[go: up one dir, main page]

JP2022028173A - Contactless power supply wireless operating system - Google Patents

Contactless power supply wireless operating system Download PDF

Info

Publication number
JP2022028173A
JP2022028173A JP2020131404A JP2020131404A JP2022028173A JP 2022028173 A JP2022028173 A JP 2022028173A JP 2020131404 A JP2020131404 A JP 2020131404A JP 2020131404 A JP2020131404 A JP 2020131404A JP 2022028173 A JP2022028173 A JP 2022028173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
power
contact power
circuit
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020131404A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7441750B2 (en
Inventor
正治 小野
Masaharu Ono
政弘 勝野
Masahiro Katsuno
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to JP2020131404A priority Critical patent/JP7441750B2/en
Publication of JP2022028173A publication Critical patent/JP2022028173A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7441750B2 publication Critical patent/JP7441750B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

To provide a contactless power supply wireless operating system that is less likely to cause system abnormalities and can operate stably even when a large current flows to a load such as a motor of a mobile unit.SOLUTION: In the contactless power supply wireless operating system, a fixed unit 1 has a first control unit 11, a first wireless device 12, and contactless power supply device 13. A mobile unit 2 has a second wireless device 22, a second control unit 21, a non-contact power receiving device 23, and a first power storage device 24. The second control unit 21 includes a computing circuit 211 and an output stage 212. The mobile unit 2 further has a first power line 28, which supplies power to the second wireless device 22 and the computing circuit 211, and a second power line 29, which supplies power to the output stage 212. A first power storage device 24 is connected to the first power line 28 and stores only power from the first power line 28.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、非接触給電無線作動システムに関する。 The present invention relates to a contactless power feeding wireless actuation system.

工作機械、自動倉庫、測定器、搬送設備などの移動体を含む設備を稼働させるために、給電レールやケーブルベア(登録商標)が用いられている。しかし、給電レールや、ケーブルベア(登録商標)を使用した設備では、摩擦によるパーティクルの発生、円滑な動作を確保するための給油による汚れ、長期の使用による断線などが、メンテナンス性の低下の原因となっていた。 Power supply rails and cable bears (registered trademarks) are used to operate equipment including moving objects such as machine tools, automated warehouses, measuring instruments, and transport equipment. However, in equipment using power supply rails and cable bears (registered trademark), the generation of particles due to friction, dirt due to refueling to ensure smooth operation, disconnection due to long-term use, etc. are the causes of deterioration in maintainability. It was.

特許文献1には、無接触給電設備を用いて移動体の移送を行う移載装置が開示されている。特許文献1の移載装置は、メンテナンス性の良い長寿命の移載装置として、移動体が走行する走行路に沿って高周波の正弦波電流を流す給電レールを敷設し、移動体にこの給電レールを流れる正弦波電流の周波数に共振し、起電力が生じるコイルを備えた無接触給電設備を設けるとともに、ハンドによる被移載物の把持、回転及び昇降をそれぞれ駆動するモータを備え、かつ被移載物の把持、回転及び昇降を駆動するそれぞれのモータの制御コントローラおよび移動体の停止位置を検出し、検出信号を通信する通信ユニットを内蔵し、移動体を走行路に沿ったガイドを案内としてベルトにより通信ユニットからの信号により任意の位置にて停止可能に移送を行う構成となっている。 Patent Document 1 discloses a transfer device that transfers a moving body using a non-contact power feeding facility. The transfer device of Patent Document 1 is a transfer device having a long life with good maintainability, in which a feeding rail for passing a high-frequency sinusoidal current is laid along the traveling path on which the moving body travels, and the feeding rail is laid on the moving body. A non-contact power supply facility equipped with a coil that resonates with the frequency of the sinusoidal current flowing through the device and generates an electromotive force is provided, and a motor is provided to drive the gripping, rotation, and ascending / descending of the transferred object by the hand, and the transfer is performed. It has a built-in communication unit that detects the stop position of the control controller of each motor that drives gripping, rotation, and ascending / descending of the object and communicates the detection signal, and guides the moving body along the travel path as a guide. It is configured so that it can be stopped at any position by a signal from the communication unit using a belt.

特開2000-135694号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-135694

しかしながら、特許文献1に記載された移載装置では、駆動するモータの起動や、高負荷時に突入電流によって、無接点給電設備の容量を超える電流が流れることがある。この際、制御装置である通信ユニットにリセットがかかったり、設備の位置、状態を記録するメモリが消去されたり、誤差が生じたりする。このような異常の発生時には、一旦設備を原点復帰させなければ再稼働できず、加工中の製品が不良となったり、再スタートに多大な手間が発生したりする。 However, in the transfer device described in Patent Document 1, a current exceeding the capacity of the non-contact power feeding facility may flow due to the start of the driving motor or the inrush current at the time of high load. At this time, the communication unit, which is a control device, may be reset, the memory for recording the position and status of the equipment may be erased, or an error may occur. When such an abnormality occurs, the equipment cannot be restarted unless it is once returned to the origin, and the product being processed becomes defective or a great deal of trouble is required for restarting.

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであって、固定ユニットと、移動ユニットとの間で非接触給電を行うシステムにおいて、移動ユニット側のモータなどの負荷に大電流が流れた場合でもシステム異常が生じにくく、安定して稼働することのできる非接触給電無線作動システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and in a system in which non-contact power supply is performed between a fixed unit and a mobile unit, when a large current flows through a load such as a motor on the mobile unit side. However, the purpose is to provide a non-contact power supply wireless operation system that is less likely to cause system abnormalities and can operate stably.

前記課題の解決するための本発明の非接触給電無線作動システムは、 The non-contact power feeding wireless operation system of the present invention for solving the above-mentioned problems is

(1)固定ユニットと、移動ユニットとからなる非接触給電無線作動システムであって、
前記固定ユニットが、第1の制御装置と、前記第1の制御装置につながる第1の無線装置と、非接触給電装置と、を有しており、
前記移動ユニットが、第2の無線装置と、第2の制御装置と、前記非接触給電装置から電力を受電する非接触受電装置と、第1の蓄電装置と、を有しており、前記第2の制御装置が、前記第2の無線装置を介して前記第1の無線装置と通信するとともに演算回路と出力段とを備えており、
前記移動ユニットが、さらに、前記非接触受電装置に接続して前記第2の無線装置および前記演算回路に電力を供給する第1の電源ラインと、前記非接触受電装置に接続して前記出力段に電力を供給する第2の電源ラインと、を有しており、
前記第1の蓄電装置は、前記第1の電源ラインに接続されており、前記第1の電源ラインの電力のみを蓄電することを特徴とする非接触給電無線作動システム、である。
(1) A non-contact power supply wireless operation system consisting of a fixed unit and a mobile unit.
The fixed unit has a first control device, a first wireless device connected to the first control device, and a non-contact power feeding device.
The mobile unit has a second wireless device, a second control device, a non-contact power receiving device that receives electric power from the non-contact power feeding device, and a first power storage device. The control device 2 communicates with the first wireless device via the second wireless device, and includes an arithmetic circuit and an output stage.
The mobile unit is further connected to the non-contact power receiving device to supply power to the second wireless device and the arithmetic circuit, and the output stage is connected to the non-contact power receiving device. Has a second power line, which supplies power to the
The first power storage device is a non-contact power supply wireless operation system, which is connected to the first power supply line and is characterized in that only the power of the first power supply line is stored.

上記発明によれば、移動ユニットの出力段につながる負荷に大電流が流れ、第2の電源ラインの電圧が低下した場合であっても、第1の電源ラインに影響を及ぼさず、第1の無線装置および演算回路のリセットや、データの取りこぼしを回避することができ、システム異常を起こしにくい非接触給電無線作動システムを提供することができる。 According to the above invention, even if a large current flows through the load connected to the output stage of the mobile unit and the voltage of the second power supply line drops, the first power supply line is not affected and the first power supply line is not affected. It is possible to provide a non-contact power supply wireless operation system that is less likely to cause a system abnormality by avoiding resetting of a wireless device and an arithmetic circuit and data omission.

また本発明の非接触給電無線作動システムは、以下の態様であることが好ましい。 Further, the non-contact power feeding wireless operation system of the present invention preferably has the following aspects.

(2)前記第1の電源ラインの前記非接触受電装置と前記第1の蓄電装置との間に、逆流防止回路が配置されていることを特徴とする(1)に記載の非接触給電無線作動システム。 (2) The non-contact power supply radio according to (1), wherein a backflow prevention circuit is arranged between the non-contact power receiving device of the first power supply line and the first power storage device. Acting system.

上記発明によれば、逆流防止回路によって第1の蓄電装置から第2の電源ラインへの電流を妨げることができ、第1の電源ラインの電圧低下を一層確実に防止することができる。 According to the above invention, the backflow prevention circuit can prevent the current from the first power storage device to the second power supply line, and can more reliably prevent the voltage drop of the first power supply line.

(3)第1の電源ラインは、さらに前記第1の蓄電装置の後に安定化回路を有することを特徴とする(2)に記載の非接触給電無線作動システム。 (3) The non-contact power feeding wireless operation system according to (2), wherein the first power supply line further has a stabilizing circuit after the first power storage device.

前記第1の蓄電装置の後に安定化回路を有することによって、第2の電源ラインの変動があっても簡単な構造で第2の制御装置および第2の無線装置に安定して電力を供給でき、第1の電源ラインの安定化を図ることができる。 By having a stabilizing circuit after the first power storage device, it is possible to stably supply power to the second control device and the second wireless device with a simple structure even if the second power supply line fluctuates. , The first power supply line can be stabilized.

(4)前記非接触給電装置は第1の給電回路と第2の給電回路とを有し、
前記非接触受電装置は、
前記第1の給電回路と結合するともに、前記第1の電源ラインに接続する第1の受電回路と、
前記第2の給電回路と結合するとともに、前記第2の電源ラインに接続する第2の受電回路と、
からなることを特徴とする(1)に記載の非接触給電無線作動システム。
(4) The non-contact power feeding device has a first power feeding circuit and a second power feeding circuit.
The non-contact power receiving device is
A first power receiving circuit that is coupled to the first power supply circuit and is connected to the first power supply line.
A second power receiving circuit that is coupled to the second power supply circuit and connected to the second power supply line,
The non-contact power supply wireless operation system according to (1), which comprises.

第1の電源ラインと第2の電源ラインを受電回路から分離することにより、第2の電源ラインにおける電圧変動が第1の電源ラインに及ぼす影響を容易に排除することができる。 By separating the first power supply line and the second power supply line from the power receiving circuit, the influence of the voltage fluctuation in the second power supply line on the first power supply line can be easily eliminated.

(5)前記非接触受電装置は、
前記第1の電源ラインに接続する第1の受電回路と、
前記第2の電源ラインに接続する第2の受電回路と、からなり、
前記非接触給電装置と結合する受電回路が交互に入れ替わることを特徴とする(1)に記載の非接触給電無線作動システム。
(5) The non-contact power receiving device is
The first power receiving circuit connected to the first power supply line and
It consists of a second power receiving circuit connected to the second power supply line.
The non-contact power supply wireless operation system according to (1), wherein the power receiving circuits coupled to the non-contact power supply device are alternately replaced.

上記発明によれば、1つの給電装置から効率よく第1の電源ラインおよび第2の電源ラインに電力を供給することができる。 According to the above invention, electric power can be efficiently supplied from one power supply device to the first power supply line and the second power supply line.

(6)前記第1の受電回路と、前記第2の受電回路は、前記移動ユニットの移動方向に沿って並んでいることを特徴とする(5)に記載の非接触給電無線作動システム。 (6) The non-contact power supply wireless operation system according to (5), wherein the first power receiving circuit and the second power receiving circuit are arranged along the moving direction of the mobile unit.

上記発明によれば、受電回路が受電ユニットの移動方向に沿って並んでいるので、受電ユニットの移動に伴って電力を供給する側を簡単に入れ替えることができる。 According to the above invention, since the power receiving circuits are arranged along the moving direction of the power receiving unit, the side that supplies power can be easily replaced with the movement of the power receiving unit.

(7)前記非接触給電装置は送電コイルを有し、前記非接触受電装置は受電コイルと有し、前記非接触給電装置と前記非接触受電装置とが磁気結合によって結合していることを特徴とする(1)~(6)のいずれかに記載の非接触給電無線作動システム。 (7) The non-contact power feeding device has a power transmission coil, the non-contact power receiving device has a power receiving coil, and the non-contact power feeding device and the non-contact power receiving device are coupled by magnetic coupling. The non-contact power transmission wireless operation system according to any one of (1) to (6).

上記発明によれば、磁気結合を利用して給電装置と受電装置とが結合しているので、200kHz以下の低い周波数で大きな電力を伝送でき、スプリアス発射の影響を少なくすることができる。 According to the above invention, since the power feeding device and the power receiving device are coupled by using magnetic coupling, a large amount of power can be transmitted at a low frequency of 200 kHz or less, and the influence of spurious emission can be reduced.

(8)前記第2の電源ラインには、第2の蓄電装置が備えられていることを特徴とする(1)~(7)のいずれかに記載の非接触給電無線作動システム。 (8) The non-contact power supply wireless operation system according to any one of (1) to (7), wherein the second power supply line is provided with a second power storage device.

上記発明によれば、第2の電力ラインへの電力の供給の有無にかかわらず負荷に電力を供給できるので、負荷を安定稼働させることができる。特に電力が供給されない時がある(5)に係る発明には特に有効である。 According to the above invention, since the power can be supplied to the load regardless of whether or not the power is supplied to the second power line, the load can be stably operated. It is particularly effective for the invention according to (5), in which electric power may not be supplied in some cases.

(9)前記制御装置がセンサーを備えており、前記演算回路にセンサーが接続されていることを特徴とする(1)~(8)のいずれかに記載の非接触給電無線作動システム。 (9) The non-contact power supply wireless operation system according to any one of (1) to (8), wherein the control device includes a sensor and the sensor is connected to the arithmetic circuit.

上記発明によれば、制御装置がセンサーを備えており、センサーが演算回路に接続されていることによって、移動ユニットの位置、状態などに基づいてモータなどの負荷を精密に制御することができる。 According to the above invention, the control device includes a sensor, and the sensor is connected to the arithmetic circuit, so that the load of the motor or the like can be precisely controlled based on the position, state, and the like of the moving unit.

(10)前記非接触給電無線作動システムは、 自動搬送装置、加工機、自動倉庫、ロボット、測定器、工作機械のいずれかであることを特徴とする(1)~(9)のいずれかに記載の非接触給電無線作動システム。 (10) The non-contact power supply wireless operation system is any one of an automatic transfer device, a processing machine, an automated warehouse, a robot, a measuring instrument, and a machine tool, according to any one of (1) to (9). The contactless power supply wireless actuation system described.

上記発明によれば、演算回路と無線装置を安定して運用できるので、システム異常が生じにくく、メンテナンス性の良いシステムを提供することができる。 According to the above invention, since the arithmetic circuit and the wireless device can be stably operated, it is possible to provide a system in which system abnormality is less likely to occur and maintenance is good.

本発明の非接触給電無線作動システムは、固定ユニットと移動ユニットとの間で非接触給電を行うシステムである。接触型の給電やケーブルによる給電が必要な移動体を含む従来型のシステムと比較すると、維持管理が容易であり、メンテナンス性が良い。 The non-contact power supply wireless operation system of the present invention is a system that performs non-contact power supply between a fixed unit and a mobile unit. Compared to conventional systems that include mobiles that require contact power or cable power, they are easier to maintain and easier to maintain.

本発明の非接触給電無線作動システムは、移動ユニットが、制御装置の演算回路に給電する第1の電源ラインと、出力段から負荷に給電する第2の電源ラインとを備えることによって、負荷の起動などにより第2の電源ラインに大電流が流れた場合であっても、制御側である第1の電源ラインの電圧変動を抑制することができる。この結果、移動ユニットの制御装置や無線装置にシステム異常を生じる恐れが未然に防止されており、安定してシステムを稼働させることができる。 In the non-contact power supply wireless operation system of the present invention, the mobile unit includes a first power supply line for supplying power to the arithmetic circuit of the control device and a second power supply line for supplying power to the load from the output stage. Even when a large current flows through the second power supply line due to startup or the like, it is possible to suppress voltage fluctuations in the first power supply line on the control side. As a result, the possibility of causing a system abnormality in the control device and the wireless device of the mobile unit is prevented, and the system can be operated stably.

本発明の実施の形態1の非接触給電無線作動システムのブロック図である。It is a block diagram of the non-contact power supply wireless operation system of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の非接触給電無線作動システムのブロック図である。It is a block diagram of the non-contact power supply wireless operation system of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の非接触給電無線作動システムのブロック図である。It is a block diagram of the non-contact power supply wireless operation system of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4の非接触給電無線作動システムのブロック図である。It is a block diagram of the non-contact power supply wireless operation system of Embodiment 4 of this invention. 本発明の非接触給電無線作動システムを利用した自動搬送装置の説明図であり、(a)は自動搬送装置の全体の構造を模式的に示し、(b)は移動ユニットである台車を示す。It is explanatory drawing of the automatic transfer apparatus using the non-contact power supply wireless operation system of this invention, (a) shows schematically the whole structure of the automatic transfer apparatus, (b) shows the carriage which is a mobile unit. 本発明の非接触給電無線作動システムを利用したX-Yテーブルの説明図である。It is explanatory drawing of the XY table using the non-contact power supply wireless operation system of this invention. 本発明の実施の形態1の非接触給電無線作動システムの移動ユニットの一例の回路図である。It is a circuit diagram of an example of the mobile unit of the non-contact power supply wireless operation system of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態3の非接触給電無線作動システムの移動ユニットの一例の回路図である。It is a circuit diagram of an example of the mobile unit of the non-contact power supply wireless operation system of Embodiment 3 of this invention. 実施の形態1の出力段の変形例であり、(a)はトランジスタによる出力段、(b)はリレーによる出力段、(c)はIGBTを用いた3相インバータ回路を示す。It is a modification of the output stage of Embodiment 1, (a) shows an output stage by a transistor, (b) shows an output stage by a relay, and (c) shows a three-phase inverter circuit using an IGBT. 本発明の非接触給電無線作動システムの非接触給電装置と非接触受電装置の組み合わせを示し、(a)は共に円形のコイルを1個ずつ用いるもの、(b)は共に円形コイルを2個ずつ用いるもの、(c)は非接触受電装置のコイルにコアを使用したもの、(d)は長円形の給電コイルと円形の受電コイルを組み合わせたもの、(e)は複数の給電コイルと、1個の受電コイルを組合わせたものを示す。The combination of the non-contact power feeding device and the non-contact power receiving device of the non-contact power feeding wireless operation system of the present invention is shown. In (a), one circular coil is used, and in (b), two circular coils are used. What is used, (c) is a coil of a non-contact power receiving device using a core, (d) is a combination of an oval feeding coil and a circular power receiving coil, and (e) is a plurality of feeding coils and 1 The combination of the power receiving coils is shown.

本発明の非接触給電無線作動システムの実施の形態1から4について、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments 1 to 4 of the non-contact power supply wireless operation system of the present invention will be described with reference to the drawings.

<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1の非接触給電無線作動システムのブロック図である。非接触給電無線作動システムは、一又は複数の固定ユニット1と、一又は複数の移動ユニット2とを備えている。図1では、簡略化のために、一つの固定ユニット1と一つの移動ユニット2のみを示している。固定ユニット1は、第1の制御装置11と、第1の制御装置11に有線または無線の通信線で接続する第1の無線装置12と、非接触給電装置13と、を備えている。移動ユニット2は、第2の制御装置21と、第2の無線装置22と、非接触受電装置23と、第1の蓄電装置24とを備えている。第2の制御装置21は、演算回路211と出力段212とを備えている。出力段212は負荷27に接続している。本実施形態においては、負荷27は、移動ユニット2を移動させるモータである。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a block diagram of the non-contact power feeding wireless operation system according to the first embodiment of the present invention. The contactless power supply wireless actuation system comprises one or more fixed units 1 and one or more mobile units 2. In FIG. 1, for simplification, only one fixed unit 1 and one moving unit 2 are shown. The fixed unit 1 includes a first control device 11, a first wireless device 12 connected to the first control device 11 by a wired or wireless communication line, and a non-contact power feeding device 13. The mobile unit 2 includes a second control device 21, a second wireless device 22, a non-contact power receiving device 23, and a first power storage device 24. The second control device 21 includes an arithmetic circuit 211 and an output stage 212. The output stage 212 is connected to the load 27. In the present embodiment, the load 27 is a motor that moves the moving unit 2.

移動ユニット2は、さらに、第1の電源ライン28と、第2の電源ライン29とを備えている。第1の電源ライン28と第2の電源ライン29は非接触受電装置23に接続しており、非接触受電装置23で得られた電力は第1の電源ライン28と第2の電源ライン29に分配される。第1の電源ラインは、第2の無線装置22および制御装置21の演算回路211の電力をまかなっている。第2の電源ライン29は、第2の制御装置21の出力段212の電力をまかなっている。 The mobile unit 2 further includes a first power supply line 28 and a second power supply line 29. The first power supply line 28 and the second power supply line 29 are connected to the non-contact power receiving device 23, and the electric power obtained by the non-contact power receiving device 23 is connected to the first power supply line 28 and the second power supply line 29. Will be distributed. The first power supply line supplies power to the arithmetic circuit 211 of the second wireless device 22 and the control device 21. The second power supply line 29 supplies power to the output stage 212 of the second control device 21.

固定ユニット1側の非接触給電装置13は、一系統の非接触の給電回路を備えている。移動ユニット2側の非接触受電装置23もまた、一系統の非接触の受電回路を備えている。非接触給電装置13と非接触受電装置23はそれぞれがコイルを有している。 The non-contact power feeding device 13 on the fixed unit 1 side includes a system of non-contact power feeding circuits. The non-contact power receiving device 23 on the mobile unit 2 side also includes a system of non-contact power receiving circuits. The non-contact power feeding device 13 and the non-contact power receiving device 23 each have a coil.

固定ユニット1側の非接触給電装置13と移動ユニット2の非接触受電装置23との間は、磁気結合による給電が行われる。非接触給電の方式は特に限定されないが、磁界結合を利用した誘導結合型(電磁誘導方式または磁界共鳴方式)の非接触給電であることが好ましい。 Power is supplied by magnetic coupling between the non-contact power feeding device 13 on the fixed unit 1 side and the non-contact power receiving device 23 on the mobile unit 2. The non-contact feeding method is not particularly limited, but it is preferably an inductive coupling type (electromagnetic induction method or magnetic field resonance method) non-contact feeding using magnetic field coupling.

図10(a)、図10(c)、図10(d)および図10(e)に、本実施形態の非接触給電装置13と非接触受電装置23に用いるコイルの組み合わせの例を示す。図10(a)は、非接触給電装置13と非接触受電装置23の両方に円形のコイル52を1個ずつ用いた組み合わせの例を示している。図10(c)は、非接触受電装置23のコイル53に、フェライトコアを使用した用いた組み合わせの例を示している。図10(d)は、非接触給電装置13に長円形の給電コイル54を適用し、非接触受電装置23に円形の受電コイル52を組み合わせた例を示している。図10(e)は複数の給電コイル52と1個の受電コイル52を組合わせた例を示している。 10 (a), 10 (c), 10 (d), and 10 (e) show an example of a combination of the coil used for the non-contact power feeding device 13 and the non-contact power receiving device 23 of the present embodiment. FIG. 10A shows an example of a combination in which one circular coil 52 is used for both the non-contact power feeding device 13 and the non-contact power receiving device 23. FIG. 10C shows an example of a combination in which a ferrite core is used for the coil 53 of the non-contact power receiving device 23. FIG. 10D shows an example in which an oval power feeding coil 54 is applied to the non-contact power feeding device 13 and a circular power receiving coil 52 is combined with the non-contact power receiving device 23. FIG. 10E shows an example in which a plurality of power feeding coils 52 and one power receiving coil 52 are combined.

図10(a)のコイル52の組み合わせでは、移動ユニット2が特定の位置でしか給電することができない。これに対して、図10(d)では、非接触給電装置13と非接触受電装置23に長円形コイル54を使っていることにより、常時磁気結合させて、常時負荷を稼働させることができる。なお図10(c)のように円形コイル53の内部にフェライトコアを用いることによって、コイルの巻き数を減らすことができる。また、コイル53に対するコアの大きさを適宜調整することによって、コイル53の位置がずれている時の電力の伝送効率を高めることができる。 In the combination of the coils 52 of FIG. 10A, the moving unit 2 can supply power only at a specific position. On the other hand, in FIG. 10D, by using the oval coil 54 for the non-contact power feeding device 13 and the non-contact power receiving device 23, the oval coil 54 can be magnetically coupled at all times to operate the load at all times. By using a ferrite core inside the circular coil 53 as shown in FIG. 10 (c), the number of coil turns can be reduced. Further, by appropriately adjusting the size of the core with respect to the coil 53, it is possible to improve the power transmission efficiency when the position of the coil 53 is deviated.

図7に移動ユニット2の回路図の一例を示す。非接触受電装置23はコイルを備えた受電回路からなる。第1の電源ライン28には、非接触受電装置23のあとに逆流防止回路26と第1の蓄電装置24が接続されている。第1の電源ライン28の非接触受電装置23と第1の蓄電装置24との間に、逆流防止回路26が配置されており、さらに、第1の蓄電装置24のあとに安定化回路41が配置されており、電圧を安定化している。第1の電源ライン28は、第2の無線装置22と演算回路211に直流の電力を供給する。 FIG. 7 shows an example of the circuit diagram of the mobile unit 2. The non-contact power receiving device 23 includes a power receiving circuit including a coil. A backflow prevention circuit 26 and a first power storage device 24 are connected to the first power supply line 28 after the non-contact power receiving device 23. A backflow prevention circuit 26 is arranged between the non-contact power receiving device 23 of the first power supply line 28 and the first power storage device 24, and further, a stabilization circuit 41 is provided after the first power storage device 24. It is arranged and stabilizes the voltage. The first power supply line 28 supplies DC power to the second wireless device 22 and the arithmetic circuit 211.

本実施形態では、逆流防止回路26は、FET(Field Effect Transistor)によって構成されている。逆流防止回路26をON抵抗が小さくVDS間の電圧降下を少なくできるFETで構成したことにより非接触受電装置の出力電圧を小さくすることができる。ただし、逆流防止回路26に適用可能な素子は、FETに限定されない、ダイオード、DDコンバーター、リニアチャージャーなど、第2の電源ラインへ向かう第1の蓄電装置の電力を遮断できる機能を有するものであれば、素子の種類は特に限定されない。 In the present embodiment, the backflow prevention circuit 26 is configured by a FET (Field Effect Transistor). By configuring the backflow prevention circuit 26 with FETs that have a small ON resistance and can reduce the voltage drop between VDSs , the output voltage of the non-contact power receiving device can be reduced. However, the element applicable to the backflow prevention circuit 26 is not limited to the FET, and may have a function of cutting off the power of the first power storage device toward the second power supply line, such as a diode, a DD converter, and a linear charger. For example, the type of element is not particularly limited.

固定ユニット1の第1の無線装置12と移動ユニット2の第2の無線装置22との間では、無線通信によって情報をやり取りしている。通信の方式として、無線LAN基地局と無線LAN端末とによる通信、携帯電話基地局と通信モジュールとによる通信、もしくは無線マイコンモジュール同士の通信といった任意の無線通信方式を利用することができる。また、移動ユニット2の第2の制御装置21は、第2の無線装置22と有線または無線の通信線51で接続されており、第2の無線装置22を介して固定ユニット1の第1の無線装置12と通信する。 Information is exchanged between the first wireless device 12 of the fixed unit 1 and the second wireless device 22 of the mobile unit 2 by wireless communication. As a communication method, any wireless communication method such as communication between a wireless LAN base station and a wireless LAN terminal, communication between a mobile phone base station and a communication module, or communication between wireless microcomputer modules can be used. Further, the second control device 21 of the mobile unit 2 is connected to the second wireless device 22 by a wired or wireless communication line 51, and the first fixed unit 1 is connected to the second wireless device 22 via the second wireless device 22. Communicates with the wireless device 12.

第2の制御装置21の演算回路211は、出力段212に制御信号を送信して、負荷27に供給する電力を制御する。出力段212は、FETで構成することができる。図7には、例として、MOS-FETを適用した出力段212を示しているが、この他にも、トランジスタ(図9(a))、リレー(図9(b))、IGBTによるインバータ回路(図9(c))などを出力段212に適用可能である。 The arithmetic circuit 211 of the second control device 21 transmits a control signal to the output stage 212 to control the electric power supplied to the load 27. The output stage 212 can be configured by FET. FIG. 7 shows an output stage 212 to which a MOS-FET is applied as an example, but in addition to this, an inverter circuit using a transistor (FIG. 9 (a)), a relay (FIG. 9 (b)), and an IGBT is shown. (FIG. 9 (c)) and the like can be applied to the output stage 212.

本実施の形態では、負荷27のモータに対して、第1の制御装置11から発せられた制御信号が第1の無線装置から第2の無線装置22を経由して第2の制御装置21に入力され、演算回路211でモータを動作させるための制御信号に変換される。この制御信号が出力段212に伝達される。出力段212のFETが電力の供給を制御することで、モータの動作を制御して移動ユニット2全体の動きを制御する。すなわち、出力段212は、第2の電源ライン29から給電された電力を、第1の制御装置11の制御信号で規定された電流値とタイミングで、負荷27に供給する。 In the present embodiment, the control signal emitted from the first control device 11 to the motor of the load 27 is transmitted from the first radio device to the second control device 21 via the second radio device 22. It is input and converted into a control signal for operating the motor in the arithmetic circuit 211. This control signal is transmitted to the output stage 212. By controlling the supply of electric power by the FET of the output stage 212, the operation of the motor is controlled to control the movement of the entire mobile unit 2. That is, the output stage 212 supplies the electric power supplied from the second power supply line 29 to the load 27 at the current value and timing specified by the control signal of the first control device 11.

本実施の形態では、第1の電源ラインの第1の蓄電装置24の後に、安定化回路41を有している。
たとえば、入力電圧範囲が4~5.5Vである第2の制御装置21に5Vの電圧を供給するよう設計し、非接触受電装置23の出力電圧を、1V以上高い10V以上と設計した場合について説明する。
非接触受電装置23からの出力は、そのまま負荷であるモータにつながる第2の電源ライン29と、逆流防止回路26、安定化回路41を経由して第2の無線装置22、第2の制御装置21につながる第1の電源ライン28に分かれている。第2の電源ライン29は、モータの起動時、大負荷時に大電流が流れ電圧を低下、変動させる。これに対し第1の電源ライン28には、逆流防止回路26を通して第1の蓄電装置24に充電し、さらに安定化回路41で安定化して第2の無線装置22、第2の制御装置21に供給しているので、安定して制御することができる。
なお、この構成は、電気二重層キャパシタや、電解コンデンサなど電圧に対応して蓄電する蓄電装置を用いた場合に特に有効である。このような蓄電装置は、寿命が長く、信頼性が高い特徴を有しているが、放電するにつれて電圧が低下する特性があり、入力電圧範囲の狭いICなどの電源として使用するこのような構成は特に有効である。
第2の電源ライン28では、例えば安定状態では非接触受電装置23の出力電圧10Vから、逆流防止回路26で1V低下し、安定化回路41で4V低下させ、5Vの安定化した電圧を第2の制御装置21および第2の無線装置22に供給する。このとき大容量の電解コンデンサからなる第1の蓄電装置24は9Vの電圧が加わっている。
モータに負荷がかかり非接触受電装置23の出力電圧が例えば3Vまで低下したとき、逆流防止回路26で第1の蓄電装置24の電気エネルギーが第2の電源ラインに流出するのを防止し、第1の蓄電装置24に蓄えられている電気エネルギーを、安定化回路41を通して第2の制御装置21および第2の無線装置22に供給する。最初第1の蓄電装置24は9Vの電圧を供給するが、放出とともに電圧が徐々に低下する。本実施の形態では、第1の蓄電装置24の後に安定化回路41を有しているので第1の蓄電装置24の電圧が低下しても安定して第2の制御装置21および第2の無線装置22を動作させることができ、簡単で信頼性の高い非接触無線作動システムを提供することができる。
安定化回路41の電位差は1V以上あることが好ましい。安定化回路41の電位差は、エネルギーのロスとなるが第2の無線装置22、第2の制御装置21が第1の電源ライン28で消費する電気エネルギーは小さいので発熱が問題となることがなく、むしろ安定化回路41に加わる電位差を大きく設計しておくことにより、非接触受電装置23の電圧低下が生じた場合の信頼性を高めることができる。
In the present embodiment, the stabilizing circuit 41 is provided after the first power storage device 24 of the first power supply line.
For example, when the second control device 21 having an input voltage range of 4 to 5.5 V is designed to supply a voltage of 5 V, and the output voltage of the non-contact power receiving device 23 is designed to be 10 V or more, which is 1 V or more higher. explain.
The output from the non-contact power receiving device 23 goes through the second power supply line 29 which is directly connected to the motor which is the load, the backflow prevention circuit 26, and the stabilizing circuit 41, and the second wireless device 22 and the second control device. It is divided into a first power supply line 28 connected to 21. In the second power supply line 29, a large current flows at the time of starting the motor and at the time of a large load, and the voltage is lowered and fluctuated. On the other hand, in the first power supply line 28, the first power storage device 24 is charged through the backflow prevention circuit 26, and further stabilized by the stabilization circuit 41 to the second wireless device 22 and the second control device 21. Since it is supplied, it can be controlled stably.
This configuration is particularly effective when a power storage device such as an electric double layer capacitor or an electrolytic capacitor that stores electricity corresponding to a voltage is used. Such a power storage device has a long life and a high reliability, but has a characteristic that the voltage decreases as it is discharged, and is used as a power source for an IC having a narrow input voltage range. Is particularly effective.
In the second power supply line 28, for example, in the stable state, the output voltage of the non-contact power receiving device 23 is reduced by 1 V in the backflow prevention circuit 26 and 4 V in the stabilizing circuit 41, and the stabilized voltage of 5 V is reduced to the second. 21 and the second radio device 22 are supplied. At this time, a voltage of 9 V is applied to the first power storage device 24 made of a large-capacity electrolytic capacitor.
When a load is applied to the motor and the output voltage of the non-contact power receiving device 23 drops to, for example, 3V, the backflow prevention circuit 26 prevents the electrical energy of the first power storage device 24 from flowing out to the second power supply line. The electric energy stored in the power storage device 24 of 1 is supplied to the second control device 21 and the second radio device 22 through the stabilization circuit 41. Initially, the first power storage device 24 supplies a voltage of 9 V, but the voltage gradually decreases as it is released. In the present embodiment, since the stabilizing circuit 41 is provided after the first power storage device 24, the second control device 21 and the second control device 21 and the second are stable even if the voltage of the first power storage device 24 drops. The wireless device 22 can be operated, and a simple and highly reliable non-contact wireless operation system can be provided.
The potential difference of the stabilizing circuit 41 is preferably 1 V or more. The potential difference of the stabilizing circuit 41 causes a loss of energy, but since the electric energy consumed by the second wireless device 22 and the second control device 21 in the first power supply line 28 is small, heat generation does not become a problem. Rather, by designing a large potential difference applied to the stabilizing circuit 41, it is possible to improve the reliability when the voltage of the non-contact power receiving device 23 drops.

本実施の形態では、第2の電源ライン29に蓄電装置が配置されていない。このため、負荷27は非接触給電が行われている間しか稼働することができないが、逆に常時非接触給電が行われているのであれば、負荷は常時稼働することができる。 In the present embodiment, the power storage device is not arranged in the second power supply line 29. Therefore, the load 27 can be operated only while the non-contact power supply is being performed, but conversely, if the non-contact power supply is always performed, the load can be always operated.

本実施の形態における第2の電源ライン29は、移動ユニット2の移動や、負荷27の起動によって電圧の変動が起きる構造を有している。しかしながら、第1の電源ライン28に逆流防止回路26が配置されていることにより、第1の電源ライン28は常に一定の電圧を維持することができる。結果として、第2の制御装置21の演算回路211や第2の無線装置22のリセットや誤作動などが生じにくくなっており、不具合の発生が抑制されたメンテナンス性の良いシステムを提供することができる。 The second power supply line 29 in the present embodiment has a structure in which the voltage fluctuates due to the movement of the mobile unit 2 or the activation of the load 27. However, since the backflow prevention circuit 26 is arranged in the first power supply line 28, the first power supply line 28 can always maintain a constant voltage. As a result, resetting and malfunction of the arithmetic circuit 211 of the second control device 21 and the second wireless device 22 are less likely to occur, and it is possible to provide a system with good maintainability in which the occurrence of defects is suppressed. can.

<実施の形態2>
図2に、本発明の実施の形態2の非接触給電無線作動システムのブロック図を示す。実施の形態1と同一の構成を有する要素については重複説明を割愛する。本実施形態の非接触給電無線作動システムは、固定ユニット3が一系統の非接触給電装置13を備えており、移動ユニット4が一系統の非接触受電装置23を備えている。非接触受電装置23で得られた電力は第1の電源ライン28と第2の電源ライン29に分配される。第1の電源ライン28側には非接触受電装置23のあとに、逆流防止回路26と第1の蓄電装置24が接続されている。第1の電源ライン28は、第2の無線装置22と、第2の制御装置21の演算回路211の電力を賄っている。
<Embodiment 2>
FIG. 2 shows a block diagram of the non-contact power supply wireless operation system according to the second embodiment of the present invention. Overlapping description is omitted for the elements having the same configuration as that of the first embodiment. In the non-contact power feeding wireless operation system of the present embodiment, the fixed unit 3 includes a system of non-contact power feeding devices 13, and the mobile unit 4 includes a system of non-contact power receiving devices 23. The electric power obtained by the non-contact power receiving device 23 is distributed to the first power supply line 28 and the second power supply line 29. A backflow prevention circuit 26 and a first power storage device 24 are connected to the first power supply line 28 side after the non-contact power receiving device 23. The first power supply line 28 supplies the power of the second wireless device 22 and the arithmetic circuit 211 of the second control device 21.

本実施形態では、第2の電源ライン29の非接触受電装置23と出力段212との間に第2の蓄電装置25が接続されている。第2の蓄電装置25が蓄電することにより、非接触給電装置13から電力が送られていない間、負荷27へ電力を供給することができる。 In the present embodiment, the second power storage device 25 is connected between the non-contact power receiving device 23 of the second power supply line 29 and the output stage 212. By storing electricity in the second electricity storage device 25, it is possible to supply electric power to the load 27 while the electric power is not being transmitted from the non-contact power feeding device 13.

移動ユニット4の負荷27は、通常、第2の制御装置21と第2の無線装置22とよりも大きな電力を消費する。このため、負荷27に給電する第2の蓄電装置25は、第1の蓄電装置24よりも電圧の大きな変動に対応でき、かつ容量の大きなものを用いることが好ましい。本発明では、第1の蓄電装置24と第2の蓄電装置がそれぞれ異なる電源ライン上に配置されて切り離されているため、第1の蓄電装置24は、第2の電源ライン29に電力を供給しない。このため、第1の蓄電装置24に、容量が小さい蓄電装置を適用した場合であっても、安定して第2の無線装置22と第2の制御装置21の電力を賄うことができる。なお、出力段212は第1の電源ライン28と第2の電源ライン29の双方と関係し、第1の電源ライン28側の制御信号に基づいて第2の電源ライン29の電流を制御する働きをしている。しかしながら、負荷27のために第1の電源ライン28の電力をごくわずかしか消費しないため、出力段212で負荷27を制御しても第1の電源ライン28側の電圧には影響を与えない。 The load 27 of the mobile unit 4 usually consumes more power than the second control device 21 and the second radio device 22. Therefore, it is preferable to use a second power storage device 25 that supplies power to the load 27, which can cope with a larger fluctuation in voltage than the first power storage device 24 and has a large capacity. In the present invention, since the first power storage device 24 and the second power storage device are arranged and separated from each other on different power supply lines, the first power storage device 24 supplies power to the second power supply line 29. do not do. Therefore, even when a power storage device having a small capacity is applied to the first power storage device 24, the power of the second wireless device 22 and the second control device 21 can be stably supplied. The output stage 212 is related to both the first power supply line 28 and the second power supply line 29, and has a function of controlling the current of the second power supply line 29 based on the control signal on the first power supply line 28 side. I am doing. However, since the load 27 consumes very little power of the first power supply line 28, controlling the load 27 by the output stage 212 does not affect the voltage on the first power supply line 28 side.

出力段212にFET、サイリスタ、IGBTを適用した場合、これらはゲート電圧でスイッチングを行うため、負荷27に供給する電流の大きさによって第1の電源ラインに与える電圧変動を少なくすることができる。また出力段212にリレーを用いた場合、リレーはコイルに流れる電流で接点を開閉するので、負荷27に供給する電流の大きさによって第1の電源ラインに与える影響を少なくすることができる。 When FETs, thyristors, and IGBTs are applied to the output stage 212, they are switched by the gate voltage, so that the voltage fluctuation given to the first power supply line can be reduced depending on the magnitude of the current supplied to the load 27. Further, when a relay is used for the output stage 212, the relay opens and closes the contacts by the current flowing through the coil, so that the influence on the first power supply line can be reduced depending on the magnitude of the current supplied to the load 27.

さらに本実施の形態では、第2の制御装置21がセンサー213を備えている。センサー213としては、特に限定されないが、例えば位置を確認するエンコーダ、光電センサー、衛星測位システムのほか、スピンドルの回転をカウントする光電センサー、移動ユニット4の内部、周囲の温度、光、電圧、電流などを継続的に監視するセンサーなど、任意の検出器を接続することができる。また、同一または異なる種類のセンサーを複数個接続することができる。センサー213から入力されるデータは、非接触給電無線作動システム全体の動きを制御する重要な情報源となる。 Further, in the present embodiment, the second control device 21 includes the sensor 213. The sensor 213 is not particularly limited, but is, for example, an encoder for confirming the position, a photoelectric sensor, a satellite positioning system, a photoelectric sensor for counting the rotation of the spindle, the inside of the mobile unit 4, the ambient temperature, light, voltage, and current. Any detector, such as a sensor that continuously monitors such things, can be connected. In addition, a plurality of sensors of the same or different types can be connected. The data input from the sensor 213 is an important source of information that controls the movement of the entire contactless power supply wireless operating system.

このようなセンサー213は、電源が遮断されるとデータの欠落が生じる。エンコーダにおいては位置ずれ、位置や回転を監視する光電センサーにおいては読み取りエラーにより、誤作動などの原因となる。また、継続的なデータを監視するセンサーにおいてはこの間のデータ欠落が生じ、例えば電流を監視する保護回路においては、突入電流発生時、正常に動作できない不具合のもととなる。しかしながら、本実施の形態では、センサー213は第1の電源ライン28から電力を供給されるので、第2の電源ライン29の電力の変動の影響を受けず、安定して各種のデータを検出することができる。 When the power of such a sensor 213 is cut off, data is lost. In the encoder, the position shift, and in the photoelectric sensor that monitors the position and rotation, a reading error may cause malfunction. In addition, data loss occurs during this period in the sensor that monitors continuous data, and for example, in the protection circuit that monitors current, it causes a problem that it cannot operate normally when an inrush current is generated. However, in the present embodiment, since the sensor 213 is supplied with electric power from the first power supply line 28, it is not affected by the fluctuation of the electric power of the second power supply line 29 and stably detects various data. be able to.

本実施の形態によれば、実施の形態1と同様に、第2の電源ライン29は、移動ユニット4の移動や、負荷27の起動によって電圧の変動が起きる構造である。しかしながら、逆流防止回路26を備えていることによって第1の電源ライン28は常に一定の電圧を維持することができ、演算回路211のリセット、センサー213の読み取りエラーなどが生じにくく、メンテナンス性の良いシステムを提供することができる。 According to the present embodiment, as in the first embodiment, the second power supply line 29 has a structure in which the voltage fluctuates due to the movement of the mobile unit 4 and the activation of the load 27. However, by providing the backflow prevention circuit 26, the first power supply line 28 can always maintain a constant voltage, resetting the arithmetic circuit 211, reading error of the sensor 213, etc. are less likely to occur, and maintenance is good. The system can be provided.

<実施の形態3>
図3は、本発明の実施の形態3の非接触給電無線作動システムのブロック図である。
<Embodiment 3>
FIG. 3 is a block diagram of the non-contact power feeding wireless operation system according to the third embodiment of the present invention.

実施の形態3において、固定ユニット5の非接触給電装置13は第1の給電回路131と第2の給電回路132とを有している。また、移動ユニット6の非接触受電装置23は、第1の電源ライン28と接続する第1の受電回路231と、第2の電源ライン29と接続する第2の受電回路232と、を備えている。第1の受電回路231は第1の給電回路131と結合する。第2の受電回路232は、第2の給電回路132と結合する。本実施形態において、逆流防止回路は、必須の構成要素ではない。本実施形態では、第1の電源ライン28と第2の電源ライン29とが、非接触受電装置23内の段階から分離されているので、互いに電圧変動の影響を及ぼしあうことはない。 In the third embodiment, the non-contact power feeding device 13 of the fixed unit 5 has a first power feeding circuit 131 and a second power feeding circuit 132. Further, the non-contact power receiving device 23 of the mobile unit 6 includes a first power receiving circuit 231 connected to the first power supply line 28 and a second power receiving circuit 232 connected to the second power supply line 29. There is. The first power receiving circuit 231 is coupled to the first power feeding circuit 131. The second power receiving circuit 232 is coupled to the second feeding circuit 132. In this embodiment, the backflow prevention circuit is not an essential component. In the present embodiment, since the first power supply line 28 and the second power supply line 29 are separated from the stage in the non-contact power receiving device 23, they do not affect each other due to voltage fluctuations.

図10(b)に、本実施形態の非接触給電装置13と非接触受電装置23のコイル52の配置を示す。第1の給電回路131のコイル52と第1の受電回路231のコイル52がペアになっており、第2の給電回路132のコイル52と第2の受電回路232のコイル52がペアとなっている。図10(b)のコイル52は、移動ユニット6の移動方向に沿って並んでいるが、変形例として、移動ユニット6と垂直に並んでいてもよい。 FIG. 10B shows the arrangement of the coil 52 of the non-contact power feeding device 13 and the non-contact power receiving device 23 of the present embodiment. The coil 52 of the first power feeding circuit 131 and the coil 52 of the first power receiving circuit 231 are paired, and the coil 52 of the second power feeding circuit 132 and the coil 52 of the second power receiving circuit 232 are paired. There is. The coils 52 in FIG. 10B are arranged along the moving direction of the moving unit 6, but as a modification, they may be arranged perpendicular to the moving unit 6.

図8に、移動ユニット6の回路図の一例を示す。第1の受電回路231と第2の受電回路232は、それぞれがコイルを有する受電回路を備えている。本実施の形態では第2の無線装置22と、演算回路211が一体化したワンチップマイコンを用いている。リニアチャージャー42が、第1の電源ライン28の第1の受電回路231と第1の蓄電装置24との間に接続されており、直流電圧を受けて第1の蓄電装置24を充電する。第1の蓄電装置24の出力側にDC/DCコンバーター43が接続されており、第2の無線装置22と演算回路211とセンサー213に、それぞれの定格に合った安定化した直流の電力を供給する。また、第2の電源ライン29には、より大容量の電流に対応したリニアチャージャー42が配置されており、第2の蓄電装置25を充電する。出力段212は、実施形態1と同様にFETで構成されており、FETのゲート電圧制御素子としてフォトトランジスタを内蔵するフォトカプラーを用いている。このような構造をとっているので、第1の電源ライン28と第2の電源ライン29とはフォトカプラーを用いてアイソレートされている。
なお、本実施の形態においては、第1の蓄電装置、第2の蓄電装置ともにリチウムイオン2次電池を用いている。リチウムイオン2次電池に適正に充電するためにリニアチャージャーを用いている。また、第2の無線装置22と、演算回路211が一体化したワンチップマイコンを用いている。満充電で4.2Vとなるリチウムイオン2次電池の電圧がワンチップマイコンに加わらないようDC/DCコンバーターで3.3Vに安定化されている。
FIG. 8 shows an example of a circuit diagram of the mobile unit 6. The first power receiving circuit 231 and the second power receiving circuit 232 each include a power receiving circuit having a coil. In this embodiment, a one-chip microcomputer in which the second wireless device 22 and the arithmetic circuit 211 are integrated is used. The linear charger 42 is connected between the first power receiving circuit 231 of the first power supply line 28 and the first power storage device 24, and receives a DC voltage to charge the first power storage device 24. A DC / DC converter 43 is connected to the output side of the first power storage device 24, and the second wireless device 22, the arithmetic circuit 211, and the sensor 213 are supplied with stabilized DC power corresponding to their respective ratings. do. Further, a linear charger 42 corresponding to a larger capacity current is arranged in the second power supply line 29 to charge the second power storage device 25. The output stage 212 is composed of a FET as in the first embodiment, and uses a photocoupler having a built-in phototransistor as a gate voltage control element of the FET. Since it has such a structure, the first power supply line 28 and the second power supply line 29 are isolated by using a photocoupler.
In this embodiment, a lithium ion secondary battery is used for both the first power storage device and the second power storage device. A linear charger is used to properly charge the lithium-ion secondary battery. Further, a one-chip microcomputer in which the second wireless device 22 and the arithmetic circuit 211 are integrated is used. The voltage of the lithium-ion secondary battery, which becomes 4.2V when fully charged, is stabilized to 3.3V by the DC / DC converter so that it is not applied to the one-chip microcomputer.

本実施の形態によれば、第1の電源ライン28と第2の電源ライン29とが受電回路の段階で切り離されているので、互いに電圧変動の影響を及ぼしにくい。そのため、逆流防止回路を必須の構成要素とすることなく、演算回路211のリセット、センサー213の読み取りエラーなどが生じにくく、メンテナンス性の良いシステムを提供することができる。 According to the present embodiment, since the first power supply line 28 and the second power supply line 29 are separated at the stage of the power receiving circuit, they are less likely to be affected by voltage fluctuations. Therefore, without making the backflow prevention circuit an indispensable component, it is possible to provide a system with good maintainability because resetting of the arithmetic circuit 211 and reading error of the sensor 213 are less likely to occur.

<実施の形態4>
図4は本発明の実施の形態4の非接触給電無線作動システムのブロック図である。
<Embodiment 4>
FIG. 4 is a block diagram of the non-contact power feeding wireless operation system according to the fourth embodiment of the present invention.

本実施の形態は、実施の形態3に対して、移動ユニット8の第1の受電回路231と第2の受電回路232とが、固定ユニット7の非接触給電装置13の1つの給電回路を共有している点が異なっている。このような場合の例として、非接触給電装置13のコイル52の数が、非接触受電装置23のコイル52の数より少ない例が挙げられる。例えば1個の給電コイル52に対し、第1の電源ライン28の受電コイル52が1個と、第2の電源ライン29の受電コイル52が1個、交互に入れ替わって受電する。 In the present embodiment, with respect to the third embodiment, the first power receiving circuit 231 and the second power receiving circuit 232 of the mobile unit 8 share one power feeding circuit of the non-contact power feeding device 13 of the fixed unit 7. The point is different. As an example of such a case, there is an example in which the number of coils 52 of the non-contact power feeding device 13 is smaller than the number of coils 52 of the non-contact power receiving device 23. For example, for one power feeding coil 52, one power receiving coil 52 of the first power supply line 28 and one power receiving coil 52 of the second power supply line 29 alternately alternate to receive power.

このような構造は、移動ユニット8が逐次移動する場合に、給電コイル52に対向する受電コイル52の配置を移動ユニット8の移動方向に沿わせることにより実現され、システム全体を簡略化することができる。たとえば、図4において、矢印で示した上下方向に移動ユニット8が移動する場合、1個の受電コイルによって、第1の受電回路231と第2の受電回路が充電される。 Such a structure can be realized by arranging the power receiving coil 52 facing the feeding coil 52 along the moving direction of the moving unit 8 when the moving unit 8 moves sequentially, and simplifies the entire system. can. For example, in FIG. 4, when the moving unit 8 moves in the vertical direction indicated by the arrow, one power receiving coil charges the first power receiving circuit 231 and the second power receiving circuit.

本実施の形態によれば、第1の電源ライン28と第2の電源ライン29とが受電回路の段階で切り離されているので、互いに電圧変動の影響を及ぼしにくい。このため、実施形態3と同様に、互いの電源ラインが電圧変動の影響を及ぼしにくく、演算回路211のリセット、センサー213の読み取りエラーなどが生じにくく、メンテナンス性の良いシステムを提供することができる。 According to the present embodiment, since the first power supply line 28 and the second power supply line 29 are separated at the stage of the power receiving circuit, they are less likely to be affected by voltage fluctuations. Therefore, as in the third embodiment, the power supply lines of each other are less likely to be affected by the voltage fluctuation, the reset of the arithmetic circuit 211, the reading error of the sensor 213, and the like are less likely to occur, and a system with good maintainability can be provided. ..

また、本発明の非接触給電無線作動システムは固定ユニットから給電される様々な移動ユニットを含む設備や機械装置に利用することができる。 Further, the non-contact power supply wireless operation system of the present invention can be used for equipment and mechanical devices including various mobile units supplied with power from a fixed unit.

本発明の非接触給電無線作動システムの適用例として、図5に自動搬送装置を示す。図5(a)は固定ユニット3を備えた軌道31と、軌道上の複数の移動ユニット4を模式的に示している。図5(b)は移動ユニット4を具現化した台車の構成を示す。自動搬送装置では、センサー213として台車の位置を検出する光電センサー、ロータリーエンコーダ、衛星測位システムなどを適用することができる。 As an application example of the non-contact power feeding wireless operation system of the present invention, an automatic transfer device is shown in FIG. FIG. 5A schematically shows an orbit 31 provided with a fixed unit 3 and a plurality of moving units 4 on the orbit. FIG. 5B shows the configuration of a dolly that embodies the mobile unit 4. In the automatic transfer device, a photoelectric sensor for detecting the position of the trolley, a rotary encoder, a satellite positioning system, or the like can be applied as the sensor 213.

本発明を具現化した他の例として、図6にXYテーブルを示す。XYテーブルは、Y軸スライダ10aとX軸スライダ10bの2つの移動ユニットを備えている。XYテーブルでは、センサー213として、精密な位置を検出するロータリーエンコーダ、距離計、など任意のセンサーを適用することができる。 As another example embodying the present invention, FIG. 6 shows an XY table. The XY table includes two moving units, a Y-axis slider 10a and an X-axis slider 10b. In the XY table, any sensor such as a rotary encoder or a range finder that detects a precise position can be applied as the sensor 213.

また、本発明の負荷としては、移動ユニットを移動させるモータに限定されず、ワークを加工するスピンドルモーター、移動ユニット上で行われる加工、操作に必要な動力、熱源といった、電力を消費する任意の機械装置を適用することができる。例として、ヒーター、スピーカー、電磁波を発生させるマグネトロン、誘導コイルなど様々なものを適用することができる。また、モータはどのような仕様のものであってもよく、DCモータ、交流モータ、ステッピングモータ、サーボモータなど、特に限定されない。 Further, the load of the present invention is not limited to the motor that moves the moving unit, but is arbitrary that consumes electric power such as a spindle motor that processes a work, processing performed on the moving unit, power required for operation, and a heat source. Mechanical equipment can be applied. As an example, various things such as a heater, a speaker, a magnetron that generates an electromagnetic wave, and an induction coil can be applied. Further, the motor may have any specifications, and is not particularly limited to a DC motor, an AC motor, a stepping motor, a servo motor, and the like.

1,3,5,7 固定ユニット
2,4,6,8,10a,10b 移動ユニット
11 第1の制御装置
12 第1の無線装置
13 非接触給電装置
21 第2の制御装置
22 第2の無線装置
23 非接触受電装置
24 第1の蓄電装置
25 第2の蓄電装置
26 逆流防止回路
27 負荷
28 第1の電源ライン
29 第2の電源ライン
131 第1の給電回路
132 第2の給電回路
211 演算回路
212 出力段
213 センサー
231 第1の受電回路
232 第2の受電回路
52 コイル
1,3,5,7 Fixed unit 2,4,6,8,10a,10b Mobile unit 11 First control device 12 First radio device 13 Contactless power supply device 21 Second control device 22 Second radio Device 23 Non-contact power receiving device 24 First power storage device 25 Second power storage device 26 Backflow prevention circuit 27 Load 28 First power supply line 29 Second power supply line 131 First power supply circuit 132 Second power supply circuit 211 Calculation Circuit 212 Output stage 213 Sensor 231 First power receiving circuit 232 Second power receiving circuit 52 Coil

Claims (10)

固定ユニットと、移動ユニットとからなる非接触給電無線作動システムであって、
前記固定ユニットが、第1の制御装置と、前記第1の制御装置につながる第1の無線装置と、非接触給電装置と、を有しており、
前記移動ユニットが、第2の制御装置と、第2の無線装置と、前記非接触給電装置の電力を受電する非接触受電装置と、第1の蓄電装置と、を有しており、前記第2の制御装置が、前記第2の無線装置を介して前記第1の無線装置と通信するとともに演算回路と出力段とを有しており、
さらに、前記移動ユニットが、前記非接触受電装置に接続して前記第2の無線装置および前記演算回路に電力を供給する第1の電源ラインと、前記非接触受電装置に接続して前記出力段に電力を供給する第2の電源ラインと、を有しており、
前記第1の蓄電装置は、前記第1の電源ラインに接続されており、前記第1の電源ラインの電力のみを蓄電することを特徴とする非接触給電無線作動システム。
A non-contact power supply wireless operating system consisting of a fixed unit and a mobile unit.
The fixed unit has a first control device, a first wireless device connected to the first control device, and a non-contact power feeding device.
The mobile unit has a second control device, a second wireless device, a non-contact power receiving device that receives electric power from the non-contact power feeding device, and a first power storage device. The control device 2 communicates with the first wireless device via the second wireless device, and has an arithmetic circuit and an output stage.
Further, the mobile unit is connected to the non-contact power receiving device to supply power to the second wireless device and the arithmetic circuit, and the output stage is connected to the non-contact power receiving device. Has a second power line, which supplies power to the
The first power storage device is connected to the first power supply line, and is a non-contact power supply wireless operation system characterized in that only the power of the first power supply line is stored.
前記第1の電源ラインの前記非接触受電装置と前記第1の蓄電装置との間に、逆流防止回路が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の非接触給電無線作動システム。 The non-contact power supply wireless operation system according to claim 1, wherein a backflow prevention circuit is arranged between the non-contact power receiving device of the first power supply line and the first power storage device. 前記第1の電源ラインは、さらに前記第1の蓄電装置の後に安定化回路を有することを特徴とする請求項2に記載の非接触給電無線作動システム。 The non-contact power feeding wireless operation system according to claim 2, wherein the first power supply line further has a stabilizing circuit after the first power storage device. 前記非接触給電装置は第1の給電回路と第2の給電回路とを有し、
前記非接触受電装置は、
前記第1の給電回路と結合するとともに、前記第1の電源ラインと接続する第1の受電回路と、
前記第2の給電回路と結合するとともに、前記第2の電源ラインと接続する第2の受電回路と、
からなることを特徴とする請求項1に記載の非接触給電無線作動システム。
The non-contact power feeding device has a first power feeding circuit and a second power feeding circuit.
The non-contact power receiving device is
A first power receiving circuit that is coupled to the first power supply circuit and is connected to the first power supply line.
A second power receiving circuit that is coupled to the second power supply circuit and connected to the second power supply line,
The non-contact power supply wireless operation system according to claim 1, wherein the system comprises.
前記非接触受電装置は、
前記第1の電源ラインと接続する第1の受電回路と、
前記第2の電源ラインと接続する第2の受電回路と、からなり、
前記非接触給電装置と結合する受電回路が交互に入れ替わることを特徴とする請求項1に記載の非接触給電無線作動システム。
The non-contact power receiving device is
The first power receiving circuit connected to the first power supply line and
It consists of a second power receiving circuit connected to the second power supply line.
The non-contact power supply wireless operation system according to claim 1, wherein the power receiving circuits coupled to the non-contact power supply device are alternately replaced.
前記第1の受電回路と、前記第2の受電回路は、前記移動ユニットの移動方向に沿って並んでいることを特徴とする請求項5に記載の非接触給電無線作動システム。 The non-contact power supply wireless operation system according to claim 5, wherein the first power receiving circuit and the second power receiving circuit are arranged along the moving direction of the mobile unit. 前記非接触給電装置は送電コイルを有し、前記非接触受電装置は受電コイルと有し、前記非接触給電装置と前記非接触受電装置とが磁気結合によって結合していることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の非接触給電無線作動システム。 The claim is characterized in that the non-contact power feeding device has a power transmission coil, the non-contact power receiving device has a power receiving coil, and the non-contact power feeding device and the non-contact power receiving device are coupled by magnetic coupling. Item 2. The non-contact power transmission wireless operation system according to any one of Items 1 to 6. 前記第2の電源ラインには、第2の蓄電装置が備えられていることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の非接触給電無線作動システム。 The non-contact power feeding wireless operation system according to any one of claims 1 to 7, wherein the second power supply line is provided with a second power storage device. 前記第2の制御装置がセンサーを備えており、前記演算回路に前記センサーが接続されていることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の非接触給電無線作動システム。 The non-contact power supply wireless operation system according to any one of claims 1 to 8, wherein the second control device includes a sensor, and the sensor is connected to the arithmetic circuit. 前記非接触給電無線作動システムは、 自動搬送装置、加工機、自動倉庫、ロボット、測定器、工作機械のいずれかであることを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の非接触給電無線作動システム。 The non. Contact power supply wireless actuation system.
JP2020131404A 2020-08-03 2020-08-03 Wireless power supply system Active JP7441750B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020131404A JP7441750B2 (en) 2020-08-03 2020-08-03 Wireless power supply system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020131404A JP7441750B2 (en) 2020-08-03 2020-08-03 Wireless power supply system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022028173A true JP2022028173A (en) 2022-02-16
JP7441750B2 JP7441750B2 (en) 2024-03-01

Family

ID=80267225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020131404A Active JP7441750B2 (en) 2020-08-03 2020-08-03 Wireless power supply system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7441750B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024024274A (en) * 2022-08-09 2024-02-22 株式会社ダイフク power supply

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010252624A (en) * 2009-03-26 2010-11-04 Seiko Epson Corp Coil unit, power transmission device and power reception device using the same
US9130369B2 (en) * 2012-08-29 2015-09-08 Qualcomm Incorporated Wireless power overvoltage protection circuit with reduced power dissipation
JP2016182003A (en) * 2015-03-24 2016-10-13 株式会社豊田自動織機 Power reception apparatus and non-contact power transmission apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010252624A (en) * 2009-03-26 2010-11-04 Seiko Epson Corp Coil unit, power transmission device and power reception device using the same
US9130369B2 (en) * 2012-08-29 2015-09-08 Qualcomm Incorporated Wireless power overvoltage protection circuit with reduced power dissipation
JP2016182003A (en) * 2015-03-24 2016-10-13 株式会社豊田自動織機 Power reception apparatus and non-contact power transmission apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024024274A (en) * 2022-08-09 2024-02-22 株式会社ダイフク power supply

Also Published As

Publication number Publication date
JP7441750B2 (en) 2024-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102361035B1 (en) Power transmission device, power reception device, and noncontact charging system
JP6986712B2 (en) Mobile and wireless power transfer systems
TW577837B (en) Power supply circuit of mobile unit supplied with power without contact, and mobile unit
JP4427544B2 (en) Contactless energy supply for moving loads
US20180375376A1 (en) Wireless power transmission system, power transmitting device, and power receiving device
JP7364095B2 (en) Contactless power supply system and conveyance system
US20240217749A1 (en) Energy transmission in a linear transport system
JP7441750B2 (en) Wireless power supply system
CN117879182A (en) Contactless power supply equipment
CN117254602A (en) Power receiving device
JP7619378B2 (en) Power receiving device and non-contact power supply system
WO2020241677A1 (en) Power transmission device and wireless power transfer system
US10826327B2 (en) Power feeding system and power feeding method
TW201340532A (en) Contactless power supply system and contactless power supply method
WO2017163388A1 (en) Wireless power supply device
CN110648954A (en) Transport system for use in semiconductor manufacturing facility and related mobile container and method
WO2020196785A1 (en) Power receiving device, moving body, wireless power transmission system, and moving body system
JP7747079B2 (en) Contactless power supply system and transport system
WO2020026868A1 (en) Power transmission device, power reception device, wireless power transmission system, and method for driving power transmission device
TWI895584B (en) Power receiving device and contactless power supply system
JP7486074B2 (en) Power transmission device and wireless power transmission system
CN113302815A (en) Non-contact power supply system
JP2019146371A (en) Automatic guided vehicle
WO2025032916A1 (en) During-travel power feeding system
WO2021049346A1 (en) Power transmission device and wireless power transfer system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231121

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7441750

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150