無線供電裝置及具備該裝置的直驅型系統的製作方法

2023-10-27 11:18:55 2

無線供電裝置及具備該裝置的直驅型系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了無線供電裝置及具備該裝置的直驅型系統。該直驅型系統具備：導軌部、被上述導軌部引導而移動的可動部、及驅動上述可動部的電機。在該直驅型系統設有發射線圈和接收線圈。發射線圈由平面線圈形成，並具有沿著上述導軌部設置的多個發射線圈段。從供電部向該發射線圈供給高頻電力。接收線圈以與上述發射線圈相對地設置在上述可動部，並且與上述發射線圈段相對的面積小於上述發射線圈段。該接收線圈通過磁場共振以非接觸方式從上述發射線圈接收電力，該電力供給到上述電機。
【專利說明】無線供電裝置及具備該裝置的直驅型系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線供電裝置及具備該裝置的直驅型系統，特別是涉及磁場共振方式(magnetic resonant method:也叫做磁共振方式)的無線供電(wireless powertransmission)裝置及具備該裝置的直驅型系統。
【背景技術】
[0002]過去，在工廠等中經常使用具備可沿著固定的導軌部移動的可動部的直驅型系統。該直驅型系統的一例，例如有日本專利特開2009 - 208941號公報所示的直驅型機械手(direct drive type robot)。
[0003]直驅型機械手具備:被固定且直線狀或曲線狀的導軌部和可沿著該導軌部移動的可動部。可動部在導軌由導向件支承/引導。可動部具有電機，通過電機的驅動力沿著導軌部移動。該直驅型機械手從電源向電機供給電力。
[0004]向該電機供給的電力經由被收容於電纜承載部件的多個電源電纜供給。該電纜承載部件是收容配管或電源電纜，並支承/引導它們的具有撓性的殼體。這種殼體作為電纜拖鏈(註冊商標:cableveyor)已知。
[0005]因此，在電源和可動部之間需要收容該電源電纜的電纜承載部件。電纜承載部件需要追隨沿著導軌部移動的可動部。因此，電纜承載部件需要根據可動部的移動區域而設定，隨著移動區域的增大，整個長度變大。此外，電纜承載部件為了與沿著導軌部往返移動的可動部的移動對應，以至少一部分折回成U字形狀的狀態使用。
[0006]但是，在具備這種電纜承載部件的直驅型機械手的情況下，可動部必然拉動著電纜承載部件進行移動。因此，驅動可動部的電機的功率不僅需要抵償可動部的重量及由可動部搬運的部件的重量，還要抵償電纜承載部件的重量。其結果，伴隨電機功率的增大，導致電機的大型化。
[0007]此外，由於電纜承載部件與可動部一起移動，所以電纜承載部件和周圍的部件反覆接觸。電纜承載部件和周圍的部件的接觸產生噪音。進而，伴隨磨損產生粉塵。特別是在電子裝置和半導體等的精密裝置的製造裝置中，粉塵有可能導致產品的質量下降。
[0008]現有的直驅型機械手具備伴隨磨損的電纜承載部件，為了更好地應用於這些製造設備，需要進行改善。
[0009]而機械手的導入其主要目的在於提高設備中的工作效率。直驅型機械手的情況下，在導軌部移動的可動部反覆進行沿著導軌部的移動和為了預先設定的工作而在任意位置上的停止。這種可動部的停止位置或移動距離是用戶任意設定的，隨著導入直驅型機械手的設備而不同。
[0010]如上所述使用電纜承載部件的現有的直驅型機械手的情況下，可動部經由電纜承載部件接收電力的供給。因此，與可動部的停止位置或移動距離無關，向可動部的電力供給不會停止。即，假設不使用電纜承載部件，則需要向可動部進行穩定的電力供給。
[0011]此外，在導入直驅型機械手的設備中，除機械手以外，各種裝置在工作。因此，需要慎重考慮以避免電纜承載部件的廢止對機械手以外的裝置帶來影響。

【發明內容】

[0012]本發明的目的在於，提供一種直驅型機械手等的直驅型系統，通過廢止電纜承載部件，不僅可以促進可動部的小型化，還促進裝置整體的小型化，抑制噪音及粉塵的發生，降低對其它裝置的電磁性的影響，並且擴大可應用的裝置。
[0013]此外，本發明的其它目的在於，提供一種無線供電裝置，以簡單的結構且不使用電纜承載部件，在利用發射側及接收側的線圈部進行無線供電的情況下實現電力的供給，且容易調整共振頻率。
[0014]此外，本發明的另一其它目的在於，提供一種直驅型機械手的無線供電裝置，不使用電纜承載部件，在利用發射側及接收側的線圈裝置進行無線供電的情況下實現電力的供給，並且降低噪聲的發生。
[0015]此外，本發明的另一其它目的在於，提供一種直驅型機械手的發射側線圈裝置，在利用發射側及接收側的線圈進行無線供電的情況下，實現電力的供給，並且容易變更發射側的總長。
[0016]本發明的各種方式共同地可舉出下列的特徵。
[0017]I)可動部具備接收線圈，該接收線圈與設置於導軌部的發射線圈相對，通過與發射線圈之間的磁場共振以非接觸方式接收電機的驅動所需的電力。因此，不需要用於供給電機的驅動力的電源電纜及收容該電源電纜的電纜承載部件。
[0018]2)此外，在接收線圈和發射線圈之間以非接觸方式供給電力，大幅度減少伴隨部件之間的接觸的噪音及磨損、以及伴隨磨損的粉塵的發生。而且，可動部的電機通過以非接觸方式接收電力供給，無需與電纜承載部件一體移動。因此，對電機要求的功率變得更小。若電機的功率變小，則還可以使向電機供給電力的電路或變速機構等的機械性結構小型化。
[0019]3)另外，發射線圈具有由平面線圈形成的發射線圈段。通過以平面狀形成發射線圈，減小發射線圈沿著導軌部所需的設置容積。因此，不僅促進電機及可動部的小型化，實現裝置整體的小型化的同時，還可以降低噪聲及粉塵的發生，可以擴大可應用的設備。
[0020]根據本發明的一個方式，相對的接收線圈和發射線圈形成為，接收線圈的面積小於發射線圈段的面積。與此同時，磁場共振使用高頻的幾MHz到幾十MHz的頻帶。因此，若發射線圈和接收線圈不相對時，即使向發射線圈供給高頻的電力，發射線圈的阻抗變得非常高。即，通過利用磁場共振，僅在發射線圈的發射線圈段和接收線圈相對的部分流過電流，而在發射線圈和接收線圈未相對的部分幾乎不流過電流。特別是，發射線圈由分割的多個發射線圈段構成，從而在多個發射線圈段中與接收線圈相對的發射線圈段以外幾乎不流過電流。其結果，即使向發射線圈供給高頻的電力，來自發射線圈的電磁性的噪聲的發生僅限於與接收線圈相對的發射線圈段中與接收線圈相對的部分，而在發射線圈段中未與接收線圈相對的部分和其它發射線圈段中幾乎不發生電磁性的噪聲。
[0021]如上所述，在電子裝置或半導體等的製造設備中，不僅要求排除粉塵，還要排除沒用的電磁性的噪聲的影響。如本發明通過使用利用磁場共振的非接觸的供電，如上所述產生電磁性噪聲的區域極其受限。因此，在沿著導軌部配置發射線圈並在發射線圈始終通電的狀態下，在除了與接收線圈相對的位置即可動部所在的位置以外，幾乎不受到電磁性的噪聲的影響。因此，不僅可以降低噪音及粉塵的發生，還可以降低電磁性的噪聲的發生，可以擴大可應用的設備。與此同時，具有面積小於發射線圈段的接收線圈的可動部，在位於沿著導軌部的任意位置時，也與發射線圈段的某一個相對。因此，可動部與停止位置或移動距離等無關地從相對的發射線圈段接收電力的供給。因此，可以確保可動部的可靠的動作。
[0022]此外，利用磁場共振以非接觸方式供給電力時，高頻的頻率需要調整為適合磁場共振的例如幾MHz到十幾MHz。這時，發射側及接收側的線圈部連接在用於調整頻率的電容器。如直驅型機械手那樣處理比較大的電力時，要求該電容器具有對電壓和電流的高耐久性。因此，在考慮頻率調整之前，首先會導致電容器的大型化以及伴隨部件的安裝工序的製造工序的複雜化。假設在設置線圈部的基板的層之間設置電容器，通過線圈部和電容器的電極之間的交流結合，出現共振Q值下降引起的線圈部的性能下降。
[0023]因此，根據本發明的其它方式，在夾著基板與線圈部相反的背面側設有平板狀的電極部件。由此，在線圈部和電極部件之間夾入基板，形成電容器。此外，通過與該電極部件重合的線圈部形成電抗。通過這些形成的電容器及電抗產生共振。其結果，例如，通過變更電極部件的大小、形狀、配置或基板的厚度等電極部件和線圈部重合的條件，調整共振頻率。因此，不會導致部件的大型化、工序的複雜化及共振Q值的下降，能夠容易調整共振頻率。
[0024]此外，根據本發明的另一其它方式，接收線圈單元從其正面側和背面側夾入發射線圈單元。發射線圈單元具有設置於基板的發射線圈。接收線圈單元具有與該發射線圈單元的正面相對的第一線圈、及與發射線圈單元的背面相對的第二線圈。接收線圈單元通過這些第一線圈及第二線圈夾入發射線圈單元。通過如上所述的結構，與只有第一線圈的情況相比，提高無線供電的效率。這時，對無線供電不做貢獻的漏磁通量成為噪聲的原因。因此，通過該基板的背面側與第二線圈相對，漏磁通過第二線圈遮敝，並且在發射線圈和第二線圈之間也產生磁場共振。即，為了提高電力的傳輸效率而在基板的背面側配置第二線圈，不僅實現提高傳輸效率，還降低噪聲。因此，降低由漏磁引起的噪聲的發生，並且可以提高由磁場共振弓丨起的電力的傳輸效率。
[0025]在上述構成中，例如第一線圈及第二線圈是平面線圈，卷繞方向是隔著基板形成鏡像。這樣，通過設定第一線圈及第二線圈的卷繞方向，發射線圈單元和接收線圈單元之間的反射率降低。即，從發射線圈單元到接收線圈單元的電力的傳輸效率提高。因此，基於磁場共振的電力的傳輸效率可以進一步提聞。
[0026]此外，根據本發明的另一其它方式，具備中間線圈單元和第一端側線圈單元及第二端側線圈單元。中間線圈單元通過連結一個以上，任意設定其總長。具有第一折回布線部的第一端側線圈單元與該連結的中間線圈單元的一端部連接。第一端側線圈單元的第一折回布線部線圈及第二端側線圈單元的第二折回布線部通過連接中間線圈單元的第一線圈布線部和第二線圈布線部，形成一根連結線圈。由此，通過連接一個以上的中間線圈單元和第一端側線圈單元及第二端側線圈單元，形成夾著中間線圈單元橫跨第一端側線圈單元到第二端側線圈單元的整個長度的一匝連結線圈。即，連結線圈通過調整連結中間線圈單元的數量，設定為任意的長度。因此，可以容易變更發射側的線圈的總長。
[0027]特別是，在上述構成中，中間線圈單元及第二端側線圈單元具有用於調整共振頻率的電容器。該電容器連接在連結線圈。成為發射側的連結線圈通過變更中間線圈的連結數量，容易變更總長。另一方面，若變更連結線圈的總長，在用於形成磁場共振的共振頻率產生混亂，例如需要調整與連結線圈一同構成LC電路的可變電容器的電容等的繁瑣的工作。因此，通過在中間線圈單元及第二端側線圈單元分別設置連接到連結線圈的電容器，在每個中間線圈和第二端側線圈單元分別形成LC電路。由此，中間線圈單元及第二端側線圈單元通過連接的電容器分別單獨調整共振頻率。其結果，通過連接共振頻率預先被調整的中間線圈單元及第二端側線圈單元，連接後不需要進行共振頻率的調整。因此，即使在變更發射側的線圈的總長的情況下，也能夠容易進行共振頻率的調整。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是表示根據本發明的第一實施例的直驅型機械手的簡要立體圖。
[0029]圖2是表示根據第一實施例的直驅型機械手的簡要圖。
[0030]圖3是表示根據第一實施例的直驅型機械手的應用例的簡要立體圖。
[0031]圖4是表示磁場共振中的共振頻率的簡要圖，是表示發射線圈和接收線圈未相對時的圖。
[0032]圖5是表示磁場共振中的共振頻率的簡要圖，是表示發射線圈和接收線圈相對時的圖。
[0033]圖6是表示根據第一實施例的變形例的直驅型機械手的簡要圖。
[0034]圖7是表示根據第一實施例的其它變形例的直驅型機械手的簡要圖。
[0035]圖8是表示根據本發明的第二實施例的、應用磁場共振線圈裝置的直驅型機械手的簡要立體圖。
[0036]圖9是表示根據第二實施例的、應用磁場共振線圈裝置的直驅型機械手的簡要主視圖。
[0037]圖10是表示根據第二實施例的、應用磁場共振線圈裝置的直驅型機械手的簡要立體圖。
[0038]圖11是表示根據第二實施例的磁場共振線圈裝置的示意圖。
[0039]圖12是從圖13的箭頭V方向的視圖。
[0040]圖13是表示根據第二實施例的、磁場共振線圈裝置的基板的簡要側視圖。
[0041]圖14是從圖13的箭頭VII方向的視圖。
[0042]圖15是表示根據第二實施例的、應用磁場共振線圈裝置的發射線圈單元的電路的簡要圖。
[0043]圖16是表示根據第二實施例的、應用磁場共振線圈裝置的接收線圈單元的電性構成的簡要圖。
[0044]圖17是表示根據第二實施例的、磁場共振線圈裝置的共振頻率的簡要圖。
[0045]圖18是表示根據第二實施例的、磁場共振線圈裝置的共振頻率的簡要圖。
[0046]圖19是表示根據第二實施例的變形例的磁場共振線圈裝置的相當於圖7的圖。
[0047]圖20是表示根據第二實施例的其它變形例的磁場共振線圈裝置的相當於圖7的圖。
[0048]圖21是表示根據本發明的第三實施例的直驅型機械手的簡要立體圖。[0049]圖22是表示根據第三實施例的直驅型機械手的簡要立體圖。
[0050]圖23是表示根據第三實施例的直驅型機械手的構成的示意圖。
[0051]圖24是表示根據第三實施例的直驅型機械手的電路構成的簡要圖。
[0052]圖25是表示根據第三實施例的直驅型機械手的接收線圈單元的示意圖。
[0053]圖26是表示接收線圈單元的構成和SWR之間的關係的簡要圖。
[0054]圖27是表示根據比較例I的直驅型機械手的接收線圈單元的示意圖。
[0055]圖28是表示根據比較例2的直驅型機械手的接收線圈單元的示意圖。
[0056]圖29是表示根據本發明的第4實施例的、應用發射側線圈裝置的直驅型機械手的簡要立體圖。
[0057]圖30是表示根據第四實施例的、應用發射側線圈裝置的直驅型機械手的應用例的簡要立體圖。
[0058]圖31是表示根據第四實施例的、發射側線圈裝置的簡要分解圖。
[0059]圖32是表示根據第四實施例的、發射側線圈裝置的簡要圖。
[0060]圖33是在根據第四實施例的發射側線圈裝置中放大表示布線部件的連接部分的示意圖，(A)是表示布線部件分離的狀態的圖，(B)是表示布線部件連接的狀態的圖。
[0061]圖34是表示根據比較例的發射側線圈裝置的簡要圖。
[0062]圖35是表示根據本發明的第五實施例的發射側線圈裝置的簡要分解圖。
[0063]圖36是表示根據第五實施例的發射側線圈裝置的簡要圖。
[0064]圖37是表示根據第五實施例的發射側線圈裝置中的中間線圈單元的數量和共振頻率之間的關係的簡要圖。
具體實施例
[0065]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發明涉及的無線供電裝置及具備該裝置的直驅型系統的實施例。
[0066][第一實施例]
[0067]參照圖1?圖5，說明無線供電裝置及具備該裝置的直驅型系統的第一實施例。
[0068]而且，在該第一實施例及之後的實施例以及這些變形例的說明中，直驅型系統作為直驅型機械手進行說明。但是，本發明涉及的直驅型系統未必限制在稱為直驅型機械手的系統或裝置。即，只要具備:被固定的導軌部、在該導軌部由線性導向件等的導向件支承/引導而可移動的可動部、從該導軌部向可動部以磁場共振方式的無線供電的機構，則未必局限於「直驅」及「機械手」的稱呼。此外，未必局限於工業用的系統。例如，也可以是設置於建築物內的走廊壁而用於運送文件等的系統。
[0069]下面，詳細敘述第一實施例涉及的直驅型機械手的例子。
[0070]如圖1所示，該直驅型機械手10具備:導軌部11、可動部12、電機13、發射線圈14及接收線圈15。導軌部11形成為直線狀或任意的曲線狀。直驅型機械手10設置在生產設備或流通設備等。導軌部11例如固定在設置直驅型機械手10的設備上。導軌部11具有作為保持部的齒條16。齒條16沿著導軌部11設置。如圖1所示的實施例的情況下，齒條16設置在導軌11的下端。
[0071]可動部12被導軌部11引導的同時沿著導軌部11移動。即，可動部12相對於固定在設備上的導軌部11進行移動。可動部12具有作為移動機構的驅動力傳遞部17。驅動力傳遞部17具有與導軌部11的齒條16嚙合的未圖示的小齒輪。電機13與可動部12一體設置，與可動部12 —起沿著導軌部11移動。電機13向驅動力傳遞部17供給驅動力。電機13的驅動力經由驅動力傳遞部17傳遞到齒條16。由此，與齒條16嚙合的驅動力傳遞部17的小齒輪通過電機13的驅動力而旋轉，從而使可動部12相對於導軌部11相對地移動。而且，直驅型機械手10不限於經由驅動力傳遞部17嚮導軌部11的齒條16傳遞電機13的驅動力的構成。例如，也可以是在導軌部11設置環狀的帶，利用與該帶的摩擦力可動部12相對於導軌部11移動的構成。
[0072]發射線圈14沿著導軌部11設置。該發射線圈14由導體被卷繞成平面狀的平面線圈形成，設置在導軌部11的側面。即，發射線圈14以平面狀形成在設置於導軌部11的側面的基板18 (發射側基板)上。圖1所示的實施例的情況下，發射線圈14在導軌部11作為一個發射線圈段19設置。發射線圈段19通過將導體沿著細長的長方形的卷繞圖案卷繞多次而形成。導軌部11也可以如圖2所示具有多個發射線圈段19。圖2所示的例子的情況下，在導軌部11設有3個發射線圈段19，其分別形成在串列連接的細長的長方形的3個基板18上。該串列連接的方向與可動部12的移動方向一致。這些發射線圈段19分別與供電部20並列連接。由此，從供電部20向發射線圈段19供給電力。可動部21可移動的距離通過連接多個發射線圈段19而構成導軌部11，從而可以容易且任意地延長。
[0073]接收線圈15如圖1所示設置在配設於可動部12的基板12A (接收側基板)上，與電機13及驅動力傳遞部17同時與可動部12 —體地沿著導軌部11移動。
[0074]而發射線圈段19及接收線圈15均形成為將導體多次卷繞而成的平面線圈(或平面狀線圈)。其例如通過印刷布線形成。該平面線圈的匝數可以是一匝。在本實施方式中，發射線圈段19的卷繞圖案為長圓形(細長的長方形)，而接收線圈15的卷繞圖案為圓形。當然，也可以將這些線圈構成為具有角形的卷繞圖案的平面線圈，而如果基板被彎曲成圓弧狀，也可以是按照其圓弧彎曲的線圈(curled coil)。
[0075]接收線圈15與設置於導軌部11的發射線圈14隔著規定的間隙直接相對。從傳輸效率來考慮，接收線圈15的線圈面和發色很難過線圈14的線圈面相互正對為好，根據情況也可以斜對。
[0076]接收線圈15形成為，與發射線圈14相對的面積小於發射線圈段19的面積。具體地，在將卷繞成平面狀的發射線圈段19的最外周側的線圈的內側的面積設為面積St時，接收線圈15的最外周側的線圈的內側的面積Sr小於該發射線圈段19的面積St。如上所述，接收線圈15也由平面狀的平面線圈形成，接收線圈15的面積Sr相當於接收線圈15的最外周側的線圈的內側的面積。這樣，接收線圈15的面積Sr被設定為小於發射線圈段19的面積St。
[0077]此外，發射線圈14和接收線圈15形成間隙並且分離設置。S卩，在發射線圈14和接收線圈15之間，形成幾mm到幾十mm程度的間隙，相互為非接觸。在這些發射線圈14和接收線圈15之間，利用磁場共振，接收線圈15在不接觸發射線圈14的情況下接收電力。SP，接收線圈15無需與發射線圈14接觸，從發射線圈14接收由電機13等消耗的電力。可動部12經由接收線圈15從發射線圈14以非接觸方式接收電力。因此，即使任意延長導軌部11的長度，也不需要調整用於向可動部12供給電力的電纜或電纜承載部件。[0078]如上所述的直驅型機械手10在可動部12設有各種功能部。例如，圖3所示的例子的情況下，直驅型機械手10的可動部12具有升降機構部30。升降機構部30例如利用從線性電機等的動力源31產生的驅動力與可動部12的移動方向垂直地驅動平臺部32。這時，動力源31的動作所需的電力，與可動部12的電機13同樣地，通過發射線圈14和接收線圈15之間的非接觸供電而供給。
[0079]接著，對上述的直驅型機械手10的電力的供給詳細地進行說明。
[0080]如圖2所示，與發射線圈14連接的供電部20為了建立磁場共振向構成發射線圈14的各發射線圈段19供給幾MHz到幾十MHz的高頻交流電流。該供電部20供給的高頻例如根據發射線圈14及接收線圈15的特性等，為了建立磁場共振而任意決定。若供電部20接通電源，則向發射線圈14通電。這樣，通電到發射線圈14時，在發射線圈14和接收線圈15相對的部分產生磁場共振。因此，接收線圈15利用磁場共振從發射線圈14接收電力。另一方面，即使通電到發射線圈14，接收線圈15不與發射線圈14相對時，不會從發射線圈14輻射出無用的電場或磁場。即，通電到發射線圈14時，發射線圈14和接收線圈15相對的部分通過磁場共振產生電力的傳輸和接收。相對於此，在發射線圈14和接收線圈15未相對的部分不僅不產生電力的傳輸和接收，而且幾乎不產生電場或磁場的輻射。
[0081]這是根據以下的理由。即，作為由一個以上的發射線圈段19構成的發射線圈14的單體，共振頻率設為f0。此外，發射線圈14和接收線圈15之間的基於磁場共振的共振頻率定義為fe。接收線圈15與發射線圈14未相對時，即使向發射線圈14施加高頻，如圖4所示，基於磁場共振的共振頻率fe上的發射線圈14的阻抗變得非常大。因此，在發射線圈14和接收線圈15未相對且不產生磁場共振的部分，即使向發射線圈14施加高頻，幾乎不流過電流，也幾乎不產生電場或磁場的輻射。相對於此，若接收線圈15與發射線圈14相對，如圖5所示，基於磁場共振的共振頻率fe上的發射線圈14的阻抗減少。因此，在發射線圈14和接收線圈15相對且彼此生成磁場共振的部分，流過電流，從發射線圈14向接收線圈15供給電力。這樣，通過利用磁場共振從發射線圈14向接收線圈15供給電力，降低不需要的電場或磁場的輻射及伴隨此的電磁噪聲的輻射。
[0082]如以上說明，根據該直驅型機械手的一實施例，接收線圈15與設置於導軌部11的發射線圈14相對，通過與發射線圈14之間的磁場共振以非接觸方式接收電機13的驅動所需的電力。因此，不需要用於供給電機13的驅動力的電源電纜及收容電源電纜的電纜承載部件等的構成。即，不需要在可動部12連接電源電纜或電纜承載部件。因此，不需要配合可動部12的移動距離來調整電源電纜或電纜承載部件。
[0083]此外，接收線圈15和發射線圈14之間以非接觸方式供給電力，因此部件之間接觸引起的噪音及磨損、以及伴隨磨損的粉塵的發生大幅減少。而且，可動部12的電機13通過以非接觸方式接收電力的供給，例如不需要與電纜承載部件一體的移動。因此，對電機13要求的功率小於利用電纜承載部件的現有結構。若電機13的功率減小，用於向電機13供給電力的電路或變速機構等的機械性構成也被小型化。
[0084]另一方面，若不變更電機13的功率，可動部12的驅動獲得更大的力量，擴大可以由直驅型機械手10處理的對象。
[0085]進而，發射線圈14具有由平面線圈形成的發射線圈段19。通過以平面狀形成發射線圈14，發射線圈14沿著導軌部11所需的設置容積減小。即，構成發射線圈14的發射線圈段19沿著導軌部11的壁面設置。因此，即使與導軌部11 一體地設置發射線圈14，也不導致導軌部11的設置容積的擴大。因此，不僅促進電機13及可動部12的小型化，還實現裝置整體的小型化，而且還可以減少噪音及粉塵的發生，可以擴大可應用的設備。
[0086]此外，在該實施例中，發射線圈14和接收線圈15之間通過磁場共振供給電力。並且，相對的發射線圈14和接收線圈15形成為接收線圈15的面積Sr小於相對的發射線圈段19的面積St。與此同時，通過利用幾MHz到幾十MHz高頻的磁場共振傳輸和接收電力。因此，在發射線圈14和接收線圈15未相對時，即使向發射線圈14供給高頻電力，發射線圈14的阻抗變得非常高。即，通過利用磁場共振，僅在發射線圈14的發射線圈段19和接收線圈15相對的部分產生電流，在發射線圈段19和接收線圈15未相對的部分幾乎不流過電流。特別是，通過由發射線圈段19構成發射線圈14，在多個發射線圈段19中與接收線圈15相對的發射線圈段19以外的發射線圈段19中幾乎不流過電流。
[0087]其結果，即使向發射線圈14供給高頻的電力，來自發射線圈14的電磁性的噪聲的發生僅限於與接收線圈15相對的發射線圈段19中進一步與接收線圈15相對的部分，在發射線圈段19中與接收線圈15未相對的部分或其它發射線圈段19中幾乎不產生電磁性的噪聲。在電子裝置或半導體等的製造設備中，不僅要求排除粉塵，還要求排除無用的電磁性的噪聲的影響。如本實施例，通過利用採用磁場共振的非接觸的供電，產生電磁性的噪聲的區域為發射線圈14和接收線圈15相對的極其限定的部分。因此，在沿著導軌部11配置發射線圈14而始終通電到發射線圈14的狀態下，在除了與接收線圈15相對的位置即設置可動部12的位置以外，幾乎不產生電磁性的噪聲輻射，幾乎不受電磁性的噪聲的影響。因此，不僅可以降低噪音及粉塵的發生，還可以降低電磁性的噪聲的發生，可以擴大電子裝置或半導體的製造設備等可應用的設備。
[0088]與此同時，具有面積小於發射線圈段19的接收線圈15的可動部12在位於沿著導軌部11的任意的位置上時，均與發射線圈段19的任一個相對。因此，可動部12與停止位置或移動距離等無關地從相對的發射線圈段19接收電力。因此，還可以確保可動部12的可靠的動作。
[0089](變形例)
[0090]在上述第一實施例中，對以直線狀配置導軌部11的例子進行了說明。但是，如圖6所示，也可以通過在直線狀的發射線圈段19的中途設置曲線狀的發射線圈段40，從而將導軌部11形成為曲線狀。由此，可動部12不僅能夠以直線移動，還能夠進行曲線移動。
[0091]此外，在第一實施例中，對導軌部11設置一個可動部12的例子進行了說明。但是，如圖6及圖7所示，可動部12可以對導軌部11設置多個。由此，多個可動部12可以從成為電力供給源的一個導軌部11單獨接收電力。
[0092]而且，在第一實施例中，對在導軌部11的側面設置發射線圈14的例子進行了說明。但是，也可以是在導軌部11的上表面即重力方向的上方設置發射線圈14，可動部12移動該發射線圈14的上方的構成。
[0093][第二實施例]
[0094]參照圖8?圖18，說明無線供給電裝置及具備該裝置的直驅型系統的第二實施例。
[0095]此外，在第二實施例及其以後的實施例、以及這些變形例的說明中，包含與上述的第一實施例記載的構成及作用重複一部分的記載。但是，考慮說明到的脈絡及易知性，保留這一部分的重複記載。在以後的說明中，發射側以及接收側的線圈形成為平面線圈這一點與上述的第一實施例相同。
[0096]如圖8所示，作為直驅型系統(直驅型裝置)發揮功能的直驅型機械手IOA與第一實施例的構成同樣地具備發射側的固定單元111 (即為導軌部)及接收側的可動部112。直驅型機械手IOA設置在生產設備或流通設備等。固定單元111例如固定在設置直驅型機械手IOA的設備上。固定單元111具有引導可動部112的移動的導軌部113。導軌部113沿著固定單元111的整個長度方向設置。在圖1所示的本實施例的情況下，導軌部113在下端具有齒條114 (保持部)。固定單元111沿著整個長度方向具有發射線圈單元115。如圖8所示，發射線圈單元115沿著導軌部113的整個長度作為單一的段設置，或者如圖9所示沿著導軌部113的整個長度作為多個段設置。
[0097]可動部112如圖8所示被固定單元111的導軌部113引導的同時沿著導軌部113移動。可動部112具有電機121、驅動力傳遞部122 (移動機構)及接收線圈單元123。驅動力傳遞部122具有與導軌部114的齒條114嚙合的未圖示的小齒輪。電機121與可動部112 —體設置，與可動部12 —起沿著導軌部13移動。電機121向驅動力傳遞部122供給驅動力。電機121的驅動力經由驅動力傳遞部122傳遞到導軌部113的齒條114。由此，與齒條114嚙合的驅動力傳遞部122的小齒輪通過電機121的驅動力旋轉，可動部112相對於導軌部113相對地移動。
[0098]而且，直驅型機械手IOA不限於經由驅動力傳遞部122嚮導軌部113的齒條114傳遞電機121的驅動力的構成。例如，也可以是在導軌部113設置環狀的帶，可動部112利用與該帶的摩擦力相對於導軌部113移動的構成。此外，可動部112也可以在與導軌部113之間形成線性電機。接收線圈單元123設置在可動部112，與電機121及驅動力傳遞部122同時與可動部112 —體地沿著導軌部113移動。
[0099]如上所述的直驅型機械手IOA在可動部112設有各種功能部。例如，圖10所示的例子的情況下，直驅型機械手IOA的可動部112具有升降機構部130。升降機構部130例如利用從線性電機等的動力源產生的驅動力與可動部12的移動方向垂直地驅動平臺部131的前端部132。
[0100]本實施例的磁場共振線圈裝置140作為磁場共振線圈裝置而發揮功能。該磁場共振線圈裝置140應用於上述的直驅型機械手IOA中的發射線圈單元115及接收線圈單元123。S卩，如圖11所示，供給電力的發射側的發射線圈單元115及接收電力的接收側的接收線圈單元123均由磁場共振線圈裝置140構成。
[0101]發射線圈單元115及接收線圈單元123，如圖11及圖12?圖14所示，均具備平板狀基板141 (即發射側基板或接收側基板)、線圈部142 (即作為平面線圈的發射線圈或接收線圈)及電極部件143。基板141由樹脂或玻璃等的公知的材料形成。線圈部142設置在該基板141的一面側即正面側。線圈部142是以平面狀卷繞於平板狀基板141的平面線圈。線圈部142形成為對基板141進行印刷的印刷布線。而且，線圈部142不限於印刷布線，也可以是以模壓或蝕刻等形成為預定的線圈形狀的銅板，或通過粘貼銅線來形成。此外，線圈部142不限於銅，也可以由鋁或鐵等的導電性的金屬形成。
[0102]在這些圖中，將發射用的線圈部143表示為在基板141上以圓形卷繞而成的平面線圈，但是，實際上該線圈部142如圖8-圖10所示，為了確保一定的距離，被卷繞成長圓形(細長的長方形)。
[0103]電極部件143例如由銅、鋁或鐵等的導電性的金屬形成為板狀。電極部件143設置在與基板141的線圈部142相反側的背面側。這樣，在導電性的線圈部142和電極部件143之間夾入作為電介質的基板141。電極部件143如圖14所示具有分割為兩個的電極板431及電極板432。電極部件143不限於兩個電極板431、432，若是兩個以上,可以任意分害I]。本實施例的情況下，兩個電極板431、432分別分離而設置在基板141。
[0104]發射線圈單元115如圖8所示設置在固定單元111的導軌部113。發射線圈單元115以基板141與導軌部113相對且線圈部142以在正面側即可動部112側露出的狀態設置。此外，接收線圈單元123設置在可動部112。接收線圈單元123配置成線圈部142與發射線圈單元115相對。發射線圈單元115和接收線圈單元123在相互之間形成幾mm到幾十_程度的間隙彼此以非接觸相對。接收線圈單元123在與發射線圈單元115之間利用磁場共振，不與發射線圈單元115接觸而接收電力。即，接收線圈單元123不與發射線圈單元115接觸，從發射線圈單元115接收電機121或平臺部131等的驅動所需的電力。因此，可動部112與固定單元111的整個長度無關地不需要電纜或電纜承載部件。
[0105]如圖11所示，發射線圈單元115連接在高頻電源151。電極板431及電極板432分別連接在高頻電源151。此外，接收線圈單元123連接在電機121等的負載152上。構成這些發射線圈單元115及接收線圈單元123的磁場共振線圈裝置40由線圈部142形成感應器，在線圈部142和電極部件143夾著基板141重合的部分形成電容器。由此，發射線圈單元115形成如圖15所示的LC電路。S卩，發射線圈115包括由線圈部142形成的感應器161、夾著基板141在線圈部142和電極板431、432之間分別形成的電容器162、163。同樣，接收線圈單元123形成如圖16所示的LC電路。即，接收線圈123包括由線圈部142形成的感應器164、夾著基板141在線圈部142和電極板431、432之間分別形成的電容器165、166。
[0106]發射線圈單元115和接收線圈單元123之間的磁場共振中的共振頻率受到磁場共振線圈裝置140形成的LC電路中的感應器161、164及電容器162、163、165、166的影響。即，共振頻率根據如圖13所示基板141的厚度t、如圖14所示的構成電極部件143的電極板431和電極板432的距離L1、電極板431及電極板432的短邊的長度L2、以及電極板431及電極板432的長邊的長度L3等而變化。基於此，在圖17及圖18表不共振頻率和基板141、線圈部142及電極部件143的關係的例子。
[0107]圖17所示的例子的情況下，線圈部142將線寬d設為2mm，如圖12所示，將直徑D設為150mm,阻數η設定為20。此外,基板141將厚度t設定為1.6mm。在該條件下，電極板431和電極板432之間距離LI為30mm且恆定。在圖17中，表示在上述的條件下電極板431及電極板432的短邊的長度L2和共振頻率的關係。此外，圖18所示的例子的情況下，基板141及線圈部142的條件與圖17所示的例子相同。此外，如圖18所示的例子的情況下，基板141及線圈部142的條件與圖17所示的例子相同，在該條件下，電極板431及電極板432的短邊的長度L2為60mm且恆定。在圖18中，表示在上述的條件下電極板431和電極板432之間的距離LI和共振頻率的關係。
[0108]這樣，可知磁場共振線圈裝置140通過變更自身的設定，即通過變更電極板431和電極板432的距離L1、或電極板431及電極板432的短邊的長度L2，從而能夠容易調整共振頻率。這時，也可以變更基板141的厚度t、電極板431及電極板432的長邊方向的長度L3、及線圈部142的線寬d、直徑D及匝數η等。
[0109]接著，對上述的直驅型機械手IOA中的電力的供給進行說明。
[0110]如圖11所示，連接在發射線圈單元15的高頻電源151為了建立磁場共振而將幾MHz到幾十MHz的高頻交流供給到發射線圈單元115。該高頻例如根據發射線圈單元115及接收線圈單元123的特性等，設定為任意的頻率以建立磁場共振。在從高頻電源151向發射線圈單元115供給電力時，在發射線圈單元115和接收線圈單元123相對的部分產生磁場共振。因此，接收線圈單元123通過磁場共振從發射線圈單元115接收電力。另一方面，即使向發射線圈單元115供給電力，在接收線圈單元123與發射線圈單元115未相對時，不會從發射線圈單元115輻射無用的電場或磁場。即，在向發射線圈單元115供給電力時，發射線圈單元115和接收線圈單元123相對的部分通過磁場共振產生電力的傳輸和接收。相對於此，在發射線圈單元115和接收線圈單元123未相對的部分，不僅不產生電力的傳輸和接收，幾乎也不產生電場或磁場的輻射。其理由與上述的第一實施例記載的理由相同。因此，降低不需要的電場或磁場的輻射及伴隨其的電磁噪聲的輻射。
[0111]如以上說明，在本實施例中，可動部112所需的電力通過發射線圈單元115和接收線圈單元123之間磁場共振以非接觸方式供給。由此，可以享受上述的第一實施例的基本的作用效果。
[0112]此外，在本實施例中，夾著基板141在與線圈部142相反的背面側設有平板狀電極部件143。由此，在線圈部142和電極部件143之間夾入基板141，以形成電容162、163、165、166。此外,通過設置於基板141的線圈部142形成電抗。通過這些形成的電容器162、163、165、166及電抗產生共振。其結果，例如通過變更電極部件143的大小、形狀、配置或基板141的厚度等的電極部件143和線圈部142重合的條件，調整共振頻率。因此，不會導致零件的大型化、工序的複雜化及共振Q值的下降，可以容易地進行共振頻率的調整。
[0113](其它實施例)
[0114]在圖19及圖20分別表示基於其它實施例的磁場共振線圈裝置的電極部件。
[0115]如這些圖所示，磁場共振線圈裝置140可以變更電極部件143的形狀。磁場共振線圈裝置140的電極部件143不僅可以變更形狀，若有2個以上還可以變更數量。這樣，磁場共振線圈裝置140通過變更電極部件143的形狀，在夾著基板141與線圈部142之間形成的電容器的電容變化，可以擴大共振頻率的調整範圍。
[0116]以上說明的本發明不限於上述實施例，可以在不脫離其主旨的範圍內應用於各種實施例。
[0117]例如，線圈部142的形狀或匝數等可以任意變更。
[0118][第三實施例]
[0119]參照圖21?圖28說明無線供電裝置及具備該裝置的直驅型系統的第三實施例。
[0120]如圖21?圖23所示，基於該實施例的直驅型機械手IOB具備發射線圈單元211(即為導軌部)及接收線圈單元212。發射線圈單元211及接收線圈單元212構成無線供電裝置。直驅型機械手IOB設置在生產設備或流通設備等。發射線圈單元211具備形成有未圖示的齒條的導軌213。導軌213沿著發射線圈單元211的整個長度方向設置。如圖21?23所示的實施例的情況下，導軌213在上端具有作為保持部的齒條214。
[0121]直驅型機械手IOB具備可動部215。可動部215被發射線圈單元211的導軌213引導而沿著導軌213移動。如圖23所示，可動部215具有電機216及驅動力傳遞部217(移動機構)。可動部215與接收線圈單兀212 —體設置。電機216與可動部215 —體設置，並與可動部215 —起沿著導軌213移動。電機216向驅動力傳遞部217提供驅動力。驅動力傳遞部217具有與導軌213的齒條214嚙合的未圖示的小齒輪。電機216的驅動力經由驅動力傳遞部217傳遞到導軌213的齒條。由此，與齒條嚙合的驅動力傳遞部217的小齒輪通過電機216的驅動力旋轉，可動部215相對於導軌213相對地移動。而且，直驅型機械手IOB不限於經由驅動力傳遞部217嚮導軌213的齒條214傳遞電機216的驅動力的構成。例如，也可以是在導軌213設置環狀的帶，利用與該帶的摩擦力，可動部215相對於導軌213移動的構成。此外，可動部215也可以在與導軌213之間形成線性電機。
[0122]如圖21?23所示，發射線圈單元211具有基板221及發射線圈222。基板221在板厚方向的一端面即正面具有發射線圈222。發射線圈222以平面狀卷繞在基板221的正面。圖21所示的實施例的情況下，發射線圈單元211具有多匝的平面狀的發射線圈222。發射線圈單元211也可以是一匝的發射線圈222。發射線圈222如圖24所示連接在供電部223。由此，從供電部向發射線圈222供給電力。發射線圈222例如由衝切成預定形狀的銅板、粘貼在基板的銅線或印刷布線等形成。
[0123]如圖21?23所示，接收線圈單元212與可動部215—體設置，與電機216及驅動力傳遞部217 —起，與可動部215 —體地沿著導軌213移動。如圖22及圖23所示，接收線圈單元212具有:作為接收線圈的第一線圈231 (作為接收線圈的正面側接收線圈)及第二線圈232 (作為接收線圈的背面側接收線圈)。第一線圈231設置在第一基板233 (作為第二基板的正面側基板)。具體地，第一線圈231設置在第一基板233的發射線圈單元211側的面上。由此，第一線圈231與發射線圈單元211的基板221的正面即設置在基板221的發射線圈222相對。此外，第二線圈232 (背面側接收線圈)設置在第二基板234 (作為第二基板的背面側基板)。具體地，第二線圈232設置在第二基板234的發射線圈單元211側的面上。由此，第二線圈232與發射線圈單元211的基板21的背面即未設有基板221的發射線圈222的面相對。通過上述的構成，在接收線圈單元212，夾著發射線圈單元211的基板221，第一線圈231與基板221的正面相對，第二線圈232與基板221的背面相對。其結果，發射線圈單元211成為被夾入第一線圈231和第二線圈232之間的狀態。此外，這些第一線圈231及第二線圈232與發射線圈222同樣由銅板、銅線或印刷布線等形成。
[0124]這些第一線圈231及第二線圈232均為平面線圈。並且，如圖25所示，第一線圈231及第二線圈232是隔著設有發射線圈222的基板221而構成鏡像的卷繞方向。即，第一線圈231和第二線圈232彼此的卷繞方向相反。與設有第一線圈231和發射線圈222的基板221的正面之間，以及第二線圈232和基板21的背面之間，分別形成幾mm到幾十mm程度的間隙，從而相互非接觸。這些發射線圈222和第一線圈231及第二線圈232之間利用磁場共振彼此不接觸而傳輸電力。即，第一線圈231及第二線圈232不與發射線圈222接觸而從發射線圈222接收由電機216等消耗的電力。可動部215經由第一線圈231及第二線圈232從發射線圈222以非接觸方式接收電力。因此，即使任意延長導軌213的長度，也不需要用於向可動部215供給電力的電纜或電纜承載部件。[0125]如圖24所示，第一線圈231與共振電容器235 —同構成LC電路。第一線圈231在共振電容器235的相反側串聯插入二極體236。同樣，第二線圈232與共振電容器237 —起構成LC電路。第二線圈232在共振電容器237的相反側串聯插入二極體238。並且，這些第一線圈231及第二線圈232連接在平滑電容器241及平滑線圈242上。可動部215上的電機216等負載243與平滑電容器241並列連接。而且，在可動部215側的電路中，不限於平滑電容器241及平滑線圈242，也可以連接其它穩流電路。另一方面，發射線圈單元211的發射線圈222與共振電容器244 —同構成LC電路，連接在供電部223。供電部223向發射線圈22供給幾MHz到幾十MHz的高頻交流。
[0126]該直驅型機械手IOB在可動部215例如設置未圖示的升降機構部等的各種功能部。升降機構部例如利用從線性電機等的動力源產生的驅動力以與可動部215的移動方向垂直地驅動未圖示的平臺部。這時，功能部的動作所需的電力與可動部215的電機216同樣地通過發射線圈222和第一線圈231及第二線圈232之間的基於非接觸的供電來供給。
[0127]接著，對上述的直驅型機械手IOB中的電力的供給進行說明。
[0128]供電部223為了建立磁場共振而向發射線圈222供給幾MHz到幾十MHz的高頻交流。該供電部223供給的高頻例如根據發射線圈222、接收線圈單元212的第一線圈231及第二線圈232的特性等，設定為建立磁場共振的任意的值。若供電部223被接通電源，則在發射線圈222施加高頻。這樣在發射線圈222施加高頻時，在發射線圈222和接收線圈單元212的第一線圈231及第二線圈232相對的部分產生磁場共振。因此，接收線圈單元212利用磁場共振從發射線圈222接收電力。另一方面，即使向發射線圈222施加高頻，在接收線圈單元212與發射線圈222未相對的部分，不會從發射線圈222輻射無用的電場或磁場。即，在向發射線圈222通電時，在發射線圈222和接收線圈單元212相對的部分通過磁場共振產生電力的傳輸和接收。相對於此，在發射線圈22和接收線圈單元12未相對的部分不僅不產生電力的傳輸和接收，幾乎不產生電場或磁場的福射。
[0129]這與上述的基於阻抗的理由相同。即，接收線圈單元212的第一線圈213及第二線圈232與發射線圈222未相對時，即使向發射線圈222施加高頻，基於磁場共振的共振頻率上的發射線圈222的阻抗變得非常大。因此，在發射線圈222和接收線圈單元212的第一線圈231及第二線圈232未相對且不產生磁場共振的部分，即使向發射線圈222施加高頻，也幾乎不流過電流，也幾乎不產生電場或磁場的輻射。相對於此，若接收線圈單元212的第一線圈231及第二線圈232與發射線圈222相對，則基於磁場共振的共振頻率上的發射線圈222的阻抗減少。由此，與上述同樣，降低不需要的電場或磁場的輻射及伴隨其的電磁噪聲的輻射。
[0130]對該直驅型機械手IOB的作用進行說明。
[0131]圖26表示接收線圈單元212的構成和SWR (穩態波比)的關係。SWR通過下述式(I)求出。
[0132]SffR = {(Pf)1/2+ (Pr)1/2} / {(Pr)1/2+ (Pf)1/2}
[0133]在此，Pf是前進波電力，Pr是反射波電力。
[0134]SffR = I時，意味著反射波為O。該反射波為O時，從發射線圈222輸出的電力全部傳輸到接收線圈單元212。因此，SffR = I時，從發射線圈222到接收線圈單元212的傳輸效率成為100%。[0135]在實施例中，如圖23及圖25所示，接收線圈單元212具備夾著發射線圈單元211的第一線圈231及第二線圈232。在比較例I中，如圖27所示，接收線圈單元212僅具備與發射線圈222相對的第一線圈231。此外，在比較例2中，如圖28所示，接收線圈單元212與實施例同樣地具備夾著發射線圈單元211的兩個線圈251、252。但是，比較例2的接收線圈單元212如圖28所示兩個線圈251、252的卷繞方向不形成鏡像關係。
[0136]根據圖26，可知實施例的接收線圈單元212與比較例I及比較例2相比，SWR接近1，即反射率大。具體地，實施例的接收線圈單元212的反射率為0.2%。即，實施例的接收線圈單元212的傳輸效率為99.8%。相對於此，比較例I的反射率為5.0%，比較例2的反射率為20%。根據這些，可知基於本實施例的構成的接收線圈單元212的傳輸效率提高。
[0137]此外，在實施例中，接收線圈單元212的第二線圈232與發射線圈單元211的基板221的背面側相對。基於發射線圈單元211和接收線圈單元212之間的磁場共振的電力傳輸的大部分在發射線圈222和第一線圈231之間進行。這時，通過發射線圈222和第一線圈231之間的磁場共振產生的磁通還在設有發射線圈222的基板221的背面側洩漏。該漏磁通成為導致噪聲的原因。但是，在實施例中，第二線圈232與該基板221的背面側相對。因此，在基板221的背面側洩漏的磁通被第二線圈232遮蔽。與此同時，通過在該基板221的背面側的漏磁通量，在發射線圈222和第二線圈232之間產生磁場共振。由此，從發射線圈222輸出的電力不僅傳輸到第一線圈，還傳輸到第二線圈232。其結果，伴隨漏磁的噪聲降低，並且發射線圈單元11和接收線圈單元12之間的傳輸效率提高。
[0138]而且，由第一線圈231和第二線圈232夾入發射線圈單元211時，第一線圈231和第二線圈232的卷繞方向對傳輸效率造成影響。如上述的圖26所示，可知第一線圈231和第二線圈232的卷繞方向形成鏡像關係的實施例的傳輸效率高於比較例2。因此，由第一線圈231和第二線圈232夾入發射線圈單元211時，優選第一線圈231和第二線圈232設為鏡像關係的卷繞方向。
[0139]如以上說明，可動部15所需的電力通過發射線圈單元211和接收線圈單元212之間的磁場共振以非接觸方式供給。由此，可以享受與上述第一實施例的基本的作用效果。
[0140]此外，在該實施例中，從發射線圈單元211向接收線圈單元212供給電力時，磁場共振的大部分在發射線圈222和第一線圈231之間產生。這時，為了磁場共振，在發射線圈222和第一線圈231之間產生的磁通在基板221的背面側也洩漏。通過基板221的背面側與第二線圈232相對，漏磁通被第二線圈232遮敝，並且在發射線圈222和第二線圈232之間也產生磁場共振。因此，降低基於漏磁的噪聲的發生，並且可以提高基於磁場共振的電力的傳輸效率。
[0141]而且，第一線圈231及第二線圈232是平面線圈，是隔著基板221形成鏡像關係的形狀。這樣，通過將第一線圈231及第二線圈232形成為鏡像關係，發射線圈單元211和接收線圈單元212之間的反射率下降。即，從發射線圈單元211向接收線圈單元212的電力的傳輸效率提聞。因此，可以提聞基於磁場共振的電力的傳輸效率。
[0142][第四實施例]
[0143]參照圖29?圖34，說明無線供電裝置及具備該裝置的直驅型系統的第四實施例。
[0144]在圖29示出作為直驅型系統的直驅型機械手10C。該直驅型機械手IOC具備發射側線圈裝置311及可動部312，構成無線供電裝置的一部分。直驅型機械手IOC設置在生產設備或流通設備等。發射側線圈裝置311例如固定在設置直驅型機械手IOC的設備。發射側線圈裝置311具備形成有未圖示的齒條的導軌部313。導軌部313沿著發射側線圈裝置311的整個長度方向設置。圖29所示的第四實施例的情況下，導軌部313在下端具有齒條(保持部)。
[0145]可動部312被發射側線圈裝置311的導軌部313引導的同時沿著導軌部313移動。可動部312具有電機314、驅動力傳遞部315 (移動機構)及接收線圈316。驅動力傳遞部315具有與導軌部313的齒條嚙合的未圖示的小齒輪。電機314與可動部312 —體設置，並與可動部312 —起沿著導軌部313移動。電機314向驅動力傳遞部315提供驅動力。電機314的驅動力經由驅動力傳遞部315傳遞到導軌部313的齒條。由此，與齒條嚙合的驅動力傳遞部315的小齒輪通過電機314的驅動力旋轉，從而使可動部312相對於導軌部313進行相對移動。
[0146]而且，直驅型機械手IOC不限於經由驅動力傳遞部315嚮導軌部313的齒條傳遞電機314的驅動力的構成。例如，也可以在導軌部313設置環狀的帶，利用與該帶的摩擦力，可動部312相對於導軌部313移動的構成。此外，可動部312也可以在與導軌部313之間形成線性電機。
[0147]接收線圈316形成於設置在可動部312上的基板312A (接收側基板)的面上，與電機314及驅動力傳遞部315 —起與可動部312 —體地沿著導軌部313移動。接收線圈316與發射側線圈裝置311相對。接收線圈316由在平板狀基板卷繞成平面狀的平面線圈形成。接收線圈316在與發射側線圈裝置311之間形成幾mm到幾十mm程度的間隙，彼此以非接觸方式相對。接收線圈316在與發射側線圈裝置311之間通過磁場共振不與發射側線圈裝置311接觸的情況下而接收電力。即，接收線圈316在不與發射側線圈裝置311接觸的情況下，從發射線圈裝置311接收由電機314等消耗的電力。因此，可動部312與發射側線圈裝置311的長度無關，不需要電纜或電纜承載部件。
[0148]該直驅型機械手IOC在可動部312設有各種功能部。例如，圖30所示的情況下，直驅型機械手IOC的可動部312具有升降機構部320。升降機構部320利用例如從線性電機等的動力源產生的驅動力，將平臺部321的前端部322以與可動部312的移動方向垂直地驅動。這時，動力源的動作所需的電力與電機14同樣地通過發射側線圈裝置311和接收線圈316之間的非接觸供電而供給。
[0149]接著，對發射側線圈裝置11詳細地進行說明。
[0150]第四實施例的情況下，如圖29及圖31所示，發射側線圈裝置311具備多個中間線圈單元330、第一端側線圈單元331及第二端側線圈單元332。中間線圈單元330如圖31所示，具有設置於基板340 (構成發射側基板的一部分的中間基板)且構成作為發射線圈的一部分的中間發射線圈部分的、第一線圈布線部341及第二線圈布線部342。第一線圈布線部341及第二線圈布線部342沿著發射側線圈裝置311的整個長度方向平行地設置。圖31所示的例子的情況下，第一線圈布線部341設置在基板340的上端側，第二線圈布線部342設置在基板340的下端側。如上所述，第一線圈布線部341和第二線圈布線部342平行地設置。第一線圈布線部341及第二線圈布線部342如圖31的粗實線所示，分別由多個平行的布線部件構成。構成第一線圈布線部341及第二線圈布線部342的各布線部件例如由銅板的蝕刻或模壓、銅線的粘貼、或印刷布線等形成。[0151]第一端側線圈單元331連接在中間線圈單元330的一端部。第一端側線圈單元331具有設置在基板350 (構成發射側基板的一部分的端側基板)的第一折回布線部351 (構成發射線圈的一部分的端側發射線圈部分)。如圖32所示，在將第一端側線圈單元331連接到中間線圈單元330的一端部時，第一折回布線部351將中間線圈單元330的第一線圈布線部341和第二線圈布線部342折回的同時連接。第一折回布線部351與第一線圈布線部341及第二線圈布線部342同樣地由銅板、銅線或印刷布線等形成。在中間線圈單元330的一端部連接第一端側線圈單元331,從而中間線圈單元330的第一線圈布線部341和第二線圈布線部342通過第一端側線圈單元331的第一折回布線部351連接。
[0152]第二端側線圈單元332如圖31所示連接在與中間線圈單元330的第一端側線圈單元331相反側的端部。第二端側線圈單元332具有設置於基板360 (構成發射側基板的一部分的端側基板)且作為構成發射線圈的一部分的端側發射線圈部分的、第二折回布線部361及供電端子部362、363。如圖32所示，在將第二端側線圈單元332連接在中間線圈單兀330的另一端部時,第二折回布線部361在與第一折回布線部315相反側將第一線圈布線部341和第二線圈布線部342折回的同時連接。第二折回布線部361與第一線圈布線部341及第二線圈布線部342等同樣地由銅板、銅線或印刷布線等形成。
[0153]如上所述，中間線圈單元330在端部分別連接第一端側線圈單元331及第二端側線圈單元332。由此，如圖32所示，中間線圈單元330的第一線圈布線部341及第二線圈布線部342、第一端側線圈單元331的第一折回布線部351、第二端側線圈單元332的第二折回布線部361形成一根連結線圈370。該連結線圈370是形成於基板340、基板350及基板360的平板狀的平面線圈。並且，在該一根連結線圈370的一端部設有供電端子部362，在連結線圈370的另一端部設置供電端子部363。供電端子部362及供電端子部363設置在第二端側線圈單元332。這些供電端子部362及供電端子部363與第一線圈布線部341等同樣地由銅板、銅線或印刷布線等形成。供電端子部362及供電端子部363連接在外部的高頻電源371。通過從該高頻電源371向連結線圈370供給高頻電力，成為一體的連結線圈370具有直驅型機械手IOC的發射側線圈的功能。
[0154]如圖31及圖32所示，連接一個或兩個以上中間線圈單元330。即，在第一端側線圈單元331和第二端側線圈單元332之間夾入的中間線圈單元330不限於一個，可以連結兩個以上。通過調整連結中間線圈單元330的數量，可容易變更連結線圈370的總長、及發射側線圈裝置311的總長。連結中間線圈單元330的情況下，與中間線圈單元330的第一線圈布線部341相鄰的中間線圈單元330的第一線圈布線部341被電連接。同樣地，第二線圈布線部342也與相鄰的中間線圈單元330的第二線圈布線部342電連接。第一端側線圈單元331的第一折回布線部351與相鄰的中間線圈單元330的第一線圈布線部341及第二線圈布線部342分別電連接。第二端側線圈單元332的第二折回布線部361及供電端子部362、363與相鄰的中間線圈單元330的第一線圈布線部341及第二線圈布線部342分別電連接。電連接部分只要是能夠確保電連接，可以採用任意的手段。
[0155]例如，如圖33所示，構成第一線圈布線部341、第二線圈布線部342、第一折回布線部351、第二折回布線部361及與供給端子部362、363的布線部件374與連接的布線部件375通過嚙合而電連接。此外，在與基板340、350、360的布線部件的背面側，可以將相鄰的單元之間的布線部件之間通過導線等電連接。這樣，中間線圈單元330的相互之間、中間線圈單元330和第一端側線圈單元331或第二端側線圈單元332之間的布線部件的連接若能夠確保電的連接，則可以設定為任意的形狀。
[0156]該發射側線圈裝置311的情況下，通過在中間線圈單元330連接第一端側線圈單元331及第二端側線圈單元332形成一根連結線圈370。由此，連結線圈370沿著發射側線圈裝置311的導軌部133的整個長度形成一個線圈。
[0157]因此，在延長發射側線圈裝置311的總長的情況下，如圖34所示，還可以考慮連結具有多匝的平面線圈400的線圈段401的方式。但是，連結線圈段401時，在連接部分即相鄰的線圈分布401的分界部分402中，形成未設有平面線圈400的區域。在成為該平面線圈400的分開部分的線圈段401的分界部分402中，發射側和接收線圈316之間的供電效率下降至設有平面線圈400的部分的大約80%。直驅型機械手IOC的情況下，可動部312沿著發射側線圈裝置311移動。因此，連結線圈段401的情況下，沿著可動部312的移動方向產生至少一個供電效率下降的分界部分402。
[0158]第四實施例的情況下，如圖29及圖30所示，通過連結的中間線圈單元330、第一端側線圈單元331及第二端側線圈單元332形成一根連結線圈370。因此，發射側線圈裝置311和接收線圈之間的供電效率在發射側線圈裝置311的整個長度方向上不變化。此外，在第四實施例中，通過變更連結中間線圈單元330的數量，容易調整發射側線圈裝置311的整個長度。
[0159]此外，第四實施例的情況下，在連結線圈370和高頻電源371之間連接有電容器377。該電容器377與連結線圈370 —起構成LC電路。因此，通過變更電容器377的電容，調整連結線圈370和接收線圈316之間的共振頻率。
[0160]接著，以上述的直驅型機械手IOC中的電力的供給進行說明。
[0161]高頻電源371為了建立磁場共振向連結線圈370供給幾MHz到幾十MHz的高頻交流。該高頻電源371供給的高頻例如根據連結線圈370及接收線圈316的特性等設定為用於建立磁場共振的任意的值。從高頻電源371向連結線圈370供給電力時，在連結線圈370和接收線圈316相對的部分產生磁場共振。因此，接收線圈316利用磁場共振從連結線圈370接收電力。另一方面，即使向連結線圈370供給電力，在接收線圈316與連結線圈370未相對的部分，從連結線圈370不輻射無用的電場或磁場。即，在向連結線圈370供給電力時，連結線圈370和接收線圈316未相對的部分通過磁場共振而產生電力的傳輸和接收。相對於此，在連結線圈370和接收線圈316未相對的部分，不僅不產生電力的傳輸和接收，也幾乎不產生電場或磁場的輻射。
[0162]該理由也基於在連結線圈370和接收線圈316之間上述的阻抗的大小關係的成立。
[0163]如以上說明，在第四實施例中，可動側所需的電力通過發射側線圈裝置311和接收側線圈316之間的磁場共振以非接觸方式供給。由此，可以享受與上述的第一實施例基本的作用效果。
[0164]此外，在第四實施例中，中間線圈單元330通過連結一個以上，任意設定其總長。並且，通過連接一個以上的中間線圈單元330和第一端側線圈單元331及第二端側線圈單元332，夾著中間線圈單元330橫跨第一端側線圈單元331至第二端側線圈單元332的整個長度的一匝連結線圈370。S卩，連結線圈370通過調整連結中間線圈單元330的數量，可以設定成任意的長度。因此，可以容易變更發射側的線圈的總長。
[0165][第五實施例]
[0166]參照圖35?圖37對無線供電裝置及具備該裝置的直驅型系統的第五實施例進行說明。
[0167]圖35及圖36表示搭載於第五實施例涉及的作為直驅型系統的直驅型機械手的發射側線圈裝置11。
[0168]而且，在該第五實施例及其變形例中，對與上述的第四實施例相同或同等的構成因素加上相同的符號。
[0169]該第五實施例的情況下，構成無線供電裝置的一部分的發射側線圈裝置311具備電容器381。具體地，構成發射側線圈裝置311的中間線圈單元330及第二端側線圈單元332分別具有電容器381。中間線圈單元330在構成連結線圈370的第一線圈布線部341或第二線圈布線部342上連接有電容器381。該電容器381被插入到連結線圈370和與該連結線圈並聯的供電布線部382。供電布線部382與上述第一線圈布線部341等同樣地設置於基板340、360。並且，供電布線部382通過中間線圈單元330和第二端側線圈單元332的連結而形成電連接。
[0170]通過在中間線圈單元330連接電容器381，中間線圈單元330單獨形成準LC電路。同樣地，通過在第二端側線圈單元332連接電容器381，第二端側線圈單元332單獨形成準LC電路。這些電容器381通過變更其電容，可以對每一個中間線圈單元330或第二端側線圈單元332調整共振頻率。
[0171]如該第五實施例，連結中間線圈單元330而形成一根連結線圈370時，可以在形成連結線圈370之後如圖32所示連接電容器來調整共振頻率。即，可以在一根連結線圈370連接一個或多個電容器377而調整共振頻率。但是，中間線圈單元330的連結在設置直驅型機械手10的設備中進行。這樣，為了在設置直驅型機械手的設備中連結中間線圈單元330，之後調整共振頻率，需要幾小時到幾天程度的期間。
[0172]相對於此，如第五實施例，通過在中間線圈單元330及第二端側線圈單元332分別連接電容器381，中間線圈單元330及第二端側線圈單元332單獨預先被調整共振頻率。即，每一個中間線圈單元330及第二端側線圈單元332預先被調整共振頻率。因此，在設備中設置直驅型機械手時，只要連接第一端側線圈單元331及第二端側線圈單元332，不需要調整共振頻率。第五實施例的情況下，如圖37所示，即使增加連結中間線圈單元330的數量,共振頻率也成為大致恆定的值。
[0173]在第五實施例中，中間線圈單元330及第二端側線圈單元332具有用於調整共振頻率的電容器381。由此，中間線圈單元330及第二端側線圈單元332分別通過連接的電容器381單獨地預先調整共振頻率。其結果，通過連接共振頻率預先被調整的中間線圈單元330及第二端側線圈單元332，不需要連接後的共振頻率的調整。因此，即使在變更發射側的線圈的總長的情況下，也可以容易進行共振頻率的調整，可以簡化連接工作。
[0174](變形例)
[0175]例如，布線部不限於以銅作為材料，也可以是任意的導電性的材料。此外，發射側線圈裝置11的線圈的形狀是一例，其可以任意變更。
【權利要求】
1.一種直驅型系統，其特徵在於，具備: 導軌部； 可動部，具有被上述導軌部保持並可沿著該導軌部移動的移動機構(17)以及用於驅動該移動機構的電機(13)； 發射線圈，形成為平面線圈，並具有沿著上述導軌部設置的多個發射線圈段，由供電部向上述發射線圈供給高頻電力； 接收線圈，以與上述發射線圈隔著間隙相對的方式設置在上述可動部，並且與各個上述發射線圈段相對的面積小於上述發射線圈段的各自的面積，通過磁場共振以非接觸方式從上述發射線圈接收向上述電機供給的電力。
2.如權利要求1所述的直驅型系統，其特徵在於， 上述導軌部具備:發射側基板(18)，配設有上述發射線圈；保持部(16)，卡合於上述移動機構並可移動地保持該移動機構， 上述可動部具備配設有上述接收線圈的接收側基板(12A)。
3.如權利要求2所述的直驅型系統，其特徵在於， 上述發射側基板以及上述接收側基板中的至少一個為平板狀基板， 具有上述平板狀基板的 上述導軌部以及上述可動部中的至少一方，在上述平板狀基板的一面配設上述發射線圈或上述接收線圈， 沿著上述平板狀基板的另一面配置有平板狀的電極部件，該電極部件將上述基板作為電介質而形成電容器。
4.如權利要求3所述的直驅型系統，其特徵在於， 上述平板狀的電極部件被分割成多個平板狀的電極部件。
5.如權利要求2所述的直驅型系統，其特徵在於， 上述接收側基板(233、234)包括: 正面側基板(233)，位於上述發射側基板(221)的板厚方向上的配置有上述發射線圈的正面上，且能夠沿著上述導軌部移動； 背面側基板(234)，位於上述上述發射側基板的板厚方向上的上述正面的相反一側的背面上，且能夠沿著上述導軌部移動； 上述接收線圈(231、232)包括: 正面側接收線圈(231)，配置在上述正面側基板(233)的與上述發射側基板(221)相對的面上； 背面側接收線圈(232)，配置在上述背面側基板(234)的與上述發射側基板(221)相對的面上。
6.如權利要求5所述的直驅型系統，其特徵在於， 上述正面側接收線圈(231)及上述背面側接收線圈(232)是平面線圈，其卷繞方向隔著上述發射側基板(221)形成鏡像。
7.如權利要求2所述的直驅型系統，其特徵在於， 上述發射側基板包括: 兩個端側基板(350、360)，分別位於上述基板的兩端部； 至少一個中間基板(340)，位於上述兩個端側基板之間，通過將上述兩個端側基板和在上述至少一個中間基板中任選的中間基板相互卡合，能夠形成一個上述發射側基板， 上述發射線圈包括: 兩個端側發射線圈部分(361、351)，形成在上述兩個端側基板的面上，分別構成上述發射線圈的兩端側部分； 至少一個中間發射線圈部分(341)，分別形成在上述至少一個中間基板的面上，且能夠對上述兩個端側發射線圈部分進行相互電連接， 當上述兩個端側基板和上述中間基板相互卡合時，上述兩個端側發射線圈部分和上述中間發射線圈部分相互電連接而形成一個發射線圈段。
8.如權利要求7所述的直驅型系統，其特徵在於， 上述一個發射線圈段的一部分電連接於調整共振頻率的電容器(381)。
9.如權利要求2-8中的任一項所述的直驅型系統，其特徵在於， 上述發射線圈的多個發射線圈段通過將導體沿著細長的長方形的卷繞圖案卷繞多次而形成， 上述接收線圈通過將導體沿著圓形或角形的卷繞圖案卷繞多次而形成。
10.如權利要求9所述的直驅型系統，其特徵在於， 上述發射側基板由分別形成有上述多個發射線圈段的細長的長方形的多個發射側基板構成， 上述多個發射側基板沿著上述可動部的移動方向串列連接， 上述多個發射線圈段並列連接在上述供電部。
11.一種直驅型系統的無線供電裝置，在相對的一對線圈之間利用磁場共振以非接觸方式供給電力，其特徵在於，具備: 平板狀基板； 平面狀的線圈部，設置在上述基板的一面即正面； 平板狀的電極部件，分割成兩個以上並設置在上述基板的另一面即背面，通過在上述電極部件與上述線圈部之間夾住上述基板而形成電容器。
12.—種直驅型系統的無線供電裝置，具備: 固定側的發射線圈單元，在基板的一面即正面具有發射線圈； 接收線圈單元，設置在沿著上述發射線圈移動的可動側，並具有在上述基板的正面以非接觸方式與上述發射線圈相對的第一線圈、以及夾著上述基板以非接觸方式與上述基板的背面相對的第二線圈，在與上述發射線圈之間利用磁場共振以非接觸方式接收電力。
13.如權利要求12所述的直驅型系統的無線供電裝置，其特徵在於， 上述第一線圈及上述第二線圈是平面線圈，卷繞方向為隔著上述基板形成鏡像。
14.一種直 驅型系統的無線供電裝置，上述直驅型系統具備在固定側的發射線圈和可動側的接收線圈之間利用磁場共振以非接觸方式供給電力的無線供電系統，其特徵在於，具備: 中間線圈單元，具有直線狀的第一線圈布線部及與上述第一線圈布線部平行的第二線圈布線部； 第一端側線圈單元，與被連結的一個以上的上述中間線圈單元的一端部連接，並具有連接上述第一線圈布線部和上述第二線圈布線部的第一折回布線部； 第二端側線圈單元，連接在上述中間線圈的與上述第一端側線圈單元相反側的端部，具有連接上述第一線圈布線部和上述第二線圈布線部的第二折回布線部，並且具有供電端子部，該供電端子部分別設置在通過連接上述第一線圈布線部、第二線圈布線部、上述第一折回布線部及上述第二折回布線部而形成的一根連結線圈的兩端部，用於向上述連結線圈供給電力。
15.如權利要求14所述的無線供電裝置，其特徵在於， 上述中間線圈單元及上述第二端側線圈單元分別具有連接在上述連結線圈並用於調整共振頻率的電容器。`
【文檔編號】H02J17/00GK103659791SQ201310430035
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2012年9月26日
【發明者】杉野正芳, 近藤弘, 竹田滋, 長谷生康之, 濱崎景介 申請人:電裝波動株式會社, 株式會社電裝