JP7370503B2 - Power transmission equipment, wireless power transmission systems and voltage control equipment - Google Patents

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Description

本開示は、送電装置、無線電力伝送システム及び電圧制御装置に関するものである。 The present disclosure relates to a power transmission device, a wireless power transmission system, and a voltage control device.

送電回路の送電共振回路と受電回路の受電共振回路とが、磁界共鳴、又は、電界共鳴することによって、送電回路が、電力を受電回路に無線伝送する無線電力伝送システム（以下「従来の無線電力伝送システム」という）がある。
以下の特許文献１には、送電回路の送電共振回路と受電回路の受電共振回路とが磁界共鳴することによって、送電回路が、電力を受電回路に無線伝送しているワイヤレス給電システムが開示されている。
当該ワイヤレス給電システムの送電回路は、送電共振回路のほかに、直流電源により生成された直流電圧を交流電圧に変換し、交流電圧を送電共振回路に出力するインバータを備えている。また、送電回路は、直流電源からインバータに流れる直流電流を検出する直流電流センサと、直流電流センサにより検出された直流電流に基づいて、受電回路が無負荷状態であるか否かを判定する検出部とを備えている。
したがって、当該ワイヤレス給電システムでは、受電回路の受電共振回路から電力が供給される負荷に流れる電流を検出する電流検出器を受電回路に設けることなく、送電回路が、受電回路の無負荷状態を検出することができる。この結果、送電回路が、当該電流検出器の検出結果を取得するための配線を、送電回路と受電回路との間に施す必要がない。A wireless power transmission system (hereinafter referred to as "conventional wireless power transmission system).
Patent Document 1 below discloses a wireless power feeding system in which a power transmitting circuit wirelessly transmits power to a power receiving circuit by magnetic field resonance between a power transmitting resonant circuit of a power transmitting circuit and a power receiving resonant circuit of a power receiving circuit. There is.
The power transmission circuit of the wireless power supply system includes, in addition to a power transmission resonant circuit, an inverter that converts a DC voltage generated by a DC power supply into an AC voltage and outputs the AC voltage to the power transmission resonance circuit. In addition, the power transmission circuit includes a DC current sensor that detects the DC current flowing from the DC power source to the inverter, and a sensor that determines whether the power receiving circuit is in a no-load state based on the DC current detected by the DC current sensor. It has a section.
Therefore, in the wireless power transfer system, the power transmitting circuit detects the no-load state of the power receiving circuit without providing the power receiving circuit with a current detector that detects the current flowing to the load that is supplied with power from the power receiving resonant circuit of the power receiving circuit. can do. As a result, there is no need to provide wiring between the power transmission circuit and the power reception circuit for the power transmission circuit to acquire the detection result of the current detector.

国際公開第２０１７／１５０７１１号International Publication No. 2017/150711

受電回路の受電共振回路から電力が供給される負荷が例えばモータである場合において、従来の無線電力伝送システムは、モータの動作状態を判定することができないという課題があった。
特許文献１に開示されているワイヤレス給電システムでは、検出部が、直流電流センサにより検出された直流電流に基づいて、受電回路の無負荷状態を検出できるものの、やはり、受電回路の受電共振回路から電力が供給される負荷の動作状態を判定することができない。When the load to which power is supplied from the power receiving resonant circuit of the power receiving circuit is, for example, a motor, a conventional wireless power transmission system has a problem in that it is not possible to determine the operating state of the motor.
In the wireless power supply system disclosed in Patent Document 1, although the detection unit can detect the no-load state of the power receiving circuit based on the DC current detected by the DC current sensor, it still It is not possible to determine the operating state of the load being powered.

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、受電装置の受電側共振器から電力が供給されるモータの動作状態を示す指標として、モータの回転速度を算出することができる送電装置を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to calculate the rotational speed of the motor as an index indicating the operating state of the motor to which power is supplied from the power receiving side resonator of the power receiving device. The purpose is to obtain a power transmission device that can.

本開示に係る送電装置は、直流可変電圧源により生成された直流電圧を交流電圧に変換し、交流電圧を出力する直流交流変換器と、直流交流変換器から出力された交流電圧を用いて、受電装置の受電側共振器と共鳴する送電側共振器とを備えている。また、送電装置は、直流交流変換器から出力された交流電圧を検出する電圧検出部と、直流交流変換器から送電側共振器に流れる交流電流を検出する電流検出部とを備えている。さらに、送電装置は、送電側共振器と受電側共振器との結合係数に正比例する値と、電圧検出部により検出された交流電圧と、電流検出部により検出された交流電流とを用いて、受電側共振器から電力が供給されるモータの回転速度を算出する回転速度算出部とを備えている。 A power transmission device according to the present disclosure uses a DC/AC converter that converts a DC voltage generated by a DC variable voltage source into an AC voltage and outputs the AC voltage, and the AC voltage output from the DC/AC converter. It includes a power transmission side resonator that resonates with a power reception side resonator of the power reception device. The power transmission device also includes a voltage detection section that detects an AC voltage output from the DC/AC converter, and a current detection section that detects an AC current flowing from the DC/AC converter to the power transmission side resonator. Furthermore, the power transmission device uses a value directly proportional to the coupling coefficient between the power transmission side resonator and the power reception side resonator, the AC voltage detected by the voltage detection unit, and the AC current detected by the current detection unit, to and a rotational speed calculation unit that calculates the rotational speed of the motor to which power is supplied from the power receiving side resonator.

本開示によれば、受電装置の受電側共振器から電力が供給されるモータの動作状態を示す指標として、モータの回転速度を算出することができる。 According to the present disclosure, the rotational speed of the motor can be calculated as an index indicating the operating state of the motor to which power is supplied from the power receiving side resonator of the power receiving device.

実施の形態１に係る無線電力伝送システムを示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a wireless power transmission system according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る送電装置１に含まれている電圧制御装置３３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。FIG. 3 is a hardware configuration diagram showing hardware of a voltage control device 33 included in the power transmission device 1 according to the first embodiment. 電圧制御装置３３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。FIG. 3 is a hardware configuration diagram of a computer in which a voltage control device 33 is implemented by software, firmware, or the like. モータ３の等価回路を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the motor 3. FIG. 実施の形態１に係る他の無線電力伝送システムを示す構成図である。3 is a configuration diagram showing another wireless power transmission system according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態２に係る無線電力伝送システムを示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a wireless power transmission system according to a second embodiment. 実施の形態２に係る送電装置１に含まれている電圧制御装置３７のハードウェアを示すハードウェア構成図である。3 is a hardware configuration diagram showing hardware of a voltage control device 37 included in power transmission device 1 according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態２に係る送電装置１に含まれている電圧制御装置３７の処理手順を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing a processing procedure of a voltage control device 37 included in the power transmission device 1 according to the second embodiment.

以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。 Hereinafter, in order to explain the present disclosure in more detail, embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る無線電力伝送システムを示す構成図である。
図２は、実施の形態１に係る送電装置１に含まれている電圧制御装置３３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１に示す無線電力伝送システムは、送電装置１、受電装置２及びモータ３を備えている。Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a wireless power transmission system according to Embodiment 1.
FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing the hardware of the voltage control device 33 included in the power transmission device 1 according to the first embodiment.
The wireless power transmission system shown in FIG. 1 includes a power transmitting device 1, a power receiving device 2, and a motor 3.

送電装置１は、直流可変電圧源１１、直流交流変換器１２、送電側共振器１３、抵抗１４、電圧検出部３１、電流検出部３２及び電圧制御装置３３を備えている。
送電装置１は、電力を受電装置２に無線伝送する。また、送電装置１は、受電装置２から電力が供給されるモータ３の回転速度を算出する。
図１に示す無線電力伝送システムでは、受電装置２が、モータ３に流れる電流を検出する電流検出器等を備えることなく、送電装置１が、モータ３の回転速度を算出することができる。したがって、送電装置１が、当該電流検出器等の検出結果を取得するための配線を、送電装置１と受電装置２との間に施す必要がない。The power transmission device 1 includes a DC variable voltage source 11, a DC/AC converter 12, a power transmission side resonator 13, a resistor 14, a voltage detection section 31, a current detection section 32, and a voltage control device 33.
Power transmitting device 1 wirelessly transmits power to power receiving device 2 . The power transmitting device 1 also calculates the rotational speed of the motor 3 to which power is supplied from the power receiving device 2 .
In the wireless power transmission system shown in FIG. 1, the power transmitting device 1 can calculate the rotation speed of the motor 3 without the power receiving device 2 having a current detector or the like that detects the current flowing through the motor 3. Therefore, there is no need to provide wiring between the power transmitting device 1 and the power receiving device 2 for the power transmitting device 1 to acquire the detection results of the current detector or the like.

受電装置２は、受電側共振器２１、抵抗２２、交流直流変換器２３及びキャパシタ２４を備えている。
受電装置２は、送電装置１から無線伝送された電力を受電する。また、受電装置２は、受電した電力をモータ３に供給する。
モータ３は、受電装置２から電力が供給されることで動作が可能になる。
モータ３は、例えば、産業用ロボットの関節を駆動するためのモータとして利用できるほか、電気自動車を駆動するためのモータとして利用できる。The power receiving device 2 includes a power receiving side resonator 21, a resistor 22, an AC/DC converter 23, and a capacitor 24.
The power receiving device 2 receives power wirelessly transmitted from the power transmitting device 1. Further, the power receiving device 2 supplies the received power to the motor 3.
The motor 3 can operate when power is supplied from the power receiving device 2 .
The motor 3 can be used, for example, as a motor for driving the joints of an industrial robot, and can also be used as a motor for driving an electric vehicle.

直流可変電圧源１１は、電圧制御装置３３から出力される制御信号に従って、直流電圧ＥＤＣ１を生成する。
図１に示す無線電力伝送システムでは、送電装置１が直流可変電圧源１１を備えている。しかし、これは一例に過ぎず、直流可変電圧源１１が、送電装置１の外部に設けられていてもよい。
直流交流変換器１２は、直流可変電圧源１１により生成された直流電圧ＥＤＣ１を交流電圧Ｖｔｘに変換する。
直流交流変換器１２は、抵抗１４を介して、交流電圧Ｖｔｘを送電側共振器１３に出力する。The DC variable voltage source 11 generates a DC voltage E DC1 according to a control signal output from the voltage control device 33.
In the wireless power transmission system shown in FIG. 1, a power transmission device 1 includes a DC variable voltage source 11. However, this is only an example, and the DC variable voltage source 11 may be provided outside the power transmission device 1.
The DC/AC converter 12 converts the DC voltage EDC1 generated by the DC variable voltage source 11 into an AC voltage Vtx .
The DC/AC converter 12 outputs the AC voltage V tx to the power transmission side resonator 13 via the resistor 14 .

送電側共振器１３は、インダクタ１３ａ及びキャパシタ１３ｂを備えている。
送電側共振器１３は、直流交流変換器１２から出力された交流電圧Ｖｔｘを用いて、受電装置２の受電側共振器２１と磁界共鳴する。
図１に示す無線電力伝送システムでは、送電側共振器１３と受電側共振器２１とが磁界共鳴している。しかしながら、送電側共振器１３と受電側共振器２１とが共鳴するものであればよく、磁界共鳴するものに限るものではない。したがって、例えば、送電側共振器１３と受電側共振器２１とが電界共鳴するものであってもよい。
インダクタ１３ａの一端は、直流交流変換器１２の一方の出力端子と接続されている。
インダクタ１３ａの他端は、キャパシタ１３ｂの一端と接続されている。
インダクタ１３ａは、受電側共振器２１の後述するインダクタ２１ａと向かい合っているとき、インダクタ２１ａと磁界共鳴する。
キャパシタ１３ｂは、インダクタ１３ａの他端と電流検出部３２との間に接続されている。The power transmission side resonator 13 includes an inductor 13a and a capacitor 13b.
The power transmission side resonator 13 uses the AC voltage V tx output from the DC/AC converter 12 to perform magnetic field resonance with the power reception side resonator 21 of the power reception device 2 .
In the wireless power transmission system shown in FIG. 1, the power transmission side resonator 13 and the power reception side resonator 21 have magnetic field resonance. However, it is sufficient that the power transmitting side resonator 13 and the power receiving side resonator 21 resonate, and is not limited to one that causes magnetic field resonance. Therefore, for example, the power transmission side resonator 13 and the power reception side resonator 21 may have electric field resonance.
One end of the inductor 13a is connected to one output terminal of the DC/AC converter 12.
The other end of the inductor 13a is connected to one end of the capacitor 13b.
When the inductor 13a faces an inductor 21a (described later) of the power receiving side resonator 21, the inductor 13a causes magnetic field resonance with the inductor 21a.
Capacitor 13b is connected between the other end of inductor 13a and current detection section 32.

図１に示す送電装置１では、送電側共振器１３の共振周波数が、受電側共振器２１の共振周波数と一致している。送電側共振器１３と受電側共振器２１とが磁界共鳴できればよく、送電側共振器１３の共振周波数と受電側共振器２１の共振周波数とは、厳密に一致している必要ない。したがって、送電側共振器１３と受電側共振器２１とが磁界共鳴できる程度に、送電側共振器１３の共振周波数と受電側共振器２１の共振周波数とがずれていてもよい。 In the power transmitting device 1 shown in FIG. 1, the resonant frequency of the power transmitting side resonator 13 matches the resonant frequency of the power receiving side resonator 21. It is sufficient that the power transmitting side resonator 13 and the power receiving side resonator 21 can have magnetic resonance, and the resonant frequency of the power transmitting side resonator 13 and the resonant frequency of the power receiving side resonator 21 do not need to be exactly the same. Therefore, the resonant frequency of the power transmitting side resonator 13 and the resonant frequency of the power receiving side resonator 21 may be different from each other to the extent that the power transmitting side resonator 13 and the power receiving side resonator 21 can perform magnetic field resonance.

図１に示す送電装置１では、送電側共振器１３が、インダクタ１３ａとキャパシタ１３ｂとが直列に接続されている直列共振器である。しかし、これは一例に過ぎず、送電側共振器１３は、インダクタ１３ａとキャパシタ１３ｂとが並列に接続されている並列共振器であってもよい。 In the power transmission device 1 shown in FIG. 1, the power transmission side resonator 13 is a series resonator in which an inductor 13a and a capacitor 13b are connected in series. However, this is only an example, and the power transmission side resonator 13 may be a parallel resonator in which an inductor 13a and a capacitor 13b are connected in parallel.

抵抗１４は、送電装置１の内部抵抗である。
図１では、説明の便宜上、キャパシタ１３ｂと電流検出部３２との間に、抵抗１４が接続されているように表記している。しかし、抵抗１４は、送電装置１の内部抵抗であって、チップ抵抗のような部品とは異なる。このため、抵抗１４は、部品として、キャパシタ１３ｂと電流検出部３２との間に接続されているわけではない。Resistor 14 is an internal resistance of power transmission device 1 .
In FIG. 1, for convenience of explanation, the resistor 14 is shown as being connected between the capacitor 13b and the current detection section 32. However, the resistor 14 is an internal resistance of the power transmission device 1, and is different from a component such as a chip resistor. Therefore, the resistor 14 is not connected between the capacitor 13b and the current detection section 32 as a component.

受電側共振器２１は、インダクタ２１ａ及びキャパシタ２１ｂを備えている。
受電側共振器２１は、送電側共振器１３と磁界共鳴する。
インダクタ２１ａの一端は、交流直流変換器２３の一方の入力端子と接続されている。
インダクタ２１ａの他端は、キャパシタ２１ｂの一端と接続されている。
キャパシタ２１ｂは、インダクタ２１ａの他端と交流直流変換器２３の他方の入力端子との間に接続されている。The power receiving side resonator 21 includes an inductor 21a and a capacitor 21b.
The power receiving side resonator 21 has magnetic field resonance with the power transmitting side resonator 13.
One end of the inductor 21a is connected to one input terminal of the AC/DC converter 23.
The other end of the inductor 21a is connected to one end of the capacitor 21b.
Capacitor 21b is connected between the other end of inductor 21a and the other input terminal of AC/DC converter 23.

図１に示す受電装置２では、受電側共振器２１が、インダクタ２１ａとキャパシタ２１ｂとが直列に接続されている直列共振器である。しかし、これは一例に過ぎず、受電側共振器２１は、インダクタ２１ａとキャパシタ２１ｂとが並列に接続されている並列共振器であってもよい。 In the power receiving device 2 shown in FIG. 1, the power receiving side resonator 21 is a series resonator in which an inductor 21a and a capacitor 21b are connected in series. However, this is just an example, and the power receiving side resonator 21 may be a parallel resonator in which an inductor 21a and a capacitor 21b are connected in parallel.

抵抗２２は、受電装置２の内部抵抗である。
図１では、説明の便宜上、キャパシタ２１ｂと交流直流変換器２３との間に、抵抗２２が接続されているように表記している。しかし、抵抗２２は、受電装置２の内部抵抗であって、チップ抵抗のような部品とは異なる。このため、抵抗２２は、部品として、キャパシタ２１ｂと交流直流変換器２３との間に接続されているわけではない。Resistor 22 is an internal resistance of power receiving device 2 .
In FIG. 1, for convenience of explanation, the resistor 22 is shown as being connected between the capacitor 21b and the AC/DC converter 23. However, the resistor 22 is an internal resistance of the power receiving device 2, and is different from a component such as a chip resistor. Therefore, the resistor 22 is not connected between the capacitor 21b and the AC/DC converter 23 as a component.

交流直流変換器２３は、受電側共振器２１が送電側共振器１３と磁界共鳴することによって、受電側共振器２１から出力された交流電圧Ｖｒｘを直流電圧ＥＤＣ２に変換し、直流電圧ＥＤＣ２をモータ３に出力する。
図１に示す無線電力伝送システムでは、モータ３が直流モータである。しかし、これは一例に過ぎず、モータ３は交流モータであってもよい。モータ３が交流モータであれば、交流直流変換器２３は、不要であり、モータ３は、受電装置２の受電側共振器２１から、直接、電力の供給を受ける。
キャパシタ２４は、モータ３と並列に接続されている。
キャパシタ２４は、例えば、モータ３に含まれている整流子から発生する高周波スパイクを吸収するために設けられている。The AC/DC converter 23 converts the AC voltage Vrx outputted from the power receiving side resonator 21 into a DC voltage EDC2 by causing the power receiving side resonator 21 to have magnetic field resonance with the power transmitting side resonator 13, and converts the AC voltage Vrx output from the power receiving side resonator 21 into a DC voltage EDC2 . Output DC2 to motor 3.
In the wireless power transmission system shown in FIG. 1, the motor 3 is a DC motor. However, this is just an example, and the motor 3 may be an AC motor. If the motor 3 is an AC motor, the AC/DC converter 23 is unnecessary, and the motor 3 receives power directly from the power receiving side resonator 21 of the power receiving device 2 .
Capacitor 24 is connected in parallel with motor 3.
The capacitor 24 is provided, for example, to absorb high frequency spikes generated from a commutator included in the motor 3.

電圧検出部３１は、直流交流変換器１２から出力された交流電圧Ｖｔｘを検出する。
電圧検出部３１は、交流電圧Ｖｔｘを示す検出信号を電圧制御装置３３の回転速度算出部３４に出力する。
電流検出部３２は、直流交流変換器１２の他方の出力端子とキャパシタ１３ｂの他端との間に接続されている。
電流検出部３２は、直流交流変換器１２から送電側共振器１３に流れる交流電流Ｉｔｘを検出する。
電流検出部３２は、交流電流Ｉｔｘを示す検出信号を回転速度算出部３４に出力する。The voltage detection unit 31 detects the AC voltage Vtx output from the DC/AC converter 12.
The voltage detection section 31 outputs a detection signal indicating the AC voltage V tx to the rotation speed calculation section 34 of the voltage control device 33 .
Current detection section 32 is connected between the other output terminal of DC-AC converter 12 and the other end of capacitor 13b.
The current detection unit 32 detects the alternating current I tx flowing from the DC-AC converter 12 to the power transmission-side resonator 13 .
The current detection section 32 outputs a detection signal indicating the alternating current I tx to the rotation speed calculation section 34 .

電圧制御装置３３は、回転速度算出部３４、比較部３５及び電圧制御部３６を備えている。
回転速度算出部３４は、例えば、図２に示す回転速度算出回路４１によって実現される。
回転速度算出部３４は、電圧検出部３１から、交流電圧Ｖｔｘを示す検出信号を取得し、電流検出部３２から、交流電流Ｉｔｘを示す検出信号を取得する。
回転速度算出部３４の内部メモリには、送電側共振器１３と受電側共振器２１との結合係数に正比例する値として、送電側共振器１３に含まれているインダクタ１３ａと受電側共振器２１に含まれているインダクタ２１ａとの相互インダクタンスＬｍを示す情報が格納されている。結合係数がｇで表されるとき、相互インダクタンスＬｍは、以下の式（７）に示すように、結合係数ｇに正比例する値である。
図１に示す送電装置１では、相互インダクタンスＬｍを示す情報が回転速度算出部３４の内部メモリに格納されている。しかし、これは一例に過ぎず、相互インダクタンスＬｍを示す情報が送電装置１の外部から与えられるものであってもよい。
回転速度算出部３４は、送電側共振器１３と受電側共振器２１との結合係数に正比例する値である相互インダクタンスＬｍと、交流電圧Ｖｔｘと、交流電流Ｉｔｘとを用いて、モータ３の回転速度Ｒｓを算出する。
回転速度算出部３４は、モータ３の回転速度Ｒｓを示す速度情報を比較部３５に出力する。The voltage control device 33 includes a rotational speed calculation section 34, a comparison section 35, and a voltage control section 36.
The rotational speed calculation unit 34 is realized, for example, by a rotational speed calculation circuit 41 shown in FIG. 2.
The rotational speed calculation section 34 acquires a detection signal indicating the alternating current voltage V tx from the voltage detection section 31 and obtains a detection signal indicating the alternating current I tx from the current detection section 32 .
The internal memory of the rotational speed calculation unit 34 stores the inductor 13a and the power receiving resonator 21 included in the power transmitting resonator 13 as a value directly proportional to the coupling coefficient between the power transmitting resonator 13 and the power receiving resonator 21. Information indicating the mutual inductance Lm with the inductor 21a included in the inductor 21a is stored. When the coupling coefficient is represented by g, the mutual inductance L m is a value directly proportional to the coupling coefficient g, as shown in equation (7) below.
In the power transmission device 1 shown in FIG. 1, information indicating the mutual inductance L m is stored in the internal memory of the rotational speed calculation unit 34. However, this is just an example, and the information indicating the mutual inductance L m may be provided from outside the power transmission device 1 .
The rotational speed calculation unit 34 uses the mutual inductance L m , which is a value directly proportional to the coupling coefficient between the power transmission side resonator 13 and the power reception side resonator 21, the AC voltage V tx , and the AC current I tx , to calculate the motor speed. Calculate the rotation speed Rs of No. 3.
The rotation speed calculation unit 34 outputs speed information indicating the rotation speed Rs of the motor 3 to the comparison unit 35.

比較部３５は、例えば、図２に示す比較回路４２によって実現される。
比較部３５は、回転速度算出部３４から、回転速度Ｒｓを示す速度情報を取得する。また、比較部３５は、送電装置１の外部から、回転速度期待値Ｅｖを取得する。
比較部３５は、モータ３の回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとを比較し、回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとの比較結果を電圧制御部３６に出力する。
図１に示す送電装置１では、回転速度期待値Ｅｖが送電装置１の外部から与えられている。しかし、これは一例に過ぎず、回転速度期待値Ｅｖが比較部３５の内部メモリに格納されていてもよい。The comparator 35 is realized, for example, by a comparator circuit 42 shown in FIG.
The comparison unit 35 acquires speed information indicating the rotation speed Rs from the rotation speed calculation unit 34. Furthermore, the comparison unit 35 acquires the rotational speed expected value Ev from outside the power transmission device 1.
The comparison unit 35 compares the rotational speed Rs of the motor 3 with the rotational speed expected value Ev, and outputs the comparison result between the rotational speed Rs and the rotational speed expected value Ev to the voltage control unit 36.
In the power transmission device 1 shown in FIG. 1, the expected rotational speed value Ev is given from outside the power transmission device 1. However, this is just an example, and the expected rotational speed value Ev may be stored in the internal memory of the comparison unit 35.

電圧制御部３６は、例えば、図２に示す電圧制御回路４３によって実現される。
電圧制御部３６は、比較部３５から、回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとの比較結果を取得する。
電圧制御部３６は、比較結果に基づいて、直流可変電圧源１１により生成される直流電圧ＥＤＣ１を制御する。The voltage control section 36 is realized, for example, by the voltage control circuit 43 shown in FIG. 2.
The voltage control unit 36 obtains the comparison result between the rotational speed Rs and the rotational speed expected value Ev from the comparison unit 35.
The voltage control unit 36 controls the DC voltage E DC1 generated by the DC variable voltage source 11 based on the comparison result.

図１では、電圧制御装置３３の構成要素である回転速度算出部３４、比較部３５及び電圧制御部３６のそれぞれが、図２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、電圧制御装置３３が、回転速度算出回路４１、比較回路４２及び電圧制御回路４３によって実現されるものを想定している。
回転速度算出回路４１、比較回路４２及び電圧制御回路４３のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。In FIG. 1, it is assumed that each of the rotational speed calculation section 34, comparison section 35, and voltage control section 36, which are components of the voltage control device 33, is realized by dedicated hardware as shown in FIG. There is. That is, it is assumed that the voltage control device 33 is realized by the rotation speed calculation circuit 41, the comparison circuit 42, and the voltage control circuit 43.
Each of the rotational speed calculation circuit 41, the comparison circuit 42, and the voltage control circuit 43 may be implemented using, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-FPGA). Programmable Gate Array) or a combination thereof.

電圧制御装置３３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、電圧制御装置３３が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。The components of the voltage control device 33 are not limited to those realized by dedicated hardware, but the voltage control device 33 may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Good too.
Software or firmware is stored in a computer's memory as a program. A computer means hardware that executes a program, and includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, or a DSP (Digital Signal Processor). do.

図３は、電圧制御装置３３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
電圧制御装置３３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、回転速度算出部３４、比較部３５及び電圧制御部３６におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ５１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。FIG. 3 is a hardware configuration diagram of a computer when the voltage control device 33 is realized by software, firmware, or the like.
When the voltage control device 33 is realized by software, firmware, etc., a program for causing a computer to execute each processing procedure in the rotational speed calculation section 34, comparison section 35, and voltage control section 36 is stored in the memory 51. . Then, the processor 52 of the computer executes the program stored in the memory 51.

また、図２では、電圧制御装置３３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、電圧制御装置３３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、電圧制御装置３３における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。 Further, FIG. 2 shows an example in which each of the components of the voltage control device 33 is realized by dedicated hardware, and FIG. 3 shows an example in which the voltage control device 33 is realized by software, firmware, etc. . However, this is just an example, and some of the components in the voltage control device 33 may be realized by dedicated hardware, and the remaining components may be realized by software, firmware, or the like.

図４は、モータ３の等価回路を示す回路図である。
図４において、６１は、モータ３の内部抵抗、６２は、モータ３の内部インダクタ、６３は、モータ３で発生する逆起電力Ｖｍｏｔを表している。
内部抵抗６１の抵抗値は、Ｒｍｏｔであり、内部インダクタ６２のインダクタンスは、Ｌｍｏｔである。FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the motor 3.
In FIG. 4, 61 represents an internal resistance of the motor 3, 62 represents an internal inductor of the motor 3, and 63 represents a back electromotive force V mot generated in the motor 3.
The resistance value of the internal resistor 61 is R mot , and the inductance of the internal inductor 62 is L mot .

次に、図１に示す無線電力伝送システムの動作について説明する。
電圧制御装置３３の電圧制御部３６は、直流電圧ＥＤＣ１の生成を指示する制御信号Ｃ１を直流可変電圧源１１に出力する。直流電圧ＥＤＣ１は、送電装置１が、受電装置２に電力を供給するために必要な電圧である。例えば、直流電圧ＥＤＣ１＝２０［Ｖ］である。ただし、直流電圧ＥＤＣ１＝２０［Ｖ］に限るものではなく、直流電圧ＥＤＣ１＝３０［Ｖ］、又は、直流電圧ＥＤＣ１＝４０［Ｖ］等であってもよい。Next, the operation of the wireless power transmission system shown in FIG. 1 will be explained.
The voltage control unit 36 of the voltage control device 33 outputs a control signal C 1 instructing generation of the DC voltage E DC1 to the DC variable voltage source 11 . The DC voltage E DC1 is a voltage necessary for the power transmitting device 1 to supply power to the power receiving device 2. For example, the DC voltage E DC1 =20 [V]. However, the DC voltage E DC1 is not limited to 20 [V], and may be DC voltage E DC1 = 30 [V], or DC voltage E DC1 = 40 [V], or the like.

直流可変電圧源１１は、電圧制御部３６から制御信号Ｃ１を受けると、制御信号Ｃ１に従って直流電圧ＥＤＣ１を生成し、直流電圧ＥＤＣ１を直流交流変換器１２に出力する。
直流交流変換器１２は、直流可変電圧源１１から直流電圧ＥＤＣ１を受けると、直流電圧ＥＤＣ１を交流電圧Ｖｔｘに変換する。
直流交流変換器１２は、抵抗１４を介して、交流電圧Ｖｔｘを送電側共振器１３に出力する。Upon receiving the control signal C 1 from the voltage control unit 36 , the DC variable voltage source 11 generates a DC voltage E DC1 according to the control signal C 1 and outputs the DC voltage E DC1 to the DC-AC converter 12 .
When the DC voltage E DC1 is received from the DC variable voltage source 11, the DC AC converter 12 converts the DC voltage E DC1 into an AC voltage Vtx .
The DC/AC converter 12 outputs the AC voltage V tx to the power transmission side resonator 13 via the resistor 14 .

送電側共振器１３は、直流交流変換器１２から出力された交流電圧Ｖｔｘによって、インダクタ１３ａ及びキャパシタ１３ｂのそれぞれに電流Ｉｔｘが流れると、共振する。
送電側共振器１３が共振することにより、送電側共振器１３と受電側共振器２１とが磁界共鳴する。送電側共振器１３と受電側共振器２１とが磁界共鳴することによって、送電装置１から受電装置２に電力が供給される。The power transmission side resonator 13 resonates when a current I tx flows through each of the inductor 13 a and the capacitor 13 b due to the AC voltage V tx output from the DC-AC converter 12 .
When the power transmission side resonator 13 resonates, the power transmission side resonator 13 and the power reception side resonator 21 cause magnetic field resonance. Power is supplied from the power transmitting device 1 to the power receiving device 2 by magnetic field resonance between the power transmitting side resonator 13 and the power receiving side resonator 21 .

受電側共振器２１は、送電側共振器１３と磁界共鳴することによって、交流電圧Ｖｒｘを発生し、交流電圧Ｖｒｘを交流直流変換器２３に出力する。
交流直流変換器２３は、受電側共振器２１から交流電圧Ｖｒｘを受けると、交流電圧Ｖｒｘを直流電圧ＥＤＣ２に変換し、直流電圧ＥＤＣ２をモータ３に出力する。The power receiving side resonator 21 generates an AC voltage V rx by magnetic field resonance with the power transmitting side resonator 13 and outputs the AC voltage V rx to the AC/DC converter 23 .
When the AC/DC converter 23 receives the AC voltage V rx from the power receiving side resonator 21 , it converts the AC voltage V rx into a DC voltage E DC2 and outputs the DC voltage E DC2 to the motor 3 .

モータ３に流れる電流がＩｍｏｔで表されるとすれば、モータ３に印加される直流電圧ＥＤＣ２は、以下の式（１）のように表される。If the current flowing through the motor 3 is represented by I mot , then the DC voltage E DC2 applied to the motor 3 is represented by the following equation (1).


Figure 0007370503000001

Figure 0007370503000001

モータ３の逆起電力Ｖｍｏｔは、モータ３の回転速度Ｒｓと比例する。このため、逆起電力定数がＫで表されるとすれば、モータ３の逆起電力Ｖｍｏｔは、以下の式（２）のように表される。The back electromotive force V mot of the motor 3 is proportional to the rotational speed Rs of the motor 3 . Therefore, if the back electromotive force constant is expressed by K, the back electromotive force V mot of the motor 3 is expressed as in the following equation (2).


Figure 0007370503000002
式（３）において、θ（ｔ）は、モータ３の回転角度である。θ（ｔ）／ｄｔは、回転角度θ（ｔ）が時間微分されたものであるため、モータ３の回転速度Ｒｓを表している。
Figure 0007370503000002
In equation (3), θ(t) is the rotation angle of the motor 3. θ(t)/dt represents the rotational speed Rs of the motor 3 because the rotation angle θ(t) is time-differentiated.

式（２）に示すモータ３の逆起電力Ｖｍｏｔが式（１）に代入されると、式（１）は、以下の式（４）のように表される。When the back electromotive force V mot of the motor 3 shown in equation (2) is substituted into equation (1), equation (1) is expressed as shown in equation (4) below.


Figure 0007370503000003

Figure 0007370503000003

式（４）を変形して、θ（ｔ）／ｄｔについて解くと、θ（ｔ）／ｄｔは、以下の式（５）のように表される。 When formula (4) is transformed and solved for θ(t)/dt, θ(t)/dt is expressed as in formula (5) below.


Figure 0007370503000004
式（５）において、モータ３の内部抵抗６１の抵抗値Ｒｍｏｔ及びモータ３の内部インダクタ６２のインダクタンスＬｍｏｔのそれぞれは、モータ３の設計時に決まる。また、抵抗値Ｒｍｏｔ及びインダクタンスＬｍｏｔのそれぞれは、モータ３の動作中に変化しないため、既値の定数として扱うことができる。
Figure 0007370503000004
In equation (5), the resistance value R mot of the internal resistance 61 of the motor 3 and the inductance L mot of the internal inductor 62 of the motor 3 are determined when the motor 3 is designed. Furthermore, since each of the resistance value R mot and the inductance L mot does not change during operation of the motor 3, they can be treated as fixed constants.

電圧検出部３１は、直流交流変換器１２から出力された交流電圧Ｖｔｘを検出し、交流電圧Ｖｔｘを示す検出信号を回転速度算出部３４に出力する。
電流検出部３２は、直流交流変換器１２から送電側共振器１３に流れる交流電流Ｉｔｘを検出し、交流電流Ｉｔｘを示す検出信号を回転速度算出部３４に出力する。The voltage detection unit 31 detects the AC voltage V tx output from the DC/AC converter 12 and outputs a detection signal indicating the AC voltage V tx to the rotation speed calculation unit 34 .
The current detection unit 32 detects the AC current I tx flowing from the DC-AC converter 12 to the power transmission side resonator 13 and outputs a detection signal indicating the AC current I tx to the rotation speed calculation unit 34 .

交流電圧Ｖｔｘ及び交流電流Ｉｔｘにおけるそれぞれの時間波形は、正弦波である。このため、電圧検出部３１は、交流電圧Ｖｔｘを示す検出信号として、例えば、交流電圧Ｖｔｘの２乗平均値（ｒｍｓ値）を示す検出信号を回転速度算出部３４に出力するようにしてもよい。また、電流検出部３２は、交流電流Ｉｔｘを示す検出信号として、例えば、交流電流Ｉｔｘの２乗平均値（ｒｍｓ値）を示す検出信号を回転速度算出部３４に出力するようにしてもよい。
しかし、これは一例に過ぎず、電圧検出部３１が、交流電圧Ｖｔｘの絶対値の平均値を示す検出信号を回転速度算出部３４に出力し、電流検出部３２が、交流電流Ｉｔｘの絶対値の平均値を示す検出信号を回転速度算出部３４に出力するようにしてもよい。The respective time waveforms of the AC voltage V tx and the AC current I tx are sine waves. Therefore, the voltage detection unit 31 outputs, for example, a detection signal indicating the root mean square value (rms value) of the AC voltage V tx to the rotation speed calculation unit 34 as a detection signal indicating the AC voltage V tx . Good too. Further, the current detection unit 32 may output, for example, a detection signal indicating the root mean square value (rms value) of the AC current I tx to the rotation speed calculation unit 34 as the detection signal indicating the AC current I tx . good.
However, this is just an example; the voltage detection section 31 outputs a detection signal indicating the average value of the absolute values of the AC voltage V tx to the rotation speed calculation section 34, and the current detection section 32 outputs a detection signal indicating the average value of the absolute values of the AC voltage V tx, and the current detection section 32 A detection signal indicating the average value of the absolute values may be output to the rotational speed calculation section 34.

回転速度算出部３４は、電圧検出部３１から、交流電圧Ｖｔｘを示す検出信号を取得し、電流検出部３２から、電流Ｉｔｘを示す検出信号を取得する。
回転速度算出部３４は、以下の式（６）に示すように、相互インダクタンスＬｍと、交流電圧Ｖｔｘと、交流電流Ｉｔｘとを用いて、モータ３に印加される直流電圧ＥＤＣ２を推定する。The rotational speed calculation unit 34 acquires a detection signal indicating the AC voltage V tx from the voltage detection unit 31 and acquires a detection signal indicating the current I tx from the current detection unit 32 .
The rotation speed calculation unit 34 calculates the DC voltage E DC2 applied to the motor 3 using the mutual inductance L m , the AC voltage V tx , and the AC current I tx, as shown in the following equation (6). presume.


Figure 0007370503000005
式（６）において、ＥＤＣ２ハットは、直流電圧ＥＤＣ２の推定値である。明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字の上に、“＾”の記号を付することができないため、ＥＤＣ２ハットのように表記している。
Ｒｔｘは、抵抗１４の抵抗値であり、Ｒｒｘは、抵抗２２の抵抗値である。抵抗値Ｒｔｘ及び抵抗値Ｒｒｘのそれぞれは、既値であり、回転速度算出部３４の内部メモリに格納されている。
ω０は、送電装置１が電力の無線伝送に用いる角周波数である。電力の無線伝送に用いる周波数が、例えば、６．７８［ＭＨｚ］であれば、角周波数ω０は、２×π×６．７８×１０６である。
相互インダクタンスＬｍは、送電側共振器１３に含まれているインダクタ１３ａと受電側共振器２１に含まれているインダクタ２１ａとの相互インダクタンスであり、以下の式（７）のように表される。
Figure 0007370503000005
In Equation (6), E DC2 is an estimated value of DC voltage E DC2 . In the text of the specification, because it is an electronic application, it is not possible to add the symbol "^" above the characters, so they are written as EDC2 hat.
R tx is the resistance value of the resistor 14 , and R rx is the resistance value of the resistor 22 . Each of the resistance value R tx and the resistance value R rx is an existing value and is stored in the internal memory of the rotational speed calculation unit 34 .
ω 0 is an angular frequency that the power transmission device 1 uses for wireless transmission of power. If the frequency used for wireless power transmission is, for example, 6.78 [MHz], the angular frequency ω 0 is 2×π×6.78×10 6 .
The mutual inductance L m is the mutual inductance between the inductor 13a included in the power transmission side resonator 13 and the inductor 21a included in the power reception side resonator 21, and is expressed as the following equation (7) .


Figure 0007370503000006
式（７）において、Ｌｔｘは、インダクタ１３ａのインダクタンスであり、Ｌｒｘは、インダクタ２１ａのインダクタンスである。
ｇは、結合係数と呼ばれる係数である。インダクタ１３ａとインダクタ２１ａとの距離が短くなると、結合係数ｇは、１に近い値になり、インダクタ１３ａとインダクタ２１ａとの距離が長くなると、結合係数ｇは、０に近い値になる。インダクタ１３ａとインダクタ２１ａとの距離は、既値であるため、結合係数ｇも既値である。したがって、相互インダクタンスＬｍについても既値である。
相互インダクタンスＬｍを示す情報は、上述したように、回転速度算出部３４の内部メモリに格納されている。
Figure 0007370503000006
In equation (7), L tx is the inductance of the inductor 13a, and L rx is the inductance of the inductor 21a.
g is a coefficient called a coupling coefficient. When the distance between the inductor 13a and the inductor 21a becomes short, the coupling coefficient g becomes a value close to 1, and when the distance between the inductor 13a and the inductor 21a becomes long, the coupling coefficient g becomes a value close to 0. Since the distance between the inductor 13a and the inductor 21a is a known value, the coupling coefficient g is also a known value. Therefore, the mutual inductance L m is also a known value.
Information indicating the mutual inductance L m is stored in the internal memory of the rotational speed calculation unit 34, as described above.

次に、回転速度算出部３４は、以下の式（８）に示すように、相互インダクタンスＬｍと、交流電圧Ｖｔｘと、交流電流Ｉｔｘとを用いて、モータ３に流れる電流Ｉｍｏｔを推定する。Next, the rotation speed calculation unit 34 calculates the current I mot flowing through the motor 3 using the mutual inductance L m , the AC voltage V tx , and the AC current I tx, as shown in the following equation (8). presume.


Figure 0007370503000007
式（８）において、Ｉｍｏｔハットは、電流Ｉｍｏｔの推定値である。
Figure 0007370503000007
In equation (8), I mot is an estimate of the current I mot .

回転速度算出部３４は、直流電圧ＥＤＣ２の代わりに、直流電圧ＥＤＣ２の推定値ＥＤＣ２ハットを式（５）に代入し、電流Ｉｍｏｔの代わりに、電流Ｉｍｏｔの推定値Ｉｍｏｔハットを式（５）に代入することで、モータ３の回転速度Ｒｓ（＝θ（ｔ）／ｄｔ）を算出する。
回転速度算出部３４は、モータ３の動作状態を示す指標として、モータ３の回転速度Ｒｓを示す速度情報を比較部３５に出力する。
回転速度算出部３４は、モータ３の回転速度Ｒｓを示す速度情報を比較部３５に出力するほかに、速度情報を図示せぬ表示器に出力することで、モータ３の動作状態を示す指標として、モータ３の回転速度Ｒｓを表示器に表示させるようにしてもよい。The rotation speed calculation unit 34 substitutes the estimated value E DC2 of the DC voltage E DC2 into equation (5) instead of the DC voltage E DC2 , and calculates the estimated value I mot of the current I mot instead of the current I mot . The rotational speed Rs (=θ(t)/dt) of the motor 3 is calculated by substituting the following into equation (5).
The rotation speed calculation section 34 outputs speed information indicating the rotation speed Rs of the motor 3 to the comparison section 35 as an index indicating the operating state of the motor 3.
In addition to outputting speed information indicating the rotation speed Rs of the motor 3 to the comparison unit 35, the rotation speed calculation unit 34 also outputs the speed information to a display (not shown) so that it can be used as an index indicating the operating state of the motor 3. , the rotational speed Rs of the motor 3 may be displayed on the display.

比較部３５は、回転速度算出部３４から、回転速度Ｒｓを示す速度情報を取得し、送電装置１の外部から、回転速度期待値Ｅｖを取得する。
比較部３５は、モータ３の回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとを比較し、回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとの比較結果を電圧制御部３６に出力する。The comparison unit 35 acquires speed information indicating the rotation speed Rs from the rotation speed calculation unit 34 and acquires the rotation speed expected value Ev from outside the power transmission device 1.
The comparison unit 35 compares the rotational speed Rs of the motor 3 with the rotational speed expected value Ev, and outputs the comparison result between the rotational speed Rs and the rotational speed expected value Ev to the voltage control unit 36.

電圧制御部３６は、比較部３５から、回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとの比較結果を取得する。
電圧制御部３６は、比較結果に基づいて、直流可変電圧源１１により生成される直流電圧ＥＤＣ１を制御する。
即ち、電圧制御部３６は、比較結果が、モータ３の回転速度Ｒｓが回転速度期待値Ｅｖよりも早い旨を示していれば、前回制御時の直流電圧ＥＤＣ１よりも小さい直流電圧ＥＤＣ１を生成させるための制御信号Ｃ１を生成する。
電圧制御部３６は、比較結果が、モータ３の回転速度Ｒｓが回転速度期待値Ｅｖよりも遅い旨を示していれば、前回制御時の直流電圧ＥＤＣ１よりも大きい直流電圧ＥＤＣ１を生成させるための制御信号Ｃ１を生成する。
電圧制御部３６は、比較結果が、モータ３の回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとが同じである旨を示していれば、前回制御時の直流電圧ＥＤＣ１と同じ直流電圧ＥＤＣ１を生成させるための制御信号Ｃ１を生成する。The voltage control unit 36 obtains the comparison result between the rotational speed Rs and the rotational speed expected value Ev from the comparison unit 35.
The voltage control unit 36 controls the DC voltage E DC1 generated by the DC variable voltage source 11 based on the comparison result.
That is, if the comparison result indicates that the rotation speed Rs of the motor 3 is faster than the rotation speed expected value Ev, the voltage control unit 36 sets the DC voltage E DC1 smaller than the DC voltage E DC1 during the previous control. A control signal C1 for generation is generated.
If the comparison result indicates that the rotational speed Rs of the motor 3 is slower than the rotational speed expected value Ev, the voltage control unit 36 generates a DC voltage EDC1 larger than the DC voltage EDC1 during the previous control. A control signal C1 is generated for the control signal C1.
If the comparison result indicates that the rotation speed Rs of the motor 3 and the rotation speed expected value Ev are the same, the voltage control unit 36 generates the same DC voltage E DC1 as the DC voltage E DC1 during the previous control. A control signal C1 is generated to cause the control to occur.

電圧制御部３６は、生成した制御信号Ｃ１を直流可変電圧源１１に出力する。
直流可変電圧源１１は、電圧制御部３６から制御信号Ｃ１を受けると、上述したように、制御信号Ｃ１に従って直流電圧ＥＤＣ１を生成し、直流電圧ＥＤＣ１を直流交流変換器１２に出力する。The voltage control unit 36 outputs the generated control signal C 1 to the DC variable voltage source 11 .
When the DC variable voltage source 11 receives the control signal C1 from the voltage control unit 36, it generates the DC voltage EDC1 according to the control signal C1 , and outputs the DC voltage EDC1 to the DC-AC converter 12, as described above . do.

図１に示す無線電力伝送システムでは、送電側共振器１３と受電側共振器２１とが磁界共鳴を行っている。しかし、これは一例に過ぎず、図５に示すように、送電側共振器１３と受電側共振器２１とが電界共鳴を行うようにしてもよい。
図５は、実施の形態１に係る他の無線電力伝送システムを示す構成図である。
送電側共振器１３に含まれているキャパシタ１３ｂと受電側共振器２１に含まれているキャパシタ２１ｂとは、互いに向かい合っているときに電界共鳴する。
図５において、Ｃｍは、送電側共振器１３に含まれているキャパシタ１３ｂと受電側共振器２１に含まれているキャパシタ２１ｂとの相互キャパシタンスである。相互キャパシタンスＣｍは、以下の式（９）に示すように、送電側共振器１３と受電側共振器２１との結合係数ｇに正比例する値である。In the wireless power transmission system shown in FIG. 1, the power transmission side resonator 13 and the power reception side resonator 21 perform magnetic field resonance. However, this is only an example, and as shown in FIG. 5, the power transmission side resonator 13 and the power reception side resonator 21 may perform electric field resonance.
FIG. 5 is a configuration diagram showing another wireless power transmission system according to the first embodiment.
The capacitor 13b included in the power transmission side resonator 13 and the capacitor 21b included in the power reception side resonator 21 have electric field resonance when they face each other.
In FIG. 5, C m is the mutual capacitance between the capacitor 13b included in the power transmission side resonator 13 and the capacitor 21b included in the power reception side resonator 21. The mutual capacitance C m is a value directly proportional to the coupling coefficient g between the power transmission side resonator 13 and the power reception side resonator 21, as shown in the following equation (9).


Figure 0007370503000008
式（９）において、Ｃｔｘは、キャパシタ１３ｂのキャパシタンスであり、Ｃｒｘは、キャパシタ２１ｂのキャパシタンスである。
図５に示す送電装置１では、相互キャパシタンスＣｍを示す情報が、回転速度算出部３４の内部メモリに格納されていてもよいし、送電装置１の外部から与えられるものであってもよい。
Figure 0007370503000008
In equation (9), C tx is the capacitance of the capacitor 13b, and C rx is the capacitance of the capacitor 21b.
In the power transmission device 1 shown in FIG. 5, the information indicating the mutual capacitance C m may be stored in the internal memory of the rotational speed calculation unit 34, or may be provided from outside the power transmission device 1.

送電側共振器１３と受電側共振器２１とが電界共鳴していれば、モータ３に印加される直流電圧ＥＤＣ２の推定値ＥＤＣ２ハットは、以下の式（１０）のように表される。If the power transmission side resonator 13 and the power reception side resonator 21 are in electric field resonance, the estimated value of the DC voltage EDC2 applied to the motor 3 is expressed as the following equation (10). .


Figure 0007370503000009

Figure 0007370503000009

また、送電側共振器１３と受電側共振器２１とが電界共鳴していれば、モータ３に流れる電流Ｉｍｏｔの推定値Ｉｍｏｔハットは、以下の式（１１）のように表される。Further, if the power transmission side resonator 13 and the power reception side resonator 21 are in electric field resonance, the estimated value Imot of the current Imot flowing through the motor 3 is expressed as in the following equation (11).


Figure 0007370503000010

Figure 0007370503000010

したがって、送電側共振器１３と受電側共振器２１とが電界共鳴していれば、回転速度算出部３４は、相互キャパシタンスＣｍと、交流電圧Ｖｔｘと、交流電流Ｉｔｘとを式（１０）に代入することで、モータ３に印加される直流電圧ＥＤＣ２を推定する。
また、回転速度算出部３４は、相互キャパシタンスＣｍと、交流電圧Ｖｔｘと、交流電流Ｉｔｘとを式（１１）に代入することで、モータ３に流れる電流Ｉｍｏｔを推定する。
そして、回転速度算出部３４は、直流電圧ＥＤＣ２の代わりに、直流電圧ＥＤＣ２の推定値ＥＤＣ２ハットを式（５）に代入し、電流Ｉｍｏｔの代わりに、電流Ｉｍｏｔの推定値Ｉｍｏｔハットを式（５）に代入することで、モータ３の回転速度Ｒｓ（＝θ（ｔ）／ｄｔ）を算出する。Therefore, if the power transmission side resonator 13 and the power reception side resonator 21 are in electric field resonance, the rotation speed calculation unit 34 calculates the mutual capacitance C m , the AC voltage V tx , and the AC current I tx using the equation (10 ), the DC voltage EDC2 applied to the motor 3 is estimated.
Further, the rotational speed calculation unit 34 estimates the current I mot flowing through the motor 3 by substituting the mutual capacitance C m , the AC voltage V tx , and the AC current I tx into equation (11).
Then, the rotational speed calculation unit 34 substitutes the estimated value E DC2 of the DC voltage E DC2 into equation (5) instead of the DC voltage E DC2 , and calculates the estimated value I of the current I mot instead of the current I mot . The rotational speed Rs (=θ(t)/dt) of the motor 3 is calculated by substituting mot hat into equation (5).

以上の実施の形態１では、直流可変電圧源１１により生成された直流電圧を交流電圧に変換し、交流電圧を出力する直流交流変換器１２と、直流交流変換器１２から出力された交流電圧を用いて、受電装置２の受電側共振器２１と共鳴する送電側共振器１３とを備えるように、送電装置１を構成した。また、送電装置１は、直流交流変換器１２から出力された交流電圧を検出する電圧検出部３１と、直流交流変換器１２から送電側共振器１３に流れる交流電流を検出する電流検出部３２とを備えている。さらに、送電装置１は、送電側共振器１３と受電側共振器２１との結合係数に正比例する値と、電圧検出部３１により検出された交流電圧と、電流検出部３２により検出された交流電流とを用いて、受電側共振器２１から電力が供給されるモータ３の回転速度を算出する回転速度算出部３４とを備えている。したがって、送電装置１は、受電装置２の受電側共振器２１から電力が供給されるモータ３の動作状態を示す指標として、モータ３の回転速度を算出することができる。 In the first embodiment described above, the DC voltage generated by the DC variable voltage source 11 is converted into AC voltage, and the AC voltage output from the DC AC converter 12 is configured to convert the DC voltage generated by the DC variable voltage source 11 into AC voltage. The power transmitting device 1 was configured to include a power transmitting resonator 13 that resonates with the power receiving resonator 21 of the power receiving device 2 using the power receiving device 2 . The power transmission device 1 also includes a voltage detection unit 31 that detects the AC voltage output from the DC/AC converter 12, and a current detection unit 32 that detects the AC current flowing from the DC/AC converter 12 to the power transmission side resonator 13. It is equipped with Furthermore, the power transmission device 1 generates a value directly proportional to the coupling coefficient between the power transmission side resonator 13 and the power reception side resonator 21, an AC voltage detected by the voltage detection unit 31, and an AC current detected by the current detection unit 32. and a rotational speed calculation unit 34 that calculates the rotational speed of the motor 3 to which power is supplied from the power receiving side resonator 21. Therefore, the power transmitting device 1 can calculate the rotational speed of the motor 3 as an index indicating the operating state of the motor 3 to which power is supplied from the power receiving side resonator 21 of the power receiving device 2.

実施の形態２．
実施の形態２では、モータ３の動作状態が異常であれば、電圧制御部３９が、直流可変電圧源１１による直流電圧の生成を停止させる送電装置１について説明する。Embodiment 2.
In the second embodiment, a power transmission device 1 will be described in which the voltage control unit 39 stops the generation of DC voltage by the DC variable voltage source 11 if the operating state of the motor 3 is abnormal.

図６は、実施の形態２に係る無線電力伝送システムを示す構成図である。図６において、図１及び図５と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図７は、実施の形態２に係る送電装置１に含まれている電圧制御装置３７のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図７において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。FIG. 6 is a configuration diagram showing a wireless power transmission system according to the second embodiment. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 5 indicate the same or corresponding parts, so the explanation will be omitted.
FIG. 7 is a hardware configuration diagram showing the hardware of the voltage control device 37 included in the power transmission device 1 according to the second embodiment. In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same or corresponding parts, so the explanation will be omitted.

電圧制御装置３７は、回転速度算出部３４、比較部３８及び電圧制御部３９を備えている。
比較部３８は、例えば、図７に示す比較回路４４によって実現される。
比較部３８は、回転速度算出部３４から、回転速度Ｒｓを示す速度情報を取得する。また、比較部３８は、送電装置１の外部から、回転速度期待値Ｅｖを取得する。
比較部３８は、モータ３の回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとの差分ΔＲを算出する。
比較部３８は、差分ΔＲの絶対値と閾値Ｔｈとを比較し、差分ΔＲの絶対値と閾値Ｔｈとの比較結果を電圧制御部３９に出力する。閾値Ｔｈは、比較部３８の内部メモリに格納されていてもよいし、送電装置１の外部から与えられるものであってもよい。The voltage control device 37 includes a rotation speed calculation section 34, a comparison section 38, and a voltage control section 39.
The comparator 38 is realized, for example, by a comparator circuit 44 shown in FIG.
The comparison unit 38 acquires speed information indicating the rotation speed Rs from the rotation speed calculation unit 34. Furthermore, the comparison unit 38 acquires the expected rotational speed value Ev from outside the power transmission device 1.
The comparison unit 38 calculates the difference ΔR between the rotational speed Rs of the motor 3 and the rotational speed expected value Ev.
The comparison unit 38 compares the absolute value of the difference ΔR and the threshold Th, and outputs the comparison result between the absolute value of the difference ΔR and the threshold Th to the voltage control unit 39. The threshold Th may be stored in the internal memory of the comparison unit 38, or may be given from outside the power transmission device 1.

電圧制御部３９は、例えば、図７に示す電圧制御回路４５によって実現される。
電圧制御部３９は、比較部３８から、差分ΔＲの絶対値と閾値Ｔｈとの比較結果を取得する。
電圧制御部３９は、比較結果に基づいて、直流可変電圧源１１により生成される直流電圧ＥＤＣ１を制御する。The voltage control section 39 is realized, for example, by a voltage control circuit 45 shown in FIG.
The voltage control unit 39 obtains the comparison result between the absolute value of the difference ΔR and the threshold Th from the comparison unit 38.
The voltage control unit 39 controls the DC voltage E DC1 generated by the DC variable voltage source 11 based on the comparison result.

図６に示す無線電力伝送システムでは、電圧制御装置３７が、図１に示す無線電力伝送システムに適用されている。しかし、これは一例に過ぎず、電圧制御装置３７が、図５に示す無線電力伝送システムに適用されているものであってもよい。 In the wireless power transmission system shown in FIG. 6, the voltage control device 37 is applied to the wireless power transmission system shown in FIG. However, this is just an example, and the voltage control device 37 may be applied to the wireless power transmission system shown in FIG. 5.

図６では、電圧制御装置３７の構成要素である回転速度算出部３４、比較部３８及び電圧制御部３９のそれぞれが、図７に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、電圧制御装置３７が、回転速度算出回路４１、比較回路４４及び電圧制御回路４５によって実現されるものを想定している。
回転速度算出回路４１、比較回路４４及び電圧制御回路４５のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。In FIG. 6, it is assumed that each of the rotational speed calculation section 34, comparison section 38, and voltage control section 39, which are components of the voltage control device 37, is realized by dedicated hardware as shown in FIG. There is. That is, it is assumed that the voltage control device 37 is realized by the rotation speed calculation circuit 41, the comparison circuit 44, and the voltage control circuit 45.
Each of the rotational speed calculation circuit 41, the comparison circuit 44, and the voltage control circuit 45 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof. Applicable.

電圧制御装置３７の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、電圧制御装置３７が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
電圧制御装置３７が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、回転速度算出部３４、比較部３８及び電圧制御部３９におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図３に示すメモリ５１に格納される。そして、図３に示すプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。The components of the voltage control device 37 are not limited to those realized by dedicated hardware, but the voltage control device 37 may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Good too.
When the voltage control device 37 is realized by software, firmware, etc., a program for causing a computer to execute the respective processing procedures in the rotational speed calculation section 34, the comparison section 38, and the voltage control section 39 is stored in the memory 51 shown in FIG. is stored in Then, the processor 52 shown in FIG. 3 executes the program stored in the memory 51.

また、図７では、電圧制御装置３７の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、電圧制御装置３７がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、電圧制御装置３７における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。 Further, FIG. 7 shows an example in which each of the components of the voltage control device 37 is realized by dedicated hardware, and FIG. 3 shows an example in which the voltage control device 37 is realized by software, firmware, etc. . However, this is just an example, and some of the components in the voltage control device 37 may be realized by dedicated hardware, and the remaining components may be realized by software, firmware, or the like.

次に、図６に示す無線電力伝送システムの動作について説明する。電圧制御装置３７以外は、図１に示す無線電力伝送システムと同様であるため、ここでは、電圧制御装置３７の動作のみを説明する。
図８は、実施の形態２に係る送電装置１に含まれている電圧制御装置３７の処理手順を示すフローチャートである。Next, the operation of the wireless power transmission system shown in FIG. 6 will be explained. Since everything other than the voltage control device 37 is the same as the wireless power transmission system shown in FIG. 1, only the operation of the voltage control device 37 will be described here.
FIG. 8 is a flowchart showing the processing procedure of the voltage control device 37 included in the power transmission device 1 according to the second embodiment.

回転速度算出部３４は、直流電圧ＥＤＣ２の代わりに、直流電圧ＥＤＣ２の推定値ＥＤＣ２ハットを式（５）に代入し、電流Ｉｍｏｔの代わりに、電流Ｉｍｏｔの推定値Ｉｍｏｔハットを式（５）に代入することで、モータ３の回転速度Ｒｓ（＝θ（ｔ）／ｄｔ）を算出する（図８のステップＳＴ１）。
回転速度算出部３４は、モータ３の回転速度Ｒｓを示す速度情報を比較部３８に出力する。The rotation speed calculation unit 34 substitutes the estimated value E DC2 of the DC voltage E DC2 into equation (5) instead of the DC voltage E DC2 , and calculates the estimated value I mot of the current I mot instead of the current I mot . The rotational speed Rs (=θ(t)/dt) of the motor 3 is calculated by substituting it into equation (5) (step ST1 in FIG. 8).
The rotation speed calculation unit 34 outputs speed information indicating the rotation speed Rs of the motor 3 to the comparison unit 38.

比較部３８は、回転速度算出部３４から、回転速度Ｒｓを示す速度情報を取得し、送電装置１の外部から、回転速度期待値Ｅｖを取得する。
比較部３８は、以下の式（１２）に示すように、モータ３の回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとの差分ΔＲを算出する（図８のステップＳＴ２）。
ΔＲ＝Ｒｓ－Ｅｖ （１２）The comparison unit 38 acquires speed information indicating the rotation speed Rs from the rotation speed calculation unit 34 and acquires the rotation speed expected value Ev from the outside of the power transmission device 1.
The comparison unit 38 calculates the difference ΔR between the rotational speed Rs of the motor 3 and the rotational speed expected value Ev as shown in the following equation (12) (step ST2 in FIG. 8).
ΔR=Rs-Ev (12)

比較部３８は、モータ３の回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとを比較するとともに、差分ΔＲの絶対値と閾値Ｔｈとを比較する。
比較部３８は、差分ΔＲの絶対値が閾値Ｔｈ以下であれば（図８のステップＳＴ３：ＹＥＳの場合）、モータ３の動作状態が正常であると判定する（図８のステップＳＴ４）。
比較部３８は、差分ΔＲの絶対値が閾値Ｔｈよりも大きければ（図８のステップＳＴ３：ＮＯの場合）、モータ３の動作状態が異常であると判定する（図８のステップＳＴ５）。
比較部３８は、動作状態の判定結果を電圧制御部３９に出力し、モータ３の回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとの比較結果を電圧制御部３９に出力する。The comparison unit 38 compares the rotational speed Rs of the motor 3 with the rotational speed expected value Ev, and also compares the absolute value of the difference ΔR with the threshold Th.
If the absolute value of the difference ΔR is less than or equal to the threshold Th (step ST3 in FIG. 8: YES), the comparison unit 38 determines that the operating state of the motor 3 is normal (step ST4 in FIG. 8).
If the absolute value of the difference ΔR is larger than the threshold Th (step ST3 in FIG. 8: NO), the comparison unit 38 determines that the operating state of the motor 3 is abnormal (step ST5 in FIG. 8).
The comparison unit 38 outputs the determination result of the operating state to the voltage control unit 39, and outputs the comparison result between the rotational speed Rs of the motor 3 and the rotational speed expected value Ev to the voltage control unit 39.

電圧制御部３９は、比較部３８から、動作状態の判定結果及び回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとの比較結果のそれぞれを取得する。
電圧制御部３９は、動作状態の判定結果が正常である旨を示していれば、回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとの比較結果に基づいて、直流可変電圧源１１により生成される直流電圧ＥＤＣ１を制御する（図８のステップＳＴ６）。
即ち、電圧制御部３９は、比較結果が、モータ３の回転速度Ｒｓが回転速度期待値Ｅｖよりも早い旨を示していれば、前回制御時の直流電圧ＥＤＣ１よりも小さい直流電圧ＥＤＣ１を生成させるための制御信号Ｃ１を生成する。
電圧制御部３９は、比較結果が、モータ３の回転速度Ｒｓが回転速度期待値Ｅｖよりも遅い旨を示していれば、前回制御時の直流電圧ＥＤＣ１よりも大きい直流電圧ＥＤＣ１を生成させるための制御信号Ｃ１を生成する。
電圧制御部３９は、比較結果が、モータ３の回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとが同じである旨を示していれば、前回制御時の直流電圧ＥＤＣ１と同じ直流電圧ＥＤＣ１を生成させるための制御信号Ｃ１を生成する。
電圧制御部３９は、生成した制御信号Ｃ１を直流可変電圧源１１に出力する。The voltage control unit 39 obtains from the comparison unit 38 the determination result of the operating state and the comparison result between the rotational speed Rs and the rotational speed expected value Ev.
If the determination result of the operating state indicates that it is normal, the voltage control unit 39 controls the DC voltage generated by the DC variable voltage source 11 based on the comparison result between the rotational speed Rs and the rotational speed expected value Ev. E DC1 is controlled (step ST6 in FIG. 8).
That is, if the comparison result indicates that the rotation speed Rs of the motor 3 is faster than the rotation speed expected value Ev, the voltage control unit 39 sets the DC voltage E DC1 smaller than the DC voltage E DC1 during the previous control. A control signal C1 for generation is generated.
If the comparison result indicates that the rotational speed Rs of the motor 3 is slower than the rotational speed expected value Ev, the voltage control unit 39 generates a DC voltage E DC1 larger than the DC voltage E DC1 during the previous control. A control signal C1 is generated for the control signal C1.
If the comparison result indicates that the rotation speed Rs of the motor 3 and the rotation speed expected value Ev are the same, the voltage control unit 39 generates the same DC voltage E DC1 as the DC voltage E DC1 during the previous control. A control signal C1 is generated to cause the control to occur.
The voltage control unit 39 outputs the generated control signal C 1 to the DC variable voltage source 11 .

ここでは、動作状態の判定結果が正常である旨を示していれば、電圧制御部３９が、回転速度Ｒｓと回転速度期待値Ｅｖとの比較結果に基づいて、制御信号Ｃ１を生成している。しかし、これは一例に過ぎず、動作状態の判定結果が正常である旨を示していれば、電圧制御部３９が、前回制御時の直流電圧ＥＤＣ１と同じ直流電圧ＥＤＣ１を生成させるための制御信号Ｃ１を生成するようにしてもよい。Here, if the determination result of the operating state indicates that it is normal, the voltage control section 39 generates the control signal C1 based on the comparison result between the rotational speed Rs and the rotational speed expected value Ev. There is. However, this is just an example, and if the determination result of the operating state shows that it is normal, the voltage control unit 39 will generate the same DC voltage E DC1 as the DC voltage E DC1 during the previous control. The control signal C1 may also be generated.

電圧制御部３９は、動作状態の判定結果が異常である旨を示していれば、直流可変電圧源１１による直流電圧ＥＤＣ１の生成を停止させる（図８のステップＳＴ７）。
即ち、電圧制御部３９は、直流電圧ＥＤＣ１を０にさせる制御信号Ｃ１を生成する。
電圧制御部３９は、生成した制御信号Ｃ１を直流可変電圧源１１に出力する。If the determination result of the operating state indicates that it is abnormal, the voltage control unit 39 stops the generation of the DC voltage EDC1 by the DC variable voltage source 11 (step ST7 in FIG. 8).
That is, the voltage control unit 39 generates a control signal C1 that makes the DC voltage EDC1 zero.
The voltage control unit 39 outputs the generated control signal C 1 to the DC variable voltage source 11 .

直流可変電圧源１１は、電圧制御部３９から制御信号Ｃ１を受けると、上述したように、制御信号Ｃ１に従って直流電圧ＥＤＣ１を生成し、直流電圧ＥＤＣ１を直流交流変換器１２に出力する。Upon receiving the control signal C1 from the voltage control unit 39, the DC variable voltage source 11 generates the DC voltage EDC1 according to the control signal C1 , and outputs the DC voltage EDC1 to the DC-AC converter 12, as described above. do.

以上の実施の形態２では、電圧制御部３９が、比較部３８によって、モータ３の動作状態が異常であると判定されたとき、直流可変電圧源１１による直流電圧の生成を停止させるように、送電装置１を構成した。したがって、送電装置１は、モータ３の動作状態を示す指標として、モータ３の回転速度を算出することができるほか、モータ３の動作状態が異常であれば、速やかにモータ３を止めることができる。 In the second embodiment described above, the voltage control unit 39 stops the generation of DC voltage by the DC variable voltage source 11 when the comparison unit 38 determines that the operating state of the motor 3 is abnormal. A power transmission device 1 was configured. Therefore, the power transmission device 1 can calculate the rotational speed of the motor 3 as an index indicating the operating state of the motor 3, and can also promptly stop the motor 3 if the operating state of the motor 3 is abnormal. .

なお、本開示は、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 Note that in the present disclosure, it is possible to freely combine the embodiments, to modify any component of each embodiment, or to omit any component in each embodiment.

本開示は、送電装置、無線電力伝送システム及び電圧制御装置に適している。 The present disclosure is suitable for power transmission devices, wireless power transmission systems, and voltage control devices.

１ 送電装置、２ 受電装置、３ モータ、１１ 直流可変電圧源、１２ 直流交流変換器、１３ 送電側共振器、１３ａ インダクタ、１３ｂ キャパシタ、１４ 抵抗、２１ 受電側共振器、２１ａ インダクタ、２１ｂ キャパシタ、２２ 抵抗、２３ 交流直流変換器、２４ キャパシタ、３１ 電圧検出部、３２ 電流検出部、３３ 電圧制御装置、３４ 回転速度算出部、３５ 比較部、３６ 電圧制御部、３７ 電圧制御装置、３８ 比較部、３９ 電圧制御部、４１ 回転速度算出回路、４２ 比較回路、４３ 電圧制御回路、４４ 比較回路、４５ 電圧制御回路、５１ メモリ、５２ プロセッサ、６１ 内部抵抗、６２ 内部インダクタ、６３ 逆起電力。 1 power transmission device, 2 power reception device, 3 motor, 11 DC variable voltage source, 12 DC AC converter, 13 power transmission side resonator, 13a inductor, 13b capacitor, 14 resistor, 21 power reception side resonator, 21a inductor, 21b capacitor, 22 resistor, 23 AC/DC converter, 24 capacitor, 31 voltage detection section, 32 current detection section, 33 voltage control device, 34 rotational speed calculation section, 35 comparison section, 36 voltage control section, 37 voltage control device, 38 comparison section , 39 voltage control section, 41 rotational speed calculation circuit, 42 comparison circuit, 43 voltage control circuit, 44 comparison circuit, 45 voltage control circuit, 51 memory, 52 processor, 61 internal resistance, 62 internal inductor, 63 back electromotive force.

Claims (11)

直流可変電圧源により生成された直流電圧を交流電圧に変換し、前記交流電圧を出力する直流交流変換器と、
前記直流交流変換器から出力された交流電圧を用いて、受電装置の受電側共振器と共鳴する送電側共振器と、
前記直流交流変換器から出力された交流電圧を検出する電圧検出部と、
前記直流交流変換器から前記送電側共振器に流れる交流電流を検出する電流検出部と、
前記送電側共振器と前記受電側共振器との結合係数に正比例する値と、前記電圧検出部により検出された交流電圧と、前記電流検出部により検出された交流電流とを用いて、前記受電側共振器から電力が供給されるモータの回転速度を算出する回転速度算出部と
を備えた送電装置。a DC-AC converter that converts a DC voltage generated by a DC variable voltage source into an AC voltage and outputs the AC voltage;
a power transmission side resonator that resonates with a power reception side resonator of the power reception device using the AC voltage output from the DC/AC converter;
a voltage detection unit that detects the AC voltage output from the DC/AC converter;
a current detection unit that detects an alternating current flowing from the DC-AC converter to the power transmission side resonator;
The power reception is performed using a value directly proportional to the coupling coefficient between the power transmission side resonator and the power reception side resonator, the AC voltage detected by the voltage detection section, and the AC current detected by the current detection section. A power transmission device comprising: a rotation speed calculation unit that calculates the rotation speed of a motor to which power is supplied from a side resonator. 前記送電側共振器と前記受電側共振器とが磁界共鳴していれば、
前記回転速度算出部は、
前記結合係数に正比例する値として、前記送電側共振器に含まれているインダクタと前記受電側共振器に含まれているインダクタとの相互インダクタンスを用いることを特徴とする請求項１記載の送電装置。If the power transmission side resonator and the power reception side resonator have magnetic field resonance,
The rotational speed calculation unit includes:
The power transmission device according to claim 1, wherein mutual inductance between an inductor included in the power transmission side resonator and an inductor included in the power reception side resonator is used as the value directly proportional to the coupling coefficient. . 前記送電側共振器と前記受電側共振器とが電界共鳴していれば、
前記回転速度算出部は、
前記結合係数に正比例する値として、前記送電側共振器に含まれているキャパシタと前記受電側共振器に含まれているキャパシタとの相互キャパシタンスを用いることを特徴とする請求項１記載の送電装置。If the power transmission side resonator and the power reception side resonator are in electric field resonance,
The rotational speed calculation unit includes:
The power transmission device according to claim 1, wherein mutual capacitance between a capacitor included in the power transmission side resonator and a capacitor included in the power reception side resonator is used as the value directly proportional to the coupling coefficient. . 前記回転速度算出部は、
前記結合係数に正比例する値と、前記電圧検出部により検出された交流電圧と、前記電流検出部により検出された交流電流とを用いて、前記モータに印加された電圧及び前記モータに流れる電流のそれぞれを推定し、
前記推定した電圧と、前記推定した電流とを用いて、前記モータの回転速度を算出することを特徴とする請求項１記載の送電装置。The rotational speed calculation unit includes:
The voltage applied to the motor and the current flowing through the motor are determined using a value directly proportional to the coupling coefficient, the AC voltage detected by the voltage detection section, and the AC current detected by the current detection section. Estimate each
The power transmission device according to claim 1, wherein the rotational speed of the motor is calculated using the estimated voltage and the estimated current. 直流電圧を生成し、当該直流電圧を前記直流交流変換器に出力する直流可変電圧源を備えたことを特徴とする請求項１記載の送電装置。 The power transmission device according to claim 1, further comprising a DC variable voltage source that generates a DC voltage and outputs the DC voltage to the DC/AC converter. 前記回転速度算出部により算出されたモータの回転速度と回転速度期待値とを比較する比較部と、
前記比較部による、前記モータの回転速度と前記回転速度期待値との比較結果に基づいて、前記直流可変電圧源により生成される直流電圧を制御する電圧制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の送電装置。a comparison unit that compares the rotational speed of the motor calculated by the rotational speed calculation unit with an expected rotational speed value;
and a voltage control section that controls the DC voltage generated by the DC variable voltage source based on a comparison result between the rotational speed of the motor and the expected rotational speed value by the comparison section. The power transmission device according to claim 1. 前記回転速度算出部により算出されたモータの回転速度と回転速度期待値との差分を算出し、前記差分の絶対値と閾値とを比較する比較部と、
前記比較部による、前記差分の絶対値と前記閾値との比較結果に基づいて、前記直流可変電圧源により生成される直流電圧を制御する電圧制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の送電装置。a comparison unit that calculates a difference between the motor rotation speed calculated by the rotation speed calculation unit and an expected rotation speed value, and compares the absolute value of the difference with a threshold value;
and a voltage control section that controls the DC voltage generated by the DC variable voltage source based on a comparison result between the absolute value of the difference and the threshold value by the comparison section. The power transmission equipment described. 前記比較部は、前記差分の絶対値が前記閾値以下であれば、前記モータの動作状態が正常であると判定し、前記差分の絶対値が前記閾値よりも大きければ、前記モータの動作状態が異常であると判定することを特徴とする請求項７記載の送電装置。 The comparison unit determines that the operating state of the motor is normal if the absolute value of the difference is less than or equal to the threshold value, and determines that the operating state of the motor is normal if the absolute value of the difference is greater than the threshold value. The power transmission device according to claim 7, wherein the power transmission device is determined to be abnormal. 前記電圧制御部は、前記比較部によって、前記モータの動作状態が異常であると判定されたとき、前記直流可変電圧源による直流電圧の生成を停止させることを特徴とする請求項８記載の送電装置。 The power transmission according to claim 8, wherein the voltage control unit stops generation of DC voltage by the DC variable voltage source when the comparison unit determines that the operating state of the motor is abnormal. Device. 送電装置及び受電装置を備え、
前記送電装置は、請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載の送電装置であり、
前記受電装置は、
前記送電装置が備える前記送電側共振器と共鳴する受電側共振器と、
前記受電側共振器から出力された交流電圧を直流電圧に変換し、当該直流電圧を前記モータに出力する交流直流変換器とを備えていることを特徴とする無線電力伝送システム。Equipped with a power transmission device and a power receiving device,
The power transmission device is the power transmission device according to any one of claims 1 to 9,
The power receiving device includes:
a power receiving side resonator that resonates with the power transmitting side resonator included in the power transmitting device;
A wireless power transmission system comprising: an AC/DC converter that converts an AC voltage output from the power receiving side resonator into a DC voltage, and outputs the DC voltage to the motor. 直流可変電圧源により生成された直流電圧を交流電圧に変換し、前記交流電圧を出力する直流交流変換器と、
前記直流交流変換器から出力された交流電圧を用いて、受電装置の受電側共振器と共鳴する送電側共振器と、
前記直流交流変換器から出力された交流電圧を検出する電圧検出部と、
前記直流交流変換器から前記送電側共振器に流れる交流電流を検出する電流検出部とを備えた送電装置から、
前記電圧検出部により検出された交流電圧と、前記電流検出部により検出された交流電流とを取得し、前記送電側共振器と前記受電側共振器との結合係数に正比例する値と、前記取得した交流電圧と、前記取得した交流電流とを用いて、前記受電側共振器から電力が供給されるモータの回転速度を算出する回転速度算出部を備えた電圧制御装置。a DC-AC converter that converts a DC voltage generated by a DC variable voltage source into an AC voltage and outputs the AC voltage;
a power transmission side resonator that resonates with a power reception side resonator of the power reception device using the AC voltage output from the DC/AC converter;
a voltage detection unit that detects the AC voltage output from the DC/AC converter;
A power transmission device comprising: a current detection unit that detects an alternating current flowing from the DC-AC converter to the power transmission-side resonator;
acquiring an alternating current voltage detected by the voltage detecting section and an alternating current detected by the current detecting section, and obtaining a value directly proportional to a coupling coefficient between the power transmitting side resonator and the power receiving side resonator; A voltage control device comprising: a rotation speed calculation unit that calculates a rotation speed of a motor to which power is supplied from the power receiving side resonator, using the obtained AC voltage and the acquired AC current.
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