JP2018190872A - コイルユニットの接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のコイルユニットの並び方向の片側に電源ケーブルに接続される箇所をまとめることができるコイルユニットの接続構造を提供する。【解決手段】複数のコイルユニット１１ｇ〜１１ｉを電気的に接続するコイルユニットの接続構造であって、各コイルユニット１１ｇ〜１１ｉは、コイル２１と、戻り線３３と、を備える。複数のコイルユニット１１ｇ〜１１ｉの複数のコイル２１同士を電気的に接続し、複数のコイルユニット１１ｇ〜１１ｉの複数の戻り線３３同士を電気的に接続する。終端のコイルユニット１１ｉのコイル２１と戻り線３３とを電気的に接続する接続線３８を有する終端ユニット１５を設ける。【選択図】図６

Description

本発明は、複数のコイルユニットを電気的に接続するコイルユニットの接続構造に関する。

電力を送電する１次コイルと電力を受電する２次コイルとの間で電力を伝送する非接触電力伝送装置が知られている（例えば特許文献１参照）。１次コイルに交流電流を流すと、１次コイル周囲に磁界が発生し、２次コイルを鎖交する磁束によって２次コイルに誘導起電力が発生する。この非接触電力伝送装置において、１次コイルとしてのコイルユニットを２次コイルの移動方向に複数並べ、複数のコイルユニットを電気的に接続する場合がある。２次コイルが移動しても、２次コイルが複数のコイルユニットのいずれかに対向するようにするためであり、２次コイルに電力を伝送し続けることができる。

非接触電力伝送装置以外にも、例えばモータ、変圧器、各種の電子機器等において、複数のコイル部品（すなわちコイルユニット）を電気的に接続する場合がある。

特開平８−１４０３３１号公報

しかし、従来の複数のコイルユニットを電気的に接続したコイルユニットの接続構造にあっては、コイルユニットの並び方向の両端に電源ケーブル（例えば電源の行き側のケーブルＬと電源の戻り側のケーブルＮ）が接続されるので、電源ケーブルの配線が行いにくいという課題がある。また、コイルユニットの個数に応じて、コイルユニットの長さが変わるので、電源ケーブルの長さを変える必要があるという課題もある。

そこで、本発明の第１の課題は、複数のコイルユニットの並び方向の片側に電源ケーブルに接続される箇所をまとめることができるコイルユニットの接続構造を提供することにある。

また、従来のコイルユニットの接続構造にあっては、本体に取り付けられた複数のコイルユニットのうち、任意の一つのコイルユニットだけを本体から取り外すとき、残りの全てのコイルユニットを本体から取り外す必要があり、コイルユニットの交換作業が困難である、という課題がある。

そこで、本発明の第２の課題は、複数のコイルユニットのうち、任意の一つのコイルユニットだけを本体から容易に取り外すことが可能なコイルユニットの接続構造を提供することにある。

上記第１の課題を解決するために、本発明の第１の態様は、複数のコイルユニットの接続構造であって、各コイルユニットは、コイルと、戻り線と、を備え、前記複数のコイルユニットの前記複数のコイル同士を電気的に接続し、前記複数のコイルユニットの前記複数の戻り線同士を電気的に接続するコイルユニットの接続構造である。

上記第２の課題を解決するために、本発明の第２の態様は、複数のコイルユニットの接続構造であって、各コイルユニットは、コイルと、前記コイルに電気的に接続される端子と、を備え、隣り合う前記コイルユニットの前記端子同士を、これらの端子に着脱可能な中継体を介して互いに電気的に接続するコイルユニットの接続構造である。

本発明の第１の態様によれば、複数のコイルユニットの並び方向の片側に電源ケーブルに接続される箇所をまとめることができる。

本発明の第２の態様によれば、複数のコイルユニットのうち、任意の一つのコイルユニットだけを本体から容易に取り外すことができる。

本発明の第１の実施形態のコイルユニットの接続構造を組み込んだＸテーブルの斜視図である。 Ｘテーブルの電気系の構成図である。 第１の実施形態のコイルユニット（１次コイル）の接続構造の斜視図である（図３（ａ）は終端側の３つの１次コイルの斜視図であり、図３（ｂ）は終端の１次コイルを分解した斜視図である）。 第１の実施形態の１次コイルの斜視図（一部断面図を含む）である。 第１の実施形態の１次コイルの正面図である。 第１の実施形態の１次コイルの結線図である。 第２の実施形態のコイルユニットの接続構造の斜視図である。 第２の実施形態の１次コイルの斜視図（一部断面図を含む）である。 第３の実施形態のコイルユニットの接続構造の斜視図である。 第３の実施形態の１次コイルの斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態のコイルユニットの接続構造を詳細に説明する。ただし、本発明のコイルユニットの接続構造は種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
（第１の実施形態）

図１は、本発明の第１の実施形態のコイルユニットの接続構造を組み込んだＸテーブル２の斜視図を示す。Ｘテーブル２は、ベース３と、テーブル４と、テーブル４をＸ方向に移動可能に案内するリニアガイド７と、テーブル４をＸ方向に駆動するリニアモータ８（図２参照）と、リニアモータ８に制御するのに適した電力を供給するドライバ９（図２参照）と、ドライバ９に電力を供給する非接触電力伝送装置１と、を備える。なお、以下において、説明の便宜上、図１に示すＸ，Ｙ，Ｚの各方向を用いてＸテーブル２の構成を説明する。

ベース３は、Ｘ方向に延びる。ベース３は、底部３ａと、底部３ａのＹ方向の両端に設けられ、互いに対向する一対の側壁３ｂと、を有する。ＹＺ断面において、ベース３はコ字状である。側壁３ｂの上面には、リニアガイド７が設けられる。

リニアガイド７は、側壁３ｂの上面に取り付けられ、Ｘ方向に延びるレール５と、レール５にＸ方向に移動可能に組み付けられるキャリッジ６と、を備える。キャリッジ６が円滑に移動するように、キャリッジ６とレール５との間には、転がり運動可能に複数の転動体が介在する。キャリッジ６の上面には、テーブル４が取り付けられる。

テーブル４は、リニアモータ８（図２参照）によって駆動される。リニアモータ８は、例えばベース３に取り付けられ、複数の永久磁石を有する界磁部と、テーブル４に取り付けられる電機子部と、を備える。テーブル４には、ドライバ９（図２参照）も取り付けられる。

非接触電力伝送装置１は、ベース３に取り付けられ、Ｘ方向に延びる本体１３と、本体１３に取り付けられる複数のコイルユニットとしての複数の１次コイル１１ａ〜１１ｉと、テーブル４に取り付けられる２次コイル１２と、を備える。１次コイル１１ａ〜１１ｉは、Ｘ方向に並べられる。隣接するコイル１１ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃ…は、互いに電気的に接続される。１次コイル１１ａ〜１１ｉは、ボルト等の締結部材によって本体１３に着脱可能に取り付けられる。終端（Ｘ方向の一端部）の１次コイル１１ｉには、終端ユニット１５が隣接して配置される。始端（Ｘ方向の他端部）の１次コイル１１ａには、電源ケーブル１４が接続される。

２次コイル１２は、１次コイル１１ａ〜１１ｉに隙間を空けて対向する。２次コイル１２はテーブル４と一緒にＸ方向に移動する。Ｘ方向に移動しても、２次コイル１２は１次コイル１１ａ〜１１ｉのいずれかに対向する。

図２は、本実施形態のＸテーブル２の電気系の構成図を示す。非接触電力伝送装置１の１次コイル１１ａ〜１１ｉには、電源ケーブル１４を介して高周波電源１０が接続される。図２には、１つの１次コイルのみが図示されているが、実際には複数の１次コイル１１ａ〜１１ｉが直列に接続される。２次コイル１２には、ケーブル１６を介してドライバ９が接続される。１次コイル１１ａ〜１１ｉには、１次側共振コンデンサ１７が直列に接続される。２次コイル１２には、２次側共振コンデンサ１８が並列に接続される。

高周波電源１０が１次コイル１１ａ〜１１ｉに高周波電力を供給すると、１次コイル１１ａ〜１１ｉの周囲に高周波磁界が発生し、２次コイル１２を鎖交する磁束により、２次コイル１２に誘導起電力が発生する。２次コイル１２に発生する電力は、ドライバ９に供給される。ドライバ９は、制御するのに適した電力をリニアモータ８に供給する。リニアモータ８は、ドライバ９から供給された電力を動力に変換する。

図３（ａ）（ｂ）は、本実施形態のコイルユニットの接続構造の斜視図を示す。図３（ａ）は終端側の３つの１次コイル１１ｇ，１１ｈ，１１ｉの斜視図を示し、図３（ｂ）は終端の１次コイル１１ｉを分解した斜視図を示す。なお、図３（ａ）（ｂ）には、図１の１次コイル１１ｇ，１１ｈ，１１ｉを９０度時計方向に回転した状態を示す。

１次コイル１１ａ〜１１ｉのそれぞれは、コイル２１と、コイル２１が巻かれるコア２２と、コア２２を支持するコイルベース２３と、を備える。

図４は、１次コイル１１ｉの斜視図（一部断面図を含む）を示す。１次コイル１１ａ〜１１ｉの構成は同一であるので、ここでは、１次コイル１１ｉを代表して説明する。コイルベース２３は、底部２３ａと、底部２３ａの幅方向の両端に設けられ、互いに対向する一対の側壁２３ｂと、を備える。この実施形態では、側壁２３ｂを上下に２分割しているが、側壁２３ｂを一体にすることもできる。Ｘ方向に直交する断面において、コイルベース２３はコ字状である。コイルベース２３の底部２３ａと側壁２３ｂとによって、凹部２５が形成される。凹部２５には、コイル２１が収容される。

コア２２は、底部２２ａと、底部２２ａの幅方向の両端に設けられ、互いに対向する一対の側壁２２ｂと、を備える。Ｘ方向に直交する断面において、コア２２もコ字状である。コイルベース２３の側壁２３ｂには、コア２２が収容される切欠き２６が形成される。

コイルベース２３の底部２３ａには、一対の第１の端子３１と、一対の第２の端子３２と、が設けられる（図３（ｂ）も参照）。第１の端子３１及び第２の端子３２は、いずれも棒状（言い換えれば短円柱状）の導電体から構成される。第１の端子３１には、コイル２１の両端部が半田付け等により電気的に接続される。第２の端子３２には、戻り線３３の両端部が半田付け等により電気的に接続される。戻り線３３は、コイルベース２３の底部２３ａにコイル２１と絶縁された状態で設けられる。戻り線３３は、一対の第２の端子３２間を小さい抵抗で接続する導線（言い換えれば短絡線）である。

図３（ｂ）に示すように、隣り合う１次コイル１１ｇと１１ｈ，１１ｈと１１ｉの第１の端子３１同士は、着脱可能な第１の中継体３４を介して、互いに電気的に接続される。隣り合う１次コイル１１ｇと１１ｈ，１１ｈと１１ｉの第２の端子３２同士は、着脱可能な第２の中継体３５を介して、互いに電気的に接続される。残りの１次コイル１１ａ〜１１ｆも同様である。

図５の１次コイル１１ｉの正面図に示すように、第１の中継体３４は、第１の端子３１が嵌まる略筒状であると共に、第１の端子３１が軸方向に直交する方向（図中上下方向）に挿入される拡開可能な開口部３４ａを有する。開口部３４ａの幅Ａは、第１の端子３１の直径Ｂよりも小さい。第１の端子３１に第１の中継体３４を嵌めるとき、開口部３４ａが広がるように第１の中継体３４が変形し、その後、開口部３４ａが狭まるように第１の中継体３４が復元する。開口部３４ａの端３４ｂは、第１の端子３１に第１の中継体３４を嵌めやすいように、外側に広がる。第１の中継体３４の外周３４ｃの内面には、導電体が設けられる。第１の中継体３４の外周３４ｃの外面には、絶縁体が設けられる。第２の中継体３５も第１の中継体３４と同様に、外周３５ｃと、開口部３５ａと、端３５ｂと、を有する。

図３（ｂ）に示すように、終端ユニット１５は、略筒状の第１の端子３６と、略筒状の第２の端子３７と、第１の端子３６と第２の端子３７とを電気的に接続する接続線３８（図６参照）と、を有する。接続線３８は、抵抗の小さい導線である。終端ユニット１５の第１の端子３６及び第２の端子３７それぞれは、終端の１次コイル１１ｉの第１の端子３１及び第２の端子３２それぞれに嵌まる。終端ユニット１５は、終端の１次コイル１１ｉのコイル２１と戻り線３３（図４参照）とを短絡する。なお、終端ユニット１５の替わりに、終端の１次コイル１１ｉに第１の端子３１と第２の端子３２を電気的に接続する接続線を設けることもできる。

本実施形態のコイルユニットの接続構造によれば、以下の効果を奏する。図６に示すように、１次コイル１１ｇ〜１１ｉのコイル２１同士は第１の中継体３４によって電気的に接続される。１次コイル１１ｇ〜１１ｉの戻り線３３同士は第２の中継体３５によって電気的に接続される。残りの１次コイル１１ａ〜１１ｆも同様である。そして、終端の１次コイル１１ｉのコイル２１と戻り線３３は、終端ユニット１５によって短絡される。このため、１次コイル１１ａ〜１１ｉの並び方向の片側（すなわち始端の１次コイル１１ａの片側）に電源ケーブル１４に接続される箇所をまとめることができる。

第１の端子３６と第２の端子３７とを電気的に接続する接続線３８を有する終端ユニット１５を設けることで、１次コイル１１ａ〜１１ｉの構成を同一にすることができる。

隣り合う１次コイル１１ａと１１ｂ，１１ｂと１１ｃ…の第１の端子３１同士を第１の中継体３４を介して互いに電気的に接続し、隣り合う１次コイル１１ａと１１ｂ，１１ｂと１１ｃ…の第２の端子３２同士を第２の中継体３５を介して互いに電気的に接続するので、複数の１次コイル１１ａ〜１１ｉのうち、任意の一つの１次コイル１１ａ〜１１ｉだけを本体から容易に取り外すことができる。

第１の端子３１及び第２の端子３２が棒状であり、第１の中継体３４及び第２の中継体３５が略筒状であると共に、拡開可能な開口部３４ａ，３５ａを有するので、第１の端子３１及び第２の端子３２に第１の中継体３４及び第２の中継体３５を容易に嵌めることができる。また、圧着やねじ止めが無くなるので、接触箇所の電気抵抗も小さくなり、電力の損失が小さくなる。

１次コイル１１ａ〜１１ｉそれぞれが、コイル２１が巻かれるコア２２と、コア２２を支持するコイルベース２３と、を備えるので、コイル２１を安定した状態で支持することができる。
（第２の実施形態）

図７は、本発明の第２の実施形態のコイルユニットの接続構造の斜視図を示す。図７は、図３（ｂ）と同様に、終端の１次コイル１１ｉを分解した斜視図を示す。

第２の実施形態では、１次コイル１１ｇ〜１１ｉの第１の端子４１と第２の端子４２が略筒状であり、第１の中継体４３と第２の中継体４４が棒状である点が、第１の実施形態と異なる。その他の構成は、第１の実施形態と同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。

図８は、１次コイル１１ｉの斜視図（一部断面図）を示す。コイルベース２３の底部２３ａには、第１の端子４１と第２の端子４２が設けられる。第１の端子４１には、コイル２１の両端部が半田付け等により電気的に接続される。第２の端子４２には、戻り線３３の両端部が半田付け等により電気的に接続される。第１の端子４１は、棒状の第１の中継体４３が嵌まる略筒状であると共に、第１の中継体４３が軸方向に直交する方向に挿入される拡開可能な開口部４１ａを有する。第２の端子４２も略筒状であり、開口部４２ａを有する。
（第３の実施形態）

図９は、本発明の第３の実施形態のコイルユニットの接続構造の斜視図を示す。図９は、図３（ｂ）と同様に、終端の１次コイル１１ｉを分解した斜視図を示す。

第３の実施形態では、１次コイル１１ｇ〜１１ｉのコイルベース２３にコイル２１に電気的に接続される略筒状の第１の端子５１のみが設けられる点が、第１の実施形態と異なる。隣り合う１次コイル１１ｇと１１ｈ，１１ｈと１１ｉの第１の端子５１同士は、着脱可能な棒状の第１の中継体５２を介して互いに電気的に接続される。残りの１次コイル１１ａ〜１１ｆも同様である。その他の構成は第１の実施形態と略同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。なお、第１の端子５１を棒状にし、第１の中継体５２を略筒状にすることも可能である。

図１０は、１次コイル１１ｉの斜視図を示す。コイルベース２３の底部２３ａには、第１の端子５１が設けられる。第１の端子５１は、第１の中継体５２が嵌まる略筒状であると共に、第１の中継体５２が軸方向に直交する方向に挿入される拡開可能な開口部５１ａを有する。第１の端子５１には、コイル２１の両端部が半田付け等により電気的に接続される。

第３の実施形態によれば、図９に示すように、中間の１次コイル１１ｈと中間の１次コイル１１ｈに隣り合う両側の１次コイル１１ｇ，１１ｉとを本体１３に取り付けた状態で、中間の１次コイル１１ｈだけを本体１３から取り外すことができる。したがって、１次コイル１１ａ〜１１ｉのうち、任意の一つの１次コイル１１ａ〜１１ｉだけを本体１３から容易に取り外すことができる。

なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまな実施形態に具現化可能である。

上記実施形態では、本発明のコイルユニットの接続構造をＸテーブルの非接触電力伝送装置に適用した例を説明したが、Ｘテーブル以外にもＸＹテーブル等の非接触電力伝送装置に適用することができる。また、非接触電力伝送装置以外にも、例えばモータ、変圧器、各種の電子機器等にも適用することができる。

１１ａ〜１１ｉ…１次コイル（コイルユニット）、１１ｉ…終端の１次コイル（終端のコイルユニット）、１５…終端ユニット、２１…コイル、２２…コア、２３…コイルベース、３３…戻り線、３８…接続線、３１…第１の端子（端子）、３２…第２の端子（端子）、３４…第１の中継体（中継体）、３４ａ…開口部、３５…第２の中継体（中継体）、３５ａ…開口部、４１…第１の端子（端子）、４１ａ…開口部、４２…第２の端子（端子）、４２ａ…開口部、４３…第１の中継体（中継体）、４４…第２の中継体（中継体）、５１…第１の端子（端子）、５１ａ…開口部、５２…第１の中継体（中継体）

Claims (6)

1. 複数のコイルユニットの接続構造であって、
   各コイルユニットは、コイルと、戻り線と、を備え、
   前記複数のコイルユニットの前記複数のコイル同士を電気的に接続し、前記複数のコイルユニットの前記複数の戻り線同士を電気的に接続するコイルユニットの接続構造。
2. 前記コイルユニットの接続構造は、
   終端の前記コイルユニットの前記コイルと前記戻り線とを電気的に接続する接続線を有する終端ユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載のコイルユニットの接続構造。
3. 前記各コイルユニットは、前記コイルに電気的に接続される第１の端子と、前記戻り線に電気的に接続される第２の端子と、を備え、
   隣り合う前記コイルユニットの前記第１の端子同士を、前記第１の端子に着脱可能な第１の中継体を介して互いに電気的に接続し、
   隣り合う前記コイルユニットの前記第２の端子同士を、前記第２の端子に着脱可能な第２の中継体を介して互いに電気的に接続することを特徴とする請求項１又は２に記載のコイルユニットの接続構造。
4. 複数のコイルユニットの接続構造であって、
   各コイルユニットは、コイルと、前記コイルに電気的に接続される端子と、を備え、
   隣り合う前記コイルユニットの前記端子同士を、これらの端子に着脱可能な中継体を介して互いに電気的に接続するコイルユニットの接続構造。
5. 前記端子及び前記中継体のいずれか一方が棒状であり、
   前記端子及び前記中継体の他方が、前記一方が嵌まる略筒状であると共に、前記一方が軸方向に直交する方向に挿入される拡開可能な開口部を有することを特徴とする請求項４に記載のコイルユニットの接続構造。
6. 前記各コイルユニットは、前記コイルが巻かれるコアと、前記コアを支持するコイルベースと、を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のコイルユニットの接続構造。

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