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技術 組みとなる装置群

出願人 長崎県
発明者 兵頭竜二神田誠田口勝身丁子谷一中川豪
出願日 2019年9月24日 (1年3ヶ月経過) 出願番号 2019-173583
公開日 2020年4月2日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-054226
状態 未査定
技術分野 電磁波による給配電方式
主要キーワード 電気記号 磁力伝達 一定周期間 電圧周波数変換器 伝達条件 受パイプ 一般通信用 磁石軸
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (16)

課題

海面、海中あるいは水濡れのある環境での使用、更には漏電防止防爆目的など、金属接点を用いたくない場面で、電力を簡便・確実・安全に伝送する方法や係る装置を提供する。

解決手段

非接触で電力を送る装置群において、受電側装置Rから負荷RC4に供給する電力の電圧に対応した周波数光パルスを光パルス発光器R14から送電側装置Sに伝え、送電側装置では光パルス受光器S14で受けた光パルスの特性を解釈して送出する高周波電力の量を増減、あるいは送出停止することで受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定(目標値)に保つ。

概要

背景

電力等の伝送において、金属接点を持つ接続部品は、錆びや漏電などの問題点があるため、海面や海水中、あるいは水濡れ心配される場所での利用に制限がかかる。

最近注目を集めている非接触給電に関連する技術は、利用者の利便性向上を優先しているため、給電側装置受電側装置との位置関係が多少ズレても、安全に、かつ確実に非接触給電できることに特徴がある。その結果、非接触給電の電力効率の向上よりも、給電側装置と受電側装置との距離を伸ばすことが優先される傾向がある。その典型的な例である電気自動車への非接触給電(充電)においては、その給電(充電)の安全な開始と停止やその安定化に、無線通信を用いた制御が利用されることが多い。

また一部においては、給電側装置と受電側装置とを近接して位置決めし、目的の非接触給電機能を提供するものも見受けられる。

概要

海面、海中あるいは水濡れのある環境での使用、更には漏電防止防爆目的など、金属接点を用いたくない場面で、電力を簡便・確実・安全に伝送する方法や係る装置を提供する。非接触で電力を送る装置群において、受電側装置Rから負荷RC4に供給する電力の電圧に対応した周波数光パルスを光パルス発光器R14から送電側装置Sに伝え、送電側装置では光パルス受光器S14で受けた光パルスの特性を解釈して送出する高周波電力の量を増減、あるいは送出停止することで受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定(目標値)に保つ。

目的

また一部においては、給電側装置と受電側装置とを近接して位置決めし、目的の非接触給電機能を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

非接触給電高周波電力送出し給電する送電機能包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数光パルス送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって送出する高周波電力の量を増減する負帰還制御部を備え、受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定(目標値)に保つことに特徴を持つ、組みとなる装置群。

請求項2

非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の異常電圧を検知すれば送出する高周波電力をカットオフすることに特徴を持つ、組みとなる装置群。

請求項3

更に、前記負帰還制御部は受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の負荷に供給された電力の電圧が異常電圧を検知すれば、送電側装置の高周波電力をカットオフするようにした、請求項1記載の組みとなる装置群。

請求項4

送電側装置と受電側装置の非接触の送電機能が、両装置に設けた誘導コイルコア近接させて電磁的連結によって送電側装置から受電側装置に誘導コイルを介して給電するものであり、又、送電側装置と受電側装置の各コアに閉ループ磁力線が形成されるように両装置のコア端面を対向させる近接位置で位置決めするため、送電側装置と受電側装置の対向面に先端に磁石を有する突出軸体と同突出軸体の先端に当接する受パイプを対向させ、受パイプ内の先端部に磁気センサーを設け、前記突出軸体が前記受パイプ先端に近接すると、前記磁気センサーが磁石を検知する位置で位置決めと給電開始するもので、同位置で前記の受電側装置は光パルスを送出させるように機能させ、しかも前記位置において受電側装置の光パルス発光器からの光パルスの投光部と送電側装置の光パルス受光器の光パルスを受ける受光部との位置が近接するように各装置の対向面に光パルス発光器の投光部と光パルス受光器の受光部とを函体の各対向面から突出した筒体の先端にそれぞれ取付け、前記位置で前記受光部と前記投光部とが突き合って、光パルスを確実に伝達できるようにした、請求項1〜3いずれか記載の組みとなる装置群。

技術分野

0001

本発明は、金属接点を用いず電気的に非接触で電力伝送する給電システムを構成するコネクタ実装して、しかも受電側装置負荷に供給する電力の電圧を安定的に保つフィードバック技術に関する。

背景技術

0002

電力等の伝送において、金属接点を持つ接続部品は、錆びや漏電などの問題点があるため、海面や海水中、あるいは水濡れ心配される場所での利用に制限がかかる。

0003

最近注目を集めている非接触給電に関連する技術は、利用者の利便性向上を優先しているため、給電側装置と受電側装置との位置関係が多少ズレても、安全に、かつ確実に非接触給電できることに特徴がある。その結果、非接触給電の電力効率の向上よりも、給電側装置と受電側装置との距離を伸ばすことが優先される傾向がある。その典型的な例である電気自動車への非接触給電(充電)においては、その給電(充電)の安全な開始と停止やその安定化に、無線通信を用いた制御が利用されることが多い。

0004

また一部においては、給電側装置と受電側装置とを近接して位置決めし、目的の非接触給電機能を提供するものも見受けられる。

先行技術

0005

特開2009−228396号公報
特開2009−240099号公報
特開2017−175803号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1の発明は、非接触給電を受ける受電側装置に繋がる負荷の作動状態識別し、受電側装置に繋がる負荷装置待機時には比較的小さな電力を送るようにし、受電側装置に繋がる負荷装置が所望の作動時には比較的大きな電力を送るようにすることで、無駄な消費電力を減らすための工夫をしているものである。このため、フィードバック信号として、受電側装置から送電側装置に受電側装置に繋がる負荷装置状態を通知しているにすぎず、負荷がダイナミックに変動したときに負荷装置に安定した電圧供給を実現するものではない。

0007

特許文献2の発明は、非接触給電を受ける受電側装置に含まれる機能によって、負荷への出力電圧基準電圧目標電圧)との差分を光パルスデューティ比で給電側装置に伝達する。そして、このデューティ比を一定に保つように給電側装置の送出電力を制御することで、受電側装置から負荷に供給される電圧を一定に保つものである。この方式を、海面や海水中、あるいは水濡れが心配される場所(空気中)など、条件の異なる場所で使用した場合、光パルスの伝達条件が一定せず、光を送出した際のデューティ比と、それを検出した際のデューティ比とが異なる恐れがあり、結果として受電側装置から負荷に供給される電圧が安定しないことが予測される。

0008

特許文献3の発明は、受電側装置から給電側装置へのフィードバック信号を、いわゆるパケット通信を用いて伝達する方法を開示している。パケット通信を行うことは、通信の安定性の面では優れていると言えるが、情報のフレーミング処理や、受信したパケットからの情報の取り出しなど、応答性の良いフィードバックが実現できるとは考えがたい。

0009

以上のように先行技術は、非接触給電において受電側装置から給電側装置へのフィードバック機能を開示するものであるが、特定用途において出力を安定させるもの、空気中のように安定した使用環境において正常機能するもの、パケット通信の様な複雑な通信機能を使用するものである。

0010

このように、非接触給電に係る装置が、海面や海水中、あるいは水濡れが心配される場所(空気中)、さらにはこれらの場所間を移動しながら利用されるケースなどを想定した場合にも安定して利用できる、受電側装置から給電側装置へのフィードバック機能を示す技術文献はない。

0011

本発明が解決しようとする更なる課題は、非接触給電に係る装置が、海面や海水中、あるいは水濡れが心配される場所、さらにはこれらの場所間を移動しながら利用される場合なども想定し、利用条件が変動しても受電側装置から給電側装置へのフィードバックが安定して行われ、受電側装置が負荷に供給する電圧を安定制御する方法やその装置の構成に関するものである。

課題を解決するための手段

0012

かかる課題を解決した本発明の構成は、
1)非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって送出する高周波電力の量を増減する負帰還制御部を備え、受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定(目標値)に保つことに特徴を持つ、組みとなる装置群
2) 非接触給電で高周波電力を送出して給電する送電機能を包含する送電側装置と、非接触給電の送電機能に対応する非接触受電機能を包含する受電側装置とがあり、これらを対にして電力を送受する組となる防水された装置群において、受電側装置には接続された負荷に供給する電力の電圧に対応した周波数の光パルスを送出する機能を備え、送電側装置には受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の異常電圧を検知すれば送出する高周波電力をカットオフすることに特徴を持つ、組みとなる装置群
3) 更に、前記負帰還制御部は受光した光パルスの単位時間あたりのパルス数によって受電側装置の負荷に供給された電力の電圧が異常電圧を検知すれば、送電側装置の高周波電力をカットオフするようにした、前記1)記載の組みとなる装置群
4) 送電側装置と受電側装置の非接触の送電機能が、両装置に設けた誘導コイルコアを近接させて電磁的連結によって送電側装置から受電側装置に誘導コイルを介して給電するものであり、
又、送電側装置と受電側装置の各コアに閉ループ磁力線が形成されるように両装置のコア端面を対向させる近接位置で位置決めするため、送電側装置と受電側装置の対向面に先端に磁石を有する突出軸体と同突出軸体の先端に当接する受パイプを対向させ、受パイプ内の先端部に磁気センサーを設け、前記突出軸体が前記受パイプ先端に近接すると、前記磁気センサーが磁石を検知する位置で位置決めと給電開始するもので、同位置で前記の受電側装置は光パルスを送出させるように機能させ、しかも前記位置において受電側装置の光パルス発光器からの光パルスの投光部と送電側装置の光パルス受光器の光パルスを受ける受光部との位置が近接するように各装置の対向面に光パルス発光器の投光部と光パルス受光器の受光部とを函体の各対向面から突出した筒体の先端にそれぞれ取付け、前記位置で前記受光部と前記投光部とが突き合って、光パルスを確実に伝達できるようにした、前記1)〜3)いずれか記載の組みとなる装置群
にある。

0013

本発明の基本的構成は、受電側装置には電圧周波数変換(V/f変換)機能と、その周波数に従ったパルス発光する部分を備え、給電側装置には受光した光パルスを電気的なパルス信号に変換する機能と、その電気的なパルス信号の単位時間あたりのパルス数を利用して、送出する高周波電力の電力(電圧)を増減する負帰還制御部を備え、これらの機能を統合することで結果として受電側装置が負荷に送出する電力の電圧を一定(目標値)に保つものである。又は、受電側装置の負荷に印加される電圧が異常と判断すれば、高周波電力の送電を停止させることもできるタイプも提供する。

発明の効果

0014

本発明によれば、海面や海中、あるいは水濡れが心配される場所において、非接触給電技術を用いて、簡便かつ確実に安定した電力の伝送をする方法やその装置の提供を可能にする。
特に非接触給電において、受電側装置に繋がる負荷がダイナミックに変動する場合であっても、その負荷に供給される電力の電圧が一定に保たれる効果がある。
また、負荷が最小の時、言い換えれば無負荷の時、何の対策こうじなければ、受電側装置からの出力電圧は極端に大きくなることが容易に推測できる。この場合であっても、本発明によって適正な電圧値に保たれることとなり、異常な高電圧を発生させないなどの効果もある。

図面の簡単な説明

0015

図1は本発明の負帰還受電側負荷電圧を一定にする実施例の回路ブロックを示す説明図である。
図2は受電側負荷電圧が異常値の場合高周波電力をカットオフする実施例に係る説明図である。
図3は送電側装置Sと受電側装置Rの各誘導コイルSC1,RC1とコアSC2,RC2との対向状態を示す説明図である。
図4は実施例のパルス発光器とパルス受光器との間の非接触送電光パルス信号伝送試験試験装置を示す説明図である。
図5は試験装置での受電側装置Rでの負荷に印加する直流電圧と光パルスの周波数の関係を示す光パルス信号の周波数電圧特性図である。
図6は試験装置におけるパルス信号波形を示す説明図である。
図7は実施例の送電側装置Sと受電側装置Rの外観を示す斜視図である。
図8は実施例の送電側装置Sと受電側装置Rとの対向状態を示す斜視図である。
図9は実施例の送電側装置Sと受電側装置Rと磁石軸体と受パイプとの近接開始状態を示す斜視図である。
図10は実施例の送電側装置Sと受電側装置Rとの位置決め状態の平面矢視の説明図である。
図11は実施例の両装置の位置決め状態の説明図である。
図12は実施例の両装置の位置決め状態を示す縦断面図である。
図13は実施例の誘導コイルとコアと対向面を示す拡大斜視図である。
図14は実施例の両装置が当接した位置決め状態を示す断面図である。
図15は実施例の送電側の誘導コイルとコアの配置を示す説明図である。

0016

本発明の送電側・受電側のコアの形状は、本実施例以外の形状のものも使用できる。又、両函体の位置決めの位置の保持も本実施例以外の機構をもって可能にできる。更に、負帰還制御部SC3に、図1図2の両方の機能も保有させることもできる。

0017

図を用いて、実施例などを説明する。

0018

まずは図面を用いて、本発明の基本構成について説明する。
図1,2中の縦に描画された破線の左側の領域は送電側装置Sを示し、右側の領域は受電側装置Rを示している。
送電側装置Sは、整流回路、PFC部、電力制御回路(高周波電力変換部)、誘導コイル、負帰還制御部、パルス検出部、光検出器フォトダイオードなど)などを内包して構成される。左端に記載している電気記号交流電圧源記号)は外部の電源表現している。
受電側装置Rも同様に、誘導コイル、整流回路、電圧周波数変換器(V/f変換器)、発光器(発光ダイオードなど)などを内包して構成される。右端に記載されている電気記号(Rz)は外部の負荷を表現している。
なお、これらの構成は、電気系の記述で良く用いられるブロック図であり、具体的な構成は様々である。従って、この記載内容に限定されるものではない。
また、図を分かりやすく記載しているため、装置外殻(ケース)や物理的な配置図などは記載していないが、送電側装置に含まれる誘導コイルと受電側装置に含まれる誘導コイルとの位置関係は適切なものに保たれ、同時に、受電側装置に内包される発光器と送電側装置に内包される受光器との位置関係も適切なものに保たれているものとする。

0019

この図において、電力の伝送について説明すれば、以下のとおりである。
送電側装置Sでは、受け取った電力(交番電流)を整流し、一旦、直流とする。その上で、PFC部S16によって高周波電力変換部S17に必要な電圧まで昇圧する。そして、高周波電力変換部S17において所望の高周波電力に変換する。この高周波電力は、誘導コイルSC1へと供給される仕組みである。なお、PFC部S16による昇圧の程度は、負帰還制御部SC3,SC5からの制御量によって決定する。
受電側装置Rでは、相互誘導作用によって、誘導コイルRC1に誘導起電力が発生する。そして、負荷RC4(Rz)の影響を受けた所定の電流が流れ、所定の電圧が発生することとなる。受電側装置Rの整流回路RC3は、負荷の種類や構成によって不要な場合もあるが、ここでは直流にしてから負荷RC4に電力を供給する場合の図を示している。
さらに、受電側装置Rに内包される電圧周波数変換器のV/f変換回路RC5では、受電側装置Rが負荷RC4に送り出している電力の電圧に応じた周波数の信号を作り出す。そして、その周波数に一致したパルス信号によって、受電側装置に含まれる光パルス発光器R14をパルス発光させる。
送電側装置Sに内包される光パルス受光器S14とパルス検出器S142は、受けたパルス光を電気的なパルス信号に変換し、そのパルス周期パルス周波数を基に、受電側装置Rが負荷RC4に印加している電力の電圧Voutを推定する。そして、推定した受電側装置Rが負荷RC4に送り出している電力の電圧を適正値(目標値Ev)に持って行くよう、PFC部S16の昇圧機能を働かせるのに適量の制御量を負帰還制御部SC3が算定して、その制御量を指示する。
これらの一連の機能によって、受電側装置Rが負荷RC4に送り出している電力の電圧が一定に保たれる。

0020

以下、実施例を説明する。なお、実施例を説明するにあたり、局所的に具体的な数値や代数式を用いるが、これらの数値や代数式によって発明の内容が限定されるものではない。

0021

図1,2は、本発明の実施例の一つを示している。
基本的な作動内容は、前述の本発明の図1に示す基本構成のとおりである。ここでは、電気回路等を構成するにあたり、ある程度具体的な値(数値)を加味して説明を加える。
まず、受電側装置Rが負荷RC4(Rz)に供給する電力の電圧(Vout)の定格値を直流E[V]とする。そして、電圧周波数変換部であるV/f変換回路RC5では、光パルスの出力周波数f[Hz]として、
f=fo+a(Vout−E) (ただし、Vmin≦Vout≦Vmax のとき)
ここで、 Vout=Vminのとき f=fo+a(Vmin−E) を fmin とする。
Vout=Vmaxのとき f=fo+a(Vmax−E) を fmax とする。
を出力する。なお、図2の負帰還の例では、
Vout<Vmin または Vout>Vmax のとき、 f=0(パルス発生なし)
とする。また、fo は、出力電圧が定格値E[V]の時の周波数値である。
受電側装置Rに内包される光パルス発光器R14では、周波数fのパルス光を発する。なお、f=0の時は、図2オンオフ負帰還制御部SC5は高周波電力変換部S17の発光を停止する。

0022

図1の実施例では、パルス光を受光した送電側装置Sに内包される光パルス受光器S14とパルス検出器S142は、電気的なパルス信号に変換する。そしてカウンタSC4では、その電気的なパルス信号の単位時間の数を計数する。
負帰還制御部SC3は、一定周期でカウンタSC4から計数値読み出し、同時に計数値を0リセットする。そして、この読み出した計数値を読み出しの周期で除すれば、一定周期間平滑化処理されたパルス光の周波数f’ を知ることができる。この周波数f’ がfo よりも小さければ、PFC部S16に伝達する制御量を現在値よりも段階的に増やし、周波数f’ がfo よりも大きければ、PFC部S16に伝達する制御量を現在値よりも段階的に減少させる。
この制御量によってPFC部S16の昇圧機能を制御することで、結果として、受電側装置Rが負荷RC4に送り出している電力の電圧Vが一定に保たれる。

0023

更に、図1の実施例の負帰還制御部SC3の連続的な負帰還機能と、図2のオンオフ負帰還制御部SC5のオンオフ負帰還機能とを両方機能するように一つの負帰還制御部SC3に保有させることができる。即ち、段落0021のVmin<Vout<Vmaxの範囲の連続的な負帰還の場合と、図2に示すようにVout<fmin又はVout>Vmaxの範囲で高周波電力変換部S17の高周波電力の発生を停止する機能とを一つの負帰還制御部SC3で行わせることもできる。この形態も本願発明に含まれるものである。

0024

この場合、送電側装置Sが正常に起動したにも関わらず、規定の時間内に適正な周波数範囲の光パルス(fmin≦f≦fmax)が検出されない場合、受電側装置Rが正常機能していない、あるいは受電側装置Rに接続された負荷RC4(Rz)に問題がある(異常)と判断し、負帰還制御部SC3は送電側装置Sの高周波電力の給電をオンオフ負帰還制御部SC5同様に停止する。

0025

この実施例の非接触伝送コネクタによるフィードバック信号の有効性実験して検証した(図4,5,6参照)。

0026

この実験における、電圧Vから光パルスに変換するLE駆動信号と、光パルスを電圧パルス信号変換する電圧パルス信号の波形図を図6に示している。
これからこれら光パルスから電圧パルス信号への変換及び電圧から光パルス変換は正確であることが確認できた。

0027

本発明の実施例の非接触送電機能を包合する送電側装置Sと、受電側装置Rの具体的な外観の防水性函体S1,R1と、その送電側装置Sと受電側装置Rの両装置の近接位置決め構造と、光パルスの授受及び一般通信用光ファイバー光伝達の構造を図7〜15に示す。

0028

図7〜15に示す送電側装置Sと受電側装置Rとを、その送電側と受電側の誘導コイルSC1,RC1のそれぞれのコアSC2,RC2による磁力伝達のロスが少ない対向位置を近接位置としている。
送電側装置Sと受電側装置Rの上記位置決めは、送電側函体S1の対向面S11に水平に突出したパイプ状の位置決め検出用受パイプS12内に磁気センサーS121を設け、受電側函体R1の対向面R11には上記受パイプS12に当接する永久磁石R13を先端に設けた磁石軸体R12を突出させている。及び、光ファイバー保護管S131と光ファイバー保護管R151とを突き合せている。これらによって、位置決めの検出を行っている。

0029

更に、送電側函体S1の対向面S11及び受電側函体R1の対向面R11には、水平に突出させた光ファイバー保護管S131,RC151を介して通信用光ファイバーS13,R15を対向状に設けている。光ファイバーS13,R15を介してDATA及び制御信号交信できるようにしている。

0030

又、送電側函体S1の対向面S11及び受電側函体R1の対向面R11には光パルス発光器R14と光パルス受光器S14が近接して対向するように設けられている。受電側の光パルス発光器R14は得られた電圧Vに対して図5,6に示すような対応周波数fの光パルスを発光し、送電側光パルス受光器S14はこれを受光してそのパルス数から送電側の図1に示す送電回路に適切な負帰還が与えるようにしている。

0031

光パルス発光器R14の光パルスは、函体R1の対向面R11から水平に突出している筒体R140の先端の投光面R141は、送電側装置Sの突出している筒体S140の先端の受光面S141と突き合って光パルスは光パルス受光器S14に受光されている。

0032

(実施例の符号の説明)
Sは送電側装置、S1は同送電側装置Sの外側の防水の函体、S11は同函体の対向面、S12は送電側装置Sの函体S1の対向面S11から水平に突出した位置決め用受パイプ、S121は同受パイプS12内に設けた磁気センサー、S13は対向面S11から水平に突出させた通信用光ファイバー、S131は光ファイバー保護管、S132は同光ファイバーS13の先端の光伝達部、S14は負帰還用光パルス受光器、S140は光パルス受光器S14に光パルスを送り込む対向面S11から突出させた光パルスを伝達できる筒体、S141は光パルス受光器S14の筒体S140の先端に取付けた受光面、S142はパルス検出器、S15は送電側装置Sの交流電源の整流部、S16はPFC部、S17は高周波電力変換部、SC1は送電用誘導コイル、SC2は同誘導コイルのコア、SC3は光パルス受光器S14からのパルス数から目標電圧Eに収束するようにPFC部S16に負帰還を与える負帰還制御部、SC4は図2の実施例において光パルス受光器S14の光パルスの単位時間列の数をカウントするカウンタ、SC5はカウンタSC4の光パルスから受電側装置Rの負荷電圧が異常電圧か否か判断して、異常電圧の場合PFC部S16を制御して高周波電力を発生しないようにする図2の実施例のオンオフ負帰還制御部である。

0033

Rは受電側装置、R1は同受電側装置Rの外側の函体、R11は函体R1の対向面、R12は同対向面に水平に突出させた磁石軸体、R13は同磁石軸体の先端に取付けた永久磁石、R14は受電側装置の光パルス発光器、R140は同光パルス発光器からの光パルスを伝達する対向面R11から突出させた筒体、R141は筒体先端に設けた光パルスの投光面、R15は受電側装置の対向面R11の上部の左右に水平に突出した光ファイバー通信用光ファイバー、RC151は光ファイバー保護管、RC1は受電側誘導コイル、RC2は同誘導コイルRC1のコア、RC3は受電側装置Rの整流回路、RC4は負荷、RC5は負荷に印加する電圧Vに応じた周波数fを発生させるV/f変換回路である。

0034

図1に示す実施例での送電は、まず送電側装置Sに受電側装置Rに近づけ、それらの函体S1の対向面S11に受電側装置Rの函体R1の対向面R11に対向する位置に動かす。動くのが受電側装置Rの場合、又は送電側装置Sの場合、あるいは互に動かして対向面S11と対向面R11を所定位置で対向させる3通りがある。

0035

近接させた後、受電側装置Rの対向面R11にある磁石軸体R12を送電側装置Sの対向面S11にある受パイプS12の先端に当接し、磁石軸体R12が受パイプS12の先端に接触すると、受パイプS12内に設けた磁気センサーS121が磁石軸体R12の先端の永久磁石R13の磁力感知し、磁気センサーS121が作動して送電を開始する。

0036

この磁気センサーS121の磁力感知とともに、受電側装置Rの光パルス発光器R14がパルス光を発光する。この発光は、電圧Eに応じた図4の周波数fのパルス数のパルス光を発光する。光パルス発光器R14の光パルスは筒体R140を介して、先端の投光面R141から送電側装置Sへ投光される。

0037

このパルス光は、筒体S140の先端の受光面S141を介して送電側装置Sのパルス受光器S14で受けられ、カウンタSC4によってパルス数が計算され、そのパルス数に応じた強さで負帰還制御部SC3によって受電側の負荷RC4の電圧Vが目標電圧Evとなるように送電側装置Sの高周波電力変換部S17の送電力を調整する。

0038

このように、送電側装置Sは受電側装置Rの負荷RC4に印加される電圧V(Vout)に応じて送る高周波電力の調整を行う。

0039

このような送電位置で送電側誘導コイルSC1のコアSC2は、受電側誘導コイルRC1のコアRC2と対向して誘導磁力線が閉ループして送電効率を良好な状態となり、しかも受電側の負荷RC4の電圧に応じた送電をV/f変換回路RC5のパルス数で送電側に情報を与えて最適送電を可能にした。

実施例

0040

図2の実施例では、光パルス受光器S14でパルス検出して、その単位時間当りのパルス数をカウンタSC4でカウントし、そのカウント値から受電側の負荷RC4に印加される電圧がその最小電圧以下、又は最大電圧以上かを判断して、その以下、以上の電圧値の場合、異常電圧と判断してオンオフ負帰還制御部SC5は高周波電力変換部S17から高周波電力が送電されないようにする。これによって、受電側装置Rの負荷RC4に異常電圧が印加されないようにしている。

0041

本発明は、海面や海中、あるいは水濡れのある環境において、さらには漏電防止防爆目的など、金属接点を用いたくない場面で利用する、電力を簡便に、かつ確実・安全に伝送する方法の提供、およびその装置の製造方法などとして、産業に寄与する。

0042

S送電側装置
S1函体
S11 対向面
S12受パイプ
S121磁気センサー
S13光ファイバー
S131 光ファイバー保護管
S132光伝達部
S14光パルス受光器
S140筒体
S141受光面
S142パルス検出器
S15整流部
S16 PFC部
S17高周波電力変換部
SC1誘導コイル
SC2コア
SC3負帰還制御部
SC4カウンタ
SC5 高周波電力のオンオフ負帰還制御部
R受電側装置
R1 函体
R11 対向面
R12磁石軸体
R13永久磁石
R14 光パルス発光器
R140 筒体
R141投光面
R142 パルス検出器
R15 光ファイバー
RC151 光ファイバー保護管
RC152 光伝達部
RC1 誘導コイル
RC2 コア
RC3整流回路
RC4負荷
RC5 V/f変換回路

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