(57)【要約】【課題】データ情報を含む高周波信号を確実に電界伝送し、製造も容易にする。【解決手段】ベース部Ｃ側に、電力送信用コイルＬｃと、複数のスリット状電極２１、２３を並列接続した第１、第２のベース側容量電極１７、１９とを形成する。リモート部Ｄ側に、電力受信用コイルＬｄと、複数のスリット状電極３３、３５を並列接続した第１、第２のリモート側容量電極２９、３１とを形成する。第１のベース側とリモート側容量電極１７、２９で第１の容量電極対９を形成する。第２のベース側と第２のリモート側容量電極１９、３１で第２の容量電極対１１を形成する。データ信号を含む高周波信号を第１、第２の容量電極対９、１１間で電界伝送する。【選択図】図２
2020167443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部に導線を巻いて配置され、駆動電力用磁束を発生させる電力送信用コイルと、
前記ベース部に近接するリモート部に前記電力送信用コイルと対面するよう導線を巻いて配置され、前記駆動電力用磁束を受信して駆動電力を発生させて前記リモート部に前記駆動電力を供給する電力受信用コイルと、
隣り合う長辺どうしが狭い間隔を置いて並ぶよう平面的に配列された複数のスリット状電極を並列接続して前記ベース部に配置されてなる第１のベース側容量電極と、
隣り合う長辺どうしが狭い間隔を置いて並ぶよう平面的に配列された複数のスリット状電極を並列接続して前記リモート部に配置されるとともに、前記第１のベース側容量電極と対面する第１のリモート側容量電極と、
隣り合う長辺どうしが狭い間隔を置いて並ぶよう平面的に配列された複数のスリット状電極を並列接続して前記ベース部に配置されてなる第２のベース側容量電極と、
隣り合う長辺どうしが狭い間隔を置いて並ぶよう平面的に配列された複数のスリット状電極を並列接続して前記リモート部に配置されるとともに、前記第２のベース側容量電極と対面する第２のリモート側容量電極と、
を具備し、
前記第１のベース側容量電極および前記第１のリモート側容量電極で第１の容量電極対を形成し、前記第２のベース側容量電極および前記第２のリモート側容量電極で第２の容量電極対を形成し、
データ信号の重畳された高周波信号を前記ベース部と前記リモート部間で前記第１の容量電極対および前記第２の容量電極対を介して電界伝送することを特徴とする双方向伝送装置。
【請求項２】
前記第１、第２のベース側容量電極は、前記ベース部に配置された絶縁性シートに複数の前記スリット状電極が配列されてなり、前記第１、第２のリモート側容量電極は、前記ベース部の前記絶縁性シートと対面して並行に前記リモート部に配置された絶縁性シートに複数の前記スリット状電極が配列されてなる請求項１記載の双方向伝送装置。
【請求項３】
前記第１、第２のベース側容量電極における複数の前記スリット状電極は、細長い長方形状に形成され、前記ベース部側の前記絶縁性シートにあって２個の同心円状の環状帯領域に分かれ当該中央部に向けた放射状に配列され、前記第１、第２のリモート側容量電極における複数の前記スリット状電極は、細長い長方形状に形成され、前記リモート部側の前記絶縁性シートにあって２個の同心円状の環状帯領域に分かれ当該中央部に向けた放射状に配列されてなり、前記第１、第２のベース側容量電極および前記第１、第２のリモート側容量電極は、前記並列接続が各々一か所切り離されてなる請求項２記載の双方向伝送装置。
【請求項４】
前記第１、第２のベース側容量電極における複数の前記スリット状電極は、内外２個の各々の前記環状帯領域において、当該環状帯領域の幅方向で外側と内側の分割スリット状電極に分離され、外側に環状配列された前記分割スリット状電極が並列接続され、内側に環状配列された前記分割スリット状電極が並列接続され、内外の前記並列接続が特定箇所で並列接続されてなる請求項３記載の双方向伝送装置。
【請求項５】
前記第１、第２のベース側容量電極における複数の前記スリット状電極は、リング状に形成されるとともに、前記ベース部側の前記絶縁性シートにあって同心円状の２個の環状帯領域内の各々にて狭い間隔を置いて複数個同心円状に形成されかつ一箇所で並列接続され、前記第１、第２のリモート側容量電極における複数の前記スリット状電極は、リング状に形成されるとともに、前記リモート部側の前記絶縁性シートにあって同心円状の２個の環状帯領域内の各々にて狭い間隔を置いて複数個同心円状に形成されかつ一箇所で並列接続され、前記第１、第２のベース側容量電極および前記第１、第２のリモート側容量電極の複数の前記スリット状電極は、各々一か所で切り離されてなる請求項２記載の双方向伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は双方向伝送装置に係り、例えばリモートシステムに搭載して好適する双方向伝送装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の双方向伝送装置は、図１１に示すように、リモートシステムのベース部Ａに配置されたリング板状の磁性体コア１の片側面に、電力送信用コイルＬａ、データ送信用コイルＬ１、データ受信用コイルＬ２を同心円状に配置する一方、ベース部Ａの磁性体コア１に対面するようリモート部Ｂに配置されたリング板状の磁性体コア３の片側面に、電力受信用コイルＬｂ、データ受信用コイルＬ３、データ送信用コイルＬ４を同心円状に配置し、電力送受信用コイルＬａ、Ｌｂどうし、データ送受信用コイルＬ１、Ｌ３どうし、Ｌ２、Ｌ４どうしを対向させてなる構成が知られている。
【０００３】
このような双方向伝送装置では、例えば４０ＫＨｚ程度の高周波により、ベース部Ａの電力送信用コイルＬａからリモート部Ｂの電力受信用コイルＬｂへ駆動用電力をリモート部Ｂへ電磁的に供給している。
【０００４】
さらに、制御用データ信号を乗せた例えば６ＭＨｚの高周波信号を、ベース部Ａのデータ送信用コイルＬ１からリモート部Ｂのデータ受信用コイルＬ３へ電磁的に伝送してリモート部Ｂを制御する一方、制御結果や動作検出情報等のデータ信号を乗せた例えば３．５８ＭＨｚの高周波信号を、リモート部Ｂのデータ送信用コイルＬ４からベース部Ａのデータ受信用コイルＬ２を介してベース部Ａへ電磁的に伝送している。
【０００５】
ところが、上述した双方向伝送装置において、より高速伝送を目的とする場合、１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚ程度の高周波信号にデータ信号を乗せて伝送する必要があるが、高周波信号の周波数が高くなると、データ送信用コイルＬ１、Ｌ４およびデータ受信用コイルＬ３、Ｌ２のターン数や内径を極めて小さくせざるを得ない。
【０００６】
そのため、データ送信用コイルＬ１、Ｌ４およびデータ受信用コイルＬ３、Ｌ２は、３０φで１ターン又はそれ以下になり易く、それらを製品に組み込むことが困難である。
【０００７】
特に、回転する被制御装置を制御するリモートシステムでは、双方向伝送装置における磁性コア１、３の中央空所に回転軸（図示省略）を貫通配置する必要があり、その回転軸の周りにデータ信号送受信用コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を形成するとすれば、一般的なコイルの製造範囲を超え、製品化難い難点がある。
【０００８】
そこで、コイル用いた電磁結合で電力を伝送し、コイルを用いない電界結合でデータを伝送する構成が提案されている。
【０００９】
この種の従来構成として、例えば特開２０１２−２５３３９８号公報（特許文献１）がある。
この特許文献１は、コイル間の磁界結合によって電力送受する電力送受中空コイル部と、電極間の電界結合によって通信する通信電極部とを有し、その通信電極部の電極面を含む平面とその電力送受中空コイル部のコイル軸とが略垂直に交わり、その電極面の一部が、電力送受中空コイル部の中空部分と重ならず、かつ電極面にスリット状を設けて電極面の一部を切り欠いた構成を有し、磁界結合による磁束によってその電極面に生じる渦電流を低く抑えようとするものである。
【００１０】
さらに、特開２００９−１７１０７０号公報（特許文献２）も提案されている。
この特許文献２は、磁界結合する電力伝送用の２つのソレノイドコイルと、２つのソレノイドコイルが発生させる磁界中に配置され、電界結合するデータ伝送用の平板状の電界結合用電極とを備え、電界結合用電極が、これらのソレノイドコイルのコイル軸を含む平面上に配置される構成であり、電力伝送用の２つのソレノイドコイルから発せられる磁束の磁界成分を電界結合用電極と直交させてその磁界成分を最小限にし、電界結合用電極における渦電流の発生を抑えて損失を低減させたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
特開２０１２−２５３３９８号公報
特開２００９−１７１０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した特許文献１では、データ伝送用電極面の一部にスリット状の切り欠き部を設けても、電力送受中空コイル部からの磁束が電極面の大半を通り、そこに生じる渦電流を無視できる程度に低く抑えて実用化するには、更なる改良が必要である。
【００１３】
さらに、特許文献２では、電力伝送用ソレノイドコイルから発せられ電界結合用電極と直交する磁界成分を最小限にするために、電界結合用電極をソレノイドコイルのコイル軸を含む平面上に正確に配置させる必要があり、製造が困難で、特性も安定させ難い難点がある。
【００１４】
本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、例えば１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚといった周波数の高周波信号にデータ信号を乗せて伝送する場合でも、製造が容易で、確実かつ安定した伝送も可能であるうえ、駆動電力の伝送効率を低下させ難い双方向伝送装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そのような課題を解決するために本発明に係る双方向伝送装置は、ベース部に導線を巻いて配置され、駆動電力用磁束を発生させる電力送信用コイルと、そのベース部に近接するリモート部にその電力送信用コイルと対面するよう導線を巻いて配置され、その駆動電力用磁束を受信して駆動電力を発生させてそのリモート部に駆動電力を供給する電力受信用コイルと、隣り合う長辺どうしが狭い間隔を置いて並ぶよう平面的に配列された複数のスリット状電極を並列接続してそのベース部に配置されてなる第１のベース側容量電極と、隣り合う長辺どうしが狭い間隔を置いて並ぶよう平面的に配列された複数のスリット状電極を並列接続してそのリモート部に配置されるとともにその第１のベース側容量電極と対面する第１のリモート側容量電極と、隣り合う長辺どうしが狭い間隔を置いて並ぶよう平面的に配列された複数のスリット状電極を並列接続してそのベース部に配置されてなる第２のベース側容量電極と、隣り合う長辺どうしが狭い間隔を置いて並ぶよう平面的に配列された複数のスリット状電極を並列接続してそのリモート部に配置されるとともにその第２のベース側容量電極と対面する第２のリモート側容量電極とを具備している。
【００１６】
しかも、それら第１のベース側容量電極と第１のリモート側容量電極とで第１の容量電極対を形成し、それら第２のベース側容量電極と第２のリモート側容量電極とで第２の容量電極対を形成し、データ信号の重畳された高周波信号をそれらベース部とリモート部間で第１の容量電極対および第２の容量電極対を介して電界伝送する構成を特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係る双方向伝送装置は、それら第１、第２のベース側容量電極が、そのベース部に配置された絶縁性シートにそれらスリット状電極を配列してなり、それら第１、第２のリモート側容量電極が、そのベース部の絶縁性シートと対面して並行にそのリモート部に配置された絶縁性シートにそれらスリット状電極を配列してなる構成が可能である。
【００１８】
そして、本発明に係る双方向伝送装置は、それら第１、第２のベース側容量電極におけるそれらスリット状電極が、細長い長方形状に形成され、そのベース部側の絶縁性シートにあって２個の同心円状の環状帯領域に分かれ当該中央部に向けた放射状に配列され、それら第１、第２のリモート側容量電極におけるそれらスリット状電極が、細長い長方形状に形成され、そのリモート部側の絶縁性シートにあって２個の同心円状の環状帯領域に分かれ当該中央部に向けた放射状に配列されてなり、それら第１、第２のベース側容量電極および第１、第２のリモート側容量電極が、並列接続の各々一か所で切り離されてなる構成が可能である。
【００１９】
さらに、本発明に係る双方向伝送装置は、それら第１、第２のベース側容量電極におけるそれらスリット状電極が、内外２個の各々の環状帯領域において、当該環状帯領域の幅方向で外側と内側の分割スリット状電極に分離され、外側に環状配列された分割スリット状電極どうしが並列接続され、内側に環状配列された分割スリット状電極どうしが並列接続され、内外の並列接続が特定箇所で並列接続されてなる構成が可能である。
【００２０】
さらにまた、本発明に係る双方向伝送装置は、それら第１、第２のベース側容量電極におけるそれらスリット状電極が、リング状に形成されるとともにそのベース部側の絶縁性シートにあって同心円状の２個の環状帯領域内の各々にて狭い間隔を置いて複数個同心円状に形成されかつ一箇所で並列接続され、それら第１、第２のリモート側容量電極におけるそれらスリット状電極が、リング状に形成されるとともにそのリモート部側の絶縁性シートにあって同心円状の２個の環状帯領域内の各々にて狭い間隔を置いて複数個同心円状に形成されかつ一箇所で並列接続され、それら第１、第２のベース側容量電極および第１、第２のリモート側容量電極のそれらスリット状電極が、各々一か所で切り離されてなる構成が可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る双方向伝送装置では、ベース部側に、複数のスリット状電極どうしを並列接続してなる第１のベース側容量電極および第２のベース側容量電極を形成し、リモート部側に、複数のスリット状電極どうしを並列接続してなる第１のリモート側容量電極および第２のリモート側容量電極を形成し、第１のベース側容量電極およびこれに対面する第１のリモート側容量電極で第１の容量電極対を形成し、第２のベース側容量電極およびこれに対面する第２のリモート側容量電極で第２の容量電極対を形成し、データ信号の重畳された高周波信号を第１の容量電極対の間および第２の容量電極対の間で電界伝送する構成としたから、次のような効果が得られる。
【００２２】
すなわち、例えば１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚといった周波数の高い高周波信号にデータ信号を乗せて伝送する場合でも、ある程度の広い面積の容量電極を用いることが可能でその製造が容易で、確実かつ安定したデータ伝送が可能であるうえ、電磁結合による駆動電力の伝送効率を低下させない利点がある。
【００２３】
また、本発明に係る双方向伝送装置では、そのベース部に配置された絶縁性シートにそれらスリット状電極を配列してそれら第１、第２のベース側容量電極を形成し、そのベース部の絶縁性シートと対向しそのリモート部に配置された絶縁性シートにそれらスリット状電極を配列してそれら第１、第２のリモート側容量電極を形成すれば、第１、第２の容量電極対における電極面積の確保が容易であるうえ、容量電極間の間隔を正確かつ安定させ易く、確実かつ安定したデータ伝送が可能である。
【００２４】
そして、本発明に係る双方向伝送装置では、それら第１、第２のベース側容量電極および第１、第２のリモート側容量電極におけるそれらスリット状電極を、そのベース部側およびリモート側の絶縁性シートにあって同心円状の環状帯領域に分かれ中央部に向けた放射状に配列すれば、絶縁性シート領域を有効に活用可能であり、上記の利点に加えて、第１、第２の容量電極対の容量電極面積を大きくしても、絶縁性シートを大形化させない利点があるうえ、ベース部に対してリモート部が回転変位する構成において利用可能である。
【００２５】
さらに、本発明に係る双方向伝送装置では、それら第１、第２のベース側容量電極におけるそれらスリット状電極が、内外２個の環状帯領域において外側と内側の分割スリット状電極に分離され、外側に環状配列された分割スリット状電極どうし、内側に環状配列された分割スリット状電極どうしを並列接続するとともに、内外の並列接続を特定箇所で並列接続すれば、個々のスリット状電極の長手方向をより短くすることが可能となり、スリット状電極における渦電流損の一層の低減が可能になるとともに、電極面積の維持確保も可能である。
【００２６】
さらにまた、本発明に係る双方向伝送装置では、それら第１、第２のベース側容量電極におけるそれらスリット状電極と、第１、第２のリモート側容量電極におけるそれらスリット状電極とが、リング状に形成されるとともに２個の環状帯領域内の各々において狭い間隔を置いて複数個同心円状に形成されかつ並列接続された構成にすれば、それらスリット状電極における渦電流損の低減が可能になるとともに、広い電極面積の維持確保も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る双方向伝送用コイルの実施の形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る双方向伝送用コイルの実施の形態を示す要部分解斜視図である。
【図３】本発明に係る双方向伝送用コイルの第１、第２のベース側容量電極を説明する図である。
【図４】本発明に係る双方向伝送装置におけるスリット状電極を説明する図である。
【図５】本発明に係る双方向伝送装置を用いたリモートシステムの要部を示す回路図である。
【図６】本発明に係る双方向伝送装置の動作を説明するための図である。
【図７】本発明に係る双方向伝送装置の動作を説明するための概略回路図である。
【図８】本発明に係る双方向伝送装置におけるスリット状電極の幅と損失の関係を説明するための特性図である。
【図９】本発明に係る双方向伝送装置におけるスリット状電極の他の例を説明する図である。
【図１０】本発明に係る双方向伝送装置におけるスリット状電極のさらに他の例を説明する図である。
【図１１】従来の双方向伝送装置の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１および図２は本発明の双方向伝送装置に係る実施の形態を示す概略断面図および要部分解斜視図である。
【００２９】
図１および図２において、リモートシステムを形成するベース部?およびこれに狭い間隔で対面するリモート部Ｄには、磁性体コア５、７、電力送受信用コイルＬｃ、Ｌｄおよび第１、第２の容量電極対９、１１が配置されている。図２Ａはベース部?側のみ示す分解斜視図、同図Ｂはリモート部Ｄ側のみ示す分解斜視図である。
【００３０】
ベース部?の磁性体コア５は、フェライト等の公知の絶縁性磁性体材料から例えば直径１００ｍｍ程度のリング板状に形成されてなり、リモート部Ｄに対面する側面には凹溝１３が環状かつ同心円状に形成されている。
【００３１】
凹溝１３には、絶縁被覆導線をリング状に巻いた電力送信用コイルＬｃが収納、固定されており、電力送信用コイルＬｃの両端がベース部?の後述する給電回路３９（図５参照）に接続され、この給電回路３９から電力送信用コイルＬｃにリモート部Ｄ向けの駆動電力が供給される。
【００３２】
磁性体コア５のリモート部Ｄに対面する側面には、磁性体コア５の外径より若干大径例えば直径１１０ｍｍ程度の円板状絶縁シート１５が重ねられており、この絶縁シート１５にあってリモート部Ｂとの対向面には、第１のベース側容量電極１７および第２のベース側容量電極１９が従来公知の手法によって同心円状に形成されている。
【００３３】
第１のベース側容量電極１７は、図２Ａおよび図３に示すように、絶縁シート１５の片面にあって、凹溝１３の外周すなわち磁性体コア５の外周縁に近い側に沿った仮想の環状帯領域Ｐ１において、狭い間隔を置いて平面的かつ並行的に設けられた多数のスリット状電極２１を電気的に並列接続して形成されている。
【００３４】
すなわち、図４示すように、例えば幅１ｍｍで長さ９ｍｍの細長い長方形状のスリット状電極２１が、隣り合う長辺どうしを狭い間隔を置いて１５０個程並ぶように配列されるとともに、その長手方向中央部が幅０．０５ｍｍ程度の極細の導電性接続部３７ａよって電気的に並列接続され、第１のベース側容量電極１７が形成されている。
【００３５】
なお、第１のベース側容量電極１７は、スリット状電極２１を並列接続する接続部３７ａが一箇所切り離され（図４では省略）、概略Ｃ字帯形に形成されている。
【００３６】
第１のベース側容量電極１７の一端１７ａが絶縁シート１５の導出片１５ａ上を導出され、ベース部?の後述する制御回路４３側（図５参照）に接続される。
【００３７】
第２のベース側容量電極１９は、絶縁シート１５の第１のベース側容量電極１１と同じ片面にあって、第１のベース側容量電極１１の環状帯領域Ｐ１の内側すなわち凹溝１３の内側にそれらに沿った仮想の環状帯領域Ｐ２において、狭い間隔を置いて平面的かつ並行的に設けられた多数のスリット状電極２３を電気的に並列接続して形成されている。
【００３８】
すなわち、図４に示すように、スリット状電極２１より長く、例えば幅１ｍｍで長さ１４ｍｍの細長い長方形状のスリット状電極２３が、隣り合う長辺どうしを狭い間隔を置いて１００個程並ぶように配列されるとともに、その長手方向中央部が幅０．０５ｍｍ程度の極細の導電性接続部３７ｂによって電気的に並列接続され、第２のベース側容量電極１９が形成されている。
【００３９】
なお、第２のベース側容量電極１９は、スリット状電極２３を並列接続する接続部３７ｂが一箇所切り離され、概略Ｃ字帯形になっているのは、第１のベース側容量電極１７と同様である。
【００４０】
第２のベース側容量電極１９の一端１９ａが絶縁シート２７の導出片２７ａ上を導出され、ベース部?の制御回路４３側に接続される。
【００４１】
それらスリット状電極２１、２３は、絶縁シート１５の中央部を中心とする仮想の放射状線上の一部に位置するよう配列されている。すなわち、スリット状電極２１、２３は、絶縁性シート１５外周とその中央部間方向に延びるよう放射状に形成されている。
【００４２】
上述した電力送信用コイルＬｃは、第１のベース側容量電極１７の環状帯領域Ｐ１と第２のベース側容量電極１９の環状帯領域Ｐ２間に位置するよう磁性体コア５の凹溝１３に収納、配置されている。
【００４３】
リモート部Ｄの磁性体コア７は、磁性体コア５と同材料で同形状に形成され、磁性体コア５に重なるとともに間隔を置いて対面するよう並行に配置されてなり、ベース部Ｃに対面する側面には、上述した凹溝１３に揃う位置に凹溝２５が環状かつ同心円状に形成されている。
【００４４】
凹溝２５には、絶縁被覆導線をリング状に巻いた電力受信用コイルＬｄが収納、固定されており、電力受信用コイルＬｄの両端がリモート部Ｄの後述する受電回路４１（図５参照）に接続され、この駆動電力がリモート部Ｄ（受電回路４１）に供給される。
【００４５】
磁性体コア７のベース部Ｃに対面する側面には、磁性体コア７の外径より若干大径にして絶縁シート１５と同形状の円板状絶縁シート２７が、絶縁シート１５に並行対面するように重ねられており、絶縁シート２７にあってベース部Ｃとの対向面には、第１のリモート側容量電極２９および第２のリモート側容量電極３１が従来公知の手法によって同心円状に形成されている。
【００４６】
第１のリモート側容量電極２９は、図２Ｂおよび図３に示すように、絶縁シート２７の片面にあって、凹溝２５の外周すなわち外周縁に近い側に沿った仮想の環状帯領域Ｐ３において、狭い間隔を置いて平面的かつ並行的に設けられた多数のスリット状電極３３を電気的に並列接続して形成されている。
【００４７】
すなわち、図４に示すように、例えば幅１ｍｍで長さ９ｍｍの細長い長方形状のスリット状電極３３が隣り合う長辺どうしを狭い間隔を置いて１５０個程並ぶように配列されるとともに、その長手方向中央部が幅０．０５ｍｍ程度の極細の導電性接続部３７ｃによって電気的に並列接続され、第１のリモート側容量電極２９が形成されている。
【００４８】
なお、第１のリモート側容量電極２９は、スリット状電極３３を並列接続する接続部３７ｃが一箇所切り離され、概略Ｃ字帯形になっているのは、第１のベース側容量電極１７と同様である。
【００４９】
第１のリモート側容量電極２９の一端２９ａが導出され、リモート部Ｄの後述する制御回路４５側（図５参照）に接続される。
【００５０】
第２のリモート側容量電極３１は、絶縁シート２７の第１のリモート側容量電極２９と同じ片面にあって、凹溝２５の内側すなわち第１のリモート側容量電極２９の環状帯領域Ｐ３とは間隔を置いて中心部側の内側にそれに沿った仮想の環状帯領域Ｐ４において、狭い間隔を置いて平面的かつ並行的に設けられた多数のスリット状電極３５を電気的に並列接続して形成されている。
【００５１】
すなわち、図４に示すように、スリット状電極３３より長く、例えば幅１ｍｍで長さ１４ｍｍの細長い長方形状のスリット状電極３５が、隣り合う長辺どうしを狭い間隔を置いて１００個程並ぶように配列されるとともに、その長手方向中央部が幅０．０５ｍｍ程度の極細の導電性接続部３７ｄによって電気的に並列接続され、第２のリモート側容量電極３１が形成されている。
【００５２】
なお、第２のリモート側容量電極３１は、スリット状電極３５を並列接続する接続部３７ｄが一箇所切り離され、概略Ｃ字帯形になっているのも、第１のリモート側容量電極２９と同様である。
【００５３】
第２のリモート側容量電極３１の一端３１ａが導出され、リモート部Ｄの制御回路４５側に接続される。それら第１、第２のリモート側容量電極２９、３１やスリット状電極３３、３５の形状は図３とほぼ同様である。
【００５４】
それら第１、第２のリモート側容量電極２９、３１の個々のスリット状電極３３、３５は、細かな細長いほぼ同一形状に形成され、絶縁性シート２７の中央部を中心とする仮想の放射状線上の一部に位置するよう配列されている。すなわち、スリット状電極３３、３５は、絶縁性シート２７外周とその中央部間方向に延びるよう放射状に形成されている。
【００５５】
上述した電力受信用コイルＬｄは、第１のリモート側容量電極２９の環状帯領域Ｐ３と第２のリモート側容量電極３１の環状帯領域Ｐ４間に位置するよう磁性体コア７に収納配置されている。
【００５６】
そして、それら対面する第１のベース側容量電極１７と第１のリモート側容量電極２９によって上述した第１の容量電極対９が形成され、同様に、対面する第２のベース側容量電極１９と第２のリモート側容量電極３１によって上述した第２の容量電極対１１が形成されている。
【００５７】
第１、第２のベース側容量電極１７、１９および第１、第２のリモート側容量電極２９、３１における電極面積は各々ほぼ等しくなっており、第１の容量電極対９と第２の容量電極対１１の容量値も互いにほぼ等しくなっている。
【００５８】
もっとも、所望の特性に合わせて、第１の容量電極対９と第２の容量電極対１１の容量値を互いに異ならせることは可能である。
【００５９】
次に、本発明に係る双方向伝送装置の使用例を図５を参照して説明する。
図５において、ベース部?の電力送信用コイルＬｃはベース部Ｃの給電回路３９に接続され、リモート部Ｄの電力受信用コイルＬｄにはリモート部Ｄの受電回路４１が接続され、給電回路３９から供給された駆動電力によって電力送信用コイルＬｃに生じた磁束が電力受信用コイルＬｄを通ることにより、電力受信用コイルＬｄに駆動電力が生じ、これが受電回路４１に供給されてリモート部Ｄが動作する。
【００６０】
第１の容量電極対９を形成する第１のベース側容量電極１７および第２の容量電極対１１を形成する第２のベース側容量電極１９は、インピーダンス整合用コイルＬｚ１、Ｌｚ２の直列接続された二次側の各々の端子に直列回路を形成するよう接続される。
【００６１】
インピーダンス整合用コイルＬｚ１、Ｌｚ２の一次側は各々独立してベース部Ｃの制御回路４３に接続される。
【００６２】
第１の容量電極対９を形成する第１のリモート側容量電極２９および第２の容量電極対１１を形成する第２のリモート側容量電極３１は、インピーダンス整合用コイルＬｚ３、Ｌｚ４の直列接続された一次側の各々の端子に直列回路を形成するよう接続される。
【００６３】
インピーダンス整合用コイルＬｚ３、Ｌｚ４の二次側は各々独立してリモート部Ｄの制御回路４５に接続されている。
【００６４】
さらに、本発明に係る双方向伝送装置に係る主要な動作例を図６および図７を参照して説明する。
【００６５】
ベース部Ｃから高周波信号が第１、第２のベース側容量電極１７、１９に印加されると、例えば図６に示すように、第１、第２のベース側容量電極１７、１９間に電気力線（電界）が生じる。第１、第２のリモート側容量電極２９，３１についても同様であるので、説明、図示を省略する。
【００６６】
ところが、本発明のように、第１、第２の容量電極対９、１１が形成されていると、図７に示すように、データ信号の重畳された例えば１０７ＭＨｚの高周波信号がベース部Ｃから第１のベース側容量電極１７に印加されると、第１のベース側容量電極１７からの電気力線（電界）がリモート部Ｄの第１リモート側容量電極２９を通ってこれに高周波信号を生じさせ、この高周波信号がリモート部Ｄ（制御回路４５）に加わる。
【００６７】
一方、リモート部Ｄ（制御回路４５）からはその高周波信号が第２のリモート側容量電極３１に印加されて電気力線を生じさせ、第２のリモート側容量電極３１からの電気力線がベース部Ｃの第２のベース側容量電極１９を通って高周波信号を生じさせる。
【００６８】
これがベース部Ｃ（制御回路３９）に加わり、データ信号の重畳された例えば１０７ＭＨｚの高周波信号がベース部Ｃからリモート部Ｄを経てベース部Ｃに流れる。
【００６９】
その結果、データ信号の重畳された高周波信号がベース部Ｃからリモート部Ｄへ電界伝送され、リモート部Ｄがベース部Ｃからリモート制御される。
【００７０】
ベース部Ｃから高周波信号がリモート部Ｄへ伝送されていない期間中に、リモート部Ｄ（制御回路４５）から、データ信号の重畳された例えば１０７ＭＨｚの高周波信号が第１のリモート側容量電極２９に印加されると、第１のリモート側容量電極２９からの電気力線によって第１のベース側容量電極１７に高周波信号が起電され、これによる高周波信号がベース部Ｃ（制御回路４３）に加わる。
【００７１】
他方、その高周波信号がベース部Ｃ（制御回路４３）から第２のベース側容量電極１９に加わり、第２のベース側容量電極１９に生じた電気力線に基づき、第２のリモート側容量電極３１に高周波信号が起電し、これがリモート部Ｄ（制御回路４５）へ加えられる。
【００７２】
その結果、データ信号の重畳された高周波信号がリモート部Ｄからベース部Ｃへ電界伝送される。
【００７３】
このように、本発明に係る双方向伝送装置は、第１、第２の容量電極対９、１１を介してベース部Ｃとリモート部Ｄ間にデータ信号に対する閉回路が形成され、ベース部Ｃとリモート部Ｄの間でデータ信号のワイヤレスによる双方向伝送が可能となる。なお、電力送受信用コイルＬｃ、Ｌｄによる駆動電力の磁気的伝送は従来からの作用、動作と同様である。
【００７４】
本発明に係る双方向伝送装置は、ベース部Ｃ側に、電力送信用コイルＬｃと、細長い複数のスリット状電極２１、２３どうしを並列接続してなる第１のベース側容量電極１７および第２のベース側容量電極１９とを形成し、リモート部Ｄ側に、電力送信用コイルＬｄと、複数の細長いスリット状電極３３、３５どうしを並列接続してなる第１のリモート側容量電極２９および第２のリモート側容量電極３１とを形成し、第１のベース側容量電極１７およびこれに対面する第１のリモート側容量電極２９で第１の容量電極対９を形成し、第２のベース側容量電極１９およびこれに対面する第２のリモート側容量電極３１で第２の容量電極対１１を形成し、データ信号の重畳された高周波信号を第１の容量電極対９の間および第２の容量電極対１１の間で電界的に伝送する構成とした。
【００７５】
そのため、電力送受信用コイルＬｃ、Ｌｄ間で駆動電力をベース部Ｃからリモート部Ｄへ電磁的にワイヤレス伝送可能である。
【００７６】
そして、例えば１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚといった周波数の高い高周波信号にデータ信号を乗せて伝送する場合でも、データ信号の重畳された高周波信号を第１、第２の容量電極対９、１１間で電界的にワイヤレス伝送するので、データ信号伝送用のコイルを不要とする。
【００７７】
また、第１、第２の容量電極対９、１１を形成する容量電極１７、１９、２９、３１が、多数のスリット状電極２１、２３、３３、３５を並列接続されてなるから、第１、第２の容量電極対９、１１において広い電極面積の第１、第２のベース側容量電極１７、１９および第１、第２のリモート側容量電極２９、３１の確保が容易となる。
【００７８】
しかも、電力送受信用コイルＬｃからの磁束が通り易いそれら容量電極１７、１９、２９、３１は、多数の細長い長方形状のスリット状電極２１、２３、３３、３５からなるので、電力送受信コイルＬｃ、Ｌｄからの磁束による渦電流が流れる経路面積が極小になり、それら容量電極１７、１９、２９、３１における渦電流損が製品として無視可能になる一方、電極面積の確保が容易で、容量電極の機能を低下させ難く、確実かつ安定したデータ伝送が可能である。
【００７９】
そのため、それら容量電極１７、１９、２９、３１の配置場所の制約がなくなり、大きな容量電極の形成、設置が可能となり、製品としての種々の形状やサイズに対応可能であるうえ、駆動電力伝送用の電磁結合の確保が容易で、容量電極を設けても駆動電力の伝送効率を低下させない利点がある。
【００８０】
さらにまた、それらベース部Ｃおよびリモート部Ｄに配置された絶縁性シート１５、２７にそれらスリット状電極２１、２３、３３、３５を各々放射状に配列してそれら第１、第２のベース側容量電極１７、１９および第１、第２のリモート側容量電極２９、３１を形成するから、第１、第２の容量電極対９、１１における容量電極１７、１９、２９、３１の面積確保が容易であるうえ安定した対向面間隔の確保が容易で、確実かつ安定したデータ伝送が可能である。
【００８１】
また、複数のスリット状電極２１、２３、３３、３５を、そのベース部Ｃ側およびリモートＤ側の絶縁性シート１５、２７にあって同心円状の環状帯領域に配列する構成では、絶縁性シート１５、２７の円板領域を有効活用可能であるから、第１、第２の容量電極対９、１１の容量電極２１、２３、３３、３５の面積を大きくしても、絶縁性シートを大型化させない利点がある。
【００８２】
しかも、ベース部Ｃに対してリモート部Ｄが相対的に回転変位する構成において利用可能である。
【００８３】
この点、磁性コアを有する従来公知の構成では、回転する被制御装置を制御するリモートシステムに利用する場合、被制御装置の金属性回転軸を磁性コアの中央空所に貫通配置する構成となるが、磁性コアを用いることで、供給駆動電力に基づく磁束による渦電流をその回転軸に生じさせ難くなる。
【００８４】
しかし、データ伝送用の容量電極面積を駆動電力伝送用コイルより大きくすると、駆動電力伝送用磁束の干渉（直交磁束成分が増大）が多くなって渦電流が多く発生し、実用化し難い難点がある。本発明はこの課題の解決に有用である。
【００８５】
ところで、上述した本発明における双方向伝送装置において、スリット状電極２１、２３、３３、３５は、高周波信号の周波数５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲において、可能な限り狭くして渦電流の発生を抑えるとともに、第１の容量電極対９のスリット状電極２１、３３と第２の容量電極対１１のスリット状電極２３、３５の容量を同一にして特性を安定、確保する観点から、短辺方向の寸法を小さく例えば１ｍｍ程度とする一方、スリット状電極２１、３３の長辺方向の長さを９ｍｍ程度とし、スリット状電極２３、３５の長辺方向の長さを１４ｍｍ程度とするとよい。
【００８６】
図８は、ベース部Ｃからリモート部Ｄへ３６Ｗの駆動電力を伝送する場合、上述した図３のような形状のスリット状電極２１（３３）、２３（３５）において、この幅を変えたときの消費電力変化を示す特性図である。なお、図８は個々のスリット状電極２１、２３、３３、３５の１個分の値の変化である。
【００８７】
図８によれば、スリット状電極２１（３３）、２３（３５）の幅が０ｍｍ（スリット状電極なし）から１ｍｍへの変化では、０．１Ｗ程度の損失上昇があり、第１の容量電極対９では２倍の０．２Ｗ程度の損失になる。
【００８８】
それに対して、幅が４ｍｍでは２．２Ｗ程度上昇し、製品としては４．４Ｗの損失になることが分かる。
【００８９】
ちなみに、上述した従来の特許文献１のような電極形状、すなわちＣ字形の環状電極帯全体を電極形状にすると、電力供給の設定上限４８Ｗを超える状況になって実用になり難いことが分かった。
【００９０】
このように、スリット状電極２１（３３）、２３（３５）の幅をより狭くすることにより損失は抑えられるが、製品を実現化させるうえで容易に作成可能な形状としては、０．５ｍｍ〜２ｍｍが許容される範囲であるものの、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が好ましい。
【００９１】
さらに、スリット状電極２１、２３、３３、３５を絶縁シート１５、２７のどちらの面側に形成するかは任意であるし、スリット状電極２１、２３、３３、３５上を絶縁材料でコーティングすることも可能である。
【００９２】
上述した構成の双方向伝送装置におけるスリット状電極２１、２３、３３、３５は、電極の長さ自体が短く、アンテナとして機能し難いうえ、データ信号の伝送に用いる高周波信号に対し、個々のスリット電極自体の共振周波数が十分高いため、共振への対応は考慮する必要がほとんどない利点もある。
【００９３】
次に、本発明に係る双方向伝送装置に係る他の構成を図９および図１０を参照して説明する。
上述した第１、第２のベース側容量電極１７、１９および第１、第２のリモート側容量電極２９、３１のうち、例えば第１のベース側容量電極１７を上述した図２、図３のような環状ではなく、便宜上、左右に延びる仮想の直線状帯領域Ｐ５に形成して簡略的に示すと、図９Ａのようになり、本発明に係る第１のベース側容量電極１７の更に別の構成を、図９Ａと同様に示すと同図Ｂのようになる。
【００９４】
図９Ｂにおいて、第１のベース側容量電極１７は、複数のスリット状電極２１（同図Ａ）が、直線状帯領域Ｐ５の幅方向で外側（図９中の上側）と内側（図９中の下側）すわなちスリット状電極２１の長手方向で、分割スリット状電極２１ａ、２１ｂに分離されている。
【００９５】
外側に配列された隣り合う分割スリット状電極２１ａどうしが、分離部付近で極細の導電性接続部３７ｅで並列接続され、内側に配列された隣り合う分割スリット状電極２１ｂどうしが、分離部付近で極細の導電性接続部３７ｅで並列接続され、内外の接続部３７ｅどうしが特定箇所例えば１箇所で並列接続されている。
【００９６】
第２のベース側容量電極１９および第１、第２のリモート側容量電極２９、３１についても、図示は省略するが同様であり、実際の製品においては、第１、第２のベース側容量電極１７、１９および第１、第２のリモート側容量電極２９、３１は、上述した図２、図３のように環状に形成され、各々同等の電極面積を有している。
【００９７】
この図９Ｂに示すような構成では、個々のスリット状電極２１（２３、３３、３５）が、外側と内側の分割スリット状電極２１ａ、２１ｂに分離され、長手方向寸法がより短くなり、スリット状電極２１ａと２１ｂにおける渦電流損の一層の低減が可能になるとともに、電極面積の維持確保も可能である。
【００９８】
さらに、図１０において、第１、第２のベース側容量電極１７、１９および第１、第２のリモート側容量電極２９、３１は、別の実施例である。
図１０において、第１、第２のベース側容量電極１７、１９は、そのベース部Ｃ側の絶縁性シート１５にあって同心円状の２個の環状帯領域Ｐ１（Ｐ２）内の各々において、狭い間隔を置いて複数個同心円状に形成されたリング状のスリット状電極４７、４９からなるとともに、リング状のスリット状電極４７どうし、リング状のスリット状電極４９どうしが、一箇所で並列接続されるとともに、特定箇所例えばその並列接続箇所に対角する一箇所で切り離されて形成されている。
【００９９】
第１、第２のリモート側容量電極２９、３１における複数のスリット状電極５１、５３についても同様の構成である。
【０１００】
なお、第１の容量電極対９と第２の容量電極対１１の容量値を互いにほぼ等しくするために、例えば、第１のベース側容量電極１７と第１のリモート側容量電極２９は６本のリング状のスリット状電極４７、５１で形成し、第２のベース側容量電極１９と第２のリモート側容量電極３１は９本のリング状のスリット状電極４９、５３で形成するとよい。
【０１０１】
もっとも、所望の特性に合わせて、第１の容量電極対９と第２の容量電極対１１の容量値を互いに異ならせることは可能であることは、上述した構成と同様である。
【０１０２】
このような構成の双方向伝送装置では、リング状のスリット状電極４７、４９、５１、５３が、例えば１ｍｍ前後と極めて細くすることが容易で、渦電流損を大幅に低減可能になるとともに、広い電極面積の維持確保も可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１、３、５、７  磁性体コア
９  第１の容量電極対
１１  第２の容量電極対
１３、２５  凹溝
１５、２７  絶縁シート
１５ａ、２７ａ  導出片
１７  第１のベース側容量電極
１７ａ、１９ａ、２９ａ、３１ａ  一端
１９  第２のベース側容量電極
２１、２３、３３、３５、４７、４９、５１、５３  スリット状電極
２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂ  分割スリット状電極
２９  第１のリモート側容量電極
３１  第２のリモート側容量電極
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ  接続部
３９  給電回路
４１  受電回路
４３、４５  制御回路
Ａ、Ｃ  ベース部
Ｂ、Ｄ  リモート部
Ｌａ、Ｌｃ  電力送信用コイル
Ｌｂ、Ｌｄ  電力受信用コイル
Ｌ１  データ送信用コイル
Ｌ２  データ受信用コイル
Ｌ３  データ受信用コイル
Ｌ４  データ送信用コイル
Ｌｚ１、Ｌｚ２、Ｌｚ３、Ｌｚ４  コイル
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４  環状帯領域
Ｐ５  直線状帯領域
【図１】
2020167443.tif 000003
【図２】
2020167443.tif 000004
【図３】
2020167443.tif 000005
【図４】
2020167443.tif 000006
【図５】
2020167443.tif 000007
【図６】
2020167443.tif 000008
【図７】
2020167443.tif 000009
【図８】
2020167443.tif 000010
【図９】
2020167443.tif 000011
【図１０】
2020167443.tif 000012
【図１１】
2020167443.tif 000013