(57)【要約】【課題】本発明は、電力損失を減少でき、電力の伝送効率を向上させることができる無接触給電設備を提供することを目的としたものである。【解決手段】給電側は、給電装置１１と給電ユニット１２から構成され、受電側は受電ユニット１３から構成され、給電装置１１は、直流電流が供給されるセンタータップ付き一次コイル２３、二次コイル２４、および三次コイル２５からなる絶縁トランス２６と、一次コイル２３に接続される、第１トランジスタ２９、第２トランジスタ３０を備え、トランジスタ２９，３０を駆動する回路として、一次コイル２３に接続される立ち上げ回路９１，９２と、三次コイル２５に接続される駆動回路９３および進み回路９４を備え、二次コイル２４より給電ユニット１２へ高周波電流を供給する。【選択図】図１
2011135704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の移動経路に沿って配置され、交流電流が供給される誘導線路、または装置が留まる所定位置に配置され、交流電流が供給される誘導コイルを備え、
前記移動体に、前記誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設け、または前記装置に、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設けた無接触給電設備であって、
商用電源から供給される交流電流を整流する整流器と、
前記整流器のプラス出力端子に一端が接続されたＤＣチョークと、
前記ＤＣチョークの他端にセンタータップが接続されたセンタータップ付き一次コイルと、前記誘導線路または誘導コイルに接続された二次コイルと、前記整流器のマイナス出力端子にセンタータップが接続されたセンタータップ付き三次コイルからなる絶縁トランスと、
前記二次コイルと並列に接続され、前記誘導線路または誘導コイルと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記センタータップ付き一次コイルの一端と前記整流器のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第１スイッチング素子と、
前記センタータップ付き一次コイルの他端と前記整流器のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第２スイッチング素子と、
前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続され、前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートへ電荷を供給する第１立ち上げ回路と、
前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続され、前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートへ電荷を供給する第２立ち上げ回路と、
前記センタータップ付き三次コイルの両端に接続され、前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートと、前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートへ交互に電荷を供給する駆動回路と
を備え、
前記センタータップ付き三次コイルの両端電圧は、前記センタータップ付き一次コイルの両端電圧よりも低い電圧に設定され、
前記第１立ち上げ回路または第２立ち上げ回路により、前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子はオン状態とされ、以後、前記駆動回路により、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子は、前記二次コイルに前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互に駆動されること
を特徴とする無接触給電設備。
【請求項２】
前記第１立ち上げ回路は、
アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第１定電流ダイオードと、
カソードが、前記第１定電流ダイオードのカソードおよび前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートに接続され、アノードが、前記整流器のマイナス出力端子に接続された第１ツェナーダイオードと、
アノードが、前記第１定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第１切換えダイオード
から形成され、
前記第２立ち上げ回路は、
アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第２定電流ダイオードと、
カソードが、前記第２定電流ダイオードのカソードおよび前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートに接続され、アノードが、前記整流器のマイナス出力端子に接続された第２ツェナーダイオードと、
アノードが、前記第２定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第２切換えダイオード
から形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の無接触給電設備。
【請求項３】
前記駆動回路は、
前記センタータップ付き三次コイルの一端より、前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートヘ電荷を供給する第１駆動回路と、
前記センタータップ付き三次コイルの他端より、前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートへ電荷を供給する第２駆動回路
から構成され、
前記第１駆動回路は、
前記センタータップ付き三次コイルの一端に一端が接続された第１乗換え抵抗、およびアノードが前記第１乗り換え抵抗の他端に接続され、カソードが前記第１定電流ダイオードのカソードに接続された第１乗換えダイオード、あるいはアノードが前記センタータップ付き三次コイルの一端に接続され、カソードが前記第１定電流ダイオードのカソードに接続された第１乗換え定電流ダイオード
を備え、
前記第２駆動回路は、
前記センタータップ付き三次コイルの他端に一端が接続された第１乗換え抵抗、およびアノードが前記第２乗り換え抵抗の他端に接続され、カソードが前記第２定電流ダイオードのカソードに接続された第２乗換えダイオード、あるいはアノードが前記センタータップ付き三次コイルの他端に接続され、カソードが前記第２定電流ダイオードのカソードに接続された第２乗換え定電流ダイオード
を備えていること
を特徴とする請求項２に記載の無接触給電設備。
【請求項４】
前記第１駆動回路は、さらに
前記センタータップ付き三次コイルの一端に、一端が接続された第１進み抵抗と、
一端が前記第１進み抵抗の他端に接続された第１進みコンデンサと、
アノードが、前記第１進みコンデンサの他端に接続され、カソードが、前記第１定電流ダイオードのカソードに接続された第１進みダイオードと、
前記第１進みダイオードのアノードと前記整流器のマイナス出力端子との間に接続された第１抵抗
を備え、
前記第２駆動回路は、さらに
前記センタータップ付き三次コイルの他端に、一端が接続された第２進み抵抗と、
一端が前記第２進み抵抗の他端に接続された第２進みコンデンサと、
アノードが、前記第２進みコンデンサの他端に接続され、カソードが、前記第２定電流ダイオードのカソードに接続された第２進みダイオードと、
前記第２進みダイオードのアノードと前記整流器のマイナス出力端子との間に接続された第２抵抗
を備えたこと
を特徴とする請求項３に記載の無接触給電設備。
【請求項５】
前記センタータップ付き一次コイルの一端と前記第１スイッチング素子との間に挿入される、アノードが前記センタータップ付き一次コイルの一端と前記第２定電流ダイオードのアノードとの接続点に接続され、カソードが前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタに接続された第１ダイオードと、
前記センタータップ付き一次コイルの他端と前記第２スイッチング素子との間に挿入される、アノードが前記センタータップ付き一次コイルの他端と前記第１定電流ダイオードのアノードとの接続点に接続され、カソードが前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタに接続された第２ダイオードと、
アノードが、前記第１定電流ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートとの接続点に接続され、カソードが、前記第２ダイオードのカソードと前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタとの接続点に接続された第１放電ダイオードと、
アノードが、前記第２定電流ダイオードのカソードと前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートとの接続点に接続され、カソードが、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタとの接続点に接続された第２放電ダイオード
を備えたこと
を特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の無接触給電設備。
【請求項６】
前記整流器を半波整流器とし、
前記移動体または前記装置に、
バッテリーと、
前記受電コイルに並列に接続され、受電コイルとともに前記所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと
を設け、
前記共振回路より、前記バッテリーに対して充電を行う構成としたこと
を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の無接触給電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無接触給電設備、特に誘導線路または誘導コイルに交流電流を供給する電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の上記誘導線路に交流電流を供給する電源装置の一例が、特許文献１に開示されている。
この特許文献１に開示されている電源装置は、ＡＣ／ＤＣコンバータを形成する回路と、この回路から直流電流が供給されるＤＣチョークと、ＤＣチョークを介して直流電流がセンタータップに供給される一次コイルおよび前記誘導線路が接続される二次コイルからなる高周波トランスと、高周波トランスの一次コイルの両端に並列に接続されたコンデンサと、高周波トランスの一次コイルの一端と直流電源のマイナス出力端子との間に接続された第１スイッチと、高周波トランスの一次コイルの他端と直流電源のマイナス出力端子との間に接続された第２スイッチから構成されている。
【０００３】
また高周波トランスの一次コイルと二次コイル、誘導線路、およびコンデンサは、所定周波数で共振する共振回路を形成するように選定されており、この所定周波数で二次コイルに電流が流れるように、スイッチングコントローラにより第１スイッチと第２スイッチは交互に１８０゜ずれてスイッチングされる。なお、誘導線路へ流れる電流と電圧を所定の値にするために、高周波トランスの二次側に只１つの巻線のみを配置する構成としている。
【０００４】
上記構成により、高周波トランスにより直流電源とは絶縁されて、所定周波数の正弦波形の大電流が誘導線路に供給される。
また、ＡＣ／ＤＣコンバータを形成する回路を使用しないで、交流電流を直接用いる電源装置の一例が特許文献２に開示されている。
【０００５】
この特許文献２に開示されている電源装置は、単相電源から単相電力をユーティリティ電源周波数で受け取るための入力変圧器およびコンデンサを備えた単相入力部と、この単相入力部において、単相入力が前記入力変圧器に供給され、前記コンデンサによって分割されて供給される全波整流ブリッジと、全波整流ブリッジの出力が送出される、非常に容量が小さく（電源の１ｋＷ定格当たり約３μＦ）ユーティリティ電源周波数でフィルタリング効果がほとんどないコンデンサ、およびインバータ（高周波を作り出す回路）を有しており、インバータの出力は、ＬＣＬフィルタを形成する、小さい静電容量のコンデンサおよび絶縁変圧器等を通過して、誘導線路へ電力供給されている。前記インバータは、適切なスイッチングデバイスおよび逆並列ダイオードを含み、出力する交流の振幅が変化するように、入力される交流の振幅を前記ユーティリティ電源周波数に対して変調し、前記ユーティリティ電源周波数よりも高い動作周波数（代表的には、１０〜４０ｋＨｚ）に交換して交流電流を出力する。
【０００６】
このように、交流電源（単相電源）から供給されるユーティリティ電源周波数の交流電流を直接用いて、一旦直流に変換することなく、インバータを用いて、ユーティリティ電源周波数よりも高い動作周波数の高周波電流を誘導線路へ供給する電源装置が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２６６７０５４号公報（図６）
【特許文献２】特表２００９−５２８８１２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の特許文献１に開示されている無接触給電設備の一次側給電装置では、商用電源をＡＣ／ＤＣコンバータを形成する回路により一旦、直流に変換しているために、すなわちトランスにより降圧し、整流器により整流し、ＤＣコンデンサにより平滑化して直流としているために、このＡＣ／ＤＣ変換による電力の損失が生じていた。
【０００９】
またＤＣコンデンサが使用されているため、このＤＣコンデンサにより無接触給電設備の寿命が限定され（短く規定され）、かつ商用電源の投入時にＤＣコンデンサによって突入電流が生じるという問題があった。
【００１０】
一方、従来の特許文献１に開示されている無接触給電設備の一次側給電装置に、ＡＣ／ＤＣコンバータを形成する回路を使用しないで、特許文献２に開示されているように交流電流を直接用いる場合には、上記第１スイッチおよび第２スイッチ、例えばトランジスタの駆動回路として安定した駆動信号を得る為の高周波発振回路が必要となり、前記高周波発振回路をなくしては、高周波トランスの２次コイルに接続される誘導線路とコンデンサによる共振周波数で回路を作動させ得なかった。一方、高周波トランスの２次コイルに接続される誘導線路とコンデンサによる共振周波数での作動を目的として、高周波トランスの１次コイルに発生する電圧をトランジスタの駆動に用いようとすると、スイッチングに用いるトランジスタの駆動に適切でない高い電圧を調整してトランジスタに印加する必要があるために、降圧用・電流制限用の抵抗素子等が必要となり、そのため前記トランジスタのゲートの電荷のチャージに大きな遅延が生じ、よってスイッチング動作に遅延が生じ、回路の動作に支障をきたすという問題が生じる。
【００１１】
そこで、本発明は、電力損失の原因となるＡＣ／ＤＣコンバータまたは同等の回路を設けることなく、誘導線路、または誘導コイルへ商用電源から電力を供給でき、誘導線路、または誘導コイルに並列に接続されたコンデンサからなる並列共振回路の共振周波数を用いて、電力の伝送効率を向上させることができる無接触給電設備を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、移動体の移動経路に沿って配置され、交流電流が供給される誘導線路、または装置が留まる所定位置に配置され、交流電流が供給される誘導コイルを備え、前記移動体に、前記誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設け、または前記装置に、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設けた無接触給電設備であって、商用電源から供給される交流電流を整流する整流器と、前記整流器のプラス出力端子に一端が接続されたＤＣチョークと、前記ＤＣチョークの他端にセンタータップが接続されたセンタータップ付き一次コイルと、前記誘導線路または誘導コイルに接続された二次コイルと、前記整流器のマイナス出力端子にセンタータップが接続されたセンタータップ付き三次コイルからなる絶縁トランスと、前記二次コイルと並列に接続され、前記誘導線路または誘導コイルと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、前記センタータップ付き一次コイルの一端と前記整流器のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第１スイッチング素子と、前記センタータップ付き一次コイルの他端と前記整流器のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第２スイッチング素子と、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続され、前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートへ電荷を供給する第１立ち上げ回路と、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続され、前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートへ電荷を供給する第２立ち上げ回路と、前記センタータップ付き三次コイルの両端に接続され、前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートと、前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートへ交互に電荷を供給する駆動回路とを備え、前記センタータップ付き三次コイルの両端電圧は、前記センタータップ付き一次コイルの両端電圧よりも低い電圧に設定され、前記第１立ち上げ回路または第２立ち上げ回路により、前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子はオン状態とされ、以後、前記駆動回路により、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子は、前記二次コイルに前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互に駆動されることを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成によれば、商用電源から整流器、ＤＣチョークを介して、センタータップ付き一次コイルに直流電流が供給され、前記センタータップ付き一次コイルより第１立ち上げ回路または第２立ち上げ回路のいずれかに直流電流が供給されることにより、第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートまたは第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートに電荷が供給され、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子のいずれかがオン状態とされ、以後、センタータップ付き一次コイルから前記オン状態とされた第１スイッチング素子または第２スイッチング素子へ流れる電流によって、センタータップ付き一次コイルに発生する磁束により前記センタータップ付き三次コイルに降圧された起電力が発生し、この起電力によりセンタータップ付き三次コイルから流れる電流によって、駆動回路を介して、前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートまたは前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートに電荷が供給され、前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子は、前記二次コイルに前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互に駆動される。このように駆動回路を設けることにより、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が同時にオフ状態となる可能性が低減され、スイッチング動作の安定性が確保される。
【００１４】
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記第１立ち上げ回路は、アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第１定電流ダイオードと、カソードが、前記第１定電流ダイオードのカソードおよび前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートに接続され、アノードが、前記整流器のマイナス出力端子に接続された第１ツェナーダイオードと、アノードが、前記第１定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第１切換えダイオードから形成され、前記第２立ち上げ回路は、アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第２定電流ダイオードと、カソードが、前記第２定電流ダイオードのカソードおよび前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートに接続され、アノードが、前記整流器のマイナス出力端子に接続された第２ツェナーダイオードと、アノードが、前記第２定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第２切換えダイオードから形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
上記構成によれば、センタータップ付き一次コイルに直流電流が供給されると、その直流電流は、第１定電流ダイオードまたは第２定電流ダイオードを介して、第１ツェナーダイオードまたは第２ツェナーダイオードへ供給され、第１ツェナーダイオードまたは第２ツェナーダイオードのツェナー電圧が、時間遅れが少なく第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートまたは第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートに印加されることにより第１スイッチング素子または第２スイッチング素子がオン状態とされ、回路が立ち上げられる。また第１スイッチング素子が駆動しているときは、第２切換えダイオードを介して、第２スイッチング素子のゲートの電荷が放電され、第２スイッチング素子が駆動しているときは、第１切換えダイオードにより、第１スイッチング素子のゲートの電荷が放電される。これにより、スイッチング動作の安定性が確保される。
【００１６】
また請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記駆動回路は、前記センタータップ付き三次コイルの一端より、前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートヘ電荷を供給する第１駆動回路と、前記センタータップ付き三次コイルの他端より、前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートへ電荷を供給する第２駆動回路から構成され、前記第１駆動回路は、前記センタータップ付き三次コイルの一端に一端が接続された第１乗換え抵抗、およびアノードが前記第１乗り換え抵抗の他端に接続され、カソードが前記第１定電流ダイオードのカソードに接続された第１乗換えダイオード、あるいはアノードが前記センタータップ付き三次コイルの一端に接続され、カソードが前記第１定電流ダイオードのカソードに接続された第１乗換え定電流ダイオードを備え、前記第２駆動回路は、前記センタータップ付き三次コイルの他端に一端が接続された第１乗換え抵抗、およびアノードが前記第２乗り換え抵抗の他端に接続され、カソードが前記第２定電流ダイオードのカソードに接続された第２乗換えダイオード、あるいはアノードが前記センタータップ付き三次コイルの他端に接続され、カソードが前記第２定電流ダイオードのカソードに接続された第２乗換え定電流ダイオードを備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
上記構成によれば、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子がオン状態となると、センタータップ付き三次コイルの一端又は他端から第１駆動回路または第２駆動回路に電流が流れ、第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートまたは第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートに電荷が供給され、第２スイッチング素子または第１スイッチング素子がオン状態となり、続いてセンタータップ付き三次コイルの他端または一端から第２駆動回路または第１駆動回路に電流が流れ、第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートまたは第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートに電荷が供給され、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子がオン状態となる。
【００１８】
これにより、第１スイッチング素子のゲートと第２スイッチング素子のゲートに、スイッチングのタイミング時に安定して電荷が供給されることから、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が同時にオフ状態となる可能性が低減され、スイッチング動作の安定性が確保される。
【００１９】
また請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明であって、前記第１駆動回路は、さらに前記センタータップ付き三次コイルの一端に、一端が接続された第１進み抵抗と、一端が前記第１進み抵抗の他端に接続された第１進みコンデンサと、アノードが、前記第１進みコンデンサの他端に接続され、カソードが、前記第１定電流ダイオードのカソードに接続された第１進みダイオードと、前記第１進みダイオードのアノードと前記整流器のマイナス出力端子との間に接続された第１抵抗を備え、前記第２駆動回路は、さらに前記センタータップ付き三次コイルの他端に、一端が接続された第２進み抵抗と、一端が前記第２進み抵抗の他端に接続された第２進みコンデンサと、アノードが、前記第２進みコンデンサの他端に接続され、カソードが、前記第２定電流ダイオードのカソードに接続された第２進みダイオードと、前記第２進みダイオードのアノードと前記整流器のマイナス出力端子との間に接続された第２抵抗を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
上記構成によれば、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子がオン状態のとき、センタータップ付き三次コイルに起電力が発生し、センタータップ付き三次コイルの一端または他端から第１駆動回路または第２駆動回路に電流が流れると、その電流は、第１進み抵抗、第１進みコンデンサ、第１抵抗、三次コイルのセンタータップまたは第２進み抵抗、第２進みコンデンサ、第２抵抗、三次コイルのセンタータップと流れ、第１の閉ループまたは第２の閉ループが形成され、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子がオフ状態となると、第１の閉ループまたは第２の閉ループから第１進みダイオードまたは第２進みダイオードを介して第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートまたは第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートへ急速に電荷が供給される。
【００２１】
これにより、第１スイッチング素子のゲートと第２スイッチング素子のゲートに、スイッチングのタイミング時に急速に安定して電荷が供給されることから、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子が同時にオフ状態となる可能性がさらに低減され、スイッチング動作の安定性がさらに確保される。
【００２２】
また請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の発明であって、前記センタータップ付き一次コイルの一端と前記第１スイッチング素子との間に挿入される、アノードが前記センタータップ付き一次コイルの一端と前記第２定電流ダイオードのアノードとの接続点に接続され、カソードが前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタに接続された第１ダイオードと、前記センタータップ付き一次コイルの他端と前記第２スイッチング素子との間に挿入される、アノードが前記センタータップ付き一次コイルの他端と前記第１定電流ダイオードのアノードとの接続点に接続され、カソードが前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタに接続された第２ダイオードと、アノードが、前記第１定電流ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートとの接続点に接続され、カソードが、前記第２ダイオードのカソードと前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタとの接続点に接続された第１放電ダイオードと、アノードが、前記第２定電流ダイオードのカソードと前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタのゲートとの接続点に接続され、カソードが、前記第１ダイオードのカソードと前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタとの接続点に接続された第２放電ダイオードを備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
上記構成によれば、第１スイッチング素子が駆動している時は、第２放電ダイオードを介して、第２スイッチング素子のゲートの電荷が放電され、第２スイッチング素子が駆動しているときは、第１放電ダイオードにより、第１スイッチング素子のゲートの電荷が放電される。このような放電により、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子のゲートの電圧は急速に低下し、スイッチング動作の安定性がさらに確保される。
【００２４】
また請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明であって、前記整流器を半波整流器とし、前記移動体または前記装置に、バッテリーと、前記受電コイルに並列に接続され、受電コイルとともに前記所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサとを設け、前記共振回路より、前記バッテリーに対して充電を行う構成としたことを特徴とするものである。
【００２５】
上記構成によれば、共振回路により所定周波数で、移動体または装置のバッテリーに対して充電が行われる。このとき、バッテリーには所定電流未満では充電は実行されず、さらに整流器を半波整流器とすることにより、商用周波数の半サイクルで充電が実行されることにより、バッテリーに対する充電がパルス充電方式となり、よってバッテリーの急速充電ができ、さらに寿命を延長することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の無接触給電設備は、商用電源に直接接続しても、絶縁トランス、第１立ち上げ回路、第２立ち上げ回路、駆動回路の作用により、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子は、遅れることなく、二次コイルに所定周波数で交流電流が流れるよう、交互に駆動されるために、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子が同時にオフ状態となる可能性が低減され、スイッチング動作の安定性が確保され、電力の伝送効率を向上させることができる、という効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１における無接触給電設備の回路図である。
【図２】同無接触給電設備の誘導コイルと受電コイルを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は誘導コイルと受電コイルを構成するフェライト部材の要部構成図である。
【図３】同無接触給電設備の誘導コイルと受電コイルの平面図である。
【図４】同無接触給電設備の回路の特性図である。
【図５】本発明の実施の形態２における無接触給電設備の回路図である。
【図６】本発明の実施の形態３における無接触給電設備の回路図である。
【図７】同無接触給電設備の回路の特性図である。
【図８】本発明の実施の形態４における無接触給電設備の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１における無接触給電設備の回路図である。
【００２９】
図１に示すように、一次側（給電側）は、給電装置１１と、給電ユニット１２から構成され、二次側（受電側）は、受電ユニット１３から構成されている。前記給電ユニット１２は、前記受電ユニット１３を備えた装置１４が移動し、留まる所定位置に配置されている。図１には、一点鎖線により装置１４の移動経路１５を示している。
【００３０】
前記給電装置１１は、
交流の商用電源１０に接続され、交流電流を直流電流へと全波整流し、全波整流した直流電流を供給する整流器２１と、
整流器２１のプラス出力端子２１ａに一端が接続され、整流器２１より直流電流が供給されるＤＣチョーク２２と、
ＤＣチョーク２２の他端にセンタータップ２３ａが接続されたセンタータップ付き一次コイル２３、給電ユニット１２の誘導コイル５４ａ，５４ｂ（後述する）に接続された二次コイル２４、および整流器２１のマイナス出力端子２１ｂにセンタータップ２５ａが接続されたセンタータップ付き三次コイル２５からなる絶縁トランス２６と、
前記センタータップ付き一次コイル２３の一端２３ｂと前記整流器２１のマイナス出力端子２１ｂとの間に接続された第１トランジスタ２９と、
前記センタータップ付き一次コイル２３の他端２３ｃと前記整流器２１のマイナス出力端子２１ｂとの間に接続された第２トランジスタ３０と、  アノードが、前記センタータップ付き一次コイル２３の他端２３ｃに接続された第１定電流ダイオード３１と、
カソードが、前記第１定電流ダイオード３１のカソードおよび前記第１トランジスタ２９のゲートに接続され、アノードが、前記整流器２１のマイナス出力端子２１ｂに接続された第１ツェナーダイオード３３と、  アノードが、前記センタータップ付き一次コイル２３の一端２３ｂに接続された第２定電流ダイオード３２と、
カソードが、前記第２定電流ダイオード３２のカソードおよび前記第２トランジスタ３０のゲートに接続され、アノードが、前記整流器２１のマイナス出力端子２１ｂに接続された第２ツェナーダイオード３４と、
アノードが、前記第１定電流ダイオード３１のカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイル２３の他端２３ｃに接続された第１切換えダイオード６５ａと、
アノードが、前記第２定電流ダイオード３２のカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイル２３の一端２３ｂに接続された第２切換えダイオード６５ｂと、
トランジスタ２９，３０のゲートへ電荷を供給する駆動回路９３と、トランジスタ２９，３０のゲートへ急速に電荷を供給する進み回路９４と、これら部品が配置された空冷用の冷却フィン（図示せず）とから構成されている。
【００３１】
前記絶縁トランス２６のセンタータップ付き一次コイル２３と、二次コイル２４と、センタータップ付三次コイル２５の巻線比は、センタータップ付き一次コイル２３の両端電圧がＡＣ２００Ｖとなる時、二次コイル２４の両端電圧が、例えば、ＡＣ４８０Ｖ、センタータップ付き三次コイル２５の両端電圧が大きく降圧するように、例えば４８Ｖとなるように設定されている。  第１トランジスタ２９のゲートに電圧を印加し、第１トランジスタ２９をオン（導通）状態にする第１立ち上げ回路９１は、前記第１定電流ダイオード３１と、前記第１ツェナーダイオード３３から構成され、
第２トランジスタ３０のゲートに電圧を印加し、第２トランジスタ３０をオン（導通）状態にする第２立ち上げ回路９２は、前記第２定電流ダイオード３２と、前記第２ツェナーダイオード３４から構成されている。
【００３２】
また前記駆動回路９３は、前記センタータップ付き三次コイル２５の一端２５ｂより、第１トランジスタ２９のゲートヘ電荷を供給する第１駆動回路９３ａと、前記センタータップ付き三次コイル２５の他端２５ｃより、前記第２トランジスタ３０のゲートへ電荷を供給する第２駆動回路９３ｂより構成される。
【００３３】
また前記第１駆動回路９３ａは、
前記センタータップ付き三次コイル２５の一端２５ｂに、一端が接続された第１乗換え抵抗３７と、
アノードが、前記第１乗換え抵抗３７の他端に接続され、カソードが、第１定電流ダイオード３１のカソードに接続された第１乗換えダイオード３９とから構成され、
前記第２駆動回路９３ｂは、
前記センタータップ付き三次コイル２５の他端に、一端が接続された第２乗換え抵抗３８と、
アノードが、前記第２乗換え抵抗３８の他端に接続され、カソードが、第２定電流ダイオード３２のカソードに接続された第２乗換えダイオード４０から構成される。
【００３４】
また前記進み回路９４は、
前記センタータップ付き三次コイル２５の一端２５ｂに、一端が接続された第１進み抵抗４１と、
一端が前記第１進み抵抗４１の他端に接続された第１進みコンデンサ４３と、
アノードが、前記第１進みコンデンサ４３の他端に接続され、カソードが、前記第１定電流ダイオード３１のカソードに接続された第１進みダイオード４７と、
前記第１進みダイオード４７のアノードと前記整流器２１のマイナス出力端子２１ｂとの間に接続された第１抵抗４５と、
前記センタータップ付き三次コイル２５の他端２５ｃに、一端が接続された第２進み抵抗４２と、
一端が前記第２進み抵抗４２の他端に接続された第２進みコンデンサ４４と、
アノードが、前記第２進みコンデンサ４４の他端に接続され、カソードが、前記第２定電流ダイオード３２のカソードに接続された第２進みダイオード４８と、
前記第２進みダイオード４８のアノードと前記整流器２１のマイナス出力端子２１ｂとの間に接続された第２抵抗４６とから構成される。
【００３５】
また上記給電ユニット１２は、図１〜図３に示すように、一対の誘導コイル５４ａ，５４ｂからなる給電部６２と、絶縁トランス２６の二次コイル２４と直列に接続され、給電ユニット１２の誘導コイル５４ａ，５４ｂと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサ５３から構成されている。給電部６２は、平板状のフェライトコア部材７１ａ，７１ｃ，７１ｄの組み合わせにより構成された断面がコ字状の第１フェライト７２と、前記第１フェライト７２に対向して配置され、平板状のフェライトコア部材７１ａ，７１ｃ，７１ｄの組み合わせにより構成された断面がコ字状の第２フェライト７３と、平板状のフェライトコア部材７１ｂにより構成され、前記第１フェライト７２の両側の各凸部を形成するフェライト７２ｃ，７２ｄの底部にそれぞれ位置するフェライト７２ａ，７２ｂと前記第２フェライト７３の両側の各凸部を形成するフェライト７３ｃ，７３ｄの底部にそれぞれ位置するフェライト７３ａ，７３ｂとの間をそれぞれ結合する第３フェライト７４（７４ａ，７４ｂ）と、前記第１フェライト７２の両側の各凸部を形成するフェライト７２ｃ，７２ｄに巻かれた前記誘電コイル５４ａと、前記誘電コイル５４ａと直列接続され、前記誘電コイル５４ａとは逆極性となるように、前記第２フェライト７３の両側の各凸部を形成するフェライト７３ｃ，７３ｄに巻かれた前記誘導コイル５４ｂとから形成されている。この給電部６２の第１フェライト７２と第２フェライト７３は、アルミ製の床材７５上に装置１４の移動経路１５に沿った方向へ並列に並ぶように配置されている。
【００３６】
上記給電ユニット１２の構成により、誘導コイル５４ａ，５４ｂに給電されると、給電部６２より磁束が発生し、その磁束経路１６は、図２に示すように、
第１フェライト７２の他方側の底部のフェライト７２ｂ−第１フェライト７２の一方側の底部のフェライト７２ａ−第１フェライト７２の一方側の凸部のフェライト７２ｃ−第１フェライト７２の他方側の凸部のフェライト７２ｄ−第１フェライト７２の他方側の底部のフェライト７２ｂと、
第１フェライト７２の一方側の底部のフェライト７２ａ−第１フェライト７２の一方側の凸部のフェライト７２ｃ−第２フェライト７３の一方側の凸部のフェライト７３ｃ−第２フェライト７３の一方側の底部のフェライト７３ａ−第３フェライト７４ａ−第１フェライト７２の一方側の底部のフェライト７２ａと、
第２フェライト７３の一方側の底部のフェライト７３ａ−第２フェライト７３の他方側の底部のフェライト７３ｂ−第２フェライト７３の他方側の凸部のフェライト７３ｄ−第２フェライト７３の一方側の凸部のフェライト７３ｃ−第２フェライトの一方側の底部のフェライト７３ａと、
第２フェライト７３の他方側の底部のフェライト７３ｂ−第２フェライト７３の他方側の凸部のフェライト７３ｄ−第１フェライト７２の他方側の凸部のフェライト７２ｄ−第１フェライト７２の他方側の底部のフェライト７２ｂ−第３フェライト７４ｂ−第２フェライト７３の他方側の底部のフェライト７３ｂと
の４通りに形成され、フェライトコア部材７１における磁束の飽和の発生が最小限となることから、給電部６２から後述する受電部６３へ飛ぶ磁束を最大とすることができ、電力の伝送効率を向上させることができる。
【００３７】
また上記受電ユニット１３は、図１〜図３に示すように、一対の受電コイル５５ａ，５５ｂからなる受電部６３と、受電コイル５３ａ，５３ｂとともに後述する周波数を共振周波数とする共振回路を形成する共振コンデンサ５６から構成され、受電ユニット１３より、装置１４の負荷（モーター等）に給電されている。
【００３８】
上記受電ユニット１３の受電部６３は、平板上のフェライトコア部材８１ａ，８１ｃ，８１ｄの組み合わせにより構成された断面がコ字状の第１フェライト８２と、第１フェライト８２に対向して配置され、平板上のフェライトコア部材８１ａ，８１ｃ，８１ｄの組み合わせにより構成された断面がコ字状の第２フェライト８３と、平板状のフェライトコア部材８１ｃにより構成され、第１フェライト８２の両側の各凸部を形成するフェライト８２ｃ，８２ｄの底部にそれぞれ位置するフェライト８２ａ，８２ｂと第２フェライト８３の両側の各凸部を形成するフェライト８３ｃ，８３ｄの底部にそれぞれ位置するフェライト８３ａ，８３ｂをそれぞれ結合する第３フェライト８４（８４ａ，８４ｂ）と、第１フェライト８２の両側の各凸部を形成するフェライト８２ｃ、８２ｄに巻かれた受電コイル５５ａと、受電コイル５５ａと並列接続され、受電コイル５５ａとは逆極性となるように、第２フェライト８３の両側の各凸部を形成するフェライト８３ｃ，８３ｄに巻かれた誘導コイル５４ｂから形成されている。この受電部６３の第１フェライト８２と第２フェライト８３は、アルミ製の床材８５上に装置１４の移動経路１５へコ字状の空間が直列に並ぶように配置されて構成されている。
【００３９】
そして、図２に示すように、受電部６３（受電コイル５５ａ，５５ｂ）は、受電部６３の凸部の先端に配置された４つのフェライトコア部材８１が、給電部６２の４つの凸部の先端に配置されたフェライトコア部材７１に対向するように移動される。
【００４０】
上記構成による動作を図４を用いて説明する。
１．給電装置１１が商用電源１０（図４の入力電圧）に接続されると、交流電流が整流器２１へ供給され、整流器２１で整流された直流電流が給電装置１１のＤＣチョーク２２に供給される。この状態では、第１トランジスタ２９、第２トランジスタ３０ともにオフ（非導通）状態にある。
【００４１】
２．ＤＣチョーク２２に供給された直流電流は、部品の定格が同じでも、第１トランジスタ２９、第２トランジスタ３０の特性のバラツキなどで電流の流れやすさに差が出る。ここで、センタータップ付き一次コイル２３の他端２３ｃから第１定電流ダイオード３１を介して第１ツェナーダイオード３３に電流が流れて、第１トランジスタ２９のゲート電圧が、閾値電圧以上となり、第１トランジスタ２９が先にオン（導通）状態となるものとする（図４の第１トランジスタ２９のゲートがオンの状態）。
【００４２】
第１トランジスタ２９がオン（導通）状態となると、一次コイル２３の一端２３ｂから第１トランジスタ２９、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと電流が流れる。
すると、センタータップ付き一次コイルの一端と第１トランジスタ２９のコレクタの接続点の電圧は略０Ｖとなるため、第２トランジスタ３０のゲートの電荷は、第２切換ダイオード６５ｂを介して、センタータップ付き一次コイルの一端と第１トランジスタ２９のコレクタの接続点へと流れ、放電され、第２トランジスタ３０は完全にオフ（非導通）状態となり、第２トランジスタ３０のゲート電圧が閾値電圧を越えることはない。
【００４３】
３．さらに、このとき、三次コイル２５には、一次コイル２３の一端２３ｂから第１トランジスタ２９、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと流れる電流によって一次コイル２３に発生する磁束により起電力が発生し、極性が逆なことから、一次コイル２３に流れる電流とは逆方向の誘導電流が流れ、この誘導電流は、三次コイル２５の他端２５ｃから第２進み抵抗４２、第２進みコンデンサ４４、第２抵抗４６、三次コイル２５のセンタータップ２５ａと流れ、第２の閉ループが形成され、同時に三次コイル２５の他端２５ｃから、第２進み抵抗４２、第２進みコンデンサ４４、第２進みダイオード４８、第２切換ダイオード６５ｂを介して、センタータップ付き一次コイルの一端と第１トランジスタ２９のコレクタの接続点へ流れ、さらに三次コイル２５の他端２５ｃから、第２乗換え抵抗３８、第２乗換えダイオード４０、第２切換ダイオード６５ｂを介して、センタータップ付き一次コイルの一端と第１トランジスタ２９のコレクタの接続点へ流れ、第２トランジスタ３０のゲート電圧が閾値電圧を超えることはない。
【００４４】
４．次に、センタータップ付き一次コイル２３に流れる第１トランジスタ２９の電流は、二次コイル２４を通じて、誘導コイル５４ａ，５４ｂ及び共振コンデンサ５３に電流を供給し、誘導コイル５４ａ，５４ｂ及び共振コンデンサ５３は、所定の周波数で共振を開始し、二次コイル２４の両端の電圧は、一定時間の後に逆転するので、これによってセンタータップ付き一次コイル２３の他端２３ｃの電圧が一端２３ｂの電圧より、低くなる。
【００４５】
５．そうすると、第１トランジスタ２９のゲートの電荷は、第１切換えダイオード６５ａ、一次コイル２３の他端２３ｃへと流れ、第１トランジスタ２９のゲート電圧が閾値電圧を下回ると、第１トランジスタ２９がオフ（非導通）状態となり、同時に、前記第２の閉ループの第２進みコンデンサ４４に蓄えられた電荷は、第２進みダイオード４８を介して、急激に第２トランジスタ３０のゲートへ流れ、同時に、第２乗換え抵抗３８、第２乗換えダイオード４０を介して、第２トランジスタ３０のゲートと流れ、第２トランジスタ３０のゲート電圧が、急速に閾値電圧以上となり、第２トランジスタ３０がオン（導通）状態となる（図４に示すコンデンサ−ダイオード間の電圧および第２トランジスタ３０のゲートがオンの状態）。
【００４６】
第２トランジスタ３０がオン（導通）状態となると、一次コイル２３の他端２３ｃから第２トランジスタ３０、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと電流が流れる。
すると、センタータップ付き一次コイルの他端と第２トランジスタ３０のコレクタの接続点の電圧は略０Ｖとなるため、第１トランジスタ２９のゲートの電荷は第１切換ダイオード６５ａを介して、センタータップ付き一次コイルの他端と第２トランジスタ３０のコレクタの接続点へと流れ、放電され、第１トランジスタ２９は完全にオフ（非導通）状態となり、第１トランジスタ２９のゲート電圧が閾値電圧を越えることはない。
【００４７】
６．さらに、このとき、三次コイル２５には、一次コイル２３の他端２３ｃから第２トランジスタ３０、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと流れる電流によって一次コイル２３に発生する磁束により起電力が発生し、極性が逆なことから、一次コイル２３に流れる電流とは逆方向の誘導電流が流れ、この誘導電流は、三次コイル２５の一端２５ｂから第１進み抵抗４１、第１進みコンデンサ４３、第１抵抗４５、三次コイル２５のセンタータップ２５ａと流れ、第１の閉ループが形成され、同時に三次コイル２５の一端２５ｂから、第１進み抵抗４１、第１進みコンデンサ４３、第１進みダイオード４７、第１切換ダイオード６５ａを介して、センタータップ付き一次コイルの他端と第２トランジスタ３０のコレクタの接続点へ流れ、第１トランジスタ２９のゲート電圧が閾値電圧を超えることはない。
【００４８】
７．次に、センタータップ付き一次コイル２３に流れる第２トランジスタ３０の電流は、二次コイル２４を通じて、誘導コイル５４ａ，５４ｂ及び共振コンデンサ５３に電流を供給し、誘導コイル５４ａ，５４ｂ及び共振コンデンサ５３は、所定の周波数で共振を開始し、二次コイル２４の両端の電圧は、一定時間の後に逆転するので、これによってセンタータップ付き一次コイル２３の一端２３ｂの電圧が他端２３ｃの電圧より、低くなる。
【００４９】
８．そうすると、第２トランジスタ３０のゲートの電荷は、第２切換えダイオード６５ｂ、一次コイル２３の一端へと流れ、第２トランジスタ３０のゲート電圧が閾値電圧を下回ると、第２トランジスタ３０がオフ（非導通）状態となると同時に、前記第１の閉ループの第１進みコンデンサ４３に蓄えられていた電荷は、第１進みダイオード４７を介して、急激に第１トランジスタ２９のゲートへ流れ、同時に、第１乗換え抵抗３７、第１乗換えダイオード３９を介して、第１トランジスタ２９のゲートと流れ、第１トランジスタ２９のゲート電圧が、急速に閾値電圧以上となり、第１トランジスタ２９がオン（導通）状態となる。
【００５０】
以上の動作を繰り返すことにより発振する。
このように、第１トランジスタ２９と第２トランジスタ３０が交互にオン（導通）状態となり、その毎に一次コイル２３に流れる電流の向きは逆になる。
【００５１】
９．これに伴い、二次コイル２４に交互に逆向きの電流が流れ、給電ユニット１２の共振コンデンサ５３と、互いに極性を逆にした２つの誘導コイル５４ａ，５４ｂからなる共振回路の周波数が、共振周波数（例えば、１２ｋＨｚ）のときに最も良く電流が良く流れることから、第１トランジスタ２９と第２トランジスタ３０は、前記共振周波数で交互に１８０゜ずれてスイッチングされる。すなわち、給電ユニット１２の共振コンデンサ５３と互いに極性を逆にした２つの誘導コイル５４ａ，５４ｂからなる回路の共振周波数で自己発振し、この共振周波数の交流電流が誘導コイル５４ａ，５４ｂに供給される。よって、電力損失の原因となるＡＣ／ＤＣコンバータを設けることなく、誘導コイル５４ａ，５４ｂへ商用電源１０から電力を供給でき、電力の伝送効率を向上させることができる。
【００５２】
１０．給電ユニット１２に対向して装置１４の受電ユニット１３が位置されると、誘導コイル５４ａ，５４ｂに発生する磁束により、誘導コイル５４ａ，５４ｂの周波数に共振する受電コイル５５ａ，５５ｂに大きな起電力が発生する。この起電力により受電ユニット１３に接続された負荷（モーター等）に給電される。また、このとき、受電コイル５５ａ，５５ｂの存在により、給電側の共振コンデンサ５３に接続される回路のインピーダンスが増加するので、誘導コイル５４ａ，５４ｂに流れる交流電流の周波数は前記所定周波数（共振コンデンサ５３と誘導コイル５４ａ，５４ｂからなる回路の共振周波数）より低下し（例えば、１０ｋＨｚに低下し）、自己発振する周波数もこれに伴い低下する。受電ユニット１３の受電コイル５５ａ，５５ｂと共振コンデンサ５６は、この低下する周波数（例えば、１０ｋＨｚ）を共振周波数とするように、選定されている。
【００５３】
以上のように本実施の形態１によれば、交流の商用電源１０に直接接続しても、第１立ち上げ回路９１、第２立ち上げ回路９２、駆動回路９３の作用により、第１トランジスタ２９または第２トランジスタ３０は、二次コイル２４に所定周波数で交流電流が流れるように、遅れることなく安定して交互に駆動されるために、前記第１トランジスタ２９と前記第２トランジスタ３０が同時にオフ（非導通）状態となる可能性が低減され、スイッチング動作の安定性を確保でき、電力の伝送効率を向上させることができる。
【００５４】
また本実施の形態１では、センタータップ付き一次コイル２３に直流電流が供給されると、その直流電流は、立ち上げ回路９１，９２の第１定電流ダイオード３１または第２定電流ダイオード３２により定電流（例えば、１０ｍＡ）とされて第１ツェナーダイオード３３または第２ツェナーダイオード３４へ供給されている。前記ツェナーダイオード３３，３４は、例えば１０ｍＡ流れるようにするとツェナー電圧は安定し、トランジスタ２９，３０のゲート電圧は安定し、閾値電圧に到達する。
【００５５】
もし、立ち上げ回路を、定電流ダイオード３１，３２に代えて抵抗（電流制限抵抗）とすると、従来のように入力電源がＤＣ２４Ｖである場合は、抵抗値Ｒは、４．８ｋΩとなり、電流が流れて、トランジスタ２９，３０のゲートをチャージしようとするが、トランジスタ２９，３０のゲートには、コンデンサ容量Ｃがあって、ゲートをチャージしようとしても、チャージに時間がかかり、すぐにはオン（導通）状態とはならない。トランジスタ２９，３０のゲート電圧の遅れ時定数Ｔは、
Ｔ＝ＣＲ
で表される。したがって、トランジスタ２９，３０がオン（導通）状態となるのが遅れて、１８０゜毎にオン（導通）状態となることを繰り返すことができなくなり、両方ともオフ（非導通）状態となる瞬間が生じることとなる。したがって、抵抗値Ｒを小さくし、電流を急速に流そうとしても、本実施の形態のように、ＡＣ２００Ｖのときでは、１０ｍＡを確保するためには、抵抗値Ｒは、２０ｋΩと大きくなリ、ゲート電圧が閾値電圧に到達するまでの時間はさらに遅れて、自己発振ができなくなる。
【００５６】
本実施の形態１によれば、抵抗（電流制限抵抗）の代わりに、立ち上げ回路９１，９２に１０ｍＡに電流を一定とする定電流ダイオード３１，３２を採用することにより、遅れを改善することができ、高い電圧が印加された場合にも、回路の動作に支障をきたすことなく回路を立ち上げることができる。
【００５７】
また本実施の形態によれば、立ち上げ回路９１，９２だけでは、やはりトランジスタ２９，３０のゲート（コンデンサ容量Ｃ）のチャージに時間がかかり、なお遅れが生じることは避けることはできないので、駆動回路９３により改善を図っている。すなわち、まず、絶縁トランス２６に３次コイル２５を設けて、端部の電圧を低下させておいて、第１乗換え抵抗３７または第２乗換え抵抗３８で電流値を下げて、電流を直接、トランジスタ２９，３０のゲートに流し込む回路を形成することにより、電荷を早めにゲートへ供給することができ、ゲート（コンデンサ容量Ｃ）のチャージの時間遅れを改善でき、スイッチング動作の安定性を確保することができる。
【００５８】
また本実施の形態１によれば、駆動回路９３に、さらに進み回路９４を備え、ゲート（コンデンサ容量Ｃ）のチャージの遅れ時間の改善をさらに図っている。すなわち、一方のトランジスタ２９，３０の駆動回路９３は、他方のトランジスタ３０，２９がオフ（非導通）状態となってからしか、一方のトランジスタ２９，３０のゲート（コンデンサ容量Ｃ）のチャージを開始できないことから、他方のトランジスタ３０，２９がオフ（非導通）状態となる手前から、事前にチャージする準備をしておき、他方のトランジスタ３０，２９がオン（導通）状態でなくなると、すぐに一方のトランジスタ２９，３０のゲートが立ち上がるようするために、進み抵抗４１，４２と抵抗４５，４６との間に、進みコンデンサ４３、４４を入れて、進みコンデンサ４３，４４に電荷を充電し、この電荷を、ゲート（コンデンサ容量Ｃ）のチャージに使用する回路を形成することにより、ゲート（コンデンサ容量Ｃ）のチャージの遅れをさらに改善でき、スイッチング動作の安定性をさらに確保することができる。
【００５９】
また本実施の形態１によれば、給電ユニット１２において発生する磁束の経路は、上記のように４通りに形成されることにより、給電ユニット１２の誘導コイル５４ａ，５４ｂから受電ユニット１３の受電コイル５５ａ，５５ｂに交差する磁束を最大にでき、またフェライトコア部材７１内における磁束の飽和の発生を最小限とすることができ、電力の伝送効率を向上させることができる。
［実施の形態２］
以下、実施の形態２を図５に基づいて説明する。なお、実施の形態１と同じ回路構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
相違点は以下の通りである。
（イ）．センタータップ付き一次コイル２３の一端２３ｂと第１トランジスタ２９のコレクタとの間に、アノードが前記センタータップ付き一次コイル２３の一端２３ｂと前記第２定電流ダイオード３２のアノードとの接続点に接続され、カソードが前記第１トランジスタ２９に接続された第１ダイオード２７を挿入する。
【００６１】
また、センタータップ付き一次コイル２３の他端２３ｃと第２トランジスタ３０のコレクタとの間に、アノードが前記センタータップ付き一次コイル２３の他端２３ｃと前記第１定電流ダイオード３１のアノードとの接続点に接続され、カソードが前記第２トランジスタ３０に接続された第２ダイオード２８を挿入する。
【００６２】
（ロ）．第１ツェナーダイオード３３のカソードと第１トランジスタ２９のベースとの間に第１ゲート抵抗３５を挿入する。
また第２ツェナーダイオード３４のカソードと第２トランジスタ３０のベースとの間に第２ゲート抵抗３６を挿入する。
【００６３】
（ハ）．一方のトランジスタ２９，３０がオン（導通）状態となった際に、他方のトランジスタ３０，２９のゲートの電荷を放電する放電回路９５を設ける。
放電回路９５は、
アノードが、前記第１定電流ダイオード３１のカソードと前記第１トランジスタ２９のゲートとの接続点に接続された第１放電ダイオード４９と、一端が第１放電ダイオード４９のカソードに接続され、他端が、前記第２ダイオード２８のカソードと前記第２トランジスタ３０との接続点に接続された第１放電抵抗５１と、
アノードが、前記第２定電流ダイオード３２のカソードと前記第２トランジスタ３０のゲートとの接続点に接続された第２放電ダイオード５０と、一端が第２放電ダイオード５０のカソードに接続され、他端が、前記第１ダイオード２７のカソードと前記第１トランジスタ２９との接続点に接続された第２放電抵抗５２とにより構成する。
【００６４】
（ニ）．第１駆動回路９３ａを、第１乗換え抵抗３７および第１乗換えダイオード３９に代えて、アノードが、前記センタータップ付き三次コイル２５の一端２５ｂに接続され、カソードが、第１定電流ダイオード３１のカソードに接続された第１乗換え定電流ダイオード３９’により構成する。
【００６５】
また第２駆動回路９３ｂを、第２乗換え抵抗３８および第２乗換えダイオード４０に代えて、アノードが、前記センタータップ付き三次コイル２５の他端２５ｃに接続され、カソードが、第２定電流ダイオード３２のカソードに接続された第２乗換え定電流ダイオード４０'により構成する。
【００６６】
（ホ）．給電ユニット１２に代えて、二次コイル２４に移動体１４'の移動経路１７に沿って敷設した誘導線路６４を接続する。
このとき、受電ユニット１３は移動体１４'に搭載され、誘導線路６４から受電される。なお、誘導線路６４から複数の受電ユニット１３に給電されるとき、受電ユニット１３に接続される負荷の電力により、給電装置１１の二次コイル２４に接続される回路のインピーダンスが増減し、共振周波数が変化することから、受電ユニット１３に誘起される起電力が変化する。移動体１４'側は、周波数が変わって起電力が変化しても負荷に給電できる定格にしておく必要がある。
【００６７】
上記構成による動作を図５を用いて説明する。
１．給電装置１１が商用電源１０（図４の入力電圧）に接続されると、交流電流が整流器２１へ供給され、整流器２１で整流された直流電流が給電装置１１のＤＣチョーク２２に供給される。この状態では、第１トランジスタ２９、第２トランジスタ３０ともにオフ（非導通）状態にある。
【００６８】
２．ＤＣチョーク２２に供給された直流電流は、部品の定格が同じでも、第１ダイオード２７、第２ダイオード２８の順方向電圧、第１トランジスタ２９、第２トランジスタ３０の特性のバラツキ、第１ゲート抵抗３５、第２ゲート抵抗３６の抵抗値誤差などで電流の流れやすさに差が出る。ここで、センタータップ付き一次コイル２３の他端２３ｃから第１定電流ダイオード３１を介して第１ツェナーダイオード３３に電流が流れて、第１トランジスタ２９のゲート電圧が、閾値電圧以上となり、第１トランジスタ２９が先にオン（導通）状態となるものとする（図４の第１トランジスタ２９のゲートがオンの状態）。
【００６９】
第１トランジスタ２９がオン（導通）状態となると、一次コイル２３の一端２３ｂから第１ダイオード２７、第１トランジスタ２９、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと電流が流れる。
【００７０】
すると、第１ダイオード２７のカソードと第１トランジスタ２９のコレクタの接続点の電圧は略０Ｖとなるため、第２トランジスタ３０のゲートの電荷は、第２ゲート抵抗３６、第２放電ダイオード５０、第２放電抵抗５２へと放電され、第２トランジスタ３０は完全にオフ（非導通）状態となり、また第２定電流ダイオード３２から流れ込む電流も第２放電ダイオード５０、第２放電抵抗５２を介して第１ダイオード２７のカソードと第１トランジスタ２９のコレクタの接続点へ流れ、第２トランジスタ３０のゲート電圧が閾値電圧を越えることはない。
【００７１】
３．さらに、このとき、三次コイル２５には、一次コイル２３の一端２３ｂから第１ダイオード２７、第１トランジスタ２９、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと流れる電流によって一次コイル２３に発生する磁束により起電力が発生し、極性が逆なことから、一次コイル２３に流れる電流とは逆方向の誘導電流が流れ、この誘導電流は、三次コイル２５の他端２５ｃから第２進み抵抗４２、第２進みコンデンサ４４、第２抵抗４６、三次コイル２５のセンタータップ２５ａと流れ、第２の閉ループが形成され、同時に三次コイル２５の他端２５ｃから、第２進み抵抗４２、第２進みコンデンサ４４、第２進みダイオード４８、第２放電ダイオード５０、第２放電抵抗５２を介して、第１ダイオード２７のカソードと第１トランジスタ２９のコレクタの接続点へ流れ、さらに三次コイル２５の他端２５ｃから、第２乗換え定電流ダイオード４０'、第２放電ダイオード５０、第２放電抵抗５２を介して、第１ダイオード２７のカソードと第１トランジスタ２９のコレクタの接続点へ流れ、第２トランジスタ３０のゲート電圧が閾値電圧を超えることはない。
【００７２】
４．次に、センタータップ付き一次コイル２３に流れる第１トランジスタ２９の電流は、二次コイル２４を通じて、誘導線路６４及び共振コンデンサ５３に電流を供給し、誘導線路６４及び共振コンデンサ５３は、所定の周波数で共振を開始し、二次コイル２４の両端の電圧は、一定時間の後に逆転するので、これによってセンタータップ付き一次コイル２３の他端２３ｃの電圧が一端２３ｂの電圧より、低くなる。
【００７３】
５．そうすると、第１トランジスタ２９のゲートの電荷は、第１切換えダイオード６５ａ、一次コイル２３の他端２３ｃへと流れ、第１トランジスタ２９のゲート電圧が閾値電圧を下回ると、第１トランジスタ２９がオフ（非導通）状態となり、同時に、前記第２の閉ループの第２進みコンデンサ４４に蓄えられた電荷は、第２進みダイオード４８、第２ゲート抵抗３６を介して、急激に第２トランジスタ３０のゲートへ流れ、同時に、第２乗換え定電流ダイオード４０'、第２ゲート抵抗３６を介して、第２トランジスタ３０のゲートと流れ、第２トランジスタ３０のゲート電圧が、急速に閾値電圧以上となり、第２トランジスタ３０がオン（導通）状態となる（図４に示すコンデンサ−ダイオード間の電圧および第２トランジスタ３０のゲートがオンの状態）。
【００７４】
第２トランジスタ３０がオン（導通）状態となると、一次コイル２３の他端２３ｃから第２ダイオード２８、第２トランジスタ３０、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと電流が流れる。
【００７５】
すると、第２ダイオード２８のカソードと第２トランジスタ３０のコレクタの接続点の電圧は略０Ｖとなるため、第１トランジスタ２９のゲートの電荷は第１ゲート抵抗３５、第１放電ダイオード４９、第１放電抵抗５１へと放電され、第１トランジスタ２９は完全にオフ（非導通）状態となり、また第１定電流ダイオード３１から流れ込む電流も第１放電ダイオード４９、第１放電抵抗５１を介して、第２ダイオード２８のカソードと第２トランジスタ３０のコレクタの接続点へ流れ、第１トランジスタ２９のゲート電圧が閾値電圧を越えることはない。
【００７６】
６．さらに、このとき、三次コイル２５には、一次コイル２３の他端２３ｃから第２ダイオード２８、第２トランジスタ３０、整流器２１のマイナス出力端子２１ｂと流れる電流によって一次コイル２３に発生する磁束により起電力が発生し、極性が逆なことから、一次コイル２３に流れる電流とは逆方向の誘導電流が流れ、この誘導電流は、三次コイル２５の一端２５ｂから第１進み抵抗４１、第１進みコンデンサ４３、第１抵抗４５、三次コイル２５のセンタータップ２５ａと流れ、第１の閉ループが形成され、同時に三次コイル２５の一端２５ｂから、第１進み抵抗４１、第１進みコンデンサ４３、第１進みダイオード４７、第１放電ダイオード４９、第１放電抵抗５１を介して、第２ダイオード２８のカソードと第２トランジスタ３０のコレクタの接続点へ流れ、さらに三次コイル２５の一端２５ｂから、第１乗換え定電流ダイオード３９’、第１放電ダイオード４９、第１放電抵抗５１を介して、第２ダイオード２８のカソードと第２トランジスタ３０のコレクタの接続点へ流れ、第１トランジスタ２９のゲート電圧が閾値電圧を超えることはない。
【００７７】
７．次に、センタータップ付き一次コイル２３に流れる第２トランジスタ３０の電流は、二次コイル２４を通じて、誘導線路６４及び共振コンデンサ５３に電流を供給し、誘導線路６４及び共振コンデンサ５３は、所定の周波数で共振を開始し、二次コイル２４の両端の電圧は、一定時間の後に逆転するので、これによってセンタータップ付き一次コイル２３の一端２３ｂの電圧が他端２３ｃの電圧より、低くなる。
【００７８】
８．そうすると、第２トランジスタ３０のゲートの電荷は、第２切換えダイオード６５ｂ、一次コイル２３の一端へと流れ、第２トランジスタ３０のゲート電圧が閾値電圧を下回ると、第２トランジスタ３０がオフ（非導通）状態となると同時に、前記第１の閉ループの第１進みコンデンサ４３に蓄えられていた電荷は、第１進みダイオード４７、第１ゲート抵抗３５を介して、急激に第１トランジスタ２９のゲートへ流れ、同時に、第１乗換え定電流ダイオード３９’、第１ゲート抵抗３５を介して、第１トランジスタ２９のゲートと流れ、第１トランジスタ２９のゲート電圧が、急速に閾値電圧以上となり、第１トランジスタ２９がオン（導通）状態となる。
【００７９】
以上の動作を繰り返すことにより発振する。
このように、第１トランジスタ２９と第２トランジスタ３０が交互にオン（導通）状態となり、その毎に一次コイル２３に流れる電流の向きは逆になる。
【００８０】
９．これに伴い、二次コイル２４に交互に逆向きの電流が流れ、誘導線路６４の共振コンデンサ５３からなる共振回路の周波数が、共振周波数（例えば、１２ｋＨｚ）のときに最も良く電流が良く流れることから、第１トランジスタ２９と第２トランジスタ３０は、前記共振周波数で交互に１８０゜ずれてスイッチングされる。すなわち、誘導線路６４の共振コンデンサ５３の共振周波数で自己発振し、この共振周波数の交流電流が誘導線路６４に供給される。よって、電力損失の原因となるＡＣ／ＤＣコンバータを設けることなく、誘導線路６４へ商用電源１０から電力を供給でき、電力の伝送効率を向上させることができる。
【００８１】
１０．誘導線路６４に対向して移動体１４’の受電ユニット１３が位置されると、誘導線路６４に発生する磁束により、誘導線路６４の周波数に共振する受電コイル５５ａ，５５ｂに大きな起電力が発生する。この起電力により受電ユニット１３に接続された負荷（モーター等）に給電される。
【００８２】
以上のように、本実施の形態２によれば、ダイオード２７，２８と、放電回路９５と、ゲート抵抗３５，３６を回路に挿入することにより、スイッチング動作の安定性を図ることができる。すなわち、第１トランジスタ２９が駆動している時は、第２放電ダイオード５０を介して、第２トランジスタ３０のゲートの電荷を放電し、第２トランジスタ３０が駆動しているときは、第１放電ダイオード４９により、第１トランジスタ２９のゲートの電荷を放電することにより、第１トランジスタ２９と第２トランジスタ３０のゲートの電圧を急速に低下させることができ、スイッチング動作の安定性をさらに確保することができる。
【００８３】
また本実施の形態２によれば、第１駆動回路９３ａを第１乗換え定電流ダイオード３９’により構成し、第２駆動回路９３ｂを第２乗換え定電流ダイオード４０'により構成することにより、第１トランジスタ２９のゲートと第２トランジスタ３０のゲートに、スイッチングのタイミング時に安定して電荷を供給でき、よって、第１トランジスタ２９と第２トランジスタ３０が同時にオフ（非導通）状態となる可能性をさらに低減でき、スイッチング動作の安定性をさらに確保することができる。
【００８４】
また本実施の形態２によれば、二次コイル２４に移動体１４'の移動経路１７に沿って敷設した誘導線路６４を接続することにより、１台の給電装置１１から移動経路１７に沿って移動する複数の移動体１４’に対して、電力を供給することができる。
［実施の形態３］
実施の形態３では、図６に示すように、上記実施の形態１における整流器２１を半波整流器２１’に代え、上記装置１４には、負荷として、バッテリー６１を設けている。これに伴い、装置１４には、受電ユニット１３の共振コンデンサ５６に並列に接続された一次コイル５７と、二次コイル５８からなる絶縁トランス５９と、絶縁トランス５９の二次コイル５８より出力される共振電流を直流電流に全波整流する整流器６０と、ＤＣチョーク６６を備え、整流器６０によって整流された直流電流により充電されるバッテリー６１を充電している。この際、前記一次コイル５７と二次コイル５８の巻線比は、バッテリー６１に定格電圧が印加されるように設定されている。
【００８５】
上記実施の形態３の構成によれば、給電ユニット１２に対向して装置１４の受電ユニット１３が位置されると、誘導コイル５４ａ，５４ｂに発生する磁束により、誘導コイル５４ａ，５４ｂの周波数に共振する受電コイル５５ａ，５５ｂに大きな起電力が発生する。この起電力により受電コイル５５ａ，５５ｂに並列に接続された絶縁トランス５９の一次コイル５７に交流電流が流れ、一次コイル５７に発生する電圧に対して巻線数の比により絶縁トランス５９の二次コイル５８に降圧された電圧が発生し、交流電流が流れる。この交流電流は装置１４の整流器６０へ供給され、ＤＣチョーク６６を介して、整流器６０で整流された直流電流により整流器６０に接続されたバッテリー６１に充電される。このとき、図７に示すように、二次コイル５８の両端に発生される電圧の波形は、給電装置１１の半波整流器２１’によって半波整流が行われる商用周波数の波形と略等しい振幅で、共振周波数で発振する波形となり、バッテリー６１に印加される電圧はＤＣチョーク６６の作用により、半波整流器２１’の半波整流後の電圧と略同様の休止する商用周波数の半サイクルの波形となり、一方、バッテリー６１には一定電流以上の電流のときしか充電は実行されず、商用周波数の半サイクルで充電されることにより、バッテリー６１に対する充電がパルス充電となる。このようにパルス充電方式となることにより、バッテリー６１の急速充電ができ、さらに寿命を延長することができる。
［実施の形態４］
実施の形態４では、図８に示すように、上記実施の形態２における整流器２１を半波整流器２１’に代え、上記移動体１４’には、負荷として、バッテリー６１を設けている。これに伴い、移動体１４’には、受電ユニット１３の共振コンデンサ５６に並列に接続された一次コイル５７と、二次コイル５８からなる絶縁トランス５９と、絶縁トランス５９の二次コイル５８より出力される共振電流を直流電流に全波整流する整流器６０と、ＤＣチョーク６６を備え、整流器６０によって整流された直流電流により充電されるバッテリー６１を充電している。この際、前記一次コイル５７と二次コイル５８の巻線比は、バッテリー６１に定格電圧が印加されるように設定されている。
【００８６】
上記実施の形態４の構成によれば、誘導線路６４に対向して移動体１４’の受電ユニット１３が位置されると、誘導線路６４に発生する磁束により、誘導線路６４の周波数に共振する受電コイル５５ａ，５５ｂに大きな起電力が発生する。この起電力により受電コイル５５ａ，５５ｂに並列に接続された絶縁トランス５９の一次コイル５７に交流電流が流れ、一次コイル５７に発生する電圧に対して巻線数の比により絶縁トランス５９の二次コイル５８に降圧された電圧が発生し、交流電流が流れる。この交流電流は装置１４の整流器６０へ供給され、この整流器６０で整流された直流電流により整流器６０に接続されたバッテリー６１に充電される。このとき、図７に示すように、二次コイル５８の両端に発生される電圧の波形は、給電装置１１の半波整流器２１’によって半波整流が行われる商用周波数の波形と略等しい振幅で、共振周波数で発振する波形となり、バッテリー６１に印加される電圧はＤＣチョーク６６の作用により、半波整流器２１’の半波整流後の電圧と略同様の休止する商用周波数の半サイクルの波形となり、一方、バッテリー６１には一定電流以上の電流のときしか充電は実行されず、商用周波数の半サイクルで充電されることにより、バッテリー６１に対する充電がパルス充電となる。このようにパルス充電方式となることにより、バッテリー６１の急速充電ができ、さらに寿命を延長することができる。
【００８７】
なお、上記実施の形態１〜実施の形態４では、受電ユニット１３の受電部６３を、第１フェライト８２と、第３フェライト８４と、受電コイル５５ａ，５５ｂとから形成しているが、受電部６３を、第１フェライト８２と、受電コイル５５ａのみで形成するようにしてもよい。
【００８８】
このような受電部６３の構成であっても、給電ユニット１２の給電部６２は、給電されると、上述したように、４通りの磁束経路を形成し、第１フェライト７２と第２フェライト７３間に磁束の間隙は生じないために、上記受電部が、給電部６２に対向しながら移動する際に、途切れることなく給電を行うことができ、電力の伝送効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１０    商用電源
１１    給電装置
１２    給電ユニット
１３    受電ユニット
１４    装置
１４'  移動体
２１    整流器
２１'  半波整流器
２２    ＤＣチョーク
２３    センタータップ付き一次コイル
２４    二次コイル
２５    センタータップ付き三次コイル
２６    絶縁トランス
２７，２８    ダイオード
２９，３０    トランジスタ
３１，３２    定電流ダイオード
３３，３４    ツェナーダイオード
３７，３８    乗換え抵抗
３９，４０    乗換えダイオード
３９'，４０'  乗換え定電流ダイオード
４３，４４    進みコンデンサ
４７，４８    進みダイオード
５１，５２    放電抵抗
５３    共振コンデンサ
５４ａ，５４ｂ  誘導コイル
５５ａ，５５ｂ  受電コイル
５６    共振コンデンサ
５７    一次コイル
５８    二次コイル
５９    絶縁トランス
６０    整流器
６１    バッテリー
６４    誘導線路
６５ａ，６５ｂ  切換えダイオード
７２，８２    第１フェライト
７３，８３    第２フェライト
７４，８４    第３フェライト
９１，９２    立ち上げ回路
９３    駆動回路
９４    進み回路
９５    放電回路
【図１】
2011135704.tif 000003
【図２】
2011135704.tif 000004
【図３】
2011135704.tif 000005
【図４】
2011135704.tif 000006
【図５】
2011135704.tif 000007
【図６】
2011135704.tif 000008
【図７】
2011135704.tif 000009
【図８】
2011135704.tif 000010