(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触で交流電力を供給する非接触給電部と、
前記非接触給電部に対向配置されて、非接触で前記交流電力を受け取る非接触受電部と、
前記非接触受電部が受け取った前記交流電力の交流電圧を変成して得た直流受電電圧を、直流負荷電圧に変圧して第１電気負荷に供給するとともに、前記第１電気負荷が生成した回生電力を逆方向に移送する逆送機能を有する第１直流変圧回路と、
前記直流受電電圧を直流負荷電圧に変圧して第２電気負荷に供給する第２直流変圧回路と、
前記第１直流変圧回路が前記回生電力を逆方向に移送することによって上昇し得る前記直流受電電圧が過電圧を判定する所定の閾電圧を超過している間、過電圧検出信号を発生する過電圧検出部と、
前記過電圧検出信号が発生したときに、前記非接触受電部の受電特性を変更して受け取る前記交流電力を減少させ、またはゼロにする過電圧保護部と、
前記過電圧保護部が動作することに起因して前記非接触給電部から供給する前記交流電力が所定時間を超えて変化したことを検出し、前記非接触給電部を停止させる給電側保護部と、
を備える非接触給電装置。
【請求項２】
前記非接触給電部は、給電素子、および前記給電素子に交流電圧を印加する交流電源を有し、
前記給電側保護部は、前記過電圧保護部が動作することに起因して前記給電素子に流れる交流電流が前記所定時間を超えて変化したときに前記交流電源を停止させる電流検出保護回路である請求項１に記載の非接触給電装置。
【請求項３】
前記非接触受電部は、受電素子、および前記受電素子に並列接続された受電側共振素子を有し、
前記過電圧保護部は、前記過電圧検出信号が発生したときに前記受電側共振素子を切り離す保護スイッチである請求項１または２に記載の非接触給電装置。
【請求項４】
前記非接触受電部が受け取った前記交流電力の交流電圧を整流および平滑して前記直流受電電圧に変成する整流平滑回路をさらに備え、
前記第１直流変圧回路は、前記直流受電電圧を前記直流負荷電圧に降圧して前記第１電気負荷に供給する第１直流降圧回路であり、
前記第２直流変圧回路は、前記直流受電電圧を前記直流負荷電圧に降圧して前記第２電気負荷に供給する第２直流降圧回路である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触給電装置。
【請求項５】
前記第１直流降圧回路および前記第２直流降圧回路は、前記整流平滑回路の出力側に並列接続され、
前記第１電気負荷が生成した前記回生電力は、前記第１直流降圧回路および前記第２直流降圧回路を経由して移送され、前記第２電気負荷で消費される、
請求項４に記載の非接触給電装置。
【請求項６】
前記整流平滑回路は、前記直流受電電圧を出力する正側端子および負側端子を有し、
前記第１直流降圧回路は、
第１端子が前記正側端子に接続され、第２端子が中間点に接続されたハイサイド側スイッチング素子、
第１端子が前記中間点に接続され、第２端子が前記負側端子および前記第１電気負荷の一端に接続されたローサイド側スイッチング素子、
前記中間点と前記第１電気負荷の他端との間に接続されたチョークコイル、ならびに、
前記第１電気負荷に対して並列接続された降圧側コンデンサを有する、
請求項４または５に記載の非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で給電を行う非接触給電装置に関し、より詳細には、給電される複数の電気負荷の少なくとも一部が電力回生機能を有する構成の非接触給電装置に関する。【０００２】
非接触給電部から非接触受電部へと非接触で給電を行う非接触給電装置が開発されている。非接触給電の方式を大別すると、電磁誘導方式、静電結合方式、および電磁界共鳴方式の３方式が有る。非接触給電装置の多数において、非接触給電部の側の電源に交流が用いられ、非接触受電部の側で整流を行う構成が採用されている。また、非接触給電される電気負荷が電力回生機能を有する場合に、回生電力を有効利用して非接触給電の負担を軽減することが提案されている。非接触給電装置における回生電力の利用技術の例が特許文献１、２に開示されている。【０００３】
特許文献１の自動倉庫は、給電線と、給電線に発生する磁界から電流を得る受電装置と、受電装置が得た電流を定電圧に変換する変換回路と、定電圧により駆動される駆動源と、駆動源で発生した回生電力を蓄えるチャージコンデンサと、を備える。これによれば、駆動源で発生した回生電力をチャージコンデンサに充電して、大電力を必要とする際に利用でき、受電装置を小型化できる、とされている。【０００４】
また、特許文献２の急傾斜搬送台車用動力供給装置は、給電導体および高周波インバータより成る電源装置を軌道の側に備え、受電コイル、整流回路、制御装置、およびモータ用インバータより成りモータに給電する受電装置を搬送台車の側に備える。さらに、搬送台車が降下走行する際にモータから放電される回生電力をＤＣ−ＤＣ変換するコンバータ、および、変換された回生電力を蓄電するバッテリーより成る充放電装置を設け、回生電力を適宜出力してモータを駆動することを特徴としている。これにより、回生電力を効率的に利用してモータを駆動でき、動力供給装置を小型化し、装置コストを低減できる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６３６１３号公報
【特許文献２】特開２００４−１３５４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１では回生電力を蓄えるチャージコンデンサを用い、特許文献２では回生電力を蓄電するバッテリーを用いている。しかしながら、チャージコンデンサやバッテリーなどの蓄電部を用いると、受電側装置が重量化および大型化する。受電側装置は、搬送台車などの移動体に設けられるのが一般的であり、その重厚長大化は大きな問題点となる。【０００７】
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、電気負荷が生成する回生電力の利用を可能としつつ受電側装置の重厚長大化を抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で開示する非接触給電装置は、非接触で交流電力を供給する非接触給電部と、前記非接触給電部に対向配置されて、非接触で前記交流電力を受け取る非接触受電部と、前記非接触受電部が受け取った前記交流電力の交流電圧を変成して得た直流受電電圧を、直流負荷電圧に変圧して第１電気負荷に供給するとともに、前記第１電気負荷が生成した回生電力を逆方向に移送する逆送機能を有する第１直流変圧回路と、前記直流受電電圧を直流負荷電圧に変圧して第２電気負荷に供給する第２直流変圧回路と、前記第１直流変圧回路が前記回生電力を逆方向に移送することによって上昇し得る前記直流受電電圧が過電圧を判定する所定の閾電圧を超過している間、過電圧検出信号を発生する過電圧検出部と、前記過電圧検出信号が発生したときに、前記非接触受電部の受電特性を変更して受け取る前記交流電力を減少させ、またはゼロにする過電圧保護部と、前記過電圧保護部が動作することに起因して前記非接触給電部から供給する前記交流電力が所定時間を超えて変化したことを検出し、前記非接触給電部を停止させる給電側保護部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本明細書で開示する非接触給電装置において、第１直流変圧回路は、第１電気負荷が生成した回生電力を逆方向に移送する。したがって、回生電力は、第２電気負荷を始めとする他の電気負荷に振り向けられて利用が可能になる。また、蓄電部を必要としないので、受電側装置の重厚長大化が抑制される。さらに、過電圧検出部および過電圧保護部を備えることにより、非接触給電で受け取る交流電力を減少させて、回生電力を優先的に消費できるので、直流受電電圧の上昇を抑制できる。また、給電側保護部は、第１電気負荷の電力回生の継続時間が例外的に長期化した場合のバックアップ保護機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の非接触給電装置の電気的な構成を示す回路図である。
【図２】第１直流変圧回路の回路構成例を示す回路図である。
【図３】第１直流変圧回路が有する回生電力の逆送機能を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（１．実施形態の非接触給電装置１の構成）
本発明の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、実施形態の非接触給電装置１の電気的な構成を示す回路図である。実施形態の非接触給電装置１は、給電側装置１Ｓと受電側装置１Ｒを備える。給電側装置１Ｓは、定位置に配置される。受電側装置１Ｒは、給電側装置１Ｓに対して位置の変更が可能とされている。図１に示されるように、給電側装置１Ｓに対して受電側装置１Ｒが対向位置に配置されると、非接触給電装置１は非接触給電を行う。
【００１２】
給電側装置１Ｓは、非接触給電部２、および電流検出保護回路８を備える。非接触給電部２は、交流電源２１、給電素子２２、および給電側共振素子２３を有する。交流電源２１は、給電素子２２に交流電力を供給する。交流電源２１は、例えば、直流電圧を供給する直流電源部と、直流電圧を交流変換する公知のブリッジ回路とを用いて構成される。交流電源２１の周波数は、後述する給電側共振周波数および受電側共振周波数を考慮して設定される。
【００１３】
給電素子２２および給電側共振素子２３は、交流電源２１に直列接続される。これにより、給電側共振周波数が設定される。給電素子２２は、非接触で交流電力を供給する。本実施形態において、給電素子２２は給電コイルとされ、給電側共振素子２３は共振用コンデンサとされる。
【００１４】
電流検出保護回路８は、給電素子２２に直列接続される。電流検出保護回路８は、非接触給電装置１の異常や故障に対する保護機能を有する。電流検出保護回路８は、給電素子２２に流れる交流電流ＩＳを検出して、過電流状態を判定する閾電流と大小比較する。電流検出保護回路８は、所定時間にわたって交流電流ＩＳが閾電流を超過した場合に、交流電源２１に停止信号Ｓｏｆｆを出力する。これにより、交流電源２１は停止する。電流検出保護回路８は、後で説明するように本発明の給電側保護部の機能を兼ねる。
【００１５】
受電側装置１Ｒは、非接触受電部３、整流平滑回路４、第１直流変圧回路５１、第２直流変圧回路５９、過電圧検出部６、および保護スイッチ７を備える。受電側装置１Ｒには、電力回生機能を有する第１電気負荷９１、および電力回生機能の有無を問わない第２電気負荷９９が搭載される。
【００１６】
非接触受電部３は、受電素子３１および受電側共振素子３２を有する。受電素子３１は、給電素子２２に対向配置されて電磁結合し、非接触で交流電力を受け取る。受電素子３１の両端は、整流平滑回路４の第１入力端子４３および第２入力端子４４に接続される。受電側共振素子３２は、整流平滑回路４から見て受電素子３１に並列接続される。これにより、受電側共振周波数が設定される。本実施形態において、受電素子３１は受電コイルとされ、受電側共振素子３２は共振用コンデンサとされる。
【００１７】
整流平滑回路４は、非接触受電部３が受け取った交流電力の交流電圧を整流および平滑して直流受電電圧ＶＲを生成する。整流平滑回路４は、全波整流回路４１および平滑コンデンサ４２からなる。全波整流回路４１は、図示されるように４個の整流ダイオードのブリッジ接続によって構成される。全波整流回路４１は、第１入力端子４３および第２入力端子４４に交流電圧が入力される。全波整流回路４１は、出力側に正側端子４５および負側端子４６をもつ。平滑コンデンサ４２は、正側端子４５と負側端子４６の間に接続される。正側端子４５および負側端子４６から、直流受電電圧ＶＲが出力される。
【００１８】
第１直流変圧回路５１は、直流受電電圧ＶＲを第１直流負荷電圧Ｖ１に変圧して第１電気負荷９１に供給する。第１直流変圧回路５１は、降圧機能または昇圧機能の少なくとも一方を備える。以降では、第１直流変圧回路５１が降圧機能を有する直流降圧回路とされた場合を例にして説明する。図２は、第１直流変圧回路５１の回路構成例を示す回路図である。第１直流変圧回路５１は、ハイサイド側スイッチング素子５２Ｈ、ローサイド側スイッチング素子５２Ｌ、チョークコイル５３、降圧側コンデンサ５４、および電圧調整部５８を有する。ハイサイド側スイッチング素子５２Ｈおよびローサイド側スイッチング素子５２Ｌとして、ＭＯＳＦＥＴ素子やＩＧＢＴ素子などを用いることができる。以下、ＭＯＳＦＥＴ素子の場合を例にして説明する。
【００１９】
ハイサイド側スイッチング素子５２Ｈは、第１端子に相当するドレインＤが正側端子４５に接続され、第２端子に相当するソースＳが中間点５５に接続される。ローサイド側スイッチング素子５２Ｌは、第１端子に相当するドレインＤが中間点５５に接続され、第２端子に相当するソースＳが負側端子４６および負側出力端子５７に接続される。チョークコイル５３は、一端が中間点５５に接続され、他端が正側出力端子５６に接続される。降圧側コンデンサ５４は、一端が正側出力端子５６に接続され、他端が負側出力端子５７に接続される。正側出力端子５６および負側出力端子５７から、降圧された第１直流負荷電圧Ｖ１が出力される。
【００２０】
電圧調整部５８は、ハイサイド側スイッチング素子５２ＨのゲートＧおよびローサイド側スイッチング素子５２ＬのゲートＧに、交互に制御信号を送出する。すると、ハイサイド側スイッチング素子５２Ｈの導通状態と、ローサイド側スイッチング素子５２Ｌの導通状態とが交互に発生して、降圧機能が働く。第１直流負荷電圧Ｖ１が上昇傾向を示したとき、電圧調整部５８は、ハイサイド側スイッチング素子５２Ｈの導通時間の比率を小さく制御する。逆に、第１直流負荷電圧Ｖ１が下降傾向を示したとき、電圧調整部５８は、ハイサイド側スイッチング素子５２Ｈの導通時間の比率を大きく制御する。これにより、第１直流負荷電圧Ｖ１は、概ね一定に保たれる。
【００２１】
ここで、ローサイド側スイッチング素子５２Ｌをダイオードに置き換えても、降圧機能は維持される。ただし、ダイオードの順方向抵抗の分だけ損失が発生するので、給電効率が低下する。本実施形態では、高い給電効率を確保する目的で、ダイオードを用いずにローサイド側スイッチング素子５２Ｌを用いる。すると、第１直流変圧回路５１は、第１電気負荷９１の側から見て、いわゆる昇圧チョッパ回路となる。したがって、第１直流変圧回路５１は、第１電気負荷９１が生成した回生電力を逆方向に移送する逆送機能を有する。
【００２２】
第２直流変圧回路５９は、直流受電電圧ＶＲを第２直流負荷電圧Ｖ２に変圧して第２電気負荷９９に供給する。第１直流変圧回路５１および第２直流変圧回路５９は、整流平滑回路４の出力側に並列接続される。第２直流変圧回路５９の回路構成は、第１直流変圧回路５１と同じでも、異なっていてもよい。また、第２直流負荷電圧Ｖ２は、第１直流負荷電圧Ｖ１と同じ大きさでも、異なる大きさでもよい。
【００２３】
過電圧検出部６は、第２直流負荷電圧Ｖ２で駆動され、直流受電電圧ＶＲを監視する。過電圧検出部６は、直流受電電圧ＶＲが過電圧を判定する所定の閾電圧を超過している間、過電圧検出信号Ｓｏｖを発生する。過電圧検出信号Ｓｏｖは、保護スイッチ７の開閉制御に用いられる。閾電圧は、整流平滑回路４、第１直流変圧回路５１、および第２直流変圧回路５９の回路構成部品に破損が生じないように、余裕をもって設定される。閾電圧は、平滑コンデンサ４２の許容最大電圧、または、ハイサイド側スイッチング素子５２Ｈおよびローサイド側スイッチング素子５２Ｌの許容最大電圧に基づいて設定されているが、これに限定されない。
【００２４】
保護スイッチ７は、受電側共振素子３２に対して直列接続される。保護スイッチ７は、通常時に閉状態とされ、受電特性としての受電側共振周波数を保つ。保護スイッチ７は、過電圧検出信号Ｓｏｖが発生したときだけ開路して、受電側共振素子３２を切り離す。これにより、受電側共振周波数が大きく変化するため、受電素子３１が受け取る交流電力は大幅に減少する。保護スイッチ７は、本発明の過電圧保護部の一実施形態である。
【００２５】
第１電気負荷９１は、サーボアンプ９２およびサーボモータ９３からなり、この組合せに限定されない。サーボアンプ９２は、ＣＰＵを有してソフトウェアで動作する電子制御装置である。サーボアンプ９２は、第１直流負荷電圧Ｖ１から三相交流電圧を生成してサーボモータ９３に印加する。第１直流負荷電圧Ｖ１として、４８Ｖを例示できる。サーボアンプ９２は、三相交流電圧の印加時間帯および実効値を可変に調整することで、サーボモータ９３の回転、停止および回転速度を制御する。
【００２６】
サーボモータ９３は、減速するときに回生電力を生成する。発生した回生電力は、サーボアンプ９２を逆方向に経由して、第１直流変圧回路５１の正側出力端子５６および負側出力端子５７へと逆送される。
【００２７】
一方、第２電気負荷９９は、制御回路であり、電力回生機能を有さない。第２電気負荷９９を駆動する第２直流負荷電圧Ｖ２として、２４Ｖを例示できる。
【００２８】
（２．実施形態の非接触給電装置１の動作および作用）
次に、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。給電側装置１Ｓに対して受電側装置１Ｒが対向位置に配置されると、非接触給電装置１は非接触給電を開始する。これにより、直流受電電圧ＶＲが発生する。第１直流変圧回路５１は、直流受電電圧ＶＲを第１直流負荷電圧Ｖ１に降圧して出力する。これにより、サーボモータ９３の回転が可能となる。サーボモータ９３が電力を消費しているときや惰性回転しているときに、第１直流変圧回路５１では、順方向の降圧機能が働く。同時に、第２直流変圧回路５９は、直流受電電圧ＶＲを第２直流負荷電圧Ｖ２に降圧して出力する。これにより、第２電気負荷９９は、動作を開始する。
【００２９】
サーボモータ９３が減速して回生電力を生成するとき、第１直流変圧回路５１の逆送機能が働く。図３は、第１直流変圧回路５１が有する回生電力Ｗ１の逆送機能を説明する図である。サーボモータ９３で発生した回生電力Ｗ１は、サーボアンプ９２から正側出力端子５６および負側出力端子５７へと逆送される。回生電力Ｗ１が発生していても、第１直流変圧回路５１の電圧調整部５８は、ハイサイド側スイッチング素子５２Ｈの導通状態と、ローサイド側スイッチング素子５２Ｌの導通状態とを交互に発生させる。
【００３０】
ローサイド側スイッチング素子５２Ｌが導通している間、回生電力Ｗ１はチョークコイル５３にエネルギとして蓄えられる。ローサイド側スイッチング素子５２Ｌが遮断されてハイサイド側スイッチング素子５２Ｈが導通すると、チョークコイル５３に蓄えられたエネルギは、瞬間的に高い電圧を発生して平滑コンデンサ４２に逆送される。この動作が繰り返されることにより、平滑コンデンサ４２に蓄積される電荷は増加し得る。仮に、第２電気負荷９９が動作していないと、平滑コンデンサ４２に蓄積される電荷の増加により、直流受電電圧ＶＲは上昇する。
【００３１】
このため、第２電気負荷９９が動作していて消費電力Ｗ２が必要とされるときに、回生電力Ｗ１が優先的に消費され、不足分が非接触給電によって賄われる。したがって、非接触給電の負担が軽減される。回生電力Ｗ１が消費電力Ｗ２よりも大きい場合、非接触給電は必要でなくなり、かつ、電力に余剰が発生して直流受電電圧ＶＲが上昇する。
【００３２】
サーボモータ９３の電力回生が続いて、直流受電電圧ＶＲが閾電圧に達すると、過電圧検出部６はこれを検出して、過電圧検出信号Ｓｏｖを発生する。過電圧検出信号Ｓｏｖの発生により、図３に示されるように保護スイッチ７が開路される。これにより、受電素子３１が受け取る交流電力が大幅に減少して、直流受電電圧ＶＲの上昇が抑制される。このとき、給電側装置１Ｓの給電素子２２に流れる交流電流ＩＳは、大幅に変化する。
【００３３】
サーボモータ９３の電力回生が終了すると、平滑コンデンサ４２に蓄積された過剰な電荷が優先的に消費され、直流受電電圧ＶＲが徐々に下降する。直流受電電圧ＶＲが閾電圧未満まで下降すると、過電圧検出部６はこれを検出して、過電圧検出信号Ｓｏｖを解消する。これにより、保護スイッチ７が閉路されて、受電側共振周波数が回復し、本来の非接触給電が再開される。
【００３４】
サーボモータ９３の電力回生の継続時間は限定的であり、かつ回生電力Ｗ１を積分した電力量も一定量以下となる。したがって、直流受電電圧ＶＲが閾電圧に達しない場合もあり、この場合に保護スイッチ７は開路されない。直流受電電圧ＶＲが閾電圧に達した場合、過電圧検出部６および保護スイッチ７による過電圧保護が行われる。したがって、回路構成部品の破損のおそれは発生しない。
【００３５】
それでも、サーボモータ９３の電力回生の継続時間が例外的に長期化した場合のバックアップ保護機能として、給電側装置１Ｓの電流検出保護回路８が働く。電流検出保護回路８は、過電圧保護部である保護スイッチ７が開路することに起因して給電素子２２に流れる交流電流ＩＳが所定時間を超えて変化したときに交流電源２１を停止させる。電流検出保護回路８は、保護スイッチ７が開路することに起因して非接触給電部２から供給する交流電力が所定時間を超えて変化したことを検出し、非接触給電部２を停止させる給電側保護部の機能を備える。電流検出保護回路８は、前述したように、一般的な異常や故障に対する保護機能も兼ね備える。
【００３６】
以上説明したように、実施形態において、第１電気負荷９１が生成した回生電力Ｗ１は、第１直流変圧回路５１および第２直流変圧回路５９を経由して移送され、第２電気負荷９９で消費される。つまり、回生電力Ｗ１が有効利用されて、非接触給電の負担が軽減される。また、回生電力Ｗ１が余剰して直流受電電圧ＶＲが閾電圧に達した場合には、保護機能が働く。
【００３７】
（３．実施形態の非接触給電装置１の態様および効果）
実施形態の非接触給電装置１は、非接触で交流電力を供給する非接触給電部２と、非接触給電部２に対向配置されて、非接触で交流電力を受け取る非接触受電部３と、非接触受電部３が受け取った交流電力の交流電圧を整流および平滑して直流受電電圧ＶＲを生成する整流平滑回路４と、直流受電電圧ＶＲを第１直流負荷電圧Ｖ１に降圧して第１電気負荷９１に供給する第１直流変圧回路５１と、直流受電電圧ＶＲを第２直流負荷電圧Ｖ２に降圧して第２電気負荷９９に供給する第２直流変圧回路５９と、を備えた非接触給電装置１であって、第１直流変圧回路５１は、第１電気負荷９１が生成した回生電力Ｗ１を逆方向に移送する逆送機能を有する。
【００３８】
これによれば、第１直流変圧回路５１は、第１電気負荷９１が生成した回生電力Ｗ１を逆方向に移送する。したがって、回生電力Ｗ１は、第２電気負荷９９を始めとする他の電気負荷に振り向けられて利用が可能になる。また、蓄電部を必要としないので、受電側装置１Ｒの重厚長大化が抑制される。
【００３９】
さらに、実施形態の非接触給電装置１は、非接触受電部３が受け取った交流電力の交流電圧を整流および平滑して直流受電電圧ＶＲに変成する整流平滑回路４をさらに備え、第１直流変圧回路５１は、直流受電電圧ＶＲを第１直流負荷電圧Ｖ１に降圧して第１電気負荷９１に供給する第１直流降圧回路であり、第２直流変圧回路５９は、直流受電電圧ＶＲを第２直流負荷電圧Ｖ２に降圧して第２電気負荷９９に供給する第２直流降圧回路である。これによれば、受電側装置１Ｒの回路構成を簡易にできる。
【００４０】
さらに、第１直流変圧回路５１および第２直流変圧回路５９は、整流平滑回路４の出力側に並列接続され、第１電気負荷９１が生成した回生電力Ｗ１は、第１直流変圧回路５１および第２直流変圧回路５９を経由して移送され、第２電気負荷９９で消費される。これによれば、第１電気負荷９１が生成した回生電力Ｗ１は、移送されて第２電気負荷９９で有効利用され、非接触給電の負担が軽減される。
【００４１】
さらに、整流平滑回路４は、直流受電電圧ＶＲを出力する正側端子４５および負側端子４６を有し、第１直流変圧回路５１は、第１端子（ドレインＤ）が正側端子４５に接続され、第２端子（ソースＳ）が中間点５５に接続されたハイサイド側スイッチング素子５２Ｈ、第１端子（ドレインＤ）が中間点５５に接続され、第２端子（ソースＳ）が負側端子４６および第１電気負荷９１の一端に接続されたローサイド側スイッチング素子５２Ｌ、中間点５５と第１電気負荷９１の他端との間に接続されたチョークコイル５３、ならびに、第１電気負荷９１に対して並列接続された降圧側コンデンサ５４を有する。これによれば、第１直流変圧回路５１のローサイド側にダイオードを用いず、ローサイド側スイッチング素子５２Ｌを用いたことにより、通常時の給電効率が高められる。
【００４２】
さらに、第１直流変圧回路５１が回生電力Ｗ１を逆方向に移送することによって上昇し得る直流受電電圧ＶＲが過電圧を判定する所定の閾電圧を超過している間、過電圧検出信号Ｓｏｖを発生する過電圧検出部６と、過電圧検出信号Ｓｏｖが発生したときに、非接触受電部３の受電特性を変更して受け取る交流電力を減少させ、またはゼロにする過電圧保護部と、をさらに備える。これによれば、非接触給電で受け取る交流電力を減少させて、回生電力Ｗ１を優先的に消費できるので、直流受電電圧ＶＲの上昇を抑制できる。
【００４３】
さらに、非接触受電部３は、受電素子３１、および受電素子３１に並列接続された受電側共振素子３２を有し、過電圧保護部は、過電圧検出信号Ｓｏｖが発生したときに受電側共振素子３２を切り離す保護スイッチ７である。これによれば、保護スイッチ７の開路により、受電特性としての受電側共振周波数が大きく変化するため、受電素子３１が受け取る交流電力が大幅に減少する。したがって、直流受電電圧ＶＲの上昇を抑制する効果が顕著となり、回路構成部品の破損のおそれは発生しない。
【００４４】
さらに、過電圧保護部（保護スイッチ７）が動作することに起因して非接触給電部２から供給する交流電力が所定時間を超えて変化したことを検出し、非接触給電部２を停止させる給電側保護部（電流検出保護回路８）をさらに備えた。これによれば、給電側保護部は、サーボモータ９３の電力回生の継続時間が例外的に長期化した場合のバックアップ保護機能を有する。
【００４５】
さらに、非接触給電部２は、給電素子２２、および給電素子２２に交流電圧を印加する交流電源２１を有し、給電側保護部は、過電圧保護部（保護スイッチ７）が動作することに起因して給電素子２２に流れる交流電流ＩＳが所定時間を超えて変化したときに交流電源２１を停止させる電流検出保護回路８である。これによれば、電流検出保護回路８は、給電側保護部の機能と、一般的な異常や故障に対する保護機能とを兼ね備える。
【００４６】
（４．実施形態の応用および変形）
なお、本発明は、実施形態で説明した電磁誘導方式の非接触給電装置１に限定されない。つまり、本発明は、非接触で交流電力を給電する静電結合方式や電磁界共鳴方式の装置にも応用できる。また、第２電気負荷９９も電力回生機能を有して、第１電気負荷９１および第２電気負荷９９が回生電力を相互に利用し合える態様も可能である。さらに、保護スイッチ７の接続位置は、適宜変形することができる。例えば、受電素子３１の一端に保護スイッチ７を直列接続すれば、保護スイッチ７の開路時に非接触で受け取る交流電力はゼロになる。本発明は、その他にも様々な応用や変形が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１：非接触給電装置    ２：非接触給電部    ２１：交流電源    ２２：給電素子    ２３：給電側共振素子    ３：非接触受電部    ３１：受電素子    ３２：受電側共振素子    ４：整流平滑回路    ４１：全波整流回路    ４２：平滑コンデンサ    ４５：正側端子    ４６：負側端子    ５１：第１直流変圧回路    ５２Ｈ：ハイサイド側スイッチング素子    ５２Ｌ：ローサイド側スイッチング素子    ５３：チョークコイル    ５４：降圧側コンデンサ    ５９：第２直流変圧回路    ６：過電圧検出部    ７：保護スイッチ    ８：電流検出保護回路    ９１：第１電気負荷    ９２：サーボアンプ    ９３：サーボモータ    ９９：第２電気負荷    ＶＲ：直流受電電圧    Ｖ１：第１直流負荷電圧    Ｖ２：第２直流負荷電圧    Ｗ１：回生電力    Ｗ２：消費電力    ＩＳ：交流電流    Ｓｏｆｆ：停止信号    Ｓｏｖ：過電圧検出信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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