(57)【要約】【課題】施工性の向上が可能な給電装置を提供する。【解決手段】導電材料からなり高周波電源に接続されて高周波電流が長さ方向に流される誘導線１と、磁性体からなり誘導線１を囲む環形状の一部が欠けた形状であって移動体に対して固定され誘導線１に対し誘導線１の長さ方向に変位可能なコア２と、コア２に巻回されるとともに移動体上の負荷に電気的に接続されたコイル３とを備える。コア２は誘導線１を囲む環形状の一部が欠けた形状となっている。磁性体からなり誘導線１を囲む環形状の磁路をコア２とともに構成する磁路連結体４が、コア２の環形状の欠けた部位を補う形で、誘導線１と共通の合成樹脂成型品にインサート成型されることにより誘導線１に一体化されている。施工時に磁路連結体４と誘導線１との位置関係を調整する必要がないことにより、施工工程が減少し、施工性の向上が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体上の負荷に対し電磁誘導により非接触で給電する給電装置であって、
導電材料からなり高周波電源に接続されて高周波電流が長さ方向に流される誘導線と、
磁性体からなり誘導線を長さ方向に交差する方向の両側から挟む腕部と腕部間を互いに連結する連結部とを有して移動体に対して固定され誘導線に対し誘導線の長さ方向に変位可能なコアと、
コアに巻回されるとともに移動体上の負荷に電気的に接続されるコイルと、
磁性体からなり、コアの腕部間に位置してコアの連結部との間に誘導線を挟み、コアとともに誘導線を囲む環形状の磁路を構成する磁路連結体と、
磁性と導電性とのいずれも有さない材料からなり少なくとも誘導線と磁路連結体との間に介在して誘導線と磁路連結体とにそれぞれ固定された保持体とを備えることを特徴とする給電装置。
【請求項２】
コアと磁路連結体とで囲まれる範囲の中央部に誘導線が位置することを特徴とする請求項１記載の給電装置。
【請求項３】
長さ方向が互いに平行であってコアの腕部によって挟まれる方向に交差する方向に並べて配置され互いに逆向きの電流が流される２本の誘導線を備え、
磁路連結体として、誘導線間に配置されコアの連結部に近い側の一方の誘導線を囲む環形状の第１の磁路をコアの各腕部と連結部とともに構成する第１の磁路連結体と、各誘導線をそれぞれコアの連結部との間に挟む位置に配置されコアの連結部から離れた側の一方の誘導線を囲む環形状の第２の磁路をコアの各腕部と第１の磁路連結体とともに構成する第２の磁路連結体とを備え、
コアには、第１の磁路が貫通する第１のコイルと第２の磁路が貫通する第２のコイルとが少なくとも１個ずつ巻回されていることを特徴とする請求項１記載の給電装置。
【請求項４】
磁路連結体は、厚さ方向に積層された複数枚の鋼板で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、移動体上の負荷に対し電磁誘導により非接触で給電する給電装置が提供されている。
【０００３】
この種の給電装置によれば、電源に接続された固定接点と負荷に接続されて固定接点上を摺動する可動接点とを介して電源から負荷への給電を行う場合と違って、固定接点からの漏電や接点間の接触不良や接点粉の発生などがないという利点がある。
【０００４】
この種の給電装置として、例えば図６及び図７に示すものがある。この給電装置は、導電材料からなり中空に支持され高周波電源ＡＣに接続されて高周波電流が長さ方向に流される誘導線１と、磁性体からなり誘導線１を長さ方向に交差する方向の両側から挟む腕部２１と腕部２１間を互いに連結する連結部２２とを有して移動体（図示せず）に対して固定され誘導線１に対し誘導線１の長さ方向に変位可能なコア２と、コア２に巻回されるとともに移動体上の負荷Ｚに電気的に接続されたコイル３（図７では省略）とを備える。すなわち、誘導線１に高周波電流（例えば１０ｋＨｚ）が流されると、コア２に環状の磁束が発生し、この磁束によってコイル３に誘導された電流が負荷Ｚに供給されるのである。
【０００５】
ここで、移動体は、例えば誘導線１に沿って設けられたレール（図示せず）に取り付けられることにより、図７に矢印Ａ１で示すように誘導線１に対して誘導線１の長さ方向に変位可能なものである。また、負荷Ｚは、例えば、移動体が上記のレール上を移動するための駆動力を生じさせるモーター（図示せず）と、コイル３に誘導された電流からモーターの動作のための電力を生成する電力変換回路（図示せず）とで構成される。
【０００６】
上記従来例では、誘導線１を導入するためにコア２は環形状の一部が欠けた形状となっている。このため、磁束の漏れが大きくなり、効率が低くなっていた。
【０００７】
そこで、使用状態での上下方向を図６における上下方向とは逆転させるとともに、コア２の腕部２１間であって連結部２２との間に誘導線１を挟む位置に、誘導線１を囲む環形状の磁路をコア２とともに構成する磁路連結体を設け、磁路連結体上に誘導線１を載置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように磁路連結体を設ければ、磁束の漏れが低減されることにより効率が向上する。
【特許文献１】特許第３７８９５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、電力伝送の効率は磁路連結体と誘導線１との位置関係によって変化するため、効率の確保のためには上記の位置関係を一定とする必要があるが、誘導線１と磁路連結体とを個別に施工した場合、上記の位置関係の調整に手間がかかり、施工工程が多くかかるために、施工性が低かった。
【０００９】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、施工性の向上が可能な給電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、移動体上の負荷に対し電磁誘導により非接触で給電する給電装置であって、導電材料からなり高周波電源に接続されて高周波電流が長さ方向に流される誘導線と、磁性体からなり誘導線を長さ方向に交差する方向の両側から挟む腕部と腕部間を互いに連結する連結部とを有して移動体に対して固定され誘導線に対し誘導線の長さ方向に変位可能なコアと、コアに巻回されるとともに移動体上の負荷に電気的に接続されるコイルと、磁性体からなり、コアの腕部間に位置してコアの連結部との間に誘導線を挟み、コアとともに誘導線を囲む環形状の磁路を構成する磁路連結体と、磁性と導電性とのいずれも有さない材料からなり少なくとも誘導線と磁路連結体との間に介在して誘導線と磁路連結体とにそれぞれ固定された保持体とを備える。
【００１１】
この発明によれば、磁路連結体が保持体を介して誘導線に一体化されているので、磁路連結体と誘導線とが別途に施工される場合に比べ、施工時に誘導線と磁路連結体との位置関係を調整する必要がないことにより、施工工程が減少して施工性の向上が可能となり、また、電力伝送の効率のばらつきも低減される。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、コアと磁路連結体とで囲まれる範囲の中央部に誘導線が位置することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、中央部から外れた位置に誘導線を配置する場合に比べてさらに効率が向上する。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、長さ方向が互いに平行であってコアの腕部によって挟まれる方向に交差する方向に並べて配置され互いに逆向きの電流が流される２本の誘導線を備え、磁路連結体として、誘導線間に配置されコアの連結部に近い側の一方の誘導線を囲む環形状の第１の磁路をコアの各腕部と連結部とともに構成する第１の磁路連結体と、各誘導線をそれぞれコアの連結部との間に挟む位置に配置されコアの連結部から離れた側の一方の誘導線を囲む環形状の第２の磁路をコアの各腕部と第１の磁路連結体とともに構成する第２の磁路連結体とを備え、コアには、第１の磁路が貫通する第１のコイルと第２の磁路が貫通する第２のコイルとが少なくとも１個ずつ巻回されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、誘導線と磁路連結体とを１個ずつ用いる場合に比べ、負荷に供給可能な電力が増加する。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、磁路連結体は、厚さ方向に積層された複数枚の鋼板で構成されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、磁路連結体を全体にわたって一体成型する場合に比べ、磁路連結体の変形が容易となる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、磁路連結体が保持体を介して誘導線に一体化されているので、磁路連結体と誘導線とが別途に施工される場合に比べ、施工時に誘導線と磁路連結体との位置関係を調整する必要がないことにより、施工工程が減少して施工性の向上が可能となり、また、電力伝送の効率のばらつきも低減される。
【００１９】
請求項２の発明によれば、コアと磁路連結体とで囲まれる範囲の中央部に誘導線が位置するので、中央部から外れた位置に誘導線を配置する場合に比べてさらに効率が向上する。
【００２０】
請求項３の発明によれば、長さ方向が互いに平行であってコアの腕部によって挟まれる方向に交差する方向に並べて配置され互いに逆向きの電流が流される２本の誘導線を備え、磁路連結体として、誘導線間に配置されコアの連結部に近い側の一方の誘導線を囲む環形状の第１の磁路をコアの各腕部と連結部とともに構成する第１の磁路連結体と、各誘導線をそれぞれコアの連結部との間に挟む位置に配置されコアの連結部から離れた側の一方の誘導線を囲む環形状の第２の磁路をコアの各腕部と第１の磁路連結体とともに構成する第２の磁路連結体とを備え、コアには、第１の磁路が貫通する第１のコイルと第２の磁路が貫通する第２のコイルとが少なくとも１個ずつ巻回されているので、誘導線と磁路連結体とを１個ずつ用いる場合に比べ、負荷に供給可能な電力が増加する。
【００２１】
請求項４の発明によれば、磁路連結体が、厚さ方向に積層された複数枚の鋼板で構成されていることにより、磁路連結体を全体にわたって一体成型する場合に比べ、磁路連結体の変形が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
本実施形態の基本構成は図６及び図７に示した従来例と共通であるので、異なる部分についてのみ説明する。
【００２４】
本実施形態は、図１に示すように、磁路連結体４が誘導線１とともにインサート成型された合成樹脂成型品からなる固定側ブロック５を備えることを特徴とする。磁路連結体４は、コア２の腕部２１の先端部（図１における上端部）間であってコア２の連結部２２との間に誘導線１を挟む位置において誘導線１に対して固定されており、矢印で示すように誘導線１を囲む環形状の磁路をコア２とともに構成する。誘導線１と磁路連結体４とは磁性と導電性とのいずれも有さない合成樹脂が間に介在することにより離間している。すなわち、固定側ブロック５の合成樹脂の部分が、請求項における保持体である。また、上記磁路によって囲まれる範囲の中央部に誘導線１が位置するように、コア２の誘導線１に対する変位であって誘導線１の長さ方向に直交する方向への変位を禁止する変位制限手段（図示せず）が設けられている。変位制限手段は、例えば、誘導線１の長さ方向に直交する断面において固定側ブロック５を略囲む形状であって固定側ブロック５に対し誘導線１の長さ方向に変位自在に支持された被支持部と、コア２に対して固定された支持部とを有する連結部材（図示せず）によって実現することができる。磁路連結体４は、図２に示すように、それぞれ厚さ方向の一方の面を誘導線１に向けた複数枚の鋼板４１が厚さ方向に積層されたものからなる。これにより、磁路連結体４を全体にわたって一体成型する場合に比べ、磁路連結体４の変形（特に、鋼板４１の厚さ方向への曲げ加工）が容易となっている。
【００２５】
上記構成によれば、磁路連結体４が固定側ブロック５において誘導線１とともにインサート成型されることにより誘導線１に一体化されているので、誘導線１の施工と同時に、磁路連結体４の施工が達成される。従って、磁路連結体４と誘導線１とが別途に施工される場合に比べ、施工時に磁路連結体４と誘導線１との位置関係を調整する必要がないから、施工工程が減少し、施工性の向上が可能となる。また、電力伝送の効率のばらつきの要因の一つである、磁路連結体４と誘導線１との位置関係のばらつきが低減されることにより、電力伝送の効率のばらつきが低減される。
【００２６】
また、磁路連結体４は非磁性体である合成樹脂を介して誘導線１に対して離間して固定されているので、誘導線１を磁路連結体４に接触させる場合に比べ、磁路連結体４とコア２とに囲まれる範囲の中央により近い位置に磁路連結体４が位置することにより、効率が向上する。さらに、上記磁路によって囲まれる範囲の中央部に誘導線１が配置されていることにより、図３に示すように中央部から外れた位置に誘導線１を配置する場合に比べてさらに効率が向上する。
【００２７】
なお、上記のように固定側ブロック５において誘導線１と磁路連結体４とをそれぞれインサート成型する代わりに、誘導線１と磁路連結体４との一方または両方を、例えば嵌合のような他の周知の手段によって固定側ブロック５の合成樹脂部分に固定するようにしてもよい。
【００２８】
また、図４に示すように、連結部２２を延長するとともに他の腕部２１と同じ方向に突出する腕部２１を追加してコイル３を巻回し、追加された腕部２１と隣り合う腕部２１との間に固定側ブロック５を追加してもよい。つまり、図１の例を２個左右に並べ、中央の腕部２１とコイル３とを共有させたような形となる。この場合、誘導線１間に挟まれる腕部２１において各誘導線１がそれぞれ発生させる磁束の向きを揃えるため、隣り合う誘導線１では電流の向きが互いに逆向きとなるようにする。
【００２９】
または、図５に示すように、長さ方向が互いに平行であって互いに逆向きの電流が流される２本の誘導線１ａ，１ｂを、コア２の腕部２１が挟む方向に交差する方向（図５における上下方向）に並べて設け、コア２の各腕部２１には、それぞれ２個のコイル３ａ，３ｂを、誘導線１ａ，１ｂの並ぶ方向に並べて巻回するとともに、磁路連結体４として、誘導線１ａ，１ｂ間に配置され各腕部２１において連結部２２に近い側の一方のコイル１ａをそれぞれ貫通してコア２の連結部２１に近い側の一方の誘導線１ａを囲む環形状の第１の磁路をコア２の各腕部２１と連結部２２とともに構成する第１の磁路連結体４ａと、各誘導線１ａ，１ｂをそれぞれコア２の連結部２２との間に挟む位置に配置され各腕部２１において連結部２２から離れた側の一方のコイル３ｂをそれぞれ貫通してコア２の連結部２２から離れた側の一方の誘導線１ｂを囲む環形状の第２の磁路をコア２の各腕部２１と第１の磁路連結体４ａとともに構成する第２の磁路連結体４ｂとを設けてもよい。つまり、連結部２２に近い側（図５における下側）のコイル１ａが請求項における第１のコイルであり、連結部２２から離れた側（図５における上側）のコイル１ｂが請求項における第２のコイルである。図５の例では、各誘導線１ａ，１ｂと各磁路連結体４ａ，４ｂとは共通の合成樹脂成型品にインサート成型されることにより一体化されて固定側ブロック５を構成している。各磁路連結体４ａ，４ｂと各誘導線１ａ，１ｂとは図５の上下方向に交互に並んでおり、各磁路連結体４ａ，４ｂと隣り合う誘導線１ａ，１ｂとは、それぞれ固定側ブロック５の合成樹脂部分を挟んで離間している。
【００３０】
図４や図５の構成を採用すれば、図１の場合に比べ、負荷Ｚに供給可能な電力が増加する。さらに、図７に示すように誘導線１をＵ字形状に曲げて用いる場合には、１本の誘導線１の曲げ部を挟んで互いに異なる側の部位を、２本の誘導線１，１ａ，１ｂとして用いることができ、この場合には、誘導線１の曲げ部の一方側のみを用いる場合に比べ、誘導線１が発生する磁束の利用効率が向上する。
【００３１】
また、図１，図４，図５の各例において、コイル３は環形状の磁路の１個につき１個設けられていればよい。例えば、図１の例においては一方のコイル３を省略してもよく、図４の例においてはコイル３を中央の１個のみとしてもよく、図５の例においては下側の２個のコイル３ａと上側の２個のコイル３ｂとでそれぞれ一方ずつを省略してもよく、それによって製造コストを低減することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】同上における磁路連結体の構造を示す説明図である。
【図３】同上の比較例を示す断面図である。
【図４】同上の別の形態を示す断面図である。
【図５】同上の更に別の形態を示す断面図である。
【図６】従来例を示す断面図である。
【図７】給電装置の使用形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，１ａ，１ｂ  誘導線
２  コア
３  コイル
３ａ  コイル（請求項における第１のコイル）
３ｂ  コイル（請求項における第２のコイル）
４  磁路連結体
４ａ  第１の磁路連結体
４ｂ  第２の磁路連結体
５  固定側ブロック
２１  腕部
２２  連結部
ＡＣ  高周波電源
Ｚ  負荷
【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６】
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【図７】
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