JP4046676B2 - 誘導受電回路 - Google Patents

Description

本発明は、交流電源系統の調整や制御の目的で利用されるリアクトル等を用いた無接触給電設備の誘導受電回路にも関するものである。

従来のリアクトルを用いた誘導受電回路として、たとえば定電圧誘導給電装置に関する発明が特許文献１に開示されている。
すなわち、軌道に沿って走行する車両の駆動電力を、電磁誘導により非接触で軌道側から車両に転送する装置である。車両に搭載される誘導受電回路は、基本構成として、起動側の設備から発生する交番磁界（１０ＫＨｚほどの一定周波数）の中に置かれて誘導起電力を発生する受電コイルと、受電コイルに接続されて磁界周波数に同調する共振回路を形成する共振コンデンサと、受電コイルとコンデンサの共振回路に並列接続された可飽和リアクトルと、共振回路から取り出した交流電力を直流化してモータなどの負荷に供給するコンバータとを備えている。前記可飽和リアクトルは、環状フェライト鉄心を使用したトロイダルコイルで構成している。

共振回路を形成する誘導受電回路においては、負荷が電力をほとんど消費しない場合、何らかの制限要因が働かない限りは、共振コンデンサに印加される電圧が際限なく増大して、回路が破壊されてしまう恐れがある。そのため、受電コイルとコンデンサの共振回路に可飽和リアクトルを並列接続することで、電圧の異常上昇を規制する（定電圧化する）構成を採用している。
特開平１０−７０８５６号公報（第３−４頁、第１図）

しかし、上記した従来の構成によると、出力電力を高く取る際、負荷電圧に高い値が必要とされていない場合でも、共振電圧を高くしなければいけないため、負荷電圧も高くなってしまうという問題がある。

また、共振コンデンサと可飽和リアクトルとの間の配線や、可飽和リアクトルのコイル巻線が断線した場合、共振回路の共振暴走を抑制することができず回路を破壊してしまう恐れがある。

そこで本発明は、負荷電圧を上昇させることなく所望の定格電力を得ることができるとともに、共振暴走を抑制する誘導受電回路を提供することを目的としたものである。

前記した目的を達成するために、本発明の請求項１記載の誘導受電回路は、高周波電流を流す誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起される受電コイルを設け、この受電コイルに誘導される起電力により消費電力が変動する負荷に給電する誘導受電回路であって、前記受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、環状磁路を形成するコア部材を有し、入力端と出力端とを有するコイル巻線が前記環状磁路に鎖交するように巻かれ、入力端が前記受電コイルと並列に接続され、入力端と出力端とでコイルの巻数が異なる可飽和リアクトルと、前記可飽和リアクトルの出力端に接続され、前記負荷に給電する整流回路と、前記整流回路および前記負荷に並列に接続された平滑コンデンサとを備え、前記共振コンデンサを、前記可飽和リアクトルの入力側または前記可飽和リアクトルの出力側に並列に接続し、前記可飽和リアクトルのコア部材の飽和電圧を、前記負荷に所望の定格電力を発生させる入力端電圧にて設定し、前記可飽和リアクトル入力端と出力端のコイルの巻数を、前記入力端電圧において負荷電圧となる所望の出力端電圧になるように設定したことを特徴としたものである。

上記構成によれば、負荷電圧を上昇させることなく、可飽和リアクトルの飽和電圧を設定することにより、任意に定格電力を設定することが可能となる。また可飽和リアクトルが飽和していない領域においては、可飽和リアクトルが変圧器として作動することにより、入力端と出力端のコイルの巻数比に応じて可飽和リアクトルに印加される電圧（以下、第１共振電圧と称す）より低い電圧（以下、第２共振電圧と称す）を発生させること、すなわち負荷電圧を所望の値に設定することが可能となり、第１共振電圧および第２共振電圧の瞬時値が高い値を示し、第２共振電圧が負荷電圧よりも大きい値が成立する期間は、π／２から３π／２，５π／２・・・と半周期（π）毎に訪れ、この期間においては平滑コンデンサへの充電電流を流すことで負荷へ給電される。また、可飽和リアクトルの飽和時においては、０からπ，２π・・・と半周期（π）毎に電流（飽和電流）が可飽和リアクトルへ流れることによって第１共振電圧が抑制され、よって電圧上昇が防止され、所定電圧に維持される。可飽和リアクトルが飽和している期間では、可飽和リアクトルは変圧器として作動せず、平滑コンデンサへ充電電流が流れることはない。

また請求項２記載の誘導受電回路は、高周波電流を流す誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起される受電コイルを設け、この受電コイルに誘導される起電力により消費電力が変動する負荷に給電する誘導受電回路であって、前記受電コイルに並列に接続された第１共振コンデンサと、環状磁路を形成するコア部材を有し、入力端と出力端とを有するコイル巻線が前記環状磁路に鎖交するように巻かれ、入力端が前記受電コイルおよび前記第１共振コンデンサと並列に接続され、入力端と出力端とでコイルの巻数が異なる可飽和リアクトルと、前記可飽和リアクトルの出力端に並列に接続され、前記受電コイルおよび前記第１共振コンデンサとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する第２共振コンデンサと、前記第２共振コンデンサに並列に接続され、前記負荷に給電する整流回路と、前記整流回路および前記負荷に並列に接続された平滑コンデンサとを備え、前記可飽和リアクトルのコア部材の飽和電圧を、前記負荷に所望の定格電力を発生させる入力端電圧にて設定し、前記可飽和リアクトル入力端と出力端のコイルの巻数を、前記入力端電圧において負荷電圧となる所望の出力端電圧になるように設定したことを特徴としたものである。

上記構成によれば、負荷電圧を上昇させることなく、可飽和リアクトルの飽和電圧を設定することにより、任意に定格電力を設定することが可能となり、また可飽和リアクトルの出力端電圧、すなわち負荷電圧を所望の値に設定することが可能となる。また受電コイルに第１共振コンデンサと可飽和リアクトルの入力端を接続するとともに、可飽和リアクトルの出力端に、受電コイルおよび第１共振コンデンサとともに誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する第２共振コンデンサを接続しているため、第１共振コンデンサと可飽和リアクトルとの間の配線や、可飽和リアクトルのコイル巻線が断線した場合、共振回路の共振条件が崩れて共振状態でなくなり、よって受電コイルの両端の電圧は、受電コイルおよび第１共振コンデンサが許容し得る値で抑制され、共振回路の共振暴走が抑えられる。したがって、回路が破壊されることを回避することができる。

そして請求項３記載の誘導受電回路は、前記共振回路の共振条件を満たす静電容量をＣ、前記第１共振コンデンサの静電容量をＣ_１、前記第２共振コンデンサの静電容量をＣ_２、入力端のコイル巻数をＮ_１、出力端のコイル巻数をＮ_２としたとき、前記共振回路の共振条件を満たす静電容量と前記第１共振コンデンサの静電容量と前記第２共振コンデンサの静電容量との関係が、Ｃ＝Ｃ_１＋Ｃ_２（Ｎ_２／Ｎ_１）^２の式を満たすことを特徴としたものである。

上記構成によれば、共振回路の共振条件を満たすように第１共振コンデンサの静電容量と、第２共振コンデンサの静電容量が設定され、共振回路は共振条件が満たされているときに、第１共振コンデンサと可飽和リアクトルとの間の配線や、可飽和リアクトルのコイル巻線が断線した場合、共振回路の共振条件が崩れて共振状態でなくなるため、受電コイルの両端の電圧は、受電コイルおよび第１共振コンデンサが許容し得る値となり、共振回路の共振暴走が抑えられる。よって、回路が破壊されることを回避することができる。

さらに請求項４記載の誘導受電回路は、前記可飽和リアクトルに代えて、磁気抵抗の小さい環状磁路を形成する第１コア部材と、前記第１コア部材より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成する第２コア部材とを有し、コイル巻線が両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれ、入力端が前記受電コイルと並列に接続され、出力端が前記整流回路に並列に接続され、入力端と出力端とでコイルの巻数が異なる複合コアリアクトルを備えることを特徴としたものである。

上記構成によれば、第１コア部材は、第２コア部材より磁気抵抗が小さいことにより、第１コア部材が磁気飽和していない領域においては、コイル巻線に流れる電流による磁界（磁化力）はもっぱら第１コア部材に磁束を生じさせ、この状態ではリアクトルは大きなインダクタンス値を示す。そして、第１コア部材の磁束が飽和すると、第１コア部材の磁気飽和を起源とするインダクタンスはほぼゼロになるが、急激に増加を始めたコイル電流による磁化力が磁気抵抗が大きな第２コア部材に磁束を生じさせることから複合コアリアクトルとしてのインダクタンスはある程度の値を維持することになる。このため、第１コア部材が磁気飽和してもパルス状に急増しようとする電流は抑制され、複合コアリアクトルに流れるパルス電流の波高値は小さくなる。よってパルス電流はそれほど急峻で過大とはならず、穏やかに電圧抑制の作用が働くこととなる。

本発明の誘導受電回路は、負荷電圧を上昇させることなく、可飽和リアクトル（複合コアリアクトル）の飽和電圧を設定することにより、任意に定格電力を設定することができるという顕著な効果を有している。

以下に、本発明の実施の形態における誘導受電回路について、図面を参照しながら説明する。
[実施の形態１]
図１に示すように、誘導受電回路１は、１０ＫＨｚほどの一定周波数の交番磁界中に置かれて誘導起電力を発生する受電コイル２と、受電コイル２に並列に接続された第１共振コンデンサ（共振コンデンサの一例）３と、この第１共振コンデンサ３に接続され中間タップ１５ａを有する可飽和リアクトル４と、可飽和リアクトル４の中間タップ１５ａからなる出力端と接続され、受電コイル２，第１共振コンデンサ３とから形成される共振回路から取り出した交流電力を直流化してモータなどの消費電力が変動する負荷７に供給する整流回路５と、整流回路５および負荷７に並列に接続され、整流回路５から負荷電流が供給される平滑コンデンサ６とから構成されている。

前記可飽和リアクトル４は、軟磁性材料の飽和特性を利用したもので、印加される交流電圧がある電圧を超えると急激に流入電流が増加することで印加電圧を増加させない、交流電圧を一定値以下に抑制する働きがある。可飽和リアクトル４は誘導受電回路１において、印加される共振電圧によって電流が流入し、この流入電流が作る磁束がコア内で飽和して、リアクトルの逆起電力が失われることで、ある交流サイクルの時間ポイントで急に流入電流が増え、誘導受電回路１における共振エネルギーのそれ以上の蓄積を抑制することで、共振電圧自体の上昇を抑制するという特性を持っている。

また、可飽和リアクトル４は、環状磁路を形成するコア部材を有し、入力端と出力端（中間タップ１５ａ）とを有するコイル巻線１５が前記環状磁路に鎖交するように巻かれ、入力端が第１共振コンデンサ３に接続されている。

この中間タップ１５ａを有するコイル巻線１５は、入力端のコイル巻数がＮ_１、中間タップ１５ａからなる出力端のコイル巻数がＮ_２（Ｎ_１＞Ｎ_２）となるよう形成されており、可飽和リアクトル４の出力端電圧（第２共振電圧Ｖ_２）を入力端電圧（第１共振電圧Ｖ_１）よりも低い電圧に変圧する。上記第２共振電圧Ｖ_２は式（１）により求められる。

Ｖ_２＝Ｖ_１（Ｎ_２／Ｎ_１） ・・・（１）
なお、この第２共振電圧Ｖ_２は、整流回路５を介して負荷電圧Ｖ_ＤＣとなる。
以下に、上記した実施の形態１における作用を説明する。

例えば１０ｋＨｚほどの高周波電流が誘導線路２１に供給され、この誘導線路２１に発生する磁束により、受電コイル２に誘導起電力が発生し、この受電コイル２と第１共振コンデンサ３とから形成される共振回路の第１共振電圧Ｖ_１が可飽和リアクトル４へ印加される。

図１（ａ）の回路を原理的に説明する。この原理を示す図１（ｂ）において、受電コイル２のリアクタンスＬ_０と第１共振コンデンサ３の静電容量Ｃ_０を誘導線路２１の周波数に共振する様に設定し、かつ誘導線路電流Ｉ_０を一定とした場合、抵抗負荷Ｒへ流れ出る電流Ｉ_ＡＣは、抵抗負荷Ｒの値にかかわらず一定の値となる。よって抵抗負荷Ｒで消費される電力Ｐは、
Ｐ＝Ｒ×Ｉ_ＡＣ ^２＝Ｖ_ＡＣ×Ｉ_ＡＣ ・・・（２）
となる。このことは、共振電圧Ｖ_ＡＣ、すなわち図１（ａ）における第１共振電圧Ｖ_１を所定の値に選定することで、所望の定格電力を得られることを意味している。

このような原理に基づいて、可飽和リアクトル４は、所望の定格電力を発生させる第１共振電圧Ｖ_１になるようにコア部材の飽和電圧を設定しており、また選定された第１共振電圧Ｖ_１において負荷電圧となる所望の第２共振電圧Ｖ_２になるように上記コイル巻数Ｎ_１，Ｎ_２を設定している。

ここで、負荷７が全く電力を消費していない無負荷状態を説明すると、図２（ａ）に示すように、時間Ｔ_０，Ｔ_２，Ｔ_４・・・において、可飽和リアクトル４が飽和することで電流Ｉ_１が大きく増加し、これが受電コイル２と第１共振コンデンサ３による共振エネルギーの蓄積量の増大を抑制することで第１共振電圧Ｖ_１を一定に抑制している。

次に、負荷７が電力を消費している状態を図２（ｂ）および図２（ｃ）で説明すると、時間Ｔ_１，Ｔ_３，Ｔ_５・・・で示す可飽和リアクトル４が飽和していない領域においては、コイル巻線１５に流れる電流による磁化力（起磁力）（Ｈ）は、ほぼ線形な特性の下にコア部材に磁束を生じさせる。この状態では可飽和リアクトル４は変圧器として作動し、可飽和リアクトル４の入力側と出力側の巻数比により電圧値が定まる第１共振電圧Ｖ_１より低い電圧に変圧された第２共振電圧Ｖ_２を発生させ、瞬時値において第２共振電圧Ｖ_２＞負荷電圧Ｖ_ＤＣの間、平滑コンデンサ６への充電電流Ｉ_２を流す。またこのとき、充電電流Ｉ_２に見合った電流Ｉ_１が、可飽和リアクトル４に流れ込む。

このような第１共振電圧Ｖ_１および第２共振電圧Ｖ_２が高い値を示し、第２共振電圧Ｖ_２＞負荷電圧Ｖ_ＤＣなる条件が成立する期間は、π／２から３π／２，５π／２・・・と半周期（π）毎に訪れ、この期間においては、平滑コンデンサ６への充電電流Ｉ_２は、負荷７の状態によって増減し、負荷７が無負荷状態となった場合（図２（ａ））、充電電流Ｉ_２は流れず（充電電流Ｉ_２≒０）、負荷７が通常負荷状態となった場合（図２（ｂ））、充電電流Ｉ_２は破線に示すように流れ、負荷７が定格電力（最大負荷）となった場合（図２（ｃ））、充電電流Ｉ_２は破線に示すように流れ、それぞれの充電電流Ｉ_２に見合ったＩ_１＝（Ｎ_２／Ｎ_１）Ｉ_２が可飽和リアクトル４に流れ込む。

このように、可飽和リアクトル４の出力端電圧（第２共振電圧Ｖ_２）はコイル巻数比によって調整できるので、すなわち所望の第２共振電圧Ｖ_２のまま、定格電力より定まる可飽和リアクトル４の飽和電圧を設計することにより、任意に出力電圧（負荷電圧）と定格電力を設定することができる。

次に、時間Ｔ_０，Ｔ_２，Ｔ_４・・・に示す可飽和リアクトル４が飽和状態となる期間、すなわち０からπ，２π・・・と半周期（π）毎に訪れる期間においては、電流（飽和電流）Ｉ_１が可飽和リアクトル４へ流れ込むことによって、共振エネルギーの蓄積量の増大を抑制している。この飽和状態期間の電流Ｉ_１は、負荷７の状態によって変動する。すなわち、無負荷状態では最も大きく、最大負荷（定格電力）に近づくにつれて減少する電流Ｉ_１によって第１共振電圧Ｖ_１が抑制され、よって電圧上昇が防止され、所定電圧（飽和電圧）に維持される。この磁化力（起磁力）とコア部材に生じる磁束が非線形な飽和時には、可飽和リアクトル４は変圧器として作動せず、平滑コンデンサ６へ充電電流Ｉ_２が流れることはない。

以上のように実施の形態１によれば、中間タップ１５ａを備えた可飽和リアクトル４により、負荷電圧である第２共振電圧Ｖ_２を上昇させることなく、任意に定格電力を設定することができ、また可飽和リアクトル４の出力端電圧、すなわち負荷電圧である第２共振電圧Ｖ_２を所望の値に設定することができる。

なお、可飽和リアクトル４の入力側の第１共振コンデンサ３を可飽和リアクトル４の出力側に移して接続することもできる。このとき、可飽和リアクトル４の非飽和時において、可飽和リアクトル４は変圧器として作動して、巻数比によって定まる第２共振電圧Ｖ_２を発生し、可飽和リアクトル４の出力側に移動した第１共振コンデンサ３と受電コイル２との間で共振が発生する。前述と同様の作用で、可飽和リアクトル４のコア部材の飽和電圧により電圧値が定まる第１共振電圧Ｖ_１より低い電圧に変圧された第２共振電圧Ｖ_２の瞬時値において、第２共振電圧Ｖ_２＞負荷電圧Ｖ_ＤＣの間は、平滑コンデンサ６への充電電流Ｉ_２が流れるので負荷７へ電力を給電することができる。また負荷電圧が低いため、第１共振コンデンサ３に定格電圧が低いコンデンサを使用でき、安価なコンデンサを使用することができる。
[実施の形態２]
本実施の形態２の誘導受電回路は、上記実施の形態１の第１共振コンデンサ３に代えて、受電コイル２に第１共振コンデンサ３’を接続するとともに、可飽和リアクトル４の出力端に並列に、受電コイル２および第１共振コンデンサ３’とともに誘導線路２１の周波数に共振する共振回路を形成する第２共振コンデンサ８を接続したものである。

図３に示すように、可飽和リアクトル４の出力端と整流回路５との間に、第２共振コンデンサ８が接続された誘導受電回路１は、共振回路の共振条件を満たす静電容量Ｃと、第１共振コンデンサ３’の静電容量Ｃ_１と、第２共振コンデンサ５の静電容量Ｃ_２との関係が、式（３）を満たすよう構成されている。

Ｃ＝Ｃ_１＋Ｃ_２（Ｎ_２／Ｎ_１）^２ ・・・（３）
このように構成される誘導受電回路は、上記実施の形態１の誘導受電回路と等価であり、その作用の説明を省略する。

また上記構成により、第１共振コンデンサ３’と可飽和リアクトル４との間の配線や、可飽和リアクトル４のコイル巻線１５が断線した場合、共振回路は共振条件が崩れて共振状態ではなくなるため、受電コイル２の両端の電圧は、受電コイル２および第１共振コンデンサ３’が許容し得る値となる。

以上のように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、中間タップ１５ａを備えた可飽和リアクトル４により、負荷電圧である第２共振電圧Ｖ_２を上昇させることなく、任意に定格電力を設定することができ、また可飽和リアクトル４の出力端電圧、すなわち負荷電圧である第２共振電圧Ｖ_２を所望の値に設定することができる。

また実施の形態２によれば、第１共振コンデンサ３’と可飽和リアクトル４との間の配線や、可飽和リアクトル４のコイル巻線１５が断線した場合、受電コイル２の両端の電圧は、受電コイル２および第１共振コンデンサ３’が許容し得る値となるため、共振回路の共振暴走を抑えることができ、回路が破壊されることを回避することができる。
[実施の形態３]
本実施の形態３の誘導受電回路は、上記実施の形態１，２の可飽和リアクトル４に代えて、複合コアリアクトル９を接続したものである。

図４に示すように、複合コアリアクトル９は、磁気抵抗の極めて小さい連続した環状磁路を形成する空隙（ｇａｐ；ギャップ）無し第１コア部材１１と、第１コア部材１１より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成するｇａｐ有り第２コア部材１２とから構成されており、これら第１コア部材１１と第２コア部材１２とはともに、アモルファス合金軟磁性材料やナノ結晶軟磁性材料（高透磁率で高効率材料、すなわち最大磁束密度が大きく、かつコアロスの少ないコア材料の一例）の帯体をロール状に密に巻き、そして外径とコア中央部の空洞１４の径をほぼ同一とした円環型コア（環状コア）に形成され、第２コア部材１２には、円環の一部を切欠いて（破断して）前記空隙１３を設け、主にコアの帯体の側縁を集積した面に絶縁処理（たとえばエポキシ樹脂の絶縁塗装）を施している。また（ｇａｐ無し）第１コア部材１１と（ｇａｐ有り）第２コア部材１２のコア断面積をほぼ同一としている。

そして、第１コア部材１１，第２コア部材１２の空洞１４を使用して、中間タップ１５ａを有する絶縁電線（撚り線）からなるコイル巻線１５が第１コア部材１１，第２コア部材１２の両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれている。

以下に、上記した実施の形態３における作用を説明する。
複合コアリアクトル９は、所望の定格電力を発生させる第１共振電圧Ｖ_１になるよう複合コアリアクトル９の第１コア部材１１の飽和電圧を設定しており、また選定された第１共振電圧Ｖ_１において負荷電圧となる所望の第２共振電圧Ｖ_２になるように上記コイル巻数Ｎ_１，Ｎ_２を設定している。

なお、複合コアリアクトル９の第１コア部材１１が飽和していない状態では、実施の形態１と作用は同じであり、説明を省略する。

このような複合コアリアクトル９を使用すると、複合コアリアクトル９へ流入する電流Ｉ_１が大きくなり、複合コアリアクトル９に印加される第１共振電圧Ｖ_１が上昇し第１コア部材１１の飽和電圧となり第１コア部材１１の磁束が飽和すると、複合コアリアクトル９は第２コア部材１２の磁気抵抗に依存することになってインダクタンス値は小さくなる（なお、第１コア部材１１の磁束が飽和すると、第１コア部材１１の磁気飽和を起源とするインダクタンスはほぼゼロになるが、急激に増加を始めたコイル電流による磁化力が磁気抵抗が大きな第２コア部材１２に磁束を生じさせることから複合コアリアクトル９としてのインダクタンスはある程度の値を維持することになる）。

このように、複合コアリアクトル９の第１コア部材１１が飽和状態となる期間、すなわち０，π，２π・・・と半周期（π）毎に訪れる期間においては、電流（飽和電流）Ｉ_１が複合コアリアクトル９へ流れることによって第１共振電圧Ｖ_１が抑制され、よって電圧上昇が防止され、所定電圧に維持され、またこのとき複合コアリアクトル９としてのインダクタンスはある程度の値を維持されるため、第１コア部材１１が磁気飽和してもパルス状に急増しようとする電流は抑制され、複合コアリアクトル９に流れるパルス電流の波高値は小さくなる。よってパルス電流はそれほど急峻で過大とはならず、穏やかに電圧抑制の作用が働くこととなる。

以上のように実施の形態３によれば、複合コアリアクトル９を用いることにより、複合コアリアクトル９の部分飽和時（第１コア部材１１のみ飽和時）においては、パルス電流はそれほど急峻で過大とはならず、穏やかに電圧抑制の作用を働かせることができ、急峻で過大なパルス電流に起因する渦電流によるコア部材の発熱や電磁妨害の問題を軽減することができる。

なお、本実施の形態１，２，３では、可飽和リアクトル４（複合コアリアクトル９）に中間タップ１５ａを有する絶縁電線（撚り線）からなる中間タップ１５ａ付きコイル巻線１５が、可飽和リアクトル４の場合はコア部材の環状磁路に、複合コアリアクトル９の場合は第１コア部材１１，第２コア部材１２の両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれているが、１次側コイル巻線（コイル巻数がＮ_１）、２次側コイル巻線{コイル巻数がＮ_２（Ｎ_１＞Ｎ_２）}に完全に分離された巻線を巻くようにしてもよい。

本発明の誘導受電回路の回路図であり、（ａ）は実施の形態１に係る誘導受電回路の回路図、（ｂ）は原理説明図である。 同可飽和リアクトルにおける電圧電流波形図であり、（ａ）は負荷が無負荷状態、（ｂ）は負荷が通常負荷状態、（ｃ）は負荷が定格電力となった場合の電圧電流波形図である。 本発明の実施の形態２に係る誘導受電回路の回路図である。 本発明の実施の形態３に係る誘導受電回路に使用する複合コアリアクトルの斜視図である。

符号の説明

１ 誘導受電回路
２ 受電コイル
３，３’ 第１共振コンデンサ
４ 可飽和リアクトル
５ 整流回路
６ 平滑コンデンサ
７ 負荷
８ 第２共振コンデンサ
９ 複合コアリアクトル
１１ 第１コア部材
１２ 第２コア部材
１３ 空隙
１５ コイル巻線
１５ａ 中間タップ
２１ 誘導線路

Claims (4)

1. 高周波電流を流す誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起される受電コイルを設け、この受電コイルに誘導される起電力により消費電力が変動する負荷に給電する誘導受電回路であって、
   前記受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、
   環状磁路を形成するコア部材を有し、入力端と出力端とを有するコイル巻線が前記環状磁路に鎖交するように巻かれ、入力端が前記受電コイルと並列に接続され、入力端と出力端とでコイルの巻数が異なる可飽和リアクトルと、
   前記可飽和リアクトルの出力端に接続され、前記負荷に給電する整流回路と、
   前記整流回路および前記負荷に並列に接続された平滑コンデンサと
   を備え、
   前記共振コンデンサを、前記可飽和リアクトルの入力側または前記可飽和リアクトルの出力側に並列に接続し、
   前記可飽和リアクトルのコア部材の飽和電圧を、前記負荷に所望の定格電力を発生させる入力端電圧にて設定し、前記可飽和リアクトル入力端と出力端のコイルの巻数を、前記入力端電圧において負荷電圧となる所望の出力端電圧になるように設定したこと
   を特徴とする誘導受電回路。
2. 高周波電流を流す誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起される受電コイルを設け、この受電コイルに誘導される起電力により消費電力が変動する負荷に給電する誘導受電回路であって、
   前記受電コイルに並列に接続された第１共振コンデンサと、
   環状磁路を形成するコア部材を有し、入力端と出力端とを有するコイル巻線が前記環状磁路に鎖交するように巻かれ、入力端が前記受電コイルおよび前記第１共振コンデンサと並列に接続され、入力端と出力端とでコイルの巻数が異なる可飽和リアクトルと、
   前記可飽和リアクトルの出力端に並列に接続され、前記受電コイルおよび前記第１共振コンデンサとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する第２共振コンデンサと、
   前記第２共振コンデンサに並列に接続され、前記負荷に給電する整流回路と、
   前記整流回路および前記負荷に並列に接続された平滑コンデンサと
   を備え、
   前記可飽和リアクトルのコア部材の飽和電圧を、前記負荷に所望の定格電力を発生させる入力端電圧にて設定し、前記可飽和リアクトル入力端と出力端のコイルの巻数を、前記入力端電圧において負荷電圧となる所望の出力端電圧になるように設定したこと
   を特徴とする誘導受電回路。
3. 前記共振回路の共振条件を満たす静電容量をＣ、前記第１共振コンデンサの静電容量をＣ_１、前記第２共振コンデンサの静電容量をＣ_２、入力端のコイル巻数をＮ_１、出力端のコイル巻数をＮ_２としたとき、前記共振回路の共振条件を満たす静電容量と前記第１共振コンデンサの静電容量と前記第２共振コンデンサの静電容量との関係が、
   Ｃ＝Ｃ_１＋Ｃ_２（Ｎ_２／Ｎ_１）^２
   の式を満たすこと
   を特徴とする請求項２に記載の誘導受電回路。
4. 前記可飽和リアクトルに代えて、磁気抵抗の小さい環状磁路を形成する第１コア部材と、前記第１コア部材より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成する第２コア部材とを有し、コイル巻線が両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれ、入力端が前記受電コイルと並列に接続され、出力端が前記整流回路に並列に接続され、入力端と出力端とでコイルの巻数が異なる複合コアリアクトルを備えること
   を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の誘導受電回路。

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