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公開番号2021182825
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211125
出願番号2020087694
出願日20200519
発明の名称非接触給電装置
出願人新光電気工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 50/05 20160101AFI20211029BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電極の面積を大きくできる非接触給電装置を提供する。
【解決手段】第1面を備えた回転体10と、所定間隔をあけて対向する第2面を備えた非回転体20と、第1配線321と第1スリット322が交互に配置され、第1配線同士が電気的に接続された一対の第1電極32を備え、第1面に配置された受電用基板30と、第2配線421と第2スリット422が交互に配置され、第2配線同士が電気的に接続された一対の第2電極42を備え、第2面に配置された給電用基板40と、を有する。受電用基板の一対の第1電極が形成された各々の領域は、第1スリットの部分で屈曲し、第1面との間隔が離れる部分と近づく部分とが交互に現れる第1波状部分301を形成し、給電用基板の一対の第2電極が形成された各々の領域は、第2スリットの部分で屈曲し、第2面との間隔が離れる部分と近づく部分とが交互に現れる第2波状部分401を形成するように配置される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
第1面を備えた回転体と、
所定間隔をあけて前記第1面に対向する第2面を備えた非回転体と、
第1配線と第1スリットが交互に配置され、前記第1配線同士が電気的に接続された一対の第1電極を備え、前記回転体の第1面に配置された受電用基板と、
第2配線と第2スリットが交互に配置され、前記第2配線同士が電気的に接続された一対の第2電極を備え、前記非回転体の第2面に配置された給電用基板と、を有し、
前記受電用基板の一対の前記第1電極が形成された各々の領域は、前記第1スリットの部分で屈曲し、前記第1面との間隔が離れる部分と近づく部分とが交互に現れる第1波状部分を形成し、
前記給電用基板の一対の前記第2電極が形成された各々の領域は、前記第2スリットの部分で屈曲し、前記第2面との間隔が離れる部分と近づく部分とが交互に現れる第2波状部分を形成し、
前記第1波状部分と前記第2波状部分が互いに対向するように配置されている非接触給電装置。
続きを表示(約 840 文字)【請求項2】
前記回転体は、導電体であり、
前記第1スリットは、前記第1配線が形成されずに絶縁性の基材が露出している部分であり、
前記第1スリットは、前記受電用基板の前記回転体と最も近接する領域に配置され、
前記非回転体は、導電体であり、
前記第2スリットは、前記第2配線が形成されずに絶縁性の基材が露出している部分であり、
前記第2スリットは、前記給電用基板の前記非回転体と最も近接する領域に配置されている請求項1に記載の非接触給電装置。
【請求項3】
各々の前記第1波状部分の間には第1平坦部分が配置され、各々の前記第2波状部分の間には第2平坦部分が配置されている請求項1又は2に記載の非接触給電装置。
【請求項4】
前記第1平坦部分には、受電に必要な電子部品が実装された部品実装領域が設けられている請求項3に記載の非接触給電装置。
【請求項5】
前記第1面に配置され、前記第1波状部分を所定形状に保持する第1ガイド部材と、
前記第2面に配置され、前記第2波状部分を所定形状に保持する第2ガイド部材と、を有する請求項1乃至4の何れか一項に記載の非接触給電装置。
【請求項6】
前記第1ガイド部材及び前記第2ガイド部材は、低誘電材料から形成されている請求項5に記載の非接触給電装置。
【請求項7】
前記第1配線及び前記第2配線は、配線幅が狭い部分と広い部分とを備え、
前記配線幅が狭い部分は、前記第1配線及び前記第2配線の長手方向に沿って離散的に配置されている請求項1乃至6の何れか一項に記載の非接触給電装置。
【請求項8】
前記第1スリットの起点となる隣接する前記第1配線の接続部、及び前記第2スリットの起点となる隣接する前記第2配線の接続部は、R状である請求項1乃至7の何れか一項に記載の非接触給電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、非接触給電装置に関する。
続きを表示(約 5,700 文字)【背景技術】
【0002】
非接触で給電を行う非接触給電装置としては、様々な方式のものが提案されているが、一例として、電界結合方式を利用したものが挙げられる。電界結合方式を利用した非接触給電装置は、非回転体に対して非接触で給電を行う場合に用いることができるが、回転体に対して非接触で給電する方法も提案されている。例えば、回転体と固定側の各々に電極を設け、各々の電極を互いに対向するように配置する構造が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
国際公開第2013/108893号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、非接触給電装置において、電力を確保するためには電極の面積を大きくする必要があるが、回転体に対して非接触で給電する上記の構造では、電極の面積を大きくすることが困難であった。
【0005】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、電極の面積を大きくすることが可能な非接触給電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本非接触給電装置は、第1面を備えた回転体と、所定間隔をあけて前記第1面に対向する第2面を備えた非回転体と、第1配線と第1スリットが交互に配置され、前記第1配線同士が電気的に接続された一対の第1電極を備え、前記回転体の第1面に配置された受電用基板と、第2配線と第2スリットが交互に配置され、前記第2配線同士が電気的に接続された一対の第2電極を備え、前記非回転体の第2面に配置された給電用基板と、を有し、前記受電用基板の一対の前記第1電極が形成された各々の領域は、前記第1スリットの部分で屈曲し、前記第1面との間隔が離れる部分と近づく部分とが交互に現れる第1波状部分を形成し、前記給電用基板の一対の前記第2電極が形成された各々の領域は、前記第2スリットの部分で屈曲し、前記第2面との間隔が離れる部分と近づく部分とが交互に現れる第2波状部分を形成し、前記第1波状部分と前記第2波状部分が互いに対向するように配置されている。
【発明の効果】
【0007】
開示の技術によれば、電極の面積を大きくすることが可能な非接触給電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
第1実施形態に係る非接触給電装置を例示する図である。
第1実施形態に係る受電用基板及び給電用基板を例示する平面図である。
第1実施形態に係る受電用基板及び給電用基板を回転体及び非回転体に取り付けた様子を例示する断面図である。
比較例に係る受電用基板及び給電用基板を回転体及び非回転体に取り付けた様子を例示する断面図である。
第1実施形態の変形例1に係る受電用基板及び給電用基板を回転体及び非回転体に取り付けた様子を例示する断面図である。
第1実施形態の変形例2に係る受電用基板及び給電用基板を例示する平面図である。
スリットの起点となる隣接する配線の接続部について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0010】
〈第1実施形態〉
図1は、第1実施形態に係る非接触給電装置を例示する図であり、図1(a)は斜視図、図1(b)は正面図である。図1を参照すると、非接触給電装置1は、回転体10と、非回転体20と、受電用基板30と、給電用基板40とを有している。
【0011】
回転体10は、例えば、外周面11を有する円柱状の部材であり、軸Cを中心として回転可能に構成されている。非回転体20は、例えば、中空円柱状(パイプ状)の部材であり、図示しない筐体等に固定されている。非回転体20は、所定間隔をあけて回転体10の外周面11に対向する内周面21を備えている。すなわち、回転体10は、非回転体20の内側に非回転体20と接しないように配置され、軸Cを中心として回転可能である。回転体10及び非回転体20は、例えば、鉄やアルミニウム等の金属(導電体)から形成できる。
【0012】
回転体10の外周面11には、受電用基板30が配置されている。受電用基板30には、電力を必要とする半導体素子等(図示せず)が搭載されている。非回転体20の内周面21には、給電用基板40が配置されている。給電用基板40は、図示しない線材等により、非接触給電装置1の外部に設けられた制御装置に接続されている。受電用基板30と給電用基板40とは、所定間隔(例えば、1mm〜2mm程度)をあけて互いに対向する一対の電極を有しており、対向する一対の電極が容量結合している。これにより、非接触給電装置1の外部に設けられた制御装置による制御により、非回転体20に配置された給電用基板40から、回転体10に配置された受電用基板30にワイヤレス給電が可能となる。以下、受電用基板30と給電用基板40について詳しく説明する。
【0013】
図2は、第1実施形態に係る受電用基板及び給電用基板を例示する平面図である。後述のように、受電用基板30及び給電用基板40は波状に折り曲げられるが、図2は折り曲げられる前の平坦な状態を示している。
【0014】
図2(a)に示す受電用基板30は、絶縁性の基材31と、基材31上に導体パターンから形成された一対の電極32及び33とを備えている。例えば、電極32は基材31のX方向の一方側に配置され、電極33は基材31のX方向の他方側に配置されている。基材31は、例えば、ポリイミド等の可撓性を有する樹脂から形成できる。電極32及び33は、例えば、銅等の金属から形成できる。電極32及び33の表面に、ニッケル、パラジウム、金等のめっき膜が形成されてもよい。電極32及び33の詳細は下記のとおりである。
【0015】
電極32は、同一方向(図2ではY方向)に伸びる細長状の複数の配線321と、隣接する配線321間に配置された細長状のスリット322とを有し、各々の配線321のY方向の一端側が連結され、Y方向の他端側が開放さている。なお、スリット322は、配線321が形成されずに絶縁性の基材31が露出している部分である。但し、複数の配線321を連結するのは、配線321の端部には限定されず、任意の位置で連結すればよい。スリット322の幅(X方向)は、例えば、1mm程度である。以降に説明する他のスリットについても同様である。
【0016】
電極33は、同一方向(図2ではY方向)に伸びる細長状の複数の配線331と、隣接する配線331間に配置された細長状のスリット332とを有し、各々の配線331のY方向の一端側が連結され、Y方向の他端側が開放さている。なお、スリット332は、配線331が形成されずに絶縁性の基材31が露出している部分である。但し、複数の配線331を連結するのは、配線331の端部には限定されず、任意の位置で連結すればよい。
【0017】
なお、図2(a)では図示を省略するが、配線321及び331は、後述の図3に示すように、絶縁層35で被覆されてもよい。絶縁層35は、複数の配線321及び331を連続的に被覆するように設けてもよい。絶縁層35は、例えば、ポリイミド等の可撓性を有する樹脂から形成できる。
【0018】
このように、電極32は、配線321とスリット322が交互に配置され、配線321同士が電気的に接続された例えば櫛歯状の電極である。又、電極33は、配線331とスリット332が交互に配置され、配線331同士が電気的に接続された例えば櫛歯状の電極である。そして、電極32と電極33は、例えば櫛歯の開放側を同一方向に向けて所定間隔をあけて配置されている。
【0019】
基材31上の電極32と電極33との間は、部品実装領域34として使用できる。部品実装領域34は、受電用基板30が給電用基板40からの受電に必要な電子部品が実装された領域である。部品実装領域34には、例えば、共振用インダクタンス部品Lや共振用コンデンサCを含む共振回路341や、平滑回路/整流回路342等が実装される。なお、図2(a)では、部品実装領域34の回路を模式的に示している。
【0020】
図2(b)に示す給電用基板40は、絶縁性の基材41と、基材41上に導体パターンから形成された一対の電極42及び43を備えている。例えば、電極42は基材41のX方向の一方側に配置され、電極43は基材41のX方向の他方側に配置されている。基材41は、例えば、ポリイミド等の可撓性を有する樹脂から形成できる。電極42及び43は、例えば、銅等の金属から形成できる。電極42及び43の表面に、ニッケル、パラジウム、金等のめっき膜が形成されてもよい。電極42及び43の詳細は下記のとおりである。
【0021】
電極42は、同一方向(図2ではY方向)に伸びる細長状の複数の配線421と、隣接する配線421間に配置された細長状のスリット422とを有し、各々の配線421のY方向の一端側が連結され、Y方向の他端側が開放さている。なお、スリット422は、配線421が形成されずに絶縁性の基材41が露出している部分である。但し、複数の配線421を連結するのは、配線421の端部には限定されず、任意の位置で連結すればよい。
【0022】
電極43は、同一方向(図2ではY方向)に伸びる細長状の複数の配線431と、隣接する配線431間に配置された細長状のスリット432とを有し、各々の配線431のY方向の一端側が連結され、Y方向の他端側が開放さている。なお、スリット432は、配線431が形成されずに絶縁性の基材41が露出している部分である。但し、複数の配線431を連結するのは、配線431の端部には限定されず、任意の位置で連結すればよい。
【0023】
なお、図2(b)では図示を省略するが、配線421及び431は、後述の図3に示すように、絶縁層45で被覆されてもよい。絶縁層45は、複数の配線421及び431を連続的に被覆するように設けてもよい。絶縁層45は、例えば、ポリイミド等の可撓性を有する樹脂から形成できる。
【0024】
このように、電極42は、配線421とスリット422が交互に配置され、配線421同士が電気的に接続された例えば櫛歯状の電極である。又、電極43は、配線431とスリット432が交互に配置され、配線431同士が電気的に接続された例えば櫛歯状の電極である。そして、電極42と電極43は、例えば櫛歯の開放側を同一方向に向けて所定間隔をあけて配置されている。
【0025】
図3は、第1実施形態に係る受電用基板及び給電用基板を回転体及び非回転体に取り付けた様子を例示する断面図であり、図1のA−A線に沿う断面を示している。図3では、X方向は軸C(図1参照)に平行な方向、Y方向は軸Cに垂直で外周面11に沿った方向、Z方向は外周面11の法線方向である。
【0026】
図3を参照すると、受電用基板30は、波状に折り曲げられた波状部分301及び302と、波状部分301と波状部分302との間に配置された平坦部分303とを有している。なお、前述の部品実装領域34(図3では図示せず)は、平坦部分303内に設けられる。給電用基板40は、波状に折り曲げられた波状部分401及び402と、波状部分401と波状部分402との間に配置された平坦部分403とを有している。
【0027】
波状部分301及び302は、受電用基板30の一対の電極32及び33が形成された各々の領域が、スリット322及び332の部分で屈曲し、回転体10の外周面11との間隔が離れる部分と近づく部分とが交互に現れる形状とされた部分である。波状部分401及び402は、給電用基板40の一対の電極42及び43極が形成された各々の領域が、スリット422及び432の部分で屈曲し、非回転体20の内周面21との間隔が離れる部分と近づく部分とが交互に現れる形状とされた部分である。
【0028】
受電用基板30は、電極32の配線321及び電極33の配線331の長手方向が軸Cと略垂直になるように、波状部分301及び波状部分302のスリット322及び332の部分で接着剤等により回転体10の外周面11に固定されている。すなわち、スリット322及び332は、受電用基板30の回転体10と最も近接する領域に配置される。
【0029】
給電用基板40は、電極42の配線421及び電極43の配線431の長手方向が軸Cと略垂直になるように、波状部分401及び402のスリット422及び432の部分で接着剤等により非回転体20の内周面21に固定されている。すなわち、スリット422及び432は、給電用基板40の非回転体20と最も近接する領域に配置される。
【0030】
波状部分301と波状部分401とは、略一定の間隔をあけて互いに対向するように配置されている。又、波状部分302と波状部分402とは、略一定の間隔をあけて互いに対向するように配置されている。又、平坦部分303と平坦部分403とは、略一定の間隔をあけて互いに対向するように配置されている。
(【0031】以降は省略されています)

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