JP6167413B2 - 非接触電力伝送システム - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態の非接触電力伝送システム10を示す回路図である。図2は、第1の実施形態の非接触電力伝送システム10の外観を概略的に示す斜視図である。図2に示されるように、第1の実施形態の非接触電力伝送システム10は、電力伝送部11と、電気機器12と、保持部13とを備える。
F1=1/{2π(L1×C1)1/2}
≒375kHz
である。
F2=1/{2π(L2×C2)1/2}
≒400kHz
である。
Zr=|2πfL1−1/(2πfC1)|
で表される。したがって、駆動周波数FcがFc=375kHzの場合には、Zr=0になるが、駆動周波数FcがFc=400kHzの場合には、Zr=0にはならない。
したがって、図10(d)の右図に示されるように、スイッチング素子Q3のドレイン−ソース電流として、一旦電流がプラス側に流れることなどにより、ノイズが発生する。その結果、スイッチング素子Q3におけるスイッチング損失が大きくなり、回路の効率が低下する。このため、第1共振回路LC1の共振周波数F1は、スイッチング素子Q1〜Q4がゼロ電圧スイッチングを行える程度の範囲で、駆動周波数Fcに対して低下させることが好ましい。したがって、第1共振回路LC1の共振周波数F1が、駆動周波数Fcの90%より高い周波数に設定されるように、伝送コイルL1のインダクタンス及びコンデンサC1の容量を設定すればよい。
図11は、第2の実施形態の非接触電力伝送システム10aを示す回路図である。図12は、第2の実施形態の非接触電力伝送システム10aの外観を概略的に示す斜視図である。図13(a)、13(b)は、第2の実施形態の非接触電力伝送システム10aで用いられる中継コイルL4を示す図であり、図13(a)は中継コイルL4の正面図、図13(b)は中継コイルL4の断面図である。図11に示されるように、第2の実施形態の非接触電力伝送システム10aは、電力伝送部11及び電気機器12に加えて、第3共振回路LC3を備える。
F3=1/{2π(L4×C4)1/2}
≒400kHz
である。つまり、第3共振回路LC3の共振周波数F3は、駆動周波数Fcとほぼ等しい値に設定されている。
上記各実施形態において、電力伝送部11の共振回路LC1の駆動回路は、4個のスイッチング素子Q1〜Q4を用いたフルブリッジ回路で構成しているが、代替的に、2個のスイッチング素子を用いたハーフブリッジ回路で構成してもよい。
11 電力伝送部
12 電気機器
C1,C2,C4 コンデンサ
Fc 駆動周波数
F1〜F3 共振周波数
L1 伝送コイル
L2 集磁コイル
L3 受電コイル
L4 中継コイル
LC1 第1共振回路
LC2 第2共振回路
LC3 第3共振回路
LD 負荷
Claims (4)
- 所定の共振周波数で共振して交番磁界を発生する第1共振回路と、前記第1共振回路に所定の駆動周波数で交流電力を供給する駆動回路と、を含む電力伝送部と、
前記駆動周波数で共振するように構成され前記交番磁界の磁束が鎖交する第2共振回路と、前記第2共振回路と磁気的に結合された受電コイルと、前記第2共振回路と電気的に接続されておらず、かつ前記受電コイルと電気的に接続された負荷と、を含む受電部と、
を備え、
前記共振周波数が前記駆動周波数より低い周波数に設定されており、
前記第1共振回路は、第1コイルと、前記第1コイルに接続された第1コンデンサと、を含み、
前記駆動回路は、前記第1共振回路に供給される直流電力をオンオフすることにより前記直流電力の正負を交互に切り替えるスイッチング素子を含み、
前記共振周波数が、前記駆動周波数の90%より高い周波数に設定されるように、前記第1コイルのインダクタンス及び前記第1コンデンサの容量が設定されていることを特徴とする非接触電力伝送システム。 - 前記第1共振回路は、第1コイルと、前記第1コイルに接続された第1コンデンサと、を含み、
前記共振周波数が、前記駆動周波数の95%以下の周波数に設定されるように、前記第1コイルのインダクタンス及び前記第1コンデンサの容量が設定されていることを特徴とする請求項1記載の非接触電力伝送システム。 - 前記第2共振回路は、第2コイルと、前記第2コイルに接続された第2コンデンサと、を含み、
前記第2共振回路が、前記駆動周波数で共振するように、前記第2コイルのインダクタンス及び前記第2コンデンサの容量が設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の非接触電力伝送システム。 - 前記電力伝送部と前記受電部との間に配置された中継コイルと、前記中継コイルに接続された中継コンデンサと、を含み、前記交番磁界の磁束が鎖交する第3共振回路をさらに備え、
前記第3共振回路は、前記電力伝送部及び前記受電部と電気的に接続されておらず、前記第2共振回路と磁気的に結合されており、
前記第3共振回路が、前記駆動周波数で共振するように、前記中継コイルのインダクタンス及び前記中継コンデンサの容量が設定されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の非接触電力伝送システム。
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