专利名称：无接触供电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无接触供电设备，特别是涉及一种对感应线路或者感应线圈提供交流电流的电源装置。
背景技术：
在专利文献1中公开了以往的对上述感应线路提供交流电流的电源装置的一例。该电源装置由如下部分构成DC扼流圈(choke)，其从直流电源的正输出端子被提供直流电流；高频变压器，其由直流电流经由DC扼流圈被提供至中心抽头的初级线圈以及连接上述感应线路的次级线圈形成；电容器，其并联连接在高频变压器的初级线圈的两端；第1开关，其连接在高频变压器的初级线圈的一端与直流电源的负输出端子之间；第2 开关，其连接在高频变压器的初级线圈的另一端与直流电源的负输出端子之间。另外，高频变压器的初级线圈和次级线圈、感应线路以及电容器被选定为形成以规定频率发生谐振的谐振电路，通过开关控制器使第1开关与第2开关交替错开180°来进行开关使得电流以该规定频率流过次级线圈。此外，为了使流向感应线路的电流变大、并且使负载变化的影响为最小限度，高频变压器的次级侧的线圈数设为1个。这样通过高频变压器与直流电源绝缘，规定频率的正弦波形的大电流被提供至感应线路。专利文献1 日本专利第沈67054号公报(图6)
发明内容
(发明要解决的问题)但是，在以往的无接触供电设备中，第1开关和第2开关最好是正好错开180°而进行开关，但是当开关定时偏离而发生同时导通的定时时，由于存在与开关串联连接的电容器，因此通过电容器形成环形电路而进行放电，从而无端消耗能量。另外，伴随开关动作所产生的噪声电流在电容器中循环，从而无端消耗能量。另外，为了使第1开关和第2开关进行开关，需要开关控制器。因此，本发明的目的在于提供一种能够避免伴随开关动作的能量浪费、并且能够不需要开关控制器的无接触供电设备。(用于解决问题的方案)为了达到上述目的，本发明中的第一发明所述的发明是一种无接触供电设备，具备感应线路或感应线圈，该感应线路沿着移动体的移动路径配置，并被提供交流电流，该感应线圈配置在装置停留的规定位置处，并被提供交流电流，在上述移动体中设置通过在上述感应线路中产生的磁通而感应出电动势的受电线圈，或者在上述装置中设置通过在上述感应线圈中产生的磁通而感应出电动势的受电线圈，该无接触供电设备的特征在于，具备 直流电源装置，提供直流电流；DC扼流圈，其一端与上述直流电源装置的正输出端子相连接；绝缘变压器，由带有中心抽头的初级线圈以及次级线圈形成，该中心抽头与上述DC扼流圈的另一端相连接，该次级线圈与上述感应线路或感应线圈相连接；谐振电容器，与上述次级线圈并联连接，以规定频率与上述感应线路或感应线圈形成谐振电路；第1 二极管，其阳极与上述带有中心抽头的初级线圈的一端相连接；第2 二极管，其阳极与上述带有中心抽头的初级线圈的另一端相连接；第1开关元件，连接在上述第1 二极管的阴极与上述直流电源装置的负输出端子之间；以及第2开关元件，连接在上述第2 二极管的阴极与上述直流电源装置的负输出端子之间，其中，上述第1开关元件和上述第2开关元件被交替驱动使得交流电流以上述规定频率流过上述次级线圈。根据上述结构，从直流电源装置经由DC扼流圈向带有中心抽头的初级线圈提供直流电流，当第1开关元件被驱动时，直流电流从带有中心抽头的初级线圈的一端流向第1 二极管、第1开关元件，接着当第2开关元件被驱动时，直流电流从带有中心抽头的初级线圈的另一端流向第2 二极管、第2开关元件。通过这样交替地驱动第1开关元件和第2开关元件，电流交替地从带有中心抽头的初级线圈的一端和另一端流动，次级线圈中交替流过相反方向的电流。此时，第1开关元件和上述第2开关元件被交替驱动使得交流电流以上述规定频率流过次级线圈，由此交流电流以上述规定频率从次级线圈流向感应线路或感应线圈。另外，此时，即使开关元件的开关定时偏离而产生同时导通的定时，由于不存在与开关元件连接的电容器，并且存在第1 二极管和第2 二极管，因此不会随着开关元件的动作而在包括该开关元件的环形电路中流过循环电流，减少能量损失。另外，二极管中存在恢复电流，当被施加反向电压时瞬间流过电流，但是由于只连接有初级线圈，因此不会在上述环形电路中流过循环电流，能量损失减少。另外，第二发明所记载的发明的特征在于，在第一发明所记载的发明中，上述第1 开关元件和第2开关元件由晶体管形成，具备第1齐纳二极管，其阴极与上述带有中心抽头的初级线圈的一端及形成上述第2开关元件的晶体管的基极相连接，阳极与上述直流电源装置的负输出端子相连接；以及第2齐纳二极管，其阴极与上述带有中心抽头的初级线圈的另一端及形成上述第1开关元件的晶体管的基极相连接，阳极与上述直流电源装置的负输出端子相连接，通过从上述带有中心抽头的初级线圈的一端向上述第1齐纳二极管流过电流，形成上述第2开关元件的晶体管被驱动，通过从上述带有中心抽头的初级线圈的另一端向上述第2齐纳二极管流过电流，形成上述第1开关元件的晶体管被驱动。根据上述结构，当电流从带有中心抽头的初级线圈的一端流向第1齐纳二极管时，第1齐纳二极管的齐纳电压被施加到第2晶体管的基极，由此第2晶体管被驱动，电流流过阴极连接在该第2晶体管上的第2 二极管，流过初级线圈的电流的方向相反。于是，第 2晶体管的基极电压变为0，第2齐纳二极管的齐纳电压被施加到第1晶体管的基极，由此第1晶体管被驱动，电流流过阴极连接在该第1晶体管上的第1 二极管，流过初级线圈的电流的方向相反。这样第1晶体管与第2晶体管交替导通，在每次交替导通时流过初级线圈的电流的方向相反。与此相伴，在次级线圈上交替流过方向相反的电流，由谐振电容器与感应线路或感应线圈形成的电路在形成谐振电路的规定频率时最佳地流过电流，因此上述第 1晶体管和第2晶体管以上述电路的规定频率被驱动。即，通过自振荡，交流电流以上述电路的规定频率被提供至感应线路或感应线圈。因而，不需要用于驱动晶体管(开关元件) 的开关控制器。
另外，第三发明所记载的发明的特征在于，在第一发明或第二发明所记载的发明中，流过上述感应线路或感应线圈的交流电流的频率由于上述移动体或装置的受电线圈的存在而降低为小于上述规定频率。根据上述结构，谐振电容器和感应线路或感应线圈以规定频率形成谐振电路，但是由于移动体或装置的受电线圈的存在而阻抗增加，因此谐振频率降低，进行自振荡的频率也随之降低为小于上述规定频率。另外，第四发明所记载的发明的特征在于，在第三发明所记载的发明中，连接到上述受电线圈的负载的额定值是根据上述降低的频率设定的。根据上述结构，从移动体或装置的受电线圈供电的负载的额定值被预先设定为能够以降低的频率进行驱动。另外，第五发明所记载的发明的特征在于，在第一发明 第四发明中的任一项所记载的发明中，上述感应线圈和上述受电线圈被缠绕在形成为从侧面观察时呈“二”字状的芯体两侧的脚部，在上述受电线圈中感应出的电压由于上述芯体的饱和而被限制在规定电压以下。根据上述结构，受电线圈的电压由于芯体的饱和而不会高于规定电压，由此受电线圈的受电电力被限制，因此能够防止感应线圈成为过负载。另外，第六发明所记载的发明的特征在于，在第五发明所记载的发明中，上述受电线圈的芯体与上述感应线圈的芯体相比小。根据上述结构，受电线圈的芯体与感应线圈的芯体相比小，由此即使受电线圈的芯体停留的位置偏离感应线圈的芯体的位置，受电线圈中也会感应出所需的电压。另外，第七发明所记载的发明是一种无接触供电设备，具备感应线路或感应线圈， 该感应线路沿着移动体的移动路径配置，被提供交流电流，该感应线圈配置在装置停留的规定位置处，被提供交流电流，在上述移动体中设置通过在上述感应线路中产生的磁通而感应出电动势的受电线圈，或者在上述装置中设置通过在上述感应线圈中产生的磁通而感应出电动势的受电线圈，该无接触供电设备的特征在于，具备直流电源装置，提供直流电流；DC扼流圈，其一端与上述直流电源装置的正输出端子相连接；绝缘变压器，其由带有中心抽头的初级线圈以及次级线圈形成，该中心抽头与上述DC扼流圈的另一端相连接，该次级线圈与上述感应线路或感应线圈相连接；谐振电容器，与上述次级线圈并联连接，以规定频率与上述感应线路或感应线圈形成谐振电路；第1开关元件，由连接在上述带有中心抽头的初级线圈的一端与上述直流电源装置的负输出端子之间的晶体管形成；第2开关元件，由连接在上述带有中心抽头的初级线圈的另一端与上述直流电源装置的负输出端子之间的晶体管形成；第1恒电流二极管，其阳极与上述带有中心抽头的初级线圈的一端相连接；第1齐纳二极管，其阴极与上述第1恒电流二极管的阴极及形成上述第2开关元件的晶体管的基极相连接，阳极与上述直流电源装置的负输出端子相连接；第1切换二极管，其阳极与上述第1恒电流二极管的阴极相连接，阴极与上述带有中心抽头的初级线圈的一端相连接；第2恒电流二极管，其阳极与上述带有中心抽头的初级线圈的另一端相连接；第2齐纳二极管，其阴极与上述第2恒电流二极管的阴极及形成上述第1开关元件的晶体管的基极相连接，阳极与上述直流电源装置的负输出端子相连接；以及第2切换二极管，其阳极与上述第2恒电流二极管的阴极相连接，阴极与上述带有中心抽头的初级线圈的另一端相连接，其中，通过从上述带有中心抽头的初级线圈的一端向上述第1恒电流二极管和上述第1 齐纳二极管流过电流，形成上述第2开关元件的晶体管被驱动，此时，第2晶体管的基极的电荷经由上述第1切换二极管向初级线圈的一端放电，第2晶体管完全成为非导通状态，通过从上述带有中心抽头的初级线圈的另一端向上述第2恒电流二极管和上述第2齐纳二极管流过电流，形成上述第1开关元件的晶体管被驱动，此时，第1晶体管的基极的电荷经由第2切换二极管向初级线圈的另一端放电，第1晶体管成为非导通状态。根据上述结构，当从直流电源装置经由DC扼流圈向带有中心抽头的初级线圈提供直流电流时，该直流电流经由第1恒电流二极管被提供至第1齐纳二极管，或者经由第2 恒电流二极管被提供至第2齐纳二极管，第1齐纳二极管或第2齐纳二极管的齐纳电压被施加在形成第1开关元件的晶体管的基极或形成第2开关元件的晶体管的基极，齐纳电压以时间延迟少地达到规定的基极电压的第1开关元件或第2开关元件中的某一个成为导通状态，电路启动。而且，当第1开关元件被驱动时，第2开关元件的基极的电荷经由第1切换二极管被放电，当第2开关元件被驱动时，第1开关元件的基极的电荷通过第2切换二极管被放电。由此，确保开关动作的稳定性。另外，此时，即使开关元件的开关定时偏离而产生同时导通的定时，由于不存在与开关元件连接的电容器，因此不会随着开关元件的动作而在包括该开关元件的环形电路中流过循环电流，能量损失减少。另外，通过在提供形成开关元件的晶体管的基极电压的齐纳电压的上升中使用恒电流二极管，不会产生时间延迟，齐纳电压稳定地上升，更加确保开关动作的稳定性。(发明的效果)本发明的无接触供电设备具有如下效果即使开关元件的开关定时偏离而产生同时导通的定时，由于不存在与开关元件连接的电容器，并且存在第1 二极管和第2 二极管， 因此不会随着开关元件的动作而在包括该开关元件的环形电路中流过循环电流，能够减少能量损失，并且在二极管中存在恢复电流，当被施加反向电压时，瞬间流过电流，但是由于只连接有初级线圈，因此不会在上述环形电路中流过循环电流，能够减少能量损失。另外，本发明的无接触供电设备具有如下效果通过在提供形成开关元件的晶体管的基极电压的齐纳电压的上升中使用恒电流二极管，不会产生时间延迟，能够使齐纳电压稳定地上升，更能够确保开关动作的稳定性。
图1是本发明的实施方式1中的无接触供电设备的电路图。图2是该无接触供电设备的感应线圈和受电线圈的截面图。图3是该无接触供电设备的感应线圈和受电线圈的立体图。图4是本发明的实施方式2中的无接触供电设备的电路图。图5是本发明的实施方式3中的无接触供电设备的电路图。图6是本发明的实施方式4中的无接触供电设备的电路图。图7是本发明的实施方式5中的无接触供电设备的电路图。
具体实施方式
下面，根据附图来说明本发明的实施方式。[实施方式1]图1是本发明的实施方式1中的无接触供电设备的电路图。如图1所示，初级侧(供电侧)由直流电源装置11、供电装置12以及供电单元13 构成，次级侧(受电侧)由受电单元15构成。上述供电单元13被配置在具备上述受电单元15的装置(未图示)移动并停留的规定位置处。在图1中，由单点划线表示装置的移动路径17。直流电源装置11从交流的工业电源被供电而进行AC-DC转换，从而将额定直流电压的直流电流提供给供电装置12。上述供电装置12由如下部分构成DC扼流圈21，其一端与直流电源装置11的正输出端子相连接，被提供直流电流；绝缘变压器M，其由带有中心抽头的初级线圈22以及次级线圈23形成，在DC扼流圈21的另一端连接有该中心抽头22a，该次级线圈23与该初级线圈22相对置，与供电单元13的感应线圈42 (后述)相连接；谐振电容器25，其与绝缘变压器M的次级线圈23并联连接，与供电单元13的感应线圈42以规定频率形成谐振电路；第1 二极管沈，其阳极与带有中心抽头的初级线圈22的一端22b相连接；第2 二极管27，其阳极与上述带有中心抽头的初级线圈22的另一端22c相连接；第1电阻28和第1齐纳二极管29，串联连接在带有中心抽头的初级线圈22的一端22b与直流电源装置11的负输出端子之间；第1栅电阻30，其一端连接在第1电阻观与第1齐纳二极管四的连接点；第2电阻31和第2齐纳二极管32，串联连接在带有中心抽头的初级线圈22的另一端22c与直流电源装置11的负输出端子之间；第2栅电阻33，其一端连接在第2电阻31与第2齐纳二极管32的连接点；带有过电压限制器(二极管)的第1 (NPN)晶体管(第1开关元件的一例)35，其集电极与第1 二极管26的阴极相连接，发射极与直流电源装置11的负输出端子相连接，基极与第2栅电阻33的另一端相连接；带有过电压限制器(二极管)的第2 (NPN)晶体管(第2开关元件的一例)36，其集电极与第2 二极管27的阴极相连接，发射极与直流电源装置11的负输出端子相连接，基极与第1栅电阻30的另一端相连接；以及配置有这些部件的空气冷却用的散热片(未图示)。此外，第1齐纳二极管四的阴极经由第1电阻观与带有中心抽头的初级线圈22 的一端22b相连接，第1齐纳二极管四的阳极与直流电源装置11的负输出端子相连接。 另外，第2齐纳二极管32的阴极经由第2电阻31与带有中心抽头的初级线圈22的另一端 22c相连接，第2齐纳二极管32的阳极与直流电源装置11的负输出端子相连接。通过上述供电装置12的结构，通过从带有中心抽头的初级线圈22的一端22b向第1齐纳二极管四流过电流，第2晶体管36被驱动，通过从带有中心抽头的初级线圈22 的另一端22c向第2齐纳二极管32流过电流，第1晶体管35被驱动。另外，如图2和图3所示，上述供电单元13是如下构成的将平板状的铁氧体芯体部件41以从侧面观察时呈“ 二 ”字状组合，进一步在两脚部13A的前端将铁氧体芯体部件 41沿水平组合，对“ 二 ”字状的两脚部13A分别缠绕感应线圈42来形成供电部43，在铝制的底板材料44上将两个供电部43配置成在受电单元15的移动方向X上使“ 二 ”字状的空间串联排列。另外，如图1所示，上述受电单元15由如下部分构成缠绕有受电线圈51的受电部52(图幻；与受电线圈51 —起形成将后述的频率作为谐振频率的谐振电路的谐振电容器53 ；以及与谐振电容器53并联连接的整流器M。如图2和图3所示，受电部52是将平板状的铁氧体芯体部件56组合成从侧面观察时呈“ 二 ”字状、进一步在两脚部52A的前端将铁氧体芯体部件56沿水平组合并在“ 二 ”字状的两脚部52A上缠绕上述受电线圈51来形成的，被固定在铝制的底板材料57。另外，在受电部52中产生的电压由于铁氧体芯体部件56的饱和电压而被限制在规定电压以下。另外，如图2和图3所示，受电部52 (受电线圈51)的铁氧体芯体部件56与供电单元13 (感应线圈42)的铁氧体芯体部件41相比更小，受电部52的形状(尺寸)与供电部43的形状 (尺寸)相比小一圈。而且，如图2所示，受电部52 (受电线圈51)以如下方式移动配置在受电部52的两脚部52A前端的铁氧体芯体部件56与配置在供电单元13的四个脚部13A前端的铁氧体芯体部件41相对置。说明上述结构的动作。1.当直流电源装置11连接到工业电源时，直流电流被提供至供电装置12的DC扼流圈21。在该状态下，第1晶体管35和第2晶体管36都处于截止状态。2.关于被提供至DC扼流圈21的直流电流，即使部件的额定值相同，也因二极管 26,27的正向电压、晶体管35、36的特性的偏差、电阻观、30、31、33的电阻值误差等而电流的流动容易性上产生差异。在此，设从带有中心抽头的初级线圈22的另一端22c向第2 齐纳二极管32流过电流，第1晶体管35的基极电压变为0. 7V，第1晶体管35先成为导通 (ON)状态。3.于是，提供至DC扼流圈21的直流电流从初级线圈22的中心抽头2 流向一端 22b、第1 二极管沈、第1晶体管35，另外，从一端22b经由第1电阻观流向第1齐纳二极管29。此时，第1晶体管35的栅极的电荷经由第2栅电阻33、第2电阻31流向带有中心抽头的初级线圈22的另一端22c，第1晶体管35的栅极电压变为0V，第1晶体管35成为截止(非导通)状态，与此同时，第2晶体管36的基极电压变为0. 7V，第2晶体管36成为导通(ON)状态。4.于是，提供至DC扼流圈21的直流电流从初级线圈22的中心抽头2 流向另一端22c、第2 二极管27、第2晶体管36，另外，从另一端22c经由第2电阻31流向第2齐纳二极管32。此时，第2晶体管36的栅极的电荷经由第1栅电阻30、第1电阻观流向带有中心抽头的初级线圈22的一端22b，第2晶体管36的栅极电压变为0V，第2晶体管36成为截止(非导通)状态，与此同时，第1晶体管35的基极电压变为0. 7V，第1晶体管35成为导通⑴N)状态。
通过重复以上的动作，进行振荡。这样，第1晶体管35和第2晶体管36交替导通，每次交替导通时流过初级线圈22 的电流的方向相反。5.与此相伴，次级线圈23中交替流过相反方向的电流，由谐振电容器25和供电单元13的感应线圈42形成的电路的谐振频率(例如15kHz)时最佳地流过电流，因此第1晶体管35和第2晶体管36以上述谐振频率交替错开180°而进行开关动作。即，以由谐振电容器25和供电单元13的感应线圈42形成的电路的谐振频率进行自振荡，该谐振频率的交流电流被提供给感应线圈42。因此，不需要用于驱动第1晶体管35和第2晶体管36的控制电路。6.当受电单元15与供电单元13相对置地移动过来时，通过感应线圈42中产生的磁通，与感应线圈42的频率发生谐振的受电线圈51中产生大的电动势，由该电动势产生的交流电流被提供给整流器M，通过整流器M整流得到的直流电流被提供给装置的负载。此时，由于装置的受电线圈51的存在，与供电装置12的谐振电容器25相连接的电路的阻抗增加，因此流过感应线圈42的交流电流的频率降低为小于上述规定频率(由谐振电容器25 和感应线圈42形成的电路的谐振频率)(例如，降低为14kHz)，进行自振荡的频率也随之降低。受电单元15的受电线圈51和谐振电容器53被选定为以该降低的频率(例如，14kHz) 为谐振频率。另外，受电部52(受电线圈51)中产生的电压由于铁氧体芯体部件56的饱和电压而被限制在规定电压以下，因此受电单元15的受电电力受到限制。如上所述，根据本实施方式1，即使晶体管35、36的开关定时偏离而产生了同时进行开关的定时，由于不存在与晶体管35、36相连接的电容器，并且存在第1 二极管沈和第 2 二极管27，因此不会随着晶体管35、36的动作而在包括该晶体管35、36的环形电路中流过循环电流，另外，不会流动在晶体管35、36的开关动作时产生的噪声电流，能够减少能量损失，并且虽然二极管沈、27中存在恢复电流而在被施加反向电压的瞬间流过电流，但是由于只连接有初级线圈22，因此上述环形电路中不会流过循环电流，能够减少能量损失，能够提高效率。另外，根据本实施方式1，晶体管35、36通过进行自振荡，能够不需要用于驱动晶体管35、36的控制电路。另外，根据本实施方式1，在不存在受电单元15时，与存在受电单元15时相比流向感应线圈42的电流的频率高，因此流动的电流小也可以，能够减少不存在受电单元15时的能量损失。另外，根据本实施方式1，受电线圈51的铁氧体芯体部件56的形状小于感应线圈 42的铁氧体芯体部件41的形状，由此即使受电线圈51的铁氧体芯体部件56所停留的位置偏离于感应线圈42的铁氧体芯体部件41的位置，也能够在受电线圈51中感应出所需的电压。另外，根据本实施方式1，受电部52中产生的电压由于铁氧体芯体部件56的饱和电压而被限制在规定电压以下，因此受电单元15的受电电力受到限制，能够防止感应线圈 42侧(初级侧)变为过负载。[实施方式2]图4是本发明的实施方式2中的无接触供电设备的电路图。此外，对与上述实施方式1相同的电路结构附加同一标记并省略说明。在上述实施方式1中，在谐振电容器25上连接了供电单元13，但是在实施方式2 中，如图4所示，代替供电单元13，而连接有以规定频率与谐振电容器25形成谐振电路的感应线路62。该感应线路62是沿着移动体的移动路径61敷设的。另外，受电单元15搭载在移动体中，从感应线路62接受电力。详细的动作与实施方式1相同，因此省略说明。此外，当从感应线路62向多个受电单元15进行供电时，由于与受电单元15相连接的负载的电力，与供电装置12的谐振电容器25相连接的电路的阻抗增减，谐振频率发生变化，因此受电单元15中感应出的电动势发生变化。在移动体侧需要将额定值设定成即使频率变化而电动势的变化发生变化，也能够对负载供电。[实施方式3]图5是本发明的实施方式3中的无接触供电设备的电路图。此外，对与上述实施方式1相同的电路结构附加同一标记并省略说明。在上述实施方式1中，在晶体管35、36的切换时，将设为非导通的晶体管35、36的栅极的电荷经由电阻31、33、28、30放掉而使栅极电压降低，当负载变大而需要使大的初级电流流过带有中心抽头的初级线圈22时，上述栅极电压的降低变慢，由此晶体管35、36的切换变慢，有可能无法得到期望的高频(例如，15kHz)的次级电流。因此，在实施方式3中，为了即使流过大的电流也能够进行晶体管35、36的迅速的切换从而得到期望的高频的次级电流，如图5所示，附加有放电旁路电路和栅极急速充电电路，该放电旁路电路使晶体管35、36的栅极的电荷急速衰减，使栅极电压急速成为OV(放电)，该栅极急速充电电路对晶体管35、36的栅极的电荷急速进行充电，使栅极电压急速上升。S卩，作为放电旁路电路，附加有如下部分二极管67，其阳极连接在第1电阻观与第1齐纳二极管四的连接点；电阻68，其一端与二极管67的阴极相连接，另一端与二极管沈的阴极相连接；二极管69，其阳极连接在第2电阻31与第2齐纳二极管32的连接点；以及电阻70，其一端与二极管69的阴极相连接，另一端与二极管27的阴极相连接，作为栅极急速充电电路，附加有如下部分电容器72，其一端连接在第1电阻观与第1齐纳二极管四的连接点；电阻73，其一端与电容器72的另一端相连接，另一端与带有中心抽头的初级线圈 22的一端22b相连接；电容器74，其一端连接在第2电阻31与第2齐纳二极管32的连接点；以及电阻75，其一端与电容器74的另一端相连接，另一端与带有中心抽头的初级线圈 22的另一端22c相连接。通过附加上述放电旁路电路，设为非导通的晶体管35、36的栅极电压急速放电， 通过附加上述栅极急速充电电路，设为导通的晶体管35、36的栅极电压急速上升，因此，即使在需要使大的初级电流流过带有中心抽头的初级线圈22时，也能够进行晶体管35、36的迅速的切换，能够得到期望的高频的次级电流。此外，在实施方式3中，在供电装置12上连接有供电单元13，但是也可以连接感应路径62。[实施方式4]图6是本发明的实施方式4中的无接触供电设备的电路图。此外，对与上述实施方式1相同的电路结构附加同一标记并省略说明。 实施方式4中的无接触供电设备相比于实施方式1中的无接触供电设备，变更了下述方面。 去除第1 二极管沈，在带有中心抽头的初级线圈22的一端22b上连接第1 (NPN) 晶体管(第1开关元件的一例)35的集电极。另外，去除第2 二极管27，在带有中心抽头的初级线圈22的另一端22c上连接第 2 (NPN)晶体管(第1开关元件的一例)36的集电极。·代替第1电阻观，设置第1恒电流二极管39和第1切换二极管37，该第1恒电流二极管39的阳极与带有中心抽头的初级线圈22的一端22b相连接，阴极与第1齐纳二极管四的阴极相连接，该第1切换二极管37的阳极与上述第1恒电流二极管39的阴极相连接，阴极与上述带有中心抽头的初级线圈22的一端22b相连接。另外，代替第2电阻31，设置第2恒电流二极管40和第2切换二极管38，该第2恒电流二极管40的阳极与带有中心抽头的初级线圈22的另一端22c相连接，阴极与第2齐纳二极管32的阴极相连接，该第2切换二极管38的阳极与上述第2恒电流二极管40的阴极相连接，阴极与上述带有中心抽头的初级线圈22的另一端22c相连接。·将谐振电容器25设置在供电装置12的外部，设置成与供电装置12并联连接。·代替供电单元13，连接以规定频率与谐振电容器25形成谐振电路的感应线路 62。说明上述结构的动作。1.当直流电源装置11连接到工业电源时，直流电流被提供至供电装置12的DC扼流圈21。在该状态下，第1晶体管35和第2晶体管36都处于截止状态。2.关于提供至DC扼流圈21的直流电流，即使部件的额定值相同，也因恒电流二极管39、40的正向电压、晶体管35、36的特性偏差等而在电流的流动容易性上产生差异。在此，设从带有中心抽头的初级线圈22的另一端22c经由第2恒电流二极管40向第2齐纳二极管32流过电流，第1晶体管35的基极电压成为阈值电压以上，第1晶体管35先成为导通(ON)状态。3.当第1晶体管35先成为导通(ON)状态时，提供至DC扼流圈21的直流电流从初级线圈22的中心抽头2 流向一端22b、第1晶体管35。于是，由于初级线圈22的一端 22b的电压变为大致0V，因此第2晶体管36的基极的电荷经由第1切换二极管37向初级线圈22的一端22b放电，因此第2晶体管36完全成为截止(非导通)状态。4.接着，从初级线圈22流向第1晶体管35的电流通过次级线圈23向谐振电容器 25以及与其形成谐振电路的感应线路62提供电流，因此感应线路62和谐振电容器25以规定频率开始谐振，次级线圈23两端的电压在一定时间之后反转，因此与此对应地初级线圈 22的另一端22c的电压低于一端22b的电压。5.于是，第1晶体管35的基极的电荷经由第2切换二极管38向初级线圈22的另一端22c放电，因此在第1晶体管35的基极电压低于阈值电压的时刻第1晶体管35成为截止(非导通)状态。6.当第1晶体管35成为截止(非导通)状态时，初级线圈22的一端22b的电压从大致OV向正电位急剧上升。于是，电流从初级线圈22的一端22b经由第1恒电流二极管39流向第1齐纳二极管29，电流急剧流向第2晶体管36的基极，因此第2晶体管36的基极电压成为阈值电压以上，第2晶体管36成为导通(ON)状态。7.当第2晶体管36成为导通(ON)状态时，提供至DC扼流圈21的直流电流从初级线圈22的中心抽头2 流向另一端22c、第2晶体管36。于是，初级线圈22的另一端 22c的电压变为大致0V，因此第1晶体管35的基极的电荷经由第2切换二极管38向初级线圈22的一端22b放电，因此第1晶体管35完全成为截止(非导通)状态。通过重复以上的动作，进行振荡。这样，第1晶体管35与第2晶体管36交替导通，每次交替导通时流过初级线圈22 的电流的方向相反。8.与此相伴，次级线圈23中交替流过方向相反的电流，由谐振电容器25和感应线路62形成的电路的谐振频率(例如，15kHz)时最佳地流过电流，因此第1晶体管35和第2 晶体管36以上述谐振频率交替错开180。而进行开关。即，以由谐振电容器25和感应线路62形成的电路的谐振频率进行自振荡，该谐振频率的交流电流被提供给感应线路62。因此，不需要用于驱动第1晶体管35和第2晶体管36的控制电路。9.在搭载在移动体上的受电单元15中，通过感应线路62中产生的磁通而产生大的电动势，由该电动势产生的交流电流被提供给整流器54，由整流器M整流得到的直流电流被提供给移动体的负载。此时，由于移动体的受电线圈51的存在，与供电装置12的谐振电容器25相连接的电路的阻抗增加，因此流过感应线路62的交流电流的频率降低为小于上述规定频率(由谐振电容器25和感应线路62形成的电路的谐振频率)(例如，降低为 14kHz)，进行自振荡的频率也随之降低。受电单元15的受电线圈51和谐振电容器53被选定为以该降低的频率(例如，14kHz)为谐振频率。另外，受电部52 (受电线圈51)中产生的电压由于铁氧体芯体部件56的饱和电压而被限制在规定电压以下，因此受电单元15的受电电力受到限制。如上所述，根据本实施方式4，即使晶体管35、36的开关定时偏离而产生同时进行开关的定时，也由于不存在与晶体管35、36相连接的电容器，因此不会伴随晶体管35、36的动作而在包括该晶体管35、36的环形电路中流过循环电流，另外，不会流动在开关动作时产生的噪声电流，能够降低能量损失，能够提高效率。另外，根据本实施方式4，代替第1电阻观而设置第1恒电流二极管39，代替第2 电阻31而设置第2恒电流二极管40，由此能够无时间延迟地稳定地使齐纳电压上升，能够使开关动作更稳定。 此外，在本实施方式4中，在供电装置12上连接有感应路径62，但是也可以连接供电单元13。[实施方式5]图7是本发明的实施方式5中的无接触供电设备的电路图。此外，对与上述实施方式4相同的电路结构附加同一标记并省略说明。在实施方式5中，在感应线路62上连接了两台实施方式4的供电装置12。
在感应线路62中，为了避免当移动体(受电单元1 集中在规定位置处时无法从受电线圈51取出稳定的电力的问题，在一对感应线路62间以规定间隔并联连接多个电容器72，相邻的电容器72的两端间相互以零阻抗线缆73进行连接，在这种感应线路71的开始端连接实施方式4中的供电装置12(—个供电装置12)，并且在感应线路71的末端进一步连接实施方式4中的供电装置12 (另一个供电装置12)。根据该电路结构，2台供电装置12分别向感应线路62提供感应电流，此时2台供电装置12想要以相同的感应电流的频率·相位进行自振荡，由此进行同步，不会相互抵消感应电流而能够提供感应电流，能够将电路整体的电源容量设为大致2倍。因而，即使从感应线路62供电的移动体(受电单元15)的数量增加，也能够充分稳定地提供电力。另外，如图7中的虚拟线(双点划线)所示，当直流电源装置11的正输出端子与负输出端子间连接蓄电装置(电池、电双层电容器)75时，利用向与感应线路62相连接的绝缘变压器M的次级线圈23提供的感应电流能够对蓄电装置75进行充电。即，通过电流流向次级线圈23，电流流向带有中心抽头的初级线圈22，此时，流过DC扼流圈21、蓄电装置75、第2晶体管36的两端的二极管，在相反相位时，通过形成流过DC扼流圈21、蓄电装置75、第1晶体管35两端的二极管的闭环，蓄电装置75被充电。此外，实施方式4的供电装置12不像实施方式1的供电装置12那样在带有中心抽头的初级线圈22的一端22b与第1晶体管35的集电极之间、以及带有中心抽头的初级线圈22的另一端22c与第2晶体管36的集电极之间具备二极管沈、27，由此形成上述闭环。由此，在一个供电装置12上未连接直流电源装置11的情况下，在开始移动体的运用之前(不需要向移动体供电时)，能够预先利用连接有直流电源装置11的另一个供电装置12对蓄电装置75进行充电，在运用开始时，能够利用2台供电装置12向感应线路62提供电流。另外，在两个供电装置12上连接有直流电源装置11，即使在一个直流电源装置11 中产生不良状况，通过从蓄电装置75进行放电，也能够稳定地向感应线路62提供电流。如上所述，在本实施方式5中，即使在感应线路62上连接多台实施方式4的供电装置12，在电路上是频率·相位一致而进行同步，不会相互抵消产生的感应电流，因此通过简单地对一对感应线路62连接2台供电装置12，不需要采取任何对策，能够将电路整体的电源容量设为大致2倍，即使从感应线路62供电的受电单元15 (移动体)的数量增加，也能够简单地应对，能够稳定地提供电力。另外，在本实施方式5中，假设如果对供电装置12设置蓄电装置75，则能够进行上述多用途的运用，另外，能够稳定地向感应线路62进行供电。此外，在本实施方式5中，将一个供电装置12连接到感应线路71的开始端，将另一个供电装置12连接到感应线路71的末端，但是连接另一个供电装置12的位置不限于感应线路71的末端，即使是中途位置也能够进行连接，这是显然的。由此，能够连接供电装置 12的位置的自由度变高，即，配置供电装置12的场所的选择自由度变高，能够提高设备的灵活性。另外，在本实施方式5中，在感应线路62上连接了 2台供电装置12，但是不限于2 台，还能够连接更多的供电装置12。随着增加与感应线路62连接的供电装置12的数量，能够增大电路整体的电源容量，能够应对感应线路62的移动体的台数的增加。另外，在本实施方式1 5中，作为开关元件使用了晶体管35、36，但是也可以是简单的开关。此时，需要使用将第1开关元件和第2开关元件交替进行开关使得交流电流以上述规定频率流过次级线圈23的开关控制器。
权利要求
1.一种无接触供电设备，具备感应线路或感应线圈，该感应线路沿着移动体的移动路径配置，并被提供交流电流，该感应线圈配置在装置停留的规定位置处，并被提供交流电流，在上述移动体中设置通过在上述感应线路中产生的磁通而感应出电动势的受电线圈， 或者在上述装置中设置通过在上述感应线圈中产生的磁通而感应出电动势的受电线圈，该无接触供电设备的特征在于，具备 直流电源装置，提供直流电流；DC扼流圈，其一端与上述直流电源装置的正输出端子相连接； 绝缘变压器，由带有中心抽头的初级线圈以及次级线圈形成，该中心抽头与上述DC扼流圈的另一端相连接，该次级线圈与上述感应线路或感应线圈相连接；谐振电容器，与上述次级线圈并联连接，以规定频率与上述感应线路或感应线圈形成谐振电路；第1 二极管，其阳极与上述带有中心抽头的初级线圈的一端相连接；第2 二极管，其阳极与上述带有中心抽头的初级线圈的另一端相连接；第1开关元件，连接在上述第1 二极管的阴极与上述直流电源装置的负输出端子之间；以及第2开关元件，连接在上述第2 二极管的阴极与上述直流电源装置的负输出端子之间， 其中，上述第1开关元件和上述第2开关元件被交替驱动使得交流电流以上述规定频率流过上述次级线圈。
2.根据权利要求1所述的无接触供电设备，其特征在于， 上述第1开关元件和第2开关元件由晶体管形成， 具备第1齐纳二极管，其阴极与上述带有中心抽头的初级线圈的一端及形成上述第2开关元件的晶体管的基极相连接，阳极与上述直流电源装置的负输出端子相连接；以及第2齐纳二极管，其阴极与上述带有中心抽头的初级线圈的另一端及形成上述第1开关元件的晶体管的基极相连接，阳极与上述直流电源装置的负输出端子相连接，通过从上述带有中心抽头的初级线圈的一端向上述第1齐纳二极管流过电流，形成上述第2开关元件的晶体管被驱动，通过从上述带有中心抽头的初级线圈的另一端向上述第 2齐纳二极管流过电流，形成上述第1开关元件的晶体管被驱动。
3.根据权利要求1或2所述的无接触供电设备，其特征在于，流过上述感应线路或感应线圈的交流电流的频率由于上述移动体或装置的受电线圈的存在而降低为小于上述规定频率。
4.根据权利要求3所述的无接触供电设备，其特征在于，连接到上述受电线圈的负载的额定值是根据上述降低的频率设定的。
5.根据权利要求1 4中的任一项所述的无接触供电设备，其特征在于，上述感应线圈和上述受电线圈被缠绕在形成为从侧面观察时呈“ 二 ”字状的芯体两侧的脚部，在上述受电线圈中感应出的电压由于上述芯体的饱和而被限制在规定电压以下。
6.根据权利要求5所述的无接触供电设备，其特征在于，上述受电线圈的芯体与上述感应线圈的芯体相比小。
7. 一种无接触供电设备，具备感应线路或感应线圈，该感应线路沿着移动体的移动路径配置，被提供交流电流，该感应线圈配置在装置停留的规定位置处，被提供交流电流，在上述移动体中设置通过在上述感应线路中产生的磁通而感应出电动势的受电线圈， 或者在上述装置中设置通过在上述感应线圈中产生的磁通而感应出电动势的受电线圈，该无接触供电设备的特征在于，具备 直流电源装置，提供直流电流；DC扼流圈，其一端与上述直流电源装置的正输出端子相连接； 绝缘变压器，其由带有中心抽头的初级线圈以及次级线圈形成，该中心抽头与上述DC 扼流圈的另一端相连接，该次级线圈与上述感应线路或感应线圈相连接；谐振电容器，与上述次级线圈并联连接，以规定频率与上述感应线路或感应线圈形成谐振电路；第1开关元件，由连接在上述带有中心抽头的初级线圈的一端与上述直流电源装置的负输出端子之间的晶体管形成；第2开关元件，由连接在上述带有中心抽头的初级线圈的另一端与上述直流电源装置的负输出端子之间的晶体管形成；第1恒电流二极管，其阳极与上述带有中心抽头的初级线圈的一端相连接； 第1齐纳二极管，其阴极与上述第1恒电流二极管的阴极及形成上述第2开关元件的晶体管的基极相连接，阳极与上述直流电源装置的负输出端子相连接；第1切换二极管，其阳极与上述第1恒电流二极管的阴极相连接，阴极与上述带有中心抽头的初级线圈的一端相连接；第2恒电流二极管，其阳极与上述带有中心抽头的初级线圈的另一端相连接； 第2齐纳二极管，其阴极与上述第2恒电流二极管的阴极及形成上述第1开关元件的晶体管的基极相连接，阳极与上述直流电源装置的负输出端子相连接；以及第2切换二极管，其阳极与上述第2恒电流二极管的阴极相连接，阴极与上述带有中心抽头的初级线圈的另一端相连接，其中，通过从上述带有中心抽头的初级线圈的一端向上述第1恒电流二极管和上述第 1齐纳二极管流过电流，形成上述第2开关元件的晶体管被驱动，此时，第2晶体管的基极的电荷经由上述第1切换二极管向初级线圈的一端放电，第2晶体管完全成为非导通状态，通过从上述带有中心抽头的初级线圈的另一端向上述第2恒电流二极管和上述第2齐纳二极管流过电流，形成上述第1开关元件的晶体管被驱动，此时，第1晶体管的基极的电荷经由第2切换二极管向初级线圈的另一端放电，第1晶体管成为非导通状态。
全文摘要
目的在于提供一种能够避免伴随开关动作的能量浪费的无接触供电设备，初级侧由直流电源装置(11)、供电装置(12)以及供电单元(13)构成，次级侧由受电单元(15)构成，供电装置(12)由如下部分构成绝缘变压器(24)，其由被提供直流电流的带有中心抽头(22a)的初级线圈(22)和与供电单元(13)连接的次级线圈(23)构成；谐振电容器(25)，其与绝缘变压器(24)的次级线圈(23)并联连接；与初级线圈(22)的一端(22b)连接的第一二极管(26)和第一齐纳二极管(29)；与初级线圈(22)的另一端(22c)连接的第二二极管(27)和第二齐纳二极管(32)；与第一二极管(26)连接的第一晶体管(35)；以及与第二二极管(27)连接的第二晶体管(36)。
文档编号H02J17/00GK102439819SQ201080017379
公开日2012年5月2日 申请日期2010年6月17日 优先权日2009年6月18日
发明者西野修三 申请人:株式会社大福