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JP2013240189A - Transmitter and frequency change method - Google Patents

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JP2013240189A JP2012111202A JP2012111202A JP2013240189A JP 2013240189 A JP2013240189 A JP 2013240189A JP 2012111202 A JP2012111202 A JP 2012111202A JP 2012111202 A JP2012111202 A JP 2012111202A JP 2013240189 A JP2013240189 A JP 2013240189A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow the frequency of an AC power supplied to the load of a power reception circuit to be maintained at a desired value or changed, while resonating a power supply circuit and a power reception circuit, without providing a rectifier and an inverter in the power reception circuit, when performing non-contact power supply from the power supply circuit to the power reception circuit.SOLUTION: A control unit 23 for changing the frequency of an AC power from an inverter 7 by controlling the inverter 7 of a power supply circuit 3 is provided. When changing the frequency of an AC power from the inverter 7, the control unit 23 changes the capacitance of a power supply side capacitor 9 and the inductance of a power supply side coil 11 so that the power supply circuit 3 resonates with the frequency thus changed, and changes the capacitance of a power reception side capacitor 19 and the inductance of a power reception side coil 17 so that a power reception circuit 5 resonates with the frequency thus changed.

Description

本発明は、直流電力を受ける給電回路と、給電回路から非接触で電力を受ける受電回路とを備える送電装置に関する。また、本発明は、給電回路から受電回路へ非接触で供給する交流電力の周波数を変更する方法に関する。   The present invention relates to a power transmission device including a power feeding circuit that receives DC power and a power receiving circuit that receives power from the power feeding circuit in a contactless manner. The present invention also relates to a method for changing the frequency of AC power supplied from a power feeding circuit to a power receiving circuit in a contactless manner.

給電回路から受電回路へ非接触で電力を供給して、受電回路の負荷へ交流電力を供給する場合の回路は、図1に示す構成を有する。   A circuit in the case where power is supplied from a power feeding circuit to a power receiving circuit in a contactless manner and AC power is supplied to a load of the power receiving circuit has a configuration shown in FIG.

給電回路31は、図1に示すように、インバータ33と給電側コイル35を有する。インバータ33は、直流電力供給部37から直流電力を受けて、交流電力を給電側コイル35に供給する。給電側コイル35は、非接触で、受電回路39の受電側コイル41に電力を供給する。また、給電回路31は、コンデンサ43を有する。   As shown in FIG. 1, the power supply circuit 31 includes an inverter 33 and a power supply side coil 35. The inverter 33 receives DC power from the DC power supply unit 37 and supplies AC power to the power supply side coil 35. The power feeding side coil 35 supplies power to the power receiving side coil 41 of the power receiving circuit 39 in a non-contact manner. The power feeding circuit 31 includes a capacitor 43.

受電回路39は、図1に示すように、受電側コイル41と、整流器45と、インバータ47と、負荷49を有する。受電側コイル41は、給電側コイル35から非接触で電力を受ける。整流器45は、給電側コイル35から受電側コイル41を通して供給された交流電力を直流電力に変換する。インバータ47は、整流器45からの直流電力を、所望の周波数の交流電力に変換する。負荷49は、インバータ47から交流電力を受ける。また、受電回路39は、コンデンサ51を有する。   As shown in FIG. 1, the power receiving circuit 39 includes a power receiving side coil 41, a rectifier 45, an inverter 47, and a load 49. The power receiving side coil 41 receives electric power from the power feeding side coil 35 in a non-contact manner. The rectifier 45 converts AC power supplied from the power supply side coil 35 through the power reception side coil 41 into DC power. The inverter 47 converts the DC power from the rectifier 45 into AC power having a desired frequency. The load 49 receives AC power from the inverter 47. In addition, the power receiving circuit 39 includes a capacitor 51.

効率よく電力を負荷49へ供給するために、回路のインダクタンスと容量は、次のように、回路が共振するように定められる。給電回路31において、インバータ33より下流側に位置し、給電側コイル35とコンデンサ43を有する給電側回路部が、インバータ33からの交流電力の周波数で共振するように、給電側コイル35のインダクタンスとコンデンサ43の容量が定められている。同様に、受電回路39において、整流器45よりも上流側に位置し、受電側コイル41とコンデンサ51を有する受電側回路部が、インバータ33からの交流電力の周波数で共振するように、受電側コイル41のインダクタンスとコンデンサ51の容量が定められている。   In order to efficiently supply power to the load 49, the inductance and capacity of the circuit are determined so that the circuit resonates as follows. In the power feeding circuit 31, the inductance of the power feeding side coil 35 is positioned downstream of the inverter 33 and has a power feeding side coil 35 and a capacitor 43 that resonates at the frequency of the AC power from the inverter 33. The capacity of the capacitor 43 is determined. Similarly, in the power receiving circuit 39, the power receiving side coil is positioned upstream of the rectifier 45, and the power receiving side circuit unit including the power receiving side coil 41 and the capacitor 51 resonates at the frequency of the AC power from the inverter 33. The inductance 41 and the capacitance of the capacitor 51 are determined.

一方、負荷49へ供給する交流電力の周波数を、所望の値に維持したり、変えたりするために、受電回路39において、上述の整流器45とインバータ47を設けている。整流器45により、受電側コイル41からの交流電力を、一旦、直流電力に変換し、この直流電力を、インバータ47により、所望の周波数の交流電力に変換し、この交流電力を負荷49に供給している。また、インバータ47を制御することにより、負荷49へ供給する交流電力の周波数を変えている。   On the other hand, in order to maintain or change the frequency of the AC power supplied to the load 49 to a desired value, the power receiving circuit 39 is provided with the rectifier 45 and the inverter 47 described above. The AC power from the power receiving side coil 41 is once converted into DC power by the rectifier 45, and this DC power is converted into AC power having a desired frequency by the inverter 47, and this AC power is supplied to the load 49. ing. Further, the frequency of the AC power supplied to the load 49 is changed by controlling the inverter 47.

特許文献1にも、上述と同様の構成が記載されている。すなわち、特許文献1でも、給電回路から受電回路へ非接触で給電し、受電回路において、一旦、直流電力に変換し、この直流電力を、インバータにより、所望の周波数の交流電力に変換し、この交流電力を負荷に供給している。   Patent Document 1 also describes the same configuration as described above. That is, even in Patent Document 1, power is supplied from the power feeding circuit to the power receiving circuit in a non-contact manner, and in the power receiving circuit, the DC power is temporarily converted into DC power, and this DC power is converted into AC power having a desired frequency by an inverter. AC power is supplied to the load.

特開2004−096853号公報JP 2004-096853 A

しかし、給電回路と受電回路とを共振させつつ、負荷へ供給する交流電力の周波数を、所望の値に維持したり、変えたりするためには、受電回路において、整流器とインバータが必要となっていた。その結果、回路の寸法が大きくなっていた。   However, in order to maintain or change the frequency of the AC power supplied to the load to a desired value while resonating the power feeding circuit and the power receiving circuit, a rectifier and an inverter are required in the power receiving circuit. It was. As a result, the dimensions of the circuit have increased.

そこで、本発明の目的は、受電回路において整流器とインバータを設けることなく、給電回路と受電回路とを共振させつつ、負荷へ供給する交流電力の周波数を、所望の値に維持したり、変えたりできるようにすることにある。   Accordingly, an object of the present invention is to maintain or change the frequency of the AC power supplied to the load to a desired value while resonating the power feeding circuit and the power receiving circuit without providing a rectifier and an inverter in the power receiving circuit. There is to be able to do it.

上述の目的を達成するため、本発明によると、直流電力を受ける給電回路と、給電回路から非接触で電力を受ける受電回路とを備える送電装置であって、
給電回路は、
入力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
変換された交流電力が供給される給電側コンデンサと、
給電側コンデンサに直列に接続された給電側コイルと、を有し、
受電回路は、
給電側コイルから非接触で給電される受電側コイルと、
受電側コイルに直列に接続された受電側コンデンサと、
受電側コンデンサに直列に接続された負荷と、を有し、
給電回路のインバータから出力される交流電力の周波数で、受電回路の負荷に交流電力が供給されるようになっており、
給電側コンデンサの容量と給電側コイルのインダクタンスは可変であり、受電側コンデンサの容量と受電側コイルのインダクタンスは可変であり、
さらに、前記インバータを制御することにより、前記インバータからの交流電力の周波数を変える制御部を備え、
制御部は、前記周波数を変える時に、変更後の周波数で、給電回路が共振するように、給電側コンデンサの容量と給電側コイルのインダクタンスを変え、変更後の周波数で、受電回路が共振するように、受電側コンデンサの容量と受電側コイルのインダクタンスを変える、ことを特徴とする送電装置が供給される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a power transmission device including a power supply circuit that receives DC power and a power reception circuit that receives power in a non-contact manner from the power supply circuit,
The power supply circuit
An inverter that converts input DC power into AC power;
A power supply side capacitor to which converted AC power is supplied;
A power supply side coil connected in series with the power supply side capacitor,
The power receiving circuit
A power receiving coil that is fed in a non-contact manner from a power feeding coil;
A power receiving capacitor connected in series with the power receiving coil; and
A load connected in series with the power receiving side capacitor,
AC power is supplied to the load of the power receiving circuit at the frequency of the AC power output from the inverter of the power feeding circuit.
The capacity of the power supply side capacitor and the inductance of the power supply side coil are variable, and the capacity of the power reception side capacitor and the inductance of the power reception side coil are variable,
Furthermore, the control part which changes the frequency of the alternating current power from the inverter by controlling the inverter is provided,
When changing the frequency, the control unit changes the capacitance of the power supply side capacitor and the inductance of the power supply side coil so that the power supply circuit resonates at the changed frequency so that the power reception circuit resonates at the changed frequency. In addition, a power transmission device is provided in which the capacitance of the power receiving side capacitor and the inductance of the power receiving side coil are changed.

本発明の好ましい実施形態によると、制御部は、インバータから出力される交流電圧の周波数を、現在の周波数fcからA×fcに変え、Aは、10以上または1/10以下である。   According to a preferred embodiment of the present invention, the control unit changes the frequency of the AC voltage output from the inverter from the current frequency fc to A × fc, and A is 10 or more or 1/10 or less.

また、上述の目的を達成するため、本発明によると 給電回路から受電回路へ非接触で供給する交流電力の周波数を変更する方法であって、
給電回路は、
入力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
変換された交流電力が供給される給電側コンデンサと、
給電側コンデンサに直列に接続された給電側コイルと、を有し、
受電回路は、
給電側コイルから非接触で給電される受電側コイルと、
受電側コイルに直列に接続された受電側コンデンサと、
受電側コンデンサに直列に接続された負荷と、を有し、
給電回路のインバータから出力される交流電力の周波数で、受電回路の負荷に交流電力が供給されるようになっており、
給電側コンデンサの容量と給電側コイルのインダクタンスは可変であり、受電側コンデンサの容量と受電側コイルのインダクタンスは可変であり、
前記周波数を変える時に、変更後の周波数で、給電回路が共振するように、給電側コンデンサの容量と給電側コイルのインダクタンスを変え、変更後の周波数で、受電回路が共振するように、受電側コンデンサの容量と受電側コイルのインダクタンスを変える、ことを特徴とする周波数変更方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method for changing the frequency of AC power supplied from a power feeding circuit to a power receiving circuit in a contactless manner.
The power supply circuit
An inverter that converts input DC power into AC power;
A power supply side capacitor to which converted AC power is supplied;
A power supply side coil connected in series with the power supply side capacitor,
The power receiving circuit
A power receiving coil that is fed in a non-contact manner from a power feeding coil;
A power receiving capacitor connected in series with the power receiving coil; and
A load connected in series with the power receiving side capacitor,
AC power is supplied to the load of the power receiving circuit at the frequency of the AC power output from the inverter of the power feeding circuit.
The capacity of the power supply side capacitor and the inductance of the power supply side coil are variable, and the capacity of the power reception side capacitor and the inductance of the power reception side coil are variable,
When changing the frequency, the capacitance of the power supply side capacitor and the inductance of the power supply side coil are changed so that the power supply circuit resonates at the changed frequency, and the power reception side so that the power reception circuit resonates at the changed frequency. There is provided a frequency changing method characterized by changing the capacitance of a capacitor and the inductance of a power receiving coil.

上述した本発明によると、次のように、受電回路において整流器とインバータを設けることなく、給電回路と受電回路とを共振させつつ、負荷へ供給する交流電力の周波数を、所望の値に維持し、または、変えることができる。   According to the present invention described above, the frequency of the AC power supplied to the load is maintained at a desired value while resonating the power feeding circuit and the power receiving circuit without providing a rectifier and an inverter in the power receiving circuit as follows. Or can be changed.

給電回路のインバータから出力される交流電力の周波数で、受電回路の負荷に交流電力が供給されるので、給電回路のインバータを制御することにより、負荷へ供給する交流電力の周波数を、所望の値に維持したり、変えることができる。この場合、受電回路に整流器とインバータを設ける必要がない。   Since the AC power is supplied to the load of the power receiving circuit at the frequency of the AC power output from the inverter of the power feeding circuit, the frequency of the AC power supplied to the load is set to a desired value by controlling the inverter of the power feeding circuit. Can be maintained or changed. In this case, it is not necessary to provide a rectifier and an inverter in the power receiving circuit.

制御部は、前記周波数を変える時に、変更後の周波数で、給電回路が共振するように、給電側コンデンサの容量と給電側コイルのインダクタンスを変え、変更後の周波数で、受電回路が共振するように、受電側コンデンサの容量と受電側コイルのインダクタンスを変える。したがって、給電回路と受電回路とを共振させつつ、負荷へ供給する交流電力の周波数を変えることができる。   When changing the frequency, the control unit changes the capacitance of the power supply side capacitor and the inductance of the power supply side coil so that the power supply circuit resonates at the changed frequency so that the power reception circuit resonates at the changed frequency. In addition, the capacitance of the power receiving side capacitor and the inductance of the power receiving side coil are changed. Therefore, the frequency of the AC power supplied to the load can be changed while causing the power feeding circuit and the power receiving circuit to resonate.

給電回路から受電回路へ非接触で給電する構成の一例を示す。An example of a configuration in which power is supplied from a power feeding circuit to a power receiving circuit in a contactless manner is shown. 本発明の実施形態による送電装置を示す。1 shows a power transmission device according to an embodiment of the present invention. 図2の等価回路を示す。The equivalent circuit of FIG. 2 is shown.

本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図2は、本発明の実施形態による送電装置10を示す。送電装置10は、直流電力を受ける給電回路3と、給電回路3から非接触で電力を受ける受電回路5とを備える。   FIG. 2 shows a power transmission device 10 according to an embodiment of the present invention. The power transmission device 10 includes a power feeding circuit 3 that receives DC power and a power receiving circuit 5 that receives power from the power feeding circuit 3 in a contactless manner.

給電回路3は、インバータ7と、給電側コンデンサ9と、給電側コイル11とを有する。インバータ7は、直流電力を受け、この直流電力を交流電力に変換する。給電側コンデンサ9には、インバータ7から交流電力が供給される。給電側コイル11は、給電側コンデンサ9に直列に接続されている。また、給電側コイル11には、インバータ7から交流電力が供給される。なお、直流電力供給部13は、図2の例では、整流器13である。整流器13は、外部電源15から交流電力を受け、この交流電力を直流電力に変換し、この直流電力をインバータ7に供給する。また、図2の例では、給電回路3は、給電側コンデンサ9に直列に接続されている抵抗14を有する。   The power feeding circuit 3 includes an inverter 7, a power feeding side capacitor 9, and a power feeding side coil 11. The inverter 7 receives DC power and converts the DC power into AC power. AC power is supplied from the inverter 7 to the power supply side capacitor 9. The power supply side coil 11 is connected in series with the power supply side capacitor 9. Further, AC power is supplied from the inverter 7 to the power supply side coil 11. Note that the DC power supply unit 13 is the rectifier 13 in the example of FIG. The rectifier 13 receives AC power from the external power supply 15, converts this AC power into DC power, and supplies this DC power to the inverter 7. In the example of FIG. 2, the power supply circuit 3 includes a resistor 14 connected in series to the power supply side capacitor 9.

受電回路5は、受電側コイル17と、受電側コンデンサ19と、負荷21とを有する。受電側コイル17には、給電側コイル11から交流電力が非接触で供給される。給電側コイル11と受電側コイル17により電磁気結合回路が形成される。電磁気結合回路は、電磁誘導方式または電磁界共鳴方式によるものである。電磁気結合回路により、受電側コイル17に交流電力が生じる。受電側コンデンサ19は、受電側コイル17に直列に接続されている。負荷21は、受電側コンデンサ19に直列に接続されている。負荷21は、図2の例では、モータのロータ22を回転駆動する磁界を発生するコイル21aを有する。図2の例では、モータは、2極モータであり、2相で回転駆動される。この場合、適宜の始動装置が設けられてよい。この始動装置は、コイル21aによるロータ22の回転駆動の開始時に、ロータ22の回転を補助する。このようなモータは、例えば、人の歯の治療のために、歯を削る切削具を回転させるものであってよい。また、負荷21は、図2に示すように抵抗21bを有していてもよい。   The power receiving circuit 5 includes a power receiving side coil 17, a power receiving side capacitor 19, and a load 21. AC power is supplied to the power receiving side coil 17 from the power feeding side coil 11 in a non-contact manner. An electromagnetic coupling circuit is formed by the power supply side coil 11 and the power reception side coil 17. The electromagnetic coupling circuit is based on an electromagnetic induction method or an electromagnetic resonance method. AC power is generated in the power receiving coil 17 by the electromagnetic coupling circuit. The power receiving side capacitor 19 is connected in series with the power receiving side coil 17. The load 21 is connected in series with the power receiving side capacitor 19. In the example of FIG. 2, the load 21 includes a coil 21 a that generates a magnetic field that rotationally drives the rotor 22 of the motor. In the example of FIG. 2, the motor is a two-pole motor and is driven to rotate in two phases. In this case, an appropriate starting device may be provided. This starting device assists the rotation of the rotor 22 at the start of the rotational drive of the rotor 22 by the coil 21a. Such a motor may, for example, rotate a cutting tool that cuts teeth for the treatment of human teeth. Further, the load 21 may have a resistor 21b as shown in FIG.

本実施形態では、給電回路3のインバータ7から出力される交流電力の周波数で、受電回路5の負荷21に交流電力が供給されるようになっている。   In the present embodiment, the AC power is supplied to the load 21 of the power receiving circuit 5 at the frequency of the AC power output from the inverter 7 of the power feeding circuit 3.

給電側コンデンサ9の容量と給電側コイル11のインダクタンスは可変である。受電側コンデンサ19の容量と受電側コイル17のインダクタンスは可変である。容量が可変である給電側コンデンサ9と受電側コンデンサ19とは、公知の構成を有していてよく、インダクタンスが可変である給電側コイル11と受電側コイル17は、公知の構成を有していてよい。   The capacitance of the power supply side capacitor 9 and the inductance of the power supply side coil 11 are variable. The capacity of the power receiving side capacitor 19 and the inductance of the power receiving side coil 17 are variable. The power feeding side capacitor 9 and the power receiving side capacitor 19 having a variable capacity may have a known configuration, and the power feeding side coil 11 and the power receiving side coil 17 having a variable inductance have a known configuration. It's okay.

送電装置10は、インバータ7を制御することにより、インバータ7からの交流電力の周波数を変える制御部23を有する。例えば、制御部23には、周波数を指令値に変える旨の指令信号が入力され、制御部23は、この指令信号を受けると、この指令信号が示す指令値の周波数の交流電力をインバータ7が出力するようにインバータ7を制御する。この指令信号は、例えば、人が入力装置を操作することにより生成されて、または、負荷21の制御装置により生成されて、制御部23に入力されてよい。
一例では、制御部23は、インバータ7が出力する交流電力の周波数を、数Hz(例えば5Hz)以上であって、数百kHz(例えば、200kHz)以下の範囲内の任意の値に変えることが可能である。この場合、上述の指令信号が示す周波数(指令値)も、同じ範囲内の任意の値であってよい。
The power transmission apparatus 10 includes a control unit 23 that changes the frequency of the AC power from the inverter 7 by controlling the inverter 7. For example, a command signal for changing the frequency to a command value is input to the control unit 23, and when the control unit 23 receives this command signal, the inverter 7 converts AC power of the command value indicated by the command signal to the control unit 23. The inverter 7 is controlled to output. This command signal may be generated, for example, when a person operates the input device, or may be generated by a control device of the load 21 and input to the control unit 23.
In one example, the control unit 23 can change the frequency of the AC power output from the inverter 7 to an arbitrary value within a range of several Hz (eg, 5 Hz) or more and several hundred kHz (eg, 200 kHz) or less. Is possible. In this case, the frequency (command value) indicated by the command signal may be any value within the same range.

制御部23は、インバータ7が出力する交流電源の周波数を変える時に、変更後の周波数で、給電側コンデンサ9と給電側コイル11を含む給電側回路部25が共振するように、給電側コンデンサ9の容量と給電側コイル11のインダクタンスの両方を変え、変更後の周波数で、受電側コンデンサ19と受電側コイル17を含む受電回路5全体が共振するように、受電側コンデンサ19の容量と受電側コイル17のインダクタンスの両方を変える。
図2の例では、上述の給電側回路部25は、給電回路3において、インバータ7よりも下流側の部分であり、給電側コンデンサ9と給電側コイル11と抵抗14とからなる。
When changing the frequency of the AC power supply output from the inverter 7, the control unit 23 resonates the power supply side capacitor 9 including the power supply side capacitor 9 and the power supply side coil 11 at the changed frequency. The capacitance of the power receiving side capacitor 19 and the power receiving side are changed so that the entire power receiving circuit 5 including the power receiving side capacitor 19 and the power receiving side coil 17 resonates at the frequency after the change. Both inductances of the coil 17 are changed.
In the example of FIG. 2, the above-described power supply side circuit unit 25 is a portion on the downstream side of the inverter 7 in the power supply circuit 3 and includes a power supply side capacitor 9, a power supply side coil 11, and a resistor 14.

給電側コンデンサ9の容量を変える容量変更機構(図示せず)と、給電側コイル11のインダクタンスを変えるインダクタンス変更機構(図示せず)とが、設けられてよい。容量変更機構は、駆動されることにより、この駆動量に応じて給電側コンデンサ9の容量を変え、インダクタンス変更機構は、駆動されることにより、この駆動量に応じて給電側コイル11のインダクタンスを変える。制御部23が、インバータ7からの交流電力の周波数を連続的にまたは不連続的(段階的)に変化させる場合には、これらの各周波数について、上述の給電側回路部25がこの周波数で共振するための容量変更機構の駆動量とインダクタンス変更機構の駆動量を予め求め、当該各駆動量と当該周波数とを対応づけておく。このように互いに対応づけられた周波数と駆動量とを、制御部23に記憶させておく。制御部23は、インバータ7が出力する交流電源の周波数を変える時に、この変更後の周波数に対応づけられた容量変更機構の駆動量だけ容量変更機構を駆動させるように容量変更機構を駆動し、この変更後の周波数に対応づけられたインダクタンス変更機構の駆動量だけインダクタンス変更機構を駆動させるようにインダクタンス変更機構を駆動する。
このように、上述の給電側回路部25において、給電側コンデンサ9の容量と、給電側コイル11のインダクタンスを変えてよい。受電回路5においても、同様に、受電側コンデンサ19の容量と、受電側コイル17のインダクタンスを変えてよい。
A capacity changing mechanism (not shown) for changing the capacity of the power supply side capacitor 9 and an inductance changing mechanism (not shown) for changing the inductance of the power supply side coil 11 may be provided. When the capacitance changing mechanism is driven, the capacitance of the power supply side capacitor 9 is changed according to the driving amount, and when the inductance changing mechanism is driven, the inductance of the power feeding side coil 11 is changed according to the driving amount. Change. When the control unit 23 changes the frequency of the AC power from the inverter 7 continuously or discontinuously (stepwise), the above-described power supply side circuit unit 25 resonates at this frequency for each of these frequencies. For this purpose, the drive amount of the capacity changing mechanism and the drive amount of the inductance changing mechanism are obtained in advance, and the respective drive amounts are associated with the frequencies. The control unit 23 stores the frequency and the driving amount thus associated with each other. The control unit 23 drives the capacity changing mechanism so as to drive the capacity changing mechanism by the driving amount of the capacity changing mechanism associated with the frequency after the change when the frequency of the AC power source output from the inverter 7 is changed. The inductance changing mechanism is driven so that the inductance changing mechanism is driven by the driving amount of the inductance changing mechanism associated with the changed frequency.
Thus, in the above-described power supply side circuit unit 25, the capacitance of the power supply side capacitor 9 and the inductance of the power supply side coil 11 may be changed. Similarly, in the power receiving circuit 5, the capacitance of the power receiving side capacitor 19 and the inductance of the power receiving side coil 17 may be changed.

図3は、図2に示す給電側回路部25と受電回路5を合わせた回路の等価回路を示す。
上述の給電側回路部25における共振周波数fと、受電回路5における共振周波数fを、次の[数1]に示す。

Figure 2013240189
ここで、Lは、給電側コイル11のインダクタンスであり、Cは、給電側コンデンサ9の容量であり、Lは、受電側コイル17のインダクタンスであり、Cは、受電側コンデンサ19の容量である。
なお、図3において、Lは、給電側コイル11と受電側コイル17の相互インダクタンスであり、Rは、抵抗14の電気抵抗値であり、Rは、抵抗21bの電気抵抗値である。 FIG. 3 shows an equivalent circuit of the circuit combining the power feeding side circuit unit 25 and the power receiving circuit 5 shown in FIG.
The resonance frequency f 1 in the above-described power supply side circuit unit 25 and the resonance frequency f 2 in the power receiving circuit 5 are shown in the following [Equation 1].
Figure 2013240189
Here, L 1 is the inductance of the power feeding side coil 11, C 1 is the capacity of the power feeding side capacitor 9, L 2 is the inductance of the power receiving side coil 17, and C 2 is the power receiving side capacitor 19. Capacity.
Incidentally, in FIG. 3, L m is the mutual inductance of the power feeding side coil 11 and the power receiving coil 17, R 1 is an electric resistance value of the resistor 14, R 2 is a resistance value of the resistor 21b .

インバータ7から出力される交流電圧の現在の周波数がfcであり、Aが10以上または1/10以下であるとする(以下、同様)。この例では、制御部23は、インバータ7から出力される交流電圧の周波数を、徐々に変化させることにより、または、一度に不連続的に変化させることにより、現在の周波数fcからA×fcに変える。この場合、給電側回路部25の共振を保つために、給電側コンデンサ9の容量のみを変えようとすると、給電側コンデンサ9の容量を、百分の一以下にし、または、百倍以上大きくする必要がある。   It is assumed that the current frequency of the AC voltage output from the inverter 7 is fc and A is 10 or more or 1/10 or less (the same applies hereinafter). In this example, the control unit 23 gradually changes the frequency of the AC voltage output from the inverter 7 or discontinuously changes the current frequency fc to A × fc. Change. In this case, in order to maintain the resonance of the power supply side circuit unit 25, if only the capacity of the power supply side capacitor 9 is changed, the capacity of the power supply side capacitor 9 needs to be reduced to one-hundred or larger by a factor of 100 or more. There is.

このように大きくコンデンサの容量を変えると、次の問題(1)(2)が生じるので、本実施形態では、コンデンサの容量とコイルのインダクタンスの両方を変えている。   Since the following problems (1) and (2) occur when the capacitance of the capacitor is greatly changed in this way, both the capacitance of the capacitor and the inductance of the coil are changed in this embodiment.

(1)このように大きくコンデンサの容量を変えることは、現実的ではなく困難である。 (1) It is not realistic and difficult to change the capacitance of the capacitor in this way.

(2)Q値が急激に変わって、受電側コイル17の電圧が急激に変化してしまう。Q値は、次の[数2]で表される。

Figure 2013240189
Q値が急激に変化することは、給電側コイル11の電圧が急激に変化することを意味し、また、受電側コイル17の電圧が急激に変化することも意味する。 (2) The Q value changes abruptly, and the voltage of the power receiving coil 17 changes abruptly. The Q value is expressed by the following [Equation 2].
Figure 2013240189
The abrupt change in the Q value means that the voltage of the power feeding side coil 11 changes abruptly, and also means that the voltage of the power receiving side coil 17 changes abruptly.

上記(1)(2)の問題を避けるために、本実施形態によると、制御部23は、インバータ7から出力される交流電圧の周波数を、fcからA×fcに変える場合、給電側回路部25において、給電側コンデンサ9の容量と給電側コイル11のインダクタンスの両方を変え、受電回路5において、受電側コンデンサ19の容量と受電側コイル17のインダクタンスの両方を変える。例えば、制御部23は、インバータ7からの交流電力の周波数を、5Hzから100Hzに変える時に、給電側回路部25において、給電側コンデンサ9の容量と給電側コイル11のインダクタンスの両方を小さくし(例えば、これらの両方をそれぞれ1/20倍だけ小さくし)、受電回路5において、受電側コンデンサ19の容量と受電側コイル17のインダクタンスの両方を小さくする(例えば、これらの両方をそれぞれ1/20倍だけ小さくする)。   In order to avoid the above problems (1) and (2), according to the present embodiment, when the control unit 23 changes the frequency of the AC voltage output from the inverter 7 from fc to A × fc, the power supply side circuit unit 25, both the capacity of the power supply side capacitor 9 and the inductance of the power supply side coil 11 are changed, and in the power receiving circuit 5, both the capacity of the power receiving side capacitor 19 and the inductance of the power receiving side coil 17 are changed. For example, when the frequency of the AC power from the inverter 7 is changed from 5 Hz to 100 Hz, the control unit 23 reduces both the capacitance of the power supply side capacitor 9 and the inductance of the power supply side coil 11 in the power supply side circuit unit 25 ( For example, both of them are reduced by 1/20 times each), and in the power receiving circuit 5, both the capacitance of the power receiving side capacitor 19 and the inductance of the power receiving side coil 17 are reduced (for example, both of them are 1/20 respectively). Twice as small).

上述した実施形態によると、次のように、受電回路5において整流器とインバータを設けることなく、給電側回路部25と受電回路5とを共振させつつ、負荷21へ供給する交流電力の周波数を、所望の値に維持し、または、変えることができる。   According to the embodiment described above, the frequency of the AC power supplied to the load 21 while resonating the power supply side circuit unit 25 and the power receiving circuit 5 without providing a rectifier and an inverter in the power receiving circuit 5 is as follows. It can be maintained or changed to a desired value.

給電回路3のインバータ7から出力される交流電力の周波数で、受電回路5の負荷21に交流電力が供給されるので、給電回路3のインバータ7を制御部23が制御することにより、負荷21へ供給する交流電力の周波数を、所望の値に維持したり、変えることができる。この場合、受電回路5に整流器とインバータを設ける必要がない。   Since AC power is supplied to the load 21 of the power receiving circuit 5 at the frequency of the AC power output from the inverter 7 of the power feeding circuit 3, the control unit 23 controls the inverter 7 of the power feeding circuit 3, thereby supplying the load 21. The frequency of the supplied AC power can be maintained or changed to a desired value. In this case, it is not necessary to provide the power receiving circuit 5 with a rectifier and an inverter.

制御部23は、インバータ7から出力される交流電力の周波数を変える時に、変更後の周波数で、給電側コンデンサ9と給電側コイル11を含む給電側回路部25が共振するように、給電側コンデンサ9の容量と給電側コイル11のインダクタンスを変え、変更後の周波数で、受電回路5が共振するように、受電側コンデンサ19の容量と受電側コイル17のインダクタンスを変える。したがって、給電側回路部25と受電回路5とを共振させつつ、負荷21へ供給する交流電力の周波数を変えることができる。   When changing the frequency of the AC power output from the inverter 7, the control unit 23 resonates the power supply side circuit unit 25 including the power supply side capacitor 9 and the power supply side coil 11 at the changed frequency. The capacitance of the power receiving side coil 19 and the inductance of the power receiving side coil 17 are changed so that the power receiving circuit 5 resonates at the changed frequency. Therefore, the frequency of the AC power supplied to the load 21 can be changed while causing the power feeding side circuit unit 25 and the power receiving circuit 5 to resonate.

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

3 給電回路、5 受電回路、7 インバータ、9 給電側コンデンサ、10 送電装置、11 給電側コイル、13 整流器(直流電力供給部)、14 抵抗、15 外部電源、17 受電側コイル、19 受電側コンデンサ、21 負荷、21a コイル、21b 抵抗、22 ロータ、23 制御部、25 給電側回路部、31 給電回路、33 インバータ、35 給電側コイル、37 直流電力供給部、39 受電回路、41 受電側コイル、43 コンデンサ、45 整流器、47 インバータ、49 負荷、51 コンデンサ 3 Power supply circuit, 5 Power reception circuit, 7 Inverter, 9 Power supply side capacitor, 10 Power transmission device, 11 Power supply side coil, 13 Rectifier (DC power supply unit), 14 Resistance, 15 External power supply, 17 Power reception side coil, 19 Power reception side capacitor , 21 load, 21a coil, 21b resistance, 22 rotor, 23 control unit, 25 power supply side circuit unit, 31 power supply circuit, 33 inverter, 35 power supply side coil, 37 DC power supply unit, 39 power reception circuit, 41 power reception side coil, 43 capacitors, 45 rectifiers, 47 inverters, 49 loads, 51 capacitors

Claims (3)

直流電力を受ける給電回路と、給電回路から非接触で電力を受ける受電回路とを備える送電装置であって、
給電回路は、
入力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
変換された交流電力が供給される給電側コンデンサと、
給電側コンデンサに直列に接続された給電側コイルと、を有し、
受電回路は、
給電側コイルから非接触で給電される受電側コイルと、
受電側コイルに直列に接続された受電側コンデンサと、
受電側コンデンサに直列に接続された負荷と、を有し、
給電回路のインバータから出力される交流電力の周波数で、受電回路の負荷に交流電力が供給されるようになっており、
給電側コンデンサの容量と給電側コイルのインダクタンスは可変であり、受電側コンデンサの容量と受電側コイルのインダクタンスは可変であり、
さらに、前記インバータを制御することにより、前記インバータからの交流電力の周波数を変える制御部を備え、
制御部は、前記周波数を変える時に、変更後の周波数で、給電回路が共振するように、給電側コンデンサの容量と給電側コイルのインダクタンスを変え、変更後の周波数で、受電回路が共振するように、受電側コンデンサの容量と受電側コイルのインダクタンスを変える、ことを特徴とする送電装置。
A power transmission device including a power supply circuit that receives DC power and a power reception circuit that receives power in a contactless manner from the power supply circuit,
The power supply circuit
An inverter that converts input DC power into AC power;
A power supply side capacitor to which converted AC power is supplied;
A power supply side coil connected in series with the power supply side capacitor,
The power receiving circuit
A power receiving coil that is fed in a non-contact manner from a power feeding coil;
A power receiving capacitor connected in series with the power receiving coil; and
A load connected in series with the power receiving side capacitor,
AC power is supplied to the load of the power receiving circuit at the frequency of the AC power output from the inverter of the power feeding circuit.
The capacity of the power supply side capacitor and the inductance of the power supply side coil are variable, and the capacity of the power reception side capacitor and the inductance of the power reception side coil are variable,
Furthermore, the control part which changes the frequency of the alternating current power from the inverter by controlling the inverter is provided,
When changing the frequency, the control unit changes the capacitance of the power supply side capacitor and the inductance of the power supply side coil so that the power supply circuit resonates at the changed frequency so that the power reception circuit resonates at the changed frequency. And changing the capacitance of the power receiving side capacitor and the inductance of the power receiving side coil.
制御部は、インバータから出力される交流電圧の周波数を、現在の周波数fcからA×fcに変え、
Aは、10以上または1/10以下である、ことを特徴とする請求項1に記載の送電装置。
The control unit changes the frequency of the AC voltage output from the inverter from the current frequency fc to A × fc,
A is 10 or more or 1/10 or less, The power transmission apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
給電回路から受電回路へ非接触で供給する交流電力の周波数を変更する方法であって、
給電回路は、
入力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
変換された交流電力が供給される給電側コンデンサと、
給電側コンデンサに直列に接続された給電側コイルと、を有し、
受電回路は、
給電側コイルから非接触で給電される受電側コイルと、
受電側コイルに直列に接続された受電側コンデンサと、
受電側コンデンサに直列に接続された負荷と、を有し、
給電回路のインバータから出力される交流電力の周波数で、受電回路の負荷に交流電力が供給されるようになっており、
給電側コンデンサの容量と給電側コイルのインダクタンスは可変であり、受電側コンデンサの容量と受電側コイルのインダクタンスは可変であり、
前記周波数を変える時に、変更後の周波数で、給電回路が共振するように、給電側コンデンサの容量と給電側コイルのインダクタンスを変え、変更後の周波数で、受電回路が共振するように、受電側コンデンサの容量と受電側コイルのインダクタンスを変える、ことを特徴とする周波数変更方法。
A method of changing the frequency of AC power supplied from a power feeding circuit to a power receiving circuit in a contactless manner,
The power supply circuit
An inverter that converts input DC power into AC power;
A power supply side capacitor to which converted AC power is supplied;
A power supply side coil connected in series with the power supply side capacitor,
The power receiving circuit
A power receiving coil that is fed in a non-contact manner from a power feeding coil;
A power receiving capacitor connected in series with the power receiving coil; and
A load connected in series with the power receiving side capacitor,
AC power is supplied to the load of the power receiving circuit at the frequency of the AC power output from the inverter of the power feeding circuit.
The capacity of the power supply side capacitor and the inductance of the power supply side coil are variable, and the capacity of the power reception side capacitor and the inductance of the power reception side coil are variable,
When changing the frequency, the capacitance of the power supply side capacitor and the inductance of the power supply side coil are changed so that the power supply circuit resonates at the changed frequency, and the power reception side so that the power reception circuit resonates at the changed frequency. A frequency changing method characterized by changing a capacity of a capacitor and an inductance of a power receiving coil.
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