JP2001057313A - 同軸型非接触式トランス - Google Patents
同軸型非接触式トランスInfo
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- transformer
- core
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
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- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電磁誘導方式による非接触式トランスの伝送
効率の向上を図る。 【解決手段】 線材を巻き回した線輪２ａと、その線輪
を上下から挟み込む環状の円板形状をなす２枚の磁性体
コアからなる形成物を用い、直径の異なる前記形成物を
同心円状に、径方向に近接して組み合わせることにより
伝送効率をあげている。さらには、最も内側になる磁性
体コアの内周部分及び最も外側になる外周部分の少なく
とも一方に、帯板状の磁性鋼板を巻き回してなる磁性体
スリーブ５ａ、５ｂを設けることが好ましい。
効率の向上を図る。 【解決手段】 線材を巻き回した線輪２ａと、その線輪
を上下から挟み込む環状の円板形状をなす２枚の磁性体
コアからなる形成物を用い、直径の異なる前記形成物を
同心円状に、径方向に近接して組み合わせることにより
伝送効率をあげている。さらには、最も内側になる磁性
体コアの内周部分及び最も外側になる外周部分の少なく
とも一方に、帯板状の磁性鋼板を巻き回してなる磁性体
スリーブ５ａ、５ｂを設けることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸のまわりの
可動部と固定部との間の電力供給及び信号伝達を行う電
磁誘導方式の電子部品に係わり、特に４輪自動車のハン
ドル部の軸の周りに装着され、ハンドル部での電力供給
及び信号伝達に好適な非接触式トランスの構成に関す
る。
可動部と固定部との間の電力供給及び信号伝達を行う電
磁誘導方式の電子部品に係わり、特に４輪自動車のハン
ドル部の軸の周りに装着され、ハンドル部での電力供給
及び信号伝達に好適な非接触式トランスの構成に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、４輪自動車は世界的に普及してお
り、それらのほとんど全てにエアコンやカーナビゲーシ
ョン等の電装系統が備えられており、その大半は、フロ
ントパネル近辺やハンドルの付け根付近に操作系が集中
している。この為、電装系を操作する場合は、一時的に
ではあるが、ハンドルから片手を離すことになり、高速
走行時などではハンドル操作を誤り大事故につながる可
能性が高くなる。この点を改善するため、最近ではハン
ドル部に電装系統のコントロールスイッチを有し、操作
時でもハンドルから手を離す必要のない、安全面を考慮
した４輪自動車が普及しつつある。この場合、ハンドル
部にある操作系との受給電には有線方式が用いられてお
り、ハンドル回転操作によって断線しないように、ばね
性を持ったフレキシブルな線材が用いられている。これ
は複数本の線材を並行させたフラットケーブルを丸めた
形をしており、ハンドルが回転しても線材には張力がか
からず、断線しないようになっている。
り、それらのほとんど全てにエアコンやカーナビゲーシ
ョン等の電装系統が備えられており、その大半は、フロ
ントパネル近辺やハンドルの付け根付近に操作系が集中
している。この為、電装系を操作する場合は、一時的に
ではあるが、ハンドルから片手を離すことになり、高速
走行時などではハンドル操作を誤り大事故につながる可
能性が高くなる。この点を改善するため、最近ではハン
ドル部に電装系統のコントロールスイッチを有し、操作
時でもハンドルから手を離す必要のない、安全面を考慮
した４輪自動車が普及しつつある。この場合、ハンドル
部にある操作系との受給電には有線方式が用いられてお
り、ハンドル回転操作によって断線しないように、ばね
性を持ったフレキシブルな線材が用いられている。これ
は複数本の線材を並行させたフラットケーブルを丸めた
形をしており、ハンドルが回転しても線材には張力がか
からず、断線しないようになっている。
【０００３】しかし、この線材の取り付けは、ハンドル
操作において左右均等に回転できる必要のあることか
ら、中立の位置に取り付けなければならず、位置調整は
組立作業の中でも非常に手間のかかる作業になってい
る。また、作動時には、線材同士が擦れるため、製品寿
命が短く、また線材が擦れる際に生ずる音や、ハンドル
操作時に若干の抵抗が生じるために快適性が損なわれる
と主張するユーザも存在する。
操作において左右均等に回転できる必要のあることか
ら、中立の位置に取り付けなければならず、位置調整は
組立作業の中でも非常に手間のかかる作業になってい
る。また、作動時には、線材同士が擦れるため、製品寿
命が短く、また線材が擦れる際に生ずる音や、ハンドル
操作時に若干の抵抗が生じるために快適性が損なわれる
と主張するユーザも存在する。
【０００４】これらの問題に対して、従来は、図４に示
すような対向型非接触式トランスが用いられた。これ
は、一対の対向するフェライトコア２１、２２と、この
コアの対向面上に各々配置された線輪２３、２４と、磁
性鋼板から成る磁性体スリーブ２５，２６から構成さ
れ、電磁誘導方式にて、電力供給および信号伝達を行っ
ていた。
すような対向型非接触式トランスが用いられた。これ
は、一対の対向するフェライトコア２１、２２と、この
コアの対向面上に各々配置された線輪２３、２４と、磁
性鋼板から成る磁性体スリーブ２５，２６から構成さ
れ、電磁誘導方式にて、電力供給および信号伝達を行っ
ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、対向型
非接触式トランスによる電力供給及び信号伝達の伝送効
率は４０％程度にとどまっている。本発明においては、
電磁誘導方式による非接触式トランスの伝送効率を向上
させることを課題としている。
非接触式トランスによる電力供給及び信号伝達の伝送効
率は４０％程度にとどまっている。本発明においては、
電磁誘導方式による非接触式トランスの伝送効率を向上
させることを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の同軸型非接触式
トランスにおいては、線材を巻き回した線輪と、その線
輪を上下から挟み込む環状の平板形状をなす２枚の磁性
体コアからなる形成物を用い、直径の異なる前記形成物
を同心円状に、径方向に近接して組み合わせることによ
り伝送効率を上げている。
トランスにおいては、線材を巻き回した線輪と、その線
輪を上下から挟み込む環状の平板形状をなす２枚の磁性
体コアからなる形成物を用い、直径の異なる前記形成物
を同心円状に、径方向に近接して組み合わせることによ
り伝送効率を上げている。
【０００７】さらには、最も内側になる磁性体コアの内
周部分及び最も外側になる外周部分の少なくとも一方に
は、帯板状の磁性鋼板を巻き回して成る磁性体スリーブ
を設けることが好ましい。
周部分及び最も外側になる外周部分の少なくとも一方に
は、帯板状の磁性鋼板を巻き回して成る磁性体スリーブ
を設けることが好ましい。
【０００８】
【作用】本発明による同軸型非接触式トランスの構成を
模式的に図３に示す。１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂ
はフェライトコア、１２ａ，１２ｂは巻線部、１５ａ，
１５ｂは磁性体スリーブである。
模式的に図３に示す。１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂ
はフェライトコア、１２ａ，１２ｂは巻線部、１５ａ，
１５ｂは磁性体スリーブである。
【０００９】非接触式トランスに同軸型を採用すること
で、磁性体コアの各部分の位置精度は、磁性体コアの加
工精度に、ほぼ依存して決まる。それゆえ、磁性体コア
同士の間隔、即ち、ギャップ長を１ｍｍ程度まで低減す
ることが可能になる。
で、磁性体コアの各部分の位置精度は、磁性体コアの加
工精度に、ほぼ依存して決まる。それゆえ、磁性体コア
同士の間隔、即ち、ギャップ長を１ｍｍ程度まで低減す
ることが可能になる。
【００１０】結果として、磁路長を短くできるため磁性
体コアのインダクタンス値が大きくなり、励磁電流を低
く抑えることが可能となり、巻線部の電気抵抗によるジ
ュール損失が低減する。励磁電流値の低下に伴い磁性体
コアに生ずる磁束密度も小さくなるので、磁性体コアの
ヒステリシス損失等の鉄損も小さくなる。ギャップ長が
狭まることで、漏洩磁束が減少し、伝送効率が向上す
る。
体コアのインダクタンス値が大きくなり、励磁電流を低
く抑えることが可能となり、巻線部の電気抵抗によるジ
ュール損失が低減する。励磁電流値の低下に伴い磁性体
コアに生ずる磁束密度も小さくなるので、磁性体コアの
ヒステリシス損失等の鉄損も小さくなる。ギャップ長が
狭まることで、漏洩磁束が減少し、伝送効率が向上す
る。
【００１１】また、最も内側になる磁性体コアの内周部
分及び最も外側になる外周部分の双方もしくは一方に、
帯板状の磁性鋼板を巻き回して成る磁性体スリーブを設
けることで、線輪を挟み込んだ一対の磁性体コアの間の
磁気的結合が更に向上し、磁束の漏洩が減少する。即
ち、銅損及び漏洩磁束の減少によって伝送効率が向上す
る。また、磁性体スリーブの介在により、外部雑音の大
半が、この部分で遮蔽され、外部雑音の影響を受けにく
い信頼性の高い非接触式トランスが得られる。
分及び最も外側になる外周部分の双方もしくは一方に、
帯板状の磁性鋼板を巻き回して成る磁性体スリーブを設
けることで、線輪を挟み込んだ一対の磁性体コアの間の
磁気的結合が更に向上し、磁束の漏洩が減少する。即
ち、銅損及び漏洩磁束の減少によって伝送効率が向上す
る。また、磁性体スリーブの介在により、外部雑音の大
半が、この部分で遮蔽され、外部雑音の影響を受けにく
い信頼性の高い非接触式トランスが得られる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例について、図面を参照して説
明する。
明する。
【００１３】（実施例１）図１に、本発明による非接触
式トランスの実施例を示す。このトランスは、５２.７
ｍｏｌ％Ｆｅ２Ｏ３−３９.３ｍｏｌ％ＮｉＯ−８.０ｍ
ｏｌ％ＺｎＯのＭｎ−Ｚｎ系フェライト材からなる、外
径φ７０ｍｍ、内径φ６０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板型の
コア１ｂ、３ｂと、同じ材質で、寸法が外径φ５８ｍ
ｍ、内径４８ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板型のコア１ａ、３
ａと、直径０.４ｍｍのフォルマル被覆銅線を３０ター
ン巻き回した巻線部２ａ及び２ｂとから成る。
式トランスの実施例を示す。このトランスは、５２.７
ｍｏｌ％Ｆｅ２Ｏ３−３９.３ｍｏｌ％ＮｉＯ−８.０ｍ
ｏｌ％ＺｎＯのＭｎ−Ｚｎ系フェライト材からなる、外
径φ７０ｍｍ、内径φ６０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板型の
コア１ｂ、３ｂと、同じ材質で、寸法が外径φ５８ｍ
ｍ、内径４８ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板型のコア１ａ、３
ａと、直径０.４ｍｍのフォルマル被覆銅線を３０ター
ン巻き回した巻線部２ａ及び２ｂとから成る。
【００１４】本実施例では、巻線部２ａから巻線部２ｂ
に電力伝送が行われている。コア１ａとコア１ｂ及びコ
ア３ａとコア３ｂは、各々２枚１組になっており、巻線
部２ａ及び２ｂは、各々コア１ａと３ａ及びコア１ｂと
３ｂによって挟み込まれ、熱伝導性及び電気絶縁性に優
れたシリコン樹脂４ａと４ｂによって埋め込まれてい
る。これらを同心円状に組み合わせることで同軸型非接
触式トランスを形成している。
に電力伝送が行われている。コア１ａとコア１ｂ及びコ
ア３ａとコア３ｂは、各々２枚１組になっており、巻線
部２ａ及び２ｂは、各々コア１ａと３ａ及びコア１ｂと
３ｂによって挟み込まれ、熱伝導性及び電気絶縁性に優
れたシリコン樹脂４ａと４ｂによって埋め込まれてい
る。これらを同心円状に組み合わせることで同軸型非接
触式トランスを形成している。
【００１５】この非接触式トランスを用いて、伝送効率
を実測してみた。入力は１６Ｖ／１５Ｗとし、ファンク
ションジェネレータにより周波数２０ｋＨｚの正弦波入
力とした。出力はスペクトルアナライザにより測定し、
出力電力を求めたところ、６.５Ｗの出力電力が得ら
れ、その伝送効率は４３％であった。
を実測してみた。入力は１６Ｖ／１５Ｗとし、ファンク
ションジェネレータにより周波数２０ｋＨｚの正弦波入
力とした。出力はスペクトルアナライザにより測定し、
出力電力を求めたところ、６.５Ｗの出力電力が得ら
れ、その伝送効率は４３％であった。
【００１６】また、同様の方法で、図４に示したような
従来の対向型非接触式トランスにおいて、フェライトコ
ア２１と２２の対向間隔を、この形状で許容しうる最短
の間隔である３ｍｍとし、また本実施例と同等の条件で
比較するために磁性体スリーブを外した場合について測
定したところ、出力電力は４.９Ｗであり、その伝送効
率は３３％であった。ちなみに、従来の対向型非接触式
トランスにおいて磁性体スリーブを有する場合について
も同様の測定をしたところ、出力電力は６.０Ｗであ
り、その伝送効率は４０％であった。
従来の対向型非接触式トランスにおいて、フェライトコ
ア２１と２２の対向間隔を、この形状で許容しうる最短
の間隔である３ｍｍとし、また本実施例と同等の条件で
比較するために磁性体スリーブを外した場合について測
定したところ、出力電力は４.９Ｗであり、その伝送効
率は３３％であった。ちなみに、従来の対向型非接触式
トランスにおいて磁性体スリーブを有する場合について
も同様の測定をしたところ、出力電力は６.０Ｗであ
り、その伝送効率は４０％であった。
【００１７】（実施例２）図２に、本発明の他の実施例
による同軸型非接触式トランスを示す。このトランス
は、実施例１で示した同軸型非接触式トランスに厚さ
０.１ｍｍの４５％Ｎｉ−Ｆｅ磁性鋼板を巻き回して形
成した磁性体スリーブ５ａと５ｂを付加したものであ
る。この磁性体スリーブ５ａと５ｂは、巻線部２ａをコ
ア１ａと３ａで挟み込んだ成形体の内周部、及び、巻線
部２ｂをコア１ｂと３ｂで挟み込んだ成形体の外周部に
各々１０層巻き回され、同様にシリコン樹脂４ａ、４ｂ
にて接着固定されている。
による同軸型非接触式トランスを示す。このトランス
は、実施例１で示した同軸型非接触式トランスに厚さ
０.１ｍｍの４５％Ｎｉ−Ｆｅ磁性鋼板を巻き回して形
成した磁性体スリーブ５ａと５ｂを付加したものであ
る。この磁性体スリーブ５ａと５ｂは、巻線部２ａをコ
ア１ａと３ａで挟み込んだ成形体の内周部、及び、巻線
部２ｂをコア１ｂと３ｂで挟み込んだ成形体の外周部に
各々１０層巻き回され、同様にシリコン樹脂４ａ、４ｂ
にて接着固定されている。
【００１８】この同軸型非接触式トランスを用いて、伝
送効率を実測してみた。入力は１６Ｖ／１５Ｗとし、フ
ァンクションジェネレータにより周波数２０ｋＨｚの正
弦波入力とした。出力はスペクトルアナライザにより測
定し、出力電力を求めたところ、７.５Ｗの出力電力が
得られ、その伝送効率は５０％であった。
送効率を実測してみた。入力は１６Ｖ／１５Ｗとし、フ
ァンクションジェネレータにより周波数２０ｋＨｚの正
弦波入力とした。出力はスペクトルアナライザにより測
定し、出力電力を求めたところ、７.５Ｗの出力電力が
得られ、その伝送効率は５０％であった。
【００１９】また、同様の方法で、図４に示したような
従来の対向型非接触式トランスにおいて、フェライトコ
ア２１と２２の対向間隔をこの形状で許容しうる最短の
間隔である３ｍｍとした場合について測定した。その結
果は、実施例１で説明したように、出力電力は６.０Ｗ
であり、その伝送効率は４０％であった。このような同
軸形状にフェライトコアを配置したことによる伝送効率
の向上は、他の磁性体コアにおいても可能であると考え
られる。
従来の対向型非接触式トランスにおいて、フェライトコ
ア２１と２２の対向間隔をこの形状で許容しうる最短の
間隔である３ｍｍとした場合について測定した。その結
果は、実施例１で説明したように、出力電力は６.０Ｗ
であり、その伝送効率は４０％であった。このような同
軸形状にフェライトコアを配置したことによる伝送効率
の向上は、他の磁性体コアにおいても可能であると考え
られる。
【００２０】
【発明の効果】非接触式トランスに同軸型を採用するこ
とで、コア同士の間隔、即ち、ギャップ長を低減でき、
磁路長を短くできるため、コアのインダクタンス値が大
きくなり、励磁電流値を低く抑えることが可能となる。
これらの結果、鉄損および銅損が低減し、伝送効率が向
上した非接触式トランスが得られる。
とで、コア同士の間隔、即ち、ギャップ長を低減でき、
磁路長を短くできるため、コアのインダクタンス値が大
きくなり、励磁電流値を低く抑えることが可能となる。
これらの結果、鉄損および銅損が低減し、伝送効率が向
上した非接触式トランスが得られる。
【図１】本発明の第１の実施例による同軸型非接触式ト
ランスを示す断面斜視図。
ランスを示す断面斜視図。
【図２】本発明の第２の実施例による同軸型非接触式ト
ランスを示す断面斜視図。
ランスを示す断面斜視図。
【図３】本発明による同軸型非接触式トランスの構成を
示す模式図。
示す模式図。
【図４】従来の対向型非接触式トランスの概略構成を示
す断面斜視図。
す断面斜視図。
１ａ，１ｂ フェライトコア ２ａ，２ｂ 巻線部 ３ａ，３ｂ フェライトコア ４ａ，４ｂ シリコン樹脂 ５ａ，５ｂ 磁性体スリーブ １１ａ，１１ｂ フェライトコア １２ａ，１２ｂ 巻線部 １３ａ，１３ｂ フェライトコア １５ａ，１５ｂ 磁性体スリーブ ２１，２２ フェライトコア ２３，２４ 巻線部 ２５，２６ 磁性体スリーブ
Claims (2)
- 【請求項１】 線材を巻き回した線輪と、その線輪を上
下から挟み込む環状の平板形状をなす２枚の磁性体コア
からなる形成物を構成要素とし、直径の異なる前記形成
物を同心円状に、径方向に近接して組み合わせて成るこ
とを特徴とする同軸型非接触式トランス。 - 【請求項２】 請求項１記載の、同軸型非接触式トラン
スにおいて、最も内側になる磁性体コアの内周部分及び
最も外側になる外周部分の少なくとも一方に、帯板状の
磁性鋼板を巻き回して成る磁性体スリーブを有すること
を特徴とする同軸型非接触式トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11232291A JP2001057313A (ja) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | 同軸型非接触式トランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11232291A JP2001057313A (ja) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | 同軸型非接触式トランス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001057313A true JP2001057313A (ja) | 2001-02-27 |
Family
ID=16936926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11232291A Pending JP2001057313A (ja) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | 同軸型非接触式トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001057313A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009005472A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 非接触電力伝送機器 |
| JP2018064332A (ja) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | Tdk株式会社 | 回転型磁気結合装置 |
-
1999
- 1999-08-19 JP JP11232291A patent/JP2001057313A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009005472A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 非接触電力伝送機器 |
| JP2018064332A (ja) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | Tdk株式会社 | 回転型磁気結合装置 |
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