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JP6077486B2 - Rotary contactless power supply transformer - Google Patents
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JP6077486B2 - Rotary contactless power supply transformer - Google Patents

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Description

本発明は、機械において回転体の種々の物理量を検出するため、回転体に置かれた回路に電力を供給する変圧器の構造の改良に関するものである。   The present invention relates to an improvement in the structure of a transformer for supplying electric power to a circuit placed on a rotating body in order to detect various physical quantities of the rotating body in a machine.

回転体の種々の物理量を検出する際、固定側から回転体側に置かれた検出器や回路に直接配線できないという障害がある。回転体に電力を供給する公知の方法では、スリップリング機構があるが、スリップリング機構は長期に渡りブラシとスリップリングの機械的接触を良好に保つため、精密な加工や組立を施す必要があった。またスリップリングやブラシからの漏電を防ぐと共に,ブラシが摩耗するため定期的に部品の交換や保守が必要である。さらに摩耗時に粉塵が発生するためケーシング内の吸引や洗浄も必要であった。   When detecting various physical quantities of a rotating body, there is an obstacle in that it cannot be wired directly to a detector or a circuit placed on the rotating body side from the fixed side. A known method for supplying electric power to a rotating body includes a slip ring mechanism. However, the slip ring mechanism needs to be precisely processed and assembled in order to maintain good mechanical contact between the brush and the slip ring over a long period of time. It was. In addition to preventing leakage from slip rings and brushes, the brushes wear out, requiring regular replacement and maintenance of parts. Furthermore, since dust is generated during wear, suction and cleaning inside the casing are also necessary.

これに対し、回転型非接触給電変圧器では電磁誘導を用いるため交流変換回路が必要であるが、非接触のため接触不良は発生せず、絶縁は容易で、保守は不要であるため近年採用が進んでいる。   On the other hand, an AC conversion circuit is required for a rotary contactless power supply transformer because it uses electromagnetic induction, but since it is noncontact, contact failure does not occur, insulation is easy, and maintenance is not required. Is progressing.

回転軸の外周固定側に1次側の変圧器を取り付ける方式において、1次側コアが回転軸と2次側コアおよび2次側コイルを全周で被う構造になっている場合には装置が大きくなるという課題があった。特に回転軸の直径が大きくなるとそれに応じて2次側コアの直径も増大し、取りも直さず1次側コアの外径も大きくなり、装置の大型化、製作費の増大の要因になっていた。   When the primary side transformer is attached to the outer peripheral fixed side of the rotating shaft, the primary side core is configured to cover the rotating shaft, the secondary side core, and the secondary side coil all around. There was a problem of increasing. In particular, when the diameter of the rotating shaft is increased, the diameter of the secondary core is increased accordingly, and the outer diameter of the primary core is also increased, which is a factor in increasing the size of the device and increasing the manufacturing cost. It was.

これに対して、略コの字型の1次側コアを用いてこれに1次側コイルを巻き、回転する側に設けられた2次側コイルをこの略コの字の内部に食い込む形の構造にて、装置の小型化、製作費の低減を図るものが公知として知られている。(例えば、特許文献1参照)   On the other hand, a primary side coil is wound around a substantially U-shaped primary core, and a secondary coil provided on the rotating side is bitten into the inside of the approximately U-shape. A device that has a structure that reduces the size of the device and reduces manufacturing costs is known. (For example, see Patent Document 1)

さらに、略Cの字型の1次側コアを用いてこれに複数の箇所でコイルを巻き、回転する側に設けられた2次側コイルを特許文献1と同じようにこの略Cの字の内部に食い込む形の構造も公知として知られている。これは2次側コイルが食い込む位置の最適化により給電効率向上を図ったものである。(例えば、特許文献2参照)   In addition, a substantially C-shaped primary core is used to wind a coil at a plurality of locations, and the secondary coil provided on the rotating side has a substantially C-shaped core as in Patent Document 1. Structures that bite into the interior are also known. This is to improve the power supply efficiency by optimizing the position where the secondary coil bites. (For example, see Patent Document 2)

特開2000−58355号公報JP 2000-58355 A 特開2011−243816号公報JP 2011-243816 A 実用新案登録第3175976号公報Utility Model Registration No. 3175976

しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載の技術では、1次側コアが2次側コイルを挟み込む形で構成されており、回転半径方向において1次側コアが存在する部分が大きくなり、装置の小型化に対して充分とは言えない。
これと同時に回転軸方向においても1次側コアを設置するスペースと、2次側コイルを巻くプレートを配置するスペースが必要であり、装置の大型化を招いていた。
However, in the techniques described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, the primary side core is configured to sandwich the secondary side coil, and the portion where the primary side core exists in the rotational radius direction becomes large, and the device It cannot be said that it is sufficient for downsizing.
At the same time, a space for installing the primary side core and a space for arranging a plate for winding the secondary side coil are also required in the direction of the rotation axis, which leads to an increase in the size of the apparatus.

さらに、2次側コイルを1次側コアの開口部へ挿入することになり、組み立て方法が非常に限定される。すなわち、2次側コイルを回転軸側に設置した後に筐体に組み込み、1次側コアをその開口部が2次側コイルを挟んだ状態にて軸方向へ移動させ、所定の位置にて筐体に位置決め固定をすることになる。ゆえに1次側コアのいわゆる落とし込み組み立て、ロボット等による自動組み立ては著しく困難である。   Further, the secondary coil is inserted into the opening of the primary core, and the assembling method is very limited. That is, after the secondary coil is installed on the rotating shaft side, it is assembled into the housing, the primary core is moved in the axial direction with the opening sandwiching the secondary coil, and the housing is placed at a predetermined position. Positioning and fixing to the body. Therefore, so-called drop assembly of the primary core and automatic assembly by a robot or the like are extremely difficult.

特に、特許文献1および特許文献2に記載の実施例では、2次側コイルは塩化ビニルのプレートに巻かれていることから、このプレートの加工精度を高めることは難しくまた歪みも生じやすい。よって1次側コアと2次側コイルとの位置決め精度を確保するのは困難であると言える。 In particular, in the embodiments described in Patent Document 1 and Patent Document 2, since the secondary coil is wound around a vinyl chloride plate, it is difficult to increase the processing accuracy of this plate and distortion is likely to occur. Therefore, it can be said that it is difficult to ensure the positioning accuracy between the primary core and the secondary coil.

また特許文献3においては、2次側コアが中空の円筒形フェライトコアを使用していたため、回転軸が大きいものでは、2次側コアのサイズも大きくなり、それに伴って肉厚も重量も大きくなってしまい高価になっているという難点があった。特に大きなサイズのフェライトコアは、外形寸法精度に難点があり、回転軸に対して嵌合をもって組み立てるにはフェライトコアへの追加工が必要となってしまっていた。   Further, in Patent Document 3, since the secondary core uses a hollow cylindrical ferrite core, the size of the secondary core increases with a large rotational axis, and the thickness and weight increase accordingly. The problem was that it became expensive. In particular, a large size ferrite core has a difficulty in dimensional accuracy, and additional work on the ferrite core is required to assemble with a fitting to the rotating shaft.

一方、2次側コイルから引き出される配線においては、2次側コア表面上を横切るように通すと、1次側コアと2次側コアの間隔を小さくすることが難しくなり、コア間に発生する磁束が低下する。そこで2次側コア上に配線のための溝を彫ってそこに配線を埋め込むというのも行われてきた。これによりコア間の距離は縮められるが、溝加工による2次側コアのコストアップと、溝から配線がはみ出さないように接着するなどの工夫が必要となる。   On the other hand, in the wiring drawn out from the secondary side coil, if it passes through the surface of the secondary side core, it becomes difficult to reduce the distance between the primary side core and the secondary side core, which occurs between the cores. Magnetic flux decreases. In view of this, it has been practiced to carve a groove for wiring on the secondary core and embed the wiring there. As a result, the distance between the cores can be shortened, but it is necessary to devise measures such as increasing the cost of the secondary side core by groove processing and bonding so that the wiring does not protrude from the groove.

そこで、この中空の円筒形フェライトに穴を開けて配線を通して引き出すことも考えられる。この場合には、2次側コアに穴加工が必要であるためコストアップとなるとともに、コイルを巻いた後にこの穴へ配線を挿入する必要があるため組み立ても非常に難しいという問題があった。   Therefore, it is conceivable to make a hole in this hollow cylindrical ferrite and pull it out through the wiring. In this case, since the secondary side core needs to be drilled, the cost is increased, and it is necessary to insert the wiring into the hole after winding the coil, so that the assembly is very difficult.

本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、装置の小型化が可能な構成でありながら、組み立てが容易で、しかも低コストで回転体に置かれた回路に電力を供給する回転型非接触給電変圧器を提供することを課題としている。   The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and is a circuit that is easy to assemble and is placed on a rotating body at a low cost, while being capable of downsizing the apparatus. An object of the present invention is to provide a rotary contactless power supply transformer that supplies electric power.

本発明は、
両側に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる1次側コアと、
1次側コアの突部間に巻回した1次側コイルと、
回転可能に支持された回転軸と同軸円筒形にて設けられている2次側コアと、
2次側コアの外周上に、1次側コアの突部間に挟まれるように配置され、1次側コイルに対向して1次側コイルと略同幅にて回転軸方向に巻回されている2次側コイルとを備えている回転型非接触給電変圧器において、
前記1次側コアの前記突部が前記2次側コアに対向する面は、前記2次側コアの外周表面に沿って窪む多面形状を成し、
2次側コアが、少なくとも1次側コアの回転軸の軸方向長より大きい幅の短冊シート状の磁性材で形成され、繋ぎ目を有して回転軸に巻回固着されていることを特徴としている。
The present invention
A primary core made of a U-shaped magnetic body having protrusions on both sides;
A primary coil wound between the protrusions of the primary core;
A secondary core provided in a coaxial cylindrical shape with a rotation shaft rotatably supported;
It is arranged on the outer periphery of the secondary side core so as to be sandwiched between the protrusions of the primary side core, and is wound in the direction of the rotation axis with the same width as the primary side coil so as to face the primary side coil. In the rotary contactless power supply transformer comprising the secondary side coil,
The surface of the primary core facing the secondary core has a polyhedral shape that is recessed along the outer peripheral surface of the secondary core,
The secondary core is formed of a strip-like magnetic material having a width larger than at least the axial length of the rotation axis of the primary core, and is wound and fixed to the rotation shaft with a joint. It is said.

また、2次側コアが、焼結体フェライトを樹脂フィルムにて積層したものであり、
前記2次側コイルから引き出される電線が、前記2次側コアの前記繋ぎ目を通り、前記回転軸の軸方向にて前記回転軸に設けられた少なくとも前記電線の断面寸法より大きな形状の溝に沿って、前記2次側コアと前記回転軸との間にて配線されることが望ましい。
The secondary side core state, and are formed by laminating the sintered ferrite with a resin film,
An electric wire drawn from the secondary coil passes through the joint of the secondary core, and is in a groove having a shape larger than at least the cross-sectional dimension of the electric wire provided on the rotary shaft in the axial direction of the rotary shaft. along, Rukoto wired in between the rotary shaft and the secondary core is desirable.

さらに、前記繋ぎ目は、前記1次側コアの前記突部間において前記2次側コイルの前記回転軸への巻き付け方向に延びて前記溝と交差する部分を有することが望ましい。 Furthermore, it is preferable that the joint has a portion that extends in a winding direction of the secondary coil around the rotating shaft between the protrusions of the primary core and intersects the groove .

本発明の実施形態に係る回転型非接触給電変圧器を有するトルクセンサの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the torque sensor which has a rotary non-contact electric power feeding transformer concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る回転型非接触給電変圧器を有するトルクセンサの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the torque sensor which has a rotary type non-contact electric power feeding transformer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転型非接触給電変圧器を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotary type non-contact electric power feeding transformer which concerns on embodiment of this invention. 発明の実施形態に係る回転型非接触給電変圧器を示す側面図である。It is a side view which shows the rotary non-contact electric power feeding transformer which concerns on embodiment of invention. 本発明の実施形態に係る回転型非接触給電変圧器を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotary type non-contact electric power feeding transformer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転型非接触給電変圧器の一部を省いて表した斜視図である。It is the perspective view which abbreviate | omitted and represented the rotary type non-contact electric power feeding transformer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転型非接触給電変圧器の実施例の展開図である。It is an expanded view of the Example of the rotary non-contact electric power feeding transformer which concerns on embodiment of this invention.

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る回転型非接触給電変圧器について説明する。   Hereinafter, a rotary contactless power transfer transformer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明の一実施形態に係る回転型非接触給電変圧器を有するトルクセンサの分解斜視図である。また図2は、このトルクセンサの電気回路のブロック構成図である。 FIG. 1 is an exploded perspective view of a torque sensor having a rotary contactless power supply transformer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of the electric circuit of the torque sensor.

図1、図2に示すように、トルクセンサ42には、筐体9に対向して取り付けられる側壁8に転がり軸受4を介して回転可能に支持されていて、起歪体と動力伝達軸を兼ねる回転軸1が設けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the torque sensor 42 is rotatably supported by a side wall 8 attached to the housing 9 via a rolling bearing 4, and a strain generating body and a power transmission shaft are provided. A rotating shaft 1 is also provided.

この回転軸1には起歪体の機能を有する起歪部18があり、この起歪部は回転軸の軸方向には強度を有して変形せず、ねじれ方向には撓むようになっており、ここに歪みゲージ2が接着され、回転軸1に加わったトルクの計測を行う。 The rotating shaft 1 has a strain generating portion 18 having a function of a strain generating body. The strain generating portion has strength in the axial direction of the rotating shaft and does not deform, but bends in the torsional direction. Here, the strain gauge 2 is bonded, and the torque applied to the rotating shaft 1 is measured.

回転軸1には回転側基板3が固定ナット11で挟み込まれるように固定され、回転側基板3上には検出回路30(図2参照)が設けられている。この検出回路30は、歪みゲージ2に結線されてこれとともにホイートストンブリッジ回路を形成する抵抗と、前記歪みゲージ2の抵抗値変化を電圧信号に増幅変換する増幅回路と、ホイートストンブリッジ回路から出力されるアナログ出力をデジタル信号に変換しIrDAなどの赤外線通信で送信させるための変調回路とからなる。変調された信号はLED31によって発光送信がなされる。 The rotating side substrate 3 is fixed to the rotating shaft 1 so as to be sandwiched between fixing nuts 11, and a detection circuit 30 (see FIG. 2) is provided on the rotating side substrate 3. The detection circuit 30 is connected to the strain gauge 2 to form a Wheatstone bridge circuit together with the resistance, an amplification circuit for amplifying and converting a resistance value change of the strain gauge 2 into a voltage signal, and output from the Wheatstone bridge circuit. It comprises a modulation circuit for converting an analog output into a digital signal and transmitting it by infrared communication such as IrDA. The modulated signal is emitted and transmitted by the LED 31.

一方、筐体9には固定側基板7が固定され、固定側基板7上には、出力回路41が設けられている。この出力回路41は、検出回路30からの検出信号を受信して増幅する増幅回路と、増幅した検出信号をアナログ信号に変換する復調回路とを有し、アナログ変換した電圧信号を、固定側基板7と電線等によって接続された外部コネクタ12にて、外部に出力するものである。 On the other hand, the stationary substrate 7 is fixed to the housing 9, and an output circuit 41 is provided on the stationary substrate 7. The output circuit 41 includes an amplification circuit that receives and amplifies the detection signal from the detection circuit 30, and a demodulation circuit that converts the amplified detection signal into an analog signal. 7 and the external connector 12 connected by an electric wire or the like.

さらに、固定側基板7上には、出力回路30に電力を供給するスイッチング回路34が設けられ、外部の直流電源33から、外部接続用コネクタ12を介して電力が供給される。スイッチング回路34では直流電源を交流電源に変換するのが一般的であるが、フライバック式コンバータ等の電源を用いる場合もある。 Further, a switching circuit 34 that supplies power to the output circuit 30 is provided on the fixed-side substrate 7, and power is supplied from an external DC power supply 33 through the external connection connector 12. The switching circuit 34 generally converts a DC power source into an AC power source, but a power source such as a flyback converter may be used.

固定側基板7には、両端に突部を設けた断面コの字型のフェライトの1次側コア16が、1次側コアホルダ14を介して取り付けられている。そしてこの1次側コア16の両突部間には銅線を巻回してなる1次側コイル6が設けられている。この1次側コイル6には、スイッチング回路34から電力が供給される。なお、筐体9における固定側基板7に対応する開口部分は蓋体10で閉塞されている。 A primary side core 16 of U-shaped ferrite having protrusions at both ends is attached to the fixed side substrate 7 via a primary side core holder 14. A primary coil 6 formed by winding a copper wire is provided between the projecting portions of the primary core 16. Electric power is supplied from the switching circuit 34 to the primary coil 6. Note that the opening portion of the housing 9 corresponding to the fixed substrate 7 is closed with a lid 10.

一方、回転軸1には、1次側コイル6および1次側コア16と所定間隔をおいて対向するように、回転変圧器の2次側が構成されている。2次側コア15は回転軸1に巻きつけられて設けられており、この2次側コア15の外周に銅線を巻回してなる2次側コイル5が設けられている。なおこの1次側コア16および2次側コア15の関係についての詳細は後述する。   On the other hand, the secondary side of the rotary transformer is configured on the rotary shaft 1 so as to face the primary side coil 6 and the primary side core 16 at a predetermined interval. The secondary side core 15 is provided by being wound around the rotary shaft 1, and the secondary side coil 5 formed by winding a copper wire around the outer periphery of the secondary side core 15 is provided. The details of the relationship between the primary side core 16 and the secondary side core 15 will be described later.

本実施形態は以上のように構成したので、外部の直流電源33を経て、スイッチング回路34にて交流に変換された電流を1次側コイル6に通電すると、交流磁界が発生し、この交流磁界が回転軸側の2次側コア15に透過することで、2次側コイル5に電流が誘起される。   Since the present embodiment is configured as described above, when an electric current converted into an alternating current by the switching circuit 34 is supplied to the primary side coil 6 via the external DC power supply 33, an AC magnetic field is generated, and this AC magnetic field is generated. Is transmitted through the secondary core 15 on the rotating shaft side, so that a current is induced in the secondary coil 5.

誘起された電流は回転側基板3内に設けられた整流化回路35および安定化回路36を経て歪みゲージ2および検出回路30に供給される。
以上の仕組みをもって、検出回路30に非接触で給電がなされる。また、出力回路41にも直流電源33から電力が供給される。
The induced current is supplied to the strain gauge 2 and the detection circuit 30 through the rectification circuit 35 and the stabilization circuit 36 provided in the rotation side substrate 3.
With the above mechanism, power is supplied to the detection circuit 30 in a non-contact manner. Further, power is also supplied to the output circuit 41 from the DC power supply 33.

実際のトルクの測定は、回転軸1にトルクが加わると、回転軸1の起歪部18が前記トルクの大きさに応じて歪み、この歪みの大きさは、歪みゲージ2の抵抗値の変化の大きさとして検出回路30により検出され、出力回路41に赤外線通信される。すなわち、前記抵抗値の変化で生じたアナログ信号をA/D変換でデジタル化および変調されてLED31から発光送信される。受光素子32はこれを受信し、出力回路41へ送る。   In actual torque measurement, when torque is applied to the rotating shaft 1, the strain generating portion 18 of the rotating shaft 1 is distorted in accordance with the magnitude of the torque, and the magnitude of the distortion is a change in the resistance value of the strain gauge 2. Is detected by the detection circuit 30 and communicated with the output circuit 41 by infrared rays. That is, the analog signal generated by the change in the resistance value is digitized and modulated by A / D conversion, and light is transmitted from the LED 31. The light receiving element 32 receives this and sends it to the output circuit 41.

出力回路41は、受信した信号を増幅して、D/A変換器すなわち復調回路40でアナログ信号に変換し、検出したトルクに対応する電圧信号として出力する。そして、この出力された電圧信号は、公知の手段によって表示器等に表示される。 The output circuit 41 amplifies the received signal, converts it into an analog signal by a D / A converter, that is, a demodulation circuit 40, and outputs it as a voltage signal corresponding to the detected torque. The output voltage signal is displayed on a display or the like by known means.

次いで、図3および図4を参照して、本発明の回転型非接触給電変圧器の実施例について説明する。図3は、本発明の回転型非接触給電変圧器の主要部分を示した斜視図であり、図4は回転軸1の軸方向での回転型非接触給電変圧器の主要部分の位置関係を示した側面図である。   Next, with reference to FIGS. 3 and 4, an embodiment of the rotary contactless power supply transformer of the present invention will be described. FIG. 3 is a perspective view showing the main part of the rotary contactless power supply transformer of the present invention, and FIG. 4 shows the positional relationship of the main part of the rotary contactless power supply transformer in the axial direction of the rotary shaft 1. It is the side view shown.

1次側コア16は両端に突部を設けた断面コの字型の形状をしている。本実施例においてこの材質は低損失フェライト材を用いている。1次側コア16は1次側コアホルダ14を介して固定側基板7に固定されている。1次側コアホルダ14は樹脂等で出来ており、1次側コア16を囲い込むように保持している。 The primary core 16 has a U-shaped cross section with protrusions at both ends. In this embodiment, this material is a low-loss ferrite material. The primary core 16 is fixed to the fixed substrate 7 via the primary core holder 14. The primary side core holder 14 is made of resin or the like and holds the primary side core 16 so as to surround it.

1次側コイル6は、1次側コア16の両突部間に所定回数巻かれており、1次側コイル6の末端は固定側基板7のスイッチング回路34に接続されている。 The primary side coil 6 is wound a predetermined number of times between both protrusions of the primary side core 16, and the end of the primary side coil 6 is connected to the switching circuit 34 of the fixed side substrate 7.

一方、1次側コア16および1次側コイル6と対をなす2次側の非接触給電変圧器17の構成部材すなわち2次側コア15と2次側コイル5は、回転軸1に巻き付くように設けられている。 On the other hand, the constituent member of the non-contact power supply transformer 17 on the secondary side that forms a pair with the primary side core 16 and the primary side coil 6, that is, the secondary side core 15 and the secondary side coil 5 are wound around the rotary shaft 1. It is provided as follows.

2次側コア15は、1次側コア16の両突部の幅より回転軸方向において若干大きく形成されており、フェライトの短冊状のシートである。このシートは、薄く、柔軟性を有し、焼結フェライトをシート化したものを使用している。すなわちこのフェライトは粘着層を介してポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムにてラミネートされ、さらに部品等に貼付けられるように粘着層を片側に設け剥離可能紙にてこれを覆っている。本実施例では、総厚みが約0.15mmのラミネートしたシートを使用していて、曲面へも容易に貼り付けることが可能である。   The secondary core 15 is formed to be slightly larger in the rotation axis direction than the width of both protrusions of the primary core 16 and is a strip-shaped sheet of ferrite. This sheet is thin and flexible, and a sintered ferrite sheet is used. That is, this ferrite is laminated with a polyethylene terephthalate (PET) film through an adhesive layer, and further, an adhesive layer is provided on one side so as to be attached to a component or the like and covered with a peelable paper. In this embodiment, a laminated sheet having a total thickness of about 0.15 mm is used and can be easily attached to a curved surface.

よって、中空の円筒形のフェライトコアを用いない構成のため、フェライトコア製作のための専用の金型が不要であると同時に、フェライト使用量も少なく、コスト面で極めて有利である。
特に、トルクセンサのように測定するトルクの大きさにより回転軸直径の異なるラインナップが多い製品では、中空の円筒形のフェライトコアではそれぞれに見合ったものを組み込まねばならない。この薄手シートを用いると、カッターナイフなどで容易に外形切断が可能であり、各ラインナップに柔軟に対応できるという点で優れている。
Therefore, since the hollow cylindrical ferrite core is not used, a dedicated die for manufacturing the ferrite core is not required, and the amount of ferrite used is small, which is extremely advantageous in terms of cost.
In particular, in a product with many lineups with different diameters of rotating shafts depending on the magnitude of torque to be measured, such as a torque sensor, a hollow cylindrical ferrite core must be incorporated in accordance with each. When this thin sheet is used, the outer shape can be easily cut with a cutter knife or the like, and it is excellent in that it can flexibly correspond to each lineup.

2次側コア15は、1次側コア16の突部との間隔を一定に保つように接着剤もしくは樹脂フィルムに積層された粘着層により回転軸1に固着されているとともに、2次側コア押さえ13にて両側を固定して浮きを防止する構造を有している。 The secondary side core 15 is fixed to the rotating shaft 1 by an adhesive layer laminated on an adhesive or a resin film so as to keep a constant distance from the protrusion of the primary side core 16, and the secondary side core 15 It has a structure in which both sides are fixed by the presser 13 to prevent floating.

非接触給電においては1次側コア16と2次側コア15の距離や対向面の位置ずれが磁束を大幅に減少させるため、回転軸1の回転時に1次側コア16と2次側コア15の間隔ができるだけ狭くかつ常に一定となることが望ましい。従って、1次側コア16の第1の突部45aおよび第2の突部45bが2次側コア15に対向する面は、回転軸1の軸を中心とした、2次側コア15の表面から所定の間隔を有した円筒形の面となっている。 In the non-contact power feeding, the distance between the primary side core 16 and the secondary side core 15 and the displacement of the opposing surface greatly reduce the magnetic flux, so that the primary side core 16 and the secondary side core 15 are rotated when the rotary shaft 1 is rotated. It is desirable that the interval is as narrow as possible and always constant. Therefore, the surface where the first protrusion 45a and the second protrusion 45b of the primary core 16 are opposed to the secondary core 15 is the surface of the secondary core 15 with the axis of the rotating shaft 1 as the center. To form a cylindrical surface having a predetermined interval.

図5は、1次側コア16の両突部の先端部の変形例を示した回転型非接触給電変圧器の主要部分の斜視図である。1次側コア16の第1の突部45aおよび第2の突部45bの2次側コア15に対向する面を、複数面にて構成し、おおよそ2次側コア15と同じ距離に保たれるようにすることも可能である。すなわちまた回転軸1の直径が大きくなるにつれて、2次側コア15が平面に近くなっていくため、回転軸1の軸を中心とした多角形で切断された面であれば距離はある程度一定に保たれるからである。この場合、磁束の減少は若干あるものの、円筒面と比較して低コストで実現できるため、トルクセンサの回転軸の大きさ違いのラインナップにおける部品の共通化という観点や、必要とする給電性能の仕様により適宜選択が可能である。 FIG. 5 is a perspective view of a main part of the rotary contactless power supply transformer, showing a modification of the tip of both protrusions of the primary core 16. A surface facing the secondary core 15 of the first protrusion 45a and the second protrusion 45b of the primary core 16 is configured by a plurality of surfaces, and is maintained at approximately the same distance as the secondary core 15. It is also possible to make it. That is, as the diameter of the rotary shaft 1 increases, the secondary core 15 becomes closer to a flat surface. Therefore, if the surface is cut by a polygon centered on the axis of the rotary shaft 1, the distance is fixed to some extent. Because it is kept. In this case, although there is a slight decrease in the magnetic flux, it can be realized at a lower cost compared to the cylindrical surface. It can be selected as appropriate according to the specifications.

2次側コイル5は、2次側コア15上に巻回されており、その巻幅は1次側コイル6と同等の幅となっており、1次側コア16の第1の突部45aおよび第2の突部45bの間に位置するように設けられる。 The secondary coil 5 is wound on the secondary core 15, and the winding width is the same as that of the primary coil 6, and the first protrusion 45 a of the primary core 16. And it is provided so that it may be located between the 2nd protrusion 45b.

ところで、2次側コア15は、前述のように短冊状のシートであるため、回転軸1に巻回固着されているが、回転軸1の全周に巻きつけるため、繋ぎ目が必然的に発生する。この繋ぎ目は極力隙間無く設けるのが望ましい。 By the way, since the secondary side core 15 is a strip-like sheet as described above, the secondary side core 15 is wound and fixed to the rotary shaft 1. However, since the secondary side core 15 is wound around the entire circumference of the rotary shaft 1, a joint is necessarily formed. Occur. It is desirable to provide this joint with as little gap as possible.

本発明の実施例では薄手の0.15mmの厚みの短冊状のシートを用いており、前述のように剥離紙を剥がして粘着層にて貼付することができるため、隙間が極少にて回転軸1へ貼付けが可能である。 In the embodiment of the present invention, a thin strip-shaped sheet having a thickness of 0.15 mm is used, and as described above, the release paper can be peeled off and stuck on the adhesive layer, so that the rotation shaft has a minimum gap. 1 can be pasted.

図6は図3にて示す本実施例の回転型非接触給電装置の、幾つかの部材を省略して表現した斜視図である。また2次側コア15は説明を容易にするため、半透明で表現している。
図7は図3にて示す本実施例の回転型非接触給電装置の、回転軸1の回転方向Aに沿って、1次側コア16と2次側コア15および2次側コイル5を展開した展開図である。
以下、図6と図7を参照して2次側コア15と2次側コイル5について説明する。
この実施例では、2次側コア15の回転軸1への巻き付け方向に対して垂直すなわち図7に示すx方向の複数の繋ぎ目43aと繋ぎ目43bを設けてある。
FIG. 6 is a perspective view of the rotary contactless power feeding device of the present embodiment shown in FIG. 3 with some members omitted. Further, the secondary core 15 is expressed translucently for easy explanation.
7 expands the primary side core 16, the secondary side core 15, and the secondary side coil 5 along the rotational direction A of the rotary shaft 1 of the rotary contactless power feeding device of the present embodiment shown in FIG. FIG.
Hereinafter, the secondary core 15 and the secondary coil 5 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
In this embodiment, a plurality of joints 43a and joints 43b are provided in the direction perpendicular to the winding direction of the secondary core 15 around the rotary shaft 1, that is, in the x direction shown in FIG.

この短冊状のシートを使用したことは、2次側コイル5の配線を容易にする。 The use of this strip-shaped sheet facilitates the wiring of the secondary coil 5.

前述のように、2次側コイル5からの配線を2次側コア15表面上に設置すると、電線の厚み分だけ1次側コア16の両突部(第1の突部45aまたは第2の突部45b)と2次側コア15の隙間が増えてしまい、コア間に発生する磁束が低下し、所望した給電性能を得るのが難しくなる。   As described above, when the wiring from the secondary side coil 5 is installed on the surface of the secondary side core 15, both protrusions (the first protrusion 45a or the second protrusion 45a) of the primary side core 16 by the thickness of the electric wire. The gap between the protrusion 45b) and the secondary core 15 increases, the magnetic flux generated between the cores decreases, and it becomes difficult to obtain the desired power supply performance.

これに対し本実施例では、図7に示す展開方向yの繋ぎ目43cの部分にて2次側コイル5の引出線5aを2次側コア15の下面と回転軸1の間に潜り込ませて、回転側基板3へと配線している。この引出線5aが接する回転軸1の経路には引出線分の断面寸法以上の幅と深さの溝44が設けられて、配線を容易にしている。 On the other hand, in this embodiment, the lead wire 5a of the secondary coil 5 is inserted between the lower surface of the secondary core 15 and the rotary shaft 1 at the joint 43c in the unfolding direction y shown in FIG. Wiring to the rotation side substrate 3 is performed. A groove 44 having a width and a depth greater than the cross-sectional dimension of the leader line is provided in the path of the rotating shaft 1 with which the leader 5a contacts, thereby facilitating wiring.

繋ぎ目43cの部分は、隙間が生じると磁束の分断が生じ、給電性能が低下する。実際2次側コイル5の引出線5aを通す必要があるので隙間はわずかながら生じる。従ってこの繋ぎ目43cの展開方向y方向の長さBは極力短くするとともに、繋ぎ目43c部分はx方向に若干の重ね合わせ代を設けることで、給電性能を確保しつつ、容易に組立作業を行うことができる。 If a gap is generated in the joint 43c, the magnetic flux is divided, and the power feeding performance is degraded. Actually, since it is necessary to pass the lead wire 5a of the secondary coil 5, a slight gap is generated. Accordingly, the length B in the deployment direction y direction of the joint 43c is shortened as much as possible, and the joint 43c is provided with a slight overlap allowance in the x direction so that the assembly work can be easily performed while ensuring the power feeding performance. It can be carried out.

実際の組み立てにおいては、回転側基板3を回転軸1に挿入し、固定ナット11にて固定する。次いで2次側コア押さえ13aの一方を予め回転軸に通しておき固定ナット11付近に待機させる。2次側コア15の溝44を覆う部分付近のみ剥離紙を残しておいて、2次側コア15を回転軸に巻きつけ貼る。その時2次側コア15の溝44付近は若干浮いた状態になる。その後2次側コイル5を所定の回数巻きつけ、その引出線5aを浮いている2次側コア15をめくり上げ、繋ぎ目43cを通して、溝44へ導く。その後に剥離紙を除去して2次側コア15の残りの部分を回転軸1へ接着すれば良い。2次側コア15は薄手のシートであり柔軟に変形するためこの作業は容易に行うことができる。 In actual assembly, the rotation-side substrate 3 is inserted into the rotation shaft 1 and fixed with the fixing nut 11. Next, one side of the secondary side core presser 13a is passed through the rotary shaft in advance, and is made to stand by in the vicinity of the fixing nut 11. The secondary core 15 is wrapped around a rotating shaft and pasted, leaving the release paper only in the vicinity of the portion covering the groove 44 of the secondary core 15. At that time, the vicinity of the groove 44 of the secondary core 15 is slightly floated. Thereafter, the secondary coil 5 is wound a predetermined number of times, and the secondary core 15 floating on the lead wire 5a is turned up and guided to the groove 44 through the joint 43c. Thereafter, the release paper is removed, and the remaining part of the secondary core 15 may be bonded to the rotary shaft 1. Since the secondary core 15 is a thin sheet and deforms flexibly, this operation can be easily performed.

その後、待機しておいた2次側コア押さえ13aを2次側コア15にはめ込むとともに、もう一方の2次側コア押さえ13bをはめ込み、2次側コア15は確実に回転軸1から浮きを生じること無く固着される。   Thereafter, the secondary side core presser 13a that has been waiting is fitted into the secondary side core 15, and the other secondary side core presser 13b is fitted, and the secondary side core 15 is surely lifted off the rotary shaft 1. It is fixed without any problems.

ゆえに、2次側コイル5の引出線5aはこの溝44に沿って、2次側コア15および2次側コア押さえ13の下を通って配線がなされ、回転側基板3に電気的接続がなされる。よって回転側基板3上にある検出回路30へ非接触給電方式で電源の供給がなされる。 Therefore, the lead wire 5a of the secondary side coil 5 is wired along the groove 44 under the secondary side core 15 and the secondary side core retainer 13, and is electrically connected to the rotating side substrate 3. The Therefore, power is supplied to the detection circuit 30 on the rotation side substrate 3 by a non-contact power feeding method.

本実施例では、2次側コア15には、回転軸1への巻きつけ方向に対して垂直すなわちx方向の複数の線分の繋ぎ目を設けたが、巻きつけ方向に対して垂直である限定や、直線の線分の繋ぎ目である限定は必要なく、曲線等によっても実現可能なのは言うまでもない。 In the present embodiment, the secondary core 15 is provided with joints of a plurality of line segments perpendicular to the winding direction around the rotating shaft 1, that is, in the x direction, but is perpendicular to the winding direction. Needless to say, there is no limitation or limitation which is a connection between straight line segments, and it can be realized by a curve or the like.

なお、2次側コイル5の引出線5aが2次側コア15の繋ぎ目を経由して下面に潜って配線され、繋ぎ目のy方向成分が出来るだけ小さいように設けることが望ましい。2次側コア15の繋ぎ目のy方向成分が少ないことにより磁束の強度の確保が可能となるからである。 It is desirable that the lead wire 5a of the secondary coil 5 is wired under the lower surface via the joint of the secondary core 15 so that the y-direction component of the joint is as small as possible. This is because the strength of the magnetic flux can be secured by reducing the y-direction component of the joint of the secondary core 15.

以上、本発明を実施の形態を基に説明した。本実施例の形態は例示であり、各構成要素に色々な変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described based on the embodiments. It should be understood by those skilled in the art that the form of the present embodiment is an exemplification, and various modifications can be made to each component, and such modifications are also within the scope of the present invention.

以上のように、本発明に係る回転型非接触給電変圧器は、回転する2次側コアは繋ぎ目を有する短冊シートを回転軸に巻回して形成することで、1次側コアとの磁束が安定し、かつ2次側コイルの配線を容易にした回転型非接触給電変圧器を提供できる。   As described above, in the rotary contactless power supply transformer according to the present invention, the rotating secondary side core is formed by winding a strip sheet having a joint around the rotating shaft to form a magnetic flux with the primary side core. It is possible to provide a rotary non-contact power supply transformer that is stable and that facilitates the wiring of the secondary coil.

1 回転軸
2 歪みゲージ
3 回転側基板
4 軸受け
5 2次側コイル
5a 引出線
6 1次側コイル
7 固定側基板
8 側壁
9 筐体
10 蓋体
11 固定ナット
12 外部接続用コネクタ
13a 13b 2次側コア押さえ
14 1次側コアホルダ
15 2次側コア
16 1次側コア
17 非接触給電変圧器
18 起歪部
30 検出回路
31 LED
32 受光素子
33 直流電源
34 スイッチング回路
35 整流化回路
36 安定化回路
37 増幅回路
38 変調回路
39 増幅回路
40 復調回路
41 出力回路
42 トルクセンサ
43a 第1の繋ぎ目
43b 第2の繋ぎ目
43c 第3の繋ぎ目
44 溝
45a 第1の突部
45b 第2の突部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2 Strain gauge 3 Rotation side board | substrate 4 Bearing 5 Secondary side coil 5a Leader 6 Primary side coil 7 Fixed side board | substrate 8 Side wall 9 Housing | casing 10 Lid body 11 Fixing nut 12 External connection connector 13a 13b Secondary side Core retainer 14 Primary side core holder 15 Secondary side core 16 Primary side core 17 Non-contact power supply transformer 18 Strain generating portion 30 Detection circuit 31 LED
32 Photodetector 33 DC power supply 34 Switching circuit 35 Rectifying circuit 36 Stabilizing circuit 37 Amplifying circuit 38 Modulating circuit 39 Amplifying circuit 40 Demodulating circuit 41 Output circuit 42 Torque sensor 43a First joint 43b Second joint 43c Third Seam 44 groove 45a first protrusion 45b second protrusion

Claims (3)

両側に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる1次側コアと、
前記1次側コアの前記突部間に巻回した1次側コイルと、
回転可能に支持された回転軸と同軸円筒形にて設けられている2次側コアと、
前記2次側コアの外周上に、前記1次側コアの前記突部間に挟まれるように配置され、前記1次側コイルに対向して前記1次側コイルと略同幅にて回転軸方向に巻回されている2次側コイルと、
を備えている回転型非接触給電変圧器において、
前記1次側コアの前記突部が前記2次側コアに対向する面は、前記2次側コアの外周表面に沿って窪む多面形状を成し、
前記2次側コアが、少なくとも前記1次側コアの前記回転軸の軸方向長より大きい幅の短冊シート状の磁性材で形成され、繋ぎ目を有して前記回転軸に巻回固着されている、
ことを特徴とした回転型非接触給電変圧器。
A primary core made of a U-shaped magnetic body having protrusions on both sides;
A primary coil wound between the protrusions of the primary core;
A secondary core provided in a coaxial cylindrical shape with a rotation shaft rotatably supported;
On the outer periphery of the secondary side core, disposed so as to be sandwiched between the protrusions of the primary side core, facing the primary side coil and having a rotational axis substantially the same width as the primary side coil A secondary coil wound in a direction;
In a rotary contactless power supply transformer comprising:
The surface of the primary core facing the secondary core has a polyhedral shape that is recessed along the outer peripheral surface of the secondary core,
The secondary core is formed of a strip-like magnetic material having a width larger than at least the axial length of the rotary shaft of the primary core, and is wound and fixed to the rotary shaft with a joint. Yes,
Rotating contactless power transformer characterized by that.
前記2次側コアが、焼結体フェライトを樹脂フィルムにて積層したものであり、
前記2次側コイルから引き出される電線が、前記2次側コアの前記繋ぎ目を通り、前記回転軸の軸方向にて前記回転軸に設けられた少なくとも前記電線の断面寸法より大きな形状の溝に沿って、前記2次側コアと前記回転軸との間にて配線される
ることを特徴とした請求項1に記載の回転型非接触給電変圧器。
The secondary core is state, and are formed by laminating the sintered ferrite with a resin film,
An electric wire drawn from the secondary coil passes through the joint of the secondary core, and is in a groove having a shape larger than at least the cross-sectional dimension of the electric wire provided on the rotary shaft in the axial direction of the rotary shaft. The rotary non-contact power supply transformer according to claim 1, wherein the rotary non-contact power supply transformer is wired between the secondary core and the rotating shaft along the axis .
前記繋ぎ目は、前記1次側コアの前記突部間において前記2次側コイルの前記回転軸への巻き付け方向に延びて前記溝と交差する部分を有する
ことを特徴とした請求項に記載の回転型非接触給電変圧器。
The joint includes a portion that extends in a winding direction of the secondary coil around the rotating shaft between the protrusions of the primary core and intersects the groove. Item 3. The rotary contactless power supply transformer according to Item 2 .
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