JP3770047B2

JP3770047B2 - ピックアップコイルおよびその製造方法

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Publication number: JP3770047B2
Application number: JP2000128671A
Authority: JP
Inventors: 修三西野
Original assignee: Daifuku Co Ltd
Current assignee: Daifuku Co Ltd
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: JP2001313219A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無接触給電設備の２次側受電回路において使用されるピックアップコイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無接触給電設備の２次側受電回路の一例を図９により説明する。
２次側受電回路は、高周波電流を流す１次側誘導線路71に対向してピックアップコイル72を設け、このコイル72に、コイル72とともに誘導線路71の周波数に共振する共振回路を形成するコンデンサ73を接続し、このコンデンサ73に整流回路74を接続し、さらに整流回路74に、出力電圧Ｖ_DCを基準電圧Ｖ_Eに制御する定電圧制御回路75を接続して構成されている。負荷76は定電圧制御回路75に接続され、この定電圧制御回路75より負荷76へ給電される。また上記コイル72とコンデンサ73により、誘導線路71より起電力が誘起されるピックアップ部が構成される。
【０００３】
上記定電圧制御回路75は、電流制限用のコイル77と、上記基準電圧Ｖ_Eを発生する電圧発生器78と、出力電圧Ｖ_DCと電圧発生器78の基準電圧Ｖ_Eとを比較するコンパレータ79と、出力電圧Ｖ_DCが基準電圧Ｖ_Eを越えた場合にコンパレータ79によりオンされる出力調整用トランジスタ80と、フィルタを形成するダイオード81およびコンデンサ82から構成されている。基準電圧Ｖ_Eは、全負荷76に給電しているときを想定した高電圧に設定されている。負荷76の電力は、使用電圧Ｖ_DC、すなわち基準電圧Ｖ_Eを大きくとると、大きくなる。
【０００４】
この定電圧制御回路75の構成により、負荷76が減少すると、出力電圧Ｖ_DCが上昇し、出力電圧Ｖ_DCが基準電圧Ｖ_Eを越えると、コンパレータ79によりトランジスタ80がオンされ、出力電圧Ｖ_DCが下げられて、出力電圧Ｖ_DCが基準電圧Ｖ_Eに維持される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の無接触給電設備の２次側受電回路では、上記定電圧制御回路75を使用しているために、回路が複雑で高価なものとなり、またこの定電圧制御回路75ではトランジスタ80を使用しているために、寿命や信頼性に問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、定電圧制御回路75に代えて、ピックアップコイルの出力電圧を定電圧に維持でき、信頼性が高く、長寿命を期待できる、無接触給電設備の２次側受電回路において使用されるピックアップコイルを提供することを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、コアとこのコアに巻回されるケーブルから構成され、高周波電流を流す誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起されるピックアップコイルであって、前記コアの一部に前記磁束が通る断面積を狭めた部分を形成し、この狭めた部分の材質を、他の部分よりコアロスが少ない材質とし、前記コアは、前記狭めた部分の一部を抜く構成とされていることを特徴とするものである。
【００１２】
上記構成によれば、誘導線路に高周波電流を流すと、この誘導線路に発生する磁束は、コア内を通りケーブルに起電力が誘起される。このとき、磁束は、狭めた部分を集中して通ろうとするため、この部分において磁気飽和し、ピックアップコイルの出力電圧は磁気飽和に至る電圧以上に上昇せず、定電圧に維持される。また狭めた部分の材質を、他の部分よりコアロスが少ない材質としたことにより、磁気飽和時の磁性損失は最小限に抑えられる。また狭めた部分の一部を抜いたことにより、ケーブルに誘起される起電力が制御され、よってピックアップコイルの定格電力を自在に変更することができる。
【００１３】
また請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明であって、コアは断面がＥ字状の磁性体から形成され、前記コアの両凹部の少なくとも一方に、前記狭めた部分を形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成によれば、磁束は、コアの両凹部の少なくとも一方に形成した狭めた部分を集中して通ろうとするため、この部分において磁気飽和し、ピックアップコイルの出力電圧は磁気飽和に至る電圧以上に上昇せず、定電圧に維持される。
【００１５】
さらに請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明であって、コアは断面がＣ字状の磁性体から形成され、前記コアの両端の凸部の少なくとも一方に、前記狭めた部分を形成したことを特徴とするものである。
【００１６】
上記構成によれば、磁束は、コアの両端の凸部の少なくとも一方に形成した狭めた部分を集中して通ろうとするため、この部分において磁気飽和し、ピックアップコイルの出力電圧は磁気飽和に至る電圧以上に上昇せず、定電圧に維持される。
【００１７】
さらに請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明であって、狭めた部分は鞍状に形成され、鞍の両端はコアの他の部分と連続していることを特徴とするものである。
【００１８】
上記構成によれば、狭めた部分の形状を鞍の形状とすると、磁気飽和による発熱が狭めた部分に発生し、この発生箇所は外気にさらされる面積が広いことから、この熱は発散しやくなり、温度を下げることが可能となる。
【００１９】
さらに請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明であって、コアに放熱板を取り付けたことを特徴とするものである。
上記構成によれば、狭めた部分に発生する、磁気飽和による発熱は放熱板により発散される。
【００２０】
また請求項６に記載の発明は、コアとこのコアに巻回されるケーブルから構成され、高周波電流を流す誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起されるピックアップコイルの製造方法であって、
断面がＨ字状あるいはＨ字状に組み合わされた複数の磁性体を並べ、これら磁性体の両凹部に渡ってケーブルを巻回し、このケーブルを巻いた磁性体の一方の凸部の外側面に放熱板を固定し、この一方の凸部の両端にそれぞれ連続して前記放熱板上に、前記凸部よりコアロスの少ない材質の磁性体を固定し、これら磁性体の両端にそれぞれ連続して放熱板上に、前記Ｈ字状の磁性体と同材質のＬ字状あるいはＬ字状に組み合わされた磁性体を固定することを特徴とするものである。
【００２１】
上記方法によれば、断面Ｅ型のコアの一部に磁束が通る面積を狭めた部分が形成され、コアの中央部にケーブルが巻かれたピックアップコイルが形成される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１におけるピックアップコイルの平面、正面および側面図、図２は同ピックアップコイルのコアの分解斜視図である。
【００２３】
図１に示すように、ピックアップコイルＰは、フェライト（磁性体の一例）から形成されるコア１と、このコア１に巻回されるリッツ線からなるケーブル２と、コア１がねじ３により固定される非磁性体（磁界遮断部材でもある；アルミニウムや銅材）のプレートを兼ねた放熱板４から構成されており、高周波電流を流す誘導線路５に発生する磁束により、ケーブル２の両端に起電力が誘起される。
【００２４】
前記コア１は、ケーブル２が巻回される中央部11と、この中央部11のケーブル２が巻回される両側面にそれぞれ対向した、ほぼ中央部11の長軸の長さＬと同じ長さの長軸を有す側端部12，13と、中央部11と両側端部12，13の下部にそれぞれ接続され、中央部11と両側端部12，13との間の磁路を形成する橋部14，15と、中央部11の上面に長軸に沿って固定され、磁路の一部を形成する誘導部16から形成されている。また橋部14，15の中央部11の長軸に対向する軸の長さａを、中央部11の長軸の長さＬより短くしている（数分の１程度；図１ではａ＝Ｌ／６としている）。また中央部11の長軸とは直角なピックアップコイルＰの長さＱは中央部11の長軸の長さＬとほぼ同じとしている。
【００２５】
このコア１は、図２に示すように、断面が山形で長軸が上記長さＱ、短軸の長さが上記長さａの中央体21と、中央体21の山形の突部と同じ高さと短軸の長さで、長軸の長さが（Ｌ−ａ）／２である６個の第１長方体22と、中央体21の中央の突部とその外方の２個の第１長方体22の上部に固定される、長軸の長さがＬ／３である３個の第２長方体23から形成されている。
【００２６】
ピックアップコイルＰは次の手順で形成される。
１．中央体21の中央の山形の突部の両側にそれぞれ第１長方体22を配置し、これら中央体21と第１長方体22の両側面に渡ってケーブル２を巻回する。
２．これら中央体21と第１長方体22の上部に３個の第２長方体23を配置してねじ３により放熱板４に固定する。
３．続いて中央体21の両端の山形の突部の両側にそれぞれ第１長方体22を配置し、ねじ３により放熱板４に固定する。
【００２７】
上記構成によると、コア１の両凹部間にそれぞれ敷設される誘導線路５に高周波電流を流すと、この誘導線路５に発生する磁束は、コア１の中央部11と橋部14，15と両側端部12，13を通り、ケーブル２に起電力が誘起される。このとき、磁束は、中央部11あるいは側端部12，13から狭い橋部14，15に集中して通ろうとするため、磁気飽和し、ピックアップコイルＰの出力電圧は磁気飽和に至る電圧以上に上昇せず、定電圧に維持される。また磁気飽和による発熱は放熱板４により発散される。
【００２８】
このように、ピックアップコイルＰに定電圧に維持する機能を持たせることにより、従来の定電圧制御回路およびその支持具が不要となり、さらに取り付けスペースが不要となり、省スペースを実現できる。その結果、コストを低減することができる。また従来の定電圧制御回路に必要なトランジスタやコンデンサなどの部品が不要となることから、信頼性を高めることができ、長寿命を期待できる。
【００２９】
さらに、中央部11と側端部12，13間の放熱板４に図１に２点鎖線で示すように、凹部状に切り欠き25を設けると、誘導線路５の曲げの半径を小さくすることが可能となり、誘導線路５の敷設の自由度を向上させることができる。
【００３０】
またコア１を放熱板４に固定してピックアップコイルＰを形成することにより、コア１を固定するプレートを別途用意する必要がなくなり、コストを抑えることができる。
【００３１】
上記実施の形態では、側端部12，13に第１長方体22を使用し、側端部12，13と中心部11を全面で対向させているが、図３に示すように、第１長方体22に代えて、第１長方体22の高さを半分以下とした第３長方体26を、中央部11の誘導部16の高さに合わせて設けるようにしてもよい。このとき、側端部12，13は、両側方に切り欠きが設けられた形状、すなわち側面から見てＴ字状の形状となる。
【００３２】
これによれば、側端部12，13は誘導部16に対向して磁路を形成できるとともに、側端部12，13を軽量化することができ、ピックアップコイルＰ全体の軽量化を図ることができる。また側端部12，13の両側方に切り欠きが設けられることにより、誘導線路５の曲げの半径を小さくすることが可能となり、誘導線路５の敷設の自由度を向上させることができる。
［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２におけるピックアップコイルの平面および側面図である。
【００３３】
図４に示すように、ピックアップコイルＰは、フェライト（フェリ磁性体の一例）から形成されるコア31と、このコア31に巻回されるリッツ線からなるケーブル32と、コア32がねじ33により固定される非磁性体（磁界遮断部材でもある；アルミニウムや銅材）のプレートを兼ねた放熱板34から構成されており、ケーブルの両端32に、ケーブル32とともに誘導線路35の周波数に共振する共振回路を形成するコンデンサ（図示せず）を接続され、高周波電流を流す誘導線路35に発生する磁束により最も大きな起電力が誘起される。
【００３４】
上記コア31は、断面Ｈ字状あるいはＨ字状に組み合わされた第１フェライト41と、この第１フェライト41の両側面に対向してそれぞれ配置される断面Ｌ字状あるいはＬ字状に組み合わされた第２フェライト42と、これら第１，第２フェライト41，42間に挟んで配置され、凹部を形成する第３フェライト43からなる単位コア44を、複数横向きにして並べて構成されている。この構成により、コア31（単位コア44）は断面はほぼＥ形をしており、その一部に凹部が形成されている。
【００３５】
第３フェライト43は、単位コア44の両凹部で、かつ第１，第２フェライト41，42より磁束が通る断面積を狭めた部分を形成しており、第３フェライト43の材質を、図５に示すように、第１，第２フェライト41，42より保持力および飽和磁束密度を小さくした磁束密度Ｂ−磁界の強さＨの特性を有する材質としたフェライトとしている。すなわち、第３フェライト43の材質を他の部分よりコアロスが少ない材質としている。
【００３６】
また第１フェライト41の中央の凹部の上下面に渡って、上記ケーブル32を巻いてピックアップコイルＰを形成している。
ピックアップコイルＰは次の手順で形成される。
１．断面がＨ字状あるいはＨ字状に組み合わされた複数の第１フェライト41を横向きに並べ、これら第１フェライト41の両凹部に渡ってケーブル32を巻回する。２．放熱板34に、このケーブル32を巻いた第１フェライト41を、その一方の凸部の外側面が接するように、ねじ33により固定する。
３．第１フェライト41の一方の凸部両端にそれぞれ連続し、かつ放熱板34上に、第３フェライト43を貼りつけて固定する。
４．これら第３フェライト43の両端にそれぞれ連続し、かつ放熱板34上に、断面Ｌ字状あるいはＬ字状に組み合わされた第２フェライト42をねじ33により固定する。
【００３７】
上記構成によると、コア31の両凹部のほぼ中央に敷設される誘導線路35に高周波電流を流すと、この誘導線路35に発生する磁束は、コア31内を通りケーブル32に起電力が誘起される。このとき、磁束は、狭めた部分である第３フェライト43を集中して通ろうとするため、第３フェライト43は磁気飽和し、ピックアップコイルＰの出力電圧は磁気飽和に至る電圧以上に上昇せず、定電圧に維持される。また狭めた第３フェライト43に、保持力および飽和磁束密度を小さくした磁束密度Ｂ−磁界の強さＨの特性を持たせることにより、磁気飽和時の磁性損失を最小限に抑えている。また狭めた第３フェライト43に連続する第１，第２フェライト41，42の部分ｅに発生する、磁気飽和による発熱は放熱板34により発散される。
【００３８】
このように、ピックアップコイルＰに定電圧に維持する機能を持たせることにより、従来の定電圧制御回路およびその支持具が不要となり、さらに取り付けスペースが不要となり、省スペースを実現できる。その結果、コストを低減することができる。また従来の定電圧制御回路に必要なトランジスタやコンデンサなどの部品が不要となることから、信頼性を高めることができ、長寿命を期待できる。
【００３９】
またコア31を放熱板34に固定してピックアップコイルＰを形成することにより、コア31を固定するプレートを別途用意する必要がなくなり、コストを抑えることができる。
【００４０】
また図６に示すように、狭めた第３フェライト43’の形状を鞍の形状とすると、上記部分ｅに発生する磁気飽和による発熱が、第３フェライト43’に発生し、この発生箇所は外気にさらされる面積が広いことから、熱を発散しやくなり、温度を下げることが可能となる。
［実施の形態３］
図７は本発明の実施の形態３におけるピックアップコイルの正面、および側面図である。
【００４１】
図７に示すように、ピックアップコイルＰは、フェライト（磁性体の一例）から形成される断面がほぼＣ形のコア51と、このコア51の中央凹部に巻回されるリッツ線からなるケーブル52と、このケーブル52が巻かれたコア51の外方の両端の脚部を形成する非磁性体（アルミニウムや銅材）のブロック53と、ブロック53（コア51）が固定される非磁性体（磁界遮断部材でもある；アルミニウムや銅材）のプレート54と、コア51の両外側面にそれぞれ固定される放熱板55から構成されており、ケーブルの両端52に、ケーブル52とともに誘導線路56の周波数に共振する共振回路を形成するコンデンサ（図示せず）を接続され、高周波電流を流す誘導線路56に発生する磁束により最も大きな起電力が誘起される。
【００４２】
上記コア51は、断面コ字状あるいはコ字状に組み合わされた第１フェライト61と、この第１フェライト61の両突部に対向してそれぞれ配置される断面Ｌ形の第２フェライト62と、これら第１，第２フェライト61，62間に挟んで配置され、凹部を形成する断面が鞍状の第３フェライト63からなる単位コア64を、複数横向きにして並べて構成されている。この構成により、コア51（単位コア64）は断面はほぼＣ形をしており、その一部に凹部が形成されている。
【００４３】
第３フェライト63は、単位コア64の両凹部で、かつ第１，第２フェライト61，62より磁束が通る面積を狭めた部分を形成しており、第３フェライト63の材質を、前記図５に示すように、第１，第２フェライト61，62より保持力および飽和磁束密度を小さくした磁束密度Ｂ−磁界の強さＨの特性を有する材質としたフェライトとしている。すなわち、第３フェライト63の材質を他の部分よりコアロスが少ない材質としている。
【００４４】
また第１フェライト61の中央の凹部の上下面に渡って、上記ケーブル62を巻いてピックアップコイルＰを形成している。
ピックアップコイルＰは次の手順で形成される。
１．断面コ字状あるいはコ字状に組み合わされた複数の第１フェライト61を横向きに並べ、これら第１フェライト61の凹部の上下面に渡ってケーブル52を巻回する。
２．このケーブル52を巻いた第１フェライト61の外側面にそれぞれ放熱板55を固定する。
３．第１フェライト61の両凸部の両端にそれぞれ連続し、かつ放熱板55上に、第３フェライト63を固定する。
４．これら第３フェライト63の両端にそれぞれ連続し、かつ放熱板55上に、第２フェライト62を固定する。
５．ケーブル32を巻いた第１フェライト61の両端にブロック53を固定し、ブロック53にプレート54を固定する。
【００４５】
上記構成によると、コア51の凹部のほぼ中央に敷設される誘導線路56に高周波電流を流すと、この誘導線路56に発生する磁束は、コア51内を通り、ケーブル52に起電力が誘起される。このとき、磁束は、狭めた部分である第３フェライト63に集中して通ろうとするため、磁気飽和し、ピックアップコイルＰの出力電圧は磁気飽和に至る電圧以上に上昇せず、定電圧に維持される。また狭めた第３フェライト63に、保持力および飽和磁束密度を小さくした磁束密度Ｂ−磁界の強さＨの特性を持たせることにより、この飽和時の磁性損失を最小限に抑えている。また狭めた第３フェライト63に磁気飽和による発熱が発生する。この磁気飽和による発熱は放熱板55により発散される。また第３フェライト63は鞍状に形成されることから、発熱発生箇所の外気にさらされる面積が広くなり、熱を発散しやくなり、温度を下げることが可能となる。
【００４６】
このように、ピックアップコイルＰに定電圧に維持する機能を持たせることにより、従来の定電圧制御回路およびその支持具が不要となり、さらに取り付けスペースが不要となり、省スペースを実現できる。その結果、コストを低減することができる。また従来の定電圧制御回路に必要なトランジスタやコンデンサなどの部品が不要となることから、信頼性を高めることができ、長寿命を期待できる。
【００４７】
なお、実施の形態１および２および３では、コア１，31，51にフェライト（磁性体）を使用しているが、磁性体に限ることはなく、コアとして磁路を作るものであればよい。
【００４８】
また、実施の形態２および３では、単位コア44，64のすべてに第３フェライト43，63を設けているが、複数の単位コア44，64の内の一部において、狭めた第３フェライト43，63を取り外すようにすることもできる。たとえば図８に斜線で示す部分の第３フェライト43を取り外す。これにより、ケーブル32，52に誘起される起電力を制御でき、ピックアップコイルＰの定格電力を自在に変更することができる。
【００４９】
また、実施の形態２および３では、コア31，51の２箇所に磁束が通る面積を狭めた部分（第３フェライト42，62）を設けているが、２箇所に限ることはなく、１箇所あるいは３箇所以上としてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ピックアップコイルに定電圧に維持する機能を持たせることにより、従来の定電圧制御回路およびその支持具が不要となり、従来の定電圧制御回路に必要なトランジスタやコンデンサなどの部品が不要となることから、信頼性を高めることができ、長寿命を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるピックアップコイルの平面、正面および側面図である。
【図２】同ピックアップコイルのコアの組み立て図である。
【図３】同ピックアップコイルの他の形態を示す平面、正面および側面図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるピックアップコイルの平面および側面図である。
【図５】同ピックアップコイルのフェライトの特性図である。
【図６】同ピックアップコイルの他の形態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施の形態３におけるピックアップコイルの正面および側面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態におけるピックアップコイルの平面図である。
【図９】従来の無接触給電設備の２次側受電回路図である。
【符号の説明】
１，31，51 コア
２，32，52 ケーブル
４，34，55 放熱板
５，35，56 誘導線路
11，41，61 第１フェライト
12，13，14，15，42，62 第２フェライト
43，43’，63 第３フェライト
44，64 単位コア
53 ブロック
54 プレート
Ｐピックアップコイル

Claims

コアとこのコアに巻回されるケーブルから構成され、高周波電流を流す誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起されるピックアップコイルであって、
前記コアの一部に前記磁束が通る断面積を狭めた部分を形成し、この狭めた部分の材質を、他の部分よりコアロスが少ない材質とし、
前記コアは、前記狭めた部分の一部を抜く構成とされていること
を特徴とするピックアップコイル。
コアは断面がＥ字状の磁性体から形成され、
前記コアの両凹部の少なくとも一方に、前記狭めた部分を形成したこと
を特徴とする請求項１に記載のピックアップコイル。
コアは断面がＣ字状の磁性体から形成され、
前記コアの両端の凸部の少なくとも一方に、前記狭めた部分を形成したこと
を特徴とする請求項１に記載のピックアップコイル。
狭めた部分は鞍状に形成され、鞍の両端はコアの他の部分と連続していること
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のピックアップコイル。
コアに放熱板を取り付けたこと
を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のピックアップコイル。
コアとこのコアに巻回されるケーブルから構成され、高周波電流を流す誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起されるピックアップコイルの製造方法であって、
断面がＨ字状あるいはＨ字状に組み合わされた複数の磁性体を並べ、
これら磁性体の両凹部に渡ってケーブルを巻回し、
このケーブルを巻いた磁性体の一方の凸部の外側面に放熱板を固定し、
この一方の凸部の両端にそれぞれ連続して前記放熱板上に、前記凸部よりコアロスの少ない材質の磁性体を固定し、
これら磁性体の両端にそれぞれ連続して放熱板上に、前記Ｈ字状の磁性体と同材質のＬ字状あるいはＬ字状に組み合わされた磁性体を固定すること
を特徴とするピックアップコイルの製造方法。