JP4293854B2

JP4293854B2 - Non-contact power receiving device and moving body

Info

Publication number: JP4293854B2
Application number: JP2003188514A
Authority: JP
Inventors: 晋吾小山; 眞植平; 聡 ▲高▼繁; 繁雄田村
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: JP2005027401A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流が流れる給電線から、物理的に非接触の状態で受電する非接触受電装置、及び非接触受電装置から受電する移動体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な非接触受電装置は、並列に接続されているピックアップコイルと共振コンデンサとを有する共振回路（以下、並列共振回路という）を複数備え、該並列共振回路が複数、並列に接続されており、その出力側に、定電流を定電圧に変換する電力変換部と整流回路と平滑部とが１個ずつ接続されている。
各ピックアップコイル（以下、コイルという）は、ピックアップコア（以下、コアという）に巻回されている。以下では、コイル、共振コンデンサ、及びコアの組をピックアップユニットという。
【０００３】
また、従来の他の非接触受電装置は、並列共振回路を備え、該並列共振回路と整流回路とピックアップコントローラ（コイルと給電線とが整合している場合にオンになる手段）とが接続されてなるコントローラ付き受電部を備え、該コントローラ付き受電部が複数、並列に接続されている（例えば、特許文献１参照）。
この場合、平滑部、及び並列共振回路の出力である定電流を定電圧に変換する電力変換部は、例えばピックアップコントローラに備えられる。
【０００４】
また、従来の他の非接触受電装置は、並列共振回路と整流回路とが接続されてなる受電部を備え、該受電部が複数、並列に接続されており、その出力側に、定電流を定電圧に変換する電力変換部が接続されている。平滑部は、電力変換部に、複数の受電部に対して１個だけ含まれている（例えば、特許文献２参照）。
また、従来の更に他の非接触受電装置は、受電部が複数、並列に接続されており、その出力側に、１個の平滑部が接続されている（例えば、特許文献３参照）。
この場合、並列共振回路の出力である定電流を定電圧に変換する電力変換部は、例えば受電部と平滑部との間に備えられる。
【０００５】
以上のような非接触受電装置は、ピックアップユニットの個数が変化した場合、並列共振回路が出力する定電流の大きさが変化する。このため、非接触受電装置は、ピックアップユニットを追加／削減することによって、出力電力が容易に変更される。
また、このような非接触受電装置が移動体に備えられる場合、特許文献２に開示されているように、ピックアップユニットは、給電線の敷設方向、即ち移動体の走行方向に並置される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１７０６８１号公報
【特許文献２】
特開平１０−１７２８４４号公報
【特許文献３】
特開平１０−２３４１４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、並列共振回路を備える非接触受電装置は、並列共振回路が定電流を出力するため、定電流を定電圧に変換する電力変換部を必要とし、定電圧を出力する共振回路（直列に接続されているコイルと共振コンデンサとを有する共振回路。以下、直列共振回路という）を備える非接触受電装置よりも構成が複雑になるという問題があった。
【０００８】
また、非接触受電装置は、並列に接続されている複数のピックアップユニット（並列共振回路）の個数に応じて該並列共振回路が出力する定電流の大きさが変化し、該大きさに応じた仕様の電力変換部が必要であるため、ピックアップユニットの個数が異なる（即ち、出力電力が異なる）非接触受電装置を構成する場合、各非接触受電装置に対して異なる電力変換部及び平滑部を準備する必要があるという問題があった。
また、非接触受電装置の出力電力を変更すべく、ピックアップユニットの個数を変更する場合、ピックアップユニットの個数の変更に伴って、並列に接続されている複数の並列共振回路から出力される定電流の大きさに応じた仕様の新たな電力変換部及び平滑部が必要になるという問題があった。
【０００９】
また、非接触受電装置は、ピックアップユニットを追加／削減することによって、非接触受電装置の出力電力を容易に変更することができるが、出力電圧を変更する場合、電力変換部及び平滑部の仕様を変更する（例えば、電力変換部及び平滑部を構成している各素子の耐圧を変更する）必要があり、設計が困難であるという問題があった。
更に、非接触受電装置が移動体に備えられる場合、ピックアップユニットは移動体の走行方向に並置されるが、移動体の走行方向の長さが短いときは、ピックアップユニットを走行方向に並置できないという問題があった。
【００１０】
本発明は斯かる問題を解決するためになされたものであり、複数の直列共振回路の夫々、又は複数の並列共振回路及び該並列共振回路に接続された電力変換部の夫々に、整流回路を接続し、各整流回路の出力側に、平滑部を接続し、各平滑部の出力側と他の平滑部の出力側とを並列及び／又は直列に接続することにより、装置の出力電力及び／又は出力電圧を容易に変更可能であり、出力電力及び／又は出力電圧が異なる装置を簡易に構成可能であり、更に、ピックアップユニットの配置の自由度を向上できる非接触受電装置、及び該非接触受電装置から受電する移動体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る非接触受電装置は、交流が流れる給電線に誘導結合するように配置すべきピックアップコイルと、共振コンデンサとが直列に接続されている共振回路を複数備え、前記給電線から非接触で受電する非接触受電装置において、前記共振回路の夫々に、整流回路が接続され、各整流回路の出力側に、コンデンサを用いてなる平滑部が接続され、各平滑部の出力側と他の平滑部の出力側とが並列及び／又は直列に接続されており、各共振回路と、該共振回路に対応する整流回路及び平滑部とがユニット化されており、各ユニットの出力が略同一になるようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係る非接触受電装置は、交流が流れる給電線に誘導結合するように配置すべきピックアップコイルと、共振コンデンサとが並列に接続されている共振回路を複数備え、前記給電線から非接触で受電する非接触受電装置において、前記共振回路の夫々に、定電流を定電圧に変換するイミタンス変換回路が接続され、各イミタンス変換回路の出力側に、整流回路が接続され、各整流回路の出力側に、コンデンサを用いてなる平滑部が接続され、各平滑部の出力側と他の平滑部の出力側とが並列及び／又は直列に接続されており、各共振回路と、該共振回路に対応する整流回路、イミタンス変換回路、及び平滑部とがユニット化されており、各ユニットの出力が略同一になるようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
第１発明又は第２発明にあっては、直列共振回路又は並列共振回路と、整流回路と、平滑部とで構成された受電ユニット（以下、第１標準ユニットという）を複数備える。各第１標準ユニットを構成する各部と他の第１標準ユニットを構成する各部の仕様（定数、コアの形状、コイルの巻き数等）とは、略同一である。即ち、第１標準ユニットの仕様は略同一である。
【００１４】
第１標準ユニットは、例えば直列共振回路を備える第１標準ユニットの場合、直列共振回路の出力側に整流回路が接続され、該整流回路の出力側に平滑部が接続されている。このとき、非接触受電装置は、各平滑部の出力側と他の平滑部の出力側とが、即ち複数の第１標準ユニットの出力側が、並列及び／又は直列に接続されている。
直列共振回路を備える第１標準ユニットは、直列共振回路が定電圧を出力するため、定電流を定電圧に変換する電力変換部を必要とせず、この結果、並列共振回路を備える第１標準ユニットより構造が簡易である。
【００１５】
また、第１標準ユニットは、例えば並列共振回路を備える第１標準ユニットの場合、並列共振回路の出力側に整流回路が接続され、該整流回路の出力側に平滑部が接続されている。このとき、非接触受電装置は、各平滑部の出力側と他の平滑部の出力側とが、即ち複数の第１標準ユニットの出力側が、並列及び／又は直列に接続されている。ただし、並列共振回路を備える第１標準ユニットは、並列共振回路が定電流を出力するため、並列共振回路の出力側と整流回路の入力側との間に、定電流を定電圧に変換する電力変換部（例えばイミタンス変換回路）が接続されている。
【００１６】
以上のようなＮ（Ｎは２以上の自然数）個の第１標準ユニットが直列に接続されている非接触受電装置の出力電圧は、第１標準ユニットを１個だけ備える非接触受電装置の出力電圧のＮ倍になる。また、Ｎ個の第１標準ユニットが並列に接続されている非接触受電装置の出力電力は、第１標準ユニットを１個だけ備える非接触受電装置の出力電力のＮ倍になる。
以上のような非接触受電装置は、直列及び／又は並列に接続された第１標準ユニットの個数を変更することによって、装置の出力電圧及び／又は出力電力が容易に変更される。また、第１標準ユニットの仕様は略同一であるため、出力電圧及び／又は出力電力が異なる複数の非接触受電装置は、夫々適宜の個数の第１標準ユニットを直列及び／又は並列に接続することによって、簡易に構成される。
【００１７】
このような非接触受電装置は、第１標準ユニットの個数及び／又は直列接続若しくは並列接続の変更によって、装置の出力電圧及び／又は出力電力が容易に変更される。このため、第１標準ユニット内の各部の仕様（定数、コアの形状、コイルの巻き数等）を変更する必要がない。即ち、第１標準ユニットの個数及び／又は直列接続若しくは並列接続の変更を行なった場合であっても、各第１標準ユニット内では、直列共振回路又は並列共振回路の出力が同じである。この結果、並列共振回路の出力に応じた仕様の電力変換回路と整流回路と平滑部と、又は直列共振回路の出力に応じた仕様の整流回路と平滑部とを必要としない。
即ち、所要の出力電圧／出力電力に応じた非接触受電装置の設計が容易である。
【００２３】
第３発明に係る移動体は、交流が流れる給電線から非接触で受電する非接触受電装置と、該非接触受電装置から受電する負荷とを備える移動体において、前記非接触受電装置は、第１発明又は第２発明に係る非接触受電装置であることを特徴とする。
【００２４】
第３発明にあっては、第１標準ユニットで構成されている非接触受電装置を備える。第１標準ユニットを構成しているピックアップユニットは、第１標準ユニットが直列接続、並列接続、又は直／並列複合接続され、かつ、各々独立しているため、移動体の走行方向に並置する必要がない。即ち、移動体の走行方向の長さにかかわらず、ピックアップユニットを配置可能であるため、移動体の設計条件の自由度が向上されている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１．）
図１は、本発明の実施の形態１に係る非接触受電装置７１を備える非接触給電システムの構成を示す斜視図である。また、図２は、非接触受電装置７１を搭載している移動体２の構成を示す拡大正面図であり、移動体２の底部近傍を示している。
非接触給電システムは、ＡＣ２００Ｖ、６０Ｈｚの商用電源を入力して高周波（例えば２０ＫＨｚ）の定電流を出力する高周波電源装置３０，４０を備える。
【００２６】
また、非接触給電システムは、高周波電源装置３０，４０によって高周波の定電流を供給される給電線３，４を備える。給電線３，４は、その両端が高周波電源装置３０，４０に接続されており、中途から折り返されて往路３ａ，４ａと復路３ｂ，４ｂとが設けられている。
本実施の形態の非接触給電システムは、給電線３，４に流れる交流の位相を合わせる手段を備える必要がない。
更に、非接触給電システムは、非接触受電装置７１を備え、非接触受電装置７１は、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２を備える。
【００２７】
移動体２は、非接触給電システムを介して駆動用の電力を得て、床面に敷設されたレール１上を移動する。移動体２は、底部のレール１側に、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２が備えるコイル５１，６１とコア５２，６２、及びモータＭ（図３参照）を吊設してある。ピックアップユニットＰ１，Ｐ２は、例えば、ＳＵＳ３０４を用いてなる取付部材によって、移動体２の底部に固定されている。
【００２８】
レール１上には、コ字状の断面を有するダクト１１，１２が、開口部を上側（移動体２側）へ向けて、移動体２又はピックアップユニットＰ１，Ｐ２等に当接しないようにして、レール１に沿って設置されている。ダクト１１，１２の内部には、棒状部材を用いてなる給電線支持具が、長手方向に適宜間隔で配置されて、略垂直に設けられている。
給電線３，４の往路３ａ，４ａは、前記給電線支持具の先端部に固定されることによって、レール１に沿って、ダクト１１，１２の内部に敷設されている。給電線３，４の復路３ｂ，４ｂは、ダクト１１，１２の内部下側に固定されている。
【００２９】
ピックアップユニットＰ１，Ｐ２が備えるコア５２，６２は、断面形状が矩形環状に形成された磁性体（例えばフェライト）であり、基部及び２本の脚部を有し、該脚部に、コイル５１，６１が巻回してある。コイル５１，６１を構成している導線の太さ、及びコア５２，６２の大きさ等は、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２で共通である。
ピックアップユニットＰ１，Ｐ２と給電線３，４（給電線３，４の往路３ａ，４ａ）とは、所定の間隔を隔てて対面し、給電線３，４がコア５２，６２の脚部の間に位置するよう配置されている。
【００３０】
高周波電源装置３０，４０によって給電線３，４に高周波交流が通電されたとき、給電線３，４の周囲に、時間的に変化する磁束が形成される。非接触受電装置７１は、その磁束がコイル５１，６１に鎖交することによってコイル５１，６１に発生した誘導起電力を受電し（即ち、非接触で受電し）、負荷であるモータＭへ供給する。
【００３１】
図３は、非接触受電装置７１の構成を示す電気回路図である。
商用電源に接続された高周波電源装置３０，４０は、商用電源の入力を整流し、平滑化して直流とし、該直流をインバータ（ＤＣ−ＡＣ変換器）に入力して高周波交流に変換して、変換した高周波交流をイミタンス変換回路により高周波定電流として給電線３，４へ夫々出力する。
移動体２に搭載してある非接触受電装置７１は、出力端子７０を備え、該出力端子７０に、ＤＣバスＤＢを介してモータドライバＤが接続してあり、モータドライバＤは、負荷としてのモータＭを駆動する。モータＭは交流モータであり、直流を交流に変換するモータドライバＤを介して、非接触受電装置７１に接続してある。
【００３２】
非接触受電装置７１は、給電線３に対応するピックアップユニットＰ１を備える第１標準ユニットＵ１と、給電線４に対応するピックアップユニットＰ２を備える第１標準ユニットＵ２とを備える。第１標準ユニットＵ１と第１標準ユニットＵ２とは、夫々の出力側が直列に接続してあり、更に、非接触受電装置７１の出力端子７０に接続してある。
第１標準ユニットＵ１，Ｕ２は、夫々ＤＣ１００Ｖ、１０Ａを出力とするよう夫々構成されており、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２を構成している夫々対応する各部同士は、定数、コアの形状、コイルの巻き数等の仕様が略等しい。即ち、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２は、共通（略同一の仕様）の第１標準ユニットである。第１標準ユニットは、非接触受電装置７１に要求されている性能（出力電力及び／又は出力電圧）に応じて複数個が非接触受電装置７１に備えられる（本実施の形態では２個）。
【００３３】
第１標準ユニットＵ１，Ｕ２において、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２が備えるコイル５１，６１と共振コンデンサ５３，６３とは、夫々直列に接続されて直列共振回路５０，６０を構成している。
第１標準ユニットＵ１，Ｕ２において、直列共振回路５０，６０の出力側に、交流を全波整流するダイオードブリッジを用いた整流回路５４，６４が接続されており、整流回路５４，６４の出力側（出力端）に、電圧を平滑化する平滑コンデンサを用いた平滑部５５，６５が接続されており、平滑部５５の出力側（−側）と平滑部６５の出力側（＋側）とが直列に接続されている。平滑部５５の出力側（＋側）と平滑部６５の出力側（−側）とは、出力端子７０に接続されている。
【００３４】
直列共振回路５０，６０は、給電線３，４に誘導結合すべく、給電線３，４に対し離隔配置されているコイル５１，６１のインダクタンスと、共振コンデンサ５３，６３のキャパシタンスとが、給電線３，４を流れる高周波交流の周波数と夫々共振状態になるよう構成されている。このため、直列共振回路５０，６０は、コイル５１，６１に誘起された電力を受けて、高周波交流の定電圧源として機能する。この結果、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２は、定電流を定電圧の交流に変換する電力変換部を備える必要がなく、非接触受電装置７１の構成は簡易である。
【００３５】
直列共振回路５０，６０の出力（定電圧の交流）は、整流回路５４，６４で全波整流され、整流回路５４，６４から出力された直流は、平滑部５５，６５で平滑化される。
非接触受電装置７１は、直列に接続されている平滑部５５及び平滑部６５で平滑化された直流を、出力端子７０を介し、ＤＣバスＤＢを経て、モータドライバＤへ供給する。
モータドライバＤはインバータ機能を有するよう構成してあり、供給された直流を交流に変換して、モータＭへ供給する。
【００３６】
非接触受電装置７１においては、直列共振回路５０，６０から整流回路５４，６４までは交流部であり、整流回路５４，６４以降は直流部である。以上のように、整流回路５４，６４及び平滑部５５，６５を介して、直列共振回路５０と直列共振回路６０とは、直流部で直列に接続されている。即ち第１標準ユニットＵ１と第１標準ユニットＵ２とは、直流部で直列に接続されている。
【００３７】
以上のような非接触受電装置７１は、直列に接続されたＤＣ１００Ｖ、１０Ａの第１標準ユニットを２個備えるため、２００Ｖ、１０Ａの出力を得る。即ち、前記第１標準ユニットを１個だけ備える非接触受電装置に比べて、出力電圧が２倍である。
また、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２が直流部で接続されているため、高周波電源装置３０，４０が、給電線３，４に流れる交流の位相を合わせる手段を備えなくても良い。この結果、非接触給電システムの構成は簡易である。
【００３８】
また、給電線３，４に流れる交流の位相が異なり、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２の交流部における交流の位相が異なる場合であっても、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２が直流部で接続されているため、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２夫々の出力である直流同士が打ち消し合うことがなく、出力端子７０からの出力が減少することがない。
【００３９】
また、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２が備えるピックアップユニットＰ１，Ｐ２は、移動体２の走行方向に敷設された２本の給電線３，４に対応し、このため移動体２の走行方向に交わる方向に並置されている。この結果、移動体２の走行方向の長さが短く、走行方向にピックアップユニットＰ１，Ｐ２を並置できない場合であっても、移動体２は非接触受電装置７１を搭載可能である。即ち、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２の配置の自由度が向上されているため、移動体２の設計の自由度が向上されている。
【００４０】
なお、高周波電源装置４０を用いず、給電線４が、給電線３に直列に接続されるよう構成してあっても良い。この場合、給電線３，４に流れる交流の位相は同一であり、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２の交流部における交流の位相も同一となる。
また、整流回路５４，６４を、全波整流するダイオードブリッジの代わりに半波整流するダイオードを用いて構成しても良い。
また、移動体２が、モータドライバＤの代わりに、一般的なマルチ入力型のＤＣ−ＤＣコンバータ（入力範囲ＤＣ１１０〜３７０Ｖ）を備える構成であっても良い。
【００４１】
非接触受電装置７１が、直列に接続された３個の第１標準ユニットを備える場合、非接触受電装置７１の出力電圧は３倍（ＤＣ３００Ｖ）となる。この場合、移動体２が、モータドライバＤの代わりに、ＡＣ２００Ｖ系のインバータ（直流入力換算でＤＣ２５０〜３６０Ｖ）又はサーボアンプを備える構成であっても良い。
非接触受電装置７１が、直列に接続された５個の第１標準ユニットを備える場合、非接触受電装置７１の出力電圧は５倍（ＤＣ５００Ｖ）となる。この場合、移動体２が、モータドライバＤとして、ＡＣ４００Ｖ系のインバータ（直流入力換算でＤＣ４５０〜７２０Ｖ）又はサーボアンプを備える構成であっても良い。
【００４２】
（実施の形態２．）
本実施の形態の非接触受電装置７２は、実施の形態１の移動体２に、非接触受電装置７１の代わりに搭載されている。
【００４３】
図４は、本発明の実施の形態２に係る非接触受電装置７２の構成を示す電気回路図である。
非接触受電装置７２は、給電線３に対応するピックアップユニットＰ１を備える第１標準ユニットＵ１と、給電線４に対応するピックアップユニットＰ２を備える第１標準ユニットＵ２とを備える。第１標準ユニットＵ１と第１標準ユニットＵ２とは、夫々の出力側が並列に接続してあり、更に、非接触受電装置７２の出力端子７０に接続してある。この場合、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２において、平滑部５５の出力側と平滑部６５の出力側とが並列に接続され、並列に接続された平滑部５５及び平滑部６５の出力側が、出力端子７０に接続されている。
その他、実施の形態１に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００４４】
以上のような非接触受電装置７２は、並列に接続されたＤＣ１００Ｖ、１０Ａの第１標準ユニットを２個備えるため、１００Ｖ、２０Ａの出力を得る。即ち、前記第１標準ユニットを１個だけ備える非接触受電装置に比べて、出力電力が２倍である。
また、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２が直流部で接続されているため、高周波電源装置３０，４０が、給電線３，４に流れる交流の位相を合わせる手段を備えなくても良い。
【００４５】
更に、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２が直流部で接続されているため、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２夫々の負荷が略等しくなる（例えば、コイル５１，６１夫々を流れる電流の電流値が略等しくなり、このため、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２夫々の発熱量も略等しくなる）。この結果、ピックアップユニットＰ１，Ｐ２間に寿命差が生じることがなく、第１標準ユニットＵ１，Ｕ２間にも寿命差は生じない。
なお、高周波電源装置４０を用いず、給電線４が、給電線３に直列に接続されるよう構成してあっても良い。
【００４６】
（実施の形態３．）
図５は、本発明の実施の形態３に係る非接触受電装置７３の構成を示す電気回路図である。
本実施の形態の非接触受電装置７３は、給電線３，４に対応するピックアップユニットＰ３，Ｐ４を備える第１標準ユニットＵ３，Ｕ４と出力端子７０とを用いてなり、実施の形態１の移動体２に、非接触受電装置７１の代わりに搭載されている。移動体２は、底部のレール１側に、ピックアップユニットＰ３，Ｐ４が備えるコイル８１，９１、該コイル８１，９１が夫々巻回してある図示しない２個のコア、及びモータＭを吊設してある。
その他、実施の形態１に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００４７】
第１標準ユニットＵ３，Ｕ４は、夫々ＤＣ１００Ｖ、１０Ａを出力とするよう夫々構成されており、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４を構成している夫々対応する各部同士は、定数、コアの形状、コイルの巻き数等の仕様が略等しい。即ち、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４は、共通（略同一の仕様）の第１標準ユニットである。第１標準ユニットは、非接触受電装置７３に要求されている性能（出力電力及び／又は出力電圧）に応じて複数個が非接触受電装置７３に備えられる（本実施の形態では２個）。
【００４８】
第１標準ユニットＵ３，Ｕ４において、ピックアップユニットＰ３，Ｐ４が備えるコイル８１，９１と共振コンデンサ８３，９３とは、夫々並列に接続されて並列共振回路８０，９０を構成している。
第１標準ユニットＵ３，Ｕ４において、並列共振回路８０，９０の出力側に、定電流を定電圧に変換する電力変換部として、イミタンス変換回路８４，９４が接続されている。
【００４９】
また、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４において、イミタンス変換回路８４，９４の出力側に、交流を全波整流するダイオードブリッジを用いた整流回路８５，９５が接続されており、整流回路８５，９５の出力側（出力端）に、直流を平滑化する平滑コンデンサを用いた平滑部８６，９６が接続されており、平滑部８６の出力側と平滑部９６の出力側とが並列に接続されている。平滑部８６，９６の出力側は、出力端子７０に接続されている。
以上のようにして、第１標準ユニットＵ３と第１標準ユニットＵ４とは、夫々の出力側が並列に接続してあり、更に、非接触受電装置７３の出力端子７０に接続してある。
【００５０】
イミタンス変換回路８４，９４は、インダクタ８４ａ，９４ａ及びキャパシタ８４ｂ，８４ｃ，９４ｂ，９４ｃをπ型に配置し、インダクタ８４ａ，９４ａのインダクタンスとキャパシタ８４ｂ，８４ｃ，９４ｂ，９４ｃのキャパシタンスとが共振状態になるよう構成されている。
なお、イミタンス変換回路８４，９４を、１個のインダクタ及び２個のキャパシタをπ型に配置するのみならず、Ｔ型に配置しても良い。また、イミタンス変換回路８４，９４を、π型又はＴ型に配置された２つのインダクタ及び１つのキャパシタを用いて構成しても良い。
【００５１】
並列共振回路８０，９０は、給電線３，４に誘導結合すべく、給電線３，４に対し離隔配置されているコイル８１，９１のインダクタンスと、共振コンデンサ８３，９３のキャパシタンスとが、給電線３，４を流れる高周波交流の周波数と夫々共振状態になるよう構成されており、共振コンデンサ８３，９３は夫々略同一の共振コンデンサを用いている。このため、並列共振回路８０，９０は、コイル８１，９１に誘起された電力を受けて、高周波交流の定電流源として機能する。
【００５２】
並列共振回路８０，９０の出力である定電流の交流は、イミタンス変換回路８４，９４で定電圧に変換され、変換された定電圧の交流が、整流回路８５，９５で全波整流され、整流回路８５，９５から出力された直流は、平滑部８６，９６で平滑化される。
非接触受電装置７３は、並列に接続された平滑部８６及び平滑部９６で平滑化された直流を、出力端子７０を介し、ＤＣバスＤＢを経て、モータドライバＤへ供給する。
【００５３】
以上のように、非接触受電装置７３においては、並列共振回路８０，９０から整流回路８５，９５までは交流部であり、整流回路８５，９５以降は直流部である。即ち、整流回路８５，９５及び平滑部８６，９６を介して、並列共振回路８０と並列共振回路９０とは、直流部で並列に接続されている。即ち、第１標準ユニットＵ３と第１標準ユニットＵ４とは、直流部で並列に接続されている。
【００５４】
以上のような非接触受電装置７３は、並列に接続されたＤＣ１００Ｖ、１０Ａの第１標準ユニットを２個備えるため、１００Ｖ、２０Ａの出力を得る。即ち、前記第１標準ユニットを１個だけ備える非接触受電装置に比べて、出力電力が２倍である。
また、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４が直流部で接続されているため、高周波電源装置３０，４０が、給電線３，４に流れる交流の位相を合わせる手段を備えなくても良い。この結果、非接触給電システムの構成は簡易である。また、給電線３，４に流れる交流の位相が異なり、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４の交流部における交流の位相が異なる場合であっても、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４が直流部で接続されているため、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４夫々の出力電流が打ち消し合うことがなく、出力端子７０からの出力が減少することがない。
【００５５】
更に、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４が直流部で接続されているため、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４夫々の負荷が略等しくなる（例えば、コイル８１，９１を流れる電流の電流値が略等しくなり、このため、ピックアップユニットＰ３，Ｐ４の発熱量も略等しくなる）。この結果、ピックアップユニットＰ３，Ｐ４間に寿命差が生じることがなく、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４間にも寿命差は生じない。
【００５６】
なお、高周波電源装置４０を用いず、給電線４が、給電線３に直列に接続されるよう構成してあっても良い。この場合、給電線３，４に流れる交流の位相は同一であり、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４の交流部における交流の位相も同一となる。
また、整流回路８５，９５を、全波整流するダイオードブリッジの代わりに半波整流するダイオードを用いて構成しても良い。
また、第１標準ユニットＵ３，Ｕ４が直列に接続されていても良い。この場合、非接触受電装置７３は、２００Ｖ、１０Ａの出力を得る。即ち、第１標準ユニットを１個だけ備える非接触受電装置に比べて、出力電力が２倍になる。
【００５７】
本実施の形態１〜３においては、非接触受電装置が、直列又は並列に接続されている２個の第１標準ユニットを備える場合を例示したが、Ｎ個（Ｎは３以上の自然数）の第１標準ユニットを備える場合であっても良い。このとき、非接触受電装置は、１個の第１標準ユニットを備える非接触受電装置に比べてＮ倍の出力電圧又は出力電力を得る。また、非接触受電装置が、直列及び並列に接続されているＮ個の第１標準ユニットを備える場合であっても良い。
更に、本実施の形態１〜３においては、各共振回路が１組のコイル及び共振コンデンサ（１個のピックアップユニット）を用いて構成されている場合を例示したが、２組以上のコイル及び共振コンデンサ（複数のピックアップユニット）を用いて構成されている場合であっても良い。
【００５８】
以上のような場合、適宜の個数の第１標準ユニットを直列及び／又は並列に接続し、また、非接触受電装置を搭載すべき移動体の形状及び大きさ等、又は給電線の配置及び本数等に応じて、各第１標準ユニットが備えるピックアップユニットを配置することによって、所望の電圧及び／又は電力を出力する非接触受電装置と、該非接触受電装置から受電する移動体が構成可能である。
また、第１標準ユニットとして、平滑部を含まない第１標準ユニットを用いても良い。この場合、平滑部は、直列及び／又は並列に接続された第１標準ユニットの出力側（モータドライバの入力側）に１個だけ備えられる。ただし、平滑部は、非接触受電装置の仕様（出力電圧及び／又は出力電力）に応じた仕様の物を用いる必要がある。
【００５９】
（実施の形態４．）
図６は、本発明の実施の形態４に係る非接触受電装置７４の構成を示す電気回路図である。
本実施の形態の非接触受電装置７４を備える非接触給電システムは、高周波電源装置３０と、高周波電源装置３０によって高周波の定電流を供給される給電線３を備える。
【００６０】
非接触受電装置７４は、給電線３に対応するピックアップユニットＰ５，Ｐ６を備える第２標準ユニットＵ５，Ｕ６と出力端子７０とを用いてなり、モータドライバＤ及びモータＭを備える移動体に搭載されている。該移動体は、ピックアップユニットＰ５，Ｐ６が備えるコイル８１，９１、及び該コイル８１，９１が夫々巻回してある図示しない２個のコアを、給電線３に離隔して対抗配置してある。
その他、実施の形態３に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００６１】
第２標準ユニットＵ５，Ｕ６は、夫々ＡＣ１００Ｖ、１０Ａを出力とするよう夫々構成されており、第２標準ユニットＵ５，Ｕ６を構成している夫々対応する各部同士は、定数、コアの形状、コイルの巻き数等の仕様が略等しい。即ち、第２標準ユニットＵ５，Ｕ６は、共通（略同一の仕様）の第２標準ユニットである。
第２標準ユニットＵ５，Ｕ６において、ピックアップユニットＰ５，Ｐ６が備えるコイル８１，９１と共振コンデンサ８３，９３とは、夫々並列に接続されて並列共振回路８０，９０を構成している。
【００６２】
第２標準ユニットＵ５，Ｕ６において、並列共振回路８０，９０の出力側に、定電流を定電圧に変換する電力変換部として、イミタンス変換回路８４，９４が接続されている。また、イミタンス変換回路８４の出力側とイミタンス変換回路９４の出力側とが並列に接続されることによって、第２標準ユニットＵ５，Ｕ６は、並列に接続されている。
また、並列に接続されているイミタンス変換回路８４，９４の出力側（即ち第２標準ユニットＵ５，Ｕ６の出力側）に、交流を全波整流するダイオードブリッジを用いた整流回路８７が接続されており、整流回路８７の出力側（出力端）に、直流を平滑化する平滑コンデンサを用いた平滑部８８が接続されており、平滑部８８の出力側は、出力端子７０に接続されている。
【００６３】
並列共振回路８０，９０は、給電線３に誘導結合すべく、給電線３に対し離隔配置されているコイル８１，９１のインダクタンスと、共振コンデンサ８３，９３のキャパシタンスとが、給電線３を流れる高周波交流の周波数と夫々共振状態になるよう構成されており、共振コンデンサ８３，９３は夫々略同一の共振コンデンサを用いている。このため、並列共振回路８０，９０は、コイル８１，９１に誘起された電力を受けて、高周波交流の定電流源として機能する。
【００６４】
並列共振回路８０，９０の出力である定電流の交流は、イミタンス変換回路８４，９４で定電圧に変換され、並列に接続されているイミタンス変換回路８４及びイミタンス変換回路９４から出力された定電圧の交流が、整流回路８７で全波整流され、整流回路８７から出力された直流は、平滑部８８で平滑化される。
非接触受電装置７４は、平滑部８８で平滑化された直流を、出力端子７０を介し、ＤＣバスＤＢを経て、モータドライバＤへ供給する。
非接触受電装置７４においては、並列共振回路８０，９０から整流回路８７までは交流部であり、整流回路８７以降は直流部である。以上のように、イミタンス変換回路８４，９４を介して、並列共振回路８０と並列共振回路９０とは、交流部で並列に接続されている。即ち、第２標準ユニットＵ５と第２標準ユニットＵ６とは、交流部で並列に接続されている。
【００６５】
以上のような非接触受電装置７４は、並列に接続されたＤＣ１００Ｖ、１０Ａの第２標準ユニットを２個備えるため、１００Ｖ、２０Ａの出力を得る。即ち、前記第２標準ユニットを１個だけ備える非接触受電装置に比べて、出力電力が２倍である。
なお、非接触給電システムが、２個の高周波電源装置３０，４０と、該高周波電源装置によって高周波の定電流を夫々供給される２本の給電線とを備え、ピックアップユニットＰ５，Ｐ６が各給電線に対応する場合、第２標準ユニットＵ５，Ｕ６が交流部で接続されているため、前記高周波電源装置は、２本の給電線に流れる交流の位相を合わせる手段を備える必要がある。
【００６６】
また、整流回路８７を、全波整流するダイオードブリッジの代わりに半波整流するダイオードを用いて構成しても良い。
また、第２標準ユニットＵ５，Ｕ６が直列に接続されていても良い。この場合、非接触受電装置７４は、２００Ｖ、１０Ａの出力を得る。即ち、第２標準ユニットを１個だけ備える非接触受電装置に比べて、出力電力が２倍になる。
【００６７】
本実施の形態においては、非接触受電装置が、直列又は並列に接続されている２個の第２標準ユニットを備える場合を例示したが、Ｎ個の第２標準ユニットを備える場合であっても良い。このとき、非接触受電装置は、１個の第２標準ユニットを備える非接触受電装置に比べてＮ倍の出力電圧又は出力電力を得る。また、非接触受電装置が、直列及び並列に接続されているＮ個の第２標準ユニットを備える場合であっても良い。
更に、本実施の形態においては、各並列共振回路が１組のコイル及び共振コンデンサ（１個のピックアップユニット）を用いて構成されている場合を例示したが、２組以上のコイル及び共振コンデンサ（複数のピックアップユニット）を用いて構成されている場合であっても良い。
【００６８】
以上のような場合、適宜の個数の第２標準ユニットを直列及び／又は並列に接続し、また、非接触受電装置を搭載すべき移動体の形状及び大きさ等、又は給電線の配置及び本数等に応じて、各第２標準ユニットが備えるピックアップユニットを配置することによって、所望の電圧及び／又は電力を出力する非接触受電装置と、該非接触受電装置から受電する移動体が構成可能である。ただし、整流回路８７及び平滑部８８は、非接触受電装置の出力電圧及び／又は出力電流に応じて仕様を変更する必要がある。しかしながら、整流回路８７及び平滑部８８の仕様変更は、電力変換部の仕様変更よりも容易である。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の非接触受電装置及び移動体によれば、共振回路、整流回路、及び平滑部を有する第１標準ユニット、又は並列共振回路及び電力変換部を有する第２標準ユニットを、適宜の個数、直列及び／又は並列に接続してあることにより、所要の仕様に応じた装置を簡易に構成することができるため、装置を容易に設計することができ、また、装置のコストを低減することができる。
また、第１標準ユニット又は第２標準ユニットとして、略同一の仕様の受電ユニットを構成することができるため、第１標準ユニット又は第２標準ユニットの品質を安定させ、装置の品質を安定させることができる。
【００７０】
第１標準ユニットは、直列に接続されたピックアップコイル及び共振コンデンサを有する直列共振回路で構成されていても良く、並列に接続されたピックアップコイル及び共振コンデンサを有する並列共振回路で構成されていても良い。並列共振回路で構成されている場合、第１標準ユニットは、定電流を定電圧に変換する電力変換部を備えるが、直列共振回路で構成されている場合は、電力変換部を備える必要がないため、装置の構成を簡易にすることができる。
【００７１】
複数の第１標準ユニット又は複数の第２標準ユニットを直列で接続する場合、非接触受電装置は、第１標準ユニット又は第２標準ユニットの個数に応じた出力電圧を容易に得ることができ、また、複数の第１標準ユニット又は複数の第２標準ユニットを並列で接続する場合は、第１標準ユニット又は第２標準ユニットの個数に応じた出力電力を容易に得ることができる。第１標準ユニット同士又は第２標準ユニット同士の接続形態は、直列及び並列の内の一方のみであっても良く、両方が混在していても良い。
【００７２】
即ち、非接触受電装置の出力電圧及び／又は出力電流を変更する場合であっても、出力電圧及び／又は出力電流が異なる複数の非接触受電装置を構成する場合であっても、第１標準ユニット又は第２標準ユニットの個数及び／又は接続形態を変更することによって、所要の（例えば、非接触受電装置を搭載する移動体の負荷（モータドライバ及びモータ等）に応じた）出力電圧及び／又は出力電流を容易に得ることができる。
【００７３】
また、第１標準ユニットは、直列共振回路又は並列共振回路と電力変換部とによって出力される定電圧の交流を整流及び平滑化してから他の第１標準ユニットに接続し、第２標準ユニットは、並列共振回路と電力変換部とによって出力される定電圧の交流を他の第２標準ユニットに接続する。このため、第１標準ユニット又は第２標準ユニットが備えるピックアップユニット（即ち共振回路及びピックアップコア）の配置場所に制限がある場合であっても、第１標準ユニット又は第２標準ユニットを、直列接続、並列接続、直／並列複合接続することによって、様々な配置が可能となる。
【００７４】
また、複数の第１標準ユニットを並列に接続する場合、各第１標準ユニットが出力する電流の電流値が略等しくなるため、各第１標準ユニットが備えるピックアップユニットの発熱量も略等しくなる。この結果、一部のピックアップユニットのみが温度上昇して該ピックアップユニットの寿命が他部のピックアップユニットの寿命より短くなって、第１標準ユニット同士に寿命差が生じることを防止できる。このような場合、非接触受電装置のメンテナンス又は交換等の手間を低減することができる。
【００７５】
また、複数の第１標準ユニットを並列に接続する場合、第１標準ユニット同士が直流部で接続されているため、各第１標準ユニットの交流部における交流の位相が異なる場合であっても、各第１標準ユニットから流出する電流の打ち消し合いが防止され、非接触受電装置の出力の減少を防止することができる。このため、各給電線に流れる交流の位相を合わせる手段が不要であり、給電線及び非接触受電装置を備える非接触給電システムの構成を従来よりも簡易にすることができ、非接触給電システムのコストを低減することができる。
【００７６】
以上のような非接触受電装置から受電して、負荷（例えばモータドライバ及びモータ）へと給電する移動体は、負荷に応じた非接触受電装置の出力電圧及び／又は出力電流を選択することができる。更に、非接触受電装置が備えるピックアップユニットを必ずしも走行方向に並置する必要がないため、移動体の設計の自由度を向上することができる。
以上のような非接触受電装置及び移動体は、所要の仕様に応じてその都度設計する必要がないため、納期を短縮することができ、コストを低減することができ、更に、品質を安定させることができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る非接触受電装置を備える非接触給電システムの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る非接触受電装置を搭載している移動体の構成を示す拡大正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る非接触受電装置の構成を示す電気回路図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る非接触受電装置の構成を示す電気回路図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る非接触受電装置の構成を示す電気回路図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る非接触受電装置の構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
２移動体
３，４給電線
５０，６０直列共振回路
８０，９０並列共振回路
５１，６１，８１，９１コイル（ピックアップコイル）
５３，６３，８３，９３共振コンデンサ
５４，６４，８５，８７，９５整流回路
５５，６５，８６，８８，９６平滑部
８４，９４イミタンス変換回路
７１，７２，７３，７４非接触受電装置
Ｄモータドライバ
Ｍモータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-contact power receiving apparatus that receives power in a physically non-contact state from a power supply line through which alternating current flows, and a mobile body that receives power from the non-contact power receiving apparatus.
[0002]
[Prior art]
A conventional general non-contact power receiving apparatus includes a plurality of resonance circuits (hereinafter referred to as parallel resonance circuits) each having a pickup coil and a resonance capacitor connected in parallel, and the plurality of parallel resonance circuits are connected in parallel. On the output side, one power conversion unit that converts a constant current into a constant voltage, one rectifier circuit, and one smoothing unit are connected.
Each pickup coil (hereinafter referred to as a coil) is wound around a pickup core (hereinafter referred to as a core). Hereinafter, a set of a coil, a resonance capacitor, and a core is referred to as a pickup unit.
[0003]
In addition, another conventional non-contact power receiving apparatus includes a parallel resonance circuit, and the parallel resonance circuit, a rectifier circuit, and a pickup controller (means to be turned on when the coil and the power supply line are matched) are connected. A plurality of power receiving units with a controller are connected in parallel (see, for example, Patent Document 1).
In this case, for example, a pickup controller includes a smoothing unit and a power conversion unit that converts a constant current that is an output of the parallel resonance circuit into a constant voltage.
[0004]
Further, another conventional non-contact power receiving device includes a power receiving unit in which a parallel resonant circuit and a rectifier circuit are connected, and a plurality of the power receiving units are connected in parallel, and a constant current is supplied to the output side thereof. A power converter for converting to a constant voltage is connected. Only one smoothing unit is included in the power conversion unit with respect to the plurality of power receiving units (see, for example, Patent Document 2).
Further, in another conventional non-contact power receiving apparatus, a plurality of power receiving units are connected in parallel, and one smoothing unit is connected to the output side thereof (see, for example, Patent Document 3).
In this case, a power conversion unit that converts a constant current, which is an output of the parallel resonance circuit, into a constant voltage is provided, for example, between the power reception unit and the smoothing unit.
[0005]
In the non-contact power receiving apparatus as described above, when the number of pickup units changes, the magnitude of the constant current output from the parallel resonance circuit changes. For this reason, in the non-contact power receiving apparatus, the output power is easily changed by adding / reducing the pickup unit.
Further, when such a non-contact power receiving device is provided in the moving body, as disclosed in Patent Document 2, the pickup unit is juxtaposed in the direction in which the feeder is laid, that is, in the traveling direction of the moving body.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-170681
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-172844
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-234143
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, a non-contact power receiving device including a parallel resonance circuit requires a power conversion unit that converts a constant current to a constant voltage because the parallel resonance circuit outputs a constant current, and a resonance circuit that outputs a constant voltage (connected in series) There is a problem that the configuration is more complicated than that of a non-contact power receiving device having a resonant circuit having a coil and a resonant capacitor (hereinafter referred to as a series resonant circuit).
[0008]
Further, the non-contact power receiving device has a constant current output from the parallel resonant circuit that changes in accordance with the number of pickup units (parallel resonant circuits) connected in parallel, and the non-contact power receiving apparatus is in accordance with the magnitude. When a non-contact power receiving device having a different number of pickup units (that is, different output power) is configured because a power conversion unit of the specification is necessary, a different power conversion unit and smoothing unit are provided for each non-contact power receiving device. There was a problem that it was necessary to prepare.
In addition, when changing the number of pickup units in order to change the output power of the non-contact power receiving device, a constant current output from a plurality of parallel resonance circuits connected in parallel with the change in the number of pickup units. There is a problem that a new power conversion unit and a smoothing unit having specifications according to the size of the unit are required.
[0009]
In addition, the non-contact power receiving device can easily change the output power of the non-contact power receiving device by adding / removing the pickup unit, but when changing the output voltage, the specifications of the power conversion unit and the smoothing unit Has to be changed (for example, the breakdown voltage of each element constituting the power conversion unit and the smoothing unit needs to be changed), and the design is difficult.
Further, when the non-contact power receiving device is provided in the moving body, the pickup unit is juxtaposed in the traveling direction of the moving body, but the pickup unit cannot be juxtaposed in the traveling direction when the length of the moving body is short. There was a problem.
[0010]
The present invention has been made to solve such a problem, and a rectifier circuit is provided for each of a plurality of series resonant circuits, or for each of a plurality of parallel resonant circuits and a power converter connected to the parallel resonant circuit. And connecting the smoothing unit to the output side of each rectifier circuit, and connecting the output side of each smoothing unit and the output side of the other smoothing unit in parallel and / or in series, so that the output power of the device and / or Alternatively, a non-contact power receiving device that can easily change the output voltage, can easily configure devices with different output power and / or output voltage, and can improve the degree of freedom of arrangement of the pickup unit, and the non-contact power receiving It is an object of the present invention to provide a moving body that receives power from a device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The contactless power receiving device according to the first aspect of the present invention includes a pickup coil that should be arranged so as to be inductively coupled to a power supply line through which an alternating current flows, and a resonant capacitor. In a row In a non-contact power receiving device that includes a plurality of connected resonance circuits and receives power from the power supply line in a non-contact manner, a rectifier circuit is connected to each of the resonance circuits, and on the output side of each rectifier circuit, Using a capacitor A smoothing unit is connected, and the output side of each smoothing unit and the output side of another smoothing unit are connected in parallel and / or in series. Each resonant circuit and the rectifier circuit and smoothing unit corresponding to the resonant circuit are unitized so that the output of each unit is substantially the same. It is characterized by that.
[0012]
The non-contact power receiving device according to the second invention is In a non-contact power receiving apparatus that includes a plurality of resonance circuits in which a pickup coil to be arranged to be inductively coupled to a power supply line through which alternating current flows and a resonance capacitor are connected in parallel, and that receives power from the power supply line in a non-contact manner, Each of the resonant circuits Convert constant current to constant voltage Immitance conversion circuit Is connected A rectifier circuit is connected to the output side of each immittance conversion circuit, and a smoothing unit using a capacitor is connected to the output side of each rectifier circuit, and the output side of each smoothing unit and the output side of another smoothing unit Are connected in parallel and / or in series, and each resonance circuit and the rectifier circuit, immittance conversion circuit, and smoothing unit corresponding to the resonance circuit are unitized, and the output of each unit is substantially the same. Like that It is characterized by Ru .
[0013]
In the first invention or the second invention, a plurality of power receiving units (hereinafter, referred to as first standard units) including a series resonance circuit or a parallel resonance circuit, a rectifier circuit, and a smoothing unit are provided. The specifications (constant, core shape, number of coil turns, etc.) of each part constituting each first standard unit and each part constituting the other first standard unit are substantially the same. That is, the specifications of the first standard unit are substantially the same.
[0014]
In the case of the first standard unit including, for example, a series resonant circuit, a rectifier circuit is connected to the output side of the series resonant circuit, and a smoothing unit is connected to the output side of the rectifier circuit. At this time, in the non-contact power receiving apparatus, the output side of each smoothing unit and the output side of the other smoothing unit, that is, the output sides of the plurality of first standard units are connected in parallel and / or in series.
The first standard unit including the series resonant circuit does not require a power conversion unit that converts the constant current to the constant voltage because the series resonant circuit outputs a constant voltage, and as a result, the first standard unit including the parallel resonant circuit. The structure is simpler.
[0015]
For example, in the case of the first standard unit including a parallel resonant circuit, the rectifier circuit is connected to the output side of the parallel resonant circuit, and the smoothing unit is connected to the output side of the rectifier circuit. At this time, in the non-contact power receiving apparatus, the output side of each smoothing unit and the output side of the other smoothing unit, that is, the output sides of the plurality of first standard units are connected in parallel and / or in series. However, since the parallel resonant circuit outputs a constant current, the first standard unit including the parallel resonant circuit has a power for converting the constant current into a constant voltage between the output side of the parallel resonant circuit and the input side of the rectifier circuit. A conversion unit (for example, an immittance conversion circuit) is connected.
[0016]
The output voltage of the non-contact power receiving apparatus in which N (N is a natural number of 2 or more) first standard units as described above are connected in series is the output of the non-contact power receiving apparatus including only one first standard unit. N times the voltage. In addition, the output power of the non-contact power receiving apparatus in which N first standard units are connected in parallel is N times the output power of the non-contact power receiving apparatus including only one first standard unit.
In the non-contact power receiving apparatus as described above, the output voltage and / or output power of the apparatus can be easily changed by changing the number of first standard units connected in series and / or in parallel. In addition, since the specifications of the first standard unit are substantially the same, a plurality of contactless power receiving apparatuses having different output voltages and / or output powers connect an appropriate number of first standard units in series and / or in parallel. Therefore, it is configured simply.
[0017]
In such a non-contact power receiving apparatus, the output voltage and / or output power of the apparatus can be easily changed by changing the number of first standard units and / or the series connection or parallel connection. For this reason, it is not necessary to change the specifications (constant, core shape, number of turns of the coil, etc.) of each part in the first standard unit. That is, even when the number of first standard units and / or the series connection or the parallel connection is changed, the output of the series resonance circuit or the parallel resonance circuit is the same in each first standard unit. As a result, there is no need for a power conversion circuit, a rectifier circuit, and a smoothing unit having specifications corresponding to the output of the parallel resonant circuit, or a rectifying circuit and a smoothing unit having specifications corresponding to the output of the series resonant circuit.
That is, it is easy to design a non-contact power receiving apparatus according to a required output voltage / output power.
[0023]
First 3 A moving body according to an invention includes a non-contact power receiving device that receives power in a non-contact manner from a power supply line through which an alternating current flows, and a load that receives power from the non-contact power receiving device, wherein the non-contact power receiving device is a first invention. Or First 2 Departure Clearly This is a non-contact power receiving apparatus.
[0024]
First 3 In the invention, the first standard unit is used. In A non-contact power receiving device is provided. First standard unit The The pickup unit that makes up the first standard unit G Since they are connected in series, in parallel, or in series / parallel combination, and are independent of each other, it is not necessary to place them side by side in the traveling direction of the moving body. That is, since the pickup unit can be arranged regardless of the length of the moving body in the traveling direction, the degree of freedom in design conditions of the moving body is improved.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(Embodiment 1.)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a contactless power feeding system including a contactless power receiving device 71 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is an enlarged front view showing the configuration of the moving body 2 on which the non-contact power receiving device 71 is mounted, and shows the vicinity of the bottom of the moving body 2.
The non-contact power supply system includes high-frequency power supply devices 30 and 40 that receive a commercial power supply of AC 200 V and 60 Hz and output a constant current of a high frequency (for example, 20 KHz).
[0026]
The non-contact power supply system includes power supply lines 3 and 4 to which a high frequency constant current is supplied by the high frequency power supply devices 30 and 40. Both ends of the power supply lines 3 and 4 are connected to the high frequency power supply devices 30 and 40, and are turned back from the middle to be provided with forward paths 3a and 4a and return paths 3b and 4b.
The contactless power supply system of the present embodiment does not need to include means for matching the phase of the alternating current flowing through the power supply lines 3 and 4.
Furthermore, the non-contact power feeding system includes a non-contact power receiving device 71, and the non-contact power receiving device 71 includes pickup units P1 and P2.
[0027]
The moving body 2 obtains driving power via the non-contact power feeding system and moves on the rail 1 laid on the floor surface. The movable body 2 has coils 51, 61, cores 52, 62, and a motor M (see FIG. 3) provided in the pickup units P1, P2 suspended from the rail 1 side at the bottom. The pickup units P1 and P2 are fixed to the bottom of the moving body 2 by an attachment member using SUS304, for example.
[0028]
On the rail 1, ducts 11 and 12 having a U-shaped cross section are arranged so that the opening is directed upward (moving body 2 side) and does not come into contact with the moving body 2 or the pickup units P1 and P2. , And installed along the rail 1. Inside the ducts 11 and 12, feeder support members using rod-shaped members are arranged substantially vertically at appropriate intervals in the longitudinal direction.
The forward paths 3a and 4a of the power supply lines 3 and 4 are laid inside the ducts 11 and 12 along the rail 1 by being fixed to the front end portion of the power supply line support. The return paths 3 b and 4 b of the feeder lines 3 and 4 are fixed to the lower inside of the ducts 11 and 12.
[0029]
The cores 52 and 62 provided in the pickup units P1 and P2 are magnetic bodies (for example, ferrite) whose cross-sectional shape is formed in a rectangular ring shape, and have a base portion and two leg portions. 61 is wound. The thicknesses of the conductive wires constituting the coils 51 and 61, the sizes of the cores 52 and 62, and the like are common to the pickup units P1 and P2.
The pickup units P1 and P2 and the feed lines 3 and 4 (the forward paths 3a and 4a of the feed lines 3 and 4) face each other at a predetermined interval, and the feed lines 3 and 4 are between the legs of the cores 52 and 62. It is arranged to be located in.
[0030]
When high-frequency alternating current is supplied to the power supply lines 3 and 4 by the high-frequency power supply devices 30 and 40, a magnetic flux that changes with time is formed around the power supply lines 3 and 4. The non-contact power receiving device 71 receives the induced electromotive force generated in the coils 51 and 61 when the magnetic flux is linked to the coils 51 and 61 (that is, receives power in a non-contact manner), and supplies it to the motor M as a load. To do.
[0031]
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing a configuration of the non-contact power receiving device 71.
The high frequency power supply devices 30 and 40 connected to the commercial power supply rectify and smooth the input of the commercial power supply into a direct current, input the direct current to an inverter (DC-AC converter) and convert it to a high frequency alternating current, The converted high-frequency alternating current is output to the feeder lines 3 and 4 as a high-frequency constant current by the immittance conversion circuit.
The non-contact power receiving device 71 mounted on the moving body 2 includes an output terminal 70, and a motor driver D is connected to the output terminal 70 via a DC bus DB. The motor M is driven. The motor M is an AC motor, and is connected to the non-contact power receiving device 71 via a motor driver D that converts DC to AC.
[0032]
The non-contact power receiving device 71 includes a first standard unit U1 including a pickup unit P1 corresponding to the power supply line 3, and a first standard unit U2 including a pickup unit P2 corresponding to the power supply line 4. The first standard unit U1 and the first standard unit U2 have their output sides connected in series and further connected to the output terminal 70 of the non-contact power receiving device 71.
The first standard units U1 and U2 are configured to output DC 100V and 10A, respectively. The corresponding parts constituting the first standard units U1 and U2 are constants, core shapes, coils Specifications such as the number of windings are almost equal. That is, the first standard units U1 and U2 are common (substantially identical specifications) first standard units. A plurality of first standard units are provided in the non-contact power receiving device 71 according to the performance (output power and / or output voltage) required for the non-contact power receiving device 71 (two in the present embodiment).
[0033]
In the first standard units U1 and U2, the coils 51 and 61 and the resonance capacitors 53 and 63 included in the pickup units P1 and P2 are connected in series to form series resonance circuits 50 and 60, respectively.
In the first standard units U1 and U2, rectifier circuits 54 and 64 using a diode bridge for full-wave rectification of alternating current are connected to the output side of the series resonant circuits 50 and 60, and the output side of the rectifier circuits 54 and 64 Smoothing portions 55 and 65 using a smoothing capacitor for smoothing the voltage are connected to the (output end), and the output side (− side) of the smoothing portion 55 and the output side (+ side) of the smoothing portion 65 are connected. Connected in series. The output side (+ side) of the smoothing unit 55 and the output side (− side) of the smoothing unit 65 are connected to the output terminal 70.
[0034]
The series resonant circuits 50 and 60 are supplied with the inductances of the coils 51 and 61 and the capacitances of the resonant capacitors 53 and 63 that are spaced apart from the power supply lines 3 and 4 so as to be inductively coupled to the power supply lines 3 and 4. It is configured to be in a resonance state with the frequency of the high-frequency alternating current flowing through the electric wires 3 and 4. For this reason, the series resonant circuits 50 and 60 receive electric power induced in the coils 51 and 61 and function as a high-frequency alternating current constant voltage source. As a result, the first standard units U1 and U2 do not need to include a power conversion unit that converts a constant current into a constant voltage AC, and the configuration of the non-contact power receiving device 71 is simple.
[0035]
The outputs of the series resonant circuits 50 and 60 (constant voltage alternating current) are full-wave rectified by the rectifier circuits 54 and 64, and the direct current output from the rectifier circuits 54 and 64 is smoothed by the smoothing units 55 and 65.
The non-contact power receiving device 71 supplies the direct current smoothed by the smoothing unit 55 and the smoothing unit 65 connected in series to the motor driver D via the output terminal 70 and the DC bus DB.
The motor driver D is configured to have an inverter function, converts the supplied direct current into alternating current, and supplies the alternating current to the motor M.
[0036]
In the non-contact power receiving device 71, the series resonant circuits 50, 60 to the rectifier circuits 54, 64 are AC units, and the rectifier circuits 54, 64 and subsequent units are DC units. As described above, the series resonant circuit 50 and the series resonant circuit 60 are connected in series at the direct current unit via the rectifier circuits 54 and 64 and the smoothing units 55 and 65. That is, the first standard unit U1 and the first standard unit U2 are connected in series at the DC part.
[0037]
Since the non-contact power receiving apparatus 71 as described above includes two first standard units of DC100V and 10A connected in series, outputs of 200V and 10A are obtained. That is, the output voltage is twice that of the non-contact power receiving apparatus having only one first standard unit.
Further, since the first standard units U1 and U2 are connected by the direct current section, the high frequency power supply devices 30 and 40 do not have to include means for adjusting the phase of the alternating current flowing through the feeder lines 3 and 4. As a result, the configuration of the non-contact power feeding system is simple.
[0038]
Moreover, even if the phase of the alternating current flowing through the feeder lines 3 and 4 is different and the phase of the alternating current in the alternating current section of the first standard units U1 and U2 is different, the first standard units U1 and U2 are connected at the direct current section. Therefore, the direct currents that are the outputs of the first standard units U1 and U2 do not cancel each other, and the output from the output terminal 70 does not decrease.
[0039]
Further, the pickup units P1 and P2 included in the first standard units U1 and U2 correspond to the two feeders 3 and 4 laid in the traveling direction of the moving body 2, and thus intersect the traveling direction of the moving body 2. Juxtaposed in the direction. As a result, even when the moving body 2 is short in the traveling direction and the pickup units P1 and P2 cannot be juxtaposed in the traveling direction, the moving body 2 can be mounted with the non-contact power receiving device 71. That is, since the degree of freedom of arrangement of the pickup units P1 and P2 is improved, the degree of freedom of design of the moving body 2 is improved.
[0040]
The power supply line 4 may be configured to be connected in series to the power supply line 3 without using the high frequency power supply device 40. In this case, the phase of the alternating current flowing through the feeder lines 3 and 4 is the same, and the phase of the alternating current in the alternating current section of the first standard units U1 and U2 is also the same.
Further, the rectifier circuits 54 and 64 may be configured using diodes that perform half-wave rectification instead of diode bridges that perform full-wave rectification.
Moreover, the structure provided with the general multi-input type DC-DC converter (input range DC110-370V) instead of the motor driver D may be sufficient as the mobile body 2. FIG.
[0041]
When the non-contact power receiving device 71 includes three first standard units connected in series, the output voltage of the non-contact power receiving device 71 is three times (DC 300 V). In this case, instead of the motor driver D, the moving body 2 may be configured to include an AC 200V inverter (DC 250 to 360 V in terms of DC input) or a servo amplifier.
When the non-contact power receiving device 71 includes five first standard units connected in series, the output voltage of the non-contact power receiving device 71 is five times (DC 500 V). In this case, the moving body 2 may be configured to include, as the motor driver D, an AC400V inverter (DC450 to 720V in terms of DC input) or a servo amplifier.
[0042]
(Embodiment 2.)
The non-contact power receiving device 72 of the present embodiment is mounted on the moving body 2 of the first embodiment instead of the non-contact power receiving device 71.
[0043]
FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a configuration of contactless power receiving device 72 according to Embodiment 2 of the present invention.
The non-contact power receiving device 72 includes a first standard unit U1 including a pickup unit P1 corresponding to the power supply line 3, and a first standard unit U2 including a pickup unit P2 corresponding to the power supply line 4. The first standard unit U1 and the first standard unit U2 have their output sides connected in parallel and further connected to the output terminal 70 of the non-contact power receiving device 72. In this case, in the first standard units U1 and U2, the output side of the smoothing unit 55 and the output side of the smoothing unit 65 are connected in parallel, and the smoothing unit 55 connected in parallel and the output side of the smoothing unit 65 are output terminals. 70.
Other parts corresponding to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0044]
Since the non-contact power receiving apparatus 72 as described above includes two first standard units of DC 100V and 10A connected in parallel, an output of 100V and 20A is obtained. That is, the output power is twice that of the non-contact power receiving apparatus having only one first standard unit.
Further, since the first standard units U1 and U2 are connected by the direct current section, the high frequency power supply devices 30 and 40 do not have to include means for adjusting the phase of the alternating current flowing through the feeder lines 3 and 4.
[0045]
Further, since the first standard units U1 and U2 are connected at the DC part, the loads of the first standard units U1 and U2 are substantially equal (for example, the current values of the currents flowing through the coils 51 and 61 are substantially equal). Therefore, the heat generation amounts of the pickup units P1 and P2 are also substantially equal). As a result, there is no life difference between the pickup units P1 and P2, and no life difference occurs between the first standard units U1 and U2.
The power supply line 4 may be configured to be connected in series to the power supply line 3 without using the high frequency power supply device 40.
[0046]
(Embodiment 3.)
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing a configuration of contactless power receiving device 73 according to Embodiment 3 of the present invention.
The non-contact power receiving apparatus 73 according to the present embodiment uses first standard units U3 and U4 including pickup units P3 and P4 corresponding to the feeder lines 3 and 4 and the output terminal 70, and the movement according to the first embodiment. The body 2 is mounted instead of the non-contact power receiving device 71. The moving body 2 has coils 81 and 91 provided in the pickup units P3 and P4, two cores (not shown) around which the coils 81 and 91 are wound, and a motor M suspended from the rail 1 side at the bottom. is there.
Other parts corresponding to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0047]
The first standard units U3 and U4 are configured to output DC 100V and 10A, respectively. The corresponding parts constituting the first standard units U3 and U4 are constants, core shapes, coils Specifications such as the number of windings are almost equal. That is, the first standard units U3 and U4 are common (substantially identical specifications) first standard units. A plurality of first standard units are provided in the non-contact power receiving device 73 according to the performance (output power and / or output voltage) required for the non-contact power receiving device 73 (two in the present embodiment).
[0048]
In the first standard units U3 and U4, the coils 81 and 91 and the resonance capacitors 83 and 93 included in the pickup units P3 and P4 are connected in parallel to constitute parallel resonance circuits 80 and 90, respectively.
In the first standard units U3 and U4, immittance conversion circuits 84 and 94 are connected to the output side of the parallel resonance circuits 80 and 90 as a power conversion unit that converts a constant current into a constant voltage.
[0049]
In the first standard units U3 and U4, rectifier circuits 85 and 95 using diode bridges for full-wave rectification of alternating current are connected to the output side of the immittance conversion circuits 84 and 94. Smoothing portions 86 and 96 using a smoothing capacitor for smoothing direct current are connected to the output side (output end), and the output side of the smoothing portion 86 and the output side of the smoothing portion 96 are connected in parallel. . The output sides of the smoothing units 86 and 96 are connected to the output terminal 70.
As described above, the first standard unit U3 and the first standard unit U4 have their output sides connected in parallel, and further connected to the output terminal 70 of the non-contact power receiving device 73.
[0050]
In the immittance conversion circuits 84 and 94, the inductors 84a and 94a and the capacitors 84b, 84c, 94b and 94c are arranged in a π-type, and the inductances of the inductors 84a and 94a and the capacitances of the capacitors 84b, 84c, 94b and 94c are in a resonance state. It is comprised so that it may become.
Note that the immittance conversion circuits 84 and 94 may be arranged not only in a π type but also in a T type with one inductor and two capacitors. Further, the immittance conversion circuits 84 and 94 may be configured using two inductors and one capacitor arranged in a π type or a T type.
[0051]
The parallel resonant circuits 80 and 90 are supplied with the inductances of the coils 81 and 91 and the capacitances of the resonant capacitors 83 and 93 that are spaced apart from the power supply lines 3 and 4 so as to be inductively coupled to the power supply lines 3 and 4. Resonance capacitors 83 and 93 are configured to be in a resonance state with the frequency of the high-frequency alternating current flowing through the electric wires 3 and 4, respectively. Therefore, the parallel resonant circuits 80 and 90 receive electric power induced in the coils 81 and 91 and function as a high-frequency alternating current source.
[0052]
The constant current alternating current that is the output of the parallel resonant circuits 80 and 90 is converted into a constant voltage by the immittance conversion circuits 84 and 94, and the converted constant voltage alternating current is full-wave rectified by the rectifier circuits 85 and 95 to be rectified. The direct current output from the circuits 85 and 95 is smoothed by the smoothing units 86 and 96.
The non-contact power receiving device 73 supplies the direct current smoothed by the smoothing unit 86 and the smoothing unit 96 connected in parallel to the motor driver D via the output terminal 70 and the DC bus DB.
[0053]
As described above, in the non-contact power receiving apparatus 73, the parallel resonant circuits 80 and 90 to the rectifier circuits 85 and 95 are AC units, and the rectifier circuits 85 and 95 and subsequent units are DC units. That is, the parallel resonant circuit 80 and the parallel resonant circuit 90 are connected in parallel at the direct current portion via the rectifier circuits 85 and 95 and the smoothing portions 86 and 96. That is, the first standard unit U3 and the first standard unit U4 are connected in parallel at the DC part.
[0054]
Since the non-contact power receiving apparatus 73 as described above includes two first standard units of DC 100V and 10A connected in parallel, an output of 100V and 20A is obtained. That is, the output power is twice that of the non-contact power receiving apparatus having only one first standard unit.
Further, since the first standard units U3 and U4 are connected by the direct current section, the high frequency power supply devices 30 and 40 do not have to include means for adjusting the phase of the alternating current flowing through the feeder lines 3 and 4. As a result, the configuration of the non-contact power feeding system is simple. Moreover, even if the phase of the alternating current flowing through the feeder lines 3 and 4 is different and the phase of the alternating current in the alternating current section of the first standard units U3 and U4 is different, the first standard units U3 and U4 are connected at the direct current section. Therefore, the output currents of the first standard units U3 and U4 do not cancel each other, and the output from the output terminal 70 does not decrease.
[0055]
Further, since the first standard units U3 and U4 are connected at the DC portion, the loads of the first standard units U3 and U4 are substantially equal (for example, the current values of the currents flowing through the coils 81 and 91 are substantially equal). Therefore, the heat generation amounts of the pickup units P3 and P4 are also substantially equal). As a result, there is no difference in life between the pickup units P3 and P4, and there is no difference in life between the first standard units U3 and U4.
[0056]
The power supply line 4 may be configured to be connected in series to the power supply line 3 without using the high frequency power supply device 40. In this case, the phase of the alternating current flowing through the feeder lines 3 and 4 is the same, and the phase of the alternating current in the alternating current section of the first standard units U3 and U4 is also the same.
Further, the rectifier circuits 85 and 95 may be configured using diodes that perform half-wave rectification instead of diode bridges that perform full-wave rectification.
The first standard units U3 and U4 may be connected in series. In this case, the non-contact power receiving device 73 obtains an output of 200V and 10A. In other words, the output power is doubled compared to a non-contact power receiving apparatus having only one first standard unit.
[0057]
In the first to third embodiments, the case where the non-contact power receiving device includes two first standard units connected in series or in parallel is exemplified, but N (N is a natural number of 3 or more) The first standard unit may be provided. At this time, the non-contact power receiving device obtains an output voltage or output power N times that of the non-contact power receiving device including one first standard unit. Further, the non-contact power receiving device may include N first standard units connected in series and in parallel.
Further, in the first to third embodiments, the case where each resonance circuit is configured using one set of coils and a resonance capacitor (one pickup unit) is exemplified. However, two or more sets of coils and resonances are used. The case where it is comprised using a capacitor | condenser (a some pick-up unit) may be sufficient.
[0058]
In such a case, an appropriate number of first standard units are connected in series and / or in parallel, and the shape and size of a moving body on which a non-contact power receiving device is to be mounted, or the arrangement and number of feeder lines By arranging the pickup units included in each first standard unit according to the above, it is possible to configure a non-contact power receiving device that outputs a desired voltage and / or power and a mobile body that receives power from the non-contact power receiving device. .
Moreover, you may use the 1st standard unit which does not include a smooth part as a 1st standard unit. In this case, only one smoothing unit is provided on the output side (motor driver input side) of the first standard units connected in series and / or in parallel. However, it is necessary to use the thing of the specification according to the specification (output voltage and / or output power) of a non-contact power receiving apparatus for a smoothing part.
[0059]
(Embodiment 4.)
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a configuration of contactless power receiving device 74 according to Embodiment 4 of the present invention.
The contactless power supply system including the contactless power receiving device 74 of the present embodiment includes the high frequency power supply device 30 and the power supply line 3 to which a high frequency constant current is supplied by the high frequency power supply device 30.
[0060]
The non-contact power receiving device 74 includes second standard units U5 and U6 including pickup units P5 and P6 corresponding to the feeder 3 and an output terminal 70, and is mounted on a moving body including a motor driver D and a motor M. ing. In the moving body, coils 81 and 91 included in the pickup units P5 and P6 and two cores (not shown) around which the coils 81 and 91 are wound are arranged so as to be opposed to the feeder line 3.
Other parts corresponding to those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0061]
The second standard units U5 and U6 are configured to output AC 100V and 10A, respectively. The corresponding parts constituting the second standard units U5 and U6 are constants, core shapes, coils. Specifications such as the number of windings are almost equal. That is, the second standard units U5 and U6 are common (substantially identical specifications) second standard units.
In the second standard units U5 and U6, the coils 81 and 91 and the resonance capacitors 83 and 93 included in the pickup units P5 and P6 are connected in parallel to constitute parallel resonance circuits 80 and 90, respectively.
[0062]
In the second standard units U5 and U6, immittance conversion circuits 84 and 94 are connected to the output side of the parallel resonance circuits 80 and 90 as a power conversion unit that converts a constant current into a constant voltage. Further, the output side of the immittance conversion circuit 84 and the output side of the immittance conversion circuit 94 are connected in parallel, whereby the second standard units U5 and U6 are connected in parallel.
Further, a rectifier circuit 87 using a diode bridge for full-wave rectification of alternating current is connected to the output side of the immittance conversion circuits 84 and 94 connected in parallel (that is, the output side of the second standard units U5 and U6). A smoothing unit 88 using a smoothing capacitor that smoothes the direct current is connected to the output side (output end) of the rectifier circuit 87, and the output side of the smoothing unit 88 is connected to the output terminal 70.
[0063]
In the parallel resonance circuits 80 and 90, the inductances of the coils 81 and 91 and the capacitances of the resonance capacitors 83 and 93 that are spaced from the power supply line 3 and the capacitances of the resonance capacitors 83 and 93 flow through the power supply line 3 so as to be inductively coupled to the power supply line 3. Resonance capacitors 83 and 93 are configured to be in a resonance state with the frequency of the high-frequency alternating current, and substantially the same resonance capacitors are used. Therefore, the parallel resonant circuits 80 and 90 receive electric power induced in the coils 81 and 91 and function as a high-frequency alternating current source.
[0064]
The constant current alternating current output from the parallel resonant circuits 80 and 90 is converted into a constant voltage by the immittance conversion circuits 84 and 94, and the constant voltage output from the immittance conversion circuit 84 and the immittance conversion circuit 94 connected in parallel. Are fully wave rectified by the rectifier circuit 87, and the direct current output from the rectifier circuit 87 is smoothed by the smoothing unit 88.
The non-contact power receiving device 74 supplies the direct current smoothed by the smoothing unit 88 to the motor driver D via the output terminal 70 and the DC bus DB.
In the non-contact power receiving device 74, the parallel resonant circuits 80 and 90 to the rectifier circuit 87 are AC units, and the rectifier circuit 87 and subsequent units are DC units. As described above, the parallel resonance circuit 80 and the parallel resonance circuit 90 are connected in parallel at the AC unit via the immittance conversion circuits 84 and 94. That is, the second standard unit U5 and the second standard unit U6 are connected in parallel at the AC unit.
[0065]
Since the non-contact power receiving device 74 as described above includes two second standard units of DC 100V and 10A connected in parallel, an output of 100V and 20A is obtained. That is, the output power is twice that of the non-contact power receiving apparatus having only one second standard unit.
The non-contact power supply system includes two high-frequency power supply devices 30 and 40 and two power supply lines to which high-frequency constant currents are respectively supplied by the high-frequency power supply devices, and pickup units P5 and P6 each supply power. In the case of corresponding to an electric wire, since the second standard units U5 and U6 are connected by an AC unit, the high-frequency power supply device needs to include means for adjusting the phase of the AC flowing through the two power supply lines.
[0066]
Further, the rectifier circuit 87 may be configured using a diode that performs half-wave rectification instead of a diode bridge that performs full-wave rectification.
The second standard units U5 and U6 may be connected in series. In this case, the non-contact power receiving device 74 obtains an output of 200V and 10A. In other words, the output power is doubled compared to a non-contact power receiving apparatus having only one second standard unit.
[0067]
In the present embodiment, the case where the non-contact power receiving apparatus includes two second standard units connected in series or in parallel is exemplified, but even when the N second standard units are included. good. At this time, the non-contact power receiving device obtains an output voltage or output power that is N times that of the non-contact power receiving device including one second standard unit. Further, the non-contact power receiving apparatus may include N second standard units connected in series and in parallel.
Furthermore, in the present embodiment, the case where each parallel resonant circuit is configured using one set of coils and a resonant capacitor (one pickup unit) is illustrated, but two or more sets of coils and resonant capacitors ( A plurality of pickup units) may be used.
[0068]
In such a case, an appropriate number of second standard units are connected in series and / or in parallel, and the shape and size of the moving body on which the non-contact power receiving device is to be mounted, or the arrangement and number of feeder lines By arranging the pickup units included in each second standard unit according to the above, it is possible to configure a non-contact power receiving device that outputs a desired voltage and / or power and a mobile body that receives power from the non-contact power receiving device. . However, the specifications of the rectifier circuit 87 and the smoothing unit 88 need to be changed according to the output voltage and / or output current of the non-contact power receiving apparatus. However, changing the specifications of the rectifier circuit 87 and the smoothing unit 88 is easier than changing the specifications of the power conversion unit.
[0069]
【The invention's effect】
According to the non-contact power receiving device and the moving body of the present invention, an appropriate number of first standard units having a resonance circuit, a rectifier circuit, and a smoothing unit, or second standard units having a parallel resonance circuit and a power conversion unit, By connecting in series and / or in parallel, the device according to the required specifications can be easily configured, so that the device can be easily designed and the cost of the device can be reduced. it can.
Further, since the power receiving unit having substantially the same specification can be configured as the first standard unit or the second standard unit, the quality of the first standard unit or the second standard unit is stabilized, and the quality of the apparatus is stabilized. Can do.
[0070]
The first standard unit may be composed of a series resonance circuit having a pickup coil and a resonance capacitor connected in series, or may be composed of a parallel resonance circuit having a pickup coil and a resonance capacitor connected in parallel. good. When configured with a parallel resonant circuit, the first standard unit includes a power converter that converts a constant current into a constant voltage. However, when configured with a series resonant circuit, the first standard unit does not need to include a power converter. Therefore, the configuration of the apparatus can be simplified.
[0071]
When a plurality of first standard units or a plurality of second standard units are connected in series, the non-contact power receiving device can easily obtain an output voltage corresponding to the number of first standard units or second standard units, Further, when a plurality of first standard units or a plurality of second standard units are connected in parallel, output power corresponding to the number of first standard units or second standard units can be easily obtained. The connection form of the first standard units or the second standard units may be only one of serial and parallel, or both may be mixed.
[0072]
That is, even when the output voltage and / or output current of the non-contact power receiving device is changed, or even when a plurality of non-contact power receiving devices having different output voltages and / or output currents are configured, the first standard By changing the number of units or the second standard unit and / or the connection form, the required output voltage (for example, depending on the load (motor driver, motor, etc.) of the mobile body mounting the non-contact power receiving device) and / or Alternatively, the output current can be easily obtained.
[0073]
The first standard unit rectifies and smoothes the constant voltage alternating current output by the series resonant circuit or the parallel resonant circuit and the power converter, and then connects to the other first standard unit. The second standard unit The constant voltage alternating current output by the parallel resonant circuit and the power converter is connected to the other second standard unit. For this reason, the first standard unit or the second standard unit is connected in series even when the arrangement location of the pickup unit (that is, the resonance circuit and the pickup core) included in the first standard unit or the second standard unit is limited. Various arrangements are possible by parallel connection and serial / parallel composite connection.
[0074]
In addition, when a plurality of first standard units are connected in parallel, the current values of the currents output from the first standard units are substantially equal, so that the heat generation amounts of the pickup units provided in the first standard units are also substantially equal. As a result, it is possible to prevent only a part of the pickup units from rising in temperature and the life of the pickup units to be shorter than the life of the other pickup units, resulting in a difference in life between the first standard units. In such a case, troubles such as maintenance or replacement of the non-contact power receiving device can be reduced.
[0075]
In addition, when connecting a plurality of first standard units in parallel, since the first standard units are connected to each other by a direct current section, even if the alternating current phase in the alternating current section of each first standard unit is different, It is possible to prevent the currents flowing out from the first standard units from being canceled and to prevent a decrease in the output of the non-contact power receiving apparatus. Therefore, there is no need for means for adjusting the phase of the alternating current flowing in each power supply line, and the configuration of the non-contact power supply system including the power supply line and the non-contact power receiving device can be simplified as compared with the conventional case. Cost can be reduced.
[0076]
A mobile body that receives power from the non-contact power receiving device as described above and supplies power to a load (for example, a motor driver and a motor) can select an output voltage and / or output current of the non-contact power receiving device according to the load. it can. Furthermore, since the pickup units included in the non-contact power receiving device do not necessarily have to be juxtaposed in the traveling direction, the degree of freedom in designing the moving body can be improved.
Since the non-contact power receiving apparatus and the moving body as described above do not need to be designed each time according to the required specifications, the delivery time can be shortened, the cost can be reduced, and the quality can be stabilized. The present invention has an excellent effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a contactless power feeding system including a contactless power receiving device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged front view showing a configuration of a moving body on which the non-contact power receiving device according to Embodiment 1 of the present invention is mounted.
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing the configuration of the non-contact power receiving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a configuration of a contactless power receiving device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing a configuration of a contactless power receiving device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a configuration of a contactless power receiving device according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 moving objects
3, 4 Feed line
50,60 series resonant circuit
80,90 parallel resonant circuit
51, 61, 81, 91 Coil (Pickup coil)
53, 63, 83, 93 Resonant capacitor
54, 64, 85, 87, 95 Rectifier circuit
55, 65, 86, 88, 96 Smoothing section
84,94 Immitance conversion circuit
71, 72, 73, 74 Non-contact power receiving device
D Motor driver
M motor

Claims

A pickup coil to be positioned such that inductive coupling to the feed line to alternating current flows, in the contactless power receiving apparatus and the resonance capacitor comprises a plurality of resonant circuits which are connected in series, for receiving a non-contact from the feed line,
A rectifier circuit is connected to each of the resonance circuits, and a smoothing unit using a capacitor is connected to an output side of each rectifier circuit, and an output side of each smoothing unit and an output side of another smoothing unit are connected in parallel. / Or connected in series ,
Each resonant circuit, a rectifier circuit and a smoothing unit corresponding to the resonant circuit is unitized, non-contact power receiving apparatus outputs of each unit is characterized Citea Rukoto to be substantially the same.

In a non-contact power receiving device that includes a plurality of resonance circuits in which a pickup coil to be arranged to be inductively coupled to a power supply line through which alternating current flows and a resonance capacitor are connected in parallel, and receives power from the power supply line in a non-contact manner,
An immittance conversion circuit for converting a constant current into a constant voltage is connected to each of the resonance circuits , a rectifier circuit is connected to the output side of each immittance conversion circuit, and a capacitor is used on the output side of each rectifier circuit. The smoothing unit is connected, and the output side of each smoothing unit and the output side of the other smoothing unit are connected in parallel and / or in series,
Each resonant circuit, a rectifier circuit corresponding to the resonant circuit, immittance converter, and a smoothing unit are unitized, the non-output of each unit you characterized Citea Rukoto so as to be substantially equal Contact power receiving device.

In a moving body comprising a non-contact power receiving device that receives power in a non-contact manner from a feed line through which alternating current flows, and a load that receives power from the non-contact power receiving device,
The said non-contact power receiving apparatus is a non-contact power receiving apparatus of Claim 1 or 2 , The moving body characterized by the above-mentioned.