JP2004511191A - 電気エネルギーまたは信号を伝送するための装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
特に多数の伝送場所における低コストを実現することができる無接点伝送のための装置を提供する。
【解決手段】
本明細書は、それぞれ電気エネルギーまたは信号を基地局と、前記基地局上の様々な位置に無接点結合するように構成されたいくつかの外部ユニットとの間で伝送するための装置について記載する。本発明は、電位を隔離された電源の一次側回路構成が、中央ユニットの各々の接続位置に形成され、外部ユニットの各々が二次側の対応する回路構成を備え、電力の伝送が、こうした電源に一般に用いられる変圧器に代わる誘導結合素子を介して実現され、フィードバック信号が、他の無接点結合素子により、前記外部ユニットから前記基地ユニットに逆に伝送されることによって特徴付けられる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気エネルギーまたは信号をそれぞれ、基地局と、該基地局上の様々な位置に無接点結合するように構成されたいくつかの外部ユニットとの間で伝送するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械的なプラグ／ソケット式コネクタは、多くの場合、頻繁に移動する手段と接触するために使用されている。こうした機械的接点システムは、非常に多用なタイプおよびモデルで市販さている。原則として、接点システムを環境による影響から保護するためには、比較的多額の費用が必要である。この場合、水やオイルなどの液体はもとより、湿分ですら浸透するのを防止する接触防止ガードなどの態様は、重要な役割を果たす。
【０００３】
特に、爆発から保護する領域では、高度の需要が存在する。こうした要件を満たすには、接点手段を複雑かつ多額なコストを要する方法でカプセル化する必要がある。したがって、構造は実質的に変化し、取扱いはより難しくなる。特に、頻繁にプラグを差し込み、プラグを引き抜くサイクルでは、こうしたプラグ／ソケット式コネクタは重大な欠点を呈する。
【０００４】
無接点接続システムは、この場合の実質的な改良を構成する。電磁誘導に基づく無接点伝送システムは、多岐管構成で周知されている。電磁誘導に基づくシステムの一例が、開示されている（特許文献１参照。）。このシステムは、接点システムの主な欠点を回避するが、比較的多額の製造コストを必要とする。これに関して、別個の交流電圧発生機、および対向側に対応する整流器が各々の伝送システムに必要である。その結果、特に、多数の接点手段を備える装置は非常に高額になる。
【０００５】
その他のシステムも周知である（特許文献２、３及び４参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
ドイツ特許公開公報第１９７　０１　３５７　Ａ１号明細書
【０００７】
【特許文献２】
ドイツ特許公報第４４　３６　５９２　Ｃ２号明細書
【０００８】
【特許文献３】
ドイツ特許公開公報第１９６　４８　６８２　Ａ１号明細書
【０００９】
【特許文献４】
ドイツ特許公開公報第１９７　３５　６８５　Ａ１号明細書
【００１０】
【特許文献５】
ドイツ特許公開公報第１９７　００１　１０　Ａ１号
【００１１】
【特許文献６】
ドイツ公開特許出願第４１２５１４５号明細書
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、特に多数の伝送場所における低コストを実現することができる無接点伝送のための装置を提案するという問題に基づいている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この問題に対する本発明による１つの解決策は、請求項１に定義する。本発明の改良は、従属請求項の主題である。
【００１４】
本発明による装置は、１つの接点箇所当たり個々に１つのスイッチング制御装置から構成される。
【００１５】
本発明による装置は、エネルギーを無電位伝送するための固定サイクル電源であって、電位隔離素子が無接点伝送手段として設計されている電源から構成される。先行技術に対応する電位隔離電源ユニットは、原則として、交流電圧を生成する電力切換えステージを一次側に備えて提供される。次に、この電圧は、電位隔離変圧器により二次側に伝送される。そこで、出力パラメーターが整流されて測定される。フィードバック信号は、これらの出力パラメーターから生成され、次に、無電位で一次側に伝送されて発電機を制御する。こうした装置には、絶縁を必要とする２つの経路が形成される。一方では、この経路は、一次側から二次側への電力経路であり、他方では、二次側から一次側に伝送される一定の出力パラメーターを制御するためのフィードバック経路である。本発明の無接点伝送手段の場合、両方の電位隔離経路は無接点伝送素子に置き換えられる。電力経路では、何れにしても形成される電位隔離変圧器は２つの部分に分割され、各々の部分は、巻線と、フェライト磁心または鉄磁心をそれぞれ備えて磁束を制御する。こうして、一次側と二次側とを互いに分離し、単純な方法で再び集合させることができる。絶縁された、二次側から一次側へのフィードバック経路の場合、伝送は、容量結合素子により実現することが好ましい。別法によると、この情報は、電磁誘導または光技術を使用して伝送することもできる。好ましい容量結合素子は、別の文献（特許文献５参照。）の主題である。
【００１６】
本発明の特に好都合な実施態様では、回路は、エネルギーを伝送するための共振変換器として設計される。この場合、こうした変換器は本質的に利点を有する。分割することができ、一次側と二次側とを互いに分離する変圧器は、一次側と二次側との間で主に変化する空気の隙間により、可変漏れインダクタンスを示す。この漏れインダクタンスは、そのインピーダンスにより、変圧器内の電流の流れを制限する。漏れインダクタンスを対応する静電容量で補償すると、共振の場合、随意に低いインピーダンスを達成することができる。共振変換器は、この効果を利用することにより、この場合、実質的により高い効率で動作することができる。
【００１７】
本発明のもう１つの実施態様は、容量結合素子を誘導結合素子の隣接する結合範囲に配置する態様にある。こうした構成では、容量結合手段のための追加の空間が不要なため、実質的に空間を節約する構造が可能である。容量結合素子を誘導伝送手段の磁界にこうして配置することにより、両方の信号を別個に伝送することができる。
【００１８】
これは、本発明の装置の場合、電界および磁界は互いに影響を及ぼさないため、問題なく実施することができる。
【００１９】
本発明のもう１つの好都合な構造では、容量結合手段は、誘導結合手段に付加的な機械的保護を提供するプリント基板として設計される。他の文献（特許文献６参照。）に記載されている装置と異なり、本発明の装置は、誘導結合素子の完全なカバーになる。
【００２０】
本発明について、例示的な実施態様により図面に関して以下に説明するが、これら実施態様は、本発明による一般的な着想を制限することを意図するのではない。ちなみに、図面の明確な引用は、本発明によるすべての詳細の開示情報を本文中でより網羅的に説明しない場合に行う。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による例示的な装置を示す。電位を隔離された電源の一次側にある回路構成（１）は、無接点結合素子を介して二次側の回路構成に接続される。変圧器は、その一次側（３）を二次側（４）から機械的に隔離することができ、この変圧器を電力経路に使用してエネルギーを伝送する。出力パラメーターをフィードバックするための信号の流れは、この例では、容量結合素子（コンデンサ）により実現され、容量結合素子の伝送側（６）は、信号を二次側の回路構成（２）から受信側により一次側の回路構成（１）に送信する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による例示的なブロック図を示す。
【符号の説明】
１　一次側回路構成
２　二次側回路構成
３　一次側
４　二次側
６　伝送側

Claims (5)

  1. 電気エネルギーまたは信号を、基地局と、該基地局上の様々な位置に無接点結合するように構成されたいくつかの外部ユニットとの間でそれぞれ伝送するための装置であって、
    電位が隔離された電源の一次側回路構成が、中央ユニットの各々の接続位置上に形成され、前記外部ユニットの各々が二次側の対応する回路構成を備え、電力の伝送が、こうした電源に一般に用いられる変圧器に代わる誘導結合素子を介して実現され、フィードバック信号が、他の無接点結合素子により、前記外部ユニットから前記基地ユニットに逆に伝送されることを特徴とする装置。
  2. 電位を隔離された前記電源の前記一次側および二次側の前記回路が共振変換器に対応していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. 信号をフィードバックするための前記結合素子が誘導、容量または光結合素子であることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
  4. 前記追加の信号を伝送するための前記追加の容量素子が、前記誘導結合素子の磁界の範囲内に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
  5. 前記追加の容量結合素子が、該誘導結合素子の機械的なカバーを同時に構成するプリント基板内に組み込まれていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
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