(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のコア及び少なくとも１つの第１の巻線を有する部分を少なくとも一つ備える一次誘導電力部分と、
第２のコア及び少なくとも１つの第２の巻線を有する部分を少なくとも一つ備える二次誘導電力部分と、
を備える装置であって、
前記第１のコアは細長で幅が狭く、前記第１の巻線は、前記第１のコアの長さに沿った中心線に平行な長さ方向において、前記第１のコアの周りを巻いているようにされ、
前記第２のコアは細長で幅が狭く、前記第２の巻線は、前記第２のコアの長さに沿った中心線に平行な長さ方向において、前記第２のコアの周りを巻いているようにされ、
前記第２のコアは前記第１のコアより長く、
前記一次誘導電力部分から前記二次誘導電力部分への電磁力カップリングを形成すべく、前記第１の巻線が励起された時に前記一次誘導電力部分が前記第２の巻線に電流を誘導しうるように、前記二次誘導電力部分は、前記一次誘導電力部分の向かい側に配されると共に、前記一次誘導電力部分に平行な経路を動くように構成され、前記第２のコアはそれぞれ前記第１のコアの少なくともいずれかと少なくとも部分的に並んでおり、前記第２の巻線は前記第１の巻線の少なくともいずれかと少なくとも部分的に並んでおり、
前記二次誘導電力部分は、前記一次誘導電力部分に対して移動可能に載置されるが、前記二次誘導電力部分と前記一次誘導電力部分との間にはギャップがあり、前記一次誘導電力部分は搬送レールシステム上に配され、
前記搬送レールシステムはシャトルの静止部分を形成し、前記二次誘導電力部分は前記シャトルの移動可能部分に配され、前記移動可能部分は前記シャトルの前記静止部分上を移動するように構成され、前記シャトルの前記移動可能部分にロボットを有し、該ロボットは少なくとも一つの関節アームを備え、
前記第２のコア及び前記少なくとも１つの第２の巻線を有する前記部分は、前記ロボットの下で、前記シャトルの前記移動可能部分に固定され、前記シャトルの前記静止部分は、前記シャトルの前記移動可能部分の下であって、前記ロボットの下に位置する、
装置。
【請求項２】
前記第１のコア及び前記少なくとも１つの第１の巻線を有する前記部分を複数有し、該部分は線で結ばれ、前記線の上方に前記経路が形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のコア及び前記少なくとも１つの第１の巻線を有する前記部分が複数個連続して電気的に接続されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
第１のコア及び少なくとも１つの第１の巻線を有する部分を少なくとも一つ備える一次誘導電力部分と、
第２のコア及び少なくとも１つの第２の巻線を有する部分を少なくとも一つの二次誘導電力部分と、
を備える装置であって、
前記第１のコアは細長で幅が狭く、前記第１の巻線は、前記第１のコアの長さに沿った中心線に平行な長さ方向において、前記第１のコアの周りを巻いているようにされ、
前記第２のコアは細長で幅が狭く、前記第２の巻線は、前記第２のコアの長さに沿った中心線に平行な長さ方向において、前記第２のコアの周りを巻いているようにされ、
前記第２のコアは前記第１のコアより長く、
前記一次誘導電力部分から前記二次誘導電力部分への電磁力カップリングを形成すべく、前記第１の巻線が励起された時に前記一次誘導電力部分が前記第２の巻線に電流を誘導しうるように、前記二次誘導電力部分は、前記一次誘導電力部分の向かい側に配されると共に、前記一次誘導電力部分に平行な経路を動くように構成され、前記第２のコアはそれぞれ前記第１のコアの少なくともいずれかと少なくとも部分的に並んでおり、前記第２の巻線は前記第１の巻線の少なくともいずれかと少なくとも部分的に並んでおり、
前記二次誘導電力部分は、前記一次誘導電力部分に対して移動可能に載置されるが、前記二次誘導電力部分と前記一次誘導電力部分との間にはギャップがあり、前記一次誘導電力部分は搬送レールシステム上に配され、
前記搬送レールシステムはシャトルの静止部分を形成し、前記二次誘導電力部分は前記シャトルの移動可能部分に配され、前記移動可能部分は前記シャトルの前記静止部分上を移動するように構成され、前記シャトルの前記移動可能部分にロボットを有し、該ロボットは少なくとも一つの関節アームを備え、
前記第１のコア及び前記少なくとも１つの第１の巻線を有する前記部分を複数有し、該部分は線で結ばれ、前記線の上方に前記経路が形成される、
装置。
【請求項５】
前記第１のコア及び前記少なくとも１つの第１の巻線を有する前記部分が複数個連続して電気的に接続されている、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１のコア及び前記第２のコアの少なくともいずれかは横断方向積層体を有する、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも一つの巻線は、相互インダクタンスに対する自己インダクタンスを補償するように構成される少なくとも一つのコンデンサに組み合わされる、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記ロボットは前記電磁力カップリングにより電力供給される、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
第１のコア及び少なくとも１つの第１の巻線を有する部分を少なくとも一つ備える一次誘導電力部分を設けることと、
第２のコア及び少なくとも１つの第２の巻線を有する部分を少なくとも一つ備える二次誘導電力部分を設けることと、
前記二次誘導電力部分を前記一次誘導電力部分の向かい側に位置させることと、
を含む方法であって、
前記第１のコアは細長で幅が狭く、前記第１の巻線は、前記第１のコアの長さに沿った中心線に平行な長さ方向において、前記第１のコアの周りを巻いているようにされ、
前記第２のコアは細長で幅が狭く、前記第２の巻線は、前記第２のコアの長さに沿った中心線に平行な長さ方向において、前記第２のコアの周りを巻いているようにされ、
前記第２のコアは前記第１のコアより長く、
前記一次誘導電力部分から前記二次誘導電力部分への電磁力カップリングを形成すべく、前記第１の巻線が励起された時に前記一次誘導電力部分が前記第２の巻線に電流を誘導しうるように、前記二次誘導電力部分は前記一次誘導電力部分に平行な経路を動くように構成され、前記第２のコアはそれぞれ前記第１のコアの少なくともいずれかと少なくとも部分的に並んでおり、前記第２の巻線は前記第１の巻線の少なくともいずれかと少なくとも部分的に並んでおり、
前記二次誘導電力部分は、前記一次誘導電力部分に対して移動可能に載置されるが、前記二次誘導電力部分と前記一次誘導電力部分との間にはギャップがあり、前記一次誘導電力部分は搬送レールシステム上に配され、  前記搬送レールシステムはシャトルの静止部分を形成し、前記二次誘導電力部分は前記シャトルの移動可能部分に配され、前記移動可能部分は前記シャトルの前記静止部分上を移動するように構成され、前記シャトルの前記移動可能部分にロボットを有し、該ロボットは少なくとも一つの関節アームを備え、
前記第２のコア及び前記少なくとも１つの第２の巻線を有する前記部分は、前記ロボットの下で、前記シャトルの前記移動可能部分に固定され、前記シャトルの前記静止部分は、前記シャトルの前記移動可能部分の下であって、前記ロボットの下に位置する、
方法。
【請求項１０】
前記一次誘導電力部分は、前記第１のコア及び前記少なくとも１つの第１の巻線を有する前記部分を複数有し、該部分は線で結ばれ、前記線の上方に前記経路が形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のコア及び前記少なくとも１つの第１の巻線を有する前記部分が複数個連続して電気的に接続されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
第１のコア及び少なくとも１つの第１の巻線を有する部分を少なくとも一つ備える一次誘導電力部分を設けることと、
第２のコア及び少なくとも１つの第２の巻線を有する部分を少なくとも一つ備える二次誘導電力部分を設けることと、
前記二次誘導電力部分を前記一次誘導電力部分の向かい側に位置させることと、
を含む方法であって、
前記第１のコアは細長で幅が狭く、前記第１の巻線は、前記第１のコアの長さに沿った中心線に平行な長さ方向において、前記第１のコアの周りを巻いているようにされ、
前記第２のコアは細長で幅が狭く、前記第２の巻線は、前記第２のコアの長さに沿った中心線に平行な長さ方向において、前記第２のコアの周りを巻いているようにされ、
前記第２のコアは前記第１のコアより長く、
前記一次誘導電力部分から前記二次誘導電力部分への電磁力カップリングを形成すべく、前記第１の巻線が励起された時に前記一次誘導電力部分が前記第２の巻線に電流を誘導しうるように、前記二次誘導電力部分は前記一次誘導電力部分に平行な経路を動くように構成され、前記第２のコアはそれぞれ前記第１のコアの少なくともいずれかと少なくとも部分的に並んでおり、前記第２の巻線は前記第１の巻線の少なくともいずれかと少なくとも部分的に並んでおり、
前記二次誘導電力部分は、前記一次誘導電力部分に対して移動可能に載置されるが、前記二次誘導電力部分と前記一次誘導電力部分との間にはギャップがあり、前記一次誘導電力部分は搬送レールシステム上に配され、  前記搬送レールシステムはシャトルの静止部分を形成し、前記二次誘導電力部分は前記シャトルの移動可能部分に配され、前記移動可能部分は前記シャトルの前記静止部分上を移動するように構成され、前記シャトルの前記移動可能部分にロボットを有し、該ロボットは少なくとも一つの関節アームを備え、
前記一次誘導電力部分は、前記第１のコア及び前記少なくとも１つの第１の巻線を有する前記部分を複数有し、該部分は線で結ばれ、前記線の上方に前記経路が形成される、
方法。
【請求項１３】
前記第１のコア及び前記少なくとも１つの第１の巻線を有する前記部分が複数個連続して電気的に接続されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のコア及び前記第２のコアの少なくともいずれかは横断方向積層体を有する、請求項９から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの巻線は、相互インダクタンスに対する自己インダクタンスを補償するように構成される少なくとも一つのコンデンサに組み合わされる、請求項９から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記ロボットは、前記二次誘導電力部分に電気的に接続されている、請求項９から１５に記載の方法。
【請求項１７】
第１のコア及び少なくとも１つの第１の巻線を有する部分である第１要素を少なくとも二つ備える一次誘導電力部分と、
第２のコア及び少なくとも１つの第２の巻線を有する部分である第２要素を少なくとも一つ備える二次誘導電力部分と、
を備える装置であって、
前記第１のコア及び前記少なくとも１つの第１の巻線を有する前記少なくとも二つの部分は線で結ばれており、前記線の上方に経路が形成され、
前記第１のコアは各々細長で幅が狭く、前記第１の巻線は各々、対応する前記第１のコアの中心線に平行な、該第１のコアの長さ方向において、該第１のコアの長さに沿って、該第１のコアの周りを巻いているようにされ、
前記第２のコアは細長で幅が狭く、前記第２の巻線は、前記第２のコアの長さに沿った中心線に平行な長さ方向において、前記第２のコアの周りを巻いているようにされ、
前記第２のコアは前記第１のコアより長く、
前記二次誘導電力部分は、前記一次誘導電力部分に対して移動可能に載置されるが、前記二次誘導電力部分と前記一次誘導電力部分との間にはギャップがあり、前記一次誘導電力部分は搬送レールシステム上に配され、  
前記搬送レールシステムはシャトルの静止部分を形成し、前記二次誘導電力部分は前記シャトルの移動可能部分に配され、前記移動可能部分は前記シャトルの前記静止部分上を移動するように構成され、前記シャトルの前記移動可能部分にロボットを有し、該ロボットは少なくとも一つの関節アームを備え、
前記第２のコア及び前記少なくとも１つの第２の巻線を有する前記部分は、前記ロボットの下で、前記シャトルの前記移動可能部分に固定され、前記シャトルの前記静止部分は、前記シャトルの前記移動可能部分の下であって、前記ロボットの下に位置し、
前記経路に沿って前記二次誘導電力部分が動くとき、前記一次誘導電力部分から前記二次誘導電力部分へと電力が伝達され、
前記二次誘導電力部分が動くとき、前記電力は、まず、前記少なくとも二つの第１要素の１番目の第１要素からのみ、前記二次誘導電力部分へと伝達され、次に、前記少なくとも二つの第１要素の前記１番目の第１要素、及び、前記少なくとも二つの第１要素の２番目の第１要素から前記二次誘導電力部分へと伝達され、更に次に、前記少なくとも二つの第１要素の前記２番目の第１要素からのみ、前記二次誘導電力部分へと伝達される、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的かつ非限定的な実施形態は、概して、電力カップリングに関し、より詳細には、可動電力カップリングに関する。
【背景】
【０００２】
産業機器は、多くの場合、動作するのに電力を必要とする移動自動制御またはペイロードを有する。典型的には、静止部品から移動部品に電力を供給するサービスループが設けられ、サービスループはｅチェーンまたはその他に複数の導体を有しうる。ワイヤの撓みは信頼性への懸念となり、またワイヤやｅチェーンの相対移動は、望ましくない粒子または汚染を発生させる場合がある。
【摘要】
【０００３】
以降の摘要は、単に例として示されたものである。この摘要は本願の特許請求の範囲を制限するものではない。
【０００４】
１つの態様によれば、装置は、第１のコアと、前記第１のコア上の第１のコイルとを含む第１の誘導部を含む。第２の誘導部は、第２のコアと、前記第２のコア上の第２のコイルとを含む。前記第１のコアはレール延在部を含み、前記レール延在部の少なくとも２つが第１のコアの両端から延在する。前記第２のコアは、前記レール延在部のそれぞれに配置されたシュー部分を含み、前記レール延在部の各々と前記シュー部分のそれぞれとの間に間隙が設けられる。前記第２の誘導部は、前記延在部に沿った経路を前記第１の誘導部に対して移動するように構成される。前記第１の誘導部は、前記第１の誘導部と前記第２の誘導部との間に非接触誘導カップリングをもたらすように、前記第２のコアが前記延在部に沿って前記第１のコアに対して移動する場合を含め、前記第２の誘導部に電流を誘起するように構成される。
【０００５】
別の例示的な態様によれば、方法は、第１のコアと、前記第１のコア上の第１のコイルとを含む第１の誘導部を設けることを含んでもよく、前記第１のコアはレール延在部を含み、前記レール延在部の少なくとも２つが前記第１のコアの両端から延在する。前記方法は、第２のコアと、前記第２のコア上の第２のコイルとを含む第２の誘導部を設けることをさらに含んでもよく、前記第２のコアはシュー部分を含む。前記方法は、前記第１の誘導部に対して前記第２の誘導部を配置することを含んでもよく、前記シュー部分は前記レール延在部のそれぞれに配置され、前記レール延在部の各々と前記シュー部分のそれぞれとの間に間隙が設けられ、結果として、前記第２の誘導部が、前記延在部に沿った経路を前記第１の誘導部に対して移動するように構成される。前記第１の誘導部は、前記第１の誘導部と前記第２の誘導部との間に非接触誘導カップリングをもたらすように、前記第２のコアが前記延在部に沿って前記第１のコアに対して移動する場合を含め、前記第２の誘導部に電流を誘起するように構成されてもよい。
【０００６】
別の例示的な態様によれば、方法は、第１の誘導部と第２の誘導部とを含む非接触誘導カップリングをもたらすことと、前記第２の誘導部が前記第１の誘導部の延在部に沿って移動する間に、前記第１の誘導部に交番磁束を生じさせ、前記交番磁束により前記第２の誘導部に電流を誘起することとを含んでもよい。前記第１の誘導部は、第１のコアと、前記第１のコア上の第１のコイルとを含み、前記第１のコアはレール延在部を含み、前記レール延在部の少なくとも２つが前記第１のコアの両端から延在し、かつ前記第２の誘導部は、第２のコアと、前記第２のコア上の第２のコイルとを含み、前記第２のコアはシュー部分を含み、前記レール延在部の各々と前記シュー部分のそれぞれとの間に間隙が設けられた状態で前記シュー部分が前記レール延在部のそれぞれに配置されるように、かつ前記第２の誘導部が前記延在部に沿った経路を前記第１の誘導部に対して移動するように構成されるように、前記第２の誘導部が前記第１の誘導部に対して配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
前述の態様や他の特徴は以降の記述で説明されるが、次の添付図面を参照している。
【０００８】
【図１】図１は、１つの例示的な実施形態のカップリングのブロック図である。
【０００９】
【図２】図２は、１つの例示的な実施形態のカップリングの等角投影図である。
【００１０】
【図３】図３は、１つの例示的な実施形態のカップリングの等角投影図である。
【００１１】
【図４】図４は、１つの例示的な実施形態のカップリングの等角投影図である。
【００１２】
【図５】図５は、１つの例示的な実施形態のカップリングの端面図である。
【００１３】
【図６Ａ】図６Ａは、カップリングの１つの例示的なコアセットの図である。
【００１４】
【図６Ｂ】図６Ｂは、カップリングの１つの例示的なコアセットの図である。
【００１５】
【図６Ｃ】図６Ｃは、カップリングの１つの例示的なコアセットの図である。
【００１６】
【図６Ｄ】図６Ｄは、カップリングの１つの例示的なコアセットの図である。
【００１７】
【図７】図７は、１つの例示的な実施形態のカップリングの等角投影図である。
【００１８】
【図８】図８は、１つの例示的な実施形態のカップリングの等角投影図である。
【００１９】
【図９】図９は、１つの例示的な実施形態のカップリングの等角投影図である。
【００２０】
【図１０】図１０は、実施形態のカップリングを組み込んだ例示的なロボットの図である。
【００２１】
【図１１】図１１は、実施形態のカップリングを組み込んだ例示的なロボットの図である。
【００２２】
【図１２】図１２は、１つの例示的な実施形態の１次側の等角投影図である。
【００２３】
【図１３】図１３は、１つの例示的な実施形態の２次側の等角投影図である。
【００２４】
【図１４】図１４は、１つの例示的な実施形態のカップリングの図である。
【００２５】
【図１５】図１５は、１つの例示的な実施形態のカップリングの図である。
【００２６】
【図１６】図１６は、１つの例示的な実施形態のカップリングの概略図である。
【００２７】
【図１７】図１７は、１つの例示的な実施形態の１次コアまたは２次コアの等角投影図である。
【００２８】
【図１８】図１８は、１つの例示的な実施形態の端部の等角投影図である。
【実施形態の詳細説明】
【００２９】
図１Ａを参照すると、例示的実施形態の特徴を有する例示的カップリング１０のブロック図が示されている。これらの特徴を、図面に示す例示的実施形態を参照して説明するが、他の様々な実施形態によっても実現可能であることを理解されたい。また、任意の適切なサイズ、形状、または種類の要素や材料を使用可能である。
【００３０】
装置またはカップリング１０は、２つの可動物体間、例えば静止したトラバーサと、装置を利用するロボットとの間の、非接触電力伝送のために設けられる。装置またはカップリング１０は、２０１２年９月１４日に出願された「低変動ロボット（Ｌｏｗ  Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ  Ｒｏｂｏｔ）」という表題の米国特許出願第１３／６１８１１７号明細書に基づいて２０１３年３月２１日に公開された米国特許出願公開第２０１３／００７１２１８号明細書、または２０１５年１月２１日に出願された「基板搬送台（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ）」という表題の米国特許出願第１４／６０１４５５号明細書に開示されている、搬送機構と装置との組み合わせで使用されてもよく、これら明細書の両方はそれら全体が参照により本明細書に組み込まれる。装置またはカップリング１０は、「不等リンク長を有するアームを有するロボット（Ｒｏｂｏｔ  Ｈａｖｉｎｇ  Ａｒｍ  ｗｉｔｈ  Ｕｎｅｑｕａｌ  Ｌｉｎｋ  Ｌｅｎｇｔｈｓ）」という表題の２０１４年７月２４日に公開された米国特許出願公開第２０１４／０２０５４１６号明細書に開示されている、搬送機構と装置との組み合わせで使用されてもよく、この明細書はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。代替的に、任意の好適な装置または用途においてカップリング１０を使用してもよい。
【００３１】
図１を参照すると、１つの例示的な実施形態のカップリング１０のブロック図が示されている。描かれているように、装置またはカップリング１０は、交流電源１２と、１次モジュール１６および２次モジュール１８を備えた電力カップリング１４と、任意選択の整流回路２０とを含んでもよい。交流電力２２が１次側１６に供給され、次いで、１次側１６が、間隙２４を越えて２次側１８に電力を供給し、２次側１８が整流回路２０に交流電力２６を供給する。１次モジュールおよび２次モジュールは、平行移動、回転、またはこれら２つの組み合わせを含め、互いに対して移動できるように構成される。１次側もしくは２次側は、１次コアもしくは２次コアまたは１次レールもしくは２次レールであってもよい。代替的な態様では、任意の好適な組み合わせまたは幾何学的形状を提供してもよい。
【００３２】
ここで図２を参照すると、１つの例示的な実施形態のカップリング５０の等角投影図が示されている。１次モジュール５２は、１次コアまたはレール５４と、１次巻線またはコイル５６とからなっていてもよく、この１次モジュール５２は、例えば交流電源１２により１次巻線５６を通して供給される交流電流が１次コアまたはレール５４に交番磁束を生じさせるように構成されてもよい。１次コアまたはレール５４は、１次モジュール５２と２次モジュール６２との相対運動の方向に沿った延在部５８を特徴としてもよい。２次モジュール６２は、２次コアまたはレール６４と、２次コアまたはレール６４における交番磁束が２次巻線６６に電圧を誘起するように構成された２次巻線またはコイル６６とからなっていてもよい。２次コアまたはレール６４は、２次コアまたはレール６４が１次コアまたはレール５４の延在部５８に沿って２次モジュールの一部として移動しうるように、かつ磁束が１次コアまたはレール５２の延在部５８と２次コアまたはレール６２との間の空隙７０を横切って１次コアまたはレールの延在部とシュー部分における２次コアまたはレールとの間を通過しうるように配設されてもよい。２次巻線６６の出力を交流電源として直接使用してもよく、または直流電力が必要とされる場合に、２次巻線６６が、図１に図示するように直流電源２８としての機能を果たしうる、整流回路２０に給電してもよい。１次巻線５６および２次巻線６６は、２次巻線６６の出力電圧の振幅が交流電源１２により供給される電圧の振幅と実質的に等しくなるように、巻数が実質的に同じであることを特徴としてもよい。２次巻線６６の巻数は、より高い出力電圧が必要とされる場合には１次巻線５６の巻数よりも多くてもよい。逆に、２次巻線６６の巻数は、より低い出力電圧が必要とされる場合には１次巻線５６の巻数よりも少なくてもよい。１次コア５４および２次コア６４は、図２に概略的に描かれているようなＣ字状、図３に図示するようなＥ字状であってもよく、または１次モジュール５２と２次モジュール６２との間の誘導カップリングを可能にする任意の好適な形状を特徴とすることができる。１次コア５４の延在部５８は、図２および図３の例と同様に、１次モジュール５２と２次モジュール６２との間での直線運動を支持するために直線状であってもよく、または曲線運動もしくは回転運動を支持するために曲線状であってもよい。回転運動のための配置の例示的構成が図４および図５に例として示されている。空隙７０を形成する１次コア５４の延在部５８および２次コア６４の部分を、図６の例に描かれているように、空隙７０にわたる磁気抵抗を最小限に抑えるような形状としてもよい。１次コア５４、延在部５８、および２次コア６４は、軟磁性材料、例えば、珪素鋼、軟磁性複合材料、磁束を導くのに好適な別の材料、またはそのような材料の組み合わせから作製されてもよい。積層構造が用いられてもよい。ここでは、１次側および２次側を巻線がコイルである誘導部と見なしてもよい。
【００３３】
ここで図３を参照すると、１つの例示的な実施形態のカップリング１００の等角投影図が示されている。また図５を参照すると、１つの例示的な実施形態のカップリング１００の端面図が示されている。Ｅ字状の１次側１０２と、Ｅ字状の２次側１０４と、Ｅ字状の１次コア１０６と、Ｅ字状の２次コア１０８とを有するカップリング１００が示されている。延在部１１０は、Ｅ字状の１次コア１０６の３つの部分から延在する。１次巻線１１４はＥ字状の１次コア１０６の中央脚に存在し、２次巻線１１６はＥ字状の２次コア１０８の中央脚に存在し、磁束が、中央脚を通して、各ループが外側脚に対応する２つのループの周りに導かれる。２次側１０４は、運動軸１１２に沿って１次側１０２に対して移動し、交番磁束が、間隙１１８を横切って１次巻線１１４から２次巻線１１６に電力を伝送する。
【００３４】
ここで図４を参照すると、回転電力カップリングを含む１つの例示的な実施形態のカップリング１５０の等角投影図が示されている。カップリング１５０は、円形状の１次側１５２と、円形の１次側１５２の中心に位置する軸を中心に回転１６２する２次側１５４とを有する。１次コア１５６および２次コア１５８は、それらの間で間隙を横切るように交番磁束を通過させる。拡径部１６０は丸面を備え、これが、コア１５８が運動軸を中心に回転１６２するときにＣ字状のコア１５８との境界となり、間隙１６８を維持する。ここでは、１次巻線１６４は、コア１５６、１５８を通じてかつ非接触間隙１６８を横切るように２次巻線１６６に交番磁束を発生させる。
【００３５】
ここで図６Ａ〜図６Ｄを参照すると、カップリングの例示的なコアセットの図が示されている。これらの図には、代替の幾何学的形状、例えば、非接触間隙を横切るように磁束を通過させるシュー部分が示されている。図６Ａ〜図６Ｄは例示的な非限定的幾何学的形状を示しており、代替的な態様では、直線運動、回転運動、または任意の好適な相対運動のために維持される間隙を横切るように磁束を通過させるために、任意の好適な幾何学的形状を使用してもよい。例として、図６Ａでは、コア２０２、２０４は、間隙２１０を挟んで拡幅平面２０６および平面２０８をそれぞれ有しうる。さらなる例として、図６Ｂでは、コア２２２、２２４は、間隙２３０を挟んで拡幅面２２６および対応する拡幅面２２８をそれぞれ有しうる。さらなる例として、図６Ｃでは、コア２４２、２４４は、間隙２５０を挟んでＶ字状面２４６および対応する面２４８をそれぞれ有しうる。さらなる例として、図６Ｄでは、コア２６２、２６４は、間隙２７０を挟んで鍵形状面２６６および対応する面２６８をそれぞれ有しうる。代替的な態様では、直線運動、回転運動、または任意の好適な相対運動のために維持される間隙を横切るように磁束を通過させるために、任意の好適な幾何学的形状を使用してもよい。
【００３６】
ここで図７を参照すると、１つの例示的な実施形態のカップリング３００の等角投影図が示されている。カップリング３００は、単一の１次モジュール３０２と、間隙３１０、３１２を挟んで単一の１次モジュール３０２と相互作用しうる複数の２次モジュール３０４、３０６とを有しうる。ここでは、第１の２次モジュール３０４および第２の２次モジュール３０６は、図７に図示するように、独立した移動軸３１４、３１６上で独立に移動してもよい。また図８を参照すると、１つの例示的な実施形態のカップリング３５０の等角投影図が示されている。ここでは、カップリング３５０は、図８に示すように、２次運動軸３６２に対して相対移動する２次側３６０と共に、単一の１次モジュール３５８において用いられうる複数の１次巻線３５２、３５４、３５６を使用してもよい。また図９を参照すると、１つの例示的な実施形態のカップリング４００の等角投影図が示されている。ここでは、カップリング４００は、図９に描かれているように、２次側４１０の可動域４０８にわたって延在するように用いられうる複数の１次モジュール４０２、４０４、４０６を有しうる。複数の１次コイルや１次モジュールが使用される場合、これら１次コイルや１次モジュールは、交流電源から常に電力供給されてもよく、または２次モジュールの位置に基づいてスイッチのオン／オフが切り替えられてもよい。
【００３７】
例えば、２つのモジュールが異なる環境に配置される場合には、１次モジュールと２次モジュールとの間に分離隔壁を用いてもよい。例えば、１次モジュールが大気環境にあり、２次モジュールが真空環境に存在する場合に、分離隔壁が大気環境と真空環境とを隔離してもよい。分離隔壁は、導電性であっても非導電性であってもよく、開示される任意の実施形態に記載されているように、交番磁束が１次側と２次側との間を通過することを可能にする好適な材料で作製されてもよい。説明したカップリングはまた、相対移動を伴う任意の好適な用途において、信号やデータ、または電力、信号、およびデータの任意の組み合わせを伝送するために用いられてもよい。また図１０を参照すると、例として、実施形態のカップリング５０６を組み込んだ例示的なロボット５００の図が示されている。図１０は、ロボット５００を概略的に描いている。ロボット５００は、シャトル５０４上に関節アーム５０２を備えるロボット駆動部を備え、電力カップリング５０６を用いて、シャトルの静止部分５０８からシャトルの移動部分５１０およびロボットに電力を伝送する。シャトルの静止部分５０８とシャトルの移動部分５１０との間に間隙を形成してもよい。ここで、空気または他の媒体を、あるいは任意の好適なガス、液体、真空もしくはその他に対する物理的分離隔壁を横切るように、前述の交番磁束を通過させる。また図１１を参照すると、さらなる例として、実施形態のカップリング５５２を組み込んだ例示的なロボット５５０の図が示されている。図１１は、ロボット５５０を概略的に示している。ロボットの静止部分５５４からロボットの移動アーム５５６に電力を伝送するために、ここでは回転構成の電力カップリング５５２が用いられうる。ここで、ロボットの静止部分５５４とロボットの回転部分５５６との間に間隙を形成してもよい。ここで、空気または他の媒体を横切るように、あるいは任意の好適なガス、液体、真空もしくはその他に対する物理的分離隔壁を通して、前述の交番磁束を通過させる。代替的な態様では、相対運動を伴う任意の好適な用途が提供されてもよい。
【００３８】
説明したように、電力カップリングは、静止体から１つもしくは複数の別の静止体、または１つもしくは複数の移動体、または１つもしくは複数の間欠移動体に電力を伝達する。ここでは、電力伝達は、静止体の巻線と移動体の巻線との間の強いまたは弱い電磁カップリングによるものであってもよい。ここでは、１つもしくは複数の静止体、または１つもしくは複数の移動体、または１つもしくは複数の間欠移動体は、１次側（複数可）や２次側（複数可）の任意の好適な組み合わせであってもよい。
【００３９】
ここで図１２を参照すると、１つの例示的な実施形態の１次側６００の等角投影図が示されている。ここでは、静止体または１次側６００には、面６１０、６１２を有する磁性集束器または１次コア６０４が配置される。１次コア６０４は、軟鉄コア、軟磁性複合材料、または積層コアなどであるが、これらに限定されず、銅などの良導電体の単巻回または多巻回巻線６０２を備える。これらの巻線６０２は、可変電流源または可変電圧源によって励磁され、励磁が正弦波である状況では、略正弦波の磁束が発生しうる。個々の磁束発生器は１次側６００と称される。１次側の配列を使用して、移動体の経路に変化する磁束を発生させることができる。１次側の巻線６０２は、例えば、相互接続部もしくは終端６０６、６０８を介して、並列に、直列に、または個別に、励磁装置に電気的に接続されてもよく、各構成にはそれぞれ利点と欠点が伴う。代替的な態様において、巻線は、１次コア６０４の全長にわたって延在することができる。また図１３を参照すると、１つの例示的な実施形態の２次側６５０の等角投影図が示されている。１つまたは複数の移動体にも、面６６０、６５８を有する磁性集束器または２次コア６５４が配置される。面６６０、６５８は、例えば、間隙を挟んで面６１０、６１２との境界となる。２次コア６５４は、軟鉄コア、軟磁性複合材料、または積層コアなどであるが、これらに限定されず、終端６５６を備えた銅などの良導電体の単巻回または多巻回巻線６５２を備える。２次側６５０と呼ばれる、移動体上のこうした配置は、１次側（複数可）６００から発生した磁束の一部を捕捉する役割を果たす。単一の電力伝達機構には単数または複数の２次側が存在しうる。電磁誘導の法則に従って、この機構は２次巻線に時変電圧を発生させ、２次側から電力を引き出すことができる。例として、巻線は、２次コアの全長にわたって延在してもよい。また図１４を参照すると、複数の１次側６００および２次側６５０を有する１つの例示的な実施形態のカップリングの図が示されている。ここでは、１次側６００は直列に配線されてもよく、２次側６５０は、コアに誘起された交番磁束により電力を引き出す。また図１５を参照すると、１次側６００および２次側６５０を有する１つの例示的な実施形態のカップリングの図が示されている。ここでは、１次側６００は、１次コア６０４と、終端６０６、６０８を備えた巻線６０２とを有し、巻線６０２が、コア６０４に磁束を誘起する交流電流を有する。磁束経路７１０は、間隙７１２を横切り、１次コア６０４および２次コア６５４を通じて確立され、２次側６５０は、コア６５４に誘起された交番磁束７１０により２次巻線６５６を介して電力を引き出す。ここでは、２次コア６５６は、損失を低減するために横断方向積層体７１４を有しうる。代替的に、任意の好適なコアを使用してもよい。２次コイルの電圧は、経時的に変化し、例えば、事実上ほぼ正弦波である。直流電圧が必要である場合に、直流電圧に変換するために、電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：ＦＥＴ）に基づく全波整流器回路または任意の好適な回路を使用してもよい。１次コア６０４で生成された磁束を２次コア６５４と鎖交させる必要性と、コア材料の鉄損を���小限に抑えるという対立する必要性とを考慮して、図１５に示すように横断方向積層体７１４を使用してコアを製造することが好適である。積層体は、磁束流に直交する平面内に生じる渦電流ループを最小限に抑えつつ、磁束が空隙を通って１次側と２次側との間を進むことを可能にする。
【００４０】
ここで図１６を参照すると、１つの例示的な実施形態のカップリング８００の概略図が示されている。カップリング８００は、１次側８１０および２次側８１２と組み合わせて補償コンデンサ（複数可）８２２を使用する駆動回路を備える。電源８１４は、１次巻線８２８の両端間の並列補償コンデンサ（複数可）８２２への電圧８１６および電流８２０を含む供給測定８１８を行わせる。１次巻線８２８の両端間の電流８２４および電圧８２６の範囲測定が行われてもよい。１次巻線８２８は１次コア８３２と組み合わせて設けられ、２次コア８３４に磁束をおよび２次巻線８３０に電流を誘起する。２次巻線８３０により負荷８４２に供給される電圧８３６および電流８４０の２次範囲測定８３８が行われてもよい。ここでは、電力カップリングを、主な磁束経路上にある、運動のために必要な空隙に起因し、漏れ磁束につながる磁気抵抗と、相互インダクタンスに対する巻線の自己インダクタンスとを伴う、２つ以上の巻線を備えた電磁力カップリングであると考えるか、またはそのようなものとして分析してもよい。これらの自己インダクタンスを補償するために、コンデンサ、例えばコンデンサ（複数可８２２）を、１次巻線や２次巻線に電気的に並列または直列に追加してもよい。コンデンサ８２２を追加する目的は、巻線の自己インダクタンスの無効電力需要を満たし、これにより、電源または２次側で見られる無効電力需要を低下させることであってもよい。代替的な態様では、より多数または少数のコンデンサ（複数可）を設けてもよい。
【００４１】
ここで図１７を参照すると、１つの例示的な実施形態の１次または２次コア９００の等角投影図が示されている。また図１８を参照すると、１つの例示的な実施形態の端部９０６、例えば等方性端部９０６の等角投影図が示されている。１次側または２次側９００は、積層コア９０２と、巻線９０４と、積層コア９０２の平坦な界面９２０において積層コア９０２との境界を有する等方性端部９０６とを有する。等方性端部９０６は、界面９２０に対応する同様の平坦な界面９１６を有し、巻端部分９０８と、積層コア９０２の間隙面に対応する面９１０、９１２とをさらに有する。巻線９０４の巻端部の下に生じる隙間に磁束集束充填材９０６を導入することにより、電力カップリングの性能を改善してもよい。幾何学的形状を考慮して、この充填材を、積層体ではなく、むしろ軟磁性複合材料、または同様の材料で作製することができる。例として、かかる端部片の１つの可能な構造が図１８に示されている。
【００４２】
１つの例示的な態様によれば、第１のコアと、前記第１のコア上の第１のコイルとを含む第１の誘導部を含む装置が提供される。第２の誘導部は、第２のコアと、前記第２のコア上の第２のコイルとを含む。前記第１のコアはレール延在部を含み、前記レール延在部の少なくとも２つが前記第１のコアの両端から延在し、かつ前記第２のコアは前記レール延在部のそれぞれに配置されたシュー部分を含み、前記レール延在部の各々と前記シュー部分のそれぞれとの間に間隙が設けられる。前記第２の誘導部は、前記延在部に沿った経路を前記第１の誘導部に対して移動するように構成され、前記第１の誘導部は、前記第１の誘導部と前記第２の誘導部との間に非接触誘導カップリングをもたらすように、前記第２のコアが前記延在部に沿って前記第１のコアに対して移動する場合を含め、前記第２の誘導部に電流を誘起するように構成される。
【００４３】
前記装置において、前記延在部は、互いに実質的に平行なレールを含んでもよい。前記装置において、前記延在部は、実質的に直線状のレールを含んでもよい。前記装置において、前記延在部は、曲線状のレールを含んでもよい。前記装置において、前記延在部は、前記第１のコイルを有する中央部分に前記曲線状のレールを接続する接続部分を含んでもよい。前記装置において、前記曲線状のレール各々は円形をなしてもよい。前記装置において、前記延在部は、３つ以上の延在部を含んでもよい。前記装置において、少なくとも２つの第２の誘導部は、前記第１の誘導部上に移動可能に配置されてもよい。前記装置において、前記第１の誘導部は、２つ以上の第１のコイルを含み、前記第１のコアの各々が前記第１のコアの別個の中央部上に配置される。前記装置において、前記第１の誘導部は、互いに直列に配置された２つ以上の第１の誘導部を含む。前記装置において、前記第２の誘導部は可動アームを有するロボットに接続され、前記延在部上での前記第１の誘導部に対する前記第２の誘導部の移動が、前記経路に沿って前記ロボットを移動させるように構成される。前記装置において、前記第１の誘導部および前記第２の誘導部は、互いに相対移動可能であるロボットの異なる部品に接続されてもよく、前記部品の少なくとも１つはロボットアームのリンクである。前記装置において、前記第１のコアや前記第２のコアは、略Ｃ字形状の中央部を有する。前記装置において、前記第１のコアや前記第２のコアは、略Ｅ字形状の中央部を有する。別の例示的な態様によれば、方法は、第１のコアと、前記第１のコア上の第１のコイルとを含む第１の誘導部を設けることを含んでもよく、前記第１のコアはレール延在部を含み、前記レール延在部の少なくとも２つが前記第１のコアの両端から延在する。前記方法は、第２のコアと、前記第２のコア上の第２のコイルとを含む第２の誘導部を設けることと、前記第１の誘導部に対して前記第２の誘導部を配置することとを含んでもよい。前記第２のコアはシュー部分を含み、前記シュー部分は前記レール延在部のそれぞれに配置され、前記レール延在部の各々と前記シュー部分のそれぞれとの間に間隙が設けられ、結果として、前記第２の誘導部が前記延在部に沿った経路を前記第１の誘導部に対して移動するように構成される。前記第１の誘導部は、前記第１の誘導部と前記第２の誘導部との間に非接触誘導カップリングをもたらすように、前記第２のコアが前記延在部に沿って前記第１のコアに対して移動する場合を含め、前記第２の誘導部に電流を誘起するように構成されてもよい。
【００４４】
例示的な方法は、前記延在部が、互いに実質的に平行な実質的に直線状のレールを含むことをさらに含んでもよい。例示的な方法は、前記延在部が曲線状のレールを含むことをさらに含んでもよい。例示的な方法は、前記延在部が３つ以上の延在部を含むことをさらに含んでもよい。例示的な方法は、前記第１の誘導部を設けることが、少なくとも２つの第２の誘導部を前記第１の誘導部上に移動可能に配置することを含んでもよい。別の例示的な態様によれば、方法は、第１の誘導部と第２の誘導部とを含む非接触誘導カップリングをもたらすことと、前記第２の誘導部が前記第１の誘導部の延在部に沿って移動する間に、前記第１の誘導部に交番磁束を生じさせ、前記交番磁束により前記第２の誘導部に電流を誘起することとを含んでもよい。前記第１の誘導部は、第１のコアと、前記第１のコア上の第１のコイルとを含み、前記第１のコアはレール延在部を含み、前記レール延在部の少なくとも２つが前記第１のコアの両端から延在し、かつ前記第２の誘導部は、第２のコアと、前記第２のコア上の第２のコイルとを含み、前記第２のコアはシュー部分を含み、前記レール延在部の各々と前記シュー部分のそれぞれとの間に間隙が設けられた状態で前記シュー部分が前記レール延在部のそれぞれに配置されるように、かつ前記第２の誘導部が前記延在部に沿った経路を前記第１の誘導部に対して移動するように構成されるように、前記第２の誘導部が前記第１の誘導部に対して配置される。
【００４５】
コイルの励磁を制御し、ひいては、レール／延在部の移動を制御するために、例えば、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのメモリと、コードを有するコンピュータソフトウェアとを含む、制御器を使用してもよい。
【００４６】
なお、前述した説明は単なる例に過ぎないことにも注意されたい。種々の変形および修正を当業者が考えることができる。例えば、特許請求の範囲にある種々の従属請求項に記載の特徴は、任意の適切な組合せで互いに組合せ可能である。加えて、前述した様々な実施形態からの特徴を選択的に組み合わせて新たな実施形態とすることも可能である。したがって本願は、添付の特許請求の範囲に含まれる変更や修正、変形等のすべての事項を包含するものである。
【００４７】
本願の親出願の出願当初の特許請求の範囲に特定された、好適な実施形態は次の通りである。
［１］第１のコアと、前記第１のコア上の第１のコイルとを含む第１の誘導部と、
第２のコアと、前記第２のコア上の第２のコイルとを含む第２の誘導部と、
を含む装置であって、
前記第１のコアはレール延在部を含み、前記レール延在部の少なくとも２つが前記第１のコアの両端から延在し、
前記第２のコアは、前記レール延在部のそれぞれに配置されたシュー部分を含み、前記レール延在部の各々と前記シュー部分のそれぞれとの間に間隙が設けられ、
前記第２の誘導部は、前記延在部に沿った経路を前記第１の誘導部に対して移動するように構成され、
前記第１の誘導部は、前記第１の誘導部と前記第２の誘導部との間に非接触誘導カップリングをもたらすように、前記第２のコアが前記延在部に沿って前記第１のコアに対して移動する場合を含め、前記第２の誘導部に電流を誘起するように構成される、装置。
［２］前記延在部は、互いに実質的に平行なレールを含む、［１］に記載の装置。
［３］前記延在部は、実質的に直線状のレールを含む、［１］または［２］に記載の装置。
［４］前記延在部は、曲線状のレールを含む、［１］または［２］に記載の装置。
［５］前記延在部は、前記第１のコイルを有する中央部分に前記曲線状のレールを接続する接続部分を含む、［４］に記載の装置。
［６］前記曲線状のレール各々は円形をなす、［４］に記載の方法。
［７］前記延在部は３つ以上の延在部を含む、［１］から［６］のいずれかに記載の装置。
［８］前記装置は、前記第１の誘導部上に移動可能に配置された少なくとも２つの第２の誘導部を含む、［１］から［７］のいずれかに記載の装置。
［９］前記第１の誘導部は２つ以上の第１のコイルを含み、前記第１のコアの各々は前記第１のコアの別個の中央部上に配置される、［１］から［８］のいずれかに記載の装置。
［１０］前記第１の誘導部は、互いに直列に配置された２つ以上の第１の誘導部を含む、［１］から［９］のいずれかに記載の装置。
［１１］前記第２の誘導部は、可動アームを有するロボットに接続され、前記延在部上での前記第１の誘導部に対する前記第２の誘導部の移動は、前記経路に沿って前記ロボットを移動させるように構成される、［１］から［１０］のいずれかに記載の装置。
［１２］前記第１の誘導部および前記第２の誘導部は、互いに相対移動可能であるロボットの異なる部品に接続され、前記部品の少なくとも１つはロボットアームのリンクである、［１］から［１１］のいずれかに記載の装置。
［１３］前記第１のコアと前記第２のコアのうちの少なくとも一方は、略Ｃ字形状の中央部を有する、［１］から［１２］のいずれかに記載の装置。
［１４］前記第１のコアと前記第２のコアのうちの少なくとも一方は、略Ｅ字形状の中央部を有する、［１］から［１３］のいずれかに記載の装置。
［１５］第１のコアと、前記第１のコア上の第１のコイルとを含む第１の誘導部を設けることと、
第２のコアと、前記第２のコア上の第２のコイルとを含む第２の誘導部を設けることと、
前記第１の誘導部に対して前記第２の誘導部を配置することと、
を含む方法であって、
前記第１のコアはレール延在部を含み、前記レール延在部の少なくとも２つが第１のコアの両端から延在し、
前記第２のコアはシュー部分を含み、
前記シュー部分は前記レール延在部のそれぞれに配置され、前記レール延在部の各々と前記シュー部分のそれぞれとの間に間隙が設けられ、結果として、前記第２の誘導部が、前記延在部に沿った経路を前記第１の誘導部に対して移動するように構成され、
前記第１の誘導部は、前記第１の誘導部と前記第２の誘導部との間に非接触誘導カップリングをもたらすように、前記第２のコアが前記延在部に沿って前記第１のコアに対して移動する場合を含め、前記第２の誘導部に電流を誘起するように構成される、
方法。
［１６］前記延在部は、互いに実質的に平行な実質的に直線状のレールを含む、［１５］に記載の方法。
［１７］前記延在部は、曲線状のレールを含む、［１５］に記載の方法。
［１８］前記延在部は３つ以上の延在部を含む、［１５］から［１７］のいずれかに記載の装置。
［１９］前記第１の誘導部を設けることは、少なくとも２つの第２の誘導部を前記第１の誘導部上に移動可能に配置することを含む、［１５］から［１８］のいずれかに記載の方法。
［２０］第１の誘導部と第２の誘導部とを含む非接触誘導カップリングをもたらすことと、
前記第２の誘導部が前記第１の誘導部の延在部に沿って移動する間に、前記第１の誘導部に交番磁束を生じさせ、前記交番磁束により前記第２の誘導部に電流を誘起することと、
を含む方法であって、
前記第１の誘導部は、第１のコアと、前記第１のコア上の第１のコイルとを含み、前記第１のコアはレール延在部を含み、前記レール延在部の少なくとも２つが前記第１のコアの両端から延在し、かつ前記第２の誘導部は、第２のコアと、前記第２のコア上の第２のコイルとを含み、前記第２のコアはシュー部分を含み、前記レール延在部の各々と前記シュー部分のそれぞれとの間に間隙が設けられた状態で前記シュー部分が前記レール延在部のそれぞれに配置されるように、かつ前記第２の誘導部が前記延在部に沿った経路を前記第１の誘導部に対して移動するように構成されるように、前記第２の誘導部が前記第１の誘導部に対して配置される、方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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