【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流が流れる給電線から、物理的に非接触の状態で受電する非接触受電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な非接触受電装置は、直列に接続されているコイルと共振コンデンサとを有する共振回路（以下、直列共振回路という）を複数備え、該直列共振回路が複数、並列に接続されており、その出力側に、１個の整流回路と１個の平滑部とが接続されている。
【０００３】
図６は、従来の非接触受電装置８の構成を示す電気回路図である。
図中４０，９０は高周波電源装置であり、該高周波電源装置４０，９０は、同一の周波数を有する高周波電流を、給電線４，９へ定電流（正弦波）として出力する。
非接触受電装置８は、出力端子８０を備え、該出力端子８０に、負荷（この場合モータ）が、モータを駆動するモータドライバを介して接続してある。
【０００４】
また、非接触受電装置８は、給電線４に対して離隔配置されるコイル５１と、コイル５１に直列に接続された共振コンデンサ５３とを有する直列共振回路である第１共振回路５０、及び、給電線９に対して離隔配置されるコイル５７と、コイル５７に直列に接続された共振コンデンサ５９とを有する直列共振回路である第２共振回路５６を備える。第１共振回路５０と第２共振回路５６とは、並列に接続してある。
更に、非接触受電装置８は、並列に接続された第１共振回路５０及び第２共振回路５６の出力側に、整流回路５４が並列に接続されており、該整流回路５４の出力側に、平滑部５５が並列に接続されており、平滑部５５の出力側に、出力端子８０が接続されている。
【０００５】
コイル５１及びコイル５７は、図示しないピックアップコアに夫々巻回されている。第１共振回路５０及び第２共振回路５６は、夫々の起電力が略等しくなるように、コイル５１，５７夫々のインダクタンスが等しく、共振コンデンサ５３，５９夫々のキャパシタンスが等しくなるよう、略同一のコイル、共振コンデンサ、及びピックアップコアを用いて構成してある。
以下では、コイル、共振コンデンサ、及びピックアップコアの組をピックアップユニットという。
第１共振回路５０及び第２共振回路５６は、コイル５１，５７と給電線４，９とが誘導結合することによって、定電圧の交流を整流回路５４へ夫々出力する。この場合、共振状態は、コイル５１，５７及び共振コンデンサ５３，５９全体で成立している。
【０００６】
整流回路５４は、並列に接続された第１共振回路５０及び第２共振回路５６の出力である定電圧の交流を全波整流し、平滑部５５は、整流回路５４の出力を平滑化する。
平滑化された直流出力は、出力端子８０を介して、負荷へ供給される。
以上のような非接触受電装置８は、第１共振回路５０及び第２共振回路５６から整流回路５４までが交流部であり、整流回路５４から出力端子８０までが直流部である。即ち、第１共振回路５０と第２共振回路５６とは、交流部で接続されている。
【０００７】
図７は、非接触受電装置８の出力電力と、コイル５１及びコイル５７に流れる電流（以下、ピックアップ電流という）との関係を示す特性図である。図中の横軸は出力電力［Ｗ］であり、縦軸はピックアップ電流［Ａ］である。
図より、出力電力が増大する場合、ピックアップ電流も比例的に増大するが、コイル５１のピックアップ電流の増加率は、コイル５７のピックアップ電流の増加率より大きいことがわかる。即ち、従来の非接触受電装置８は、コイル５１のピックアップ電流と、コイル５７のピックアップ電流とが異なり、また、出力電力が増大するほど、その差が大きくなる。
コイル５１，５７、共振コンデンサ５３，５９、及び各ピックアップコアは、略同一であるが、完全に同一ではないため、第１共振回路５０と第２共振回路５６とで起電圧に差が生じ、この結果、ピックアップ電流にも差が生じる。
【０００８】
また、従来の他の非接触受電装置は、並列に接続されているコイルと共振コンデンサとを有する並列共振回路を備え、該並列共振回路と整流回路とピックアップコントローラ（コイルと給電線とが整合している場合にオンになる手段）とが並列に接続されてなるコントローラ付き受電部を備え、該コントローラ付き受電部が複数、並列に接続されている（例えば、特許文献１参照）。
この場合、平滑部、及び並列共振回路の出力である定電流を定電圧に変換する電力変換部は、例えばピックアップコントローラに備えられている。
【０００９】
また、従来の他の非接触受電装置は、並列共振回路と整流回路とが接続されてなる受電部を備え、該受電部が複数、並列に接続されており、その出力部に、定電流を定電圧に変換する電力変換部が接続されている。平滑部は、電力変換部に、複数の受電部に対して１個だけ含まれている（例えば、特許文献２参照）。
また、従来の更に他の非接触受電装置は、受電部が複数、並列に接続されており、その出力部に、１個の平滑部が接続されている（例えば、特許文献３参照）。
この場合、並列共振回路の出力である定電流を定電圧に変換する電力変換部は、例えば受電部と平滑部との間に備えられている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−１７０６８１号公報
【特許文献２】
特開平１０−１７２８４４号公報
【特許文献３】
特開平１０−２３４１４３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の非接触受電装置は、図７に示すように、装置が備える複数のコイルにおけるピックアップ電流の電流値が夫々異なるため、各ピックアップユニットの仕様は、一番大きな電流値を有するピックアップ電流が流れるピックアップユニットの仕様に合わせる必要があった。このため、該ピックアップユニット以外のピックアップユニットを構成するコイルの太さ及び／又はピックアップコアの大きさ等を、該ピックアップユニットに流れるピックアップ電流に対応する大きさより過大にする必要があった。その結果、従来の非接触受電装置は、コストが高かった。
【００１２】
また、出力電流割合（非接触受電装置の出力電流に対する直列共振回路の出力電流（即ちピックアップ電流）の割合）が大きいピックアップユニットは、出力電流割合が小さいピックアップユニットよりも発熱量（及び温度上昇）が大きいため、その寿命が、他のピックアップユニットの寿命より短くなるという問題があった。
また、各コイルが、異なる高周波電源装置に接続された給電線と夫々誘導結合する場合、各給電線に流れる交流は、位相が異なることがある。このとき、各コイルのピックアップ電流（各直列共振回路の出力電流）の位相が異なり、互いに打ち消し合って、整流回路へ流入する電流が減少し、位相が１８０°異なる場合は前記電流が０になる。このため、従来は、各給電線に流れる交流の位相を合わせる手段を備える必要があるという問題があった。
【００１３】
また、装置の共振状態は、複数の直列共振回路全体で成立する。このため、例えば一部のピックアップユニットに異常が発生（例えば給電線に接触）して直列共振回路のインダクタンスが変化した場合、他部のピックアップユニットが正常であるにもかかわらず、全部の共振状態がズレてしまう。また、各直列共振回路に流れている電流が異なるため、例えば、一部のピックアップユニットにて磁気飽和に近づき直列共振回路のインダクタンスが変化した場合、他部が正常であっても、全部の共振状態がズレてしまう。
共振状態がズレた場合、直列共振回路の出力電圧が低下し、装置各部（例えばインバータ）が正常に機能しなくなったり、直列共振回路が２個のときは負荷へ供給する電力が半分以下になったりするという問題があった。
【００１４】
また、例えば一部の直列共振回路に異常が発生（例えば断線）して、該一部の直列共振回路に起電力が発生しなくなった場合、該一部の直列共振回路の電圧が他部の直列共振回路の電圧より極端に低いため、他部の直列共振回路で生じた電流が前記一部の直列共振回路へ流入することがあるという問題もあった。
以上のように、従来の非接触受電装置は、一部のピックアップユニットの異常が、装置の他部へ波及するという問題があった。
更に、特許文献１〜３に記載の非接触受電装置は、定電流を出力する並列共振回路を備えるため、定電流を定電圧に変換する電力変換部を備える必要がある。
【００１５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、並列に接続されている直列共振回路及び整流回路を、複数、並列に接続することにより、各直列共振回路が備えるコイルに流れる電流を略等しくでき、また、交流の位相差の影響を除去でき、更に、電力変換部が不要である非接触受電装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る非接触受電装置は、交流が流れる給電線に誘導結合するように配置すべきピックアップコイル、及び共振コンデンサが直列に接続されている共振回路を複数備え、前記給電線から非接触で受電する非接触受電装置において、前記共振回路の夫々に、整流回路が並列に接続され、各整流回路の出力側と他の整流回路の出力側とが並列に接続されていることを特徴とする。
【００１７】
第１発明にあっては、直列共振回路から整流回路までは交流部であり、整流回路以降は直流部である。この場合、各直列共振回路は、整流回路を介して、直流部で互いに並列に接続される。このため、装置が備える複数のコイルにおけるピックアップ電流の電流値が略等しくなる。この結果、従来の非接触受電装置のように過剰な仕様のピックアップユニットを備える必要がない。
また、ピックアップ電流の電流値が略等しくなることによって各ピックアップユニットの発熱量も略等しくなるため、一部のピックアップユニットのみが温度上昇して該ピックアップユニットの寿命が他部のピックアップユニットの寿命より短くなることが防止される。
【００１８】
また、各直列共振回路は、整流回路を介して、直流部で互いに並列に接続されているため、各コイルのピックアップ電流の位相が異なる場合であっても、各直列共振回路及び整流回路の組の出力電流（即ち直流）が互いに打ち消し合うことがない。
また、装置の共振状態は、直列共振回路毎に成立する。このため、一部の直列共振回路のインダクタンスが変化した場合であっても、他部の直列共振回路の共振状態がズレてしまうことが防止される。
また、各直列共振回路は整流回路を介して接続されているため、一部の直列共振回路に起電力が発生しなくなった場合であっても、他部の直列共振回路で生じた電流が前記一部の直列共振回路へ流入することが防止される。
【００１９】
また、一部の直列共振回路に異常が生じた場合であっても、前記直列共振回路の異常が他部の正常な直列共振回路に悪影響を及ぼすことがないため、直列共振回路の出力電圧の低下が防止される。
更に、直列共振回路が定電圧源として機能するため、定電流を定電圧の交流に変換する電力変換部を備える必要がない。
特に、このような非接触受電装置と、複数の高周波電源装置に夫々接続されている給電線とを備える非接触受電システムは、各給電線に流れる交流の位相を合わせる手段を備える必要がない。
【００２０】
第２発明に係る非接触受電装置は、各共振回路は、ピックアップコイル及び共振コンデンサの組を複数備えることを特徴とする。
【００２１】
第２発明にあっては、直列に接続されているコイルと共振コンデンサとの組をＮ組（Ｎは２以上の自然数）有する直列共振回路を備えることにより、コイル及び共振コンデンサに印加される電圧が夫々１／Ｎになるため、コイルと共振コンデンサとの組を１組だけ備える場合と比べて、耐圧が１／Ｎに低減された各コイル及び各共振コンデンサを用いることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態 １．）
図１は、本発明の実施の形態１に係る非接触受電装置８１を備える非接触給電システムの構成を示す斜視図であり、図２は、非接触受電装置８１を搭載している移動体２の底部付近を示す拡大正面図である。
非接触給電システムは、ＡＣ２００Ｖ、６０Ｈｚの商用電源を入力して高周波（例えば２０ＫＨｚ）の定電流を出力する高周波電源装置４０，９０を備える。
【００２３】
また、非接触給電システムは、高周波電源装置４０，９０によって高周波の定電流を供給される給電線４，９を備える。給電線４，９は、その両端が高周波電源装置４０，９０に接続されており、中途から折り返されて往路４ａ，９ａと復路４ｂ，９ｂとが設けられている。
本実施の形態の非接触給電システムは、給電線４，９に流れる交流の位相を合わせる手段を備えていない。
更に、非接触給電システムは、非接触受電装置８１を備え、非接触受電装置８１は、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２を備える。非接触受電装置８１は、移動体２に搭載されている。
【００２４】
移動体２は、非接触給電システムを介して駆動用の電力を得て、床面に敷設されたレール１上を移動する。移動体２は、底部のレール１側に、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２が備えるコイル３１，６１とコア３２，６２、及びモータＭ（図３参照）を吊設してある。ピックアップユニットＰ１，Ｐ２は、例えば、ＳＵＳ３０４を用いてなる取付部材によって、移動体２の底部に固定されている。
【００２５】
レール１上には、コ字状の断面を有するダクト１１，１２が、開口部を上側（移動体２側）へ向けて、移動体２又はピックアップユニットＰ１，Ｐ２等に当接しないようにして、レール１に沿って設置されている。ダクト１１，１２の内部には、棒状部材を用いてなる給電線支持具が、長手方向に適宜間隔で配置されて、略垂直に設けられている。
給電線４，９の往路４ａ，９ａは、前記給電線支持具の先端部に固定されることによって、レール１に沿って、ダクト１１，１２の内部に敷設されている。給電線４，９の復路４ｂ，９ｂは、ダクト１１，１２の内部下側に固定されている。
【００２６】
ピックアップユニットＰ１，Ｐ２が備えるコア３２，６２は、断面形状が矩形環状に形成された磁性体（例えばフェライト）であり、基部及び２本の脚部を有し、該脚部に、コイル３１，６１が巻回してある。コイル３１，６１を構成している導線の太さ、及びコア３２，６２の大きさ等は、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２で共通である。
ピックアップユニットＰ１，Ｐ２と給電線４，９（給電線４，９の往路４ａ，９ａ）とは、所定の間隔を隔てて対面し、給電線４，９がコア３２，６２の脚部の間に位置するよう配置されている。
【００２７】
高周波電源装置４０，９０によって給電線４，９に高周波交流が通電されたとき、給電線４，９の周囲に、時間的に変化する磁束が形成される。非接触受電装置８１は、その磁束がコイル３１，６１に鎖交することによってコイル３１，６１に発生した誘導起電力を受電し（即ち、非接触で受電し）、負荷であるモータＭへ供給する。
【００２８】
図３は、非接触受電装置８１の構成を示す電気回路図である。
商用電源に接続された高周波電源装置４０，９０は、商用電源の入力を整流し、平滑化して直流とし、該直流をインバータ（ＤＣ−ＡＣ変換器）に入力して高周波交流に変換して、変換した高周波交流をイミタンス変換回路により定電流として給電線４，９へ夫々出力する。
移動体２に搭載してある非接触受電装置８１は、出力端子８０を備え、該出力端子８０に、ＤＣバスＤＢを介してモータドライバＤが接続してあり、モータドライバＤは、負荷としてのモータＭを駆動する。モータＭは交流モータであり、モータドライバＤを介して、非接触受電装置８１に接続してある。
【００２９】
非接触受電装置８１は、給電線４に対応するピックアップユニットＰ１と、給電線９に対応するピックアップユニットＰ２と、交流を全波整流するダイオードブリッジを用いた整流回路８４，８６と、電圧を平滑化する平滑コンデンサを用いた平滑部８５とを備える。ピックアップユニットＰ１，Ｐ２が備えるコイル３１，６１と共振コンデンサ３３，６３とは、直列に接続されて直列共振回路３０，６０を構成している。
また、直列共振回路３０，６０に、整流回路８４，８６が並列に接続されており、整流回路８４の出力側と整流回路８６の出力側とが接続されており、更に、並列に接続された整流回路８４及び整流回路８６の出力側に、平滑部８５が並列に接続されている。平滑部８５の出力側は、出力端子８０に接続されている。
【００３０】
直列共振回路３０，６０は、給電線４，９に誘導結合すべく、給電線４，９に対し離隔配置されているコイル３１，６１のインダクタンスと、共振コンデンサ３３，６３のキャパシタンスとが、給電線４，９を流れる高周波交流の周波数と夫々共振状態になるよう構成されており、共振コンデンサ３３，６３は夫々略同一の共振コンデンサを用いている。このため、直列共振回路３０，６０は、コイル３１，６１に誘起された電力を受けて、高周波交流の定電圧源として機能する。この結果、非接触受電装置８１は、定電流を定電圧の交流に変換する電力変換部を備える必要がない。
直列共振回路３０，６０の出力（定電圧の交流）は、整流回路８４，８６で全波整流され、並列に接続されている整流回路８４及び整流回路６４から出力された直流は、平滑部８５で平滑される。
【００３１】
以上のように、非接触受電装置８１においては、直列共振回路３０，６０から整流回路８４，８６までは交流部であり、整流回路８４，８６以降は直流部である。即ち、直列共振回路３０と直列共振回路６０とは、整流回路８４，８６を介して、直流部で並列に接続されている。
非接触受電装置８１は、平滑部８５で平滑化された直流を、出力端子８０を介し、ＤＣバスＤＢを経て、モータドライバＤへ供給する。
モータドライバＤはインバータ機能を有するよう構成してあり、供給された直流を交流に変換して、モータＭへ供給する。
【００３２】
図４は、非接触受電装置８１の出力電力と、コイル３１，６１のピックアップ電流との関係を示す特性図である。図中の横軸は出力電力［Ｗ］であり、縦軸はピックアップ電流［Ａ］である。
図より、出力電力が増大する場合、ピックアップ電流も比例的に増大する。この場合、コイル３１のピックアップ電流の増加率と、コイル６１のピックアップ電流の増加率とは略等しいことがわかる。
即ち、本実施の形態の非接触受電装置８１は、コイル３１のピックアップ電流と、コイル６１のピックアップ電流とが略等しく、出力電力が増大する場合であっても、その差はほとんどない。
【００３３】
以上のような非接触受電装置８１は、最適な仕様のピックアップユニットＰ１，Ｐ２を備える。即ち、従来のように、過剰な仕様のピックアップユニットを備えないため、装置が小型軽量化されている。
また、コイル３１，６１におけるピックアップ電流の電流値が略等しくなるため、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２の発熱量も略等しくなる。このため、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２の寿命差が生じることがない。
また、高周波電源装置４０，９０が、給電線４，９に流れる交流の位相を合わせる手段を備えなくても良いため、非接触給電システムの構成は簡易である。また、給電線４，９に流れる交流の位相が異なる場合であっても、直列共振回路３０，６０が直流部で接続されているため、整流回路８４，８６の出力電流が打ち消し合うことがなく、出力端子８０からの出力が減少することがない。
【００３４】
また、非接触受電装置８１の共振状態は、直列共振回路３０と直列共振回路６０とで個別に成立する。このため、例えば、給電線４に接触して直列共振回路３０のインダクタンスが変化した場合であっても、直列共振回路６０の共振状態がズレてしまうことはなく、共振状態のズレによる出力電圧の低下が防止されている。
また、コイル３１，６１におけるピックアップ電流の電流値が略等しくなるため、コア３２（又はコア６２）のみが磁気飽和することはない。また、例えばコイル３１のピックアップ電流のみが、何らかのトラブルによって増大し、コア３２が磁気飽和して直列共振回路３０のインダクタンスが変化した場合であっても、直列共振回路６０の共振状態がズレてしまうことはなく、共振状態のズレによる出力電圧の低下が防止されている。
【００３５】
また、例えばコイル３１が断線して、直列共振回路３０に起電力が発生しなくなった場合であっても、直列共振回路３０，６０は整流回路８４，８６を介して接続されているため、直列共振回路６０で生じた電流が直列共振回路３０へ流入することが防止される。
以上のようにして、非接触受電装置８１は、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２の一方の異常が装置各部へ波及することが防止されている。また、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２の一方に、断線又は給電線との接触等の異常が生じた場合は、正常な他方によって、少なくとも半分の電力がモータＭへ供給される。
【００３６】
なお、高周波電源装置４０を用いず、給電線９が、給電線４に直列に接続されるよう構成してあっても良い。この場合、給電線４，９に流れる交流の位相は同一であり、コイル３１，６１におけるピックアップ電流の位相も同一となる。
また、整流回路８４，８６を、全波整流するダイオードブリッジの代わりに半波整流するダイオードを用いて構成しても良い。
【００３７】
（実施の形態 ２．）
図５は、本発明の実施の形態２に係る非接触受電装置８３の構成を示す電気回路図である。
非接触受電装置８３は、直列に接続されているコイルと共振コンデンサとの組を夫々６組備える直列共振回路を３個備える。
その他、実施の形態１に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００３８】
非接触受電装置８３は、図示しないコア及び共振回路３０，６０，７０を用いてなるピックアップユニットＰ１，Ｐ２，Ｐ３を備える。また、非接触受電装置８３は、共振回路３０，６０，７０に接続され、交流を全波整流するダイオードブリッジを用いた整流回路８４，８６，８７を備える。
整流回路８４の出力側と整流回路８６の出力側と整流回路８７の出力側とは、並列に接続されている。更に、非接触受電装置８３は、並列に接続されている整流回路８４、整流回路８６、及び整流回路８７に対し、平滑部８５が並列に接続されている。平滑部８５の出力側は、出力端子８０に接続されている。
【００３９】
直列共振回路３０は、コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆと、コイル３１ａ，…，３１ｆに直列に接続された共振コンデンサ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆとを備え、コイル３１ａと共振コンデンサ３３ａとの組、コイル３１ｂと共振コンデンサ３３ｂとの組、…、及びコイル３１ｆと共振コンデンサ３３ｆとの組が、直列に接続されている。
ピックアップユニットＰ１は、コ字状断面を有する図示しない３個のコアを備え、一個のコアの２本の脚部に、コイル３１ａ，３１ｂ（又はコイル３１ｃ，３１ｄ若しくはコイル３１ｅ，３１ｆ）を巻回してある。
【００４０】
直列共振回路３０において、実施の形態１の共振コンデンサ３３と同じ静電容量になるよう、６個の共振コンデンサ３３ａ，…，３３ｆを直列に接続する場合は、共振コンデンサ３３ａ，…，３３ｆの静電容量を、夫々、共振コンデンサ５３の静電容量の６倍にする。
ところが、ＶＣ ＝Ｉ／ωＣ（ＶＣ はコンデンサの電圧、Ｉはピックアップ電流、ωは該ピックアップ電流の角周波数、Ｃはコンデンサの静電容量）の式が成立するため、静電容量が６倍になる場合、共振コンデンサ３３ａ，…，３３ｆに夫々印加される電圧の値が１／６倍になる。
【００４１】
また、実施の形態１のコイル３１と同じインダクタンスになるよう、６個のコイル３１ａ，…，３１ｆを直列に接続する場合は、コイル３１ａ，…，３１ｆのインダクタンスを、夫々、コイル３１のインダクタンスの１／６倍にする。
ところが、ＶＬ ＝ωＬＩ（ＶＬ はコイルの電圧、Ｌはコイルのインダクタンス）の式が成立するため、インダクタンスが１／６倍になる場合、コイル３１ａ，…，３１ｆに夫々印加される電圧の値が１／６倍になる。
以上のように、各コイル及び各共振コンデンサに印加される電圧が夫々１／６になるため、直列共振回路３０は、耐圧がコイル３１及び共振コンデンサ３３の耐圧の１／６であるコイル及び共振コンデンサで構成されている。
【００４２】
同様に、直列共振回路６０，７０は、コイル６１ａ，…，６１ｆ及びコイル７１ａ，…，７１ｆと、コイル６１ａ，…，６１ｆ及びコイル７１ａ，…，７１ｆに直列に接続された共振コンデンサ６３ａ，…，６３ｆ及び共振コンデンサ７３ａ，…，７３ｆとを備え、各コイルと共振コンデンサとの組が、直列に接続されている。また、ピックアップユニットＰ２，Ｐ３は、コ字状断面を有する図示しない３個のコアを夫々備え、一個のコアの２本の脚部に、夫々コイルを巻回してある。また、直列共振回路６０，７０は、耐圧がコイル３１及び共振コンデンサ３３の耐圧の１／６であるコイル及び共振コンデンサで構成されている。
【００４３】
直列共振回路３０，６０，７０は、３本の給電線に夫々誘導結合すべく、該給電線に対し離隔配置されているコイル３１ａ，…，３１ｆ、コイル６１ａ，…，６１ｆ及びコイル７１ａ，…，７１ｆのインダクタンスと、共振コンデンサ３３ａ，…，３３ｆ、共振コンデンサ６３ａ，…，６３ｆ及び共振コンデンサ７３ａ，…，７３ｆのキャパシタンスとが、各給電線を流れる高周波交流の周波数と夫々共振状態になるよう構成されている。このため、直列共振回路３０，６０，７０は、コイルに誘起された電力を受けて、高周波交流の定電圧源として機能する。
なお、３本の給電線ではなく、１本の給電線に直列共振回路３０，６０，７０が誘導結合するよう構成されていても良い。
【００４４】
非接触受電装置８３は、直列共振回路３０，６０，７０の出力（定電圧の交流）を、整流回路８４，８６，８７で全波整流し、並列に接続されている整流回路８４、整流回路８６、及び整流回路８７が出力した直流を、平滑部８５で平滑して出力する。
また、非接触受電装置８３は、直列共振回路３０，６０，７０から整流回路８４，８６，８７までは、交流部であり、整流回路８４，８６，８７以降は、直流部である。即ち、直列共振回路３０と直列共振回路６０と直列共振回路７０とは、整流回路８４，８６，８７を介して、直流部で互いに接続されている。
【００４５】
以上のような非接触受電装置８３は、各直列共振回路が、１組のコイル及び共振コンデンサより耐圧が夫々低減されている６組のコイル及び共振コンデンサで構成されているため、各コイル及び各共振コンデンサのコストが低減されている。
なお、各直列共振回路を構成しているコイル及び共振コンデンサの組の個数は、６組に限定されるものではなく、Ｎ組であって良い。この場合、コイル及び共振コンデンサの耐圧は、１／Ｎに低減される。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の非接触受電装置によれば、各直列共振回路が、該直列共振回路と組になっている整流回路を介して、他の直列共振回路と並列に接続される。即ち、各直列共振回路が、他の直列共振回路に、直流部で並列に接続される。この場合、装置が備える複数のコイルにおけるピックアップ電流の電流値が略等しくなる。
このため、各ピックアップユニットの仕様は、従来のように一番大きな電流値を有するピックアップ電流が流れるピックアップユニットの仕様に合わせる必要がなく、過剰な仕様のピックアップユニットを備える必要がない。
【００４７】
即ち、各ピックアップユニットを構成するコイルの太さ及び／又はピックアップコアの大きさ等を、該ピックアップユニットに流れるピックアップ電流に対応する大きさにすることができ、必要十分な仕様のピックアップユニットを備えることができる。更に、直列共振回路が定電圧源として機能するため、定電流源として機能する並列共振回路を備える他の非接触受電装置のように、定電流を定電圧の交流に変換する電力変換部を備える必要がない。
その結果、本発明の非接触受電装置を従来よりも小型軽量化し、低コスト化することができる。
【００４８】
また、装置が備える複数のコイルにおけるピックアップ電流の電流値（及び各ピックアップユニットの出力電流割合）が略等しくなるため、各ピックアップユニットの発熱量（温度上昇）も略等しくなる。このため、一部のピックアップユニットのみが温度上昇して該ピックアップユニットの寿命が他のピックアップユニットの寿命より短くなることを防止できる。このような場合、非接触受電装置のメンテナンス又は交換等の手間を低減することができる。
【００４９】
また、各直列共振回路が、他の直列共振回路に、直流部で接続されているため、各コイルのピックアップ電流の位相が異なる場合であっても、各整流回路から流出する電流（各直列共振回路及び整流回路の組の出力電流）が打ち消し合って、非接触受電装置の出力電流が減少することがない。このため、各給電線に流れる交流の位相を合わせる手段が不要であり、給電線及び非接触受電装置を備える非接触給電システムの構成を従来よりも簡易にすることができ、非接触給電システムのコストを低減することができる。
【００５０】
また、装置の共振状態は、直列共振回路毎に成立する。このため、一部の直列共振回路に異常が発生してインダクタンスが変化した場合であっても、他の直列共振回路の共振状態がズレてしまうことが防止でき、出力電圧の低下を防止することができる。また、各直列共振回路に流れている電流が略等しいため、一部のピックアップユニットだけが磁気飽和することが防止できる。また、一部のピックアップユニットに異常が発生して該ピックアップユニットが磁気飽和した場合であっても、他の直列共振回路の共振状態がズレてしまうことが防止でき、このため出力電圧の低下を防止することができる。
【００５１】
以上のような場合、出力電圧の低下によって装置各部が正常に機能しなくなることが防止でき、例えば直列共振回路が２個のときは、少なくとも半分の電力を負荷へ供給することができる。このため、本発明の非接触受電装置は、従来よりも安定性を向上することができる。
また、一部の直列共振回路に異常が発生して、該一部の直列共振回路に起電力が発生しなくなった場合であっても、各直列共振回路は整流回路を介して接続されているため、他の直列共振回路で生じた電流が前記一部の直列共振回路へ流入することが防止できる。このため、本発明の非接触受電装置は、従来よりも安全性を向上することができる。
【００５２】
このような非接触受電装置は、一部のピックアップユニットの異常が、装置の他部へ波及することを防止できる。
更に、各直列共振回路が、コイル及び共振コンデンサの組を複数備えることによって、コイル及び共振コンデンサの組を１個だけ備える場合よりも耐圧が低いコイル及び共振コンデンサを用いることができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る非接触受電装置を備える非接触給電システムの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る非接触受電装置を搭載している移動体の底部付近を示す拡大正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る非接触受電装置の構成を示す電気回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る非接触受電装置の出力電力とピックアップ電流との関係を示す特性図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る非接触受電装置の構成を示す電気回路図である。
【図６】従来の非接触受電装置の構成を示す電気回路図である。
【図７】従来の非接触受電装置の出力電力とピックアップ電流との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
４，９ 給電線
３０，６０，７０ 直列共振回路
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ コイル
６１，６１ａ，６１ｆ，７１ａ，７１ｆ コイル
３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆ 共振コンデンサ
６３，６３ａ，６３ｆ，７３ａ，７３ｆ 共振コンデンサ
８４，８６，８７ 整流回路
８５ 平滑部
８１，８３ 非接触受電装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-contact power receiving apparatus that receives power in a physically non-contact state from a feeder line through which alternating current flows.
[0002]
[Prior art]
A conventional general non-contact power receiving apparatus includes a plurality of resonance circuits (hereinafter referred to as series resonance circuits) each having a coil and a resonance capacitor connected in series, and the plurality of series resonance circuits are connected in parallel. One rectifier circuit and one smoothing unit are connected to the output side.
[0003]
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a configuration of a conventional non-contact power receiving device 8.
In the figure, reference numerals 40 and 90 denote high-frequency power supply devices, and the high-frequency power supply devices 40 and 90 output high-frequency currents having the same frequency to the feeder lines 4 and 9 as constant currents (sine waves).
The non-contact power receiving device 8 includes an output terminal 80, and a load (in this case, a motor) is connected to the output terminal 80 via a motor driver that drives the motor.
[0004]
Further, the non-contact power receiving device 8 includes a first resonance circuit 50 that is a series resonance circuit including a coil 51 that is spaced apart from the feeder line 4 and a resonance capacitor 53 that is connected in series to the coil 51, and A second resonance circuit 56, which is a series resonance circuit, includes a coil 57 spaced from the feeder line 9 and a resonance capacitor 59 connected in series to the coil 57. The first resonance circuit 50 and the second resonance circuit 56 are connected in parallel.
Further, the non-contact power receiving device 8 has a rectifier circuit 54 connected in parallel to the output side of the first resonance circuit 50 and the second resonance circuit 56 connected in parallel. The smoothing unit 55 is connected in parallel, and the output terminal 80 is connected to the output side of the smoothing unit 55.
[0005]
The coil 51 and the coil 57 are wound around a pickup core (not shown). The first resonance circuit 50 and the second resonance circuit 56 are substantially the same so that the inductances of the coils 51 and 57 are equal and the capacitances of the resonance capacitors 53 and 59 are equal so that the electromotive forces thereof are substantially equal. A coil, a resonant capacitor, and a pickup core are used.
Hereinafter, a set of a coil, a resonance capacitor, and a pickup core is referred to as a pickup unit.
The first resonance circuit 50 and the second resonance circuit 56 output a constant voltage alternating current to the rectifier circuit 54 by inductively coupling the coils 51 and 57 and the feeder lines 4 and 9, respectively. In this case, the resonance state is established by the coils 51 and 57 and the resonance capacitors 53 and 59 as a whole.
[0006]
The rectifier circuit 54 performs full-wave rectification of constant-voltage alternating current that is the output of the first resonance circuit 50 and the second resonance circuit 56 connected in parallel, and the smoothing unit 55 smoothes the output of the rectification circuit 54.
The smoothed DC output is supplied to the load via the output terminal 80.
In the non-contact power receiving apparatus 8 as described above, the first resonant circuit 50 and the second resonant circuit 56 to the rectifier circuit 54 are AC units, and the rectifier circuit 54 to the output terminal 80 are DC units. That is, the first resonance circuit 50 and the second resonance circuit 56 are connected by an AC unit.
[0007]
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the output power of the non-contact power receiving device 8 and the current flowing through the coil 51 and the coil 57 (hereinafter referred to as pickup current). In the figure, the horizontal axis represents output power [W], and the vertical axis represents pickup current [A].
As can be seen from the figure, when the output power increases, the pickup current also increases proportionally, but the increase rate of the pickup current of the coil 51 is larger than the increase rate of the pickup current of the coil 57. That is, in the conventional non-contact power receiving device 8, the pickup current of the coil 51 and the pickup current of the coil 57 are different, and the difference increases as the output power increases.
The coils 51 and 57, the resonance capacitors 53 and 59, and the pickup cores are substantially the same, but are not completely the same, so that a difference occurs in the electromotive voltage between the first resonance circuit 50 and the second resonance circuit 56, As a result, a difference also occurs in the pickup current.
[0008]
In addition, another conventional non-contact power receiving apparatus includes a parallel resonance circuit having a coil and a resonance capacitor connected in parallel, and the parallel resonance circuit, the rectifier circuit, and the pickup controller (the coil and the feeder line are matched). And a power receiving unit with a controller connected in parallel, and a plurality of power receiving units with a controller are connected in parallel (for example, refer to Patent Document 1).
In this case, for example, a pickup controller includes a smoothing unit and a power conversion unit that converts a constant current that is an output of the parallel resonance circuit into a constant voltage.
[0009]
In addition, another conventional non-contact power receiving device includes a power receiving unit in which a parallel resonant circuit and a rectifier circuit are connected, and a plurality of the power receiving units are connected in parallel, and a constant current is supplied to the output unit. A power converter for converting to a constant voltage is connected. Only one smoothing unit is included in the power conversion unit with respect to the plurality of power receiving units (see, for example, Patent Document 2).
Further, in still another conventional non-contact power receiving apparatus, a plurality of power receiving units are connected in parallel, and one smoothing unit is connected to the output unit (see, for example, Patent Document 3).
In this case, a power conversion unit that converts a constant current that is an output of the parallel resonance circuit into a constant voltage is provided, for example, between the power reception unit and the smoothing unit.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-170681
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-172844
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-234143
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 7, in the conventional non-contact power receiving device, the current values of the pick-up currents in a plurality of coils included in the device are different from each other. Therefore, the pick-up current having the largest current value flows in the specifications of each pick-up unit. It was necessary to match the specifications of the pickup unit. For this reason, it is necessary to make the thickness of the coil constituting the pickup unit other than the pickup unit and / or the size of the pickup core larger than the size corresponding to the pickup current flowing through the pickup unit. As a result, the conventional non-contact power receiving apparatus is expensive.
[0012]
In addition, a pickup unit having a large output current ratio (ratio of the output current of the series resonance circuit (ie, pickup current) to the output current of the non-contact power receiving device) generates more heat (and rises in temperature) than a pickup unit having a small output current ratio. Therefore, there is a problem that the lifetime is shorter than that of other pickup units.
Further, when each coil is inductively coupled with a power supply line connected to a different high-frequency power supply device, the alternating current flowing through each power supply line may have a different phase. At this time, the phases of the pickup currents (output currents of the series resonance circuits) of the coils are different from each other, cancel each other, the current flowing into the rectifier circuit decreases, and the current becomes 0 when the phases differ by 180 °. . For this reason, conventionally, there has been a problem that it is necessary to provide means for matching the phase of the alternating current flowing in each power supply line.
[0013]
In addition, the resonance state of the device is established by the entire plurality of series resonance circuits. For this reason, for example, when an abnormality occurs in some pickup units (for example, in contact with the power supply line) and the inductance of the series resonance circuit changes, the entire resonance state is obtained even though the other pickup units are normal. Will shift. In addition, since the current flowing through each series resonance circuit is different, for example, when the inductance of the series resonance circuit changes near magnetic saturation in some pickup units, all resonances occur even if other parts are normal. The state will shift.
When the resonance state is shifted, the output voltage of the series resonance circuit decreases, and each part of the device (for example, inverter) does not function normally, or when there are two series resonance circuits, the power supplied to the load is less than half. There was a problem that.
[0014]
Further, for example, when an abnormality occurs in some series resonance circuits (for example, disconnection) and no electromotive force is generated in the some series resonance circuits, the voltage of the some series resonance circuits is Since the voltage is extremely lower than the voltage of the series resonance circuit, there is a problem that a current generated in the other series resonance circuit may flow into the partial series resonance circuit.
As described above, the conventional non-contact power receiving apparatus has a problem that an abnormality of a part of the pickup units spreads to the other part of the apparatus.
Furthermore, since the non-contact power receiving devices described in Patent Documents 1 to 3 include a parallel resonant circuit that outputs a constant current, it is necessary to include a power conversion unit that converts the constant current into a constant voltage.
[0015]
The present invention has been made in view of such circumstances, and by connecting a plurality of series resonant circuits and rectifier circuits connected in parallel to each other in parallel, the current flowing in the coil included in each series resonant circuit is substantially reduced. Another object of the present invention is to provide a non-contact power receiving apparatus that can be equalized, can eliminate the influence of an AC phase difference, and does not require a power converter.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
A non-contact power receiving device according to a first aspect of the present invention includes a plurality of pickup circuits to be arranged so as to be inductively coupled to a power supply line through which alternating current flows, and a resonance circuit in which a resonance capacitor is connected in series. In the contactless power receiving device that receives power at the rectifier circuit, a rectifier circuit is connected in parallel to each of the resonance circuits, and an output side of each rectifier circuit and an output side of another rectifier circuit are connected in parallel. To do.
[0017]
In the first invention, the series resonance circuit to the rectifier circuit is an AC part, and the rectifier circuit and subsequent parts are DC parts. In this case, the series resonant circuits are connected to each other in parallel at the DC unit via the rectifier circuit. For this reason, the current values of the pick-up currents in the plurality of coils provided in the apparatus are substantially equal. As a result, it is not necessary to provide a pickup unit with an excessive specification unlike the conventional non-contact power receiving apparatus.
In addition, since the heat generation amount of each pickup unit becomes substantially equal when the current values of the pickup currents are substantially equal, the temperature of only some of the pickup units rises and the life of the pickup units is longer than the life of the other pickup units. Shortening is prevented.
[0018]
In addition, since each series resonant circuit is connected in parallel with each other in the direct current section via a rectifier circuit, even if the phase of the pickup current of each coil is different, the combination of each series resonant circuit and rectifier circuit Output currents (ie, direct currents) do not cancel each other.
The resonance state of the device is established for each series resonance circuit. For this reason, even if the inductance of some series resonance circuits changes, it is prevented that the resonance state of other series resonance circuits shifts.
In addition, since each series resonant circuit is connected via a rectifier circuit, even if no electromotive force is generated in some series resonant circuits, the current generated in the other series resonant circuits is Inflow into some series resonant circuits is prevented.
[0019]
In addition, even if an abnormality occurs in some series resonance circuits, the abnormality in the series resonance circuit does not adversely affect other normal series resonance circuits. Reduction is prevented.
Furthermore, since the series resonant circuit functions as a constant voltage source, it is not necessary to include a power conversion unit that converts a constant current into a constant voltage alternating current.
In particular, a non-contact power receiving system including such a non-contact power receiving device and a power supply line connected to each of a plurality of high frequency power supply devices does not need to include means for matching the phase of alternating current flowing through each power supply line.
[0020]
The contactless power receiving device according to the second invention is characterized in that each resonance circuit includes a plurality of sets of pickup coils and resonance capacitors.
[0021]
In the second invention, a voltage applied to the coil and the resonance capacitor is provided by including a series resonance circuit having N sets (N is a natural number of 2 or more) of a coil and a resonance capacitor connected in series. Therefore, each coil and each resonance capacitor whose breakdown voltage is reduced to 1 / N can be used as compared with the case where only one set of the coil and the resonance capacitor is provided.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(Embodiment 1.)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a non-contact power feeding system including a non-contact power receiving device 81 according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a mobile body 2 on which the non-contact power receiving device 81 is mounted. It is an enlarged front view which shows the bottom part vicinity.
The non-contact power supply system includes high-frequency power supply devices 40 and 90 that receive a commercial power supply of AC 200 V and 60 Hz and output a constant current of high frequency (for example, 20 KHz).
[0023]
The non-contact power supply system includes power supply lines 4 and 9 to which a high frequency constant current is supplied by the high frequency power supply devices 40 and 90. Both ends of the feeder lines 4 and 9 are connected to the high-frequency power supply devices 40 and 90, and are turned back from the middle to provide forward paths 4a and 9a and return paths 4b and 9b.
The non-contact power feeding system of the present embodiment does not include means for matching the phase of the alternating current flowing through the power feeding lines 4 and 9.
Furthermore, the non-contact power feeding system includes a non-contact power receiving device 81, and the non-contact power receiving device 81 includes pickup units P1 and P2. The non-contact power receiving device 81 is mounted on the moving body 2.
[0024]
The moving body 2 obtains driving power via the non-contact power feeding system and moves on the rail 1 laid on the floor surface. The moving body 2 has coils 31 and 61, cores 32 and 62, and a motor M (see FIG. 3) included in the pickup units P1 and P2 suspended from the bottom rail 1 side. The pickup units P1 and P2 are fixed to the bottom of the moving body 2 by an attachment member using SUS304, for example.
[0025]
On the rail 1, ducts 11 and 12 having a U-shaped cross section are arranged so that the opening is directed upward (moving body 2 side) and does not come into contact with the moving body 2 or the pickup units P1 and P2. , And installed along the rail 1. Inside the ducts 11 and 12, feeder support members using rod-shaped members are arranged substantially vertically at appropriate intervals in the longitudinal direction.
The forward paths 4 a and 9 a of the power supply lines 4 and 9 are laid inside the ducts 11 and 12 along the rail 1 by being fixed to the front end portion of the power supply support. The return paths 4 b and 9 b of the feeder lines 4 and 9 are fixed to the lower inside of the ducts 11 and 12.
[0026]
The cores 32 and 62 provided in the pickup units P1 and P2 are magnetic bodies (for example, ferrite) whose cross-sectional shape is formed in a rectangular ring shape, and have a base portion and two leg portions. 61 is wound. The thicknesses of the conductive wires constituting the coils 31 and 61, the sizes of the cores 32 and 62, and the like are common to the pickup units P1 and P2.
The pickup units P1 and P2 and the feed lines 4 and 9 (the forward paths 4a and 9a of the feed lines 4 and 9) face each other at a predetermined interval, and the feed lines 4 and 9 are between the legs of the cores 32 and 62. It is arranged to be located in.
[0027]
When high frequency alternating current is supplied to the power supply lines 4 and 9 by the high frequency power supply devices 40 and 90, a magnetic flux that changes with time is formed around the power supply lines 4 and 9. The non-contact power receiving device 81 receives the induced electromotive force generated in the coils 31 and 61 when the magnetic flux interlinks with the coils 31 and 61 (that is, receives power in a non-contact manner) and supplies it to the motor M that is a load. To do.
[0028]
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a configuration of the non-contact power receiving device 81.
The high frequency power supply devices 40 and 90 connected to the commercial power supply rectify and smooth the input of the commercial power supply to direct current, and input the direct current to an inverter (DC-AC converter) to convert it to high frequency alternating current. The converted high-frequency alternating current is output as a constant current to the feeder lines 4 and 9 by the immittance conversion circuit.
The non-contact power receiving device 81 mounted on the moving body 2 includes an output terminal 80, and a motor driver D is connected to the output terminal 80 via a DC bus DB. The motor M is driven. The motor M is an AC motor, and is connected to the non-contact power receiving device 81 via the motor driver D.
[0029]
The non-contact power receiving device 81 includes a pickup unit P1 corresponding to the power supply line 4, a pickup unit P2 corresponding to the power supply line 9, rectifier circuits 84 and 86 using a diode bridge that rectifies full-wave alternating current, and smoothes the voltage. And a smoothing unit 85 using a smoothing capacitor. The coils 31 and 61 and the resonance capacitors 33 and 63 included in the pickup units P1 and P2 are connected in series to form series resonance circuits 30 and 60.
Further, the rectifier circuits 84 and 86 are connected in parallel to the series resonant circuits 30 and 60, the output side of the rectifier circuit 84 and the output side of the rectifier circuit 86 are connected, and further connected in parallel. A smoothing unit 85 is connected in parallel to the output side of the rectifier circuit 84 and the rectifier circuit 86. The output side of the smoothing unit 85 is connected to the output terminal 80.
[0030]
The series resonance circuits 30 and 60 are supplied with the inductances of the coils 31 and 61 and the capacitances of the resonance capacitors 33 and 63 that are spaced apart from the power supply lines 4 and 9 in order to be inductively coupled to the power supply lines 4 and 9. Resonance capacitors 33 and 63 are configured so as to be in a resonance state with the frequency of the high-frequency alternating current flowing through the electric wires 4 and 9, respectively. For this reason, the series resonant circuits 30 and 60 receive electric power induced in the coils 31 and 61 and function as a high-frequency alternating current constant voltage source. As a result, the non-contact power receiving device 81 does not need to include a power conversion unit that converts a constant current into a constant voltage alternating current.
The outputs of the series resonant circuits 30 and 60 (constant voltage alternating current) are full-wave rectified by the rectifier circuits 84 and 86, and the direct current output from the rectifier circuit 84 and the rectifier circuit 64 connected in parallel is the smoothing unit 85. It is smoothed with.
[0031]
As described above, in the non-contact power receiving device 81, the series resonant circuits 30 and 60 to the rectifier circuits 84 and 86 are AC units, and the rectifier circuits 84 and 86 are DC units. In other words, the series resonant circuit 30 and the series resonant circuit 60 are connected in parallel at the DC section via the rectifier circuits 84 and 86.
The non-contact power receiving device 81 supplies the direct current smoothed by the smoothing unit 85 to the motor driver D via the output terminal 80 and the DC bus DB.
The motor driver D is configured to have an inverter function, converts the supplied direct current into alternating current, and supplies the alternating current to the motor M.
[0032]
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the output power of the non-contact power receiving device 81 and the pickup currents of the coils 31 and 61. In the figure, the horizontal axis represents output power [W], and the vertical axis represents pickup current [A].
From the figure, when the output power increases, the pickup current also increases proportionally. In this case, it can be seen that the increase rate of the pickup current of the coil 31 is substantially equal to the increase rate of the pickup current of the coil 61.
That is, in the non-contact power receiving apparatus 81 of the present embodiment, there is almost no difference even when the pickup current of the coil 31 and the pickup current of the coil 61 are substantially equal and the output power increases.
[0033]
The non-contact power receiving apparatus 81 as described above includes pickup units P1 and P2 having optimum specifications. That is, unlike the conventional case, since the pickup unit having an excessive specification is not provided, the apparatus is reduced in size and weight.
Further, since the current values of the pickup currents in the coils 31 and 61 are substantially equal, the heat generation amounts of the pickup units P1 and P2 are also substantially equal. For this reason, the lifetime difference of the pick-up units P1 and P2 does not arise.
Moreover, since the high frequency power supply devices 40 and 90 do not have to have means for matching the phase of the alternating current flowing through the power supply lines 4 and 9, the configuration of the non-contact power supply system is simple. Even when the phases of the alternating currents flowing through the feeder lines 4 and 9 are different, the series resonant circuits 30 and 60 are connected at the direct current portion, so that the output currents of the rectifier circuits 84 and 86 do not cancel each other. The output from the output terminal 80 does not decrease.
[0034]
Further, the resonance state of the non-contact power receiving device 81 is established separately for the series resonance circuit 30 and the series resonance circuit 60. For this reason, for example, even when the inductance of the series resonance circuit 30 changes in contact with the feeder line 4, the resonance state of the series resonance circuit 60 does not shift, and the output voltage due to the shift of the resonance state does not change. Decline is prevented.
Further, since the current values of the pickup currents in the coils 31 and 61 are substantially equal, only the core 32 (or the core 62) is not magnetically saturated. In addition, for example, only the pickup current of the coil 31 increases due to some trouble, and even if the core 32 is magnetically saturated and the inductance of the series resonance circuit 30 is changed, the resonance state of the series resonance circuit 60 is shifted. In other words, the output voltage is prevented from lowering due to the deviation of the resonance state.
[0035]
For example, even when the coil 31 is disconnected and no electromotive force is generated in the series resonant circuit 30, the series resonant circuits 30 and 60 are connected via the rectifier circuits 84 and 86, so The current generated in the resonance circuit 60 is prevented from flowing into the series resonance circuit 30.
As described above, the non-contact power receiving apparatus 81 prevents one abnormality of the pickup units P1 and P2 from spreading to each part of the apparatus. Further, when an abnormality such as disconnection or contact with the power supply line occurs in one of the pickup units P1 and P2, at least half of the electric power is supplied to the motor M by the other normal.
[0036]
The power supply line 9 may be configured to be connected to the power supply line 4 in series without using the high frequency power supply device 40. In this case, the phase of the alternating current flowing through the feeder lines 4 and 9 is the same, and the phase of the pickup current in the coils 31 and 61 is also the same.
Further, the rectifier circuits 84 and 86 may be configured using diodes that perform half-wave rectification instead of diode bridges that perform full-wave rectification.
[0037]
(Embodiment 2.)
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing a configuration of contactless power receiving device 83 according to Embodiment 2 of the present invention.
The non-contact power receiving device 83 includes three series resonance circuits each including six sets of coils and resonance capacitors connected in series.
Other parts corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0038]
The non-contact power receiving device 83 includes pickup units P1, P2, and P3 that use a core (not shown) and the resonance circuits 30, 60, and 70. The non-contact power receiving device 83 includes rectifier circuits 84, 86, and 87 that are connected to the resonance circuits 30, 60, and 70 and use a diode bridge that performs full-wave rectification of alternating current.
The output side of the rectifier circuit 84, the output side of the rectifier circuit 86, and the output side of the rectifier circuit 87 are connected in parallel. Further, in the non-contact power receiving device 83, a smoothing unit 85 is connected in parallel to the rectifier circuit 84, the rectifier circuit 86, and the rectifier circuit 87 that are connected in parallel. The output side of the smoothing unit 85 is connected to the output terminal 80.
[0039]
The series resonance circuit 30 includes coils 31a, 31b, 31c, 31d, 31e, and 31f, and resonance capacitors 33a, 33b, 33c, 33d, 33e, and 33f connected in series to the coils 31a,. A set of 31a and the resonance capacitor 33a, a set of the coil 31b and the resonance capacitor 33b,..., And a set of the coil 31f and the resonance capacitor 33f are connected in series.
The pickup unit P1 includes three cores (not shown) having a U-shaped cross section, and coils 31a and 31b (or coils 31c and 31d or coils 31e and 31f) are wound around two legs of one core. It is.
[0040]
In the series resonance circuit 30, when the six resonance capacitors 33a,..., 33f are connected in series so as to have the same capacitance as that of the resonance capacitor 33 of the first embodiment, the resonance capacitors 33a,. The capacitance is set to 6 times the capacitance of the resonant capacitor 53, respectively.
However, V C = I / ωC (V C Is the voltage of the capacitor, I is the pickup current, ω is the angular frequency of the pickup current, and C is the capacitance of the capacitor). Therefore, when the capacitance is 6 times, the resonant capacitors 33a,. The value of the voltage applied to 33f is 1/6 times.
[0041]
When the six coils 31a,..., 31f are connected in series so as to have the same inductance as that of the coil 31 of the first embodiment, the inductances of the coils 31a,. 1/6 times.
However, V L = ΩLI (V L Is the voltage of the coil, and L is the inductance of the coil. Therefore, when the inductance is 1/6, the value of the voltage applied to each of the coils 31a,.
As described above, since the voltage applied to each coil and each resonance capacitor becomes 1/6, the series resonance circuit 30 has a coil and resonance whose breakdown voltage is 1/6 of the breakdown voltage of the coil 31 and the resonance capacitor 33. Consists of capacitors.
[0042]
Similarly, the series resonant circuits 60, 70 include coils 61a, ..., 61f and coils 71a, ..., 71f, and resonant capacitors 63a, ..., 71f connected in series to the coils 61a, ..., 61f and coils 71a, ..., 71f. 63f and resonance capacitors 73a, ..., 73f, and a set of each coil and resonance capacitor is connected in series. The pickup units P2 and P3 include three cores (not shown) each having a U-shaped cross section, and coils are wound around two leg portions of one core. The series resonant circuits 60 and 70 are constituted by a coil and a resonant capacitor whose breakdown voltage is 1/6 of the breakdown voltage of the coil 31 and the resonant capacitor 33.
[0043]
The series resonant circuits 30, 60, 70 are inductively coupled to the three power supply lines, respectively, and are provided with coils 31a, ..., 31f, coils 61a, ..., 61f and coils 71a, ... that are spaced apart from the power supply lines. , 71f and the resonance capacitors 33a,..., 33f, the resonance capacitors 63a,..., 63f, and the capacitances of the resonance capacitors 73a,. It is configured. For this reason, the series resonant circuits 30, 60 and 70 receive power induced in the coil and function as a constant voltage source for high-frequency alternating current.
Note that the series resonant circuits 30, 60, and 70 may be configured to be inductively coupled to one feed line instead of three feed lines.
[0044]
The non-contact power receiving device 83 performs full-wave rectification on the outputs (constant voltage alternating current) of the series resonant circuits 30, 60, and 70 using rectifier circuits 84, 86, and 87, and the rectifier circuit 84 and rectifier circuit connected in parallel. 86 and the direct current output from the rectifier circuit 87 are smoothed by the smoothing unit 85 and output.
In the non-contact power receiving device 83, the series resonance circuits 30, 60, 70 to the rectifier circuits 84, 86, 87 are AC units, and the rectifier circuits 84, 86, 87 and subsequent units are DC units. That is, the series resonance circuit 30, the series resonance circuit 60, and the series resonance circuit 70 are connected to each other at the DC portion via the rectifier circuits 84, 86, and 87.
[0045]
In the non-contact power receiving apparatus 83 as described above, each series resonance circuit is composed of six sets of coils and resonance capacitors, each of which has a lower withstand voltage than a set of coils and resonance capacitors. The cost of the resonant capacitor has been reduced.
Note that the number of sets of coils and resonance capacitors constituting each series resonance circuit is not limited to six sets, and may be N sets. In this case, the breakdown voltage of the coil and the resonant capacitor is reduced to 1 / N.
[0046]
【The invention's effect】
According to the non-contact power receiving device of the present invention, each series resonance circuit is connected in parallel with another series resonance circuit via a rectifier circuit paired with the series resonance circuit. That is, each series resonance circuit is connected in parallel to the other series resonance circuit at the DC section. In this case, the current values of the pick-up currents in the plurality of coils provided in the apparatus are substantially equal.
For this reason, the specification of each pickup unit does not need to be matched with the specification of the pickup unit through which the pickup current having the largest current value flows as in the conventional case, and it is not necessary to provide an excessive specification pickup unit.
[0047]
That is, the thickness of the coil constituting each pickup unit and / or the size of the pickup core can be made to correspond to the pickup current flowing through the pickup unit, and a pickup unit having a necessary and sufficient specification is provided. be able to. Further, since the series resonance circuit functions as a constant voltage source, a power conversion unit that converts a constant current into a constant voltage alternating current is provided like other non-contact power receiving devices including a parallel resonance circuit that functions as a constant current source. There is no need.
As a result, the non-contact power receiving device of the present invention can be made smaller and lighter and less expensive than the conventional one.
[0048]
Further, since the current values of the pickup current (and the output current ratio of each pickup unit) in the plurality of coils provided in the apparatus are substantially equal, the heat generation amount (temperature rise) of each pickup unit is also substantially equal. Therefore, it is possible to prevent the temperature of only some of the pickup units from rising and the life of the pickup units to be shorter than the life of other pickup units. In such a case, troubles such as maintenance or replacement of the non-contact power receiving device can be reduced.
[0049]
In addition, since each series resonance circuit is connected to another series resonance circuit at the DC section, even if the phase of the pickup current of each coil is different, the current flowing out from each rectifier circuit (each series resonance circuit) The output current of the set of the circuit and the rectifier circuit cancels each other, and the output current of the non-contact power receiving device does not decrease. Therefore, there is no need for means for adjusting the phase of the alternating current flowing in each power supply line, and the configuration of the non-contact power supply system including the power supply line and the non-contact power receiving device can be simplified as compared with the conventional case. Cost can be reduced.
[0050]
The resonance state of the device is established for each series resonance circuit. For this reason, even if an abnormality occurs in some series resonance circuits and the inductance changes, it is possible to prevent the resonance state of other series resonance circuits from shifting and prevent a decrease in output voltage. Can do. In addition, since the currents flowing through the series resonant circuits are substantially equal, it is possible to prevent only a part of the pickup units from being magnetically saturated. Further, even when some pickup units have an abnormality and the pickup units are magnetically saturated, it is possible to prevent the resonance state of other series resonance circuits from being shifted, thereby reducing the output voltage. Can be prevented.
[0051]
In such a case, it is possible to prevent each part of the apparatus from functioning normally due to a decrease in the output voltage. For example, when there are two series resonant circuits, at least half of the power can be supplied to the load. For this reason, the non-contact power receiving device of the present invention can improve the stability as compared with the related art.
Further, even when an abnormality occurs in some series resonance circuits and no electromotive force is generated in the some series resonance circuits, each series resonance circuit is connected via a rectifier circuit. Therefore, it is possible to prevent a current generated in another series resonance circuit from flowing into the part of the series resonance circuits. For this reason, the non-contact power receiving device of the present invention can improve safety as compared with the related art.
[0052]
Such a non-contact power receiving apparatus can prevent an abnormality of a part of the pickup units from spreading to the other part of the apparatus.
Furthermore, each series resonance circuit includes a plurality of sets of coils and resonance capacitors, so that a coil and a resonance capacitor having a lower withstand voltage can be used than when only one set of a coil and a resonance capacitor is provided. Has an excellent effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a contactless power feeding system including a contactless power receiving device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged front view showing the vicinity of the bottom of a moving body equipped with the non-contact power receiving device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing the configuration of the non-contact power receiving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between output power and pickup current of the non-contact power receiving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing a configuration of a contactless power receiving device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a configuration of a conventional non-contact power receiving apparatus.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between output power and pickup current of a conventional non-contact power receiving apparatus.
[Explanation of symbols]
4,9 Feed line
30, 60, 70 Series resonant circuit
31, 31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f Coil
61, 61a, 61f, 71a, 71f Coil
33, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e, 33f Resonant capacitor
63, 63a, 63f, 73a, 73f Resonant capacitor
84, 86, 87 Rectifier circuit
85 Smoothing part
81,83 Non-contact power receiving device
