WO2017002154A1 - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

本発明の非接触給電装置（１）は、受電側装置（１Ｂ）に設けられた受電素子（４１）と、受電素子が受け取った交流電力を変換し動力電圧（ＶＭ）を生成して動力負荷に出力するとともに制御電圧（ＶＣ）を生成して制御負荷に出力する受電回路（５）と、給電側装置（１Ａ）に設けられた給電素子（３１）と、動力負荷および制御負荷を駆動するときの稼動用周波数と制御負荷のみを駆動するときの待機用周波数とを切り替えて給電素子に交流電力を供給する交流電源（２）と、受電素子が受け取った交流電力の受電周波数を検出する周波数検出部（７１、７２、７３）と、受電周波数が稼動用周波数から待機用周波数に変化したときに動力電圧の出力を遮断する動力遮断部（７３）と、を備えた。これによれば、受電側装置を一時的に停止させるときに、動力負荷を停止するとともに非接触給電を継続して制御負荷を駆動し続け、受電側装置の再始動を迅速にかつ円滑に行える。

Description

非接触給電装置

　本発明は、動力負荷および制御負荷を有する受電側装置に、給電側装置から非接触で給電する非接触給電装置に関する。

　多数の部品が実装された基板を生産する設備として、はんだ印刷機、部品実装機、リフロー機、基板検査機などがある。これらの設備を連結して基板生産ラインを構成することが一般的になっている。このうち部品実装機は、基板搬送装置、部品供給装置、部品移載装置、および制御装置を備えるのが一般的である。部品供給装置の代表例として、多数の電子部品が所定ピッチで収納されたテープを繰り出す方式のフィーダ装置がある。フィーダ装置は、幅方向に薄い扁平形状とされており、部品実装機の機台上に複数台列設される。フィーダ装置は、部品を供給する機構部にモータなどの動力負荷を有するとともに、動力負荷を制御するマイコンやセンサなどの制御負荷を有する。

　部品実装機の本体からフィーダ装置へ給電するために、従来から接触給電方式の多端子コネクタが用いられてきた。しかしながら、多端子コネクタでは抜き差し操作の繰り返しによる端子の変形や折損などのおそれがある。この対策として、近年では、電磁結合方式や静電結合方式などの非接触給電装置の利用が進められている。なお、非接触給電装置の用途は、部品実装機のフィーダ装置に限定されず、他の基板生産設備や、他の製品を生産する組立機や加工機など幅広い分野にわたっている。また、非接触給電される受電側装置が動力負荷および制御負荷を有する点も一般的な事項である。この種の非接触給電装置に関する技術例が特許文献１、２に開示されている。

　特許文献１のワイヤレス給電装置は、給電コイルから受電コイルにワイヤレス送電する装置であって、共振周波数がＩＳＭ（Industry－Science－Medical）周波数帯に設定され、第１および第２のスイッチングトランジスタを交互に切り換えて電流を供給することを特徴としている。これによれば、磁気共振型のワイヤレス給電の電力伝送効率を高めることができ、必要なコイルの数を抑制できる、とされている。

　また、特許文献２のワイヤレス給電装置は、給電コイルから受電コイルにワイヤレス送電する装置であって、直列接続された第１のコイルおよびキャパシタを含む共振回路と、第１および第２のスイッチを交互に導通させて共振回路を共振させる送電制御回路と、第１および第２のスイッチの駆動期間および停止期間を設定するための有効信号を発生する有効信号発生回路と、を備え、送電制御回路は、駆動期間において第１および第２のスイッチをフィードバック制御して共振状態を持続させることを特徴としている。これによれば、磁気共振型のワイヤレス給電技術において、給電コイルの駆動系をシンプルな構成で実現できる、とされている。

特許第５４７２３９９号公報 特許第５５４５３４１号公報

　ところで、特許文献１、２に限らず一般的な非接触給電装置では、受電側装置の稼動を一時的に停止させるときに、非接触給電を中断して動力電圧を無くし、動力負荷を停止する。この場合、制御電圧も無くなって、制御負荷も一緒に停止する。このため、非接触給電を再開したときに、制御負荷を立ち上げる時間、例えばマイコンの起動時間などが必要となり、受電側装置の再始動が遅延する。さらには、制御に必要な情報が失われて、受電側装置の円滑な再始動が難しくなるおそれも生じる。これらの問題点は、非接触給電を中断および再開するたびに発生する。したがって、受電側装置の稼動を一時的に停止させるときに、制御負荷だけは駆動し続けることが好ましい。

　本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、受電側装置の稼動を一時的に停止させるときに、動力負荷を停止するとともに非接触給電を継続して制御負荷を駆動し続け、受電側装置の再始動を迅速にかつ円滑に行えるようにした非接触給電装置を提供することを解決すべき課題とする。

　上記課題を解決する本発明の非接触給電装置は、受電側装置に設けられた受電素子と、前記受電素子が受け取った交流電力を変換し、動力電圧を生成して動力負荷に出力するとともに、制御電圧を生成して制御負荷に出力する受電回路と、前記受電側装置に対向配置される給電側装置に設けられ、前記受電素子と電気的に結合して非接触で交流電力を送給する給電素子と、前記動力負荷および前記制御負荷を駆動するときの稼動用周波数と、前記制御負荷のみを駆動するときの待機用周波数とに駆動周波数を切り替え、前記給電素子に前記駆動周波数の交流電力を供給する交流電源と、前記受電素子が受け取った交流電力の受電周波数を検出する周波数検出部と、前記受電周波数が前記稼動用周波数を含む所定の周波数範囲から外れたときに、あるいは、前記受電周波数が前記待機用周波数を含む所定の周波数範囲に入ったときに、前記動力電圧の出力を遮断する動力遮断部と、を備えた。

　本発明の非接触給電装置において、給電側装置の交流電源の駆動周波数は稼動用周波数と待機用周波数とに切り替えられ、受電側装置に周波数検出部と動力遮断部とが備えられる。このため、非接触給電装置は、通常時に稼動用周波数を用いた非接触給電を行い、受電側装置の稼動を一時的に停止させるときに、給電側装置で駆動周波数を待機用周波数に切り替える。すると、受電側装置では、周波数の切り替えを検出して動力電圧の出力を遮断し動力負荷を停止するとともに、待機用周波数を用いた非接触給電により制御負荷を駆動し続けることができる。そして、受電側装置を再始動するときに、給電側装置で駆動周波数を稼動用周波数に戻してやれば、受電側装置では動力電圧が復旧される。加えて、制御負荷を立ち上げる時間は不要であり、制御に必要な情報が失われるおそれもない。したがって、受電側装置の再始動を迅速にかつ円滑に行える。

本発明の第１実施形態の非接触給電装置の構成を示すブロック図であり、一部回路構成を示している。 非接触給電装置の非接触給電性能の周波数特性を示した図である。 受電側装置の制御装置の制御フローを示した図である。 第２実施形態の非接触給電装置の構成を示すブロック図であり、一部回路構成を示している。

　（１．第１実施形態の非接触給電装置１の構成）
　本発明の第１実施形態の非接触給電装置１について、図１～図３を参考にして説明する。図１は、本発明の第１実施形態の非接触給電装置１の構成を示すブロック図であり、一部回路構成を示している。非接触給電装置１は、給電側装置１Ａから受電側装置１Ｂに交流電力を非接触で給電するものである。図１に示されるように、給電側装置１Ａおよび受電側装置１Ｂは、対向配置されて用いられる。給電側装置１Ａと受電側装置１Ｂとの位置関係は、相対変位可能であってもよいし、相対変位しなくてもよい。非接触給電装置１は、給電側装置１Ａに交流電源２、給電コイル３１、および給電側コンデンサ３５を備える。非接触給電装置１は、さらに、受電側装置１Ｂに受電コイル４１、受電側コンデンサ４５、受電回路５、パルス変換回路７２、および制御装置７３を備える。

　給電側装置１Ａの交流電源２は、直流電源部２１、正側スイッチング素子２２、負側スイッチング素子２３、および図略の周波数制御部などで構成されている。直流電源部２１は、直流の電源電圧Ｖｄｃを出力する。正側スイッチング素子２２および負側スイッチング素子２３は、ハーフブリッジ回路を構成しており、直流電圧Ｖｄｃを交流電力に変換して出力する。周波数制御部は、交流電力の駆動周波数ｆＤを制御する。

　直流電源部２１の高圧端子２１Ｐは、正側スイッチング素子２２の高圧端子２２１に接続されている。正側スイッチング素子２２の低圧端子２２２は、負側スイッチング素子２３の高圧端子２３１、および給電側コンデンサ３５の一端３５１に接続されている。負側スイッチング素子２３の低圧端子２３２は、直流電源２１の低圧端子２１Ｎに接続される。

　周波数制御部は、正側スイッチング素子２２の制御端子２２３および負側スイッチング素子２３の制御端子２３３に、交互に制御信号を送出する。これにより、ハーフブリッジ回路の作用で交流電力が出力される。さらに、周波数制御部は、制御信号の送出間隔を制御することによって、交流電力の駆動周波数ｆＤを稼動用周波数ｆＭと待機用周波数ｆＣとに切り替える。稼動用周波数ｆＭは、受電側装置１Ｂが稼動する通常時に、動力負荷および制御負荷を駆動するための周波数である。待機用周波数ｆＣは、受電側装置１Ｂの稼動を一時的に停止して待機するときに、制御負荷を駆動するための周波数である。

　稼動用周波数ｆＭは、給電コイル３１、給電側コンデンサ３５、受電コイル４１、および受電側コンデンサ４５などによって形成された共振回路の重負荷時の共振周波数とされている（詳細後述）。稼動用周波数ｆＭおよび待機用周波数ｆＣは、数１０ｋＨｚ～数１００ｋＨｚ程度が好ましいが、必ずしもこの周波数範囲に限定されない。

　給電側コンデンサ３５の他端３５２は、給電コイル３１の一端３１１に接続されている。給電コイル３１は、給電素子の一形態である。給電側コンデンサ３５は、給電コイル３１に直列接続されて共振回路を形成する共振用素子である。給電コイル３１の他端３１２は、負側スイッチング素子２３の低圧端子２３２に接続されている。これにより、給電側装置１Ａの閉じた給電回路が構成される。

　受電側装置１Ｂの受電コイル４１は、給電側装置１Ａの給電コイル３１に対向して配置される。受電コイル４１および給電コイル３１は相互に電磁結合し、相互インダクタンスが発生して非接触給電が可能になる。受電コイル４１は、受電素子の一形態である。受電コイル４１の一端４１１は、受電側コンデンサ４５の一端４５１、および受電回路５を構成する整流回路５１の入力側の一端５１１に接続されている。受電コイル４１の他端４１２は、受電側コンデンサ４５の他端４５２、および整流回路５１の入力側の他端５１２に接続されている。受電側コンデンサ４５は、受電コイル４１に並列接続されて共振回路を形成する共振用素子である。

　受電回路５は、整流回路５１、動力側電源回路５２、および制御側電源回路５３を含んで構成されている。整流回路５１は、受電コイル４１が非接触給電で受け取った交流電力を整流して直流電圧Ｖｏｕｔに変換し、動力側電源回路５２および制御側電源回路５３に出力する。整流回路５１として、４個の整流ダイオードをブリッジ接続した全波整流回路を例示できる。

　動力側電源回路５２は、直流電圧Ｖｏｕｔを動力電圧ＶＭに変換して、動力負荷に出力する。図１には、動力負荷としてモータ６１およびアンプ６２が例示されている。動力電圧ＶＭとして、直流４８Ｖを例示できる。制御側電源回路５３は、直流電圧Ｖｏｕｔを制御電圧ＶＣに変換して、制御負荷に出力する。図１には、制御負荷としてセンサ類６３が例示されている。パルス変換回路７２および制御装置７３も、制御負荷に該当する。制御電圧ＶＣとして、動力電圧ＶＭよりも低い直流２４Ｖや直流５Ｖを例示できる。また、動力側電源回路５２および制御側電源回路５３として、スイッチング方式またはドロッパ方式のＤＣＤＣコンバータを例示できる。

　受電コイル４１の他端４１２と受電側コンデンサ４５の他端４５２とを接続するラインに、周波数検出用変成器７１が電気的に結合されている。周波数検出用変成器７１は、受電コイル４１が受け取った交流電力の波形を交流検出波形Ｗａｃに変成して、パルス変換回路７２に出力する。パルス変換回路７２は、コンパレータを有している。コンパレータは、交流検出波形Ｗａｃが所定電圧以上となる時間帯にハイレベルを出力し、交流検出波形が所定電圧未満となる時間帯にローレベルを出力する。これにより、パルス変換回路７２は、ハイローの２値からなるパルス波形Ｗｐを制御装置７３に出力する。

　制御装置７３は、ＣＰＵを有してソフトウェアで動作する電子制御方式の装置である。制御装置７３は、パルス波形Ｗｐのパルス数Ｎをカウントして受電周波数ｆＲを検出する。したがって、周波数検出用変成器７１、パルス変換回路７２、および制御装置７３は、本発明の周波数検出部の機能を果たす。また、制御装置７３は、動力制御信号ＳＣを出力して、動力側電源回路５２の動作および停止を制御する。したがって、制御装置７３は、本発明の動力遮断部の機能を果たす。制御装置７３の詳細な機能は、非接触給電装置１の動作とともに後述する。

　次に、非接触給電装置１の周波数特性について説明する。図２は、非接触給電装置１の非接触給電性能の周波数特性を示した図である。図２の横軸は交流電源２の駆動周波数ｆＤを表し、縦軸は整流回路５１から出力される直流電圧Ｖｏｕｔを表す。また、実線は、動力負荷および制御負荷を駆動する重負荷時の周波数特性を表し、破線は、制御負荷のみを駆動する軽負荷時の周波数特性を表している。

　重負荷時の周波数特性によれば、波形のピークで示される共振回路の共振周波数が稼動用周波数ｆＭに一致している。したがって、駆動周波数ｆＤを稼動用周波数ｆＭに一致させたときに、最大の直流電圧Ｖｏｕｔ１が得られる。直流電圧Ｖｏｕｔ１が動力側電源回路５２および制御側電源回路５３に入力されている間、動力電圧ＶＭおよび制御電圧ＶＣが生成されて、動力負荷および制御負荷が駆動される。

　ここで、直流電圧Ｖｏｕｔ１が駆動電圧ＶＭよりもわずかに高くなるように、直流電源部２１の電源電圧Ｖｄｃが調整されている。この調整により、動力側電源回路５２の回路構成が簡素化され、かつ、良好な電源効率が得られる。仮に、直流電圧Ｖｏｕｔ１が駆動電圧ＶＭよりも小さくなり得る構成では、動力側電源回路５２に昇圧機能を付与する必要が生じて回路構成が複雑化する。また、一般的に、動力側電源回路５２の入力側の直流電圧Ｖｏｕｔ１と出力側の駆動電圧ＶＭとの差電圧が小さいと、高い電源効率が得られる。仮に、直流電圧Ｖｏｕｔ１が駆動電圧ＶＭよりも大幅に高いと、動力側電源回路５２の電源効率は低下する。

　一方、軽負荷時の周波数特性によれば、波形のピークで示される共振回路の共振周波数は稼動用周波数ｆＭの上下２箇所に発生する。そして、稼動用周波数ｆＭの上側の共振周波数よりもさらに上側に、待機用周波数ｆＣが設定されている。駆動周波数ｆＤを待機用周波数ＶＣに一致させたときに、直流電圧Ｖｏｕｔ２が得られる。直流電圧Ｖｏｕｔ２が制御側電源回路５３に入力されている間、制御電圧ＶＣが生成されて、制御負荷が駆動される。ただし、直流電圧Ｖｏｕｔ２が動力側電源回路５２に入力されても、動力電圧ＶＭの発生は保証されない。

　（２．第１実施形態の非接触給電装置１の動作および作用）
　次に、第１実施形態の非接触給電装置１の動作および作用について説明する。前述したように、交流電源２の周波数制御部は、受電側装置１Ｂが稼動する通常時に駆動周波数ｆＤを稼動用周波数ｆＭに制御する。また、オペレータが受電側装置１Ｂにアクセスするときの安全確保やその他の理由で、受電側装置１Ｂの稼動を一時的に停止する場合がある。この場合、交流電源２の周波数制御部は、駆動周波数ｆＤを待機用周波数ｆＣに切り替え制御する。一方、受電側装置１Ｂの制御装置７３は、図３に示される制御を行う。

　図３は、受電側装置１Ｂの制御装置７３の制御フローを示した図である。図３のステップＳ１で、制御装置７３は、パルス変換回路７２から入力されたパルス波形Ｗｐのパルス数Ｎを所定時間Ｔにわたってカウントする。次のステップＳ２で、制御装置７３は、得られたパルス数Ｎを所定時間Ｔで除算して、受電周波数ｆＲを演算する。次のステップＳ３で、制御装置７３は、受電周波数ｆＲが稼動用周波数ｆＭに概ね一致しているか否かを判定する。換言すると、制御装置７３は、受電周波数ｆＲが稼動用周波数ｆＭを含む所定の周波数範囲に入っているか否かを判定する。制御装置７３は、受電周波数ｆＲが稼動用周波数ｆＭに概ね一致しているときに制御フローの実行をステップＳ４に進め、そうでないときに制御フローの実行をステップＳ５に進める。

　ステップＳ４の状況では、最大の直流電圧Ｖｏｕｔ１が得られる。このとき、動力側電源回路５２が停止していれば、制御装置７３は、動力制御信号ＳＣを出力して動力側電源回路５２を動作させる。したがって、制御装置７３は、モータ６１やアンプ６２などの動力負荷の動作を制御して、受電側装置１Ｂを稼動させることができる。この後、一定時間が経過すると制御フローの１サイクルが終了し、制御装置７３は、制御フローの実行をステップＳ１に戻す。

　ステップＳ５で、制御装置７３は、受電周波数ｆＲが待機用周波数ｆＣに概ね一致しているか否かを判定する。換言すると、制御装置７３は、受電周波数ｆＲが待機用周波数ｆＣを含む所定の周波数範囲に入っているか否かを判定する。制御装置７３は、受電周波数ｆＲが待機用周波数ｆＣに概ね一致しているときに制御フローの実行をステップＳ６に進め、そうでないときに制御フローの実行をステップＳ８に進める。

　ステップＳ６の状況では、直流電圧Ｖｏｕｔ２が得られる。したがって、制御装置７３は、稼動し続けて、動力制御信号ＳＣにより動力側電源回路５２を停止制御する。これにより、動力電圧ＶＭは発生しなくなり、動力負荷は停止する。次のステップＳ７で、制御装置７３は、受電側装置１Ｂの待機状態を維持し、再始動に備える。この後、一定時間が経過すると制御フローの１サイクルが終了し、制御装置７３は、制御フローの実行をステップＳ１に戻す。

　ステップＳ８において、受電周波数ｆＲは、稼動用周波数ｆＭおよび待機用周波数ｆＣのどちらにも一致していない。したがって、制御装置７３は、受電異常と判定して、警報を出力する。つまり、制御装置７３は、本発明の受電監視部の機能を有している。ここで、交流電源２の周波数制御部は、温度依存特性や経時特性変化などに起因する周波数誤差をもつのが一般的である。したがって、この周波数誤差よりも大きめに所定の周波数範囲を設定しておき、ステップＳ３、Ｓ５で、受電周波数ｆＲと稼動用周波数ｆＭおよび待機用周波数ｆＣとの一致を判定することが好ましい。

　上記の制御フローによれば、受電側装置１Ｂの稼動を一時的に停止させたときに、待機用周波数ｆＣでの非接触給電により、制御負荷は駆動され続ける。したがって、制御装置７３は待機状態を維持でき、制御に必要な情報が失われるおそれは生じない。そして、駆動周波数ｆＤが稼動用周波数ｆＭに戻されたときに、受電側装置１Ｂでは動力電圧ＶＭが復旧される。かつ、制御装置７３は、待機状態から直ちに動力負荷の動作の制御を開始できる。

　（３．第１実施形態の非接触給電装置１の態様および効果）
　第１実施形態の非接触給電装置１は、受電側装置１Ｂに設けられた受電コイル４１と、受電コイル４１が受け取った交流電力を変換し、動力電圧ＶＭを生成して動力負荷（モータ６１、アンプ６２）に出力するとともに、制御電圧ＶＣを生成して制御負荷（センサ類６３、パルス変換回路７２、制御装置７３）に出力する受電回路５と、受電側装置１Ｂに対向配置される給電側装置１Ａに設けられ、受電コイル４１と電気的に結合して非接触で交流電力を送給する給電コイル３１と、動力負荷および制御負荷を駆動するときの稼動用周波数ｆＭと、制御負荷のみを駆動するときの待機用周波数ｆＭとに駆動周波数ｆＤを切り替え、給電コイル３１に駆動周波数ｆＤの交流電力を供給する交流電源２と、受電コイル４１が受け取った交流電力の受電周波数ｆＲを検出する周波数検出部（周波数検出用変成器７１、パルス変換回路７２、および制御装置７３）と、受電周波数ｆＲが稼動用周波数ｆＭを含む所定の周波数範囲から外れたときに、あるいは、受電周波数ｆＲが待機用周波数ｆＣを含む所定の周波数範囲に入ったときに、動力電圧ＶＭの出力を遮断する動力遮断部（制御装置７３）と、を備えた。

　これによれば、非接触給電装置１は、通常時に稼動用周波数ｆＭを用いた非接触給電を行い、受電側装置１Ｂの稼動を一時的に停止させるときに、給電側装置１Ａで駆動周波数ｆＤを待機用周波数ｆＣに切り替える。すると、受電側装置１Ｂでは、周波数の切り替えを検出して動力電圧ＶＭの出力を遮断し動力負荷を停止するとともに、待機用周波数ｆＣを用いた非接触給電により制御負荷を駆動し続けることができる。そして、受電側装置を再始動するときに、給電側装置１Ａで駆動周波数ｆＤを稼動用周波数ｆＭに戻してやれば、受電側装置１Ｂでは動力電圧ＶＭが復旧される。かつ、制御負荷を立ち上げる時間は不要であり、制御に必要な情報が失われるおそれもない。したがって、受電側装置１Ｂの再始動を迅速にかつ円滑に行える。

　さらに、受電コイル４１および給電コイル３１の少なくとも一方に接続されて共振回路を形成する共振用素子（受電側コンデンサ４５、給電側コンデンサ３５）をさらに備え、稼動用周波数ｆＭは共振回路の重負荷時の共振周波数に一致する。これによれば、重負荷時に最大の直流電圧Ｖｏｕｔ１が得られ、非接触給電の給電効率が高められる。

　さらに、受電周波数ｆＲが待機用周波数ｆＣを含む所定の周波数範囲に入ったときに、制御負荷が駆動されて受電側装置１Ｂの待機状態が維持される。これによれば、駆動周波数ｆＤが稼動用周波数ｆＭに戻されて非接触給電が再開されたときに、制御装置７３は、待機状態から直ちに動力負荷の動作の制御を開始できる。したがって、受電側装置１Ｂの再始動を迅速にかつ円滑に行える効果が、確実で顕著になる。

　さらに、受電周波数ｆＲが稼動用周波数ｆＭを含む所定の周波数範囲、および待機用周波数ｆＣを含む所定の周波数範囲のどちらにも入らないときに受電異常と判定する受電監視部（制御装置７３）をさらに備えた。これによれば、非接触給電に関する監視機能を具備するので、信頼性が向上する。

　さらに、受電回路５は、受電コイル４１が受け取った交流電力を直流電圧Ｖｏｕｔに変換する整流回路５１、直流電圧Ｖｏｕｔを動力電圧ＶＭに変換する動力側電源回路５２、および直流電圧Ｖｏｕｔを制御電圧ＶＣに変換する制御側電源回路５３を含み、周波数検出部は、制御電圧ＶＣで駆動され受電コイル４１が受け取った交流電力の波形（交流検出波形Ｗａｃ）をパルス波形Ｗｐに変換するパルス変換回路８２、および制御電圧ＶＣで駆動されパルス波形Ｗｐのパルス数Ｎをカウントして受電周波数ｆＲを検出する制御装置７３を含み、動力遮断部は、検出した受電周波数ｆＲに基づいて動力側電源回路５２を停止制御する制御装置７３が兼ねている。これによれば、簡易な回路構成で、本発明の周波数検出部および動力遮断部を実現できる。

　加えて、受電側装置１Ｂの稼動を一時的に停止させて待機状態としたときに、受電側装置１Ｂで発生する電気的な損失を低減できる。その第１の理由は、動力側電源回路５２が停止されて損失が発生しなくなることに起因する。仮に、制御装置７３が動力負荷の動作を停止制御するだけでは、動力側電源回路５２の損失は無くならない。その第２の理由は、制御側電源回路５３において、入力側の直流電圧Ｖｏｕｔ１が直流電圧Ｖｏｕｔ２まで低減されて出力側の制御電圧ＶＣに接近し、電源効率が高められることに起因する。

　（４．第２実施形態の非接触給電装置１０）
　次に、本発明の第２実施形態の非接触給電装置１０について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。図４は、第２実施形態の非接触給電装置１０の構成を示すブロック図であり、一部回路構成を示している。第２実施形態において、周波数検出部および動力遮断部の構成が第１実施形態と異なり、他の部位は第１実施形態と同様である。

　第２実施形態において、周波数検出部は、周波数検出用変成器７１およびリレー制御回路７４で構成されている。周波数検出用変成器７１は、受電コイル４１が受け取った交流電力の電圧波形を交流検出波形Ｗａｃに変成して、リレー制御回路７４に出力する。リレー制御回路７４は、制御電圧ＶＣで駆動され、交流検出波形Ｗａｃの受電周波数ｆＲを検出する。さらに、リレー制御回路７４は、受電周波数ｆＲが稼動用周波数ｆＭを含む所定の周波数範囲から外れたときに、あるいは、受電周波数ｆＲが待機用周波数ｆＣを含む所定の周波数範囲に入ったときに、遮断指令ＳＲを電磁開閉リレー７５に出力する。

　第２実施形態において、動力遮断部に電磁開閉リレー７５が用いられる。電磁開閉リレー７５は、動力側電源回路５２の出力側と動力負荷の間に直列接続されている。これに限定されず、電磁開閉リレー７５は、動力側電源回路５２の入力側に直列接続されてもよい。電磁開閉リレー７５は、常時閉路されており、遮断指令ＳＲによって開路され遮断される。

　第２実施形態の非接触給電装置１０において、受電回路５は、受電コイル４１が受け取った交流電力を直流電圧Ｖｏｕｔに変換する整流回路５１、直流電圧Ｖｏｕｔを動力電圧ＶＭに変換する動力側電源回路５２、および直流電圧Ｖｏｕｔを制御電圧ＶＣに変換する制御側電源回路５３を含み、周波数検出部は、受電周波数ｆＲが稼動用周波数ｆＭを含む所定の周波数範囲から外れたときに、あるいは、受電周波数ｆＲが待機用周波数ｆＣを含む所定の周波数範囲に入ったときに、遮断指令ＳＲを出力するリレー制御回路７４であり、動力遮断部は、動力側電源回路５２の入力側または出力側に直列接続されて遮断指令ＳＲにより遮断される電磁開閉リレー７５である。

　第２実施形態の非接触給電装置１０の作用および効果は、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。

　（５．実施形態の応用および変形）
　なお、非接触給電の方式は、給電コイル３１および受電コイル４１を用いた電磁結合方式に限定されず、例えば、給電電極および受電電極を用いた静電結合方式であってもよい。また、第１実施形態において、制御装置７３は、モータ６１やアンプ６２の動作を制御する制御部の機能を兼ね備えてもよい。さらに、第２実施形態において、リレー制御回路７４に受電監視部の機能を付与することも可能である。本発明は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

　本発明の非接触給電装置は、製品の組み立てや加工などを行う様々な分野の組立機や加工機などに利用可能である。

　　１、１０：非接触給電装置
　　１Ａ：給電側装置　　１Ｂ受電側装置
　　２：交流電源　　３１：給電コイル　　３５：給電側コンデンサ
　　４１：受電コイル　　４５：受電側コンデンサ
　　５：受電回路　　５１：整流回路
　　５２：動力側電源回路　　５３：制御側電源回路
　　６１：モータ（動力負荷）　　６２：アンプ（動力負荷）
　　６３：センサ類（制御負荷）
　　７２：パルス変換回路　　７３：制御装置
　　７４：リレー制御回路　　７５：電磁開閉リレー
　　ＶＭ：動力電圧　　ＶＣ：制御電圧　　Ｖｏｕｔ：直流電圧
　　ｆＭ：稼動用周波数　　ｆＣ：待機用周波数

Claims (6)

1. 　受電側装置に設けられた受電素子と、
   　前記受電素子が受け取った交流電力を変換し、動力電圧を生成して動力負荷に出力するとともに、制御電圧を生成して制御負荷に出力する受電回路と、
   　前記受電側装置に対向配置される給電側装置に設けられ、前記受電素子と電気的に結合して非接触で交流電力を送給する給電素子と、
   　前記動力負荷および前記制御負荷を駆動するときの稼動用周波数と、前記制御負荷のみを駆動するときの待機用周波数とに駆動周波数を切り替え、前記給電素子に前記駆動周波数の交流電力を供給する交流電源と、
   　前記受電素子が受け取った交流電力の受電周波数を検出する周波数検出部と、
   　前記受電周波数が前記稼動用周波数を含む所定の周波数範囲から外れたときに、あるいは、前記受電周波数が前記待機用周波数を含む所定の周波数範囲に入ったときに、前記動力電圧の出力を遮断する動力遮断部と、を備えた非接触給電装置。
2. 　前記受電素子および前記給電素子の少なくとも一方に接続されて共振回路を形成する共振用素子をさらに備え、前記稼動用周波数は前記共振回路の共振周波数に一致する請求項１に記載の非接触給電装置。
3. 　前記受電周波数が前記待機用周波数を含む所定の周波数範囲に入ったときに、前記制御負荷が駆動されて前記受電側装置の待機状態が維持される請求項１または２に記載の非接触給電装置。
4. 　前記受電周波数が前記稼動用周波数を含む所定の周波数範囲、および前記待機用周波数を含む所定の周波数範囲のどちらにも入らないときに受電異常と判定する受電監視部をさらに備えた請求項１～３のいずれか一項に記載の非接触給電装置。
5. 　前記受電回路は、前記受電素子が受け取った交流電力を直流電圧に変換する整流回路、前記直流電圧を前記動力電圧に変換する動力側電源回路、および前記直流電圧を前記制御電圧に変換する制御側電源回路を含み、
   　前記周波数検出部は、前記制御電圧で駆動され前記受電素子が受け取った交流電力の波形をパルス波形に変換するパルス変換回路、および前記制御電圧で駆動され前記パルス波形のパルス数をカウントして前記受電周波数を検出する制御装置を含み、
   　前記動力遮断部は、検出した前記受電周波数に基づいて前記動力側電源回路を停止制御する前記制御装置が兼ねている請求項１～４のいずれか一項に記載の非接触給電装置。
6. 　前記受電回路は、前記受電素子が受け取った交流電力を直流電圧に変換する整流回路、前記直流電圧を前記動力電圧に変換する動力側電源回路、および前記直流電圧を前記制御電圧に変換する制御側電源回路を含み、
   　前記周波数検出部は、前記受電周波数が前記稼動用周波数を含む所定の周波数範囲から外れたときに、あるいは、前記受電周波数が前記待機用周波数を含む所定の周波数範囲に入ったときに、遮断指令を出力するリレー制御回路であり、
   　前記動力遮断部は、前記動力側電源回路の入力側または出力側に直列接続されて前記遮断指令により遮断される開閉リレーである請求項１～４のいずれか一項に記載の非接触給電装置。

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