JPWO2010147168A1 - 無接触給電設備 - Google Patents

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Abstract

スイッチングに伴うエネルギーの無駄を回避できる無接触給電設備を提供することを目的として、一次側は直流電源装置１１と給電装置１２と給電ユニット１３から構成され、二次側は受電ユニット１５から構成され、給電装置１２は、直流電流が供給されるセンタータップ２２ａ付きの一次コイル２２および給電ユニット１３に接続された二次コイル２３からなる絶縁トランス２４と、絶縁トランス２４の二次コイル２３と並列に接続された共振コンデンサ２５と、一次コイル２２の一端２２ｂに接続された第１ダイオード２６及び第１ツェナーダイオード２９と、一次コイル２２の他端２２ｃに接続された第２ダイオード２７及び第２ツェナーダイオード３２と、第１ダイオード２６に接続された第１トランジスタ３５と、第２ダイオード２７に接続された第２トランジスタ３６とから構成される。

Description

本発明は、無接触給電設備、特に誘導線路または誘導コイルに交流電流を供給する電源装置に関するものである。
従来の上記誘導線路に交流電流を供給する電源装置の一例が、特許文献１に開示されている。
この電源装置は、直流電源のプラス出力端子から直流電流が供給されるＤＣチョークと、ＤＣチョークを介して直流電流がセンタータップに供給される一次コイルおよび前記誘導線路が接続される二次コイルからなる高周波トランスと、
高周波トランスの一次コイルの両端に並列に接続されたコンデンサと、高周波トランスの一次コイルの一端と直流電源のマイナス出力端子との間に接続された第１スイッチと、高周波トランスの一次コイルの他端と直流電源のマイナス出力端子との間に接続された第２スイッチから構成されている。
また高周波トランスの一次コイルと二次コイル、誘導線路、およびコンデンサは、所定周波数で共振する共振回路を形成するように選定されており、この所定周波数で二次コイルに電流が流れるように、スイッチングコントローラにより第１スイッチと第２スイッチは交互に１８０゜ずれてスイッチングされる。なお、誘導線路へ流れる電流を大きくし、
且つ負荷変化の影響を最小限度にするために、高周波トランスの二次側の巻線数を１本としている。
このように高周波トランスにより直流電源とは絶縁されて、所定周波数の正弦波形の大電流が誘導線路に供給される。
特許第２６６７０５４号公報（図６）
しかし、従来の無接触給電設備では、第１スイッチと第２スイッチはきっちり１８０゜ずれてスイッチングされているとよいが、スイッチングタイミングがずれて同時にオンするタイミングが発生すると、スイッチに直列に接続されてコンデンサがあるためにコンデンサによりループ回路が形成されて放電し、エネルギーを無駄に消費する。またスイッチングに伴い発生するノイズ電流がコンデンサを回り、エネルギーを無駄に消費する。また第１スイッチと第２スイッチをスイッチングするためにスイッチングコントローラを必要としている。
そこで、本発明は、スイッチングに伴うエネルギーの無駄を回避でき、さらにスイッチングコントローラを不要にできる無接触給電設備を提供することを目的としたものである。
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、移動体の移動経路に沿って配置され、交流電流が供給される誘導線路、または装置が留まる所定位置に配置され、交流電流が供給される誘導コイルを備え、前記移動体に、前記誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設け、または前記装置に、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設けた無接触給電設備であって、
直流電流を供給する直流電源装置と、前記直流電源装置のプラス出力端子に一端が接続されたＤＣチョークと、前記ＤＣチョークの他端にセンタータップが接続されたセンタータップ付き一次コイルおよび前記誘導線路または誘導コイルに接続された二次コイルからなる絶縁トランスと、前記二次コイルと並列に接続され、前記誘導線路または誘導コイルと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、前記センタータップ付き一次コイルの一端にアノードが接続された第１ダイオードと、前記センタータップ付き一次コイルの他端にアノードが接続された第２ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続された第１スイッチング素子と、前記第２ダイオードのカソードと前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続された第２スイッチング素子とを備え、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子は、前記二次コイルに前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互に駆動されることを特徴とするものである。
上記構成によれば、直流電源装置からＤＣチョークを介して、センタータップ付き一次コイルに直流電流が供給され、第１スイッチング素子が駆動されると、センタータップ付き一次コイルの一端から直流電流が第１ダイオード、第１スイッチング素子と流れ、次に第２スイッチング素子が駆動されると、センタータップ付き一次コイルの他端から直流電流が第２ダイオード、第２スイッチング素子と流れる。このように第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が交互に駆動されることにより、センタータップ付き一次コイルの一端と他端から交互に電流が流れ、二次コイルに交互に逆向きの電流が流れる。このとき、第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子は、二次コイルに前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互に駆動されることにより、二次コイルから、誘導線路または誘導コイルへ前記所定周波数で交流電流が流れる。
またこのとき、スイッチング素子のスイッチングタイミングがずれて同時にオンするタイミングが発生しても、スイッチング素子に接続されるコンデンサがないために、かつ第１ダイオードと第２ダイオードがあるために、スイッチング素子の動作に伴って同スイッチング素子を含むループ回路に循環電流は流れることなく、エネルギーロスが軽減される。またダイオードにはリカバリー電流があって、逆電圧がかかったときに、瞬間に電流が流れてしまうが、一次コイルしか接続されていないので、前記ループ回路に循環電流は流れることはなく、エネルギーロスが軽減される。
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記第１スイッチング素子および第２スイッチング素子はトランジスタにより形成され、前記センタータップ付き一次コイルの一端および前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのべースにカソードが接続され、前記直流電源装置のマイナス出力端子にアノードが接続された第１ツェナーダイオードと、前記センタータップ付き一次コイルの他端および前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのべースにカソードが接続され、前記直流電源装置のマイナス出力端子にアノードが接続された第２ツェナーダイオードを備え、
前記センタータップ付き一次コイルの一端から前記第１ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、前記センタータップ付き一次コイルの他端から前記第２ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動される構成としたことを特徴とするものである。
上記構成によれば、センタータップ付き一次コイルの一端から第１ツェナーダイオードに電流が流れると、第１ツェナーダイオードのツェナー電圧が第２トランジスタのベースに印加されることにより第２トランジスタが駆動され、この第２トランジスタに、カソードが接続された第２ダイオードに電流が流れて、一次コイルに流れる電流の向きは逆になる。すると、第２トランジスタのベース電圧が０となり、第２ツェナーダイオードのツェナー電圧が第１トランジスタのベースに印加されることにより第１トランジスタが駆動され、この第１トランジスタにカソードが接続された第１ダイオードに電流が流れて、一次コイルに流れる電流の向きは逆になる。このように第１トランジスタと第２トランジスタが交互にオンし、その毎に一次コイルに流れる電流の向きは逆になる。これに伴い、二次コイルに交互に逆向きの電流が流れるが、共振コンデンサと誘導線路または誘導コイルからなる回路が共振回路を形成する所定周波数のときに最も電流が良く流れることから、上記第１トランジスタと第２トランジスタは、前記回路の所定周波数で駆動される。すなわち自己発振で、前記回路の所定周波数で誘導線路または誘導コイルに交流電流が供給される。したがって、トランジスタ（スイッチング素子）を駆動するスイッチングコントローラが不要となる。
また請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明であって、前記誘導線路または誘導コイルに流れる交流電流の周波数は、前記移動体または装置の受電コイルの存在により前記所定周波数より低下することを特徴とするものである。
上記構成によれば、共振コンデンサと誘導線路または誘導コイルは所定周波数で共振回路を形成しているが、移動体または装置の受電コイルの存在によりインピーダンスが増加するので、共振周波数は低下し、自己発振する周波数もこれに伴い前記所定周波数より低下する。
また請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明であって、前記受電コイルに接続される負荷の定格は、前記低下した周波数に基づいて設定されることを特徴とするものである。
上記構成によれば、移動体または装置の受電コイルから給電される負荷の定格は、低下した周波数で駆動できるように予め設定される。
また請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明であって、前記誘導コイルおよび前記受電コイルは、側面視コ字状に形成されたコアの両側の脚部に巻かれ、前記受電コイルに誘起される電圧は、前記コアの飽和により所定電圧以下に制限されていることを特徴とするものである。
上記構成によれば、受電コイルの電圧は、コアの飽和により所定電圧より高くならないことにより、受電コイルの受電電力は制限され、よって誘導コイルが過負荷になることが防止される。
また請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明であって、前記受電コイルのコアは、前記誘導コイルのコアと比較して小さいことを特徴とするものである。
上記構成によれば、受電コイルのコアは、誘導コイルのコアと比較して小さいことにより、受電コイルのコアの留まる位置が、誘導コイルのコアの位置よりずれても、受電コイルに必要な電圧が誘起される。
また請求項７に記載の発明は、移動体の移動経路に沿って配置され、交流電流が供給される誘導線路、または装置が留まる所定位置に配置され、交流電流が供給される誘導コイルを備え、前記移動体に、前記誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設け、または前記装置に、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設けた無接触給電設備であって、
直流電流を供給する直流電源装置と、前記直流電源装置のプラス出力端子に一端が接続されたＤＣチョークと、前記ＤＣチョークの他端にセンタータップが接続されたセンタータップ付き一次コイルおよび前記誘導線路または誘導コイルに接続された二次コイルからなる絶縁トランスと、前記二次コイルと並列に接続され、前記誘導線路または誘導コイルと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、前記センタータップ付き一次コイルの一端と前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第１スイッチング素子と、前記センタータップ付き一次コイルの他端と前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第２スイッチング素子と、アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第１定電流ダイオードと、カソードが、前記第１定電流ダイオードのカソードおよび前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに接続され、アノードが、前記直流電源装置のマイナス出力端子に接続された第１ツェナーダイオードと、アノードが、前記第１定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第１切換えダイオードと、アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第２定電流ダイオードと、カソードが、前記第２定電流ダイオードのカソードおよび前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに接続され、アノードが、前記直流電源装置のマイナス出力端子に接続された第２ツェナーダイオードと、アノードが、前記第２定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第２切換えダイオードとを備え、前記センタータップ付き一次コイルの一端から前記第１定電流ダイオードおよび前記第１ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、このとき第２トランジスタのベースの電荷は前記第１切換えダイオードを介して一次コイルの一端へ放電され、第２トランジスタは完全に非導通状態とされ、前記センタータップ付き一次コイルの他端から前記第２定電流ダイオードおよび前記第２ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、このとき第１トランジスタのベースの電荷は第２切換えダイオードを介して一次コイルの他端へ放電され、第１トランジスタは非導通状態とされる構成としたことを特徴とするものである。
上記構成によれば、直流電源装置からＤＣチョークを介して、センタータップ付き一次コイルに直流電流が供給されると、その直流電流は、第１定電流ダイオードを介して第１ツェナーダイオードへ供給され、あるいは第２定電流ダイオードを介して第２ツェナーダイオードへ供給され、第１ツェナーダイオードあるいは第２ツェナーダイオードのツェナー電圧が、第１スイッチング素子を形成するトランジスタのベースあるいは第２スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに印加され、ツェナー電圧が、時間遅れが少なく所定のベース電圧に達した第１スイッチング素子あるいは第２スイッチング素子のいずれがオン状態とされ、回路が立ち上げられる。そして、第１スイッチング素子が駆動しているときは、第１切換えダイオードを介して、第２スイッチング素子のベースの電荷が放電され、第２スイッチング素子が駆動しているときは、第２切換えダイオードにより、第１スイッチング素子のベースの電荷が放電される。これにより、スイッチング動作の安定性が確保される。
またこのとき、スイッチング素子のスイッチングタイミングがずれて同時にオンするタイミングが発生しても、スイッチング素子に接続されるコンデンサがないために、スイッチング素子の動作に伴って同スイッチング素子を含むループ回路に循環電流は流れることなく、エネルギーロスが軽減される。
またスイッチング素子を形成するトランジスタのベース電圧を供給するツェナー電圧の立ち上げに、定電流ダイオードを使用することにより、時間遅れなく安定してツェナー電圧は立ち上げられ、スイッチング動作の安定性がより確保される。
本発明の無接触給電設備は、スイッチング素子のスイッチングタイミングがずれて同時にオンするタイミングが発生しても、スイッチング素子に接続されるコンデンサがないために、且つ第１ダイオードと第２ダイオードがあるために、スイッチング素子の動作に伴って同スイッチング素子を含むループ回路に循環電流は流れることはなく、エネルギーロスを軽減でき、さらにダイオードにはリカバリー電流があって、逆電圧がかかったときに、瞬間に電流が流れてしまうが、一次コイルしか接続されていないことにより、前記ループ回路に循環電流は流れることはなく、エネルギーロスを軽減できる、という効果を有している。
また、本発明の無接触給電設備は、スイッチング素子を形成するトランジスタのベース電圧を供給するツェナー電圧の立ち上げに、定電流ダイオードを使用することにより、時間遅れなく安定してツェナー電圧を立ち上げることができ、スイッチング動作の安定性をより確保できる、という効果を有している。
本発明の実施の形態１における無接触給電設備の回路図 同無接触給電設備の誘導コイルと受電コイルの断面図 同無接触給電設備の誘導コイルと受電コイルの斜視図 本発明の実施の形態２における無接触給電設備の回路図 本発明の実施の形態３における無接触給電設備の回路図 本発明の実施の形態４における無接触給電設備の回路図 本発明の実施の形態５における無接触給電設備の回路図
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１における無接触給電設備の回路図である。
図１に示すように、一次側（給電側）は直流電源装置１１と給電装置１２と給電ユニット１３から構成され、二次側（受電側）は受電ユニット１５から構成されている。前記給電ユニット１３は、前記受電ユニット１５を備えた装置（図示せず）が移動し留まる所定位置に配置されている。図１には、一点鎖線により装置の移動経路１７を示している。
直流電源装置１１は、交流の商用電源から給電されてＡＣ−ＤＣ変換して定格直流電圧の直流電流を給電装置１２へ供給する。
前記給電装置１２は、
直流電源装置１１のプラス出力端子に一端が接続され、直流電流が供給されるＤＣチョーク２１と、
ＤＣチョーク２１の他端にセンタータップ２２ａが接続されたセンタータップ付き一次コイル２２、およびこの一次コイル２２に対向し、給電ユニット１３の誘導コイル４２（後述する）に接続された二次コイル２３からなる絶縁トランス２４と、
絶縁トランス２４の二次コイル２３と並列に接続され、給電ユニット１３の誘導コイル４２と所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサ２５と、
センタータップ付き一次コイル２２の一端２２ｂに、アノードが接続された第１ダイオード２６と、
前記センタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃに、アノードが接続された第２ダイオード２７と、
センタータップ付き一次コイル２２の一端２２ｂと直流電源装置１１のマイナス出力端子との間に、直列接続された第１抵抗２８および第１ツェナーダイオード２９と、
一端が、第１抵抗２８および第１ツェナーダイオード２９の接続点に接続された第１ゲート抵抗３０と、
センタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃと直流電源装置１１のマイナス出力端子との間に、直列接続された第２抵抗３１および第２ツェナーダイオード３２と、
一端が、第２抵抗３１および第２ツェナーダイオード３２の接続点に接続された第２ゲート抵抗３３と、
第１ダイオード２６のカソードにコレクタが接続され、直流電源装置１１のマイナス出力端子にエミッタが接続され、ベースが第２ゲート抵抗３３の他端に接続されたサージキラー（ダイオード）付きの第１（ＮＰＮ）トランジスタ（第１スイッチング素子の一例）３５と、
第２ダイオード２７のカソードにコレクタが接続され、直流電源装置１１のマイナス出力端子にエミッタが接続され、ベースが第１ゲート抵抗３０の他端に接続されたサージキラー（ダイオード）付きの第２（ＮＰＮ）トランジスタ（第２スイッチング素子の一例）３６と
これら部品が配置された空冷用の冷却フィン（図示せず）と
から構成されている。
なお、第１ツェナーダイオード２９のカソードは、第１抵抗２８を介してセンタータップ付き一次コイル２２の一端２２ｂに接続され、第１ツェナーダイオード２９のアノードは直流電源装置１１のマイナス出力端子に接続されている。また第２ツェナーダイオード３２のカソードは、第２抵抗３１を介してセンタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃに接続され、第２ツェナーダイオード３２のアノードは直流電源装置１１のマイナス出力端子に接続されている。
上記給電装置１２の構成により、センタータップ付き一次コイル２２の一端２２ｂより第１ツェナーダイオード２９に電流が流れることにより第２トランジスタ３６は駆動され、センタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃより第２ツェナーダイオード３２に電流が流れることにより第１トランジスタ３５は駆動される。
また上記給電ユニット１３は、図２および図３に示すように、平板状のフェライトコア部材４１を側面視コ字状に組み合わせ、さらに両脚部１３Ａの先端にフェライトコア部材４１を水平に組み合わせ、コ字状の両脚部１３Ａにそれぞれ誘導コイル４２を巻いて給電部４３を形成し、２つの給電部４３を、アルミ製の床材４４上に受電ユニット１５の移動方向Ｘヘコ字状の空間が直列に並ぶように配置されて構成されている。
また上記受電ユニット１５は、図１に示すように、受電コイル５１が巻かれた受電部５２（図２）と、受電コイル５１とともに後述する周波数を共振周波数とする共振回路を形成する共振コンデンサ５３と、共振コンデンサ５３に並列に接続された整流器５４から構成されている。
受電部５２は、図２および図３に示すように、平板状のフェライトコア部材５６を側面視コ字状に組み合わせ、さらに両脚部５２Ａの先端にフェライトコア部材５６を水平に組み合わせ、コ字状の両脚部５２Ａに前記受電コイル５１を巻いて形成されており、アルミ製の床材５７に固定されている。また受電部５２に発生する電圧は、フェライトコア部材５６の飽和電圧により所定電圧以下に制限されている。また図２および図３に示すように、受電部５２（受電コイル５１）のフェライトコア部材５６は、給電ユニット１３（誘導コイル４２）のフェライトコア部材４１と比較して小さくされ、受電部５２の形状（寸法）は、給電部４３の形状（寸法）より一回り小さくされている。
そして、図２に示すように、受電部５２（受電コイル５１）は、受電部５２の両脚部５２Ａの先端に配置されたフェライトコア部材５６が、給電ユニット１３の４つの脚部１３Ａの先端に配置されたフェライトコア部材４１に対向するように移動される。
上記構成による動作を説明する。
１．直流電源装置１１が商用電源に接続されると、給電装置１２のＤＣチョーク２１に直流電流が供給される。この状態では、第１トランジスタ３５、第２トランジスタ３６ともにオフの状態にある。
２．ＤＣチョーク２１に供給された直流電流は、部品の定格が同じでも、ダイオード２６，２７の順方向電圧、トランジスタ３５，３６の特性のバラツキ、抵抗２８，３０，３１，３３の抵抗値誤差などで電流の流れやすさに差が出る。ここで、センタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃから第２ツェナーダイオード３２に電流が流れて、第１トランジスタ３５のベース電圧が、０．７Ｖとなり、第１トランジスタ３５が先にオン（導通）状態となるものとする。
３．すると、ＤＣチョーク２１へ供給された直流電流は一次コイル２２のセンタータップ２２ａから一端２２ｂ、第１ダイオード２６、第１トランジスタ３５と流れ、また一端２２ｂから第１抵抗２８を介して第１ツェナーダイオード２９と流れる。
このとき、第１トランジスタ３５のゲートの電荷は、第２ゲート抵抗３３、第２抵抗３１を介してセンタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃへ流れて、第１トランジスタ３５のゲート電圧は０Ｖとなり、第１トランジスタ３５がオフ（非導通）状態となると同時に、第２トランジスタ３６のベース電圧が、０．７Ｖとなり、第２トランジスタ３６がオン（導通）状態となる。
４．すると、ＤＣチョーク２１へ供給された直流電流は一次コイル２２のセンタータップ２２ａから他端２２ｃ、第２ダイオード２７、第２トランジスタ３６と流れ、また他端２２ｃから第２抵抗３１を介して第２ツェナーダイオード３２と流れる。
このとき、第２トランジスタ３６のゲートの電荷は、第１ゲート抵抗３０、第１抵抗２８を介してセンタータップ付き一次コイル２２の一端２２ｂへ流れて、第２トランジスタ３６のゲート電圧は０Ｖとなり、第２トランジスタ３６がオフ（非導通）状態となると同時に、第１トランジスタ３５のベース電圧が、０．７Ｖとなり、第１トランジスタ３５がオン（導通）状態となる。
以上の動作を繰り返すことにより発振する。
このように、第１トランジスタ３５と第２トランジスタ３６が交互にオンし、その毎に一次コイル２２に流れる電流の向きは逆になる。
５．これに伴い、二次コイル２３に交互に逆向きの電流が流れ、共振コンデンサ２５と給電ユニット１３の誘導コイル４２からなる回路の共振周波数（例えば、１５ｋＨｚ）のときに最も良く電流が良く流れることから、第１トランジスタ３５と第２トランジスタ３６は、前記共振周波数で交互に１８０゜ずれてスイッチングされる。すなわち、共振コンデンサ２５と給電ユニット１３の誘導コイル４２からなる回路の共振周波数で自己発振し、この共振周波数の交流電流が誘導コイル４２に供給される。よって、第１トランジスタ３５と第２トランジスタ３６を駆動する制御回路が不要となる。
６．給電ユニット１３に対向して受電ユニット１５が移動してくると、誘導コイル４２に発生する磁束により、誘導コイル４２の周波数に共振する受電コイル５１に大きな起電力が発生し、この起電力により発生した交流電流は整流器５４へ供給され、整流器５４で整流された直流電流が装置の負荷へ供給される。このとき、装置の受電コイル５１の存在により、給電装置１２の共振コンデンサ２５に接続される回路のインピーダンスが増加するので、誘導コイル４２に流れる交流電流の周波数は前記所定周波数（共振コンデンサ２５と誘導コイル４２からなる回路の共振周波数）より低下し（例えば、１４ｋＨｚに低下し）、自己発振する周波数もこれに伴い低下する。受電ユニット１５の受電コイル５１と共振コンデンサ５３は、この低下する周波数（例えば、１４ｋＨｚ）を共振周波数とするように、選定されている。また受電部５２（受電コイル５１）に発生する電圧は、フェライトコア部材５６の飽和電圧により所定電圧以下に制限されていることから、受電ユニット１５の受電電力は制限されている。
以上のように本実施の形態１によれば、トランジスタ３５，３６のスイッチングタイミングがずれて同時にスイッチングするタイミングが発生しても、トランジスタ３５，３６に接続されるコンデンサがないために、且つ第１ダイオード２６と第２ダイオード２７があるために、トランジスタ３５，３６の動作に伴って同トランジスタ３５，３６を含むループ回路に循環電流が流れることはなく、またトランジスタ３５，３６のスイッチングの際に発生するノイズ電流が流れることはなく、エネルギーロスを軽減でき、さらにダイオード２６，２７にはリカバリー電流があって、逆電圧がかかった瞬間に電流が流れてしまうが、一次コイル２２しか接続されていないので、前記ループ回路に循環電流は流れることはなく、エネルギーロスを軽減でき、効率を向上させることができる。
また本実施の形態１によれば、トランジスタ３５，３６は、自己発振されることにより、トランジスタ３５，３６を駆動する制御回路を不要とすることができる。
また本実施の形態１によれば、受電ユニット１５が存在していないとき、受電ユニット１５が存在しているときより誘導コイル４２へ流れる電流の周波数は高いことから、流れている電流が小さくて済み、受電ユニット１５が存在していないときのエネルギーロスを小さくすることができる。
また本実施の形態１によれば、受電コイル５１のフェライトコア部材５６は、誘導コイル４２のフェライトコア部材４１より形状が小さいことにより、受電コイル５１のフェライトコア部材５６の留まる位置が、誘導コイル４２のフェライトコア部材４１の位置よりずれても、受電コイル５１に必要な電圧を誘起することができる。
また本実施の形態１によれば、受電部５２に発生する電圧は、フェライトコア部材５６の飽和電圧により所定電圧以下に制限されていることから、受電ユニット１５の受電電力は制限され、誘導コイル４２側（一次側）が過負荷となることが防止することができる。
［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２における無接触給電設備の回路図である。なお、上記実施の形態１と同じ回路構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
上記実施の形態１では、共振コンデンサ２５に給電ユニット１３を接続しているが、実施の形態２では、図４に示すように、給電ユニット１３に代えて、共振コンデンサ２５と所定周波数で共振回路を形成する誘導線路６２を接続している。この誘導線路６２は、移動体の移動経路６１に沿って敷設されている。また、受電ユニット１５は移動体に搭載され、誘導線路６２から受電される。
詳細な動作は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
なお、誘導線路６２から複数の受電ユニット１５に給電されるとき、受電ユニット１５に接続される負荷の電力により、給電装置１２の共振コンデンサ２５に接続される回路のインピーダンスが増減し、共振周波数が変化することから、受電ユニット１５に誘起される起電力が変化する。移動体側は、周波数が変わって起電力の変化が変化しても負荷に給電できる定格にしておく必要がある。
［実施の形態３］
図５は本発明の実施の形態３における無接触給電設備の回路図である。なお、上記実施の形態１と同じ回路構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
上記実施の形態１では、トランジスタ３５，３６の切換え時に、非導通とするトランジスタ３５，３６のゲートの電荷を抵抗３１，３３，２８，３０を介して逃がしてゲート電圧を低下させているが、負荷が大きくなりセンタータップ付き一次コイル２２に大きな一次電流を流すことが必要となると、前記ゲート電圧の低下が遅くなり、よってトランジスタ３５，３６の切換えが遅くなり、希望の高周波（例えば、１５ｋＨｚ）の二次電流を得ることができなくなる可能性がある。
そこで、実施の形態３では、大きな電流が流れてもトランジスタ３５，３６の迅速な切換えを可能し、希望の高周波の二次電流を得るために、図５に示すように、トランジスタ３５，３６のゲートの電荷を急速に減衰させゲート電圧を急速に０Ｖとする（放電する）放電パイパス回路と、トランジスタ３５，３６のゲートの電荷を急速にチャージしゲート電圧を急速に上昇させるゲート急速チャージ回路を付加している。
すなわち、放電パイパス回路として、
アノードが、第１抵抗２８および第１ツェナーダイオード２９の接続点に接続されたダイオード６７と、
一端がダイオード６７のカソードに接続され、他端がダイオード２６のカソードに接続された抵抗６８と、
アノードが、第２抵抗３１および第２ツェナーダイオード３２の接続点に接続されたダイオード６９と、
一端がダイオード６９のカソードに接続され、他端がダイオード２７のカソードに接続された抵抗７０
を付加し、ゲート急速チャージ回路として、
一端が、第１抵抗２８および第１ツェナーダイオード２９の接続点に接続されたコンデンサ７２と、
一端がコンデンサ７２の他端に接続され、他端がセンタータップ付き一次コイル２２の一端２２ｂに接続された抵抗７３と、
一端、第２抵抗３１および第２ツェナーダイオード３２の接続点に接続されたコンデンサ７４と、
一端がコンデンサ７４の他端に接続され、他端がセンタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃに接続された抵抗７５
を付加する。
上記放電バイパス回路を付加することにより、非導通とするトランジスタ３５，３６のゲート電圧は急速に放電され、上記ゲート急速チャージ回路を付加することにより、導通とするトランジスタ３５，３６のゲート電圧は急速に上昇され、よって、センタータップ付き一次コイル２２に大きな一次電流を流すことが必要なときでも、トランジスタ３５，３６の迅速な切換えが可能となり、希望の高周波の二次電流を得ることができる。
なお、実施の形態３では、給電装置１２に給電ユニット１３を接続しているが、誘導経路６２を接続するようにしてもよい。
［実施の形態４］
図６は本発明の実施の形態４における無接触給電設備の回路図である。なお、上記実施の形態１と同じ回路構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
実施の形態４における無接触給電設備は、実施の形態１における無接触給電設備とは、下記の点を変更している。
・第１ダイオード２６を除去し、センタータップ付き一次コイル２２の一端２２ｂに第１（ＮＰＮ）トランジスタ（第１スイッチング素子の一例）３５のコレクタを接続する。
また、第２ダイオード２７を除去し、センタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃに第２（ＮＰＮ）トランジスタ（第１スイッチング素子の一例）３６のコレクタを接続する。
・第１抵抗２８に代えて、アノードがセンタータップ付き一次コイル２２の一端２２ｂに接続され、カソードが第１ツェナーダイオード２９のカソードに接続された第１定電流ダイオード３９と、アノードが前記第１定電流ダイオード３９のカソードに接続され、カソードが前記センタータップ付き一次コイル２２の一端２２ｂに接続された第１切換えダイオード３７を設ける。
また、第２抵抗３１に代えて、アノードがセンタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃに接続され、カソードが第２ツェナーダイオード３２のカソードに接続された第２定電流ダイオード４０と、アノードが前記第２定電流ダイオード４０のカソードに接続され、カソードが前記センタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃに接続された第２切換えダイオード３８を設ける。
・共振コンデンサ２５を給電装置１２の外部に設け、給電装置１２と並列接続して設ける。
・給電ユニット１３に代えて、共振コンデンサ２５と所定周波数で共振回路を形成する誘導線路６２を接続する。
上記構成による動作を説明する。 １．直流電源装置１１が商用電源に接続されると、給電装置１２のＤＣチョーク２１に直流電流が供給される。この状態では、第１トランジスタ３５、第２トランジスタ３６ともにオフの状態にある。
２．ＤＣチョーク２１に供給された直流電流は、部品の定格が同じでも、定電流ダイオード３９，４０の順方向電圧、トランジスタ３５，３６の特性のバラツキなどで電流の流れやすさに差が出る。ここでは、センタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃから第２定電流ダイオード４０を介して第２ツェナーダイオード３２に電流が流れて、第１トランジスタ３５のベース電圧が閾値電圧以上となり、第１トランジスタ３５が先にオン（導通）状態となるものとする。
３．第１トランジスタ３５が先にオン（導通）状態となると、ＤＣチョーク２１へ供給された直流電流は一次コイル２２のセンタータップ２２ａから一端２２ｂ、第１トランジスタ３５と流れる。すると、一次コイル２２の一端２２ｂの電圧は略０Ｖとなるため、第２トランジスタ３６のベースの電荷は第１切換えダイオード３７を介して一次コイル２２の一端２２ｂへ放電されるので、第２トランジスタ３６は完全にオフ（非導通）状態となる。
４．次に、一次コイル２２から第１トランジスタ３５に流れる電流は、二次コイル２３を通じて、共振コンデンサ２５および、これと共振回路を形成する誘導線路６２に電流を供給するので、誘導線路６２と共振コンデンサ２５は所定の周波数で共振を開始し、二次コイル２３の両端の電圧は一定時間の後に逆転するので、これに対応して一次コイル２２の他端２２ｃの電圧が一端２２ｂの電圧よりも低くなる。
５．そうすると、第１トランジスタ３５のベースの電荷が第２切換えダイオード３８を介して一次コイル２２の他端２２ｃへ放電されるので、第１トランジスタ３５のベース電圧が閾値電圧を下回った時点で、第１トランジスタ３５はオフ（非導通）状態となる。
６．第１トランジスタ３５がオフ（非導通）状態となると、一次コイル２２の一端２２ｂの電圧は略０Ｖから正電位に急激に立ち上がる。そうすると、一次コイル２２の一端２２ｂから第１定電流ダイオード３９を介して第１ツェナーダイオード２９に電流が流れて、第２トランジスタ３６のベースへ電流が急激に流れるので、第２トランジスタ３６のベース電圧が閾値電圧以上となり、第２トランジスタ３６がオン（導通）状態となる。
７．第２トランジスタ３６がオン（導通）状態となると、ＤＣチョーク２１へ供給された直流電流は一次コイル２２のセンタータップ２２ａから他端２２ｃ、第２トランジスタ３６に流れる。すると、一次コイル２２の他端２２ｃの電圧は略０Ｖとなるため、第１トランジスタ３５のベースの電荷は第２切換えダイオード３８を介して一次コイル２２の一端２２ｂへ放電されるので、第１トランジスタ３５は完全にオフ（非導通）状態となる。
以上の動作を繰り返すことにより、発振することとなる。
このように、第１トランジスタ３５と第２トランジスタ３６が交互にオンし、その度に一次コイル２２に流れる電流の向きは逆になる。

８．これに伴い、二次コイル２３に交互に逆向きの電流が流れ、共振コンデンサ２５と誘導線路６２からなる回路の共振周波数（例えば、１５ｋＨｚ）のときに最も良く電流が良く流れることから、第１トランジスタ３５と第２トランジスタ３６は、前記共振周波数で交互に１８０゜ずれてスイッチングされる。すなわち、共振コンデンサ２５と誘導線路６２からなる回路の共振周波数で自己発振し、この共振周波数の交流電流が誘導線路６２に供給される。よって、第１トランジスタ３５と第２トランジスタ３６を駆動する制御回路が不要となる。
９．移動体に搭載された受電ユニット１５には、誘導線路６２に発生する磁束により、大きな起電力が発生し、この起電力により発生した交流電流は整流器５４へ供給され、整流器５４で整流された直流電流が移動体の負荷へ供給される。このとき、移動体の受電コイル５１の存在により、給電装置１２の共振コンデンサ２５に接続される回路のインピーダンスが増加するので、誘導線路６２に流れる交流電流の周波数は前記所定周波数（共振コンデンサ２５と誘導線路６２からなる回路の共振周波数）より低下し（例えば、１４ｋＨｚに低下し）、自己発振する周波数もこれに伴い低下する。受電ユニット１５の受電コイル５１と共振コンデンサ５３は、この低下する周波数（例えば、１４ｋＨｚ）を共振周波数とするように、選定されている。また受電部５２（受電コイル５１）に発生する電圧は、フェライトコア部材５６の飽和電圧により所定電圧以下に制限されていることから、受電ユニット１５の受電電力は制限されている。
以上のように本実施の形態４によれば、トランジスタ３５，３６のスイッチングタイミングがずれて同時にスイッチングするタイミングが発生しても、トランジスタ３５，３６に接続されるコンデンサがないために、トランジスタ３５，３６の動作に伴って同トランジスタ３５，３６を含むループ回路に循環電流が流れることはなく、また、スイッチングの際に発生するノイズ電流が流れることはなく、エネルギーロスを軽減でき、効率を向上させることができる。
また本実施の形態４によれば、第１抵抗２８に代えて、第１定電流ダイオード３９を設け、第２抵抗３１に代えて、第２定電流ダイオード４０を設けることにより、時間遅れなく安定してツェナー電圧を立ち上げることができ、スイッチング動作をより安定させることができる。
なお、本実施の形態４では、給電装置１２に誘導経路６２を接続しているが、給電ユニット１３を接続するようにしてもよい。
［実施の形態５］
図７は本発明の実施の形態５における無接触給電設備の回路図である。なお、上記実施の形態４と同じ回路構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
実施の形態５では、実施の形態４の給電装置１２を誘導線路６２に２台接続している。
誘導線路６２には、所定の箇所に移動体（受電ユニット１５）が集中すると、受電コイル５１から安定した電力を取り出すことができなくなるという問題を回避するために、一対の誘導線路６２間に所定間隔で複数のコンデンサ７２を並列に接続し、隣接するコンデンサ７２の両端間を互いにゼロ・インピーダンス・ケーブル７３で接続しており、このような誘導線路７１の始端に、実施の形態４における給電装置１２（一方の給電装置１２）を接続し、さらに、誘導線路７１の終端に、さらに、実施の形態４における給電装置１２（他方の給電装置１２）を接続している。
この回路構成によれば、２台の給電装置１２はそれぞれ、誘導線路６２へ誘導電流を供給しようとし、このとき２台の給電装置１２は同じ誘導電流の周波数・位相で、自己発振しようとすることにより、同期し、互いに誘導電流を打ち消しあうことなく誘導電流を供給でき、回路全体の電源容量を略２倍にすることができる。したがって、誘導線路６２から給電される移動体（受電ユニット１５）の数が増加しても十分に安定して電力の供給を行うことができる。
また図７に仮想線（２点鎖線）で示すように、直流電源装置１１のプラス出力端子とマイナス出力端子間に、蓄電装置（バッテリや電気２重層コンデンサ）７５を接続すると、誘導線路６２に接続される絶縁トランス２４の二次コイル２３ヘ供給される誘導電流により、蓄電装置７５を充電することができる。すなわち、二次コイル２３への電流が流れることにより、センタータップ付き一次コイル２２へ電流が流れ、このとき、ＤＣチョーク２１、蓄電装置７５、第２トランジスタ３６の両端のダイオードと流れ、逆位相のときは、ＤＣチョーク２１、蓄電装置７５、第１トランジスタ３５の両端のダイオードと流れる閉ループが形成されることにより、蓄電装置７５が充電される。なお、実施の形態４の給電装置１２は、実施の形態１の給電装置１２のような、センタータップ付き一次コイル２２の一端２２ｂと第１トランジスタ３５のコレクタとの間、およびセンタータップ付き一次コイル２２の他端２２ｃにと第２トランジスタ３６のコレクタとの間にダイオード２６，２７を備えていないことにより、上記閉ループが形成される。
これにより、一方の給電装置１２に直流電源装置１１を接続しない場合であって、移動体の運用を開始する前（移動体へ給電される必要が無いとき）に、予め、直流電源装置１１が接続された他方の給電装置１２より、蓄電装置７５を充電することができ、運用開始時には、２台の給電装置１２により誘導線路６２に電流を供給するようにすることができる。また両方の給電装置１２に直流電源装置１１が接続されており、一方の直流電源装置１１に不具合が発生しても、蓄電装置７５から放電することにより、安定して誘導線路６２に電流を供給することができる。
以上のように、本実施の形態５では、実施の形態４の給電装置１２は、誘導線路６２に複数台接続されても、回路的に周波数・位相が一致して同期し、互いに発生する誘導電流を打ち消しあうことがないことから、一対の誘導線路６２に２台の給電装置１２を単に接続することにより、何ら対策を講じることなく、回路全体の電源容量を略２倍にすることができ、誘導線路６２から給電される受電ユニット１５（移動体）の数が増加しても簡単に対応して、安定して電力の供給を行うことができる。
また、本実施の形態５では、仮に、給電装置１２に蓄電装置７５を設けるならば、上記多用な運用を行うことが可能となり、また誘導線路６２へ給電を安定して行うことができる。
なお、本実施の形態５では、一方の給電装置１２を誘導線路７１の始端に接続し、他方の給電装置１２を誘導線路７１の終端に接続しているが、他方の給電装置１２を接続する箇所は、誘導線路７１の終端に限定されず、途中であっても接続可能であることはいうまでもない。これにより、給電装置１２を接続できる箇所の自由度が高くなり、すなわち、給電装置１２を配置する場所の選択の自由度が高くなり、設備の柔軟性を向上できる。
また、本実施の形態５では、誘導線路６２に２台の給電装置１２を接続しているが、２台に限ることはなく、さらに多くの給電装置１２を接続することもできる。誘導線路６２に接続する給電装置１２の数を増すにつれ、回路全体の電源容量を増すことができ、誘導線路６２の移動体の台数の増加に対応できる。
また本実施の形態１〜５では、スイッチング素子としてトランジスタ３５，３６を使用しているが、単なるスイッチであってもよい。このとき、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を、二次コイル２３に前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互にスイッチングするスイッチングコントローラが必要となる。
【０００３】
イルの他端にアノードが接続された第２ダイオードと、前記第１ダイオードのカソードと前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタにより形成される第１スイッチング素子と、前記第２ダイオードのカソードと前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタにより形成される第２スイッチング素子と、前記センタータップ付き一次コイルの一端および前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのベースにカソードが接続され、前記直流電源装置のマイナス出力端子にアノードが接続された第１ツェナーダイオードと、前記センタータップ付き一次コイルの他端および前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのベースにカソードが接続され、前記直流電源装置のマイナス出力端子にアノードが接続された第２ツェナーダイオードとを備え、前記センタータップ付き一次コイルの一端から前記第１ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、前記センタータップ付き一次コイルの他端から前記第２ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタと前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタは、前記二次コイルに前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互に駆動されることを特徴とするものである。
［００１０］
上記構成によれば、直流電源装置からＤＣチョークを介して、センタータップ付き一次コイルに直流電流が供給され、センタータップ付き一次コイルの一端から第１ツェナーダイオードに電流が流れると、第１ツェナーダイオードのツェナー電圧が第２トランジスタのベースに印加されることにより第２トランジスタが駆動され、この第２トランジスタに、カソードが接続された第２ダイオードに電流が流れて、一次コイルに流れる電流の向きは逆になる。すると、第２トランジスタのベース電圧が０となり、第２ツェナーダイオードのツェナー電圧が第１トランジスタのベースに印加されることにより第１トランジスタが駆動され、この第１トランジスタにカソードが接続された第１ダイオードに電流が流れて、一次コイルに流れる電流の向きは逆にな
【０００４】
る。このように第１トランジスタと第２トランジスタが交互にオンし、その毎に一次コイルに流れる電流の向きは逆になる。これに伴い、二次コイルに交互に逆向きの電流が流れるが、共振コンデンサと誘導線路または誘導コイルからなる回路が共振回路を形成する所定周波数のときに最も電流が良く流れることから、上記第１トランジスタと第２トランジスタは、前記回路の所定周波数で駆動される。すなわち自己発振で、前記回路の所定周波数で誘導線路または誘導コイルに交流電流が供給される。したがって、トランジスタ（スイッチング素子）を駆動するスイッチングコントローラが不要となる。
［００１１］
またこのとき、スイッチング素子のスイッチングタイミングがずれて同時にオンするタイミングが発生しても、スイッチング素子に接続されるコンデンサがないために、かつ第１ダイオードと第２ダイオードがあるために、スイッチング素子の動作に伴って同スイッチング素子を含むループ回路に循環電流は流れることなく、エネルギーロスが軽減される。またダイオードにはリカバリー電流があって、逆電圧がかかったときに、瞬間に電流が流れてしまうが、一次コイルしか接続されていないので、前記ループ回路に循環電流は流れることはなく、エネルギーロスが軽減される。
［００１２］
［００１３］
【０００５】
［００１４］
また請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明であって、前記誘導線路または誘導コイルに流れる交流電流の周波数は、前記移動体または装置の受電コイルの存在により前記所定周波数より低下することを特徴とするものである。
［００１５］
上記構成によれば、共振コンデンサと誘導線路または誘導コイルは所定周波数で共振回路を形成しているが、移動体または装置の受電コイルの存在によりインピーダンスが増加するので、共振周波数は低下し、自己発振する周波数もこれに伴い前記所定周波数より低下する。
［００１６］
また請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明であって、前記受電コイルに接続される負荷の定格は、前記低下した周波数に基づいて設定されることを特徴とするものである。
［００１７］
上記構成によれば、移動体または装置の受電コイルから給電される負荷の定格は、低下した周波数で駆動できるように予め設定される。
［００１８］
また請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明であって、前記誘導コイルおよび前記受電コイルは、側面視コ字状に形成されたコアの両側の脚部に巻かれ、前記受電コイルに誘起される電圧は、前記コアの飽和により所定電圧以下に制限されていることを特徴とするものである。
［００１９］
上記構成によれば、受電コイルの電圧は、コアの飽和により所定電圧より高くならないことにより、受電コイルの受電電力は制限され、よって誘導コイルが過負荷になることが防止される。
［００２０］
また請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明であって、前記受電コイルのコアは、前記誘導コイルのコアと比較して小さいことを特徴とするものである。
［００２１］
上記構成によれば、受電コイルのコアは、誘導コイルのコアと比較して小さいことにより、受電コイルのコアの留まる位置が、誘導コイルのコアの位
【０００６】
置よりずれても、受電コイルに必要な電圧が誘起される。
［００２２］
また請求項７に記載の発明は、移動体の移動経路に沿って配置され、交流電流が供給される誘導線路、または装置が留まる所定位置に配置され、交流電流が供給される誘導コイルを備え、前記移動体に、前記誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設け、または前記装置に、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設けた無接触給電設備であって、
直流電流を供給する直流電源装置と、前記直流電源装置のプラス出力端子に一端が接続されたＤＣチョークと、前記ＤＣチョークの他端にセンタータップが接続されたセンタータップ付き一次コイルおよび前記誘導線路または誘導コイルに接続された二次コイルからなる絶縁トランスと、前記二次コイルと並列に接続され、前記誘導線路または誘導コイルと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、前記センタータップ付き一次コイルの一端と前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第１スイッチング素子と、前記センタータップ付き一次コイルの他端と前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第２スイッチング素子と、アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第１定電流ダイオードと、カソードが、前記第１定電流ダイオードのカソードおよび前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに接続され、アノードが、前記直流電源装置のマイナス出力端子に接続された第１ツェナーダイオードと、アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第２定電流ダイオードと、カソードが、前記第２定電流ダイオードのカソードおよび前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに接続され、アノードが、前記直流電源装置のマイナス出力端子に接続された第２ツェナーダイオードと
【０００７】
を備え、前記センタータップ付き一次コイルの一端から前記第１定電流ダイオードおよび前記第１ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、このとき第２トランジスタのベースの電荷は一次コイルの一端へ放電され、第２トランジスタは完全に非導通状態とされ、前記センタータップ付き一次コイルの他端から前記第２定電流ダイオードおよび前記第２ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、このとき第１トランジスタのベースの電荷は一次コイルの他端へ放電され、第１トランジスタは非導通状態とされる構成としたことを特徴とするものである。
［００２３］
上記構成によれば、直流電源装置からＤＣチョークを介して、センタータップ付き一次コイルに直流電流が供給されると、その直流電流は、第１定電流ダイオードを介して第１ツェナーダイオードへ供給され、あるいは第２定電流ダイオードを介して第２ツェナーダイオードへ供給され、第１ツェナーダイオードあるいは第２ツェナーダイオードのツェナー電圧が、第１スイッチング素子を形成するトランジスタのベースあるいは第２スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに印加され、ツェナー電圧が、時間遅れが少なく所定のベース電圧に達した第１スイッチング素子あるいは第２スイッチング素子のいずれがオン状態とされ、回路が立ち上げられる。そして、第１スイッチング素子が駆動しているときは、第２スイッチング素子のベースの電荷が放電され、第２スイッチング素子が駆動しているときは、第１スイッチング素子のベースの電荷が放電される。これにより、スイッチング動作の安定性が確保される。
［００２４］
またこのとき、スイッチング素子のスイッチングタイミングがずれて同時にオンするタイミングが発生しても、スイッチング素子に接続されるコンデ
【０００８】
ンサがないために、スイッチング素子の動作に伴って同スイッチング素子を含むループ回路に循環電流は流れることなく、エネルギーロスが軽減される。
［００２５］
またスイッチング素子を形成するトランジスタのベース電圧を供給するツェナー電圧の立ち上げに、定電流ダイオードを使用することにより、時間遅れなく安定してツェナー電圧は立ち上げられ、スイッチング動作の安定性がより確保される。
また請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明であって、アノードが、前記第１定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第１切換えダイオードと、アノードが、前記第２定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第２切換えダイオードとを備えることを特徴とするものである。
上記構成によれば、直流電源装置からＤＣチョークを介して、センタータップ付き一次コイルに直流電流が供給されると、その直流電流は、第１定電流ダイオードを介して第１ツェナーダイオードへ供給され、あるいは第２定電流ダイオードを介して第２ツェナーダイオードへ供給され、第１ツェナーダイオードあるいは第２ツェナーダイオードのツェナー電圧が、第１スイッチング素子を形成するトランジスタのベースあるいは第２スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに印加され、ツェナー電圧が、時間遅れが少なく所定のベース電圧に達した第１スイッチング素子あるいは第２スイッチング素子のいずれがオン状態とされ、回路が立ち上げられる。そして、第１スイッチング素子が駆動しているときは、第１切換えダイオードを介して、第２スイッチング素子のベースの電荷が放電され、第２スイッチング素子が駆動しているときは、第２切換えダイオードにより、第１スイッチング素子のベースの電荷が放電される。これにより、スイッチング動作の安定性が確保される。
発明の効果
［００２６］
本発明の無接触給電設備は、第１トランジスタと第２トランジスタが交互にオンし、その毎に一次コイルに流れる電流の向きは逆になることに伴い、二次コイルに交互に逆向きの電流が流れるが、共振コンデンサと誘導線路または誘導コイルからなる回路が共振回路を形成する所定周波数のときに最も電流が良く流れることから、上記第１トランジスタと第２トランジスタは、前記回路の所定周波数で駆動され、すなわち自己発振で、前記回路の所定周波数で誘導線路または誘導コイルに交流電流が供給されることにより、トランジスタ（スイッチング素子）を駆動するスイッチングコントローラを不要にできる、という効果を有している。
また、本発明の無接触給電設備は、スイッチング素子のスイッチングタイミングがずれて同時にオンするタイミングが発生しても、スイッチング素子に接続されるコンデンサがないために、且つ第１ダイオードと第２ダイオードがあるために、スイッチング素子の動作に伴って同スイッチング素子を含むループ回路に循環電流は流れることはなく、エネルギーロスを軽減でき、さらにダイオードにはリカバリー電流があって、逆電圧がかかったときに、瞬間に電流が流れてしまうが、一次コイルしか接続されていないことにより、前記ループ回路に循環電流は流れることはなく、エネルギーロスを軽減できる、という効果を有している。
［００２７］
また、本発明の無接触給電設備は、スイッチング素子を形成するトランジスタのベース電圧を供給するツェナー電圧の立ち上げに、定電流ダイオードを使用することにより、時間遅れなく安定してツェナー電圧を立ち上げることができ、スイッチング動作の安定性をより確保できる、という効果を有している。
図面の簡単な説明
［００２８］
［図１］本発明の実施の形態１における無接触給電設備の回路図
［図２］同無接触給電設備の誘導コイルと受電コイルの断面図
［図３］同無接触給電設備の誘導コイルと受電コイルの斜視図
［図４］本発明の実施の形態２における無接触給電設備の回路図
［図５］本発明の実施の形態３における無接触給電設備の回路図

Claims (7)

  1. 移動体の移動経路に沿って配置され、交流電流が供給される誘導線路、または装置が留まる所定位置に配置され、交流電流が供給される誘導コイルを備え、
    前記移動体に、前記誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設け、または前記装置に、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設けた無接触給電設備であって、
    直流電流を供給する直流電源装置と、
    前記直流電源装置のプラス出力端子に一端が接続されたＤＣチョークと、
    前記ＤＣチョークの他端にセンタータップが接続されたセンタータップ付き一次コイルおよび前記誘導線路または誘導コイルに接続された二次コイルからなる絶縁トランスと、
    前記二次コイルと並列に接続され、前記誘導線路または誘導コイルと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、
    前記センタータップ付き一次コイルの一端にアノードが接続された第１ダイオードと、
    前記センタータップ付き一次コイルの他端にアノードが接続された第２ダイオードと、
    前記第１ダイオードのカソードと前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続された第１スイッチング素子と、
    前記第２ダイオードのカソードと前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続された第２スイッチング素子と
    を備え、
    前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子は、前記二次コイルに前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互に駆動されること
    を特徴とする無接触給電設備。
  2. 前記第１スイッチング素子および第２スイッチング素子はトランジスタにより形成され、
    前記センタータップ付き一次コイルの一端および前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのべースにカソードが接続され、前記直流電源装置のマイナス出力端子にアノードが接続された第１ツェナーダイオードと、
    前記センタータップ付き一次コイルの他端および前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのべースにカソードが接続され、前記直流電源装置のマイナス出力端子にアノードが接続された第２ツェナーダイオード
    を備え、
    前記センタータップ付き一次コイルの一端から前記第１ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、前記センタータップ付き一次コイルの他端から前記第２ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動される構成としたこと
    を特徴とする請求項１に記載の無接触給電設備。
  3. 前記誘導線路または誘導コイルに流れる交流電流の周波数は、前記移動体または装置の受電コイルの存在により前記所定周波数より低下すること
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載の無接触給電設備。
  4. 前記受電コイルに接続される負荷の定格は、前記低下した周波数に基づいて設定されること
    を特徴とする請求項３に記載の無接触給電設備。
  5. 前記誘導コイルおよび前記受電コイルは、側面視コ字状に形成されたコアの両側の脚部に巻かれ、
    前記受電コイルに誘起される電圧は、前記コアの飽和により所定電圧以下に制限されていること
    を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の無接触給電設備。
  6. 前記受電コイルのコアは、前記誘導コイルのコアと比較して小さいこと
    を特徴とする請求項５に記載の無接触給電設備。
  7. 移動体の移動経路に沿って配置され、交流電流が供給される誘導線路、または装置が留まる所定位置に配置され、交流電流が供給される誘導コイルを備え、
    前記移動体に、前記誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設け、または前記装置に、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設けた無接触給電設備であって、
    直流電流を供給する直流電源装置と、
    前記直流電源装置のプラス出力端子に一端が接続されたＤＣチョークと、
    前記ＤＣチョークの他端にセンタータップが接続されたセンタータップ付き一次コイルおよび前記誘導線路または誘導コイルに接続された二次コイルからなる絶縁トランスと、
    前記二次コイルと並列に接続され、前記誘導線路または誘導コイルと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、
    前記センタータップ付き一次コイルの一端と前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第１スイッチング素子と、
    前記センタータップ付き一次コイルの他端と前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第２スイッチング素子と、
    アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第１定電流ダイオードと、
    カソードが、前記第１定電流ダイオードのカソードおよび前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに接続され、アノードが、前記直流電源装置のマイナス出力端子に接続された第１ツェナーダイオードと、
    アノードが、前記第１定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第１切換えダイオードと、
    アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第２定電流ダイオードと、
    カソードが、前記第２定電流ダイオードのカソードおよび前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに接続され、アノードが、前記直流電源装置のマイナス出力端子に接続された第２ツェナーダイオードと、
    アノードが、前記第２定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第２切換えダイオードと
    を備え、
    前記センタータップ付き一次コイルの一端から前記第１定電流ダイオードおよび前記第１ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、このとき第２トランジスタのベースの電荷は前記第１切換えダイオードを介して一次コイルの一端へ放電され、第２トランジスタは完全に非導通状態とされ、前記センタータップ付き一次コイルの他端から前記第２定電流ダイオードおよび前記第２ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、このとき第１トランジスタのベースの電荷は第２切換えダイオードを介して一次コイルの他端へ放電され、第１トランジスタは非導通状態とされる構成としたことを特徴とする無接触給電設備。
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