JPWO2006115196A1 - 無接触給電設備の2次側受電回路 - Google Patents
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Abstract
Description
以下に、本発明の基本構成1における無接触給電設備の2次側受電回路について、図面を参照しながら説明する。
本実施の形態1は、上記基本構成1における切換手段の具体的な構成を示したものであるため、この切換手段に着目して説明する。なお、実施の形態1と同一の部材については同一の番号を付して説明を行うものとする。
図2(a)の基本構成1における実施の形態1は、図2(b)に示すような回路にすることもできる。
本実施の形態3は、上記実施の形態1の共振回路4A,4Bに、さらに第3ピックアップコイル2Cと第3コンデンサ(共振コンデンサ)3Cから形成される共振回路4Cが直列に接続され、トランスの一次側巻線が各共振回路4の間(共振回路4Aと共振回路4Bの間、および共振回路4Bと共振回路4Cの間)に絶縁された状態で接続された構成の2次側受電回路であるため、実施の形態1と異なる部分に着目して説明する。なお、共振回路4Cには、他の共振回路4A,4Bと同様に、共振回路4Cにより発生する電圧を整流し、消費電力が変動する負荷10へ給電する整流回路6Cが並列に接続されている。また、実施の形態1と同一の部材については同一の番号を付して説明を行うものとする。
[基本構成2]
以下に、本発明の基本構成2における無接触給電設備の2次側受電回路について、図面を参照しながら説明する。
図4(b)に示す本実施の形態1は、上記基本構成2における切換手段の具体的な構成を示したものである。この切換手段は、図2に示した基本構成1の実施の形態1の切換手段41を適用している。
[基本構成3]
以下に、本発明の基本構成3における無接触給電設備の2次側受電回路について、図面を参照しながら説明する。
[基本構成4]
以下に、本発明の基本構成4における無接触給電設備の2次側受電回路について、図面を参照しながら説明する。
図7(b)に示す本実施の形態1は、上記基本構成4における切換手段の具体的な構成を示したものである。この切換手段は、図2に示した基本構成1の実施の形態1の切換手段41を適用している。
図7(a)に示す基本構成4の回路では、共振回路84A,84Bと直列にスイッチ91を接続しているが、図8に示すように、スイッチ91を、第1ダイオード85に直列に接続するようにしてもよい。図8では、直列共振回路84Bのピックアップコイル82Bを第3ダイオード87のアノードに接続し、この接続点と第1ダイオード85のアノードとの間にスイッチ91を接続している。なお、このスイッチ91に代えて、基本構成1の実施の形態1の切換手段41を設けてもよい。
用トランジスタに電流が流れてしまい、損失が生じるという問題がある。
そこで本発明は、負荷への給電が不要なときの損失を低減できる無接触給電設備の2次側受電回路を提供することを目的としたものである。
課題を解決するための手段
前記した目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の無接触給電設備の2次側受電回路は、高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルを複数設け、前記各ピックアップコイルにそれぞれ直列に共振コンデンサを接続して前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成し、さらにこれら共振回路を直列に接続し、前記各共振回路にそれぞれ共振回路により発生する電圧を整流する整流回路を設け、これら整流回路を並列に接続して、消費電力が変動する負荷へ給電し、前記各共振回路間を接続状態または開放状態とする切換手段を設け、前記切換手段を制御することにより前記負荷に印加される出力電圧を制御する電圧制御手段を設け、前記切換手段は、一次側巻線が、前記各共振回路の間に直列に接続されているトランスと、前記トランスの二次側巻線に入力端が接続されている整流器と、前記整流器の両出力端間に接続されているスイッチング手段とを備え、前記電圧制御手段は、前記切換手段のスイッチング手段をオン・オフすることにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御することを特徴としたものである。
上記構成によれば、高周波電流が誘導線路に供給されると、この誘導線路に発生する磁束により、各ピックアップコイルにそれぞれ誘導起電力が発生し、各ピックアップコイルに発生した誘導起電力が所定の電圧として各整流回路で整流されて負荷へ供給される。この負荷が通常負荷状態のとき、各切換手段のスイッチング手段はオンされ、各共振回路間は直列に接続状態とされ、各共振回路の整流回路に発生する電圧が加算された電圧で負荷へ供給される。また、負荷が軽負荷状態となると出力電圧が上昇し、その状態に応じて電圧制御手段により選択された切換手段のスイッチ手段はオフされ、選択された切換手段により共振回路間が切離され、切離された共振回路以外の共振回路の整流回路に発生する電
圧で負荷へ供給される。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明であって、前記トランスの一次側巻線と二次側巻線の巻線比は1:1であり、前記トランスの一次側巻線のインピーダンスが、軽負荷時の負荷の抵抗より大きいことを特徴とするものである。
上記構成によれば、負荷が軽負荷となるとスイッチング手段がオフされ(開放され)、このときトランスの二次側巻線に発生する電圧が、負荷に印加されている出力電圧より小さいときには、トランスの二次側巻線に電流が流れない。したがって、トランスの二次側巻線は完全に開放され、トランスの一次側巻線は高インピーダンスとなる。このとき、各ピックアップコイルに誘起して電圧が、高インピーダンスのトランスの一次側巻線に印加され、微小な電流がトランスの一次側巻線に流れ、その電流が整流器を介して負荷に流れ込むが、軽負荷時の負荷の抵抗がトランスの一次側巻線の高インピーダンスより小さいときは、放電電流が充電電流より大きいことから、前記出力電圧は減少する。
また、請求項4に記載の発明は、高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルを設け、前記ピックアップコイルに直列に共振コンデンサを接続して前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成し、前記共振回路により発生する電圧を整流し、消費電力が変動する負荷へ給電する整流回路を設け、直列に接続された同容量の2つの出力コンデンサを、前記整流回路の両出力端間に接続し、これら2つの出力コンデンサの接続点と前記共振回路の一端との間を、接続状態または開放状態とする切換手段を設け、前記切換手段を制御することにより前記負荷に印加される出力電圧を制御する電圧制御手段を設け、前記切換手段は、一次側巻線が、前記2つの出力コンデンサの接続点と前記共振回路の一端との間に直列に接続されているトランスと、前記トランスの二次側巻線に入力端が接続されている整流器と、前記整流器の両出力端間に接続されているスイッチング手段とを備え、前記電圧制御手段は、前記切換手段のスイッチング手段をオン・オフすることにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御することを特徴としたものである。
上記構成によれば、高周波電流が誘導線路に供給されると、この誘導線路に発生する磁
束により、ピックアップコイルに誘導起電力が発生し、ピックアップコイルに発生した誘導起電力が所定の電圧として整流回路で整流されて負荷へ供給される。この負荷が通常負荷状態のとき、切換手段のスイッチング手段はオンされ、整流回路の両出力端間に直列に接続された同容量の2つのコンデンサの接続点と共振回路の一端との間は接続状態とされて倍電圧回路となるので、整流回路に発生する電圧の2倍の電圧が負荷へ印加される。また、負荷が軽負荷状態となり出力電圧が上昇すると、電圧制御手段により切換手段のスイッチ手段はオフされ、前記2つのコンデンサの接続点と共振回路の一端との間は開放状態とされ、整流回路に発生する電圧のまま負荷へ印加される。
さらに、請求項5に記載の発明は、高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルを設け、前記ピックアップコイルに直列に共振コンデンサを接続して前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成し、前記共振回路により発生する電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を消費電力が変動する負荷へ給電する昇圧手段を設け、前記共振回路と前記昇圧手段との間を接続状態または開放状態とする切換手段を設け、前記切換手段を制御することにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御する電圧制御手段を設け、前記昇圧手段は、一次側巻線が前記共振回路と直列に接続されている昇圧用トランスと、前記昇圧用トランスの二次側巻線に入力端が接続され、出力端が前記負荷に接続されている第1整流回路とを備え、前記切換手段は、前記昇圧用トランスの3次巻線に入力端が接続されている第2整流回路と、前記第2整流回路の両出力端間に接続されているスイッチング手段とを備え、前記電圧制御手段は、前記切換手段のスイッチング手段をオン・オフすることにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御することを特徴としたものである。
上記構成によれば、例えば、ピックアップコイルを所望の回数巻くことができず、ピックアップコイルにおいて小さな誘導起電力しか発生させることができない場合において、負荷が通常負荷状態のとき、切換手段のスイッチング手段はオンされ、共振回路と直列に接続された昇圧用トランスの1次側は接続状態とされ、共振回路により発生する電圧は昇圧用トランスにより所望の電圧に昇圧され、負荷へ供給される。また、負荷が軽負荷状態
となり、出力電圧が上昇すると、電圧制御手段により切換手段のスイッチング手段がオフされて前記昇圧用トランスの1次側は開放状態とされ、負荷に印加される出力電圧は降下される。
また、請求項7に記載の発明は、高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルを設け、前記ピックアップコイルに直列に共振コンデンサを接続して前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成し、前記共振回路に直列に、この共振回路を接続状態または開放状態とする切換手段を設け、前記共振回路と切換手段からなる回路の両端に第1ダイオードを接続し、この第1ダイオードのカソードに第2ダイオードのアノードを接続し、前記第1ダイオードのアノードに出力コンデンサの一端を接続し、前記第2ダイオードのカソードに前記出力コンデンサの他端を接続し、前記出力コンデンサの両端に負荷を接続し、前記切換手段を制御することにより前記負荷に印加される出力電圧を制御する電圧制御手段を設け、前記切換手段は、一次側巻線が、前記共振回路に直列に接続されているトランスと、前記トランスの二次側巻線に入力端が接続されている整流器と、前記整流器の両出力端間に接続されているスイッチング手段とを備え、前記電圧制御手段は、前記切換手段のスイッチング手段をオン・オフすることにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御することを特徴としたものである。
上記構成によれば、切換手段のスイッチング手段はオンされ、共振回路が出力コンデンサに接続状態とされ、高周波電流が誘導線路に供給されると、この誘導線路に発生する磁束により、ピックアップコイルに誘導起電力が発生し、その半サイクルでは、ピックアップコイルに接続された共振コンデンサが充電され、次の半サイクルでは、前の半サイクルで充電された共振コンデンサの電荷が加わり、出力コンデンサへ充電され、負荷へ給電される。負荷が通常負荷状態のとき上記接続状態が維持され、負荷が軽負荷状態となり出力電圧が上昇して、所定電圧を越えると、電圧制御手段により切換手段のスイッチ手段はオフされ、共振回路が出力コンデンサから切り離され、出力コンデンサは充電されなくなる。この状態で、出力コンデンサより負荷へ給電され、出力電圧が下降する。所定電圧に戻ると、
Claims (7)
- 高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルを複数設け、
前記各ピックアップコイルにそれぞれ直列に共振コンデンサを接続して前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成し、さらにこれら共振回路を直列に接続し、
前記各共振回路にそれぞれ共振回路により発生する電圧を整流する整流回路を設け、これら整流回路を並列に接続して、消費電力が変動する負荷へ給電し、
前記各共振回路間を接続状態または開放状態とする切換手段を設け、
前記切換手段を制御することにより前記負荷に印加される出力電圧を制御する電圧制御手段を設けること
を特徴とする無接触給電設備の2次側受電回路。 - 前記切換手段は、
一次側巻線が、前記各共振回路の間に直列に接続されているトランスと、
前記トランスの二次側巻線に入力端が接続されている整流器と、
前記整流器の両出力端間に接続されているスイッチング手段と
を備え、
前記電圧制御手段は、前記スイッチング手段をオン・オフすることにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御すること
を特徴とする請求項1に記載の無接触給電設備の2次側受電回路。 - 前記トランスの一次側巻線と二次側巻線の巻線比は1:1であり、前記トランスの一次側巻線のインピーダンスが、軽負荷時の負荷の抵抗より大きいこと
を特徴とする請求項2に記載の無接触給電設備の2次側受電回路。 - 高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルを設け、
前記ピックアップコイルに直列に共振コンデンサを接続して前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成し、
前記共振回路により発生する電圧を整流し、消費電力が変動する負荷へ給電する整流回路を設け、
直列に接続された同容量の2つの出力コンデンサを、前記整流回路の両出力端間に接続し、
これら2つの出力コンデンサの接続点と前記直列に接続された共振回路の一端との間を、接続状態または開放状態とする切換手段を設け、
前記切換手段を制御することにより前記負荷に印加される出力電圧を制御する電圧制御手段を設けること
を特徴とする無接触給電設備の2次側受電回路。 - 高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルを設け、
前記ピックアップコイルに直列に共振コンデンサを接続して前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成し、
前記共振回路により発生する電圧を昇圧し、その昇圧した電圧を消費電力が変動する負荷へ給電する昇圧手段を設け、
前記共振回路と前記昇圧手段との間を接続状態または開放状態とする切換手段を設け、
前記切換手段を制御することにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御する電圧制御手段を設けること
を特徴とする無接触給電設備の2次側受電回路。 - 前記昇圧手段は、
一次側巻線が前記共振回路と直列に接続されている昇圧用トランスと、前記昇圧用トランスの二次側巻線に入力端が接続され、出力端が前記負荷に接続されている第1整流回路と
を備え、
前記切換手段は、
前記昇圧用トランスの3次巻線に入力端が接続されている第2整流回路と、前記第2整流回路の両出力端間に接続されているスイッチング手段と
を備え、
前記電圧制御手段は、
前記スイッチング手段をオン・オフすることにより、前記負荷に印加される出力電圧を制御すること
を特徴とする請求項5に記載の無接触給電設備の2次側受電回路。 - 高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルを設け、
前記ピックアップコイルに直列に共振コンデンサを接続して前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成し、
前記共振回路に直列に、この共振回路を接続状態または開放状態とする切換手段を設け、
前記共振回路と切換手段からなる回路の両端に第1ダイオードを接続し、
この第1ダイオードのカソードに第2ダイオードのアノードを接続し、
前記第1ダイオードのアノードに出力コンデンサの一端を接続し、
前記第2ダイオードのカソードに前記出力コンデンサの他端を接続し、
前記出力コンデンサの両端に負荷を接続し、
前記切換手段を制御することにより前記負荷に印加される出力電圧を制御する電圧制御手段を設けること
を特徴とする無接触給電設備の2次側受電回路。
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