JP6934464B2 - 非接触給電装置 - Google Patents
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Description
本発明は、非接触給電装置に関する。地上等の送電側から車輌等の受電側に、非接触で電力を供給する非接触給電装置に関するものである。
《技術的背景》
電気自動車（ＥＶ）や電動移動台車（ＡＧＶ）等について、ケーブル等の機械的接触なしのワイヤレスで給電する非接触給電装置（ＷＰＴ）が、開発されると共に広く使用されている。
この非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき給電が行われるが、給電効率向上のため磁界共鳴方式も併用されており、そして、このような磁界共振結合型の非接触給電装置が多用されつつある。
電気自動車（ＥＶ）や電動移動台車（ＡＧＶ）等について、ケーブル等の機械的接触なしのワイヤレスで給電する非接触給電装置（ＷＰＴ）が、開発されると共に広く使用されている。
この非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき給電が行われるが、給電効率向上のため磁界共鳴方式も併用されており、そして、このような磁界共振結合型の非接触給電装置が多用されつつある。
《従来技術》
図５の（１）図は、この種の非接触給電装置１の従来例，一般例について、その基本回路の等価回路図である。
同図にも示したように非接触給電装置１では、送電側回路２について、並列コンデンサＣｂと送電コイルＬ１により、共振回路４が形成されている。これと共に受電側回路３について、直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐと受電コイルＬ２により、共振回路５が形成されている。
そして、両共振回路４，５の共振周波数と、送電側回路２の高周波電源Ｖ１の電源周波数とが、等しく揃えられている。もって、結合係数ｋで磁気結合している送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間で、磁界共鳴方式を併用した電磁誘導方式により、電力が供給されるようになっている。図中Ｌ３，Ｃａは、バンドパスフィルターである。
図５の（１）図は、この種の非接触給電装置１の従来例，一般例について、その基本回路の等価回路図である。
同図にも示したように非接触給電装置１では、送電側回路２について、並列コンデンサＣｂと送電コイルＬ１により、共振回路４が形成されている。これと共に受電側回路３について、直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐと受電コイルＬ２により、共振回路５が形成されている。
そして、両共振回路４，５の共振周波数と、送電側回路２の高周波電源Ｖ１の電源周波数とが、等しく揃えられている。もって、結合係数ｋで磁気結合している送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間で、磁界共鳴方式を併用した電磁誘導方式により、電力が供給されるようになっている。図中Ｌ３，Ｃａは、バンドパスフィルターである。
このような非接触給電装置１は、受電側回路３の電池Ｒ１を充電するために使用される。電気自動車や電動移動台車等に搭載されている電池Ｒ１に、電力を供給すべく用いられる。
そして従来の電池Ｒ１は、半導体パワーデバイスによるスイッチング方式の電力変換回路と、その負荷である電池とから、構成されていた。つまりＲ１は、負荷を等価抵抗で置き換えたものとして表わしており、実際にはこの部分は、電力変換回路と電池とからなっている。
すなわち、電池Ｒ１の充電に際しては、その電力要求ニーズの変化に対応すべく、充電電力を増減変更する充電制御が、整流制御と共に必要となる。そこで、このような充電制御機能を持った、充電電圧スイッチング方式の電力変換回路が、電池Ｒ１に配設されていた。
このように従来の非接触給電装置１では、充電電圧の値を増減変更制御すべくスイッチングすることにより、充電電力の値を増減変更制御する電力変換回路が、電池Ｒ１に設けられていた。
そして従来の電池Ｒ１は、半導体パワーデバイスによるスイッチング方式の電力変換回路と、その負荷である電池とから、構成されていた。つまりＲ１は、負荷を等価抵抗で置き換えたものとして表わしており、実際にはこの部分は、電力変換回路と電池とからなっている。
すなわち、電池Ｒ１の充電に際しては、その電力要求ニーズの変化に対応すべく、充電電力を増減変更する充電制御が、整流制御と共に必要となる。そこで、このような充電制御機能を持った、充電電圧スイッチング方式の電力変換回路が、電池Ｒ１に配設されていた。
このように従来の非接触給電装置１では、充電電圧の値を増減変更制御すべくスイッチングすることにより、充電電力の値を増減変更制御する電力変換回路が、電池Ｒ１に設けられていた。
非接触給電装置１としては、例えば、次の特許文献１，２に示されたものが、挙げられる。
特開２０１６−０１１８７３号公報
特開２０１１−２５８８０７号公報
ところで、このような従来の非接触給電装置１については、次の問題が課題として指摘されていた。
すなわち、従来の非接触給電装置１は、電磁環境に悪影響を及ぼす、という問題が指摘されていた。
電池Ｒ１の電力変換回路に、半導体パワーデバイスによるスイッチング方式が用いられており、電池Ｒ１への充電電力の変更制御に際し、電磁放射ノイズを伴うという指摘があった。
特に最近は変換効率向上をめざし、サージ電圧が防止されスイッチング損失の少ないデバイス開発が進められており、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）素子や、ＧａＮ（窒化ガリウム）素子等、より高速のスイッチング素子が採用されつつある。
しかしながら、このようなスイッチング素子の高速化は、電磁放射ノイズの更なる広帯域化を伴い、電磁環境に更なる悪影響を及ぼすことが懸念されている状況にある。例えば電気自動車の分野では、自動運転技術の実用化が進展し、自動運転のための電子制御装置，レーダー，高周波センサー等、電磁環境に悪影響を受けやすい電子機器が、多用されつつある。
もって、非接触給電装置１等の車載機器については、電磁放射ノイズの少ない特性が強く望まれている。電池Ｒ１の充電電力の変更制御に際し、スイッチングによる高調波ノイズの発生がなく、高周波磁界そして電磁波の外部放射が防止され、周辺の電磁環境を悪化させない装置であることが、強く望まれている。
すなわち、従来の非接触給電装置１は、電磁環境に悪影響を及ぼす、という問題が指摘されていた。
電池Ｒ１の電力変換回路に、半導体パワーデバイスによるスイッチング方式が用いられており、電池Ｒ１への充電電力の変更制御に際し、電磁放射ノイズを伴うという指摘があった。
特に最近は変換効率向上をめざし、サージ電圧が防止されスイッチング損失の少ないデバイス開発が進められており、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）素子や、ＧａＮ（窒化ガリウム）素子等、より高速のスイッチング素子が採用されつつある。
しかしながら、このようなスイッチング素子の高速化は、電磁放射ノイズの更なる広帯域化を伴い、電磁環境に更なる悪影響を及ぼすことが懸念されている状況にある。例えば電気自動車の分野では、自動運転技術の実用化が進展し、自動運転のための電子制御装置，レーダー，高周波センサー等、電磁環境に悪影響を受けやすい電子機器が、多用されつつある。
もって、非接触給電装置１等の車載機器については、電磁放射ノイズの少ない特性が強く望まれている。電池Ｒ１の充電電力の変更制御に際し、スイッチングによる高調波ノイズの発生がなく、高周波磁界そして電磁波の外部放射が防止され、周辺の電磁環境を悪化させない装置であることが、強く望まれている。
《本発明について》
本発明の非接触給電装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、充電電力の変更制御が可能であると共に、第２に、電磁放射ノイズの発生が防止され、第３に、これらが、誘電体に水等を採用した大容量バリコンにより実現される、非接触給電装置を提案することを目的とする。
本発明の非接触給電装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、充電電力の変更制御が可能であると共に、第２に、電磁放射ノイズの発生が防止され、第３に、これらが、誘電体に水等を採用した大容量バリコンにより実現される、非接触給電装置を提案することを目的とする。
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。
請求項１の非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の共振回路の送電コイルから、負荷電池に接続された受電側の共振回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する。
そして受電側の該共振回路は、直列共振用の直列コンデンサと、並列共振用の並列コンデンサと、該直列コンデンサに並列接続された直追加コンデンサと、該並列コンデンサに並列接続された並追加コンデンサとを、有している。
該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、バリコンよりなり、静電容量を連続的に可変である。そして、その容量変更により、該共振回路は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、該直列コンデンサと該並列コンデンサ間の容量配分が変更され、もって該負荷電池の充電電圧そして充電電力の値を、変更制御可能となっている。
そして、該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、電極間の誘電体として、水その他の液体が選択使用されている。もって、容量増加が図られていること、を特徴とする。
請求項２については、次のとおり。
請求項２の非接触給電装置では、請求項１において、該電極は、外表面が絶縁被膜で被覆されている。もって、電蝕防止が図られていること、を特徴とする。
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。
請求項１の非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の共振回路の送電コイルから、負荷電池に接続された受電側の共振回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する。
そして受電側の該共振回路は、直列共振用の直列コンデンサと、並列共振用の並列コンデンサと、該直列コンデンサに並列接続された直追加コンデンサと、該並列コンデンサに並列接続された並追加コンデンサとを、有している。
該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、バリコンよりなり、静電容量を連続的に可変である。そして、その容量変更により、該共振回路は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、該直列コンデンサと該並列コンデンサ間の容量配分が変更され、もって該負荷電池の充電電圧そして充電電力の値を、変更制御可能となっている。
そして、該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、電極間の誘電体として、水その他の液体が選択使用されている。もって、容量増加が図られていること、を特徴とする。
請求項２については、次のとおり。
請求項２の非接触給電装置では、請求項１において、該電極は、外表面が絶縁被膜で被覆されている。もって、電蝕防止が図られていること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。
請求項３の非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の共振回路の送電コイルから、負荷電池に接続された受電側の共振回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する。
そして受電側の該共振回路は、直列共振用の直列コンデンサと、並列共振用の並列コンデンサと、該直列コンデンサに並列接続された直追加コンデンサと、該並列コンデンサに並列接続された並追加コンデンサとを、有している。
該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、バリコンよりなり、静電容量を連続的に可変である。そして、その容量変更により、該共振回路は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、該直列コンデンサと該並列コンデンサ間の容量配分が変更され、もって該負荷電池の充電電圧そして充電電力の値を、変更制御可能となっている。
そして、該直追加コンデンサと該並追加コンデンサは、それぞれの容量が、一方が増えると他方が減る相互関係で可変となっている。
すなわち、該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、該電極として、回動電極板と固定電極板とを備えている。そして、それぞれの該回動電極板が、共通の軸に取付けられると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付けられていること、を特徴とする。
請求項３の非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の共振回路の送電コイルから、負荷電池に接続された受電側の共振回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する。
そして受電側の該共振回路は、直列共振用の直列コンデンサと、並列共振用の並列コンデンサと、該直列コンデンサに並列接続された直追加コンデンサと、該並列コンデンサに並列接続された並追加コンデンサとを、有している。
該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、バリコンよりなり、静電容量を連続的に可変である。そして、その容量変更により、該共振回路は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、該直列コンデンサと該並列コンデンサ間の容量配分が変更され、もって該負荷電池の充電電圧そして充電電力の値を、変更制御可能となっている。
そして、該直追加コンデンサと該並追加コンデンサは、それぞれの容量が、一方が増えると他方が減る相互関係で可変となっている。
すなわち、該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、該電極として、回動電極板と固定電極板とを備えている。そして、それぞれの該回動電極板が、共通の軸に取付けられると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付けられていること、を特徴とする。
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、電力が供給される。
（２）そして、この電磁誘導方式に加え、磁界共鳴方式が併用されている。
（３）さて本発明では、受電側の共振回路について、並列コンデンサと直列コンデンサに加え、直追加コンデンサと並追加コンデンサが設けられている。
（４）直追加コンデンサおよび並追加コンデンサは、電極として、回動電極板と固定電極板を備えており、それぞれの回動電極板が、共通の軸に取付けられると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付けられている。
このように直追加コンデンサおよび並追加コンデンサは、一方が増えると他方が減る相互関係で容量可変のバリコンよりなる。そして、その容量変更により、共振回路の合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、並列コンデンサと直列コンデンサ間の容量配分が変更される。
（５）もって、負荷電池の充電電圧そして充電電力が変更制御される。
（６）すなわち、負荷電池の電力要求ニーズの変化に対応して、充電電圧，充電電力が増減変更制御される。
（７）このような制御は、電磁放射ノイズ発生を防止しつつ実現される。負荷電池に充電電圧のスイッチング素子，電力変換回路を設けることなく実現される。
（８）そして、直追加コンデンサや並追加コンデンサは、電極間の誘電体に比誘電率が高い水等を採用したバリコンよりなる。もって容量が大幅増加し、給電用，大電力用に使用可能であると共に、分解能にも優れている。
（９）又、直追加コンデンサや並追加コンデンサの電極は、外表面が絶縁被膜で被覆されており、もって電蝕防止が図られている。
（１０）そこで、本発明に係る非接触給電装置は、次の効果を発揮する。
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、電力が供給される。
（２）そして、この電磁誘導方式に加え、磁界共鳴方式が併用されている。
（３）さて本発明では、受電側の共振回路について、並列コンデンサと直列コンデンサに加え、直追加コンデンサと並追加コンデンサが設けられている。
（４）直追加コンデンサおよび並追加コンデンサは、電極として、回動電極板と固定電極板を備えており、それぞれの回動電極板が、共通の軸に取付けられると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付けられている。
このように直追加コンデンサおよび並追加コンデンサは、一方が増えると他方が減る相互関係で容量可変のバリコンよりなる。そして、その容量変更により、共振回路の合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、並列コンデンサと直列コンデンサ間の容量配分が変更される。
（５）もって、負荷電池の充電電圧そして充電電力が変更制御される。
（６）すなわち、負荷電池の電力要求ニーズの変化に対応して、充電電圧，充電電力が増減変更制御される。
（７）このような制御は、電磁放射ノイズ発生を防止しつつ実現される。負荷電池に充電電圧のスイッチング素子，電力変換回路を設けることなく実現される。
（８）そして、直追加コンデンサや並追加コンデンサは、電極間の誘電体に比誘電率が高い水等を採用したバリコンよりなる。もって容量が大幅増加し、給電用，大電力用に使用可能であると共に、分解能にも優れている。
（９）又、直追加コンデンサや並追加コンデンサの電極は、外表面が絶縁被膜で被覆されており、もって電蝕防止が図られている。
（１０）そこで、本発明に係る非接触給電装置は、次の効果を発揮する。
《第１の効果》
第１に、充電電力の変更制御が可能である。
本発明の非接触給電装置では、受電側の共振回路について、直列コンデンサや並列コンデンサと共に、直追加コンデンサや並追加コンデンサが採用されている。
この直追加コンデンサと並追加コンデンサは、それぞれの容量が、一方が増えると他方が減る相互関係で可変となっている。
すなわち、直追加コンデンサおよび並追加コンデンサは、電極として、回動電極板と固定電極板を備えており、それぞれの回動電極板が、共通の軸に取付けられると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付けられている。
そして、直追加コンデンサや並追加コンデンサの容量変更により、共振回路は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、並列コンデンサと直列コンデンサ間の容量配分が変更される。もって、電池の充電電圧そして充電電力を、増減変更制御可能となっている。
このように本発明では、共振回路が、充電制御機能，電力変換機能を発揮し、もって充電電圧の値そして充電電力の値を、所望の値に切り換え，増減変更可能となっている。
第１に、充電電力の変更制御が可能である。
本発明の非接触給電装置では、受電側の共振回路について、直列コンデンサや並列コンデンサと共に、直追加コンデンサや並追加コンデンサが採用されている。
この直追加コンデンサと並追加コンデンサは、それぞれの容量が、一方が増えると他方が減る相互関係で可変となっている。
すなわち、直追加コンデンサおよび並追加コンデンサは、電極として、回動電極板と固定電極板を備えており、それぞれの回動電極板が、共通の軸に取付けられると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付けられている。
そして、直追加コンデンサや並追加コンデンサの容量変更により、共振回路は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、並列コンデンサと直列コンデンサ間の容量配分が変更される。もって、電池の充電電圧そして充電電力を、増減変更制御可能となっている。
このように本発明では、共振回路が、充電制御機能，電力変換機能を発揮し、もって充電電圧の値そして充電電力の値を、所望の値に切り換え，増減変更可能となっている。
《第２の効果》
第２に、電磁放射ノイズの発生が防止される。
本発明の非接触給電装置では、共振回路が充電制御機能，電力変換機能を発揮するので、電池の充電電力の変更制御に際し、周辺の電磁環境を悪化させる虞はない。
すなわち、前述したこの種従来技術のように、充電対象の電池側に電力変換回路を配し、充電電圧スイッチング方式により充電制御機能，電力変換機能を発揮させていた場合のように、スイッチングすることにより、高調波ノイズ，電磁放射ノイズを発生させる虞はない。
特に、半導体パワーデバイスのスイッチング技術として、ＳｉＣ素子やＧａＮ素子等の高速のスイッチング素子を採用した最近の従来技術のように、高周波磁界そして電磁波の外部放射、電磁放射ノイズの広域化等を伴う虞はなく、電磁環境を悪化させることは防止される。
電気自動車等の分野では、自動運転技術の進展が著しく、電子制御装置，レーダー，高周波センサー等、電磁環境の悪影響を受けやすい電子機器が多用されつつある現況に鑑み、車載機器として本発明の発揮する効果は、特に顕著である。
第２に、電磁放射ノイズの発生が防止される。
本発明の非接触給電装置では、共振回路が充電制御機能，電力変換機能を発揮するので、電池の充電電力の変更制御に際し、周辺の電磁環境を悪化させる虞はない。
すなわち、前述したこの種従来技術のように、充電対象の電池側に電力変換回路を配し、充電電圧スイッチング方式により充電制御機能，電力変換機能を発揮させていた場合のように、スイッチングすることにより、高調波ノイズ，電磁放射ノイズを発生させる虞はない。
特に、半導体パワーデバイスのスイッチング技術として、ＳｉＣ素子やＧａＮ素子等の高速のスイッチング素子を採用した最近の従来技術のように、高周波磁界そして電磁波の外部放射、電磁放射ノイズの広域化等を伴う虞はなく、電磁環境を悪化させることは防止される。
電気自動車等の分野では、自動運転技術の進展が著しく、電子制御装置，レーダー，高周波センサー等、電磁環境の悪影響を受けやすい電子機器が多用されつつある現況に鑑み、車載機器として本発明の発揮する効果は、特に顕著である。
《第３の効果》
第３に、そしてこれらは、誘電体に水等を採用した大容量バリコンの採用により、実現される。
本発明の非接触給電装置は、受電側の共振回路について、直追加コンデンサや並追加コンデンサを設けたことにより、上述した充電電力の変更制御を実現する。
そして、直追加コンデンサや並追加コンデンサは、誘電体に水等を採用したバリコン製よりなり、小型で大容量のコンデンサとして、給電の大電力用に十分使用可能である。又、充電電力制御の分解能にも優れている。又、その電極は、絶縁被膜で被覆され、電蝕防止が図られている。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
第３に、そしてこれらは、誘電体に水等を採用した大容量バリコンの採用により、実現される。
本発明の非接触給電装置は、受電側の共振回路について、直追加コンデンサや並追加コンデンサを設けたことにより、上述した充電電力の変更制御を実現する。
そして、直追加コンデンサや並追加コンデンサは、誘電体に水等を採用したバリコン製よりなり、小型で大容量のコンデンサとして、給電の大電力用に十分使用可能である。又、充電電力制御の分解能にも優れている。又、その電極は、絶縁被膜で被覆され、電蝕防止が図られている。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
以下、本発明について、図面を参照して詳細に説明する。
《本発明の概要》
まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の非接触給電装置６は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の共振回路４の送電コイルＬ１から、負荷電池Ｒ２に接続された受電側の共振回路７の受電コイルＬ２に、エアギャップＧを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する。
受電側の共振回路７は、直列共振用の直列コンデンサＣｓと、並列共振用の並列コンデンサＣｐと、直列コンデンサＣｓに並列接続された直追加コンデンサΔＣｓと、並列コンデンサＣｐに並列接続された並追加コンデンサΔＣｐとを、有している。
直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、バリコンよりなり静電容量を連続的に可変である。
そして、その容量変更により、共振回路７は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐ間の容量配分が変更される。もって、負荷電池Ｒ２の充電電圧そして充電電力の値を、変更制御可能となっている。
そして、直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、電極１４，１５間の誘電体１６として、水その他の液体が選択使用されており、もって容量増加が図られていること、を特徴とする。又、電極１４，１５は、外表面が絶縁被膜１７で被覆されており、もって電蝕防止が図られていること、を特徴とする。
更に、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐは、それぞれの容量が、一方が増えると他方が減る相互関係で可変となっている。
すなわち、直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、電極として回動電極板１４と固定電極板１５を備えており、それぞれの回動電極板１５が、共通の回動軸２１に取付けられると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付けられていること、を特徴とする。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明の非接触給電装置６について、更に詳述する。
《本発明の概要》
まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の非接触給電装置６は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の共振回路４の送電コイルＬ１から、負荷電池Ｒ２に接続された受電側の共振回路７の受電コイルＬ２に、エアギャップＧを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する。
受電側の共振回路７は、直列共振用の直列コンデンサＣｓと、並列共振用の並列コンデンサＣｐと、直列コンデンサＣｓに並列接続された直追加コンデンサΔＣｓと、並列コンデンサＣｐに並列接続された並追加コンデンサΔＣｐとを、有している。
直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、バリコンよりなり静電容量を連続的に可変である。
そして、その容量変更により、共振回路７は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐ間の容量配分が変更される。もって、負荷電池Ｒ２の充電電圧そして充電電力の値を、変更制御可能となっている。
そして、直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、電極１４，１５間の誘電体１６として、水その他の液体が選択使用されており、もって容量増加が図られていること、を特徴とする。又、電極１４，１５は、外表面が絶縁被膜１７で被覆されており、もって電蝕防止が図られていること、を特徴とする。
更に、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐは、それぞれの容量が、一方が増えると他方が減る相互関係で可変となっている。
すなわち、直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、電極として回動電極板１４と固定電極板１５を備えており、それぞれの回動電極板１５が、共通の回動軸２１に取付けられると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付けられていること、を特徴とする。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明の非接触給電装置６について、更に詳述する。
《非接触給電装置６について》
まず、本発明の前提として、非接触給電装置（ＷＰＴ）１，６について、図１の（１）図，図５の（１）図，（２）図等を参照して、一般的に説明しておく。
図１の（１）図，図５の（１）図は、非接触給電装置１，６の基本回路の等価回路図、図５の（２）図は、非接触給電装置１，６の説明図である。
非接触給電装置１，６は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路２の共振回路４の送電コイルＬ１から、負荷電池Ｒ２に接続された受電側回路３の共振回路７の受電コイルＬ２に、エアギャップＧを存し非接触で近接対応位置しつつ、電力を供給する。
まず、本発明の前提として、非接触給電装置（ＷＰＴ）１，６について、図１の（１）図，図５の（１）図，（２）図等を参照して、一般的に説明しておく。
図１の（１）図，図５の（１）図は、非接触給電装置１，６の基本回路の等価回路図、図５の（２）図は、非接触給電装置１，６の説明図である。
非接触給電装置１，６は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側回路２の共振回路４の送電コイルＬ１から、負荷電池Ｒ２に接続された受電側回路３の共振回路７の受電コイルＬ２に、エアギャップＧを存し非接触で近接対応位置しつつ、電力を供給する。
このような非接触給電装置１，６について、更に詳述する。まず、１次側の送電側回路２は、給電スタンド８等の給電エリアにおいて、地面，路面，床面，その他の地上９側に定置配置されている。
これに対し、２次側の受電側回路３は、電気自動車（ＥＶ），電動移動台車（ＡＧＶ），電車等の車輌１０，その他の移動体側に搭載されると共に、電池Ｒ２に接続される。給電に際し、送電側回路２の送電コイルＬ１と受電側回路３の受電コイルＬ２とは、例えば１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の僅かなエアギャップＧを存して、対応位置する。
そして図示したように、受電コイルＬ２が送電コイルＬ１に対し、上側等から対応位置して停止される停止給電方式が代表的である。停止給電方式の場合、受電コイルＬ２と送電コイルＬ１とは、上下等で対をなす対称構造よりなる。これに対し、受電コイルＬ２が送電コイルＬ１上を低速走行されつつ給電を行う、移動給電方式も可能である。
送電側回路２の送電コイルＬ１は、高周波電源Ｖ１に接続されており、高周波電源Ｖ１は、例えば数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度の高周波交流を、送電コイルＬ１に向けて通電する。
受電側回路３の受電コイルＬ２からの出力は、整流制御されて電池Ｒ２に供給され、充電された電池Ｒ２にて、図５の（２）図の例では走行用モータ１１が駆動される。図５の（２）図中、１２は、交流を直流に変換するコンバータ（整流部や平滑部）、１３は、直流を交流に変換するインバータである。図１の（１）図，図５の（１）図中、Ｌ３，Ｃａは、バンドパス（ローパス）フィルターである。
これに対し、２次側の受電側回路３は、電気自動車（ＥＶ），電動移動台車（ＡＧＶ），電車等の車輌１０，その他の移動体側に搭載されると共に、電池Ｒ２に接続される。給電に際し、送電側回路２の送電コイルＬ１と受電側回路３の受電コイルＬ２とは、例えば１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の僅かなエアギャップＧを存して、対応位置する。
そして図示したように、受電コイルＬ２が送電コイルＬ１に対し、上側等から対応位置して停止される停止給電方式が代表的である。停止給電方式の場合、受電コイルＬ２と送電コイルＬ１とは、上下等で対をなす対称構造よりなる。これに対し、受電コイルＬ２が送電コイルＬ１上を低速走行されつつ給電を行う、移動給電方式も可能である。
送電側回路２の送電コイルＬ１は、高周波電源Ｖ１に接続されており、高周波電源Ｖ１は、例えば数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度の高周波交流を、送電コイルＬ１に向けて通電する。
受電側回路３の受電コイルＬ２からの出力は、整流制御されて電池Ｒ２に供給され、充電された電池Ｒ２にて、図５の（２）図の例では走行用モータ１１が駆動される。図５の（２）図中、１２は、交流を直流に変換するコンバータ（整流部や平滑部）、１３は、直流を交流に変換するインバータである。図１の（１）図，図５の（１）図中、Ｌ３，Ｃａは、バンドパス（ローパス）フィルターである。
電磁誘導の相互誘導作用については、次のとおり。給電に際しては、送電コイルＬ１での磁束形成により、受電コイルＬ２に誘起電力を生成させ、もって送電コイルＬ１から受電コイルＬ２に電力を供給する。
すなわち送電コイルＬ１に、高周波電源Ｖ１から給電交流，励磁電流を印加，通電することにより、自己誘導起電力が発生して磁界が送電コイルＬ１の周囲に生じ、磁束がコイル面に対して直角方向に形成される。そして形成された磁束が、受電コイルＬ２を貫き錯交することにより、誘起電力が生成され磁界が誘起される。
そして誘起された磁界を利用して、数ｋＷ以上〜数１０ｋＷ〜数１００ｋＷ程度の電力供給が可能となる。送電コイルＬ１側の磁束の磁気回路と、受電コイルＬ２側の磁束の磁気回路とは、相互間にも磁束の磁気回路つまり磁路が形成され、総合係数ｋで磁気結合される。非接触給電装置６では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、非接触給電が行われる。
すなわち送電コイルＬ１に、高周波電源Ｖ１から給電交流，励磁電流を印加，通電することにより、自己誘導起電力が発生して磁界が送電コイルＬ１の周囲に生じ、磁束がコイル面に対して直角方向に形成される。そして形成された磁束が、受電コイルＬ２を貫き錯交することにより、誘起電力が生成され磁界が誘起される。
そして誘起された磁界を利用して、数ｋＷ以上〜数１０ｋＷ〜数１００ｋＷ程度の電力供給が可能となる。送電コイルＬ１側の磁束の磁気回路と、受電コイルＬ２側の磁束の磁気回路とは、相互間にも磁束の磁気回路つまり磁路が形成され、総合係数ｋで磁気結合される。非接触給電装置６では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、非接触給電が行われる。
非接触給電装置１，６では、このような電磁誘導方式により給電が行われるが、磁界共鳴方式が併用されており、給電効率の向上が図られている。このように、この非接触給電装置１，６は磁界共振結合型よりなる。
すなわち送電側回路２について、送電コイルＬ１と並列コンデンサＣｂとにより、共振回路４が形成されており、並列コンデンサＣｂが、送電コイルＬ１の共振周波数を決定する。
又、受電側回路３について、受電コイルＬ２，直列コンデンサＣｓ，並列コンデンサＣｐ（，更に本発明では後述する直追加コンデンサΔＣｓ，並追加コンデンサΔＣｐ）により、共振回路７が形成されており、直列コンデンサＣｓ，並列コンデンサＣｐ（，更に本発明では直追加コンデンサΔＣｓ，並追加コンデンサΔＣｐ）が、受電コイルＬ２の共振周波数を決定する。
そして、両共振回路４，７の共振周波数が等しく設定されると共に、送電側回路２の高周波電源Ｖ１の電源周波数も、この共振周波数と等しく揃えられている。もって、結合係数ｋで磁気結合している送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間に生じる磁界共振（磁界共鳴）現象を利用して給電する、磁界共鳴方式が併用されている。
非接触給電装置１，６について、一般的説明は以上のとおり。
すなわち送電側回路２について、送電コイルＬ１と並列コンデンサＣｂとにより、共振回路４が形成されており、並列コンデンサＣｂが、送電コイルＬ１の共振周波数を決定する。
又、受電側回路３について、受電コイルＬ２，直列コンデンサＣｓ，並列コンデンサＣｐ（，更に本発明では後述する直追加コンデンサΔＣｓ，並追加コンデンサΔＣｐ）により、共振回路７が形成されており、直列コンデンサＣｓ，並列コンデンサＣｐ（，更に本発明では直追加コンデンサΔＣｓ，並追加コンデンサΔＣｐ）が、受電コイルＬ２の共振周波数を決定する。
そして、両共振回路４，７の共振周波数が等しく設定されると共に、送電側回路２の高周波電源Ｖ１の電源周波数も、この共振周波数と等しく揃えられている。もって、結合係数ｋで磁気結合している送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間に生じる磁界共振（磁界共鳴）現象を利用して給電する、磁界共鳴方式が併用されている。
非接触給電装置１，６について、一般的説明は以上のとおり。
《受電側の共振回路７について》
以下、本発明について説明する。まず、受電側の共振回路７について、図１の（１）図を参照して説明する。
本発明の非接触給電装置６の受電側回路３において、共振回路７は、従来よりの直列共振用の直列コンデンサＣｓと、並列共振用の並列コンデンサＣｐと共に、新たに直列コンデンサＣｓに並列接続された直追加コンデンサΔＣｓと、並列コンデンサＣｐに並列接続された並追加コンデンサΔＣｐとが、追加して採用されている。
これらのコンデンサＣｓ，Ｃｐ，ΔＣｓ，ΔＣｐは、まず、受電コイルＬ２の共振周波数を決定する。これと共に本発明では、更に、共振周波数を一定に保持したまま、負荷電池Ｒ２の充電制御機能，電力変換機能を発揮する。
以下、本発明について説明する。まず、受電側の共振回路７について、図１の（１）図を参照して説明する。
本発明の非接触給電装置６の受電側回路３において、共振回路７は、従来よりの直列共振用の直列コンデンサＣｓと、並列共振用の並列コンデンサＣｐと共に、新たに直列コンデンサＣｓに並列接続された直追加コンデンサΔＣｓと、並列コンデンサＣｐに並列接続された並追加コンデンサΔＣｐとが、追加して採用されている。
これらのコンデンサＣｓ，Ｃｐ，ΔＣｓ，ΔＣｐは、まず、受電コイルＬ２の共振周波数を決定する。これと共に本発明では、更に、共振周波数を一定に保持したまま、負荷電池Ｒ２の充電制御機能，電力変換機能を発揮する。
これらについて、更に詳述する。直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、静電容量を任意，連続的に変えることができる可変コンデンサよりなる。
そして、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐの容量を増減変更することにより、→直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐ間の容量配分の増減変更が実現される。→すなわち、各コンデンサＣｓ，Ｃｐ，ΔＣｓ，ΔＣｐよりなる共振回路７は、その合成容量を一定に保ち共振周波数を一定に維持しつつ、直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐ間の容量配分が、増減変更される。
→このような容量配分の変更により、負荷電池Ｒ２の充電電圧（負荷電圧）そして充電電力の値を増減変更制御可能となる。→すなわち、負荷電池Ｒ２の電力要求の変化に対応して、負荷電池Ｒ２への充電制御，電力制御が可能となる。
もって負荷電池Ｒ２には、前述した従来例の負荷電池Ｒ１（図５の（１）図を参照）のように、電力変換回路は設けられていない。充電電力の値を増減変更制御する電力変換回路は設けられておらず、整流制御する変換回路が設けられているに過ぎない。
受電側の共振回路７については、以上のとおり。
そして、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐの容量を増減変更することにより、→直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐ間の容量配分の増減変更が実現される。→すなわち、各コンデンサＣｓ，Ｃｐ，ΔＣｓ，ΔＣｐよりなる共振回路７は、その合成容量を一定に保ち共振周波数を一定に維持しつつ、直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐ間の容量配分が、増減変更される。
→このような容量配分の変更により、負荷電池Ｒ２の充電電圧（負荷電圧）そして充電電力の値を増減変更制御可能となる。→すなわち、負荷電池Ｒ２の電力要求の変化に対応して、負荷電池Ｒ２への充電制御，電力制御が可能となる。
もって負荷電池Ｒ２には、前述した従来例の負荷電池Ｒ１（図５の（１）図を参照）のように、電力変換回路は設けられていない。充電電力の値を増減変更制御する電力変換回路は設けられておらず、整流制御する変換回路が設けられているに過ぎない。
受電側の共振回路７については、以上のとおり。
《可変コンデンサの基本構造》
次に、可変コンデンサ（バリコン）の基本構造について、図１の（２）図，図２の各図を参照して、説明する。図１の（２）図は基本構造の正断面説明図、図２の各図は要部の側面説明図である。
本発明の非接触給電装置６の受電側回路３において、共振回路７の直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、連続的に静電容量が可変な可変コンデンサよりなる。
次に、可変コンデンサ（バリコン）の基本構造について、図１の（２）図，図２の各図を参照して、説明する。図１の（２）図は基本構造の正断面説明図、図２の各図は要部の側面説明図である。
本発明の非接触給電装置６の受電側回路３において、共振回路７の直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、連続的に静電容量が可変な可変コンデンサよりなる。
これらについて、更に詳述する。直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、それぞれ、図１の（２）図に示した基本構造の可変コンデンサよりなり、固定電極板１４，回動電極板１５，その間の誘電体１６等を備えている。
樹脂等の電気絶縁材料製の筐体１８上部内には、複数枚のアルミニウム等の導電性材料製の固定電極板（ステータ）１４が、その保持具１９を介し固設されている。図示例では４枚が、間隔を存しつつ縦に並設され並列接続されている。
これと組み合わせ、複数枚のアルミニウム等の導電性材料製の回動電極板（ロータ）１５が、その保持具２０を介し回動軸２１に取付け固定されている。図示例では３枚が、固定電極板１４の間隔に臨みつつ縦に並設され並列接続されている。
図中２２は、回動軸２１の軸受、２３は、水密シールである。２４は水密グランド、２５は、受電側回路３へのリード線である。２６は、筐体１８の外周面を被覆する電磁シールドであり、導電性材料製よりなり、電磁波の外部放射を遮蔽すべく、適宜必要に応じ設けられる。
樹脂等の電気絶縁材料製の筐体１８上部内には、複数枚のアルミニウム等の導電性材料製の固定電極板（ステータ）１４が、その保持具１９を介し固設されている。図示例では４枚が、間隔を存しつつ縦に並設され並列接続されている。
これと組み合わせ、複数枚のアルミニウム等の導電性材料製の回動電極板（ロータ）１５が、その保持具２０を介し回動軸２１に取付け固定されている。図示例では３枚が、固定電極板１４の間隔に臨みつつ縦に並設され並列接続されている。
図中２２は、回動軸２１の軸受、２３は、水密シールである。２４は水密グランド、２５は、受電側回路３へのリード線である。２６は、筐体１８の外周面を被覆する電磁シールドであり、導電性材料製よりなり、電磁波の外部放射を遮蔽すべく、適宜必要に応じ設けられる。
固定電極板１４と回動電極板１５との間には、相互間の正対面積に応じ静電容量が生じる。そして、固定電極板１４に対し回動電極板１５を回動させることにより、静電容量が変化する。
図１の（２）図や図２の（２）図を示したように、固定電極板１４に対しそれぞれ回動電極板１５が正対する場合、図示の並列接続では６Ｃの静電容量が発生する。
これに対し、図２の（３）図に示したように、固定電極板１４に対し回動電極板１５が回動すると、正対面積が変化する。図示例では、正対面積が減少するので静電容量も減少する。
直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐは、それぞれ、このような固定電極板１４や回動電極板１５を備えた基本構造の可変コンデンサよりなる。
可変コンデンサの基本構造については、以上のとおり。
図１の（２）図や図２の（２）図を示したように、固定電極板１４に対しそれぞれ回動電極板１５が正対する場合、図示の並列接続では６Ｃの静電容量が発生する。
これに対し、図２の（３）図に示したように、固定電極板１４に対し回動電極板１５が回動すると、正対面積が変化する。図示例では、正対面積が減少するので静電容量も減少する。
直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐは、それぞれ、このような固定電極板１４や回動電極板１５を備えた基本構造の可変コンデンサよりなる。
可変コンデンサの基本構造については、以上のとおり。
《水等の誘電体１６使用について》
次に、水等を使用した誘電体１６について、図１の（１）図，図４の（１）図を参照して説明する。
本発明の非接触給電装置６の受電側回路３において、共振回路７の直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、固定電極板１４と回動電極板１５間の誘電体１６として、水，エタノール，その他の液体が選択使用されており、もって容量増加が図られている。
そして電極板１４，１５は、外表面が絶縁被膜１７で被覆されており、もって電蝕防止が図られている。
次に、水等を使用した誘電体１６について、図１の（１）図，図４の（１）図を参照して説明する。
本発明の非接触給電装置６の受電側回路３において、共振回路７の直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、固定電極板１４と回動電極板１５間の誘電体１６として、水，エタノール，その他の液体が選択使用されており、もって容量増加が図られている。
そして電極板１４，１５は、外表面が絶縁被膜１７で被覆されており、もって電蝕防止が図られている。
これらについて、更に詳述する。前述した可変コンデンサの基本構造において、筐体１８内の空洞部２７は、代表的には水で満たされ封水されている。もって、前述した水密シール２３や水密グランド２４も採用されている。
水は、比誘電率が約８０と極めて高い数値よりなる。もって、可変コンデンサよりなる直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐについて、その固定電極板１４と回動電極板１５間の誘電体１６として使用すると、静電容量が大幅に増加される。
このような誘電体１６としての使用は、水以外の液体でも可能である。比誘電率が水よりは低い液体でも、例えばエタノール等でも十分使用可能であり、静電容量の増加が見込める。
ところで、水等を誘電体１６として使用することに鑑み、導電性材料製の固定電極板１４や回動電極板１５の外表面は、樹脂製等の電気絶縁材料製の絶縁被膜１７で被覆されている。
これにより、水等の僅かな導電性によって、固定電極板１４や回動電極板１５から水等に流れ出る可能性のある伝導性電流（漏えい電流，迷走電流）の発生を、阻止するようになっている。もって、伝導性電流に起因した電蝕作用，電気化学的腐食が防止されるようになっている。
さて、このように水を誘電体１６として使用すると共に、電極板１４，１５についてポリペンコアセタール樹脂製の絶縁被膜１７で被覆した場合について、図４の（１）図はそのモデル図であり、下記数式１は両者の合成静電容量Ｃ０を示す。
水は、比誘電率が約８０と極めて高い数値よりなる。もって、可変コンデンサよりなる直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐについて、その固定電極板１４と回動電極板１５間の誘電体１６として使用すると、静電容量が大幅に増加される。
このような誘電体１６としての使用は、水以外の液体でも可能である。比誘電率が水よりは低い液体でも、例えばエタノール等でも十分使用可能であり、静電容量の増加が見込める。
ところで、水等を誘電体１６として使用することに鑑み、導電性材料製の固定電極板１４や回動電極板１５の外表面は、樹脂製等の電気絶縁材料製の絶縁被膜１７で被覆されている。
これにより、水等の僅かな導電性によって、固定電極板１４や回動電極板１５から水等に流れ出る可能性のある伝導性電流（漏えい電流，迷走電流）の発生を、阻止するようになっている。もって、伝導性電流に起因した電蝕作用，電気化学的腐食が防止されるようになっている。
さて、このように水を誘電体１６として使用すると共に、電極板１４，１５についてポリペンコアセタール樹脂製の絶縁被膜１７で被覆した場合について、図４の（１）図はそのモデル図であり、下記数式１は両者の合成静電容量Ｃ０を示す。
この場合の合成静電容量Ｃ０について検討する。
図４の（１）図や数式１中、Ｓは、電極板１４，１５の面積、ε０は、真空・空気の誘電率である。ε１（例えば３．７）は、絶縁被覆１７の比誘電率、ε２（８０）は水の比誘電率である。ｄ１（例えば０．０２ｍｍ程度）は、絶縁被覆１７の肉厚寸法、ｄ２（例えば３ｍｍ程度）は、誘電体１６である水の距離寸法である。
そして、上記数式１中の（１）式で示した絶縁被覆１７と水・誘電体１６との合成静電容量Ｃ０は、略（２）式で示したような場合は、ほぼ（３）式で示したようになる。
すなわち、絶縁被覆１７を設けても、全体の合成静電容量Ｃ０は、水の比誘電率ε２（８０）に近い結果となる。つまり、比誘電率ε１（３．７）の絶縁被覆１７を使用しても、静電容量への影響は少なく、静電容量は高く維持される。
水等の誘電体１６使用については、以上のとおり。
図４の（１）図や数式１中、Ｓは、電極板１４，１５の面積、ε０は、真空・空気の誘電率である。ε１（例えば３．７）は、絶縁被覆１７の比誘電率、ε２（８０）は水の比誘電率である。ｄ１（例えば０．０２ｍｍ程度）は、絶縁被覆１７の肉厚寸法、ｄ２（例えば３ｍｍ程度）は、誘電体１６である水の距離寸法である。
そして、上記数式１中の（１）式で示した絶縁被覆１７と水・誘電体１６との合成静電容量Ｃ０は、略（２）式で示したような場合は、ほぼ（３）式で示したようになる。
すなわち、絶縁被覆１７を設けても、全体の合成静電容量Ｃ０は、水の比誘電率ε２（８０）に近い結果となる。つまり、比誘電率ε１（３．７）の絶縁被覆１７を使用しても、静電容量への影響は少なく、静電容量は高く維持される。
水等の誘電体１６使用については、以上のとおり。
《直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐの関係等》
次に、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐとの関係等について、図３，図４の（２）図等を参照して説明する。
本発明の非接触給電装置６の受電側回路３の共振回路７において、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐは、それぞれの容量が、一方が増えると他方が減る相互関係で可変となっている。
次に、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐとの関係等について、図３，図４の（２）図等を参照して説明する。
本発明の非接触給電装置６の受電側回路３の共振回路７において、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐは、それぞれの容量が、一方が増えると他方が減る相互関係で可変となっている。
これらについて、更に詳述する。直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、共に可変コンデンサよりなり、静電容量を任意，連続的に変えることができる。
そして、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐとは、図４の（１）図に示したように、静電容量が逆位相で変化させる設定となっている。直追加コンデンサΔＣｓを増やせば、並追加コンデンサΔＣｐが減り、逆に、直追加コンデンサΔＣｓを減らせば、並追加コンデンサΔＣｐが増える設定よりなる。
そして、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐとは、図４の（１）図に示したように、静電容量が逆位相で変化させる設定となっている。直追加コンデンサΔＣｓを増やせば、並追加コンデンサΔＣｐが減り、逆に、直追加コンデンサΔＣｓを減らせば、並追加コンデンサΔＣｐが増える設定よりなる。
図３は、このような設定よりなる非接触給電装置６の一例を示し、２段構造で組み込まれた直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐの例を示す。
（勿論、前述した図１の例の非接触給電装置６によっても、個別に設けられた直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐについて、相互関係をこのような設定とすることは可能である。）
さて図３の例では、同じ筐体１８内に両者が組み込まれている。そして、直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、それぞれ固定電極板１４と回動電極板１５とを備えているが、それぞれの回動電極板１５が、共通の回動軸２１に取付け固定されると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付け固定されている。
すなわち、直追加コンデンサΔＣｓの回動電極板１５１と、並追加コンデンサΔＣｐの回動電極板１５２とが、同一回動軸２１に取付け固定されると共に、軸廻りで１８０°回転位相をずらした位置で、回動軸２１に取付け固定されている。
もって、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐとは、一方の静電容量が増えると、他方の静電容量が減る関係となっている。
つまり、共通の回動軸２１の一方向への回動により、一方の回動電極板１５の固定電極板１４に対する正対面積が増えると、他方の正対面積が減り、逆に、一方の回動電極板１５の固定電極板１４に対する正対面積が減ると、他方の正対面積が増える関係となっている。図中２７は、このような直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐ間の区画板であり、電気絶縁材料製よりなる。
直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐの関係については、以上のとおり。
（勿論、前述した図１の例の非接触給電装置６によっても、個別に設けられた直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐについて、相互関係をこのような設定とすることは可能である。）
さて図３の例では、同じ筐体１８内に両者が組み込まれている。そして、直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、それぞれ固定電極板１４と回動電極板１５とを備えているが、それぞれの回動電極板１５が、共通の回動軸２１に取付け固定されると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付け固定されている。
すなわち、直追加コンデンサΔＣｓの回動電極板１５１と、並追加コンデンサΔＣｐの回動電極板１５２とが、同一回動軸２１に取付け固定されると共に、軸廻りで１８０°回転位相をずらした位置で、回動軸２１に取付け固定されている。
もって、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐとは、一方の静電容量が増えると、他方の静電容量が減る関係となっている。
つまり、共通の回動軸２１の一方向への回動により、一方の回動電極板１５の固定電極板１４に対する正対面積が増えると、他方の正対面積が減り、逆に、一方の回動電極板１５の固定電極板１４に対する正対面積が減ると、他方の正対面積が増える関係となっている。図中２７は、このような直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐ間の区画板であり、電気絶縁材料製よりなる。
直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐの関係については、以上のとおり。
《作用等》
本発明の非接触給電装置６は、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
（１）非接触給電装置６では、給電に際し、受電側回路３の受電コイルＬ２が、送電側回路２の送電コイルＬ１に、エアギャップＧを存し近接対応位置する。そして送電コイルＬ１が通電され、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間に磁束の磁路が形成されて、電力が供給される（図５の（２）図を参照）。
本発明の非接触給電装置６は、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
（１）非接触給電装置６では、給電に際し、受電側回路３の受電コイルＬ２が、送電側回路２の送電コイルＬ１に、エアギャップＧを存し近接対応位置する。そして送電コイルＬ１が通電され、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間に磁束の磁路が形成されて、電力が供給される（図５の（２）図を参照）。
（２）このような電磁誘導方式に加え、本発明の非接触給電装置６では、磁界共振を利用する磁界共鳴方式が併用されている。すなわち、送電側回路２および受電側回路３には、それぞれ共振回路４，７が形成され、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２間に生じる磁界共振も利用して、給電が行われる（図１の（１）図を参照）。
（３）そして本発明では、受電側回路３の共振回路７について、従来よりの直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐと共に、新たに直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐが、追加採用されている（図１の（１）図を参照）。
（４）直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、連続的に静電容量を可変なバリコンよりなると共に、一方が増えると他方が減る相互関係で容量可変となっている。
すなわち、直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、電極として回動電極板１５と固定電極板１４を備えており、それぞれの回動電極板１５が、共通の回動軸２１に取付けられると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付けられている。
そして、直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐの容量を変更することにより、共振回路７の合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐの間の容量配分が増減変更される。
すなわち、直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐは、電極として回動電極板１５と固定電極板１４を備えており、それぞれの回動電極板１５が、共通の回動軸２１に取付けられると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付けられている。
そして、直追加コンデンサΔＣｓおよび並追加コンデンサΔＣｐの容量を変更することにより、共振回路７の合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐの間の容量配分が増減変更される。
（５）本発明の非接触給電装置６では、受電側回路３の共振回路７について、このような直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐ間の容量配分変更により、負荷電池Ｒ２への充電電圧（負荷電圧）そして充電電力の値を、制御可能となる。負荷電池Ｒ２の電力要求変化に対応すべく、所望の値に増減変更制御可能である。
（６）すなわち、直追加コンデンサΔＣｓの容量が増加すると共に、並追加コンデンサΔＣｐの容量が減少すると、直列コンデンサＣｓｓの容量が減少すると共に、並列コンデンサＣｐｐの容量が増加する。もって、充電電圧，充電電力が増加する。
これに対し、直追加コンデンサΔＣｓの容量が減少すると共に、並追加コンデンサΔＣｐの容量が増加すると、直列コンデンサＣｓｓの容量が増加すると共に、並列コンデンサＣｐｐの容量が減少する。もって、充電電圧，充電電力が降下する。
Ｃｓｓは合成直列コンデンサ容量であり、Ｃｓｓ容量＝Ｃｓ容量＋ΔＣｓ容量である。又、Ｃｐｐは合成並列コンデンサ容量であり、Ｃｐｐ容量＝Ｃｐ容量＋ΔＣｐ容量である。
なお、負荷電池Ｒ２の電力要求ニーズの変化は、センサにて制御部に入力される。もって制御部から、回動軸２１を回動させるサーボモータに対し、制御信号が出力される。そこで、直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐの回動電極板１５が、必要に応じ回動して、その容量が増減変更するようになっている。
これに対し、直追加コンデンサΔＣｓの容量が減少すると共に、並追加コンデンサΔＣｐの容量が増加すると、直列コンデンサＣｓｓの容量が増加すると共に、並列コンデンサＣｐｐの容量が減少する。もって、充電電圧，充電電力が降下する。
Ｃｓｓは合成直列コンデンサ容量であり、Ｃｓｓ容量＝Ｃｓ容量＋ΔＣｓ容量である。又、Ｃｐｐは合成並列コンデンサ容量であり、Ｃｐｐ容量＝Ｃｐ容量＋ΔＣｐ容量である。
なお、負荷電池Ｒ２の電力要求ニーズの変化は、センサにて制御部に入力される。もって制御部から、回動軸２１を回動させるサーボモータに対し、制御信号が出力される。そこで、直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐの回動電極板１５が、必要に応じ回動して、その容量が増減変更するようになっている。
（７）さて本発明の非接触給電装置６では、このような制御を、電磁放射ノイズ発生を防止しつつ実現する。
充電対象の負荷電池Ｒ２について、充電電圧を制御する電力変換回路を設けることなく、共振回路７に直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐを設けることにより、充電電圧の変更制御が実現される。不要電波を放射するスイッチング素子を用いることなく、充電電力の変更制御が可能となる。
充電対象の負荷電池Ｒ２について、充電電圧を制御する電力変換回路を設けることなく、共振回路７に直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐを設けることにより、充電電圧の変更制御が実現される。不要電波を放射するスイッチング素子を用いることなく、充電電力の変更制御が可能となる。
（８）そして本発明６では、このような制御を、直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐを設け、その容量変更により実現する。
そして、直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐは、誘電体１６に水等を採用したバリコン製よりなる。比誘電率が極めて高い水等を、誘電体１６として採用したので、静電容量が大幅に増加し、給電用，大電力用に十分使用可能である。
更に、直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐは、連続的に容量変更可能なバリコンよりなる。もって充電電力の変更制御の分解能にも優れている。
又、直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐの回転電極板１４や回動電極板１５の外表面は、絶縁被膜内で被覆されており、もって電蝕防止が図られている。
そして、直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐは、誘電体１６に水等を採用したバリコン製よりなる。比誘電率が極めて高い水等を、誘電体１６として採用したので、静電容量が大幅に増加し、給電用，大電力用に十分使用可能である。
更に、直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐは、連続的に容量変更可能なバリコンよりなる。もって充電電力の変更制御の分解能にも優れている。
又、直追加コンデンサΔＣｓや並追加コンデンサΔＣｐの回転電極板１４や回動電極板１５の外表面は、絶縁被膜内で被覆されており、もって電蝕防止が図られている。
（９）ところで、本発明の非接触給電装置６には属さない他の例について、説明しておく。
以上説明した本発明の非接触給電装置６において、受電側回路３の共振回路７は、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐとを有していたが、これによらず、共振回路７は、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐのいずれか一方のみを有するようにした、本発明に属さない他の例も考えられる。
すなわち、直列コンデンサＣｓについてのみ、直追加コンデンサΔＣｓを並列接続し、並追加コンデンサΔＣｐは設けない例や、並列コンデンサＣｐについてのみ、並追加コンデンサΔＣｐを並列接続し、直追加コンデンサΔＣｓは設けない例が考えられる。
このような本発明には属さない他の例によっても、充電電圧そして充電電力の変更制御は、可能である。勿論、電磁放射ノイズ発生も防止される。但し、このような他の例の場合、共振周波数は若干変化する。
以上説明した本発明の非接触給電装置６において、受電側回路３の共振回路７は、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐとを有していたが、これによらず、共振回路７は、直追加コンデンサΔＣｓと並追加コンデンサΔＣｐのいずれか一方のみを有するようにした、本発明に属さない他の例も考えられる。
すなわち、直列コンデンサＣｓについてのみ、直追加コンデンサΔＣｓを並列接続し、並追加コンデンサΔＣｐは設けない例や、並列コンデンサＣｐについてのみ、並追加コンデンサΔＣｐを並列接続し、直追加コンデンサΔＣｓは設けない例が考えられる。
このような本発明には属さない他の例によっても、充電電圧そして充電電力の変更制御は、可能である。勿論、電磁放射ノイズ発生も防止される。但し、このような他の例の場合、共振周波数は若干変化する。
Ｃａ バンドパスフィルター
Ｃｂ 並列コンデンサ
Ｃｓ 直列コンデンサ
Ｃｐ 並列コンデンサ
ΔＣｓ 直追加コンデンサ
ΔＣｐ 並追加コンデンサ
Ｇ エアギャップ
Ｌ１ 送電コイル
Ｌ２ 受電コイル
Ｌ３ バンドパスフィルター
Ｒ１ （負荷）電池
Ｒ２ （負荷）電池
Ｖ１ 高周波電源
ｋ 結合係数
１ 非接触給電装置（従来例）
２ 送電側回路
３ 受電側回路
４ 共振回路
５ 共振回路（従来例）
６ 非接触給電装置（本発明）
７ 共振回路（本発明）
８ 給電スタンド
９ 地上
１０ 車輌
１１ モータ
１２ コンバータ
１３ インバータ
１４ 固定電極板
１５ 回動電極板
１５１ 回動電極板
１５２ 回動電極板
１６ 誘電体
１７ 絶縁被膜
１８ 筐体
１９ 保持具
２０ 保持具
２１ 回動軸
２２ 軸受
２３ 水密シール
２４ 水密グランド
２５ リード線
２６ 電磁シールド
２７ 空洞部
２８ 区画板
Ｃｂ 並列コンデンサ
Ｃｓ 直列コンデンサ
Ｃｐ 並列コンデンサ
ΔＣｓ 直追加コンデンサ
ΔＣｐ 並追加コンデンサ
Ｇ エアギャップ
Ｌ１ 送電コイル
Ｌ２ 受電コイル
Ｌ３ バンドパスフィルター
Ｒ１ （負荷）電池
Ｒ２ （負荷）電池
Ｖ１ 高周波電源
ｋ 結合係数
１ 非接触給電装置（従来例）
２ 送電側回路
３ 受電側回路
４ 共振回路
５ 共振回路（従来例）
６ 非接触給電装置（本発明）
７ 共振回路（本発明）
８ 給電スタンド
９ 地上
１０ 車輌
１１ モータ
１２ コンバータ
１３ インバータ
１４ 固定電極板
１５ 回動電極板
１５１ 回動電極板
１５２ 回動電極板
１６ 誘電体
１７ 絶縁被膜
１８ 筐体
１９ 保持具
２０ 保持具
２１ 回動軸
２２ 軸受
２３ 水密シール
２４ 水密グランド
２５ リード線
２６ 電磁シールド
２７ 空洞部
２８ 区画板
Claims (3)
- 電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の共振回路の送電コイルから、負荷電池に接続された受電側の共振回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する非接触給電装置において、
受電側の該共振回路は、直列共振用の直列コンデンサと、並列共振用の並列コンデンサと、該直列コンデンサに並列接続された直追加コンデンサと、該並列コンデンサに並列接続された並追加コンデンサとを、有しており、
該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、バリコンよりなり静電容量を連続的に可変であり、その容量変更により、該共振回路は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、該直列コンデンサと該並列コンデンサ間の容量配分が変更され、もって該負荷電池の充電電圧そして充電電力の値を、変更制御可能となっており、
該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、電極間の誘電体として、水その他の液体が選択使用されており、もって容量増加が図られていること、を特徴とする非接触給電装置。 - 請求項１において、該電極は、外表面が絶縁被膜で被覆されており、もって電蝕防止が図られていること、を特徴とする非接触給電装置。
- 電磁誘導の相互誘導作用に基づき、送電側の共振回路の送電コイルから、負荷電池に接続された受電側の共振回路の受電コイルに、エアギャップを存し非接触で近接対応位置して、電力を供給する非接触給電装置において、
受電側の該共振回路は、直列共振用の直列コンデンサと、並列共振用の並列コンデンサと、該直列コンデンサに並列接続された直追加コンデンサと、該並列コンデンサに並列接続された並追加コンデンサとを、有しており、
該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、バリコンよりなり静電容量を連続的に可変であり、その容量変更により、該共振回路は、合成容量そして共振周波数を一定に保ちつつ、該直列コンデンサと該並列コンデンサ間の容量配分が変更され、もって該負荷電池の充電電圧そして充電電力の値を、変更制御可能となっており、
該直追加コンデンサと該並追加コンデンサは、それぞれの容量が、一方が増えると他方が減る相互関係で可変となっており、
該直追加コンデンサおよび該並追加コンデンサは、該電極として、回動電極板と固定電極板を備えており、それぞれの該回動電極板が、共通の軸に取付けられると共に、軸廻りで１８０°角度をずらして取付けられていること、を特徴とする非接触給電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018214742A JP6934464B2 (ja) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | 非接触給電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018214742A JP6934464B2 (ja) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | 非接触給電装置 |
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|---|---|
| JP2020088894A JP2020088894A (ja) | 2020-06-04 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018214742A Active JP6934464B2 (ja) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | 非接触給電装置 |
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