JP7604296B2 - Non-contact power supply device and non-contact power supply method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、非接触給電装置および非接触給電方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a non-contact power supply device and a non-contact power supply method.
非接触給電を行う装置として非接触トランスを使用する場合、特に大電力を給電する必要がある場合には、非接触トランスにも相応のサイズのものが必要となる。そして、大型の非接触トランスでは、一次側と二次側のトランス間の距離と傾きが変化することによって漏れ磁束が変化する。 When using a non-contact transformer as a device for non-contact power supply, particularly when a large amount of power needs to be supplied, the non-contact transformer must be of a suitable size. Furthermore, in a large non-contact transformer, the leakage magnetic flux changes as the distance and angle between the primary and secondary transformers change.
二次側トランスが重量のある構造物を載置した回転体である場合、当該構造物の回転に伴う揺動や、屋外であればさらに構造物が風などの外乱要因を受けることで、一次側と二次側のトランス間の距離と傾きが変動する事態が生じうる。
このような非接触トランスを用いた給電装置として、例えば回転体がアンテナを含む構造体である場合に、二次側トランス側は非接触給電による電力で回転駆動されるアンテナの駆動状態の解析精度を向上させるために、アンテナの駆動軸とアンテナ軸の各回転角度に対して時間方向にシフトさせる量の相関を推定して、より相関値が高くなるように制御する技術が提案されている。
If the secondary transformer is a rotating body with a heavy structure mounted on it, the distance and inclination between the primary and secondary transformers may change due to the oscillation associated with the rotation of the structure, or, if outdoors, the structure may be subjected to external disturbances such as wind.
In a power supply device using such a non-contact transformer, for example, when the rotating body is a structure including an antenna, in order to improve the analysis accuracy of the driving state of the antenna that is rotated and driven by power supplied by non-contact power supply on the secondary transformer side, a technology has been proposed in which the correlation between the amount of shift in the time direction for each rotation angle of the antenna driving axis and the antenna axis is estimated, and control is performed to make the correlation value higher.
非接触トランスで一時側と回転体の一部である二次側の各トランス間の距離と傾きが相対的に変化する場合、漏れ磁束が変化することは不可避となる。そして、この漏れ磁束の変化により誘起電圧が変動すると、伝送効率が低下する不具合を生じるものとなる。 When the distance and inclination between the primary side and the secondary side, which is part of the rotating body, of a non-contact transformer changes relatively, it is inevitable that the leakage flux will change. If the induced voltage fluctuates due to this change in leakage flux, this will result in a problem of reduced transmission efficiency.
そこで、目的は、漏れ磁束の変化を最小限に抑えて電力の伝送効率を高い状態で維持することが可能な非接触給電装置および非接触給電方法を提供することにある。 Therefore, the objective is to provide a non-contact power supply device and a non-contact power supply method that can minimize changes in leakage magnetic flux and maintain high power transmission efficiency.
本実施形態の非接触給電装置は、非接触トランスを用い、前記非接触トランスの二次側トランスを設けた回転体上に、前記非接触トランスを介して伝送された電力で回転駆動を行なう電動機を含む構造物を搭載する非接触給電装置において、前記非接触トランスで発生する漏れ磁束の量と分布を検出する検出部と、前記検出部で検出した漏れ磁束の量と分布に応じて前記非接触トランスの一次側トランスおよび二次側トランスの相対的な距離と傾きとを演算する演算部と、前記演算部で算出した距離と傾きに応じて、前記一次側トランスおよび二次側トランスの少なくとも一方の姿勢位置を制御する制御部と、を備える。 The non-contact power supply device of this embodiment uses a non-contact transformer, and is equipped with a structure including an electric motor that is driven to rotate by power transmitted through the non-contact transformer on a rotor on which a secondary transformer of the non-contact transformer is provided. The non-contact power supply device includes a detection unit that detects the amount and distribution of leakage magnetic flux generated by the non-contact transformer, a calculation unit that calculates the relative distance and inclination of the primary transformer and secondary transformer of the non-contact transformer according to the amount and distribution of leakage magnetic flux detected by the detection unit, and a control unit that controls the attitude position of at least one of the primary transformer and secondary transformer according to the distance and inclination calculated by the calculation unit.
以下図面を参照して、アンテナを含む回転体構造物に非接触で給電する非接触給電装置に適用した実施形態について説明する。
［構成］
図１は、一実施形態に係る非接触給電装置の制御系の回路構成を示すブロック図である。非接触給電装置は、制御装置１０と、一次側位置制御機構１８と、一次側トランス１９と、駆動部２１と、駆動軸２２と、伝達軸２３と、アンテナ軸２４と、アンテナ２５と、二次側位置制御機構２６と、二次側トランス２７と、検出コイル３１とを備える。
Hereinafter, with reference to the drawings, an embodiment in which the present invention is applied to a non-contact power supply device that supplies power in a non-contact manner to a rotating body structure including an antenna will be described.
[composition]
1 is a block diagram showing a circuit configuration of a control system of a non-contact power supply device according to an embodiment. The non-contact power supply device includes a control device 10, a primary side position control mechanism 18, a primary side transformer 19, a drive unit 21, a drive shaft 22, a transmission shaft 23, an antenna shaft 24, an antenna 25, a secondary side position control mechanism 26, a secondary side transformer 27, and a detection coil 31.
制御装置１０は、第１検出部１１と、第２検出部１２と、記録部１３と、演算部１４ととを備える。演算部１４は、回転角度演算部１５と、制御姿勢演算部１６と、出力部１７とを備える。 The control device 10 includes a first detection unit 11, a second detection unit 12, a recording unit 13, and a calculation unit 14. The calculation unit 14 includes a rotation angle calculation unit 15, a control attitude calculation unit 16, and an output unit 17.
駆動部２１は、二次側トランス２７を介して伝送されてきた電力を平滑化した電力により回転駆動される、例えばサーボモータなどの電動機である。駆動軸２２は、電動機の回転軸である。駆動軸２２での回転が、伝達軸２３を介してアンテナ軸２４に伝達される。伝達軸２３は、駆動軸２２によりどのように回転駆動されても良く、特定の回転に限定されない。例えば、駆動軸２２は、伝達軸２３を周期的に回転させる。また、駆動軸２２は、伝達軸２３を間欠的に回転させても良い。また、駆動軸２２は、正回転と逆回転とを交互に繰り返すように伝達軸２３を回転させても良い。また、駆動軸２２は、所定の目標物の位置に応じて伝達軸２３を回転させても良い。また、駆動軸２２や伝達軸２３は、回転方向に応じて複数用いても良い。以下では、駆動軸２２が予め定められた定周期で伝達軸２３を一定方向に回転させるものとして説明する。 The drive unit 21 is an electric motor, such as a servo motor, that is rotated by smoothed power transmitted through the secondary transformer 27. The drive shaft 22 is the rotating shaft of the electric motor. The rotation of the drive shaft 22 is transmitted to the antenna shaft 24 through the transmission shaft 23. The transmission shaft 23 may be rotated by the drive shaft 22 in any manner, and is not limited to a specific rotation. For example, the drive shaft 22 rotates the transmission shaft 23 periodically. The drive shaft 22 may also rotate the transmission shaft 23 intermittently. The drive shaft 22 may also rotate the transmission shaft 23 so that forward and reverse rotations are alternately repeated. The drive shaft 22 may also rotate the transmission shaft 23 according to the position of a predetermined target. A plurality of drive shafts 22 and transmission shafts 23 may be used according to the rotation direction. In the following, the drive shaft 22 is described as rotating the transmission shaft 23 in a fixed direction at a predetermined fixed period.
駆動軸２２は、伝達軸２３とアンテナ軸２４とを介して、アンテナ２５のエレベーション（Elevetion:仰角）方向の姿勢を変更する。また、駆動軸２２は、伝達軸２３とアンテナ軸２４とを介して、アンテナ２５のアジマス（Azimuth:方位角）方向の姿勢を変更しても良い。以下では、駆動軸２２は伝達軸２３とアンテナ軸２４を介して、アジマス方向にアンテナ２５の姿勢を変更するものとして説明する。 The drive shaft 22 changes the attitude of the antenna 25 in the elevation direction via the transmission shaft 23 and the antenna shaft 24. The drive shaft 22 may also change the attitude of the antenna 25 in the azimuth direction via the transmission shaft 23 and the antenna shaft 24. In the following, the drive shaft 22 will be described as changing the attitude of the antenna 25 in the azimuth direction via the transmission shaft 23 and the antenna shaft 24.
アンテナ軸２４は、伝達軸２３によって駆動される軸である。アンテナ２５は、アンテナ軸２４によってアジマス方向およびエレベーション方向の姿勢を変更する。 The antenna shaft 24 is an axis driven by the transmission shaft 23. The antenna 25 changes its attitude in the azimuth and elevation directions by the antenna shaft 24.
アンテナ２５は、アンテナ２５の姿勢により定まる方向に、所定の周波数の電波を送信する。また、アンテナ２５は、所定の目標物から反射された電波を受信する。 The antenna 25 transmits radio waves of a specified frequency in a direction determined by the attitude of the antenna 25. The antenna 25 also receives radio waves reflected from a specified target.
第１検出部１１は、駆動軸２２の回転角度（以下「第１角度」と称する）を、予め定められた周期でサンプリングする。第１検出部１１は、サンプリングによって検出した第１角度情報を記録部１３に記録させる。 The first detection unit 11 samples the rotation angle of the drive shaft 22 (hereinafter referred to as the "first angle") at a predetermined period. The first detection unit 11 records the first angle information detected by sampling in the recording unit 13.
第２検出部１２は、第１検出部１１が実行するサンプリングとは非同期に、アンテナ軸２４の回転角度（以下「第２角度」と称する）を、予め定められた周期でサンプリングする。第２検出部１２は、サンプリングによって検出した第２角度情報を記録部１３に記録させる。 The second detection unit 12 samples the rotation angle of the antenna axis 24 (hereinafter referred to as the "second angle") at a predetermined period asynchronously with the sampling performed by the first detection unit 11. The second detection unit 12 records the second angle information detected by the sampling in the recording unit 13.
検出コイル３１は、非接触トランスを構成する一次側トランス１９と二次側トランス２７間の間隙の距離と傾きとによって変動する漏れ磁束を検出するためのコイルである。検出コイル３１は、例えば一次側トランス１９と二次側トランス２７の外周近傍に沿って複数Ｎ個（例えばＮ＝４）が均等に分散するように配置される。検出コイル３１が検出した漏れ磁束情報は、第１検出部１１および第２検出部１２が実行するサンプリングとは非同期に、予め定められた周期でサンプリングされる。検出コイル３１は、サンプリングによって検出した漏れ磁束情報を記録部１３に記録させる。 The detection coil 31 is a coil for detecting leakage magnetic flux that varies depending on the distance and inclination of the gap between the primary transformer 19 and the secondary transformer 27 that constitute the non-contact transformer. For example, multiple detection coils 31 (N=4, for example) are arranged so that they are evenly distributed along the periphery of the primary transformer 19 and the secondary transformer 27. The leakage magnetic flux information detected by the detection coil 31 is sampled at a predetermined cycle asynchronously with the sampling performed by the first detection unit 11 and the second detection unit 12. The detection coil 31 records the leakage magnetic flux information detected by sampling in the recording unit 13.
記録部１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やレジスタ等の揮発性メモリでも良いし、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の不揮発性メモリでも良い。記録部１３は、第１角度情報と、第２角度情報と、漏れ磁束情報とを記録する。記録部１３は、ＣＰＵ等のプロセッサを動作させるためのプログラムや各種固定データ等を記録しても良い。 The recording unit 13 may be a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory) or a register, or a non-volatile memory such as a ROM (Read Only Memory), a flash memory, a hard disk drive, or a solid state drive. The recording unit 13 records the first angle information, the second angle information, and the leakage magnetic flux information. The recording unit 13 may also record a program for operating a processor such as a CPU, various fixed data, and the like.
演算部１４の回転角度演算部１５と回転角度演算部１５の一部または全部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のプロセッサを含むハードウェア機能部で構成しても良い。 The rotation angle calculation unit 15 of the calculation unit 14 and all or a part of the rotation angle calculation unit 15 may be configured as a hardware functional unit including a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
回転角度演算部１５は、第１角度情報と第２角度情報とを記録部１３から読出して取得する。回転角度演算部１５は、例えば第１角度情報を時間軸方向に複数のシフト量でシフトさせて、それぞれの相関を示す値、例えば相関係数をシフト量毎に算出する。回転角度演算部１５は、第１角度情報と第２角度情報との相関係数を相対的に高くするシフト量を推定し、推定したシフト量に基づいて第１角度情報と第２角度情報を同期させる。回転角度演算部１５は、同期した第１角度情報と第２角度情報を例えば周波数解析により解析し、アンテナ２５の駆動状態を推定する。回転角度演算部１５は、解析結果として駆動軸２２の駆動状態の情報を駆動部２１に出力して、駆動部２１による駆動軸２２の駆動状態を制御する。回転角度演算部１５は、解析結果である駆動軸２２の駆動状態の情報を制御姿勢演算部１６へも出力する。 The rotation angle calculation unit 15 reads and acquires the first angle information and the second angle information from the recording unit 13. For example, the rotation angle calculation unit 15 shifts the first angle information by multiple shift amounts in the time axis direction and calculates a value indicating each correlation, for example, a correlation coefficient, for each shift amount. The rotation angle calculation unit 15 estimates a shift amount that relatively increases the correlation coefficient between the first angle information and the second angle information, and synchronizes the first angle information and the second angle information based on the estimated shift amount. The rotation angle calculation unit 15 analyzes the synchronized first angle information and second angle information, for example, by frequency analysis, and estimates the driving state of the antenna 25. The rotation angle calculation unit 15 outputs information on the driving state of the drive shaft 22 to the drive unit 21 as the analysis result, and controls the driving state of the drive shaft 22 by the drive unit 21. The rotation angle calculation unit 15 also outputs information on the driving state of the drive shaft 22, which is the analysis result, to the control attitude calculation unit 16.
制御姿勢演算部１６は、漏れ磁束情報を記録部１３から読出して取得する。制御姿勢演算部１６は、時間軸に対応した漏れ磁束情報の量と分布から、非接触トランスを構成する一次側トランス１９と二次側トランス２７の間隙の相対的な距離と傾きとの変化を演算する。制御姿勢演算部１６は、算出した一次側トランス１９と二次側トランス２７の間隙の相対的な距離と傾きとの変化に基づいて、漏れ磁束がより小さく、かつ変化する量が少なくなるように、一次側トランス１９および二次側トランス２７の少なくとも一方の位置を制御する情報を演算する。本実施形態では、制御姿勢演算部１６は、一次側トランス１９および二次側トランス２７の双方に対して、その位置を制御するものとする。制御姿勢演算部１６は、算出した一次側トランス１９の位置制御情報を出力部１７により一次側位置制御機構１８へ出力させる。制御姿勢演算部１６は、算出した二次側トランス２７の位置制御情報を出力部１７により二次側位置制御機構２６へ出力させる。 The control attitude calculation unit 16 reads out and acquires the leakage flux information from the recording unit 13. The control attitude calculation unit 16 calculates the change in the relative distance and inclination of the gap between the primary side transformer 19 and the secondary side transformer 27 that constitute the non-contact transformer from the amount and distribution of the leakage flux information corresponding to the time axis. The control attitude calculation unit 16 calculates information to control the position of at least one of the primary side transformer 19 and the secondary side transformer 27 based on the calculated change in the relative distance and inclination of the gap between the primary side transformer 19 and the secondary side transformer 27 so that the leakage flux is smaller and the amount of change is reduced. In this embodiment, the control attitude calculation unit 16 controls the positions of both the primary side transformer 19 and the secondary side transformer 27. The control attitude calculation unit 16 causes the output unit 17 to output the calculated position control information of the primary side transformer 19 to the primary side position control mechanism 18. The control attitude calculation unit 16 outputs the calculated position control information of the secondary side transformer 27 to the secondary side position control mechanism 26 via the output unit 17.
一次側位置制御機構１８は、例えば一次側トランス１９の傾きを制御する２機のモータと一次側トランス１９の二次側トランス２７に対する距離を制御する１機のモータの計３機のモータとそれらの各ドライバ回路、伝達機構および油圧アクチュエータなどの機構を含む。一次側位置制御機構１８は、出力部１７を介して制御姿勢演算部１６から与えられる位置制御信号に基づいて、一次側トランス１９の姿勢角度を変更させる。 The primary side position control mechanism 18 includes, for example, three motors, two of which control the inclination of the primary side transformer 19 and one of which controls the distance of the primary side transformer 19 relative to the secondary side transformer 27, as well as their respective driver circuits, transmission mechanisms, hydraulic actuators, and other mechanisms. The primary side position control mechanism 18 changes the attitude angle of the primary side transformer 19 based on a position control signal provided from the control attitude calculation unit 16 via the output unit 17.
二次側位置制御機構２６は、例えば二次側トランス２７の傾きを制御する２機のモータと二次側トランス２７の一次側トランス１９に対する距離を制御する１機のモータの計３機のモータとそれらの各ドライバ回路、伝達機構および油圧アクチュエータなどの機構を含む。二次側位置制御機構２６は、出力部１７を介して制御姿勢演算部１６から与えられる位置制御信号に基づいて、二次側トランス２７の姿勢角度を変更させる。 The secondary position control mechanism 26 includes, for example, three motors, two of which control the inclination of the secondary transformer 27 and one of which controls the distance of the secondary transformer 27 relative to the primary transformer 19, as well as their respective driver circuits, transmission mechanisms, hydraulic actuators, and other mechanisms. The secondary position control mechanism 26 changes the attitude angle of the secondary transformer 27 based on a position control signal provided from the control attitude calculation unit 16 via the output unit 17.
図２は、一次側トランス１９と二次側トランス２７である非接触トランスの基本構造を例示する部分断面図である。図２では平板リング状の非接触トランスを例にとって基本構造を説明する。 Figure 2 is a partial cross-sectional view illustrating the basic structure of a non-contact transformer, which is a primary transformer 19 and a secondary transformer 27. In Figure 2, the basic structure is explained using a flat ring-shaped non-contact transformer as an example.
図中、下側の一次側トランス１９において、断面コ字状の上方が開口となったリング状の上のケース１９Ａに対し、当該開口を覆うように平板状のキャップ１９Ｂが配設される。ケース１９Ａおよびキャップ１９Ｂで閉鎖されたリング状の空間内で、二次側トランス２７寄りに同心円状の２本のコイル１９Ｃ、１９Ｄが配される。同空間内で、コイル１９Ｃ、１９Ｄ以外を充填してコイル１９Ｃ、１９Ｄの位置を固定するべく、フェライトコア１９Ｅが配される。換言すると、ケース１９Ａおよびキャップ１９Ｂで形成された空間内にフェライトコア１９Ｅが配置され、フェライトコア１９Ｅの上面側に形成された２条の同心リング形状の溝部に嵌合するように、コイル１９Ｃ、１９Ｄが配置される。 In the figure, in the primary transformer 19 at the bottom, a flat cap 19B is placed over the ring-shaped upper case 19A, which has a U-shaped cross section with an opening at the top. In the ring-shaped space closed by the case 19A and cap 19B, two concentric coils 19C and 19D are placed near the secondary transformer 27. In the same space, a ferrite core 19E is placed to fill everything except the coils 19C and 19D and fix the positions of the coils 19C and 19D. In other words, the ferrite core 19E is placed in the space formed by the case 19A and cap 19B, and the coils 19C and 19D are placed so as to fit into two concentric ring-shaped grooves formed on the top surface of the ferrite core 19E.
一次側トランス１９上に対向して設置される二次側トランス２７は、一次側トランス１９とその上下で対称となるように、ケース２７Ａ、キャップ２７Ｂ、コイル２７Ｃ、２７Ｄ、およびフェライトコア２７Ｅが配置される。 The secondary transformer 27, which is installed opposite the primary transformer 19, has a case 27A, a cap 27B, coils 27C and 27D, and a ferrite core 27E arranged symmetrically above and below the primary transformer 19.
二次側トランス２７は、駆動部２１、駆動軸２２、伝達軸２３、アンテナ軸２４、およびアンテナ２５を含んで回転する構造物の基部の一部を構成するため、一次側トランス１９と二次側トランス２７の間の間隙の距離、および一次側トランス１９に対する二次側トランス２７の傾きが変動する。 The secondary transformer 27 forms part of the base of a rotating structure that includes the drive unit 21, drive shaft 22, transmission shaft 23, antenna shaft 24, and antenna 25, so the gap distance between the primary transformer 19 and the secondary transformer 27 and the inclination of the secondary transformer 27 relative to the primary transformer 19 vary.
本実施形態に係る非接触給電装置が、例えば回転体に搭載された構造物の一部をアンテナで構成するような機材を備えた移動車両である移動アンテナ車両と、この移動アンテナ車両の電源となる移動電源車両とで実現される場合を考える。その場合、移動アンテナ車両は、駆動部２１、第２検出部１２、伝達軸２３、アンテナ軸２４、アンテナ２５、二次側位置制御機構２６、および二次側トランス２７を備える。 Consider the case where the non-contact power supply device according to this embodiment is realized in a mobile antenna vehicle, which is a mobile vehicle equipped with equipment such as an antenna as part of a structure mounted on a rotating body, and a mobile power source vehicle that serves as the power source for this mobile antenna vehicle. In this case, the mobile antenna vehicle includes a drive unit 21, a second detection unit 12, a transmission shaft 23, an antenna shaft 24, an antenna 25, a secondary side position control mechanism 26, and a secondary side transformer 27.
一方の移動電源車両は、第１検出部１１、第２検出部１２、記録部１３、演算部１４、回転角度演算部１５、制御姿勢演算部１６、出力部１７、一次側位置制御機構１８、および一次側トランス１９を備えられる。 One mobile power source vehicle is equipped with a first detection unit 11, a second detection unit 12, a recording unit 13, a calculation unit 14, a rotation angle calculation unit 15, a control attitude calculation unit 16, an output unit 17, a primary side position control mechanism 18, and a primary side transformer 19.
移動アンテナ車両では、荷台部のアンテナ回転部直下の下方が、二次側トランス２７を上底面に露出するように配置した空間を有するものと考えられる。一方の移動電源車両は、当該空間に挿入して設置する端子ユニットの上面に、二次側トランス２７と対向するように一次側トランス１９を配置した構成となる。 In a mobile antenna vehicle, the area directly below the antenna rotation section of the loading platform is considered to have a space in which the secondary transformer 27 is exposed on the top bottom surface. On the other hand, a mobile power source vehicle is configured such that the primary transformer 19 is placed opposite the secondary transformer 27 on the top surface of a terminal unit that is inserted and installed in the space.
検出コイル３１で検出する漏れ磁束情報を制御装置１０に出力する情報伝達経路を考える。一次側トランス１９や二次側トランス２７の例えば外周近傍に複数の検出コイル３１を配置することで、有線の信号線で情報を伝達でき、構成を簡略化できると共に、無線伝送時に生じるノイズの影響を回避できる点で有利となる。 Let us consider an information transmission path that outputs leakage magnetic flux information detected by the detection coil 31 to the control device 10. By arranging multiple detection coils 31, for example, near the outer periphery of the primary transformer 19 or the secondary transformer 27, information can be transmitted via wired signal lines, which is advantageous in that it simplifies the configuration and avoids the effects of noise that occurs during wireless transmission.
［動作］
図３は、非接触トランスを用いての給電動作中に、制御装置１０の演算部１４が繰り返し実行する一連の処理内容を説明するフローチャートである。
[Action]
FIG. 3 is a flowchart illustrating a series of processing steps repeatedly executed by the calculation unit 14 of the control device 10 during a power supply operation using a non-contact transformer.
その当初に制御姿勢演算部１６が、記録部１３から直近で記録された漏れ磁束情報を読出して取得する（ステップＳ１０１）。これと平行して回転角度演算部１５が、記録部１３から直近で記録された第１角度情報と第２角度情報とを読出して取得する（ステップＳ１０２）。 Initially, the control attitude calculation unit 16 reads and acquires the most recently recorded leakage flux information from the recording unit 13 (step S101). In parallel with this, the rotation angle calculation unit 15 reads and acquires the most recently recorded first angle information and second angle information from the recording unit 13 (step S102).
回転角度演算部１５は、例えば第１角度情報を時間軸方向に複数のシフト量でシフトさせて、それぞれの相関を示す相関係数をシフト量毎に算出する。回転角度演算部１５は、第１角度情報と第２角度情報との相関係数を相対的に高くするシフト量を推定し、推定したシフト量に基づいて第１角度情報と第２角度情報を同期させる（ステップＳ１０３）。 For example, the rotation angle calculation unit 15 shifts the first angle information by multiple shift amounts in the time axis direction and calculates a correlation coefficient indicating each correlation for each shift amount. The rotation angle calculation unit 15 estimates a shift amount that relatively increases the correlation coefficient between the first angle information and the second angle information, and synchronizes the first angle information and the second angle information based on the estimated shift amount (step S103).
回転角度演算部１５は、同期した第１角度情報と第２角度情報を解析によりアンテナ２５の駆動状態を推定する。回転角度演算部１５は、解析結果として駆動軸２２の駆動状態の情報、具体的には駆動軸２２の駆動電流を示す情報を駆動部２１に出力して、駆動部２１による駆動軸２２の駆動状態を制御する。回転角度演算部１５は、解析結果である駆動軸２２の駆動状態の情報を制御姿勢演算部１６へも出力する（ステップＳ１０４）。 The rotation angle calculation unit 15 estimates the drive state of the antenna 25 by analyzing the synchronized first angle information and second angle information. The rotation angle calculation unit 15 outputs information on the drive state of the drive shaft 22 as the analysis result, specifically information indicating the drive current of the drive shaft 22, to the drive unit 21, and controls the drive state of the drive shaft 22 by the drive unit 21. The rotation angle calculation unit 15 also outputs the information on the drive state of the drive shaft 22, which is the analysis result, to the control attitude calculation unit 16 (step S104).
制御姿勢演算部１６は、記録部１３から取得した直近の漏れ磁束情報の時間軸に対応した量と分布から、一次側トランス１９と二次側トランス２７の間隙の距離と傾きにより両者の位置がどのように変化しているかを推定を示す情報を演算する（ステップＳ１０５）。 The control posture calculation unit 16 calculates information indicating how the positions of the primary transformer 19 and the secondary transformer 27 change due to the distance and inclination of the gap between them, based on the amount and distribution corresponding to the time axis of the most recent leakage magnetic flux information obtained from the recording unit 13 (step S105).
制御姿勢演算部１６は、算出した一次側トランス１９と二次側トランス２７の位置の変化を推定する情報に加えて、回転角度演算部１５が駆動部２１に出力した、駆動部２１による駆動軸２２の駆動状態を制御する情報も勘案する。制御姿勢演算部１６は、統合的に非接触トランスで発生する漏れ磁束がより小さく、かつ変化する量が少なくなるように、一次側トランス１９および二次側トランス２７双方の位置を制御する情報を演算する（ステップＳ１０６）。 In addition to the information estimating the calculated change in the positions of the primary transformer 19 and the secondary transformer 27, the control attitude calculation unit 16 also takes into account information output by the rotation angle calculation unit 15 to the drive unit 21 for controlling the drive state of the drive shaft 22 by the drive unit 21. The control attitude calculation unit 16 calculates information for controlling the positions of both the primary transformer 19 and the secondary transformer 27 so that the leakage magnetic flux generated in the non-contact transformer is reduced and the amount of change is reduced (step S106).
制御姿勢演算部１６は、算出した一次側トランス１９の位置制御情報を出力部１７により一次側位置制御機構１８へ出力させる。制御姿勢演算部１６は、算出した二次側トランス２７の位置制御情報を出力部１７により二次側位置制御機構２６へ出力させる（ステップＳ１０７）。 The control attitude calculation unit 16 outputs the calculated position control information of the primary side transformer 19 to the primary side position control mechanism 18 via the output unit 17. The control attitude calculation unit 16 outputs the calculated position control information of the secondary side transformer 27 to the secondary side position control mechanism 26 via the output unit 17 (step S107).
制御装置１０の演算部１４では、アンテナ２５の運用を続けている間、ステップＳ１０１～Ｓ１０７の処理を繰り返し実行することで、非接触トランスで発生する漏れ磁束をより低く、かつ変化の少ないものとして、電力の伝送効率を高い状態で維持するよう制御を続行する。 The calculation unit 14 of the control device 10 repeatedly executes the processes of steps S101 to S107 while the antenna 25 continues to operate, thereby continuing control to maintain high power transmission efficiency by keeping the leakage magnetic flux generated by the non-contact transformer lower and with little change.
［実施形態の効果］
以上詳述した如く本実施形態によれば、漏れ磁束の変化を最小限に抑え、電力の伝送効率を高い状態で維持することが可能となる。
ことが可能となる。
[Effects of the embodiment]
As described above in detail, according to this embodiment, it is possible to minimize the change in leakage magnetic flux and maintain high power transmission efficiency.
It becomes possible.
また、本実施形態においては、漏れ磁束による非接触トランスの一次側トランス１９と二次側トランス２７の位置推定だけでなく、駆動軸２２の回転角とアンテナ軸２４の回転角とにより回転量の差を求めて、駆動軸２２で生じている物理的な塑性変形を推定する。そして、推定した結果に基づいて一次側トランス１９、二次側トランス２７の位置を一次側位置制御機構１８、二次側位置制御機構２６により制御させるものとした。これにより、駆動軸２２とアンテナ軸２４で発生する共振周波数のずれを抑制できる。 In addition, in this embodiment, not only is the position of the primary transformer 19 and secondary transformer 27 of the non-contact transformer estimated by leakage magnetic flux, but the difference in the amount of rotation is calculated from the rotation angle of the drive shaft 22 and the rotation angle of the antenna shaft 24, and the physical plastic deformation occurring in the drive shaft 22 is estimated. Then, based on the estimated results, the positions of the primary transformer 19 and secondary transformer 27 are controlled by the primary position control mechanism 18 and secondary position control mechanism 26. This makes it possible to suppress the deviation in the resonant frequency occurring in the drive shaft 22 and antenna shaft 24.
なお、本実施形態では、二次側に設ける非接触の給電対象として、アンテナを含む回転体構造物である場合について説明したが、本発明は給電対象を制限するものではない。 In this embodiment, a rotating structure including an antenna is described as the non-contact power supply target provided on the secondary side, but the present invention does not limit the power supply target.
その他、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。こうした新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although other embodiments of the present invention have been described, the embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. Such novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.
１０…制御装置、１１…第１検出部、１２…第２検出部、１３…記録部、
１４…演算部、１５…回転角度演算部、１６…制御姿勢演算部、１７…出力部、
１８…一次側位置制御機構、１９…一次側トランス、１９Ａ…ケース、
１９Ｂ…キャップ、１９Ｃ、１９Ｄ…コイル、１９Ｅ…フェライトコア、
２１…駆動部、２２…駆動軸、２３…伝達軸、２４…アンテナ軸、２５…アンテナ、
２６…二次側位置制御機構、２７…二次側トランス、２７Ａ…ケース、
２７Ｂ…キャップ、２７Ｃ、２７Ｄ…コイル、２７Ｅ…フェライトコア、
３１…検出コイル。
10: control device, 11: first detection unit, 12: second detection unit, 13: recording unit,
14: Calculation unit, 15: Rotation angle calculation unit, 16: Control attitude calculation unit, 17: Output unit,
18... Primary side position control mechanism, 19... Primary side transformer, 19A... Case,
19B: Cap; 19C, 19D: Coil; 19E: Ferrite core;
21: Drive unit, 22: Drive shaft, 23: Transmission shaft, 24: Antenna shaft, 25: Antenna,
26... secondary side position control mechanism, 27... secondary side transformer, 27A... case,
27B: Cap; 27C, 27D: Coil; 27E: Ferrite core;
31...Detection coil.
Claims (4)
前記非接触トランスで発生する漏れ磁束の量と分布を検出する検出部と、
前記検出部で検出した漏れ磁束の量と分布に応じて前記非接触トランスの一次側トランスおよび二次側トランスの相対的な距離と傾きとを演算する演算部と、
前記演算部で算出した距離と傾きに応じて、前記一次側トランスおよび二次側トランスの少なくとも一方の姿勢位置を制御する制御部と、
を備える非接触給電装置。 A non-contact power supply device using a non-contact transformer, in which a structure including an electric motor that is rotationally driven by electric power transmitted through the non-contact transformer is mounted on a rotor provided with a secondary transformer of the non-contact transformer,
a detection unit for detecting the amount and distribution of leakage magnetic flux generated in the non-contact transformer;
a calculation unit that calculates a relative distance and a tilt between a primary transformer and a secondary transformer of the non-contact transformer according to the amount and distribution of leakage magnetic flux detected by the detection unit;
a control unit that controls an attitude position of at least one of the primary transformer and the secondary transformer in accordance with the distance and the inclination calculated by the calculation unit;
A non-contact power supply device comprising:
請求項１記載の非接触給電装置。 The detection unit is installed on the side where the primary transformer of the non-contact transformer is arranged.
The non-contact power supply device according to claim 1.
前記演算部は、前記構造物の回転軸の回転角度の情報と前記電動機の駆動軸の回転角度の情報との差から前記電動機の駆動軸で生じている塑性変形を推定する推定演算を実行し、
前記制御部は、前記算出した塑性変形に対応して前記一次側トランスおよび二次側トランスの少なくとも一方の姿勢位置を制御する、
請求項１または２記載の非接触給電装置。 a rotation angle detection unit that detects information on a rotation angle of a rotation shaft of the structure that rotates on the rotating body and information on a rotation angle of a drive shaft of the electric motor,
the calculation unit executes an estimation calculation to estimate plastic deformation occurring in the drive shaft of the electric motor from a difference between information on a rotation angle of a rotation shaft of the structure and information on a rotation angle of the drive shaft of the electric motor;
the control unit controls an attitude position of at least one of the primary transformer and the secondary transformer in response to the calculated plastic deformation.
The non-contact power supply device according to claim 1 or 2.
前記非接触トランスで発生する漏れ磁束の量と分布を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出した漏れ磁束の量と分布に応じて前記非接触トランスの一次側トランスおよび二次側トランスの相対的な距離と傾きとを演算する演算工程と、
前記演算工程で算出した距離と傾きに応じて、前記一次側トランスおよび二次側トランスの少なくとも一方の姿勢位置を制御させる制御工程と、
を有する非接触給電方法。 A non-contact power supply method for an apparatus using a non-contact transformer, the non-contact transformer having a secondary transformer provided on a rotor, the non-contact transformer having a structure including an electric motor that is rotationally driven by electric power transmitted through the non-contact transformer, comprising:
a detection step of detecting an amount and distribution of leakage magnetic flux generated in the non-contact transformer;
a calculation step of calculating a relative distance and a tilt between a primary transformer and a secondary transformer of the non-contact transformer according to the amount and distribution of the leakage magnetic flux detected in the detection step;
a control step of controlling an attitude position of at least one of the primary transformer and the secondary transformer in accordance with the distance and the inclination calculated in the calculation step;
A non-contact power supply method comprising the steps of:
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3020902U (en) | 1995-07-24 | 1996-02-16 | 雄一 佐々木 | Rotating transformer |
| JP2002280801A (en) | 2001-03-16 | 2002-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna device and waveguide rotary coupler |
| JP2008295274A (en) | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc | Non-contact power transmission coil unit, portable terminal, power transmission device, and non-contact power transmission system |
| JP2015029387A (en) | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 本田技研工業株式会社 | Contactless power supply system |
| JP2015139257A (en) | 2014-01-21 | 2015-07-30 | 株式会社Ihi | Contactless power supply system |
| JP2015216489A (en) | 2014-05-09 | 2015-12-03 | 株式会社東芝 | Synchronizer, analyzer, and antenna drive system |
| US20170057365A1 (en) | 2015-08-26 | 2017-03-02 | Korea Railroad Research Institute | Charging apparatus for unmanned aerial vehicles and method thereof |
| JP2020036389A (en) | 2018-08-27 | 2020-03-05 | 三菱自動車工業株式会社 | Non-contact charging system, non-contact charging vehicle, and non-contact charging station |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004032945A (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-29 | Sony Corp | Power receiving device and electronic equipment |
-
2021
- 2021-03-24 JP JP2021049582A patent/JP7604296B2/en active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3020902U (en) | 1995-07-24 | 1996-02-16 | 雄一 佐々木 | Rotating transformer |
| JP2002280801A (en) | 2001-03-16 | 2002-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna device and waveguide rotary coupler |
| JP2008295274A (en) | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc | Non-contact power transmission coil unit, portable terminal, power transmission device, and non-contact power transmission system |
| JP2015029387A (en) | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 本田技研工業株式会社 | Contactless power supply system |
| JP2015139257A (en) | 2014-01-21 | 2015-07-30 | 株式会社Ihi | Contactless power supply system |
| JP2015216489A (en) | 2014-05-09 | 2015-12-03 | 株式会社東芝 | Synchronizer, analyzer, and antenna drive system |
| US20170057365A1 (en) | 2015-08-26 | 2017-03-02 | Korea Railroad Research Institute | Charging apparatus for unmanned aerial vehicles and method thereof |
| JP2020036389A (en) | 2018-08-27 | 2020-03-05 | 三菱自動車工業株式会社 | Non-contact charging system, non-contact charging vehicle, and non-contact charging station |
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