JP2004194400A - 非接触電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２次側ユニットの出力を常時一定に保持することが可能な非接触電源装置を提供する。
【解決手段】結合トランスの２次側巻線を励磁するタイミングを検出する同期回路１７と、前記２次側の直流出力電圧を検出する定電圧制御回路２０と、該定電圧制御回路２０が検出した電圧値に基づき前記２次側巻線の励磁タイミングを可変するタイミング設定回路３１と、該タイミング設定回路３１の出力に応じて前記２次側の直流出力電圧を可変する第１のドライブ回路２９ａ，２９ｂを具備して構成した。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次側ユニットの出力を常に一定に維持することのできる非接触電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、結合トランスの１次側と２次側を収容する１次側ユニットと２次側ユニットを分離可能に構成して、前記１次側ユニットと２次側ユニットを対向させた状態で、１次側ユニットから２次側ユニットへ非接触・無接点で電力を供給する非接触式の電源装置（以下、非接触電源装置という）はよく知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
前記非接触電源装置は、例えば、１次側ユニットを電源コードを使用して屋内コンセント等の固定電源に差し込み、２次側ユニットは、窓ガラスやドア等の介在物を介して前記１次側ユニットと対向配置させ、前記１次側ユニットの１次側巻線と２次側ユニットの２次側巻線から結合トランスを形成する。
【０００４】
そして、前記１次側ユニットから２次側ユニットへ前記結合トランスの電磁誘導作用を利用して非接触・無接点で電力の供給を行い、前記２次側ユニットに接続コードを使用して接続した負荷を駆動させる。すなわち、前記非接触電源装置によれば、前記２次側ユニットを屋外に配置した場合、窓ガラスやドアなどを開放することなく屋内と屋外を閉ざした状態で、屋内電源（商用電源）→１次側ユニット→２次側ユニット→負荷に電力を確実に供給することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１１０６５８号（第２，３頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、前記非接触電源装置においては、２次側ユニットに接続する負荷の大きさ（負荷が接続されていない場合を含む）によっては、２次側ユニットの出力電圧が不足したり、過電圧になる問題があった。
【０００７】
つまり、２次側ユニットに接続される負荷の大小によって、前記２次側ユニットに不足電圧が生じたり過電圧になるなどの問題があるため、前記負荷に不具合が発生したり、破壊されるなどの可能性があった。
【０００８】
また、前記１次側ユニットと２次側ユニットの間のギャップが狭すぎたり、逆に過度に広い場合、さらに、１次側ユニットに接続する商用電源の電圧変動によって、２次側ユニットに電圧不足が生じたり過電圧となる等、好ましくない事情があったにも関わらず、従来の非接触電源装置においては、このような問題点を解消する対策が十分でないことが多く、信頼性と安全性に少なからず不安があった。
【０００９】
そこで、本発明は、以上の問題点を解決するために、２次側ユニットに接続される負荷の大きさや、１次側ユニットと２次側ユニットの間のギャップ、１次側ユニットに接続する商用電源の電圧変動によっても、前記２次側ユニットの出力電圧を常に一定に制御することのできる非接触電源装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の非接触電源装置は、１次側巻線を巻回した１次コアと２次側巻線を巻回した２次コアを分離可能に構成した結合トランスと、前記１次側巻線を励磁する給電回路と、該給電回路から前記２次側巻線を励磁するタイミングを検出する同期回路と、前記２次側巻線の出力に接続したコンデンサの両端電圧を直流出力電圧として検出する定電圧制御回路と、該定電圧制御回路が検出した電圧値に基づき前記２次側巻線の励磁タイミングを可変するタイミング設定回路と、該タイミング設定回路の出力に応じて前記直流出力電圧を可変する第１のドライブ回路と、前記２次側巻線の出力を正弦波電圧として出力するインバータ回路と、該インバータ回路の制御回路、および、該制御回路の出力に応じて前記インバータ回路を駆動する第２のドライブ回路によって構成した。
【００１１】
請求項１記載の非接触電源装置によれば、通常時は２次側巻線を１次側巻線と同一のタイミングで励磁することにより、１次コアから２次コアに鎖交した磁束により、２次側巻線に良好に電圧を誘起させることができる。また、直流出力電圧が予め任意に設定可能な値と比較して変化したときは、この変化を定電圧制御回路で確実に検出して、タイミング設定回路により２次側巻線の励磁タイミングを可変することにより、第１のドライブ回路を介して前記直流出力電圧を一定に維持することができる。
【００１２】
請求項２記載の非接触電源装置は、請求項１記載の非接触電源装置において、前記給電回路は、ハーフブリッジ方式またはプッシュプル方式により高周波電流を１次側巻線に印加し、これを励磁するように構成した。
【００１３】
請求項２記載の非接触電源装置によれば、給電回路にハーフブリッジ方式またはプッシュプル方式を採用することによって、結合トランスを小型化することができる。
【００１４】
請求項３記載の非接触電源装置は、請求項１，２記載の非接触電源装置において、前記第１のドライブ回路は、前記タイミング設定回路により設定したオン／オフタイミングで前記２次側巻線を励磁する上アーム用のスイッチング素子と下アーム用のスイッチング素子を動作させて、前記直流出力電圧を可変するように構成した。
【００１５】
請求項３記載の非接触電源装置によれば、上下アーム用のスイッチング素子のオン／オフタイミングを可変することにより、簡易な構成で前記直流出力電圧を一定に制御することができる。
【００１６】
請求項４記載の非接触電源装置は、請求項３記載の非接触電源装置において、前記下アーム用のスイッチング素子は、単一の前記同期回路を具備し、前記上アーム用のスイッチング素子は、前記単一の同期回路との間に遅延回路を介在して構成した。
【００１７】
請求項４記載の非接触電源装置によれば、上下アーム用のスイッチング素子毎に同期回路を取り付ける必要はなく、単一の同期回路により上下一対のスイッチング素子を適正なタイミングで駆動させることができ、装置を簡易かつ安価に構成することができる。
【００１８】
請求項５記載の非接触電源装置は、請求項１ないし４記載の非接触電源装置において、前記同期回路は、前記２次側巻線の励磁タイミングを同期コイルを利用して検出するように構成した。
【００１９】
請求項５記載の非接触電源装置によれば、２次側巻線の励磁タイミングを同期コイルを使用して検出するため、例えば、１次側から２次側へ光学的に同期を検出する場合のように、２次側における光の検出面の汚れなどによって光の検出の正確性や確実性が損なわれることを確実に防止することができる。
【００２０】
請求項６記載の非接触電源装置は、請求項５記載の非接触電源装置において、前記同期コイルは、前記１次コアと２次コアに併設した互いに対向する一対の同期コアに巻回して構成した。
【００２１】
請求項６記載の非接触電源装置によれば、互いに対向する一対の同期コアに巻回した同期コイルを使用して簡単かつ確実に２次側巻線の励磁タイミングを検出することができる。
【００２２】
請求項７記載の非接触電源装置は、請求項６記載の非接触電源装置において、前記１次コアに併設した同期コアに巻回される同期コイルは、前記１次側巻線の両端に並列接続して構成した。
【００２３】
請求項７記載の非接触電源装置によれば、同期コイルを１次側巻線の両端に並列接続したので、１次側巻線の励磁タイミングをそのまま同期信号として２次側に伝達することができ、正確なタイミングで２次側巻線の励磁を行うことができる。
【００２４】
請求項８記載の非接触電源装置は、請求項６，７記載の非接触電源装置において、前記同期コアは、前記１次コアおよび２次コアから放出される磁束の影響を受けない間隔を開けて、前記１次コアと２次コアに併設して構成した。
【００２５】
請求項８記載の非接触電源装置によれば、同期信号が１次コアと２次コアに巻回される１，２次側巻線の励磁により発生する磁束により前記同期信号が悪影響を受けることはない。
【００２６】
請求項９記載の非接触電源装置は、請求項５記載の非接触電源装置において、前記同期コイルは、前記２次側巻線に重ねて巻回した。
【００２７】
請求項９記載の非接触電源装置によれば、同期コイルを２次側巻線に重ねて巻回することにより、前記同期コイルを巻回するためにコアを特別に容易する必要はなく、構成要素を削減して小型かつ安価に製造することができる。
【００２８】
請求項１０記載の非接触電源装置は、請求項５記載の非接触電源装置において、前記同期コイルは、２次側にて磁束が通る磁路内に配置するサーチコイルから構成した。
【００２９】
請求項１０記載の非接触電源装置によれば、２次側巻線を巻回する２次コア以外のコアにサーチコイルを巻回して構成したので、２次側巻線からのノイズを確実に減少させて、正確な同期信号の検出が可能となる。
【００３０】
請求項１１記載の非接触電源装置は、請求項１ないし５記載の非接触電源装置において、前記同期回路は、これを独立して駆動する駆動回路を具備して構成した。
【００３１】
請求項１１記載の非接触電源装置によれば、同期コイルは１次側巻線と接続されていないので、前記１次側巻線によるノイズの悪影響を受けることを防止できる。
【００３２】
請求項１２記載の非接触電源装置は、請求項１ないし１１記載の非接触電源装置において、前記同期回路は、その出力に含まれるノイズ成分を除去するノイズキャンセラーを具備して構成した。
【００３３】
請求項１２記載の非接触電源装置によれば、同期回路の出力にノイズキャンセラーを具備することによって、前記同期回路からノイズを除去したトリガ信号が得られるので、前記トリガ信号を入力する各種回路が誤動作することを確実に防止できる。
【００３４】
請求項１３記載の非接触電源装置は、請求項１ないし１２記載の非接触電源装置において、前記第１のドライブ回路は、予め前記直流出力電圧が任意値となるべく調節した２次側巻線の励磁パルスの位相位置から、前記同期回路の出力信号に基づき前記タイミング設定回路において三角波を前記定電圧制御回路の出力に対応して変化する基準電圧と比較した結果を基に、前記パルスの位相を進み方向にずらして前記２次側巻線の出力両端に接続したコンデンサの充放電電流を制御することにより、前記直流出力電圧を定電圧制御するように構成した。
【００３５】
請求項１３記載の非接触電源装置によれば、直流出力電圧が予め設定した任意値より低下した場合、前記２次側巻線の励磁パルスの位相を進み方向にズラすことにより、前記直流出力電圧の低下を確実に解消して常に定電圧に維持することができる。
【００３６】
請求項１４記載の非接触電源装置は、請求項１ないし１２記載の非接触電源装置において、前記第１のドライブ回路は、予め前記直流出力電圧が任意値となるべく調節した２次側巻線の励磁パルスの位相位置から、前記同期回路の出力信号に基づき前記タイミング設定回路において三角波を前記定電圧制御回路の出力に対応して変化する基準電圧と比較した結果を基に、前記パルスの位相を遅れ方向にずらして前記２次側巻線の出力両端に接続したコンデンサの充放電電流を制御することにより、前記直流出力電圧を定電圧制御するように構成した。
【００３７】
請求項１４記載の非接触電源装置によれば、前記直流出力電圧が予め設定した任意値から低下した場合、前記２次側巻線の励磁パルスの位相を遅れ方向にズラすことにより、前記直流出力電圧の低下を確実に解消して定電圧に維持することができる。
【００３８】
請求項１５記載の非接触電源装置は、請求項１ないし１４記載の非接触電源装置によれば、前記直流出力電圧値を検出した結果が過電圧であった場合、前記第１のドライブ回路に対する駆動パルスの入力を停止する過電圧防止回路を具備して構成した。
【００３９】
請求項１５記載の非接触電源装置によれば、前記直流出力電圧の検出結果が過電圧であった場合、第１のドライブ回路を駆動する駆動パルスの入力は確実に停止されるので、前記２次側巻線を励磁する上アーム用のスイッチング素子と下アーム用のスイッチング素子の動作は停止し、この結果、前記出力の過電圧状態を解消することができる。
【００４０】
請求項１６記載の非接触電源装置は、請求項１ないし１５記載の非接触電源装置において、前記インバータ回路の制御回路は、前記各回路の発熱部分の近傍に具備した感温素子の電気量の変化に基づいて検知した温度が過度に上昇したとき、当該制御回路の駆動を停止する過熱保護回路を具備して構成した。
【００４１】
請求項１６記載の非接触電源装置によれば、過負荷によってインバータ回路を構成するスイッチング素子等が異常に発熱した場合、この温度を感温素子により確実に検出してインバータ回路の制御回路を停止するように構成したので、前記スイッチング素子等の過度の発熱状態が継続されることはない。
【００４２】
請求項１７記載の非接触電源装置は、請求項３ないし１６記載の非接触電源装置において、前記１次側巻線および２次側巻線は、各々に当該非接触電源装置の１次側と２次側を構成する各種制御回路の電源を確保する制御電源用の補助巻線を重ねて巻回し、前記上アーム用のスイッチング素子の電源をチャージポンプ方式により供給するように構成した。
【００４３】
請求項１７記載の非接触電源装置によれば、上下アーム用のスイッチング素子の各々に制御電源用の補助巻線を用意する必要はなく、本装置を構成する部品点数を削減でき、装置を簡易かつ安価に構成することができる。
【００４４】
請求項１８記載の非接触電源装置は、請求項１ないし１７記載の非接触電源装置において、前記１次コアと２次コアは、互いに対向する端面を有する直柱状の脚鉄部と、該脚鉄部の前記端面と相反する側の端部を接続する直柱状の継鉄部を備え、前記脚鉄部のうち最外側に位置する脚鉄部と前記継鉄部の接続部外面角部を面取りして構成した。
【００４５】
請求項１８記載の非接触電源装置によれば、１次コアと２次コア間の磁束の鎖交率を向上し、より効率的な電力の伝達が可能となる。
【００４６】
請求項１９記載の非接触電源装置は、請求項１ないし１９記載の非接触電源装置によれば、前記１次コアと２次コアおよびこれに巻回される１次側巻線と２次側巻線は、前記１次コアと２次コアが互いに対向する側の面以外を非磁性体の金属からなるケースによって覆うように構成した。
【００４７】
請求項１９記載の非接触電源装置によれば、本装置を構成する各回路が１次側巻線および２次側巻線に発生する磁束の影響を受けて誤動作または故障等することを確実に防止できる。
【００４８】
請求項２０記載の非接触電源装置は、請求項１ないし１９記載の非接触電源装置において、電源ライン若しくは前記インバータ回路の出力ラインに、チョークコイルやコンデンサ等からなるノイズフィルタを挿入し、前記ノイズフィルタを構成する接地コンデンサを、前記各種回路を搭載する電気基板の近傍に設置したアース電位に接続して構成した。
【００４９】
請求項２０記載の非接触電源装置によれば、高周波ノイズが電灯線に侵入して電灯線に接続される他の機器が誤動作することを確実に阻止できるとともに、本装置の使用場所を選ばずに、アースを確実に確保することができる。
【００５０】
請求項２１記載の非接触電源装置は、請求項２０記載の非接触電源装置において、前記アース電位は、前記電気基板の側周面を囲繞する平面形状がコ字形の非磁性体の金属によって確保した。
【００５１】
請求項２１記載の非接触電源装置によれば、電気基板との絶縁距離が充分でない場合でもアース電位を確実に確保することができる。
【００５２】
請求項２２記載の非接触電源装置は、請求項２０記載の非接触電源装置において、前記アース電位は、前記電気基板の上下方向にこれと平行に設置した平板状の非磁性体金属によって確保した。
【００５３】
請求項２２記載の非接触電源装置によれば、本装置の幅方向が限定されている場合でも、確実にアースの確保が可能となる。
【００５４】
請求項２３記載の非接触電源装置は、請求項２０ないし２２記載の非接触電源装置において、前記アース電位は、前記１次コアおよび２次コアから放出される磁束の影響を受けない位置に配置するように構成した。
【００５５】
請求項２３記載の非接触電源装置によれば、１次コアおよび２次コアから漏れ磁束がアース電位に鎖交することを抑制することができ、必要な出力を確実に確保することができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付した図面を参照して説明する。図１は本発明の非接触電源装置Ａの使用状態を示す一例であり、図１において、１は屋内などに敷設された商用電源２に給電コード３によって接続される１次側ユニットを示している。
【００５７】
４は前記１次側ユニット１に壁や窓ガラス等の介在物５を挟んで対向配置される２次側ユニットであり、６は前記２次側ユニット４に接続コード７を介して接続される交流用若しくは直流用の負荷を示している。
【００５８】
図２は前記１次側ユニット１と２次側ユニット４の簡略構成図であり、前記１次側ユニット１は、ケーシング８内に前記給電コード３を通して供給された交流電圧を高周波の交番電流に変換して印加する給電回路９と、該給電回路９の出力側に接続した１次側巻線１０、該１次側巻線１０を継鉄部に巻回したＣ字形などに形成した１次側鉄心１１と、前記給電回路９から後述する２次側巻線の励磁タイミングを送信する同期回路（１次側）１２を具備して構成されている。
【００５９】
前記２次側ユニット４は、ケーシング１３内に前記１次側鉄心１１と上下一対の端面を対向させるＣ字形などの２次側鉄心１４と、該２次側鉄心１４の継鉄部に巻回された２次側巻線１５、該２次側巻線１５の出力側に接続された受電回路１６と、前記１次側ユニット１に備えた同期回路（１次側）と対向配置する同期回路（２次側）１７を具備して構成されている。
【００６０】
次に、前記給電回路９の構成について説明する。前記給電回路９は、図３に示すように、直列に接続されて前記商用電源２に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２と、該ダイオードＤ１，Ｄ２と並列に接続された一対のコンデンサＣ１，Ｃ２、該コンデンサＣ１とコンデンサＣ２の接続点に一端を接続した１次側巻線１０の他端にソース端子を接続したスイッチング素子（例えば、電界効果トランジスタであり、以下、単にスイッチング素子という）Ｓ１と、前記１次側巻線１０の他端にドレイン端子を接続したスイッチング素子Ｓ２から、所謂、ハーフブリッジ回路を構成している。
【００６１】
また、前記給電回路９は図３に示す構成（ハーフブリッジ回路）以外にも、例えば、図４に示すプッシュプル方式などにより構成してもよい。つまり、前記給電回路９は、商用電源２に整流回路１８を接続し、前記整流回路１８の出力経路上に前記１次側巻線１０を巻回するとともに、前記整流回路１８から１次側巻線１０に対して入力される入力信号の切り換えを行う一対のスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４、および、平滑用のコンデンサＣ３を具備してプッシュプル回路を構成してもよい。
【００６２】
一方、前記受電回路１６は、図５に示すように、前記２次側巻線１５の一端にソース端子を接続したスイッチング素子Ｓ５と、前記２次側巻線１５の一端およびスイッチング素子Ｓ５のソース端子にドレイン端子を接続し、ソース端子をＧＮＤに接地したスイッチング素子Ｓ６を備えている。
【００６３】
また、前記２次側巻線１５の他端には、一端をそれぞれ接続したコンデンサＣ４，Ｃ５が具備され、前記コンデンサＣ４の他端は前記スイッチング素子Ｓ５のドレイン端子に接続され、また、前記コンデンサＣ５の他端はＧＮＤに設置されている。
【００６４】
さらに、前記コンデンサＣ４，Ｃ５の出力側には、インバータ回路１９が取り付けられている。前記インバータ回路１９は、前記２次側巻線の他端およびコンデンサＣ４とコンデンサＣ５の接続点に一端を接続したコンデンサＣ６と、該コンデンサＣ６の他端に一端を接続したインダクタＬ１、該インダクタＬ１の他端にソース端子を接続したスイッチング素子Ｓ７、および、該スイッチング素子Ｓ７のソース端子と前記インダクタＬ１の他端にドレイン端子を接続したスイッチング素子Ｓ８から構成されている。
【００６５】
なお、前記スイッチング素子Ｓ７のドレイン端子は、前記スイッチング素子Ｓ５のドレイン端子およびコンデンサＣ４の他端に接続されており、前記スイッチング素子Ｓ８のソース端子はＧＮＤに接地されている。
【００６６】
図６は、前記コンデンサＣ４，Ｃ５の出力側に接続する定電圧制御回路２０を示しており、図５において、前記定電圧制御回路２０は単に図示簡略化のために記載を省略したものである。つまり、前記コンデンサＣ４，Ｃ５には、以下に示す構成の定電圧制御回路２０が取り付けられている。
【００６７】
前記定電圧制御回路２０は、前記コンデンサＣ４，Ｃ５に並列接続した抵抗Ｒ１，Ｒ２と、該抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点にリファレンス端子を接続したシャントレギュレータ２１、該シャントレギュレータ２１のカソードにカソードを接続した発光ダイオードＤ３、該発光ダイオードＤ３のアノードに接続した抵抗Ｒ３、前記発光ダイオードＤ３とともにフォトカプラＰＣ１を構成するフォトトランジスタＴｒ１、該フォトトランジスタＴｒ１のコレクタに一端を接続した抵抗Ｒ４，Ｒ５から構成されている。
【００６８】
なお、前記抵抗Ｒ２とシャントレギュレータ２１のアノード、前記フォトトランジスタＴｒ１のエミッタ、および、抵抗Ｒ５の他端はＧＮＤに接地され、また、前記抵抗Ｒ３の他端と抵抗Ｒ４の他端はともに安定電位（定電圧電源）に接続されている。
【００６９】
次に、同期回路１２，１７について説明する。まず、同期回路（１次側）１２は、図３に示すハーフブリッジ方式にて給電回路９が形成されている場合、１次側巻線１０に並列に同期コイル２１を接続することによって構成され、また、前記給電回路９が図４に示すようにプッシュプル方式で形成されている場合は、１次側巻線１０の中点とスイッチング素子Ｓ４のドレイン端子との間に同期コイル２１を接続することによって構成される。
【００７０】
また、前記同期コイル２１を専用の駆動回路を利用し、前記１次側巻線１０と独立して駆動する場合は、図７に示すように、図示しない矩形波発振回路からゲート端子にパルス信号を入力して切り換え駆動するスイッチング素子Ｓ９と、該スイッチング素子Ｓ９のドレイン端子と同期コイル２１の一端に一方端を接続した抵抗Ｒ６、該抵抗Ｒ６の他方端に一端を接続し、他端をダイオードＤ４のカソードと同期コイル２１の他端に接続したコンデンサＣ６からなる駆動回路２２によって前記同期コイル２１を励磁すればよい。
【００７１】
一方、同期回路（２次側）１７は、図８に示すように、前記同期コイル２１と対向配置される同期コイル２３、該同期コイル２３の一端に接続されたノイズキャンセラー２４、および、該ノイズキャンセラー２４の出力側に接続された三角波発生回路２５から構成されている。
【００７２】
前記同期回路１７には、該同期回路１７の出力と前述した定電圧制御回路２０出力を比較する比較器２６が接続されており、前記比較器２６の出力は、ワンショットＩＣからなる下アーム駆動パルス回路２７ａと遅延回路２８に入力され、前記遅延回路２８の出力側には、同じくワンショットＩＣからなる上アーム
駆動パルス回路２７ｂが接続されている。
【００７３】
さらに、前記上・下アーム駆動パルス回路２７ａ，２７ｂの出力側には、前記スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６（図５，６参照）を切り換え操作するドライブ回路（第１のドライブ回路）２９ａ，２９ｂが接続され、また、過電圧防止回路３０の出力が前記上・下アーム駆動パルス回路２７ａ，２７ｂのコントロール端子に入力されている。
【００７４】
なお、本実施例においてタイミング設定回路３１とは、前記比較器２６と遅延回路２８、および、上・下アーム駆動パルス回路２７ａ，２７ｂを一括した名称として使用している。
【００７５】
前記同期コイル２１，２３は、図９に示すように、１次コア１１と２次コア１４に併設した、例えば、Ｃ字形をなす一対の対向する同期コア３２ａ，３２ｂの継鉄部に巻回するか、図１０（ａ）に示すように、２次コア１４に巻回した２次側巻線１５に重ねて巻回したり、また、同図（ｂ）に示すように、２次コア１４の近傍において、１次コア１１から放出される磁束が鎖交する位置に配置したコア３３にサーチコイルとして巻回すればよい。
【００７６】
なお、図９に示す同期コア３２ａ，３２ｂは、前記１次コア１１と２次コア１４から放出される磁束の影響を阻止するために、１次コア１１と２次コア１４から所定の距離Ｘ離れた位置に併設するものとする。
【００７７】
また、１次コア１１と２次コア１４は、各々の脚鉄部のうち最外側に位置する脚鉄部と継鉄部の接続部におけ外面角部を面取りして構成することにより、１次コアから２次コアへの磁束の鎖交率を向上させている。
【００７８】
さらに、前記１次側巻線１０と２次側巻線１５には、図９，１０に示すように、制御電源用の補助巻線３４，３５が重ねて巻回されており、それぞれ１次側ユニット１と２次側ユニット４を構成する各種回路に動作電源を供給している。
【００７９】
図１１は、この補助巻線３５から前記上アーム用のスイッチング素子Ｓ５の電源をチャージポンプ方式によって供給するための回路であり、前記補助巻線３５の一端にアノードを接続したダイオードＤ５と、該ダイオードＤ５のカソードに一端を接続し、他端をＧＮＤに接地したコンデンサＣ７，Ｃ８、前記ダイオードＤ５のカソードにアノードを接続したダイオードＤ６、該ダイオードＤ６のカソードに一端を接続し、他端を前記スイッチング素子Ｓ５のソース端子とスイッチング素子Ｓ６のドレイン端子に接続したコンデンサＣ９，Ｃ１０から構成されている。
【００８０】
つまり、図１１に示すように、チャージポンプ方式によって上アーム用のスイッチング素子Ｓ５の電源を確保することにより、上アーム用のスイッチング素子Ｓ５と下アーム用のスイッチング素子Ｓ６のそれぞれに補助巻線を取り付ける必要がなくなるので、部品点数を削減でき、装置を簡易かつ安価に構成することができる。
【００８１】
次に、本発明の非接触電源装置Ａの動作について説明する。図２に示す商用電源２から給電コード３を介して電力が給電回路９に供給されると、図１２（ａ）に示すタイミングで矩形波信号がゲート端子に入力されるスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のオン／オフ動作により、図３に示すコンデンサＣ１，Ｃ２を介して１次側巻線１０に高周波の交番電流が印加される。
【００８２】
また、このとき、前記１次側巻線１０と並列接続した同期コイル２１にも同様に高周波の交番電流が印加され、それぞれ１次コア１１および同期コア（１次側）３２ａに磁束が発生する。
【００８３】
この磁束は、介在物５を介して２次コア１４および同期コア（２次側）３２ｂ（若しくは、同期コア３３）に鎖交して、該２次コア１４と同期コア３２ｂ（３３）に巻介した２次側巻線１５および同期コイル２３に交流電圧を誘起する。
【００８４】
前記同期コイル２３に交流電圧が誘起されると、前記同期コイル２３からは図１３（ａ）に示すように、ノイズが重畳したトリガ信号が図８に示すノイズキャンセラー２４に入力される。前記ノイズキャンセラー２４は、前記トリガ信号の最初の立ち上がりの直後にデッドタイムＴを設けることにより、前記トリガ信号からノイズを除去して、同図（ｂ）に示すノイズの存在しないトリガ信号を三角波発生回路２５に出力する。
【００８５】
前記三角波発生回路２５は、このトリガ信号に基づき所定の三角波を生成して比較器２６に出力する。また、前記比較器２６は、後述する定電圧制御回路２０が検出したコンデンサＣ４，Ｃ５（図６参照）の両端電圧（直流出力電圧）に応じた値の出力電圧を閾値として入力し、前記三角波と比較する。
【００８６】
これにより、前記比較器２６は、前記閾値に応じて、その出力をＨ→ＬまたはＬ→Ｈにするタイミングを変化することとなり、当該比較器２６の出力を受けたワンショットＩＣからなる下アーム駆動パルス回路２７ａは、前記比較器２６の出力がＨ→ＬまたはＬ→Ｈとなるタイミングで、ＲＣ時定数で定まるパルス幅の矩形波信号をドライブ回路２９ａに出力する。
【００８７】
一方、前記遅延回路２８は、前記比較器２６の出力がＨ→ＬまたはＬ→Ｈとなるタイミングを一定時間遅らせて、上アーム駆動パルス回路２７ｂに出力するため、前記上アーム駆動パルス回路２７ｂは、前記下アーム駆動パルス回路２７ａの矩形波発振タイミングから遅延回路２８で遅延させた時間だけ遅れて同様のパルス幅の矩形波信号をドライブ回路２９ｂに出力する。
【００８８】
この結果、前記ドライブ回路２９ａ，２９ｂは、それぞれ図６に示すスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６のゲート端子に異なるタイミングで駆動信号を出力し、当該スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６をオン／オフさせる。
【００８９】
前記スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６のオン／オフ動作は、前記２次側巻線１５の励磁タイミングを決定し、コンデンサＣ４，Ｃ５の両端電圧を決定する。そして定電圧制御回路２０において、その電圧値が検出される。
【００９０】
今、仮に前記定電圧制御回路２０によって検出される電圧値が正常値であるとすると、前記定電圧制御回路２０を構成する抵抗Ｒ１，Ｒ２にて分圧した接続点の電圧値はシャントレギュレータ２１のリファレンス端子に入力されて、前記シャントレギュレータ２１のリファレンス端子とアノード間の電圧が基準電圧（例えば、２．５［Ｖ］）となる電流値が、定電圧電源から抵抗Ｒ３および発光ダイオードＤ３を介して、前記シャントレギュレータ２１のカソードに引き込まれる。
【００９１】
これにより、前記発光ダイオードＤ３は定電圧電源より流れる電流値に応じた光量で発光して、当該発光ダイオードＤ３と対を成すフォトトランジスタＴｒ１をオン動作する。このとき、前記フォトトランジスタＴｒ１のエミッタには、定電圧電源から抵抗Ｒ４を介して入射光量に比例した光電流が流れ、前記抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５の分圧値をある一定値だけ低下させる。つまり、定電圧制御回路２０の出力電圧をある一定値だけ低下させるのである。
【００９２】
なお、前記抵抗Ｒ５，Ｒ６の分圧値は、コンデンサＣ４，Ｃ５の両端電圧が最大となるように予め設定しておくものとする。
【００９３】
前記定電圧制御回路２０の出力電圧が低下すると、図８に示す比較器２６に入力される閾値も低下するので、前記比較器２６はこの閾値と三角波発生回路２５から入力した三角波とを比較し、基準となるタイミング（以下、基準タイミングという）でその出力をＨ→ＬまたはＬ→Ｈに切り換える。
【００９４】
前記下アーム駆動パルス回路２７ａは、前記比較器２６の基準タイミングによる出力を受けて、また、上アーム駆動パルス回路２７ｂは、前記基準タイミングより遅延回路２８による遅延されたタイミングの出力を受けることにより、各々のタイミングでドライブ回路２９ａ，２９ｂにＲＣ時定数によって定まるパルス幅の矩形波信号を出力する（図１２（ｂ）参照）。
【００９５】
そして、前記矩形波信号を入力したドライブ回路２９ａ，２９ｂは、この矩形波信号の入力タイミングで図６に示すスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６をオン／オフ動作する。つまり、コンデンサＣ４，Ｃ５の両端電圧が任意値（本実施例では前記両端電圧が最大値となるように設定した場合を例にとり説明する）である場合のスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６のオン／オフタイミングは、図１２（ｂ）に示すように決定される。
【００９６】
そして、当該非接触電源装置Ａが最大出力電力以内の任意の電力が出力されるように設定されている場合、前記スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６のゲート端子に入力される矩形波は、図１２（ｃ）に示す位相位置で安定した状態となるが、前記任意の電力を上げた場合（負荷６が重くなった場合）や、電源電圧が低下した場合、または、１次側ユニット１と２次側ユニット４間のギャップが大きくなるなどして電圧に不足が生じた場合、図６に示すコンデンサＣ４，Ｃ５の両端電圧は低下し、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２間の分圧値も低下する。
【００９７】
これにより、シャントレギュレータ２１のカソードには、定電圧電源から抵抗Ｒ３と発光ダードＤ３を介して、リファレンス端子とアノード間の電圧値が前記基準電圧となる電流値が引き込まれる。
【００９８】
この結果、前記発光ダイオードＤ３は、定電圧電源から抵抗Ｒ３を介して流れる電流値に応じた発光量で発光して、前記発光ダイオードＤ３と対応するフォトトランジスタＴｒ１がオンすることにより、前記フォトトランジスタＴｒ１のエミッタには、前記発光ダイオードＤ３からの入射光量に応じた光電流が流れ、フォトトランジスタＴｒ１のエミッタに流れる光電流の値に応じて抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５の分圧値が変化するのである。換言すれば、前記定電圧制御回路２０の出力電圧は、コンデンサＣ４，Ｃ５の両端電圧の低下に対応して上昇するのである。
【００９９】
前記定電圧制御回路２０の出力電圧は、閾値として図８に示す比較器２６に入力され、当該比較器２６において三角波発生回路２５から入力された三角波と比較される。
【０１００】
これにより、前記比較器２６の出力が、Ｈ→ＬまたはＬ→Ｈと切り換わるタイミングは変化して、図８に示す上・下アーム駆動パルス回路２７ａ，２７ｂに入力される。
【０１０１】
この結果、上・下アーム駆動パルス回路２７ａ，２７ｂからドライブ回路２９ａ，２９ｂに出力されるパルス信号の出力タイミングも変化するので、当該出力を受けて駆動するドライブ回路２９ａ，２９ｂからスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６のゲート端子に対して入力される矩形波信号は、図１２（ｃ）に示すタイミングから遅れて、同図（ｂ）に示す基準タイミングに近づくことになる。
【０１０２】
具体的には、図１２（ｃ）に示すΔＴを時間軸（横軸）上で短縮することにより、矩形波信号の発振タイミングを遅れ方向にズラして、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６のオン／オフタイミングを変化させるのである。
【０１０３】
この結果、図６に示す２次側巻線１５の励磁タイミングは変化するので、コンデンサＣ４，Ｃ５の両端電圧は前述した変動（低下）が解消されるように、つまり、前記コンデンサＣ４，Ｃ５の両端電圧が前記適正値となるように上昇させる。
【０１０４】
これに伴い、コンデンサＣ４とコンデンサＣ５による分圧値も一定に制御されるので、図５に示すように、２次側巻線１５の出力側に接続したインバータ回路１９によってコンデンサＣ６の両端から出力される正弦波電圧も常に正常な一定値に維持することが可能となる。
【０１０５】
なお、前記インバータ回路１９は、図１４に示すマイクロコンピュータ等の制御回路３６によってトランジスタからなるドライブ回路（第２のドライブ回路）３７ａ，３７ｂを制御することにより、該ドライブ回路３７ａ，３７ｂにより前記インバータ回路１９のスイッチング素子Ｓ７，Ｓ８を適正なタイミングでオン／オフ駆動して、前記コンデンサＣ６の両端から正弦波電圧を出力するように構成したものである。
【０１０６】
また、前述した実施例において、図６に示す定電圧制御回路２０はコンデンサＣ４，Ｃ５の両端電圧に不足が生じたときに、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６のゲート端子に入力する矩形波信号（パルス信号）の入力タイミングを、図１２（ｃ）に示すタイミングより遅延させて同図（ｂ）に示す基準タイミングに近づけることにより前記電圧不足を解消するものであるが、図６に示す定電圧制御回路２０を構成するフォトトランジスタＴｒ１のコレクタ端子を安定電位（定電圧電源）に接続して、前記フォトトランジスタＴｒ１のエミッタ端子を抵抗Ｒ４，Ｒ５の接続点に接続することにより、前記電圧不足が発生したときに、前記スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６のゲート端子に入力する矩形波信号（パルス信号）の入力タイミングを、図１２（ｃ）に示すタイミングと比較して進み方向にズラすことによって前記電圧不足を解消するように構成してもよい。
【０１０７】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図１５はコンデンサＣ４，Ｃ５の出力側に、直列に接続して、前記コンデンサＣ４，Ｃ５に対して並列に接続した抵抗Ｒ７，Ｒ８と、該抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８の接続点に一方の入力端子を接続し、他方の入力端子に、安定電位（定電圧電源）に接続した抵抗Ｒ９と抵抗Ｒ１０の接続点を接続した比較器３８と、該比較器３８の出力に、安定電位（定電圧電源）に一端を接続した抵抗Ｒ１１の他端を接続して構成した過電圧防止回路３０を具備して前記２次側ユニット４を構成した場合を示している。
【０１０８】
また、前記過電圧防止回路３０の出力端子には、図８で説明したように、上・下アーム駆動パルス回路２７ａ，２７ｂ（のコントロール端子）が接続されている。
【０１０９】
図８において、コンデンサＣ４，Ｃ５の両端電圧が何らかの理由により過電圧となった場合、過電圧防止回路３０の抵抗Ｒ７，Ｒ８間の分圧値は上昇して比較器３８の一方の入力端子に入力される。このとき、前記比較器３８の他方の入力端子には、抵抗Ｒ９，Ｒ１０間の分圧値が一定の電圧として入力されているので、前記抵抗Ｒ７，Ｒ８の分圧値の上昇により前記比較器３８から上・下アーム駆動パルス回路２７ａ，２７ｂのコントロール端子に入力される信号はＨ→Ｌに変化して、前記上・下アーム駆動パルス回路２７ａ，２７ｂの出力を停止する。
【０１１０】
これにより、図８に示すドライブ回路２９ａ，２９ｂの出力も停止されるので、以て、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６の切り換え動作も停止して、２次側ユニット４から過電圧が出力されることを確実に防止することができる。
【０１１１】
図１６は本非接触電源装置Ａの過熱保護回路４５を示している。前記過熱保護回路４５は、スイッチング素子Ｓ７，Ｓ８など、インバータ回路１９を構成する各種回路の近傍に設置した、例えば、サーミスタ等からなる感温素子３９と、該感温素子３９に接続した抵抗Ｒ１２、前記感温素子３９と抵抗Ｒ１２の接続点を一方の入力端子に接続し、他方の入力端子に安定電位（定電圧電源）に接続した抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の接続点を接続した比較器４０、直列に接続されて、前記比較器４０の一方の入力端子と出力端子間に接続した抵抗Ｒ１５とダイオードＤ７、および、安定電位（定電圧電源）に一端を接続し、他端を前記比較器４０の出力端に接続した抵抗Ｒ１６によって構成されている。
【０１１２】
そして、前記過熱保護回路４５の出力端子は、前記制御回路３６に接続されている。
【０１１３】
図１６に示す過熱保護回路４５において、例えば、過負荷により前記スイッチング素子Ｓ７，Ｓ８等が異常に発熱した場合、この発熱状態は感温素子３９により即座に検出されて、該感温素子３９より電圧値の変化として比較器４０の一方の入力端子に入力される。
【０１１４】
前記比較器４０の他方の入力端子には、安定電位（定電圧電源）に接続した抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の接続点が接続されており、前記抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の分圧値は常に一定であるので、前記一方の入力端子に入力される電圧値の変化により、前記比較器４０は、その出力をＨ→Ｌに変化させて前記制御回路３６に出力する。
【０１１５】
この信号の変化の入力により、前記制御回路３６はその駆動を即座に停止してドライブ回路３７ａ，３７ｂ（図１４参照）がインバータ回路１９のスイッチング素子Ｓ７，Ｓ８をオン／オフ駆動することを停止する。
【０１１６】
この結果、前記スイッチング素子Ｓ７，Ｓ８の過度の発熱状態が継続されることはなく、装置の故障および火災の発生などの問題を未然に防止することができる。
【０１１７】
なお、ここまでに説明した実施例においては、図８に示すように、単一の同期コイル２３を備えた場合について説明したが、本発明の非接触電源装置Ａは、これに限定することなく、例えば、図１７に示すように、同期回路１７にこれと同構成の同期回路１７ａを併設し、遅延回路２８（図８参照）を取り外すとともに、２つの比較器２６，２６ａを備えてタイミング設定回路３１ａを構成することにより、図５に示すスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６をオン／オフするように構成してもよい。
【０１１８】
また、本発明は、１次側ユニット１と２次側ユニット４を構成する１次コア１１と１次側巻線１０、２次コア１４と２次側巻線１５を、図１８（ａ）〜（ｃ）に示すように、それぞれ銅やアルミニウムなどからなる非磁性体金属のケース４１に個別に収容して、前記１次コア１１と２次コア１４が対向する側の面以外を覆うことにより、１次側ユニット１および２次側ユニット４を構成する各回路が、１次側巻線１０や２次側巻線１５に発生する磁束の影響を受けて誤動作したり故障することを確実に阻止することができる。
【０１１９】
なお、図１８（ａ）は、１次側ユニット１または２次側ユニット４を背面側から示す縦断面図であり、同図（ｂ），（ｃ）は、前記１次側ユニット１または２次側ユニット４を上方から示す横断面図である。
【０１２０】
図１９は１次側ユニット１の商用電源２と給電回路９との間に、前記商用電源２と並列に接続したコンデンサＣ１１と、該コンデンサＣ１１の両端に接続したコモンモードチョークコイルＬ、および、直列に接続され、前記コンデンサＣ１１にコモンモードチョークコイルＬを介して並列に接続したコンデンサ（接地コンデンサ）Ｃ１２，Ｃ１３からなるノイズフィルタ４２を取り付けて構成した場合を示している。
【０１２１】
これによれば、前記給電回路９で発生した高周波ノイズは、コンデンサＣ１２，Ｃ１３の接続点からＧＮＤ（アース電位）に流され、商用電源２を供給する電灯線（図示せず）に重畳されることはなく、前記電灯線に接続される他の電気機器が、前記高周波ノイズによって誤動作したり、故障することを確実に防止することができる。
【０１２２】
なお、図１９において前記ノイズフィルタ４２は、コモンモードチョークコイルＬを利用して構成した場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限定することなく、例えば、ノーマルモードチョークコイルその他を利用して構成してもよい。
【０１２３】
また、前記ノイズフィルタ４２を２次側ユニット４のインバータ回路（図５参照）の出力側に取り付けて、高周波ノイズが負荷６に悪影響を与えることを阻止するように構成してもよいことは当然である。
【０１２４】
前記アース電位としては、図１８（ａ）に示すように、１，２次側ユニット１，４を構成する各種回路を配設する電気基板４３の外周面近傍に、これを囲繞する例えば、銅やアルミニウム等からなる平面形状がコ字形の非磁性体金属板４４を配置したり、同図（ｂ）に示すように、平板状の非磁性体金属板４４を電気基板４３とケーシング８，１３との間に介在したり、同図（ｃ）に示すように、電気基板４３の上方にこれと対向するようにケーシング８，１３に取り付けるなど、種々の方法によって確保すればよい。
【０１２５】
このとき、注意を要する点は、前記非磁性体金属板４４を１次コア１１または２次コア１４が放出する磁束の影響を受けない距離だけ、前記１，２次コア１１，１４から離して配置する必要がある。
【０１２６】
つまり、図１２（ａ）に示す非磁性体金属板４４を例にとれば、コ字形に形成した非磁性体金属板４４の両端面を、１，２次コア１１，１４を収容するケース４１の近傍まで延出することなく、電気基板４３端面までの長さとすることによって、１，２次コア１１，１４が発する磁束が当該非磁性体金属板４４に鎖交して、漏れ磁束が増加することを確実に防止することができる。
【０１２７】
以上説明したように、本発明の非接触電源装置Ａは、２次側ユニット４に接続される負荷６の大きさや、１次側ユニット１と２次側ユニット４の間のギャップ、１次側ユニット１に接続する商用電源２の電圧変動によっても、前記２次側ユニット４の出力電圧を常に一定に制御することのできるとともに、過電圧や素子が異常に発熱した場合は、装置Ａの動作を即座に停止して、安全性を確実に確保することができ、非常に有効である。
【０１２８】
【発明の効果】
請求項１記載の非接触電源装置は、通常は２次側巻線を１次側巻線と同一のタイミングで励磁することによって、１次コアから２次コアへ鎖交した磁束により２次側巻線に良好に電圧を誘起させることができるので、効率的な電力供給が可能となる。
【０１２９】
また、請求項１記載の非接触電源装置は、直流出力電圧が種々の理由により変動した場合、前記変動を定電圧制御回路で確実に検出して、タイミング設定回路で２次側巻線の励磁タイミングを可変することによって、第１のドライブ回路で前記直流出力電圧を常に一定に維持することができ、利便である。
【０１３０】
請求項２記載の非接触電源装置は、給電回路にハーフブリッジ方式やプッシュプル方式を採用することによって、結合トランスを小型化することができる。
【０１３１】
請求項３記載の非接触電源装置は、２次側巻線を励磁する上・下アーム用のスイッチング素子のオン／オフタイミングを可変することにより、簡単かつ確実に前記直流出力電圧を一定に制御することができ、有効である。
【０１３２】
請求項４記載の非接触電源装置は、２次側巻線を励磁する上・下アーム用のスイッチング素子の各々に同期回路を取り付ける必要はないので、単一の同期回路によって上下一対のスイッチング素子を適正なタイミングで駆動させることができ、装置を簡易かつ安価に構成することができる。
【０１３３】
請求項５記載の非接触電源装置は、２次側巻線の励磁タイミングの検出を同期コイルを使用して行うため、例えば、１次側と２次側間で光学的に同期を検出する場合のように、２次側における光の検出面の汚れなどにより、光の検出が正確に行えなかったり、また、検出の確実性が損なわれるといった問題の発生を確実に阻止することができ、有効である。
【０１３４】
請求項６記載の非接触電源装置は、互いに対向する一対の同期コアに巻回した同期コイルを使用して簡単かつ確実に２次側巻線の励磁タイミングを検出することができ、便利である。
【０１３５】
請求項７記載の非接触電源装置は、同期コイルを１次側巻線の両端に並列接続することにより、１次側巻線の励磁タイミングを同期信号として２次側に確実に伝達することが可能となり、正確なタイミングで２次側巻線の励磁を行うことができる。
【０１３６】
請求項８記載の非接触電源装置は、同期信号が１次コアと２次コアに巻回される１，２次側巻線の励磁によって発生する磁束により、前記同期信号が悪影響を受けることを確実に阻止することができる。
【０１３７】
請求項９記載の非接触電源装置は、同期コイルを２次側巻線に重ねて巻回することにより、前記同期コイルを巻回するためにコアを特別に容易する必要はなく、構成要素数を削減して小型かつ安価に製造することができ、効果的である。
【０１３８】
請求項１０記載の非接触電源装置は、２次側巻線を巻回する２次コア以外に別のコアを設置して、該コアに同期コイルを巻回することによりサーチコイルとして使用するように構成したので、２次側巻線に起因するノイズの影響を確実に減少して、正確な同期信号の検出が可能となり、利便である。
【０１３９】
請求項１１記載の非接触電源装置は、同期コイルを１次側巻線と接続することなく構成したので、前記１次側巻線によるノイズの悪影響を確実に阻止することができ、効果的である。
【０１４０】
請求項１２記載の非接触電源装置は、同期回路の出力にノイズキャンセラーを具備して構成したので、前記同期回路からノイズを除去したトリガ信号を確実に得ることができ、前記トリガ信号を入力して動作する各種回路が誤動作することを未然に阻止することができ、利便である。
【０１４１】
請求項１３記載の非接触電源装置は、前記直流出力電圧が予め設定した任意値から低下した場合、自動的に前記２次側巻線の励磁パルスの位相を進み方向にズラして、前記出力の異常な増減を迅速かつ確実に解消することができ、前記直流出力電圧を一定に維持することができ、有効である。
【０１４２】
請求項１４記載の非接触電源装置は、前記直流出力電圧が予め設定した任意値から低下した場合、自動的に前記２次側巻線の励磁パルスの位相を遅れ方向にズラして、前記出力の異常な増減を迅速かつ確実に解消することができ、前記直流出力電圧を一定に維持することができ、有効である。
【０１４３】
請求項１５記載の非接触電源装置は、前記直流出力電圧を検出した結果が過電圧であった場合、第１のドライブ回路を駆動するパルス信号の入力を停止して、２次側巻線を励磁する上・下アーム用のスイッチング素子を停止することができるので、過電圧状態を完全に解消することが可能となり、２次側ユニットに接続した負荷がこの過電圧によって故障したり、不具合を生じるといったことはなく、安全性を向上することができる。
【０１４４】
請求項１６記載の非接触電源装置は、過負荷によってインバータ回路を構成するスイッチング素子等が異常に発熱した場合、この温度を感温素子により確実に検出してインバータ回路の制御回路を停止するように構成したので、前記スイッチング素子等の過度の発熱状態が継続されて、火災等が誘発される危険を解消することができる。
【０１４５】
請求項１７記載の非接触電源装置は、上下アーム用のスイッチング素子の各々に制御電源用の補助巻線を用意する必要はないので、本装置の部品点数を確実に削減することができ、装置を簡易かつ安価に構成することが可能となる。
【０１４６】
請求項１８記載の非接触電源装置は、簡単に１次コアと２次コア間の磁束の鎖交率を向上することができ、より効率的な電力の伝達が可能となり、便利である。
【０１４７】
請求項１９記載の非接触電源装置は、１次コアおよびこれに巻回する１次側巻線と、２次コアおよびこれに巻回する２次側巻線をそれぞれ非磁性体の金属によって覆うことにより、１次側ユニットおよび２次側ユニットに収容される各種回路が、前記１次側巻線と２次側巻線が発生する磁束の影響を受けることを防止することができ、装置の誤動作および故障を確実に防止することができ、利便である。
【０１４８】
請求項２０記載の非接触電源装置は、高周波ノイズが１次側ユニットから電灯線に侵入して、該電灯線に接続される他の機器が誤動作したり、２次側ユニットに接続した負荷に不具合が生じることを確実に防止でき、便利である。
【０１４９】
また、請求項２０記載の非接触電源装置は、アース電位を本装置の使用場所を選ばずに、確実に確保することができ、利便である。
【０１５０】
請求項２１記載の非接触電源装置は、１，２次側ユニットの厚みを増加させることなく、アース電位を容易に確保することができる。
【０１５１】
請求項２２記載の非接触電源装置は、１，２次側ユニットの幅方向の寸法を増加させることなく、アース電位を容易に確保することができる。
【０１５２】
請求項２３記載の非接触電源装置は、１，２次コアから放出される磁束がアース電位に鎖交することを良好に抑制して、１次側ユニットから２次側ユニットに供給される電力が不足することを確実に阻止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触電源装置の使用形態の一例を示す側面図である。
【図２】前記非接触電源装置の概略構成図である。
【図３】前記非接触電源装置を構成する１次側ユニットの回路図の一例である。
【図４】前記非接触電源装置を構成する１次側ユニットの回路図の一例である。
【図５】前記非接触電源装置を構成する２次側ユニットの回路図の一例である。
【図６】前記２次側ユニットに定電圧制御回路を具備した場合の回路図である。
【図７】前記１次側ユニットを構成する同期コイルのドライブ回路である。
【図８】前記２次側ユニットを構成する同期回路と定電圧制御回路、タイミング設定回路、過電圧防止回路、および、ドライブ回路の接続状態を示すブロック図である。
【図９】前記１次側ユニットと２次側ユニットを構成する同期コアと同期コイルの配置状態の一例を示す側面図である。
【図１０】前記１次側ユニットと２次側ユニットを構成する同期コアと同期コイルの配置状態の一例を示す側面図である。
【図１１】補助巻線からチャージポンプ方式により制御用の電源を確保する場合の回路図である。
【図１２】スイッチング素子にゲートパルスを入力するタイミングを説明する説明図である。
【図１３】前記同期コイルから得たトリガ信号からノイズを除去する際の説明図である。
【図１４】インバータ回路を駆動する要素を示したブロック図である。
【図１５】前記２次側ユニットに過電圧防止回路を具備した場合を示す回路図である。
【図１６】前記２次側ユニットに具備する過熱保護回路を示す回路図である。
【図１７】前記同期回路を併設した場合のブロック図である。
【図１８】前記１，２側ユニットの内部構造を示す断面図である。
【図１９】前記１，２次側ユニットに具備するノイズフィルタの回路図である。
【符号の説明】
１ １次側ユニット
２ 商用電源
３ 給電コード
４ ２次側ユニット
５ 介在物
６ 負荷
７ 接続コード
８，１３ ケーシング
９ 給電回路
１０ １次側巻線
１１ １次コア
１２，１７ 同期回路
１４ ２次コア
１５ ２次側巻線
１６ 受電回路
１８ 整流回路
１９ インバータ回路
２０ 定電圧制御回路
２１ シャントレギュレータ
２２ 同期回路（１次側）
２３，２３ａ 同期コイル（２次側）
２４，２４ａ ノイズキャンセラー
２５，２５ａ 三角波発生回路
２６，２６ａ，３８，４０ 比較器
２７ａ，２７ｂ 上・下アーム駆動パルス回路
２８ 遅延回路
２９ａ，２９ｂ 第１のドライブ回路
３０ 過電圧防止回路
３１ タイミング設定回路
３２ａ，３２ｂ，３３ 同期コア
３４，３５ 補助巻線
３６ 制御回路
３７ａ，３７ｂ 第２のドライブ回路
３９ 感温素子
４１ ケース
４２ ノイズフィルタ
４３ 電気基板
４４ 非磁性体金属板
４５ 過熱保護回路
Ａ 非接触電源装置
Ｃ１〜Ｃ１３ コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ７ ダイオード
Ｌ コモンモードチョークコイル
Ｌ１ インダクタ
Ｒ１〜Ｒ１６ 抵抗
Ｓ１〜Ｓ９ スイッチング素子
Ｔｒ１ フォトトランジスタ

Claims (23)

1. １次側巻線を巻回した１次コアと２次側巻線を巻回した２次コアを分離可能に構成した結合トランスと、前記１次側巻線を励磁する給電回路と、該給電回路から前記２次側巻線を励磁するタイミングを検出する同期回路と、前記２次側巻線の出力に接続したコンデンサの両端電圧を直流出力電圧として検出する定電圧制御回路と、該定電圧制御回路が検出した電圧値に基づき前記２次側巻線の励磁タイミングを可変するタイミング設定回路と、該タイミング設定回路の出力に応じて前記直流出力電圧を可変する第１のドライブ回路と、前記２次側巻線の出力を正弦波電圧として出力するインバータ回路と、該インバータ回路の制御回路、および、該制御回路の出力に応じて前記インバータ回路を駆動する第２のドライブ回路によって構成したことを特徴とする非接触電源装置。
2. 前記給電回路は、ハーフブリッジ方式またはプッシュプル方式により高周波電流を１次側巻線に印加し、これを励磁するように構成したことを特徴とする請求項１記載の非接触電源装置。
3. 前記第１のドライブ回路は、前記タイミング設定回路により設定したオン／オフタイミングで前記２次側巻線を励磁する上アーム用のスイッチング素子と下アーム用のスイッチング素子を動作させることにより、前記直流出力電圧を可変するように構成したことを特徴とする請求項１，２記載の非接触電源装置。
4. 前記下アーム用のスイッチング素子は、単一の前記同期回路を具備し、前記上アーム用のスイッチング素子は、前記単一の同期回路との間に遅延回路を介在して構成したことを特徴とする請求項３記載の非接触電源装置。
5. 前記同期回路は、前記２次側巻線の励磁タイミングを同期コイルを利用して検出するように構成したことを特徴とする請求項１ないし４記載の非接触電源装置。
6. 前記同期コイルは、前記１次コアと２次コアに併設した互いに対向する一対の同期コアに巻回されることを特徴とする請求項５記載の非接触電源装置。
7. 前記１次コアに併設する同期コアに巻回される同期コイルは、前記１次側巻線の両端に並列接続して構成したことを特徴とする請求項６記載の非接触電源装置。
8. 前記同期コアは、前記１次コアおよび２次コアから放出される磁束の影響を受けない間隔を開けて、前記１次コアと２次コアに併設されることを特徴とする請求項６，７記載の非接触電源装置。
9. 前記同期コイルは、前記２次側巻線に重ねて巻回されることを特徴とする請求項５記載の非接触電源装置。
10. 前記同期コイルは、２次側にて磁束が通る磁路内に配置するサーチコイルであることを特徴とする請求項５記載の非接触電源装置。
11. 前記同期回路は、これを独立して駆動する駆動回路を具備して構成したことを特徴とする請求項１ないし５記載の非接触電源装置。
12. 前記同期回路は、その出力に含まれるノイズ成分を除去するノイズキャンセラーを具備して構成したことを特徴とする請求項１ないし１１記載の非接触電源装置。
13. 前記第１のドライブ回路は、予め前記直流出力電圧が任意値となるべく調節した２次側巻線の励磁パルスの位相位置から、前記同期回路の出力信号に基づき前記タイミング設定回路において三角波を前記定電圧制御回路の出力に対応して変化する基準電圧と比較した結果を基に、前記パルスの位相を進み方向にずらして前記２次側巻線の出力両端に接続したコンデンサの充放電電流を制御することにより、前記直流出力電圧を定電圧制御するように構成したことを特徴とする請求項１ないし１２記載の非接触電源装置。
14. 前記第１のドライブ回路は、予め前記直流出力電圧が任意値となるべく調節した２次側巻線の励磁パルスの位相位置から、前記同期回路の出力信号に基づき前記タイミング設定回路において三角波を前記定電圧制御回路の出力に対応して変化する基準電圧と比較した結果を基に、前記パルスの位相を遅れ方向にずらして前記２次側巻線の出力両端に接続したコンデンサの充放電電流を制御することにより、前記直流出電圧を定電圧制御するように構成したことを特徴とする請求項１ないし１２記載の非接触電源装置。
15. 前記２次側巻線は、前記直流出力電圧を検出した結果が過電圧であった場合、前記第１のドライブ回路に対する駆動パルスの入力を停止する過電圧防止回路を具備して構成したことを特徴とする請求項１ないし１４記載の非接触電源装置。
16. 前記インバータ回路の制御回路は、前記各回路の発熱部分の近傍に具備した感温素子の電気量の変化に基づいて検知した温度が過度に上昇したとき、当該制御回路の駆動を停止する過熱保護回路を具備して構成したことを特徴とする請求項１ないし１５記載の非接触電源装置。
17. 前記１次側巻線および２次側巻線は、各々に当該非接触電源装置の１次側と２次側を構成する各種制御回路の電源を確保する制御電源用の補助巻線を重ねて巻回し、前記上アーム用のスイッチング素子の電源をチャージポンプ方式により供給することを特徴とする請求項３ないし１６記載の非接触電源装置。
18. 前記１次コアと２次コアは、互いに対向する端面を有する直柱状の脚鉄部と、該脚鉄部の前記端面と相反する側の端部を接続する直柱状の継鉄部を備え、前記脚鉄部のうち最外側に位置する脚鉄部と前記継鉄部の接続部外面角部を面取りして構成したことを特徴とする請求項１ないし１７記載の非接触電源装置。
19. 前記１次コアと２次コアおよびこれに巻回される１次側巻線と２次側巻線は、前記１次コアと２次コアが互いに対向する側の面以外を非磁性体の金属からなるケースによって覆うように構成したことを特徴とする請求項１ないし１８記載の非接触電源装置。
20. 電源ライン若しくは前記インバータ回路の出力ラインに、チョークコイルやコンデンサ等からなるノイズフィルタを挿入し、前記ノイズフィルタを構成する接地コンデンサを、前記各種回路を実装する電気基板の近傍に設置したアース電位に接続して構成したことを特徴とする請求項１ないし１９記載の非接触電源装置。
21. 前記アース電位は、前記電気基板の側周面を囲繞する平面形状がコ字形の非磁性体金属により確保したことを特徴とする請求項２０記載の非接触電源装置。
22. 前記アース電位は、前記電気基板の上下方向にこれと平行に設置した平板状の非磁性体金属により確保したことを特徴とする請求項２０記載の非接触電源装置。
23. 前記アース電位は、前記１次コアおよび２次コアから放出される磁束の影響を受けない位置に配置されることを特徴とする請求項２０ないし２２記載の非接触電源装置。

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