JP5707543B2 - 非接触電力供給装置 - Google Patents
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Description
更に、大電力を非接触で供給すると、抵抗損及び渦電流損による一次コイルの発熱が大きくなり、共振コイルに流れる電流も増大し、共振コイルが過剰に発熱を起こすと共に、共振回路に存在する抵抗によって電力消費が発生するという問題がある。
前記一次コイル、前記共振コイル及び前記二次コイルは、それぞれ第1、第2、及び第3のリッツ線を平面状に螺旋巻きして形成され、
更に、前記共振コイルには、コンデンサと抵抗が直列に接続されると共に、前記抵抗にはスイッチング素子回路が並列に接続され、前記整流回路の出力電流及び出力電圧を制御回路で検知して、前記スイッチング素子回路のオンオフのデューティ比を変えるフィードバック制御を行い、前記整流回路の出力電流及び出力電圧をそれぞれ一定値以下に制御する。
また、本発明に係る非接触電力供給装置において、前記一次コイル、前記二次コイル及び前記共振コイルは、平面視して角部に丸みを有する中抜きの矩形(長方形又は正方形)に形成されているのが好ましい。
また、二次コイル及び共振コイルのそれぞれの面積が、平面視した一次コイルの面積と同等又は小さくなっている場合、漏洩磁束が減少し、効率のよい電力供給ができる。
そして、共振コイルがリッツ線を平面状に螺旋巻きしたコイルを直列2層巻きして形成されている場合、巻き数を増やしてコンパクトに形成できる。
また、共振コイルには、コンデンサと抵抗が直列に接続されると共に、前記抵抗にはスイッチング素子回路が並列に接続され、前記整流回路の出力電流及び出力電圧を制御回路で検知して、前記スイッチング素子回路のオンオフのデューティ比を変えるフィードバック制御を行うので、二次コイルに接続される整流回路を流れる電流及び電圧を一定値以下に制御できる。
更に、一次コイル、二次コイル及び共振コイルの形状を角部に丸みを有する矩形とした場合は、作業車、自動車等の幅、走行に合わせて、より広い面積を確保でき、伝送効率が向上する。
更に、棒状フェライトコアの背面に板厚が3〜10mmのアルミ板を設けた場合は、一次コイル及び棒状フェライトコアをこのアルミ板の上又は下に組み立てることができ、一次コイルの支持部材としても有効に働く。
図2、図5に示すように、本発明の一実施例に係る非接触電力供給装置10は、インバータ(8〜50kHzのものが好ましい)からなる高周波電源11に接続される一次コイル12と、一次コイル12から発生する電力を受ける二次コイル13と、一次コイル12と二次コイル13の間で、二次コイル13に当接又は近接して配置された共振コイル14とを有する。
また、整流回路16の出力電圧を制御回路18によって検出し、フィードバックすることによって、整流回路16の出力電圧を一定値以下に制御できる。なお、二次電池17が充電完了に近くなった場合、電圧が上昇するので、これを検知して充電電流を減らすか0にすることもできる。
なお、図6(A)は高周波電源11の出力電圧を、(B)は共振コイル14を流れる電流を示す。
また、共振コイル14には直列には共振用コンデンサ18aが設けられて、高周波電源(インバータ)11の発振周波数fに、共振コイル14を流れる電流を共振させるようにしている。なお、コンデンサ18aを調整して、共振コイル14とコンデンサ18aによって形成される共振周波数f1を(0.9〜1.05)fとすることもできる。
一方、図1(A)、(B)に示すように、平面視して角部が円弧状となった中抜きの矩形からなる一次コイル12の幅eは350〜600mmの範囲にあり、長さfは350〜800mmの範囲にある。
なお、長さは車両の進行方向に対する長さ(即ち車両の通路に沿った長さ)を、幅は長さに直交する方向の長さ(即ち、通路の幅に沿った長さ)をいう。
一次コイル12の隣り合う巻線、即ち第1のリッツ線25の間には隙間Sが設けられ、第1のリッツ線25同士の干渉を極力防止している。隙間Sは例えば2〜5mm程度である。
図2に示すように、一次コイル12は幅eが400mm、長さfが600mm(図1参照)で、直径が8〜9mmの第1のリッツ線25を平面状螺旋巻きで10ターンとした。
共振コイル14は第2のリッツ線(直径8〜9mm)26を8ターン巻いて、このコイル27、28を直列に接続して2層としている。
図2に示すように、一次コイル12の手前側に端子ボックス40を設けて、交流積算電力計41を接続し、整流回路16の出力側に端子ボックス42を設けて直流積算電力計43を接続して測定した結果、交流側の電力が4.591kw、直流側の電力が3.504kwであった。従って、単純に効率(η)を計算すると、76%となるが、実際は一次コイル12と二次コイル13との隙間を調整すると、70〜90%程度まで可能になる。なお、高周波電源の発振周波数は10kHzであった。
本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。
例えば、この実施例では一次コイルに一次側共振コイルを設けていないが、必要によって設けることもできる。この場合、一次側共振コイルで電力を消費するので、効率が落ちると思われるが、一次コイルと二次コイルの間隔を離すことができる。
Claims (6)
- 高周波電源に接続される一次コイルと、前記一次コイルから発生する電力を受ける二次コイルと、前記一次コイルと前記二次コイルの間で、前記二次コイルに当接して配置された共振コイルと、前記二次コイルに発生する出力を直流に変換する整流回路とを有する非接触電力供給装置において、
前記一次コイル、前記共振コイル及び前記二次コイルは、それぞれ第1、第2、及び第3のリッツ線を平面状に螺旋巻きして形成され、
更に、前記共振コイルには、コンデンサと抵抗が直列に接続されると共に、前記抵抗にはスイッチング素子回路が並列に接続され、前記整流回路の出力電流及び出力電圧を制御回路で検知して、前記スイッチング素子回路のオンオフのデューティ比を変えるフィードバック制御を行い、前記整流回路の出力電流及び出力電圧をそれぞれ一定値以下に制御することを特徴とする非接触電力供給装置。 - 請求項1記載の非接触電力供給装置において、前記共振コイルは前記第2のリッツ線を平面状に螺旋巻きしたコイルを直列2層巻きして形成され、前記二次コイルは前記第3のリッツ線を2本並列に並べて平面状に螺旋巻きし、かつ前記一次コイルの隣り合う前記第1のリッツ線は隙間を有して配置されていることを特徴とする非接触電力供給装置。
- 請求項1又は2記載の非接触電力供給装置において、前記一次コイル、前記二次コイル及び前記共振コイルは、平面視して角部に丸みを有する中抜きの矩形に形成されていることを特徴とする非接触電力供給装置。
- 請求項3記載の非接触電力供給装置において、該非接触電力供給装置は工場内を移動する作業車の電池を充電するためのものであって、前記一次コイルは前記作業車の通路に沿って配置され、前記二次コイル及び前記共振コイルは前記作業車に搭載されることを特徴とする非接触電力供給装置。
- 請求項4記載の非接触電力供給装置において、1)前記一次コイル、前記二次コイル、及び前記共振コイルの前記通路の幅に沿った寸法は、それぞれ平面視して350〜600mmの範囲にあり、2)前記一次コイルの前記通路に沿った長さは平面視して350〜800mmの範囲にあり、3)前記二次コイル及び前記共振コイルの前記通路に沿った長さは、350〜650mmの範囲にあることを特徴とする非接触電力供給装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の非接触電力供給装置において、前記一次コイルの背面には、該一次コイルの巻線を交差して複数の棒状フェライトコアが設けられ、かつ、前記棒状フェライトコアの背面には、前記一次コイル及び該棒状フェライトコアを保持する板厚が3〜10mmのアルミ板が設けられていることを特徴とする非接触電力供給装置。
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