非接觸供電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種通過非接觸的方式向線性電動機(jī)裝置的線圈供電的非接觸供電裝置，該線性電動機(jī)裝置具備軌道部件、架裝于軌道部件上的移動體、排列設(shè)于軌道部件上的多個磁鐵及設(shè)于移動體上的線圈，該非接觸供電裝置具備：兩組非接觸供電部，分別具有在軌道部件的移動方向上延伸的供電用電極板和設(shè)于移動體上并與供電用電極板相向的受電用電極板，能夠進(jìn)行高頻電力的非接觸供給；高頻電源部，向供電用電極板之間供給高頻電力；及電力轉(zhuǎn)換部，對被非接觸供給到受電用電極板的高頻電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換并向線圈供電。由此，能夠提供一種成本低廉的非接觸供電裝置，能以大供電容量及高供電效率向線性電動機(jī)裝置的移動體側(cè)的線圈進(jìn)行非接觸供電，且非接觸供電不會影響到推進(jìn)力的產(chǎn)生。
【專利說明】非接觸供電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非接觸供電裝置，更詳細(xì)地說，涉及通過非接觸的方式向設(shè)于線性電動機(jī)裝置的移動體上的線圈供電的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為生產(chǎn)安裝有多個元件的基板的基板用作業(yè)設(shè)備，具有焊料印刷機(jī)、元件安裝機(jī)、回流焊機(jī)、基板檢查機(jī)等，大多以基板搬運裝置連接這些設(shè)備來構(gòu)成基板生產(chǎn)線。這些基板用作業(yè)設(shè)備中的多數(shù)設(shè)備通常具備在基板上移動并進(jìn)行預(yù)定作業(yè)的移動體，并利用線性電動機(jī)裝置、滾珠絲杠機(jī)構(gòu)等驅(qū)動移動體。而且，為了在移動體上供給所需電力，在現(xiàn)有技術(shù)中使用可變形的供電用線纜，或設(shè)有能邊移動邊供電的滑動供電部。然而，擔(dān)心在上述接觸供電機(jī)構(gòu)中的供電用線纜上產(chǎn)生因往復(fù)變形而導(dǎo)致的金屬疲勞，也擔(dān)心在滑動供電部產(chǎn)生磨損等。因此，近些年來，作為向移動體供電的供電技術(shù)，研究了專利文獻(xiàn)I及2例示的、使用了高頻的非接觸供電技術(shù)。非接觸供電技術(shù)大致具有電場耦合方式和電磁感應(yīng)方式，并不局限于基板用作業(yè)設(shè)備，可考慮在廣泛的領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)用作業(yè)設(shè)備中應(yīng)用。
[0003]專利文獻(xiàn)I公開的能量搬運裝置的主要特征在于，在兩個分離的有源電極之間存在電容耦合，這些電極被賦予強(qiáng)電勢，強(qiáng)電場區(qū)域被限定在位于這些電極之間的空間內(nèi)。此夕卜，技術(shù)方案2中示出了有源電極與高壓高頻發(fā)生器耦合而將電勢能向電極之間的空間供給的方式。由此，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程能量傳送。專利文獻(xiàn)I表示電場耦合方式的非接觸供電技術(shù)的一例。
[0004]另外，專利文獻(xiàn)2公開的移動體的無接觸供電設(shè)備的特征在于，沿著軌道鋪設(shè)使高頻正弦波電流流動的線路，在移動體上設(shè)有在該線路上發(fā)生共振并產(chǎn)生電動勢的線圈。此外，使軌道的接縫分別沿著移動體的移動方向形成切口并組合，使線路在該接縫處折返而將線路形成為環(huán)狀。由此表現(xiàn)出，移動體在行進(jìn)中也通過無接觸的方式被供電，另外，防止在軌道的接縫處產(chǎn)生磁路缺乏的部位，由此電力被可靠地供給。專利文獻(xiàn)2表示利用電磁感應(yīng)方式的非接觸供電機(jī)構(gòu)向移動體供電的一構(gòu)成例。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特表2009 - 531009號公報
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開平5 - 344603號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]另外，雖然專利文獻(xiàn)I的技術(shù)公開了非接觸供電中的電極的構(gòu)造等，但未公開用于向線性電動機(jī)裝置供電的具體構(gòu)成。另外，不局限于專利文獻(xiàn)2，通常當(dāng)將電磁感應(yīng)方式的非接觸供電機(jī)構(gòu)應(yīng)用到線性電動機(jī)裝置時，擔(dān)心會干擾到推進(jìn)力的產(chǎn)生而造成影響。眾所周知，在線性電動機(jī)裝置中，在軌道部件及移動體中的一方配置線圈，在另一方配置磁鐵，將在向線圈通電時產(chǎn)生的推進(jìn)用磁場和磁鐵之間所產(chǎn)生的磁力利用為推進(jìn)力。因此，當(dāng)同時使用電磁感應(yīng)方式的非接觸供電機(jī)構(gòu)時，即使是非接觸供電也會產(chǎn)生供電用磁場而干擾到推進(jìn)用磁場，不能獲得良好的推進(jìn)力。此外，供電用磁場受到推進(jìn)用磁場的干擾，不能進(jìn)行良好的供電。為了避免這樣的磁場的相互干擾，能夠限定推進(jìn)用線圈和供電用線圈的尺寸且將兩者隔有距離地配置，但線性電動機(jī)的推進(jìn)力、非接觸供電的供電容量被制約。
[0008]另外，如上所述，擔(dān)心在作為現(xiàn)有接觸供電機(jī)構(gòu)的供電用線纜上產(chǎn)生因往復(fù)變形而導(dǎo)致的金屬疲勞，也擔(dān)心在滑動供電部產(chǎn)生磨損等。為了消除這些擔(dān)心并確保耐長期使用的高可靠性，接觸供電機(jī)構(gòu)變得高價。
[0009]本發(fā)明鑒于上述【背景技術(shù)】的問題點而作出，應(yīng)解決的課題在于提供一種成本低廉的非接觸供電裝置，能以大供電容量及高供電效率向設(shè)于線性電動機(jī)裝置的移動體上的線圈進(jìn)行非接觸供電，且非接觸供電不會影響到推進(jìn)力的產(chǎn)生。
[0010]用于解決上述課題的技術(shù)方案I涉及的非接觸供電裝置的發(fā)明是一種非接觸供電裝置，以非接觸方式向線性電動機(jī)裝置的線圈供電，上述線性電動機(jī)裝置具備:在移動方向上延伸的軌道部件；能夠移動地架裝于上述軌道部件上的移動體；在上述軌道部件的上述移動方向上排列設(shè)置的多個磁鐵；及設(shè)于上述移動體上的線圈，當(dāng)接通電流時，在上述線圈與上述磁鐵之間產(chǎn)生上述移動方向上的推進(jìn)力，上述非接觸供電裝置具備:兩組非接觸供電部，分別具有在上述軌道部件的上述移動方向上延伸的供電用電極板及設(shè)于上述移動體上并與上述供電用電極板隔有距離地相向的受電用電極板，能夠經(jīng)由在上述供電用電極板和上述受電用電極板之間形成的電場來進(jìn)行高頻電力的非接觸供給；高頻電源部，向兩個供電用電極板之間供給高頻電力；及電力轉(zhuǎn)換部，設(shè)于上述移動體上，對被以非接觸方式供給到兩個受電用電極板的高頻電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換并向上述線圈供電。
[0011]技術(shù)方案2的發(fā)明在技術(shù)方案I的基礎(chǔ)上，上述供電用電極板及上述受電用電極板由具有導(dǎo)電性的順磁性材料形成。
[0012]技術(shù)方案3的發(fā)明在技術(shù)方案I或2的基礎(chǔ)上，上述供電用電極板配置于上述軌道部件的比上述多個磁鐵靠近上述移動體的表面?zhèn)?，上述受電用電極板配置于上述移動體的比上述線圈靠近上述軌道部件的表面?zhèn)取?br> [0013]技術(shù)方案4的發(fā)明在技術(shù)方案I?3中任一項的基礎(chǔ)上，上述移動體的兩個側(cè)面及底面與上述軌道部件的兩個內(nèi)側(cè)面及內(nèi)底面隔有距離地相向，上述受電用電極板配置于上述移動體的兩個側(cè)面及底面上，上述供電用電極板配置于上述軌道部件的兩個內(nèi)側(cè)面及內(nèi)底面上。
[0014]技術(shù)方案5的發(fā)明在技術(shù)方案I?4中任一項的基礎(chǔ)上，還具備阻抗調(diào)整元件，上述阻抗調(diào)整元件設(shè)于由上述高頻電源部、上述兩組非接觸供電部及上述電力轉(zhuǎn)換部形成的閉合回路內(nèi)，將上述閉合回路的阻抗調(diào)整到最小。
[0015]技術(shù)方案6的發(fā)明在技術(shù)方案I?5中任一項的基礎(chǔ)上，上述電力轉(zhuǎn)換部具有:高頻直流轉(zhuǎn)換部，將被以非接觸方式供給到上述兩個受電用電極板的高頻電力轉(zhuǎn)換為直流電力；及直流交流轉(zhuǎn)換部，根據(jù)上述移動體所要求的移動速度，將上述直流電力轉(zhuǎn)換為頻率可變的交流電力并向上述線圈供電。
[0016]技術(shù)方案7的發(fā)明在技術(shù)方案6的基礎(chǔ)上，還具備移動控制部，上述移動控制部設(shè)于上述移動體上，由從上述高頻直流轉(zhuǎn)換部輸出的直流電力的一部分進(jìn)行驅(qū)動，對上述直流交流轉(zhuǎn)換部進(jìn)行控制。
[0017]發(fā)明效果
[0018]在技術(shù)方案I涉及的非接觸供電裝置的發(fā)明中，由分別具有供電用電極板及受電用電極板的兩組非接觸供電部、向兩個供電用電極板之間供給高頻電力的高頻電源部及對被以非接觸方式供給到兩個受電用電極板的高頻電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換并向線圈供電的電力轉(zhuǎn)換部構(gòu)成電場耦合方式的非接觸供電機(jī)構(gòu)。在非接觸供電機(jī)構(gòu)中，雖然非接觸供電部為電容器而形成電場，但由于不產(chǎn)生磁場，所以不會對在線圈和磁鐵之間產(chǎn)生的推進(jìn)力造成影響。另外，非接觸供電機(jī)構(gòu)與線圈及磁鐵產(chǎn)生的磁場相互不發(fā)生干擾，所以能夠自由地設(shè)計供電用電極板和受電用電極板的尺寸、形狀及配置，能夠確保大供電容量及高供電效率。
[0019]此外，能夠消除現(xiàn)有技術(shù)中為了確保高可靠性而變得高價的供電用線纜、滑動供電部，能夠使供電裝置的成本低廉。
[0020]在技術(shù)方案2涉及的發(fā)明中，供電用電極板及受電用電極板由具有導(dǎo)電性的順磁性材料形成。因此，針對供電用電極板及受電用電極板，即使線圈和永磁體的磁場形成交鏈，也不會使循環(huán)電流、渦電流流動，也不會產(chǎn)生抵消磁場的作用。即，能夠可靠地避免線性驅(qū)動機(jī)構(gòu)和非接觸供電機(jī)構(gòu)的相互干擾。
[0021]在技術(shù)方案3涉及的發(fā)明中，供電用電極板配置于軌道部件的、比多個磁鐵靠近移動體的表面?zhèn)?，受電用電極板配置于移動體的、比線圈靠近軌道部件的表面?zhèn)?。因此，由供電用電極板和受電用電極板構(gòu)成的電容器的電極間距離變小，靜電電容增加，使大電流流動，能夠確保大供電容量及高供電效率。
[0022]在技術(shù)方案4涉及的發(fā)明中，受電用電極板配置于移動體的兩個側(cè)面及底面上，供電用電極板配置于軌道部件的兩個內(nèi)側(cè)面及內(nèi)底面上。由此，供電用電極板和受電用電極板的相向面積增大，由兩者構(gòu)成的電容器的靜電電容增加，使大電流流動，能夠確保大供電容量及高供電效率。
[0023]在技術(shù)方案5涉及的發(fā)明中，阻抗調(diào)整元件將由高頻電源部、兩組非接觸供電部及電力轉(zhuǎn)換部形成的閉合回路的阻抗調(diào)整到最小。因此，在閉合回路內(nèi)，產(chǎn)生串聯(lián)共振并使大電流流動，能夠確保大供電容量及高供電效率。
[0024]在技術(shù)方案6涉及的發(fā)明中，電力轉(zhuǎn)換部具有:高頻直流轉(zhuǎn)換部，將被以非接觸方式供給到兩個受電用電極板的高頻電力轉(zhuǎn)換為直流電力；及直流交流轉(zhuǎn)換部，根據(jù)移動體所要求的移動速度，將直流電力轉(zhuǎn)換為頻率可變的交流電力并向線圈供電。為了調(diào)整移動體的移動速度，需要調(diào)整向線圈供電的交流電力的頻率，在使用了供電用線纜或滑動供電部的現(xiàn)有技術(shù)中，直流交流轉(zhuǎn)換部設(shè)于固定側(cè)。在非接觸供電機(jī)構(gòu)中，由于必須是高頻供電，所以在本方式中，在移動體側(cè)具備高頻直流轉(zhuǎn)換部及直流交流轉(zhuǎn)換部，能夠?qū)嵤┡c現(xiàn)有技術(shù)相同的移動速度的調(diào)整。
[0025]另外，電力轉(zhuǎn)換部兼?zhèn)浞墙佑|供電所需的受電側(cè)的頻率轉(zhuǎn)換功能及調(diào)整移動速度所需的頻率轉(zhuǎn)換功能，從而能夠使非接觸供電裝置的成本低廉。
[0026]在技術(shù)方案7涉及的發(fā)明中，在移動體側(cè)具備對直流交流轉(zhuǎn)換部進(jìn)行控制的移動控制部。在現(xiàn)有技術(shù)中，直流交流轉(zhuǎn)換部及移動控制部設(shè)于固定側(cè)，調(diào)整了頻率的交流電力經(jīng)由供電用線纜或滑動供電部而向移動體供電。然而，在非接觸供電機(jī)構(gòu)中，必須是高頻供電，在移動體側(cè)具備直流交流轉(zhuǎn)換部。此處，當(dāng)將移動控制部保留于固定側(cè)時，需要使用無線電通信等以非接觸方式將頻率調(diào)整指令向移動體側(cè)的直流交流轉(zhuǎn)換部發(fā)送，裝置構(gòu)成復(fù)雜化。因此，通過在移動體側(cè)具備由從高頻直流轉(zhuǎn)換部輸出的直流電力的一部分驅(qū)動的移動控制部，能夠簡化裝置構(gòu)成，使成本低廉?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0027]圖1是示意性地表示裝入有實施方式的非接觸供電裝置的線性電動機(jī)裝置的軌道(軌道部件)及移動體的構(gòu)造的、與移動方向垂直的剖視圖。
[0028]圖2是說明實施方式的非接觸供電裝置向線圈供電的供電方法的等價電路圖。
[0029]圖3是說明實施方式的非接觸供電裝置I中電力的流動及各部的功能構(gòu)成的功能框圖。
[0030]圖4是說明現(xiàn)有線性電動機(jī)裝置中電力的流動及各部的功能構(gòu)成的功能框圖。
[0031]圖5是示意性地說明現(xiàn)有線性電動機(jī)裝置的構(gòu)成的說明圖。
【具體實施方式】[0032]在說明實施方式之前，首先說明通常的現(xiàn)有線性電動機(jī)裝置9。圖5是示意性地說明現(xiàn)有線性電動機(jī)裝置9的構(gòu)成的說明圖。線性電動機(jī)裝置9由軌道91、移動體92、多個磁鐵93、多個線圈94及供電用線纜95等構(gòu)成。
[0033]軌道91是沿移動體92的移動方向延伸的軌道部件。軌道91在圖5中沿著空心箭頭所示的移動方向M從左前側(cè)向右里側(cè)延伸。底板911和兩個側(cè)板912、913成為一體而形成軌道91。軌道91的與移動方向正交的截面形狀成為在上方開口的槽形狀。移動體92大致為箱形狀，能夠移動地架裝于軌道91上。移動體92隔有距離地安裝于軌道91的槽形狀部分。移動體92的架裝結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成為例如將圖示省略的懸掛軌道設(shè)于軌道91的上方來懸掛移動體92。另外，也可以構(gòu)成為例如將行進(jìn)用車輪向下設(shè)于移動體92的底面上而在軌道91的底板911的上表面行進(jìn)。移動體92的兩個側(cè)面及底面與軌道91的兩個側(cè)板912,913的內(nèi)側(cè)面9121、913i及底板911的內(nèi)底面911?隔有距離地相向。
[0034]多個磁鐵93在軌道91的兩側(cè)板912、913的內(nèi)側(cè)面9121、913i上排列設(shè)置。多個磁鐵93的N極和S極沿移動方向交替地配置。磁鐵93可以使用永磁體，或也可以使用由直流勵磁的電磁鐵。多個線圈94靠近移動體92內(nèi)部的兩個側(cè)面而分別各設(shè)有多個。各線圈94具備圖示省略的鐵芯。各線圈94以通電時在鐵芯上感應(yīng)的磁極與軌道91側(cè)的磁鐵93相向的方式配置。在本實施方式中，線圈94靠近各側(cè)面而分別各設(shè)有3的倍數(shù)個并被三相連接，利用三相電源而通電。
[0035]供電用線纜95從軌道91側(cè)朝向移動體92側(cè)配置。供電用線纜95以從電力轉(zhuǎn)換部96 (參照圖4)向移動體92的各線圈94接通電流(供電)的方式連接。向線圈94通電的電流由移動控制部97(參照圖4)控制。在線圈94形成的磁場和磁鐵93之間產(chǎn)生磁力。該磁力成為推進(jìn)力，沿軌道91的移動方向推進(jìn)移動體92。追隨于移動體92的移動，供電用線纜95發(fā)生變形并繼續(xù)供電。
[0036]在現(xiàn)有的線性電動機(jī)裝置9中，需要使供電用線纜95有彈性而不妨礙移動體92的移動并不與圖示省略的其他部件抵接。此外，由于也需要應(yīng)對往復(fù)變形所導(dǎo)致的金屬疲勞，所以供電用線纜95構(gòu)成復(fù)雜且變得高價。高價的供電用線纜95成為使線性電動機(jī)裝置9的成本增加的主要原因。
[0037]接下來，對替代供電用線纜95而裝入有實施方式的非接觸供電裝置I的線性電動機(jī)裝置IA進(jìn)行說明。圖1是示意性地表示裝入有實施方式的非接觸供電裝置I的線性電動機(jī)裝置IA的軌道2(軌道部件)及移動體3的構(gòu)造的、與移動方向垂直的剖視圖。另外，圖2是說明實施方式的非接觸供電裝置I向線圈5供電的供電方法的等價電路圖。線性電動機(jī)裝置IA由相當(dāng)于軌道部件的軌道2、移動體3、多個磁鐵4、多個線圈5等構(gòu)成。這些構(gòu)成部件2?5與圖5所示的現(xiàn)有裝置的軌道91、移動體92、磁鐵93及線圈94類似，只是變更了尺寸要素，因此省略詳細(xì)說明。另外，非接觸供電裝置I由兩組非接觸供電部61、62、高頻電源部7及電力轉(zhuǎn)換部8等構(gòu)成。
[0038]兩組非接觸供電部61、62如圖1所示，隔著軌道2的寬度方向的中心線CL對稱配置。以下，以配置于圖1左側(cè)的第一非接觸供電部61為代表進(jìn)行詳細(xì)說明。第一非接觸供電部61由第一供電用電極板61A及第一受電用電極板61B構(gòu)成。兩個電極板61A、61B由具有導(dǎo)電性的順磁性材料形成。作為順磁性材料，可以使用鐵及鎳等強(qiáng)磁性金屬之外的大多數(shù)金屬材料中的任一個，例如銅或鋁。
[0039]第一供電用電極板61A以覆蓋軌道2的一個側(cè)板22的內(nèi)側(cè)面22i的幾乎整個面及底板21的內(nèi)底面21i的接近半個面的方式形成為截面L字形。第一供電用電極板61A沿著軌道2的移動方向的整個長度延伸。此外，第一供電用電極板61A配置于比排列設(shè)置在一個側(cè)板22的內(nèi)側(cè)面22i上的磁鐵4靠近移動體3的表面?zhèn)?。另一方面，第一受電用電極板61B以覆蓋移動體3的一個側(cè)面32的幾乎整個面及底面31的接近半個面的方式形成為截面L字形。第一受電用電極板61B沿著移動體3的移動方向的整個長度延伸。此外，第一受電用電極板61B配置于移動體3的、比設(shè)置在一個側(cè)面32內(nèi)側(cè)的線圈5靠近軌道2的表面?zhèn)?。第一供電用電極板61A和第一受電用電極板61B具有微小距離d而相向，電氣性地成為平行板電容器Cl。
[0040]同樣，配置于圖1右側(cè)的第二非接觸供電部62由第二供電用電極板62A及第二受電用電極板62B構(gòu)成,并電氣性地成為平行板電容器C2。第一供電用電極板61A和第二供電用電極板62A之間及第一受電用電極板61B和第二受電用電極板62B之間在中心線CL附近略微隔有距離而電絕緣，2個平行板電容器C1、C2形狀大致相同，靜電電容Cap也大致相等。
[0041]高頻電源部7設(shè)于固定側(cè)。如圖2所示，將交流電源71和交流高頻轉(zhuǎn)換部72連接而構(gòu)成高頻電源部7。交流電源71使用例如通常的商用頻率fac (50Hz或60Hz)的電源。在交流高頻轉(zhuǎn)換部72中使用例如逆變器，將商用頻率fac的交流電力Pac轉(zhuǎn)換為高頻率fhf的高頻電力Phf并輸出。交流高頻轉(zhuǎn)換部72的一個輸出端子與第一供電用電極板61A連接，另一個輸出端子與第二供電用電極板62A連接。由此，向兩電極板61A、62A之間供給高頻電力Phf。高頻電力Phf的高頻率fhf可例示為IOOkHz?MHz帶，作為電壓波形，可例示正弦波、矩形波等。
[0042]電力轉(zhuǎn)換部8設(shè)于移動體3上。電力轉(zhuǎn)換部8對被非接觸供給到第一及第二受電用電極板61B、62B的高頻電力Phf進(jìn)行轉(zhuǎn)換并向線圈5供電。電力轉(zhuǎn)換部8由高頻直流轉(zhuǎn)換部81及直流交流轉(zhuǎn)換部82構(gòu)成。在高頻直流轉(zhuǎn)換部81及直流交流轉(zhuǎn)換部82中能夠使用例如逆變器。高頻直流轉(zhuǎn)換部81的一個輸入端子與第一受電用電極板61B連接，另一個輸入端子與第二受電用電極板62B連接。高頻直流轉(zhuǎn)換部81的輸出端子與直流交流轉(zhuǎn)換部82及移動控制部85并聯(lián)連接。高頻直流轉(zhuǎn)換部81將被非接觸供給到第一及第二受電用電極板61B、62B的高頻電力Phf暫時轉(zhuǎn)換為直流電力Pdc并輸出。[0043]直流交流轉(zhuǎn)換部82接收從高頻直流轉(zhuǎn)換部81輸出的直流電力Pdc，并將其轉(zhuǎn)換為頻率可變的交流電力Pcoil。直流交流轉(zhuǎn)換部82的輸出端子以所有的線圈5為對象進(jìn)行三相連接。交流電力Pcoil的交流頻率fcoil可例示為IOOHz左右以下。此外，由于非接觸供電部61、62的高頻率fhf和線圈5的交流頻率fcoil差異很大，所以必須經(jīng)由直流進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。
[0044]此外，在移動體3側(cè)設(shè)有由從高頻直流轉(zhuǎn)換部71輸出的直流電力Pdc的一部分驅(qū)動的移動控制部85。移動控制部85向直流交流轉(zhuǎn)換部82發(fā)送與移動體3所要求的移動速度對應(yīng)的頻率控制信號Sc。由此，移動控制部85對向線圈5供電的交流電力Pcoil的交流頻率fcoil進(jìn)行控制。
[0045]由上述高頻電源部7、兩組非接觸供電部61、62及電力轉(zhuǎn)換部8形成電閉合電路Loop。在閉合電路Loop的中途的2個位置上，即在交流高頻轉(zhuǎn)換部72和第一供電用電極板61A之間及交流高頻轉(zhuǎn)換部72和第二供電用電極板62A之間串聯(lián)連接有阻抗調(diào)整元件75、76。阻抗調(diào)整元件75、76可以使用例如電感L為固定值或可調(diào)整的感應(yīng)元件。
[0046]電感L的具體值以閉合電路Loop內(nèi)的阻抗變?yōu)樽钚〉姆绞酱_定。即，當(dāng)向閉合電路Loop施加高頻率fhf的高頻電壓時，兩組非接觸供電部61、62 (平行板電容器C1、C2)的靜電電容Cap和阻抗調(diào)整元件75、76的電感L以串聯(lián)共振的方式確定。由此，能夠使在閉合電路Loop內(nèi)流動的高頻電流最大化。此處，串聯(lián)共振的產(chǎn)生條件受到閉合電路Loop內(nèi)的雜散電容Cf及雜散電感Lf等的影響。因此，阻抗調(diào)整元件75、76的電感L的值可以預(yù)先進(jìn)行實驗或模擬來確定，也可以對應(yīng)每個線性電動機(jī)裝置I單獨進(jìn)行調(diào)整來實現(xiàn)最佳化。
[0047]接下來，對實施方式的線性電動機(jī)裝置I的供電作用進(jìn)行說明。眾所周知，平行板電容器Cl、C2的靜電電容Cap用下式表不。
[0048]Cap = ε.S/d
[0049]其中，ε是供電用電極板6IA(62Α)和受電用電極板61Β (62Β)之間的空間的介電常數(shù)，S是供電用電極板61Α(62Α)和受電用電極板61Β(62Β)的相向面積，d是供電用電極板61A(62A)和受電用電極板61B(62B)之間的距離d(參照圖1)。而且，在閉合電路Loop中流動的高頻電流與靜電電容Cap大致成正比。
[0050]此處，為了增大靜電電容Cap，增大相向面積S是有效的，根據(jù)公式可知產(chǎn)生正比關(guān)系的效果。在本實施方式中，如圖1所示，在軌道2和移動體3相向的大致整個區(qū)域配置供電用電極板61A、62A及受電用電極板61B、62B。因此，相向面積S被最大化，靜電電容Cap也被最大化。此外，雖然通過增大介電常數(shù)ε或減小距離d也能增大靜電電容Cap，但介電常數(shù)ε、距離d的變更存在制造技術(shù)上的制約、穩(wěn)定動作的制約，因而較難。
[0051]在以上說明的構(gòu)成中，當(dāng)從高頻電源部7向第一及第二供電用電極板61A、62A之間施加高頻率fhf的高頻電壓時，高頻電流在閉合電路Loop中流動。此時，由于靜電電容Cap被最大化，且產(chǎn)生因阻抗調(diào)整元件75、76的作用而導(dǎo)致的串聯(lián)共振，所以高頻電流成為大電流。因此，被輸入了高頻電流的高頻直流轉(zhuǎn)換部81輸出大的直流電力Pdc。此外，被輸入了直流電力Pdc的直流交流轉(zhuǎn)換部82按照來自移動控制部85的控制信號Sc，向線圈5供給交流電力Pcoil,根據(jù)需要,能夠供給大的交流電力Pcoil。這樣一來,進(jìn)行電場I禹合方式的非接觸供電。
[0052]以下，針對實施方式中電力的流動及功能構(gòu)成，與現(xiàn)有構(gòu)成的裝置進(jìn)行比較來說明。圖3是說明實施方式的非接觸供電裝置I中電力的流動及各部的功能構(gòu)成的功能框圖。另外，圖4是說明現(xiàn)有線性電動機(jī)裝置9中的電力的流動及各部的功能構(gòu)成的功能框圖。在圖3和圖4中，利用空心箭頭表不電力的流動，利用虛線箭頭表不向線圈5供電的交流電力Pcoil的頻率控制信號Sc。
[0053]在實施方式的圖3中，在固定側(cè)設(shè)有高頻電源部7的交流電源71及交流高頻轉(zhuǎn)換部72。交流高頻轉(zhuǎn)換部72將交流電源71的商用頻率fac暫時轉(zhuǎn)換為直流(DC)，再將直流(DC)轉(zhuǎn)換為高頻率fhf。另一方面，在移動體3側(cè)設(shè)有電力轉(zhuǎn)換部8的高頻直流轉(zhuǎn)換部81及直流交流轉(zhuǎn)換部82。高頻直流轉(zhuǎn)換部81將高頻率fhf轉(zhuǎn)換為直流(DC)，直流交流轉(zhuǎn)換部82將直流(DC)轉(zhuǎn)換為交流頻率fcoil。簡單地說，在實施方式中實施4次頻率轉(zhuǎn)換。
[0054]與此相對，在現(xiàn)有構(gòu)成的圖4中，在固定側(cè)設(shè)有交流電源71及電力轉(zhuǎn)換部96。電力轉(zhuǎn)換部96將交流電源71的商用頻率fac暫時轉(zhuǎn)換為直流(DC)，再將直流(DC)轉(zhuǎn)換為交流頻率fcoil。簡單地說，在現(xiàn)有構(gòu)成中實施2次頻率轉(zhuǎn)換。
[0055]另外，在實施方式中，移動控制部85設(shè)于移動體3側(cè)，由從高頻直流轉(zhuǎn)換部81輸出的直流電力Pdc的一部分驅(qū)動。與此相對，在現(xiàn)有構(gòu)成中，移動控制部97設(shè)于固定側(cè)，由從電力轉(zhuǎn)換部96的中途輸出的直流(DC)驅(qū)動。兩個移動控制部85、97的功能在根據(jù)移動體3、92所要求的移動速度來發(fā)送頻率控制信號Sc這一點上沒有很大區(qū)別。在實施方式中，由于利用移動體3側(cè)的直流交流轉(zhuǎn)換部82生成向線圈5供電的交流頻率fcoil，所以移動控制部85也優(yōu)選設(shè)于移動體3偵U。
[0056]根據(jù)實施方式的非接觸供電裝置1，由兩組非接觸供電部61、62、高頻電源部7及電力轉(zhuǎn)換部8構(gòu)成非接觸供電機(jī)構(gòu)。在該非接觸供電機(jī)構(gòu)中，雖然非接觸供電部61、62為電容器而形成電場，但不產(chǎn)生磁場，所以不會對在線圈5和磁鐵4之間產(chǎn)生的推進(jìn)力造成影響。另外，由于非接觸供電機(jī)構(gòu)與線圈5及磁鐵4產(chǎn)生的磁場相互不發(fā)生干擾，所以能夠自由地設(shè)計供電用電極板61A、62A和受電用電極板61B、62B的尺寸、形狀及配置，能夠確保大供電容量及高供電效率。
[0057]特別地，供電用電極板61A、62A配置于比磁鐵4靠近移動體3的表面?zhèn)?，受電用電極板61B、62B配置于比線圈5靠近軌道2的表面?zhèn)龋以谲壍?和移動體3相向的幾乎整個區(qū)域配置供電用電極板61A、62A及受電用電極板61B、62B。此外，阻抗調(diào)整元件75、76將由高頻電源部7、兩組非接觸供電部61、62及電力轉(zhuǎn)換部8形成的閉合電路Loop的阻抗調(diào)整到最小。因此，由供電用電極板61A、62A和受電用電極板61B、62B構(gòu)成的平行板電容器Cl、C2的靜電電容Cap變得極大。并且，由于在閉合電路Loop產(chǎn)生串聯(lián)共振，所以會有極大的電流流動。由此，在實施方式的非接觸供電裝置I中能夠確保大供電容量及高供電效率。
[0058]此外，在本實施方式中，雖然進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換的次數(shù)增加，但除此之外，無需高價的供電用線纜95的成本降低效果大，能夠使非接觸供電裝置I的成本低廉。
[0059]另外，電力轉(zhuǎn)換部85兼?zhèn)浞墙佑|供電所需的頻率轉(zhuǎn)換功能及調(diào)整移動速度所需的頻率轉(zhuǎn)換功能。此外，在移動體側(cè)具備由從高頻直流轉(zhuǎn)換部82輸出的直流電力Pdc的一部分驅(qū)動的移動控制部85，簡化裝置構(gòu)成。利用這些綜合效果，能夠使非接觸供電裝置I的成本低廉。
[0060]此外，也可以在移動體3側(cè)的高頻直流轉(zhuǎn)換部81的輸出端子上并聯(lián)連接直流交流轉(zhuǎn)換部82及移動控制部85之外的負(fù)載。例如，在元件安裝機(jī)中使用線性電動機(jī)裝置IA的情況下，在成為移動體的元件安裝頭上搭載有元件安裝作業(yè)用的電動機(jī)等負(fù)載。如果將這些負(fù)載并聯(lián)連接于高頻直流轉(zhuǎn)換部81的輸出端子上，則能夠進(jìn)行非接觸供電。另外，固定側(cè)的交流電源71也可以被更換為直流電源。
[0061] 此外，在軌道2側(cè)，將磁鐵4配置得比供電用電極板61A、62A靠表面?zhèn)?，在移動體3偵彳，將線圈5配置得比受電用電極板61B、62B靠表面?zhèn)?，理論上也能夠使大磁力?yōu)先。然而，由于供電用電極板61A、62A和受電用電極板61B、62B之間的距離d增加，靜電電容Cap及供給容量與距離d大致成反比而減少，所以不能說有效。另外，即使不設(shè)置阻抗調(diào)整元件75,76而非接觸供電自身也能進(jìn)行，但從增加供給容量及提高供給效率的觀點出發(fā)，優(yōu)選設(shè)置阻抗調(diào)整元件75、76。本發(fā)明也能夠進(jìn)行其他各種應(yīng)用、變形。
[0062]工業(yè)實用性
[0063]本發(fā)明的靜電耦合方式非接觸供電裝置并不局限于基板用作業(yè)設(shè)備，能夠在廣泛的領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)用作業(yè)設(shè)備中廣泛利用。
[0064]附圖標(biāo)記說明
[0065]I 非接觸供電裝置
[0066]IA 線性電動機(jī)裝置
[0067]2軌道(軌道部件)
[0068]21 底板21 i內(nèi)底面
[0069]22 側(cè)板22i內(nèi)側(cè)面
[0070]3 移動體31底面32 側(cè)面
[0071]4磁鐵
[0072]5線圈
[0073]61 第一非接觸供電部
[0074]61A 第一供電用電極板61B第一受電用電極板
[0075]62 第二非接觸供電部
[0076]62A 第二供電用電極板62B第二受電用電極板
[0077]7高頻電源部
[0078]75、76阻抗調(diào)整元件
[0079]8電力轉(zhuǎn)換部
[0080]81 高頻直流轉(zhuǎn)換部 82直流交流轉(zhuǎn)換部85 移動控制部
[0081]9 現(xiàn)有線性電動機(jī)裝置
[0082]91 軌道92移動體93 磁鐵 94 線圈
[0083]95 供電用線纜96電力轉(zhuǎn)換部 97 移動控制部
[0084]C1、C2平行板電容器 d 距離Loop閉合電路
[0085]Pac 交流電力Phf高頻電力Pdc直流電力
[0086]Pcoil交流電力
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸供電裝置，以非接觸方式向線性電動機(jī)裝置的線圈供電，所述線性電動機(jī)裝置具備:在移動方向上延伸的軌道部件；能夠移動地架裝于所述軌道部件上的移動體；在所述軌道部件的所述移動方向上排列設(shè)置的多個磁鐵；及設(shè)于所述移動體上的線圈，當(dāng)接通電流時，在所述線圈與所述磁鐵之間產(chǎn)生所述移動方向上的推進(jìn)力，所述非接觸供電裝置的特征在于，具備: 兩組非接觸供電部，分別具有在所述軌道部件的所述移動方向上延伸的供電用電極板及設(shè)于所述移動體上并與所述供電用電極板隔有距離地相向的受電用電極板，能夠經(jīng)由在所述供電用電極板和所述受電用電極板之間形成的電場來進(jìn)行高頻電力的非接觸供給； 高頻電源部，向兩個供電用電極板之間供給高頻電力 '及 電力轉(zhuǎn)換部，設(shè)于所述移動體上，對以非接觸方式供給到兩個受電用電極板的高頻電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換并向所述線圈供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸供電裝置，其中， 所述供電用電極板及所述受電用電極板由具有導(dǎo)電性的順磁性材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非接觸供電裝置，其中， 所述供電用電極板配置于所述軌道部件的比所述多個磁鐵靠近所述移動體的表面?zhèn)?，所述受電用電極板配置于所述移動體的比所述線圈靠近所述軌道部件的表面?zhèn)取?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的非接觸供電裝置，其中， 所述移動體的兩個側(cè)面及底面與所述軌道部件的兩個內(nèi)側(cè)面及內(nèi)底面隔有距離地相向，所述受電用電極板配置于所述移動體的兩個側(cè)面及底面上，所述供電用電極板配置于所述軌道部件的兩個內(nèi)側(cè)面及內(nèi)底面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的非接觸供電裝置，其中， 還具備阻抗調(diào)整元件，所述阻抗調(diào)整元件設(shè)于由所述高頻電源部、所述兩組非接觸供電部及所述電力轉(zhuǎn)換部形成的閉合電路內(nèi)，將所述閉合電路的阻抗調(diào)整到最小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的非接觸供電裝置，其中， 所述電力轉(zhuǎn)換部具有:高頻直流轉(zhuǎn)換部，將以非接觸方式供給到所述兩個受電用電極板的高頻電力轉(zhuǎn)換為直流電力；及直流交流轉(zhuǎn)換部，根據(jù)所述移動體所要求的移動速度，將所述直流電力轉(zhuǎn)換為頻率可變的交流電力并向所述線圈供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非接觸供電裝置，其中， 還具備移動控制部，所述移動控制部設(shè)于所述移動體上，由從所述高頻直流轉(zhuǎn)換部輸出的直流電力的一部分進(jìn)行驅(qū)動，對所述直流交流轉(zhuǎn)換部進(jìn)行控制。
【文檔編號】B60M7/00GK103959600SQ201280058494
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月12日
【發(fā)明者】神藤高廣, 野村壯志, 石浦直道 申請人:富士機(jī)械制造株式會社