JP2014045546A - Non-contact power-receiving device and non-contact power reception/supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電気的に非接触状態で電力が供給される非接触受電装置、及び非接触受電装置と非接触給電装置を備える非接触受給電システムに関する。特に、誘導加熱装置を非接触給電装置として用いる非接触受電装置及び非接触受給電システムに関する。 The present disclosure relates to a non-contact power receiving apparatus to which electric power is supplied in an electrically non-contact state, and a non-contact power receiving and feeding system including the non-contact power receiving apparatus and the non-contact power feeding apparatus. In particular, the present invention relates to a non-contact power receiving apparatus and a non-contact power receiving system that use an induction heating device as a non-contact power feeding apparatus.
従来の非接触受電装置としては、例えば、特許文献1に開示されたコードレス機器がある。特許文献1のコードレス機器は、例えばコーヒー挽機のような回転調理機器を誘導加熱装置である磁気発生部(誘導加熱調理器)のトッププレート上に載置して駆動するコードレス機器に関する。このコードレス機器は、一次コイルを有する磁気発生部と、一次コイルと磁気結合する二次コイルを有する回転調理機器のような負荷部から構成される。特許文献1に開示されているコードレス機器は、磁気発生部のトッププレート上に負荷部を載置して、一次コイルに高周波電流を供給することにより、二次コイルにおいて電力を受電して、負荷部に電力が供給される構成である。
As a conventional non-contact power receiving apparatus, for example, there is a cordless device disclosed in
上記した特許文献1に開示されたコードレス機器では、受電側と給電側のコイルを1対1の対応関係に配置することにより、誘導加熱調理器として使用できるとともに、当該誘導加熱調理器に載置された非接触受電装置に対してコードレスで給電できる構成である。一方、給電側のコイル構成としては、トッププレート下に複数の加熱コイルにより一つの被加熱物を誘導加熱するマルチコイル構成を有する誘導加熱調理器が種々提案されている。このようなマルチコイル構成を有する誘導加熱調理器においても、非接触受電装置に対して給電可能な構成が求められている。
In the cordless device disclosed in
しかしながら、マルチコイル構成の誘導加熱調理器を用いて、従来構成の非接触受電装置に対して給電した場合には、受電側のコイルでは給電側の複数のコイルからの高周波磁界を効率よく受けることができず、非接触受電装置に十分な電力が供給されないという課題を有していた。
また、マルチコイル構成の誘導加熱調理器において、受電側と給電側のコイルを1対1の対応関係に配置するために給電コイルの外径に受電コイルの外径を合わせて給電することも可能であるが、マルチコイル構成の給電コイルは、単一のコイル構成よりもコイルの外径が小さいため、給電効率が悪くなる、あるいは給電可能電力に制限が生じる等の課題を有する。
However, when power is supplied to a conventional non-contact power receiving device using an induction heating cooker having a multi-coil configuration, the power receiving side coil efficiently receives high-frequency magnetic fields from a plurality of power supply side coils. The problem is that sufficient power cannot be supplied to the non-contact power receiving apparatus.
In addition, in an induction heating cooker having a multi-coil configuration, it is also possible to supply power by matching the outer diameter of the power receiving coil with the outer diameter of the power receiving coil in order to arrange the power receiving side and power feeding side coils in a one-to-one correspondence relationship. However, the multi-coil configuration of the power supply coil has a problem that the power supply efficiency is deteriorated or the power that can be supplied is limited because the outer diameter of the coil is smaller than that of the single coil configuration.
そこで、本開示は、給電側のコイル構成に関係なく、効率の高い受給電を行うことができる非接触受電装置及び非接触受給電システムを提供するものである。 Therefore, the present disclosure provides a non-contact power receiving apparatus and a non-contact power receiving and feeding system that can perform highly efficient power feeding and receiving regardless of the coil configuration on the power feeding side.
本開示における非接触受電装置は、
電磁誘導を利用して非接触で電力が供給される複数の受電コイルと、
前記複数の受電コイルからの電力が入力される負荷回路と、を備え、
前記複数の受電コイルは、前記複数の受電コイルの電流が同じ方向に流れるよう接続されている。
The non-contact power receiving device in the present disclosure is
A plurality of receiving coils to which electric power is supplied contactlessly using electromagnetic induction;
A load circuit to which power from the plurality of power receiving coils is input,
The plurality of power receiving coils are connected such that currents of the plurality of power receiving coils flow in the same direction.
本開示における非接触受給電システムは、
非接触受電装置と非接触給電装置とを備え、
前記非接触受電装置は、
電磁誘導を利用して非接触で電力が供給される複数の受電コイルと、
前記複数の受電コイルからの電力が入力される負荷回路と、
前記複数の受電コイルの中心位置を伝達する機能を有する位置伝達部と、を備え、
前記複数の受電コイルは、前記複数の受電コイルの電流が同じ方向に流れるよう接続されており、
前記非接触給電装置は、
前記非接触受電装置を載置するトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配置された給電コイルと、
前記給電コイルに電力を供給するインバータと、
前記インバータの出力を制御する制御部と、
前記位置伝達部の位置を検出して、前記複数の受電コイルの中心位置を検知する位置検出部と、で構成されている。
The contactless power supply and reception system in the present disclosure is:
A non-contact power receiving device and a non-contact power feeding device;
The non-contact power receiving device is:
A plurality of receiving coils to which electric power is supplied contactlessly using electromagnetic induction;
A load circuit to which power from the plurality of power receiving coils is input;
A position transmission unit having a function of transmitting a center position of the plurality of power receiving coils,
The plurality of power receiving coils are connected such that currents of the plurality of power receiving coils flow in the same direction,
The non-contact power feeding device is:
A top plate on which the non-contact power receiving device is placed;
A feeding coil disposed below the top plate;
An inverter for supplying power to the feeding coil;
A control unit for controlling the output of the inverter;
A position detecting unit that detects the position of the position transmitting unit and detects the center position of the plurality of power receiving coils.
上記の概括的かつ特定の態様は、非接触受電装置及び非接触受給電システムの任意の組み合わせにより実現してもよい。 The above-described general and specific aspect may be realized by any combination of a non-contact power receiving apparatus and a non-contact power receiving and feeding system.
本開示における非接触受電装置によれば、受電側に複数のコイルを用い、それぞれのコイルに流れる電流の向きを同じ方向に流れるようにすることによって、給電側のコイル構成に関係なく、効率高く受電することができる。 According to the non-contact power receiving device in the present disclosure, by using a plurality of coils on the power receiving side and causing the directions of currents flowing in the respective coils to flow in the same direction, high efficiency can be achieved regardless of the coil configuration on the power feeding side. Can receive power.
(本開示に係る一形態を得るに至った経緯)
前述したように従来の非接触受電装置においては、給電側のコイル構成によっては、効率高く給電することができないという課題を有していた。具体的には、特許文献1に開示されているコードレス機器のように、受電側と給電側のコイル構成が1対1の対応関係になければ、十分な電力供給を行うことができなかった。本発明者らは、受電側のコイル構成を複数の受電コイルを備えるマルチコイル構成とし、複数の受電コイルを直列に接続して環状に並んで配置し、それぞれの受電コイルに流れる電流の向きを同じ方向に流れるように構成することにより、効率の高い受給電を行うことが可能であることを見出し、本発明に至った。
(Background to obtaining one form according to the present disclosure)
As described above, the conventional non-contact power receiving apparatus has a problem that power cannot be efficiently supplied depending on the coil configuration on the power feeding side. Specifically, as in the cordless device disclosed in
本開示に係る第1の態様の非接触受電装置は、
電磁誘導を利用して非接触で電力が供給される複数の受電コイルと、
前記複数の受電コイルからの電力が入力される負荷回路と、を備え、
前記複数の受電コイルは、前記複数の受電コイルの電流が同じ方向に流れるよう接続されている。
The contactless power receiving device of the first aspect according to the present disclosure is:
A plurality of receiving coils to which electric power is supplied contactlessly using electromagnetic induction;
A load circuit to which power from the plurality of power receiving coils is input,
The plurality of power receiving coils are connected such that currents of the plurality of power receiving coils flow in the same direction.
本開示に係る第2の態様の非接触受電装置において、前記第1の態様における前記複数の受電コイルは、電力が供給される受電コイル面において環状に配置されて並設されており、前記受電コイル面の中心に対して対称に配置されている。 In the non-contact power receiving device according to the second aspect of the present disclosure, the plurality of power receiving coils in the first aspect are arranged in a ring on the power receiving coil surface to which power is supplied, and are arranged in parallel. They are arranged symmetrically with respect to the center of the coil surface.
本開示に係る第3の態様の非接触受電装置においては、前記第2の態様における前記受電面の中心軸上に設けられて、前記複数の受電コイルの中心位置を伝達する機能を有する位置伝達部を備えている。 In the non-contact power receiving device according to the third aspect of the present disclosure, position transmission provided on the central axis of the power receiving surface in the second aspect and having a function of transmitting the center positions of the plurality of power receiving coils. Department.
本開示に係る第4の態様の非接触受電装置においては、前記第1乃至3の態様における当該非接触受電装置に対して電力を供給する非接触給電装置における給電コイルの給電コイル面に応じて前記複数の受電コイルの受電コイル面が設定される構成としてもよい。 In the non-contact power receiving device according to the fourth aspect of the present disclosure, depending on the feeding coil surface of the power feeding coil in the non-contact power feeding device that supplies power to the non-contact power receiving device according to the first to third aspects. The power receiving coil surface of the plurality of power receiving coils may be set.
本開示に係る第5の態様の非接触受給電システムにおいては、
非接触受電装置と非接触給電装置とを備える非接触受給電システムであって、
前記非接触受電装置は、
電磁誘導を利用して非接触で電力が供給される複数の受電コイルと、
前記複数の受電コイルからの電力が入力される負荷回路と、
前記複数の受電コイルの中心位置を伝達する機能を有する位置伝達部と、を備え、
前記複数の受電コイルは、前記複数の受電コイルの電流が同じ方向に流れるよう接続されており、
前記非接触給電装置は、
前記非接触受電装置を載置するトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配置された給電コイルと、
前記給電コイルに電力を供給するインバータと、
前記インバータの出力を制御する制御部と、
前記位置伝達部の位置を検出して、前記複数の受電コイルの中心位置を検知する位置検出部と、を備えている。
In the non-contact power receiving and feeding system of the fifth aspect according to the present disclosure,
A contactless power receiving and feeding system comprising a contactless power receiving device and a contactless power feeding device,
The non-contact power receiving device is:
A plurality of receiving coils to which electric power is supplied contactlessly using electromagnetic induction;
A load circuit to which power from the plurality of power receiving coils is input;
A position transmission unit having a function of transmitting a center position of the plurality of power receiving coils,
The plurality of power receiving coils are connected such that currents of the plurality of power receiving coils flow in the same direction,
The non-contact power feeding device is:
A top plate on which the non-contact power receiving device is placed;
A feeding coil disposed below the top plate;
An inverter for supplying power to the feeding coil;
A control unit for controlling the output of the inverter;
A position detection unit that detects a position of the position transmission unit and detects a center position of the plurality of power receiving coils.
本開示に係る第6の態様の非接触受給電システムにおいては、前記第5の態様における前記非接触受電装置は、前記非接触給電装置上に載置されて電力が供給される受電コイル面を有し、
前記複数の受電コイルは、前記受電コイル面において環状に配置されて並設されており、前記受電コイル面の中心に対して対称に配置されている。
In the contactless power receiving and feeding system according to the sixth aspect of the present disclosure, the contactless power receiving apparatus according to the fifth aspect includes a power receiving coil surface that is placed on the contactless power feeding apparatus and to which power is supplied. Have
The plurality of power receiving coils are annularly arranged on the power receiving coil surface and arranged in parallel, and are disposed symmetrically with respect to the center of the power receiving coil surface.
本開示に係る第7の態様の非接触受給電システムにおいては、前記第6の態様における前記非接触受電装置には、高周波磁界を供給する給電コイルの周りに防磁機能を有する環状の防磁部が配置されており、
前記複数の受電コイルによる前記受電コイル面が前記防磁部より内側に配置されるよう構成されている。
In the non-contact power receiving and feeding system according to the seventh aspect of the present disclosure, the non-contact power receiving apparatus according to the sixth aspect includes an annular magnetic shielding portion having a magnetic shielding function around a power feeding coil that supplies a high-frequency magnetic field. Has been placed,
The power receiving coil surface of the plurality of power receiving coils is configured to be disposed inside the magnetic shield portion.
本開示に係る第8の態様の非接触受給電システムにおいては、前記第5乃至7の態様における前記位置伝達部を磁石で構成し、前記位置検出部をホール素子で構成している。 In the non-contact power supply and reception system according to the eighth aspect of the present disclosure, the position transmission unit in the fifth to seventh aspects is configured by a magnet, and the position detection unit is configured by a Hall element.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の全ての図において、同一又は相当部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(実施の形態1)
本開示に係る実施の形態1の非接触受電装置について添付の図1から図8を参照しつつ説明する。図1は、本開示に係る実施の形態1の非接触受電装置の概略構成を示す平面図である。図2は、実施の形態1の非接触受電装置の概略構成を示す側面図である。
(Embodiment 1)
A non-contact power receiving apparatus according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view illustrating a schematic configuration of the contactless power receiving device according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 2 is a side view illustrating a schematic configuration of the non-contact power receiving device according to the first embodiment.
図1及び図2に示すように、実施の形態1の非接触受電装置10は、複数の受電コイル2と、負荷回路4とを備える。負荷回路4としては、例えばモータなどの回転装置と、回転装置を駆動する駆動回路と、駆動回路などを制御する制御回路などが含まれる。複数の受電コイル2は、環状に配置されて並設されており、それぞれに流れる電流の向きが同じ方向となるように接続されている。例えば、図1に示すように、複数の受電コイル2を電気的に直列に接続することによって、図2で示す時点においては、全ての受電コイル2の電流が時計回りの方向(図2において符号3にて示す方向)に流れる。なお、実施の形態1における非接触受電装置10においては、複数の受電コイル2として4つのコイルを例示しているが、受電コイル2の数としては4つに限定されるものではなく、複数のコイルからなる構成であればよい。なお、複数の受電コイル2で構成される受電コイル面は、非接触給電装置20の給電コイル5(給電コイル面)に対向するよう配置されるのが好ましい。したがって、複数の受電コイル2で構成される受電コイル面におけるコイル数としては、給電コイル5における給電コイル面における対向する領域において、同じコイル数で対向するように配置されるのが好ましい。ここで、受電コイル面とは、複数の受電コイル2において、給電コイル5に対向する面であり、複数の受電コイル2の下面を言う。なお、受電コイル面の面積とは、複数の受電コイル2におけるそれぞれの給電コイル5に対向する給電コイル面の面積を加算したものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the non-contact
図2に示すように、複数の受電コイル2は、非接触受電装置10の下部に配置されており、負荷回路4に接続されている。この非接触受電装置10では、複数の受電コイル2が誘導加熱装置である非接触給電装置の給電コイル5から高周波磁界の影響を受けて電力を受電すると、負荷回路4に電力が供給される構成となっている。
As shown in FIG. 2, the plurality of power receiving coils 2 are disposed below the non-contact
以下、実施の形態1において、非接触給電装置が非接触受電装置10に対して電気的に非接触状態で給電するために、非接触受電装置10を誘導加熱装置である非接触給電装置20aに載置した場合を一例として説明する。特に、1つの給電コイル5を有する非接触給電装置20aに4つの受電コイル2を有する非接触受電装置10を載置する場合について説明する。
Hereinafter, in
図3は、実施の形態1の非接触受電装置10を1つの給電コイル5を有する非接触給電装置20aに載置した場合を例示する概略平面図である。図4は、実施の形態1の非接触受電装置10を1つの給電コイル5を有する非接触給電装置20aに載置した場合を例示する非接触受給電システムの概略側面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view illustrating a case where the non-contact
図3及び図4に示すように、非接触受電装置10が載置される誘導加熱装置である非接触給電装置20aは、1つの給電コイル5、インバータ6、及びトッププレート7を備える。なお、図示していないが、非接触給電装置20aには、インバータ6の出力を制御する制御部、及び使用者の操作に応じて制御部に対して電力供給の開始又は停止の指令信号を出力する操作部などの一般的な誘導加熱装置において必要な回路を備える。非接触給電装置20aにおいては、給電コイル5がインバータ6の出力により励起されて高周波磁界8を発生させる。非接触給電装置20aに載置されている非接触受電装置10の受電コイル2においては、発生した高周波磁界8による磁束が鎖交して電流が流れ、電力を受電する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the non-contact
図3に示すように、実施の形態1の非接触受電装置10において、複数の受電コイル2は、それぞれの受電コイル2に流れる電流が同じ方向に流れるように、例えば電気的に直列に接続された構成となっている。このため、非接触受電装置10の受電コイル2が受電しているとき、例えば、図3に示す時点においては、符号3で示すように、すべての受電コイル2に流れる電流は、時計方向に流れている。非接触受電装置10においては、複数の受電コイル2が、電力が供給される受電コイル面において環状(ループ状)に配置されて並設されている。また、複数の受電コイル2は、受電コイル面の中心に対して対称に配置されており、非接触受電装置10における受電コイル面の四方の位置で電気的に直列に接続されて配置されている。それぞれの受電コイル2においては、給電コイル5に対向する面(受電コイル面)が略同一平面となるよう並設されており、給電コイル5におけるコイル形状に沿って環状に配設される。したがって、受電コイル面が給電コイル5の給電コイル面の直上に配置されて、非接触給電装置20aにより非接触受電装置10に対する給電動作が行われる。
As shown in FIG. 3, in the non-contact
上記のように構成された実施の形態1の非接触受電装置10においては、複数の受電コイル2に流れる電流の向きを同じ方向にすることによって、図4で示されるように給電コイル5による高周波磁界8を受け、効率高く電力を受電することができる。したがって、実施の形態1の非接触受電装置10は、複数の受電コイル2を有する構成であっても、従来の構成のような1つの受電コイルを有する非接触受電装置と同様に効率高く電力を受電できる構成となる。
In the non-contact
なお、複数の受電コイルのそれぞれにおいて、電流の流れる方向が同じでない場合には、それぞれの受電コイルに流れる電流により生じる磁界が打ち消し合うため、効率の高い受電を行うことができない構成となる。また、非接触受電装置が上記のように実施の形態1のように構成されていない場合には、複数の受電コイルが給電コイルからの高周波磁界の影響を効率高く受けることができないため、十分な電力を発生させることができないという問題を有している。しかし、実施の形態1の非接触受電装置10においては、複数の受電コイル2のそれぞれ(受電コイル面)が給電コイル5(給電コイル面)に対向して配置され、複数の受電コイルが直列に接続されて電流が同じ方向に流れるように構成されているため、効率の高い受電を行うことができる構成となっている。
また、実施の形態1の非接触受電装置10においては、受電コイル2を直列に接続しているが、各受電コイル2に流れる電流が同じ方向に流れるのであれば、複数の受電コイル2を並列に接続してもよい。但し、複数の受電コイル2を並列接続した場合、インダクタンスが下がるので、受電コイル2が給電コイル5から十分な電力を受電できるように、各受電コイル2は、例えば給電コイル5の形状、巻き数、配置等と同一の構成にする必要がある。
Note that if each of the plurality of power receiving coils does not have the same current flowing direction, the magnetic fields generated by the currents flowing through the power receiving coils cancel each other out, so that the power cannot be received with high efficiency. In addition, when the non-contact power receiving device is not configured as in the first embodiment as described above, the plurality of power receiving coils cannot efficiently receive the influence of the high frequency magnetic field from the power feeding coil. There is a problem that electric power cannot be generated. However, in the non-contact
Further, in the non-contact
次に、複数の給電コイルを有する非接触給電装置に非接触受電装置を載置して受電する場合について説明する。
図5は、実施の形態1の非接触受電装置10を複数の給電コイル5を有する非接触給電装置に載置した場合を例示する概略平面図である。図6は、実施の形態1の非接触受電装置10を複数の給電コイル5を有する非接触給電装置に載置した場合を例示する非接触受給電システムの概略側面図である。
Next, a case where a non-contact power receiving device is placed on a non-contact power feeding device having a plurality of power feeding coils to receive power will be described.
FIG. 5 is a schematic plan view illustrating a case where the non-contact
図5及び図6に示すように、非接触給電装置20bは、複数の給電コイル5を有するマルチコイル構成である。他の構成は、前述の図4に示した1つの給電コイル5を有する非接触給電装置20aと同じである。非接触給電装置20bのインバータ6から複数の給電コイル5に電力が供給されると、複数の給電コイル5は高周波磁界8を発生する。非接触給電装置20bに載置されている非接触受電装置10のそれぞれの受電コイル2においては、発生した高周波磁界8により磁束が鎖交して電流が流れ、電力を受電する。特に、実施の形態1の非接触受電装置10は、給電側のマルチコイル構成に対して、受電側もマルチコイル構成となっており、受電側と給電側のそれぞれのコイルが略1対1に対向するよう構成されている。したがって、それぞれのコイル間において高周波磁界8による磁束が鎖交して、それぞれの受電コイル2に電力が供給される。その結果、非接触給電装置20bは非接触受電装置10に対して効率高く電力を供給することができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the non-contact
以上のように、実施の形態1の非接触受電装置10は、受電側を複数の受電コイル2からなるマルチコイル構成とし、複数の受電コイル2を直列に接続して受電コイル2に流れる電流の向きを同じ方向とすることによって、給電側のコイル構成に関係なく、効率の高い受電を行うことができる。
As described above, the contactless
なお、非接触受電装置10において複数の受電コイル2の配置は、非接触受電装置10の載置面となる受電コイル面の中心に対して対称に配置されるのが好ましい。例えば、1つの給電コイル5を有する非接触給電装置20a上に非接触受電装置10を載置する場合には、図3に示すように、複数の受電コイル2が非接触受電装置10の受電コイル面の中心に対して対称の位置で給電コイル5に対向して配置されると、受電コイル2と給電コイル5との磁気結合が最適な状態となる。
また、非接触給電装置20bがマルチコイル構成であった場合、図5に示すように、4つの受電コイル2と4つの給電コイル5のそれぞれが対向して配置されることが好ましく、このような構成とすることにより、それぞれの受電コイル2と給電コイル5との磁気結合が最適な状態となる。
Note that in the non-contact
Further, when the non-contact
以上のように、非接触受電装置10における複数の受電コイル2の配置は、非接触受電装置10の受電コイル面(載置面)の中心に対して対称に配置することによって、給電コイル5と受電コイル2との磁気結合が最適な位置に載置することが可能となり、給電効率を上げることができる。
As described above, the arrangement of the plurality of power receiving coils 2 in the non-contact
次に、給電コイルの周りに配置された防磁機能を持つ防磁部を有する非接触給電装置に対して、非接触受電装置を載置する場合について説明する。
図7は、実施の形態1の非接触受電装置10が防磁部を有する非接触給電装置に載置された場合を例示する概略平面図である。図8は、実施の形態1の非接触受電装置10が防磁部を有する非接触給電装置に載置された場合を例示する非接触受給電システムの概略側面図である。
Next, the case where a non-contact power receiving device is placed on a non-contact power feeding device having a magnetic shielding portion having a magnetic shielding function arranged around the power feeding coil will be described.
FIG. 7 is a schematic plan view illustrating a case where the non-contact
図7及び図8に示すように、非接触給電装置20cには、トッププレート7の下面にリング状の防磁部9が設けられている。防磁部9は、給電コイル5の外周に配設され、アルミ材など透磁率・抵抗値とも低い材料をリング状にした構成である。防磁部9は、給電コイル5から外側へ漏れる磁界を、自身に発生する逆向きの磁界を利用してうち消す防磁機能を有している。非接触給電装置20cにおける他の構成は、前述の図4に示した非接触給電装置20aと同じである。上記のように構成された非接触給電装置20cに対して、実施の形態1の非接触受電装置10を載置して受給電させる場合、図7に示すように、複数の受電コイル2により構成される受電コイル面は、リング状の防磁部9の内径より内側となるように設計することが好ましい。受電コイル2の一部でも防磁部9の内径より外側に配置された場合には、防磁部9の内径より外側に配置された受電コイル2では防磁部9により高周波磁界8の影響を受け難くなる。その結果、受電コイル2は給電コイル5による高周波磁界8による磁束の鎖交が少なくなり、十分な電力が受電できなくなる。したがって、防磁部9の内径より内側に受電コイル2が配置されるように、複数の受電コイル2の配置構成が設定されている。また、受電コイル2は防磁部9の内径より内側になるように、受電コイル2のコイル径を調整してもよい。
As shown in FIGS. 7 and 8, the non-contact
なお、実施の形態1における非接触給電装置20は、非接触受電装置10を給電するとともに誘導加熱装置としても使用できる構成である。この場合、非接触給電装置(誘導加熱装置)20の給電コイル5は、加熱コイルとしても使用されるため、給電コイル(加熱コイル)5のコイル径は、誘導加熱される負荷(例えば、鍋等)の形状を考慮して、φ150〜200mm程度に制約される。
非接触給電装置(誘導加熱装置)20において、給電コイル(加熱コイル)5は、上記したコイル径を有する単一のコイルで電力を供給する構成もあれば、給電コイル(加熱コイル)5が2〜4個程度の小径のコイルから同時に電力を供給するマルチコイル構成等がある。実施の形態1の非接触受電装置10において、受電コイル2の構成は、給電側のコイルが単一の構成、又はマルコイル構成のどちらであっても効率よく給電可能な構成が望ましい。そのための構成として、実施の形態1の非接触受電装置10は、特に受電コイル2を複数(例えば、4個)のコイルで構成している。
さらに、複数の受電コイル2を小径のコイルで構成してコイル数を増やすことも可能であるが、受電コイル2のコイル径を小さくしすぎると、負荷との磁気的な結合を十分取ることができなくなり、効率よく給電を行うことができなくなる。そのため、複数の受電コイル2のコイル径は、負荷との磁気的な結合を十分取れる程度に設定するのが好ましい。
In addition, the non-contact electric power feeder 20 in
In the non-contact power feeding device (induction heating device) 20, the power feeding coil (heating coil) 5 has a configuration in which power is supplied by a single coil having the above-described coil diameter. There are a multi-coil configuration in which power is supplied simultaneously from about four small diameter coils. In the contactless
Furthermore, it is possible to increase the number of coils by configuring the plurality of power receiving coils 2 with small diameter coils. However, if the coil diameter of the
以上のように、給電側の非接触給電装置20cに防磁部9が備えられている場合、受電側の非接触受電装置10における複数の受電コイル2を防磁部9の内径より内側に位置するように複数の受電コイル2の配置構成が設定されている。これによって、非接触給電装置20cに防磁部9があっても、複数の受電コイル2は効率高く受電を行うことができる。
As described above, when the non-contact
(実施の形態2)
次に、本開示に係る実施の形態2の非接触受電装置について説明する。
実施の形態2の非接触受電装置において、前述の実施の形態1の非接触受電装置10と異なる点は、受電コイル2の数が2つである点である。その他の構成は、実施の形態1の非接触受電装置10の構成と同じである。
図9は、本開示に係る実施の形態2の非接触受電装置を1つの給電コイル5を有する非接触給電装置20aに載置した場合を例示する概略平面図である。図10は、実施の形態2の非接触受電装置を1つの給電コイル5を有する非接触給電装置20aに載置した場合を例示する非接触受給電システムの概略側面図である。
(Embodiment 2)
Next, the non-contact power receiving device according to the second embodiment according to the present disclosure will be described.
The non-contact power receiving device of the second embodiment is different from the non-contact
FIG. 9 is a schematic plan view illustrating the case where the non-contact power receiving device according to the second embodiment of the present disclosure is placed on the non-contact
図9及び図10に示すように、非接触給電装置20aが非接触受電装置10aに対して電気的に非接触状態で給電するために、非接触給電装置20aの上に非接触受電装置10aが載置される。図9及び図10に示す非接触給電装置20aは、給電コイルが1つの構成である。実施の形態2においても実施の形態1と同様に、給電コイル5がインバータ6の出力により励起されて高周波磁界8を発生させる。非接触給電装置20aに載置されている非接触受電装置10aの複数の受電コイル2aにおいては、発生した高周波磁界8による磁束が鎖交して電流が流れ、電力を受電する。
As shown in FIGS. 9 and 10, in order for the non-contact
図9に示すように、実施の形態2の非接触受電装置10aも実施の形態1と同様に複数の受電コイル2aが電気的に直列に接続されている。このため、受電コイル2aにおいては、非接触給電装置20aの給電コイル5による高周波磁界8の影響を受けると、例えば、図9に示す時点においては、符号3で示すように、時計回りの方向に電流が流れる。したがって、実施の形態1と同様に、実施の形態2の非接触受電装置10aにおいては、受電コイル2aが2つの場合であっても、給電コイル5から効率高く電力を受給できる構成となっている。なお、実施の形態2の非接触受電装置10aは、実施の形態1の非接触受電装置10と同様に、非接触給電装置20aが複数の給電コイル5からなるマルチコイル構成の場合であっても効率高く電力を受給できる構成である。
As shown in FIG. 9, the non-contact
また、図9に示すように、実施の形態2の非接触受電装置10aにおいて、非接触給電装置からの高周波磁界8を効率高く受け取るために、受電コイル2aの形状を実施の形態1の非接触受電装置10の受電コイル2に比べ、楕円形状に拡大して構成している。これは、給電コイル5からの高周波磁界8を複数の受電コイルで磁束を鎖交するよう構成した場合、給電コイル面(受電コイルに対向する面)に対して受電コイル面(給電コイルに対向する面)の占める面積が少ないと効率の高い受電ができないためである。例えば、実施の形態2に係る非接触受電装置10aの受電コイル2aのように、コイルが2つで受電する場合、実施の形態1に係る非接触受電装置10の受電コイル2と同じサイズのものを使用すると、コイルの数が減った分だけ給電コイル面に対して、受電コイル面の占める面積が少なくなる。このように、給電コイル5の給電コイル面に対して、複数の受電コイル2aの合算した受電コイル面の占める面積が少ない場合には、受電コイル2aは給電コイル5からの高周波磁界8の影響を受ける領域が小さくなり、十分な受電を行うことができない。したがって、受電コイル2aの合算した受電コイル面は、給電コイル5の給電コイル面に対して可能な限り大きく占めるように構成することが好ましい。例えば、実施の形態2の非接触受電装置10aの受電コイル2aのようにコイルの形状を楕円形状に拡大して、給電コイル面に合わせて受電コイル面を大きくする。但し、受電コイル2aの受電コイル面を大きくし過ぎると、非接触受電装置10aの装置サイズ自体が大きくなり、使用者にとって使い勝手の悪いものとなる。したがって、受電コイル2aの受電コイル面は、給電コイル5の給電コイル面に対して、装置仕様などに応じて、装置が大きくなりすぎない範囲で適切に設定されるのがよい。
Further, as shown in FIG. 9, in the non-contact
以上のように、実施の形態2の非接触受電装置10aにおいては、受電コイル2aが2つの場合であっても、給電側の非接触給電装置のコイル構成にかかわらず、効率の高い受電を行うことが可能となる。
As described above, in the non-contact
また、非接触受電装置10aにおける受電コイル2aの受電コイル面は、非接触給電装置の給電コイル5における給電コイル面に応じて適切に設定することにより、給電コイル5からの高周波磁界8による磁束が効率高く鎖交して、受電効率を高くすることができる。なお、受電コイルが2つの場合と4つの場合の受電効率を比べると、受電コイルが2つの場合ではコイルの形状がひずむ分だけ磁束の鎖交する領域が少なくなるので、受電コイルが4つの場合より受電効率は低くなる。
Further, the power receiving coil surface of the
(実施の形態3)
次に、本開示に係る実施の形態3の非接触受給電システムについて説明する。
図11は、本開示に係る実施の形態3の非接触受給電システムを示す概略平面図である。図12は、実施の形態3の非接触受給電システムを示す概略側面図である。
(Embodiment 3)
Next, the non-contact power supply / reception system according to the third embodiment of the present disclosure will be described.
FIG. 11 is a schematic plan view showing the non-contact power supply / reception system according to the third embodiment of the present disclosure. FIG. 12 is a schematic side view showing the non-contact power supply / reception system of the third embodiment.
図11及び図12に示すように、実施の形態3に係る非接触受給電システム30は、非接触受電装置10bと非接触給電装置20dから構成される。非接触受電装置10bは、実施の形態1の非接触受電装置10に位置伝達機能を有する位置伝達部11が設けられている。位置伝達部11は、環状に配置された複数の受電コイル2に取り囲まれるように配置されており、直列に接続されて四方に設けられた4つの受電コイル2の中心に設けられている。
As illustrated in FIGS. 11 and 12, the non-contact power receiving and feeding
非接触給電装置20dは、トッププレート7の下方に1つの給電コイル5が配置されており、給電コイル5がインバータ6に接続されて所望の高周波電力が供給される構成である。実施の形態3に係る非接触受給電システム30における非接触給電装置20dは、給電コイル5の中心に位置検出機能を有する位置検出部12が設けられている。
The non-contact
実施の形態3の非接触受給電システム30では、非接触受電装置10bが非接触給電装置20dに載置されたとき、位置検出部12が対向する位置伝達部11を検出するよう構成されている。図12に示すように、非接触受電装置10bを非接触給電装置20dに載置するとき、非接触受電装置10bは位置検出部12により位置伝達部11が検出された位置に載置される。その結果、非接触受電装置10bにおける複数の受電コイル2で構成された受電コイル面の中心と、非接触給電装置20dにおける給電コイル5で構成された給電コイル面の中心が一致した状態で載置されることになる。このとき、給電側の給電コイル5と受電側の受電コイル2の磁気結合が最適となり、高い受電効率で電力が供給される。なお、実施の形態3の非接触受給電システム30では、非接触給電装置20dが1つの給電コイルを有する構成で説明したが、非接触給電装置20dが複数のコイルで構成されたマルチコイル構成であっても、上記のように位置伝達部11と位置検出部12を磁気結合が最適となる位置に配設することにより同様の効果を奏することができる。
The non-contact power supply /
実施の形態3の非接触受給電システム30における位置伝達部11としては、例えば、磁石を用いることができる。一方、位置検出部12としては、例えば、ホール素子を用いることができる。このように構成することによって、位置検出部12が位置検出部11である磁石の磁場を検出したとき、使用者に対して、例えば、光、音、表示等により知らせることにより、非接触受電装置10bを非接触給電装置20d上の最適な位置に容易に載置することが可能となる。
For example, a magnet can be used as the
以上のように、実施の形態3の非接触受給電システム30においては、非接触受電装置10b側に位置伝達部11、非接触給電装置20d側に位置検出部12を用いている。これによって、使用者は容易に非接触受電装置10bを非接触給電装置20d上の最適な位置に載置することが可能となり、適切で、効率の高い電力供給を行うことが可能となる。
As described above, in the non-contact power supply /
2、2a 受電コイル
3 電流の流れる方向
4 負荷回路
5 給電コイル
6 インバータ
7 トッププレート
8 高周波磁界
9 防磁部
10、10a、10b 非接触受電装置
11 位置伝達部
12 位置検出部
20、20a、20b、20c、20d 非接触給電装置
30 非接触受給電システム
2, 2a
Claims (8)
前記複数の受電コイルからの電力が入力される負荷回路と、を備え、
前記複数の受電コイルは、前記複数の受電コイルの電流が同じ方向に流れるよう接続された非接触受電装置。 A plurality of receiving coils to which electric power is supplied contactlessly using electromagnetic induction;
A load circuit to which power from the plurality of power receiving coils is input,
The plurality of power receiving coils are non-contact power receiving devices connected so that currents of the plurality of power receiving coils flow in the same direction.
前記非接触受電装置は、
電磁誘導を利用して非接触で電力が供給される複数の受電コイルと、
前記複数の受電コイルからの電力が入力される負荷回路と、
前記複数の受電コイルの中心位置を伝達する機能を有する位置伝達部と、を備え、
前記複数の受電コイルは、前記複数の受電コイルの電流が同じ方向に流れるよう接続されており、
前記非接触給電装置は、
前記非接触受電装置を載置するトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配置された給電コイルと、
前記給電コイルに電力を供給するインバータと、
前記インバータの出力を制御する制御部と、
前記位置伝達部の位置を検出して、前記複数の受電コイルの中心位置を検知する位置検出部と、を備える非接触受給電システム。 A contactless power receiving and feeding system comprising a contactless power receiving device and a contactless power feeding device,
The non-contact power receiving device is:
A plurality of receiving coils to which electric power is supplied contactlessly using electromagnetic induction;
A load circuit to which power from the plurality of power receiving coils is input;
A position transmission unit having a function of transmitting a center position of the plurality of power receiving coils,
The plurality of power receiving coils are connected such that currents of the plurality of power receiving coils flow in the same direction,
The non-contact power feeding device is:
A top plate on which the non-contact power receiving device is placed;
A feeding coil disposed below the top plate;
An inverter for supplying power to the feeding coil;
A control unit for controlling the output of the inverter;
A non-contact power feeding and receiving system comprising: a position detecting unit that detects a position of the position transmitting unit and detects a center position of the plurality of power receiving coils.
前記複数の受電コイルは、前記受電コイル面において環状に配置されて並設されており、前記受電コイル面の中心に対して対称に配置された請求項5に記載の非接触受給電システム。 The non-contact power receiving device has a power receiving coil surface that is mounted on the non-contact power feeding device and is supplied with power,
The non-contact power receiving and feeding system according to claim 5, wherein the plurality of power receiving coils are arranged in a ring shape on the power receiving coil surface, and are arranged in parallel with respect to a center of the power receiving coil surface.
前記複数の受電コイルによる前記受電コイル面が前記防磁部より内側に配置されるよう構成された請求項6に記載の非接触受給電システム。 In the non-contact power receiving device, an annular magnetic shielding portion having a magnetic shielding function is disposed around a power supply coil that supplies a high-frequency magnetic field,
The non-contact power feeding and receiving system according to claim 6, wherein the power receiving coil surface by the plurality of power receiving coils is arranged inside the magnetic shield portion.
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2012
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