JP2016101079A - 非接触給電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】非接触延長コードを用いた非接触システムにおいて、入力力率を改善し待機電力削減や、軽負荷時の効率向上が可能な非接触給電システムを提供する。
【解決手段】非接触給電システムＳは、非接触延長コード２の中継受電コイル２１が給電装置１の送電コイル１０と対向配置され、非接触延長コード２の中継送電コイル２２が受電装置３の受電コイル３０と対向配置される。前記送電コイル１０に対して第１並列共振コンデンサ１１を並列に接続して共振回路を構築する。また、中継送電コイル２２に対して、第２並列共振コンデンサ２４を並列に接続して共振回路を構築する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電システムに関するものである。
特許文献１には、１次コイルと２次コイルを対向させてできる磁気結合トランスを２組縦続接続した非接触給電システムが示されている。つまり、給電装置（１次コイル）と受電装置（２次コイル）の間に、中継２次コイルと中継１次コイルを備えた非接触延長コードを介在させて、同非接触延長コードを介して給電装置の電力を受電装置に非接触給電するものである。
この非接触給電システムにおいては、負荷電流にあまり依存しないで、受電電圧が送電電圧とほぼ同じレベルの振幅の電圧を送れることで優れている。しかしながら、このシステムでは、入力電圧と入力電流との間に位相差が生じ力率が低くなる問題を含んでいた。
電磁誘導を使う非接触給電においては、１次コイルに励磁電流を流して高周波の交番磁束を発生させ、２次コイルにこの磁束を交鎖させて起電力を得るために、コイルの入力電圧に対して入力電流が遅れる。したがって、このままでは入力力率が１より小さくなる。入力力率が小さい場合は、負荷に電力を供給するための直接寄与しない無効電流が増加していることを示し、結果として待機電力の増加や効率の低下につながる。
また、非特許文献１には、１次コイルと２次コイルを対向させてできる磁気結合トランスを１組使う非接触給電システムにおいて、入力力率を改善するための回路方式が示されている。
国際公開第２０１４／０３８１４８号
望月大樹、仲達崇一郎、渡辺宏、境野翔、金子裕良、阿部茂、保田富雄、"一方向非接触給電から拡張容易な双方向非接触給電システム"電学論（Ｄ），ｖｏｌ．１３３−Ｄ，ｎｏ．７，ｐｐ．７０７−７１３，２０１３．
しかしながら、非特許文献１は、１組の磁気結合トランスを使った非接触給電システムの力率改善であり、磁気結合トランスを２組縦続接続した非接触給電するシステムにおいての入力力率を改善する方策は開示されていない。したがって、非接触延長コードを用いて、給電装置の電力を受電装置に非接触給電するシステムにおいての入力力率を改善し待機電力の削減や、軽負荷時の効率向上を図ることが望まれる。
本発明は、非接触延長コードを用いた非接触システムにおいて、入力力率を改善し待機電力削減や、軽負荷時の効率向上が可能となる非接触給電システムを提供する。
上記課題を解決するための非接触給電システムは、主電源に基づいて高周波インバータが発生する高周波電流が通電されて交番磁界を発生する送電コイルを有する給電装置と、受電コイルと、前記受電コイルと直列に接続された受電コイル側直列共振コンデンサを有する受電装置と、中継受電コイルと、中継送電コイルと、前記中継受電コイルと前記中継送電コイルとの間に直列に接続された中継受電コイル側直列共振コンデンサを有する非接触延長コードとを有し、前記中継受電コイルが前記送電コイルと対向配置され、前記中継送電コイルが前記受電コイルと対向配置され、前記送電コイルが発生する交番磁束と交鎖して前記中継受電コイルに誘導起電力を発生させ、その誘導起電力にて前記中継送電コイルに交番磁束を発生させ、その交番磁束と交鎖して前記受電コイルに誘導起電力を発生させ、その誘導起電力を利用して負荷に必要な電力を与える非接触給電システムであって、前記送電コイルおよび前記中継送電コイルに対して、それぞれインダクタンスとキャパシタンスのうち少なくともキャパシタンスを有するインピーダンス回路を設けて、前記給電装置の入力力率が１に近くなるようにし、かつ、前記高周波インバータからの出力電圧振幅と前記受電装置の受電コイルからの出力電圧振幅とが、負荷電流の大きさに関わらずに同程度の電圧振幅になるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、入力力率を改善し待機電力の削減や、軽負荷時の効率向上が可能となる。
第１実施形態の非接触給電システムの概略を示す電気回路図。 第２実施形態の非接触給電システムの概略を示す電気回路図。 （ａ）および（ｂ）は非接触給電システムの別例を示す電気回路図。 （ａ）および（ｂ）は非接触給電システムの別例を示す電気回路図。 非接触給電システムの別例を示す電気回路図。 非接触給電システムの別例を示す電気回路図。
（第１実施形態）
以下、非接触給電システムの第１実施形態を、図１に従って説明する。
図１は、非接触給電システムの概略的な電気回路図を示す。図１において、非接触給電システムＳは、給電装置１、非接触延長コード２、および、受電装置３を有している。非接触給電システムＳは、給電装置１の電力を非接触にて非接触延長コード２に給電し、その非接触延長コード２が受電した電力を非接触にて受電装置３に給電する。つまり、給電装置１と受電装置３が離間している場合、非接触給電システムＳは、非接触延長コード２を利用して給電装置１からの電力を受電装置３に非接触にて給電可能なシステムである。
（給電装置１）
給電装置１は、送電コイル１０、第１並列共振コンデンサ１１、整流平滑回路１２および高周波インバータ１３を有している。整流平滑回路１２は、全波整流回路（図示せず）と平滑コンデンサ（図示せず）を備え、商用の交流電源１４からの出力波形が全波整流回路（図示せず）にて直流電圧に整流され、その整流された直流電圧を平滑コンデンサ（図示せず）にて平滑化して高周波インバータ１３へ出力する。
高周波インバータ１３は、例えば、公知のハーフブリッジ型またはフルブリッジ型のインバータであって、整流平滑回路１２からの直流電圧に基づいて送電コイル１０に印加する高周波電圧（１次電圧Ｖ１）を生成する。高周波インバータ１３は、高周波インバータ１３の出力端子Ｐ１，Ｐ２から高周波電圧（１次電圧Ｖ１）を送電コイル１０に印加することによって、送電コイル１０に高周波電流（１次電流Ｉ１）を通電する。
送電コイル１０は、第１ポット型コア１５に巻回され、高周波インバータ１３の高周波電流（１次電流Ｉ１）が通電して交番磁界を発生する。
送電コイル１０には、第１並列共振コンデンサ１１が並列に接続されている。第１並列共振コンデンサ１１は、送電コイル１０との並列回路によって共振回路を構成するようになっている。
この共振回路の共振条件は、下記の式（１）で与えられる。
ω２・Ｌ１・Ｃｐ＝１ ・・・（１）
ここで、Ｌ１は、送電コイル１０の自己インダクタンスを示し、Ｃｐは、第１並列共振コンデンサ１１のキャパシタンスを示す。また、ωは、ω＝２πｆであって、ｆは、高周波電圧（１次電圧Ｖ１）の駆動周波数である。
そして、式（１）を変形することによって、第１並列共振コンデンサ１１のキャパシタンスＣｐは、下記の式（２）で与えられる。
Ｃｐ＝１／（ω２・Ｌ１） ・・・（２）
したがって、第１並列共振コンデンサ１１のキャパシタンスＣｐを、式（２）を満たす条件で設定すれば、無負荷時において、出力端子Ｐ１，Ｐ２から送電コイル１０側を見たインピーダンスは、ハイ・インピーダンスとなる。
（非接触延長コード２）
非接触延長コード２は、中継受電コイル２１、中継送電コイル２２、第１直列共振コンデンサ２３、および、第２並列共振コンデンサ２４を有している。
中継受電コイル２１は、給電装置１の送電コイル１０と磁気結合するように対向配置され送電コイル１０が発生する交番磁界と交鎖して誘導起電力を出力する。中継受電コイル２１は、給電装置１の送電コイル１０が巻回されている第１ポット型コア１５と同形、同材質の第２ポット型コア２５に巻回されている。つまり、送電コイル１０が形成する磁気抵抗と中継受電コイル２１が形成する磁気抵抗とが同じとなるように、送電コイル１０と中継受電コイル２１を、その構造、形状、サイズ、材料条件が同じになるようにしている。
中継受電コイル２１には第１直列共振コンデンサ２３が直列に接続されている。中継受電コイル２１と第１直列共振コンデンサ２３の直列回路の出力端子Ｐ３，Ｐ４間には、中継送電コイル２２が接続されている。第１直列共振コンデンサ２３は、出力端子Ｐ３，Ｐ４間の負荷の大きさに依存しないで、出力端子Ｐ３，Ｐ４間に一定の出力電圧（以下、２次電圧Ｖ２という）を出力させるためにインピーダンスマッチングするために設けられている。
つまり、第１直列共振コンデンサ２３は、中継受電コイル２１との直列回路によって共振回路を構成し、送電コイル１０と中継受電コイル２１との間での２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２を打ち消すためのものである。
２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２は、下記の式（３）で与えられる。
Ｌ０２＝Ｌ２・（１−Ｋ１ ２） ・・・（３）
ここで、Ｌ２は、中継受電コイル２１の自己インダクタンスを示し、Ｋ１は、送電コイル１０と中継受電コイル２１との結合係数を示す。
また、送電コイル１０と中継受電コイル２１との結合係数Ｋ１は、下記の式（４）にて与えられる。
Ｋ１＝Ｍ１／（Ｌ１・Ｌ２）１／２ ・・・（４）
ここで、Ｌ１は、送電コイル１０の自己インダクタンスを示し、Ｌ２は、中継受電コイル２１の自己インダクタンスを示す。また、Ｍ１は、送電コイル１０と中継受電コイル２１の相互インダクタンスである。
そして、この共振回路の第１直列共振コンデンサ２３が２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２を打ち消す条件、すなわち、共振条件は、下記の式（５）で与えられる。
ω２・Ｌ０２・Ｃｓ＝１ ・・・（５）
ここで、Ｃｓは、第１直列共振コンデンサ２３のキャパシタンスを示す。また、ωは、ω＝２πｆであって、ｆは、高周波電圧（１次電圧Ｖ１）の駆動周波数である。
そして、式（５）を変形することによって、第１直列共振コンデンサ２３のキャパシタンスＣｓは、下記の式（６）で与えられる。
Ｃｓ＝１／（ω２・Ｌ０２） ・・・（６）
したがって、第１直列共振コンデンサ２３のキャパシタンスＣｓが式（６）を満たすように設定すれば、２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２は、キャパシタンスＣｓで打ち消される。その結果、線路インピーダンスを、ほぼゼロにすることができる。
そして、中継受電コイル２１は、給電装置１の送電コイル１０の交番磁界と交鎖して出力される誘導起電力を、２次電圧Ｖ２として出力端子Ｐ３，Ｐ４間から中継送電コイル２２に印加する。
このとき、この非接触延長コード２の中継受電コイル２１は、巻き数Ｎ２以外は給電装置１の送電コイル１０の形状、構造およびサイズを同じなるように形成されている。すなわち、送電コイル１０が形成する磁気抵抗と中継受電コイル２１が形成する磁気抵抗とが同じに形成されている。
また、送電コイル１０と中継受電コイル２１との結合係数Ｋ１は、例えば予め計測にて求められているものとする。これによって、２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２は、式（３）にて求められる。
そして、本実施形態では、給電装置１の送電コイル１０の巻き数Ｎ１に対して中継受電コイル２１の巻き数Ｎ２を調整することによって、１次電圧Ｖ１＝２次電圧Ｖ２となるように設定している。
つまり、１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２との間には、下記の式（７）が成立する。
Ｖ２＝Ｋ１・（Ｌ２／Ｌ１）１／２・Ｖ１
＝（Ｋ１／ａ１）・Ｖ１ ・・・（７）
ここで、ａ１は、送電コイル１０の巻き数Ｎ１と中継受電コイル２１の巻き数Ｎ２の巻き数比（＝Ｎ１／Ｎ２）を示す。
したがって、下記の式（８）のように、巻き数比ａ１（＝Ｎ１／Ｎ２）と結合係数Ｋ１を等しくすれば、１次電圧Ｖ１＝２次電圧Ｖ２となる。
ａ１＝Ｋ１ ・・・（８）
つまり、送電コイル１０と中継受電コイル２１との結合係数Ｋ１が予め計測されていることから、これに合わせて巻き数比ａ１（＝Ｎ１／Ｎ２）を設定する。これによって、出力端子Ｐ３，Ｐ４間から中継送電コイル２２に希望する２次電圧Ｖ２であるＶ２＝Ｖ１が出力されることになる。
中継送電コイル２２は、中継受電コイル２１が巻回されている第２ポット型コア２５と同形、同材質の第３ポット型コア２６に巻回されている。中継送電コイル２２は、この２次電圧Ｖ２（＝Ｖ１）が印加され２次電流Ｉ２が通電されて交番磁界を発生する。この交番磁界の周波数は、給電装置１の送電コイル１０が発生する交番磁界の周波数ｆと同じである。
中継送電コイル２２には、第２並列共振コンデンサ２４が並列に接続されている。つまり、中継送電コイル２２と第２並列共振コンデンサ２４の並列回路に、中継受電コイル２１からの２次電圧Ｖ２（＝Ｖ１）が印加される。
この共振回路の共振条件は、下記の式（９）で与えられる。
ω２・Ｌ３・Ｃｐｐ＝１ ・・・（９）
ここで、Ｌ３は、中継送電コイル２２の自己インダクタンスを示し、Ｃｐｐは、第２並列共振コンデンサ２４のキャパシタンスを示す。また、ωは、ω＝２πｆであって、ｆは、高周波電圧（１次電圧Ｖ１）の駆動周波数である。
そして、式（９）を変形することによって、第２並列共振コンデンサ２４のキャパシタンスＣｐｐは、下記の式（１０）で与えられる。
Ｃｐｐ＝１／（ω２・Ｌ３） ・・・（１０）
したがって、第２並列共振コンデンサ２４のキャパシタンスＣｐｐを、式（１０）を満たす条件で設定すれば、無負荷時において出力端子Ｐ３，Ｐ４から中継送電コイル２２側を見たインピーダンスは、ハイ・インピーダンスとなる。
（受電装置３）
受電装置３は、受電コイル３０、第２直列共振コンデンサ３１、全波整流回路３２、平滑コンデンサ３３および負荷３４を有している。
受電コイル３０は、非接触延長コード２の中継送電コイル２２と磁気結合するように対向配置され、中継送電コイル２２が発生する交番磁界と交鎖して誘導起電力を発生する。
受電コイル３０は、第３ポット型コア２６と同形、同材質の第４ポット型コア３５に巻回されている。受電コイル３０は第２直列共振コンデンサ３１と直列に接続されている。その直列回路は、中継送電コイル２２が発生する交番磁界と交鎖して受電コイル３０が出力する誘導起電力を、第２の２次電圧Ｖ３として出力端子Ｐ５，Ｐ６から出力する。
受電コイル３０には第２直列共振コンデンサ３１が直列に接続され、その直列回路の出力端子Ｐ５，Ｐ６間に全波整流回路３２が接続されている。第２直列共振コンデンサ３１は、出力端子Ｐ５，Ｐ６間の負荷の大きさに依存しないで、すなわち、負荷３４に一定の出力電圧Ｖｏｕｔを出力させるためにインピーダンスマッチングするために設けられている。
つまり、第２直列共振コンデンサ３１は、受電コイル３０との直列回路によって共振回路を構成し、中継送電コイル２２と受電コイル３０との間での２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２２を打ち消すものである。
そして、２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２２は、下記の式（１１）で与えられる。
Ｌ０２２＝Ｌ４（１−Ｋ２ ２） ・・・（１１）
ここで、Ｌ４は、受電コイル３０の自己インダクタンスを示し、Ｋ２は、中継送電コイル２２と受電コイル３０との結合係数を示す。
また、中継送電コイル２２と受電コイル３０との結合係数Ｋ２は、下記の式（１２）にて与えられる。
Ｋ２＝Ｍ２／（Ｌ３・Ｌ４）１／２ ・・・（１２）
ここで、Ｌ３は、中継送電コイル２２の自己インダクタンスを示し、Ｌ４は、受電コイル３０の自己インダクタンスを示す。また、Ｍ２は、中継送電コイル２２と受電コイル３０の相互インダクタンスである。
そして、共振回路の第２直列共振コンデンサ３１が２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２２を打ち消す条件、すなわち、共振条件は、下記の式（１３）で与えられる。
ω２・Ｌ０２２・Ｃｓｓ＝１ ・・・（１３）
ここで、Ｃｓｓは、第２直列共振コンデンサ３１のキャパシタンスを示す。また、ωは、ω＝２πｆであって、ｆは、高周波電圧（１次電圧Ｖ１）の駆動周波数である。
そして、式（１３）を変形することによって、第２直列共振コンデンサ３１のキャパシタンスＣｓｓは、下記の式（１４）で与えられる。
Ｃｓｓ＝１／（ω２・Ｌ０２２） ・・・（１４）
したがって、第２直列共振コンデンサ３１のキャパシタンスＣｓｓを、式（１４）を満たすように設定すれば、２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２２は、キャパシタンスＣｓｓで打ち消される、その結果、線路インピーダンスを、ほぼゼロにすることができる。
そして、受電コイル３０は、非接触延長コード２の中継送電コイル２２の交番磁界と交鎖して出力される誘導起電力を、第２の２次電圧Ｖ３として出力端子Ｐ５，Ｐ６間から全波整流回路３２に印加する。
このとき、この受電装置３の受電コイル３０は、巻き数Ｎ４以外は非接触延長コード２の中継送電コイル２２の形状、構造およびサイズを同じなるように形成されている。すなわち、中継送電コイル２２が形成する磁気抵抗と受電コイル３０が形成する磁気抵抗とが同じに形成されている。
また、中継送電コイル２２と受電コイル３０との結合係数Ｋ２は、例えば予め計測にて求められているものとする。これによって、２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２２は、式（１１）にて求められる。
そして、本実施形態では、中継送電コイル２２の巻き数Ｎ３に対して受電コイル３０の巻き数Ｎ４を調整することによって、２次電圧Ｖ２＝第２の２次電圧Ｖ３となるように設定している。
つまり、２次電圧Ｖ２と第２の２次電圧Ｖ３との間には、下記の式（１５）が成立する。
Ｖ３＝Ｋ２・（Ｌ４／Ｌ３）１／２・Ｖ２
＝（Ｋ２／ａ２）・Ｖ２ ・・・（１５）
ここで、ａ２は、中継送電コイル２２の巻き数Ｎ３と受電コイル３０の巻き数Ｎ４の巻き数比（＝Ｎ３／Ｎ４）を示す。
したがって、下記の式（１６）のように、巻き数比ａ２（＝Ｎ３／Ｎ４）と結合係数Ｋ２を等しくすれば、２次電圧Ｖ２＝第２の２次電圧Ｖ３となる。
ａ２＝Ｋ２ ・・・（１６）
つまり、中継送電コイル２２と受電コイル３０との結合係数Ｋ２が予め計測されていることから、これに合わせて巻き数比ａ２（＝Ｎ３／Ｎ４）を設定する。これによって、出力端子Ｐ３，Ｐ４間から全波整流回路３２に希望する第２の２次電圧Ｖ３であるＶ３＝Ｖ２（＝Ｖ１）が出力される。
全波整流回路３２は、第２の２次電圧Ｖ３を全波整流する。そして、全波整流回路３２にて整流された第２の２次電圧Ｖ３は、平滑コンデンサ３３にて平滑され、出力電圧Ｖｏｕｔとなって負荷３４に出力される。
次に、第１実施形態の作用を説明する。
いま、送電コイル１０、中継受電コイル２１，中継送電コイル２２、および、受電コイル３０の自己インダクタンスＬ１〜Ｌ４をそれぞれ予め求める。また、送電コイル１０と中継受電コイル２１との結合係数Ｋ１、および、中継送電コイル２２と受電コイル３０との結合係数Ｋ２を予め計測又は理論的に求める。
そして、式（７）および式（８）に基づいて、送電コイル１０と中継受電コイル２１の巻き数比ａ１（＝Ｎ１／Ｎ２）と、送電コイル１０と中継受電コイル２１の結合係数Ｋ１とを同じにすることによって、１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２を同じにすることができる。
同様に、式（１５）および式（１６）に基づいて、中継送電コイル２２と受電コイル３０の巻き数比ａ２（＝Ｎ３／Ｎ４）と、中継送電コイル２２と受電コイル３０の結合係数Ｋ２とを同じにすることによって、２次電圧Ｖ２と第２の２次電圧Ｖ３を同じにすることができる。
これによって、非接触延長コード２を介して、給電装置１の送電コイル１０に出力する１次電圧Ｖ１と同じ電圧レベルの第２の２次電圧Ｖ３を受電装置３の受電コイル３０から出力させることができる。
また、給電装置１において、送電コイル１０に対して第１並列共振コンデンサ１１を並列接続した。そして、第１並列共振コンデンサ１１のキャパシタンスＣｐを式（２）で与えられる値に設定する。これによって、送電コイル１０と第１並列共振コンデンサ１１からなる並列回路は式（１）の共振条件を満たす共振回路となる。
これによって、無負荷荷時において、出力端子Ｐ１，Ｐ２から送電コイル１０側を見たインピーダンスは、ハイ・インピーダンスとなる。つまり、入力力率がほぼ１にできるため、無負荷時の待機電力の削減と、軽負荷時の効率の向上が可能となる。
同様に、非接触延長コード２において、中継送電コイル２２に対して第２並列共振コンデンサ２４を並列接続した。そして、第２並列共振コンデンサ２４のキャパシタンスＣｐｐを式（１０）で与えられる値に設定する。これによって、中継送電コイル２２と第２並列共振コンデンサ２４からなる並列回路は式（９）の共振条件を満たす共振回路となる。
これによって、無負荷時において、出力端子Ｐ３，Ｐ４から中継送電コイル２２側を見たインピーダンスは、ハイ・インピーダンスとなる。つまり、入力力率がほぼ１にできるため、無負荷時の待機電力の削減と、軽負荷時の効率の向上が可能となる。
つまり、非接触延長コード２を利用して、給電装置１が受電装置３に電力を給電する場合でも、受電装置３の負荷３４が無負荷の時には待機電力の削減ができるとともに、負荷３４が軽負荷時には効率のよい給電ができる。
次に、第１実施形態の効果を以下に記載する。
（１）第１実施形態によれば、非接触延長コード２を介して、給電装置１の送電コイル１０に出力する１次電圧Ｖ１と同じ電圧レベルの第２の２次電圧Ｖ３を受電装置３の受電コイル３０から出力させることができる。
（２）第１実施形態によれば、非接触延長コード２を利用して給電装置１が受電装置３に電力を給電する場合において、入力力率をほぼ１にでき、受電装置３の負荷３４が無負荷の時には待機電力の削減ができるとともに、負荷３４が軽負荷時には効率のよい給電ができる。
なお、第１実施形態において、以下の（１）〜（８）の各条件を満たすようにして実施してもよい。
（１）送電コイル１０の自己インダクタンスＬ１と、中継送電コイル２２の自己インダクタンスＬ３を、Ｌ１＝Ｌ３とすること。
（２）中継受電コイル２１の自己インダクタンスＬ２と、受電コイル３０の自己インダクタンスＬ４を、Ｌ２＝Ｌ４とすること。
（３）送電コイル１０と中継受電コイル２１の結合係数Ｋ１と、中継送電コイル２２と受電コイル３０の結合係数Ｋ２を、Ｋ１＝Ｋ２とすること。
（４）送電コイル１０と中継受電コイル２１の相互インダクタンスＭ１と、中継送電コイル２２と受電コイル３０の相互インダクタンスＭ２を、Ｍ１＝Ｍ２とすること。
（５）第１直列共振コンデンサ２３のキャパシタンスＣｓと、第２直列共振コンデンサ３１のキャパシタンスＣｓｓを、Ｃｓ＝Ｃｓｓとすること。
（６）第１並列共振コンデンサ１１のキャパシタンスＣｐと、第２並列共振コンデンサ２４のキャパシタンスＣｐｐを、Ｃｐ＝Ｃｐｐとすること。
（７）送電コイル１０の巻き数Ｎ１と中継送電コイル２２の巻き数Ｎ３をＮ１＝Ｎ３、および、中継受電コイル２１の巻き数Ｎ２と受電コイル３０の巻き数Ｎ４をＮ２＝Ｎ４とし、巻き数比ａ１と巻き数比ａ２を、ａ１＝ａ２とすること。
（８）送電コイル１０と中継受電コイル２１との間での２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２と、中継送電コイル２２と受電コイル３０との間での２次換算等価漏れインダクタンスＬ０２２を、Ｌ０２＝Ｌ０２２とすること。
（第２実施形態）
以下、非接触給電システムＳの第２実施形態を、図２に従って説明する。
第２実施形態の非接触給電システムＳでは、第１実施形態の非接触給電システムＳにおいて、それぞれ設けた共振回路の構成が異なるものである。したがって、その異なる共振回路を詳細に説明し、その他の共通の構成については詳細な説明は省略する。
（給電装置１）
図２に示すように、給電装置１において、送電コイル１０と第１並列共振コンデンサ１１とが並列に接続された並列回路には、第１直列共振コイル１８が直列に接続されている。第１並列共振コンデンサ１１は、送電コイル１０とで共振回路を構成し、式（１）の条件式（ω２・Ｌ１・Ｃｐ＝１）を満たし、そのキャパシタンスＣｐは、式（２）で与えられる。
また、第１直列共振コイル１８は、第１並列共振コンデンサ１１と共振回路を構成するようになっている。共振回路の共振条件は、下記の式（１７）で与えられる。
ω２・Ｌｓ・Ｃｐ＝１ ・・・（１７）
ここで、Ｌｓは、第１直列共振コイル１８の自己インダクタンスを示し、Ｃｐは、第１並列共振コンデンサ１１のキャパシタンスを示す。また、ωは、ω＝２πｆであって、ｆは、高周波電圧（１次電圧Ｖ１）の駆動周波数である。
そして、式（１７）と上記した式（１）から、下記に示す式（１８）の関係式が与えられる。
Ｌ１＝Ｌｓ ・・・（１８）
したがって、第１直列共振コイル１８の自己インダクタンスＬｓは、送電コイル１０の自己インダクタンスＬ１と同じ値に設定し、第１並列共振コンデンサ１１のキャパシタンスＣｐを式（２）で設定する。
これによって、無負荷時において、出力端子Ｐ１，Ｐ２から送電コイル１０側を見たインピーダンスは、ハイ・インピーダンスとなる。
（非接触延長コード２）
非接触延長コード２において、中継受電コイル２１に直列に接続された第１直列共振コンデンサ２３のキャパシタンスＣｓは、中継受電コイル２１との共振条件である下記の式（１９）で与えられる。
ω２・Ｌ２・Ｃｓ＝１ ・・・（１９）
ここで、Ｌ２は、中継受電コイル２１の自己インダクタンスを示す。また、ωは、ω＝２πｆであって、ｆは、高周波電圧（１次電圧Ｖ１）の駆動周波数である。
そして、上記式（１９）を変形することによって、第１直列共振コンデンサ２３のキャパシタンスＣｓは、下記の式（２０）で与えられる。
Ｃｓ＝１／（ω２・Ｌ２） ・・・（２０）
そして、中継受電コイル２１は、給電装置１の送電コイル１０の交番磁界と交鎖して出力される誘導起電力を、２次電圧Ｖ２として出力端子Ｐ３，Ｐ４間から中継送電コイル２２に印加する。
このとき、この非接触延長コード２の中継受電コイル２１は、巻き数Ｎ２以外は給電装置１の送電コイル１０の形状、構造およびサイズを同じなるように形成されている。すなわち、送電コイル１０が形成する磁気抵抗と中継受電コイル２１が形成する磁気抵抗とが同じに形成されている。
また、送電コイル１０と中継受電コイル２１との結合係数Ｋ１は、例えば予め計測にて求められているものとする。
そして、第１実施形態と同様に、本実施形態においても給電装置１の送電コイル１０の巻き数Ｎ１に対して中継受電コイル２１の巻き数Ｎ２を調整することによって、１次電圧Ｖ１＝２次電圧Ｖ２となるように設定している。
このとき、１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２との間には、下記の式（２１）が成立する。
Ｖ２＝ω・Ｋ１・（Ｌ１・Ｌ２）１／２・Ｉ１
＝ω・Ｋ１・（Ｌ１・Ｌ２）１／２・Ｖ１／（ω・Ｌｓ）
＝Ｋ１・（Ｌ２／Ｌ１）１／２・Ｖ１
＝（Ｋ１／ａ１）・Ｖ１ ・・・（２１）
ここで、ａ１は、送電コイル１０の巻き数Ｎ１と中継受電コイル２１の巻き数Ｎ２の巻き数比（＝Ｎ１／Ｎ２）を示す。Ｉ１は、第１直列共振コイル１８に流れる電流値を示す。
つまり、送電コイル１０と中継受電コイル２１との結合係数Ｋ１が予め計測されていることから、これに合わせて巻き数比ａ１（＝Ｎ１／Ｎ２）を設定する。これによって、出力端子Ｐ３，Ｐ４間から中継送電コイル２２に希望する２次電圧Ｖ２であるＶ２＝Ｖ１を出力させることができる。
また、非接触延長コード２において、中継送電コイル２２と第２並列共振コンデンサ２４との並列回路には、第２直列共振コイル２８が直列に接続されている。
第２並列共振コンデンサ２４は、中継送電コイル２２とで共振回路を構成し、式（９）の条件式（ω２・Ｌ３・Ｃｐｐ＝１）を満たし、そのキャパシタンスＣｐｐは、式（１０）で与えられる。
そして、第２直列共振コイル２８は、第２並列共振コンデンサ２４と共振回路を構成するようになっている。
この共振回路の共振条件は、下記の式（２２）で与えられる。
ω２・Ｌｓｓ・Ｃｐｐ＝１ ・・・（２２）
ここで、Ｌｓｓは、第２直列共振コイル２８の自己インダクタンスを示し、Ｃｐｐは、第２並列共振コンデンサ２４のキャパシタンスを示す。また、ωは、ω＝２πｆであって、ｆは、高周波電圧（１次電圧Ｖ１）の駆動周波数である。
そして、この式（２２）と式（９）から、下記の式（２３）の関係式が与えられる。
Ｌ３＝Ｌｓｓ ・・・（２３）
したがって、第２直列共振コイル２８の自己インダクタンスＬｓｓは、中継送電コイル２２の自己インダクタンスＬ３と同じ値に設定し、第２並列共振コンデンサ２４のキャパシタンスＣｐｐを式（１０）で設定する。これによって、無負荷時において、出力端子Ｐ３，Ｐ４から中継送電コイル２２側を見たインピーダンスは、ハイ・インピーダンスとなる。
（受電装置３）
受電装置３において、受電コイル３０に直列に接続された第２直列共振コンデンサ３１のキャパシタンスＣｓｓは、受電コイル３０との共振条件である下記の式（２４）で与えられる。
ω２・Ｌ４・Ｃｓｓ＝１ ・・・（２４）
ここで、Ｌ４は、受電コイル３０の自己インダクタンスを示す。また、ωは、ω＝２πｆであって、ｆは、高周波電圧（１次電圧Ｖ１）の駆動周波数である。
そして、式（２４）を変形することによって、第２直列共振コンデンサ３１のキャパシタンスＣｓｓは、下記の式（２５）で与えられる。
Ｃｓｓ＝１／（ω２・Ｌ４） ・・・（２５）
そして、受電コイル３０は、非接触延長コード２の中継送電コイル２２の交番磁界と交鎖して出力される誘導起電力を、第２の２次電圧Ｖ３として出力端子Ｐ５，Ｐ６間から全波整流回路３２に印加する。
このとき、この受電装置３の受電コイル３０は、巻き数Ｎ４以外は非接触延長コード２の中継送電コイル２２の形状、構造およびサイズを同じなるように形成されている。すなわち、中継送電コイル２２が形成する磁気抵抗と受電コイル３０が形成する磁気抵抗とが同じに形成されている。
また、中継送電コイル２２と受電コイル３０との結合係数Ｋ２は、例えば予め計測にて求められているものとする。
そして、第１実施形態と同様に、本実施形態においても非接触延長コード２の中継送電コイル２２の巻き数Ｎ３に対して受電コイル３０の巻き数Ｎ４を調整することによって、２次電圧Ｖ２＝第２の２次電圧Ｖ３となるように設定している。
このとき、２次電圧Ｖ２と第２の２次電圧Ｖ３との間には、下記の式（２６）が成立する。
Ｖ３＝ω・Ｋ２・（Ｌ３・Ｌ４）１／２・Ｉ２
＝ω・Ｋ２・（Ｌ３・Ｌ４）１／２・Ｖ２／（ω・Ｌｓｓ）
＝Ｋ２・（Ｌ４／Ｌ３）１／２・Ｖ２
＝（Ｋ２／ａ２）・Ｖ２ ・・・（２６）
ここで、ａ２は、中継送電コイル２２の巻き数Ｎ３と受電コイル３０の巻き数Ｎ４の巻き数比（＝Ｎ３／Ｎ４）を示す。Ｉ２は、第２直列共振コイル２８に流れる電流値を示す。
つまり、中継送電コイル２２と受電コイル３０との結合係数Ｋ２が予め計測されていることから、これに合わせて巻き数比ａ２（＝Ｎ３／Ｎ４）を設定する。これによって、出力端子Ｐ５，Ｐ６間から全波整流回路３２に希望する第２の２次電圧Ｖ３であるＶ３＝Ｖ２（＝Ｖ１）を出力させることができる。
全波整流回路３２は、受電コイル３０が発生する第２の２次電圧Ｖ３を全波整流する。そして、全波整流回路３２にて整流された第２の２次電圧Ｖ３は、平滑コンデンサ３３にて平滑され、出力電圧Ｖｏｕｔとなって負荷３４に出力される。
次に、第２実施形態の作用を説明する。
いま、送電コイル１０、中継受電コイル２１，中継送電コイル２２、および、受電コイル３０の自己インダクタンスＬ１〜Ｌ４をそれぞれ予め求める。また、送電コイル１０と中継受電コイル２１との結合係数Ｋ１、および、中継送電コイル２２と受電コイル３０との結合係数Ｋ２を予め求める。
これによって、式（２１）に基づいて、送電コイル１０と中継受電コイル２１の巻き数比ａ１（＝Ｎ１／Ｎ２）と、送電コイル１０と中継受電コイル２１の結合係数Ｋ１とを同じにすることによって、１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２を同じにできる。
同様に、式（２６）に基づいて、中継送電コイル２２と受電コイル３０の巻き数比ａ２（＝Ｎ３／Ｎ４）と、中継送電コイル２２と受電コイル３０の結合係数Ｋ２とを同じにすることによって、２次電圧Ｖ２と第２の２次電圧Ｖ３を同じにできる。
つまり、非接触延長コード２を介して、給電装置１の送電コイル１０に出力する１次電圧Ｖ１と同じ電圧レベルの第２の２次電圧Ｖ３を受電装置３の受電コイル３０から出力させることができる。
また、給電装置１において、送電コイル１０と第１並列共振コンデンサ１１の並列回路に対して第１直列共振コイル１８を直列接続した。そして、第１並列共振コンデンサ１１のキャパシタンスＣｐを式（２）に基づいて設定する。これによって、送電コイル１０と第１並列共振コンデンサ１１からなる並列回路は、式（１）の共振条件を満たす共振回路にする。
また、第１直列共振コイル１８の自己インダクタンスＬｓを、式（１８）で与えられる値に設定する。これによって、第１直列共振コイル１８と第２並列共振コンデンサ２４からなる直列回路は、式（１７）の共振条件を満たす共振回路となる。
これによって、無負荷荷時において、出力端子Ｐ１，Ｐ２から送電コイル１０側を見たインピーダンスは、ハイ・インピーダンスとなる。つまり、入力力率がほぼ１にできるため、無負荷時の待機電力の削減と、軽負荷時の効率の向上ができる。
同様に、非接触延長コード２において、中継送電コイル２２と第２並列共振コンデンサ２４の並列回路に対して第２直列共振コイル２８を直列接続した。そして、第２並列共振コンデンサ２４のキャパシタンスＣｐｐを、式（１０）で与えられる値に設定する。これによって、中継送電コイル２２と第２並列共振コンデンサ２４からなる並列回路は、式（９）の共振条件を満たす共振回路となる。
また、第２直列共振コイル２８の自己インダクタンスＬｓｓを、式（２３）で与えられる値に設定する。これによって、第２直列共振コイル２８と第２並列共振コンデンサ２４からなる直列回路は、式（２２）の共振条件を満たす共振回路となる。
これによって、無負荷時において、出力端子Ｐ３，Ｐ４から中継送電コイル２２側を見たインピーダンスは、ハイ・インピーダンスとなる。つまり、入力力率がほぼ１にできるため、無負荷時の待機電力の削減と、軽負荷時の効率の向上ができる。
以上のことから、非接触延長コード２を利用して、給電装置１が受電装置３に電力を給電する場合でも、受電装置３の負荷３４が無負荷の時には待機電力の削減ができるとともに、負荷３４が軽負荷時には効率のよい給電ができる。
次に、第２実施形態の効果を以下に記載する。
（１）第２実施形態によれば、非接触延長コード２を介して、給電装置１の送電コイル１０に出力する１次電圧Ｖ１と同じ電圧レベルの第２の２次電圧Ｖ３を受電装置３の受電コイル３０から出力させることができる。
（２）第２実施形態によれば、非接触延長コード２を利用して給電装置１が受電装置３に電力を給電する場合において、入力力率をほぼ１にでき、受電装置３の負荷３４が無負荷の時には待機電力の削減ができるとともに、負荷３４が軽負荷時には効率のよい給電ができる。
なお、第２実施形態において、以下の（１）〜（８）の各条件を満たすようにして実施してもよい。
（１）送電コイル１０の自己インダクタンスＬ１と、中継送電コイル２２の自己インダクタンスＬ３を、Ｌ１＝Ｌ３とすること。
（２）中継受電コイル２１の自己インダクタンスＬ２と、受電コイル３０の自己インダクタンスＬ４を、Ｌ２＝Ｌ４とすること。
（３）送電コイル１０と中継受電コイル２１の結合係数Ｋ１と、中継送電コイル２２と受電コイル３０の結合係数Ｋ２を、Ｋ１＝Ｋ２とすること。
（４）送電コイル１０と中継受電コイル２１の相互インダクタンスＭ１と、中継送電コイル２２と受電コイル３０の相互インダクタンスＭ２を、Ｍ１＝Ｍ２とすること。
（５）第１直列共振コンデンサ２３のキャパシタンスＣｓと、第２直列共振コンデンサ３１のキャパシタンスＣｓｓを、Ｃｓ＝Ｃｓｓとすること。
（６）第１並列共振コンデンサ１１のキャパシタンスＣｐと、第２並列共振コンデンサ２４のキャパシタンスＣｐｐを、Ｃｐ＝Ｃｐｐとすること。
（７）第１直列共振コイル１８のインダクタンスＬｓと、第２直列共振コイル２８のインダクタンスＬｓｓを、Ｌｓ＝Ｌｓｓとすること。
（８）送電コイル１０の巻き数Ｎ１と中継送電コイル２２の巻き数Ｎ３をＮ１＝Ｎ３、および、中継受電コイル２１の巻き数Ｎ２と受電コイル３０の巻き数Ｎ４をＮ２＝Ｎ４とし、巻き数比ａ１と巻き数比ａ２を、ａ１＝ａ２とすること。
なお、上記各実施形態における非接触給電システムＳにおいて、双方向の非接触給電を可能にしてもよい。つまり、送電コイル１０に接続されて給電側回路（電源側）を、受電側回路（負荷側）に切り替え、受電コイル３０に接続された受電側回路（負荷側）を給電側回路（電源側）に切り替えることで、双方向の非接触給電を可能にしてもよい。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、その双方向非接触給電システムの例を示す。同システムは、図１に示す非接触給電システムＳに対応するものである。このシステムでは、出力端子Ｐ１〜Ｐ６は、入出力端子として用いられる。
端子Ｐ１，Ｐ２は、図３（ａ）に示すように給電側回路１Ａと、図３（ｂ）に示すように受電側回路３Ｂとのうちのいずれか一方に選択的に接続される。給電側回路１Ａは、交流電源１４、整流平滑回路１２、および高周波インバータ１３を有する。受電側回路３Ｂは、第２の全波整流回路３２０、第２の平滑コンデンサ３３０、および第２の負荷３４０を有する。
なお、端子Ｐ１，Ｐ２での給電側回路１Ａと受電側回路３Ｂとの切り替えは、例えばスイッチ回路（図示せず）によって行われる。
同様に、端子Ｐ５，Ｐ６は、図３（ａ）に示すように受電側回路３Ａと、図３（ｂ）に示すように給電側回路１Ｂのうちのいずれか一方に選択的に接続される。受電側回路３Ａは、全波整流回路３２、平滑コンデンサ３３、および負荷３４を有する。給電側回路１Ｂは、第２の交流電源１４０、第２の整流平滑回路１２０、および第２の高周波インバータ１３０を有する。
なお、端子Ｐ５，Ｐ６での受電側回路３Ａと給電側回路１Ｂとの切り替えは、例えばスイッチ回路（図示せず）によって行われる。
つまり、図３（ａ）に示すように、端子Ｐ１，Ｐ２に給電側回路１Ａが接続されると、端子Ｐ５，Ｐ６には受電側回路３Ａが接続される。この場合、図１に示す非接触給電システムＳが構築され、交流電源１４に基づいて送電コイル１０から非接触延長コード２を介して、受電コイル３０に非接触給電が行われる。
反対に、図３（ｂ）に示すように、端子Ｐ１，Ｐ２に受電側回路３Ｂが接続されると、端子Ｐ５，Ｐ６には給電側回路１Ｂが接続される。この場合には、受電コイル３０が送電コイルとして機能し、中継受電コイル２１が中継送電コイルとして機能するとともに、送電コイル１０が受電コイルとして機能し、中継送電コイル２２が中継受電コイルとして機能する。そして、第２の交流電源１４０に基づいて送電コイル（受電コイル３０）から非接触延長コード２を介して、受電コイル（送電コイル１０）に非接触給電が行われる。
つまり、図３（ｂ）に示す非接触給電システムＳでは、図３（ａ）に示す非接触給電システムＳの給電方向とは逆方向に非接触給電が行われる。このように、端子Ｐ１，Ｐ２の位置および端子Ｐ５，Ｐ６の位置において、給電側回路と受電側回路とを切り替えることにより、双方方向非接触給電システムが実現される。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、その双方向非接触給電システムのその他の例を示す。同システムは、図２に示す非接触給電システムＳに対応するものである。端子Ｐ１〜Ｐ６は同様に入出力端子として用いられる。
そして、端子Ｐ１，Ｐ２は、図４（ａ）に示すように給電側回路１Ａと、図４（ｂ）に示すように受電側回路３Ｂとのうちのいずれか一方に選択的に接続される。なお、端子Ｐ１，Ｐ２での給電側回路１Ａと受電側回路３Ｂとの切り替えは、例えばスイッチ回路（図示せず）によって行われる。
同様に、端子Ｐ５，Ｐ６は、図４（ａ）に示すように受電側回路３Ａと、図４（ｂ）に示すように給電側回路１Ｂのうちのいずれか一方に選択的に接続される。なお、端子Ｐ５，Ｐ６での受電側回路３Ａと給電側回路１Ｂとの切り替えは、例えばスイッチ回路（図示せず）によって行われる。
つまり、図４（ａ）に示すように、端子Ｐ１，Ｐ２に給電側回路１Ａが接続されると、端子Ｐ５，Ｐ６には受電側回路３Ａが接続される。この場合、図２の示す非接触給電システムＳが構築され、交流電源１４に基づいて送電コイル１０から非接触延長コード２を介して、受電コイル３０に非接触給電が行われる。
反対に、図４（ｂ）に示すように、端子Ｐ１，Ｐ２に受電側回路３Ｂが接続されると、端子Ｐ５，Ｐ６には給電側回路１Ｂが接続される。この場合には、受電コイル３０が送電コイルとして機能し、中継受電コイル２１が中継送電コイルとして機能するとともに、送電コイル１０が受電コイルとして機能し、中継送電コイル２２が中継受電コイルとして機能する。そして、第２の交流電源１４０に基づいて送電コイル（受電コイル３０）から非接触延長コード２を介して、受電コイル（送電コイル１０）に非接触給電が行われる。
この場合も同様に、図４（ｂ）に示す非接触給電システムＳでは、図４（ａ）に示す非接触給電システムＳの給電方向とは逆方向に非接触給電が行われる。このように、端子Ｐ１，Ｐ２の位置および端子Ｐ５，Ｐ６の位置において、給電側回路と受電側回路とを切り替えることにより、双方方向非接触給電システムが実現される。
また、上記各実施形態における非接触給電システムＳにおいて、非接触延長コード２について中継受電コイル２１に対して複数の中継送電コイル２２を並列に接続した非接触延長コード２に応用してよい。
図５は、非接触延長コード２において中継送電コイルを２個有した非接触給電システムＳの例を示す。同システムは、図１に示す非接触給電システムＳに対応するものである。図５に示す非接触延長コード２は、中継送電コイル２２と第２並列共振コンデンサ２４の並列回路が接続されている端子Ｐ３，Ｐ４に対して、新たな中継送電コイル２２０と新たな第２並列共振コンデンサ２４０の並列回路が接続されている。新たな中継送電コイル２２０は、新たな第３ポット型コア２６０に巻回されている。
新たな中継送電コイル２２０は、中継送電コイル２２とその構造、材質、形状、自己インダクタンスＬ３および巻き数Ｎ３が同じである。また、新たな第２並列共振コンデンサ２４０は、第２並列共振コンデンサ２４とそのキャパシタンスＣｐｐが同じである。さらに、新たな第３ポット型コア２６０は、第３ポット型コア２６と同形、同材質のもので構成されている。
したがって、中継送電コイル２２と新たな中継送電コイル２２０を離間した位置に配置することで、受電装置３の利用範囲を拡大させることができる。また、中継送電コイル２２と新たな中継送電コイル２２０を設けたことによって、図５に示すように同時に２つの受電装置３に対して非接触給電することができる。
図６は、非接触延長コード２において中継送電コイルを２個有した非接触給電システムＳのその他の例を示す。同システムは、図２に示す非接触給電システムＳに対応するものである。図６に示す非接触延長コード２は、中継送電コイル２２と第２並列共振コンデンサ２４の並列回路に対して第２直列共振コイル２８が直列に接続された直列回路が端子Ｐ３，Ｐ４に接続されている。そして、端子Ｐ３，Ｐ４に新たな中継送電コイル２２０と新たな第２並列共振コンデンサ２４０の並列回路に対して新たな第２直列共振コイル２８０が直列に接続された直列回路が接続されている。新たな中継送電コイル２２０は、新たな第３ポット型コア２６０に巻回されている。
新たな中継送電コイル２２０は、中継送電コイル２２とその構造、材質、形状、自己インダクタンスＬ３および巻き数Ｎ３が同じである。また、新たな第２並列共振コンデンサ２４０は、第２並列共振コンデンサ２４とそのキャパシタンスＣｐｐが同じである。さらに、新たな第２直列共振コイル２８０は、第２直列共振コイル２８とその自己インダクタンスＬｓｓが同じである。さらにまた、新たな第３ポット型コア２６０は、第３ポット型コア２６と同形、同材質のもので構成されている。
したがって、中継送電コイル２２と新たな中継送電コイル２２０を離間した位置に配置することで、受電装置３の利用範囲を拡大させることができる。また、中継送電コイル２２と新たな中継送電コイル２２０を設けたことによって、図６に示すように同時に２つの受電装置３に対して非接触給電することができる。
１…給電装置、１Ａ，１Ｂ…給電側回路、２…非接触延長コード、３…受電装置、３Ａ，３Ｂ…受電側回路、１０…送電コイル、１１…第１並列共振コンデンサ（送電コイル側並列共振コンデンサ）、１２…整流平滑回路、１３…高周波インバータ、１４…交流電源（主電源）、１５…第１ポット型コア、１８…第１直列共振コイル（送電コイル側直列共振コイル）、２１…中継受電コイル、２２，２２０…中継送電コイル、２３…第１直列共振コンデンサ（中継受電コイル側直列共振コンデンサ）、２４，２４０…第２並列共振コンデンサ（中継送電コイル側並列共振コンデンサ）、２５…第２ポット型コア、２６，２６０…第３ポット型コア、２８，２８０…第２直列共振コイル（中継送電コイル側直列共振コイル）、３０…受電コイル、３１…第２直列共振コンデンサ（受電コイル側直列共振コンデンサ）、３２，…全波整流回路、３３…平滑コンデンサ、３４…負荷、３５…第４ポット型コア、１２０…第２の整流平滑回路、１３０…第２の高周波インバータ、１４０…第２の交流電源（第２の主電源）、３２０…第２の全波整流回路、３３０…第２の平滑コンデンサ、３４０…第２の負荷、Ｓ…非接触給電システム、Ｐ１〜Ｐ６…出力端子、Ｖ１…１次電圧、Ｉ１…１次電流、Ｖ２…２次電圧、Ｉ２…２次電流、Ｖ３…第２の２次電圧、Ｖｏｕｔ…出力電圧、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌｓ，Ｌｓｓ…自己インダクタンス、Ｃｐ，Ｃｐｐ，Ｃｓ，Ｃｓｓ…キャパシタンス、Ｌ０２，Ｌ０２２…２次換算等価漏れインダクタンス、Ｋ１，Ｋ２…結合係数、Ｍ１，Ｍ２…相互インダクタンス、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４…巻き数、ａ１，ａ２…巻き数比。

Claims (9)

  1. 主電源に基づいて高周波インバータが発生する高周波電流が通電されて交番磁界を発生する送電コイルを有する給電装置と、
    受電コイルと、前記受電コイルと直列に接続された受電コイル側直列共振コンデンサを有する受電装置と、
    中継受電コイルと、中継送電コイルと、前記中継受電コイルと前記中継送電コイルとの間に直列に接続された中継受電コイル側直列共振コンデンサを有する非接触延長コードと
    を有し、
    前記中継受電コイルが前記送電コイルと対向配置され、前記中継送電コイルが前記受電コイルと対向配置され、
    前記送電コイルが発生する交番磁束と交鎖して前記中継受電コイルに誘導起電力を発生させ、その誘導起電力にて前記中継送電コイルに交番磁束を発生させ、その交番磁束と交鎖して前記受電コイルに誘導起電力を発生させ、その誘導起電力を利用して負荷に必要な電力を与える非接触給電システムであって、
    前記送電コイルおよび前記中継送電コイルに対して、それぞれインダクタンスとキャパシタンスのうち少なくともキャパシタンスを有するインピーダンス回路を設けて、
    前記給電装置の入力力率が１に近くなるようにし、かつ、前記高周波インバータからの出力電圧振幅と前記受電装置の受電コイルからの出力電圧振幅とが、負荷電流の大きさに関わらずに同程度の電圧振幅になるようにしたことを特徴とする非接触給電システム。
  2. 請求項１に記載の非接触給電システムにおいて、
    前記インピーダンス回路は、前記送電コイルおよび前記中継送電コイルに対して、それぞれ並列に接続した送電コイル側並列共振コンデンサおよび中継送電コイル側並列共振コンデンサからなる回路であって、
    前記送電コイルおよび前記中継送電コイルの自己インダクタンスが、それぞれＬ１，Ｌ３であり、
    前記中継受電コイルおよび前記受電コイルの自己インダクタンスが、それぞれＬ２，Ｌ４であり、
    前記送電コイルと前記中継受電コイル、および、前記中継送電コイルと前記受電コイルの結合係数が、それぞれＫ１，Ｋ２であり、
    前記送電コイルと前記中継受電コイル、および、前記中継送電コイルと前記受電コイルの相互インダクタンスが、それぞれＭ１，Ｍ２であり、
    前記中継受電コイル側および前記受電コイル側直列共振コンデンサのキャパシタンスが、それぞれＣｓ，Ｃｓｓであり、
    前記送電コイル側および前記中継送電コイル側並列共振コンデンサのキャパシタンスが、それぞれＣｐ，Ｃｐｐであり、
    前記送電コイルおよび中継受電コイルの巻き数が、それぞれＮ１，Ｎ２であって、その巻き数比がａ１（＝Ｎ１／Ｎ２）であり、
    前記中継送電コイルおよび前継受電コイルの巻き数が、それぞれＮ３，Ｎ４であって、その巻き数比がａ２（＝Ｎ３／Ｎ４）であり、
    前記送電コイルと前記中継受電コイルとの間、および、前記中継送電コイルと前記受電コイルとの間での２次換算等価漏れインダクタンスが、それぞれＬ０２，Ｌ０２２であり、
    前記高周波インバータの駆動周波数が、ｆのとき、
    前記非接触給電システムは、下記の各式の条件を満たしていることを特徴とする非接触給電システム。
  3. 請求項２に記載の非接触給電システムにおいて、
    前記送電コイルの自己インダクタンスおよび前記中継送電コイルの自己インダクタンスは、Ｌ１＝Ｌ３であり、
    前記中継受電コイルの自己インダクタンスおよび前記受電コイルの自己インダクタンスは、Ｌ２＝Ｌ４であり、
    前記送電コイルと前記中継受電コイルの結合係数、および、前記中継送電コイルと前記受電コイルの結合係数は、Ｋ１＝Ｋ２であり、
    前記送電コイルと前記中継受電コイルの相互インダクタンス、および、前記中継送電コイルと前記受電コイルの相互インダクタンスは、Ｍ１＝Ｍ２であり、
    前記中継受電コイル側および前記受電コイル側直列共振コンデンサのキャパシタンスは、Ｃｓ＝Ｃｓｓであり、
    前記送電コイル側および前記中継送電コイル側並列共振コンデンサのキャパシタンスは、Ｃｐ＝Ｃｐｐであり、
    前記送電コイルの巻き数と前記中継送電コイル２２の巻き数がＮ１＝Ｎ３、および、前記中継受電コイルの巻き数と前記受電コイル３０の巻き数がＮ２＝Ｎ４であって、それらの巻き数比と巻き数比は、ａ１＝ａ２であり、
    前記送電コイルと前記中継受電コイルとの間での２次換算等価漏れインダクタンス、および、前記中継送電コイルと前記受電コイルとの間での２次換算等価漏れインダクタンスは、Ｌ０２＝Ｌ０２２であることを特徴とする非接触給電システム。
  4. 請求項２又は３に記載の非接触給電システムにおいて、
    前記受電コイルと前記受電コイル側直列共振コンデンサの直列回路は、前記負荷と、第２の主電源に基づいて高周波電流を発生する第２の高周波インバータとのいずれか一方に選択的に接続可能であり、
    前記送電コイルと前記送電コイル側並列共振コンデンサの並列回路は、前記高周波インバータと、第２の負荷とのいずれか一方に選択的に接続可能であり、
    前記受電コイルと前記受電コイル側直列共振コンデンサの直列回路が第２の高周波インバータに接続され、前記送電コイルと前記送電コイル側並列共振コンデンサの並列回路が前記第２の負荷に接続されるとき、
    前記受電コイルが第２の送電コイルとして機能し、前記中継送電コイルが第２の中継受電コイルとして機能し、前記中継受電コイルが第２の中継送電コイルとして機能し、前記送電コイルが第２の受電コイルとして機能することを特徴とする非接触給電システム。
  5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の非接触給電システムにおいて、
    前記非接触延長コードは、前記中継送電コイルと前記中継送電コイル側並列共振コンデンサの並列回路に対して、新たな中継送電コイルと新たな中継送電コイル側並列共振コンデンサからなる並列回路を、並列に接続したことを特徴とする非接触給電システム。
  6. 請求項１に記載の非接触給電システムにおいて、
    前記インピーダンス回路は、前記送電コイルおよび前記中継送電コイルにそれぞれ並列に接続した送電コイル側並列共振コンデンサおよび中継送電コイル側並列共振コンデンサに対して、それぞれ直列に接続した送電コイル側直列共振コイルおよび中継送電コイル側直列共振コイルからなる回路であって、
    前記送電コイルおよび前記中継送電コイルの自己インダクタンスが、それぞれＬ１，Ｌ３であり、
    前記中継受電コイルおよび前記受電コイルの自己インダクタンスが、それぞれＬ２，Ｌ４であり、
    前記送電コイルと前記中継受電コイル、および、前記中継送電コイルと前記受電コイルの結合係数が、それぞれＫ１、Ｋ２であり、
    前記送電コイルと前記中継受電コイル、および、前記中継送電コイルと前記受電コイルとの相互インダクタンスが、それぞれＭ１，Ｍ２であり、
    前記中継受電コイル側および前記受電コイル側直列共振コンデンサのキャパシタンスが、それぞれＣｓ，Ｃｓｓ、
    前記送電コイル側および前記中継送電コイル側並列共振コンデンサのキャパシタンスが、それぞれＣｐ，Ｃｐｐであり、
    前記送電コイル側および前記中継送電コイル側直列共振コイルのインダクタンスが、それぞれＬｓ，Ｌｓｓであり、
    前記送電コイルおよび中継受電コイルの巻き数が、それぞれＮ１，Ｎ２であって、その巻き数比がａ１（＝Ｎ１／Ｎ２）であり、
    前記中継送電コイルおよび前継受電コイルの巻き数が、それぞれＮ３，Ｎ４であって、その巻き数比がａ２（＝Ｎ３／Ｎ４）であり、
    前記高周波インバータの駆動周波数が、ｆのとき、
    前記非接触給電システムは、下記の各式の条件を満たしていることを特徴とする非接触給電システム。
  7. 請求項６に記載の非接触給電システムにおいて、
    前記送電コイルの自己インダクタンスおよび前記中継送電コイルの自己インダクタンスは、Ｌ１＝Ｌ３であり、
    前記中継受電コイルの自己インダクタンスおよび前記受電コイルの自己インダクタンスは、Ｌ２＝Ｌ４であり、
    前記送電コイルと前記中継受電コイルの結合係数、および、前記中継送電コイルと前記受電コイルの結合係数は、Ｋ１＝Ｋ２であり、
    前記送電コイルと前記中継受電コイルの相互インダクタンス、および、前記中継送電コイルと前記受電コイルとの相互インダクタンスは、Ｍ１＝Ｍ２であり、
    前記中継受電コイル側および前記受電コイル側直列共振コンデンサのキャパシタンスは、Ｃｓ＝Ｃｓｓであり、
    前記送電コイル側および前記中継送電コイル側並列共振コンデンサのキャパシタンスは、Ｃｐ＝Ｃｐｐであり、
    前記送電コイル側および前記中継送電コイル側直列共振コイルのインダクタンスは、Ｌｓ＝Ｌｓｓであり、
    前記送電コイルの巻き数と前記中継送電コイルの巻き数がＮ１＝Ｎ３、および、前記中継受電コイルの巻き数と前記受電コイルの巻き数がＮ２＝Ｎ４であって、それらの巻き数比と巻き数比は、ａ１＝ａ２であることを特徴とする非接触給電システム。
  8. 請求項６又は７に記載の非接触給電システムにおいて、
    前記受電コイルと前記受電コイル側直列共振コンデンサの直列回路は、前記負荷と、第２の主電源に基づいて高周波電流を発生する第２の高周波インバータとのいずれか一方に選択的に接続可能であり、
    前記送電コイルと前記送電コイル側並列共振コンデンサの並列回路と前記送電コイル側直列共振コイルが直列に接続された直列回路は、前記高周波インバータと、第２の負荷とのいずれか一方に選択的に接続可能であり、
    前記受電コイルと前記受電コイル側直列共振コンデンサの直列回路が第２の高周波インバータに接続され、前記送電コイルと前記送電コイル側並列共振コンデンサの並列回路と前記送電コイル側直列共振コイルが直列に接続された直列回路が前記第２の負荷に接続されるとき、
    前記受電コイルが第２の送電コイルとして機能し、前記中継送電コイルが第２の中継受電コイルとして機能し、前記中継受電コイルが第２の中継送電コイルとして機能し、前記送電コイルが第２の受電コイルとして機能することを特徴とする非接触給電システム。
  9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載の非接触給電システムにおいて、
    前記非接触延長コードは、前記中継送電コイルと前記中継送電コイル側並列共振コンデンサの並列回路に前記中継送電コイル側直列共振コイルを直列に接続した直列回路に対して、新たな中継送電コイルと新たな中継送電コイル側並列共振コンデンサの並列回路に新たな中継送電コイル側直列共振コイルを直列に接続した直列回路を、並列に接続したことを特徴とする非接触給電システム。
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