JP5989285B1 - Power transmission device, high frequency power supply and high frequency rectifier circuit - Google Patents

Power transmission device, high frequency power supply and high frequency rectifier circuit Download PDF

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power

Abstract

商用交流が入力され、当該商用交流を、当該商用交流の電圧振幅の半分の電圧で正電圧方向にオフセットする入力回路（１１）、及び入力回路（１１）によりオフセットされた電力を商用交流の周波数よりも高い周波数の電力に変換するインバータ（１２）を有する送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ（１）と、インバータ（１２）により変換された電力を伝送する共振型送信アンテナ（２）と、共振型送信アンテナ（２）により伝送された電力を受信する共振型受信アンテナ（３）と、共振型受信アンテナ（３）により受信された電力を全波整流する全波整流回路（４２）、及び全波整流回路（４２）により全波整流された電力を、商用交流の電圧振幅の半分の電圧で負電圧方向にオフセットする出力回路（４３）を有する受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ（４）とを備えた。A commercial alternating current is input, and the commercial alternating current is offset in the positive voltage direction by a voltage half the voltage amplitude of the commercial alternating current, and the power offset by the input circuit (11) is the frequency of the commercial alternating current. A transmission-side AC / AC converter (1) having an inverter (12) that converts power into higher frequency power, a resonant transmission antenna (2) that transmits the power converted by the inverter (12), and resonant transmission A resonant receiving antenna (3) for receiving power transmitted by the antenna (2), a full wave rectifying circuit (42) for full wave rectifying the power received by the resonant receiving antenna (3), and full wave rectification A receiving-side AC / AC converter having an output circuit (43) for offsetting the electric power rectified in full wave by the circuit (42) in the negative voltage direction with a voltage half the voltage amplitude of commercial AC. And a chromatography data (4).

Description

この発明は、商用交流が入力されて電力伝送を行って当該商用交流と同じ周波数の交流を出力する電力伝送装置、高周波電源及び高周波整流回路に関するものである。   The present invention relates to a power transmission device, a high-frequency power source, and a high-frequency rectifier circuit that receive power from a commercial alternating current and transmit power to output alternating current having the same frequency as the commercial alternating current.

従来から、商用交流が入力されて無線電力伝送を行う電力伝送装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示された電力伝送装置（無接触給電設備）では、まず、ブリッジ接続された整流ダイオードを有するコンバータは、入力された商用交流を直流へ変換する。そして、インバータは、当該直流を高周波交流（１０ｋＨｚ）に変換する。この変換された高周波交流は、誘電線路（送受信アンテナ）によって無接触電力伝送される。そして、ブリッジ接続された整流ダイオードを有するコンバータは、当該伝送された高周波交流を直流へ変換する。そして、インバータは、当該直流を高周波交流に変換し、負荷となるモータに出力している。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a power transmission device that performs wireless power transmission by inputting commercial alternating current (see, for example, Patent Document 1). In the power transmission device (contactless power supply facility) disclosed in Patent Document 1, first, a converter having a bridge-connected rectifier diode converts input commercial alternating current into direct current. Then, the inverter converts the direct current into high frequency alternating current (10 kHz). This converted high-frequency alternating current is contactlessly transmitted by a dielectric line (transmission / reception antenna). And the converter which has the rectifier diode connected by bridge | bridging converts the said transmitted high frequency alternating current into direct current | flow. And the inverter converts the said direct current into a high frequency alternating current, and outputs it to the motor used as a load.

図９は、従来の電力伝送装置をより一般的な機能ブロックに変更し、負荷が商用交流で動作する機器である場合の構成を示した図である。
図９に示す電力伝送装置では、まず、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１は、入力された商用交流（図９では５０Ｈｚ）を直流へ変換する。そして、ＤＣ／ＡＣインバータ１０２は、当該直流を高周波交流（図９では６．７８ＭＨｚ）へ変換する。この変換された高周波交流は、共振型送受信アンテナ１０３，１０４によって非接触電力伝送される。そして、ＡＣ／ＤＣ整流回路１０５は、当該伝送された高周波交流を直流へ変換する。そして、ＤＣ／ＡＣインバータ１０６は、当該直流を上記商用交流と同じ周波数の交流（図９では５０Ｈｚ）に変換し、負荷へ出力している。FIG. 9 is a diagram showing a configuration in the case where the conventional power transmission device is changed to a more general functional block, and the load is a device that operates on commercial AC.
In the power transmission apparatus shown in FIG. 9, first, AC / DC converter 101 converts the input commercial alternating current (50 Hz in FIG. 9) into direct current. Then, the DC / AC inverter 102 converts the direct current into high-frequency alternating current (6.78 MHz in FIG. 9). This converted high-frequency alternating current is contactlessly transmitted by the resonant transmission / reception antennas 103 and 104. The AC / DC rectifier circuit 105 converts the transmitted high-frequency alternating current into direct current. The DC / AC inverter 106 converts the direct current into alternating current having the same frequency as the commercial alternating current (50 Hz in FIG. 9) and outputs the alternating current to the load.

特開平２００５−１６２１１９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-162119

しかしながら、従来の電力伝送装置では、図９に示すように、送信側にＡＣ／ＤＣコンバータ１０１を設け、受信側にＤＣ／ＡＣインバータ１０６を設ける必要がある。そのため、装置全体が大型化、重量化、高コスト化するという課題がある。
また、従来の構成では、入力された電力に対して直流への変換と周波数変換を繰り返すため、装置全体における入出力の電力伝送効率が低く、発熱量が多くなるため、その放熱のためのヒートシンク構造が大型化する。よって、これによっても、装置全体が大型化、重量化、高コスト化するという課題がある。However, in the conventional power transmission apparatus, as shown in FIG. 9, it is necessary to provide an AC / DC converter 101 on the transmission side and a DC / AC inverter 106 on the reception side. Therefore, there is a problem that the entire apparatus is increased in size, weight, and cost.
In addition, in the conventional configuration, since the input power is repeatedly converted to DC and frequency converted, the input / output power transmission efficiency in the entire apparatus is low and the amount of heat generation is large. The structure becomes larger. Therefore, this also has a problem that the entire apparatus is increased in size, weight, and cost.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ＡＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＡＣインバータを用いずに、商用交流が入力されて電力伝送を行って当該商用交流と同じ周波数の交流を出力することができる電力伝送装置、高周波電源及び高周波整流回路を提供することを目的としている。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and without using an AC / DC converter and a DC / AC inverter, commercial AC is input to transmit power, and the same frequency as that of the commercial AC. It is an object of the present invention to provide a power transmission device, a high-frequency power supply, and a high-frequency rectifier circuit that can output the AC of

この発明に係る電力伝送装置は、商用交流が入力され、当該商用交流を、当該商用交流の電圧振幅の半分の電圧で正電圧方向にオフセットする入力回路、及び入力回路によりオフセットされた電力を商用交流の周波数よりも高い周波数の電力に変換するインバータを有する高周波電源と、インバータにより変換された電力を伝送する共振型送信アンテナと、共振型送信アンテナにより伝送された電力を受信する共振型受信アンテナと、共振型受信アンテナにより受信された電力を全波整流する全波整流回路、及び全波整流回路により全波整流された電力を、商用交流の電圧振幅の半分の電圧で負電圧方向にオフセットする出力回路を有する高周波整流回路とを備えたものである。   The power transmission device according to the present invention includes a commercial AC input, an input circuit that offsets the commercial AC in a positive voltage direction with a voltage half the voltage amplitude of the commercial AC, and a power offset by the input circuit. A high-frequency power source having an inverter that converts power to a frequency higher than the AC frequency, a resonant transmission antenna that transmits the power converted by the inverter, and a resonant reception antenna that receives the power transmitted by the resonant transmission antenna And the full-wave rectification circuit that full-wave rectifies the power received by the resonant receiving antenna, and the full-wave rectified power by the full-wave rectification circuit is offset in the negative voltage direction by a voltage that is half the voltage amplitude of commercial AC. And a high-frequency rectifier circuit having an output circuit.

この発明によれば、上記のように構成したので、ＡＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＡＣインバータを用いずに、商用交流が入力されて電力伝送を行って当該商用交流と同じ周波数の交流を出力することができる。   According to this invention, since it comprised as mentioned above, without using an AC / DC converter and a DC / AC inverter, commercial alternating current is input, electric power transmission is performed, and alternating current of the same frequency as the said commercial alternating current is output. be able to.

この発明の実施の形態１に係る電力伝送装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the electric power transmission apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における送信装置の回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of the transmitter in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における入力回路の別の回路構成例を示す図である。It is a figure which shows another circuit structural example of the input circuit in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における受信装置の回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of the receiver in Embodiment 1 of this invention. 図５Ａ〜図５Ｃは、この発明の実施の形態１における送信装置の動作例を説明する図である。5A to 5C are diagrams for explaining an operation example of the transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図６Ａ〜図６Ｃは、この発明の実施の形態１における受信装置の動作例を説明する図である。6A to 6C are diagrams for explaining an operation example of the receiving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態１に係る電力伝送装置の適用例を示す図であり、送信装置を固定部に設け、受信装置を移動体に設けた場合の側面図である。It is a figure which shows the example of application of the electric power transmission apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and is a side view at the time of providing a transmitter in a fixing | fixed part and providing a receiver in a mobile body. この発明の実施の形態１における共振型送信アンテナと共振型受信アンテナを有線接続した場合の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example at the time of wire-connecting the resonance type transmission antenna and resonance type reception antenna in Embodiment 1 of this invention. 従来の電力伝送装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional power transmission apparatus.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電力伝送装置の構成例を示す図である。
電力伝送装置は、商用交流が入力されて電力伝送を行って当該商用交流と同じ周波数の交流を出力するものである。なお、商用交流としては、国内外で使用されている標準の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流、工業用として使用されている周波数の交流等の、低周波数の交流が挙げられる。また以下では、電力伝送装置が無線電力伝送を行う場合を例に説明を行う。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a diagram illustrating a configuration example of a power transmission device according to Embodiment 1 of the present invention.
The power transmission device receives commercial alternating current and performs power transmission to output alternating current having the same frequency as the commercial alternating current. The commercial AC includes low-frequency AC such as AC at a standard frequency (50 Hz or 60 Hz) used at home and abroad and AC at a frequency used for industrial use. In the following, a case where the power transmission apparatus performs wireless power transmission will be described as an example.

この電力伝送装置は、図１に示すように、送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ（高周波電源）１、共振型送信アンテナ２、共振型受信アンテナ３及び受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ（高周波整流回路）４を備えている。なお、送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ１及び共振型送信アンテナ２は送信装置５を構成し、共振型受信アンテナ３及び受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４は受信装置６を構成している。   As shown in FIG. 1, this power transmission apparatus includes a transmission side AC / AC converter (high frequency power source) 1, a resonance type transmission antenna 2, a resonance type reception antenna 3, and a reception side AC / AC converter (high frequency rectifier circuit) 4. I have. The transmission-side AC / AC converter 1 and the resonance-type transmission antenna 2 constitute a transmission device 5, and the resonance-type reception antenna 3 and the reception-side AC / AC converter 4 constitute a reception device 6.

送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ１は、上記商用交流（図１では５０Ｈｚ）が入力され、当該商用交流を、当該商用交流の周波数の振幅変調を持ち、当該商用交流の周波数よりも高い周波数（図１では６．７８ＭＨｚ）の電力に変換するものである。この送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ１は、入力回路１１、インバータ１２及び共振整合回路１３を有している。   The transmission-side AC / AC converter 1 receives the commercial alternating current (50 Hz in FIG. 1), and the commercial alternating current has an amplitude modulation of the frequency of the commercial alternating current and has a frequency higher than the frequency of the commercial alternating current (FIG. 1). Then, the power is converted to 6.78 MHz). The transmission side AC / AC converter 1 includes an input circuit 11, an inverter 12, and a resonance matching circuit 13.

入力回路１１は、上記商用交流が入力され、当該商用交流を、当該商用交流の電圧振幅の半分の電圧で正電圧方向にオフセットするものである。この入力回路１１によりオフセットされた電力は、インバータ１２に出力される。   The input circuit 11 receives the commercial alternating current, and offsets the commercial alternating current in the positive voltage direction with a voltage half the voltage amplitude of the commercial alternating current. The power offset by the input circuit 11 is output to the inverter 12.

インバータ１２は、入力回路１１から出力された電力を、上記高い周波数でスイッチングすることで、当該高い周波数の電力に変換するものである。このインバータ１２により変換された電力は、共振整合回路１３を介して共振型送信アンテナ２に出力される。   The inverter 12 converts the power output from the input circuit 11 to the high frequency power by switching at the high frequency. The electric power converted by the inverter 12 is output to the resonant transmission antenna 2 via the resonant matching circuit 13.

共振整合回路１３は、インバータ１２の出力インピーダンスと共振型送信アンテナ２の入力インピーダンスとの整合を取る（共振型送信アンテナ２との間で共振条件を合わせる）ものである。なお、共振整合回路１３は、共振整合回路１３を構成する各素子の定数が固定である固定整合型、各素子の定数が可変である可変整合型、各素子の定数が自動で可変されて整合を取る自動整合型の何れであってもよい。   The resonance matching circuit 13 matches the output impedance of the inverter 12 and the input impedance of the resonant transmission antenna 2 (matches the resonance conditions with the resonant transmission antenna 2). The resonance matching circuit 13 includes a fixed matching type in which the constant of each element constituting the resonance matching circuit 13 is fixed, a variable matching type in which the constant of each element is variable, and the constant of each element is automatically changed to perform matching. Any of the automatic alignment types that take

共振型送信アンテナ２は、インバータ１２により変換された電力を入力して共振動作を行い、非放射型の電磁界を近傍に発生させることで、共振型受信アンテナ３に対して電力伝送を行う共振型の電力送信アンテナである。   The resonance-type transmitting antenna 2 performs a resonance operation by inputting the power converted by the inverter 12 and generates a non-radiation type electromagnetic field in the vicinity so as to transmit power to the resonance-type receiving antenna 3. Type power transmitting antenna.

共振型受信アンテナ３は、共振型送信アンテナ２からの非放射型の電磁界と共振結合動作を行うことで電力を受信する共振型の電力受信アンテナである。この共振型受信アンテナ３により受信された電力は、受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４の後述する共振整合回路４１を介して全波整流回路４２に出力される。   The resonant receiving antenna 3 is a resonant power receiving antenna that receives power by performing a resonant coupling operation with a non-radiating electromagnetic field from the resonant transmitting antenna 2. The electric power received by the resonance type reception antenna 3 is output to the full wave rectification circuit 42 via a resonance matching circuit 41 (to be described later) of the reception side AC / AC converter 4.

なお、共振型送信アンテナ２と共振型受信アンテナ３との間の電力の無線伝送方式は特に限定されるものではなく、磁界共鳴による方式、電界共鳴による方式、電磁誘導による方式の何れであってもよい。   The wireless power transmission method between the resonant transmission antenna 2 and the resonant reception antenna 3 is not particularly limited, and may be any one of a magnetic field resonance method, an electric field resonance method, and an electromagnetic induction method. Also good.

受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４は、共振型受信アンテナ３により受信された電力を、上記商用交流と同じ周波数（図１では５０Ｈｚ）の交流に変換するものである。この受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４は、共振整合回路４１、全波整流回路４２及び出力回路４３を有している。   The receiving-side AC / AC converter 4 converts the power received by the resonance type receiving antenna 3 into an alternating current having the same frequency as that of the commercial alternating current (50 Hz in FIG. 1). The reception-side AC / AC converter 4 includes a resonance matching circuit 41, a full-wave rectification circuit 42, and an output circuit 43.

共振整合回路４１は、共振型受信アンテナ３の出力インピーダンスと全波整流回路４２の入力インピーダンスとの整合を取る（共振型受信アンテナ３との間で共振条件を合わせる）ものである。なお、共振整合回路４１は、共振整合回路４１を構成する各素子の定数が固定である固定整合型、各素子の定数が可変である可変整合型、各素子の定数が自動で可変されて整合を取る自動整合型の何れであってもよい。   The resonance matching circuit 41 matches the output impedance of the resonance receiving antenna 3 and the input impedance of the full-wave rectification circuit 42 (matches the resonance condition with the resonance receiving antenna 3). The resonance matching circuit 41 includes a fixed matching type in which the constant of each element constituting the resonance matching circuit 41 is fixed, a variable matching type in which the constant of each element is variable, and a constant of each element that is automatically changed to perform matching. Any of the automatic alignment types that take

全波整流回路４２は、共振型受信アンテナ３により受信された電力を全波整流するものである。この全波整流回路４２により全波整流された電力は、出力回路４３に出力される。   The full-wave rectifier circuit 42 performs full-wave rectification on the electric power received by the resonant receiving antenna 3. The electric power that has been full-wave rectified by the full-wave rectifier circuit 42 is output to the output circuit 43.

出力回路４３は、全波整流回路４２により全波整流された電力を、上記商用交流の電圧振幅の半分の電圧で負電圧方向にオフセットするものである。これにより、上記商用交流と同じ周波数の交流を得ることができる。この出力回路４３により得られた電力は、負荷（不図示）に出力される。   The output circuit 43 offsets the electric power that has been full-wave rectified by the full-wave rectifier circuit 42 in the negative voltage direction with a voltage that is half the voltage amplitude of the commercial AC. Thereby, the alternating current of the same frequency as the said commercial alternating current can be obtained. The electric power obtained by the output circuit 43 is output to a load (not shown).

次に、送信装置５の具体的な回路構成例について、図２を参照しながら説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における送信装置５の回路構成例を示す図である。なお図２では、送信装置５の入力端に、商用交流を出力する商用交流源７が接続された場合を示している。また図２では、インバータ１２としてＥ級型のインバータを用いた場合を示している。Next, a specific circuit configuration example of the transmission device 5 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration example of the transmission device 5 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 shows a case where a commercial AC source 7 that outputs commercial AC is connected to the input terminal of the transmission device 5. FIG. 2 shows a case where a class E inverter is used as the inverter 12.

まず、送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ１の回路構成例について説明する。
図２では、送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ１の入力回路１１は、直流電源Ｖｄｃ１及びコンデンサＣ１１により構成されている。直流電源Ｖｄｃ１は、電圧が上記商用交流の電圧振幅の半分の値である直流を出力するものである。この直流電源Ｖｄｃ１は、プラス端子が商用交流源７のマイナス端子に接続されている。また、コンデンサＣ１１は、一端が商用交流源７のプラス端子に接続され、他端が直流電源Ｖｄｃ１のマイナス端子に接続されている。この直流電源Ｖｄｃ１を有する入力回路１１によって、上記商用交流を、当該商用交流の電圧振幅の半分の電圧で正電圧方向にオフセット（＋１／２・Ｖｉｎｐ−ｐ）することができる。First, a circuit configuration example of the transmission side AC / AC converter 1 will be described.
In FIG. 2, the input circuit 11 of the transmission side AC / AC converter 1 is constituted by a DC power supply Vdc1 and a capacitor C11. The direct current power source Vdc1 outputs direct current whose voltage is half the value of the voltage amplitude of the commercial alternating current. The DC power supply Vdc1 has a plus terminal connected to the minus terminal of the commercial AC source 7. Capacitor C11 has one end connected to the plus terminal of commercial AC source 7 and the other end connected to the minus terminal of DC power supply Vdc1. With the input circuit 11 having the DC power supply Vdc1, the commercial alternating current can be offset (+ 1/2 · Vinp−p) in the positive voltage direction at a voltage half the voltage amplitude of the commercial alternating current.

また、送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ１のインバータ１２は、インダクタＬ１１、共振回路素子（コンデンサＣ１２，Ｃ１３及びインダクタＬ１２）及びスイッチング素子Ｑ１１により構成されている。   The inverter 12 of the transmission side AC / AC converter 1 includes an inductor L11, resonant circuit elements (capacitors C12 and C13 and an inductor L12), and a switching element Q11.

インダクタＬ１１は、入力回路１１から入力された電力を、スイッチング素子Ｑ１１の動作毎に一時的に保持する働きをするものである。このインダクタＬ１１は、一端が商用交流源７のプラス端子及びコンデンサＣ１１の一端に接続されている。   The inductor L11 functions to temporarily hold the power input from the input circuit 11 for each operation of the switching element Q11. One end of the inductor L11 is connected to the plus terminal of the commercial AC source 7 and one end of the capacitor C11.

共振回路素子（コンデンサＣ１２，Ｃ１３及びインダクタＬ１２）は、スイッチング素子Ｑ１１のスイッチング動作を共振スイッチング動作とさせるものである。すなわち、この共振回路素子により、スイッチング素子Ｑ１１のスイッチング動作が、Ｉｄｓ電流とＶｄｓ電圧積によるスイッチング損失が最も小さくなるように、ＺＶＳ（ゼロボルテージスイッチング）が成立するように、スイッチング条件が設定されている。   The resonant circuit elements (capacitors C12 and C13 and the inductor L12) are for switching the switching operation of the switching element Q11 to a resonant switching operation. That is, with this resonance circuit element, the switching condition of the switching element Q11 is set so that ZVS (zero voltage switching) is established so that the switching loss due to the Ids current and the Vds voltage product is minimized. Yes.

コンデンサＣ１２は、一端がインダクタＬ１１の他端に接続され、他端が直流電源Ｖｄｃ１のマイナス端子に接続されている。また、インダクタＬ１２は、一端がインダクタＬ１１の他端に接続されている。また、コンデンサＣ１３は、一端がインダクタＬ１２の他端に接続されている。   Capacitor C12 has one end connected to the other end of inductor L11 and the other end connected to the negative terminal of DC power supply Vdc1. The inductor L12 has one end connected to the other end of the inductor L11. The capacitor C13 has one end connected to the other end of the inductor L12.

スイッチング素子Ｑ１１は、上記高い周波数でスイッチング動作を行うものである。このスイッチング素子Ｑ１１は、ドレイン端子がインダクタＬ１１の他端に接続され、ソース端子が直流電源Ｖｄｃ１のマイナス端子に接続されている。   The switching element Q11 performs a switching operation at the high frequency. The switching element Q11 has a drain terminal connected to the other end of the inductor L11 and a source terminal connected to the negative terminal of the DC power supply Vdc1.

また、送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ１の共振整合回路１３は、コンデンサＣ１４，Ｃ１５及びインダクタＬ１３により構成されている。
コンデンサＣ１４は、一端がコンデンサＣ１３の他端に接続され、他端が直流電源Ｖｄｃ１のマイナス端子に接続されている。また、インダクタＬ１３は、一端がコンデンサＣ１３の他端に接続されている。また、コンデンサＣ１５は、一端がインダクタＬ１３の他端に接続され、他端が直流電源Ｖｄｃ１のマイナス端子に接続されている。The resonance matching circuit 13 of the transmission side AC / AC converter 1 includes capacitors C14 and C15 and an inductor L13.
Capacitor C14 has one end connected to the other end of capacitor C13 and the other end connected to the negative terminal of DC power supply Vdc1. Further, one end of the inductor L13 is connected to the other end of the capacitor C13. Capacitor C15 has one end connected to the other end of inductor L13 and the other end connected to the negative terminal of DC power supply Vdc1.

次に、共振型送信アンテナ２の回路構成例について説明する。
図２では、共振型送信アンテナ２は、コンデンサＣ１６，Ｃ１７及びインダクタＬ１４により構成されている。このコンデンサＣ１６，Ｃ１７及びインダクタＬ１４は共振型送信アンテナ２の共振条件を設定するものである。なお、インダクタＬ１４は、共振型送信アンテナ２の共振条件を設定する機能の他、アンテナとしても兼用されている。Next, a circuit configuration example of the resonant transmission antenna 2 will be described.
In FIG. 2, the resonant transmission antenna 2 includes capacitors C16 and C17 and an inductor L14. The capacitors C16 and C17 and the inductor L14 set the resonance conditions of the resonant transmission antenna 2. The inductor L14 is also used as an antenna in addition to the function of setting the resonance condition of the resonant transmission antenna 2.

コンデンサＣ１６は、一端がインダクタＬ１３の他端に接続されている。また、コンデンサＣ１７は、一端が直流電源Ｖｄｃ１のマイナス端子に接続されている。また、インダクタＬ１４は、一端がコンデンサＣ１６の他端に接続され、他端がコンデンサＣ１７の他端に接続されている。   One end of the capacitor C16 is connected to the other end of the inductor L13. Capacitor C17 has one end connected to the negative terminal of DC power supply Vdc1. The inductor L14 has one end connected to the other end of the capacitor C16 and the other end connected to the other end of the capacitor C17.

また図２では、入力回路１１を直流電源Ｖｄｃ１から構成した場合を示したが、この直流電源Ｖｄｃ１を例えば図３に示す回路に変更してもよい。この図３に示す回路は、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３、コンデンサＣ１８、電位差検出部１４及び負帰還制御部１５により構成されている。
スイッチング素子Ｑ１２は、ソース端子がスイッチング素子Ｑ１３のソース端子に接続され、ドレイン端子が商用交流源７のマイナス端子に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１３は、ドレイン端子がインバータ１２のリターンライン１６に接続されている。また、コンデンサＣ１８は、一端がスイッチング素子Ｑ１２のドレイン端子に接続され、他端がスイッチング素子Ｑ１３のドレイン端子に接続されている。また、電位差検出部１４は、スイッチング素子Ｑ１２のドレイン端子とスイッチング素子Ｑ１３のドレイン端子との間の電位差を検出するものである。また、負帰還制御部１５は、電位差検出部１４により検出された電位差と基準電圧Ｖｒｅｆ（＝オフセット電圧Ｖｄｃ１）とを比較することで、Ｈレベル又はＬレベルの信号をスイッチング素子Ｑ１２のゲート端子及びスイッチング素子Ｑ１３のゲート端子に出力するものである。この図３に示す回路から成る入力回路１１によっても、上記商用交流を、当該商用交流の電圧振幅の半分の電圧で正電圧方向にオフセットすることができる。2 shows the case where the input circuit 11 is configured from the DC power supply Vdc1, the DC power supply Vdc1 may be changed to, for example, the circuit shown in FIG. The circuit shown in FIG. 3 includes switching elements Q12 and Q13, a capacitor C18, a potential difference detection unit 14 and a negative feedback control unit 15.
The switching element Q12 has a source terminal connected to the source terminal of the switching element Q13 and a drain terminal connected to the minus terminal of the commercial AC source 7. The switching element Q13 has a drain terminal connected to the return line 16 of the inverter 12. Capacitor C18 has one end connected to the drain terminal of switching element Q12 and the other end connected to the drain terminal of switching element Q13. The potential difference detector 14 detects a potential difference between the drain terminal of the switching element Q12 and the drain terminal of the switching element Q13. Further, the negative feedback control unit 15 compares the potential difference detected by the potential difference detection unit 14 with the reference voltage Vref (= offset voltage Vdc1), thereby giving an H level or L level signal to the gate terminal of the switching element Q12 and This is output to the gate terminal of the switching element Q13. Also by the input circuit 11 comprising the circuit shown in FIG. 3, the commercial alternating current can be offset in the positive voltage direction by a voltage half the voltage amplitude of the commercial alternating current.

次に、受信装置６の具体的な回路構成例について、図４を参照しながら説明する。
図４はこの発明の実施の形態１における受信装置６の回路構成例を示す図である。なお図４では、全波整流回路４２としてブリッジ整流回路を用いた場合を示している。Next, a specific circuit configuration example of the receiving device 6 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration example of the receiving device 6 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a case where a bridge rectifier circuit is used as the full-wave rectifier circuit 42.

まず、共振型受信アンテナ３の回路構成例について説明する。
図４では、共振型受信アンテナ３は、インダクタＬ２１及びコンデンサＣ２１，Ｃ２２により構成されている。このインダクタＬ２１及びコンデンサＣ２１，Ｃ２２は共振型受信アンテナ３の共振条件を設定するものである。なお、インダクタＬ２１は、共振型受信アンテナ３の共振条件を設定する機能の他、アンテナとしても兼用されている。
インダクタＬ２１は、一端にコンデンサＣ２１が接続され、他端にコンデンサＣ２２が接続されている。First, a circuit configuration example of the resonant receiving antenna 3 will be described.
In FIG. 4, the resonant receiving antenna 3 is composed of an inductor L21 and capacitors C21 and C22. The inductor L21 and the capacitors C21 and C22 set the resonance condition of the resonance type receiving antenna 3. The inductor L21 is also used as an antenna in addition to the function of setting the resonance condition of the resonant receiving antenna 3.
The inductor L21 has a capacitor C21 connected to one end and a capacitor C22 connected to the other end.

次に、受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４の回路構成例について説明する。
図４では、受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４の共振整合回路４１は、インダクタＬ２２及びコンデンサＣ２３により構成されている。
インダクタＬ２２は、一端がコンデンサＣ２１の他端に接続されている。また、コンデンサＣ２３は、一端がインダクタＬ２２の他端に接続され、他端がコンデンサＣ２２の他端に接続されている。Next, a circuit configuration example of the receiving side AC / AC converter 4 will be described.
In FIG. 4, the resonance matching circuit 41 of the receiving side AC / AC converter 4 includes an inductor L22 and a capacitor C23.
One end of the inductor L22 is connected to the other end of the capacitor C21. Capacitor C23 has one end connected to the other end of inductor L22 and the other end connected to the other end of capacitor C22.

また、受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４の全波整流回路４２は、整流ダイオードＤ２１〜Ｄ２４及びコンデンサＣ２４により構成されている。   The full-wave rectifier circuit 42 of the reception-side AC / AC converter 4 includes rectifier diodes D21 to D24 and a capacitor C24.

整流ダイオードＤ２１〜Ｄ２４は、ブリッジ接続され、共振型受信アンテナ３から入力された電力を全波整流するものである。
整流ダイオードＤ２１〜Ｄ２４は、整流ダイオードＤ２１のカソード及び整流ダイオードＤ２３のアノードがインダクタＬ２２の他端に接続され、整流ダイオードＤ２２のカソード及び整流ダイオードＤ２４のアノードがコンデンサＣ２２の他端に接続されている。The rectifier diodes D <b> 21 to D <b> 24 are bridge-connected and perform full-wave rectification on the power input from the resonance type receiving antenna 3.
In the rectifier diodes D21 to D24, the cathode of the rectifier diode D21 and the anode of the rectifier diode D23 are connected to the other end of the inductor L22, and the cathode of the rectifier diode D22 and the anode of the rectifier diode D24 are connected to the other end of the capacitor C22. .

コンデンサＣ２４は、整流ダイオードＤ２１〜Ｄ２４により全波整流された電力を、交流成分（図６Ｂに示す波形）を残しつつ平滑するものである。すなわち、コンデンサＣ２４の容量は、出力波形に交流成分（図の例は商用交流と同じ５０Ｈｚ）が残る程度の小さな値に設定されている。このコンデンサＣ２４は、一端が整流ダイオードＤ２３のカソード及び整流ダイオードＤ２４のカソードに接続され、他端が整流ダイオードＤ２１のアノード及び整流ダイオードＤ２２のアノードに接続されている。   The capacitor C24 smoothes the power that has been full-wave rectified by the rectifier diodes D21 to D24 while leaving the AC component (the waveform shown in FIG. 6B). That is, the capacity of the capacitor C24 is set to a small value such that an AC component (50 Hz, which is the same as that of commercial AC) remains in the output waveform. One end of the capacitor C24 is connected to the cathode of the rectifier diode D23 and the cathode of the rectifier diode D24, and the other end is connected to the anode of the rectifier diode D21 and the anode of the rectifier diode D22.

また、受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４の出力回路４３は、スイッチング素子Ｑ２１及び直流電源Ｖｄｃ２により構成されている。直流電源Ｖｄｃ２は、電圧が商用交流の電圧振幅の半分の値である直流を出力するものである。
スイッチング素子Ｑ２１は、ドレイン端子が整流ダイオードＤ２３のカソード及び整流ダイオードＤ２４のカソードに接続され、ソース端子が整流ダイオードＤ２１のアノード及び整流ダイオードＤ２２のアノードに接続されている。また、直流電源Ｖｄｃ２は、マイナス端子がスイッチング素子Ｑ２１のソース端子に接続されている。この直流電源Ｖｄｃ２を有する出力回路４３によって、全波整流回路４２により全波整流された電力を、上記商用交流（＝出力される交流）の電圧振幅の半分の電圧で負電圧方向にオフセット（−１／２・Ｖｏｕｔｐ−ｐ）することができる。Further, the output circuit 43 of the receiving side AC / AC converter 4 includes a switching element Q21 and a DC power source Vdc2. The direct current power source Vdc2 outputs direct current whose voltage is a half value of the voltage amplitude of commercial alternating current.
The switching element Q21 has a drain terminal connected to the cathode of the rectifier diode D23 and the cathode of the rectifier diode D24, and a source terminal connected to the anode of the rectifier diode D21 and the anode of the rectifier diode D22. Further, the DC power supply Vdc2 has a negative terminal connected to the source terminal of the switching element Q21. The output circuit 43 having the DC power supply Vdc2 offsets the power that has been full-wave rectified by the full-wave rectifier circuit 42 in the negative voltage direction with a voltage that is half the voltage amplitude of the commercial alternating current (= output alternating current). 1 / 2.Voutp-p).

なお、受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４の一対の出力端子のうち、ＨＯＴ端子はスイッチング素子Ｑ２１のドレイン端子に接続され、ＲＴＮ端子は直流電源Ｖｄｃ２のプラス端子に接続されている。
また、受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４の出力回路４３についても、送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ１の入力回路１１と同様に、直流電源Ｖｄｃ２を図３に示すような回路に変更してもよい。Of the pair of output terminals of the reception-side AC / AC converter 4, the HOT terminal is connected to the drain terminal of the switching element Q21, and the RTN terminal is connected to the plus terminal of the DC power supply Vdc2.
As for the output circuit 43 of the reception-side AC / AC converter 4, the DC power supply Vdc2 may be changed to a circuit as shown in FIG.

次に、上記のように構成された電力伝送装置の動作例について、図１〜６を参照しながら説明する。なお以下では、電力伝送装置に入力される上記商用交流の周波数を５０Ｈｚとし、電力伝送装置で用いる上記高い周波数を６．７８ＭＨｚとした場合を例に説明を行う。
まず、送信装置５では、送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ１の入力回路１１は、商用交流源７から５０Ｈｚの商用交流Ｖｉｎ（ＡＣ）が入力されると（図５Ａ）、当該商用交流を、当該商用交流の電圧振幅の半分の電圧Ｖｄｃ１で正電圧方向にオフセットする。Next, an operation example of the power transmission device configured as described above will be described with reference to FIGS. In the following description, an example is described in which the frequency of the commercial AC input to the power transmission device is 50 Hz and the high frequency used in the power transmission device is 6.78 MHz.
First, in the transmission device 5, when the commercial AC Vin (AC) of 50 Hz is input from the commercial AC source 7 to the input circuit 11 of the transmission-side AC / AC converter 1 (FIG. 5A), the commercial AC is converted to the commercial AC. The voltage is offset in the positive voltage direction by a voltage Vdc1 that is half of the AC voltage amplitude.

そして、インバータ１２は、入力回路１１からの電力を６．７８ＭＨｚの電力に変換する（図５Ｂ）。ここで、スイッチング素子Ｑ１１により６．７８ＭＨｚでスイッチングされたドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓ（Ｑ１１）のピークは、５０Ｈｚのサイン波状に変化する。なお、図５Ｂにおいて、実線で示す波形（ハッチングされた部分に含まれる波形）は、インバータ１２により変換された電力（６．７８ＭＨｚ）の波形を示し、破線で示す波形は、当該電力のピークの軌跡（５０Ｈｚ）を示している。   And the inverter 12 converts the electric power from the input circuit 11 into the electric power of 6.78 MHz (FIG. 5B). Here, the peak of the drain-source voltage Vds (Q11) switched at 6.78 MHz by the switching element Q11 changes to a sine wave shape of 50 Hz. In FIG. 5B, a waveform indicated by a solid line (a waveform included in a hatched portion) indicates a waveform of electric power (6.78 MHz) converted by the inverter 12, and a waveform indicated by a broken line indicates a peak of the electric power. A locus (50 Hz) is shown.

そして、共振型送信アンテナ２は、５０Ｈｚの振幅変調を持つ６．７８ＭＨｚの電力（伝送波）を伝送する（図５Ｃ）。なお、図５Ｃにおいて、実線で示す波形（ハッチングされた部分に含まれる波形）は、共振型送信アンテナ２により伝送される電力（６．７８ＭＨｚ）の波形を示し、破線で示す波形は、当該電力のピークの軌跡（５０Ｈｚ）を示している。   The resonant transmission antenna 2 transmits 6.78 MHz power (transmission wave) having 50 Hz amplitude modulation (FIG. 5C). In FIG. 5C, a waveform indicated by a solid line (a waveform included in a hatched portion) indicates a waveform of power (6.78 MHz) transmitted by the resonant transmission antenna 2, and a waveform indicated by a broken line indicates the power concerned. The peak locus (50 Hz) is shown.

一方、受信装置６では、共振型受信アンテナ３は、共振型送信アンテナ２により伝送された５０Ｈｚの振幅変調を持つ６．７８ＭＨｚの電力（伝送波）を受信する（図６Ａ）。なお図６Ａに示す波形は、図５Ｃに示す波形と同一である。   On the other hand, in the receiving device 6, the resonant receiving antenna 3 receives the 6.78 MHz power (transmitted wave) having 50-Hz amplitude modulation transmitted by the resonant transmitting antenna 2 (FIG. 6A). The waveform shown in FIG. 6A is the same as the waveform shown in FIG. 5C.

そして、受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４の全波整流回路４２は、共振型受信アンテナ３により受信された電力を全波整流する（図６Ｂ）。これにより、コンデンサＣ２４の電圧Ｖ（Ｃ２４）は、正電圧方向にオフセットされた５０Ｈｚのサイン波状に整流された値となる。   Then, the full-wave rectification circuit 42 of the reception-side AC / AC converter 4 performs full-wave rectification on the power received by the resonant receiving antenna 3 (FIG. 6B). As a result, the voltage V (C24) of the capacitor C24 becomes a value rectified into a 50 Hz sine wave offset offset in the positive voltage direction.

そして、出力回路４３は、全波整流回路４２により全波整流された電力を、上記商用交流の電圧振幅の半分の電圧Ｖｄｃ２で負電圧方向にオフセットする。この際、電圧Ｖｄｃ２に対してコンデンサＣ２４の電圧Ｖ（Ｃ２４）の値が小さくなるのに従い、スイッチング素子Ｑ２１のドレイン−ソース間を線形的にオンさせる。これにより、受信装置６の出力は、電力伝送装置に入力された商用電力の周波数である５０Ｈｚと同じ周波数のサイン波となる（図６Ｃ）。   The output circuit 43 offsets the electric power that has been full-wave rectified by the full-wave rectifier circuit 42 in the negative voltage direction with a voltage Vdc2 that is half the voltage amplitude of the commercial AC. At this time, the drain-source of the switching element Q21 is linearly turned on as the value of the voltage V (C24) of the capacitor C24 becomes smaller than the voltage Vdc2. Thereby, the output of the receiving device 6 becomes a sine wave having the same frequency as 50 Hz that is the frequency of the commercial power input to the power transmission device (FIG. 6C).

次に、実施の形態１に係る電力伝送装置の適用例について、図７を参照しながら説明する。なお図７では、固定部５１が道路面の場合を示し、送信装置５のうちの共振型送信アンテナ２及び受信装置６のうちの共振型受信アンテナ３のみを図示している。
実施の形態１に係る電力伝送装置の適用例としては、共振型送信アンテナ２を道路面や駐車場等の固定部５１に設置し、共振型受信アンテナ３を、停止した際又は移動中に固定部５１と対向する車両等の移動体５２に設置することが可能である。なお、図７に示すように、固定部５１が道路面である場合には、共振型送信アンテナ２は、移動体５２の走行方向に沿って複数設けられる。これにより、移動体５２が固定部５１に対向して停止又は移動している際に共振型送信アンテナ２から共振型受信アンテナ３に電力伝送を行うことができ、移動体５２に電力を供給することができる。Next, an application example of the power transmission device according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG. 7 shows a case where the fixing unit 51 is a road surface, and only the resonant transmission antenna 2 of the transmission device 5 and the resonant reception antenna 3 of the reception device 6 are illustrated.
As an application example of the power transmission device according to the first embodiment, the resonant transmission antenna 2 is installed in a fixed portion 51 such as a road surface or a parking lot, and the resonant reception antenna 3 is fixed when stopped or moving. It can be installed on a moving body 52 such as a vehicle facing the section 51. As shown in FIG. 7, when the fixed portion 51 is a road surface, a plurality of resonant transmission antennas 2 are provided along the traveling direction of the moving body 52. Accordingly, power can be transmitted from the resonant transmission antenna 2 to the resonant reception antenna 3 when the moving body 52 is stopped or moving facing the fixed portion 51, and power is supplied to the moving body 52. be able to.

なお上記では、共振型送信アンテナ２を単一のコイルから構成した場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、共振型送信アンテナ２を、２個以上のコイルで構成してもよく、例えば給電用コイル及び共鳴用コイルから構成してもよい。
同様に、上記では、共振型受信アンテナ３を単一のコイルから構成した場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、共振型受信アンテナ３を、２個以上のコイルで構成してもよく、例えば給電用コイル及び共鳴用コイルから構成してもよい。In the above description, the resonant transmission antenna 2 is configured from a single coil. However, the present invention is not limited to this, and the resonant transmission antenna 2 may be composed of two or more coils, for example, a power feeding coil and a resonance coil.
Similarly, in the above description, the case where the resonant receiving antenna 3 is constituted by a single coil has been described. However, the present invention is not limited to this, and the resonant receiving antenna 3 may be composed of two or more coils, for example, a power feeding coil and a resonance coil.

また上記では、共振型送信アンテナ２と共振型受信アンテナ３との間の電力の伝送方式が無線伝送方式であるとして説明を行った。しかしながら、これに限るものではなく、例えば図８に示すように、共振型送信アンテナ２と共振型受信アンテナ３とを等価的に１点接続となるよう導線８で接続した接触型の共振結合伝送としてもよい。なお図８では、送信装置５のうちの共振型送信アンテナ２及び受信装置６のうちの共振型受信アンテナ３のみを図示している。   In the above description, the power transmission method between the resonant transmission antenna 2 and the resonant reception antenna 3 is a wireless transmission method. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, a contact-type resonance coupling transmission in which the resonance-type transmission antenna 2 and the resonance-type reception antenna 3 are connected by a conducting wire 8 so as to be equivalently connected at one point. It is good. In FIG. 8, only the resonant transmission antenna 2 of the transmission device 5 and the resonant reception antenna 3 of the reception device 6 are illustrated.

また上記では、インバータ１２としてＥ級型のインバータを用いた場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、入力された電力を、上記高い周波数でスイッチングすることで、当該高い周波数の電力に変換するインバータであればよい。例えば、インバータ１２として、ブリッジ型のインバータ、Ｄ級型のインバータ、ＤＥ級型のインバータを用いてもよい。   In the above description, a case where an E-class inverter is used as the inverter 12 is shown. However, the present invention is not limited to this, and any inverter that converts input power to the high frequency power by switching at the high frequency may be used. For example, as the inverter 12, a bridge type inverter, a class D inverter, or a class DE inverter may be used.

また上記では、全波整流回路４２としてダイオード型のブリッジ整流回路を用いた場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、入力された電力を全波整流する回路であればよい。例えば、整流ダイオードＤ２１〜Ｄ２４に代えて電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いて全波整流回路４２を構成してもよい。   In the above description, the diode-type bridge rectifier circuit is used as the full-wave rectifier circuit 42. However, the present invention is not limited to this, and any circuit may be used as long as the input power is full-wave rectified. For example, the full-wave rectifier circuit 42 may be configured using field effect transistors (FETs) instead of the rectifier diodes D21 to D24.

また上記では、インバータ１２の外部に共振整合回路１３を設けた場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、インバータ１２に共振整合回路１３を内蔵してもよい。例えば、共振整合回路１３が固定整合型の場合にはインバータ１２に内蔵し、可変整合型又は自動整合型の場合にはインバータ１２の外部回路として設けてもよい。
また上記では、全波整流回路４２の外部に共振整合回路４１を設けた場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、全波整流回路４２に共振整合回路４１を内蔵してもよい。例えば、共振整合回路４１が固定整合型の場合には全波整流回路４２に内蔵し、可変整合型又は自動整合型の場合には全波整流回路４２の外部回路として設けてもよい。In the above description, the resonance matching circuit 13 is provided outside the inverter 12. However, the present invention is not limited to this, and the inverter 12 may incorporate the resonance matching circuit 13. For example, when the resonance matching circuit 13 is a fixed matching type, it may be built in the inverter 12, and when it is a variable matching type or an automatic matching type, it may be provided as an external circuit of the inverter 12.
In the above description, the resonance matching circuit 41 is provided outside the full-wave rectifier circuit 42. However, the present invention is not limited to this, and the resonance matching circuit 41 may be built in the full-wave rectifier circuit 42. For example, when the resonance matching circuit 41 is a fixed matching type, it may be built in the full wave rectification circuit 42, and when it is a variable matching type or an automatic matching type, it may be provided as an external circuit of the full wave rectification circuit 42.

以上のように、この実施の形態１によれば、商用交流が入力され、当該商用交流を、当該商用交流の電圧振幅の半分の電圧で正電圧方向にオフセットする入力回路１１、及び入力回路１１によりオフセットされた電力を商用交流の周波数よりも高い周波数の電力に変換するインバータ１２を有する送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ１と、インバータ１２により変換された電力を伝送する共振型送信アンテナ２と、共振型送信アンテナ２により伝送された電力を受信する共振型受信アンテナ３と、共振型受信アンテナ３により受信された電力を全波整流する全波整流回路４２、及び全波整流回路４２により全波整流された電力を、商用交流の電圧振幅の半分の電圧で負電圧方向にオフセットする出力回路４３を有する受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ４とを備えたので、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１及びＤＣ／ＡＣインバータ１０６を用いずに、商用交流が入力されて電力伝送を行って当該商用交流と同じ周波数の交流を出力することができる。その結果、従来構成に対してシステム全体を小型化、軽量化、低コスト化することができる。   As described above, according to the first embodiment, a commercial alternating current is input, and the input circuit 11 and the input circuit 11 offset the commercial alternating current in a positive voltage direction with a voltage half the voltage amplitude of the commercial alternating current. A transmission-side AC / AC converter 1 having an inverter 12 that converts the power offset by the power into a frequency higher than the frequency of the commercial AC, a resonant transmission antenna 2 that transmits the power converted by the inverter 12, and a resonance Full-wave rectification by a resonant-type reception antenna 3 that receives power transmitted by the transmission antenna 2, a full-wave rectification circuit 42 that full-wave rectifies the power received by the resonant reception antenna 3, and a full-wave rectification circuit 42. Receiver AC / AC converter 4 having an output circuit 43 that offsets the generated power in the negative voltage direction with a voltage that is half the voltage amplitude of commercial AC Since with the can without using the AC / DC converter 101 and DC / AC inverter 106, and outputs a commercial AC is an input AC of the same frequency as the commercial AC performing power transmission. As a result, the entire system can be reduced in size, weight, and cost compared to the conventional configuration.

また、従来構成では送信側で電力の変換を２度（直流への変換と周波数変換）行い、受信側で電力の変換を２度（直流への変換と周波数変換）行っている。それに対し、実施の形態１に係る電力伝送装置では、送信側で、入力された商用交流に対して電力の変換を１度（周波数変換）行い、受信側でも電力の変換を１度（整流）行っている。よって、従来構成に対して変換効率は高くなり、装置全体における入出力の電力伝送効率を高めることができる。このように、実施の形態１に係る電力伝送装置では、従来構成に対して、装置全体における入出力の電力伝送効率を高めることができ、発熱量が小さくなるため、その放熱のためのヒートシンク構造を小型化できる。これによっても、従来構成に対して装置全体を小型化、軽量化、低コスト化することができる。
なお、実施の形態１に係る電力伝送装置は、部品点数が少ないため、小電力型の電力伝送装置への適用がより有効である。In the conventional configuration, power conversion is performed twice (DC conversion and frequency conversion) on the transmission side, and power conversion is performed twice (DC conversion and frequency conversion) on the reception side. On the other hand, in the power transmission device according to the first embodiment, the transmission side performs power conversion once on the commercial AC input (frequency conversion), and the reception side also performs power conversion once (rectification). Is going. Therefore, the conversion efficiency is higher than that of the conventional configuration, and the input / output power transmission efficiency in the entire apparatus can be increased. Thus, in the power transmission device according to the first embodiment, the input / output power transmission efficiency in the entire device can be increased and the heat generation amount can be reduced as compared with the conventional configuration, so that the heat sink structure for heat dissipation is reduced. Can be miniaturized. Also by this, the whole apparatus can be reduced in size, weight, and cost compared with the conventional configuration.
In addition, since the power transmission device according to Embodiment 1 has a small number of parts, application to a low-power type power transmission device is more effective.

また、このように、装置全体の小型化、軽量化、低コスト化を図りつつ、商用交流の無線電力伝送が可能となるため、既存の商用交流で動作する機器（負荷）に対して、非接触電力伝送システムを容易に構成することができる。よって、非接触電力伝送用の受電機能を内蔵した機器の登場を待たずに非接触電力伝送の実用化と普及に効果がある。   In addition, as described above, since the wireless power transmission of commercial alternating current is possible while reducing the overall size, weight, and cost of the apparatus, it is possible to prevent non-existing equipment (load) that operates with existing commercial alternating current. A contact power transmission system can be easily configured. Therefore, it is effective for practical use and spread of non-contact power transmission without waiting for the appearance of a device incorporating a power receiving function for non-contact power transmission.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.

この発明に係る電力伝送装置は、ＡＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＡＣインバータを用いずに、商用交流が入力されて電力伝送を行って当該商用交流と同じ周波数の交流を出力することができるため、商用交流が入力されて電力伝送を行って当該商用交流と同じ周波数の交流を出力する電力伝送装置等に用いるのに適している。   Since the power transmission device according to the present invention can output AC with the same frequency as the commercial AC by inputting commercial AC and transmitting power without using an AC / DC converter and a DC / AC inverter, It is suitable for use in a power transmission device or the like that receives commercial AC and transmits power and outputs AC of the same frequency as the commercial AC.

１ 送信側ＡＣ／ＡＣコンバータ（高周波電源）、２ 共振型送信アンテナ、３ 共振型受信アンテナ、４ 受信側ＡＣ／ＡＣコンバータ（高周波整流回路）、５ 送信装置、６ 受信装置、７ 商用交流源、８ 導線、１１ 入力回路、１２ インバータ、１３ 共振整合回路、１４ 電位差検出部、１５ 負帰還制御部、１６ リターンライン、４１ 共振整合回路、４２ 全波整流回路、４３ 出力回路、５１ 固定部、５２ 移動体。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmission side AC / AC converter (high frequency power supply), 2 Resonance type transmission antenna, 3 Resonance type reception antenna, 4 Reception side AC / AC converter (High frequency rectification circuit), 5 Transmission device, 6 Reception device, 7 Commercial AC source, 8 Conductor, 11 Input Circuit, 12 Inverter, 13 Resonance Matching Circuit, 14 Potential Difference Detection Unit, 15 Negative Feedback Control Unit, 16 Return Line, 41 Resonance Matching Circuit, 42 Full-wave Rectifier Circuit, 43 Output Circuit, 51 Fixing Unit, 52 Moving body.

Claims (9)

商用交流が入力され、当該商用交流を、当該商用交流の電圧振幅の半分の電圧で正電圧方向にオフセットする入力回路、及び前記入力回路によりオフセットされた電力を前記商用交流の周波数よりも高い周波数の電力に変換するインバータを有する高周波電源と、
前記インバータにより変換された電力を伝送する共振型送信アンテナと、
前記共振型送信アンテナにより伝送された電力を受信する共振型受信アンテナと、
前記共振型受信アンテナにより受信された電力を全波整流する全波整流回路、及び前記全波整流回路により全波整流された電力を、前記商用交流の電圧振幅の半分の電圧で負電圧方向にオフセットする出力回路を有する高周波整流回路と
を備えた電力伝送装置。An input circuit for inputting commercial alternating current and offsetting the commercial alternating current in a positive voltage direction with a voltage half the voltage amplitude of the commercial alternating current, and power offset by the input circuit at a frequency higher than the frequency of the commercial alternating current A high-frequency power source having an inverter for converting the power into
A resonant transmitting antenna for transmitting the power converted by the inverter;
A resonant receiving antenna for receiving the power transmitted by the resonant transmitting antenna;
A full-wave rectification circuit that full-wave rectifies the power received by the resonant receiving antenna, and a full-wave rectified power by the full-wave rectification circuit in the negative voltage direction at a voltage that is half the voltage amplitude of the commercial AC. A high-frequency rectifier circuit having an output circuit for offsetting. 前記インバータは、Ｅ級型のインバータである
ことを特徴とする請求項１記載の電力伝送装置。The power transmission device according to claim 1, wherein the inverter is a class E inverter. 前記全波整流回路は、ブリッジ整流回路である
ことを特徴とする請求項１記載の電力伝送装置。The power transmission device according to claim 1, wherein the full-wave rectifier circuit is a bridge rectifier circuit. 前記共振型送信アンテナと前記共振型受信アンテナは、磁界共鳴、電界共鳴又は電磁誘導により電力伝送を行う
ことを特徴とする請求項１記載の電力伝送装置。The power transmission device according to claim 1, wherein the resonant transmission antenna and the resonant reception antenna perform power transmission by magnetic field resonance, electric field resonance, or electromagnetic induction. 前記共振型送信アンテナと前記共振型受信アンテナは等価的に１点接続された
ことを特徴とする請求項１記載の電力伝送装置。The power transmission device according to claim 1, wherein the resonant transmission antenna and the resonant reception antenna are equivalently connected at one point. 前記共振型送信アンテナ及び前記共振型受信アンテナの両方又はどちらか一方は２個以上のコイルから構成された
ことを特徴とする請求項１記載の電力伝送装置。The power transmission device according to claim 1, wherein both or one of the resonant transmission antenna and the resonant reception antenna is configured by two or more coils. 前記共振型送信アンテナは固定部に設置され、
前記共振型受信アンテナは、停止した際又は移動中に前記固定部と対向する移動体に設置された
ことを特徴とする請求項１記載の電力伝送装置。The resonant transmission antenna is installed in a fixed part,
The power transmission device according to claim 1, wherein the resonant receiving antenna is installed on a moving body that faces the fixed portion when stopped or during movement. 商用交流が入力されて電力伝送を行って当該商用交流と同じ周波数の交流を出力する電力伝送装置に用いられる高周波電源であって、
前記商用交流が入力され、当該商用交流を、当該商用交流の電圧振幅の半分の電圧で正電圧方向にオフセットする入力回路と、
前記入力回路によりオフセットされた電力を前記商用交流の周波数よりも高い周波数の電力に変換するインバータと
を有することを特徴とする高周波電源。A high-frequency power source used in a power transmission device that receives commercial AC and transmits power and outputs AC of the same frequency as the commercial AC,
An input circuit that receives the commercial alternating current and offsets the commercial alternating current in a positive voltage direction with a voltage that is half the voltage amplitude of the commercial alternating current;
A high-frequency power source comprising: an inverter that converts power offset by the input circuit into power having a frequency higher than the frequency of the commercial AC. 商用交流が入力されて電力伝送を行って当該商用交流と同じ周波数の交流を出力する電力伝送装置に用いられる高周波整流回路であって、
入力された電力を全波整流する全波整流回路と、
前記全波整流回路により全波整流された電力を、前記商用交流の電圧振幅の半分の電圧で負電圧方向にオフセットすることで前記交流を得る出力回路と
を有することを特徴とする高周波整流回路。A high-frequency rectifier circuit used in a power transmission device that receives commercial AC and performs power transmission to output AC of the same frequency as the commercial AC,
A full-wave rectifier circuit that full-wave rectifies the input power;
An output circuit that obtains the alternating current by offsetting the electric power that has been full-wave rectified by the full-wave rectifier circuit in the negative voltage direction with a voltage that is half the voltage amplitude of the commercial alternating current. .
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