(57)【要約】交流電源により一次巻線１０から非接触で電力が供給される二次巻線２０と、二次巻線２０に並列に接続された第１回路部２１と、二次巻線２０と第１回路部２１との並列回路に直列に接続された第２回路部２２とを備え、第１回路部２１のインピーダンスは、第２回路部のインピーダンスより大きい。
2014021085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源により一次巻線から非接触で電力が供給される二次巻線と、
前記二次巻線に並列に接続された第１回路部と、
前記二次巻線と前記第１回路部との並列回路に直列に接続された第２回路部とを備え、
前記第１回路部のインピーダンスの大きさが、前記第２回路部のインピーダンスの大きさよりも大きい
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１記載の非接触給電装置において、
前記第１回路部は第１コンデンサを含み、
前記第２回路部は第２コンデンサを含み、
2014021085.tif 000013
を満たすことを特徴とする非接触給電装置。
ただし、
Ｚａは、前記二次巻線と前記第１回路部の共振回路のインピーダンスを示し、
Ｃ２ｐは、前記第１コンデンサの電気容量を示し、
Ｌ２は、前記二次巻線のインダクタンスを示す。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の非接触給電装置において、
Ｚ１の周波数に対するインピーダンス特性は前記交流電源の基本波成分の周波数の付近に極小値又は極大値を有し、
Ｚ２の周波数に対するインピーダンス特性は、前記基本波成分の周波数に最も近く極小値をとる周波数と、前記基本波成分の周波数に最も近く極大値をとる周波数との間に、前記基本波成分の周波数を有する
ことを特徴とする非接触給電装置。
ただし、
Ｚ１は、前記一次巻線と前記二次巻線の間の結合係数が零の値であり、前記交流電源の出力側から見た一次側のみのインピーダンスを示し、
Ｚ２は、前記一次巻線と前記二次巻線の間の結合係数が零の値であり、前記二次巻線に接続される負荷側から見た二次側のみのインピーダンスを示す。
【請求項４】
請求項３に記載の非接触給電装置において
前記一次巻線に直列又は並列に接続された第３コンデンサを備え、
前記第１回路部は、第１コンデンサ及びコイルとの直列回路を有し、
前記第２回路部は、第２コンデンサを有し、
前記Ｚ１の極小値または極大値をとる周波数は、
2014021085.tif 000014
を満たし、
前記Ｚ２の極小値をとる周波数は、
2014021085.tif 000015
を満たし、
前記Ｚ２の極大値をとる周波数は、
2014021085.tif 000016
を満たす
ことを特徴とする非接触給電装置。
ただし、
ｆ１は前記Ｚ１の極小値あるいは極大値の周波数を示し、
ｆ２１は前記Ｚ２の基本波成分の周波数に最も近い極小値の周波数を示し、
ｆ２２は前記Ｚ２の基本波成分の周波数に最も近い極大値の周波数を示し
Ｃ１は前記第３コンデンサの電気容量を示し、
Ｌ１は前記一次巻線のインダクタンスを示し、
Ｃ２ｐは前記第１コンデンサの電気容量を示し、
Ｃ２ｓは前記第２コンデンサの電気容量を示し、
Ｌｐは前記コイルのインダクタンスを示し、
Ｌ２は前記二次巻線のインダクタンスを示す。
【請求項５】
請求項３又は４記載の非接触給電装置において、
前記二次巻線と前記第１回路部の共振回路の共振周波数に対する前記Ｚ２の大きさは、前記Ｚ２のインピーダンス特性で極小値をとる複数の周波数のうち、前記基本波成分の周波数に対して二番目に近い周波数に応じて設定されている
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触給電装置において、
前記第１回路部は、コンデンサとコイルの直列回路を有し、
前記第２回路部は、コンデンサを有する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触給電装置において、
前記第１回路部は、コンデンサと抵抗の直列回路を有し、
前記第２回路部は、コンデンサを有する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置に関するものである。【０００２】
本出願は、２０１２年７月３０日に出願された日本国特許出願の特願２０１２―１６８４９０に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
【背景技術】
【０００３】
交流電源に一次巻線から電力が供給される二次巻線を備え、二次巻線とコンデンサとの並列回路にコンデンサを直列に接続し、１次側のインピーダンス（Ｚ１）の特性を、交流電源の基本波成分の周波数の付近で最大値を有するようにし、２次側のインピーダンス（Ｚ２）の特性を、極大値をとり、かつ、基本波成分の周波数に最も近い周波数と、極小値をとり、かつ基本波成分の周波数に最も近い周波数との間に、基本波成分の周波数を有するようにした非接触給電装置が開示されている。（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８８４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、二次巻線と、二次巻線に並列に接続されたコンデンサとの共振回路のインピーダンスの大きさが小さい場合には、二次巻線に流れる電流のうち、負荷側に流れる電流が小さくなり、出力電力が小さくなるという問題があった。【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、出力電力を高くする非接触給電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、非接触で電力が供給される二次巻線に並列に接続された第１回路部と、二次巻線と第１回路部との並列回路に直列に接続された第２回路部とを備え、第１回路部のインピーダンスを第２回路部のインピーダンスよりも大きくする
ことによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１回路部のインピーダンスが第２回路部のインピーダンスよりも大きくなるため、二次巻線から負荷側に流れる電流を大きくすることができる。このため、非接触給電装置の出力電力を高くすることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る非接触給電装置の電気回路図である。
【図２ａ】図１の一次巻線及び二次巻線が対向した状態を示す平面図及び斜視図である。
【図２ｂ】図１の一次巻線及び二次巻線が対向した状態を示す平面図及び斜視図であり、Ｘ軸方向にずれた場合を示す図である。
【図３】図２ａ，２ｂに示すＸ軸方向（Ｙ軸方向）およびＺ軸方向の二次巻線２０１に対する、結合係数の変化を示すグラフである。
【図４】図１の非接触給電部５の回路図である。
【図５】（ａ）は比較例に係る受電回路部の回路図である。（ｂ）は図１の受電回路部の回路図である。
【図６】電流の大きさを説明するための回路図であって、（ａ）は比較例に係る非接触給電装置の回路図である。（ｂ）は図１の非接触給電装置の回路図である。
【図７】図１の非接触給電部の回路図である。
【図８】一次側のみのインピーダンス（Ｚ１）を説明するための回路図である。
【図９】二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）を説明するための回路図である。
【図１０】図８の回路における、周波数に対するインピーダンス（Ｚ１）特性を示すグラフである。
【図１１】図９の回路における、周波数に対するインピーダンス（Ｚ２）特性を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は図１の非接触給電部の入力インピーダンス（Ｚｉｎ）の絶対値特性及び位相（φ）の特性を示すグラフであり、（ｂ）は図７の一次巻線の電流（Ｉ１）の周波数特性を示すグラフであり、（ｃ）は二次巻線の電流（Ｉ２）の周波数特性を示すグラフであり、（ｄ）は図７の二次巻線に並列に接続されたコンデンサ及びコイルを流れる電流の周波数特性を示すグラフであり、（ｅ）は図７の負荷側に流れる電流の周波数特性を示すグラフである。
【図１３】図１の非接触給電装置において、結合係数に対する給電効率の特性を示すグラフである。
【図１４】図１の非接触給電装置において、結合係数に対する出力電力の特性を示すグラフである。
【図１５】結合係数（κ）を０．１、０．６にした場合の、出力電力の大きさを示すグラフである。
【図１６】本発明の変形例に係る非接触給電部の回路図である。
【図１７】図１６の回路における、周波数に対するインピーダンス（Ｚ１）特性を示すグラフである。
【図１８】図１６の回路における、周波数に対するインピーダンス（Ｚ２）特性を示すグラフである。
【図１９】本発明の変形例に係る非接触給電部の回路図である。
【図２０】本発明の変形例に係る非接触給電部の回路図である。
【図２１】本発明の他の実施形態に係る非接触給電部において、周波数に対するインピーダンス（Ｚ２）特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
《第１実施形態》
発明の実施形態に係る非接触電源回路装置の一例として、電気自動車等の車両用電池及び電力負荷と共に用いられる非接触給電装置を説明する。
【００１２】
図１は、非接触給電装置の電気回路図を示している。本実施の形態に係る非接触給電装置は、高周波交流電源部６と、高周波交流電源回路６から出力された電力の非接触給電を行う非接触給電部５と、非接触給電部５により電力が供給される負荷部７とを備えている。
【００１３】
高周波交流電源部６は、三相交流電源６４と、三相交流電源６４に接続され、三相交流を直流に整流する整流器６１と、平滑コンデンサ６２を介して整流器６１に接続され、整流された電流を高周波電力に変換する電圧型インバータ６３とを備えている。整流器６１は、ダイオード６１ａとダイオード６１ｂ、ダイオード６１ｃとダイオード６１ｄ、及び、ダイオード６１ｅとダイオード６１ｆを三並列に接続し、それぞれの中間接続点に三相交流電源６４の出力を接続する。電圧型インバータ６３は、ＭＯＳＦＥＴのパワートランジスタ等にダイオードを逆並列に接続するスイッチング素子６３ａと同様のスイッチング素子６３ｂとの直列回路及び同様のスイッチング素子６３ｃとスイッチング素子６３ｄとの直列回路を並列に接続し、平滑コンデンサ６２を介して、整流器６１に接続する。そして、スイッチング素子６３ａとスイッチング素子６３ｂとの中間接続点及びスイッチング素子６３ｃとスイッチング素子６３ｄとの中間接続点が、それぞれ非接触給電部５の一次側である送電回路部１に接続される。電圧型インバータ６３は、非接触給電部５０に数ｋ〜数１００ｋＨｚ程度の交流電力を供給する。
【００１４】
ここで、高周波交流電源部６から非接触給電部５に出力される出力波形は、周期的に変化する波形であり、当該出力波形の周波数をｆ０とする。また、当該出力波形にひずみが含まれている場合（又は出力波形が例えば矩形波である場合）には、ひずみを含む波形の周期関数が持つ基本正弦波（基本波）の周波数が、周波数（ｆ０）となる。また、周波数（ｆ０）は高周波交流電源部６の駆動周波数でもある。以下、本発明において、これらの周波数を総称して、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）と称す。なお、整流器６１の後に力率改善回路（ＰＦＣ）を接続してもよく、整流器７１の後にＤＣＤＣコンバータ等を設けて電力調整してもよい。また、高周波交流電源部６は、必ずしも図１に示す回路である必要はなく、他の回路でもよい。
【００１５】
非接触給電部５は、トランスの入力側（１次側）である送電回路１と、トランスの出力側（２次側）である受電回路部２を有する。送電回路部１は、一次巻線１０と、一次巻線１０に直列に接続されるコンデンサ１１とを備えている。受電回路部２は、二次巻線２０と、二次巻線２０に並列に接続される第１回路部２１と、二次巻線２０と第１回路部２１との並列回路に直列に接続される第２回路部２２とを備えている。なお、第１回路部２１及び第２回路部２２の具体的な構成は後述する。
【００１６】
負荷部７は、非接触給電部５より供給される交流電力を直流に整流する整流部７１と、整流部７１に接続される負荷７２とを有する。整流部７１は、ダイオード７１ａとダイオード７１ｂ、及び、ダイオード７１ｃとダイオード７１ｄを並列に接続し、それぞれの中間接続点に受電回路部４の出力を接続する。そして、整流部７１の出力を負荷７２に接続する。
【００１７】
次に、図２ａ、図２ｂ及び図３を用いて、図１に示す非接触電源回路装置を車両と駐車場に備える場合、一次巻線１０と二次巻線２０の結合係数（κ）について、説明する。
【００１８】
本例は、二次巻線２０を含む受電回路部２及び負荷部７を例えば車両に備え、一次巻線１０を含む送電回路部１及び高周波交流電源６を地上側として例えば駐車場に備える。電気自動車の場合、負荷７２は、例えば二次電池に対応する。二次巻線２０は、例えば車両のシャシに備えられる。そして、当該二次巻線２０が一次巻線１０の上になるよう、車両の運転手が当該駐車場に駐車し、電力が一次巻線１０から二次巻線２０に供給され、負荷７２に含まれる二次電池が充電される。
【００１９】
図２ａ及び図２ｂは、一次巻線１０及び二次巻線２０が対向した状態を示す平面図ａ）と、斜視図ｂ），ｃ）である。図２ａ及び図２ｂにおいて、Ｘ軸及びＹ軸は、一次巻線１０及び二次巻線２０の平面方向を示し、Ｚ軸は高さ方向を示す。なお、本説明のために、一次巻線１０及び二次巻線２０は共に同じ円形形状とされているが、本例は必ずしも円形にする必要はなく、また一次巻線１０と二次巻線２０とを同一の形状にする必要もない。
【００２０】
いま、図２ａに示すように、平面方向であるＸ軸、Ｙ軸方向において、二次巻線２０が一次巻線１０に合致するように車両が駐車場に駐車されればよいが、運転者の技量により、図２ｂに示すように、一次巻線１０と二次巻線２０との相対的な位置が、平面方向において、ずれてしまうことがある。また、車両の高さは、車両の種類や積荷量によって異なるため、一次巻線１０と二次巻線２０との高さ方向Ｚの距離は車高によっても異なる。
【００２１】
高周波交流電源６から一次巻線１０に供給される電力を一定にする場合に、二次巻線２０１により受電される電力の効率は、二次巻線２０が一次巻線１０に合致する状態（図２ａの状態に相当）が最も高く、二次巻線２０の中心点が一次巻線１０の中心点から遠くなると低くなってしまう。
【００２２】
図３は、図２ａ，２ｂに示すＸ軸方向（Ｙ軸方向）およびＺ軸方向の二次巻線２０に対する、結合係数の変化を示す。図３に示すように、一次巻線１０の中央と二次巻線２０の中央が一致する場合、一次巻線１０と二次巻線２０との間の漏れ磁束は少なく、図３のＸ軸の値がゼロに相当し、結合係数κは大きくなる。一方、図２ａに対して図２ｂに示すように、一次巻線１０と二次巻線２０との位置がＸ軸方向にずれると、漏れ磁束が多くなり、図３に示すように、結合係数κは小さくなる。また、一次巻線１０と二次巻線２０のＺ軸（高さ）方向のズレが大きくなると、結合係数κは小さくなる。
【００２３】
次に図４及び図５を用いて、非接触給電部５の回路構成について説明する。図４は、図１の非接触給電部５の回路図を示している。図４において、送電回路部１の入力側（高周波交流電源部６側）を「交流電源側」と表し、受電回路部２の出力側（負荷部７側）を「負荷側」と表している。他の図でも同様に表している。
【００２４】
図４に示すように、二次巻線２０に対して並列に接続される第１回路部２１のインピーダンスをＺｐとし、二次巻線２０及び第１回路部２１の並列回路に対して直列に接続された第２回路素子のインピーダンスをＺｓとする。第１回路部２１は二次巻線２０との間で共振回路を形成し、第２回路部２２は、少なくとも二次巻線２０との間で、第１回路部２１を含む共振回路とは異なる共振回路を形成する。すなわち、受電回路部２は、二次巻線２０と第１回路部２１を有する共振回路と、当該共振回路とは異なり、第２回路部２２を有する共振回路とを含んでいる。
【００２５】
図５は、図４の回路のうち、二次側の回路を示しており、（ａ）は比較例に係る回路図を、（ｂ）は本例に係る回路図を示す。図５（ａ）に示すように、比較例に係る非接触給電装置の受電回路部２は、第１回路部２１としてコンデンサ２１１を設け、第２回路部２２としてコンデンサ２１２を設けている。すなわち、比較例１に係る受電回路部２は、二次巻線２０と、二次巻線２０に並列に接続されたコンデンサ２１１と、二次巻線２０とコンデンサ２１１との並列回路に対して直列に接続されたコンデンサ２１２を備えている。コンデンサ２１１の電気容量はＣ２ｐであり、コンデンサ２１２の電気容量はＣ２ｓである。
【００２６】
図５（ｂ）に示すように、本例に係る非接触給電装置の受電回路部２は、第１回路素子としてコンデンサ２１３及びコイル２１４の直列回路を、第２回路部２２としてコンデンサ２１５と設けている。すなわち、本例に係る受電回路部２は、二次巻線２０と、二次巻線２０に並列に接続されたコンデンサ２１３及びコイル２１４の直列回路と、二次巻線２０と当該直列回路との並列回路に対して直列に接続されたコンデンサ２１５とを備えている。コンデンサ２１３の電気容量はＣ２ｐであり、コイル２１４のインダクタンスはＬｐであり、コンデンサ２１５の電気容量はＣ２ｓである。
【００２７】
本例に係るコンデンサ２１３の電気容量（Ｃ２ｐ）は、比較例に係るコンデンサ２１１の電気容量（Ｃ２ｐ）と同じであり、本例に係るコンデンサ２１５の電気容量（Ｃ２ｓ）は、比較例に係るコンデンサ２１２の電気容量（Ｃ２ｓ）と同じである。また、本例に係る二次巻線２０のインダクタンスと、比較例に係る二次巻線２０のインダクタンスと同じである。
【００２８】
ここで、図４及び図５で示される非接触給電部５のうち、二次側のみのインピーダンスＺ２と二次側に形成されている共振回路のインピーダンスについて説明する。図４の非接触給電部５において、結合係数（κ）を零としたときに、負極側（受電側）からみた二次側のみのインピーダンスがＺ２となる。また、図４の二次側の回路において、本例では、第１回路部２１を含む共振回路と、第２回路部２２を含む共振回路が形成されている。
【００２９】
本例における二次巻線２０と第１回路部２１にて構成される共振器の特性インピーダンスをＺａとし、比較例における二次巻線２０と第１回路部２１にて構成される共振器の特性インピーダンスをＺｂとする。また、二次巻線２０と、二次巻線２０に対して並列に接続された回路素子にて構成される共振回路（図５の点線の矢印で示す閉ループの回路）の特性インピーダンスをＺ２２とする（すなわち、本例の回路ではＺ２２＝Ｚａとなり、比較例の回路ではＺ２２＝Ｚｂとなる）。
【００３０】
本例では、負荷側への出力電力を大きくなるために、図４に示すインピーダンスの条件として、第１回路部２１のインピーダンス（Ｚｐ）を、第２回路部２２のインピーダンス（Ｚｓ）よりも大きくなるように、各回路部の回路パラメータを設定している。
【００３１】
さらに本例では、比較例の回路よりも、負荷側への出力電力を大きくするために、本例の共振回路（Ｚ２２）の特性インピーダンスＺａが比較例の共振回路（Ｚ２２）の特性インピーダンスＺｂより大きくなるように、二次巻線２０のインダクタンス（Ｌ２）を変えずに、第１回路部２１のインピーダンスを設定する。
【００３２】
本例に係る共振回路（Ｚ２２）の特性インピーダンスＺａと比較例に係る共振回路（Ｚ２２）の特性インピーダンスＺｂとの間には、以下の式（１）の関係が成り立つ。
【数１】
2014021085.tif 000003
【００３３】
比較例において、共振回路（Ｚ２２）の特性インピーダンスＺｂ及び共振回路（Ｚ２２）の共振周波数（ｆ２２）は以下の式（２）及び式（３）で表される。
【数２】
2014021085.tif 000004
【数３】
2014021085.tif 000005
【００３４】
式（２）に式（３）を導入することで、式（４）が導出される。
【数４】
2014021085.tif 000006
【００３５】
そして、式（１）に式（４）を代入することで、式（５）に示す条件式が導出される。
【数５】
2014021085.tif 000007
【００３６】
すなわち、本例では、式（５）の条件を満たすように、第１回路素子のインピーダンスを設定することで、本発明の共振回路のインピーダンス（Ｚａ）を比較例の共振回路のインピーダンス（Ｚｂ）より大きくする。
【００３７】
本例では、図５（ｂ）に示すように、コンデンサ２１３に対してコイル２１４を接続することで、第１回路部２１のインピーダンス（Ｚｐ）を第２回路部２２のインピーダンス（Ｚｓ）より大きくしつつ、式（５）の条件を満たしている。また、二次巻線２０、コンデンサ２１３及びコイル２４１を含む共振回路のインピーダンス（Ｚ２２）は以下の式（６）で表される。
【数６】
2014021085.tif 000008
【００３８】
これにより、本例では、比較例で示される共振回路（Ｚ２２＝Ｚｂ）と比較して、コンデンサ（Ｃ２ｐ）にコイル（Ｌｐ）２１４を接続することで、インダクタンス（Ｌｐ）分、インピーダンス（Ｚ２２＝Ｚａ）を大きくしている。
【００３９】
そして、さらに、本例は、第１回路部２１のインピーダンス（Ｚｐ）を第２回路部２２のインピーダンス（Ｚｓ）より大きくすることで、図６に示すように、コンデンサ（Ｃ２ｐ）に流れていた電流を、コンデンサ（Ｃ２ｓ）側に多く流し、負荷側への出力電力を高めることができる。
【００４０】
図６は、非接触給電部５の２次側に流れる電流を説明するための回路図であって、（ａ）は比較例に係る回路図を、（ｂ）は本例に係る回路図を示す。
【００４１】
高周波電源６の出力及び結合係数は、比較例及び本例で同じ値としたとき、二次巻線２０から流れる電流（交流電流）が共に１０Ａであったとする。この場合に、比較例では、二次巻線２０とコンデンサ２１１との共振回路のインピーダンスが大きくないため、電流（１０Ａ）のうち、電流（５Ａ）が分岐してコンデンサ２１１に流れ、残りの電流（５Ａ）がコンデンサ２１２に流れる。そして、負荷部７には、５Ａの電流が流れる。
【００４２】
一方、本例では、二次巻線２０、コンデンサ２１３及びコイル２１４の共振回路のインピーダンスが大きく、第１回路部２１のインピーダンスが第２回路部２２のインピーダンスより大きいため、電流（１０Ａ）のうち、電流（２Ａ）が分岐してコンデンサ２１３及びコイル２１４に流れ、残りの電流（８Ａ）がコンデンサ２１５に流れる。そして、負荷部７には、８Ａの電流が流れる。これにより、比較例と比較して、本例では、負荷部７への電流を大きくすることができる。その結果として、一次巻線１０から二次巻線２０に供給された電力を、コンデンサ２１５（Ｃ２ｓ）を含む共振回路に送り、負荷部７への供給電力を大きくすることができる。
【００４３】
次に、本例の非接触給電部５における、１次側のみのインピーダンス（Ｚ１）の特性及び二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の特性を説明する。図７は、本例の非接触給電部５の回路図であって、図４に示す回路図の２次側を、図５（ｂ）の回路とした時の回路図である。図８は一次側のみのインピーダンス（Ｚ１）を説明するための回路図である。図９は二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）を説明するための回路図である。図８、９の回路図は、図７の回路の結合係数（κ）を零とした時の回路図である。
【００４４】
本例では、以下の特性を有するように、非接触給電部５の回路に含まれるコンデンサ１１、２１３、２１５の電気容量、一次巻線１０、二次巻線２０及びコイル２１４のインダクタンスを設定している。
【００４５】
図８に示すように、非接触給電部５において、結合係数を零（κ＝０）として、交流波交流電源６側（送電側）からみた一次側のみのインピーダンスをＺ１とする。図９に示すように、非接触給電部５において、結合係数を零（κ＝０）として、負荷部７側（受電側）からみた二次側のみのインピーダンスをＺ２とする。また、周波数（ｆ０）は高周波交流電源部６の基本波成分の周波数である。
【００４６】
図１０に、一次側のみのインピーダンス（Ｚ１）の、周波数に対する絶対値の特性を示す。インピーダンス（Ｚ１）の絶対値特性は、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）の付近で極小値（谷）をとる。送電回路部１の共振周波数をｆ１とすると、周波数（ｆ１）が周波数（ｆ０）と等しい、あるいは、周波数（ｆ１）が周波数（ｆ０）とほぼ等しくなるように、高周波交流電源部６の基本波の周波数（ｆ０）と周波数（ｆ１）とを合わせる。
【００４７】
図１１に、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の、周波数に対する絶対値の特性を示す。インピーダンス（Ｚ２）の絶対値特性は、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）に最も近く極大値（山）をとる周波数（ｆ２２）と、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）に最も近く極小値（谷）をとる周波数（ｆ２１）との間に、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）を有する。言い換えると、インピーダンス（Ｚ２）の絶対値特性は、周波数（ｆ２１）で極小値を周波数（ｆ２２）で極大値をとる。そして、周波数（ｆ２１）と周波数（ｆ２２）との間に周波数（ｆ０）となるように、各周波数（ｆ２１、ｆ２２、ｆ０）を合わせる。なお、図１１の例では、周波数（ｆ０）を周波数（ｆ２２）付近に設定している。
【００４８】
ここで、各共振周波数（ｆ１、ｆ２１、ｆ２２）は、以下の式（７）〜（９）で表される。
【数７】
2014021085.tif 000009
【数８】
2014021085.tif 000010
【数９】
2014021085.tif 000011
【００４９】
本例では、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）に対して、一次側のみのインピーダンス（Ｚ１）及び二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）を、上記条件を満たすように、各回路素子のパラメータを設定することで、ロバスト性を損なうことなく、周波数（ｆ０）における共振回路のインピーダンス（Ｚ２２）を高めることでき、その結果として、負荷部７側への出力電流を高め、出力電圧を高めることができる。ここで、ロバスト性とは、一次巻線１０と二次巻線２０との位置ずれに対して、非接触での給電の効率性である。
【００５０】
次に、図１０、１１に示したようなインピーダンス特性に設定した場合の回路解析結果を図１２に示す。図１２のうち、（ａ）は周波数に対する高周波交流電源部６の出力から負荷部７をみたときの、非接触給電部５の入力インピーダンス（Ｚｉｎ）の絶対値特性及び位相（φ）の特性を示すグラフである。図１２（ａ）のグラフａがインピーダンス特性を、グラフｂが位相特性を示す。（ｂ）は一次巻線１０の電流（Ｉ１）の周波数特性を、（ｃ）は二次巻線２０の電流（Ｉ２）の周波数特性を、（ｄ）は二次巻線２０に並列に接続されたコンデンサ２１３及びコイル２１４を流れる電流（Ｉｐ：以下、並列電流と称す。）の周波数特性を示す。図１２（ｄ）のグラフｃは本例の特性を、グラフｄは比較例の特性を示す。図１２（ｅ）は負荷部７を流れる電流（ＩＬ：以下、負荷電流と称す。）の周波数特性を示すグラフである。（ｅ）のグラフｅは本例の特性を、グラフｆは比較例の特性を示す。
【００５１】
図１２の特性は、一次巻線１０と二次巻線２０の結合係数をある一定の値とし、高周波交流電源部６からの入力電圧を一定としたときの、本発明及び比較例の特性を示している。図１２（ａ）に示すように、入力インピーダンス（Ｚｉｎ）の位相特性は、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）付近で平らになっており、また、当該基本波成分の周波数（ｆ０）付近を中心に点対象になっている。
【００５２】
この時、入力インピーダンス（Ｚｉｎ）の位相はほぼゼロになっているため、供給電力の力率は１となり、非接触給電部５は効率よく電力を供給することができる。そして、結合係数（κ）が上記一定の値に対して変化した場合には、入力インピーダンス（Ｚｉｎ）の位相が、図１２（ａ）のグラフの周波数（ｆ０）付近を中心に回転するよう変化する。そのため、入力インピーダンス（Ｚｉｎ）の位相はゼロから大きく変化しないため、非接触給電部５における給電効率の低下が抑制される。これにより、本例は、ロバスト性を向上させることができる。
【００５３】
図１２（ｂ）（ｃ）に示すように、一次巻線１０の電流（Ｉ１）は比較例及び本発明で同じ電流となり、二次巻線２０の電流（Ｉ２）は、比較例及び本発明で同じ電流となる。
【００５４】
図１２（ｄ）に示すように、並列電流（Ｉｐ）は、比較例より本例の方が小さくなっている。そして、並列電流（Ｉｐ）を小さくした分、本例の負荷電流（ＩＬ）は比較例の負荷電流（ＩＬ）より大きくなっている。これにより、比較例と本例との間で同一な二次電流（Ｉ２）に対して、本発明の共振回路のインピーダンス（Ｚ２２＝Ｚａ）を、比較例の共振回路のインピーダンス（Ｚ２２＝Ｚｂ）より大きくしつつ、第１回路部２１のインピーダンス（Ｚｐ）を第２回路部２２のインピーダンス（Ｚｓ）より大きくすることで、ロバスト性が損なれずに、負荷電流（ＩＬ）が大きくなる、ことが確認できる。ゆえに、高周波交流電源部６の入力電力を一定とした場合に、本例は、比較例と比較して、負荷への出力電力を大きくすることができる。
【００５５】
図１３及び図１４を用いて、結合係数が変化した場合の、給電効率及び負荷への出力電力について説明する。図１３は結合係数に対する給電効率の特性を示すグラフであり、図１４は結合係数に対する出力電力の特性を示すグラフである。図１３のグラフは本例及び比較例の特性である。図１４のグラフａは本例の特性を示し、グラフｂは比較例の特性を示す。
【００５６】
結合係数（κ）に対する給電効率は、図１３に示すように、比較例及び本発明で同じ特性を示す。入力インピーダンス（Ｚｉｎ）の特性は本発明と比較例で同じ特性であるため、本発明の一次巻線１０の電流は比較例の一次巻線１０の電流と同じに、本発明の二次巻線２０の電流は比較例の二次巻線２０の電流と同じになる（図１２（ｂ）、（ｃ）参照）。そして、比較例及び本発明の電圧も同じ電圧であるため、比較例と本発明とで、給電効率は同じ特性となる。
【００５７】
一方、結合係数（κ）に対する出力電力は、図１４に示すように、本発明の方が比較例より大きい。これは、本発明の共振回路のインピーダンス（Ｚ２２＝Ｚａ）が、比較例の共振回路のインピーダンス（Ｚ２２＝Ｚｂ）より大きくなる関係が、結合係数の変化の全範囲で成立するため、本発明の出力電力が大きくなる。
【００５８】
次に、図１５を用いて、結合係数（κ）を０．６にした場合と結合係数を０．１にした場合の、比較例に係る出力電力の大きさと、本例に係る出力電力の大きさをそれぞれ示す。一次巻線１０と二次巻線２０の位置ずれが小さく、結合係数が大きい場合（結合係数（κ）＝０．６）には、本例の出力電力は比較例の出力電力より大きい。また、一次巻線１０と二次巻線２０の位置ずれが大きく、結合係数が小さい場合（結合係数（κ）＝０．１）も、本例の出力電力は比較例の出力電力より大きい。
【００５９】
特に、図１４及び図１５より、結合係数が小さい領域では、本発明は、比較例に対して、２倍以上の出力電力を負荷部７に出力させることができる。これにより、本例の非接触給電装置は、結合係数が低下した場合でも、給電効率の低下を抑制しつつ、比較例に対して、負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【００６０】
上記のように、本例は、第１回路部２１のインピーダンス（Ｚｐ）の大きさを第２回路部２２のインピーダンス（Ｚｓ）の大きさよりも大きくする。これにより、本例は、結合係数の変化に対して、給電効率の低下を抑制しつつ、負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【００６１】
ところで、第１回路部２１のインピーダンス（Ｚｐ）の大きさを、第２回路部２２のインピーダンス（Ｚｓ）の大きさより大きくする方法として、図５（ｂ）において、コイル２１４の代わりに、新たなコンデンサを接続することも考えられる。しかしながら、新たなコンデンサを、コンデンサ２１３に接続することで、図１１で示した各共振周波数（ｆ１、ｆ２１、ｆ２３）の関係が成り立たない場合には、ロバスト性が損なわれてしまう。
【００６２】
そのため、本例では、コンデンサ２１３に対してコイル２１４を接続することで、第１回路部２１のインピーダンスＺｐを、第２回路部２２のインピーダンスＺｓより大きくしている。コイル２１４を追加することで、２次側には新たな共振回路が形成される。しかしながら、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）特性において、コイル２１４を含む共振回路の共振周波数は、共振周波数（ｆ１、ｆ２１、ｆ２３）とは離れた位置に形成される（第２実施形態の図２１及び式（１０）を参照）。そのため、本例は、新たなコンデンサではなく、抵抗又はコイル２１４を、コンデンサ２１３に追加して接続することで、第１回路部２１のインピーダンスＺｐを、第２回路部２２のインピーダンスＺｓより大きくしても、ロバスト性を損なうことなく、負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【００６３】
また、本例は、二次巻線２０と第１回路素子との共振回路のインピーダンス（Ｚａ）の大きさが、比較例（コンデンサ２１３及びコイル２１４を有する第１回路部２１の代わりにコンデンサ２１１を同じ位置に接続し、コンデンサ２１５を有する第２回路部２２の代わりにコンデンサ２１２を同じ位置に接続した場合）に係る二次巻線２０とコンデンサ２１１との共振回路のインピーダンス（Ｚｂ）の大きさより大きい。これにより、本例は、結合係数の変化に対して、給電効率の低下を抑制しつつ、比較例よりも負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【００６４】
また本例は、式（５）を満たすように、受電回路部５の回路パラメータを設定する。これにより、二次巻線２０に流れる電流を、負荷部７側へ多く分岐させることができるため、負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【００６５】
また本例において、一次側のみのインピーダンス（Ｚ１）の周波数に対する特性は、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）付近に極小値を有し、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の周波数に対する特性は、周波数（ｆ０）に最も近く極小値をとる周波数と、周波数（ｆ０）に最も近く極大値をとる周波数との間に、周波数（ｆ０）を有する。これにより、結合係数の変化に対して、力率の変化が抑制されるため、給電効率の低下を抑制しつつ、負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【００６６】
また、本例の図７に示す回路において、一次側のみのインピーダンス（Ｚ１）の極小値をとる周波数は、式（７）で示す共振周波数の条件を満たし、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の極小値をとる周波数は式（８）で示す共振周波数の条件を満たし、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の極大値をとる周波数は式（９）で示す共振周波数の条件を満たす。これにより、これらの条件を満たすように、非接触給電部５の回路パラメータを設定することで、結合係数が低下した場合でも、給電効率の低下を抑制しつつ、負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【００６７】
また本例は、第１回路部２１は、コンデンサ２１３及びコイル２１４を直列接続させることで、インピーダンス（Ｚａ）をもつ共振回路を形成している。また、第２回路部２２は、コンデンサ２１５を接続させることで、インピーダンス（Ｚａ）の共振回路と異なる共振回路を形成している。これにより、コンデンサ２１３に対して追加で接続したコイル２１４のインダクタンス（Ｌｐ）分だけ、二次巻線２０、コンデンサ２１３及びコイル２１４の共振回路のインピーダンスを大きくすることができる。その結果として、給電効率の低下を抑制しつつ、負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【００６８】
なお、本発明の変形例として、図１６に示すように、図７のコンデンサ１１の代わりに、コンデンサ１２を接続してもよい。図１６は、変形例に係る非接触給電装置の非接触給電部５の回路図である。送電回路部１は、一次巻線１０と、一次巻線１０に並列に接続されたコイル１２とを備えている。コイル１２の電気容量はＣ１ｐである。
【００６９】
図１６に示す変形例においても、第１回路部２１のインピーダンスＺｐは第２回路部２２のインピーダンスＺｓより大きい。また、二次側の共振回路（Ｚ２２）の特性インピーダンスＺａは比較例の共振回路（Ｚ２２）の特性インピーダンスＺｂより大きく、式（５）の条件を満たしている。
【００７０】
図１６に示す回路において、一次側のみのインピーダンス（Ｚ１）の周波数に対する絶対値の特性を図１７に、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の周波数に対する絶対値の特性を図１８に示す。
【００７１】
インピーダンス（Ｚ１）の絶対値特性は、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）の付近で極大値（山）をとる。変形例の送電回路部１の共振周波数をｆ１とすると、周波数（ｆ１）が周波数（ｆ０）と等しい、あるいは、周波数（ｆ１）が周波数（ｆ０）とほぼ等しくなるように、高周波交流電源部６の基本波の周波数（ｆ０）と周波数（ｆ１）とを合わせる。
【００７２】
インピーダンス（Ｚ２）の絶対値特性は、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）に最も近く極大値（山）をとる周波数（ｆ２２）と、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）に最も近く極小値（谷）をとる周波数（ｆ２１）との間に、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）を有する。言い換えると、インピーダンス（Ｚ２）の絶対値特性は、周波数（ｆ２１）で極小値を周波数（ｆ２２）で極大値をとる。そして、周波数（ｆ２１）と周波数（ｆ２２）との間に周波数（ｆ０）となるように、各周波数（ｆ２１、ｆ２２、ｆ０）を合わせる。なお、図１８の例では、周波数（ｆ０）を周波数（ｆ２２）付近に設定している。
【００７３】
共振周波数（ｆ１、ｆ２１、ｆ２２）は、式（７）〜式（９）でそれぞれ表される。ただし、式（７）の電気容量（Ｃ１ｓ）はコンデンサ１２の電気容量（Ｃ１ｐ）に置き換える。
【００７４】
変形例に係る非接触給電装置において、一次側のみのインピーダンス（Ｚ１）の周波数に対する特性は、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）付近に極大値を有し、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の周波数に対する特性は、周波数（ｆ０）に最も近く極小値をとる周波数と、周波数（ｆ０）に最も近く極大値をとる周波数との間に、周波数（ｆ０）を有する。これにより、結合係数の変化に対して、力率の変化が抑制されるため、宮殿効率の低下を抑制しつつ、負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【００７５】
変形例に係る非接触給電装置において、一次側のみのインピーダンス（Ｚ１）の極大値をとる周波数は、式（７）で示す共振周波数の条件を満たし、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の極小値をとる周波数は式（８）で示す共振周波数の条件を満たし、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の極大値をとる周波数は式（９）で示す共振周波数の条件を満たす。これにより、これらの条件を満たすように、非接触給電部５の回路パラメータを設定することで、結合係数が低下した場合でも、給電効率の低下を抑制しつつ、負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【００７６】
なお、図１６に示す回路において、高周波交流電源部６からの出力に対して、送電回路部１が短絡しないように、チョークコイル等を送電回路部１に接続してもよい。
【００７７】
また、本発明の他の変形例として、図１９に示すように、図７のコイル２１４の代わりに、抵抗２１６を接続してもよい。図１９は変形例に係る非接触給電装置の非接触給電部５の回路図である。受電回路部２は、二次巻線２０と、二次巻線２０に並列に接続された、コンデンサ２１３と抵抗２１６の直列回路と、二次巻線２０と当該直列回路の並列回路に対して直列に接続されたコンデンサ２１５とを備えている。
【００７８】
また、本発明の変形例として、図２０に示すように、図１９のコンデンサ１１の代わりに、コンデンサ１２を接続してもよい。図２０は、変形例に係る非接触給電装置の非接触給電部５の回路図である。
【００７９】
図１９、２０に示す変形例においても、第１回路部２１のインピーダンスＺｐは第２回路部２２のインピーダンスＺｓより大きい。また、二次側の共振回路（Ｚ２２）の特性インピーダンスＺａは比較例の共振回路（Ｚ２２）の特性インピーダンスＺｂより大きく、式（５）の条件を満たしている。
【００８０】
また、図１９に示す回路において、一次側のみのインピーダンス（Ｚ１）の周波数に対する絶対値の特性は、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）の付近で極小値（谷）をとる。周波数（ｆ０）は送電回路部１の共振周波数（ｆ１）の付近に設定されている。
【００８１】
また、図２０に示す回路において、一次側のみのインピーダンス（Ｚ１）の周波数に対する絶対値の特性は、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）の付近で極大値（山）をとる。周波数（ｆ０）は送電回路部１の共振周波数（ｆ１）の付近に設定されている。
【００８２】
図１９及び図２０に示す回路において、二次側のみのインピーダンス（Ｚ１）の周波数に対する絶対値の特性は、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）に最も近く極大値（山）をとる周波数（ｆ２２）と、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）に最も近く極小値（谷）をとる周波数（ｆ２１）との間に、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）を有する。
【００８３】
上記のように、本例は、第１回路部２１は、コンデンサ２１３及び抵抗２１５を直列接続させることで、インピーダンス（Ｚａ）をもつ共振回路を形成している。また、第２回路部２２として、コンデンサ２１６を接続させることで、インピーダンス（Ｚａ）の共振回路と異なる共振回路を形成している。これにより、コンデンサ２１３に対して追加で接続した抵抗２１６の抵抗（ｒ）分だけ、二次巻線２０、コンデンサ２１３及び抵抗２１５の共振回路のインピーダンスを大きくすることができる。その結果として、給電効率の低下を抑制しつつ、負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【００８４】
なお、上記の本例及び変形例において、インピーダンスとアドミタンスの関係が成り立つことからコンデンサ２１３とコイル２１４とを入れ替えてもよく、コンデンサ２１３と抵抗２１６とを入れ替えてもよい。
【００８５】
上記のコンデンサ２１１、２１３が本発明の「第１コンデンサ」に相当し、コンデンサ２１２、２１５が本発明の「第２コンデンサ」に、コンデンサ１１、１２が本発明の「第３コンデンサ」に相当に相当する。
【００８６】
《第２実施形態》
発明の他の実施形態に係る非接触給電装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の大きさを、共振周波数（ｆ２３）に応じて設定する点が異なる。本例の非接触誘電装置の回路構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。
【００８７】
図２１に、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の、周波数に対する絶対値の特性を示す。なお、図１１でも、同様に、二次側のみのインピーダンス（Ｚ２）の特性を示しているが、図１１では、共振周波数（ｆ２１、ｆ２２）のみ含む一部の周波数範囲の特性を示しており、図２１では、共振周波数（ｆ２１、ｆ２２）に共振周波数（ｆ２３）を加えた周波数範囲の特性を示している。
【００８８】
高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）は、第１実施形態と同様に、周波数（ｆ２１）と周波数（ｆ２２）との間に設定されており、図２１の例では、周波数（ｆ２２）の付近に設定されている。
【００８９】
周波数（ｆ２３）は、受電回路部２の共振周波数であって、インピーダンス（Ｚ２）の絶対値の特性で、周波数（ｆ０）に２番目に近い極小値の周波数である。上記のように本例では、受電回路部２にコイル２１４を設けることで、新たな共振回路が形成される。周波数（ｆ２３）はコイル２１４を設けることで、インピーダンス（Ｚ２）の特性に表れる共振周波数である。
【００９０】
周波数（ｆ２３）は式（１０）で表される。
【数１０】
2014021085.tif 000012
【００９１】
ここで、高周波交流電源部６の定格出力と、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）におけるインピーダンス（Ｚ２）との関係について説明する。インバータ６３には定格が定められており、インバータ６３の効率を高くするためには、高周波交流電源部６の定格電圧及び定格電流から定まるインピーダンスと、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）におけるインピーダンス（Ｚｃ）とをマッチングさせればよい。
【００９２】
インピーダンス（Ｚ２）の特性について、周波数（ｆ２３）を周波数（ｆ２２）に近づけるように、回路パラメータを設定すると、周波数（ｆ２２）に対するインピーダンス（Ｚｃ）は大きくなり、周波数（ｆ２３）を周波数（ｆ２２）から遠ざけるように、回路パラメータを設定すると、周波数（ｆ２２）に対するインピーダンス（Ｚｃ）は小さくなる。
【００９３】
また、本例では、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）を周波数（ｆ２２）付近に設定している。そのため、本例は、共振周波数（ｆ２３）を調整し、周波数（ｆ０）におけるインピーダンス（Ｚｃ）を、高周波交流電源部６のインバータ６３の定格に基づくインピーダンスとマッチングさせることで、インバータ６３の効率を高める。
【００９４】
上記のように、本例において、二次巻線２０と、コンデンサ２１３及びコイル２１４を有する第１回路部２１との共振回路の共振周波数（ｆ２２）に対するインピーダンス（Ｚ２）の大きさは、周波数（ｆ２３）に応じて設定されている。これにより、高周波交流電源部６の基本波成分の周波数（ｆ０）を周波数（ｆ２２）に合わせ、周波数（ｆ２３）を調整して、インバータ６３の定格に基づくインピーダンスと周波数（ｆ２２）に対するインピーダンス（Ｚｃ）とをマッチングさせることで、インバータ６３の効率を高めることができるため、給電効率の低下を抑制しつつ、負荷部７への出力電力を大きくすることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１…送電回路部
１０…一次巻線
１１、１２…コンデンサ
２…受電回路部
２０…二次巻線
２１…第１回路部
２２…第２回路部
２１１、２１２、２１３、２１５…コンデンサ
２１４…コイル
２１５…コンデンサ
２１６…抵抗
５…非接触給電部
６…高周波交流電源部
６１…整流器
６１ａ〜６１ｆ…ダイオード
６２…平滑コンデンサ
６３…電圧型インバータ
６３ａ〜６３ｄ…トランジスタ
６４…三相交流電源
７…負荷部
７１…整流器
７１ａ〜７１ｄ…ダイオード
７２…負荷
【図１】
2014021085.tif 000017
【図２ａ】
2014021085.tif 000018
【図２ｂ】
2014021085.tif 000019
【図３】
2014021085.tif 000020
【図４】
2014021085.tif 000021
【図５】
2014021085.tif 000022
【図６】
2014021085.tif 000023
【図７】
2014021085.tif 000024
【図８】
2014021085.tif 000025
【図９】
2014021085.tif 000026
【図１０】
2014021085.tif 000027
【図１１】
2014021085.tif 000028
【図１２】
2014021085.tif 000029
【図１３】
2014021085.tif 000030
【図１４】
2014021085.tif 000031
【図１５】
2014021085.tif 000032
【図１６】
2014021085.tif 000033
【図１７】
2014021085.tif 000034
【図１８】
2014021085.tif 000035
【図１９】
2014021085.tif 000036
【図２０】
2014021085.tif 000037
【図２１】
2014021085.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月18日(2013.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源により一次巻線から非接触で電力が供給される二次巻線と、
第１コンデンサを含み、前記二次巻線に並列に接続された第１回路部と、
第２コンデンサを含み、前記二次巻線と前記第１回路部との並列回路に直列に接続された第２回路部とを備え、
前記第１回路部のインピーダンスの大きさが、前記第２回路部のインピーダンスの大きさよりも大きく
2014021085.tif 000039
を満たすことを特徴とする非接触給電装置。
ただし、
Ｚａは、前記二次巻線と前記第１回路部の共振回路のインピーダンスを示し、
Ｃ２ｐは、前記第１コンデンサの電気容量を示し、
Ｌ２は、前記二次巻線のインダクタンスを示す。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触給電装置において、
Ｚ１の周波数に対するインピーダンス特性は前記交流電源の基本波成分の周波数の付近に極小値又は極大値を有し、
Ｚ２の周波数に対するインピーダンス特性は、前記基本波成分の周波数に最も近く極小値をとる周波数と、前記基本波成分の周波数に最も近く極大値をとる周波数との間に、前記基本波成分の周波数を有することを特徴とする非接触給電装置。
ただし、
Ｚ１は、前記一次巻線と前記二次巻線の間の結合係数が零の値であり、前記交流電源の出力側から見た一次側のみのインピーダンスを示し、
Ｚ２は、前記一次巻線と前記二次巻線の間の結合係数が零の値であり、前記二次巻線に接続される負荷側から見た二次側のみのインピーダンスを示す。
【請求項３】
請求項２に記載の非接触給電装置において、
前記一次巻線に直列又は並列に接続された第３コンデンサを備え、
前記第１回路部は、前記第１コンデンサ及びコイルとの直列回路を有し、
前記Ｚ１の極小値または極大値をとる周波数は、
2014021085.tif 000040
を満たし、
前記Ｚ２の極小値をとる周波数は、
2014021085.tif 000041
を満たし、
前記Ｚ２の極大値をとる周波数は、
2014021085.tif 000042
を満たす
ことを特徴とする非接触給電装置。
ただし、
ｆ１は前記Ｚ１の極小値あるいは極大値の周波数を示し、
ｆ２１は前記Ｚ２の基本波成分の周波数に最も近い極小値の周波数を示し、
ｆ２２は前記Ｚ２の基本波成分の周波数に最も近い極大値の周波数を示し
Ｃ１は前記第３コンデンサの電気容量を示し、
Ｌ１は前記一次巻線のインダクタンスを示し、
Ｃ２ｐは前記第１コンデンサの電気容量を示し、
Ｃ２ｓは前記第２コンデンサの電気容量を示し、
Ｌｐは前記コイルのインダクタンスを示し、
Ｌ２は前記二次巻線のインダクタンスを示す。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の非接触給電装置において、
前記二次巻線と前記第１回路部の共振回路の共振周波数に対する前記Ｚ２の大きさは、前記Ｚ２のインピーダンス特性で極小値をとる複数の周波数のうち、前記基本波成分の周波数に対して二番目に近い周波数に応じて設定されている
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の非接触給電装置において、
前記第１回路部は、コンデンサとコイルの直列回路を有し、
前記第２回路部は、コンデンサを有する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の非接触給電装置において、
前記第１回路部は、コンデンサと抵抗の直列回路を有し、
前記第２回路部は、コンデンサを有する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【国際調査報告】
2014021085.tif 000043
2014021085.tif 000044
2014021085.tif 000045
2014021085.tif 000046