JP2009055745A - Noncontact feeder system - Google Patents
Noncontact feeder system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009055745A JP2009055745A JP2007221844A JP2007221844A JP2009055745A JP 2009055745 A JP2009055745 A JP 2009055745A JP 2007221844 A JP2007221844 A JP 2007221844A JP 2007221844 A JP2007221844 A JP 2007221844A JP 2009055745 A JP2009055745 A JP 2009055745A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- core
- primary side
- primary
- secondary side
- winding
- 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
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
本発明は、非接触給電装置に関するものである。 The present invention relates to a non-contact power feeding device.
近年、集合住宅や事業所などへのセキュリティシステムの導入によって、開閉扉に電気錠装置を設置する事例が増加しているが、図11に示すように開閉扉52に取り付けられた電気錠装置4に商用電源を給電する場合、扉50枠に対して開閉扉52を支持させる蝶番51に通電金具6を配置し、この通電金具6を介して扉枠50から開閉扉52に取り付けた電気錠装置4へ給電する方法が一般的である。しかしながら、蝶番51に通電金具6を施工する配線作業が非常に複雑であり、また長期間に亘って開閉扉52の開閉が繰り返された場合は、電線の捩れや周辺部材との接触、摩耗によって短絡や断線が発生する可能性があった。
In recent years, with the introduction of security systems in apartment buildings and business establishments, the number of cases where an electric lock device is installed on an open / close door is increasing. As shown in FIG. 11, the
また、開閉扉52がアルミ製や鋼製の場合には、開閉扉52の強度を確保するために、開閉扉52の内部に上下方向に延びる補強板53が配置されているのであるが、通電部材6を介して開閉扉52内部に配線された内部配線5を、蝶番51と反対側のハンドル54付近に取り付けられた電気錠装置4まで配線するためには、補強板53に貫通孔53aを開けて内部配線5を通す必要があり、配線作業に手間がかかっていた。
When the
このように、扉枠に対して開閉自在に支持された開閉扉に扉枠側から接触給電する場合は、蝶番に配置される通電金具の接触信頼性が低いという問題や、蝶番が大型化して美観を損ねるといった問題があるため、扉枠側に設けられた一次側コイルと、開閉扉側に設けられて一次側コイルに磁気結合される二次側コイルとを用いて、扉枠側から開閉扉に取り付けられた電気錠装置へ非接触給電を行う非接触給電装置が提案されていた(例えば特許文献1参照)。 In this way, when contact power is supplied from the door frame side to the open / close door that is supported to be openable and closable with respect to the door frame, there is a problem that the contact reliability of the current-carrying metal fittings arranged on the hinge is low, and the hinge is enlarged. Opening and closing from the door frame side using the primary side coil provided on the door frame side and the secondary side coil provided on the open / close door side and magnetically coupled to the primary side coil due to the problem of detracting from aesthetics. A non-contact power feeding device that performs non-contact power feeding to an electric lock device attached to a door has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この種の非接触給電装置は、スイッチング電源と同様にフィードバック制御系で使用される場合が多く、受電側である二次側の状態を電流値或いは電圧値で監視して、給電側である一次側にフィードバックし、一次側の高周波インバータ回路の発振周波数やデューティ比を調整することによって二次側への電力供給を安定化していた(例えば特許文献2参照)。
上述の非接触給電装置で一次側の高周波インバータ回路をフィードバック制御する場合、二次側から一次側に非接触で信号を帰還する手段が必要になる。信号を帰還する手段として赤外線通信を用いる場合は、外乱光や水滴、埃などの影響を受け易いという問題があった。すなわち、赤外波長域のエネルギーを持つ太陽光が通信部に照射される光量は、開閉扉や非接触給電装置の施工条件や天候あるいは時間帯によって一定とはならず、また結露による水滴の発生や長期間の使用により受光部に埃が蓄積する可能性も考えられるため、通信の信頼性が低いという問題があった。 When feedback control is performed on the primary-side high-frequency inverter circuit with the above-described contactless power supply device, means for feeding back a signal in a contactless manner from the secondary side to the primary side is required. When infrared communication is used as a means for returning a signal, there is a problem that it is easily affected by ambient light, water droplets, dust, and the like. In other words, the amount of light irradiated to the communication part by sunlight with energy in the infrared wavelength range is not constant depending on the construction conditions of the doors and contactless power supply equipment, the weather, or the time zone, and the generation of water droplets due to condensation In addition, there is a possibility that dust accumulates in the light receiving unit due to long-term use, and thus there is a problem that communication reliability is low.
また、信号を帰還する手段として、磁気的な高周波信号を磁気トランスの励磁磁束に重畳する方法を用いる場合、給電用の巻線(上記の一次側コイルおよび二次側コイル)とは別に、磁気トランスの一次側および二次側の両方に信号用の巻線をそれぞれ必要とし、また、信号の送信側には重畳する信号の発生回路、信号の受信側にはフィルタ回路や復調回路などの信号処理回路がそれぞれ必要になるため、回路規模が大きくなるといった問題やコストアップを招くといった問題があった。 In addition, when a method of superimposing a magnetic high-frequency signal on the excitation magnetic flux of the magnetic transformer is used as a means for feeding back the signal, the magnetic field is separated from the power supply winding (the primary side coil and the secondary side coil). Signal transformers are required on both the primary and secondary sides of the transformer, and a signal generation circuit to be superimposed is provided on the signal transmission side, and a signal such as a filter circuit and a demodulation circuit is provided on the signal reception side. Since each processing circuit is required, there are problems such as an increase in circuit scale and an increase in cost.
このような問題点を解決するために、非接触給電装置においてフィードバック制御を行わずに、信号を帰還する手段を不要にした場合、一次側の高周波インバータ回路は、磁気トランスの一次側コアと二次側コアとの磁極対向距離に関わらず一定条件で動作することになる。ここで、磁気トランスの磁極対向距離は開閉扉の種類や施工条件によってばらつきがあり、また経年による蝶番の緩みやズレに伴って開閉扉の建て付けが悪化すると、磁極対向距離は変動することになり、特に開閉の支軸となる蝶番から離れた位置にあるハンドル側ではその影響が顕著であった。そして、磁極対向距離が大きくなるほど、一次側コイルと二次側コイルとの磁気結合が低下するため、一次側の高周波インバータ回路を一定条件で動作させた場合は、磁極対向距離の増加に伴って給電能力が低下し、所望の給電能力を得られなくなるという問題があった。 In order to solve such a problem, when a means for feeding back a signal is not required without performing feedback control in the non-contact power feeding apparatus, the primary high-frequency inverter circuit is connected to the primary core of the magnetic transformer and the secondary core. The operation is performed under a constant condition regardless of the magnetic pole facing distance with the secondary core. Here, the magnetic pole facing distance of the magnetic transformer varies depending on the type and construction conditions of the door, and if the opening and closing of the door deteriorates due to loosening and displacement of the hinge over time, the magnetic pole facing distance will fluctuate. In particular, the influence is remarkable on the handle side at a position away from the hinge which is a support shaft for opening and closing. And as the magnetic pole facing distance increases, the magnetic coupling between the primary side coil and the secondary side coil decreases. Therefore, when the high frequency inverter circuit on the primary side is operated under a certain condition, the magnetic pole facing distance increases. There is a problem in that the power supply capability is reduced and a desired power supply capability cannot be obtained.
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、二次側へ所望の電力を安定的に供給することができる非接触給電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a non-contact power feeding apparatus capable of stably supplying desired power to the secondary side.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、扉枠側に設けた一次側ユニットと、蝶番を介して扉枠に支持される開閉扉側に設けた二次側ユニットとを有し、一次側ユニットから二次側ユニットへ非接触給電を行うことによって、扉枠側から一次側ユニットおよび二次側ユニットを介して開閉扉に配置した電気錠装置に電力供給する非接触給電装置であって、一次側ユニットは、開閉扉に磁極面を対向させるようにして扉枠側に配置される一次側コアおよび一次側コアに巻回された一次側巻線を有する一次側コイルと、商用電源を高周波に変換して一次側巻線に供給する高周波インバータ回路とを備えるとともに、二次側ユニットは、開閉扉が閉まった状態で一次側コアと磁極面同士が対向するように開閉扉に配置された二次側コアおよび二次側コアに巻回された二次側巻線を有し、一次側コイルと共に磁気トランスを構成する二次側コイルと、二次側巻線から供給される高周波を安定化して電気錠装置に電源を供給する安定化電源回路とを備え、二次側巻線の漏れインダクタンスと共に共振回路を形成し、一次側コアと二次側コアとの磁極対向距離の所定範囲内で磁極対向距離が大きいほど前記共振回路の共振が強くなるような静電容量値を有する共振コンデンサを、二次側巻線に電気的に接続したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明において、一次側コア又は二次側コアのうち少なくとも何れか一方の、磁極対向面以外の部位の少なくとも一部を覆う非磁性の導電性材料からなる電磁遮蔽部材を設けたことを特徴とする。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1の発明において、一次側ユニット又は二次側ユニットのうち少なくとも何れか一方の筐体が、非磁性の導電性材料で形成されたことを特徴とする。
The invention of
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかの発明において、共振コンデンサが二次側巻線に直列接続されたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the resonance capacitor is connected in series to the secondary winding.
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れかの発明において、一次側コアおよび二次側コアは、それぞれ、両脚片の一端側を継ぎ部を介して連結したU字型コアからなり、各コアの継ぎ部の略全体に等ピッチで一次側巻線又は二次側巻線の何れかを巻回したことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, each of the primary side core and the secondary side core comprises a U-shaped core in which one end sides of both leg pieces are connected via a joint portion. One of the primary side winding and the secondary side winding is wound around the entire joint portion of each core at an equal pitch.
請求項6の発明は、請求項1乃至5の何れかの発明において、一次側コアおよび二次側コアは、磁極対向面の面積が他の部位の断面積よりも大きく形成されるとともに、磁極対向面の少なくとも1つの辺の長さを一次側コアと二次側コアとで異なる長さに設定したことを特徴とする。
The invention of
請求項7の発明は、請求項1乃至6の何れかの発明において、一次側巻線又は二次側巻線のうち少なくとも何れか一方が、コアにバイファイラ巻きされた2本の巻線からなることを特徴とする。ここにおいて、バイファイラ巻きとは、2本の巻線を1束にした状態で1束の巻線を一緒にコアに巻回する巻き方を言う。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
請求項1の発明によれば、一次側コアと二次側コアとの磁極対向距離が大きくなると、磁気結合の低下によって供給電力の低下が発生するが、磁極対向距離が大きいほど、二次側巻線の漏れインダクタンスと共振コンデンサとで構成される共振回路の共振が強くなることで、二次側巻線から安定化電源回路に供給される高周波電力を大きくして、供給電力の低下を抑制することができる。したがって、経年によって磁極対向距離が変化する場合でも、安定化電源回路から所望の供給電力を得ることができ、広範囲の磁極対向距離に対してフィードバック制御を用いずに所望の供給電力を確保することができる。さらに、経年によって磁極間距離が変動しやすい開閉扉の自由端側に二次側ユニットを設置することができるから、ハンドル付近に配置される電気錠装置と二次側ユニットの間の距離を短くして、開閉扉内部の配線作業を簡略化することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the magnetic pole facing distance between the primary side core and the secondary side core is increased, the supply power is reduced due to the decrease in magnetic coupling. Resonance of the resonance circuit composed of the winding leakage inductance and the resonance capacitor is strengthened, so that the high-frequency power supplied from the secondary winding to the stabilized power supply circuit is increased and the reduction in supply power is suppressed. can do. Therefore, even when the pole facing distance changes over time, the desired power supply can be obtained from the stabilized power supply circuit, and the desired power supply can be secured without using feedback control for a wide range of pole facing distance. Can do. Furthermore, since the secondary unit can be installed on the free end of the open / close door, where the distance between the magnetic poles is likely to fluctuate over time, the distance between the electric lock device placed near the handle and the secondary unit can be shortened. Thus, the wiring work inside the open / close door can be simplified.
ところで、磁気トランスの周辺に磁性材料がある場合、この磁性材料が漏れ磁束の経路(漏れ磁路)を形成するため、磁気結合が低下して給電能力を悪化させるという問題があった。また、例えば鋼製の扉枠や開閉扉に非接触給電装置を設置する場合、扉枠や開閉扉を高周波の漏れ磁束が鎖交することによって鉄損が発生し、扉枠や開閉扉が発熱してしまうという問題もあった。 By the way, when there is a magnetic material around the magnetic transformer, this magnetic material forms a leakage magnetic flux path (leakage magnetic path), so that there is a problem in that the magnetic coupling is lowered to deteriorate the power supply capability. For example, when a non-contact power supply device is installed on a steel door frame or door, iron loss occurs due to high-frequency leakage flux interlinking the door frame or door, and the door frame or door is heated. There was also the problem of doing.
それに対して、請求項2の発明によれば、一次側コア又は二次側コアのうち少なくとも何れか一方の、磁極対向面以外の部位の少なくとも一部を、非磁性の導電性材料からなる電磁遮蔽部材で覆っているので、電磁遮蔽部材の電磁遮蔽効果によって漏れ磁束を低減することができ、供給電力の低下を抑制するとともに、鉄損の発生によって扉枠や開閉扉が発熱するのを抑制できるという効果がある。 On the other hand, according to the second aspect of the present invention, at least a part of at least one of the primary side core and the secondary side core other than the magnetic pole facing surface is electromagnetically made of a nonmagnetic conductive material. Since it is covered with a shielding member, the magnetic flux leakage can be reduced by the electromagnetic shielding effect of the electromagnetic shielding member, and it is possible to suppress the decrease in power supply and to prevent the door frame and the door from being heated due to the occurrence of iron loss. There is an effect that can be done.
請求項3の発明によれば、一次側ユニット又は二次側ユニットの筐体に電磁遮蔽効果を持たせることができるので、筐体の電磁遮蔽効果によって漏れ磁束を低減することができ、供給電力の低下を抑制するとともに、鉄損の発生によって扉枠や開閉扉が発熱するのを抑制できるという効果がある。しかも、電磁遮蔽部材を別途設けなくても良いから、一次側ユニット又は二次側ユニットの部品数を少なくして、小型化を図ることができるという効果がある。
According to the invention of
ところで、負荷である電気錠装置の動作状態によって二次側ユニットの負荷インピーダンスは大きく変動するのであるが、請求項4の発明によれば、共振コンデンサを二次側巻線に直列接続しているので、負荷インピーダンスの大きさに関係なく、一定の負荷電圧を得ることができ、過大な共振電圧によって負荷に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止できるという効果がある。
By the way, the load impedance of the secondary unit varies greatly depending on the operating state of the electric lock device as a load. According to the invention of
請求項5の発明によれば、コアの継ぎ部の略全体に一次側巻線又は二次側巻線の何れかを巻回しているので、一次側巻線又は二次側巻線の巻幅をできるだけ大きくとることで、巻線周辺の漏れ磁路の磁気抵抗をできるだけ大きくして、漏れ磁束を減少させることができ、また等ピッチで巻線を巻回することによって、漏れ磁束を低減できるから、磁気結合の低下を抑制して、供給電力を向上させることができる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、一次側コアおよび二次側コアは、磁極対向面の面積が他の部位の断面積よりも大きく形成されており、磁気効率は磁極対向面積に比例するため、磁極対向面の面積を大きくとることで磁気効率を高めて、供給電力を向上させることができる。しかも、磁極対向面の少なくとも1つの辺の長さが一次側コアと二次側コアとで異なる長さに設定されているので、この辺に沿う方向において一次側コアと二次側コアの位置が相対的にずれたとしても、磁気結合の低下を抑制して、供給電力の低下を抑制することができ、位置ずれに対する許容範囲を大きくとることができる。
According to the invention of
請求項7の発明によれば、2本の巻線を1束にした状態で1束の巻線を一緒にコアに巻回しているので、2本の巻線の巻線長を均一化でき、巻線抵抗と漏れインダクタンスを含むインダクタンス値のばらつきを小さくできる。この結果、一次側ではインダクタンスのばらつきに起因して発生するノイズを抑制でき、二次側では共振条件のばらつきを小さくできるから、給電能力を安定化できるという効果がある。 According to the seventh aspect of the present invention, since one bundle of windings is wound around the core together with two windings in one bundle, the winding lengths of the two windings can be made uniform. The variation in inductance value including winding resistance and leakage inductance can be reduced. As a result, noise generated due to inductance variation can be suppressed on the primary side, and variation in resonance conditions can be reduced on the secondary side, so that the power supply capability can be stabilized.
以下に本発明の実施の形態を図1〜図10に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態の非接触給電装置Aは、図3(a)に示すように、扉枠50に蝶番51を介して開閉自在に支持される開閉扉52に設けた電気錠装置4に対して扉枠側から非接触で電力供給を行うためのものであり、扉枠50の上枠部に設けた一次側ユニット1と、開閉扉52の上部に設けた二次側ユニット2とを有している。一次側ユニット1には電源線3を介して商用電源ACが供給され、一次側ユニット1から二次側ユニット2へ電磁誘導により非接触で電力を供給し、二次側ユニット2から内部配線5を介して電気錠装置4へ電力供給を行うようになっている。尚、図3(a)中の53は、開閉扉52の内部に上下方向に沿って配設された補強部材である。
As shown in FIG. 3A, the non-contact power feeding device A of the present embodiment is a door with respect to the
図1は非接触給電装置Aの概略構成を示す回路ブロック図であり、一次側ユニット1は、入力フィルタ回路11と、高周波インバータ回路12と、一次側コイル31とを備える。また二次側ユニット2は、一次側コイル31に磁気結合された二次側コイル32と、共振コンデンサ21a,21bと、ダイオードブリッジ回路22と、平滑コンデンサ23と、安定化電源回路24とを備えている。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a schematic configuration of the non-contact power feeding apparatus A. The
入力フィルタ回路11は、例えば電源投入時の突入電流を低減するサーミスタ素子、過電流ヒューズ、サージ吸収素子、雑音端子電圧を低減するLCフィルタ回路、整流平滑化回路などで構成される。
The
高周波インバータ回路12は、2巻線式の絶縁型スイッチングレギュレータ回路(例えばプッシュプル回路など)で構成され、入力フィルタ回路11を介して供給される商用電源ACの電源電圧を高周波に変換し、磁気トランス30の一次側コイル31(一次側巻線35a,35b)に供給する。
The high-
一次側コイル31と、一次側コイル31に磁気的に結合された二次側コイル32とで磁気トランス30が構成されており、一次側コイル31の構成を図4および図5を参照して説明する。尚、図5中のB1は主磁路を、B2は漏れ磁路をそれぞれ示している。
A
一次側コイル31は、磁性材料により脚片33a,33bの一端側を継ぎ部33cを介して連結したU字形状に形成されるとともに、各脚片33a,33bの先端面を磁極対向面33dとした一次側コア33と、角筒状の巻胴部34bの両端部に鍔部34a,34aを有し、巻胴部34bの孔内に継ぎ部33cを挿通した状態で一次側コア33に組み合わされたコイルボビン34と、コイルボビン34にそれぞれ巻回された2本の一次側巻線35a,35bとを備える。なお、一次側コア33の材料としては、高周波領域の鉄損が小さく、形状の自由度が高いフェライト材料が好適であり、数点の部材を組み合わせることでU字形状に形成しても良い。
The
また、一次側コア33の断面積は、高周波インバータ回路12の動作状態において磁気飽和しない程度の大きさが必要である。また継ぎ部33cの長さ、すなわち両脚片33a,33bの間隔はできるだけ広い方が好ましく、磁極対向面33d,33dは大面積である方が好ましい。そこで、本実施形態では両脚片33a,33bの側面視の形状を逆T字形に形成してあり、継ぎ部33cに連結される側の端部に比べて、磁極対向面33d側を幅広として、磁極対向面33dの面積を大きくしてある。
The cross-sectional area of the
また、コイルボビン34はできるだけ大きな巻幅が得られるように、脚片33a,33bと鍔部34aとの間の隙間や、鍔部34aの厚みをできるだけ小さくして、巻胴部34bの長さを継ぎ部33cよりも若干小さい寸法に形成してあり、2本の一次側巻線35a,35bは、2本を1束にした状態で、1束の巻線を同時にコイルボビン34に巻回することで(この巻き方をバイファイラ巻きと言う。)、図4(b)に示すように軸方向において一次側巻線35aと一次側巻線35bとが交互に並ぶように両巻線35a,35bを複数回巻回している。このように2本の一次側巻線35a,35bは一束にされた状態でバイファイラ巻きされているので、2本の巻線35a,35bの巻線長を均一化でき、巻線抵抗と漏れインダクタンスを含むインダクタンス値のばらつきを小さくできる。この結果、一次側コイル31ではインダクタンスのばらつきに起因して発生するノイズを抑制でき、また二次側コイル32では共振条件のばらつきを小さくできるから、給電能力を安定化できるという効果がある。また一次側巻線35a,35bの巻幅をできるだけ大きくとることで、巻線周辺の漏れ磁路の磁気抵抗をできるだけ大きくして、漏れ磁束を減少させることができ、さらに等ピッチで均一に巻線を巻回することによって、漏れ磁束を低減できるから、磁気結合の低下を抑制して、供給電力を向上させることができる。
Further, the
また、図4(a)に示すようにU字形状の一次側コア33の左右両側には、非磁性の導電材料からなる電磁遮蔽部材41a,41bが配置されている。電磁遮蔽部材41a,41bは、一次側巻線35a,35bの巻幅方向に沿った平板形状に形成され、脚片33a,33bおよび継ぎ部33cを側面方向から挟むように配置されている。電磁遮蔽部材41a,41bは、一次側コア33の側面の外形よりも十分大きな面積を有するほうが好ましく、その材料としては非磁性で導電率が高い金属材料(例えばアルミニウムや銅など)を用いることが好ましい。尚、電磁遮蔽部材41a,41bの形状は矩形板状に限定されるものではなく、電磁遮蔽部材41a,41bの形状をくの字形状やU字形状とし、その組み合わせによって、一次側コア33の側面や上面(磁極対向面33dと反対側の面)を覆うようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 4A,
なお、磁気トランス30の二次側コイル32は、図5(a)(b)に示すようにU字形状の二次側コア36と、二次側コア36の継ぎ部36cに組み付けられたコイルボビン37と、コイルボビン37に巻回された二次側巻線38a,38bとを備えており、二次側コア36、コイルボビン37、二次側巻線38a,38bは、一次側コイル31の一次側コア33、コイルボビン34、一次側巻線35a,35bと同様の構成を有しているので、その説明は省略する。なお、二次側コイル32では、二次側コア36の磁極対向面36dが一次側コア33の磁極対向面33dに比べて大きく形成されている。すなわち、図5の例では磁極対向面33dの幅方向(図5(b)中の左右方向)に沿った2辺が磁極対向面33dよりも大きく形成されており、この辺に沿う双方向において一次側コア33と二次側コア36の相対的な位置が多少ずれたとしても、一次側コア33の磁極対向面33dが二次側コア36の磁極対向面36dに対向しているから、磁気結合の低下を抑制して、供給電力の低下を抑制することができ、ユニット1,2間の相対的な位置ずれに対する許容範囲を大きくとることができる。
The
そして、本実施形態では、二次側巻線38a,38bと直列にそれぞれ共振コンデンサ21a,21bを接続してあり、二次側巻線38a,38bの漏れインダクタンスと共振コンデンサ21a,21bとでそれぞれ共振回路を構成している。図6は非接触給電装置Aの二次側の等価回路であり、Eは二次側巻線38a,38bに誘起される周波数fの電圧を、Lは二次側巻線38a,38bの漏れインダクタンスを、Cは共振コンデンサ21a,21bの静電容量値を、Rは負荷回路のインピーダンスを夫々示している。ここで、周波数fがf=1/(2π√LC)のとき、LC直列共振の状態であり、電源E側から見たインピーダンスZが負荷回路のインピーダンスRに等しく(Z=R)、インピーダンスZが最小になるので負荷で最大電力を取り出すことができる。ここで、共振コンデンサ21a,21bの静電容量値は、磁気トランス30の磁気結合が初期に比べて小さくなるような条件下、すなわち一次側巻線35a,35bが巻回された一次側コア33と、二次側巻線38a,38bが巻回された二次側コア36との磁極対向距離が初期時に比べて大きくなった際に上記共振回路が共振点を有するような静電容量値に設定されている。ここにおいて、負荷である電気錠装置4の動作状態によって二次側ユニット2の負荷インピーダンスRは大きく変動するのであるが、本実施形態では、共振コンデンサ21a,21bを二次側巻線38a,38bに直列接続しているので、負荷インピーダンスRの大きさに関係なく、一定の負荷電圧を得ることができ、過大な共振電圧によって負荷に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止できるという効果がある。なお、共振コンデンサ21a,21bとしては、誘導正接(tanδ)の小さいポリプロピレン系のものが、高周波領域で低損失のため好適である。
In this embodiment, the
ダイオードブリッジ回路22の交流入力端子間には共振コンデンサ21a,21bが接続されるとともに、直流出力端子間には平滑コンデンサ23が接続されており、共振コンデンサ21a,21bに発生した交流電圧はダイオードブリッジ回路22によって整流された後、平滑コンデンサ23によって平滑される。なお、ダイオードブリッジ回路22はショットキーバリアダイオードを4個組み合わせて構成しても良い。
The
安定化電源回路24は、例えばシリーズレギュレータ回路やスイッチングレギュレータ回路により構成され、平滑コンデンサ23から入力される直流電圧を安定化して、負荷となる電気錠装置4に供給する。
The stabilized
ところで、開閉扉52に設けた電気錠装置4に対して扉枠50側から非接触給電する場合に、開閉扉52を開閉自在に支持する蝶番51側に寄せて一次側ユニット1および二次側ユニット2を配置すると、開閉扉52の自由端側(蝶番51と反対側であってハンドル54の近傍)に配置される電気錠装置4と二次側ユニット2との間を内部配線5により接続する必要があり、開閉扉52内部に補強板53が配置されている場合は内部配線5の施工に手間がかかるという問題がある。
By the way, when non-contact power feeding is performed from the
そこで、本実施形態では、開閉扉52の自由端側(電気錠装置4と同じ側)に一次側ユニット1および二次側ユニット2を配置しているが、開閉扉52の自由端側では、経年による蝶番51の緩みやずれによって、一次側コア33および二次側コア36の磁極間距離が変化する量が蝶番側よりも大きくなっている。扉枠50の間口と開閉扉52の外側面との間の隙間(所謂チリ寸法)は一般に0mmより大きく10mm以下の範囲内であり、チリ寸法が0mmの状態とは扉枠50と開閉扉52とが干渉して、開閉動作に弊害を生じるような状態である。このチリ寸法は開閉扉52の種類や施工条件によって一概ではなく、また経年による蝶番51の緩みやズレなどでチリ寸法が変動する可能性がある。この変動は開閉の支軸となる蝶番51側では小さく、支軸から遠いハンドル54や電気錠装置4が配置される側では大きくなっているため、本実施形態のように開閉扉52の自由端側に両ユニット1,2を配置した場合は、磁極対向距離の変動によって磁気結合が低下する恐れがある。
Therefore, in this embodiment, the
そこで、本実施形態では、磁気トランス30の二次側巻線38a,38bと直列に共振コンデンサ21a,21bを接続してあり、二次側巻線38a,38bの漏れインダクタンスと共振コンデンサ21a,21bとで構成される共振回路は、一次側コア33と二次側コア36との磁極対向距離が所定範囲内で大きくなるほど、共振が強くなるように共振コンデンサ21a,21bの静電容量値が設定されているので、磁極対向距離の増加に伴う供給電力の低下を、共振回路による共振動作で補うことができ、フィードバック制御を行うことなく所望の供給電力を確保することが可能になる。図2(a)は本実施形態の磁極対向距離L(mm)と供給電力W1(W)との関係を示すグラフ、図2(b)は共振コンデンサ21a,21bが無い場合の磁極対向距離L(mm)と供給電力W1(W)との関係を示すグラフであり、共振コンデンサ21a,21bが無い場合は磁極間距離の増加に伴って、磁気トランス30の磁気結合(図2(b)中のb)が低下し、それによって供給電力W1(同図中のa)が低下するため、所望の目標電力を確保できる磁極対向距離Lの範囲が狭くなっている(0<L≦L2)。一方、本実施形態でも磁極間距離の増加に伴って、磁気トランス30の磁気結合(図2(a)中のb)が低下するのであるが、共振点に近付くにつれて共振回路の共振の強さ(同図中のc)が強くなることで、供給電力W1(同図中のa)の低下が抑制され、より広範囲の磁極対向距離(0<L≦L1、L1>L2)で所望の目標電力を得ることができる。
Therefore, in this embodiment, the
次に、本実施形態の非接触給電装置Aを開閉扉に施工した状態について図3(a)を参照して説明する。給電装置Aの一次側ユニット1は、一次側コア33の磁極対向面33dを下側に向けた状態で、扉枠50の上枠部内に埋込配設されている。一方、二次側ユニット2は、開閉扉52を閉じた状態で二次側コア36の磁極対向面36dが一次側コア33の磁極対向面33dと対向するように、開閉扉52の上側部に埋込配設されている。この時、両ユニット1,2は、開閉扉52の開閉動作が行われても接触したり干渉したりすることがないように所定の空間距離を確保した状態で、一次側の磁極対向面33d,33dと、二次側の磁極対向面36d,36dとをそれぞれ対向させて配置されている。尚、一次側ユニット1および二次側ユニット2は、それぞれ、ねじ止めなどの手段を用い、一次側の磁極対向面33d,33dと二次側の磁極対向面36d,36dとの間に所定の空間距離を開けた状態で、扉枠50および開閉扉52の表面に取り付けるようにしても良い。
Next, a state in which the non-contact power feeding apparatus A according to the present embodiment is constructed on the opening / closing door will be described with reference to FIG. The
また内部配線5は、二次側ユニット2の安定化電源回路24と電気錠装置4とを電気的に接続するための電気配線であり、開閉扉52の内部に配線されている。ここで、磁気トランス30の二次側コイル32は電気錠装置4の上方に配置されており、内部配線5は略上下方向に沿って配線するだけで良いので、二次側ユニット2と電気錠装置4との間の配線距離を短くして配線作業を簡略化することができる。またアルミニウム製や鋼製の開閉扉52の場合には、開閉扉52の内部に補強板53が上下方向に沿って配設されているが、二次側ユニット2と電気錠装置4とを補強板53で仕切られた同一の区画内に配置しているので、補強板53を貫通する形で内部配線5を配線する必要が無く、補強板53に通線用孔を貫設したり、通線用孔に内部配線5を通す手間がいらなくなるから、配線作業をさらに簡略化できる。
The
また、開閉扉52又は扉枠50が鋼製の時、扉枠50内に配設された一次側ユニット1では、図7(a)に示すように、一次側ユニット1の筐体10内に一次側コア33の側面を覆うようにして電磁遮蔽部材41a,41bを配置してあり、この電磁遮蔽部材41a,41bは、扉枠50の側壁50a,50aと一次側コア33との間に配置されることになる。ここで、図7(b)のように扉枠50の側壁50a,50aと一次側コア33との間に、電磁遮蔽部材41a,41bが介在しない場合は、一次側コア33から扉枠50の側壁50a,50aに流入する漏れ磁束Bによって、一次側コイル31と二次側コイル32との磁気結合が低下してしまうが、本実施形態のように電磁遮蔽部材41a,41bを介在させた場合、その電磁遮蔽効果によって漏れ磁束Bが低減されるので、給電能力の低下を抑制することができ、且つ、鉄損の発生による扉枠50の異常発熱を防止することもできる。尚、図7(a)に示す例では、一次側コア33の磁極対向面33d以外の部位の少なくとも一部を覆うように電磁遮蔽部材41a,41bを配置しているが、電磁遮蔽部材によって二次側コア36の磁極対向面36d以外の部位の少なくとも一部を覆うことで、上述と同様に漏れ磁束を低減し、供給電力の低下や鉄損による開閉扉52の異常発熱を抑制することができる。
Further, when the open /
また、一次側コア33の磁極対向面33d以外の部位を覆う電磁遮蔽部材41a,41bを設ける代わりに、図8(a)に示すように一次側ユニット1の筐体10A自体を非磁性の導電性材料により形成しても良く、電磁遮蔽部材41a,41bを別途設けなくても、筐体10A自体が電磁遮蔽機能を有しているので、漏れ磁束の低減を図りつつ、一次側ユニット1の部品数の低減や小型化を図ることができる。なお、この筐体10Aでは、一次側コア33の磁極対向面33dと対向する部位(図中の領域D1,D2)のみを、主磁束の通過を妨げることがないように合成樹脂製としているが、図8(b)に示すように一次側ユニット1の筐体10Bにおいて一次側コア33の全体と対向する部位(図中の矩形領域C2)を合成樹脂製としても良い。また、二次側コア36の磁極対向面36d以外の部位を電磁遮蔽部材で覆う代わりに、二次側ユニット2の筐体20そのものを非磁性の導電性材料により形成しても良く、上述と同様に電磁遮蔽部材を別途設けなくても、筐体20自体が電磁遮蔽機能を有しているので、漏れ磁束の低減を図りつつ、二次側ユニット2の部品数の低減や小型化を図ることができる。
Further, instead of providing
ところで、本実施形態では扉枠50および開閉扉52の上部の一端側(軸支される側と反対側)に一次側ユニット1および二次側ユニット2を配置しているが、扉枠50および開閉扉52の下部の一端側(軸支される側と反対側)に一次側ユニット1および二次側ユニット2を配置しても良いし、図3(b)に示すように開閉扉52の一端側(軸支される側と反対側)に磁極対向面36dを側方に向けて二次側ユニット2を配置すると共に、扉枠50の横枠部において二次側コア36と磁極対向面同士が対向するようにして一次側ユニット1を配置しても良い。このように配置した場合でも、経年により磁極対向面同士の距離が変動した場合には、二次側巻線38a,38bの漏れインダクタンスと共振コンデンサ21a,21bとで構成される共振回路の共振が強まることによって、磁気結合の低下による供給電力の低下を抑制することができ、広範囲の磁極対向距離で所望の供給電力を確保することができる。
By the way, in this embodiment, although the
また、本実施形態では高周波インバータ回路12が2巻線式の絶縁型スイッチングレギュレータ回路で構成されているが、図10に示すように、磁気トランス30の一次側を2巻線(一次側巻線35a,35b)、二次側を1巻線(二次側巻線38)とした絶縁型スイッチングレギュレータ回路(例えばプッシュプル回路)で構成しても良く、この場合は、二次側巻線38と直接に共振コンデンサ21が接続されている。また、図10に示すように高周波インバータ回路12を1巻線式の絶縁型スイッチングレギュレータ回路(例えばハーフブリッジ回路)で構成しても良く、この場合は、磁気トランス30の一次側巻線35および二次側巻線38はそれぞれ1巻線となり、二次側巻線38に共振コンデンサ21が直列接続されている。
In the present embodiment, the high-
A 非接触給電装置
1 一次側ユニット
2 二次側ユニット
4 電気錠装置
12 高周波インバータ回路
21a,21b 共振コンデンサ
24 安定化電源回路
31 一次側コイル
32 二次側コイル
33 一次側コア
35a,35b 一次側巻線
36 二次側コア
38a,38b 二次側巻線
AC 商用電源
50 扉枠
51 蝶番
52 開閉扉
A Non-contact
Claims (7)
一次側ユニットは、開閉扉に磁極面を対向させるようにして扉枠側に配置される一次側コアおよび一次側コアに巻回された一次側巻線を有する一次側コイルと、商用電源を高周波に変換して一次側巻線に供給する高周波インバータ回路とを備えるとともに、
二次側ユニットは、開閉扉が閉まった状態で一次側コアと磁極面同士が対向するように開閉扉に配置された二次側コアおよび二次側コアに巻回された二次側巻線を有し、一次側コイルと共に磁気トランスを構成する二次側コイルと、二次側巻線から供給される高周波を安定化して電気錠装置に電源を供給する安定化電源回路とを備え、
二次側巻線の漏れインダクタンスと共に共振回路を形成し、一次側コアと二次側コアとの磁極対向距離の所定範囲内で磁極対向距離が大きいほど前記共振回路の共振が強くなるような静電容量値を有する共振コンデンサを、二次側巻線に電気的に接続したことを特徴とする非接触給電装置。 It has a primary side unit provided on the door frame side and a secondary side unit provided on the open / close door side supported by the door frame via a hinge, and performs non-contact power supply from the primary side unit to the secondary side unit. By this, it is a non-contact power feeding device that supplies power from the door frame side to the electric lock device arranged on the opening / closing door via the primary side unit and the secondary side unit,
The primary side unit has a primary side coil disposed on the door frame side so that the magnetic pole surface faces the open / close door, a primary side coil wound around the primary side core, and a commercial power source with high frequency A high-frequency inverter circuit that converts the current into the primary winding and supplies it to the primary winding,
The secondary unit consists of a secondary side coil wound around the secondary side core and the secondary side core disposed on the open / close door so that the primary side core and the magnetic pole face face each other with the open / close door closed. A secondary side coil that forms a magnetic transformer together with the primary side coil, and a stabilized power supply circuit that stabilizes the high frequency supplied from the secondary side winding and supplies power to the electric lock device,
A resonance circuit is formed together with the leakage inductance of the secondary winding, and the resonance of the resonance circuit becomes stronger as the magnetic pole facing distance is larger within a predetermined range of the magnetic pole facing distance between the primary core and the secondary core. A non-contact power feeding device, wherein a resonance capacitor having a capacitance value is electrically connected to a secondary winding.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007221844A JP5118418B2 (en) | 2007-08-28 | 2007-08-28 | Non-contact power feeding device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007221844A JP5118418B2 (en) | 2007-08-28 | 2007-08-28 | Non-contact power feeding device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009055745A true JP2009055745A (en) | 2009-03-12 |
JP5118418B2 JP5118418B2 (en) | 2013-01-16 |
Family
ID=40506310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007221844A Active JP5118418B2 (en) | 2007-08-28 | 2007-08-28 | Non-contact power feeding device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5118418B2 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010252517A (en) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Seiko Epson Corp | Power receiving apparatus, electronic apparatus and non-contact power transmission system |
WO2010137414A1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Power-supply circuit for driving inverters |
CN101931272A (en) * | 2010-07-16 | 2010-12-29 | 深圳绿拓科技有限公司 | Passive network intelligent lockset |
JP2011045189A (en) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Fujitsu Ltd | Method and device for shielding electromagnetic wave in radio power transmission system, and radio power transmission device |
JP5494838B2 (en) * | 2011-01-26 | 2014-05-21 | 株式会社村田製作所 | Power transmission system |
JP2015177614A (en) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 日本電産サンキョー株式会社 | power supply device |
JP2017022998A (en) * | 2016-10-17 | 2017-01-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Electric lock system |
CN108494262A (en) * | 2018-04-20 | 2018-09-04 | 丰县宏祥电子科技有限公司 | The special full isolation DC-DC converter of New-energy electric vehicle |
CN110541620A (en) * | 2019-10-11 | 2019-12-06 | 梁嘉烘 | Intelligent lock and anti-theft door with same |
JP2020510391A (en) * | 2017-03-10 | 2020-04-02 | ▲広▼州金▲昇▼▲陽▼科技有限公司 | Flyback switching power supply |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10238182A (en) * | 1997-02-27 | 1998-09-08 | Miwa Lock Co Ltd | Electrical connection structure for electric locking system |
JP2000148932A (en) * | 1998-11-13 | 2000-05-30 | Hitachi Ltd | Reader or/and writer, and ic card system using them |
JP2004166384A (en) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Sharp Corp | Non-contact power feeding system, electromagnetic coupling characteristic adjustment method therein and power feeder |
-
2007
- 2007-08-28 JP JP2007221844A patent/JP5118418B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10238182A (en) * | 1997-02-27 | 1998-09-08 | Miwa Lock Co Ltd | Electrical connection structure for electric locking system |
JP3927272B2 (en) * | 1997-02-27 | 2007-06-06 | 美和ロック株式会社 | Energization structure of electric lock system |
JP2000148932A (en) * | 1998-11-13 | 2000-05-30 | Hitachi Ltd | Reader or/and writer, and ic card system using them |
JP2004166384A (en) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Sharp Corp | Non-contact power feeding system, electromagnetic coupling characteristic adjustment method therein and power feeder |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010252517A (en) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Seiko Epson Corp | Power receiving apparatus, electronic apparatus and non-contact power transmission system |
US8369119B2 (en) | 2009-05-26 | 2013-02-05 | Aisin Aw Co., Ltd. | Inverter drive power supply circuit for driving a plurality of inverter switching devices that form an inverter circuit |
WO2010137414A1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Power-supply circuit for driving inverters |
JP2010279093A (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-09 | Aisin Aw Co Ltd | Power supply circuit for driving inverter |
CN102292904A (en) * | 2009-05-26 | 2011-12-21 | 爱信艾达株式会社 | Inverter drive power supply circuit |
JP2011045189A (en) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Fujitsu Ltd | Method and device for shielding electromagnetic wave in radio power transmission system, and radio power transmission device |
CN101931272A (en) * | 2010-07-16 | 2010-12-29 | 深圳绿拓科技有限公司 | Passive network intelligent lockset |
JP5494838B2 (en) * | 2011-01-26 | 2014-05-21 | 株式会社村田製作所 | Power transmission system |
JP2015177614A (en) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 日本電産サンキョー株式会社 | power supply device |
JP2017022998A (en) * | 2016-10-17 | 2017-01-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Electric lock system |
JP2020510391A (en) * | 2017-03-10 | 2020-04-02 | ▲広▼州金▲昇▼▲陽▼科技有限公司 | Flyback switching power supply |
JP7096260B2 (en) | 2017-03-10 | 2022-07-05 | ▲広▼州金▲昇▼▲陽▼科技有限公司 | Flyback switching power supply |
CN108494262A (en) * | 2018-04-20 | 2018-09-04 | 丰县宏祥电子科技有限公司 | The special full isolation DC-DC converter of New-energy electric vehicle |
CN110541620A (en) * | 2019-10-11 | 2019-12-06 | 梁嘉烘 | Intelligent lock and anti-theft door with same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5118418B2 (en) | 2013-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5118418B2 (en) | Non-contact power feeding device | |
Raabe et al. | Practical design considerations for contactless power transfer quadrature pick-ups | |
JP6055530B2 (en) | Non-contact power supply device | |
CN101707121B (en) | Transformer with split primary winding | |
US10381148B2 (en) | Transformer and power converter using the same | |
CN101128894B (en) | Resonance type transformer and power supply unit using it | |
US8471666B2 (en) | Coil bobbin, coil component and switching power source apparatus | |
US20050146902A1 (en) | Method and apparatus for substantially reducing electrical earth displacement current flow generated by wound components | |
US8536967B2 (en) | Coil bobbin, coil component and switching power source apparatus | |
JPH0837121A (en) | Power supply device | |
US11043845B2 (en) | Power feeding device and wireless power transmission device | |
TWI282201B (en) | Power converter | |
KR20150023837A (en) | Contactless power supply device | |
JP6323192B2 (en) | Pad arrangement structure for power transmission and contactless power transmission system | |
CN110462767A (en) | Reactor and power circuit | |
US20140286054A1 (en) | Inductive component and use | |
JP2010232272A (en) | Transformer | |
JP6460373B2 (en) | Coil unit and wireless power transmission device | |
JP2010004633A (en) | Dc power supply apparatus | |
JP5255881B2 (en) | Non-contact power feeding device | |
JP2001268823A (en) | Non-contact feeder system | |
JP2010171225A (en) | Transformer and switching power supply | |
JP2021077826A (en) | Coil unit, power transmitting device, power receiving device and power transmission system | |
US10305330B2 (en) | Power transmission device | |
Hatchavanich et al. | Effects of intermediate coil position in a triple-coil series-series compensation in wireless power transfer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100414 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20101102 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111209 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20120112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120207 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120409 |
|
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: 20120925 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121019 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5118418 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151026 Year of fee payment: 3 |