記載の前記送電ユニットと、
    　非接触で前記交流電力を受電する前記受電素子を備える受電ユニットと、
    　を備える、非接触給電装置。
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