JP2002246248A - 非接触カプラ - Google Patents
非接触カプラInfo
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- JP2002246248A JP2002246248A JP2001037489A JP2001037489A JP2002246248A JP 2002246248 A JP2002246248 A JP 2002246248A JP 2001037489 A JP2001037489 A JP 2001037489A JP 2001037489 A JP2001037489 A JP 2001037489A JP 2002246248 A JP2002246248 A JP 2002246248A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一次側と二次側間に磁気結合による電力伝達
を行わせる非接触カプラを、その性能を確保しつつ軽量
化し、さらに一次側と二次側の位置合わせに余裕を持た
せて使い勝手を向上させる。 【解決手段】 一次側と二次側の各磁気コア１，１の少
なくとも互いに対向する側の部分を分割形成するととも
に、各分割形成部分の間に空間磁路ｇを形成する隙間を
介在させる。
を行わせる非接触カプラを、その性能を確保しつつ軽量
化し、さらに一次側と二次側の位置合わせに余裕を持た
せて使い勝手を向上させる。 【解決手段】 一次側と二次側の各磁気コア１，１の少
なくとも互いに対向する側の部分を分割形成するととも
に、各分割形成部分の間に空間磁路ｇを形成する隙間を
介在させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は磁気結合方式の非
接触カプラに関し、たとえば電気自動車等の電気機器へ
の給電もしくは充電を非接触で行うのに利用して有効な
技術に関する。
接触カプラに関し、たとえば電気自動車等の電気機器へ
の給電もしくは充電を非接触で行うのに利用して有効な
技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車や電気自転車、あるいはその
他の電気機器への給電や充電を非接触で行う手段とし
て、磁気結合方式の非接触カプラが提供されている。
他の電気機器への給電や充電を非接触で行う手段とし
て、磁気結合方式の非接触カプラが提供されている。
【０００３】図１２は従来の非接触カプラの構成例であ
って、（Ａ）は磁気コア１’の破断斜視図、（Ｂ）はそ
の平面図、（Ｃ）は上記コア１’を用いた非接触カプラ
の断面図、（Ｄ）はその等価回路図をそれぞれ示す。同
図に示す非接触カプラは、Ｕ字状の開磁路を形成する一
対の円盤状磁気コア１’，１’に一次コイルＬ１と二次
コイルＬ２を振り分けて巻回するとともに、両コア
１’，１’を開磁面側同士で近接対向（間隙ｄ）させて
環状の閉磁路Ｂを形成することにより、一次コイルＬ１
と二次コイルＬ２間で交流（高周波）の電力伝達を行わ
せる。この場合、一次コイルＬ１が巻回されたコア１’
はトランスの一次側に相当し、二次コイルＬ２が巻回さ
れたコア１’はトランスのそのトランスの二次側に相当
する。一次側と二次側は間隙ｄを置いて近接対向させら
れることにより、あたかも一つのトランスとして動作す
る。
って、（Ａ）は磁気コア１’の破断斜視図、（Ｂ）はそ
の平面図、（Ｃ）は上記コア１’を用いた非接触カプラ
の断面図、（Ｄ）はその等価回路図をそれぞれ示す。同
図に示す非接触カプラは、Ｕ字状の開磁路を形成する一
対の円盤状磁気コア１’，１’に一次コイルＬ１と二次
コイルＬ２を振り分けて巻回するとともに、両コア
１’，１’を開磁面側同士で近接対向（間隙ｄ）させて
環状の閉磁路Ｂを形成することにより、一次コイルＬ１
と二次コイルＬ２間で交流（高周波）の電力伝達を行わ
せる。この場合、一次コイルＬ１が巻回されたコア１’
はトランスの一次側に相当し、二次コイルＬ２が巻回さ
れたコア１’はトランスのそのトランスの二次側に相当
する。一次側と二次側は間隙ｄを置いて近接対向させら
れることにより、あたかも一つのトランスとして動作す
る。
【０００４】各磁気コア１’，１’はそれぞれ、一次側
と二次側間の磁気的結合を密に行わせるために、つまり
一次側と二次側間に高い結合係数を確保するために、全
体を隙間の無い充実一体構造（いわゆる無垢構造）とす
ることが行なわれていた。これにより、一次側と二次側
間の磁路Ｂは、上記間隙ｄの部分を除いて、すべて、磁
気コア１’，１’の内部に閉じこめられた状態で形成さ
れる（以上、特開昭２０００−１５０２７３参照）。
と二次側間の磁気的結合を密に行わせるために、つまり
一次側と二次側間に高い結合係数を確保するために、全
体を隙間の無い充実一体構造（いわゆる無垢構造）とす
ることが行なわれていた。これにより、一次側と二次側
間の磁路Ｂは、上記間隙ｄの部分を除いて、すべて、磁
気コア１’，１’の内部に閉じこめられた状態で形成さ
れる（以上、特開昭２０００−１５０２７３参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。すなわち、一次側と二次側間
の磁路Ｂを充実一体形状の磁気コア１’，１’内に完全
に閉じこめる上述した構成は、両磁気コア１’，１’が
互いに同一で対向させられたときには高い結合係数を得
ることができるが、図１３の（Ａ）（Ｂ）に示すよう
に、両磁気コア１’，１’間に横方向の位置ズレ（横ズ
レ）ｈが生じると、上記結合係数はその横ズレによって
大きく低下する。この横ズレによる結合係数の変化度合
が大きいと、一次側と二次側間の位置合わせがきわどく
なるため、非接触カプラの使い勝手が悪くなる。
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。すなわち、一次側と二次側間
の磁路Ｂを充実一体形状の磁気コア１’，１’内に完全
に閉じこめる上述した構成は、両磁気コア１’，１’が
互いに同一で対向させられたときには高い結合係数を得
ることができるが、図１３の（Ａ）（Ｂ）に示すよう
に、両磁気コア１’，１’間に横方向の位置ズレ（横ズ
レ）ｈが生じると、上記結合係数はその横ズレによって
大きく低下する。この横ズレによる結合係数の変化度合
が大きいと、一次側と二次側間の位置合わせがきわどく
なるため、非接触カプラの使い勝手が悪くなる。
【０００６】また、非接触カプラの重量の大半は磁気コ
アが占めるが、上述した磁気コア１’，１’は全体が隙
間の無い充実一体形状であるために高重量となるのを避
けることができず、このことが非接触カプラの軽量化を
はかる上で大きな阻害要因となっていた。
アが占めるが、上述した磁気コア１’，１’は全体が隙
間の無い充実一体形状であるために高重量となるのを避
けることができず、このことが非接触カプラの軽量化を
はかる上で大きな阻害要因となっていた。
【０００７】この発明は、以上のような問題に鑑みてな
されたもので、第１の目的は、非接触カプラをその性能
を確保しつつ軽量化させることにある。第２の目的は、
上記第１の目的に加えて、非接触カプラの一次側と二次
側の位置合わせに余裕を持たせて使い勝手を向上させる
ことにある。そのほか、本発明の上記以外の目的と特徴
は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになる
であろう。
されたもので、第１の目的は、非接触カプラをその性能
を確保しつつ軽量化させることにある。第２の目的は、
上記第１の目的に加えて、非接触カプラの一次側と二次
側の位置合わせに余裕を持たせて使い勝手を向上させる
ことにある。そのほか、本発明の上記以外の目的と特徴
は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになる
であろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では次のような手段を提供する。すなわち、
本発明の第１の手段は、それぞれにＵ字状の開磁路を形
成する一対の磁気コアに一次コイルと二次コイルを振り
分けて巻回するとともに、両コアを開磁面側同士で近接
対向させて環状の閉磁路を形成することにより、一次コ
イルと二次コイル間で交流の電力伝達を行わせる非接触
カプラにおいて、一次側と二次側の各磁気コアの少なく
とも互いに対向する側の部分を分割形成するとともに、
各分割形成部分の間に空間磁路（空間に形成される磁
路）を形成する隙間を介在させたことを特徴とする。
め、本発明では次のような手段を提供する。すなわち、
本発明の第１の手段は、それぞれにＵ字状の開磁路を形
成する一対の磁気コアに一次コイルと二次コイルを振り
分けて巻回するとともに、両コアを開磁面側同士で近接
対向させて環状の閉磁路を形成することにより、一次コ
イルと二次コイル間で交流の電力伝達を行わせる非接触
カプラにおいて、一次側と二次側の各磁気コアの少なく
とも互いに対向する側の部分を分割形成するとともに、
各分割形成部分の間に空間磁路（空間に形成される磁
路）を形成する隙間を介在させたことを特徴とする。
【０００９】上記第１の手段によれば、一次側コアと二
次側コア間の磁気結合が、各分割形成部分の先端面だけ
ではなく、その側面に跨った広い範囲で行われるように
なる。つまり、一次側と二次側間でのコアの対向面積が
実効的に拡大されるとともに、本来の磁路と垂直方向
（巻線と同じ方向）への磁気回路が遮断されるようにな
り、この結果、両コアが互いに横ズレしても、一次側と
二次側の磁気的結合を維持することができる。同時に、
コアを分割形成したことによってコア全体が軽量化され
る。これにより、非接触カプラをその性能を確保しつつ
軽量化させるという前記第１の目的と、非接触カプラの
一次側と二次側の位置合わせに余裕を持たせて使い勝手
を向上させるという前記第２の目的を共に達成すること
ができる。
次側コア間の磁気結合が、各分割形成部分の先端面だけ
ではなく、その側面に跨った広い範囲で行われるように
なる。つまり、一次側と二次側間でのコアの対向面積が
実効的に拡大されるとともに、本来の磁路と垂直方向
（巻線と同じ方向）への磁気回路が遮断されるようにな
り、この結果、両コアが互いに横ズレしても、一次側と
二次側の磁気的結合を維持することができる。同時に、
コアを分割形成したことによってコア全体が軽量化され
る。これにより、非接触カプラをその性能を確保しつつ
軽量化させるという前記第１の目的と、非接触カプラの
一次側と二次側の位置合わせに余裕を持たせて使い勝手
を向上させるという前記第２の目的を共に達成すること
ができる。
【００１０】第２の手段は、上記第１の手段の手段にお
いて、一次側と二次側の各磁気コアをそれぞれ複数のコ
ア部材で形成するとともに、各コア部材の間に前記隙間
を介在させたことを特徴とする。これにより、上記目的
を達成するための磁気コアを生産性を向上させることが
できる。
いて、一次側と二次側の各磁気コアをそれぞれ複数のコ
ア部材で形成するとともに、各コア部材の間に前記隙間
を介在させたことを特徴とする。これにより、上記目的
を達成するための磁気コアを生産性を向上させることが
できる。
【００１１】第３の手段は、上記第１または２の手段に
おいて、一次側と二次側の各磁気コアをそれぞれ扇状の
コア部材で形成するとともに、各コア部材の間にそのコ
ア部材と同形の扇状隙間を介在させたことを特徴とす
る。これにより、同一形状のコア部材を使うことによる
生産の合理化をはかりつつ、上記第２の手段の場合と同
様の効果を得ることができる。
おいて、一次側と二次側の各磁気コアをそれぞれ扇状の
コア部材で形成するとともに、各コア部材の間にそのコ
ア部材と同形の扇状隙間を介在させたことを特徴とす
る。これにより、同一形状のコア部材を使うことによる
生産の合理化をはかりつつ、上記第２の手段の場合と同
様の効果を得ることができる。
【００１２】第４の手段は、上記第１から３のいずれか
の手段において、一次側と二次側の磁気コアをそれぞれ
放射状に円陣配置された複数の長形コア部材で形成した
ことを特徴とする。この手段の場合も、第２または３の
手段の場合と同様、上記目的を達成するための磁気コア
の生産性を高めることができるという効果を得ることが
できる。
の手段において、一次側と二次側の磁気コアをそれぞれ
放射状に円陣配置された複数の長形コア部材で形成した
ことを特徴とする。この手段の場合も、第２または３の
手段の場合と同様、上記目的を達成するための磁気コア
の生産性を高めることができるという効果を得ることが
できる。
【００１３】第５の手段は、上記第４の手段において、
前記長形コア部材は全体が一様な厚みを有する板状であ
ることを特徴とする。これにより、コア部材を加圧成型
および焼成によって形成する際に、成型および焼成時の
条件等を最適化してコア部材の均質性および特性の安定
性を向上させることができる。
前記長形コア部材は全体が一様な厚みを有する板状であ
ることを特徴とする。これにより、コア部材を加圧成型
および焼成によって形成する際に、成型および焼成時の
条件等を最適化してコア部材の均質性および特性の安定
性を向上させることができる。
【００１４】第６の手段は、上記第１から５の手段にお
いて、一次側と二次側の各磁気コアをそれぞれ等角間隔
で円陣配置された同じ奇数のコア部材で形成するととも
に、一次側と二次側の各コア部材をそれぞれ対向する側
のコア部材の間隙に重なるように配置し、この配置状態
で一次側と二次側間の磁気結合を形成させるようにした
ことを特徴とする。これにより、特定方向への横ズレに
対する結合係数の低下度合をさらに緩和させることがで
きるようになる。
いて、一次側と二次側の各磁気コアをそれぞれ等角間隔
で円陣配置された同じ奇数のコア部材で形成するととも
に、一次側と二次側の各コア部材をそれぞれ対向する側
のコア部材の間隙に重なるように配置し、この配置状態
で一次側と二次側間の磁気結合を形成させるようにした
ことを特徴とする。これにより、特定方向への横ズレに
対する結合係数の低下度合をさらに緩和させることがで
きるようになる。
【００１５】第７の手段は、それぞれにＵ字状の開磁路
を形成する一対の磁気コアに一次コイルと二次コイルを
振り分けて巻回するとともに、両コアを開磁面側同士で
近接対向させて環状の閉磁路を形成することにより、一
次コイルと二次コイル間で交流の電力伝達を行わせる非
接触カプラにおいて、一次側と二次側の各磁気コアをそ
れぞれ、環状の外周側コア部材、円盤状の内周側コア部
材、および両コア部材間を架橋しながら放射状に円陣配
置された多数の中間コア部材とで形成したことを特徴と
する。
を形成する一対の磁気コアに一次コイルと二次コイルを
振り分けて巻回するとともに、両コアを開磁面側同士で
近接対向させて環状の閉磁路を形成することにより、一
次コイルと二次コイル間で交流の電力伝達を行わせる非
接触カプラにおいて、一次側と二次側の各磁気コアをそ
れぞれ、環状の外周側コア部材、円盤状の内周側コア部
材、および両コア部材間を架橋しながら放射状に円陣配
置された多数の中間コア部材とで形成したことを特徴と
する。
【００１６】上記第７の手段によれば、コアを軽量化し
ながら磁路方向での断面積のバラツキを小さくするこ
と、すなわち磁路バランスを改善してコア損失を低減さ
せることができる。これにより、前記第１の目的を効果
的に達成することができる。
ながら磁路方向での断面積のバラツキを小さくするこ
と、すなわち磁路バランスを改善してコア損失を低減さ
せることができる。これにより、前記第１の目的を効果
的に達成することができる。
【００１７】第８の手段は、上記第７の手段において、
各中間コア部材の内周側端部をそれぞれテーパ状に形成
したことを特徴とする。これにより、コアの軽量化と磁
路バランスの最適化をはかることができる。
各中間コア部材の内周側端部をそれぞれテーパ状に形成
したことを特徴とする。これにより、コアの軽量化と磁
路バランスの最適化をはかることができる。
【００１８】第９の手段は、上記第７または８の手段に
おいて、各中間コア部材の外周側端部を拡幅したことを
特徴とする。この場合も、第８の手段と同様、コアの軽
量化と磁路バランスの最適化をはかることができる。
おいて、各中間コア部材の外周側端部を拡幅したことを
特徴とする。この場合も、第８の手段と同様、コアの軽
量化と磁路バランスの最適化をはかることができる。
【００１９】第１０の手段は、それぞれにＵ字状の開磁
路を形成する一対の磁気コアに一次コイルと二次コイル
を振り分けて巻回するとともに、両コアを開磁面側同士
で近接対向させて環状の閉磁路を形成することにより、
一次コイルと二次コイル間で交流の電力伝達を行わせる
非接触カプラにおいて、一次側と二次側の各磁気コアの
非対向側コーナ部を面取り形成したことを特徴とする。
路を形成する一対の磁気コアに一次コイルと二次コイル
を振り分けて巻回するとともに、両コアを開磁面側同士
で近接対向させて環状の閉磁路を形成することにより、
一次コイルと二次コイル間で交流の電力伝達を行わせる
非接触カプラにおいて、一次側と二次側の各磁気コアの
非対向側コーナ部を面取り形成したことを特徴とする。
【００２０】上記第１０の手段によれば、磁束密度が疎
となる部分を除去することによってコアの軽量化すなわ
ち非接触カプラの軽量化をはかることができるととも
に、磁路バランス改善によるコア損失の軽減をはかるこ
とができる。これにより、前記第１の目的を達成するこ
とができる。
となる部分を除去することによってコアの軽量化すなわ
ち非接触カプラの軽量化をはかることができるととも
に、磁路バランス改善によるコア損失の軽減をはかるこ
とができる。これにより、前記第１の目的を達成するこ
とができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は本発明による非接触カプラ
の第１実施例を示す。この実施例の非接触カプラは、同
図の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、一次側と二次側
の各磁気コア１，１をそれぞれ扇状（開度＝４５度）の
コア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃで形成するとともに、各コア
部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃの間にそのコア部材と同形の扇状
隙間（ｇ＝７５度）を介在させてある。各コア部材１
Ａ，１Ｂ，１ＣはそれぞれＵ字状の開磁路を形成すべ
く、片側面にＵ字切欠部２が形成されている。
の第１実施例を示す。この実施例の非接触カプラは、同
図の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、一次側と二次側
の各磁気コア１，１をそれぞれ扇状（開度＝４５度）の
コア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃで形成するとともに、各コア
部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃの間にそのコア部材と同形の扇状
隙間（ｇ＝７５度）を介在させてある。各コア部材１
Ａ，１Ｂ，１ＣはそれぞれＵ字状の開磁路を形成すべ
く、片側面にＵ字切欠部２が形成されている。
【００２２】一次側のコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃと二次
側のコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃはそれぞれ、開磁面側同
士で近接対向させられて環状の閉磁路Ｂを形成すること
により、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２間で交流（高
周波）の電力伝達を行わせる非接触カプラを形成する。
この場合、一次側と二次側の両コア部材１Ａ−１Ａ，１
Ｂ−１Ｂ，１Ｃ−１Ｃはそれぞれに対をなして磁気結合
されることにより、同図の（Ｄ）または（Ｅ）に示すよ
うなトランス等価回路を形成する。
側のコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃはそれぞれ、開磁面側同
士で近接対向させられて環状の閉磁路Ｂを形成すること
により、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２間で交流（高
周波）の電力伝達を行わせる非接触カプラを形成する。
この場合、一次側と二次側の両コア部材１Ａ−１Ａ，１
Ｂ−１Ｂ，１Ｃ−１Ｃはそれぞれに対をなして磁気結合
されることにより、同図の（Ｄ）または（Ｅ）に示すよ
うなトランス等価回路を形成する。
【００２３】このようにして、一次側と二次側の各磁気
コア１，１の少なくとも互いに対向する側の部分を分割
形成するとともに、各分割形成部分の間に空間磁路（空
間に形成される磁路）を形成する隙間（ｇ）を介在させ
た非接触カプラが形成されている。この非接触カプラ
は、上記扇状隙間（ｇ＝７５度）の分だけ、コア１，１
の重量が減量されている。
コア１，１の少なくとも互いに対向する側の部分を分割
形成するとともに、各分割形成部分の間に空間磁路（空
間に形成される磁路）を形成する隙間（ｇ）を介在させ
た非接触カプラが形成されている。この非接触カプラ
は、上記扇状隙間（ｇ＝７５度）の分だけ、コア１，１
の重量が減量されている。
【００２４】各コア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃの非対向側コ
ーナ部はあらかじめ面取り形成されている。符合３はそ
の面取り部を示す。この面取り部３を形成したことによ
り、コア１，１はさらに軽量化されるとともに、コア縁
端部での折損が生じにくくなっている。コア部材は加圧
成型および焼成によって製造されるフェライト磁性体が
主に使用されるが、このフェライト磁性体は概して脆い
ため、その製造や運搬あるいは組立時等に縁端部が折損
しやすいという難点があるが、上記面取り部３はその折
損の予防にも有効である。さらに、大型のフェライトコ
アは、加圧成型時の加圧を均一に行うことが難しいとと
もに、焼成時に亀裂が生じやすいといった製造上の困難
があるが、これらの困難は、上述のようにコアを分割形
成することによって解消することができる。
ーナ部はあらかじめ面取り形成されている。符合３はそ
の面取り部を示す。この面取り部３を形成したことによ
り、コア１，１はさらに軽量化されるとともに、コア縁
端部での折損が生じにくくなっている。コア部材は加圧
成型および焼成によって製造されるフェライト磁性体が
主に使用されるが、このフェライト磁性体は概して脆い
ため、その製造や運搬あるいは組立時等に縁端部が折損
しやすいという難点があるが、上記面取り部３はその折
損の予防にも有効である。さらに、大型のフェライトコ
アは、加圧成型時の加圧を均一に行うことが難しいとと
もに、焼成時に亀裂が生じやすいといった製造上の困難
があるが、これらの困難は、上述のようにコアを分割形
成することによって解消することができる。
【００２５】図２は、図１に示した非接触カプラの横ズ
レに対する特性の変化状態を示す。同図において、実線
は図１に示した本発明による非接触カプラの特性曲線、
破線は図１２に示した従来の非接触カプラの特性曲線を
それぞれ示す。同図に示すように、図１に示した非接触
カプラは、従来のものに比べて、コイルＬ１，Ｌ２の自
己インダクタンスと相互インダクタンスはそれぞれ全体
的に低くなっているが、一次側コアと二次側コアの位置
が横方向へずれたときのインダクタンス低下度合は、従
来のものよりも大幅に小さくなっている。また、一次コ
イルＬ１と二次コイルＬ２間の結合係数について、平均
的には従来のものに比べてそれほど違わないが、横ズレ
（横方向への位置ズレ）に対する変化が大幅に緩和され
ることが判明した。
レに対する特性の変化状態を示す。同図において、実線
は図１に示した本発明による非接触カプラの特性曲線、
破線は図１２に示した従来の非接触カプラの特性曲線を
それぞれ示す。同図に示すように、図１に示した非接触
カプラは、従来のものに比べて、コイルＬ１，Ｌ２の自
己インダクタンスと相互インダクタンスはそれぞれ全体
的に低くなっているが、一次側コアと二次側コアの位置
が横方向へずれたときのインダクタンス低下度合は、従
来のものよりも大幅に小さくなっている。また、一次コ
イルＬ１と二次コイルＬ２間の結合係数について、平均
的には従来のものに比べてそれほど違わないが、横ズレ
（横方向への位置ズレ）に対する変化が大幅に緩和され
ることが判明した。
【００２６】図３は、図１に示した非接触カプラに上記
横ズレ（ｈ）が生じた場合の空間磁路の状態を模式的に
示す。同図に示すように、一次側と二次側の各磁気コア
１，１が分割形成されていると、一次側コア１と二次側
コア１間の磁気結合が、各分割コア部材１Ａ，１Ｂ，１
Ｃの先端面だけではなく、その先端面と側面の両方に跨
った広い範囲で行われるようになる。これによって、一
次側と二次側間でのコア１，１の実効的な対向面積が拡
大されるとともに、その実効対向面積が横ズレ（ｈ）の
場合でも維持されるようになる。また、本来の磁路と垂
直方向（巻線と同じ方向）への磁気回路が遮断されるよ
うになり、この結果、両コアが互いに横ズレしても、一
次側と二次側の磁気的結合を維持することができる。同
時に、コアを分割形成したことによってコア全体が軽量
化される。
横ズレ（ｈ）が生じた場合の空間磁路の状態を模式的に
示す。同図に示すように、一次側と二次側の各磁気コア
１，１が分割形成されていると、一次側コア１と二次側
コア１間の磁気結合が、各分割コア部材１Ａ，１Ｂ，１
Ｃの先端面だけではなく、その先端面と側面の両方に跨
った広い範囲で行われるようになる。これによって、一
次側と二次側間でのコア１，１の実効的な対向面積が拡
大されるとともに、その実効対向面積が横ズレ（ｈ）の
場合でも維持されるようになる。また、本来の磁路と垂
直方向（巻線と同じ方向）への磁気回路が遮断されるよ
うになり、この結果、両コアが互いに横ズレしても、一
次側と二次側の磁気的結合を維持することができる。同
時に、コアを分割形成したことによってコア全体が軽量
化される。
【００２７】これにより、非接触カプラをその性能を確
保しつつ軽量化させることができるとともに、非接触カ
プラの一次側と二次側の位置合わせに余裕を持たせてそ
の使い勝手を向上させることができるようになる。
保しつつ軽量化させることができるとともに、非接触カ
プラの一次側と二次側の位置合わせに余裕を持たせてそ
の使い勝手を向上させることができるようになる。
【００２８】図４の（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、図
１に示した磁気コア１，１による非接触カプラの形成例
を示す。同図において、一次側と二次側の各磁気コア
１，１はいずれも、等角間隔で円陣配置された同じ奇数
（３個）のコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃで形成されてい
る。この場合、一次側すなわち上コア１をなすコア部材
１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、二次側すなわち下コア１をなすコ
ア部材Ａ，１Ｂ，１Ｃと間の位置関係は、同図の（Ａ）
または（Ｂ）に示すように、２通りの方式が可能であ
る。
１に示した磁気コア１，１による非接触カプラの形成例
を示す。同図において、一次側と二次側の各磁気コア
１，１はいずれも、等角間隔で円陣配置された同じ奇数
（３個）のコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃで形成されてい
る。この場合、一次側すなわち上コア１をなすコア部材
１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、二次側すなわち下コア１をなすコ
ア部材Ａ，１Ｂ，１Ｃと間の位置関係は、同図の（Ａ）
または（Ｂ）に示すように、２通りの方式が可能であ
る。
【００２９】すなわち、（Ａ）に示す方式では、上コア
１を形成するコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、下コア１を
形成するコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃとが、上下方向で重
なり合うように配置され、この配置状態で一次側と二次
側間を磁気結合させる非接触カプラを形成するようにし
ている。
１を形成するコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、下コア１を
形成するコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃとが、上下方向で重
なり合うように配置され、この配置状態で一次側と二次
側間を磁気結合させる非接触カプラを形成するようにし
ている。
【００３０】また、（Ｂ）に示す方式では、上コア１を
形成するコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、下コア１を形成
するコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃとがそれぞれ、対向する
側のコア部材の間隙に重なるように配置され、この配置
状態で一次側と二次側間の磁気結合させる非接触カプラ
を形成するようにしている。
形成するコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、下コア１を形成
するコア部材１Ａ，１Ｂ，１Ｃとがそれぞれ、対向する
側のコア部材の間隙に重なるように配置され、この配置
状態で一次側と二次側間の磁気結合させる非接触カプラ
を形成するようにしている。
【００３１】ここで、（Ｂ）に示す方式では、上下のコ
ア１，１が矢印方向（ｈ）にずれたときのコア部分の対
向面積の減少率を小さく、これにより、その矢印方法
（ｈ）への横ズレに対する結合係数の低下度合をさらに
緩和することができるという特徴がある。したがって、
矢印方向（ｈ）に大きな横ズレが予想される用途では、
（Ｂ）に示すような配置方式で非接触カプラを形成する
とよい。
ア１，１が矢印方向（ｈ）にずれたときのコア部分の対
向面積の減少率を小さく、これにより、その矢印方法
（ｈ）への横ズレに対する結合係数の低下度合をさらに
緩和することができるという特徴がある。したがって、
矢印方向（ｈ）に大きな横ズレが予想される用途では、
（Ｂ）に示すような配置方式で非接触カプラを形成する
とよい。
【００３２】図５は本発明による非接触カプラの第２実
施例を示す。前記第１の実施例との相違に着目して説明
すると、この第２実施例の非接触カプラは、同図の
（Ａ）（Ｂ）に示すように、一次側と二次側の磁気コア
１，１がそれぞれ放射状に円陣配置された複数の長形コ
ア部材１１で形成されている。各長形コア部材１１は、
図６に示すように、全体（Ａ，Ｂ，Ｄ部）が一様な厚み
を有する板状に形成されている（ｔ１＝ｔ２＝ｔ３）。
このような形状のコア部材１１は、加圧成型を均一に行
うのに有利であり、したがって、成型および焼成時の条
件等を最適化してコア部材の均質性および特性の安定性
を向上させることができる。また、各コア部材１１はそ
れぞれにＵ字状の開磁路を形成するが、そのＵ字状開磁
路の両端面での面積（ｔ１×Ａ，ｔ２×Ｂ，ｔ３×Ｃ）
を同じに揃える（ｔ１×Ａ＝ｔ２×Ｂ＝ｔ３×Ｃ）こと
により、コア部材１１内での磁路バランスを最適化して
コア損失を低減させることができる。
施例を示す。前記第１の実施例との相違に着目して説明
すると、この第２実施例の非接触カプラは、同図の
（Ａ）（Ｂ）に示すように、一次側と二次側の磁気コア
１，１がそれぞれ放射状に円陣配置された複数の長形コ
ア部材１１で形成されている。各長形コア部材１１は、
図６に示すように、全体（Ａ，Ｂ，Ｄ部）が一様な厚み
を有する板状に形成されている（ｔ１＝ｔ２＝ｔ３）。
このような形状のコア部材１１は、加圧成型を均一に行
うのに有利であり、したがって、成型および焼成時の条
件等を最適化してコア部材の均質性および特性の安定性
を向上させることができる。また、各コア部材１１はそ
れぞれにＵ字状の開磁路を形成するが、そのＵ字状開磁
路の両端面での面積（ｔ１×Ａ，ｔ２×Ｂ，ｔ３×Ｃ）
を同じに揃える（ｔ１×Ａ＝ｔ２×Ｂ＝ｔ３×Ｃ）こと
により、コア部材１１内での磁路バランスを最適化して
コア損失を低減させることができる。
【００３３】図７は本発明による非接触カプラの第３実
施例を示す。この実施例の非接触カプラは、同図（Ａ）
に示す３種類のコア部材１２，１３，１４を用いて、同
図（Ｂ）（Ｃ）のように組立てられた磁気コア１を使用
する。この磁気コア１は、環状の外周側コア部材１２、
円盤状の内周側コア部材１３、および両コア部材１２と
１３間を架橋しながら放射状に円陣配置された多数の中
間コア部材１４とで形成されている。これにより、コア
１を軽量化しながら磁路方向での断面積のバラツキを小
さくすること、すなわち磁路バランスを改善してコア損
失を低減させることができる。
施例を示す。この実施例の非接触カプラは、同図（Ａ）
に示す３種類のコア部材１２，１３，１４を用いて、同
図（Ｂ）（Ｃ）のように組立てられた磁気コア１を使用
する。この磁気コア１は、環状の外周側コア部材１２、
円盤状の内周側コア部材１３、および両コア部材１２と
１３間を架橋しながら放射状に円陣配置された多数の中
間コア部材１４とで形成されている。これにより、コア
１を軽量化しながら磁路方向での断面積のバラツキを小
さくすること、すなわち磁路バランスを改善してコア損
失を低減させることができる。
【００３４】図８は、図７に示したコア１の磁路断面積
の状態を示す。図７に示したコア１は、外周側コア部材
１２、内周側コア部材１３、中間コア部材１４とによっ
てＵ字状の開磁路を形成する。このＵ字状開磁路は、図
８の（Ａ）に示すように、区間ａ１〜ａ５に分けること
ができるが、各区間ａ１〜ａ５での磁路断面積は、同図
（Ｂ）の実線グラフのようになる。同図（Ｂ）におい
て、破線のグラフは図１１に示した従来の一体型コアの
対応部分における磁路断面積の状態を示す。両グラフの
比較からわかるように、図７に示したコア１は、外周側
コア部材１２、内周側コア部材１３、中間コア部材１４
のそれぞれの形状やサイズ等を選ぶことによって磁路断
面積の変化（段差）を小さくすることができ、これによ
り、良好な磁路バランスを得てコア損失を低減させるこ
とができる。
の状態を示す。図７に示したコア１は、外周側コア部材
１２、内周側コア部材１３、中間コア部材１４とによっ
てＵ字状の開磁路を形成する。このＵ字状開磁路は、図
８の（Ａ）に示すように、区間ａ１〜ａ５に分けること
ができるが、各区間ａ１〜ａ５での磁路断面積は、同図
（Ｂ）の実線グラフのようになる。同図（Ｂ）におい
て、破線のグラフは図１１に示した従来の一体型コアの
対応部分における磁路断面積の状態を示す。両グラフの
比較からわかるように、図７に示したコア１は、外周側
コア部材１２、内周側コア部材１３、中間コア部材１４
のそれぞれの形状やサイズ等を選ぶことによって磁路断
面積の変化（段差）を小さくすることができ、これによ
り、良好な磁路バランスを得てコア損失を低減させるこ
とができる。
【００３５】図９は、上記中間コア部材１４の好ましい
実施例を示す。同図（Ａ）に斜視図で示す中間コア部材
１４はその内周側端部（部材１４側）にテーパ部４１が
形成されている。また、同図（Ａ）に横断面図で示す中
間コア部材１４は、上記テーパ部４１に加えて、その外
周側端部（部材１２側）に拡幅部４２が形成されてい
る。図８に示した実線グラフでは、区間ａ１とａ２の境
で磁路断面積が不連続に変化しているが、この不連続変
化は、図９の（Ａ）（Ｂ）にそれぞれ示した形状の中間
コア部材１４を使用することによって軽減させることが
できる。
実施例を示す。同図（Ａ）に斜視図で示す中間コア部材
１４はその内周側端部（部材１４側）にテーパ部４１が
形成されている。また、同図（Ａ）に横断面図で示す中
間コア部材１４は、上記テーパ部４１に加えて、その外
周側端部（部材１２側）に拡幅部４２が形成されてい
る。図８に示した実線グラフでは、区間ａ１とａ２の境
で磁路断面積が不連続に変化しているが、この不連続変
化は、図９の（Ａ）（Ｂ）にそれぞれ示した形状の中間
コア部材１４を使用することによって軽減させることが
できる。
【００３６】図１０は本発明による非接触カプラの第４
実施例を示す。この実施例は、同図（Ａ）（Ｂ）に示す
ように、磁気コア１，１の対向側部分だけを分割形成し
たものであって、コア１全体は連続一体形状となってい
る。このような構成でも、前記第１および第２の目的を
達成することが可能である。
実施例を示す。この実施例は、同図（Ａ）（Ｂ）に示す
ように、磁気コア１，１の対向側部分だけを分割形成し
たものであって、コア１全体は連続一体形状となってい
る。このような構成でも、前記第１および第２の目的を
達成することが可能である。
【００３７】図１１の（Ａ）（Ｂ）は本発明による非接
触カプラの第５実施例を示す。この実施例は、同図
（Ａ）（Ｂ）に示すように、従来の円盤状磁性磁気コア
（図１２）の非対向側コーナ部を面取りしただけである
が、その面取り部３を設けるだけでも、非接触カプラの
軽量化、および磁路バランス改善によるコア損失の軽減
をはかることができる。
触カプラの第５実施例を示す。この実施例は、同図
（Ａ）（Ｂ）に示すように、従来の円盤状磁性磁気コア
（図１２）の非対向側コーナ部を面取りしただけである
が、その面取り部３を設けるだけでも、非接触カプラの
軽量化、および磁路バランス改善によるコア損失の軽減
をはかることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による非接
触カプラによれば、一次側と二次側の各磁気コアの少な
くとも互いに対向する側の部分を分割形成するととも
に、各分割形成部分の間に空間磁路を形成する隙間を介
在させることにより、非接触カプラをその性能を確保し
つつ軽量化させることができ、さらに、非接触カプラの
一次側と二次側の位置合わせに余裕を持たせて使い勝手
を向上させることができる。
触カプラによれば、一次側と二次側の各磁気コアの少な
くとも互いに対向する側の部分を分割形成するととも
に、各分割形成部分の間に空間磁路を形成する隙間を介
在させることにより、非接触カプラをその性能を確保し
つつ軽量化させることができ、さらに、非接触カプラの
一次側と二次側の位置合わせに余裕を持たせて使い勝手
を向上させることができる。
【００３９】また、一次側と二次側の各磁気コアをそれ
ぞれ、環状の外周側コア部材、円盤状の内周側コア部
材、および両コア部材間を架橋しながら放射状に円陣配
置された多数の中間コア部材とで形成することにより、
磁路バランスを改善してコア損失を低減させることがで
きる。
ぞれ、環状の外周側コア部材、円盤状の内周側コア部
材、および両コア部材間を架橋しながら放射状に円陣配
置された多数の中間コア部材とで形成することにより、
磁路バランスを改善してコア損失を低減させることがで
きる。
【００４０】さらに、一次側と二次側の各磁気コアの非
対向側コーナ部を面取り形成することにより、コアの軽
量化すなわち非接触カプラの軽量化をはかることができ
るとともに、磁路バランス改善によるコア損失の軽減を
はかることができる。
対向側コーナ部を面取り形成することにより、コアの軽
量化すなわち非接触カプラの軽量化をはかることができ
るとともに、磁路バランス改善によるコア損失の軽減を
はかることができる。
【図１】本発明による非接触カプラの第１実施例を示す
図である。
図である。
【図２】図１に示した非接触カプラの横ズレに対する結
合係数の変化状態を示すグラフである。
合係数の変化状態を示すグラフである。
【図３】図１に示した非接触カプラにおける空間磁路の
状態を模式的に示す図である。
状態を模式的に示す図である。
【図４】図１に示した非接触カプラおけるコア部材の配
置例を示す図である。
置例を示す図である。
【図５】本発明による非接触カプラの第２実施例を示す
図である。
図である。
【図６】図５に示した磁気コアの一部を示す斜視図であ
る。
る。
【図７】本発明による非接触カプラの第３実施例を示す
図である。
図である。
【図８】図７に示したコアの磁路断面積の状態を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図９】図７に示したコアの一部をなす中間コア部材の
実施例を示す図である。
実施例を示す図である。
【図１０】本発明による非接触カプラの第４実施例を示
す図である。
す図である。
【図１１】本発明による非接触カプラの第５実施例を示
す図である。
す図である。
【図１２】従来の非接触カプラの構成例を示す図であ
る。
る。
【図１３】従来の非接触カプラの横ズレに対する結合係
数の変化状態を示すグラフである。
数の変化状態を示すグラフである。
１ 磁気コア（本発明） １’ 磁気コア（従来） １Ａ，１Ｂ，１Ｃ 扇状コア部材 １１〜１４ コア部材 ２ Ｕ字切欠部 ３ 面取り部 ４１ テーパ部 ４２ 拡幅部 Ｂ 磁路 ｄ 一次側コアと二次側コア間の間隙 ｇ コア部材間の隙間 ｈ 横ズレ（横方向への位置ズレ） Ｌ１ 一次コイル Ｌ２ 二次コイル
フロントページの続き (72)発明者 北岡 幹雄 東京都港区新橋５丁目36番11号 エフ・デ ィー・ケイ株式会社内 (72)発明者 山田 克夫 東京都港区新橋５丁目36番11号 エフ・デ ィー・ケイ株式会社内 (72)発明者 坂本 浩 熊本県熊本市坪井６丁目388番３号
Claims (10)
- 【請求項１】 それぞれにＵ字状の開磁路を形成する一
対の磁気コアに一次コイルと二次コイルを振り分けて巻
回するとともに、両コアを開磁面側同士で近接対向させ
て環状の閉磁路を形成することにより、一次コイルと二
次コイル間で交流の電力伝達を行わせる非接触カプラに
おいて、一次側と二次側の各磁気コアの少なくとも互い
に対向する側の部分を分割形成するとともに、各分割形
成部分の間に空間磁路を形成する隙間を介在させたこと
を特徴とする非接触カプラ。 - 【請求項２】 請求項１の発明において、一次側と二次
側の各磁気コアをそれぞれ複数のコア部材で形成すると
ともに、各コア部材の間に前記隙間を介在させたことを
特徴とする非接触カプラ。 - 【請求項３】 請求項１または２の発明において、一次
側と二次側の各磁気コアをそれぞれ扇状のコア部材で形
成するとともに、各コア部材の間にそのコア部材と同形
の扇状隙間を介在させたことを特徴とする非接触カプ
ラ。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれかの発明におい
て、一次側と二次側の磁気コアをそれぞれ放射状に円陣
配置された複数の長形コア部材で形成したことを特徴と
する非接触カプラ。 - 【請求項５】 請求項４の発明において、前記長形コア
部材は全体が一様な厚みを有する板状であることを特徴
とする非接触カプラ。 - 【請求項６】 請求項１から５のいずれかの発明におい
て、一次側と二次側の各磁気コアをそれぞれ等角間隔で
円陣配置された同じ奇数のコア部材で形成するととも
に、一次側と二次側の各コア部材をそれぞれ対向する側
のコア部材の間隙に重なるように配置し、この配置状態
で一次側と二次側間の磁気結合を形成させるようにした
ことを特徴とする非接触カプラ。 - 【請求項７】 それぞれにＵ字状の開磁路を形成する一
対の磁気コアに一次コイルと二次コイルを振り分けて巻
回するとともに、両コアを開磁面側同士で近接対向させ
て環状の閉磁路を形成することにより、一次コイルと二
次コイル間で交流の電力伝達を行わせる非接触カプラに
おいて、一次側と二次側の各磁気コアをそれぞれ、環状
の外周側コア部材、円盤状の内周側コア部材、および両
コア部材間を架橋しながら放射状に円陣配置された多数
の中間コア部材とで形成したことを特徴とする非接触カ
プラ。 - 【請求項８】 請求項７の発明において、各中間コア部
材の内周側端部をそれぞれテーパ状に形成したことを特
徴とする非接触カプラ。 - 【請求項９】 請求項７または８の発明において、各中
間コア部材の外周側端部を拡幅したことを特徴とする非
接触カプラ。 - 【請求項１０】 それぞれにＵ字状の開磁路を形成する
一対の磁気コアに一次コイルと二次コイルを振り分けて
巻回するとともに、両コアを開磁面側同士で近接対向さ
せて環状の閉磁路を形成することにより、一次コイルと
二次コイル間で交流の電力伝達を行わせる非接触カプラ
において、一次側と二次側の各磁気コアの非対向側コー
ナ部を面取り形成したことを特徴とする非接触カプラ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001037489A JP4681742B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | 非接触カプラ |
| PCT/JP2002/001257 WO2002065493A1 (fr) | 2001-02-14 | 2002-02-14 | Coupleur sans contact |
| US10/467,871 US7218196B2 (en) | 2001-02-14 | 2002-02-14 | Noncontact coupler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001037489A JP4681742B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | 非接触カプラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002246248A true JP2002246248A (ja) | 2002-08-30 |
| JP4681742B2 JP4681742B2 (ja) | 2011-05-11 |
Family
ID=18900608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001037489A Expired - Fee Related JP4681742B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | 非接触カプラ |
Country Status (1)
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