KR101254550B1 - 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로 장치 - Google Patents

무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 픽업 코일(2A, 2B)을 복수 설치하고, 각 픽업 코일(2A, 2B)에 각각 유도 선로(1)의 주파수에 공진하는 공진 회로(4A, 4B)를 형성하는 공진 콘덴서(3A, 3B)를 직렬로 접속하고, 더욱이 이들 공진 회로(4A, 4B)를 직렬로 접속한다. 또한, 본 발명은 각 공진 회로(4A, 4B)에 각각 공진 회로(4A, 4B)에 의해 발생되는 전압을 정류하는 정류 회로(6A, 6B)를 제공하고, 이들 정류 회로(6A, 6B)를 병렬로 접속해서 부하(10)로 급전한다. 또한, 본 발명은 각 공진 회로(4A, 4B) 간을 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 스위치(5)를 제공하고, 스위치(5)를 제어함으로써 부하(10)에 인가되는 출력 전압을 제어하는 전압 제어기(11)를 제공한다.
2차측 수전 회로, 픽업 코일, 공진 회로, 절환 수단, 전압 제어 수단

Description

무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로 장치{SECONDARY-SIDE POWER RECEIVING CIRCUIT OF NONCONTACT POWER SUPPLYING EQUIPMENT}
본 발명은 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로에 관한 것이다.
종래의 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로의 일예가, 예를 들면, 일본 특허 공개평 11-178104호 공보에 개시되어 있다.
상기 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로는 픽업 코일에 병렬로 픽업 코일과 함께 유도 선로의 주파수에 공진하는 공진 회로를 형성하는 콘덴서를 접속하고, 콘덴서에 정류/평활 회로를 접속하고, 이 정류/평활 회로에 출력 전압을 기준 전압으로 제어하는 정전압 제어 회로를 접속하고, 이 정전압 제어 회로에 부하의 일예로서 인버터 및 제어 전원 장치를 접속해서 구성되어 있다. 인버터에는 감속기 부착 전동 모터가 접속되어 있다.
상기 정전압 제어 회로는 전류 제한용의 코일과, 상기 기준 전압을 발생하는 전압 발생기와, 출력 전압과 기준 전압을 비교하는 비교기와, 정류/평활 회로의 양 출력단 간에 접속되고, 출력 전압이 기준 전압을 초과했을 경우에 비교기에 의해 온되는 FET로 이루어지는 출력 조정용 트랜지스터와, 필터를 형성하는 다이오드 및 콘덴서로 구성되어 있다. 상기 제어 전원 장치로부터 전압 발생기와 비교기에 제어 전원이 공급된다.
이 정전압 제어 회로의 구성에 의해 전동 모터가 정지하는 등에 의해 부하가 감소하면 출력 전압이 상승하고, 출력 전압이 기준 전압을 초과하면 비교기에 의해 출력 조정용 트랜지스터가 온되고, 출력 전압이 내려가서 출력 전압은 기준 전압에 유지된다.
그러나, 상기한 종래의 구성에 의하면, 전동 모터의 정지 등에 의해 부하가 감소하면 출력 조정용 트랜지스터가 온되기 때문에 부하로의 급전이 불필요할 시에 출력 조정용 트랜지스터에 전류가 흘러버려 손실이 생긴다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 부하로의 급전이 불필요할 시의 손실을 저감할 수 있는 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로를 제공하는 것을 목적으로 한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 청구항 1에 기재된 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로는 고주파 전류를 흐르게 하는 1차측 유도 선로에 대향해서 상기 유도 선로로부터 기전력이 유도되는 픽업 코일을 복수 설치하고, 상기 각 픽업 코일에 각각 직렬로 공진 콘덴서를 접속해서 상기 유도 선로의 주파수에 공진하는 공진 회로를 형성하고, 더욱이 이들 공진 회로를 직렬로 접속하고, 상기 각 공진 회로에 각각 공진 회로에 의해 발생되는 전압을 정류하는 정류 회로를 설치하고, 이들 정류 회로를 병렬로 접속해서 소비 전력이 변동하는 부하로 급전하고, 상기 각 공진 회로간을 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 절환 수단을 설치하고, 상기 절환 수단을 제어함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단을 설치하고, 상기 절환 수단은 1차측 권선이 상기 각 공진 회로의 사이에 직렬로 접속되어 있는 변압기, 상기 변압기의 2차측 권선에 입력단이 접속되어 있는 정류기, 및 상기 정류기의 양 출력단 간에 접속되어 있는 스위칭 수단을 구비하고, 상기 전압 제어 수단은 상기 절환 수단의 스위칭 수단을 온ㆍ오프함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 한 것이다.
상기 구성에 의하면, 고주파 전류가 유도 선로에 공급되면 이 유도 선로에 발생하는 자속에 의해 각 픽업 코일에 각각 유도 기전력이 발생하고, 각 픽업 코일에 발생된 유도 기전력이 소정의 전압으로서 각 정류 회로에서 정류되어 부하로 공급된다. 이 부하가 통상의 부하 상태일 시에 각 절환 수단의 스위칭 수단은 온되고, 각 공진 회로간은 직렬로 접속 상태가 되고, 각 공진 회로의 정류 회로에 발생하는 전압이 가산된 전압이 부하로 공급된다. 또한, 부하가 경부하 상태가 되면 출력 전압이 상승하고, 그 상태에 따라 전압 제어 수단에 의해 선택된 절환 수단의 스위칭 수단은 오프되고, 선택된 절환 수단에 의해 공진 회로간이 분리되고, 분리된 공진 회로 이외의 공진 회로의 정류 회로에 발생하는 전압이 부하로 공급된다.
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또한, 청구항 3에 기재된 발명은 청구항 1에 기재된 발명이며, 상기 변압기의 1차측 권선과 ２차측 권선의 권선비는 1:1이고, 상기 변압기의 1차측 권선의 임피던스가 경부하시의 부하의 저항보다 큰 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 구성에 의하면, 부하가 경부하로 되면 스위칭 수단이 오프되고(개방되고), 이 때 변압기의 2차측 권선에 발생하는 전압이 부하에 인가되어 있는 출력 전압보다 작을 때에는 변압기의 2차측 권선에 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 변압기의 ２차측 권선은 완전히 개방되고, 변압기의 1차측 권선은 고임피던스가 된다. 이 때, 각 픽업 코일에 유도되어 전압이 고임피던스 변압기의 1차측 권선에 인가되고, 미소한 전류가 변압기의 1차측 권선에 흐르고, 그 전류가 정류기를 통해서 부하에 흘러들어 오지만, 경부하시의 부하의 저항이 변압기의 1차측 권선의 고임피던스보다 작을 때는 방전 전류가 충전 전류보다 크기 때문에 상기 출력 전압은 감소한다.
또한, 청구항 4에 기재된 발명은 고주파 전류를 흐르게 하는 1차측 유도 선로에 대향해서 상기 유도 선로로부터 기전력이 유도되는 픽업 코일을 설치하고, 상기 픽업 코일에 직렬로 공진 콘덴서를 접속해서 상기 유도 선로의 주파수에 공진하는 공진 회로를 형성하고, 상기 공진 회로에 의해 발생되는 전압을 정류하고, 소비 전력이 변동하는 부하로 급전하는 정류 회로를 설치하고, 직렬로 접속된 동일 용량의 2개의 출력 콘덴서를 상기 정류 회로의 양 출력단 간에 접속하고, 이들 2개의 출력 콘덴서의 접속점과 상기 공진 회로의 일단의 사이를 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 절환 수단을 설치하고, 상기 절환 수단을 제어함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단을 설치하고, 상기 절환 수단은 1차측 권선이 상기 2개의 출력 콘덴서의 접속점과 상기 공진 회로의 일단의 사이에 직렬로 접속되어 있는 변압기, 상기 변압기의 2차측 권선에 입력단이 접속되어 있는 정류기, 및 상기 정류기의 양 출력단 간에 접속되어 있는 스위칭 수단을 구비하고, 상기 전압 제어 수단은 상기 절환 수단의 스위칭 수단을 온ㆍ오프함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 한 것이다.
상기 구성에 의하면, 고주파 전류가 유도 선로에 공급되면 이 유도 선로에 발생하는 자속에 의해 픽업 코일에 유도 기전력이 발생하고, 픽업 코일에 발생한 유도 기전력이 소정의 전압으로서 정류 회로에서 정류되어 부하로 공급된다. 이 부하가 통상의 부하 상태일 시에 절환 수단의 스위칭 수단은 온되고, 정류 회로의 양 출력단 간에 직렬로 접속된 동일 용량의 2개의 콘덴서의 접속점과 공진 회로의 일단의 사이는 접속 상태로 되어 배전압 회로가 되므로 정류 회로에 발생하는 전압의 2배의 전압이 부하로 인가된다. 또한, 부하가 경부하 상태로 되고 출력 전압이 상승하면 전압 제어 수단에 의해 절환 수단의 스위칭 수단은 오프되고, 상기 2개의 콘덴서의 접속점과 공진 회로의 일단의 사이는 개방 상태로 되고, 정류 회로에 발생하는 전압그대로 부하로 인가된다.
더욱이, 청구항 5에 기재된 발명은 고주파 전류를 흐르게 하는 1차측 유도 선로에 대향해서 상기 유도 선로로부터 기전력이 유도되는 픽업 코일을 설치하고, 상기 픽업 코일에 직렬로 공진 콘덴서를 접속해서 상기 유도 선로의 주파수에 공진하는 공진 회로를 형성하고, 상기 공진 회로에 의해 발생되는 전압을 승압하고, 그 승압된 전압을 소비 전력이 변동하는 부하로 급전하는 승압 수단을 설치하고, 상기 공진 회로와 상기 승압 수단의 사이를 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 절환 수단을 설치하고, 상기 절환 수단을 제어함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단을 설치하고, 상기 승압 수단은 1차측 권선이 상기 공진 회로와 직렬로 접속되어 있는 승압용 변압기, 및 상기 승압용 변압기의 2차측 권선에 입력단이 접속되고, 출력단이 상기 부하에 접속되어 있는 제 1 정류 회로를 구비하고, 상기 절환 수단은 상기 승압용 변압기의 3차 권선에 입력단이 접속되어 있는 제 2 정류 회로, 및 상기 제 2 정류 회로의 양 출력단 간에 접속되어 있는 스위칭 수단을 구비하고, 상기 전압 제어 수단은 상기 절환 수단의 스위칭 수단을 온ㆍ오프함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 한 것이다.
상기 구성에 의하면, 예를 들면, 픽업 코일을 소망의 회수로 감을 수 없고, 픽업 코일에 있어서 작은 유도 기전력밖에 발생시킬 수 없는 경우에 있어서 부하가 통상의 부하 상태일 시에 절환 수단의 스위칭 수단은 온되고, 공진 회로와 직렬로 접속된 승압용 변압기의 1차측은 접속 상태로 되고, 공진 회로에 의해 발생되는 전압은 승압용 변압기에 의해 소망의 전압으로 승압되고, 부하로 공급된다. 또한, 부하가 경부하 상태로 되고 출력 전압이 상승하면 전압 제어 수단에 의해 절환 수단의 스위칭 수단이 오프되어 상기 승압용 변압기의 1차측은 개방 상태로 되고, 부하에 인가되는 출력 전압은 강하된다.
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또한, 청구항 7에 기재된 발명은 고주파 전류를 흐르게 하는 1차측 유도 선로에 대향해서 상기 유도 선로로부터 기전력이 유도되는 픽업 코일을 설치하고, 상기 픽업 코일에 직렬로 공진 콘덴서를 접속해서 상기 유도 선로의 주파수에 공진하는 공진 회로를 형성하고, 상기 공진 회로에 직렬로 이 공진 회로를 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 절환 수단을 설치하고, 상기 공진 회로와 절환 수단으로 이루어지는 회로의 양단에 제 1 다이오드를 접속하고, 이 제 1 다이오드의 캐소드에 제 2 다이오드의 애노드를 접속하고, 상기 제 1 다이오드의 애노드에 출력 콘덴서의 일단을 접속하고, 상기 제 2 다이오드의 캐소드에 상기 출력 콘덴서의 타단을 접속하고, 상기 출력 콘덴서의 양단에 부하를 접속하고, 상기 절환 수단을 제어함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단을 설치하고, 상기 절환 수단은 1차측 권선이 상기 공진 회로에 직렬로 접속되어 있는 변압기, 상기 변압기의 2차측 권선에 입력단이 접속되어 있는 정류기, 및 상기 정류기의 양 출력단 간에 접속되어 있는 스위칭 수단을 구비하고, 상기 전압 제어 수단은 상기 절환 수단의 스위칭 수단을 온ㆍ오프함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 한 것이다.
상기 구성에 의하면, 절환 수단의 스위칭 수단은 온되고, 공진 회로가 출력 콘덴서에 접속 상태로 되고, 고주파 전류가 유도 선로에 공급되면 이 유도 선로에 발생하는 자속에 의해 픽업 코일에 유도 기전력이 발생하고, 그 반 사이클에서는 픽업 코일에 접속된 공진 콘덴서가 충전되고, 다음 반 사이클에서는 앞의 반 사이클에서 충전된 공진 콘덴서의 전하가 가해져 출력 콘덴서로 충전되고, 부하로 급전된다. 부하가 통상의 부하 상태일 시에 상기 접속 상태가 유지되고, 부하가 경부하 상태로 되고 출력 전압이 상승되어 소정 전압을 초과하면 전압 제어 수단에 의해 절환 수단의 스위칭 수단은 오프되고, 공진 회로가 출력 콘덴서로부터 분리되고, 출력 콘덴서는 충전되지 않게 된다. 이 상태에서 출력 콘덴서로부터 부하로 급전되고, 출력 전압이 하강한다. 소정 전압으로 돌아가면 상기 접속 상태로 되고, 다시 출력 콘덴서로 충전된다.
본 발명의 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로는 부하가 통상의 부하 상태일 시에는 절환 수단에 대량의 전류가 흐르고, 경부하 상태일 시에는 절환 수단에 전류가 흐르지 않고, 즉 부하의 상태에 따른 부하 전류가 절환 수단에 흐르는 것이 되기 때문에 절환 수단에 대한 손실을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로이고, (a)는 그 기본 구성 1의 회로도, (b)는 기본 구성 1의 다른 형태를 나타내는 회로도이며,
도 2는 동 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로의 기본 구성 1에 있어서의 실시형태를 나타내는 도면이고, (a)는 실시형태 1의 회로도, (b)는 실시형태 2의 회로도이며,
도 3은 동 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로의 기본 구성 1에 있어서의 실시형태 3의 회로도이며,
도 4는 동 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로의 기본 구성 2를 나타내는 도면이고, (a)는 회로도, (b)는 실시형태의 회로도이며,
도 5는 동 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로의 기본 구성 3의 회로도이며,
도 6은 동 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로의 기본 구성 3에 있어서의 승압용 변압기를 나타내는 도면이며,
도 7은 동 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로의 기본 구성 4를 나타내는 도면이고, (a)는 회로도, (b)는 실시형태 1의 회로도이고,
도 8은 동 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로의 기본 구성 4의 실시형태 2의 회로도이다.
[기본 구성 1]
이하에, 본 발명의 기본 구성 1에 있어서의 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로는, 예를 들면, 1OkHz 정도의 고주파 전류(I)를 흐르게 하는 1차측 유도 선로(1)에 대향해서 유도 선로(1)로부터 기전력이 유도되는 제 1 픽업 코일(2A),제 2 픽업 코일(2B)을 설치하고, 이들 제 1 픽업 코일(2A), 제 2 픽업 코일(2B)에 유도되는 기전력을 소비 전력이 변동하는 부하(10)로 공급하는 회로이다.
이 2차측 수전 회로는 각 픽업 코일(2A, 2B)에 각각 직렬로 접속되어 유도 선로(1)의 주파수에 공진하는 공진 회로(4A, 4B)를 형성하는 제 1 콘덴서(공진 콘덴서)(3A), 제 2 콘덴서(공진 콘덴서)(3B)와, 각 공진 회로(4A, 4B)의 사이에 직렬로 접속되고, 각 공진 회로(4A, 4B) 사이를 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 스위치(절환 수단의 일예)(5)와, 공진 회로(4A, 4B)에 각각 병렬로 접속되고, 공진 회로(4A, 4B)에 의해 발생되는 전압을 정류하는 정류 회로(6A, 6B)와, 정류 회로(6A, 6B)의 출력측과 직렬로 접속되어 있는 전류 제한용의 코일(7)과, 이 코일(7)을 통해서 정류 회로(6A, 6B)의 출력측과 병렬로 접속되고, 부하(10)에 접속되어 있는 전압 콘덴서(출력 콘덴서)(8)와, 스위치(5)를 제어함으로써 부하(10)에 인가되는 출력 전압(VDC)을 제어하는, 즉 출력 전압(VDC)을 검출하고, 이 출력 전압(VDC)이 소정 전압 이하로 스위치(5)를 온하고, 소정 전압을 초과하면 스위치(5)를 오프하는 전압 제어기(전압 제어 수단의 일예)(11)로 구성되어 있다.
또한, 상기 정류 회로(6A)는 직렬 접속된 다이오드로 형성되고, 양단이 부하(10)에 접속되어 중간부(상기 다이오드의 접속점)가 제 1 콘덴서(3A)에 접속되어 있는 제 1 정류부(6a)와, 직렬 접속된 다이오드로 형성되고, 양단이 부하(10)에 접속되어 중간부(상기 다이오드의 접속점)가 픽업 코일(2A)에 접속되어 있는 제 2 정류부(6b)로 구성되어 있다. 또한, 상기 정류 회로(6B)도 마찬가지로, 양단이 부하(10)에 접속되어 중간부가 제 2 콘덴서(3B)에 접속되어 있는 제 3 정류부(6c)와, 양단이 부하(10)에 접속되어 중간부가 픽업 코일(2B)에 접속되어 있는 제 2 정류부(6d)로 구성되어 있다.
이하에, 상기한 기본 구성 1에 있어서의 작용을 설명한다.
예를 들면, 10kHz 정도의 고주파 전류(I)가 유도 선로(1)에 공급되면 이 유도 선로(1)에 발생하는 자속에 의해 픽업 코일(2A, 2B)에 각각 유도 기전력이 발생하고, 픽업 코일(2A, 2B)에 발생한 유도 기전력은 소정의 전압으로서 정류 회로(6A, 6B)에서 정류된다.
부하(10)가 통상의 부하 상태에서 소정의 소비 전력을 소비하고 있을 때 출력 전압(VDC)은 소정 전압 이하이며, 전압 제어기(11)에 의해 스위치(5)는 온되고, 공진 회로(4A, 4B)는 직렬로 접속되어 있고, 정류 회로(6A, 6B)의 출력 전압을 가산한 전압이 부하(10)로 인가된다(정류 회로(6A, 6B)의 출력 전압을 가산한 전압은 코일(7)을 통과하고, 전압 콘덴서(8)를 충전하고, 부하(10)로 공급된다).
여기서, 부하(10)가 감소하고, 출력 전압(VDC)이 상승하고, 전압 제어기(11)는 이 상승한 출력 전압(VDC)이 소정 전압을 초과하면 스위치(5)를 오프로 한다. 이와 같이, 부하(10)가 경부하 상태로 되고, 스위치(5)가 오프되면 공진 회로(4A)와 공진 회로(4B)는 분리되어 정류 회로(6A)와 정류 회로(6B)는 병렬로 접속된 상태가 되고, 부하(10)로 인가되는 전압은 상기 가산한 전압의 2분의 1로 저하된다. 그러면, 출력 전압(VDC)은 저하되고, 출력 전압(VDC)은 소정 전압에 유지된다.
또한, 제 2 정류부(6b)와 제 3 정류부(6c)에 사용되는 소자(다이오드)는 제 1 정류부(6a)와 제 2 정류부(6d)에 사용되는 소자(다이오드)와 비교해서 전류 정격이 작은 소자를 사용할 수 있다.
이상과 같이 기본 구성 1에 의하면, 부하(10)가 통상의 부하 상태일 시에는 스위치(5)에 대량의 전류가 흐르고, 경부하 상태일 시에는 스위치(5)에 전류가 흐르지 않고, 즉 부하(10)의 상태에 따른 부하 전류가 스위치(5)에 흐르는 것이 되기 때문에 스위치(5)에 대한 손실을 저감할 수 있다.
또한, 도 1(a)의 기본 구성 1은 도 1(b)에 나타낸 바와 같은 회로로 할 수도 있다.
도 1(b)에 나타낸 회로는 정류 회로(6A, 6B)의 출력측에 전류 제한용의 코일(7)을 직렬로 접속하고, 상기 제 2 정류부(6a)의 출력단 및 상기 제 3 정류부(6d)의 출력단을 코일(7)의 입력측에 접속하고, 상기 제 2 정류부(6b)의 출력단 및 상기 제 3 정류부(6c)의 출력단을 코일(7)의 출력측(부하(10)측)에 접속하도록 구성한 것이다. 또한, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 기본 구성 1과 동일하기 때문 설명을 생략한다.
이하에, 상기 구성의 작용을 설명한다.
예를 들면, 1OkHz 정도의 고주파 전류(I)가 유도 선로(1)에 공급되면 이 유도 선로(1)에 발생하는 자속에 의해 픽업 코일(2A, 2B)에 각각 유도 기전력이 발생하고, 픽업 코일(2A, 2B)에 발생한 유도 기전력은 소정의 전압으로서 제 1 정류부(6a) 및 제 4 정류부(6d)에서 정류된다.
부하(10)가 통상의 부하 상태에서 소정의 소비 전력을 소비하고 있을 때 출력 전압(VDC)은 소정 전압 이하이며, 전압 제어기(11)에 의해 스위치(5)는 온되고, 공진 회로(4A, 4B)는 직렬로 접속되어 있고, 이 때 정류 회로(6A)의 제 1 정류부(6a) 및 정류 회로(6B)의 제 4 정류부(6d)가 사용되어 정류된 전압이 부하(10)에 인가되는(제 1 정류부(6a) 및 제 4 정류부(6d)가 사용되고, 즉 공진 회로(4A, 4B)의 전압이 가산되어 정류된 전압은 코일(7)을 통과하고, 전압 콘덴서(8)를 충전하고, 부하(10)로 공급된다).
여기서, 부하(10)가 감소하고, 출력 전압(VDC)이 상승하고, 전압 제어기(11)는 이 상승한 출력 전압(VDC)이 소정 전압을 초과했다고 판단하면 스위치(5)를 오프로 한다. 이렇게, 부하(10)가 경부하 상태로 되고, 스위치(5)이 오프되면, 공진 회로(4A)와 공진 회로(4B)는 분리되어 정류 회로(6A)의 제 1 정류부(6a) 및 제 2 정류부(6b)와 정류 회로(6B)의 제 3 정류부(6c) 및 제 4 정류부(6d)를 사용하여 각각 정류된 전압은 병렬로 접속된 상태가 되고, 부하(10)로 인가되는 전압은 상기 가산된 전압의 2분의 1로 저하된다. 그러면, 출력 전압(VDC)은 저하되고, 출력 전압(VDC)은 소정 전압에 유지된다.
이 스위치(5)의 오프 시에 있어서 상술한 바와 같이 제 2 정류부(6b)의 출력단 및 제 4 정류부(6d)의 출력단은 코일(7)의 출력측에 접속되어 있기 때문에 정류 회로(6A)의 제 2 정류부(6b) 및 정류 회로(6B)의 제 3 정류부(6c)로부터 코일(7)로 전류가 흐를 일은 없고, 제 2 정류부(6b) 및 제 3 정류부(6c)에는 도 1(a)에 나타낸 접속의 경우와 비교해서 작은 전압밖에 인가되지 않기 때문에 제 2 정류부(6b) 및 제 3 정류부(6c)에는 통상 전류가 흐르고 있는 제 1 정류부(6a) 및 제 4 정류부(6d)의 소자(다이오드)과 비교해서 전압 정격이 작은 소자를 사용할 수 있고, 더욱이 제 1 정류부(6a) 및 제 4 정류부(6d)에는 통상 공진 주파수의 전류(10kHz 정도의 고주파 전류)가 흐르기 때문에 고속 타입의 소자(다이오드)를 사용할 필요가 있지만, 제 2 정류부(6b) 및 제 3 정류부(6c)는 스위치(5)가 오프일 때밖에 사용되지 않기 때문에 저속 타입의 소자를 사용할 수 있고, 따라서 2차측 수전 회로의 제 조 가격을 저감할 수 있다.
<기본 구성 1에 있어서의 실시형태 1>
본 실시형태 1은 상기 기본 구성 1에 있어서의 절환 수단의 구체적인 구성을 나타낸 것이기 때문에 이 절환 수단에 착안해서 설명한다. 또한, 실시형태 1과 동일한 부재에 대해서는 동일한 번호를 부여해서 설명을 행하는 것으로 한다.
본 실시형태 1에 있어서의 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로는, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 각 공진 회로(4A, 4B)의 사이에 절연된 상태에서 절환 수단(41)을 접속한 것이다.
절환 수단(41)은 1차측 권선(1차 코일)이 각 공진 회로(4A, 4B)의 사이에 직렬로 접속되어 있는 변압기(42)와, 변압기(42)의 1차측 권선(2차 코일)의 양단에 입력단이 접속되어 있는 정류기(43)와, 이 정류기(43)의 양 출력단 간에, 즉 컬렉터 및 이미터가 정류기(43)의 출력단 간과 접속되어 있는 출력 조정용 트랜지스터(스위칭 수단)(44)와, 정류기(43)의 플러스측 출력단과 출력 조정용 트랜지스터(44)의 컬렉터와의 접속점에 애노드가 접속되고, 부하(10)의 일단에 캐소드가 접속되어 있는 다이오드(45)로 구성되어 있다.
또한, 전압 제어기(11)는 출력 전압(VDC)을 검출하고, 이 출력 전압(VDC)이 소정 전압 이하일 시에 출력 조정용 트랜지스터(44)를 온하고, 소정 전압을 초과하면 출력 조정용 트랜지스터(44)를 오프한다.
상기 절환 수단(41)에 있어서 변압기(42)의 1차측 권선과 ２차측 권선의 권 선비는 픽업 코일에 유도되는 전압과 공진 회로의 수와 출력 전압(VDC) 및 출력 조정용 트랜지스터(44)의 정격으로부터 결정되지만, 통상은 1:1에서 좋다. 단, ２차측 권선이 개방되어 있을 때 1차측 권선의 임피던스는 경부하시의 부하(10)의 저항과 비교해서 충분히 클 필요가 있다. 부하(10)가 감소되어 경부하 상태가 되면 출력 조정용 트랜지스터(44)가 오프되지만(개방되지만)(후술하는), 변압기(42)의 ２차측 권선에 발생하는 전압이 출력 전압(VDC)보다 작을 때에는 변압기(42)의 ２차측 권선에 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 변압기(42)의 ２차측 권선은 완전히 개방되고, 변압기(42)의 1차측 권선은 고임피던스가 된다. 이 때, 각 픽업 코일(2A, 2B)에 유도된 전압이 고임피던스 변압기(42)의 1차측 권선에 인가되고, 미소한 전류가 변압기(42)의 1차측 권선에 흐르고, 그 전류가 2차측의 정류기(43)를 사이에 두고, 콘덴서(8) 및 부하(10)에 흘러들어 오지만, 부하(10)의 저항(Ω)이 변압기(42)의 1차측 권선의 고임피던스의 저항 분(Ω)보다 작을 때는 방전 전류가 충전 전류보다 크므로 콘덴서(8)의 전압은 감소한다. 무접촉 급전 설비에서는 사용하는 주파수가 높으므로(예를 들면, 10kHz) 변압기(42)의 자기 코어로서 고자속 밀도(Bm)이고 또한 고투자율 재료를 갭없이 사용하면 적은 권선에서 소망의 특성을 갖는 변압기를 실현할 수 있다.
이하에, 상기한 기본 구성 1에 있어서의 실시형태 1에 있어서의 작용을 설명한다.
부하(10)가 통상의 부하 상태에서 소정의 소비 전력을 소비하고 있을 때 출 력 조정용 트랜지스터(44)는 온되고, 변압기(42)의 ２차측 권선이 단락되어 공진 회로(4A, 4B) 사이가 접속 상태가 된다. 따라서, 공진 회로(4A, 4B)는 직렬로 접속된다.
이 때, 출력 전압(VDC)은 소정 전압 이하이며, 전압 제어기(11)에 의해 스위치(5)는 온되고, 정류 회로(6A, 6B)의 출력 전압을 가산한 전압이 부하(10)에 인가된다.
여기서, 부하(10)가 감소하고, 출력 전압(VDC)이 상승했을 경우 전압 제어기(11)는 이 상승한 출력 전압(VDC)이 소정 전압을 초과했다고 판단하면 출력 조정용 트랜지스터(44)를 오프로 한다. 이렇게, 부하(10)가 경부하 상태일 때 출력 조정용 트랜지스터(44)는 오프되면 공진 회로(4A, 4B) 사이는 분리되어 정류 회로(6A)와 정류 회로(6B)는 병렬로 접속된 상태가 되고, 부하(10)로 인가되는 전압은 상기 가산한 전압의 2분의 1로 저하된다. 그러면, 출력 전압(VDC)은 저하되고, 출력 전압(VDC)은 소정 전압에 유지된다.
이상과 같이 실시형태 1에 의하면, 부하(10)가 통상의 부하 상태일 때는 출력 조정용 트랜지스터(44)에 대량의 전류가 흐르고, 경부하 상태일 때는 출력 조정용 트랜지스터(44)에 전류가 흐르지 않고, 즉 부하(10)의 상태에 따른 부하 전류가 출력 조정용 트랜지스터(44)에 흐르는 것이 되기 때문에 출력 조정용 트랜지스터(44)에 대한 손실을 저감할 수 있다.
<기본 구성 1에 있어서의 실시형태 2>
도 2(a)의 기본 구성 1에 있어서의 실시형태 1은 도 2(b)에 나타낸 바와 같은 회로로 할 수도 있다.
도 2(b)에 나타낸 회로는 상기 제 2 정류부(정류 회로)(6a)의 출력단 및 상기 제 3 정류부(정류 회로)(6d)의 출력단을 코일(7)을 통해서 출력용 콘덴서(8) 및 부하(10)에 병렬로 접속하고, 공진 회로(4A)의 일단을 제 2 정류부(6a)의 중간부(2개의 다이오드의 접속점)에 접속하고, 공진 회로(4A)의 타단을 변압기(42)의 1차측 권선의 일단에 접속하고, 또한 공진 회로(4B)의 일단을 변압기(42)의 1차측 권선의 타단에 접속하고, 공진 회로(4B)의 타단을 제 3 정류부(6d)의 중간부(2개의 다이오드의 접속점)에 접속하여 구성한 것이다. 또한, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 기본 구성 1에 있어서의 실시형태 1과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
이하에, 상기한 기본 구성 1에 있어서의 실시형태 2에 있어서의 작용을 설명한다.
부하(10)가 통상의 부하 상태에서 소정의 소비 전력을 소비하고 있을 때 출력 조정용 트랜지스터(44)는 온되고, 변압기(42)의 ２차측 권선이 단락되어 공진 회로(4A, 4B) 사이가 접속 상태가 된다. 따라서, 공진 회로(4A, 4B)는 직렬로 접속된다.
이 때, 출력 전압(VDC)은 소정 전압 이하이며, 전압 제어기(11)에 의해 스위치(5)(출력 조정용 트랜지스터(44))는 온되고, 정류 회로(6A, 6B)의 출력 전압을 가산한 전압이 부하(10)로 인가된다.
여기서, 부하(10)가 감소하고, 출력 전압(VDC)이 상승했을 경우, 전압 제어기(11)는 이 상승한 출력 전압(VDC)이 소정 전압을 초과했다고 판단하면 출력 조정용 트랜지스터(44)를 오프로 한다. 이렇게, 부하(10)가 경부하 상태일 때 출력 조정용 트랜지스터(44)가 오프되면 변압기(42)의 1차측 권선의 임피던스가 증가하고, 공진 회로(4A, 4B) 사이에 고임피던스의 코일이 출한(出限)한다. 이 때, 공진 회로(4A, 4B)에 유도된 전류는 이 고임피던스의 코일(변압기(42)의 1차측 권선)을 흐를 수 밖에 없고, 일시적으로 이 고임피던스의 코일에 발생하려고 하는 고전압은 다이오드(45)를 사이에 두고 ２차측에 전류를 흐르게 함으로써 그 전압이 억제되고, 최종적으로는 제 2 정류부(6a) 및 제 3 정류부(6d)로부터 출력용 콘덴서(8)(부하(10))를 충전하는 전류는 대폭 감소한다. 그러면, 출력 전압(VDC)은 저하되고, 출력 전압(VDC)은 소정 전압에 유지된다.
이상과 같이 실시형태 2에 의하면, 실시형태 1과 비교해서 정류 회로에 사용되는 다이오드의 수를 반으로 할 수 있고, 가격을 저감할 수 있다.
<기본 구성 1에 있어서의 실시형태 3>
본 실시형태 3은 상기 실시형태 1의 공진 회로(4A, 4B)에, 더욱이 제 3 픽업 코일(2C)과 제 3 콘덴서(공진 콘덴서)(3C)로 형성되는 공진 회로(4C)가 직렬로 접속되고, 변압기의 1차측 권선이 각 공진 회로(4)의 사이(공진 회로(4A)와 공진 회로(4B)의 사이, 및 공진 회로(4B)와 공진 회로(4C)의 사이)에 절연된 상태에서 접 속된 구성의 2차측 수전 회로이기 때문에 실시형태 1과 다른 부분에 착안해서 설명한다. 또한, 공진 회로(4C)에는 다른 공진 회로(4A, 4B)와 마찬가지로 공진 회로(4C)에 의해 발생되는 전압을 정류하고, 소비 전력이 변동하는 부하(10)로 급전되는 정류 회로(6C)가 병렬로 접속되어 있다. 또한, 실시형태 1과 동일한 부재에 대해서는 동일한 번호를 부여해서 설명을 행하는 것으로 한다.
절환 수단(51)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 1차측 권선이 공진 회로(4A)와 공진 회로(4B)의 사이, 및 공진 회로(4B)와 공진 회로(4C)의 사이에 직렬로 접속되어 있는 변압기(52)와, 변압기(52)의 ２차측 권선에 입력단이 접속되어 있는 정류기(53)과, 이 정류기(53)의 양 출력단 간에, 즉 컬렉터 및 이미터가 정류기(53)의 출력단 간과 접속되어 있는 출력 조정용 트랜지스터(스위칭 수단)(54)와, 정류기(53)의 플러스측 출력단과 출력 조정용 트랜지스터(54)의 컬렉터의 접속점에 애노드가 접속되고, 부하(10)의 일단에 캐소드가 접속되어 있는 다이오드(55)로 구성되어 있다.
또한, 전류 제어기(11)는 출력 전압(VDC)을 검출하고, 이 출력 전압(VDC)이 소정 전압 이하일 때 출력 조정용 트랜지스터(54)를 온하고, 소정 전압을 초과하면 출력 조정용 트랜지스터(54)를 오프한다.
이하에, 상기한 실시형태 3에 있어서의 작용을 설명한다.
부하(10)가 통상의 부하 상태에서 소정의 소비 전력을 소비하고 있을 때 출력 조정용 트랜지스터(54)는 온되고, 변압기(52)의 ２차측 권선이 단락되어 공진 회로(4A, 4B) 사이 및 공진 회로(4B, 4C) 사이가 접속 상태가 되고, 정류 회로(6A, 6B, 6C)의 출력 전압을 가산한 전압이 부하(10)로 인가된다.
여기서, 부하(10)가 감소하고, 출력 전압(VDC)이 상승하고, 전압 제어기(11)는 이 상승한 출력 전압(VDC)이 소정 전압을 초과했다고 판단하면 출력 조정용 트랜지스터(54)를 오프한다. 이렇게, 부하(10)가 경부하 상태일 때 출력 조정용 트랜지스터(54)는 오프되고, 공진 회로(4A, 4B) 사이 및 공진 회로(4B, 4C) 사이가 개방 상태가 되기 때문에 각 공진 회로(4A, 4B, 4C)는 분리되고, 부하(10)로 인가되는 전압은 공진 회로(4A)에 발생하는 전압으로 저하된다(각 공진 회로(4A, 4B, 4C)에 발생하는 전압이 동일할 때는 상기 가산된 전압의 3분의 1로 저하된다). 그러면, 출력 전압(VDC)은 저하되고, 출력 전압(VDC)은 소정 전압에 유지된다.
이상과 같이 실시형태 3에 의하면, 부하(10)가 통상의 부하 상태일 때는 출력 조정용 트랜지스터(54)에 대량의 전류가 흐르고, 경부하 상태일 때는 출력 조정용 트랜지스터(54)에 전류가 흐르지 않고, 즉 부하(10)의 상태에 따른 부하 전류가 출력 조정용 트랜지스터(54)에 흐르는 것이 되기 때문에 출력 조정용 트랜지스터(54)에 대한 손실을 저감할 수 있다.
[기본 구성 2]
이하에, 본 발명의 기본 구성 2에 있어서의 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로는, 예를 들면, 10kHz 정도의 고주파 전류(I)를 흐르게 하는 1차측 유도 선로(21)에 대향해서 유도 선로(21)로부터 기전력이 유도되는 제 1 픽업 코일(22A),제 2 픽업 코일(22B)을 설치하고, 이들 제 1 픽업 코일(22A), 제 2 픽업 코일(22B)에 유도되는 기전력을 소비 전력이 변동하는 부하(30)로 공급하는 회로이다.
이 2차측 수전 회로는 각 픽업 코일(22A, 22B))에 각각 직렬로 접속되어 유도 선로(81)의 주파수에 공진하는 공진 회로(24A, 24B)를 형성하는 제 1 콘덴서(공진 콘덴서)(23A), 제 2 콘덴서(공진 콘덴서)(23B)와, 직렬로 접속된 이들 공진 회로(24A, 24B)에 의해 발생되는 전압을 정류하는 정류 회로(25)와, 정류 회로(25)의 출력측과 각각 접속되어 있는 전류 제한용의 코일(26A, 26B)과, 이들 전류 제한용의 코일(26A, 26B)을 통해서 정류 회로(25)의 양 출력단 간에 접속되어 있는 직렬로 접속된 동일 용량의 콘덴서(출력 콘덴서)(27A, 27B)와, 2개의 콘덴서(27A, 27B)의 접속점과 직렬로 접속된 공진 회로(24A, 24B)의 일단의 사이를 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 스위치(절환 수단의 일예)(31)와, 스위치(31)를 제어함으로써 부하(30)에 인가되는 출력 전압(VDC)을 제어하는 즉 출력 전압(VDC)을 검출하고, 이 출력 전압(VDC)이 소정 전압 이하일 때 스위치(31)를 온하고, 소정 전압을 초과하면 스위치(31)를 오프하는 전압 제어기(전압 제어 수단의 일예)(32)로 구성되어 있다. 부하(30)는 직렬로 접속된 콘덴서(27A, 27B)의 양단에 접속되어 있다.
이하에, 상기한 기본 구성 2에 있어서의 작용을 설명한다.
예를 들면 10kHz 정도의 고주파 전류(I)가 유도 선로(21)에 공급되면 이 유 도 선로(21)에 발생하는 자속에 의해 픽업 코일(22A, 22B)에 각각 유도 기전력이 발생하고, 픽업 코일(22A, 22B)에 발생한 유도 기전력은 소정의 전압(정전압)으로서 정류 회로(25)에서 정류된다.
부하(3O)가 통상의 부하 상태에서 소정의 소비 전력을 소비하고 있을 때 출력 전압(VDC)은 소정 전압 이하이며, 전압 제어기(32)에 의해 스위치(31)는 온되어 배회로가 되므로 정류 회로(25)에 발생하는 전압의 2배의 전압이 부하(30)에 인가된다.
여기서, 부하(30)가 감소하고, 출력 전압(VDC)이 상승하고, 전압 제어기(32)는 이 상승한 출력 전압(VDC)이 소정 전압을 초과했다고 판단하면 스위치(31)를 오프로 한다. 이렇게, 부하(30)가 경부하 상태일 때 스위치(31)가 오프되면 정류 회로(25)에 발생하는 전압이 그대로 부하(30)로 인가되고, 전압은 2분의 1로 저하된다. 그러면, 출력 전압(VDC)은 저하되고, 출력 전압(VDC)은 소정 전압에 유지된다.
이상과 같이 기본 구성 2에 의하면, 부하(30)가 통상의 부하 상태일 때는 스위치(31)에 대량의 전류가 흐르고, 경부하 상태일 때는 스위치(31)에 전류가 흐르지 않고, 즉 부하(30)의 상태에 따른 부하 전류가 스위치(31)에 흐르는 것이 되기 때문에 스위치(31)에 대한 손실을 저감할 수 있다.
<기본 구성 2에 있어서의 실시형태>
도 4(b)에 나타낸 본 실시형태 1은 상기 기본 구성 2에 있어서의 절환 수단의 구체적인 구성을 나타낸 것이다. 이 절환 수단은 도 2에 나타낸 기본 구성 1의 실시형태 1의 절환 수단(41)을 적용하고 있다.
이하에, 상기한 기본 구성 1의 실시형태 1에 있어서의 작용을 설명한다.
예를 들면, 10kHz 정도의 고주파 전류(I)가 유도 선로(21)에 공급되면 이 유도 선로(21)에 발생하는 자속에 의해 픽업 코일(22A, 22B)에 각각 유도 기전력이 발생하고 픽업 코일(22A, 22B)에 발생한 유도 기전력은 소정의 전압(정전압)으로서 정류 회로(25)에서 정류된다.
부하(30)가 통상의 부하 상태에서 소정의 소비 전력을 소비하고 있을 때 출력 전압(VDC)은 소정 전압 이하이며, 전압 제어기(32)에 의해 출력 조정용 트랜지스터(44)는 온되고, 정류 회로(25)의 출력 전압이 부하(30)로 인가된다.
여기서, 부하(30)가 감소하고, 출력 전압(VDC)이 상승하고, 전압 제어기(32)는 이 상승한 출력 전압(VDC)이 소정 전압을 초과했다고 판단하면 스위치(31)를 오프로 한다. 이렇게, 부하(30)가 경부하 상태일 때 전압 제어기(32)에 의해 출력 조정용 트랜지스터(44)가 오프되면 부하(30)에 인가되는 전압은 2분의 1로 저하된다. 그러면, 출력 전압(VDC)은 저하되고, 출력 전압(VDC)은 소정 전압에 유지된다.
이상과 같이 실시형태에 의하면, 부하(3O)가 통상의 부하 상태일 때는 출력 조정용 트랜지스터(44)에 대량의 전류가 흐르고, 경부하 상태일 때는 출력 조정용 트랜지스터(44)에 전류가 흐르지 않고, 즉 부하(10)의 상태에 따른 부하 전류가 출력 조정용 트랜지스터(44)에 흐르는 것이 되기 때문에 출력 조정용 트랜지스터(44)에 대한 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 기본 구성 2에서는 2개의 직렬 공진 회로(24A, 24B)를 구비하고 있지만, 1개의 직렬 공진 회로로 할 수도 있다.
[기본 구성 3]
이하에, 본 발명의 기본 구성 3에 있어서의 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로는, 예를 들면, 10kHz 정도의 고주파 전류(I)를 흐르게 하는 1차측 유도 선로(1)에 대향해서 유도 선로(1)로부터 기전력이 유도되는 제 1 픽업 코일(62A), 제 2 픽업 코일(62B), 제 3 픽업 코일(62C)을 설치하고, 이들 제 1 픽업 코일(62A), 제 2 픽업 코일(62B), 제 3 픽업 코일(62C)에 유도되는 기전력을 소비 전력이 변동하는 부하(69)로 공급하는 회로이다.
이 2차측 수전 회로는 각 픽업 코일(62A, 62B, 62C)에 각각 직렬로 접속되어 유도 선로(61)의 주파수에 공진하는 공진 회로(64A, 64B, 64C)를 형성하는 제 1 콘덴서(공진 콘덴서)(63A), 제 2 콘덴서(공진 콘덴서)(63B), 제 3 콘덴서(공진 콘덴서)(63C)와, 직렬로 접속된 공진 회로(64A, 64B, 64C)와 병렬로 접속되고, 공진 회로(64A, 64B, 64C)에 의해 발생되는 전압을 정류하는 정류기(65)와, 정류기(65)의 출력측과 직렬로 접속되어 있는 전류 제한용의 코일(66)과, 코일(66)을 통해서 정류기(65)의 출력측과 병렬로 접속되고, 부하(69)에 접속되어 있는 전압 콘덴서(출력 콘덴서)(67)와, 출력 조정용 트랜지스터(76)(후술하는)를 제어함으로써 부 하(69)에 인가되는 출력 전압(VDC)을 제어하는, 즉 출력 전압(VDC)을 검출하고, 이 출력 전압(VDC)이 소정 전압 이하일 때 출력 조정용 트랜지스터(76)를 온하고, 소정 전압을 초과하면 출력 조정용 트랜지스터(76)를 오프하는 전압 제어기(전압 제어 수단의 일예)(70)와, 직렬로 접속된 공진 회로(64A, 64B, 64C)에 의해 발생되는 전압을 승압하고, 그 승압된 전압을 부하(69)로 급전하는 승압 수단(71)과, 직렬로 접속된 공진 회로(64A, 64B, 64C)과 승압 수단(71)의 사이를 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 절환 수단(72)으로 구성되어 있다.
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 승압 수단(71)은 1차측 권선이 직렬로 접속된 공진 회로(64A, 64B, 64C)와 직렬로 접속되어 있는 승압용 변압기(73)와, 승압용 변압기(73)의 ２차측 권선에 입력단이 접속되어 있는 제 1 정류 회로(74)와, 제 1 정류 회로(74)의 출력측과 직렬로 접속되고, 전압 콘덴서(67)에 접속되어 있는 전류 제한용의 코일(83)로 구성되어 있다. 또한, 제 1 정류 회로(74)의 출력단은 전압 콘덴서(67)에 접속되어 있다. 또한, 승압용 변압기(73)에 있어서의 A-B 사이와 E-F 사이의 권수비는 부하(69)에 인가되는 전압의 크기에 의거하여 설정된다.
상기 절환 수단(72)은 승압용 변압기(73)의 3차 코일에 입력단이 접속되어 있는 제 2 정류 회로(75)와, 제 2 정류 회로(75)의 양 출력단 간에 접속되어 있는 출력 조정용 트랜지스터(스위칭 수단의 일예)(76)와, 제 2 정류 회로(75)의 플러스측 출력단과 출력 조정용 트랜지스터(76)의 컬렉터의 접속점에 애노드가 접속되고, 부하(69)의 일단에 캐소드가 접속되어 있는 다이오드(77)로 구성되어 있다.
이하에, 상기한 기본 구성 3에 있어서의 작용을 설명한다.
예를 들면, 유도 선로 유닛과 픽업 유닛의 위치 관계 등의 문제에 의해 픽업 유닛의 페라이트 코어에 픽업 코일(62A, 62B, 62C)을 능숙하게 감을 수 없었을 경우(소망의 회수로 감을 수 없었을 경우) 각 공진 회로(64A, 64B, 64C)에 있어서 작은 유도 기전력밖에 발생시킬 수 없기 때문에 승압 수단(71)을 이용해서 공진 회로(64A, 64B, 64C)에 의해 발생되는 전압을 승압하고, 그 승압된 전압(정전압)을 제 1 정류 회로(74)에 의해 정류해서 소비 전력이 변동하는 부하(69)로 급전한다. 이 때, 출력 조정용 트랜지스터(76)은 온으로 되어 있다.
상술하면, 부하(69)가 통상의 부하 상태에서 소정의 소비 전력을 소비하고 있을 때 출력 조정용 트랜지스터(76)은 온되고, 공진 회로(64A, 64B, 64C)에 발생된 전압은 승압용 변압기(73)에 의해 소망의 전압으로 승압되고, 제 1 정류 회로(74)에서 정류되어 부하(69)로 공급된다.
여기서, 부하(69)가 상승하고, 전압 제어기(70)는 이 상승한 출력 전압(VDC)이 소정 전압을 초과했다고 판단되면 출력 조정용 트랜지스터(76)를 오프로 하고, 직렬로 접속된 공진 회로(64A, 64B, 64C)와 직렬로 접속된 승압용 변압기(73)의 1차측을 개방 상태로 한다. 이렇게, 부하(69)가 경부하 상태일 때 출력 조정용 트랜지스터(76)는 오프되기 때문에 승압용 변압기(73)의 2차측에 전압은 발생하지 않고, 대신에 직렬로 접속된 공진 회로(64A, 64B, 64C)에 의해 발생되는 전압이 그대 로 정류기(65)에 의해 정류되어 부하(69)로 공급되어 출력 전압(VDC)은 저하되고, 출력 전압(VDC)은 소정 전압에 유지된다.
이상과 같이 기본 구성 3에 의하면, 부하(69)가 통상의 부하 상태일 때는 출력 조정용 트랜지스터(76)에 전류가 흐르고, 경부하 상태일 때는 출력 조정용 트랜지스터(76)에 전류가 흐르지 않고, 즉 부하(69)의 상태에 따른 부하 전류가 출력 조정용 트랜지스터(76)에 흐르는 것이 되기 때문에 출력 조정용 트랜지스터(76)에 대한 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 기본 구성 3에서는 3개의 직렬 공진 회로(64A, 64B, 64C)를 구비하고 있지만, 1개의 직렬 공진 회로로 할 수도 있다.
[기본 구성 4]
이하에, 본 발명의 기본 구성 4에 있어서의 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 7(a)에 나타낸 바와 같이, 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로는, 예를 들면, 10kHz 정도의 고주파 전류(I)를 흐르게 하는 1차측 유도 선로(81)에 대향해서 유도 선로(81)로부터 기전력이 유도되는 제 1 픽업 코일(82A), 제 2 픽업 코일(82B)을 설치하고, 이들 제 1 픽업 코일(82A), 제 2 픽업 코일(82B)에 유도되는 기전력을 소비 전력이 변동하는 부하(90)로 공급하는 회로이다.
이 2차측 수전 회로는 각 픽업 코일(82A, 82B)에 각각 직렬로 접속되어 유도 선로(81)의 주파수에 공진하는 공진 회로(84A, 84B)를 형성하는 제 1 콘덴서(공진 콘덴서)(83A), 제 2 콘덴서(공진 콘덴서)(83B)와, 직렬로 접속된 공진 회로(84A, 84B)에 직렬로 접속되고, 공진 회로(84A, 84B)을 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 스위치(절환 수단의 일예)(91)와, 이들 공진 회로(84A, 84B) 및 스위치(91)와의 직렬 회로의 양단에 접속되는 제 1 다이오드(85)와, 이 제 1 다이오드(85)의 캐소드에 애노드가 접속되는 제 2 다이오드(86)와, 제 1 다이오드(85)의 애노드에 애노드가 접속되고, 캐소드가 제 2 다이오드(86)의 캐소드에 접속되는 제 3 다이오드(87)와, 일단이 제 2 다이오드(86)의 캐소드에 접속되는 출력 제한용 코일(89)과, 타단이 출력 제한용 코일(89)의 타단에 접속되고, 타단이 제 3 다이오드(87)의 애노드에 접속되고, 양단이 부하(90)에 접속되는 전압 콘덴서(출력 콘덴서)(88)와, 스위치(91)를 제어함으로써 부하(90)에 인가되는 출력 전압(VDC)을 제어하는, 즉 출력 전압(VDC)을 검출하고, 이 출력 전압(VDC)이 소정 전압 이하일 때 스위치(91)를 온하고, 소정 전압을 초과하면 스위치(91)를 오프하는 전압 제어기(전압 제어 수단의 일예)(92)로 구성되어 있다.
이하에, 상기한 기본 구성 4에 있어서의 작용을 설명한다. 또한, 초기 상태에서 전압 제어기(92)에 의해 스위치(91)는 온된다.
예를 들면, 10kHz 정도의 고주파 전류(I)가 유도 선로(81)에 공급되면 이 유도 선로(81)에 발생하는 자속에 의해 픽업 코일(82A, 82B)에 각각 유도 기전력이 발생된다.
이와 같이 유도 기전력이 발생되고, 그 반 사이클에서 화살표 x의 방향으로 전류가 흐르면 공진 회로(84A, 84B)와 제 1 다이오드(85)에 의해 폐루프가 형성되고, 공진 콘덴서(83A, 83B)가 충전되고, 다음 반 사이클에서 화살표 y의 방향으로 전류가 흐르면 공진 회로(84A, 84B)로부터 앞의 반 사이클에서 공진 콘덴서(83A, 83B)에 충전된 전하가 가해져서 제 2 다이오드(86)를 통해서 전압 콘덴서(88)가 충전되고, 부하(90)로 급전된다. 이 반 사이클 마다의 동작은 반복해서 행하여진다.
부하(90)가 통상의 부하 상태에서 소정의 소비 전력을 소비하고 있을 때 출력 전압(VDC)은 소정 전압 이하이며, 전압 제어기(92)에 의해 스위치(91)는 온이 유지된다.
여기서, 부하(90)가 감소하고, 출력 전압(VDC)이 상승하고, 전압 제어기(92)는 이 상승한 출력 전압(VDC)이 소정 전압을 초과했다고 판단하면 스위치(91)를 오프로 한다. 이렇게, 부하(90)가 경부하 상태일 때 스위치(91)가 오프되면 공진 회로(84A, 84B)가 회로로부터 분리되어 콘덴서(88)로는 충전되지 않게 되고, 이 상태에서 콘덴서(88)로부터 부하(90)로 급전되면 출력 전압(VDC)은 저하되고, 출력 전압(VDC)은 소정 전압까지 되돌려진다.
그리고, 소정 전압 이하가 되면 전압 제어기(92)에 의해 다시 스위치(91)는 온된다. 이렇게 스위치(91)가 온ㆍ오프됨으로써 출력 전압(VDC)은 소정 전압으로 제어된다.
이상과 같이 기본 구성 4에 의하면, 부하(90)가 통상의 부하 상태일 때는 스 위치(91)에 대량의 전류가 흐르고, 경부하 상태일 때는 스위치(91)에 전류가 흐르지 않고, 즉 부하(90)의 상태에 따른 부하 전류가 스위치(91)에 흐르는 것이 되기 때문에 스위치(91)에 대한 손실을 저감할 수 있다.
또한, 기본 구성 2(도 4)의 회로 구성과 비교해서 다이오드의 수를 감소할 수 있고(도 4의 정류 회로(25)의 다이오드의 수는 4개임), 콘덴서(27A, 27B) 사이에 설치되는 중간 탭이 불필요하고, 더욱이 콘덴서(출력 콘덴서)의 수를 절감할 수 있고, 따라서 작업성을 향상시키고, 가격을 저감할 수 있다.
<기본 구성 4에 있어서의 실시형태 1>
도 7(b)에 나타낸 본 실시형태 1은 상기 기본 구성 4에 있어서의 절환 수단의 구체적인 구성을 나타낸 것이다. 이 절환 수단은 도 2에 나타낸 기본 구성 1의 실시형태 1의 절환 수단(41)을 적용하고 있다.
이하에, 상기한 기본 구성 4의 실시형태에 있어서의 작용을 설명한다. 또한, 초기 상태에서 전압 제어기(92)에 의해 출력 조정용 트랜지스터(44)는 온되고, 공진 회로(84A, 84B)는 회로와 접속된다.
예를 들면, 10kHz 정도의 고주파 전류(I)가 유도 선로(81)에 공급되면 이 유도 선로(81)에 발생하는 자속에 의해 픽업 코일(82A, 82B)에 각각 유도 기전력이 발생한다.
그 반 사이클에서 화살표 x의 방향으로 전류가 흐르면 공진 회로(84A, 84B)와 제 1 다이오드(85)에 의해 폐루프가 형성되고, 공진 콘덴서(83A, 83B)가 충전되고, 다음 반 사이클에서 화살표 y의 방향으로 전류가 흐르면 공진 회로(84A, 84B) 로부터 앞의 사이클에서 공진 콘덴서(83A, 83B)에 충전된 전하가 가해져서 제 2 다이오드(86)를 통해서 전압 콘덴서(88)가 충전되고, 부하(90)로 급전된다. 이 반 사이클 마다의 동작은 반복해서 행하여진다.
부하(90)가 통상의 부하 상태에서 소정의 소비 전력을 소비하고 있을 때 출력 전압(VDC)은 소정 전압 이하이며, 전압 제어기(92)에 의해 출력 조정용 트랜지스터(44)는 온된다.
여기서, 부하(90)가 감소하고, 출력 전압(VDC)이 상승하고, 전압 제어기(92)는 이 상승한 출력 전압(VDC)이 소정 전압을 초과했다고 판단하면 출력 조정용 트랜지스터(44)를 오프로 한다. 이렇게, 부하(90)가 경부하 상태일 때 전압 제어기(32)에 의해 출력 조정용 트랜지스터(44)가 오프되면 공진 회로(84A, 84B)가 회로보다 분리되어 전압 콘덴서(88)에는 충전되지 않게 되고, 이 상태에서 콘덴서(88)로부터 부하(90)로 급전되면 출력 전압(VDC)은 저하되고, 출력 전압(VDC)은 소정 전압까지 되돌려진다.
그리고, 소정 전압 이하가 되면 전압 제어기(92)에 의해 다시 출력 조정용 트랜지스터(44)는 온된다. 이렇게 출력 조정용 트랜지스터(44)가 온ㆍ오프됨으로써 출력 전압(VDC)은 소정 전압으로 제어된다.
이상과 같이 실시형태 1에 의하면, 부하(90)가 통상의 부하 상태일 때는 출력 조정용 트랜지스터(44)에 대량의 전류가 흐르고, 경부하 상태일 때는 출력 조정 용 트랜지스터(44)에 전류가 흐르지 않고, 즉 부하(90)의 상태에 따른 부하 전류가 출력 조정용 트랜지스터(44)에 흐르는 것이 되기 때문에 출력 조정용 트랜지스터(44)에 대한 손실을 저감할 수 있다.
또한, 기본 구성 4에 있어서 도 7(a)에 나타낸 회로, 및 기본 구성 4에 있어서의 실시형태 1에 있어서 도 7(b)에 나타낸 회로에 있어서 제 3 다이오드(87)는 없어도 좋다.
<기본 구성 4에 있어서의 실시형태 2>
도 7(a)에 나타낸 기본 구성 4의 회로에서는 공진 회로(84A, 84B)와 직렬로 스위치(91)를 접속하고 있지만, 도 8에 나타낸 바와 같이, 스위치(91)를 제 1 다이오드(85)에 직렬로 접속하도록 해도 좋다. 도 8에서는 직렬 공진 회로(84B)의 픽업 코일(82B)을 제 3 다이오드(87)의 애노드에 접속하고, 이 접속점과 제 1 다이오드(85)의 애노드의 사이에 스위치(91)를 접속하고 있다. 또한, 이 스위치(91)에 대신에 기본 구성 1의 실시형태 1의 절환 수단(41)을 설치해도 좋다.
이하에, 기본 구성 4에 있어서의 실시형태 2에 있어서의 작용을 설명한다. 또한, 초기 상태에서 전압 제어기(92)에 의해 스위치(91)는 온된다.
예를 들면, 10kHz 정도의 고주파 전류(I)가 유도 선로(81)에 공급되면 이 유도 선로(81)에 발생하는 자속에 의해 픽업 코일(82A, 82B)에 각각 유도 기전력이 발생된다.
이와 같이 유도 기전력이 발생되어 그 반 사이클에서 화살표 x의 방향으로 전류가 흐르면, 공진 회로(84A, 84B)와 제 1 다이오드(85)에 의해 폐루프가 형성되 고, 공진 콘덴서(83A, 83B)가 충전되어 다음 반 사이클에서 화살표 y의 방향으로 전류가 흐르면 공진 회로(84A, 84B)로부터 앞의 반 사이클에서 공진 콘덴서(83A, 83B)에 충전된 전하가 가해져서 제 2 다이오드(86)을 통하여 전압 콘덴서(88)가 충전되고, 부하(90)로 급전된다. 이 반 사이클마다의 동작은 반복해서 행하여진다.
부하(90)가 통상의 부하 상태에서 소정의 소비 전력을 소비하고 있을 때 출력 전압(VDC)은 소정 전압 이하이며, 전압 제어기(92)에 의해 스위치(91)는 온이 유지된다.
여기서, 부하(90)가 감소하고, 출력 전압(VDC)이 상승하고, 전압 제어기(92)는 이 상승한 출력 전압(VDC)이 소정 전압을 초과했다고 판단하면 스위치(91)를 오프로 한다. 이렇게, 부하(90)가 경부하 상태일 때 스위치(91)가 오프되면 발생하는 유도 기전력의 반 사이클에서 화살표 x의 방향으로 전류가 흐르지 않으므로 공진 콘덴서(83A, 83B)는 충전될 일이 없고, 다음 반 사이클에서 화살표 y의 방향으로 되어도 전압 콘덴서(88)는 충전되지 않게 되고, 따라서 출력 전압(VDC)은 저하되고, 출력 전압(VDC)은 소정 전압까지 뒤돌려진다.
그리고, 소정 전압 이하가 되면 전압 제어기(92)에 의해 다시 스위치(91)는 온된다. 이 스위치(91)가 온ㆍ오프됨으로써 출력 전압(VDC)은 소정 전압으로 제어된다.
이상과 같이 실시형태 2에 의하면, 부하(90)가 통상의 부하 상태일 때는 스 위치(91)에 대량의 전류가 흐르고, 경부하 상태일 때는 스위치(91)에 전류가 흐르지 않고, 즉 부하(90)의 상태에 따른 부하 전류가 스위치(91)에 흐르는 것이 되기 때문에 스위치(91)에 대한 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상기 기본 구성 4에서는 2개의 직렬 공진 회로(84A, 84B)를 구비하고 있지만, 1개의 직렬 공진 회로로 할 수도 있다.
또한, 상기 각 기본 구성 및 실시형태에서는 2차측 수전 회로는 공진 회로가 2개 또는 3개 직렬로 접속되어 있었지만, 더욱이 복수의 공진 회로를 직렬로 접속해도 좋다. 이렇게, 직렬로 접속하는 공진 회로를 증대시킴으로써 정전압원으로서의 정전압을 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 각 기본 구성 및 실시형태에서는 출력 제한용의 코일(7, 26A, 26B, 66, 83, 89)을 설치하고 있지만, 반드시 필요로 하지 않는다.

Claims (7)

  1. 고주파 전류를 흐르게 하는 1차측 유도 선로에 대향해서 상기 유도 선로로부터 기전력이 유도되는 픽업 코일을 복수 설치하고,
    상기 각 픽업 코일에 각각 직렬로 공진 콘덴서를 접속해서 상기 유도 선로의 주파수에 공진하는 공진 회로를 형성하고, 더욱이 이들 공진 회로를 직렬로 접속하고,
    상기 각 공진 회로에 각각 공진 회로에 의해 발생되는 전압을 정류하는 정류 회로를 설치하고, 이들 정류 회로를 병렬로 접속하고, 소비 전력이 변동하는 부하로 급전하고,
    상기 각 공진 회로간을 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 절환 수단을 설치하고,
    상기 절환 수단을 제어함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단을 설치하고,
    상기 절환 수단은,
    1차측 권선이 상기 각 공진 회로의 사이에 직렬로 접속되어 있는 변압기,
    상기 변압기의 2차측 권선에 입력단이 접속되어 있는 정류기, 및
    상기 정류기의 양 출력단 간에 접속되어 있는 스위칭 수단을 구비하고,
    상기 전압 제어 수단은 상기 절환 수단의 스위칭 수단을 온ㆍ오프함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변압기의 1차측 권선과 ２차측 권선의 권선비는 1:1이며, 상기 변압기의 1차측 권선의 임피던스는 경부하시의 부하의 저항보다 큰 것을 특징으로 하는 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로 장치.
  4. 고주파 전류를 흐르게 하는 1차측 유도 선로에 대향해서 상기 유도 선로로부터 기전력이 유도되는 픽업 코일을 설치하고,
    상기 픽업 코일에 직렬로 공진 콘덴서를 접속해서 상기 유도 선로의 주파수에 공진하는 공진 회로를 형성하고,
    상기 공진 회로에 의해 발생되는 전압을 정류하고, 소비 전력이 변동하는 부하로 급전하는 정류 회로를 설치하고,
    직렬로 접속된 동일 용량의 2개의 출력 콘덴서를 상기 정류 회로의 양 출력단 간에 접속하고,
    이들 2개의 출력 콘덴서의 접속점과 상기 공진 회로의 일단의 사이를 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 절환 수단을 설치하고,
    상기 절환 수단을 제어함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단을 설치하고,
    상기 절환 수단은,
    1차측 권선이 상기 2개의 출력 콘덴서의 접속점과 상기 공진 회로의 일단의 사이에 직렬로 접속되어 있는 변압기,
    상기 변압기의 2차측 권선에 입력단이 접속되어 있는 정류기, 및
    상기 정류기의 양 출력단 간에 접속되어 있는 스위칭 수단을 구비하고,
    상기 전압 제어 수단은 상기 절환 수단의 스위칭 수단을 온ㆍ오프함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로 장치.
  5. 고주파 전류를 흐르게 하는 1차측 유도 선로에 대향해서 상기 유도 선로로부터 기전력이 유도되는 픽업 코일을 설치하고,
    상기 픽업 코일에 직렬로 공진 콘덴서를 접속해서 상기 유도 선로의 주파수에 공진하는 공진 회로를 형성하고,
    상기 공진 회로에 의해 발생되는 전압을 승압하고, 그 승압된 전압을 소비 전력이 변동하는 부하로 급전하는 승압 수단을 설치하고,
    상기 공진 회로와 상기 승압 수단의 사이를 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 절환 수단을 설치하고,
    상기 절환 수단을 제어함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단을 설치하고,
    상기 승압 수단은,
    1차측 권선이 상기 공진 회로와 직렬로 접속되어 있는 승압용 변압기, 및
    상기 승압용 변압기의 2차측 권선에 입력단이 접속되고, 출력단이 상기 부하에 접속되어 있는 제 1 정류 회로를 구비하고,
    상기 절환 수단은,
    상기 승압용 변압기의 3차 권선에 입력단이 접속되어 있는 제 2 정류 회로, 및
    상기 제 2 정류 회로의 양 출력단 간에 접속되어 있는 스위칭 수단을 구비하고,
    상기 전압 제어 수단은 상기 절환 수단의 스위칭 수단을 온ㆍ오프함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로 장치.
  6. 삭제
  7. 고주파 전류를 흐르게 하는 1차측 유도 선로에 대향해서 상기 유도 선로로부터 기전력이 유도되는 픽업 코일을 설치하고,
    상기 픽업 코일에 직렬로 공진 콘덴서를 접속해서 상기 유도 선로의 주파수에 공진하는 공진 회로를 형성하고,
    상기 공진 회로에 직렬로 이 공진 회로를 접속 상태 또는 개방 상태로 하는 절환 수단을 설치하고,
    상기 공진 회로와 절환 수단으로 이루어지는 회로의 양단에 제 1 다이오드를 접속하고,
    이 제 1 다이오드의 캐소드에 제 2 다이오드 애노드를 접속하고,
    상기 제 1 다이오드 애노드에 출력 콘덴서의 일단을 접속하고,
    상기 제 2 다이오드의 캐소드에 상기 출력 콘덴서의 타단을 접속하고,
    상기 출력 콘덴서의 양단에 부하를 접속하고,
    상기 절환 수단을 제어함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단을 설치하고,
    상기 절환 수단은,
    1차측 권선이 상기 공진 회로에 직렬로 접속되어 있는 변압기,
    상기 변압기의 2차측 권선에 입력단이 접속되어 있는 정류기, 및
    상기 정류기의 양 출력단 간에 접속되어 있는 스위칭 수단을 구비하고,
    상기 전압 제어 수단은 상기 절환 수단의 스위칭 수단을 온ㆍ오프함으로써 상기 부하에 인가되는 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 무접촉 급전 설비의 2차측 수전 회로 장치.
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