JP3916235B2 - 給電装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の外部装置に電力の供給を行う給電装置に関するものであり、特に、配線の断線などの異常により外部装置に電力の供給を行うことができなくなった場合に、継続して電力の供給を行うことができるようバックアップシステムを設けた給電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、所定の外部装置に電力の供給を行う給電装置において、配線の断線などの異常により外部装置に電力の供給を行うことができなくなった場合に、継続して電力の供給を行うことができるようバックアップシステムを設けた給電装置が種々提案されている。たとえば、特許文献１においては、通常時は主電源装置により電力の供給を行い、主電源装置において異常が発生して外部装置に電力の供給ができなくなった場合には、補助電源装置を利用して外部装置に電力の供給を行う給電装置が提案されている。上記給電装置においては、主電源装置および補助電源装置はそれぞれ主配線および補助配線を介してスイッチ回路の一端に接続され、そのスイッチ回路の他端に外部装置が接続されている。そして、主電源装置側において異常が発生した場合には、スイッチ回路において主配線側から補助配線側に接続が切り換えられて主電源装置から補助電源装置の切換えが行われる。
【０００３】
ここで、上記のような給電装置において、たとえば、主電源装置からスイッチ回路までの間の主配線において断線などが発生した場合には、上記のようにスイッチ回路において主配線側から補助配線側に接続が切り換えられ、補助電源装置により補助配線を介して外部装置に電力の供給をしている間に、上記主配線の交換が行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１１７４０１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように主配線から補助配線への接続の切り換えをスイッチ回路により行うようにしたのでは、主配線とスイッチ回路は機械的な接点を介して物理的に接続されているため、上記のように主配線を交換する際、スイッチ回路から主配線を取り外す作業が煩雑なものとなる。
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑み、上記のように電源装置から外部装置までの間の配線を切り換えることにより上記のような断線などの異常に対するバックアップを行う給電装置において、断線などの発生した配線部分の交換を容易に行うことができる給電装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の給電装置は、交流電流が流され、その交流電流に応じた交流磁界を発生する第１の巻線を有し、その第１の巻線において発生した交流磁界に応じた交流電圧を外部装置に設けられた第２の巻線に誘起して交流電圧に応じた電力を外部装置に供給する給電装置において、交流電流が流されると、その交流電流に応じた交流磁界を発生し、その発生した交流磁界に応じた交流電圧を外部装置に設けられた第２の巻線に誘起する第３の巻線と、第１の巻線に流される交流電流に異常が発生したことを検出する異常発生検出手段と、異常発生検出手段により第１の巻線における交流電流の異常が検出された場合、第３の巻線に交流電流を流す電流制御手段とを備え、異常発生検出手段により第１の巻線における交流電流の異常が検出された場合、電流制御手段により第３の巻線に交流電流を流し、その交流電流に応じて第３の巻線において発生した交流磁界に応じた交流電圧を外部装置に設けられた第２の巻線に誘起して交流電圧に応じた電力を外部装置に供給することを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、上記「交流電流」とは、直流電源から出力される直流電流を交流電流に変換したものである。
【０００９】
また、上記「外部装置」とは、上記給電装置とは別個に設けられたものであって、上記給電装置から電力の供給を受けて動作するものである。
【００１０】
また、上記「交流電流の異常」とは、たとえば、断線などにより交流電流が流れなくなったり、または短絡などにより交流電流の大きさが異常に大きくなったりすることをいい、交流電流の大きさが正常な所定の範囲内にないことをいう。
【００１１】
また、上記給電装置においては、第３の巻線を、第１の巻線において発生した交流磁界に応じた交流電圧が誘起されるものとし、異常発生検出手段を、第１の巻線において発生した交流磁界に応じて第３の巻線において誘起された交流電圧の大きさが所定の範囲内であるか否かを検出することにより第１の巻線における交流電流の異常を検出するものとすることができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の給電装置によれば、通常時においては、交流電流が流された第１の巻線において発生した交流磁界により外部装置に設けられた第２の巻線に交流電圧を誘起させ、その交流電圧に応じた電力を外部装置に供給し、第１の巻線に流される交流電流に異常が発生したことを検出した場合には、電流制御手段により第３の巻線に交流電流を流し、その交流電流に応じて第３の巻線において発生した交流磁界に応じた交流電圧を外部装置に設けられた第２の巻線に誘起して交流電圧に応じた電力を外部装置に供給するようにしたので、上記主配線（第１の巻線を含む配線）および上記補助配線（第３の巻線を含む配線）の切換部分においてスイッチ回路のような物理的な接続を設ける必要がなく、断線などの生じた主配線を容易に交換することができる。また、上記のように電磁結合により外部装置に電力の供給を行うので、防水性を向上させ、その使用環境性を向上させることができる。また、スイッチ回路を設けて配線を切り換えるようにした場合には、スイッチ回路において配線同志が短絡してしまうおそれがあるが、上記のように電磁結合する巻線を切り換えることにより配線を切り換えるようにすれば、巻線は絶縁材料などで被覆することができるので、上記のような短絡の問題を回避することができる。
【００１３】
また、上記給電装置において、第１の巻線において発生した交流磁界に応じた交流電圧を第３の巻線においても誘起し、この誘起された交流電圧の大きさが所定の範囲内であるか否かを検出することにより第１の巻線における交流電流の異常を検出するようにした場合には、第１の巻線に流れる交流電流を検出するための検出回路などを第１の巻線を含む主配線に直接設ける必要がないので、第１の巻線を含む主配線をより容易に交換することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の給電装置の一実施形態について説明する。図１は本発明による給電装置の一実施形態の概略構成図である。図２は、本給電装置の概略回路図である。
【００１５】
本給電装置は、図１に示すように、交流電流を発生する電源部１０、第１のコイル２１を有し、第１のコイル２１において交流磁界を発生させる第１の配線部２０、第１のコイル２１に流れる交流電流の異常を検出する異常発生検出手段５０、第３のコイル６１を有し、異常発生検出手段５０において第１のコイル２１に流れる交流電流の異常が検出された場合に、第３のコイル６１において交流磁界を発生させる第２の配線部６０、異常発生検出手段５０からの信号に応じて第１の配線部２０から第２の配線部６０に切り換えて交流電流を流すとともに、リセットスイッチ８０からの信号に応じて再び第２の配線部６０から第１の配線部２０に切り換えて交流電流を流す電流制御手段７０とを備えている。
【００１６】
電源部１０は、直流電源１１、発信器１２、および信号発生器１３を備えている。発振器１２は直流電源１１の直流電圧が印加されることにより所定の周波数の信号を発生するものであり、信号発生器１３は発信器１２から出力された数十ｋＨｚの信号を分周し、数百Hzから数ｋＨｚの周波数の分周信号を出力するものである。
【００１７】
第１の配線部２０は、第１のコイル２１および主駆動部２２を備えており、主駆動部２２は、図２に示すような論理回路で構成されており、信号発生器１３から出力された分周信号に基づいて交流電流を出力するものである。
【００１８】
第２の配線部６０は、第３のコイル６１および副駆動部６２を備えており、副駆動部６２は、主駆動部２２と同様に、図２に示すような論理回路で構成されており、信号発生器１３から出力された分周信号に基づいて交流電流を出力するものである。
【００１９】
異常発生検出手段５０は、図２に示すように、第２の配線部６０の第３のコイル６１において発生した交流電圧の電圧値と基準電圧値とを比較し、交流電圧の電圧値が基準電圧値よりも小さくなった場合に信号を出力する比較器５１を備え、この比較器５１の信号はフリップフロップ５２，５３を介して電流制御手段７０に出力される。
【００２０】
電流制御手段７０は、図２に示すようにフリップフロップ７１を備えており、異常発生検出手段５０からの信号を受け取った場合には、副駆動部６２に交流電流が流れるようフリップフロップ７１から信号を出力し、リセットスイッチ８０がONされた場合には、主駆動部２２に交流電流が流れるようにフリップフロップ７１から信号を出力するものである。
【００２１】
異常表示部９０は、図２に示すように、発光ダイオード９１を有しており、発光ダイオード９１は異常発生検出手段５０からの信号に応じて発光するものである。
【００２２】
また、本給電装置は、図１に示す外部装置４０に電力を供給するものであり、外部装置４０は、第１の配線部２０の第１のコイル２１において発生した交流磁界に応じた交流電圧が誘起される第２のコイル３１を有し、その第２のコイル３１において誘起された交流電圧に応じた電力を外部装置４０に供給する給電部３０を備えている。
【００２３】
給電部３０は、図２に示すように、第２のコイル３１において発生した交流電圧を整流する整流回路３２、平滑化コンデンサ３３および定電圧回路３４を備えており、第２のコイル３１において発生した交流電圧を直流電圧として外部装置４０に供給するものである。
【００２４】
また、第１の配線部２０の第１のコイル２１、給電部３０の第２のコイル３１および第２の配線部６０の第３のコイル６１は、図３に示すように、それぞれ磁性体２１ａ，３１ａ，６１ａに巻かれている。そして、第１のコイル２１、第２のコイル３１および第３のコイル６１がそれぞれ互いに近接するよう磁性体２１ａ，３１ａ，６１ａが構成されている。また、図４に示すように、第１のコイル２１、第２のコイル３１および第３のコイル６１がそれぞれ巻かれた磁性体２１ａ，３１ａ，６１ａを、それぞれ樹脂ケース２１ｂ、３１ｂ、６１ｂに収納するようにし、その樹脂ケース２１ｂ、３１ｂ、６１ｂを固定部材９０により、それぞれのコイルが近接するように固定するようにしてもよい。
【００２５】
次に、本給電装置の作用について図５に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００２６】
まず、通常動作においては、直流電源１１のより直流電圧を発振器１２に印加して発信器１２を駆動し、所定の周波数の信号を発生させる。発信器１２により発生した信号は信号発生器１３に入力され、信号発生回路１３は入力された信号を所望の周波数に分周し、その分周信号を主駆動部２２に出力する。主駆動部２２は入力された分周信号を正負方向に切り換え、図５に示すような交流電圧波形の交流電流を第１のコイル２１に出力する。
【００２７】
そして、第１のコイル２１において、上記交流電流が流されることにより交流磁界が形成され、この交流磁界により給電部３０の第２のコイル３１が磁界結合して第２のコイル３１に交流電圧が誘起される。そして、この誘起された交流電圧は給電部３０の整流回路３２により整流され、平滑化コンデンサ３３により平滑化され、定電圧回路において直流の定電圧とされた後、外部装置４０の外部負荷４１に供給される。
【００２８】
一方、第１の配線部２０の第１のコイル２１において形成された交流磁界により第２の配線部６０の第３のコイル６１も磁界結合し、第３のコイル６１において図５に示すような波形の交流電圧が誘起される。そして、この交流電圧は異常発生検出手段５０に出力され、異常発生検出手段５０は、異常発生検出手段５０の比較器５１により予め設定された基準電圧値よりも大きいか否かを比較することにより第１のコイル２１に正常に交流電流が流れているか否かを検出する。
【００２９】
ここで、たとえば、第１の配線部２０における配線が断線して第１のコイル２１に交流電流が流れなくなった場合、給電部３０による外部装置４０への電力の供給が停止してしまう。そこで、本給電装置では、上記のように第１のコイル２１に交流電流が流れなくなった場合には、以下のようにしてバックアップ動作が行われる。まず、異常発生検出手段５０の比較器５１において第３のコイル６１における交流電圧が基準電圧値よりも小さくなったことが検出される。そして、異常発生検出手段５０から電流制御手段７０に信号が出力され、電流制御手段７０は、信号発生器１３から出力された分周信号が第２の配線部６０の副駆動部６２に流れるようフリップフロップ７１から図５に示すような波形のＯＮ信号を副駆動部６２に出力する。
【００３０】
第２の配線部６０の副駆動部６２に分周信号および電流制御手段７０からのＯＮ信号が入力されると、副駆動部６２は入力された分周信号を正負方向に切り換え、図５に示すような交流電圧波形の交流電流を第３のコイル６１に出力する。
【００３１】
そして、第３のコイル６１において、上記交流電流が流されることにより交流磁界が形成され、この交流磁界により給電部３０の第２のコイル３１が磁界結合して第２のコイル３１に再び交流電圧が誘起される。そして、この誘起された交流電圧は給電部３０の整流回路３２により整流され、平滑化コンデンサ３３により平滑化され、定電圧回路において直流の定電圧とされた後、再び外部装置４０の外部負荷４１に供給される。
【００３２】
また、電流制御手段７０から出力されたＯＮ信号は、異常表示部９０にも出力され、異常表示部９０は入力されたＯＮ信号に応じて発光ダイオード９１を発光させ、第１の配線部２０における交流電流の異常を報知する。
【００３３】
そして、上記のようにバックアップ動作が行われている間に、断線した第１の配線部２０が交換などされ修復された場合には、リセットスイッチ８０がＯＮされることにより復帰動作が行われる。リセットスイッチ８０がＯＮされると電流制御手段７０からはＯＦＦ信号が出力され、このＯＦＦ信号に応じて信号発生器１３から出力された分周信号は交換された主駆動部２２に流され、再び主駆動部２２から、図５に示すような交流電圧波形の交流電流が第１のコイル２１に流される。そして、再び通常動作に戻り、上記と同様にして第１のコイル２１により第２のコイル３１に交流電圧が誘起され、外部装置４０の外部負荷４１に電力が供給される。
【００３４】
本発明の給電装置によれば、通常時においては、交流電流が流された第１のコイル２１において発生した交流磁界により外部装置４０に設けられた第２のコイル３１に交流電圧を誘起させ、その交流電圧に応じた電力を外部装置４０に供給し、第１のコイル２１に流される交流電流に異常が発生したことを検出した場合には、電流制御手段７０により第３のコイル６１に交流電流を流し、その交流電流に応じて第３のコイル６１において発生した交流磁界に応じた交流電圧を外部装置４０に設けられた第２のコイル３１に誘起して交流電圧に応じた電力を外部装置に供給するようにしたので、第１の配線部２０と第２の配線部６０の切換部分においてスイッチ回路のような物理的な接続を設ける必要がなく、断線などの生じた第１の配線部２０を容易に交換することができる。また、上記のように電磁結合により外部装置４０に電力の供給を行うので、防水性を向上させ、その使用環境性を向上させることができる。
【００３５】
また、本給電装置においては、第１のコイル２１において発生した交流磁界に応じた交流電圧を第３のコイル６１においても誘起し、この誘起された交流電圧の大きさが所定の範囲内であるか否かを検出することにより第１のコイル２１における交流電流の異常を検出するようにしたので、第１のコイル２１に流れる交流電流を検出するための検出回路などを第１の配線部２０に直接設ける必要がないので、第１の配線部２０をより容易に交換することができる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、主駆動部２２に交流電流を流す電源部と副駆動部６２に交流電流を流す電源部を共通のものとしたが、それぞれの駆動部に対応して別個に設けるようにしてもよい。
【００３７】
また、電源部１０、主駆動部２２、副駆動部６２、異常発生検出手段５０、および電流制御手段７０の回路構成は、必ずしも上記のような回路構成でなくてもよく、その他の回路構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による給電装置の一実施形態の概略構成図
【図２】図１に示す給電装置の回路図
【図３】図１に示す給電装置における第１、第２および第３のコイルを示す図
【図４】図１に示す給電装置における第１、第２および第３のコイルを固定する固定部材の一実施形態を示す図
【図５】図１に示す給電装置の作用を説明するためのタイミングチャート
【符号の説明】
１０ 電源部
１１ 直流電源
１２ 発信器
１３ 信号発生回路
２０ 第１の配線部
２１ 第１のコイル
２２ 主駆動部
３０ 給電部
３１ 第２のコイル
４０ 外部装置
５０ 異常発生検出手段
６０ 第２の配線部
６１ 第３のコイル
６２ 副駆動部
７０ 電流制御手段
８０ リセットスイッチ
９０ 異常表示部

Claims (1)

1. 交流電流が流され、該交流電流に応じた交流磁界を発生する第１の巻線を有し、該第１の巻線において発生した交流磁界に応じた交流電圧を外部装置に設けられた第２の巻線に誘起して前記交流電圧に応じた電力を外部装置に供給する給電装置において、
   交流電流が流されると、該交流電流に応じた交流磁界を発生し、該発生した交流磁界に応じた交流電圧を前記外部装置に設けられた第２の巻線に誘起するとともに、前記第１の巻線において発生した交流磁界に応じた交流電圧が誘起される第３の巻線と、
   前記第１の巻線において発生した交流磁界に応じて前記第３の巻線において誘起された交流電圧の大きさが所定の範囲内であるか否かを検出することにより前記第１の巻線における交流電流の異常を検出する異常発生検出手段と、
   該異常発生検出手段により前記第１の巻線における交流電流の異常が検出された場合、前記第３の巻線に交流電流を流す電流制御手段とを備え、
   前記異常発生検出手段により前記第１の巻線における交流電流の異常が検出された場合、前記電流制御手段により前記第３の巻線に交流電流を流し、該交流電流に応じて前記第３の巻線において発生した交流磁界に応じた交流電圧を前記外部装置に設けられた第２の巻線に誘起して前記交流電圧に応じた電力を前記外部装置に供給することを特徴とする給電装置。

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