JP2003284264A - 非接触給電システム - Google Patents
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Rectifiers (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 受電側の状況を識別して電力供給制御を行う
ことができて、シンプルな構造を有する非接触給電シス
テムを提供する。 【解決手段】 非接触給電装置１は、高周波インバータ
回路１１から高周波電力を供給された第１のコイルＬ１
が発生する磁束によって、第２のコイルＬ２に誘起電圧
を発生させ、その誘起電圧を電力変換回路２１で所定の
形態に変換して負荷３０に出力している。そして、信号
発生装置２４は、高周波インバータ回路１１の発振周波
数の高調波成分の周波数を有する信号を発生しており、
信号受信回路１２は、非接触受電装置２の有無を検出し
た信号、及び信号発生装置２４が発生する信号を検出し
た信号を出力し、インバータ制御回路１３はこの検出信
号に基づいて高周波インバータ回路１１の発振を制御し
ている。
ことができて、シンプルな構造を有する非接触給電シス
テムを提供する。 【解決手段】 非接触給電装置１は、高周波インバータ
回路１１から高周波電力を供給された第１のコイルＬ１
が発生する磁束によって、第２のコイルＬ２に誘起電圧
を発生させ、その誘起電圧を電力変換回路２１で所定の
形態に変換して負荷３０に出力している。そして、信号
発生装置２４は、高周波インバータ回路１１の発振周波
数の高調波成分の周波数を有する信号を発生しており、
信号受信回路１２は、非接触受電装置２の有無を検出し
た信号、及び信号発生装置２４が発生する信号を検出し
た信号を出力し、インバータ制御回路１３はこの検出信
号に基づいて高周波インバータ回路１１の発振を制御し
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触給電システ
ムに関するものである。
ムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯用電子機器や電気自動車、産
業機器等への非接触電力伝達技術の採用が広がってい
る。特に電動歯ブラシや電気シェーバ等の水まわりで使
う商品には、この技術が重宝される。電力供給側（給電
側）と負荷側（受電側）とを着脱して用いる非接触給電
システムにおいて、電力供給側から負荷側に電磁誘導に
より電力を供給する場合、負荷側が外されているときに
は電力供給側インバータ回路で用いる発振用のスイッチ
ング素子の発振を停止、または発振強度の低減を行う必
要がある。この理由は、負荷がない場合に発振を継続さ
せると、電力供給側の電力損失によりエネルギーの無駄
使いになってしまうからであり、また、正しい負荷以外
の例えば金属異物が置かれれば、誘導加熱作用により、
金属の異常過熱を生じ危険であるからである。さらに、
負荷が２次電池等の場合、２次電池がフル充電された時
点で充電制御を施す必要がある。
業機器等への非接触電力伝達技術の採用が広がってい
る。特に電動歯ブラシや電気シェーバ等の水まわりで使
う商品には、この技術が重宝される。電力供給側（給電
側）と負荷側（受電側）とを着脱して用いる非接触給電
システムにおいて、電力供給側から負荷側に電磁誘導に
より電力を供給する場合、負荷側が外されているときに
は電力供給側インバータ回路で用いる発振用のスイッチ
ング素子の発振を停止、または発振強度の低減を行う必
要がある。この理由は、負荷がない場合に発振を継続さ
せると、電力供給側の電力損失によりエネルギーの無駄
使いになってしまうからであり、また、正しい負荷以外
の例えば金属異物が置かれれば、誘導加熱作用により、
金属の異常過熱を生じ危険であるからである。さらに、
負荷が２次電池等の場合、２次電池がフル充電された時
点で充電制御を施す必要がある。
【０００３】すなわち非接触電力伝達には「電力供給側
が単独の場合での、省エネ制御や金属異物過熱対策のた
めの発振停止または抑制制御」と「正しい負荷が装着さ
れた場合での連続給電制御」と「負荷側からの要求に基
づく電力伝達制御」の３つの制御が必要である。
が単独の場合での、省エネ制御や金属異物過熱対策のた
めの発振停止または抑制制御」と「正しい負荷が装着さ
れた場合での連続給電制御」と「負荷側からの要求に基
づく電力伝達制御」の３つの制御が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記３つの制御を全部
あるいは一部満たす従来例が、いくつか提案されてい
る。たとえば特開平６−３１１６５８号公報で開示され
た技術がある。これは独立した１対の信号用コイルを、
電力供給側と負荷側との１対の電力用コイルとは別途に
設け、負荷が装着されると１対の電力用コイルの誘導に
より負荷に電力が伝達される。そして、この電力を用い
て負荷側の制御回路を駆動し、１対の信号用コイルによ
って制御信号を負荷側から電力供給側に戻して、電力供
給側はこの制御信号に基づいて発振動作を制御するもの
である。
あるいは一部満たす従来例が、いくつか提案されてい
る。たとえば特開平６−３１１６５８号公報で開示され
た技術がある。これは独立した１対の信号用コイルを、
電力供給側と負荷側との１対の電力用コイルとは別途に
設け、負荷が装着されると１対の電力用コイルの誘導に
より負荷に電力が伝達される。そして、この電力を用い
て負荷側の制御回路を駆動し、１対の信号用コイルによ
って制御信号を負荷側から電力供給側に戻して、電力供
給側はこの制御信号に基づいて発振動作を制御するもの
である。
【０００５】ところが、この構成は負荷検出および発振
制御のための回路が別途必要であり、さらに信号周波数
を電力送受のための周波数に対して識別しやすくするた
めに、信号周波数を高くとる必要が生じて信号発生回路
が複雑になり、またそれによるノイズ対策強化等でサイ
ズアップやコストアップをもたらすという欠点がある。
制御のための回路が別途必要であり、さらに信号周波数
を電力送受のための周波数に対して識別しやすくするた
めに、信号周波数を高くとる必要が生じて信号発生回路
が複雑になり、またそれによるノイズ対策強化等でサイ
ズアップやコストアップをもたらすという欠点がある。
【０００６】また、特開平１１−１７８２４９号公報は
自励発振の特性を生かし、正帰還ループを電力供給側内
部から、一旦負荷側へ出し、再び電力供給側へ戻して、
その帰還ループを負荷情報に利用するという極めてシン
プルな回路で負荷の検出を行うことができ、省電力化お
よび金属異物過熱防止を行うことができる回路である。
さらに、電力周波数と信号周波数とが同一の周波数が使
えるためにシンプルな構成で非接触電力伝達を行うこと
ができる。しかし、制御信号が電力用周波数とおなじ周
波数の正帰還フイードバック信号であるため、その信号
振幅の増幅制御ができず、ノイズマージンが取りにくい
という欠点がある。
自励発振の特性を生かし、正帰還ループを電力供給側内
部から、一旦負荷側へ出し、再び電力供給側へ戻して、
その帰還ループを負荷情報に利用するという極めてシン
プルな回路で負荷の検出を行うことができ、省電力化お
よび金属異物過熱防止を行うことができる回路である。
さらに、電力周波数と信号周波数とが同一の周波数が使
えるためにシンプルな構成で非接触電力伝達を行うこと
ができる。しかし、制御信号が電力用周波数とおなじ周
波数の正帰還フイードバック信号であるため、その信号
振幅の増幅制御ができず、ノイズマージンが取りにくい
という欠点がある。
【０００７】本発明は、上記事由に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、受電側の状況を識別して電力供給
制御を行うことができて、シンプルな構造を有する非接
触給電システムを提供することにある。
であり、その目的は、受電側の状況を識別して電力供給
制御を行うことができて、シンプルな構造を有する非接
触給電システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、高周
波電力を出力する高周波インバータ回路と、前記高周波
インバータ回路を制御するインバータ制御回路と、前記
高周波インバータ回路から高周波電力を供給され、磁気
結合による給電を行う第１のコイルと、入力信号コイル
を有する信号受信回路とを備えて、前記入力信号コイル
が検出した信号に基づいて前記インバータ制御回路が前
記高周波インバータ回路を制御する非接触給電装置と、
第１のコイルに対向配置されて磁気結合による受電を行
う第２のコイルと、第２のコイルの出力を所定の電気エ
ネルギーに変換するための電力変換回路と、前記高周波
インバータ回路の発振周波数の高調波成分の周波数を有
する信号を発生する信号発生装置と、前記信号発生装置
が発生する信号を制御する２次側制御回路と、前記電力
変換回路から電気エネルギーを供給される負荷とを有す
る非接触受電装置とで構成され、第１のコイルと第２の
コイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を有し、
前記入力信号コイルは、前記非接触受電装置の有無を検
出した信号、及び前記信号発生装置が発生する信号を検
出した信号を出力することを特徴とする。
波電力を出力する高周波インバータ回路と、前記高周波
インバータ回路を制御するインバータ制御回路と、前記
高周波インバータ回路から高周波電力を供給され、磁気
結合による給電を行う第１のコイルと、入力信号コイル
を有する信号受信回路とを備えて、前記入力信号コイル
が検出した信号に基づいて前記インバータ制御回路が前
記高周波インバータ回路を制御する非接触給電装置と、
第１のコイルに対向配置されて磁気結合による受電を行
う第２のコイルと、第２のコイルの出力を所定の電気エ
ネルギーに変換するための電力変換回路と、前記高周波
インバータ回路の発振周波数の高調波成分の周波数を有
する信号を発生する信号発生装置と、前記信号発生装置
が発生する信号を制御する２次側制御回路と、前記電力
変換回路から電気エネルギーを供給される負荷とを有す
る非接触受電装置とで構成され、第１のコイルと第２の
コイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を有し、
前記入力信号コイルは、前記非接触受電装置の有無を検
出した信号、及び前記信号発生装置が発生する信号を検
出した信号を出力することを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１において、前
記信号発生装置は、第３のコイルとコンデンサとからな
り、前記高調波成分の周波数の共振周波数を有する共振
回路であって、前記非接触給電装置に前記非接触受電装
置が概略、対向配置された場合に、前記非接触給電装置
及び非接触受電装置内の磁場、磁束、あるいは前記非接
触受電装置内の電圧または電流情報から取り出した前記
高調波成分の周波数の信号を発生させ、前記入力信号コ
イルは前記高調波成分の周波数の信号を検出し、前記イ
ンバータ制御回路は前記入力信号コイルが検出した信号
に基づいて前記高周波インバータ回路を制御して、前記
非接触給電装置から前記非接触受電装置への給電制御を
行うことを特徴とする。
記信号発生装置は、第３のコイルとコンデンサとからな
り、前記高調波成分の周波数の共振周波数を有する共振
回路であって、前記非接触給電装置に前記非接触受電装
置が概略、対向配置された場合に、前記非接触給電装置
及び非接触受電装置内の磁場、磁束、あるいは前記非接
触受電装置内の電圧または電流情報から取り出した前記
高調波成分の周波数の信号を発生させ、前記入力信号コ
イルは前記高調波成分の周波数の信号を検出し、前記イ
ンバータ制御回路は前記入力信号コイルが検出した信号
に基づいて前記高周波インバータ回路を制御して、前記
非接触給電装置から前記非接触受電装置への給電制御を
行うことを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１または２にお
いて、前記高調波成分の周波数は、前記高周波インバー
タ回路の発振周波数の奇数倍の高調波成分の周波数であ
ることを特徴とする。
いて、前記高調波成分の周波数は、前記高周波インバー
タ回路の発振周波数の奇数倍の高調波成分の周波数であ
ることを特徴とする。
【００１１】請求項４の発明は、請求項３において、前
記奇数倍の高調波成分は第３次高調波成分であることを
特徴とする。
記奇数倍の高調波成分は第３次高調波成分であることを
特徴とする。
【００１２】請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれ
かにおいて、前記電力変換回路は、第２のコイルの出力
を半波整流する回路を備えることを特徴とする。
かにおいて、前記電力変換回路は、第２のコイルの出力
を半波整流する回路を備えることを特徴とする。
【００１３】請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれ
かにおいて、前記信号受信回路は、前記入力信号コイル
に接続した共振コンデンサを備え、前記高調波成分の周
波数に共振することを特徴とする。
かにおいて、前記信号受信回路は、前記入力信号コイル
に接続した共振コンデンサを備え、前記高調波成分の周
波数に共振することを特徴とする。
【００１４】請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれ
かにおいて、前記入力信号コイルは、差動接続した第４
のコイルと第５のコイルとからなることを特徴とする。
かにおいて、前記入力信号コイルは、差動接続した第４
のコイルと第５のコイルとからなることを特徴とする。
【００１５】請求項８の発明は、請求項１乃至７いずれ
かにおいて、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置
が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を
要求する場合に、前記信号発生装置の出力が大きくなる
ことを特徴とする。
かにおいて、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置
が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を
要求する場合に、前記信号発生装置の出力が大きくなる
ことを特徴とする。
【００１６】請求項９の発明は、請求項１乃至８いずれ
かにおいて、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置
が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を
拒否する場合に、前記２次側制御回路は前記信号発生装
置の出力を低減させることを特徴とする。
かにおいて、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置
が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を
拒否する場合に、前記２次側制御回路は前記信号発生装
置の出力を低減させることを特徴とする。
【００１７】請求項１０の発明は、請求項１乃至９いず
れかにおいて、前記非接触給電装置が単独で存在する場
合に、前記高周波インバータ回路は間欠発振を行うこと
を特徴とする。
れかにおいて、前記非接触給電装置が単独で存在する場
合に、前記高周波インバータ回路は間欠発振を行うこと
を特徴とする。
【００１８】請求項１１の発明は、請求項２乃至１０い
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、発振用
スイッチング素子と、発振用スイッチング素子の制御端
をグランドレベルに接続する自励制御用スイッチング素
子とを備えて自励発振を行い、前記インバータ制御回路
は、前記自励制御用スイッチング素子の発振を間欠に停
止させることで前記発振用スイッチング素子の発振動作
を間欠停止させる強制停止回路と、前記入力信号コイル
の出力でオンすることにより前記強制停止回路の間欠停
止動作を停止させる発振切替用スイッチング素子とを備
え、前記非接触給電装置が単独である場合、前記入力信
号コイルの出力電圧は前記発振切替用スイッチング素子
がオフとなる電圧に維持され、前記強制停止回路が動作
して前記発振用スイッチング素子の発振動作を間欠発振
に制御し、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が
概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を要
求する場合、前記信号発生装置は、前記発振用スイッチ
ング素子の発振動作が間欠発振である期間に発生した前
記非接触給電装置及び非接触受電装置内の磁場、磁束、
あるいは前記非接触受電装置内の電圧または電流情報か
ら取り出した前記高調波成分の周波数の信号で第３のコ
イルを励磁し、第３のコイルと概略、対向配置されて、
第３のコイルで発生した磁束を検出する前記入力信号コ
イルの出力電圧は前記発振切替用スイッチング素子がオ
ンとなる電圧になり、前記強制停止回路が動作を停止し
て前記発振用スイッチング素子の発振動作を連続発振に
制御し、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合、前記信号発生装置は、前記高調波成分の周波
数の信号を低減させて第３のコイルの励磁を抑制し、前
記入力信号コイルの出力電圧は前記発振切替用スイッチ
ング素子がオフとなる電圧になり、前記強制停止回路が
動作して前記発振用スイッチング素子の発振動作を間欠
発振に制御することを特徴とする。
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、発振用
スイッチング素子と、発振用スイッチング素子の制御端
をグランドレベルに接続する自励制御用スイッチング素
子とを備えて自励発振を行い、前記インバータ制御回路
は、前記自励制御用スイッチング素子の発振を間欠に停
止させることで前記発振用スイッチング素子の発振動作
を間欠停止させる強制停止回路と、前記入力信号コイル
の出力でオンすることにより前記強制停止回路の間欠停
止動作を停止させる発振切替用スイッチング素子とを備
え、前記非接触給電装置が単独である場合、前記入力信
号コイルの出力電圧は前記発振切替用スイッチング素子
がオフとなる電圧に維持され、前記強制停止回路が動作
して前記発振用スイッチング素子の発振動作を間欠発振
に制御し、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が
概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を要
求する場合、前記信号発生装置は、前記発振用スイッチ
ング素子の発振動作が間欠発振である期間に発生した前
記非接触給電装置及び非接触受電装置内の磁場、磁束、
あるいは前記非接触受電装置内の電圧または電流情報か
ら取り出した前記高調波成分の周波数の信号で第３のコ
イルを励磁し、第３のコイルと概略、対向配置されて、
第３のコイルで発生した磁束を検出する前記入力信号コ
イルの出力電圧は前記発振切替用スイッチング素子がオ
ンとなる電圧になり、前記強制停止回路が動作を停止し
て前記発振用スイッチング素子の発振動作を連続発振に
制御し、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合、前記信号発生装置は、前記高調波成分の周波
数の信号を低減させて第３のコイルの励磁を抑制し、前
記入力信号コイルの出力電圧は前記発振切替用スイッチ
ング素子がオフとなる電圧になり、前記強制停止回路が
動作して前記発振用スイッチング素子の発振動作を間欠
発振に制御することを特徴とする。
【００１９】請求項１２の発明は、請求項２乃至１１い
ずれかにおいて、前記非接触受電装置は、第３のコイル
とコンデンサとからなる共振回路の少なくとも一部を短
絡または開放する補助スイッチング素子を備え、前記非
接触給電装置に前記非接触受電装置が概略、対向配置さ
れて、前記非接触受電装置が給電を拒否する場合に、前
記２次側制御回路は、前記補助スイッチング素子を動作
させて、前記信号発生装置の共振回路が発生する信号の
周波数、振幅、波形のうち少なくとも１つを給電を必要
とする場合の周波数、振幅、波形に対して変化させて、
前記入力信号コイルは前記信号発生装置が発生した信号
を検出し、前記インバータ制御回路は前記入力信号コイ
ルが検出した信号に基づいて前記高周波インバータ回路
を制御して、前記非接触給電装置から前記非接触受電装
置への給電を低減させることを特徴とする。
ずれかにおいて、前記非接触受電装置は、第３のコイル
とコンデンサとからなる共振回路の少なくとも一部を短
絡または開放する補助スイッチング素子を備え、前記非
接触給電装置に前記非接触受電装置が概略、対向配置さ
れて、前記非接触受電装置が給電を拒否する場合に、前
記２次側制御回路は、前記補助スイッチング素子を動作
させて、前記信号発生装置の共振回路が発生する信号の
周波数、振幅、波形のうち少なくとも１つを給電を必要
とする場合の周波数、振幅、波形に対して変化させて、
前記入力信号コイルは前記信号発生装置が発生した信号
を検出し、前記インバータ制御回路は前記入力信号コイ
ルが検出した信号に基づいて前記高周波インバータ回路
を制御して、前記非接触給電装置から前記非接触受電装
置への給電を低減させることを特徴とする。
【００２０】請求項１３の発明は、請求項２乃至１１い
ずれかにおいて、前記非接触受電装置は、前記信号発生
装置以外の内部回路の少なくとも一部を短絡または開放
する補助スイッチング素子を備え、前記非接触給電装置
に前記非接触受電装置が概略、対向配置されて、前記非
接触受電装置が給電を拒否する場合に、前記２次側制御
回路は、前記補助スイッチング素子を動作させて、前記
信号発生装置の共振回路が発生する信号の周波数、振
幅、波形のうち少なくとも１つを、給電を必要とする場
合の周波数、振幅、波形に対して変化させて、前記入力
信号コイルは前記信号発生装置が発生した信号を検出
し、前記インバータ制御回路は前記入力信号コイルが検
出した信号に基づいて前記高周波インバータ回路を制御
して、前記非接触給電装置から前記非接触受電装置への
給電を低減させることを特徴とする請求項２乃至１１い
ずれか記載の非接触給電システム。
ずれかにおいて、前記非接触受電装置は、前記信号発生
装置以外の内部回路の少なくとも一部を短絡または開放
する補助スイッチング素子を備え、前記非接触給電装置
に前記非接触受電装置が概略、対向配置されて、前記非
接触受電装置が給電を拒否する場合に、前記２次側制御
回路は、前記補助スイッチング素子を動作させて、前記
信号発生装置の共振回路が発生する信号の周波数、振
幅、波形のうち少なくとも１つを、給電を必要とする場
合の周波数、振幅、波形に対して変化させて、前記入力
信号コイルは前記信号発生装置が発生した信号を検出
し、前記インバータ制御回路は前記入力信号コイルが検
出した信号に基づいて前記高周波インバータ回路を制御
して、前記非接触給電装置から前記非接触受電装置への
給電を低減させることを特徴とする請求項２乃至１１い
ずれか記載の非接触給電システム。
【００２１】請求項１４の発明は、請求項１３におい
て、前記非接触受電装置は、第１のコイルが発生する磁
束の少なくとも一部が鎖交する補助コイルと、前記補助
コイルを短絡または開放する補助スイッチング素子とを
備え、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合に、前記２次側制御回路は、前記補助スイッチ
ング素子を動作させて、前記信号発生装置の共振回路が
発生する信号の周波数、振幅のうち少なくとも１つを給
電を必要とする場合の周波数、振幅に対して小さくする
ことを特徴とする。
て、前記非接触受電装置は、第１のコイルが発生する磁
束の少なくとも一部が鎖交する補助コイルと、前記補助
コイルを短絡または開放する補助スイッチング素子とを
備え、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合に、前記２次側制御回路は、前記補助スイッチ
ング素子を動作させて、前記信号発生装置の共振回路が
発生する信号の周波数、振幅のうち少なくとも１つを給
電を必要とする場合の周波数、振幅に対して小さくする
ことを特徴とする。
【００２２】請求項１５の発明は、請求項１２におい
て、前記信号発生装置は、第３のコイルとコンデンサと
を並列接続した共振回路からなり、前記並列回路の両端
間にダイオードと補助スイッチング素子との直列回路を
備え、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合は、前記２次側制御回路が前記補助スイッチン
グ素子をオンさせて、第３のコイルの励磁を抑制するこ
とを特徴とする。
て、前記信号発生装置は、第３のコイルとコンデンサと
を並列接続した共振回路からなり、前記並列回路の両端
間にダイオードと補助スイッチング素子との直列回路を
備え、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合は、前記２次側制御回路が前記補助スイッチン
グ素子をオンさせて、第３のコイルの励磁を抑制するこ
とを特徴とする。
【００２３】請求項１６の発明は、請求項１３におい
て、前記非接触受電装置は、第２のコイルを短絡または
開放する補助スイッチング素子を備え、前記非接触給電
装置に前記非接触受電装置が概略、対向配置されて、前
記非接触受電装置が給電を拒否する場合は、前記２次側
制御回路は、前記補助スイッチング素子を動作させて、
前記信号発生装置の共振回路が発生する信号の周波数、
振幅のうち少なくとも１つを、給電を必要とする場合の
周波数、振幅に対して小さくすることを特徴とする。
て、前記非接触受電装置は、第２のコイルを短絡または
開放する補助スイッチング素子を備え、前記非接触給電
装置に前記非接触受電装置が概略、対向配置されて、前
記非接触受電装置が給電を拒否する場合は、前記２次側
制御回路は、前記補助スイッチング素子を動作させて、
前記信号発生装置の共振回路が発生する信号の周波数、
振幅のうち少なくとも１つを、給電を必要とする場合の
周波数、振幅に対して小さくすることを特徴とする。
【００２４】請求項１７の発明は、請求項１２乃至１６
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子は一方向
に導通する素子であることを特徴とする。
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子は一方向
に導通する素子であることを特徴とする。
【００２５】請求項１８の発明は、請求項１２乃至１７
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子に直列接
続したコンデンサを備えることを特徴とする。
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子に直列接
続したコンデンサを備えることを特徴とする。
【００２６】請求項１９の発明は、請求項１２乃至１７
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子に並列接
続したコンデンサを備えることを特徴とする。
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子に並列接
続したコンデンサを備えることを特徴とする。
【００２７】請求項２０の発明は、請求項１乃至１９い
ずれかにおいて、第２のコイルと第３のコイルとの磁気
結合は疎結合であることを特徴とする。
ずれかにおいて、第２のコイルと第３のコイルとの磁気
結合は疎結合であることを特徴とする。
【００２８】請求項２１の発明は、請求項１乃至２０い
ずれかにおいて、前記入力信号コイルの出力部に、前記
高調波成分の周波数と同じ周波数帯域を検出するフィル
タを備えたことを特徴とする。
ずれかにおいて、前記入力信号コイルの出力部に、前記
高調波成分の周波数と同じ周波数帯域を検出するフィル
タを備えたことを特徴とする。
【００２９】請求項２２の発明は、請求項１乃至２１い
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、第１の
コイルの両端間に正弦波状の交番電圧を印加することを
特徴とする。
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、第１の
コイルの両端間に正弦波状の交番電圧を印加することを
特徴とする。
【００３０】請求項２３の発明は、請求項１乃至２２い
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、発振用
スイッチング素子と、前記発振用スイッチング素子また
は第１のコイルに並列接続した共振コンデンサとを備え
た一石の電圧共振インバータであることを特徴とする。
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、発振用
スイッチング素子と、前記発振用スイッチング素子また
は第１のコイルに並列接続した共振コンデンサとを備え
た一石の電圧共振インバータであることを特徴とする。
【００３１】請求項２４の発明は、請求項７乃至２３い
ずれかにおいて、前記入力信号コイルを構成する差動接
続した第４、第５のコイルと第１のコイルとの磁気結合
は疎結合であり、第４のコイルと第５のコイルとのうち
いずれか一方と第３のコイルとの磁気結合度は、第４の
コイルと第５のコイルとのうちいずれか他方と第３のコ
イルとの磁気結合度より大きいことを特徴とする。
ずれかにおいて、前記入力信号コイルを構成する差動接
続した第４、第５のコイルと第１のコイルとの磁気結合
は疎結合であり、第４のコイルと第５のコイルとのうち
いずれか一方と第３のコイルとの磁気結合度は、第４の
コイルと第５のコイルとのうちいずれか他方と第３のコ
イルとの磁気結合度より大きいことを特徴とする。
【００３２】請求項２５の発明は、請求項２４におい
て、第４，第５のコイルは第１のコイルに対し対称な位
置に配置され、第３のコイルは、第４のコイルと第５の
コイルとのうちいずれか一方に対向して配置されること
を特徴とする。
て、第４，第５のコイルは第１のコイルに対し対称な位
置に配置され、第３のコイルは、第４のコイルと第５の
コイルとのうちいずれか一方に対向して配置されること
を特徴とする。
【００３３】請求項２６の発明は、請求項１において、
非接触給電装置から非接触受電装置への給電が行われて
いるとき、第２のコイルの両端電圧、コイル電流は歪ん
だ波形となり、前記信号発生装置は、第２のコイルの両
端電圧、コイル電流に含まれる高調波成分を発生源とし
た信号を発生することを特徴とする。
非接触給電装置から非接触受電装置への給電が行われて
いるとき、第２のコイルの両端電圧、コイル電流は歪ん
だ波形となり、前記信号発生装置は、第２のコイルの両
端電圧、コイル電流に含まれる高調波成分を発生源とし
た信号を発生することを特徴とする。
【００３４】請求項２７の発明は、請求項２６におい
て、前記入力信号コイルを構成する差動接続した第４、
第５のコイルと第１のコイルとの磁気結合は疎結合であ
り、第４のコイルと第５のコイルとのうちいずれか一方
と第２のコイルとの磁気結合度は、第４のコイルと第５
のコイルとのうちいずれか他方と第２のコイルとの磁気
結合度より大きいことを特徴とする。
て、前記入力信号コイルを構成する差動接続した第４、
第５のコイルと第１のコイルとの磁気結合は疎結合であ
り、第４のコイルと第５のコイルとのうちいずれか一方
と第２のコイルとの磁気結合度は、第４のコイルと第５
のコイルとのうちいずれか他方と第２のコイルとの磁気
結合度より大きいことを特徴とする。
【００３５】請求項２８の発明は、請求項１乃至２７い
ずれかにおいて、前記信号発生装置は、前記高調波成分
の周波数の共振周波数を有する第３のコイルとコンデン
サとの共振回路による信号発生手段と、第２のコイルの
両端電圧、コイル電流に含まれる高調波成分を発生源と
した信号を発生する信号発生手段とを備えることを特徴
とする。
ずれかにおいて、前記信号発生装置は、前記高調波成分
の周波数の共振周波数を有する第３のコイルとコンデン
サとの共振回路による信号発生手段と、第２のコイルの
両端電圧、コイル電流に含まれる高調波成分を発生源と
した信号を発生する信号発生手段とを備えることを特徴
とする。
【００３６】請求項２９の発明は、請求項１乃至２５，
２８いずれかにおいて、前記信号発生装置は、第３のコ
イルに直列接続したインダクタを備えることを特徴とす
る。
２８いずれかにおいて、前記信号発生装置は、第３のコ
イルに直列接続したインダクタを備えることを特徴とす
る。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００３８】（実施形態１）本実施形態の非接触給電シ
ステムのブロック構成図を図１に示す。非接触給電シス
テムは、電力供給を行う非接触給電装置１と、電力を供
給される負荷を含む非接触受電装置２とからなり、非接
触給電装置１は、高周波電力を出力する高周波インバー
タ回路１１と、高周波インバータ回路１１を制御するイ
ンバータ制御回路１３と、高周波インバータ回路１１か
ら高周波電力を供給され、磁気結合による給電を行う第
１のコイルＬ１と、互いに極性を反対にして直列に差動
接続した第４のコイルＬ４、第５のコイルＬ５からなる
入力信号用コイルＬｓと、第４のコイルＬ４、第５のコ
イルＬ５の差動接続回路の出力を増幅するために差動接
続回路の両端間に接続した共振コンデンサＣ４とを備
え、第４のコイルＬ４、第５のコイルＬ５、及び共振コ
ンデンサＣ４は差動共振回路として動作する信号受信回
路１２を構成している。
ステムのブロック構成図を図１に示す。非接触給電シス
テムは、電力供給を行う非接触給電装置１と、電力を供
給される負荷を含む非接触受電装置２とからなり、非接
触給電装置１は、高周波電力を出力する高周波インバー
タ回路１１と、高周波インバータ回路１１を制御するイ
ンバータ制御回路１３と、高周波インバータ回路１１か
ら高周波電力を供給され、磁気結合による給電を行う第
１のコイルＬ１と、互いに極性を反対にして直列に差動
接続した第４のコイルＬ４、第５のコイルＬ５からなる
入力信号用コイルＬｓと、第４のコイルＬ４、第５のコ
イルＬ５の差動接続回路の出力を増幅するために差動接
続回路の両端間に接続した共振コンデンサＣ４とを備
え、第４のコイルＬ４、第５のコイルＬ５、及び共振コ
ンデンサＣ４は差動共振回路として動作する信号受信回
路１２を構成している。
【００３９】非接触受電装置２は、負荷３０を有してお
り、第１のコイルＬ１に対向配置されて磁気結合による
受電を行う第２のコイルＬ２と、第２のコイルＬ２の出
力を負荷３０へ供給するのに適した出力に変換するため
の電力変換回路２１と、信号受信回路１２の入力信号用
コイルＬｓに対向配置された第３のコイルＬ３と、第３
のコイルＬ３の両端間に接続した共振コンデンサＣ８
と、共振コンデンサＣ５の両端間に接続したスイッチＳ
２と、スイッチＳ２のオン・オフを制御する信号を出力
する２次側制御回路２３とを備え、第３のコイルＬ３と
共振コンデンサＣ８との共振回路は非接触受電装置２か
らの信号を出力する信号発生装置２４を構成している。
り、第１のコイルＬ１に対向配置されて磁気結合による
受電を行う第２のコイルＬ２と、第２のコイルＬ２の出
力を負荷３０へ供給するのに適した出力に変換するため
の電力変換回路２１と、信号受信回路１２の入力信号用
コイルＬｓに対向配置された第３のコイルＬ３と、第３
のコイルＬ３の両端間に接続した共振コンデンサＣ８
と、共振コンデンサＣ５の両端間に接続したスイッチＳ
２と、スイッチＳ２のオン・オフを制御する信号を出力
する２次側制御回路２３とを備え、第３のコイルＬ３と
共振コンデンサＣ８との共振回路は非接触受電装置２か
らの信号を出力する信号発生装置２４を構成している。
【００４０】上記のような非接触給電システムは、第１
のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とが分離着脱自在なト
ランス構造となっており、高周波インバータ回路１１か
ら高周波電力を供給された第１のコイルＬ１が発生する
磁束によって、第２のコイルＬ２には誘起電圧を発生さ
せ、その誘起電圧を電力変換回路２１で所定の形態に変
換して負荷３０に出力している。そして、信号発生装置
２４は高周波インバータ回路１１の発振周波数の高調波
と同じ周波数を有する信号を発生し、入力信号コイルＬ
ｓがこの信号を検出して、インバータ制御回路１３はこ
の検出信号に基づいて高周波インバータ回路１１の発振
を制御している。
のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とが分離着脱自在なト
ランス構造となっており、高周波インバータ回路１１か
ら高周波電力を供給された第１のコイルＬ１が発生する
磁束によって、第２のコイルＬ２には誘起電圧を発生さ
せ、その誘起電圧を電力変換回路２１で所定の形態に変
換して負荷３０に出力している。そして、信号発生装置
２４は高周波インバータ回路１１の発振周波数の高調波
と同じ周波数を有する信号を発生し、入力信号コイルＬ
ｓがこの信号を検出して、インバータ制御回路１３はこ
の検出信号に基づいて高周波インバータ回路１１の発振
を制御している。
【００４１】ここで、第１のコイルＬ１と入力信号コイ
ルＬｓとは磁気的に疎結合となるように配置され、また
第４のコイルＬ４と第５のコイルＬ５とも磁気的に疎結
合となるように配置されている。そして、１次側の第４
のコイルＬ４に対向して、２次側には第３のコイルＬ３
が配置されている。磁気的に疎結合であるとは、一方の
コイルが作る磁束の全てが他方のコイルに鎖交しない状
態であり、例え、磁性体のコアがコイルの軸上にあって
も、各コイルを完全に密着して重ねずに軸方向または半
径方向に離して配置すれば疎結合になる。
ルＬｓとは磁気的に疎結合となるように配置され、また
第４のコイルＬ４と第５のコイルＬ５とも磁気的に疎結
合となるように配置されている。そして、１次側の第４
のコイルＬ４に対向して、２次側には第３のコイルＬ３
が配置されている。磁気的に疎結合であるとは、一方の
コイルが作る磁束の全てが他方のコイルに鎖交しない状
態であり、例え、磁性体のコアがコイルの軸上にあって
も、各コイルを完全に密着して重ねずに軸方向または半
径方向に離して配置すれば疎結合になる。
【００４２】次に図２に示す具体的な回路構成を用い
て、各部の構成について詳細に説明する。まず、非接触
給電装置１の高周波インバータ回路１１は、自励発振回
路であり、直流電源Ｅ１とスイッチＳ１との直列回路に
並列接続した抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との直列回路
と、共振コンデンサＣ２と発振用のスイッチング素子Ｆ
ＥＴ１と抵抗Ｒ１との直列回路と備えており、共振コン
デンサＣ２には第１のコイルＬ１が並列接続している。
抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との接続中点−スイッチング
素子ＦＥＴ１のゲート間には、第１のコイルと図示の極
性で密結合している帰還コイルＬ６が接続している。帰
還コイルＬ６を介してコンデンサＣ１に並列に接続して
いる自励発振制御用のスイッチング素子Ｔｒ１は、スイ
ッチング素子ＦＥＴ１の発振を制御する素子である。ま
た、スイッチング素子ＦＥＴ１のソース−スイッチング
素子Ｔｒ１のベース間には抵抗Ｒ３が接続し、スイッチ
ング素子Ｔｒ１のベース−エミッタ間にはコンデンサＣ
３が接続している。
て、各部の構成について詳細に説明する。まず、非接触
給電装置１の高周波インバータ回路１１は、自励発振回
路であり、直流電源Ｅ１とスイッチＳ１との直列回路に
並列接続した抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との直列回路
と、共振コンデンサＣ２と発振用のスイッチング素子Ｆ
ＥＴ１と抵抗Ｒ１との直列回路と備えており、共振コン
デンサＣ２には第１のコイルＬ１が並列接続している。
抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との接続中点−スイッチング
素子ＦＥＴ１のゲート間には、第１のコイルと図示の極
性で密結合している帰還コイルＬ６が接続している。帰
還コイルＬ６を介してコンデンサＣ１に並列に接続して
いる自励発振制御用のスイッチング素子Ｔｒ１は、スイ
ッチング素子ＦＥＴ１の発振を制御する素子である。ま
た、スイッチング素子ＦＥＴ１のソース−スイッチング
素子Ｔｒ１のベース間には抵抗Ｒ３が接続し、スイッチ
ング素子Ｔｒ１のベース−エミッタ間にはコンデンサＣ
３が接続している。
【００４３】信号受信回路１２の構成は図１と同様であ
り、一方の出力端は、高周波インバータ回路のグランド
（直流電源Ｅ１の低電圧出力側）に接続している。
り、一方の出力端は、高周波インバータ回路のグランド
（直流電源Ｅ１の低電圧出力側）に接続している。
【００４４】インバータ制御回路１３は、高周波インバ
ータ回路１１の自励発振制御用のスイッチング素子Ｔｒ
１をオン・オフして、高周波インバータ回路１１の発振
を連続発振と間欠発振との２通りに制御している回路
で、信号受信回路１２の他方の出力端に一端を接続した
ダイオードＤ３とツェナダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ７と
の直列回路の他端は発振切替用のスイッチング素子Ｔｒ
２のベースに接続している。信号受信回路１２の出力端
間にはダイオードＤ３を介してコンデンサＣ５が接続
し、スイッチング素子Ｔｒ２のベース−エミッタ間には
抵抗Ｒ８が接続している。スイッチング素子ＦＥＴ１の
ドレインは、抵抗Ｒ４，Ｒ５の直列回路を介してグラン
ドレベルに接続しており、コンデンサＣ６はダイオード
Ｄ２を介して抵抗Ｒ５に並列接続している。ダイオード
Ｄ２とコンデンサＣ６との接続中点は、ダイオードＤ１
と抵抗Ｒ３とを介して自励発振制御用のスイッチング素
子Ｔｒ１のベースに接続しており、さらに抵抗Ｒ６を介
してトランジスタＴｒ２のコレクタに接続している。こ
こで、抵抗Ｒ４，Ｒ５、ダイオードＤ１，Ｄ２、及びコ
ンデンサＣ６は、スイッチング素子ＦＥＴ１の発振動作
を間欠停止させる強制停止回路１５を構成している。
ータ回路１１の自励発振制御用のスイッチング素子Ｔｒ
１をオン・オフして、高周波インバータ回路１１の発振
を連続発振と間欠発振との２通りに制御している回路
で、信号受信回路１２の他方の出力端に一端を接続した
ダイオードＤ３とツェナダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ７と
の直列回路の他端は発振切替用のスイッチング素子Ｔｒ
２のベースに接続している。信号受信回路１２の出力端
間にはダイオードＤ３を介してコンデンサＣ５が接続
し、スイッチング素子Ｔｒ２のベース−エミッタ間には
抵抗Ｒ８が接続している。スイッチング素子ＦＥＴ１の
ドレインは、抵抗Ｒ４，Ｒ５の直列回路を介してグラン
ドレベルに接続しており、コンデンサＣ６はダイオード
Ｄ２を介して抵抗Ｒ５に並列接続している。ダイオード
Ｄ２とコンデンサＣ６との接続中点は、ダイオードＤ１
と抵抗Ｒ３とを介して自励発振制御用のスイッチング素
子Ｔｒ１のベースに接続しており、さらに抵抗Ｒ６を介
してトランジスタＴｒ２のコレクタに接続している。こ
こで、抵抗Ｒ４，Ｒ５、ダイオードＤ１，Ｄ２、及びコ
ンデンサＣ６は、スイッチング素子ＦＥＴ１の発振動作
を間欠停止させる強制停止回路１５を構成している。
【００４５】非接触受電装置２の２次側回路２１は、第
２のコイルＬ２の出力端間に接続したコンデンサＣ７
と、第２のコイルＬ２の一方の出力端に直列接続した整
流用のダイオードＤ４とを備えて、第２のコイルＬ２の
誘起電圧を半波整流した出力を負荷である２次電池２２
に供給しており、２次電池２２の両端は２次側制御回路
２３に接続している。
２のコイルＬ２の出力端間に接続したコンデンサＣ７
と、第２のコイルＬ２の一方の出力端に直列接続した整
流用のダイオードＤ４とを備えて、第２のコイルＬ２の
誘起電圧を半波整流した出力を負荷である２次電池２２
に供給しており、２次電池２２の両端は２次側制御回路
２３に接続している。
【００４６】第３のコイルＬ３の両端間には、共振コン
デンサＣ８と、ダイオードＤ５及び補助スイッチング素
子Ｔｒ３の直列回路とを接続し、補助スイッチング素子
Ｔｒ３のベースは２次側制御回路２３に接続している。
デンサＣ８と、ダイオードＤ５及び補助スイッチング素
子Ｔｒ３の直列回路とを接続し、補助スイッチング素子
Ｔｒ３のベースは２次側制御回路２３に接続している。
【００４７】次に、スイッチＳ１がオンになった時点か
らの発振開始から連続発振に至る過程を、図３に示す波
形図を用いて説明する。まず、スイッチＳ１がオンする
と、電圧Ｖｅ１を発生する直流電源Ｅ１は抵抗Ｒ２を介
してコンデンサＣ１を充電する。このとき第１のコイル
Ｌ１と密結合している帰還コイルＬ６には、誘起電圧が
発生していないため、スイッチング素子ＦＥＴ１のゲー
ト電圧ＶｇはコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１に等しい。ゲ
ート電圧Ｖｇが次第に上昇し、スイッチング素子ＦＥＴ
１をオンできる電圧Ｖｇｏｎに達するとスイッチング素
子ＦＥＴ１はオンになり、ドレイン電圧Ｖｄは、ほぼゼ
ロ電位になる。この時、第１のコイルＬ１と並列接続さ
れた共振コンデンサＣ２の両端の共振電圧Ｖｃ２は直流
電源Ｅ１の電源電圧Ｖｅ１でチャージされて、第１のコ
イルＬ１には、ほぼ単調に増加するコイル電流ＩＬ１が
流れ始める。
らの発振開始から連続発振に至る過程を、図３に示す波
形図を用いて説明する。まず、スイッチＳ１がオンする
と、電圧Ｖｅ１を発生する直流電源Ｅ１は抵抗Ｒ２を介
してコンデンサＣ１を充電する。このとき第１のコイル
Ｌ１と密結合している帰還コイルＬ６には、誘起電圧が
発生していないため、スイッチング素子ＦＥＴ１のゲー
ト電圧ＶｇはコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１に等しい。ゲ
ート電圧Ｖｇが次第に上昇し、スイッチング素子ＦＥＴ
１をオンできる電圧Ｖｇｏｎに達するとスイッチング素
子ＦＥＴ１はオンになり、ドレイン電圧Ｖｄは、ほぼゼ
ロ電位になる。この時、第１のコイルＬ１と並列接続さ
れた共振コンデンサＣ２の両端の共振電圧Ｖｃ２は直流
電源Ｅ１の電源電圧Ｖｅ１でチャージされて、第１のコ
イルＬ１には、ほぼ単調に増加するコイル電流ＩＬ１が
流れ始める。
【００４８】コイル電流ＩＬ１が流れ始めると、第２の
コイルＬ２にはトランスの作用によって誘起電圧が発生
する。同様に第１のコイルＬ１と密結合している帰還コ
イルＬ６にも誘起電圧Ｖｆ１が発生する。すると、グラ
ンドレベルからみたゲート電圧Ｖｇは、Ｖｃ１＋Ｖｆ１
となり、急速にスイッチング素子ＦＥＴ１は安定したオ
ン状態となる。
コイルＬ２にはトランスの作用によって誘起電圧が発生
する。同様に第１のコイルＬ１と密結合している帰還コ
イルＬ６にも誘起電圧Ｖｆ１が発生する。すると、グラ
ンドレベルからみたゲート電圧Ｖｇは、Ｖｃ１＋Ｖｆ１
となり、急速にスイッチング素子ＦＥＴ１は安定したオ
ン状態となる。
【００４９】またコイル電流ＩＬ１は、スイッチング素
子ＦＥＴ１を通じて抵抗Ｒ１に流れるドレイン電流Ｉｄ
とほぼ等しく、時間とともに抵抗Ｒ１の電圧Ｖｔｒ１が
増加する。電圧Ｖｔｒ１が、スイッチング素子Ｔｒ１の
オンが可能な電圧に達すると、スイッチング素子Ｔｒ１
はオンし始める。スイッチング素子Ｔｒ１がオンし始め
ると、スイッチング素子ＦＥＴ１のゲート入力容量、及
び帰還コイルＬ６を介したコンデンサＣ１の容量に蓄積
されていた電荷を引き抜きはじめ、電圧Ｖｃ１、ゲート
電圧Ｖｇは低下し始める。ゲート電圧Ｖｇの低下が進む
と、スイッチング素子ＦＥＴ１はオフ状態への移行を開
始し、オン抵抗が増加してドレイン電圧Ｖｄは次第に増
加していく。
子ＦＥＴ１を通じて抵抗Ｒ１に流れるドレイン電流Ｉｄ
とほぼ等しく、時間とともに抵抗Ｒ１の電圧Ｖｔｒ１が
増加する。電圧Ｖｔｒ１が、スイッチング素子Ｔｒ１の
オンが可能な電圧に達すると、スイッチング素子Ｔｒ１
はオンし始める。スイッチング素子Ｔｒ１がオンし始め
ると、スイッチング素子ＦＥＴ１のゲート入力容量、及
び帰還コイルＬ６を介したコンデンサＣ１の容量に蓄積
されていた電荷を引き抜きはじめ、電圧Ｖｃ１、ゲート
電圧Ｖｇは低下し始める。ゲート電圧Ｖｇの低下が進む
と、スイッチング素子ＦＥＴ１はオフ状態への移行を開
始し、オン抵抗が増加してドレイン電圧Ｖｄは次第に増
加していく。
【００５０】ドレイン電圧Ｖｄの増加に応じて、共振電
圧Ｖｃ２も減少し始め、そして帰還コイルＬ６の誘起電
圧Ｖｆ１も減少し始めるためゲート電圧Ｖｇはさらに加
速して低下する。この結果、急速にスイッチング素子Ｆ
ＥＴ１はオフ状態に移行し、電圧Ｖｔｒ１も減少してス
イッチング素子Ｔｒ１は再びオフになる。
圧Ｖｃ２も減少し始め、そして帰還コイルＬ６の誘起電
圧Ｖｆ１も減少し始めるためゲート電圧Ｖｇはさらに加
速して低下する。この結果、急速にスイッチング素子Ｆ
ＥＴ１はオフ状態に移行し、電圧Ｖｔｒ１も減少してス
イッチング素子Ｔｒ１は再びオフになる。
【００５１】また共振電圧Ｖｃ２は、共振コンデンサＣ
２と第１のコイルＬ１との共振作用により正弦波状の電
圧となり、コイル電流ＩＬ１も正弦波状になる。この
間、直流電源Ｅ１から抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ１
への充電電流は常に流れており、電圧Ｖｃ１を再び増加
させる。
２と第１のコイルＬ１との共振作用により正弦波状の電
圧となり、コイル電流ＩＬ１も正弦波状になる。この
間、直流電源Ｅ１から抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ１
への充電電流は常に流れており、電圧Ｖｃ１を再び増加
させる。
【００５２】共振電圧Ｖｃ２が1サイクルの終了間近に
なると、ドレイン電圧Ｖｄはグランドレベルに近づき、
そのときの帰還コイルＬ６の起電力Ｖｆ１と電圧Ｖｃ１
との和のゲート電圧Ｖｇが、再びスイッチング素子ＦＥ
Ｔ１をオンさせる。以降は、前記動作の繰り返しにより
発振が継続する。この一連の動作は、非接触受電装置２
が非接触給電装置１に対向配置されてない状態、すなわ
ち非接触給電装置１が単独の場合でも、第２のコイルに
起電力を生じないこと以外は同様の動作となる。
なると、ドレイン電圧Ｖｄはグランドレベルに近づき、
そのときの帰還コイルＬ６の起電力Ｖｆ１と電圧Ｖｃ１
との和のゲート電圧Ｖｇが、再びスイッチング素子ＦＥ
Ｔ１をオンさせる。以降は、前記動作の繰り返しにより
発振が継続する。この一連の動作は、非接触受電装置２
が非接触給電装置１に対向配置されてない状態、すなわ
ち非接触給電装置１が単独の場合でも、第２のコイルに
起電力を生じないこと以外は同様の動作となる。
【００５３】しかし、非接触給電装置１が単独の場合に
は、省エネルギーや金属異物の過熱保護のために高周波
インバータ回路１１の発振を停止または抑制する必要が
ある。本実施形態では高周波インバータ回路１１の発振
を強制停止回路１５によって間欠発振とすることでこの
役割を果たしている。
は、省エネルギーや金属異物の過熱保護のために高周波
インバータ回路１１の発振を停止または抑制する必要が
ある。本実施形態では高周波インバータ回路１１の発振
を強制停止回路１５によって間欠発振とすることでこの
役割を果たしている。
【００５４】以下、図４に示す各部の波形図により間欠
発振動作の制御について説明する。まず、スイッチＳ１
を投入して連続発振が開始するまでは、前記図３での説
明と同様である。図２のインバータ制御回路１３は、ド
レイン電圧Ｖｄを抵抗Ｒ４，Ｒ５で抵抗分圧し、ダイオ
ードＤ２を介してコンデンサＣ６に電荷を蓄積していく
積分回路を有している。コンデンサＣ６の電圧はダイオ
ードＤ１を介してトランジスタＴｒ１のベース抵抗Ｒ３
に接続しており、コンデンサＣ６の電圧が、スイッチン
グ素子Ｔｒ１をオンさせることができる入力電圧値とダ
イオードＤ１、抵抗Ｒ３の各電圧降下との和を超える
と、スイッチング素子Ｔｒ１がオン状態になる。
発振動作の制御について説明する。まず、スイッチＳ１
を投入して連続発振が開始するまでは、前記図３での説
明と同様である。図２のインバータ制御回路１３は、ド
レイン電圧Ｖｄを抵抗Ｒ４，Ｒ５で抵抗分圧し、ダイオ
ードＤ２を介してコンデンサＣ６に電荷を蓄積していく
積分回路を有している。コンデンサＣ６の電圧はダイオ
ードＤ１を介してトランジスタＴｒ１のベース抵抗Ｒ３
に接続しており、コンデンサＣ６の電圧が、スイッチン
グ素子Ｔｒ１をオンさせることができる入力電圧値とダ
イオードＤ１、抵抗Ｒ３の各電圧降下との和を超える
と、スイッチング素子Ｔｒ１がオン状態になる。
【００５５】スイッチング素子Ｔｒ１がオン状態になる
と、スイッチング素子ＦＥＴ１のゲート入力容量、及び
帰還コイルＬ６を介したコンデンサＣ１の容量に蓄積さ
れていた電荷を引き抜く。この時スイッチング素子Ｔｒ
１のオン時間が長く保持されると、電圧Ｖｃ１が、定常
発振状態での電圧よりもさらに低下し、直流電源Ｅ１か
ら抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ１へ流れる充電電流に
よる電圧回復が定常状態の電圧まで達せず、スイッチン
グ素子ＦＥＴ１はオフ状態を継続することになる。
と、スイッチング素子ＦＥＴ１のゲート入力容量、及び
帰還コイルＬ６を介したコンデンサＣ１の容量に蓄積さ
れていた電荷を引き抜く。この時スイッチング素子Ｔｒ
１のオン時間が長く保持されると、電圧Ｖｃ１が、定常
発振状態での電圧よりもさらに低下し、直流電源Ｅ１か
ら抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ１へ流れる充電電流に
よる電圧回復が定常状態の電圧まで達せず、スイッチン
グ素子ＦＥＴ１はオフ状態を継続することになる。
【００５６】したがって、直流電源Ｅ１から抵抗Ｒ２を
介してコンデンサＣ１へ流れる充電電流のみによる電圧
Ｖｃ１がスイッチング素子ＦＥＴ１をオンできる入力電
圧に達するまで次の発振起動は行われない。すなわちこ
の動作の繰り返しで安定した間欠発振となる。
介してコンデンサＣ１へ流れる充電電流のみによる電圧
Ｖｃ１がスイッチング素子ＦＥＴ１をオンできる入力電
圧に達するまで次の発振起動は行われない。すなわちこ
の動作の繰り返しで安定した間欠発振となる。
【００５７】この間欠発振をさせるために重要なこと
は、まず、高周波インバータ回路１１を発振させてか
ら、時間遅延をさせて停止する機能を持っていなければ
ならないことである。理由は高周波インバータ回路１１
が発振する前にスイッチング素子Ｔｒ１がオンになった
とすると、永久に発振が停止した状態になるからであ
る。図２の回路での発振停止状態は、ドレイン電圧Ｖｄ
の電位が電源電圧Ｖｅ１になるため、抵抗Ｒ４，Ｒ５の
分圧比を、この発振停止状態ではスイッチング素子Ｔｒ
１がオンしない値にしておく必要がある。そして発振が
開始してからスイッチング素子Ｔｒ１がオンできるレベ
ルに達するようにするには、発振によってドレイン電圧
Ｖｄが電源電圧Ｖｅ１よりも大きくなったときの電圧を
利用して、コンデンサＣ６を徐々に充電していき、適当
な時間経過の後、スイッチング素子Ｔｒ１がオンできる
ように抵抗Ｒ４，Ｒ５の分圧比を設定しておけばよい。
上記のように構成することで、図２に示す高周波インバ
ータ回路１１とインバータ制御回路１３は、非接触給電
装置１が単独の場合には、間欠発振を行うことができ
る。
は、まず、高周波インバータ回路１１を発振させてか
ら、時間遅延をさせて停止する機能を持っていなければ
ならないことである。理由は高周波インバータ回路１１
が発振する前にスイッチング素子Ｔｒ１がオンになった
とすると、永久に発振が停止した状態になるからであ
る。図２の回路での発振停止状態は、ドレイン電圧Ｖｄ
の電位が電源電圧Ｖｅ１になるため、抵抗Ｒ４，Ｒ５の
分圧比を、この発振停止状態ではスイッチング素子Ｔｒ
１がオンしない値にしておく必要がある。そして発振が
開始してからスイッチング素子Ｔｒ１がオンできるレベ
ルに達するようにするには、発振によってドレイン電圧
Ｖｄが電源電圧Ｖｅ１よりも大きくなったときの電圧を
利用して、コンデンサＣ６を徐々に充電していき、適当
な時間経過の後、スイッチング素子Ｔｒ１がオンできる
ように抵抗Ｒ４，Ｒ５の分圧比を設定しておけばよい。
上記のように構成することで、図２に示す高周波インバ
ータ回路１１とインバータ制御回路１３は、非接触給電
装置１が単独の場合には、間欠発振を行うことができ
る。
【００５８】ところで、非接触給電装置１に非接触受電
装置２が概略、対向配置されて電力伝達を行わせる必要
がある場合には、この間欠発振を確実に停止させる機能
が必要となる。間欠発振を確実に停止させる、すなわち
連続発振をさせる機能を果たすために、非接触給電装置
１から見て正しい負荷であるかどうかを判定する機能が
必要であり、この確実な判定を行うために非接触受電装
置２から非接触給電装置１に所定の信号を送る方法が考
えられ、そこで非接触受電装置２側には高調波共振回路
を用いた信号発生装置２４が必要となる。以下、この動
作について説明する。
装置２が概略、対向配置されて電力伝達を行わせる必要
がある場合には、この間欠発振を確実に停止させる機能
が必要となる。間欠発振を確実に停止させる、すなわち
連続発振をさせる機能を果たすために、非接触給電装置
１から見て正しい負荷であるかどうかを判定する機能が
必要であり、この確実な判定を行うために非接触受電装
置２から非接触給電装置１に所定の信号を送る方法が考
えられ、そこで非接触受電装置２側には高調波共振回路
を用いた信号発生装置２４が必要となる。以下、この動
作について説明する。
【００５９】非接触給電装置１では、共振コンデンサＣ
４によって増幅された第４，第５のコイルの差動回路の
出力は、ダイオードＤ３で整流されて、コンデンサＣ５
に充電される。そして、コンデンサＣ５の充電電圧が、
スイッチング素子Ｔｒ２をオンさせることができる入力
電圧値とツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧と抵抗Ｒ
７の電圧降下との和を超えると、スイッチング素子Ｔｒ
２がオン状態になり、抵抗Ｒ６を介して接続しているコ
ンデンサＣ６の電荷を引き抜く。すると、コンデンサＣ
６の積分動作でトランジスタＴｒ１をオンにすることは
できず、スイッチング素子ＦＥＴ１の間欠発振を停止し
て、連続発振にすることができる。
４によって増幅された第４，第５のコイルの差動回路の
出力は、ダイオードＤ３で整流されて、コンデンサＣ５
に充電される。そして、コンデンサＣ５の充電電圧が、
スイッチング素子Ｔｒ２をオンさせることができる入力
電圧値とツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧と抵抗Ｒ
７の電圧降下との和を超えると、スイッチング素子Ｔｒ
２がオン状態になり、抵抗Ｒ６を介して接続しているコ
ンデンサＣ６の電荷を引き抜く。すると、コンデンサＣ
６の積分動作でトランジスタＴｒ１をオンにすることは
できず、スイッチング素子ＦＥＴ１の間欠発振を停止し
て、連続発振にすることができる。
【００６０】したがって、非接触給電装置１に非接触受
電装置２が概略、対向配置されて電力伝達を行わせる必
要がある場合には、非接触給電装置１に非接触受電装置
２が概略、対向配置されたことを、非接触受電装置２側
で検知して、その検知したことを非接触給電装置１に固
有の信号で伝えて、連続発振させればよい。
電装置２が概略、対向配置されて電力伝達を行わせる必
要がある場合には、非接触給電装置１に非接触受電装置
２が概略、対向配置されたことを、非接触受電装置２側
で検知して、その検知したことを非接触給電装置１に固
有の信号で伝えて、連続発振させればよい。
【００６１】ここで、信号発生装置２４を、使用する分
離着脱式トランスの構造や仕様において高周波インバー
タ回路１１の発振周波数の３倍の周波数（第３次高調波
成分）に共振するように第３のコイルＬ３と共振コンデ
ンサＣ８とを設定しておけば、第１のコイルＬ１が発生
した磁束を信号発生装置２４の第３のコイルＬ３が検出
したときに、この磁束を励振源として、第３のコイルＬ
３と共振コンデンサＣ８との高調波共振回路によって、
信号発生装置２４の出力振幅を大きくできる。そして、
第３のコイルＬ３は第３次高調波成分の周波数の共振電
流によって励磁され、この磁束を入力信号コイルＬｓが
検知して、大きな出力電圧を発生させて発振切替用のス
イッチング素子Ｔｒ２をオンさせることで、高周波イン
バータ回路１１を連続発振させることができる。
離着脱式トランスの構造や仕様において高周波インバー
タ回路１１の発振周波数の３倍の周波数（第３次高調波
成分）に共振するように第３のコイルＬ３と共振コンデ
ンサＣ８とを設定しておけば、第１のコイルＬ１が発生
した磁束を信号発生装置２４の第３のコイルＬ３が検出
したときに、この磁束を励振源として、第３のコイルＬ
３と共振コンデンサＣ８との高調波共振回路によって、
信号発生装置２４の出力振幅を大きくできる。そして、
第３のコイルＬ３は第３次高調波成分の周波数の共振電
流によって励磁され、この磁束を入力信号コイルＬｓが
検知して、大きな出力電圧を発生させて発振切替用のス
イッチング素子Ｔｒ２をオンさせることで、高周波イン
バータ回路１１を連続発振させることができる。
【００６２】そして、第４のコイルＬ４、第５のコイル
Ｌ５、及び共振コンデンサＣ４からなる差動共振回路と
して動作する信号受信回路１２を、信号発生装置２４で
設定したのと同様に第３次高調波成分の周波数に共振し
て、出力振幅が大きくなるように設定すればより確実な
信号検出を行うことができる。
Ｌ５、及び共振コンデンサＣ４からなる差動共振回路と
して動作する信号受信回路１２を、信号発生装置２４で
設定したのと同様に第３次高調波成分の周波数に共振し
て、出力振幅が大きくなるように設定すればより確実な
信号検出を行うことができる。
【００６３】この信号検出動作の具体的な動作について
以下、説明する。非接触給電装置１が単独の場合は、信
号受信回路１２の入力信号コイルＬｓは１次側の磁束や
磁場の情報を検出する。高周波インバータ回路１１が電
圧共振型のインバータ回路であれば、第１のコイルＬ１
の電圧や電流は、略正弦波状をしている。したがって、
第３次高調波成分は小さく、信号受信回路１２はゼロ、
または低い電圧を出力する。もし、第３次高調波成分が
大きい場合には、信号受信回路１２で出力電圧が小さく
なるように設定しておけばよい。したがって、スイッチ
ング素子Ｔｒ２はオフのままであり、高周波インバータ
回路１１は間欠発振を継続する。
以下、説明する。非接触給電装置１が単独の場合は、信
号受信回路１２の入力信号コイルＬｓは１次側の磁束や
磁場の情報を検出する。高周波インバータ回路１１が電
圧共振型のインバータ回路であれば、第１のコイルＬ１
の電圧や電流は、略正弦波状をしている。したがって、
第３次高調波成分は小さく、信号受信回路１２はゼロ、
または低い電圧を出力する。もし、第３次高調波成分が
大きい場合には、信号受信回路１２で出力電圧が小さく
なるように設定しておけばよい。したがって、スイッチ
ング素子Ｔｒ２はオフのままであり、高周波インバータ
回路１１は間欠発振を継続する。
【００６４】次に、非接触受電装置２が非接触給電装置
１に概略、対向配置されて給電を必要とする場合には、
間欠発振の発振期間に第１のコイルＬ１で発生した磁束
が信号発生装置２４の第３のコイルＬ３にも鎖交し、鎖
交した交番磁束は高周波インバータ回路１１の発振周波
数を有する誘起電圧を第３のコイルＬ３に発生して、そ
の誘起電圧によって第３のコイルＬ３と共振コンデンサ
Ｃ８とが直列共振動作を行う。このときの直列共振周波
数は、発振周波数（基本波）の３倍、すなわち第３次高
調波成分の周波数に設定しているため、第３のコイルＬ
３には第３次高調波成分の周波数の交流電圧が大きく発
生し、第３次高調波成分の周波数の交流電流を第３のコ
イルＬ３に流す。
１に概略、対向配置されて給電を必要とする場合には、
間欠発振の発振期間に第１のコイルＬ１で発生した磁束
が信号発生装置２４の第３のコイルＬ３にも鎖交し、鎖
交した交番磁束は高周波インバータ回路１１の発振周波
数を有する誘起電圧を第３のコイルＬ３に発生して、そ
の誘起電圧によって第３のコイルＬ３と共振コンデンサ
Ｃ８とが直列共振動作を行う。このときの直列共振周波
数は、発振周波数（基本波）の３倍、すなわち第３次高
調波成分の周波数に設定しているため、第３のコイルＬ
３には第３次高調波成分の周波数の交流電圧が大きく発
生し、第３次高調波成分の周波数の交流電流を第３のコ
イルＬ３に流す。
【００６５】したがって、第３のコイルＬ３に対向して
配置された第４のコイルＬ４には第３次高調波成分の周
波数の交流電圧が誘起し、信号受信回路１２は、第３次
高調波成分の周波数を有する大きな振幅の電圧を出力
し、ダイオードＤ３，コンデンサＣ５で整流，平滑した
電圧はスイッチング素子Ｔｒ２をオンして、高周波イン
バータ回路１１を間欠発振から連続発振動作に切替え
る。
配置された第４のコイルＬ４には第３次高調波成分の周
波数の交流電圧が誘起し、信号受信回路１２は、第３次
高調波成分の周波数を有する大きな振幅の電圧を出力
し、ダイオードＤ３，コンデンサＣ５で整流，平滑した
電圧はスイッチング素子Ｔｒ２をオンして、高周波イン
バータ回路１１を間欠発振から連続発振動作に切替え
る。
【００６６】さらに、非接触受電装置２が非接触給電装
置１に概略、対向配置されて給電を停止する必要がある
場合には、２次側制御回路２３によって補助スイッチン
グ素子Ｔｒ３をオンして、ダイオードＤ５を介して信号
発生装置２４の両端を短絡すれば、高調波共振機能を失
って、第３のコイルＬ３の両端に発生する第３次高調波
成分の周波数の電圧がゼロまたは低減し、信号受信回路
１２の出力もゼロ、または低い電圧となって、ダイオー
ドＤ３，コンデンサＣ５で整流，平滑した電圧はスイッ
チング素子Ｔｒ２をオフさせて、高周波インバータ回路
１１は間欠発振となる。この補助スイッチング素子Ｔｒ
３による短絡は完全に行う必要はなく、周期的に短絡さ
せても十分効果はある。また、信号発生装置２４の両端
を短絡せずに、信号発生装置２４の回路の一部を開放し
て電流が流れなくすることも高調波共振機能を低減ある
いは無くす方法の１つである。本実施形態では、ダイオ
ードＤ５を介して補助スイッチング素子Ｔｒ３によって
短絡しているので、交流の１方向のみを短絡している
が、このような１方向のみの短絡でも第３次高調波成分
の低減効果は十分である。
置１に概略、対向配置されて給電を停止する必要がある
場合には、２次側制御回路２３によって補助スイッチン
グ素子Ｔｒ３をオンして、ダイオードＤ５を介して信号
発生装置２４の両端を短絡すれば、高調波共振機能を失
って、第３のコイルＬ３の両端に発生する第３次高調波
成分の周波数の電圧がゼロまたは低減し、信号受信回路
１２の出力もゼロ、または低い電圧となって、ダイオー
ドＤ３，コンデンサＣ５で整流，平滑した電圧はスイッ
チング素子Ｔｒ２をオフさせて、高周波インバータ回路
１１は間欠発振となる。この補助スイッチング素子Ｔｒ
３による短絡は完全に行う必要はなく、周期的に短絡さ
せても十分効果はある。また、信号発生装置２４の両端
を短絡せずに、信号発生装置２４の回路の一部を開放し
て電流が流れなくすることも高調波共振機能を低減ある
いは無くす方法の１つである。本実施形態では、ダイオ
ードＤ５を介して補助スイッチング素子Ｔｒ３によって
短絡しているので、交流の１方向のみを短絡している
が、このような１方向のみの短絡でも第３次高調波成分
の低減効果は十分である。
【００６７】次に、図５は、非接触給電装置１に非接触
受電装置２が概略、対向配置された構造の側面断面図を
示しており、分離着脱自在なトランス構造をなしてい
る。この分離着脱式トランスは、磁気抵抗を小さくする
ために断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコア
１４，２５を備えており、第１のコイルＬ１は第１のコ
ア１４の両端に設けた突部１４ａ，１４ｂ間に巻回さ
れ、第３、第４のコイルＬ３，Ｌ４は第１のコイルＬ１
を軸方向に挟んで（第１のコイルＬ１の軸方向に対称
に）、突部１４ａ，１４ｂ間に巻回され、帰還コイルＬ
６は第１のコイルＬ１と第５のコイルＬ５とに軸方向に
挟まれて突部１４ａ，１４ｂ間に巻回されている。第２
のコイルＬ２は第２のコア２５の両端に設けた突部２５
ａ，２５ｂ間に巻回され、第３のコイルＬ３は突部２５
ａ，２５ｂ間の第４のコイルＬ４に対向する箇所に第２
のコイルＬ２とは軸方向に分離して巻回されている。
受電装置２が概略、対向配置された構造の側面断面図を
示しており、分離着脱自在なトランス構造をなしてい
る。この分離着脱式トランスは、磁気抵抗を小さくする
ために断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコア
１４，２５を備えており、第１のコイルＬ１は第１のコ
ア１４の両端に設けた突部１４ａ，１４ｂ間に巻回さ
れ、第３、第４のコイルＬ３，Ｌ４は第１のコイルＬ１
を軸方向に挟んで（第１のコイルＬ１の軸方向に対称
に）、突部１４ａ，１４ｂ間に巻回され、帰還コイルＬ
６は第１のコイルＬ１と第５のコイルＬ５とに軸方向に
挟まれて突部１４ａ，１４ｂ間に巻回されている。第２
のコイルＬ２は第２のコア２５の両端に設けた突部２５
ａ，２５ｂ間に巻回され、第３のコイルＬ３は突部２５
ａ，２５ｂ間の第４のコイルＬ４に対向する箇所に第２
のコイルＬ２とは軸方向に分離して巻回されている。
【００６８】上記のように、自励発振用の帰還コイルＬ
６は、第１のコイルＬ１が発生する磁束が鎖交するよう
に第１のコイルＬ１の近傍に配置され、入力信号用コイ
ルＬｓを構成する第４，第５のコイルＬ４，Ｌ５は、第
１のコイルＬ１が発生する磁束に対して比較的疎結合に
なるように、第１のコイルＬ１から離れて配置されてい
る。
６は、第１のコイルＬ１が発生する磁束が鎖交するよう
に第１のコイルＬ１の近傍に配置され、入力信号用コイ
ルＬｓを構成する第４，第５のコイルＬ４，Ｌ５は、第
１のコイルＬ１が発生する磁束に対して比較的疎結合に
なるように、第１のコイルＬ１から離れて配置されてい
る。
【００６９】ここでのポイントは、第４，第５のコイル
Ｌ４，Ｌ５は第１のコイルＬ１に対して磁気的に強く結
合しないように配置されることである。その理由は、第
４のコイルＬ４が第３のコイルＬ３から受けた信号を有
効として、大きく出力しなければならないからであり、
もし第４，第５のコイルＬ４，Ｌ５と第１のコイルＬ１
とが磁気的に密結合であるならば、第３のコイルＬ３が
発生する磁束信号を受けても、第４，第５のコイルＬ
４，Ｌ５の出力変化の大部分は、第１のコイルＬ１が発
生する磁束変化に支配されてしまうからである。
Ｌ４，Ｌ５は第１のコイルＬ１に対して磁気的に強く結
合しないように配置されることである。その理由は、第
４のコイルＬ４が第３のコイルＬ３から受けた信号を有
効として、大きく出力しなければならないからであり、
もし第４，第５のコイルＬ４，Ｌ５と第１のコイルＬ１
とが磁気的に密結合であるならば、第３のコイルＬ３が
発生する磁束信号を受けても、第４，第５のコイルＬ
４，Ｌ５の出力変化の大部分は、第１のコイルＬ１が発
生する磁束変化に支配されてしまうからである。
【００７０】また、第４，第５のコイルＬ４，Ｌ５は差
動接続されており、第４のコイルＬ４での検出電圧の変
化と第５のコイルＬ５での検出電圧の変化との差を出力
して、出力の増幅効果を大きくみせたものである。つま
り、第４，第５のコイルＬ４，Ｌ５の各誘起電圧が同じ
ように変化しては効果が無く、一方のコイルのみの検出
電圧の変化が必要である。したがって、差動接続された
第４，第５のコイルＬ４，Ｌ５は、第３のコイルＬ３に
対して磁気的に結合度の差を設ければよく、第４，第５
のコイルＬ４，Ｌ５のうちいずれか一方のコイルと第３
のコイルＬ３との磁気結合が密になるように互いに近く
に配置し、他方のコイルと第３のコイルＬ３との磁気結
合は疎になるように配置すればよい。本実施形態では、
第４のコイルＬ４と第３のコイルＬ３との磁気結合が密
になっており、第３のコイルＬ３は第４のコイルＬ４に
対向する箇所に配置されている。
動接続されており、第４のコイルＬ４での検出電圧の変
化と第５のコイルＬ５での検出電圧の変化との差を出力
して、出力の増幅効果を大きくみせたものである。つま
り、第４，第５のコイルＬ４，Ｌ５の各誘起電圧が同じ
ように変化しては効果が無く、一方のコイルのみの検出
電圧の変化が必要である。したがって、差動接続された
第４，第５のコイルＬ４，Ｌ５は、第３のコイルＬ３に
対して磁気的に結合度の差を設ければよく、第４，第５
のコイルＬ４，Ｌ５のうちいずれか一方のコイルと第３
のコイルＬ３との磁気結合が密になるように互いに近く
に配置し、他方のコイルと第３のコイルＬ３との磁気結
合は疎になるように配置すればよい。本実施形態では、
第４のコイルＬ４と第３のコイルＬ３との磁気結合が密
になっており、第３のコイルＬ３は第４のコイルＬ４に
対向する箇所に配置されている。
【００７１】このときの第３のコイルＬ３が発生する磁
束１００は、第４のコイルＬ４に多くが鎖交し、第５の
コイルＬ５に鎖交するものは少ない。実際には、第３の
コイルＬ３が発生する磁束１００は、第１のコイルＬ１
が発生する磁束や第２のコイルＬ２に流れる電流によっ
て発生する磁束に重畳されることになるが、前記各コイ
ルの磁気的結合の関係によって、第１のコイルＬ１，Ｌ
２が発生する磁束の影響は、差動接続した第４，第５の
コイルＬ４，Ｌ５の各出力がお互いに打ち消し合う関係
になって、入力信号コイルＬｓからは出力されない。
束１００は、第４のコイルＬ４に多くが鎖交し、第５の
コイルＬ５に鎖交するものは少ない。実際には、第３の
コイルＬ３が発生する磁束１００は、第１のコイルＬ１
が発生する磁束や第２のコイルＬ２に流れる電流によっ
て発生する磁束に重畳されることになるが、前記各コイ
ルの磁気的結合の関係によって、第１のコイルＬ１，Ｌ
２が発生する磁束の影響は、差動接続した第４，第５の
コイルＬ４，Ｌ５の各出力がお互いに打ち消し合う関係
になって、入力信号コイルＬｓからは出力されない。
【００７２】しかし、第３のコイルＬ３が発生する磁束
の変化は、第４のコイルＬ４のみに多く鎖交して、入力
信号コイルＬｓから大きな出力を生じさせることができ
る。しかも、本実施形態では、第３のコイルＬ３が発生
する磁束は、高周波インバータ回路１１の発振周波数で
はなく、第３次高調波成分の周波数であるため、第１の
コイルＬ１の電流の影響や、他のコイルの電流の影響を
さらに低減することができる。
の変化は、第４のコイルＬ４のみに多く鎖交して、入力
信号コイルＬｓから大きな出力を生じさせることができ
る。しかも、本実施形態では、第３のコイルＬ３が発生
する磁束は、高周波インバータ回路１１の発振周波数で
はなく、第３次高調波成分の周波数であるため、第１の
コイルＬ１の電流の影響や、他のコイルの電流の影響を
さらに低減することができる。
【００７３】また、第３のコイルＬ３は第２のコイルＬ
２の電流による磁束の影響を受けやすいが、第２のコイ
ルＬ２と第３のコイルＬ３とを疎結合とすることによっ
て、第２のコイルＬ２の電流による影響を受けずに、高
調波成分の周波数の磁束のみを発生することができる。
２の電流による磁束の影響を受けやすいが、第２のコイ
ルＬ２と第３のコイルＬ３とを疎結合とすることによっ
て、第２のコイルＬ２の電流による影響を受けずに、高
調波成分の周波数の磁束のみを発生することができる。
【００７４】次に、図６は、非接触給電装置１が単独の
場合の分離着脱式トランスの１次側の側面断面図を示し
ており、第１のコイルＬ１は磁束１０１を発生してい
る。ここで重要なことは、第１のコイルＬ１を挟んで軸
方向に対称に第４，第５のコイルＬ４，Ｌ５が離れて巻
回されているので、第１のコイルＬ１のコイル電流ＩＬ
１が発生する磁束１０１による鎖交磁束の変化は、第
４，第５のコイルＬ４，Ｌ５ともに同じであり、差動出
力はゼロまたは小さい値にすることができる。
場合の分離着脱式トランスの１次側の側面断面図を示し
ており、第１のコイルＬ１は磁束１０１を発生してい
る。ここで重要なことは、第１のコイルＬ１を挟んで軸
方向に対称に第４，第５のコイルＬ４，Ｌ５が離れて巻
回されているので、第１のコイルＬ１のコイル電流ＩＬ
１が発生する磁束１０１による鎖交磁束の変化は、第
４，第５のコイルＬ４，Ｌ５ともに同じであり、差動出
力はゼロまたは小さい値にすることができる。
【００７５】なお、本実施形態においては、信号発生装
置２４が、高周波インバータ回路１１の発振周波数の第
３次高調波の周波数の磁束を発生しているが、歪を有す
る波形は基本波に対して整数倍の高調波を含有してお
り、いずれの高調波を利用しても同様の効果を得ること
ができる。特に本実施形態のように波形が交流に近く、
直流成分が小さい場合は奇数倍の高調波が支配的であ
り、これらの奇数倍の高調波を利用することができる。
置２４が、高周波インバータ回路１１の発振周波数の第
３次高調波の周波数の磁束を発生しているが、歪を有す
る波形は基本波に対して整数倍の高調波を含有してお
り、いずれの高調波を利用しても同様の効果を得ること
ができる。特に本実施形態のように波形が交流に近く、
直流成分が小さい場合は奇数倍の高調波が支配的であ
り、これらの奇数倍の高調波を利用することができる。
【００７６】ところで、非接触給電装置１に非接触受電
装置２が概略、対向配置された場合で、給電を拒否する
場合に、図２に示す非接触給電システムでは信号発生装
置２４を直接制御して高周波インバータ回路１１を間欠
発振としているが、図７に示す非接触給電システムのよ
うに第２のコイルＬ２の出力端間にダイオードＤ８と補
助スイッチング素子Ｔｒ５との直列回路を接続し、２次
側制御回路２３からの信号で補助スイッチング素子Ｔｒ
５をオンすることで第２のコイルＬ２の出力端間を短絡
しても高周波インバータ回路１１を間欠発振とすること
ができる。また図８に示す非接触給電システムのように
非接触受電装置２に補助コイルＬ７と補助コイルＬ７の
両端間に接続した補助スイッチング素子Ｔｒ６とを設け
て、２次側制御回路２３からの信号で補助スイッチング
素子Ｔｒ６をオンすることで補助コイルＬ７の出力端間
を短絡しても高周波インバータ回路１１を間欠発振とす
ることができる。これは、第２のコイルＬ２や補助コイ
ルＬ７を短絡することで第１のコイルＬ１が発生する磁
束を打ち消すように働いて磁束を弱める効果があるた
め、励振源として第３のコイルＬ３に鎖交する第１のコ
イルＬ１の磁束が弱くなることで信号発生装置２４の出
力を小さくできるものである。
装置２が概略、対向配置された場合で、給電を拒否する
場合に、図２に示す非接触給電システムでは信号発生装
置２４を直接制御して高周波インバータ回路１１を間欠
発振としているが、図７に示す非接触給電システムのよ
うに第２のコイルＬ２の出力端間にダイオードＤ８と補
助スイッチング素子Ｔｒ５との直列回路を接続し、２次
側制御回路２３からの信号で補助スイッチング素子Ｔｒ
５をオンすることで第２のコイルＬ２の出力端間を短絡
しても高周波インバータ回路１１を間欠発振とすること
ができる。また図８に示す非接触給電システムのように
非接触受電装置２に補助コイルＬ７と補助コイルＬ７の
両端間に接続した補助スイッチング素子Ｔｒ６とを設け
て、２次側制御回路２３からの信号で補助スイッチング
素子Ｔｒ６をオンすることで補助コイルＬ７の出力端間
を短絡しても高周波インバータ回路１１を間欠発振とす
ることができる。これは、第２のコイルＬ２や補助コイ
ルＬ７を短絡することで第１のコイルＬ１が発生する磁
束を打ち消すように働いて磁束を弱める効果があるた
め、励振源として第３のコイルＬ３に鎖交する第１のコ
イルＬ１の磁束が弱くなることで信号発生装置２４の出
力を小さくできるものである。
【００７７】また、図９に示すように、第３のコイルＬ
３の両端間に、補助スイッチＳ３とコンデンサＣ１０と
の直列回路を接続しても、信号発生装置２４の出力を制
御できる。これは、補助スイッチＳ３がオンすることで
コンデンサＣ１０が共振コンデンサＣ８に並列に接続さ
れて、高調波共振周波数を大きく変化させることがで
き、信号受信回路１２で設定している共振周波数からず
れることで、信号受信回路１２の出力が変化するもので
ある。同様に他のコイルを制御するスイッチング素子に
直列あるいは並列にコンデンサを設けて制御しても信号
発生装置２４の出力を制御できる。
３の両端間に、補助スイッチＳ３とコンデンサＣ１０と
の直列回路を接続しても、信号発生装置２４の出力を制
御できる。これは、補助スイッチＳ３がオンすることで
コンデンサＣ１０が共振コンデンサＣ８に並列に接続さ
れて、高調波共振周波数を大きく変化させることがで
き、信号受信回路１２で設定している共振周波数からず
れることで、信号受信回路１２の出力が変化するもので
ある。同様に他のコイルを制御するスイッチング素子に
直列あるいは並列にコンデンサを設けて制御しても信号
発生装置２４の出力を制御できる。
【００７８】このように本実施形態の非接触給電システ
ムは、電力の周波数の高調波周波数と同じ周波数の信号
を用いて給電状況を識別して電力供給制御を行うこと
で、回路構成やトランス構造がシンプルになって、全体
のシステムのサイズの小型化とコストダウンとを図るこ
とができる。
ムは、電力の周波数の高調波周波数と同じ周波数の信号
を用いて給電状況を識別して電力供給制御を行うこと
で、回路構成やトランス構造がシンプルになって、全体
のシステムのサイズの小型化とコストダウンとを図るこ
とができる。
【００７９】なお、図１，図７〜９に示す非接触給電シ
ステムでは、信号受信回路１２に第３，４のコイルＬ
３，Ｌ４と共振コンデンサＣ４との差動共振回路を用い
ているが、本願発明の特徴は、信号発生装置２４によっ
て特定の高調波周波数の磁束を発生させて、信号受信回
路１２がこの磁束を検知するものであるから、信号受信
回路１２は入力信号用コイルＬｓで検出した信号から特
定の高調波周波数の信号を分離するフィルタ機能があれ
ばよい。
ステムでは、信号受信回路１２に第３，４のコイルＬ
３，Ｌ４と共振コンデンサＣ４との差動共振回路を用い
ているが、本願発明の特徴は、信号発生装置２４によっ
て特定の高調波周波数の磁束を発生させて、信号受信回
路１２がこの磁束を検知するものであるから、信号受信
回路１２は入力信号用コイルＬｓで検出した信号から特
定の高調波周波数の信号を分離するフィルタ機能があれ
ばよい。
【００８０】（実施形態２）実施形態１では負荷が２次
電池２２のような定電圧負荷であるが、負荷には定電圧
負荷や抵抗負荷等いろいろある。また、交流を直流に変
換して負荷に供給するために整流回路や平滑回路は必要
であり、実施形態１では２次側の回路は半波整流回路で
構成されている。この整流、平滑方式や負荷の種類は非
接触給電システムの応用目的で決まり、電動歯ブラシや
電気シェーバ等の携帯用電子機器では負荷として２次電
池を用い、整流回路としては低コストである半波整流回
路をよく用いる。このような２次側回路や負荷を持つ場
合には、非接触受電装置２内に信号発生装置２４のよう
な高調波周波数の磁束を発生させる回路を設けなくて
も、例えば第２のコイルＬ２の電流の波形に高調波成分
が多く含まれておれば、その情報を入力信号コイルＬｓ
で検出させればよい。図１０は実施形態１における第２
のコイルＬ２の両端電圧Ｖｌ２波形であり、半波整流用
のダイオードＤ４が導通している期間の電圧Ｖ１０は２
次電池２２とダイオードＤ４の電圧降下との和に略等し
い。
電池２２のような定電圧負荷であるが、負荷には定電圧
負荷や抵抗負荷等いろいろある。また、交流を直流に変
換して負荷に供給するために整流回路や平滑回路は必要
であり、実施形態１では２次側の回路は半波整流回路で
構成されている。この整流、平滑方式や負荷の種類は非
接触給電システムの応用目的で決まり、電動歯ブラシや
電気シェーバ等の携帯用電子機器では負荷として２次電
池を用い、整流回路としては低コストである半波整流回
路をよく用いる。このような２次側回路や負荷を持つ場
合には、非接触受電装置２内に信号発生装置２４のよう
な高調波周波数の磁束を発生させる回路を設けなくて
も、例えば第２のコイルＬ２の電流の波形に高調波成分
が多く含まれておれば、その情報を入力信号コイルＬｓ
で検出させればよい。図１０は実施形態１における第２
のコイルＬ２の両端電圧Ｖｌ２波形であり、半波整流用
のダイオードＤ４が導通している期間の電圧Ｖ１０は２
次電池２２とダイオードＤ４の電圧降下との和に略等し
い。
【００８１】また、第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ
２とは疎結合となっているので、図１１の２次側回路の
等価回路に示すように、２次側換算の漏れインダクタン
スＬａが無視できず、第２のコイルＬ２に誘導された電
圧源ＡＣ１は直列に挿入されたインダクタンスＬａを介
して、ダイオードＤ４、２次電池２２の直列回路に接続
される。このような回路では誘導された電圧源ＡＣ１が
正弦波であっても、第２のコイルＬ２の両端電圧は図１
０のように正弦波とはかけ離れた波形となり、さらに周
期Ｔ０は正弦波状に変化している期間Ｔ１の約３倍にな
っている。このことは、電圧Ｖｌ２が基本波の３倍の高
調波成分（第３次高調波）を多く含んでいることを示し
ている。
２とは疎結合となっているので、図１１の２次側回路の
等価回路に示すように、２次側換算の漏れインダクタン
スＬａが無視できず、第２のコイルＬ２に誘導された電
圧源ＡＣ１は直列に挿入されたインダクタンスＬａを介
して、ダイオードＤ４、２次電池２２の直列回路に接続
される。このような回路では誘導された電圧源ＡＣ１が
正弦波であっても、第２のコイルＬ２の両端電圧は図１
０のように正弦波とはかけ離れた波形となり、さらに周
期Ｔ０は正弦波状に変化している期間Ｔ１の約３倍にな
っている。このことは、電圧Ｖｌ２が基本波の３倍の高
調波成分（第３次高調波）を多く含んでいることを示し
ている。
【００８２】第２のコイルＬ２の電圧波形が図１０のよ
うであれば、第２のコイルＬ２のコイル電流により発生
する磁束成分は分離着脱自在なトランス部全体に強い影
響を与えるため、信号受信回路１２が第３次高調波の周
波数を選択して増幅すれば、非接触給電装置１に非接触
受電装置２が概略、対向配置されるだけで高周波インバ
ータ回路１１の動作を間欠発振から連続発振に切替える
ことができる。このとき、実施形態１同様に、高周波イ
ンバータ回路１１の発振周波数の３倍の周波数（第３次
高調波成分）に共振するように第３のコイルＬ３と共振
コンデンサＣ８とを設定した信号発生装置２４を組み合
わせれば、より効果的となる。なお、図１０に示す第２
のコイルＬ２の電圧波形Ｖｌ２は、整流条件や負荷条件
等により変化するので、第３次高調波に限らずその時の
電圧波形に最も多く含まれる高調波を利用すればよい。
うであれば、第２のコイルＬ２のコイル電流により発生
する磁束成分は分離着脱自在なトランス部全体に強い影
響を与えるため、信号受信回路１２が第３次高調波の周
波数を選択して増幅すれば、非接触給電装置１に非接触
受電装置２が概略、対向配置されるだけで高周波インバ
ータ回路１１の動作を間欠発振から連続発振に切替える
ことができる。このとき、実施形態１同様に、高周波イ
ンバータ回路１１の発振周波数の３倍の周波数（第３次
高調波成分）に共振するように第３のコイルＬ３と共振
コンデンサＣ８とを設定した信号発生装置２４を組み合
わせれば、より効果的となる。なお、図１０に示す第２
のコイルＬ２の電圧波形Ｖｌ２は、整流条件や負荷条件
等により変化するので、第３次高調波に限らずその時の
電圧波形に最も多く含まれる高調波を利用すればよい。
【００８３】次に、図１２に第２のコイルＬ２の電圧・
電流波形から高調波成分を有効に取り出す分離着脱自在
なトランス構造の側面断面図を示し、この分離着脱式ト
ランスは、磁気抵抗を小さくするために断面コの字型の
磁性体からなる第１，第２のコア１４，２５を備えてお
り、第１のコイルＬ１は第１のコア１４の両端に設けた
突部１４ａ，１４ｂ間に巻回され、第３、第４のコイル
Ｌ３，Ｌ４は第１のコイルＬ１を軸方向に挟んで（第１
のコイルＬ１の軸方向に対称に）、突部１４ａ，１４ｂ
間に巻回され、帰還コイルＬ６は第１のコイルＬ１と第
５のコイルＬ５とに軸方向に挟まれて突部１４ａ，１４
ｂ間に巻回されている。第２のコイルＬ２は第２のコア
２５の両端に設けた突部２５ａ，２５ｂ間に突部２５ａ
側に偏倚して巻回されている。
電流波形から高調波成分を有効に取り出す分離着脱自在
なトランス構造の側面断面図を示し、この分離着脱式ト
ランスは、磁気抵抗を小さくするために断面コの字型の
磁性体からなる第１，第２のコア１４，２５を備えてお
り、第１のコイルＬ１は第１のコア１４の両端に設けた
突部１４ａ，１４ｂ間に巻回され、第３、第４のコイル
Ｌ３，Ｌ４は第１のコイルＬ１を軸方向に挟んで（第１
のコイルＬ１の軸方向に対称に）、突部１４ａ，１４ｂ
間に巻回され、帰還コイルＬ６は第１のコイルＬ１と第
５のコイルＬ５とに軸方向に挟まれて突部１４ａ，１４
ｂ間に巻回されている。第２のコイルＬ２は第２のコア
２５の両端に設けた突部２５ａ，２５ｂ間に突部２５ａ
側に偏倚して巻回されている。
【００８４】ここでのポイントは、差動接続した第４，
第５のコイルＬ４，Ｌ５を第１のコイルＬ１と磁気的に
疎結合とし、第２のコイルＬ２と第４のコイルＬ４との
磁気結合度が、第２のコイルＬ２と第５のコイルＬ５と
の磁気結合度よりも大きくなるように構成したことであ
る。
第５のコイルＬ４，Ｌ５を第１のコイルＬ１と磁気的に
疎結合とし、第２のコイルＬ２と第４のコイルＬ４との
磁気結合度が、第２のコイルＬ２と第５のコイルＬ５と
の磁気結合度よりも大きくなるように構成したことであ
る。
【００８５】（実施形態３）図１３に示す本実施形態の
非接触給電システムは、実施形態１の図２に示す非接触
給電システムと略同様であるが、信号発生装置２４の構
成が異なり、第３のコイルＬ３に直列にチョークコイル
Ｌ７を接続し、第３のコイルＬ３とチョークコイルＬ７
との直列回路に共振コンデンサＣ８を並列接続した構成
となっている。
非接触給電システムは、実施形態１の図２に示す非接触
給電システムと略同様であるが、信号発生装置２４の構
成が異なり、第３のコイルＬ３に直列にチョークコイル
Ｌ７を接続し、第３のコイルＬ３とチョークコイルＬ７
との直列回路に共振コンデンサＣ８を並列接続した構成
となっている。
【００８６】このような本実施形態では、第３のコイル
Ｌ３に直列にチョークコイルＬ７を接続したことでイン
ダクタンス値を大きくしたもので、スペースの関係等で
第３のコイルＬ３の巻数を大きくできないときは、イン
ダクタンス値が小さいために共振電流が大きくなりすぎ
て損失熱が無視できなくなる場合がある。このようなと
きには、第３のコイルＬ３に、大きなインダクタンス値
を有するチョークコイルＬ７を直列接続して共振回路を
構成すれば、共振電流を低減することができる。
Ｌ３に直列にチョークコイルＬ７を接続したことでイン
ダクタンス値を大きくしたもので、スペースの関係等で
第３のコイルＬ３の巻数を大きくできないときは、イン
ダクタンス値が小さいために共振電流が大きくなりすぎ
て損失熱が無視できなくなる場合がある。このようなと
きには、第３のコイルＬ３に、大きなインダクタンス値
を有するチョークコイルＬ７を直列接続して共振回路を
構成すれば、共振電流を低減することができる。
【００８７】なお、実施形態１，２，３は、「電力供給
側が単独の場合での、省エネ制御や金属異物過熱対策の
ための発振停止または抑制制御」と「正しい負荷が装着
された場合での連続給電制御」と「負荷側からの要求に
基づく電力伝達制御」の３つの制御を対象にしている
が、「電力供給側が単独の場合での、省エネ制御や金属
異物過熱対策のための発振停止または抑制制御」と「正
しい負荷が装着された場合での連続給電制御」の２つの
制御のみを対象にした場合にも適用できる。
側が単独の場合での、省エネ制御や金属異物過熱対策の
ための発振停止または抑制制御」と「正しい負荷が装着
された場合での連続給電制御」と「負荷側からの要求に
基づく電力伝達制御」の３つの制御を対象にしている
が、「電力供給側が単独の場合での、省エネ制御や金属
異物過熱対策のための発振停止または抑制制御」と「正
しい負荷が装着された場合での連続給電制御」の２つの
制御のみを対象にした場合にも適用できる。
【００８８】
【発明の効果】請求項１の発明は、高周波電力を出力す
る高周波インバータ回路と、前記高周波インバータ回路
を制御するインバータ制御回路と、前記高周波インバー
タ回路から高周波電力を供給され、磁気結合による給電
を行う第１のコイルと、入力信号コイルを有する信号受
信回路とを備えて、前記入力信号コイルが検出した信号
に基づいて前記インバータ制御回路が前記高周波インバ
ータ回路を制御する非接触給電装置と、第１のコイルに
対向配置されて磁気結合による受電を行う第２のコイル
と、第２のコイルの出力を所定の電気エネルギーに変換
するための電力変換回路と、前記高周波インバータ回路
の発振周波数の高調波成分の周波数を有する信号を発生
する信号発生装置と、前記信号発生装置が発生する信号
を制御する２次側制御回路と、前記電力変換回路から電
気エネルギーを供給される負荷とを有する非接触受電装
置とで構成され、第１のコイルと第２のコイルとは互い
に分離着脱自在なトランス構造を有し、前記入力信号コ
イルは、前記非接触受電装置の有無を検出した信号、及
び前記信号発生装置が発生する信号を検出した信号を出
力するので、電力の周波数の高調波周波数と同じ周波数
の信号を用いて給電状況を識別して電力供給制御を行う
ことで、回路構成やトランス構造がシンプルになって、
全体のシステムのサイズの小型化とコストダウンとを図
ることができる。したがって受電側の状況を識別して電
力供給制御を行うことができ、且つシンプルな構造を有
する非接触電力伝達装置を提供することができるという
効果がある。
る高周波インバータ回路と、前記高周波インバータ回路
を制御するインバータ制御回路と、前記高周波インバー
タ回路から高周波電力を供給され、磁気結合による給電
を行う第１のコイルと、入力信号コイルを有する信号受
信回路とを備えて、前記入力信号コイルが検出した信号
に基づいて前記インバータ制御回路が前記高周波インバ
ータ回路を制御する非接触給電装置と、第１のコイルに
対向配置されて磁気結合による受電を行う第２のコイル
と、第２のコイルの出力を所定の電気エネルギーに変換
するための電力変換回路と、前記高周波インバータ回路
の発振周波数の高調波成分の周波数を有する信号を発生
する信号発生装置と、前記信号発生装置が発生する信号
を制御する２次側制御回路と、前記電力変換回路から電
気エネルギーを供給される負荷とを有する非接触受電装
置とで構成され、第１のコイルと第２のコイルとは互い
に分離着脱自在なトランス構造を有し、前記入力信号コ
イルは、前記非接触受電装置の有無を検出した信号、及
び前記信号発生装置が発生する信号を検出した信号を出
力するので、電力の周波数の高調波周波数と同じ周波数
の信号を用いて給電状況を識別して電力供給制御を行う
ことで、回路構成やトランス構造がシンプルになって、
全体のシステムのサイズの小型化とコストダウンとを図
ることができる。したがって受電側の状況を識別して電
力供給制御を行うことができ、且つシンプルな構造を有
する非接触電力伝達装置を提供することができるという
効果がある。
【００８９】請求項２の発明は、請求項１において、前
記信号発生装置は、第３のコイルとコンデンサとからな
り、前記高調波成分の周波数の共振周波数を有する共振
回路であって、前記非接触給電装置に前記非接触受電装
置が概略、対向配置された場合に、前記非接触給電装置
及び非接触受電装置内の磁場、磁束、あるいは前記非接
触受電装置内の電圧または電流情報から取り出した前記
高調波成分の周波数の信号を発生させ、前記入力信号コ
イルは前記高調波成分の周波数の信号を検出し、前記イ
ンバータ制御回路は前記入力信号コイルが検出した信号
に基づいて前記高周波インバータ回路を制御して、前記
非接触給電装置から前記非接触受電装置への給電制御を
行うので、信号発生装置に共振回路を用いて高調波成分
の周波数の信号を発生することができるという効果があ
る。
記信号発生装置は、第３のコイルとコンデンサとからな
り、前記高調波成分の周波数の共振周波数を有する共振
回路であって、前記非接触給電装置に前記非接触受電装
置が概略、対向配置された場合に、前記非接触給電装置
及び非接触受電装置内の磁場、磁束、あるいは前記非接
触受電装置内の電圧または電流情報から取り出した前記
高調波成分の周波数の信号を発生させ、前記入力信号コ
イルは前記高調波成分の周波数の信号を検出し、前記イ
ンバータ制御回路は前記入力信号コイルが検出した信号
に基づいて前記高周波インバータ回路を制御して、前記
非接触給電装置から前記非接触受電装置への給電制御を
行うので、信号発生装置に共振回路を用いて高調波成分
の周波数の信号を発生することができるという効果があ
る。
【００９０】請求項３の発明は、請求項１または２にお
いて、前記高調波成分の周波数は、前記高周波インバー
タ回路の発振周波数の奇数倍の高調波成分の周波数であ
るので、交流に近く、直流成分が小さい波形を発生する
装置は、容易に高調波成分の周波数の信号を発生するこ
とができるという効果がある。
いて、前記高調波成分の周波数は、前記高周波インバー
タ回路の発振周波数の奇数倍の高調波成分の周波数であ
るので、交流に近く、直流成分が小さい波形を発生する
装置は、容易に高調波成分の周波数の信号を発生するこ
とができるという効果がある。
【００９１】請求項４の発明は、請求項３において、前
記奇数倍の高調波成分は第３次高調波成分であるので、
第２のコイルの出力を半波整流する回路と定電圧負荷と
を備えた構成では、容易に高調波成分の周波数の信号を
発生することができるという効果がある。
記奇数倍の高調波成分は第３次高調波成分であるので、
第２のコイルの出力を半波整流する回路と定電圧負荷と
を備えた構成では、容易に高調波成分の周波数の信号を
発生することができるという効果がある。
【００９２】請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれ
かにおいて、前記電力変換回路は、第２のコイルの出力
を半波整流する回路を備えるので、低コスト化を図るこ
とができるという効果がある。
かにおいて、前記電力変換回路は、第２のコイルの出力
を半波整流する回路を備えるので、低コスト化を図るこ
とができるという効果がある。
【００９３】請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれ
かにおいて、前記信号受信回路は、前記入力信号コイル
に接続した共振コンデンサを備え、前記高調波成分の周
波数に共振するので、確実な信号検出を行うことができ
るという効果がある。
かにおいて、前記信号受信回路は、前記入力信号コイル
に接続した共振コンデンサを備え、前記高調波成分の周
波数に共振するので、確実な信号検出を行うことができ
るという効果がある。
【００９４】請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれ
かにおいて、前記入力信号コイルは、差動接続した第４
のコイルと第５のコイルとからなるので、第４のコイル
と第５のコイルとで検出した信号を差動出力して大きく
することができるという効果が有る。
かにおいて、前記入力信号コイルは、差動接続した第４
のコイルと第５のコイルとからなるので、第４のコイル
と第５のコイルとで検出した信号を差動出力して大きく
することができるという効果が有る。
【００９５】請求項８の発明は、請求項１乃至７いずれ
かにおいて、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置
が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を
要求する場合に、前記信号発生装置の出力が大きくなる
ので、受電側の状況を識別することができるという効果
がある。
かにおいて、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置
が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を
要求する場合に、前記信号発生装置の出力が大きくなる
ので、受電側の状況を識別することができるという効果
がある。
【００９６】請求項９の発明は、請求項１乃至８いずれ
かにおいて、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置
が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を
拒否する場合に、前記２次側制御回路は前記信号発生装
置の出力を低減させるので、請求項８と同様の効果を奏
する。
かにおいて、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置
が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を
拒否する場合に、前記２次側制御回路は前記信号発生装
置の出力を低減させるので、請求項８と同様の効果を奏
する。
【００９７】請求項１０の発明は、請求項１乃至９いず
れかにおいて、前記非接触給電装置が単独で存在する場
合に、前記高周波インバータ回路は間欠発振を行うの
で、省エネルギー化、及び金属異物の過熱対策を図るこ
とができるという効果がある。
れかにおいて、前記非接触給電装置が単独で存在する場
合に、前記高周波インバータ回路は間欠発振を行うの
で、省エネルギー化、及び金属異物の過熱対策を図るこ
とができるという効果がある。
【００９８】請求項１１の発明は、請求項２乃至１０い
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、発振用
スイッチング素子と、発振用スイッチング素子の制御端
をグランドレベルに接続する自励制御用スイッチング素
子とを備えて自励発振を行い、前記インバータ制御回路
は、前記自励制御用スイッチング素子の発振を間欠に停
止させることで前記発振用スイッチング素子の発振動作
を間欠停止させる強制停止回路と、前記入力信号コイル
の出力でオンすることにより前記強制停止回路の間欠停
止動作を停止させる発振切替用スイッチング素子とを備
え、前記非接触給電装置が単独である場合、前記入力信
号コイルの出力電圧は前記発振切替用スイッチング素子
がオフとなる電圧に維持され、前記強制停止回路が動作
して前記発振用スイッチング素子の発振動作を間欠発振
に制御し、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が
概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を要
求する場合、前記信号発生装置は、前記発振用スイッチ
ング素子の発振動作が間欠発振である期間に発生した前
記非接触給電装置及び非接触受電装置内の磁場、磁束、
あるいは前記非接触受電装置内の電圧または電流情報か
ら取り出した前記高調波成分の周波数の信号で第３のコ
イルを励磁し、第３のコイルと概略、対向配置されて、
第３のコイルで発生した磁束を検出する前記入力信号コ
イルの出力電圧は前記発振切替用スイッチング素子がオ
ンとなる電圧になり、前記強制停止回路が動作を停止し
て前記発振用スイッチング素子の発振動作を連続発振に
制御し、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合、前記信号発生装置は、前記高調波成分の周波
数の信号を低減させて第３のコイルの励磁を抑制し、前
記入力信号コイルの出力電圧は前記発振切替用スイッチ
ング素子がオフとなる電圧になり、前記強制停止回路が
動作して前記発振用スイッチング素子の発振動作を間欠
発振に制御するので、非接触給電装置に自励制御インバ
ータを用いて、識別した受電側の状況に応じて連続発振
と間欠発振とを切替えることができるという効果があ
る。
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、発振用
スイッチング素子と、発振用スイッチング素子の制御端
をグランドレベルに接続する自励制御用スイッチング素
子とを備えて自励発振を行い、前記インバータ制御回路
は、前記自励制御用スイッチング素子の発振を間欠に停
止させることで前記発振用スイッチング素子の発振動作
を間欠停止させる強制停止回路と、前記入力信号コイル
の出力でオンすることにより前記強制停止回路の間欠停
止動作を停止させる発振切替用スイッチング素子とを備
え、前記非接触給電装置が単独である場合、前記入力信
号コイルの出力電圧は前記発振切替用スイッチング素子
がオフとなる電圧に維持され、前記強制停止回路が動作
して前記発振用スイッチング素子の発振動作を間欠発振
に制御し、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が
概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を要
求する場合、前記信号発生装置は、前記発振用スイッチ
ング素子の発振動作が間欠発振である期間に発生した前
記非接触給電装置及び非接触受電装置内の磁場、磁束、
あるいは前記非接触受電装置内の電圧または電流情報か
ら取り出した前記高調波成分の周波数の信号で第３のコ
イルを励磁し、第３のコイルと概略、対向配置されて、
第３のコイルで発生した磁束を検出する前記入力信号コ
イルの出力電圧は前記発振切替用スイッチング素子がオ
ンとなる電圧になり、前記強制停止回路が動作を停止し
て前記発振用スイッチング素子の発振動作を連続発振に
制御し、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合、前記信号発生装置は、前記高調波成分の周波
数の信号を低減させて第３のコイルの励磁を抑制し、前
記入力信号コイルの出力電圧は前記発振切替用スイッチ
ング素子がオフとなる電圧になり、前記強制停止回路が
動作して前記発振用スイッチング素子の発振動作を間欠
発振に制御するので、非接触給電装置に自励制御インバ
ータを用いて、識別した受電側の状況に応じて連続発振
と間欠発振とを切替えることができるという効果があ
る。
【００９９】請求項１２の発明は、請求項２乃至１１い
ずれかにおいて、前記非接触受電装置は、第３のコイル
とコンデンサとからなる共振回路の少なくとも一部を短
絡または開放する補助スイッチング素子を備え、前記非
接触給電装置に前記非接触受電装置が概略、対向配置さ
れて、前記非接触受電装置が給電を拒否する場合に、前
記２次側制御回路は、前記補助スイッチング素子を動作
させて、前記信号発生装置の共振回路が発生する信号の
周波数、振幅、波形のうち少なくとも１つを給電を必要
とする場合の周波数、振幅、波形に対して変化させて、
前記入力信号コイルは前記信号発生装置が発生した信号
を検出し、前記インバータ制御回路は前記入力信号コイ
ルが検出した信号に基づいて前記高周波インバータ回路
を制御して、前記非接触給電装置から前記非接触受電装
置への給電を低減させるので、補助スイッチング素子を
オン・オフすることで信号発生装置が発生する信号を変
化させて、受電側の状況を識別して電力供給制御を行う
ことができるという効果がある。
ずれかにおいて、前記非接触受電装置は、第３のコイル
とコンデンサとからなる共振回路の少なくとも一部を短
絡または開放する補助スイッチング素子を備え、前記非
接触給電装置に前記非接触受電装置が概略、対向配置さ
れて、前記非接触受電装置が給電を拒否する場合に、前
記２次側制御回路は、前記補助スイッチング素子を動作
させて、前記信号発生装置の共振回路が発生する信号の
周波数、振幅、波形のうち少なくとも１つを給電を必要
とする場合の周波数、振幅、波形に対して変化させて、
前記入力信号コイルは前記信号発生装置が発生した信号
を検出し、前記インバータ制御回路は前記入力信号コイ
ルが検出した信号に基づいて前記高周波インバータ回路
を制御して、前記非接触給電装置から前記非接触受電装
置への給電を低減させるので、補助スイッチング素子を
オン・オフすることで信号発生装置が発生する信号を変
化させて、受電側の状況を識別して電力供給制御を行う
ことができるという効果がある。
【０１００】請求項１３の発明は、請求項２乃至１１い
ずれかにおいて、前記非接触受電装置は、前記信号発生
装置以外の内部回路の少なくとも一部を短絡または開放
する補助スイッチング素子を備え、前記非接触給電装置
に前記非接触受電装置が概略、対向配置されて、前記非
接触受電装置が給電を拒否する場合に、前記２次側制御
回路は、前記補助スイッチング素子を動作させて、前記
信号発生装置の共振回路が発生する信号の周波数、振
幅、波形のうち少なくとも１つを、給電を必要とする場
合の周波数、振幅、波形に対して変化させて、前記入力
信号コイルは前記信号発生装置が発生した信号を検出
し、前記インバータ制御回路は前記入力信号コイルが検
出した信号に基づいて前記高周波インバータ回路を制御
して、前記非接触給電装置から前記非接触受電装置への
給電を低減させるので、請求項１２と同様の効果を奏す
る。
ずれかにおいて、前記非接触受電装置は、前記信号発生
装置以外の内部回路の少なくとも一部を短絡または開放
する補助スイッチング素子を備え、前記非接触給電装置
に前記非接触受電装置が概略、対向配置されて、前記非
接触受電装置が給電を拒否する場合に、前記２次側制御
回路は、前記補助スイッチング素子を動作させて、前記
信号発生装置の共振回路が発生する信号の周波数、振
幅、波形のうち少なくとも１つを、給電を必要とする場
合の周波数、振幅、波形に対して変化させて、前記入力
信号コイルは前記信号発生装置が発生した信号を検出
し、前記インバータ制御回路は前記入力信号コイルが検
出した信号に基づいて前記高周波インバータ回路を制御
して、前記非接触給電装置から前記非接触受電装置への
給電を低減させるので、請求項１２と同様の効果を奏す
る。
【０１０１】請求項１４の発明は、請求項１３におい
て、前記非接触受電装置は、第１のコイルが発生する磁
束の少なくとも一部が鎖交する補助コイルと、前記補助
コイルを短絡または開放する補助スイッチング素子とを
備え、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合に、前記２次側制御回路は、前記補助スイッチ
ング素子を動作させて、前記信号発生装置の共振回路が
発生する信号の周波数、振幅のうち少なくとも１つを給
電を必要とする場合の周波数、振幅に対して小さくする
ので、請求項１２と同様の効果を奏する。
て、前記非接触受電装置は、第１のコイルが発生する磁
束の少なくとも一部が鎖交する補助コイルと、前記補助
コイルを短絡または開放する補助スイッチング素子とを
備え、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合に、前記２次側制御回路は、前記補助スイッチ
ング素子を動作させて、前記信号発生装置の共振回路が
発生する信号の周波数、振幅のうち少なくとも１つを給
電を必要とする場合の周波数、振幅に対して小さくする
ので、請求項１２と同様の効果を奏する。
【０１０２】請求項１５の発明は、請求項１２におい
て、前記信号発生装置は、第３のコイルとコンデンサと
を並列接続した共振回路からなり、前記並列回路の両端
間にダイオードと補助スイッチング素子との直列回路を
備え、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合は、前記２次側制御回路が前記補助スイッチン
グ素子をオンさせて、第３のコイルの励磁を抑制するの
で、請求項１２と同様の効果を奏する。
て、前記信号発生装置は、第３のコイルとコンデンサと
を並列接続した共振回路からなり、前記並列回路の両端
間にダイオードと補助スイッチング素子との直列回路を
備え、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合は、前記２次側制御回路が前記補助スイッチン
グ素子をオンさせて、第３のコイルの励磁を抑制するの
で、請求項１２と同様の効果を奏する。
【０１０３】請求項１６の発明は、請求項１３におい
て、前記非接触受電装置は、第２のコイルを短絡または
開放する補助スイッチング素子を備え、前記非接触給電
装置に前記非接触受電装置が概略、対向配置されて、前
記非接触受電装置が給電を拒否する場合は、前記２次側
制御回路は、前記補助スイッチング素子を動作させて、
前記信号発生装置の共振回路が発生する信号の周波数、
振幅のうち少なくとも１つを、給電を必要とする場合の
周波数、振幅に対して小さくするので、請求項１２と同
様の効果を奏する。
て、前記非接触受電装置は、第２のコイルを短絡または
開放する補助スイッチング素子を備え、前記非接触給電
装置に前記非接触受電装置が概略、対向配置されて、前
記非接触受電装置が給電を拒否する場合は、前記２次側
制御回路は、前記補助スイッチング素子を動作させて、
前記信号発生装置の共振回路が発生する信号の周波数、
振幅のうち少なくとも１つを、給電を必要とする場合の
周波数、振幅に対して小さくするので、請求項１２と同
様の効果を奏する。
【０１０４】請求項１７の発明は、請求項１２乃至１６
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子は一方向
に導通する素子であるので、補助スイッチング素子を容
易に選定することができるという効果がある。
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子は一方向
に導通する素子であるので、補助スイッチング素子を容
易に選定することができるという効果がある。
【０１０５】請求項１８の発明は、請求項１２乃至１７
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子に直列接
続したコンデンサを備えるので、補助スイッチング素子
をオン・オフすることで、信号発生装置が発生する信号
の周波数を大きく変化させて、受電側の状況判別を、よ
り確実に行うことができるという効果がある。
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子に直列接
続したコンデンサを備えるので、補助スイッチング素子
をオン・オフすることで、信号発生装置が発生する信号
の周波数を大きく変化させて、受電側の状況判別を、よ
り確実に行うことができるという効果がある。
【０１０６】請求項１９の発明は、請求項１２乃至１７
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子に並列接
続したコンデンサを備えるので、請求項１８と同様の効
果を奏する。
いずれかにおいて、前記補助スイッチング素子に並列接
続したコンデンサを備えるので、請求項１８と同様の効
果を奏する。
【０１０７】請求項２０の発明は、請求項１乃至１９い
ずれかにおいて、第２のコイルと第３のコイルとの磁気
結合は疎結合であるので、第２のコイルのコイル電流に
よる影響を受けずに、第３のコイルは磁束を発生するこ
とができるという効果がある。
ずれかにおいて、第２のコイルと第３のコイルとの磁気
結合は疎結合であるので、第２のコイルのコイル電流に
よる影響を受けずに、第３のコイルは磁束を発生するこ
とができるという効果がある。
【０１０８】請求項２１の発明は、請求項１乃至２０い
ずれかにおいて、前記入力信号コイルの出力部に、前記
高調波成分の周波数と同じ周波数帯域を検出するフィル
タを備えたので、確実な信号検出を行うことができると
いう効果がある。。
ずれかにおいて、前記入力信号コイルの出力部に、前記
高調波成分の周波数と同じ周波数帯域を検出するフィル
タを備えたので、確実な信号検出を行うことができると
いう効果がある。。
【０１０９】請求項２２の発明は、請求項１乃至２１い
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、第１の
コイルの両端間に正弦波状の交番電圧を印加するので、
高周波インバータ回路として電圧共振型のインバータ回
路を用いることができるという効果がある。
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、第１の
コイルの両端間に正弦波状の交番電圧を印加するので、
高周波インバータ回路として電圧共振型のインバータ回
路を用いることができるという効果がある。
【０１１０】請求項２３の発明は、請求項１乃至２２い
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、発振用
スイッチング素子と、前記発振用スイッチング素子また
は第１のコイルに並列接続した共振コンデンサとを備え
た一石の電圧共振インバータであるので、第１のコイル
の両端間に正弦波状の交番電圧を印加することができる
という効果がある。
ずれかにおいて、前記高周波インバータ回路は、発振用
スイッチング素子と、前記発振用スイッチング素子また
は第１のコイルに並列接続した共振コンデンサとを備え
た一石の電圧共振インバータであるので、第１のコイル
の両端間に正弦波状の交番電圧を印加することができる
という効果がある。
【０１１１】請求項２４の発明は、請求項７乃至２３い
ずれかにおいて、前記入力信号コイルを構成する差動接
続した第４、第５のコイルと第１のコイルとの磁気結合
は疎結合であり、第４のコイルと第５のコイルとのうち
いずれか一方と第３のコイルとの磁気結合度は、第４の
コイルと第５のコイルとのうちいずれか他方と第３のコ
イルとの磁気結合度より大きいので、第４のコイルと第
５のコイルとの差動出力を得ることができるという効果
がある。
ずれかにおいて、前記入力信号コイルを構成する差動接
続した第４、第５のコイルと第１のコイルとの磁気結合
は疎結合であり、第４のコイルと第５のコイルとのうち
いずれか一方と第３のコイルとの磁気結合度は、第４の
コイルと第５のコイルとのうちいずれか他方と第３のコ
イルとの磁気結合度より大きいので、第４のコイルと第
５のコイルとの差動出力を得ることができるという効果
がある。
【０１１２】請求項２５の発明は、請求項２４におい
て、第４，第５のコイルは第１のコイルに対し対称な位
置に配置され、第３のコイルは、第４のコイルと第５の
コイルとのうちいずれか一方に対向して配置されるの
で、第４のコイルと第５のコイルとの差動出力に対する
第１のコイルで発生する磁束の影響を小さくすることが
でき、且つ、第３のコイルと第４のコイルとの磁気結合
度と、第３のコイルと第５のコイルとの磁気結合度とを
異ならせることができるという効果がある。
て、第４，第５のコイルは第１のコイルに対し対称な位
置に配置され、第３のコイルは、第４のコイルと第５の
コイルとのうちいずれか一方に対向して配置されるの
で、第４のコイルと第５のコイルとの差動出力に対する
第１のコイルで発生する磁束の影響を小さくすることが
でき、且つ、第３のコイルと第４のコイルとの磁気結合
度と、第３のコイルと第５のコイルとの磁気結合度とを
異ならせることができるという効果がある。
【０１１３】請求項２６の発明は、請求項１において、
非接触給電装置から非接触受電装置への給電が行われて
いるとき、第２のコイルの両端電圧、コイル電流は歪ん
だ波形となり、前記信号発生装置は、第２のコイルの両
端電圧、コイル電流に含まれる高調波成分を発生源とし
た信号を発生するので、信号発生装置を容易に構成する
ことができるという効果がある。
非接触給電装置から非接触受電装置への給電が行われて
いるとき、第２のコイルの両端電圧、コイル電流は歪ん
だ波形となり、前記信号発生装置は、第２のコイルの両
端電圧、コイル電流に含まれる高調波成分を発生源とし
た信号を発生するので、信号発生装置を容易に構成する
ことができるという効果がある。
【０１１４】請求項２７の発明は、請求項２６におい
て、前記入力信号コイルを構成する差動接続した第４、
第５のコイルと第１のコイルとの磁気結合は疎結合であ
り、第４のコイルと第５のコイルとのうちいずれか一方
と第２のコイルとの磁気結合度は、第４のコイルと第５
のコイルとのうちいずれか他方と第２のコイルとの磁気
結合度より大きいので、第２のコイルが発生する磁束に
よる差動出力を得ることができるという効果がある。
て、前記入力信号コイルを構成する差動接続した第４、
第５のコイルと第１のコイルとの磁気結合は疎結合であ
り、第４のコイルと第５のコイルとのうちいずれか一方
と第２のコイルとの磁気結合度は、第４のコイルと第５
のコイルとのうちいずれか他方と第２のコイルとの磁気
結合度より大きいので、第２のコイルが発生する磁束に
よる差動出力を得ることができるという効果がある。
【０１１５】請求項２８の発明は、請求項１乃至２７い
ずれかにおいて、前記信号発生装置は、前記高調波成分
の周波数の共振周波数を有する第３のコイルとコンデン
サとの共振回路による信号発生手段と、第２のコイルの
両端電圧、コイル電流に含まれる高調波成分を発生源と
した信号を発生する信号発生手段とを備えるので、受電
側の状況をより判別しやすい信号を、信号発生装置で発
生することができるという効果がある。
ずれかにおいて、前記信号発生装置は、前記高調波成分
の周波数の共振周波数を有する第３のコイルとコンデン
サとの共振回路による信号発生手段と、第２のコイルの
両端電圧、コイル電流に含まれる高調波成分を発生源と
した信号を発生する信号発生手段とを備えるので、受電
側の状況をより判別しやすい信号を、信号発生装置で発
生することができるという効果がある。
【０１１６】請求項２９の発明は、請求項１乃至２５，
２８いずれかにおいて、前記信号発生装置は、第３のコ
イルに直列接続したインダクタを備えるので、第３のコ
イルのインダクタンスが小さい場合でも、電流による損
失を低減することができるという効果がある。
２８いずれかにおいて、前記信号発生装置は、第３のコ
イルに直列接続したインダクタを備えるので、第３のコ
イルのインダクタンスが小さい場合でも、電流による損
失を低減することができるという効果がある。
【図１】本発明の実施形態１のブロック構成を示す図で
ある。
ある。
【図２】同上の第１の回路構成を示す図である。
【図３】同上の起動から連続発振に至る各部の波形を示
す図である。
す図である。
【図４】同上の起動から間欠発振に至る各部の波形を示
す図である。
す図である。
【図５】同上の分離着脱式トランスの構造例を示す側面
断面図である。
断面図である。
【図６】同上の分離着脱式トランスの構造例の１次側を
示す側面断面図である。
示す側面断面図である。
【図７】同上の第２の回路構成を示す図である。
【図８】同上の第３の回路構成を示す図である。
【図９】同上の第４の回路構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態２の第２のコイルの両端電
圧波形を示す図である。
圧波形を示す図である。
【図１１】同上の２次側の等価回路を示す図である。
【図１２】同上の分離着脱式トランスの構造例を示す側
面断面図である。
面断面図である。
【図１３】本発明の実施形態３の回路構成を示す図であ
る。
る。
１ 非接触給電装置
２ 非接触受電装置
１１ 高周波インバータ回路
１２ 信号受信回路
１３ インバータ制御回路
２１ 電力変換回路
２３ ２次側制御回路
２４ 信号発生装置
３０ 負荷
Ｌ１〜Ｌ５ 第１〜第５のコイル
Ｌｓ 入力信号用コイル
Ｃ４，Ｃ８ 共振コンデンサ
Ｓ２ スイッチ
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(72)発明者 桂 嘉志記
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
(72)発明者 山下 幹弘
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
Ｆターム(参考） 5H006 AA04 CA02 CA07 CA12 CB03
CC02 DC05 GA01
5H115 PC06 PG04 PI02 PI21 PI29
PO01 PO07 PO16 PU01 QE12
SE06
5H730 AA12 BB43 BB52 BB77 BB80
DD04 EE02 EE07 FD24 FF01
FG07 FG09 XC02 ZZ11 ZZ16
Claims (29)
- 【請求項１】 高周波電力を出力する高周波インバータ
回路と、前記高周波インバータ回路を制御するインバー
タ制御回路と、前記高周波インバータ回路から高周波電
力を供給され、磁気結合による給電を行う第１のコイル
と、入力信号コイルを有する信号受信回路とを備えて、
前記入力信号コイルが検出した信号に基づいて前記イン
バータ制御回路が前記高周波インバータ回路を制御する
非接触給電装置と、第１のコイルに対向配置されて磁気
結合による受電を行う第２のコイルと、第２のコイルの
出力を所定の電気エネルギーに変換するための電力変換
回路と、前記高周波インバータ回路の発振周波数の高調
波成分の周波数を有する信号を発生する信号発生装置
と、前記信号発生装置が発生する信号を制御する２次側
制御回路と、前記電力変換回路から電気エネルギーを供
給される負荷とを有する非接触受電装置とで構成され、
第１のコイルと第２のコイルとは互いに分離着脱自在な
トランス構造を有し、前記入力信号コイルは、前記非接
触受電装置の有無を検出した信号、及び前記信号発生装
置が発生する信号を検出した信号を出力することを特徴
とする非接触給電システム。 - 【請求項２】 前記信号発生装置は、第３のコイルとコ
ンデンサとからなり、前記高調波成分の周波数の共振周
波数を有する共振回路であって、前記非接触給電装置に
前記非接触受電装置が概略、対向配置された場合に、前
記非接触給電装置及び非接触受電装置内の磁場、磁束、
あるいは前記非接触受電装置内の電圧または電流情報か
ら取り出した前記高調波成分の周波数の信号を発生さ
せ、前記入力信号コイルは前記高調波成分の周波数の信
号を検出し、前記インバータ制御回路は前記入力信号コ
イルが検出した信号に基づいて前記高周波インバータ回
路を制御して、前記非接触給電装置から前記非接触受電
装置への給電制御を行うことを特徴とする請求項１記載
の非接触給電システム。 - 【請求項３】 前記高調波成分の周波数は、前記高周波
インバータ回路の発振周波数の奇数倍の高調波成分の周
波数であることを特徴とする請求項１または２記載の非
接触給電システム。 - 【請求項４】 前記奇数倍の高調波成分は第３次高調波
成分であることを特徴とする請求項３記載の非接触給電
システム。 - 【請求項５】 前記電力変換回路は、第２のコイルの出
力を半波整流する回路を備えることを特徴とする請求項
１乃至４いずれか記載の非接触給電システム。 - 【請求項６】 前記信号受信回路は、前記入力信号コイ
ルに接続した共振コンデンサを備え、前記高調波成分の
周波数に共振することを特徴とする請求項１乃至５いず
れか記載の非接触給電システム。 - 【請求項７】 前記入力信号コイルは、差動接続した第
４のコイルと第５のコイルとからなることを特徴とする
請求項１乃至６いずれか記載の非接触給電システム。 - 【請求項８】 前記非接触給電装置に前記非接触受電装
置が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電
を要求する場合に、前記信号発生装置の出力が大きくな
ることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の非接
触給電システム。 - 【請求項９】 前記非接触給電装置に前記非接触受電装
置が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電
を拒否する場合に、前記２次側制御回路は前記信号発生
装置の出力を低減させることを特徴とする請求項１乃至
８いずれか記載の非接触給電システム。 - 【請求項１０】 前記非接触給電装置が単独で存在する
場合に、前記高周波インバータ回路は間欠発振を行うこ
とを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の非接触給
電システム。 - 【請求項１１】 前記高周波インバータ回路は、発振用
スイッチング素子と、発振用スイッチング素子の制御端
をグランドレベルに接続する自励制御用スイッチング素
子とを備えて自励発振を行い、前記インバータ制御回路
は、前記自励制御用スイッチング素子の発振を間欠に停
止させることで前記発振用スイッチング素子の発振動作
を間欠停止させる強制停止回路と、前記入力信号コイル
の出力でオンすることにより前記強制停止回路の間欠停
止動作を停止させる発振切替用スイッチング素子とを備
え、前記非接触給電装置が単独である場合、前記入力信
号コイルの出力電圧は前記発振切替用スイッチング素子
がオフとなる電圧に維持され、前記強制停止回路が動作
して前記発振用スイッチング素子の発振動作を間欠発振
に制御し、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が
概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を要
求する場合、前記信号発生装置は、前記発振用スイッチ
ング素子の発振動作が間欠発振である期間に発生した前
記非接触給電装置及び非接触受電装置内の磁場、磁束、
あるいは前記非接触受電装置内の電圧または電流情報か
ら取り出した前記高調波成分の周波数の信号で第３のコ
イルを励磁し、第３のコイルと概略、対向配置されて、
第３のコイルで発生した磁束を検出する前記入力信号コ
イルの出力電圧は前記発振切替用スイッチング素子がオ
ンとなる電圧になり、前記強制停止回路が動作を停止し
て前記発振用スイッチング素子の発振動作を連続発振に
制御し、前記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概
略、対向配置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否
する場合、前記信号発生装置は、前記高調波成分の周波
数の信号を低減させて第３のコイルの励磁を抑制し、前
記入力信号コイルの出力電圧は前記発振切替用スイッチ
ング素子がオフとなる電圧になり、前記強制停止回路が
動作して前記発振用スイッチング素子の発振動作を間欠
発振に制御することを特徴とする請求項２乃至１０いず
れか記載の非接触給電システム。 - 【請求項１２】 前記非接触受電装置は、第３のコイル
とコンデンサとからなる共振回路の少なくとも一部を短
絡または開放する補助スイッチング素子を備え、前記非
接触給電装置に前記非接触受電装置が概略、対向配置さ
れて、前記非接触受電装置が給電を拒否する場合に、前
記２次側制御回路は、前記補助スイッチング素子を動作
させて、前記信号発生装置の共振回路が発生する信号の
周波数、振幅、波形のうち少なくとも１つを給電を必要
とする場合の周波数、振幅、波形に対して変化させて、
前記入力信号コイルは前記信号発生装置が発生した信号
を検出し、前記インバータ制御回路は前記入力信号コイ
ルが検出した信号に基づいて前記高周波インバータ回路
を制御して、前記非接触給電装置から前記非接触受電装
置への給電を低減させることを特徴とする請求項２乃至
１１いずれか記載の非接触給電システム。 - 【請求項１３】 前記非接触受電装置は、前記信号発生
装置以外の内部回路の少なくとも一部を短絡または開放
する補助スイッチング素子を備え、前記非接触給電装置
に前記非接触受電装置が概略、対向配置されて、前記非
接触受電装置が給電を拒否する場合に、前記２次側制御
回路は、前記補助スイッチング素子を動作させて、前記
信号発生装置の共振回路が発生する信号の周波数、振
幅、波形のうち少なくとも１つを、給電を必要とする場
合の周波数、振幅、波形に対して変化させて、前記入力
信号コイルは前記信号発生装置が発生した信号を検出
し、前記インバータ制御回路は前記入力信号コイルが検
出した信号に基づいて前記高周波インバータ回路を制御
して、前記非接触給電装置から前記非接触受電装置への
給電を低減させることを特徴とする請求項２乃至１１い
ずれか記載の非接触給電システム。 - 【請求項１４】 前記非接触受電装置は、第１のコイル
が発生する磁束の少なくとも一部が鎖交する補助コイル
と、前記補助コイルを短絡または開放する補助スイッチ
ング素子とを備え、前記非接触給電装置に前記非接触受
電装置が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が
給電を拒否する場合に、前記２次側制御回路は、前記補
助スイッチング素子を動作させて、前記信号発生装置の
共振回路が発生する信号の周波数、振幅のうち少なくと
も１つを給電を必要とする場合の周波数、振幅に対して
小さくすることを特徴とする請求項１３記載の非接触給
電システム。 - 【請求項１５】 前記信号発生装置は、第３のコイルと
コンデンサとを並列接続した共振回路からなり、前記並
列回路の両端間にダイオードと補助スイッチング素子と
の直列回路を備え、前記非接触給電装置に前記非接触受
電装置が概略、対向配置されて、前記非接触受電装置が
給電を拒否する場合は、前記２次側制御回路が前記補助
スイッチング素子をオンさせて、第３のコイルの励磁を
抑制することを特徴とする請求項１２記載の非接触給電
システム。 - 【請求項１６】 前記非接触受電装置は、第２のコイル
を短絡または開放する補助スイッチング素子を備え、前
記非接触給電装置に前記非接触受電装置が概略、対向配
置されて、前記非接触受電装置が給電を拒否する場合
は、前記２次側制御回路は、前記補助スイッチング素子
を動作させて、前記信号発生装置の共振回路が発生する
信号の周波数、振幅のうち少なくとも１つを、給電を必
要とする場合の周波数、振幅に対して小さくすることを
特徴とする請求項１３記載の非接触給電システム。 - 【請求項１７】 前記補助スイッチング素子は一方向に
導通する素子であることを特徴とする請求項１２乃至１
６いずれか記載の非接触給電システム。 - 【請求項１８】 前記補助スイッチング素子に直列接続
したコンデンサを備えることを特徴とする請求項１２乃
至１７いずれか記載の非接触給電システム。 - 【請求項１９】 前記補助スイッチング素子に並列接続
したコンデンサを備えることを特徴とする請求項１２乃
至１７いずれか記載の非接触給電システム。 - 【請求項２０】 第２のコイルと第３のコイルとの磁気
結合は疎結合であることを特徴とする請求項１乃至１９
いずれか記載の非接触給電システム。 - 【請求項２１】 前記入力信号コイルの出力部に、前記
高調波成分の周波数と同じ周波数帯域を検出するフィル
タを備えたことを特徴とする請求項１乃至２０いずれか
記載の非接触給電システム。 - 【請求項２２】 前記高周波インバータ回路は、第１の
コイルの両端間に正弦波状の交番電圧を印加することを
特徴とする請求項１乃至２１いずれか記載の非接触給電
システム。 - 【請求項２３】 前記高周波インバータ回路は、発振用
スイッチング素子と、前記発振用スイッチング素子また
は第１のコイルに並列接続した共振コンデンサとを備え
た一石の電圧共振インバータであることを特徴とする請
求項１乃至２２いずれか記載の非接触給電システム。 - 【請求項２４】 前記入力信号コイルを構成する差動接
続した第４、第５のコイルと第１のコイルとの磁気結合
は疎結合であり、第４のコイルと第５のコイルとのうち
いずれか一方と第３のコイルとの磁気結合度は、第４の
コイルと第５のコイルとのうちいずれか他方と第３のコ
イルとの磁気結合度より大きいことを特徴とする請求項
７乃至２３いずれか記載の非接触給電システム。 - 【請求項２５】 第４，第５のコイルは第１のコイルに
対し対称な位置に配置され、第３のコイルは、第４のコ
イルと第５のコイルとのうちいずれか一方に対向して配
置されることを特徴とする請求項２４記載の非接触給電
システム。 - 【請求項２６】 非接触給電装置から非接触受電装置へ
の給電が行われているとき、第２のコイルの両端電圧、
コイル電流は歪んだ波形となり、前記信号発生装置は、
第２のコイルの両端電圧、コイル電流に含まれる高調波
成分を発生源とした信号を発生することを特徴とする請
求項１記載の非接触給電システム。 - 【請求項２７】 前記入力信号コイルを構成する差動接
続した第４、第５のコイルと第１のコイルとの磁気結合
は疎結合であり、第４のコイルと第５のコイルとのうち
いずれか一方と第２のコイルとの磁気結合度は、第４の
コイルと第５のコイルとのうちいずれか他方と第２のコ
イルとの磁気結合度より大きいことを特徴とする請求項
２６記載の非接触給電システム。 - 【請求項２８】 前記信号発生装置は、前記高調波成分
の周波数の共振周波数を有する第３のコイルとコンデン
サとの共振回路による信号発生手段と、第２のコイルの
両端電圧、コイル電流に含まれる高調波成分を発生源と
した信号を発生する信号発生手段とを備えることを特徴
とする請求項１乃至２７いずれか記載の非接触給電シス
テム。 - 【請求項２９】 前記信号発生装置は、第３のコイルに
直列接続したインダクタを備えることを特徴とする請求
項１乃至２５、２８いずれか記載の非接触給電システ
ム。
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