JP2000014054A - 非接触給電における電圧安定化方法 - Google Patents
非接触給電における電圧安定化方法Info
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- JP2000014054A JP2000014054A JP10181706A JP18170698A JP2000014054A JP 2000014054 A JP2000014054 A JP 2000014054A JP 10181706 A JP10181706 A JP 10181706A JP 18170698 A JP18170698 A JP 18170698A JP 2000014054 A JP2000014054 A JP 2000014054A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２次回路の負荷が変動した場合においても負
荷への給電電圧を一定電圧以下に抑制して安定給電を行
えるようにした非接触給電における電圧安定化方法を提
供すること。 【解決手段】 電磁誘導を利用した高周波インバータで
１次給電線を励磁し、非接触で電力を２次側に伝達する
非接触給電方法において、負荷と並列に接続した放電抵
抗をスイッチングし、２次回路の負荷が変動した場合に
おいても負荷への給電電圧を一定電圧以下に抑制するよ
うにする。
荷への給電電圧を一定電圧以下に抑制して安定給電を行
えるようにした非接触給電における電圧安定化方法を提
供すること。 【解決手段】 電磁誘導を利用した高周波インバータで
１次給電線を励磁し、非接触で電力を２次側に伝達する
非接触給電方法において、負荷と並列に接続した放電抵
抗をスイッチングし、２次回路の負荷が変動した場合に
おいても負荷への給電電圧を一定電圧以下に抑制するよ
うにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触給電におけ
る電圧安定化方法に関し、特に、２次回路の負荷が変動
した場合においても負荷への給電電圧を一定電圧以下に
抑制して安定給電を行えるようにした非接触給電におけ
る電圧安定化方法に関するものである。
る電圧安定化方法に関し、特に、２次回路の負荷が変動
した場合においても負荷への給電電圧を一定電圧以下に
抑制して安定給電を行えるようにした非接触給電におけ
る電圧安定化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、工場のクリーンルーム内で稼動す
る無人搬送車等の有軌道搬送設備において、給電を地上
側から給電する方法として、非接触給電方法がある。こ
の非接触給電は、１次側の給電線の損失、２次側の受電
コイルのコアの大きさ、達効率の制約からその周波数は
１０ＫＨｚ近辺の周波数が使用されている。従来の非接
触給電装置の一例としてその構成を図３に示し、その等
価的な回路を図４に示す。高周波電源１に接続された給
電線２は、電線固有の抵抗分、インダクタンス、及び表
皮効果による損失等を持つ。そして、この給電線２に対
し閉磁路を形成するように受電コイルのコア３を配置
し、コアには２次コイル４が巻かれている。
る無人搬送車等の有軌道搬送設備において、給電を地上
側から給電する方法として、非接触給電方法がある。こ
の非接触給電は、１次側の給電線の損失、２次側の受電
コイルのコアの大きさ、達効率の制約からその周波数は
１０ＫＨｚ近辺の周波数が使用されている。従来の非接
触給電装置の一例としてその構成を図３に示し、その等
価的な回路を図４に示す。高周波電源１に接続された給
電線２は、電線固有の抵抗分、インダクタンス、及び表
皮効果による損失等を持つ。そして、この給電線２に対
し閉磁路を形成するように受電コイルのコア３を配置
し、コアには２次コイル４が巻かれている。
【０００３】２次コイルと並列に共振コンデンサ５を接
統し、その両端の端子電圧を負荷６に供給する。これ
を、図４に示す等価回路図で見ると、高周波電源１で１
次インダクタンスＬ1、２次インダクタンスＬ2、相亙結
合Ｍのトランスを介し２次回路の共振コンデンサ５及び
負荷６を駆動する回路となる。したがって、Ｌ1＜Ｌ2、
Ｍ＜＜１の条件下では、２次回路の共振は２次インダク
タンスＬ2と共振コンデンサ６の容量Ｃで決まる。い
ま、負荷６が変動した場合の高周波電源の周波数と給電
電圧の関係の例を図５に示す。
統し、その両端の端子電圧を負荷６に供給する。これ
を、図４に示す等価回路図で見ると、高周波電源１で１
次インダクタンスＬ1、２次インダクタンスＬ2、相亙結
合Ｍのトランスを介し２次回路の共振コンデンサ５及び
負荷６を駆動する回路となる。したがって、Ｌ1＜Ｌ2、
Ｍ＜＜１の条件下では、２次回路の共振は２次インダク
タンスＬ2と共振コンデンサ６の容量Ｃで決まる。い
ま、負荷６が変動した場合の高周波電源の周波数と給電
電圧の関係の例を図５に示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の非接
触給電方法においては、図５に示すように負荷の大小に
より給電電圧は３倍以上に変動する。負荷が大きい場合
の電圧は回路のインピーダンスで決まり、給電線やコイ
ルの巻線の長さや太さ、電線の種類で決まるため、設計
条件により制御可能であるが、無負荷あるいは微少負荷
の場合に生じる電圧はコンデンサの素子の特性のばらつ
きや温度等の要因により変化し、制御困難である。この
ため、負荷が小さく給電電圧が高い場合にも対応できる
よう回路設計をしなければならず、コンデンサやトラン
ジスタ等の回路素子の耐電圧を高くし、電圧変動範囲も
大きく許容する２次回路の設計が求められるという問題
があった。
触給電方法においては、図５に示すように負荷の大小に
より給電電圧は３倍以上に変動する。負荷が大きい場合
の電圧は回路のインピーダンスで決まり、給電線やコイ
ルの巻線の長さや太さ、電線の種類で決まるため、設計
条件により制御可能であるが、無負荷あるいは微少負荷
の場合に生じる電圧はコンデンサの素子の特性のばらつ
きや温度等の要因により変化し、制御困難である。この
ため、負荷が小さく給電電圧が高い場合にも対応できる
よう回路設計をしなければならず、コンデンサやトラン
ジスタ等の回路素子の耐電圧を高くし、電圧変動範囲も
大きく許容する２次回路の設計が求められるという問題
があった。
【０００５】また、２次回路に磁気飽和特性を利用し給
電電圧が高くなったときに磁気飽和し、インダクタンス
を減少させる可飽和リアクトルを共振コンデンサと並列
に挿入し、回路電圧を抑制する方法を採用することもで
きるが、この方法においても可飽和リアクトルに使用す
るコアの温度特性により発生電圧の上限を正確に一定電
圧に抑制することは困難であるという問題があった。
電電圧が高くなったときに磁気飽和し、インダクタンス
を減少させる可飽和リアクトルを共振コンデンサと並列
に挿入し、回路電圧を抑制する方法を採用することもで
きるが、この方法においても可飽和リアクトルに使用す
るコアの温度特性により発生電圧の上限を正確に一定電
圧に抑制することは困難であるという問題があった。
【０００６】本発明は、上記従来の非接触給電方法の有
する問題点を解決し、２次回路の負荷が変動した場合に
おいても負荷への給電電圧を一定電圧以下に抑制して安
定給電を行えるようにした非接触給電における電圧安定
化方法を提供することを目的とする。
する問題点を解決し、２次回路の負荷が変動した場合に
おいても負荷への給電電圧を一定電圧以下に抑制して安
定給電を行えるようにした非接触給電における電圧安定
化方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の非接触給電における電圧安定化方法は、電
磁誘導を利用した高周波インバータで１次給電線を励磁
し、非接触で電力を２次側に伝達する非接触給電方法に
おいて、負荷と並列に接続した放電抵抗をスイッチング
し、２次回路の負荷が変動した場合においても負荷への
給電電圧を一定電圧以下に抑制するようにしたことを特
徴とする。
め、本発明の非接触給電における電圧安定化方法は、電
磁誘導を利用した高周波インバータで１次給電線を励磁
し、非接触で電力を２次側に伝達する非接触給電方法に
おいて、負荷と並列に接続した放電抵抗をスイッチング
し、２次回路の負荷が変動した場合においても負荷への
給電電圧を一定電圧以下に抑制するようにしたことを特
徴とする。
【０００８】上記の構成からなる本発明の非接触給電に
おける電圧安定化方法においては、負荷変動に関係なく
常に一定電圧を負荷側へ供給するようにしているので、
従来のように２次回路に共振を使用した場合に、負荷の
変動に伴って負荷に供給する電圧が変動し、この電圧の
変動が、無負荷の場合にも電圧が最大になることもな
く、負荷に供給する電圧が一定電圧以下に抑制され、こ
のため、負荷に使用する機器、部品に過大な電圧が印加
されて破損したりするのを未然に防止することができ、
また負荷に使用する機器、部品の耐電圧を高くする必要
もなく、機器の小形化、コストの低減を図ることができ
る。
おける電圧安定化方法においては、負荷変動に関係なく
常に一定電圧を負荷側へ供給するようにしているので、
従来のように２次回路に共振を使用した場合に、負荷の
変動に伴って負荷に供給する電圧が変動し、この電圧の
変動が、無負荷の場合にも電圧が最大になることもな
く、負荷に供給する電圧が一定電圧以下に抑制され、こ
のため、負荷に使用する機器、部品に過大な電圧が印加
されて破損したりするのを未然に防止することができ、
また負荷に使用する機器、部品の耐電圧を高くする必要
もなく、機器の小形化、コストの低減を図ることができ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の非接触給電におけ
る電圧安定化方法の実施の形態を図面に基づいて説明す
る。
る電圧安定化方法の実施の形態を図面に基づいて説明す
る。
【００１０】図１に、本発明の非接触給電における電圧
の安定化を図る電圧抑制回路図を示す。図１において、
，は入力端子で、この入力端子，間に、整流ダ
イオードＤ1〜Ｄ4より構成される全波整流回路を接続
し、この全波整流回路で高周波電流を整流し、かつ全波
整流回路に接続した平滑コンデンサＣ1で平滑して共振
コンデンサが並列に接続された２次コイルの出力を接続
する。また、，は給電端子で、負荷へ給電する。
の安定化を図る電圧抑制回路図を示す。図１において、
，は入力端子で、この入力端子，間に、整流ダ
イオードＤ1〜Ｄ4より構成される全波整流回路を接続
し、この全波整流回路で高周波電流を整流し、かつ全波
整流回路に接続した平滑コンデンサＣ1で平滑して共振
コンデンサが並列に接続された２次コイルの出力を接続
する。また、，は給電端子で、負荷へ給電する。
【００１１】平滑コンデンサＣ1には、トランジスタＱ
1、ツェナーダイオードＤＺ1、抵抗Ｒ1、コンデンサＣ
2，Ｃ3からなる電圧安定化電源回路を接続し、この電圧
安定化電源回路より演算増幅器Ｕ1の回路の電源を供給
する。電圧安定化電源回路の抵抗Ｒ1は、ツェナーダイ
オードＤＺ1の逆方向の電流を規制するように接続さ
れ、出力電圧範囲の上限をＥｏ、端子，間に印加さ
れる最大電圧をＥｉ（ｍａｘ）、ツェナー電圧（逆方向
降伏電圧）Ｖｚ、最大ツェナ一電流Ｉｚ（ｍａｘ）とす
ると、この抵抗Ｒ1は、 Ｒ1＝Ｅｉ（ｍａｘ）／Ｉｚ（ｍａｘ） となる。また、コンデンサＣ3の端子電圧はツェナー電
圧Ｖｚになる。
1、ツェナーダイオードＤＺ1、抵抗Ｒ1、コンデンサＣ
2，Ｃ3からなる電圧安定化電源回路を接続し、この電圧
安定化電源回路より演算増幅器Ｕ1の回路の電源を供給
する。電圧安定化電源回路の抵抗Ｒ1は、ツェナーダイ
オードＤＺ1の逆方向の電流を規制するように接続さ
れ、出力電圧範囲の上限をＥｏ、端子，間に印加さ
れる最大電圧をＥｉ（ｍａｘ）、ツェナー電圧（逆方向
降伏電圧）Ｖｚ、最大ツェナ一電流Ｉｚ（ｍａｘ）とす
ると、この抵抗Ｒ1は、 Ｒ1＝Ｅｉ（ｍａｘ）／Ｉｚ（ｍａｘ） となる。また、コンデンサＣ3の端子電圧はツェナー電
圧Ｖｚになる。
【００１２】演算増幅器Ｕ1はコンパレータとして機能
し、反転入力端子（−）と非反転入力端子（＋）の電位
を比較し、反転入カ端子（−）が非反転入力端子（＋）
より低い場合に出力がほぼゼロとなりトランジスタＱ2
を導通させる。反転入カ端子の電圧Ｅ（−）は、 Ｅ（−）＝Ｅｉ・Ｒ3／（Ｒ2＋Ｒ3） ここで、Ｅｉは入力端子，間の電圧（共振回路の出
力電圧）を示す。また、非反転入力端子の電圧Ｅ（＋）
は、 Ｅ（＋）＝Ｖｚ・Ｒ5／（Ｒ4＋Ｒ5） となる。
し、反転入力端子（−）と非反転入力端子（＋）の電位
を比較し、反転入カ端子（−）が非反転入力端子（＋）
より低い場合に出力がほぼゼロとなりトランジスタＱ2
を導通させる。反転入カ端子の電圧Ｅ（−）は、 Ｅ（−）＝Ｅｉ・Ｒ3／（Ｒ2＋Ｒ3） ここで、Ｅｉは入力端子，間の電圧（共振回路の出
力電圧）を示す。また、非反転入力端子の電圧Ｅ（＋）
は、 Ｅ（＋）＝Ｖｚ・Ｒ5／（Ｒ4＋Ｒ5） となる。
【００１３】トランジスタＱ2によってパワートランジ
スタＱ3を導通させ、放電抵抗Ｒ9で給電の２次コイルか
らみた負荷を増加させる。インダクタンスＬ1、コンデ
ンサＣ4により、放電回路で脈動する電圧を再度平滑す
る平滑回路を構成し、その平滑出力を負荷に供給する。
スタＱ3を導通させ、放電抵抗Ｒ9で給電の２次コイルか
らみた負荷を増加させる。インダクタンスＬ1、コンデ
ンサＣ4により、放電回路で脈動する電圧を再度平滑す
る平滑回路を構成し、その平滑出力を負荷に供給する。
【００１４】入力電圧Ｅｉが、式（１）の範囲では、無
負荷時の出力電圧Ｅｏは、 Ｅｏ＝Ｅｉ になる。
負荷時の出力電圧Ｅｏは、 Ｅｏ＝Ｅｉ になる。
【００１５】
【式１】
【００１６】共振回路の出力電圧は無負荷時が最も高
く、無負荷あるいは微少負荷時に放電抵抗Ｒ9で電圧を
抑制し、トランジスタＱ3のオン・オフの比率を変化さ
せ平均出力電圧を一定に保持する。なお、図２は、入力
電圧Ｅｉ、出力電圧Ｅｏ及びトランジスタＱ3のゲート
電圧の過渡的な状態を示す。
く、無負荷あるいは微少負荷時に放電抵抗Ｒ9で電圧を
抑制し、トランジスタＱ3のオン・オフの比率を変化さ
せ平均出力電圧を一定に保持する。なお、図２は、入力
電圧Ｅｉ、出力電圧Ｅｏ及びトランジスタＱ3のゲート
電圧の過渡的な状態を示す。
【００１７】
【発明の効果】本発明の非接触給電における電圧安定化
方法によれば、負荷変動に関係なく常に一定電圧を負荷
側へ供給するようにしているので、従来のように２次回
路に共振を使用した場合に、負荷の変動に伴って負荷に
供給する電圧が変動し、この電圧の変動が、無負荷の場
合にも電圧が最大になることもなく、負荷に供給する電
圧が一定電圧以下に抑制され、このため、負荷に使用す
る機器、部品に過大な電圧が印加されて破損したりする
のを未然に防止することができ、また負荷に使用する機
器、部品の耐電圧を高くする必要もなく、機器の小形
化、コストの低減を図ることができる。
方法によれば、負荷変動に関係なく常に一定電圧を負荷
側へ供給するようにしているので、従来のように２次回
路に共振を使用した場合に、負荷の変動に伴って負荷に
供給する電圧が変動し、この電圧の変動が、無負荷の場
合にも電圧が最大になることもなく、負荷に供給する電
圧が一定電圧以下に抑制され、このため、負荷に使用す
る機器、部品に過大な電圧が印加されて破損したりする
のを未然に防止することができ、また負荷に使用する機
器、部品の耐電圧を高くする必要もなく、機器の小形
化、コストの低減を図ることができる。
【図１】本発明の非接触給電における電圧安定化方法の
実施の形態を示す電圧制御回路図である。
実施の形態を示す電圧制御回路図である。
【図２】本発明による入力電圧、出力電圧及びトランジ
スタＱ3のゲート電圧の過渡的な状態を示すグラフ図で
ある。
スタＱ3のゲート電圧の過渡的な状態を示すグラフ図で
ある。
【図３】従来の非接触給電装置の構成図である。
【図４】同等価回路図である。
【図５】高周波電源の周波数と給電電圧の関係を示すグ
ラフ図である。
ラフ図である。
【符号の説明】 ， 入力端子 ， 給電端子 Ｄ1〜Ｄ4 整流ダイオード Ｃ1 平滑コンデンサ Ｑ1〜Ｑ3 トランジスタ ＤＺ1 ツェナーダイオード Ｒ1〜Ｒ9 抵抗 Ｃ2〜Ｃ4 コンデンサ Ｕ1 演算増幅器 Ｌ1 インダクタンス
Claims (1)
- 【請求項１】 電磁誘導を利用した高周波インバータで
１次給電線を励磁し、非接触で電力を２次側に伝達する
非接触給電方法において、負荷と並列に接続した放電抵
抗をスイッチングし、２次回路の負荷が変動した場合に
おいても負荷への給電電圧を一定電圧以下に抑制するよ
うにしたことを特徴とする非接触給電における電圧安定
化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10181706A JP2000014054A (ja) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | 非接触給電における電圧安定化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10181706A JP2000014054A (ja) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | 非接触給電における電圧安定化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000014054A true JP2000014054A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=16105443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10181706A Pending JP2000014054A (ja) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | 非接触給電における電圧安定化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000014054A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008263779A (ja) * | 2003-06-13 | 2008-10-30 | Seiko Epson Corp | 非接触電力伝送装置 |
| JP2017208876A (ja) * | 2016-05-16 | 2017-11-24 | セイコーインスツル株式会社 | 電子機器、及び無線給電システム |
| JP2019022445A (ja) * | 2018-10-24 | 2019-02-07 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 非接触給電装置 |
-
1998
- 1998-06-29 JP JP10181706A patent/JP2000014054A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008263779A (ja) * | 2003-06-13 | 2008-10-30 | Seiko Epson Corp | 非接触電力伝送装置 |
| JP2017208876A (ja) * | 2016-05-16 | 2017-11-24 | セイコーインスツル株式会社 | 電子機器、及び無線給電システム |
| JP2019022445A (ja) * | 2018-10-24 | 2019-02-07 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 非接触給電装置 |
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