JP5179305B2 - 非接触給電装置 - Google Patents

Description

本発明は、高周波電流が流れる給電線と誘導結合されるピックアップ部を備え、ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷に給電する非接触給電装置に関するものである。

この種の非接触給電装置として、例えば、移動体の移動線路に沿って高周波電流を流す給電線を張設し、前記給電線と誘導結合されたピックアップ部を前記移動体に配置し、前記ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷（移動体を移動させる電動機）に給電するものが提供されている（特許文献１，２参照）。

ピックアップ部は、給電線を周方向に沿って囲む筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルと、コイルとともに共振回路を構成するコンデンサとを有し、コイルに誘起される誘導起電力を共振回路による共振作用で増大させるようになっている。
特開２００２−２７２０２１号公報 特開２００５−２６１１９４号公報

ところで、高周波電流の周波数と共振回路の共振周波数を一致させたときに最も効率よく電力を伝達することができるが、ピックアップ部のコイルのインダクタンスにはばらつきが生じやすく、共振回路の共振周波数が高周波電流の周波数にほぼ一致するようにコンデンサの容量値を調整する必要がある。従来は、一つのプリント配線板に多数のコンデンサを予め実装しておき、施工現場においてプリント配線板から不要なコンデンサを除去したり、容量値の異なる別のコンデンサをプリント配線板に実装することでコンデンサの容量値（プリント配線板に実装されている全ての有効なコンデンサの合成容量値）を調整していた。

しかしながら、上記従来例のように施工現場でプリント配線板からコンデンサを取り外したりプリント配線板にコンデンサを実装することでコンデンサの容量値を調整した場合、調整作業に多大な手間がかかってしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、共振回路の調整作業を簡素化できる非接触給電装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、高周波電流が流れる給電線と誘導結合されるピックアップ部を備え、ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷に給電する非接触給電装置において、ピックアップ部は、給電線を周方向に沿って囲む筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルと、コイルを含む共振回路とを有し、共振回路は、コイルと電気的に接続される導体パターンが形成された母基板と、それぞれに１乃至複数のコンデンサが実装される複数の子基板と、母基板に対して各子基板を着脱自在に接続する複数のコネクタとを有することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、コンデンサが実装されている子基板をコネクタによって母基板に着脱することにより、コイルとともに共振回路を構成するコンデンサの容量値を調整することができ、その結果、従来例と比較して共振回路の調整作業を簡素化できる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、コネクタは、母基板並びに子基板の法線方向が互いに直交する向きに母基板と子基板を接続してなることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、母基板の小型化が図れる。

本発明によれば、共振回路の調整作業を簡素化できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態の非接触給電装置は、図３（ａ）に示すようにループ状に設置された給電線１００と、給電線１００に高周波電流を流す高周波電源１１０と、給電線１００と誘導結合されるピックアップ部１とを備え、ピックアップ部１から負荷（例えば、インバータ並びにモータ）１１１に給電するものである。

給電線１００は、図３（ｂ）に示すように円筒形状の内管部１０１と、内管部１０１の外側に配置された円筒形状の外管部１０２と、内管部１０１と外管部１０２を互いに同心となるように連結する連結部１０３とが金属板を曲げ加工することで一体に形成された導体を、角筒状の合成樹脂成形品からなる絶縁体１０４で被覆して構成されている。すなわち、高周波電流が流れる給電線においては、導体の材料（金属板）が有する電気抵抗以外に表皮効果と近接効果による抵抗（高周波抵抗）が存在するが、図３（ｂ）に示す二重管構造の導体を給電線１００に用いれば、円柱形状の導体に比較して高周波抵抗を低減し且つ損失を減少させることができる。

ピックアップ部１は、コア２、コイル３、ボビン４、ケース５、受電回路部６を有している。受電回路部６は、コイル３とともに共振回路６０を形成するコンデンサ（後述する）、コイル３並びにコンデンサの共振回路６０から出力される共振電圧を定電圧化する定電圧回路などを有している。

コア２は、図１に示すように内周面及び外周面の双方が曲面（円筒面）で構成され且つ軸方向（紙面に垂直な方向）に交差する断面形状が略Ｃ形に形成されている。ここで、開口溝２ａを挟んで対向するコア２の両端部２０，２０は、コア２の当該両端部２０を除く部位（以下、「胴部」と呼ぶ。）２１よりも、軸方向に沿った断面の面積が大きく形成されている。

ボビン４は、円弧状に湾曲した角筒形状の合成樹脂成形品からなり、軸方向の両端部に外鍔４０が設けられている。尚、コア２は開口溝２ａと反対側の箇所で胴部２１が二分割されており、それぞれの胴部２１，２１にボビン４，４が外挿された後に胴部２１，２１の端部同士が接合されることによって、図１に示すコア２が構成されている。

コイル３は、絶縁被覆を有する巻線がボビン４，４に単層巻きされることで形成されている。尚、コア２の端部２０と胴部２１との段差が巻線の直径よりも大きく設定されており、コイル３がコア２の端部２０よりも外側にはみ出さないようになっている。このようにコイル３がコア２の端部２０よりも外側にはみ出さないことにより、コイル３の端部からコア２の端部２０の外へ漏れる磁束を減らすことができる。

ケース５は、絶縁性を有する合成樹脂成形品からなり、コア２及びコイル３を収納する第１ケース５０と、コイル３を除いた共振回路６０を収納する第２ケース５１とを具備している。第１ケース５０は、コア２の形状に合わせて断面形状が略Ｃ字形に形成されている。第２ケース５１は、一面が開口した矩形箱形に形成されている。

共振回路６０は、第２ケース５１の内底面近傍に当該内底面と平行して収納された矩形の母基板６１と、それぞれに１乃至複数（図示例では２個）のコンデンサＣが実装された複数の子基板６２と、母基板６１並びに各子基板６２にそれぞれ設けられた複数のコネクタ６３とで構成されている。母基板６１の表面に導体パターン（図示せず）が形成されており、第１ケース５１から第２ケース５２へ引き込まれたコイル３の端末（図示せず）と当該導体パターンとが電気的に接続されている。子基板６２は母基板６１の数分の１程度の大きさであって、コネクタ６３を構成する一対の端子ピン６３ｂ，６３ｂが一の端面より突出している（図２（ａ）参照）。また、子基板６２の表面に２個のコンデンサＣが実装されており、子基板６２の裏面には各コンデンサＣの端子と端子ピン６３ｂ，６３ｂとを電気的に接続する導体パターン（図示せず）が形成されている。

一方、端子ピン６３ｂ，６３ｂが挿抜自在に差込接続される複数のジャック６３ａが母基板６１の表面に実装され、導体パターンによってコイル３と電気的に接続されている。つまり、ジャック６３ａと端子ピン６３ｂ、６３ｂによってコネクタ６３が構成されており、コネクタ６３を介してコイル３とコンデンサＣが電気的に接続されることで共振回路６０が形成されている。但し、このようなコネクタ６３については従来周知であるから、詳細な構造についての図示並びに説明は省略する。

而して、開口溝２ａを通してコア２の内側に配置される給電線１００に高周波電流が流れると、給電線１００を中心とする同心円上に高周波磁界（磁束）が発生し、磁束の大半がコア２内を周方向に沿って通過する。そして、当該磁束が高周波電流に応じて変化することによってコイル３に誘導起電力が生じる。コイル３に生じた誘導起電力は、コイル３とコンデンサＣからなる共振回路６０の共振作用で増大され、共振回路６０から出力される共振電圧が定電圧回路において定電圧化されて負荷１１１に供給される。

ここで、図２（ｃ）に示すように母基板６１に複数個のコンデンサＣが直接実装されている場合、共振回路６０におけるコンデンサＣの容量値を調整する作業においては、第２ケース５１から母基板６１を取り出し、母基板６１に実装されているコンデンサＣの端子から半田を除去して取り外す作業や、別のコンデンサＣの端子を半田付けする作業などが必要となり、しかも、一度の作業で調整できなければ当該作業を何度も繰り返すことになるから、調整作業に多大な手間がかかってしまう。

これに対して本実施形態では、図２（ａ），（ｂ）に示すようにコンデンサＣが実装されている子基板６２をコネクタ６３によって母基板６１に着脱することによってコンデンサＣの容量値を簡単に調整することができる。その結果、図２（ｃ）の従来構成と比較して、共振回路６０の調整作業を簡素化できるものである。

ここで、本実施形態におけるコネクタ６３（ジャック６３ａと端子ピン６３ｂ，６３ｂ）は、母基板６１並びに子基板６２の法線方向が互いに直交する向きに母基板６１と子基板６２を接続するものであるから、母基板６１の小型化が図れるという利点がある。

本発明の実施形態１におけるピックアップ部の要部断面図である。 （ａ），（ｂ）は同上におけるピックアップ部の要部斜視図、（ｃ）は従来技術を適用したピックアップ部の要部斜視図である。 （ａ）は同上の全体構成図、（ｂ）は同上における給電線の断面図である。

符号の説明

１ ピックアップ部
２ コア
３ コイル
６０ 共振回路
６１ 母基板
６２ 子基板
Ｃ コンデンサ

Claims (2)

1. 高周波電流が流れる給電線と誘導結合されるピックアップ部を備え、ピックアップ部に誘起される誘導起電力によって負荷に給電する非接触給電装置において、
   ピックアップ部は、給電線を周方向に沿って囲む筒状のコアと、コアに巻線を巻回してなるコイルと、コイルを含む共振回路とを有し、
   共振回路は、コイルと電気的に接続される導体パターンが形成された母基板と、それぞれに１乃至複数のコンデンサが実装される複数の子基板と、母基板に対して各子基板を着脱自在に接続する複数のコネクタとを有することを特徴とする非接触給電装置。
2. コネクタは、母基板並びに子基板の法線方向が互いに直交する向きに母基板と子基板を接続してなることを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。

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