本公开涉及无线供电单元、送电模块、受电模块以及无线电力传输系统。
背景技术：
开发了一种使用连接于一个或者多个手臂的前端的末端执行器来进行各种动作的电动装置(例如机器人手臂装置)。这种电动装置被利用于例如工厂中的物品的搬运等各种作业。
专利文献1公开了一种经由可旋转的多个关节来将多个手臂串联连结的垂直多关节型的机器人装置。在该机器人装置中，经由电缆来向各关节中的旋转机构以及手臂的前端的末端执行器提供电力。
另一方面，近年来，通过无线(非接触)来传输电力的无线电力传输技术的开发正在进行。例如专利文献2、3公开了具备2组送电用的线圈和受电用的线圈的非接触供电装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2015-104764号公报
专利文献2：JP国际公开第2015/019478号说明书
专利文献3：JP特开2014-180078号公报
本公开提供一种使具有可动部的机器人等的电动装置中的作业效率提高的新的无线电力传输技术。
技术实现要素：
本公开的一方式所涉及的无线供电单元具备送电模块和受电模块。所述送电模块具有：第1逆变器电路，经由开关而与电源连接，并且将提供的电力变换为第1交流电力并进行输出；第1送电线圈，与所述第1逆变器电路连接，送出所述第1交流电力；第2逆变器电路，不经由所述开关而与所述电源或者其他电源连接，并且将提供的电力变换为第2交流电力并进行输出；第2送电线圈，与所述第2逆变器电路连接，送出所述第2交流电力；和送电控制电路，不经由所述开关而与所述电源或者其他电源连接，并且控制所述第1逆变器电路以及所述第2逆变器电路。所述受电模块具有：第1受电线圈，与所述第1送电线圈对置并接受所述第1交流电力的至少一部分；和第2受电线圈，与所述第2送电线圈对置并接受所述第2交流电力的至少一部分。所述第1受电线圈所接受的交流电力的至少一部分被提供给负载。所述第2受电线圈所接受的交流电力的至少一部分被提供给控制所述负载的负载控制电路。所述送电控制电路在所述第1逆变器电路以及所述第2逆变器电路的动作中，即使所述开关被设为断开并且向所述第1逆变器电路的供电停止的情况下，也维持所述第2逆变器电路的控制。
上述的概括的或者具体性的方式也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或者记录介质来实现。或者，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。
根据本公开的一方式，能够使具有可动部的机器人等装置中的作业效率提高。
附图说明
图1是示意性地表示具有多个可动部(例如关节部)的机器人手臂装置的一个例子的图。
图2是示意性地表示通过电缆来供电的现有的构成的图。
图3是表示图2所示的现有的构成的具体例的图。
图4是表示通过无线来进行各关节部中的电力传输的机器人的构成例的图。
图5是表示应用了无线电力传输的机器人手臂装置的一个例子的图。
图6是表示本公开的示例性的实施方式1中的无线电力传输系统的构成的框图。
图7A是表示无线供电单元100中的送电线圈11、12以及受电线圈21、22的等效电路的例子的图。
图7B是表示无线供电单元100中的送电线圈11、12以及受电线圈21、22的等效电路的另一例子的图。
图8A是表示送电线圈11、12以及受电线圈21、22的配置关系的一个例子的图。
图8B是表示送电线圈11、12以及受电线圈21、22的另一构成例的图。
图8C是表示送电线圈11、12以及受电线圈21、22的又一构成例的图。
图8D是表示屏蔽板的一个例子的图。
图8E是表示屏蔽板的另一例子的图。
图9是表示手臂的直动部中的线圈11、12、21、22的配置例的立体图。
图10A表示全桥型的逆变器电路的构成例。
图10B表示半桥型的逆变器电路的构成例。
图11是表示从开始送电后紧急停止开关400被按下从而停止向马达31的通电、然后直到恢复为止的控制的流程的例子的流程图。
图12A表示具备一个无线供电单元100的无线电力传输系统。
图12B表示在电源200与末端的负载装置300B之间设置有2个无线供电单元100A、100B的无线电力传输系统。
图12C表示在电源200与末端的负载装置300X之间设置有多个无线供电单元100A～100X的无线电力传输系统。
图13是表示具备2个无线供电单元100A、100B的无线电力传输系统的构成例的框图。
图14是表示本公开的另一实施方式中的无线电力传输系统的构成的框图。
-符号说明-
10 送电模块
11 第1送电线圈
12 第2送电线圈
13 第1逆变器电路(驱动用逆变器)
14 第2逆变器电路(控制用逆变器)
15 送电控制电路
16 送电侧通信电路
20 受电模块
21 第1受电线圈
22 第2受电线圈
25 受电控制电路
17 受电侧通信电路
30 马达放大器
31 马达
33 马达逆变器电路
35 马达控制电路
100 无线供电单元
200 电源
300 致动器
400 紧急停止开关
500 控制装置
600 无线供电单元
700 机电一体马达
900 马达驱动电路
具体实施方式
(成为本公开的基础的发现)
在对本公开的实施方式进行说明之前，对成为本公开的基础的发现进行说明。
图1是示意性地表示具有多个可动部(例如关节部)的机器人手臂装置的一个例子的图。各可动部构成为能够通过包含电动马达(以下，有时简称为“马达”。)的致动器来进行旋转或者伸缩。为了控制这种装置，需要分别向多个马达提供电力并进行控制。以往，从电源向多个马达的供电是通过多个电缆来进行的。
图2是示意性地表示这种现有的构成的图。在图2所示的构成中，通过有线的总线连接来从电源向多个马达提供电力。各马达被未图示的控制装置(控制器)控制。
图3是表示图2所示的现有的构成的具体例的图。本例中的机器人具有2个关节部。各关节部被伺服马达M驱动。各伺服马达M被3相交流驱动。控制器具备与所控制的马达M的数量相应的数量的马达驱动电路900。各马达驱动电路900具有：转换器、3相逆变器和控制电路。转换器将来自电源的交流(AC)电力变换为直流(DC)电力。3相逆变器将从转换器输出的直流电力变换为三相交流电后提供给马达M。控制电路控制3相逆变器以使得向马达M提供必要的电力。马达驱动装置900从马达M获取与旋转位置以及旋转速度有关的信息，根据该信息来调整各相的电压。通过这种构成，控制各关节部的动作。
但是，在这种构成中，需要铺设与马达的数量相应的数量的电缆。因此，产生容易产生电缆的钩挂所导致的事故、可动区域被限制、不能容易地进行部件更换的问题。此外，也产生由于电缆的弯曲被重复而导致电缆劣化、发生断线的问题。因此，本发明人对应用无线电力传输技术来减少可动部的电缆进行了研究。
图4是表示通过无线来进行各关节部中的电力传输的机器人的例子的图。在本例中，驱动马达M的3相逆变器以及控制电路不是外部的控制器而被设置于机器人的内部。在各关节部，进行利用了送电线圈与受电线圈之间的磁场耦合的无线电力传输。该机器人在每个关节部具备无线供电单元600以及机电一体马达700。各机电一体马达700具有：马达M、3相逆变器和控制电路。各无线供电单元600具有：送电电路、送电线圈、受电线圈和受电电路。送电电路包含逆变器电路。受电电路包含整流电路。图4中左侧的无线供电单元600中的送电电路被连接于电源与送电线圈之间，将提供的直流电力变换为交流电力并提供给送电线圈。受电电路将受电线圈从送电线圈接受的交流电力变换为直流电力并输出。从受电电路输出的直流电力不仅被提供给机电一体马达700，也被提供给设置于其他关节部的无线供电单元600中的送电电路。由此，驱动其他关节部的机电一体马达700也被提供电力。
图5是表示应用了上述的无线电力传输的机器人手臂装置的一个例子的图。该机器人手臂装置具有关节部J1～J6。其中，对关节部J2、J4应用所述的无线电力传输。另一方面，对关节部J1、J3、J5、J6应用现有的基于有线的电力传输。机器人手臂装置具备：分别驱动关节部J1～J6的多个马达M1～M6、分别控制马达M1～M6之中的马达M3～M6的马达控制电路Ctr3～Ctr6、和分别设置于关节部J2、J4的2个无线供电单元(也可能称为智能机器人线束单元：IHU)IHU2、IHU4。分别驱动马达M1、M2的马达控制电路Ctrl、Ctr2被设置于机器人的外部的控制装置500。
控制装置500通过有线来向马达M1、M2以及无线供电单元IHU2提供电力。无线供电单元IHU2经由一对线圈来在关节部J2中通过无线来传输电力。被传输的电力被提供给马达M3、M4、控制电路Ctr3、Ctr4以及无线供电单元IHU4。无线供电单元IHU4电经由一对线圈来在关节部J4中通过无线来传输电力。被传输的电力被提供给马达M5、M6以及控制电路Ctr5、Ctr6。通过这种构成，在关节部J2、J4中，能够排除电力传输用的电缆。
然而，在图5所示的工业用的机器人中，为了安全，需要设置紧急停止用的开关。更具体而言，标准中规定需要设置具备直接开路动作机构的紧急停止用开关(按下按钮)。所谓直接开路动作机构，是指通过按下按钮时的力来断开常闭(NC)接点并切断电流的构造。从这种安全标准上的要求出发，在图5所示的例子中，具备直接开路动作机构的紧急停止用开关400也被设置于控制装置500与机器人之间。通过按下开关400(设为断开)，向机器人的各马达的供电被强制切断。因此，能够使机器人安全地停止。
然而，在通过使开关400断开来切断向机器人的通电的情况下，不仅马达M1～M6，向控制电路Ctr3～Ctr6的供电也被停止。因此，在通电被再次接通时，伴随着各控制电路的重启的初始动作被再次进行，产生到复原为止需要较长时间的问题。例如，会产生机器人的各手臂以及手(末端执行器)强制返回到初始位置后再次开始动作这一动作。由于这种动作，机器人不能从停止的状态起立即再次开始作业，导致作业效率的降低。
以上的问题并不局限于被马达驱动的装置，在具备通过电力来进行动作的负载、和控制该负载的控制电路的任意设备中也同样会产生。
本发明人发现以上的问题，对用于解决该问题的构成进行了研究。本发明人想到即使在通过紧急停止开关来停止马达等向负载的供电的情况下、也能够维持向控制该负载的负载控制电路的供电的新的构成，并完成了本公开的技术。以下，对本公开的技术概要进行说明。
本公开的一方式所涉及的无线供电单元具备：
送电模块；和
受电模块，
所述送电模块具有：
第1逆变器电路，经由开关而与电源连接，并且将提供的电力变换为第1交流电力并进行输出；
第1送电线圈，与所述第1逆变器电路连接，送出所述第1交流电力；
第2逆变器电路，在不经由所述开关的情况下与所述电源或者其他电源连接，并且将提供的电力变换为第2交流电力并进行输出；
第2送电线圈，与所述第2逆变器电路连接，送出所述第2交流电力；和
送电控制电路，在不经由所述开关的情况下与所述电源或者其他电源连接，并且控制所述第1逆变器电路以及所述第2逆变器电路，
所述受电模块具有：
第1受电线圈，与所述第1送电线圈对置并接受所述第1交流电力的至少一部分；和
第2受电线圈，与所述第2送电线圈对置并接受所述第2交流电力的至少一部分，
所述第1受电线圈所接受的交流电力的至少一部分被提供给负载，
所述第2受电线圈所接受的交流电力的至少一部分被提供给控制所述负载的负载控制电路，
所述送电控制电路即使在所述第1以及第2逆变器电路的动作中，所述开关被设为断开并且向所述第1逆变器电路的供电停止的情况下，也维持所述第2逆变器电路的控制。
根据上述构成，生成提供给所述负载的电力(以下，也可能称为“驱动用电力”或者“驱动系统电力”。)的所述第1逆变器电路经由所述开关而与所述电源连接。另一方面，生成提供给所述负载控制电路的电力(以下，也可能称为“控制用电力”或者“控制系统电力”。)的所述第2逆变器电路以及所述送电控制电路在不经由所述开关的情况下与所述电源或者其他电源连接。因此，即使在所述开关被断开从而基于所述第1逆变器电路的送电停止的情况下，也能够继续基于所述第2逆变器电路的送电，维持向所述负载控制电路的供电。因此，在所述开关被接通并且向所述马达的供电恢复后，能够立即再次开始马达的动作。
在本说明书中，所谓“负载”，是指通过电力来进行动作的所谓的设备。“负载”中能够包含例如马达、照相机(摄像元件)、光源、二次电池以及电子电路(例如电力变换电路或者微控制器)等设备。有时将包含负载和控制该负载的电路的装置称为“负载装置”。
以下，对本公开的更具体的实施方式进行说明。但是，存在省略非必要的详细的说明的情况。例如，存在省略针对已知事项的详细说明、实质相同的构成的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员容易理解。另外，发明人为了本领域技术人员充分理解本公开而提供了附图以及以下的说明，但并不意图通过这些来限定权利要求书中所述的主题。在以下的说明中，对相同或者类似的构成要素付与相同的参照符号。
(实施方式1)
图6是表示本公开的示例性的实施方式1中的无线电力传输系统的构成的框图。该无线电力传输系统能够应用于例如在工厂内用于物品的搬运的机器人手臂装置等电动马达械。本实施方式中的无线电力传输系统具备：无线供电单元100、与无线供电单元100连接的电源200、紧急停止开关400、致动器(负载装置的一个例子)300以及控制器(控制装置)500。另外，电源200、开关400、控制器500以及致动器300的至少一个也可以是无线电力传输系统的外部的要素。在图6中，粗线表示电力提供线，箭头表示信号提供线。
无线供电单元100具备送电模块10和受电模块20。送电模块10具有：第1逆变器电路(也称为“驱动用逆变器”。)13、第1送电线圈11、第2逆变器电路(也称为“控制用逆变器”。)14、第2送电线圈12、送电控制电路15和第1通信电路16。驱动用逆变器13经由开关400而与电源200连接，将提供的电力变换为第1交流电力并输出。第1送电线圈11与驱动用逆变器13连接，送出第1交流电力。控制用逆变器14在不经由开关400的情况下与电源200连接，将提供的电力变换为第2交流电力并输出。第2送电线圈12与控制用逆变器14连接，送出第2交流电力。送电控制电路15不经由开关400而与电源200连接，对驱动用逆变器13、控制用逆变器14以及第1通信电路16进行控制。第1通信电路16不经由开关400而与电源200连接。第1通信电路16发送用于控制致动器300中的马达31(负载的一个例子)的信号。用于控制马达31的信号例如能够是表示马达31的旋转速度等指令值的信号。该信号被从外部的控制器500提供给送电模块10。
受电模块20具有：第1受电线圈21、第1整流电路(也称为“驱动用整流器”)23、第2受电线圈22、第2整流电路(也称为“控制用整流器”)24、受电控制电路25和第2通信电路26。第1受电线圈21与第1送电线圈11对置地配置。第1受电线圈21接受从第1送电线圈11送出的第1交流电力的至少一部分。驱动用整流器23与第1受电线圈21连接，将第1受电线圈21接受的交流电力变换为第1直流电力并输出。第2受电线圈22与第2送电线圈12对置地配置。第2受电线圈22接受从第2送电线圈12送电的第2交流电力的至少一部分。控制用整流器24与第2受电线圈22连接，将第2受电线圈22接受的交流电力变换为第2直流电力并输出。受电控制电路25被从控制用整流器24输出的第2直流电压驱动，控制第2通信电路26。第2通信电路26在送电侧的第1通信电路16以及致动器300中的马达控制电路35之间进行通信。第2通信电路26接收从第1通信电路16发送的信号并发送给马达控制电路35。第2通信电路26也可以根据来自马达控制电路35的要求，将例如用于进行补偿马达31的负载变动的动作的信号发送给第1通信电路16。基于该信号，送电控制电路15能够控制驱动用逆变器13并调整驱动系统电力。由此，例如，能够始终向致动器300中的马达逆变器33提供恒定的电压。
本实施方式中的致动器300使受电模块20相对于送电模块10移动或者旋转。在该动作时，第1送电线圈11与第1受电线圈21对置、第2送电线圈12与第2受电线圈22对置的状态被维持。致动器300具有：被3相交流驱动的伺服马达31、和驱动马达31的马达放大器30。马达放大器30具有：将从驱动用整流器23输出的直流电力变换为三相交流电并提供给马达31的马达逆变器(马达驱动电路)33、和控制马达逆变器33的马达控制电路35。马达控制电路35在马达31的动作中，通过例如旋转式编码器来检测旋转位置以及旋转速度的信息，并基于该信息，控制马达逆变器33以使得实现所希望的旋转动作。另外，马达31也未必是被3相交流驱动的马达。在马达33是被直流驱动的马达的情况下，取代3相逆变器，使用与该马达的构成相应的马达驱动电路。
从驱动用整流器23输出的第1直流电力的至少一部分被提供给马达逆变器33。从控制用整流器24输出的第2直流电力的至少一部分被提供给马达控制电路35。送电控制电路15在驱动用逆变器13以及控制用逆变器14的动作中，即使开关400被断开从而向驱动用逆变器13的供电停止的情况下，也维持控制用逆变器14的控制。由此，即使向马达逆变器33的供电停止，向马达控制电路35的供电也被维持。马达控制电路35由于存储马达31的停止时的动作状态，因此在开关400再次接通从而通电再次开始的情况下，能够迅速地再次开始致动器300的动作。
为了实现上述的动作，送电控制电路15监视向驱动用逆变器13提供的电力的同时进行送电控制。送电控制电路15通过检测输入到驱动用逆变器13的电力值的降低，来检测紧急停止开关400被按下(即开关400成为断开)。在检测到该电力的提供的降低(或者停止)时，送电控制电路15维持控制用逆变器14的控制并且停止驱动用逆变器13的控制。此时，送电控制电路15也可以对通信电路16进行指示以使得向马达控制电路35发送预先确定的信号(例如马达停止指令)。接受该信号，马达控制电路35能够停止马达逆变器33的控制。由此，在向驱动系统的电力停止的情况下，避免继续不必要的逆变器控制。
这样，在本实施方式中，马达控制用的电力独立于马达驱动用的电力而被输入。此外，无线供电单元100中的控制以及通信用的电力独立于驱动用的电力而被输入。因此，即使在通过紧急停止开关400而切断了向致动器300的马达31的通电的情况下，也能够进行向控制系统以及通信系统的电源的提供。其结果，能够确保驱动系统电力停止期间的安全，在紧急停止解除的情况下，能够安全并且迅速地复原为通常动作。
接下来，对本实施方式中的各构成要素的构成更详细地进行说明。
图7A是表示无线供电单元100中的送电线圈11、12、以及受电线圈21、22的等效电路的一个例子的图。如图所示，各线圈作为具有电感分量和电容分量的谐振电路而发挥作用。通过将相互对置的2个线圈的谐振频率设定为接近值，能够以高效率传输电力。从逆变器电路向送电线圈提供交流电力。通过利用该交流电力而从送电线圈产生的磁场，从而向受电线圈传输电力。在本例中，送电线圈11、12、以及受电线圈21、22的双方作为串联谐振电路而发挥作用。
图7B是表示无线供电单元100中的送电线圈11、12、以及受电线圈21、22的等效电路的另一例子的图。在本例中，送电线圈11、12作为串联谐振电路而发挥作用，受电线圈21、22作为并联谐振电路而发挥作用。除此以外，也可以是送电线圈11、12构成并联谐振电路的形态。
各线圈例如能够是形成在电路基板上的平面线圈或层叠线圈、或者使用了铜线、利兹线或绞合线等的卷线线圈。谐振电路中的各电容分量可以通过各线圈的寄生电容来实现，也可以另外设置具有例如片形状或者线形状的电容器。
谐振电路的谐振频率f0典型地被设定为与电力传输时的传输频率f一致。谐振电路的各个谐振频率f0也可以不严格与传输频率f一致。各个谐振频率f0例如也可以被设定为传输频率f的50～150％程度的范围内的值。电力传输的频率f例如能够被设定为50Hz～300GHz，更优选为20kHz～10GHz，再优选为20kHz～20MHz，进一步优选为20kHz～7MHz。能够从这些频带中选择驱动系统电力的频率和控制系统电力的频率。驱动系统电力的频率和控制系统电力的频率被设定为不同的值。
图8A是表示送电线圈11、12以及受电线圈21、22的配置关系的一个例子的图。本例中的构造能够应用于被设置于机器人的关节部那样的旋转的可动部的线圈。受电线圈21、22实际分别与送电线圈11、12对置，但在图8A中，为了容易理解，表示将这些线圈并列的状态。在本例中，送电线圈11、12以及受电线圈21、22均为圆形的平面线圈。送电线圈11、12被配置为同心圆状，在送电线圈11的内侧配置送电线圈12。同样地，受电线圈21、22被配置为同心圆状，在受电线圈21的内侧配置受电线圈22。可以与本例相反地，送电线圈11被配置于送电线圈21的内侧，受电线圈21被配置于受电线圈22的内侧。本例中的送电线圈11、12以及受电线圈21、22分别被磁性体覆盖。
图8B是表示送电线圈11、12以及受电线圈21、22的另一构成例的图。在图8B的例子中，在覆盖送电线圈11的磁性体与覆盖送电线圈21的磁性体之间、以及覆盖受电线圈21的磁性体与覆盖受电线圈22的磁性体之间存在间隙(空隙)。可知通过设置这样的空隙，能够抑制线圈间的电磁干扰。
图8C是表示送电线圈11、12以及受电线圈21、22的又一构成例的图。在图8C的例子中，除了图8B所示的构成，进一步追加了屏蔽板。图示的屏蔽板是在磁性体间的间隙的内部所设置的环状的导电性部件。可知通过在空隙的内部追加屏蔽板，能够进一步抑制线圈间的电磁干扰。
屏蔽板例如能够是图8D所示的环状。屏蔽板也可以是图8E所示的具有一个以上的狭缝的环状。通过设置狭缝，能够抑制由于线圈所产生的磁场而在屏蔽板感应的涡流。换句话说，能够抑制线圈的Q值的降低。
屏蔽板的材料例如能够是铜或者铝等金属。除此以外，也可以将以下的构成利用为屏蔽板或者其替代。
·将导电性涂料(银涂料、铜涂料等)涂装于磁性体间的空隙的侧壁的构成
·将导电带(铜带、铝带等)贴付于磁性体间的空隙的侧壁的构成
·导电性塑料(将金属填料混炼到塑料中的材料)
这些均能实现与上述的屏蔽板同等的功能。将这些构成统称为“屏蔽部件”。屏蔽部件的形状并不限定于图示的环状。屏蔽部件例如也可以具有多角形或者椭圆形状。也可以将多片金属板接合来构成屏蔽部件。
表1表示对图8B以及图8C的构成中，使磁性体间的空隙的宽度变化时，驱动用的送电线圈11与驱动用的受电线圈11之间的耦合系数(Ltxp-LRxp)、以及控制用的送电线圈12与驱动用的受电线圈21之间的耦合系数(Ltxc-LRxp)如何变化进行解析的结果。将线圈间的间隙设为2mm，将驱动用的各线圈11、21的直径设为50mm，将控制用的各线圈12、22的直径设为25mm，将屏蔽板的材质设为铝，将屏蔽板的厚度设为0.5mm，通过电磁场解析来求取耦合系数。
【表1】
由表1的结果可知，通过增大磁性体间的空隙，能够减小控制用的送电线圈12与驱动用的受电线圈21之间的耦合系数(Ltxc-Lrxp)。虽然即使在不存在空隙的情况(0mm的情况)下线圈12、21间的干扰也充分小，但通过增大空隙，能够进一步抑制干扰。特别地，在设置了屏蔽板的情况下，能够更加减小控制用送电线圈12与驱动用受电线圈21之间的耦合系数(Ltxc-Lrxp)，能够进一步减小两者间的干扰。另外，表1中未示出，但驱动用的送电线圈11与控制用的受电线圈22之间的干扰也能够通过增大空隙以及设置屏蔽板来抑制。
也可以将送电线圈11、12的组合以及受电线圈21、22的组合的一方设为如图8A所示那样磁性体中不存在空隙的构成，将另一方设为如图8B所示那样磁性体中存在空隙的构成。此外，也可以将送电线圈11、12的组合以及受电线圈21、22的组合的一方设为如图8C所示那样磁性体间的空隙存在屏蔽板的构成，将另一方设为如图8A或者图8B所示那样不存在屏蔽板的构成。在这种构成中，也能够得到抑制线圈间的电磁干扰的效果。
另外，送电线圈11、12以及受电线圈21、22的形状以及配置关系并不局限于图8A，8B所示的例子，能够是各种构造。例如，能够在机器人手臂中的直动(例如伸缩)的部位使用矩形形状的线圈。
图9是表示手臂的直动部中的线圈11、12、21、22的配置例的立体图。在本例中，各线圈11、12、21、22具有在手臂移动的方向较长的矩形形状。送电线圈11、12分别比受电线圈21、22大。此外，送电线圈11比送电线圈12大，受电线圈21比受电线圈22大。通过这样的构成，即使受电模块相对于送电模块移动，也能够维持线圈间的对置状态。另外，在图9所示的构成中，也可以送电线圈11比送电线圈12小，受电线圈21比受电线圈22小。
图10A以及图10B是表示各逆变器电路13、14的构成例的图。图10A表示全桥型的逆变器电路的构成例。在本例中，送电控制电路15通过控制逆变器电路13、14中包含的4个开关元件S1～S4的开/关，来将被输入的直流电力变换为具有所希望的频率f以及电压V(有效值)的交流电力。为了实现该控制，送电控制电路15能够包含向各开关元件提供控制信号的栅极驱动器电路。图10B表示半桥型的逆变器电路的构成例。在本例中，送电控制电路15通过控制逆变器电路13、14中包含的2个开关元件S1、S2的开/关，来将被输入的直流电力变换为具有所希望的频率f以及电压V(有效值)的交流电力。逆变器电路13、14也可以具有与图10A、10B所示的构成不同的构造。
送电控制电路15、受电控制电路25以及马达控制电路35例如能够通过微控制器单元(MCU)等的具备处理器和存储器的电路来实现。通过执行保存于存储器的计算机程序，能够进行各种控制。送电控制电路15、受电控制电路25以及马达控制电路35也可以由构成为执行本实施方式的动作的专用的硬件构成。
通信电路16、26例如使用公知的无线通信技术、光通信技术或者调制技术(频率调制、负载调制等)，能够收发信号。基于通信电路16、26的通信方式任意，并不限定于特定的方式。
马达31能够是例如永久磁石同步马达或者感应马达等被3相交流驱动的马达，但并不限定于此。马达31也可以是直流马达等的其他种类的马达。在该情况下，取代作为3相逆变器电路的马达逆变器33，使用与马达31的构造相应的马达驱动电路。
电源200能够是输出直流电源的任意的电源。电源200例如可以是工业电源、一次电池、二次电池、太阳能电池、燃料电池、USB(Universal Serial Bus)电源、高容量的电容器(例如双电层电容器)、与工业电源连接的电压变换器等任意的电源。在图6所示的例子中，驱动用逆变器13的电源与控制用逆变器14、送电控制电路15以及通信电路16的电源共用，但这些电源也可以不同。
开关400是紧急停止用的开关，具备所述的直接开路动作机构。不过并不限定于此，本公开的技术也能够应用于其他种类的开关。开关400对电源200与驱动用逆变器13之间的导通/非导通进行切换。
控制器500是对无线电力传输系统中包含的各负载的动作进行控制的控制装置。控制器500确定对致动器300中的马达31的动作状态进行确定的负载指令值(旋转速度以及转矩等)并发送给通信电路16。
接下来，对基于本实施方式中的送电控制电路15的动作更详细地进行说明。
图11是表示从开始送电后紧急停止开关400被按下从而停止向马达31的通电、然后直到恢复为止的控制的流程的例子的流程图。首先，在步骤S101中，送电控制电路15对驱动用逆变器13以及控制用逆变器14进行驱动，并开始送电。然后，送电控制电路15监视向驱动用逆变器13的输入电力，同时对控制用逆变器14进行控制。在步骤S102中，若检测到向驱动用逆变器13的输入电力小于规定的阈值(第1阈值)，则送电控制电路15判断为进行了基于开关400的紧急停止。在该情况下，在步骤S103中，送电控制电路15停止驱动用逆变器13的控制，将表示马达停止指令的信号发送给通信电路16。该信号经由通信电路26而被传递到马达控制电路35。接受该信号，马达控制电路35停止马达逆变器33的控制。由此，不仅不向驱动用逆变器13以及马达逆变器33提供电力，控制也停止。
在向马达31的供电停止的期间，送电控制电路15也继续向驱动用逆变器13的输入电压的监视。此外，马达控制电路35将停止之前的马达31的动作状态(旋转位置以及旋转速度等)存储于存储器。
在步骤S104中，若送电控制电路15检测到向驱动用逆变器13的输入电力大于上述第1阈值以上的第2阈值，则判断为紧急停止被解除。在该情况下，在步骤S105中，再次开始驱动用逆变器13的控制，将表示应再次驱动马达这一指令的信号发送给通信电路16。该信号经由通信电路26而被传递到马达控制电路35。接受该信号，马达控制电路35再次开始马达逆变器33的控制。
通过以上的动作，即使在利用开关400而紧急停止驱动系统的情况下，控制系统的动作也继续，在向驱动系统的电力的恢复时，能够迅速地再次开始致动器300的动作。特别地，在本实施方式中，由于在紧急停止时，不仅不向驱动用逆变器13以及马达逆变器33提供电力，控制也被停止，因此能够更加安全地进行紧急停止。
(实施方式2)
接下来，对实施方式2中的无线电力传输系统进行说明。本实施方式的无线电力传输系统具备串联连接的多个无线供电单元。在实施方式1中，在电源200与末端的负载装置300之间，仅设置一个无线供电单元100。与此相对地，在本实施方式中，在电源与末端的负载装置之间，设置2个以上的无线供电单元。
图12A至图12C是示意性地表示本公开中的无线电力传输系统的构成的类型的图。图12A表示与实施方式1同样地具备一个无线供电单元100的无线电力传输系统。图12B表示在电源200与末端的负载装置300B之间，设置有2个无线供电单元100A、100B的无线电力传输系统。在本例中，在第1无线供电单元100A中的受电模块20A的后段，连接负载装置300A和第2无线供电单元100B中的送电模块10B。图12C表示在电源200与末端的负载装置300X之间，设置有多个无线供电单元100A～100X的无线电力传输系统。通过采用图12B或者图12C所示的构成，例如参照图5并进行说明那样，能够在多个可动部(例如关节部或者伸缩部)应用无线电力传输，向多个负载装置进行供电。
图13是表示具备2个无线供电单元100A、100B的无线电力传输系统的构成例的框图。无线供电单元100A、100B分别具有与实施方式1中的无线供电单元100相同的构成。该无线电力传输系统具备：连接于第1无线供电单元100A的第1致动器(负载装置)300A、和连接于第2无线供电单元100B的第2致动器(负载装置)300B。第1致动器300A与第1无线供电单元100A中的受电模块20A连接。第2致动器300B与第2无线供电单元100B中的受电模块20B连接。
第1无线供电单元100A中的驱动用整流器23连接于第2无线供电单元100B中的驱动用逆变器13以及第1致动器300A中的马达逆变器33。另一方面，第1无线供电单元100A中的控制用整流器24连接于第2无线供电单元100B中的控制用逆变器14以及第1致动器300A中的马达控制电路35。因此，即使紧急停止开关400断开，向各控制用逆变器14以及各马达控制电路35的供电也被维持。其结果，恢复时能够迅速地再次开始致动器300A、300B的动作。
虽然在图13的构成中，第2送电模块10B中的控制用逆变器14、送电控制电路15以及通信电路16连接于第1受电模块20A中的控制用整流器24，但也可以连接于驱动用整流器23。在这种构成中，在开关400被设为断开时，向第2无线供电单元100B以及第2致动器300B中的控制系的供电停止。但是，由于向第1致动器300A的控制系统的供电被维持，虽然是部分的，但也能够得到本公开的效果。
另外，在图13的构成中，也可以将2个无线供电单元100A、100B汇总地作为1个供电单元来处理。换言之，能够构成具有多组送电模块以及受电模块的组的无线供电单元。也能够将与图13所示的构成相同的构成应用于图12C所示的多级的构成。
在本公开的无线供电单元100中，送电模块10中的通信电路16、以及受电模块20中的驱动用整流器(第1整流电路)23、控制用整流器(第2整流电路)24、受电控制电路25以及通信电路26不是必须的构成要素。这些构成要素根据需要来设置即可。
图14是表示本公开的其他的实施方式中的无线电力传输系统的构成的框图。在该无线电力传输系统中，无线供电单元100中的送电模块10不具备通信电路16，受电模块20不具备：第1整流电路23、第2整流电路24、受电控制电路25以及通信电路26。另一方面，负载装置300具备：连接于第1受电线圈21的第1整流电路23、和连接于第2受电线圈22的第2整流电路24。即使是这种构成，也能够得到所述的效果。
另外，也可以取代图14所示的例子中的整流器23、24，使用其他种类的变换电路。例如，也可以使用将单相交流一并变换为三相交流的矩阵转换器等。这种变换电路也可以设置于受电模块20以及致动器300的任意一个。
综上所述，本公开包含以下的项目中所述的无线电力传输装置。
[项目1]
一种无线供电单元，具备：
送电模块；和
受电模块，
所述送电模块具有：
第1逆变器电路，经由开关而与电源连接，并且将提供的电力变换为第1交流电力并进行输出；
第1送电线圈，与所述第1逆变器电路连接，送出所述第1交流电力；
第2逆变器电路，不经由所述开关而与所述电源或者其他电源连接，并且将提供的电力变换为第2交流电力并进行输出；
第2送电线圈，与所述第2逆变器电路连接，送出所述第2交流电力；和
送电控制电路，不经由所述开关而与所述电源或者其他电源连接，并且控制所述第1逆变器电路以及所述第2逆变器电路，
所述受电模块具有：
第1受电线圈，与所述第1送电线圈对置并接受所述第1交流电力的至少一部分；和
第2受电线圈，与所述第2送电线圈对置并接受所述第2交流电力的至少一部分，
所述第1受电线圈所接受的交流电力的至少一部分被提供给负载，
所述第2受电线圈所接受的交流电力的至少一部分被提供给控制所述负载的负载控制电路，
所述送电控制电路在所述第1以及第2逆变器电路的动作中，即使所述开关被设为断开从而向所述第1逆变器电路的供电停止的情况下，也维持所述第2逆变器电路的控制。
[项目2]
在项目1所述的无线供电单元的基础上，所述送电控制电路对提供给所述第1逆变器电路的电力进行监视，在检测到所述电力的提供停止时，维持所述第2逆变器电路的控制，同时停止所述第1逆变器电路的控制。
[项目3]
在项目2所述的无线供电单元的基础上，所述送电控制电路在停止所述第1逆变器电路的控制后，检测到电力向所述第1逆变器电路的提供再次开始时，再次开始所述第1逆变器电路的控制。
[项目4]
在项目1至3的任一个所述的无线供电单元的基础上，所述送电模块还具备第1通信电路，发送用于控制所述负载的信号，
所述受电模块还具备第2通信电路，接收从所述第1通信电路发送的所述信号并发送给所述负载控制电路，
所述第1通信电路以及所述第2通信电路不经由所述开关而连接于所述电源或者其他电源，
所述送电控制电路对提供给所述第1逆变器电路的电力进行监视，在检测到所述电力的提供停止时，维持所述第2逆变器电路的控制，并且向所述第1通信电路发送使所述负载停止的信号。
[项目5]
在项目4所述的无线供电单元的基础上，所述送电控制电路在向所述第1通信电路发送使所述负载停止的信号之后，检测到电力向所述第1逆变器电路的提供再次开始时，向所述第1通信电路发送使所述负载的动作再次开始的信号。
[项目6]
在项目权利1至5的任一个所述的无线供电单元的基础上，所述第1送电线圈以及所述第2送电线圈是平面线圈，所述第1送电线圈以及所述第2送电线圈的一方被配置于所述第1送电线圈以及所述第2送电线圈的另一方的内侧，
所述第1受电线圈以及所述第2受电线圈是平面线圈，所述第1受电线圈以及所述第2受电线圈的一方被配置于所述第1受电线圈以及所述第2受电线圈的另一方的内侧。
[项目7]
在项目6所述的无线供电单元的基础上，所述第1受电线圈以及所述第2受电线圈分别被磁性体覆盖，
在覆盖所述第1受电线圈的所述磁性体与覆盖所述第2受电线圈的所述磁性体之间存在间隙。
[项目8]
在项目1至7的任一个所述的无线供电单元的基础上，所述受电模块还具备：
第1整流电路，连接于所述第1受电线圈，将所述第1受电线圈接受的交流电力变换为第1直流电力并进行输出；和
第2整流电路，连接于所述第2受电线圈，将所述第2受电线圈接受的交流电力变换为第2直流电力并进行输出，
从所述第1整流电路输出的所述第1直流电力的至少一部分被提供给所述负载，
从所述第2整流电路输出的所述第2直流电力的至少一部分被提供给所述负载控制电路。
[项目9]
在项目8所述的无线供电单元的基础上，还具备：
第2送电模块；和
第2受电模块，
所述第2送电模块具有：
第3逆变器电路，连接于所述第1整流电路，并且将所述第1直流电力变换为第3交流电力并进行输出；
第3送电线圈，连接于所述第3逆变器电路，送出所述第3交流电力；
第4逆变器电路，连接于所述第1整流电路或者所述第2整流电路，并且将所述第1直流电力或者所述第2直流电力变换为第4交流电力并进行输出；
第4送电线圈，连接于所述第4逆变器电路，送出所述第4交流电力；和
第2送电控制电路，对所述第3逆变器电路以及所述第4逆变器电路进行控制，
所述第2受电模块具有：
第3受电线圈，与所述第3送电线圈对置并接受所述第3交流电力的至少一部分；和
第4受电线圈，与所述第4送电线圈对置并接受所述第4交流电力的至少一部分，
所述第3受电线圈接受的交流电力的至少一部分被提供给驱动其他负载的其他负载，
所述第4受电线圈接受的交流电力的至少一部分被提供给控制所述其他负载的其他负载控制电路。
[项目10]
在项目1至9的任一个所述的无线供电单元的基础上，所述负载包含电动马达。
[项目11]
一种无线电力系统，具备：项目1至10的任一个所述的无线供电单元；和具有所述负载以及所述负载控制电路的装置。
[项目12]
在项目11所述的无线电力传输系统的基础上，所述负载包含电动马达，
所述装置是还具有驱动所述电动马达的马达驱动电路的致动器，
所述负载控制电路是控制所述马达驱动电路的马达控制电路，
所述致动器维持所述第1送电线圈与所述第1受电线圈对置、所述第2送电线圈与所述第2受电线圈对置的状态，并且使所述受电模块相对于所述送电模块移动或者旋转。
[项目13]
一种无线电力传输系统，具备：项目1至10的任一个所述的无线供电单元；和所述开关。
[项目14]
在项目13所述的无线电力传输系统的基础上，所述开关具备直接开路动作机构。
[项目15]
一种项目1至10的任一个所述的无线供电单元中的送电模块。
[项目16]
一种项目1至10的任一个所述的无线供电单元中的受电模块。
产业上的可利用性
本公开的技术能够利用于例如工厂等中使用的机器人等的电动装置。