(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力を出力する高周波インバータ回路と、前記高周波インバータ回路を制御するインバータ制御回路と、前記高周波インバータ回路から高周波電力を供給され、磁気結合による給電を行う第１のコイルと、給電状況を検出するために第１のコイルの近傍に配置した第３のコイルと第４のコイルとの差動接続回路、及び前記コイルの差動接続回路の出力を増幅するために第３のコイル及び第４のコイルに接続した共振コンデンサからなる差動共振回路とを備えて、前記差動共振回路が出力する検出信号に基づいて前記インバータ制御回路が前記高周波インバータ回路を制御する非接触給電装置と、
第１のコイルに対向配置されて磁気結合による受電を行う第２のコイルと、第２のコイルの出力を所定の電気エネルギーに変換するための電力変換回路と、前記電力変換回路から電気エネルギーを供給される負荷とを有する非接触受電装置とで構成されることを特徴とする非接触電力伝達装置。
【請求項２】
第３のコイルと第４のコイルとは互いに疎結合になるように配置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達装置。
【請求項３】
第１のコイルと、第３のコイルと第４のコイルとのうち少なくとも一方のコイルとは互いに疎結合になるように配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の非接触電力伝達装置。
【請求項４】
前記差動共振回路は、第１のコイルと第２のコイルとのうち少なくとも一方のコイル電流により発生する磁束または磁場の変化を検出することで、給電状況の検出を行うことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項５】
前記非接触受電装置は、自機の状況を与える磁束信号を発生する少なくとも１つの第５のコイルを、第３のコイルと第４のコイルとの差動接続回路の近傍に備え、前記差動共振回路は、第５のコイルが発生する磁束信号を検出することで給電状況の検出を行うことを特徴とする請求項４記載の非接触電力伝達装置。
【請求項６】
前記非接触受電装置は、第５のコイルに並列接続した共振コンデンサを備えることを特徴とする請求項５記載の非接触電力伝達装置。
【請求項７】
前記非接触受電装置は、前記負荷の状態に応じて第５のコイルの励磁制御を行う２次側制御回路を備えることを特徴とする請求項５記載の非接触電力伝達装置。
【請求項８】
第３のコイルと第４のコイルとのうち少なくとも一方は、第１のコイルが発生する電力伝送のための磁束に対して疎結合となる配置、形状を設定され、第３のコイルと第４のコイルとの各巻数は、第３のコイルと第４のコイルとの差動接続回路の両端電圧が所定の電圧となるように設定されて、前記差動共振回路の検出信号は、前記非接触受電装置との磁気結合状況、あるいは第５のコイルが発生する磁束信号によって前記所定の電圧に対して増減し、前記インバータ制御回路は、前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を制御することを特徴とする請求項５乃至７いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項９】
前記非接触給電装置が単独である場合、前記差動共振回路の検出信号は所定の値以下になって、前記インバータ制御回路は前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を間欠発振に制御し、
第１のコイルと第２のコイルとが互いに略対向配置となる場合、前記差動共振回路の検出信号は、前記非接触受電装置が有するエネルギー源または前記高周波インバータ回路の間欠発振動作による第１のコイルからの給電により、前記非接触受電装置に設けた２次側制御回路が第５のコイルを励磁して発生させた磁束信号を検出した信号であり、前記非接触給電装置が単独である場合の検出信号よりも大きい電圧値を有し、前記インバータ制御回路は前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を連続発振に制御し、
前記非接触給電装置からの連続給電を停止する場合は、前記差動共振回路の検出信号は、前記２次側制御回路が第５のコイルの励磁を停止する、または励磁を弱める、または間欠励磁する、または励磁周波数を変更して発生させた磁束信号を検出した信号であり、前記高周波インバータ回路が連続発振を行っている場合の検出信号よりも小さい電圧値となり、前記インバータ制御回路は前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を間欠発振に制御することを特徴とする請求項８記載の非接触電力伝達装置。
【請求項１０】
前記インバータ制御回路は、前記高周波インバータ回路の発振を一定時間毎に開始させる定期発振開始手段と、発振を開始してから一定時間後に発振を停止させる発振強制停止手段と、前記差動共振回路の検出信号に応じて、前記発振強制停止手段の継続と解除とを制御することで、前記高周波インバータ回路の間欠発振と連続発振とを制御する手段とを備えることを特徴とする請求項９記載の非接触電力伝達装置。
【請求項１１】
前記発振強制停止手段は、前記第１のコイルに発生する電圧を利用して、前記定期発振開始手段により前記高周波インバータ回路の発振が立ち上がってから定常発振へと移行する過程において発振が開始したことを検知する手段を有することを特徴とする請求項１０記載の非接触電力伝達装置。
【請求項１２】
第１のコイルに発生する電圧の振幅は、前記高周波インバータ回路の発振停止時より発振開始後のほうが大きく、前記発振強制停止手段は、第１のコイルに発生する電圧によって充電される積分回路と、発振開始後に前記積分回路に充電された電圧が所定の値を超えたことを検出して前記高周波インバータ回路の発振を停止させる手段とを備えることを特徴とする請求項１０または１１記載の非接触電力伝達装置。
【請求項１３】
前記高周波インバータ回路の間欠発振と連続発振とを制御する手段は、前記差動共振回路の検出信号に応じて、前記積分回路を構成するコンデンサの電荷を引き抜く手段を備えて、前記積分回路に充電された電圧が所定の値を超えないようにすることで、前記発振強制停止手段の動作を阻止することを特徴とする請求項１２記載の非接触電力伝達装置。
【請求項１４】
両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部間に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部間に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両突部のうち少なくとも一方に巻回され、第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回され、第５のコイルは第３のコイルに対向する第２のコアの突部に巻回されることを特徴とする請求項５乃至１３いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項１５】
両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部間に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部間に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３、第４のコイルは第１のコイルを軸方向に挟んで、第１のコアの両突部間に巻回され、第５のコイルは第２のコアの両突部間に第２のコイルとは軸方向に分離して第３のコイルに対向して巻回されることを特徴とする請求項５乃至１３いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項１６】
両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部間に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部間に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコイルとは軸方向に分離して第１のコアの両突部間に巻回され、第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回され、第５のコイルは第２のコアの両突部間に第２のコイルとは軸方向に分離して第３のコイルに対向して巻回されることを特徴とする請求項５乃至１３いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項１７】
両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両突部間の凹部に配置され、第４のコイルは第１のコアの両突部のうち少なくとも一方に巻回され、第５のコイルは第２のコアの両突部間の凹部に第３のコイルに対向して配置されることを特徴とする請求項５乃至１３いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項１８】
両端及び中央に突部を設けた断面Ｅ型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの中央の突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの中央の突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両端の突部のうち少なくとも一方に巻回され、第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回され、第５のコイルは第３のコイルに対向する第２のコアの突部に巻回されることを特徴とする請求項５乃至１３いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項１９】
両端及び中央に突部を設けた断面Ｅ型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの中央の突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの中央の突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両端の突部のうち一方に巻回され、第４のコイルは第１のコアの両端の突部のうち他方に巻回され、第５のコイルは第３のコイルに対向する第２のコアの突部に巻回されることを特徴とする請求項５乃至１３いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項２０】
円筒状のポット型のコアを軸方向に対して略対象に分割した一方である第１のコアと、他方である第２のコアとを備え、第１，第２のコアは軸方向の略中央の内面に突部を各々設けており、第１のコアの中央の突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの中央の突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３，第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に、且つ第３のコイルは第２のコアに近くなるように第４のコイルとは軸方向に分離して巻回され、第５のコイルは第２のコイルの半径方向に第２のコイルに重ねて同軸に、第３のコイルに対向して巻回されることを特徴とする請求項５乃至１３いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項２１】
円板状または円筒状の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの側面に巻回した第１のコイルと、第２のコアの側面に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３，第４のコイルは第１のコイルと同軸に、且つ第３のコイルは第２のコアに近くなるように第４のコイルとは軸方向に分離して巻回され、第５のコイルは第２のコイルと同軸に、第３のコイルに対向して巻回されることを特徴とする請求項５乃至１３いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項２２】
第１のコイルと第２のコイルとのうち少なくともいずれか一方が円板上または円筒状の磁性体からなるコアに巻回して、第１のコイルと第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３，第４のコイルは第１のコイルと同軸に、且つ第３のコイルは第２のコイルに近くなるように第４のコイルとは軸方向に分離して巻回され、第５のコイルは第２のコイルと同軸に、第３のコイルに対向して巻回されることを特徴とする請求項５乃至１３いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項２３】
前記高周波インバータ回路は自励発振を行うものであって、前記差動共振回路の検出信号は第１のコイルの電流による磁束を検出した信号であり、前記非接触給電装置が単独である場合、前記差動共振回路の検出信号は所定の電圧値より大きい信号であり、前記インバータ制御回路は前記検出信号を平滑した信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を間欠発振に制御し、第１のコイルと第２のコイルとが互いに略対向配置となる場合、前記差動共振回路の検出信号は、前記非接触給電装置が単独であるときの第１のコイルが発生する磁束に対して分布、強度、方向が変化した磁束を検出した所定の電圧値より小さい信号であり、前記インバータ制御回路は前記検出信号を平滑した信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を連続発振に制御することを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝達装置。
【請求項２４】
前記自励発振を行う高周波インバータ回路は、発振用スイッチング素子と、発振用スイッチング素子の発振を起動させるための起動回路と、第１のコイルに磁気結合した帰還コイルと、第１のコイルまたは発振用スイッチング素子に並列接続したコンデンサと、発振用スイッチング素子の制御端をグランドレベルに接続する自励制御用スイッチング素子とを備える電圧共振型のインバータ回路であり、発振用スイッチング素子は前記帰還コイルの誘起電圧と前記起動回路の出力とによってオンし、オンしてから一定時間後に自励制御用スイッチング素子がオンして発振用スイッチング素子をオフさせることを特徴とする請求項２３記載の非接触電力伝達装置。
【請求項２５】
前記インバータ制御回路は、前記差動共振回路の検出信号を整流、平滑する回路と、前記整流平滑回路の出力を制御端に接続し、前記自励制御用スイッチング素子に並列に接続した発振制御用スイッチング素子とを備えることを特徴とする請求項２４記載の非接触電力伝達装置。
【請求項２６】
前記インバータ制御回路は、前記差動共振回路の検出信号を整流、平滑する回路を備え、前記整流平滑回路の出力を前記自励制御用スイッチング素子の制御端に接続したことを特徴とする請求項２４記載の非接触電力伝達装置。
【請求項２７】
円板状または円筒状の磁性体からなるコアを備えて、第１のコイルは前記コアの側面に巻回され、第３，第４のコイルは、第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回されて、第２のコイルは第１のコイルの軸方向に対向配置したことを特徴とする請求項２３乃至２６いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【請求項２８】
円板状または円筒状の磁性体からなるコアを備えて、第１のコイルは前記コアの側面に巻回され、第３，第４のコイルは、前記コアの側面に第１のコイルとは軸方向に分離して巻回されて、第２のコイルは第１のコイルの軸方向に対向配置したことを特徴とする請求項２３乃至２６いずれか記載の非接触電力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触電力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯用電子機器や電気自動車、産業機器等への非接触電力伝達技術の採用が広がっている。特に電動歯ブラシや電気シェーバ等の水まわりで使う商品には、この技術が重宝される。電力供給側（給電側）と負荷側（受電側）とを着脱して用いる非接触電力伝達装置において、電力供給側から負荷側に電磁誘導により電力を供給する場合、負荷側が外されているときには電力供給側インバータ回路で用いる発振用のスイッチング素子の発振を停止、または発振強度の低減を行う必要がある。この理由は、負荷がない場合に発振を継続させると、電力供給側の電力損失によりエネルギーの無駄使いになってしまうからであり、また、正しい負荷以外の例えば金属異物が置かれれば、誘導加熱作用により、金属の異常過熱を生じ危険であるからである。さらに、負荷が２次電池等の場合、２次電池がフル充電された時点で充電制御を施す必要がある。
【０００３】
すなわち非接触電力伝達には「電力供給側が単独の場合での、省エネ制御や金属異物過熱対策のための発振停止または抑制制御」と「正しい負荷が装着された場合での連続給電制御」と「負荷側からの要求に基づく電力伝達制御」の３つの制御が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記３つの制御を全部あるいは一部満たす従来例が、いくつか提案されている。たとえば特開平６−３１１６５８号公報で開示された技術がある。これは独立した１対の信号用コイルを、電力供給側と負荷側との１対の電力用コイルとは別途に設け、負荷が装着されると１対の電力用コイルの誘導により負荷に電力が伝達される。そして、この電力を用いて負荷側の制御回路を駆動し、１対の信号用コイルによって制御信号を負荷側から電力供給側に戻して、電力供給側はこの制御信号に基づいて発振動作を制御するものである。
【０００５】
ところが、この構成は負荷検出および発振制御のための回路が別途必要であり、さらに信号周波数を電力送受のための周波数に対して識別しやすくするために、信号周波数を高くとる必要が生じて信号発生回路が複雑になり、またそれによるノイズ対策強化等でサイズアップやコストアップをもたらすという欠点がある。
【０００６】
また、特開平１１−１７８２４９号公報は自励発振の特性を生かし、正帰還ループを電力供給側内部から、一旦負荷側へ出し、再び電力供給側へ戻して、その帰還ループを負荷情報に利用するという極めてシンプルな回路で負荷の検出を行うことができ、省電力化および金属異物過熱防止を行うことができる回路である。さらに、電力周波数と信号周波数とが同一の周波数が使えるためにシンプルな構成で非接触電力伝達を行うことができる。しかし、制御信号が電力用周波数とおなじ周波数の正帰還フイードバック信号であるため、その信号振幅の増幅制御ができず、ノイズマージンが取りにくいという欠点がある。
【０００７】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、給電状況を識別して電力供給制御を行うことができ、シンプルな構造を有し、低ノイズである非接触電力伝達装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、高周波電力を出力する高周波インバータ回路と、前記高周波インバータ回路を制御するインバータ制御回路と、前記高周波インバータ回路から高周波電力を供給され、磁気結合による給電を行う第１のコイルと、給電状況を検出するために第１のコイルの近傍に配置した第３のコイルと第４のコイルとの差動接続回路、及び前記コイルの差動接続回路の出力を増幅するために第３のコイル及び第４のコイルに接続した共振コンデンサからなる差動共振回路とを備えて、前記差動共振回路が出力する検出信号に基づいて前記インバータ制御回路が前記高周波インバータ回路を制御する非接触給電装置と、
第１のコイルに対向配置されて磁気結合による受電を行う第２のコイルと、第２のコイルの出力を所定の電気エネルギーに変換するための電力変換回路と、前記電力変換回路から電気エネルギーを供給される負荷とを有する非接触受電装置とで構成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、第３のコイルと第４のコイルとは互いに疎結合になるように配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２において、第１のコイルと、第３のコイルと第４のコイルとのうち少なくとも一方のコイルとは互いに疎結合になるように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記差動共振回路は、第１のコイルと第２のコイルとのうち少なくとも一方のコイル電流により発生する磁束または磁場の変化を検出することで、給電状況の検出を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４において、前記非接触受電装置は、自機の状況を与える磁束信号を発生する少なくとも１つの第５のコイルを、第３のコイルと第４のコイルとの差動接続回路の近傍に備え、前記差動共振回路は、第５のコイルが発生する磁束信号を検出することで給電状況の検出を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５において、前記非接触受電装置は、第５のコイルに並列接続した共振コンデンサを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項５において、前記非接触受電装置は、前記負荷の状態に応じて第５のコイルの励磁制御を行う２次側制御回路を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項５乃至７いずれかにおいて、第３のコイルと第４のコイルとのうち少なくとも一方は、第１のコイルが発生する電力伝送のための磁束に対して疎結合となる配置、形状を設定され、第３のコイルと第４のコイルとの各巻数は、第３のコイルと第４のコイルとの差動接続回路の両端電圧が所定の電圧となるように設定されて、前記差動共振回路の検出信号は、前記非接触受電装置との磁気結合状況、あるいは第５のコイルが発生する磁束信号によって前記所定の電圧に対して増減し、前記インバータ制御回路は、前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項８において、前記非接触給電装置が単独である場合、前記差動共振回路の検出信号は所定の値以下になって、前記インバータ制御回路は前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を間欠発振に制御し、
第１のコイルと第２のコイルとが互いに略対向配置となる場合、前記差動共振回路の検出信号は、前記非接触受電装置が有するエネルギー源または前記高周波インバータ回路の間欠発振動作による第１のコイルからの給電により、前記非接触受電装置に設けた２次側制御回路が第５のコイルを励磁して発生させた磁束信号を検出した信号であり、前記非接触給電装置が単独である場合の検出信号よりも大きい電圧値を有し、前記インバータ制御回路は前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を連続発振に制御し、
前記非接触給電装置からの連続給電を停止する場合は、前記差動共振回路の検出信号は、前記２次側制御回路が第５のコイルの励磁を停止する、または励磁を弱める、または間欠励磁する、または励磁周波数を変更して発生させた磁束信号を検出した信号であり、前記高周波インバータ回路が連続発振を行っている場合の検出信号よりも小さい電圧値となり、前記インバータ制御回路は前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を間欠発振に制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項９において、前記インバータ制御回路は、前記高周波インバータ回路の発振を一定時間毎に開始させる定期発振開始手段と、発振を開始してから一定時間後に発振を停止させる発振強制停止手段と、前記差動共振回路の検出信号に応じて、前記発振強制停止手段の継続と解除とを制御することで、前記高周波インバータ回路の間欠発振と連続発振とを制御する手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項１０において、前記発振強制停止手段は、前記第１のコイルに発生する電圧を利用して、前記定期発振開始手段により前記高周波インバータ回路の発振が立ち上がってから定常発振へと移行する過程において発振が開始したことを検知する手段を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項１２の発明は、請求項１０または１１において、第１のコイルに発生する電圧の振幅は、前記高周波インバータ回路の発振停止時より発振開始後のほうが大きく、前記発振強制停止手段は、第１のコイルに発生する電圧によって充電される積分回路と、発振開始後に前記積分回路に充電された電圧が所定の値を超えたことを検出して前記高周波インバータ回路の発振を停止させる手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項１３の発明は、請求項１２において、前記高周波インバータ回路の間欠発振と連続発振とを制御する手段は、前記差動共振回路の検出信号に応じて、前記積分回路を構成するコンデンサの電荷を引き抜く手段を備えて、前記積分回路に充電された電圧が所定の値を超えないようにすることで、前記発振強制停止手段の動作を阻止することを特徴とする。
【００２１】
請求項１４の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部間に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部間に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両突部のうち少なくとも一方に巻回され、第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回され、第５のコイルは第３のコイルに対向する第２のコアの突部に巻回されることを特徴とする。
【００２２】
請求項１５の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部間に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部間に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３、第４のコイルは第１のコイルを軸方向に挟んで、第１のコアの両突部間に巻回され、第５のコイルは第２のコアの両突部間に第２のコイルとは軸方向に分離して第３のコイルに対向して巻回されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１６の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部間に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部間に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコイルとは軸方向に分離して第１のコアの両突部間に巻回され、第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回され、第５のコイルは第２のコアの両突部間に第２のコイルとは軸方向に分離して第３のコイルに対向して巻回されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１７の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両突部間の凹部に配置され、第４のコイルは第１のコアの両突部のうち少なくとも一方に巻回され、第５のコイルは第２のコアの両突部間の凹部に第３のコイルに対向して配置されることを特徴とする。
【００２５】
請求項１８の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端及び中央に突部を設けた断面Ｅ型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの中央の突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの中央の突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両端の突部のうち少なくとも一方に巻回され、第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回され、第５のコイルは第３のコイルに対向する第２のコアの突部に巻回されることを特徴とする。
【００２６】
請求項１９の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端及び中央に突部を設けた断面Ｅ型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの中央の突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの中央の突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両端の突部のうち一方に巻回され、第４のコイルは第１のコアの両端の突部のうち他方に巻回され、第５のコイルは第３のコイルに対向する第２のコアの突部に巻回されることを特徴とする。
【００２７】
請求項２０の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、円筒状のポット型のコアを軸方向に対して略対象に分割した一方である第１のコアと、他方である第２のコアとを備え、第１，第２のコアは軸方向の略中央の内面に突部を各々設けており、第１のコアの中央の突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの中央の突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３，第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に、且つ第３のコイルは第２のコアに近くなるように第４のコイルとは軸方向に分離して巻回され、第５のコイルは第２のコイルの半径方向に第２のコイルに重ねて同軸に、第３のコイルに対向して巻回されることを特徴とする。
【００２８】
請求項２１の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、円板状または円筒状の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの側面に巻回した第１のコイルと、第２のコアの側面に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３，第４のコイルは第１のコイルと同軸に、且つ第３のコイルは第２のコアに近くなるように第４のコイルとは軸方向に分離して巻回され、第５のコイルは第２のコイルと同軸に、第３のコイルに対向して巻回されることを特徴とする。
【００２９】
請求項２２の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、第１のコイルと第２のコイルとのうち少なくともいずれか一方が円板上または円筒状の磁性体からなるコアに巻回して、第１のコイルと第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３，第４のコイルは第１のコイルと同軸に、且つ第３のコイルは第２のコイルに近くなるように第４のコイルとは軸方向に分離して巻回され、第５のコイルは第２のコイルと同軸に、第３のコイルに対向して巻回されることを特徴とする。
【００３０】
請求項２３の発明は、請求項１において、前記高周波インバータ回路は自励発振を行うものであって、前記差動共振回路の検出信号は第１のコイルの電流による磁束を検出した信号であり、前記非接触給電装置が単独である場合、前記差動共振回路の検出信号は所定の電圧値より大きい信号であり、前記インバータ制御回路は前記検出信号を平滑した信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を間欠発振に制御し、第１のコイルと第２のコイルとが互いに略対向配置となる場合、前記差動共振回路の検出信号は、前記非接触給電装置が単独であるときの第１のコイルが発生する磁束に対して分布、強度、方向が変化した磁束を検出した所定の電圧値より小さい信号であり、前記インバータ制御回路は前記検出信号を平滑した信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を連続発振に制御することを特徴とする。
【００３１】
請求項２４の発明は、請求項２３において、前記自励発振を行う高周波インバータ回路は、発振用スイッチング素子と、発振用スイッチング素子の発振を起動させるための起動回路と、第１のコイルに磁気結合した帰還コイルと、第１のコイルまたは発振用スイッチング素子に並列接続したコンデンサと、発振用スイッチング素子の制御端をグランドレベルに接続する自励制御用スイッチング素子とを備える電圧共振型のインバータ回路であり、発振用スイッチング素子は前記帰還コイルの誘起電圧と前記起動回路の出力とによってオンし、オンしてから一定時間後に自励制御用スイッチング素子がオンして発振用スイッチング素子をオフさせることを特徴とする。
【００３２】
請求項２５の発明は、請求項２４において、前記インバータ制御回路は、前記差動共振回路の検出信号を整流、平滑する回路と、前記整流平滑回路の出力を制御端に接続し、前記自励制御用スイッチング素子に並列に接続した発振制御用スイッチング素子とを備えることを特徴とする。
【００３３】
請求項２６の発明は、請求項２４において、前記インバータ制御回路は、前記差動共振回路の検出信号を整流、平滑する回路を備え、前記整流平滑回路の出力を前記自励制御用スイッチング素子の制御端に接続したことを特徴とする。
【００３４】
請求項２７の発明は、請求項２３乃至２６いずれかにおいて、円板状または円筒状の磁性体からなるコアを備えて、第１のコイルは前記コアの側面に巻回され、第３，第４のコイルは、第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回されて、第２のコイルは第１のコイルの軸方向に対向配置したことを特徴とする。
【００３５】
請求項２８の発明は、請求項２３乃至２６いずれかにおいて、円板状または円筒状の磁性体からなるコアを備えて、第１のコイルは前記コアの側面に巻回され、第３，第４のコイルは、前記コアの側面に第１のコイルとは軸方向に分離して巻回されて、第２のコイルは第１のコイルの軸方向に対向配置したことを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
（実施形態１）
本実施形態の非接触電力伝達装置のブロック構成図を図１に示す。非接触電力伝達装置は、電力供給を行う非接触給電装置１と、電力を供給される負荷を含む非接触受電装置２とからなり、非接触給電装置１は、高周波電力を出力する高周波インバータ回路１１と、高周波インバータ回路１１を制御するインバータ制御回路１３と、高周波インバータ回路１１から高周波電力を供給され、磁気結合による給電を行う第１のコイルＬ１と、第１のコイルＬ１の近傍に配置され、互いに極性を反対にして直列に差動接続した第３のコイルＬ３、第４のコイルＬ４と、第３のコイルＬ３、第４のコイルＬ４の差動接続回路の出力を増幅するために差動接続回路の両端間に接続した共振コンデンサＣ４とを備え、第３のコイルＬ３、第４のコイルＬ４、及び共振コンデンサＣ４は差動共振回路１２を構成している。
【００３８】
非接触受電装置２は、負荷３０を有しており、第１のコイルＬ１に対向配置されて磁気結合による受電を行う第２のコイルＬ２と、第２のコイルＬ２の出力を負荷３０へ供給するのに適した出力に変換するための電力変換回路２１と、差動共振回路１２のコイルに対向配置された第５のコイルＬ５と、第５のコイルＬ５の両端間に接続した共振コンデンサＣ８と、共振コンデンサＣ５の両端間に接続したスイッチＳ２と、負荷３０の状態に応じてスイッチＳ２のオン・オフを制御する信号を出力する２次側制御回路２３とを備える。
【００３９】
上記のような非接触電力伝達装置は、高周波インバータ回路１１から高周波電力を供給された第１のコイルＬ１が発生する磁束によって、第２のコイルＬ２には誘起電圧を発生させ、その誘起電圧を電力変換回路２１で所定の形態に変換して負荷３０に出力している。そして、負荷３０の状態によって２次側制御回路２３は、スイッチＳ２をオン・オフさせることで第５のコイルＬ５の励磁状態を変化させている。差動共振回路１２は、コイルＬ５の励磁状態または非接触受電装置２の有無によって、給電状況を検出して検出信号を出力し、インバータ制御回路１３はこの検出信号に基づいて高周波インバータ回路１１の発振を制御している。
【００４０】
次に図２に示す具体的な回路構成を用いて、各部の構成について詳細に説明する。まず、非接触給電装置１の高周波インバータ回路１１は、自励発振回路であり、直流電源Ｅ１とスイッチＳ１との直列回路に並列接続した抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との直列回路と、共振コンデンサＣ２と発振用のスイッチング素子ＦＥＴ１と抵抗Ｒ１との直列回路と備えており、コンデンサＣ２には第１のコイルＬ１が並列接続している。抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との接続中点−スイッチング素子ＦＥＴ１のゲート間には、第１のコイルと図示の極性で密結合している帰還コイルＬ６が接続している。帰還コイルＬ６を介してコンデンサＣ１に並列に接続している自励発振制御用のスイッチング素子Ｔｒ１は、スイッチング素子ＦＥＴ１の発振を制御する素子である。また、スイッチング素子ＦＥＴ１のソース−スイッチング素子Ｔｒ１のベース間には抵抗Ｒ３が接続し、スイッチング素子Ｔｒ１のベース−エミッタ間にはコンデンサＣ３が接続している。
【００４１】
差動共振回路１２の構成は図１と同様であり、一方の出力端は、高周波インバータ回路のグランド（直流電源Ｅ１の低電圧出力側）に接続している。
【００４２】
インバータ制御回路１３は、高周波インバータ回路１１の自励発振制御用のスイッチング素子Ｔｒ１をオン・オフして、高周波インバータ回路１１の発振を連続発振と間欠発振との２通りに制御している回路で、差動共振回路１２の他方の出力端に一端を接続したダイオードＤ３とツェナダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ７との直列回路の他端はスイッチング素子Ｔｒ２のベースに接続している。差動共振回路１２の出力端間にはダイオードＤ３を介してコンデンサＣ５が接続し、スイッチング素子Ｔｒ２のベース−エミッタ間には抵抗Ｒ８が接続している。スイッチング素子ＦＥＴ１のドレインは、抵抗Ｒ４，Ｒ５の直列回路を介してグランドレベルに接続しており、コンデンサＣ６はダイオードＤ２を介して抵抗Ｒ５に並列接続している。ダイオードＤ２とコンデンサＣ６との接続中点は、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ３とを介して自励発振制御用のスイッチング素子Ｔｒ１のベースに接続しており、さらに抵抗Ｒ６を介してトランジスタＴｒ２のコレクタに接続している。
【００４３】
非接触受電装置２の２次側回路２１は、第２のコイルＬ２の出力端間に接続したコンデンサＣ７と、第２のコイルＬ２の一方の出力端に直列接続した整流用のダイオードＤ４とを備えて、第２のコイルＬ２の誘起電圧を半波整流した出力を負荷である２次電池２２に供給しており、２次電池２２の両端は２次側制御回路２３に接続している。
【００４４】
第５のコイルＬ５の両端間には、共振コンデンサＣ８と、ダイオードＤ５及びスイッチング素子Ｔｒ３の直列回路とを接続し、スイッチング素子Ｔｒ３のベースは２次側制御回路２３に接続している。
【００４５】
次に、スイッチＳ１がオンになった時点からの発振開始から連続発振に至る過程を、図３に示す波形図を用いて説明する。まず、スイッチＳ１がオンすると、電圧Ｖｅ１を発生する直流電源Ｅ１は抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ１を充電する。このとき第１のコイルＬ１と密結合している帰還コイルＬ６には、誘起電圧が発生していないため、スイッチング素子ＦＥＴ１のゲート電圧ＶｇはコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１に等しい。ゲート電圧Ｖｇが次第に上昇し、スイッチング素子ＦＥＴ１をオンできる電圧Ｖｇｏｎに達するとスイッチング素子ＦＥＴ１はオンになり、ドレイン電圧Ｖｄは、ほぼゼロ電位になる。この時、第１のコイルＬ１と並列接続された共振コンデンサＣ２の両端の共振電圧Ｖｃ２は直流電源Ｅ１の電源電圧Ｖｅ１でチャージされて、第１のコイルＬ１には、ほぼ単調に増加するコイル電流ＩＬ１が流れ始める。
【００４６】
コイル電流ＩＬ１が流れ始めると、第２のコイルＬ２にはトランスの作用によって誘起電圧が発生する。同様に第１のコイルＬ１と密結合している帰還コイルＬ６にも誘起電圧Ｖｆ１が発生する。すると、グランドレベルからみたゲート電圧Ｖｇは、Ｖｃ１＋Ｖｆ１となり、急速にスイッチング素子ＦＥＴ１は安定したオン状態となる。
【００４７】
またコイル電流ＩＬ１は、スイッチング素子ＦＥＴ１を通じて抵抗Ｒ１に流れるドレイン電流Ｉｄとほぼ等しく、時間とともに抵抗Ｒ１の電圧Ｖｔｒ１が増加する。電圧Ｖｔｒ１が、スイッチング素子Ｔｒ１のオンが可能な電圧に達すると、スイッチング素子Ｔｒ１はオンし始める。スイッチング素子Ｔｒ１がオンし始めると、スイッチング素子ＦＥＴ１のゲート入力容量、及び帰還コイルＬ６を介したコンデンサＣ１の容量に蓄積されていた電荷を引き抜きはじめ、電圧Ｖｃ１、ゲート電圧Ｖｇは低下し始める。ゲート電圧Ｖｇの低下が進むと、スイッチング素子ＦＥＴ１はオフ状態への移行を開始し、オン抵抗が増加してドレイン電圧Ｖｄは次第に増加していく。
【００４８】
ドレイン電圧Ｖｄの増加に応じて、共振電圧Ｖｃ２も減少し始め、そして帰還コイルＬ６の誘起電圧Ｖｆ１も減少し始めるためゲート電圧Ｖｇはさらに加速して低下する。この結果、急速にスイッチング素子ＦＥＴ１はオフ状態に移行し、電圧Ｖｔｒ１も減少してスイッチング素子Ｔｒ１は再びオフになる。
【００４９】
また共振電圧Ｖｃ２は、コンデンサＣ２と第１のコイルＬ１との共振作用により正弦波状の電圧となり、コイル電流ＩＬ１も正弦波状になる。この間、直流電源Ｅ１から抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ１への充電電流は常に流れており、電圧Ｖｃ１を再び増加させる。
【００５０】
共振電圧Ｖｃ２が1サイクルの終了間近になると、ドレイン電圧Ｖｄはグランドレベルに近づき、そのときの帰還コイルＬ６の起電力Ｖｆ１と電圧Ｖｃ１との和のゲート電圧Ｖｇが、再びスイッチング素子ＦＥＴ１をオンさせる。以降は、前記動作の繰り返しにより発振が縦続する。
【００５１】
しかし、非接触受電装置２が非接触給電装置１に対向配置されてない状態、すなわち非接触給電装置１が単独の場合には、省エネルギーや金属異物の過熱保護のために高周波インバータ回路１１の発振を停止または抑制する必要がある。本実施形態では高周波インバータ回路１１の発振を間欠発振とすることでこの役割を果たしている。
【００５２】
以下、図４に示す各部の波形図により間欠発振動作の制御について説明する。まず、スイッチＳ１を投入して連続発振が開始するまでは、前記図３での説明と同様である。図２のインバータ制御回路１３は、ドレイン電圧Ｖｄを抵抗Ｒ４，Ｒ５で抵抗分圧し、ダイオードＤ２を介してコンデンサＣ６に電荷を蓄積していく積分回路を有している。コンデンサＣ６の電圧はダイオードＤ１を介してトランジスタＴｒ１のベース抵抗Ｒ３に接続しており、コンデンサＣ６の電圧が、スイッチング素子Ｔｒ１をオンさせることができる入力電圧値とダイオードＤ１、抵抗Ｒ３の各電圧降下との和を超えると、スイッチング素子Ｔｒ１がオ
ン状態になる。
【００５３】
スイッチング素子Ｔｒ１がオン状態になると、スイッチング素子ＦＥＴ１のゲート入力容量、及び帰還コイルＬ６を介したコンデンサＣ１の容量に蓄積されていた電荷を引き抜く。この時スイッチング素子Ｔｒ１のオン時間が長く保持されると、電圧Ｖｃ１が、定常発振状態での電圧よりもさらに低下し、直流電源Ｅ１から抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ１へ流れる充電電流による電圧回復が定常状態の電圧まで達せず、スイッチング素子ＦＥＴ１はオフ状態を継続することになる。
【００５４】
したがって、直流電源Ｅ１から抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ１へ流れる充電電流のみによる電圧Ｖｃ１がスイッチング素子ＦＥＴ１をオンできる入力電圧に達するまで次の発振起動は行われない。すなわちこの動作の繰り返しで安定した間欠発振となる。
【００５５】
この間欠発振をさせるために重要なことは、まず、高周波インバータ回路１１を発振させてから、時間遅延をさせて停止する機能を持っていなければならないことである。理由は高周波インバータ回路１１が発振する前にスイッチング素子Ｔｒ１がオンになったとすると、永久に発振が停止した状態になるからである。図２の回路での発振停止状態は、ドレイン電圧Ｖｄの電位が電源電圧Ｖｅ１になるため、抵抗Ｒ４，Ｒ５の分圧比を、この発振停止状態ではスイッチング素子Ｔｒ１がオンしない値にしておく必要がある。そして発振が開始してからスイッチング素子Ｔｒ１がオンできるレベルに達するようにするには、発振によってドレイン電圧Ｖｄが電源電圧Ｖｅ１よりも大きくなったときの電圧を利用して、コンデンサＣ６を徐々に充電していき、適当な時間経過の後、スイッチング素子Ｔｒ１がオンできるように抵抗Ｒ４，Ｒ５の分圧比を設定しておけばよい。上記のように構成することで、図２に示す高周波インバータ回路１１とインバータ制御回路１３は、非接触給電装置１が単独の場合には、間欠発振を行うことができる。
【００５６】
ところで、非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略、対向配置されて電力伝達を行わせる必要がある場合には、この間欠発振を確実に停止させる機能が必要となる。間欠発振を確実に停止させる、すなわち連続発振をさせる機能を果たすために非接触給電装置１のインバータ制御回路１３には本実施形態の差動共振回路１２が必要となる。また、差動共振回路１２に対向する非接触受電装置２の第５のコイルＬ５も重要な役割を持っている、以下、この動作について説明する。
【００５７】
共振コンデンサＣ４によって増幅された第４，第５のコイルの差動回路の出力は、ダイオードＤ３で整流されて、コンデンサＣ５に充電される。そして、コンデンサＣ５の充電電圧が、スイッチング素子Ｔｒ２をオンさせることができる入力電圧値とツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧と抵抗Ｒ７の電圧降下との和を超えると、スイッチング素子Ｔｒ２がオン状態になり、抵抗Ｒ６を介して接続しているコンデンサＣ６の電荷を引き抜く。すると、コンデンサＣ６の積分動作でトランジスタＴｒ１をオンにすることはできず、スイッチング素子ＦＥＴ１の間欠発振を停止して、連続発振にすることができる。
【００５８】
したがって、非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略、対向配置されて電力伝達を行わせる必要がある場合には、非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略、対向配置されたことにより発生する磁束分布等の変化状態を差動共振回路１２が検知することで得られる検出信号（差動共振出力）や、また非接触受電装置２の第５のコイルＬ５からの信号にもとづいて得られる差動共振回路１２の検出信号出力を、それまでのスイッチング素子Ｔｒ２がオフの状態を保つ電圧からオンの状態を保つ電圧にまで変化させなければならない。具体的には非接触受電装置２が配置されてない場合には、差動共振回路１２の検出信号の電圧を低くして、スイッチング素子Ｔｒ２がオンできないようにしておく。また非接触受電装置２が概略、対向配置された場合には差動共振回路１２の検出信号の電圧を大きくしてスイッチング素子Ｔｒ２がオンできるようにしておく。
【００５９】
また、図２に示すように非接触受電装置２の負荷が電池の場合ならば、過充電になる前に電力供給を停止する必要性がある。そのためには非接触給電装置１の差動共振回路１２の検出信号の電圧が、それまでのスイッチング素子Ｔｒ２がオンを保つ電圧からオフの状態を保つ電圧にまで変化できるように、第５のコイルＬ５から信号を出力すればよい。具体的には非接触受電装置２が概略、対向配置された状態において、非接触給電装置１の差動共振回路１２の出力電圧が低くなるように、非接触受電装置２の第５のコイルＬ５を励磁または励磁停止させて、スイッチング素子Ｔｒ２がオフできるようにしておけばよい。
【００６０】
次に、図５は、非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略、対向配置された構造の側面断面図を示しており、分離着脱自在なトランス構造をなしている。この分離着脱式トランスは、磁気抵抗を小さくするために断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコア１４，２５を備えており、第１のコイルＬ１は第１のコア１４の両端に設けた突部１４ａ，１４ｂ間に巻回され、第３のコイルＬ３は突部１４ａに巻回され、第４のコイルＬ４は第１のコイルＬ１の半径方向に第１のコイルＬ１に重ねて同軸に巻回され、帰還コイルＬ６は突部１４ａ，１４ｂ間の第１のコイルＬ１とは軸方向に分離した突部１４ｂ側に巻回されており、第２のコイルＬ２は第２のコア２５の両端に設けた突部２５ａ，２５ｂ間に巻回され、第５のコイルＬ５は突部１４ａに対向する突部２５ａに第３のコイルＬ３に対向して巻回されている。
【００６１】
非接触給電装置１においては、第１のコイルＬ１と第４のコイルＬ４とは、磁気的に比較的密結合になっており、第１のコイルＬ１と第３のコイルＬ３、及び第３のコイルＬ３と第４のコイルＬ４とは磁気的に疎結合になっている。また、第３のコイルＬ３と第４のコイルＬ４との直列回路には並列に共振コンデンサＣ４が接続されている。そして、非接触給電装置１が単独の場合には、高周波インバータ回路１１が間欠発振の動作中の発振している期間に、第１のコイルＬ１のコイル電流ＩＬ１が作る磁束による差動共振回路１２の出力電圧が、スイッチング素子Ｔｒ２をオンさせないような小さい電圧となるように、第３，第４のコイルＬ３，Ｌ４の巻数が設定されている。
【００６２】
非接触受電装置２においては、第２のコイルＬ２と第５のコイルＬ５とは磁気的に疎結合になっており、第５のコイルＬ５に並列に共振コンデンサＣ８が接続されている。非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略、対向配置されると、最初、高周波インバータ回路１１が間欠発振の動作中の発振している期間では、第５のコイルに第１のコイルＬ１からの磁束が錯交し、第５のコイルＬ５に誘起電圧が生じる。第５のコイルＬ５は、並列に共振コンデンサＣ８が接続されているために共振電流が流れる。また共振コンデンサＣ５がなく、第５のコイルＬ１の端子がスイッチング素子Ｔｒ３で短絡されている場合には短絡電流が流れる。
【００６３】
これら第５のコイルＬ５に流れる電流は、第５のコイルＬ５に新たな磁束を鎖交させ、第１のコイルＬ１のコイル電流ＩＬ１による磁束の変化を妨げようとし、新たに発生した磁束は第３のコイルＬ３にも影響を与える。すなわち複数のコイル間による相互誘導と自己誘導との作用により、第３のコイルＬ３にはそれまで生じていた誘起電圧に対し、振幅や波形の変化またその変化の遅れが生じ、このため、第３のコイルＬ３の誘起電圧の変化は大きくなる。
【００６４】
しかし第４のコイルＬ４の誘起電圧の変化は小さいため、第３，第４のコイルＬ３，Ｌ４の誘起電圧バランスが崩れて差動電圧が発生し、差動共振回路１２がこの周波数に共振するようにコンデンサＣ４を設定しておけば、さらに大きな信号差動共振出力、すなわち検出信号を得ることができる。したがって、図２におけるトランジスタＴｒ２をオンにするので、高周波インバータ回路１１は連続発振となる。
【００６５】
次に非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略、対向配置された場合で、給電停止の必要性がある場合には、第５のコイルＬ５の励磁をゼロにする、または小さくすることで、第３，第４のコイルＬ３，Ｌ４の誘起電圧バランスを回復させて、差動共振回路の検出信号をゼロまたは小さくすることができ、図２におけるトランジスタＴｒ２がオフとなり高周波インバータ回路１１は間欠発振を行う。
【００６６】
第５のコイルＬ５の励磁をゼロまたは小さくする方法は、その回路を全体または部分的に短絡したり開放することで可能になる。また、このことは時間的に連続的でも周期的でもよい。図２では第５のコイルＬ５とコンデンサＣ８との共振回路全体をダイオードＤ５を介してトランジスタＴｒ３で一方向に短絡することで、差動共振回路１２の出力制御を行っている。
【００６７】
上記説明では、第５のコイルＬ５を高周波インバータ回路１１の発振周波数と同じ周波数で励磁する構成を例にとったが、その構成はいろいろ考えられ、例えば図示してない補助コイルを使って受電した電圧をそのまま使って第５のコイルＬ５に加えたりすればいい。また第２のコイルＬ２や図示してない補助コイルから得たエネルギーや非接触受電装置２が既に有しているエネルギー源を使って、電力伝送のための高周波インバータ回路１１の発振周波数とは異なるが、それに近い周波数の信号を発生させて第５のコイルＬ５に加えることもできる。
【００６８】
本発明の重要なポイントは第３のコイルＬ３と第４のコイルＬ４に発生する誘起電圧の絶対値ではなく、バランスである。すなわち、非接触給電装置１単体ではバランスが保たれ、非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略、対向配置された状態で、給電が必要な場合にはこのバランスを崩し、さらに非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略、対向配置された状態で、給電の停止が必要な場合にはこのバランスを取り戻すようにしておけばよい。
【００６９】
このように図２の高周波インバータ回路１１とインバータ制御回路１３との各動作は、非接触給電装置１が単独でも、非接触受電装置２が概略、対向配置された場合でも間欠発振を制御できる機能を有しており、「非接触給電装置１が単独の場合の発振停止または抑制」、「非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略対向配置された場合の発振継続」、及び「非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略対向配置された場合の給電制御」の３状態においても、「間欠発振の継続や停止」の制御ができる。
【００７０】
従来の方式においては、前記３つの状態を満たすために、例えば電力伝達周波数と信号伝達周波数を別々に設けたが、そのためにサイズ、及びコストの増大化を招いた。また別の方法では、電力伝達と信号伝達の周波数は同一化したが信号の変化が小さく、前記３つの状態の識別が難かしくなる等の問題点を有していた。
【００７１】
しかし本実施形態では、上記の動作説明から分かるように、電力伝達と信号伝達の周波数は同一または近い値としているものの、非接触給電装置１の入力信号部に差動共振回路１２を設けたことで、この信号の小さい変化を大きな変化として簡易に取り出せるようにり、極めてシンプルなシステムを実現することができた。
【００７２】
ところで、本実施形態の差動共振回路１２の役割は、差動接続された第３のコイルＬ３と第４のコイルＬ４の両端に生じる電圧の差を増幅する差動増幅の役割と、その差の電圧をさらに共振によって強調する共振増幅の役割との両方を組み合わせたものと考えることができる。ただし、ここでいう共振とは単独容量と自己インダクタンスとの閉回路のみで決まる単純な並列あるいは直列共振のみを対象にしているわけではない。実際のシステムにおいて、容量Ｃは独立した部品容量のみならず系内の寄生容量、配線容量を含めたものになっていると考えられ、またインダクタンスＬは自己インタクタンスの他に相互インダクタンスがあって他のコイルと相互誘導を行い、またエネルギー消費においては、負荷と各部との損失が混同していると考えられる。従って実際のシステムで利用する共振現象とは、こういう複合系での共振を利用したものである。上記差動共振の説明では、便宜上、コイルやコンデンサ等を明確に指定しているが、本実施形態の差動共振利用の意味するところは、実用において複数のインダクタンスやコンデンサや損失分などが相互的に関わる複合系において、結果的に強調された周波数成分をもつ電圧や電流の増幅効果及び強調効果を利用することである。
【００７３】
さて、図５では、差動増幅と共振とによる総合効果を発揮させる分離着脱式トランスの第１の構造例を示したが、以下、図５以外の具体的構造例、仕組みを示す。
【００７４】
まず図６に側面断面図を示す第２の構造例は、分離着脱自在なトランスの非接触給電装置１側、つまりトランスの１次側を示しており、断面コの字型の磁性体からなる第１のコア１４を備えて、第１のコイルＬ１は第１のコア１４の両端に設けた突部１４ａ，１４ｂ間に巻回され、第３、第４のコイルＬ３，Ｌ４は第１のコイルＬ１を軸方向に挟んで（第１のコイルＬ１の半径方向に対称に）、突部１４ａ，１４ｂ間に巻回されている。
【００７５】
ここで、第１のコイルＬ１のコイル電流ＩＬ１による磁束の分布のイメージは磁束分布１００のようになり、第３のコイルＬ３と第４のコイルＬ４とに各々鎖交する磁束数は同じであるため差動共振回路１２の差動共振出力は略ゼロとなる。すなわち第３，第４のコイルＬ３，Ｌ４がこのような配置では、図２の回路のトランジスタＴｒ２がオフのままであるから間欠発振を継続する。
【００７６】
次に図７の側面断面図は、非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略、対向配置した場合、すなわち図６の電力伝達用の第１のコイルＬ１に対向して第２のコイルＬ２を配置したものであり、トランスの２次側は、断面コの字型の磁性体からなる第２のコア２５を備えて、第２のコイルＬ２は第２のコア２５の両端に設けた突部２５ａ，２５ｂ間に巻回されている。
【００７７】
ここで、第１のコイルＬ１のコイル電流ＩＬ１による磁束の分布のイメージは磁束分布１０１のようになり、第３，第４のコイルＬ３，Ｌ４に錯交する磁束数は第１のコイルＬ１単独のときと同じように、磁束数は同じであり、差動共振回路１２の差動共振出力は略ゼロとなる。
【００７８】
しかし、非接触受電装置２が置かれた場合には連続発振に移行しなければならないため、図８の側面断面図に示すように、突部２５ａ，２５ｂ間の第３のコイルＬ３に対向する箇所に第２のコイルＬ２とは軸方向に分離して信号伝送用の第５のコイルＬ５を巻回し、第２のコイルＬ２からの誘起電圧や図示してない補助コイルを使った誘起電圧を励磁電源として第５のコイルＬ５に印加し、この第５のコイルＬ５の発生磁束を第３のコイルＬ３に多く鎖交するようにしておけばよい。図８には、コイル電流ＩＬ１による磁束分布１０２だけでなく、励磁電源により第５のコイルＬ５のみを励磁した場合の磁束分布１０３も示している。
【００７９】
このように第３のコイルＬ３には磁束が多く錯交するが、第４のコイルＬ４の錯交数が少ないため、電圧バランスを崩すことができる。
【００８０】
次に第３の構造例の側面断面図を図９に示す。これは図８に示す第２の構造例の第４のコイルＬ４を、第１のコイルＬ１の半径方向に第１のコイルＬ１に重ねて同軸に巻回したものである。
【００８１】
図１０に側面断面図を示す第４の構造例は、第１〜第３の構造例と同様に、両端に突部１４ａ，１４ｂを設けた断面コの字型の磁性体からなる第１のコア１４と、両端に突部２５ａ，２５ｂを設けた断面コの字型の磁性体からなる第２のコア２５とを備えて分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第１のコイルＬ１は第１のコア１４の突部１４ａ，１４ｂに巻回され、第３のコイルＬ３は突部１４ａ，１４ｂ間の凹部に、第１のコイルＬ１の軸方向に第１のコイルＬ１に重ねて配置され、第４のコイルＬ４は突部１４ａに、第１のコイルＬ１の半径方向に第１のコイルＬ１に重ねて巻回されており、第２のコイルＬ２は第２のコア２５の突部２５ａ，２５ｂに巻回され、第５のコイルＬ５は突部２５ａ，２５ｂ間の凹部に、第２のコイルＬ２の軸方向に第２のコイルＬ２に重ねて、第３のコイルＬ３に対向して配置される。
【００８２】
図１１に側面断面図を示す第５の構造例は、断面Ｅ型の磁性体からなる第１，第２のコア１５，２６を備えて分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第１のコア１５は両端に突部１５ａ，１５ｂを設け、中央に突部１５ｃを設けて、第２のコア２６は両端に突部２６ａ，２６ｂを設け、中央に突部２６ｃを設けている。第１のコイルＬ１は第１のコア１５の中央の突部１５ｃに巻回され、第３のコイルＬ３は突部１５ａに巻回され、第４のコイルＬ４は第１のコイルＬ１の半径方向に第１のコイルＬ１に重ねて同軸に巻回されており、第２のコイルＬ２は中央の突部２６ｃに巻回され、第５のコイルＬ５は突部１５ａに対向する突部２６ａに第３のコイルＬ３に対向して巻回される
図１２に側面断面図を示す第６の構造例は、図１１に示す第５の構造例の第４のコイルＬ４を、第１のコア１５の突部１５ｂに巻回したものである。
【００８３】
図１３に側面断面図を示す第７の構造例は、円筒状のポット型のコアを軸方向に対して略対象に分割した一方である第１のコア１６と、他方である第２のコア２７とを備え、第１のコア１６は軸方向の略中央の内面に突部１６ａを設けて、分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第２のコア２７は軸方向の略中央の内面に突部２７ａを設けている。第１のコイルＬ１は第１のコア１６の中央の突部１６ａに巻回され、第３，第４のコイルＬ３，Ｌ４は第１のコイルＬ１の半径方向に第１のコイルＬ１に重ねて同軸に、且つ第３のコイルＬ３は第２のコア２７に近くなるように第４のコイルＬ４とは軸方向に分離して巻回され、第２のコイルＬ２は第２のコア２７の中央の突部２７ａに巻回され、第５のコイルＬ５は第２のコイルＬ２の半径方向に第２のコイルＬ２に重ねて同軸に、第３のコイルＬ３に対向して巻回される。
【００８４】
図１４に側面断面図を示す第８の構造例は、円板状または円筒状の磁性体からなる第１，第２のコア１７，２８を備えて分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第１のコイルＬ１は第１のコア１７の側面に巻回され、第３，第４のコイルＬ３，Ｌ４は第１のコイルＬ１の半径方向に第１のコイルＬ１に重ねて同軸に、且つ第３のコイルＬ３は第１のコア１７の第２のコア２８に近い一方の端部に巻回され、第４のコイルＬ４は第１のコア１７の他方の端部に巻回されており、第２のコイルＬ２は第２のコアの側面に巻回され、第５のコイルＬ５は第２のコイルＬ２の半径方向に第２のコイルＬ２に重ねて同軸に、且つ第２のコア２８の第１のコア１７に近い一方の端部に第３のコイルＬ３に対向して巻回される。
【００８５】
図１５に側面断面図を示す第９の構造例は、図１４に示す第８の構造例の第３，第４のコイルＬ３，Ｌ４を、第１のコイルＬ１を軸方向に挟んで第１のコイルＬ１の軸方向に分離したもので、第３のコイルＬ３は第１のコア１７の第２のコア２８に近い一方の端部に巻回され、第４のコイルＬ４は第１のコア１７の他方の端部に巻回される。
【００８６】
図１６に側面断面図を示す第１０の構造例は、図１４に示す第８の構造例の第３のコイルＬ３を、第１のコア１７の第２のコア２８に近い一方の端面上に配置し、第４のコイルＬ４を、第１のコア１７の他方の端面上に配置して、第５のコイルＬ５を、第２のコア２８の第１のコア１７に近い一方の端面上に配置したものである。
【００８７】
また、本発明は、以上述べてきた分離着脱自在なトランスにおける第３，第４のコイルＬ３，Ｌ４で構成される差動接続コイルと、第５のコイルＬ５との配置は、磁性体のコアの有無によらず、異なる実施例の組み合わせも含まれる。
【００８８】
さらに、第５のコイルＬ５を必要としない場合（すなわち、「非接触給電装置１が単独の場合の発振停止または抑制」と、「非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略対向配置された場合の発振継続」のみを対象にする場合）にも適用できる。
【００８９】
（実施形態２）
本実施形態では、「非接触給電装置１が単独の場合の発振停止または抑制」と、「非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略対向配置された場合の発振継続」のみを対象にする場合について、ブロック構成図を図１７に示し、極めてシンプルなシステムで構成できる具体的な回路構成を図１８に示す。本実施形態は、図１，２の第５のコイルＬ５、共振コンデンサＣ８、及びその周辺素子を省略したものであり、インバータ制御回路１３を極めて簡素な回路で実現できるものである。基本的な構成は実施形態１の図１，図２と略同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００９０】
本実施形態のインバータ制御回路１３は、差動共振回路１２の検出信号を半波整流するダイオードＤ６と、整流出力を平滑するコンデンサＣ９と、コンデンサＣ９の並列に接続した抵抗Ｒ９と、検出信号を整流、平滑した出力をベースに接続して、自励発振制御用のトランジスタＴｒ１に並列に接続した発振制御用のトランジスタＴｒ４とから構成される。
【００９１】
高周波インバータ回路１１は実施形態１同様に、起動から連続発振を自動的に行う自励発振回路であるが、制御回路１３の発振制御用のトランジスタＴｒ４をオンにすると高周波インバータ回路１１は発振を停止して間欠発振を行い、オフにすると高周波インバータ回路１１は連続発振を行う。
【００９２】
そこで、第３と第４のコイルＬ３，Ｌ４で構成される差動共振接続コイルの出力を、非接触受電装置２がない場合に出力電圧が所定の値よりも大きく出るようにし、非接触受電装置２が概略、対向配置されると出力電圧が所定の値よりも小さくなるように調整しておけば、非接触給電装置が単独の場合は差動共振回路１２の出力電圧が大きくなって、トランジスタＴｒ４をオンして間欠発振を行い、非接触受電装置２が対向配置されると差動共振回路１２の出力電圧が小さくなって、トランジスタＴｒ４をオフして連続発振とすることができる。
【００９３】
したがって、「非接触給電装置１が単独の場合の発振停止または抑制」と、「非接触給電装置１に非接触受電装置２が概略対向配置された場合の発振継続」のみの利用においては、本実施形態を電動歯ブラシや電気シェーバ等の常時充電に適用することができる。すなわち、従来の技術では非接触受電装置２側が外された状態でも非接触給電装置１が連続発振しており、無駄なエネルギー消費となっていたが、本実施形態では極めて少ない部品の追加で非接触給電装置１が単独の場合の発振停止、抑制を行うことができ、省エネルギーに貢献することができる。
【００９４】
次に、本実施形態の分離着脱自在なトランスの非接触給電装置１側、つまりトランスの１次側の構成は、円板状または円筒状の磁性体からなる第１のコア１７を備えて、第１のコイルＬ１は第１のコア１７の側面に巻回され、第３，第４のコイルＬ３，Ｌ４は第１のコイルＬ１の半径方向に第１のコイルＬ１に重ねて同軸に、且つ第３のコイルＬ３は第１のコア１７の第２のコイルＬ２に近い一方の端部に巻回され、第４のコイルＬ４は第１のコア１７の他方の端部に巻回されており、トランスの２次側の構成は、磁性体のコアは備えす、第２のコイルＬ２が巻回されている。
【００９５】
そして、非接触受電装置２は電動歯ブラシであり、第２のコイルＬ２の出力を２次側回路２１で整流し、この整流出力で２次電池２２を充電して、本体回路２９を動作させるもので、２次電池２２と本体回路２９とで負荷回路３０を構成している。
【００９６】
また、図１９に示す回路構成では、インバータ制御回路１３を、差動共振回路１２の出力を半波整流するダイオードＤ７のみで構成しており、この整流出力を自励発振制御用のトランジスタＴｒ１のベースに接続し、トランジスタＴｒ１のオン・オフを制御して、高周波インバータ回路１１の間欠発振、連続発振を切替えている。他の構成は図１８に示す回路と同様なので説明は省略する。
【００９７】
さらに、図１８，１９に示す分離着脱式トランスの他の構造例を図２０，２１に示す。図２０のトランスの１次側の構成は、図１８，１９に示す第３のコイルを第１のコイルＬ１の半径方向に第１のコイルＬ１に重ねて同軸に巻回し、第４のコイルを第３のコイルＬ３の半径方向に第３のコイルＬ３に重ねて同軸に巻回したものであり、図２１のトランスの１次側の構成は、図１８，１９に示す第３，第４のコイルＬ３，Ｌ４を、第１のコイルＬ１を軸方向に挟んで第１のコイルＬ１の軸方向に分離したもので、第３のコイルＬ３は第１のコア１７の第２のコイルＬ２に近い一方の端部に巻回され、第４のコイルＬ４は第１のコア１７の他方の端部に巻回されたものである。
【００９８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、高周波電力を出力する高周波インバータ回路と、前記高周波インバータ回路を制御するインバータ制御回路と、前記高周波インバータ回路から高周波電力を供給され、磁気結合による給電を行う第１のコイルと、給電状況を検出するために第１のコイルの近傍に配置した第３のコイルと第４のコイルとの差動接続回路、及び前記コイルの差動接続回路の出力を増幅するために第３のコイル及び第４のコイルに接続した共振コンデンサからなる差動共振回路とを備えて、前記差動共振回路が出力する検出信号に基づいて前記インバータ制御回路が前記高周波インバータ回路を制御する非接触給電装置と、
第１のコイルに対向配置されて磁気結合による受電を行う第２のコイルと、第２のコイルの出力を所定の電気エネルギーに変換するための電力変換回路と、前記電力変換回路から電気エネルギーを供給される負荷とを有する非接触受電装置とで構成されるので、電力と信号との周波数を同一または近い値として給電状況を識別して電力供給制御を行ってノイズ対策部品の増大を防ぎ、また回路構成やトランス構造がシンプルになって、全体のシステムのサイズの小型化とコストダウンを図ることができ、したがってシンプルな構造を有して、低ノイズである非接触電力伝達装置を提供することができるという効果がある。
【００９９】
請求項２の発明は、請求項１において、第３のコイルと第４のコイルとは互いに疎結合になるように配置されているので、コイルの差動回路を用いて給電状況を検出することができるという効果が有る。
【０１００】
請求項３の発明は、請求項１または２において、第１のコイルと、第３のコイルと第４のコイルとのうち少なくとも一方のコイルとは互いに疎結合になるように配置されているので、請求項２と同様の効果を奏する。
【０１０１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記差動共振回路は、第１のコイルと第２のコイルとのうち少なくとも一方のコイル電流により発生する磁束または磁場の変化を検出することで、給電状況の検出を行うので、請求項２と同様の効果を奏する。
【０１０２】
請求項５の発明は、請求項４において、前記非接触受電装置は、自機の状況を与える磁束信号を発生する少なくとも１つの第５のコイルを、第３のコイルと第４のコイルとの差動接続回路の近傍に備え、前記差動共振回路は、第５のコイルが発生する磁束信号を検出することで給電状況の検出を行うので、非接触給電装置に、負荷側の状況を伝達することができ、この負荷側の状況に応じた給電制御を行うことができるという効果がある。
【０１０３】
請求項６の発明は、請求項５において、前記非接触受電装置は、第５のコイルに並列接続した共振コンデンサを備えるので、第５のコイルが発生する磁束を増幅することができるという効果がある。
【０１０４】
請求項７の発明は、請求項５において、前記非接触受電装置は、前記負荷の状態に応じて第５のコイルの励磁制御を行う２次側制御回路を備えるので、第５のコイルは、負荷の状況に応じた磁束を発生することができるという効果がある。
【０１０５】
請求項８の発明は、請求項５乃至７いずれかにおいて、第３のコイルと第４のコイルとのうち少なくとも一方は、第１のコイルが発生する電力伝送のための磁束に対して疎結合となる配置、形状を設定され、第３のコイルと第４のコイルとの各巻数は、第３のコイルと第４のコイルとの差動接続回路の両端電圧が所定の電圧となるように設定されて、前記差動共振回路の検出信号は、前記非接触受電装置との磁気結合状況、あるいは第５のコイルが発生する磁束信号によって前記所定の電圧に対して増減し、前記インバータ制御回路は、前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を制御するので、非接触給電装置と非接触受電装置との結合状態、及び負荷の状況に応じた給電制御を行うことができるという効果がある。
【０１０６】
請求項９の発明は、請求項８において、前記非接触給電装置が単独である場合、前記差動共振回路の検出信号は所定の値以下になって、前記インバータ制御回路は前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を間欠発振に制御し、
第１のコイルと第２のコイルとが互いに略対向配置となる場合、前記差動共振回路の検出信号は、前記非接触受電装置が有するエネルギー源または前記高周波インバータ回路の間欠発振動作による第１のコイルからの給電により、前記非接触受電装置に設けた２次側制御回路が第５のコイルを励磁して発生させた磁束信号を検出した信号であり、前記非接触給電装置が単独である場合の検出信号よりも大きい電圧値を有し、前記インバータ制御回路は前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を連続発振に制御し、
前記非接触給電装置からの連続給電を停止する場合は、前記差動共振回路の検出信号は、前記２次側制御回路が第５のコイルの励磁を停止する、または励磁を弱める、または間欠励磁する、または励磁周波数を変更して発生させた磁束信号を検出した信号であり、前記高周波インバータ回路が連続発振を行っている場合の検出信号よりも小さい電圧値となり、前記インバータ制御回路は前記検出信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を間欠発振に制御するので、請求項８と同様の効果を奏する。
【０１０７】
請求項１０の発明は、請求項９において、前記インバータ制御回路は、前記高周波インバータ回路の発振を一定時間毎に開始させる定期発振開始手段と、発振を開始してから一定時間後に発振を停止させる発振強制停止手段と、前記差動共振回路の検出信号に応じて、前記発振強制停止手段の継続と解除とを制御することで、前記高周波インバータ回路の間欠発振と連続発振とを制御する手段とを備えるので、非接触給電装置と非接触受電装置との結合状態、及び負荷の状況に応じて間欠発振、または連続発振を行うことができるという効果がある。
【０１０８】
請求項１１の発明は、請求項１０において、前記発振強制停止手段は、前記第１のコイルに発生する電圧を利用して、前記定期発振開始手段により前記高周波インバータ回路の発振が立ち上がってから定常発振へと移行する過程において発振が開始したことを検知する手段を有するので、間欠発振を行うことができるという効果が有る。
【０１０９】
請求項１２の発明は、請求項１０または１１において、第１のコイルに発生する電圧の振幅は、前記高周波インバータ回路の発振停止時より発振開始後のほうが大きく、前記発振強制停止手段は、第１のコイルに発生する電圧によって充電される積分回路と、発振開始後に前記積分回路に充電された電圧が所定の値を超えたことを検出して前記高周波インバータ回路の発振を停止させる手段とを備えるので、発振強制停止手段の具体回路を構成することができるという効果がある。
【０１１０】
請求項１３の発明は、請求項１２において、前記高周波インバータ回路の間欠発振と連続発振とを制御する手段は、前記差動共振回路の検出信号に応じて、前記積分回路を構成するコンデンサの電荷を引き抜く手段を備えて、前記積分回路に充電された電圧が所定の値を超えないようにすることで、前記発振強制停止手段の動作を阻止するので、間欠発振と連続発振とを切換えることができるという効果がある。
【０１１１】
請求項１４の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部間に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部間に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両突部のうち少なくとも一方に巻回され、第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回され、第５のコイルは第３のコイルに対向する第２のコアの突部に巻回されるので、断面コの字型のコアを用いて、非接触給電装置と非接触受電装置とで分離着脱自在なトランス構造を構成することができるという効果がある。
【０１１２】
請求項１５の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部間に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部間に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３、第４のコイルは第１のコイルを軸方向に挟んで、第１のコアの両突部間に巻回され、第５のコイルは第２のコアの両突部間に第２のコイルとは軸方向に分離して第３のコイルに対向して巻回されるので、請求項１４と同様の効果を奏する。
【０１１３】
請求項１６の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部間に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部間に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコイルとは軸方向に分離して第１のコアの両突部間に巻回され、第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回され、第５のコイルは第２のコアの両突部間に第２のコイルとは軸方向に分離して第３のコイルに対向して巻回されるので、請求項１４と同様の効果を奏する。
【０１１４】
請求項１７の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端に突部を設けた断面コの字型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの両突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの両突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両突部間の凹部に配置され、第４のコイルは第１のコアの両突部のうち少なくとも一方に巻回され、第５のコイルは第２のコアの両突部間の凹部に第３のコイルに対向して配置されるので、請求項１４と同様の効果を奏する。
【０１１５】
請求項１８の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端及び中央に突部を設けた断面Ｅ型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの中央の突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの中央の突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両端の突部のうち少なくとも一方に巻回され、第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回され、第５のコイルは第３のコイルに対向する第２のコアの突部に巻回されるので、断面Ｅ型のコアを用いて請求項１４と同様の効果を奏する。
【０１１６】
請求項１９の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、両端及び中央に突部を設けた断面Ｅ型の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの中央の突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの中央の突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３のコイルは第１のコアの両端の突部のうち一方に巻回され、第４のコイルは第１のコアの両端の突部のうち他方に巻回され、第５のコイルは第３のコイルに対向する第２のコアの突部に巻回されるので、請求項１８と同様の効果を奏する。
【０１１７】
請求項２０の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、円筒状のポット型のコアを軸方向に対して略対象に分割した一方である第１のコアと、他方である第２のコアとを備え、第１，第２のコアは軸方向の略中央の内面に突部を各々設けており、第１のコアの中央の突部に巻回した第１のコイルと、第２のコアの中央の突部に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３，第４のコイルは第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に、且つ第３のコイルは第２のコアに近くなるように第４のコイルとは軸方向に分離して巻回され、第５のコイルは第２のコイルの半径方向に第２のコイルに重ねて同軸に、第３のコイルに対向して巻回されるので、円筒状のポット型のコアを用いて請求項１４と同様の効果を奏する。
【０１１８】
請求項２１の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、円板状または円筒状の磁性体からなる第１，第２のコアを備え、第１のコアの側面に巻回した第１のコイルと、第２のコアの側面に巻回した第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３，第４のコイルは第１のコイルと同軸に、且つ第３のコイルは第２のコアに近くなるように第４のコイルとは軸方向に分離して巻回され、第５のコイルは第２のコイルと同軸に、第３のコイルに対向して巻回されるので、円板状または円筒状のコアを用いて請求項１４と同様の効果を奏する。
【０１１９】
請求項２２の発明は、請求項５乃至１３いずれかにおいて、第１のコイルと第２のコイルとのうち少なくともいずれか一方が円板上または円筒状の磁性体からなるコアに巻回して、第１のコイルと第２のコイルとは互いに分離着脱自在なトランス構造を構成しており、第３，第４のコイルは第１のコイルと同軸に、且つ第３のコイルは第２のコイルに近くなるように第４のコイルとは軸方向に分離して巻回され、第５のコイルは第２のコイルと同軸に、第３のコイルに対向して巻回されるので、第１のコイルと第２のコイルとのうち少なくともいずれか一方に円板上または円筒状のコアを用いて、請求項１４と同様の効果を奏する。
【０１２０】
請求項２３の発明は、請求項１において、前記高周波インバータ回路は自励発振を行うものであって、前記差動共振回路の検出信号は第１のコイルの電流による磁束を検出した信号であり、前記非接触給電装置が単独である場合、前記差動共振回路の検出信号は所定の電圧値より大きい信号であり、前記インバータ制御回路は前記検出信号を平滑した信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を間欠発振に制御し、第１のコイルと第２のコイルとが互いに略対向配置となる場合、前記差動共振回路の検出信号は、前記非接触給電装置が単独であるときの第１のコイルが発生する磁束に対して分布、強度、方向が変化した磁束を検出した所定の電圧値より小さい信号であり、前記インバータ制御回路は前記検出信号を平滑した信号に基づいて前記高周波インバータ回路の発振を連続発振に制御するので、非接触給電装置が単独の場合の発振停止、抑制を行うことができ、省エネルギーに貢献することができるという効果がある。
【０１２１】
請求項２４の発明は、請求項２３において、前記自励発振を行う高周波インバータ回路は、発振用スイッチング素子と、発振用スイッチング素子の発振を起動させるための起動回路と、第１のコイルに磁気結合した帰還コイルと、第１のコイルまたは発振用スイッチング素子に並列接続したコンデンサと、発振用スイッチング素子の制御端をグランドレベルに接続する自励制御用スイッチング素子とを備える電圧共振型のインバータ回路であり、発振用スイッチング素子は前記帰還コイルの誘起電圧と前記起動回路の出力とによってオンし、オンしてから一定時間後に自励制御用スイッチング素子がオンして発振用スイッチング素子をオフさせるので、自励発振を行って請求項２３と同様の効果を奏する。
【０１２２】
請求項２５の発明は、請求項２４において、前記インバータ制御回路は、前記差動共振回路の検出信号を整流、平滑する回路と、前記整流平滑回路の出力を制御端に接続し、前記自励制御用スイッチング素子に並列に接続した発振制御用スイッチング素子とを備えるので、差動共振回路の検出信号で発振制御用スイッチング素子をオン・オフすることで、間欠発振と連続発振とを切換えることができ、極めて少ない部品の追加で請求項２３と同様の効果を奏する。
【０１２３】
請求項２６の発明は、請求項２４において、前記インバータ制御回路は、前記差動共振回路の検出信号を整流、平滑する回路を備え、前記整流平滑回路の出力を前記自励制御用スイッチング素子の制御端に接続したので、差動共振回路の検出信号で自励制御用スイッチング素子をオン・オフすることで、請求項２５と同様の効果を奏する。
【０１２４】
請求項２７の発明は、請求項２３乃至２６いずれかにおいて、円板状または円筒状の磁性体からなるコアを備えて、第１のコイルは前記コアの側面に巻回され、第３，第４のコイルは、第１のコイルの半径方向に第１のコイルに重ねて同軸に巻回されて、第２のコイルは第１のコイルの軸方向に対向配置したので、円板状または円筒状の磁性体からなるコアを用いて請求項１４と同様の効果を奏する。
【０１２５】
請求項２８の発明は、請求項２３乃至２６いずれかにおいて、円板状または円筒状の磁性体からなるコアを備えて、第１のコイルは前記コアの側面に巻回され、第３，第４のコイルは、前記コアの側面に第１のコイルとは軸方向に分離して巻回されて、第２のコイルは第１のコイルの軸方向に対向配置したので、請求項２７と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のブロック構成を示す図である。
【図２】同上の具体的な回路構成を示す図である。
【図３】同上の発振から連続発振に至る各部の波形を示す図である。
【図４】同上の発振から間欠発振に至る各部の波形を示す図である。
【図５】同上の分離着脱式トランスの第１の構造例を示す側面断面図である。
【図６】同上の分離着脱式トランスの第２の構造例の１次側を示す側面断面図である。
【図７】同上の分離着脱式トランスの第２の構造例の１次側と２次側とを示す側面断面図である。
【図８】同上の分離着脱式トランスの第２の構造例の全体を示す側面断面図である。
【図９】同上の分離着脱式トランスの第３の構造例を示す側面断面図である。
【図１０】同上の分離着脱式トランスの第４の構造例を示す側面断面図である。
【図１１】同上の分離着脱式トランスの第５の構造例を示す側面断面図である。
【図１２】同上の分離着脱式トランスの第６の構造例を示す側面断面図である。
【図１３】同上の分離着脱式トランスの第７の構造例を示す側面断面図である。
【図１４】同上の分離着脱式トランスの第８の構造例を示す側面断面図である。
【図１５】同上の分離着脱式トランスの第９の構造例を示す側面断面図である。
【図１６】同上の分離着脱式トランスの第１０の構造例を示す側面断面図である。
【図１７】本発明の実施形態２のブロック構成を示す図である。
【図１８】同上の具体的な回路構成を示す図である。
【図１９】同上の別の回路構成を示す図である。
【図２０】同上の分離着脱式トランスの構造例を示す側面断面図である。
【図２１】同上の分離着脱式トランスの別の構造例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１  非接触給電装置
２  非接触受電装置
１１  高周波インバータ回路
１２  差動共振回路
１３  インバータ制御回路
２１  電力変換回路
２２  ２次電池
２３  ２次側制御回路
Ｌ１〜Ｌ５  第１〜第５のコイル
Ｃ４，Ｃ８  共振コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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