(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状の溝内に電力伝送用コイルを収納した電力伝送用コアと、他のリング状の溝内に信号伝送用コイルを収納した信号伝送用コアとを磁気的に分離する非磁性体のフレームに収納すると共に、前記電力伝送用コアと前記信号伝送用コアを同心状に配置してなる偏平円筒形状のトランスコア一対を空隙を介し対向させた無接触式電力と信号の伝送装置において、
前記信号伝送用コアの周辺の外部に、前記電力伝送用コイルの作る磁束と鎖交する、前記信号伝送用コイルとは逆巻のノイズ相殺用コイルを設け、前記信号伝送用コイルに前記ノイズ相殺用コイルを直列に接続したことを特徴とする無接触式電力と信号の伝送装置。
【請求項２】
前記フレームを樹脂とし、前記電力伝送用コア、前記信号伝送用コアと前記ノイズ相殺用コイルを一体にモールドした請求項１に記載の無接触式電力と信号の伝送装置。
【請求項３】
円筒状のダイの上面に、電力伝送用コアの溝と嵌め合うリング状突起と、信号伝送用コアの溝と嵌め合うリング状突起を同心に設け、前記ダイの側面にホルダを嵌め合わせ、前記ホルダの上面をインジェクションプレートで覆蓋したモールド型を用い、事前に、前記信号伝送用コアの底面にノイズ相殺用コイルを接着剤等で仮固定しておき、前記ダイのリング状突起おのおのに、前記信号伝送用コアの溝と前記電力伝送用コアの溝を嵌め合わせ、前記ダイの側面に前記ホルダを嵌め合わせ、リードを前記ホルダの上面に設けた溝内にタイトにセットし、前記ホルダの上面を前記インジェクションプレートで覆蓋し、インジェクションノズルから樹脂を加圧注入し、樹脂が固化した後、前記インジェクションプレートを取り外し、前記ダイを上方向に押し上げ前記ホルダと前記ダイを離型し、前記ダイの上の残った無接触式電力と信号の伝送装置を取り外すことを特徴とする無接触式電力と信号の伝送装置の製造方法。
【請求項４】
前記リードを基板に設けたターミナルに集中的に接続できるように、前記基板に前記インジェクションノズルと挿通する穴を設け、前記インジェクションプレートに前記基板のターミナルをマスクする溝を設け、前記基板と前記電力伝送用コア間をステーにより仮支持し、樹脂を加圧注入する請求項３に記載の無接触式電力と信号の伝送装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、無接触で電力および電気信号を伝送する無接触式電力と信号の伝送装置とその製造方法に関する。
【００２】
【従来の技術】
従来の技術として、空隙を介し対向させた一対の偏平円筒形状のトランスコア内に信号伝送用コイルと電力伝送用コイルを同心状に装着した回転トランスがある（例えば、実開昭５８−１８０６１６  号公報）。
【００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術では、信号伝送用コアと電力伝送用コアを共有するため、電力伝送用コイルの漏れ磁束が信号伝送用コイルと鎖交し、ノイズのもととなり、誤信号を伝送するという問題がある。
そこで、本発明は、電力伝送用コイルの漏れ磁束によるノイズを無くし、信頼性の高い無接触式電力と信号の伝送装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１の発明は、リング状の溝内に電力伝送用コイルを収納した電力伝送用コアと、他のリング状の溝内に信号伝送用コイルを収納した信号伝送用コアとを磁気的に分離する非磁性体のフレームに収納すると共に、前記電力伝送用コアと前記信号伝送用コアを同心状に配置してなる偏平円筒形状のトランスコア一対を空隙を介し対向させた無接触式電力と信号の伝送装置において、前記信号伝送用コアの周辺の外部に、前記電力伝送用コイルの作る磁束と鎖交する、前記信号伝送用コイルとは逆巻のノイズ相殺用コイルを設け、前記信号伝送用コイルに前記ノイズ相殺用コイルを直列に接続したものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の無接触式電力と信号の伝送装置において、前記フレームを樹脂とし、前記電力伝送用コア、前記信号伝送用コアと前記ノイズ相殺用コイルを一体にモールドしたものである。
請求項３の発明は、無接触式電力と信号の伝送装置の製造方法に係るものであって、円筒状のダイの上面に、電力伝送用コアの溝と嵌め合うリング状突起と、信号伝送用コアの溝と嵌め合うリング状突起を同心に設け、前記ダイの側面にホルダを嵌め合わせ、前記ホルダの上面をインジェクションプレートで覆蓋したモールド型を用い、事前に、前記信号伝送用コアの底面にノイズ相殺用コイルを接着剤等で仮固定しておき、前記ダイのリング状突起おのおのに、前記信号伝送用コアの溝と前記電力伝送用コアの溝を嵌め合わせ、前記ダイの側面に前記ホルダを嵌め合わせ、リードを前記ホルダの上面に設けた溝内にタイトにセットし、前記ホルダの上面を前記インジェクションプレートで覆蓋し、インジェクションノズルから樹脂を加圧注入し、樹脂が固化した後、前記インジェクションプレートを取り外し、前記ダイを上方向に押し上げ前記ホルダと前記ダイを離型し、前記ダイの上の残った無接触式電力と信号の伝送装置を取り外すようにしたものである。
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の無接触式電力と信号の伝送装置の製造方法において、前記リードを基板に設けたターミナルに集中的に接続できるように、前記基板に前記インジェクションノズルと挿通する穴を設け、前記インジェクションプレートに前記基板のターミナルをマスクする溝を設け、前記基板と前記電力伝送用コア間をステーにより仮支持し、樹脂を加圧注入するようにしたものである。
【００５】
【作用】
上記手段により、装置においては、１次側および２次側の電力伝送用コイル３と信号伝送用コイル５の作る磁束のほとんどは、電力伝送用コア２および信号伝送用コア４内を個別に流れる。しかし、電力伝送用コイル３の作る磁束の一部が電力伝送用コア２の外部に漏れた場合は、その漏れ磁束が信号伝送用コイル５と鎖交して電圧を誘起しノイズとなる。これに対しては、信号伝送用コイル５に逆巻のノイズ相殺用コイル６を直列に接続して、電力伝送用コイル３からの漏れ磁束によりノイズ相殺用コイル６に誘起された電圧が、信号伝送用コイル５に誘起された電圧を相殺する。
また、ノイズ相殺用コイル６は信号伝送用コア４の外部にあるので、信号伝送用コア４の磁束に影響を与えない。
製造方法においては、フレーム１、電力伝送用コア２、信号伝送用コア４およびノイズ相殺用コイル６が樹脂により一体形成され、電力伝送用コアと信号伝送用コアの表面が同一平面になる。
【００６】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図１に基づいて説明する。
図１は実施例を示す、正断面図である。
円筒状の非磁性体部材にリング状の溝１１を設け、中心に円筒部１２を突設したフレーム１の円筒部１２の外径側には、断面がコの字形をしたリング状の電力伝送用コア２を嵌め合わせ固定してある。電力伝送用コア２のリング状の溝２１内には、リング状の電力伝送用コイル３を収納してある。フレーム１の上面には保護チューブ３Ｐを被覆したリード３Ｌと保護チューブ６Ｐを被覆したリード６Ｌが挿通する細孔を放射方向に１か所設けてある。
なお、フレーム１は、あらかじめ単独部品として製作しても、樹脂モールドにより一体形成してもよい。
フレーム１の円筒部１２には、円状の溝１３を溝２１と同心に設けてある。溝１３の底部には、リング状の溝６４設けてある。溝１３内には、リング状の信号伝送用コイル５を収納したリング状の信号伝送用コア４を収納し、リング状の溝６４内には信号伝送用コイル５とほぼ同じターン数で逆巻のリング状のノイズ相殺用コイル６を電力伝送用コイル３の作る磁束と鎖交させるように収納してある。信号伝送用コイル５とノイズ相殺用コイル６は直列に接続してある。なお、フレーム１を樹脂モールドにより一体形成する場合は、溝６４を省略してよい。
電力伝送用コイル３のリード３Ｌとノイズ相殺用コイル６のリード６Ｌは、フレーム１の外部の適宜箇所に出すようにしてある。
上記でトランス１次側１０を構成し、同一構成のトランス２次側２０を空隙Ｇを介し対向させる。なお、回転トランス形とする場合は、トランス１次側１０またはトランス２次側２０の一方もしくは双方を回転する。
【００７】
以下に、動作を説明する。
１次側の電力伝送用コイル３および信号伝送用コイル５に通電すると、コイル３および５の作る磁束のほとんどは、電力伝送用コア２および信号伝送用コア４内を個別に流れる。しかし、電力伝送用コイル３の作る磁束の一部が電力伝送用コア２の外部に漏れた場合は、その漏れ磁束が信号伝送用コイル５と鎖交して電圧を誘起しノイズとなる。これに対して、信号伝送用コイル５に、逆巻のノイズ相殺用コイル６を直列に接続されているので、電力伝送用コイル３からの漏れ磁束によりノイズ相殺用コイル６に誘起された電圧が、信号伝送用コイル５に誘起された電圧を相殺する。
【００８】
以下に、製造方法について説明する。
上記のトランス１次側１０およびトランス２次側２０の製造方法の一つとして、フレーム１に電力伝送用コイル３を収納した電力伝送用コア２と信号伝送用コイル５を収納した信号伝送用コア４を嵌め込んで組み立て、おのおのの対向面を研削し平面度を出す方法がある。
ここでは、さらに生産性のよいモールドによる一体成形する製造方法を、図２に基づき説明する。
図２はモールド型の正断面図である。
外径を電力伝送用コア２より若干大きくした円筒状のダイ５０の上面には、電力伝送用コア２の溝２１と嵌め合うリング状突起５１と、信号伝送用コア４の溝４１と嵌め合うリング状突起５２を同心に設けてある。
ダイ５０の側面には、リング状のホルダ６０を嵌め合わせる。
ホルダ６０の中心には、貫通穴６１を設けてある。ホルダ６０の高さはダイ５０を嵌め合わせたとき、溝の深さが電力伝送用コア２の高さより深くなるようにしてあり、嵌め合わせたとき、ダイ５０の上面より若干高い位置の適宜箇所に、放射方向のエジェクションノズル６３を設けてある。
ホルダ６０の上面には、電力伝送用コイル３の保護チューブ３Ｐと６Ｐがタイトに挿通する溝６２を放射方向に１か所設けてある。
ホルダ６０の上面は、ほぼ中央にインジェクションノズル７１を設けたインジェクションプレート７０で覆蓋してある。
【００９】
以下に、モールドの手順をステップを追って説明する。
事前に、信号伝送用コア４の底面にノイズ相殺用コイル６を直列に接続し、直接もしくはステー９を介し、接着剤等で仮固定しておく。
ステップ  １：リング状突起５２に、信号伝送用コア４の溝４１を嵌め合わせる。
ステップ  ２：リング状突起５１に、電力伝送用コア２の溝２１を嵌め合わせる。
ステップ  ３：ダイ５０の側面にホルダ６０を嵌め合わせる。
ステップ  ４：ホルダ６０の溝６２に、リード３Ｌと６Ｌを挿通した保護チューブ３Ｐと６Ｐをタイトにセットする。
ステップ  ５：ホルダ６０の上面をインジェクションプレート７０で覆蓋し、ダイ５０、ホルダ６０とインジェクションプレート７０を強固に固定する。
ステップ  ６：インジェクションノズル７１から樹脂を加圧注入する。
このとき、電力伝送用コア２と信号伝送用コア４の表面は、インジェクション圧によりダイ５０に押しつけられ、同一平面が維持される。
樹脂が固化した後、
ステップ  ７：インジェクションプレート７０を取り外す。
ステップ  ８：ダイ５０を上方向に押し上げ、ホルダ６０とダイ５０を離型する。このとき、エジェクションノズル６３に残った樹脂がカットされる。
ステップ  ９：ダイ５０の上の残ったトランス１次側１０またはトランス２次側２０を取り外す。
上記のように、モールドにより一体成形するので生産性が高く、電力伝送用コア２と信号伝送用コア４の表面がダイ５０の上面と同一平面に精度よく形成される。
【０１０】
図３に第２の実施例を示す。この例は、実施例のリード３Ｌ、６Ｌを基板８に設けたターミナル８１に集中して接続し、外部からの接続を容易にするものである。
（１）フレーム１をあらかじめ単独部品として製作する場合は、フレーム１の軸方向に各リードが挿通する穴を設け各リードを挿通し、この穴を結ぶフレーム１の上面にリード３Ｌ、６Ｌを挿通する溝を軸直角方向に設け、基板８の底面のターミナル８１にリード３Ｌ、６Ｌを接続する。
（２）フレーム１を他の部品と樹脂で一体形成する場合は、基板８にインジェクションノズル７１Ａと挿通する穴８２を設け、電力伝送用コア２の上面と基板８の底面間に複数のステー９を設け、各リードを基板８の裏面のターミナル８１に接続したのち、基板８をステー９により支持し、基板８、電力伝送用コア２、信号伝送用コア４とノイズ相殺用コイル６間に樹脂をモールドする。
【０１１】
以下に、製造方法について説明する。
上記（１）の場合は各部品を順次組立ればよいので、説明を省略する。
上記（２）の場合のモールド型の正断面図を図４に示す。
図２のモールド型と異なるところは、インジェクションプレートの構造にある。
インジェクションプレート７０Ａには、基板８に設けた穴８２と合致する位置に、インジェクションノズル７１Ａを設け、基板８のターミナル８１をマスクする溝７２を設ける。
製造手順は、ステップ  ３までは実施例の製造方法と同一である。以降は下記のステップによる。
ステップ  ４：リード３Ｌと６Ｌを基板８の裏面のターミナル８１に接続する。
ステップ  ５：電力伝送用コア２の上面にステー９を仮固定する。
ステップ  ６：基板８をステー９上に表面がホルダ６０の上面と一致するように、セットする。
ステップ  ７：インジェクションノズル７１Ａを基板８に設けた穴８２と合致するように、ホルダ６０の上面をインジェクションプレート７０Ａで覆蓋し、ダイ５０、ホルダ６０とインジェクションプレート７０Ａを強固に固定する。
ステップ  ８：インジェクションノズル７１Ａから樹脂を加圧注入する。
樹脂が固化した後、
ステップ  ９：インジェクションプレート７０Ａを取り外す。
ステップ  １０：ダイ５０を上方向に押し上げ、ホルダ６０とダイ５０を離型する。
ステップ  １１：ダイ５０の上の残った、基板８を一体構成したトランス１次側１０またはトランス２次側２０を取り外す。
その結果、外部接続端子を持った基板とトランスが一体成形される。
【０１２】
【発明の効果】
上記の構成により、下記の効果がある。
（１）装置においては、ノイズ相殺用コイルに誘起された電圧が、信号伝送用コイルに誘起された電圧を相殺するので、ほぼ完全に誤信号の伝送がなくなり信頼性がさらに向上する。
（２）樹脂モールドによる製造方法においては、各部品が一体形成されるので、生産性が向上するとともに、電力伝送用コアと信号伝送用コアの表面が、同一平面になり、仕上げ加工の必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す正断面図。
【図２】本発明の実施例を製造するためのモールド型を示す正断面図。
【図３】本発明の第２の実施例を示す正断面図。
【図４】本発明の第２の実施例を製造するためのモールド型を示す正断面図。
【符号の説明】
１    フレーム
１１、１３、２１、４１、６２、６４、７２  溝
１２  円筒部
２    電力伝送用コア
３    電力伝送用コイル
３Ｌ、６Ｌ  リード
３Ｐ、６Ｐ  保護チューブ
４    信号伝送用コア
５    信号伝送用コイル
６    ノイズ相殺用コイル
１０  トランス１次側
２０  トランス２次側
５０  ダイ
５１、５２  リング状突起
６０  ホルダ
６１  貫通穴
６３  エジェクションノズル
７０、７０Ａ  インジェクションプレート
７１、７１Ａ  インジェクションノズル
８    基板
８１  ターミナル
９    ステー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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