無接触給電設備の２次側受電回路およびこの２次側受電回路において使用される可飽和リアクトル
【課題】環境の温度の変化や磁性体コアの磁気特性により変動する可飽和リアクトルの飽和電圧に頼ることなく、負荷が要求する電圧で安定して給電できる無接触給電設備の２次側受電回路を提供することを目的とする。
【解決手段】磁性体コアとこの磁性体コアに巻かれた一次コイル３３からなる可飽和リアクトル１５を共振回路１３に接続し、同じ長さで同じ特性の２本のバイアスコイル３６，３７をそれぞれ、前記磁性体コアに巻いて逆極性となるよう直列に接続し、また出力コンデンサ１９の両端電圧（負荷１８に印加される電圧）が、負荷１８が要求する目標電圧以上となると、バイアスコイル３６，３７に直流のバイアス電流を流す電流回路４１を備える。前記バイアス電流が流れると、可飽和リアクトル１５が飽和することにより、負荷１８に印加される電圧は、負荷１８が要求する目標電圧に抑えられる。
【解決手段】磁性体コアとこの磁性体コアに巻かれた一次コイル３３からなる可飽和リアクトル１５を共振回路１３に接続し、同じ長さで同じ特性の２本のバイアスコイル３６，３７をそれぞれ、前記磁性体コアに巻いて逆極性となるよう直列に接続し、また出力コンデンサ１９の両端電圧（負荷１８に印加される電圧）が、負荷１８が要求する目標電圧以上となると、バイアスコイル３６，３７に直流のバイアス電流を流す電流回路４１を備える。前記バイアス電流が流れると、可飽和リアクトル１５が飽和することにより、負荷１８に印加される電圧は、負荷１８が要求する目標電圧に抑えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無接触給電設備の２次側受電回路、特に可飽和リアクトルを用いた無接触給電設備の２次側受電回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の可飽和リアクトルを用いた無接触給電設備の２次側受電回路の構成が特許文献１（図２）に開示されている。
特許文献１に開示されている２次側受電回路は、高周波電流を流す誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起される受電コイルと、この受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、環状磁路を形成するコア部材（磁性体コア）、およびコア部材に巻かれ前記共振回路に並列に接続されたコイルを有する可飽和リアクトルと、受電コイルから出力される電流を整流して負荷に出力する整流回路を備えている。
そして、可飽和リアクトルの磁性体コアの飽和電圧を、負荷が要求する電圧（例えば、許容の上限電圧）に設定することにより、共振回路の共振電圧を可飽和リアクトルの磁性体コアの飽和電圧に抑え、よって負荷へ印加される電圧を、負荷が要求する電圧に抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４０５２４３６号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、通常、可飽和リアクトルの磁性体コア（フェライト材料）は、使用する温度により磁気飽和する磁束密度が変化するため、環境の温度の変化や自己の発熱により飽和電圧が変動し、可飽和リアクトルだけでは、負荷が要求する電圧に安定させることは困難であった。
加えて、フェライト材料は、個々の磁気特性のバラツキが大きいために、個々の特性を計測する必要があり、この特性によっては、所定の飽和電圧を得るためには、コイルの巻数を変える必要が生じることがあり、所定の特性を安定して確保した可飽和リアクトルを量産するには、困難があった。
また負荷が要求する電圧が変更された場合には、コイルの巻数を変更する必要があり、簡単に対応できないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、環境の温度の変化や磁性体コアの磁気特性により変動する可飽和リアクトルの飽和電圧に頼ることなく、負荷が要求する電圧で安定して給電できる無接触給電設備の２次側受電回路およびこの２次側受電回路において使用される可飽和リアクトルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、負荷に給電する無接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の誘導線路または１次側の給電コイルより起電力が誘起される受電コイルと、前記受電コイルに並列に接続され、この受電コイルと前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、前記共振回路の両端に接続された可飽和リアクトルと、前記共振回路から出力される電流を整流して出力する整流回路と、前記整流回路の出力端に、前記負荷とともに並列に接続された出力コンデンサとを備え、
前記可飽和リアクトルは、複数の第１磁性体コアと、前記複数の第１磁性体コアに共通に巻かれ前記共振回路に並列に接続された一次コイルと、前記各第１磁性体コアに各々巻かれ、前記一次コイルに電流が流れたときに起電力が各々相殺するように接続されたバイアスコイルを備え、前記第１磁性体コアの総断面積は、第１磁性体コア全体の飽和電圧が前記負荷が要求する目標電圧より高くなるように設定されており、前記負荷の電圧が前記目標電圧以上となると、前記バイアスコイルに直流のバイアス電流を流し、前記第１磁性体コアを飽和する電流回路を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成によれば、以下の作用を奏する。
まず、第１磁性体コアを２個で構成し、これに伴いバイアスコイルを２本で構成し、これらバイアスコイルにバイアス電流を流さない状態としているときの作用について説明する。
共振回路の共振電圧が、可飽和リアクトルの第１磁性体コアの飽和電圧未満の場合は、共振回路から出力された（一定）電流は、整流回路により整流されて負荷および出力コンデンサへ供給され、出力コンデンサは充填される。また負荷が減少し、これに伴い出力コンデンサの両端電圧および共振回路の共振電圧が上昇し、第１磁性体コアの飽和電圧以上となると、一次コイルのインダクタンスが低下して急激に電流が流れ、共振回路の共振電圧は、第１磁性体コアの飽和電圧に抑えられ、出力コンデンサの両端電圧、すなわち負荷へ印加される電圧は、前記飽和電圧以下に抑えられる。これは、図５（ａ）の磁性体コアの磁気ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）において、正と負のサイクル間において第一象限の＋Ｂｍと第三象限の−Ｂｍの間でＢ−Ｈが遷移している状態として理解される。
このとき、第１磁性体コアに巻かれた２本のバイアスコイルは、一次コイルに電流が流れたときに発生する起電力が各々相殺するように、つまりは逆極性で接続されていることにより、これらバイアスコイルに発生する起電力は互いに打ち消しあってバランスするので、バイアスコイルに電流が流れる事無く、よって一次コイルには影響を与えない。
【０００８】
このような作用を前提として、第１磁性体コア２個に巻かれる２本のバイアスコイルにバイアス電流が流れるときの作用について説明する。
前記第１磁性体コアの飽和電圧は、環境の温度や磁性体コアの磁気特性により変動することから、第１磁性体コア全体の飽和電圧を、負荷が要求する目標電圧より高く設定し、負荷へ印加される電圧、すなわち出力コンデンサの両端電圧を抑えるバックアップ電圧とし、第１磁性体コア全体の飽和電圧より低い前記目標電圧への定電圧制御を実行する。
すなわち、負荷の電圧（出力コンデンサの両端電圧）が前記目標電圧以上となると、電流回路により、２つのバイアスコイルに直流のバイアス電流を流す。
【０００９】
するとバイアス電流により、第１磁性体コアに直流磁場が鎖交される。すると、図５（ａ）の磁性体コアの磁気ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）に示すように、一次コイルに印加される共振電圧により流れる電流によって起磁力が発生するが、正のサイクルでは一方のバイアスコイルに流れる電流による直流磁場によってプラス側にバイアスがかかるので、バイアス電流を流さない状態に比べて少ない起磁力で＋Ｂｍに到達して一方の第１磁性体コアが飽和し、負のサイクルでは他方のバイアスコイルに流れる逆向きの電流による直流磁場によってマイナス側にバイアスがかかるので、バイアス電流を流さない状態に比べて少ない起磁力で−Ｂｍに到達して他方の第１磁性体コアが飽和する。つまり、第１磁性体コアに印加される共振電圧が前記飽和電圧未満であっても、２つのうち何れかの第１磁性体コアが飽和する。一方の第１磁性体コアが飽和すると、一次コイルのインダクタンスが低下して急激に電流が流れて他方の第１磁性体コアも飽和する（なお、バイアスコイルにダイオードが接続されている場合には、一方の第１磁性体コアが飽和すると一次コイルによってバイアスコイルに発生する起電力のバランスが崩れ、バイアスコイル電流の順方向に起電力が作用して、ダイオードを介しバイアスコイルに循環電流が流れる。この循環電流が他方の第１磁性体コアを瞬時に飽和させるので、バイアスコイルに発生する起電力のバランス崩れによる電圧値を抑制することが出来る）。このように、図５（ｂ）に示す如く、見かけ上のＢ−Ｈ曲線が狭まり、磁場Ａを発生する交流電圧（＜飽和電圧）で、飽和磁束密度に達して第１磁性体コアが飽和する。すると、交流電圧（＜飽和電圧）で、一次コイルに急激に電流が流れて共振回路の共振電圧は前記目標電圧に抑えられる。
前記バイアス電流は、負荷の電圧（出力コンデンサの両端電圧）が前記目標電圧以上となると流されることから、共振回路の共振電圧、すなわち出力コンデンサの両端電圧は、前記目標電圧に抑えられる。
このように、簡易な構成で、環境の温度や磁性体コアの磁気特性を考慮することなく、負荷の電圧を、安定して目標電圧に制御できる定電圧制御を実現できる。
【００１０】
また請求項２に記載の発明は、高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、蓄電手段（電池）に給電する無接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の誘導線路または１次側の給電コイルより起電力が誘起される受電コイルと、前記受電コイルに並列に接続され、この受電コイルと前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、前記共振回路の両端に接続された可飽和リアクトルを備え、
前記可飽和リアクトルは、複数の第１磁性体コアと、前記複数の第１磁性体コアに共通に巻かれ前記共振回路に並列に接続された一次コイルと、前記複数の第１磁性体コアに共通に、前記一次コイルより少ない巻数で巻かれた二次コイルと、前記各第１磁性体コアに各々巻かれ、前記一次コイルに電流が流れたときに起電力が各々相殺するように接続されたバイアスコイルを備え、前記可飽和リアクトルのニ次コイルから出力される電流を整流して前記蓄電手段へ出力する整流回路を備え、前記第１磁性体コアの総断面積は、第１磁性体コア全体の飽和電圧が前記負荷が要求する目標電圧より高くなるように設定されており、前記蓄電手段の電圧が前記目標電圧以上となると、前記バイアスコイルに直流のバイアス電流を流し、前記第１磁性体コアを飽和する電流回路とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成によれば、以下の作用を奏する。
まず、第１磁性体コアを２個で構成し、これに伴いバイアスコイルを２本で構成し、これらバイアスコイルにバイアス電流を流さない状態としているときの作用について説明する。 共振回路の共振電圧が、可飽和リアクトルの第１磁性体コアの飽和電圧未満の場合は、一次コイルと二次コイルのトランスの作用により共振電圧より低電圧化されて、共振回路から出力された（一定）電流は整流回路により整流されて蓄電手段へ供給される。また蓄電手段の電圧が上昇し、共振回路の共振電圧が第１磁性体コアの飽和電圧以上となると、一次コイルのインダクタンスが低下して一次コイルに急激に電流が流れ、共振回路の共振電圧は第１磁性体コアの飽和電圧に押さえられ、二次コイルの電圧、すなわち蓄電手段の電圧は、第１磁性体コアの飽和電圧未満に抑えられる。これは、図５（ａ）の磁性体コアの磁気ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）において、正と負のサイクル間において第一象限の＋Ｂｍと第三象限の−Ｂｍの間でＢ−Ｈが遷移している状態として理解される。
このとき、第１磁性体コアに巻かれた２本のバイアスコイルは、一次コイルに電流が流れたときに発生する起電力が各々相殺するように、つまりは逆極性で接続されていることにより、これらバイアスコイルに発生する起電力は互いに打ち消しあってバランスするので、バイアスコイルに電流が流れる事無く、よって一次コイルには影響を与えない。
【００１２】
このような作用を前提として、第１磁性体コア２個に巻かれる２本のバイアスコイルにバイアス電流が流れるときの作用について説明する。
前記第１磁性体コアの飽和電圧は、環境の温度や磁性体コアの磁気特性により変動することから、第１磁性体コアの飽和電圧を、蓄電手段が要求する目標電圧より高く設定し、蓄電手段へ印加される電圧を抑えるバックアップ電圧とし、第１磁性体コアの飽和電圧より低い前記目標電圧への定電圧制御を実行する。
すなわち、蓄電手段の電圧が前記目標電圧以上となると、電流回路により、２本のバイアスコイルに直流のバイアス電流を流す。
バイアスコイルに直流のバイアス電流を流したときの作用は、上述した通りであり、蓄電手段の電圧は、前記目標電圧に抑えられる。
このように、簡易な構成で、環境の温度や磁性体コアの磁気特性を考慮することなく、蓄電手段の電圧を目標電圧に安定して制御できる定電圧制御を実現できる。
【００１３】
また請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明であって、前記電流回路は、前記負荷または蓄電手段の電圧が前記目標電圧以上となると動作するスイッチ手段と、前記スイッチ手段が動作すると、前記バイアスコイルへバイアス電流を流す電流手段と、前記バイアスコイルの両端に接続され、バイアスコイルに流れる電流を循環させる循環手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成によれば、以下の作用を奏する。
第１磁性体コアを２個で構成し、これに伴い各々に巻かれるバイアスコイルを２本で構成したときの作用について説明する。
負荷または蓄電手段の電圧が目標電圧以上となると、スイッチ手段が動作し、スイッチン手段が動作すると、電流手段により２本のバイアスコイルへバイアス電流が流れる。電流は、出力コンデンサまたは蓄電手段から供給される。
前記バイアス電流は２本のバイアスコイルに流れると、各バイアスコイルにそれぞれ逆向きに発生している磁束（起電力）のうち、バイアス電流により発生している磁束によってこの磁束の向きとは逆向きに発生している一方の磁束は打ち消され、他方の磁束には、バイアス電流により発生している磁束が加わって、常に２本のバイアスコイルの両端に、バイアス電流が流れる向きに起電力が発生し、２つのバイアスコイルと循環手段からなる閉回路に、バイアス電流を遥かに上回る電流値の循環電流が流れる。この循環電流により、上記磁場のバイアスａが発生するので、最初に流すバイアス電流は循環電流を発生するだけの小さな電流でよい。
そして、上述したようにこのバイアス電流により、負荷または電池の電圧は目標電圧に抑えられる。
また負荷または蓄電手段の目標電圧の変更に際して可飽和リアクトル自体を取り替える必要がなく、スイッチ手段の動作電圧を変えることによって対処を簡単に行える。
【００１５】
また請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明であって、前記可飽和リアクトルは、前記第１磁性体コアより磁気抵抗の大きい第２磁性体コアを備え、前記一次コイルを前記第１磁性体コアに巻いた後、この一次コイルを前記第２磁性体コアに巻いたことを特徴とするものである。
【００１６】
上記構成によれば、以下の作用を奏する。
一次コイルに流れる電流によって、第１磁性体コアおよび第２磁性体コアに磁束が生じ、この状態では一次コイルは大きなインダクタンス値を示す。
そして、一次コイルの両端電圧（共振電圧）が増加すると、前記第１磁性体コアは、第２磁性体コアより磁気抵抗が小さいことにより、先に第１磁性体コアが飽和して第１磁性体コアの透磁率は略１（μ＝１）まで急激に低下し、第１磁性体コアに巻かれている一次コイルのインダクタンスが急激に低下して急激にパルス電流が流れ始める。このとき、未だ、第２磁性体コアは飽和していないため、このときの第２磁性体コアの透磁率（低下している）に応じて第２磁性体コアに巻かれている一次コイルのインダクタンスはある程度の値が維持される。よって、第１磁性体コアが磁気飽和しても一次コイルに流れるパルス電流は、それほど急峻で過大とはならない。パルス電流が流れることによって、一次コイルの両端電圧（共振電圧）は、第１磁性体コアの飽和電圧に抑えられる。
このように、第２磁性体コアを設けることにより、穏やかに電圧抑制の作用が働くことになり、急峻で過大なパルス電流に起因する渦電流による発熱や電磁妨害の問題を軽減できる。
【００１７】
また請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の無接触給電設備の２次側受電回路に使用される可飽和リアクトルであって、
前記第１磁性体コアを、環状磁路を形成し、空洞を有する同一特性の２個のコア部材により形成し、前記コア部材毎に、熱伝導率の高い低透磁率材料からなり、前記コア部材とほぼ同径の空洞を有する放熱板を設け、前記一次コイルは、これら空洞を使用して前記２個のコア部材および放熱板に巻かれ、前記一方のバイアスコイルは、前記一方のコア部材およびこのコア部材を設けた放熱板の空洞を使用して、前記一方のコア部材および前記放熱板に巻かれ、前記他方のバイアスコイルは、前記他方のコア部材およびこのコア部材を設けた放熱板の空洞を使用して、前記他方のコア部材および前記放熱板に巻かれ、前記一方のバイアスコイルと他方のバイアスコイルは、逆極性となるように接続されていることを特徴とするものである。
【００１８】
上記構成によれば、以下の作用を奏する。
まず、コア部材毎に空洞を揃えて放熱板を取り付け、続いて、コア部材および放熱板の空洞を使用して各バイアスコイルをそれぞれ各コア部材およびその放熱板に巻く。
続いて、２個のコア部材および２個の放熱板の空洞を揃えて、これら空洞を使用して一次コイルを、２個のコア部材および２個の放熱板に巻く。
続いて、バイアスコイルを逆極性となるように接続して可飽和リアクトルを形成する。
このように、コア部材および放熱板の空洞を利用して、各バイアスコイルと一次コイルを容易に巻くことができ、製作が容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の無接触給電設備の２次側受電回路は、負荷あるいは蓄電手段の電圧が、負荷あるいは蓄電手段が要求する目標電圧以上となると、電流回路により２本のバイアスコイルに直流のバイアス電流を流すことにより、負荷あるいは蓄電手段の電圧を、前記目標電圧へ抑えることができ、したがって、可飽和リアクトルの第１磁性体コアの飽和電圧を前記目標電圧より高く設定することによって、環境の温度や磁性体コアの磁気特性により変動する第１磁性体コアの飽和電圧に頼ることなく、安定した目標電圧への定電圧制御を実現でき、さらに万一、電流回路に不具合が発生した場合においても、負荷あるいは蓄電手段の電圧の上昇を可飽和リアクトルで抑えることができる（バックアップとすることができる）、という効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１における無接触給電設備の２次側受電回路の回路図である。
【図２】同無接触給電設備の２次側受電回路に用いられる可飽和リアクトルの斜視図である。
【図３】同無接触給電設備の２次側受電回路における共振電圧と一次コイルの電流の特性図である。
【図４】同無接触給電設備の２次側受電回路において、バイアス電流が流れたときの特性図であり、（ａ）は共振電圧と一次コイルの電流の特性図、（ｂ）は共振電圧とバイアスコイルの電流の特性図である。
【図５】同無接触給電設備の２次側受電回路に用いられる可飽和リアクトルの磁性体コアのＢ−Ｈ曲線である。
【図６】本発明の実施の形態２における無接触給電設備の２次側受電回路の回路図である。
【図７】同無接触給電設備の２次側受電回路に用いられる可飽和リアクトルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１における無接触給電設備の２次側受電回路の回路図であり、例えば、１０ｋＨｚほどの一定周波数の高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、例えば、定格電圧がＤＣ２５０Ｖ±５％の負荷に給電する無接触給電設備の２次側受電回路である。
図１に示すように、無接触給電設備の２次側受電回路は、
高周波電流が供給される１次側の誘導線路１１（あるいは給電コイルであってもよい）より起電力が誘起される受電コイル１２と、
前記受電コイル１２に並列に接続され、この受電コイル１２と前記高周波電流の周波数に共振する共振回路１３を形成する共振コンデンサ１４と、
共振回路１３の両端に接続された可飽和リアクトル１５と、
共振回路１３から出力される電流を整流して出力する整流回路（全波整流器）１６と、
整流回路１６のプラス出力端子に一端が接続されたチョークコイル１７と、
チョークコイル１７の他端と整流回路１６のマイナス出力端子との間に接続され、整流回路１６の出力端に、チョークコイル１７を介して負荷１８とともに並列に接続された出力コンデンサ１９を備えている。
【００２２】
前記可飽和コアリアクトル１５は、図２に示すように、磁気抵抗の極めて小さい連続した環状磁路を形成する第１磁性体コア２１として、空隙（ｇａｐ；ギャップ）無しの同一特性の２個の円環型第１コア部材２２，２３を備え、また第１磁性体コア２１（第１コア部材２２，２３）より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成する第２磁性体コア２５として、空隙（ｇａｐ；ギャップ）２６有りの円環型第２コア部材２７を備えている。
またこれらコア部材２２，２３，２７は、同じ特性の高透磁率材料から形成され、コア断面積をほぼ同一としているが、第２コア部材２７に空隙２６を設けることにより、第２コア部材２７の透磁率は第１コア部材２２，２３の透磁率より低く、第２コア部材２７の飽和電圧は、第１コア部材２２，２３の飽和電圧より高く設定されている。また第１コア部材２２，２３（第１磁性体コア２１）は、その飽和電圧が、負荷１８が要求する目標電圧（定格電圧に相当）より高い許容上限電圧（＞定格電圧）のものが選定されており、第１磁性体コア２１の飽和電圧は、負荷１８が要求する目標電圧より高く設定されている。
【００２３】
またこれらコア部材２２，２３，２７にはそれぞれ、熱伝導率の高い低透磁率材料からなる放熱板２９が取り付けられている。なお、第２コア部材２７を取り付ける放熱板２９は、放熱板でなくてもよく、第２コア部材２７を単に支持できるものであってもよい。またこれら放熱板２９は、平行に揃えて配置されて台座３０に立設されており、またこれらコア部材２２，２３，２７および放熱板２９の空洞３１は、ほぼ同径とされている。
また、第１コア部材２２，２３および放熱板２９の空洞３１を使用して、一次コイル３３が２個の第１コア部材２２，２３（および放熱板２９）に巻かれており、続けて一次コイル３３は第２コア部材２７および放熱板２９の空洞３１を使用して、第２コア部材２７（および放熱板２９）に巻かれている。また一次コイル３３の両端が、台座３０上に配置された端子台３４に接続され、共振回路１３に並列に接続されている。
また一方の第１コア部材２２およびこの第１コア部材２２を設けた放熱板２９の空洞３１を使用して、第１バイアスコイル３６が、第１コア部材２２（および放熱板２９）に巻かれている。また他方の第１コア部材２３およびこの第１コア部材２３を設けた放熱板２９の空洞３１を使用して、第１バイアスコイル３６と同一の（同じ特性で同じ長さの）第２バイアスコイル３７が、他方の第１コア部材２３（および放熱板２９）に巻かれている。そして、これら第１バイアスコイル３６と第２バイアスコイル３７は逆極性となるように直列に接続されて、その両端が、台座３０上に配置された端子台３４に接続されている。
以上のように、可飽和リアクトル１５は、２個（複数の一例）の第１コア部材２２，２３（第１磁性体コア２１）と、これら第１コア部材２２，２３（第１磁性体コア２１）に共通に巻かれ共振回路１３に並列に接続された一次コイル３３と、前記各第１コア部材２２，２３に各々巻かれ、一次コイル３３に電流が流れたときに起電力が各々相殺するように、つまり逆極性に接続されたバイアスコイル３６，３７を備え、第１コア部材２２，２３の総断面積は、第１磁性体コア２１（全体）の飽和電圧が負荷１８が要求する目標電圧より高くなるように設定されている。
また第１コア部材２２，２３および放熱板２９の空洞３１を利用して、一次コイル３３と各バイアスコイル３６，３７とを容易に巻くことができ、製作を容易としている。
【００２４】
また出力コンデンサ１９の両端電圧（負荷１８に印加される電圧）が、負荷１８が要求する目標電圧以上となると、バイアスコイル３６，３７に直流のバイアス電流を流して第１磁性体コア２１を飽和する電流回路４１を備えている（詳細は後述する）。
【００２５】
この電流回路４１は、
出力コンデンサ１９のプラス側電極にカソードが接続され、出力コンデンサ１９の両端電圧が前記目標電圧以上となると導通する定電圧ダイオード（ツェナーダイオード；スイッチ手段の一例）４２と、
一端が定電圧ダイオード４２のアノードに接続され、他端が直列接続された２本のバイアスコイル３６，３７の一端に接続された抵抗（電流手段の一例）４３と、
カソードが抵抗４３の他端および２本のバイアスコイル３６，３７の一端の接続点に接続され、アノードが出力コンデンサ１９のマイナス側電極および２本のバイアスコイル３６，３７の他端の接続点に接続され、すなわち２本のバイアスコイル３６，３７の両端に接続され、これら２つのバイアスコイル３６，３７に流れる電流を循環させる循環用ダイオード（循環手段の一例）４４
を備えている。
【００２６】
前記定電圧ダイオード４２は、図１に等価回路として示す、出力コンデンサ１９の両端電圧が前記目標電圧以上となると動作するスイッチ手段４６を構成しており、降伏電圧（ツェナー電圧）が前記目標電圧（例えば、２４０Ｖ）のものが選定されている。
また抵抗４３は、図１に等価回路として示す、スイッチン手段４６が動作すると、すなわち定電圧ダイオード４２が導通すると、２本のバイアスコイル３６，３７へバイアス電流を流す電流手段４７を構成しており、抵抗値は、バイアス電流を小さくするとき大きく、逆にバイアス電流を大きくするとき小さいものが選定される。電流は、出力コンデンサ１９より供給される。
また上記バイアス電流は、後述する循環電流を発生させ、第１磁性体コア２１を飽和させる電流であり、例えば、１０ｍＡが流される。
【００２７】
上記構成による作用を説明する。
まず、２本のバイアスコイル３６，３７にバイアス電流を流さない状態としているときの作用について説明する。
可飽和リアクトル１５の一次コイル３３に印加される共振回路１３の共振電圧が、第１磁性体コア２１の飽和電圧未満の場合は、共振回路１３から出力された（一定）電流は、整流回路１６により整流されて負荷１８および出力コンデンサ１９へ供給され、出力コンデンサ１９は充填される。この状態では一次コイル３３は大きなインダクタンスを示している。
なお、第１磁性体コア２１が磁気飽和していない領域においては、可飽和リアクトル１５の第１磁性体コア２１（第１コア部材２２，２３）は、第２磁性体コア２５（第２コア部材２７）より磁気抵抗が小さいことにより、一次コイル３３に流れる電流による磁界は第２磁性体コア２５より第１磁性体コア２１に大きな磁束を生じさせている。
【００２８】
また負荷１８が減少し、これに伴い出力コンデンサ１９の両端電圧が上昇し、一次コイル３３の両端電圧（共振電圧）が上昇し、可飽和リアクトル１５の第１磁性体コア２１が飽和すると（飽和電圧以上となると）、第１磁性体コア２１は、第２磁性体コア２５より磁気抵抗が小さいことにより、先に第１磁性体コア２１が飽和して第１磁性体コア２１の透磁率が略１（μ＝１）まで急激に低下し、第１磁性体コア２１に巻かれている一次コイル３３のインダクタンスが急激に低下して急激にパルス電流が流れ始める。このとき、未だ、第２磁性体コア２５は飽和していないため、このときの第２磁性体コア２５の透磁率（低下している）に応じて第２磁性体コア２５に巻かれている一次コイル３３のインダクタンスはある程度の値に維持される。よって、第１磁性体コア２１が磁気飽和しても一次コイル３３に流れるパルス電流は、それほど急峻で過大とはならない。このように、第２磁性体コア２５を設けることにより、穏やかに電圧抑制の作用が働くことになり、急峻で過大なパルス電流に起因する渦電流による発熱や電磁妨害の問題を軽減している。
上記パルス電流が流れることによって、一次コイル３３の両端電圧（共振電圧）は、第１磁性体コア２１の飽和電圧に抑えられ、よって出力コンデンサ１９の両端電圧、すなわち負荷１８へ印加される電圧は、前記飽和電圧以下に抑えられる。図３に、共振電圧と一次コイル３３に流れるパルス電流の特性図を示す。これは、図５（ａ）の第１磁性体コア２１の磁気ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）において、正と負のサイクル間において第一象限の＋Ｂｍと第三象限の−Ｂｍの間でＢ−Ｈが遷移している状態として理解される。
【００２９】
なお、２本のバイアスコイル３６，３７はそれぞれ、可飽和リアクトル１５の第１磁性体コア２１（第１コア部材２２,２３）に巻かれて、一次コイル３３に電流が流れたときに発生する起電力が各々相殺するように、つまりは逆極性に接続されていることにより、これらバイアスコイル３６，３７に発生する起電力は互いに打ち消しあってバランスするので、バイアスコイル３６，３７に電流が流れる事無く、よって一次コイル３３には影響を与えない。
【００３０】
上記作用を前提として、各第１コア部材２２,２３に巻かれる２本のバイアスコイル３６，３７にバイアス電流が流れるときの作用について説明する。
第１磁性体コア２１の飽和電圧は、環境の温度や磁性体コアの磁気特性により変動することから、上述したように、第１磁性体コア２１の飽和電圧を、負荷１８が要求する目標電圧｛出力コンデンサ１９の両端電圧；負荷１８の定格電圧に相当｝より高い、負荷１８の許容上限電圧（＞定格電圧）に設定しており、負荷１８へ印加される電圧を抑えるバックアップ電圧としている。このように、可飽和リアクトル１５を、負荷１８へ印加される電圧を抑えるバックアップとして使用している。
【００３１】
出力コンデンサ１９の電圧が前記目標電圧｛降伏電圧（ツェナー電圧）｝以上となると、定電圧ダイオード４２が導通し、抵抗４３の抵抗値により規定された電流が、２つのバイアスコイル３６，３７へバイアス電流として流れる。電流は、出力コンデンサ１９から供給される。すなわち、図１に等価の回路として示すように、定電圧ダイオード４２が、バイアス電流を流すかどうかのスイッチ手段４６の役目を果たし、出力コンデンサ１９および抵抗４３が電流手段４７となって、２つのバイアスコイル３６，３７へバイアス電流を供給する。このように、電流回路４１により、２つのバイアスコイル３６，３７に直流のバイアス電流が供給される。
【００３２】
このバイアス電流により、第１磁性体コア２１（第１コア部材２２,２３）に直流磁界が鎖交される。すると、図５（ａ）の第１磁性体コア２１の磁気ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）に示すように、一次コイル３３に印加される共振電圧により流れる電流によって起磁力が発生するが、正のサイクルでは一方のバイアスコイル３６（３７）に流れる電流による直流磁場によってプラス側にバイアスａがかかるので、バイアス電流を流さない状態に比べて少ない起磁力で＋Ｂｍに到達して一方の第１コア部材２２（２３）が飽和し、負のサイクルでは他方のバイアスコイル３７（３６）に流れる逆向きの電流による直流磁場によってマイナス側にバイアスａがかかるので、バイアス電流を流さない状態に比べて少ない起磁力で−Ｂｍに到達して他方の第１磁性体コア２３（２２）が飽和する。つまり、第１磁性体コア２１に印加される共振電圧が前記飽和電圧未満であっても、２つのうち何れかの第１コア部材２２または２３が飽和する。一方の第１磁性体コア２２（２３）が飽和すると、一次コイル３３のインダクタンスが低下して急激に電流が流れて他方の第１コア部材２３（２２）も飽和する。このように、図５（ｂ）に示す如く、見かけ上のＢ−Ｈ曲線が狭まり、磁場Ａを発生する電圧（＜飽和電圧）で、飽和磁束密度に達して第１磁性体コア２１が飽和する。
【００３３】
前記バイアス電流は、出力コンデンサ１９の電圧が前記目標電圧以上となると流れることから、出力コンデンサ１９の電圧が目標電圧以上となると、バイアスａがかかり第１磁性体コア２１は飽和し、共振電圧が目標電圧（＜飽和電圧）で、一次コイル３３にパルス電流が流れて共振回路１３の共振電圧はこの目標電圧に抑えられ、負荷１８へ印加される電圧は、安定して目標電圧に制御される。
【００３４】
また一方の第１コア部材２２（２３）が飽和すると一次コイル３３によってバイアスコイル３６，３７に発生する起電力のバランスが崩れ、バイアスコイル電流の順方向に起電力が作用して、２つのバイアスコイル３６，３７と循環用ダイオード４４からなる閉回路に、バイアス電流を遥かに上回る電流値の循環電流が流れる。この循環電流により、上記磁場のバイアスａが発生するので、最初に流すバイアス電流は循環電流を発生するだけの小さな電流でよい。そして、上述したようにこのバイアス電流により、出力コンデンサ１９の両端電圧、すなわち負荷１８に印加される電圧は目標電圧に制御される。なお、循環電流が他方の第１コア部材２３（２２）を瞬時に飽和させるので、バイアスコイル３６，３７に発生する起電力のバランス崩れによる電圧値を抑制することが出来る。
図４（ａ）に、バイアス電流が流れたときの共振電圧と一次コイル３３に流れるパルス電流の特性図、図４（ｂ）に共振電圧とバイアス電流の特性図を示す。
【００３５】
以上のように本実施の形態１によれば、２つのバイアスコイル３６，３７と電流回路４１の追加という簡易な構成で、環境の温度や磁性体コアの磁気特性を考慮することなく、負荷１８へ印加される電圧を、安定して目標電圧に制御できる定電圧制御を実現できる。また万一、電流回路４１に不具合が発生した場合においても、負荷１８の電圧の上昇を可飽和リアクトル１５で抑えることができる（バックアップとすることができる）。
【００３６】
また本実施の形態１によれば、目標電圧が変更となった場合、可飽和リアクトル１５自体を取り替える必要がなく、定電圧ダイオード４２の降伏電圧（ツェナー電圧）を目標電圧に合わせたものに取り替えればよく（スイッチ手段４６の動作電圧を変えればよく）、簡単に対処できる。
【００３７】
また本実施の形態１によれば、バイアス電流によりバイアスａを変更できることにより、抵抗４３の抵抗値を小さくしてバイアス電流を増加させると、応答のはやい定電圧制御を実現でき、逆に抵抗４３の抵抗値を大きくしてバイアス電流を減少させると、応答の緩やかな定電圧制御を実現することができる。
【００３８】
［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２における無接触給電設備の２次側受電回路の回路図であり、例えば、１０ｋＨｚほどの一定周波数の高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、電池に給電する無接触給電設備の２次側受電回路である。実施の形態１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
実施の形態２では、負荷１８を電池（蓄電手段の一例）５１とし、また可飽和リアクトル１５と整流回路１６と切り離し、可飽和リアクトル１５の第１磁性体コア２１に、一次３３より少ない巻数で二次コイル５２を巻いて可飽和リアクトル１５’を形成し、可飽和リアクトル１５’の二次２次コイル５２の両端に整流回路１６を接続し、二次次コイル５２から出力される電流を整流して電池５１へ出力している。
二次コイル５２は、図７に示すように、第１コア部材２２，２３（第１磁性体コア２１）および放熱板２９の空洞３１を使用して２個の第１コア部材２２，２３に共通に巻かれ、その両端が、台座３０上に配置された端子台３４に接続されている。
【００４０】
なお、上記可飽和リアクトル１５’の第１磁性体コア２１は、その飽和電圧が、電池５１が要求する目標電圧（充電電圧に相当）より高い許容上限電圧に設定されたものが選定されており、第１磁性体コア２１の飽和電圧は、電池５１が要求する目標電圧より高く設定されている。
また定電圧ダイオード４２は、降伏電圧（ツェナー電圧）が、電池５１が要求する目標電圧（充電電圧に相当）のものが選定されている。
【００４１】
このような構成によれば、一次コイル３３と二次コイル５２のトランスの作用により巻線比に応じて、高電圧の共振電圧を低電圧の電池５１の定格電圧に降圧でき、電池５１の定格電圧（例えば、１２Ｖ）への定電圧制御を実現できる。
２つのバイアスコイル３６，３７と電流回路４１の構成により、電池５１へ印加される電圧を、安定して目標電圧に制御する作用は、上記実施の形態１の作用と同一であり、説明を省略する。
【００４２】
以上のように本実施の形態２によれば、２つのバイアスコイル３６，３７と二次コイル５２と電流回路４１との追加という簡易な構成で、環境の温度や磁性体コアの磁気特性を考慮することなく、電池５１へ印加される電圧を、安定して目標電圧に制御できる定電圧制御を実現できる。また万一、電流回路４１に不具合が発生した場合においても、電池５１の電圧の上昇を可飽和リアクトル１５’で抑えることができる（バックアップとすることができる）。
【００４３】
なお、本実施の形態１または２において、可飽和リアクトル１５，１５’は、第２磁性体コア２５を備え、一次コイル３３の一部を巻いているが、この第２磁性体コア２５は必ずしも必要ではなく、無くても可飽和リアクトル１５，１５’として共振電圧を抑える機能を果たすことはできる。
また本実施の形態１または２において、第１磁性体コア２１を２個の第１コア部材２２，２３で構成しているが、さらに多くの数のコア部材で構成してもよく、このとき、一次コイル３３は、これらコア部材に共通に巻く。またバイアスコイルを各第１コア部材に巻いて直列に接続するが、接続するとき、一次コイル３３に電流が流れたときに起電力が各々相殺するように接続される。また二次コイル５２は、これらコア部材に共通に巻く。 また本実施の形態１または２において、バイアス電流を規定する素子として抵抗４３を使用しているが、定電流ダイオードを使用してもよい。このとき、定電流ダイオードは、アノードを定電圧ダイオード４２のアノードに接続し、カソードを２本のバイアスコイル３６，３７の一端に接続する。
また本実施の形態１または２において、蓄電手段として電池５１を充電しているが、蓄電手段は電気２重層コンデンサであってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１１ 誘導線路
１２ 受電コイル
１３ 共振回路
１４ 共振コンデンサ
１５，１５’ 可飽和リアクトル
１６ 整流回路
１７ チョークコイル
１８ 負荷
１９ 出力コンデンサ
２１ 第１磁性体コア
２２，２３ 第１コア部材（ギャップなし）
２５ 第２磁性体コア
２６ 空隙
２７ 第２コア部材（ギャップあり）
２９ 放熱板
３１ 空洞
３３ 一次コイル
３６ 第１バイアスコイル
３７ 第２バイアスコイル
４１ 電流回路
４２ 定電圧ダイオード
４３ 抵抗
４４ 循環用ダイオード
４６ スイッチ手段
４７ 電流手段
５１ 電池
５２ 二次コイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無接触給電設備の２次側受電回路、特に可飽和リアクトルを用いた無接触給電設備の２次側受電回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の可飽和リアクトルを用いた無接触給電設備の２次側受電回路の構成が特許文献１（図２）に開示されている。
特許文献１に開示されている２次側受電回路は、高周波電流を流す誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起される受電コイルと、この受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、環状磁路を形成するコア部材（磁性体コア）、およびコア部材に巻かれ前記共振回路に並列に接続されたコイルを有する可飽和リアクトルと、受電コイルから出力される電流を整流して負荷に出力する整流回路を備えている。
そして、可飽和リアクトルの磁性体コアの飽和電圧を、負荷が要求する電圧（例えば、許容の上限電圧）に設定することにより、共振回路の共振電圧を可飽和リアクトルの磁性体コアの飽和電圧に抑え、よって負荷へ印加される電圧を、負荷が要求する電圧に抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４０５２４３６号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、通常、可飽和リアクトルの磁性体コア（フェライト材料）は、使用する温度により磁気飽和する磁束密度が変化するため、環境の温度の変化や自己の発熱により飽和電圧が変動し、可飽和リアクトルだけでは、負荷が要求する電圧に安定させることは困難であった。
加えて、フェライト材料は、個々の磁気特性のバラツキが大きいために、個々の特性を計測する必要があり、この特性によっては、所定の飽和電圧を得るためには、コイルの巻数を変える必要が生じることがあり、所定の特性を安定して確保した可飽和リアクトルを量産するには、困難があった。
また負荷が要求する電圧が変更された場合には、コイルの巻数を変更する必要があり、簡単に対応できないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、環境の温度の変化や磁性体コアの磁気特性により変動する可飽和リアクトルの飽和電圧に頼ることなく、負荷が要求する電圧で安定して給電できる無接触給電設備の２次側受電回路およびこの２次側受電回路において使用される可飽和リアクトルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、負荷に給電する無接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の誘導線路または１次側の給電コイルより起電力が誘起される受電コイルと、前記受電コイルに並列に接続され、この受電コイルと前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、前記共振回路の両端に接続された可飽和リアクトルと、前記共振回路から出力される電流を整流して出力する整流回路と、前記整流回路の出力端に、前記負荷とともに並列に接続された出力コンデンサとを備え、
前記可飽和リアクトルは、複数の第１磁性体コアと、前記複数の第１磁性体コアに共通に巻かれ前記共振回路に並列に接続された一次コイルと、前記各第１磁性体コアに各々巻かれ、前記一次コイルに電流が流れたときに起電力が各々相殺するように接続されたバイアスコイルを備え、前記第１磁性体コアの総断面積は、第１磁性体コア全体の飽和電圧が前記負荷が要求する目標電圧より高くなるように設定されており、前記負荷の電圧が前記目標電圧以上となると、前記バイアスコイルに直流のバイアス電流を流し、前記第１磁性体コアを飽和する電流回路を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成によれば、以下の作用を奏する。
まず、第１磁性体コアを２個で構成し、これに伴いバイアスコイルを２本で構成し、これらバイアスコイルにバイアス電流を流さない状態としているときの作用について説明する。
共振回路の共振電圧が、可飽和リアクトルの第１磁性体コアの飽和電圧未満の場合は、共振回路から出力された（一定）電流は、整流回路により整流されて負荷および出力コンデンサへ供給され、出力コンデンサは充填される。また負荷が減少し、これに伴い出力コンデンサの両端電圧および共振回路の共振電圧が上昇し、第１磁性体コアの飽和電圧以上となると、一次コイルのインダクタンスが低下して急激に電流が流れ、共振回路の共振電圧は、第１磁性体コアの飽和電圧に抑えられ、出力コンデンサの両端電圧、すなわち負荷へ印加される電圧は、前記飽和電圧以下に抑えられる。これは、図５（ａ）の磁性体コアの磁気ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）において、正と負のサイクル間において第一象限の＋Ｂｍと第三象限の−Ｂｍの間でＢ−Ｈが遷移している状態として理解される。
このとき、第１磁性体コアに巻かれた２本のバイアスコイルは、一次コイルに電流が流れたときに発生する起電力が各々相殺するように、つまりは逆極性で接続されていることにより、これらバイアスコイルに発生する起電力は互いに打ち消しあってバランスするので、バイアスコイルに電流が流れる事無く、よって一次コイルには影響を与えない。
【０００８】
このような作用を前提として、第１磁性体コア２個に巻かれる２本のバイアスコイルにバイアス電流が流れるときの作用について説明する。
前記第１磁性体コアの飽和電圧は、環境の温度や磁性体コアの磁気特性により変動することから、第１磁性体コア全体の飽和電圧を、負荷が要求する目標電圧より高く設定し、負荷へ印加される電圧、すなわち出力コンデンサの両端電圧を抑えるバックアップ電圧とし、第１磁性体コア全体の飽和電圧より低い前記目標電圧への定電圧制御を実行する。
すなわち、負荷の電圧（出力コンデンサの両端電圧）が前記目標電圧以上となると、電流回路により、２つのバイアスコイルに直流のバイアス電流を流す。
【０００９】
するとバイアス電流により、第１磁性体コアに直流磁場が鎖交される。すると、図５（ａ）の磁性体コアの磁気ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）に示すように、一次コイルに印加される共振電圧により流れる電流によって起磁力が発生するが、正のサイクルでは一方のバイアスコイルに流れる電流による直流磁場によってプラス側にバイアスがかかるので、バイアス電流を流さない状態に比べて少ない起磁力で＋Ｂｍに到達して一方の第１磁性体コアが飽和し、負のサイクルでは他方のバイアスコイルに流れる逆向きの電流による直流磁場によってマイナス側にバイアスがかかるので、バイアス電流を流さない状態に比べて少ない起磁力で−Ｂｍに到達して他方の第１磁性体コアが飽和する。つまり、第１磁性体コアに印加される共振電圧が前記飽和電圧未満であっても、２つのうち何れかの第１磁性体コアが飽和する。一方の第１磁性体コアが飽和すると、一次コイルのインダクタンスが低下して急激に電流が流れて他方の第１磁性体コアも飽和する（なお、バイアスコイルにダイオードが接続されている場合には、一方の第１磁性体コアが飽和すると一次コイルによってバイアスコイルに発生する起電力のバランスが崩れ、バイアスコイル電流の順方向に起電力が作用して、ダイオードを介しバイアスコイルに循環電流が流れる。この循環電流が他方の第１磁性体コアを瞬時に飽和させるので、バイアスコイルに発生する起電力のバランス崩れによる電圧値を抑制することが出来る）。このように、図５（ｂ）に示す如く、見かけ上のＢ−Ｈ曲線が狭まり、磁場Ａを発生する交流電圧（＜飽和電圧）で、飽和磁束密度に達して第１磁性体コアが飽和する。すると、交流電圧（＜飽和電圧）で、一次コイルに急激に電流が流れて共振回路の共振電圧は前記目標電圧に抑えられる。
前記バイアス電流は、負荷の電圧（出力コンデンサの両端電圧）が前記目標電圧以上となると流されることから、共振回路の共振電圧、すなわち出力コンデンサの両端電圧は、前記目標電圧に抑えられる。
このように、簡易な構成で、環境の温度や磁性体コアの磁気特性を考慮することなく、負荷の電圧を、安定して目標電圧に制御できる定電圧制御を実現できる。
【００１０】
また請求項２に記載の発明は、高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、蓄電手段（電池）に給電する無接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の誘導線路または１次側の給電コイルより起電力が誘起される受電コイルと、前記受電コイルに並列に接続され、この受電コイルと前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、前記共振回路の両端に接続された可飽和リアクトルを備え、
前記可飽和リアクトルは、複数の第１磁性体コアと、前記複数の第１磁性体コアに共通に巻かれ前記共振回路に並列に接続された一次コイルと、前記複数の第１磁性体コアに共通に、前記一次コイルより少ない巻数で巻かれた二次コイルと、前記各第１磁性体コアに各々巻かれ、前記一次コイルに電流が流れたときに起電力が各々相殺するように接続されたバイアスコイルを備え、前記可飽和リアクトルのニ次コイルから出力される電流を整流して前記蓄電手段へ出力する整流回路を備え、前記第１磁性体コアの総断面積は、第１磁性体コア全体の飽和電圧が前記負荷が要求する目標電圧より高くなるように設定されており、前記蓄電手段の電圧が前記目標電圧以上となると、前記バイアスコイルに直流のバイアス電流を流し、前記第１磁性体コアを飽和する電流回路とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成によれば、以下の作用を奏する。
まず、第１磁性体コアを２個で構成し、これに伴いバイアスコイルを２本で構成し、これらバイアスコイルにバイアス電流を流さない状態としているときの作用について説明する。 共振回路の共振電圧が、可飽和リアクトルの第１磁性体コアの飽和電圧未満の場合は、一次コイルと二次コイルのトランスの作用により共振電圧より低電圧化されて、共振回路から出力された（一定）電流は整流回路により整流されて蓄電手段へ供給される。また蓄電手段の電圧が上昇し、共振回路の共振電圧が第１磁性体コアの飽和電圧以上となると、一次コイルのインダクタンスが低下して一次コイルに急激に電流が流れ、共振回路の共振電圧は第１磁性体コアの飽和電圧に押さえられ、二次コイルの電圧、すなわち蓄電手段の電圧は、第１磁性体コアの飽和電圧未満に抑えられる。これは、図５（ａ）の磁性体コアの磁気ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）において、正と負のサイクル間において第一象限の＋Ｂｍと第三象限の−Ｂｍの間でＢ−Ｈが遷移している状態として理解される。
このとき、第１磁性体コアに巻かれた２本のバイアスコイルは、一次コイルに電流が流れたときに発生する起電力が各々相殺するように、つまりは逆極性で接続されていることにより、これらバイアスコイルに発生する起電力は互いに打ち消しあってバランスするので、バイアスコイルに電流が流れる事無く、よって一次コイルには影響を与えない。
【００１２】
このような作用を前提として、第１磁性体コア２個に巻かれる２本のバイアスコイルにバイアス電流が流れるときの作用について説明する。
前記第１磁性体コアの飽和電圧は、環境の温度や磁性体コアの磁気特性により変動することから、第１磁性体コアの飽和電圧を、蓄電手段が要求する目標電圧より高く設定し、蓄電手段へ印加される電圧を抑えるバックアップ電圧とし、第１磁性体コアの飽和電圧より低い前記目標電圧への定電圧制御を実行する。
すなわち、蓄電手段の電圧が前記目標電圧以上となると、電流回路により、２本のバイアスコイルに直流のバイアス電流を流す。
バイアスコイルに直流のバイアス電流を流したときの作用は、上述した通りであり、蓄電手段の電圧は、前記目標電圧に抑えられる。
このように、簡易な構成で、環境の温度や磁性体コアの磁気特性を考慮することなく、蓄電手段の電圧を目標電圧に安定して制御できる定電圧制御を実現できる。
【００１３】
また請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明であって、前記電流回路は、前記負荷または蓄電手段の電圧が前記目標電圧以上となると動作するスイッチ手段と、前記スイッチ手段が動作すると、前記バイアスコイルへバイアス電流を流す電流手段と、前記バイアスコイルの両端に接続され、バイアスコイルに流れる電流を循環させる循環手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成によれば、以下の作用を奏する。
第１磁性体コアを２個で構成し、これに伴い各々に巻かれるバイアスコイルを２本で構成したときの作用について説明する。
負荷または蓄電手段の電圧が目標電圧以上となると、スイッチ手段が動作し、スイッチン手段が動作すると、電流手段により２本のバイアスコイルへバイアス電流が流れる。電流は、出力コンデンサまたは蓄電手段から供給される。
前記バイアス電流は２本のバイアスコイルに流れると、各バイアスコイルにそれぞれ逆向きに発生している磁束（起電力）のうち、バイアス電流により発生している磁束によってこの磁束の向きとは逆向きに発生している一方の磁束は打ち消され、他方の磁束には、バイアス電流により発生している磁束が加わって、常に２本のバイアスコイルの両端に、バイアス電流が流れる向きに起電力が発生し、２つのバイアスコイルと循環手段からなる閉回路に、バイアス電流を遥かに上回る電流値の循環電流が流れる。この循環電流により、上記磁場のバイアスａが発生するので、最初に流すバイアス電流は循環電流を発生するだけの小さな電流でよい。
そして、上述したようにこのバイアス電流により、負荷または電池の電圧は目標電圧に抑えられる。
また負荷または蓄電手段の目標電圧の変更に際して可飽和リアクトル自体を取り替える必要がなく、スイッチ手段の動作電圧を変えることによって対処を簡単に行える。
【００１５】
また請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明であって、前記可飽和リアクトルは、前記第１磁性体コアより磁気抵抗の大きい第２磁性体コアを備え、前記一次コイルを前記第１磁性体コアに巻いた後、この一次コイルを前記第２磁性体コアに巻いたことを特徴とするものである。
【００１６】
上記構成によれば、以下の作用を奏する。
一次コイルに流れる電流によって、第１磁性体コアおよび第２磁性体コアに磁束が生じ、この状態では一次コイルは大きなインダクタンス値を示す。
そして、一次コイルの両端電圧（共振電圧）が増加すると、前記第１磁性体コアは、第２磁性体コアより磁気抵抗が小さいことにより、先に第１磁性体コアが飽和して第１磁性体コアの透磁率は略１（μ＝１）まで急激に低下し、第１磁性体コアに巻かれている一次コイルのインダクタンスが急激に低下して急激にパルス電流が流れ始める。このとき、未だ、第２磁性体コアは飽和していないため、このときの第２磁性体コアの透磁率（低下している）に応じて第２磁性体コアに巻かれている一次コイルのインダクタンスはある程度の値が維持される。よって、第１磁性体コアが磁気飽和しても一次コイルに流れるパルス電流は、それほど急峻で過大とはならない。パルス電流が流れることによって、一次コイルの両端電圧（共振電圧）は、第１磁性体コアの飽和電圧に抑えられる。
このように、第２磁性体コアを設けることにより、穏やかに電圧抑制の作用が働くことになり、急峻で過大なパルス電流に起因する渦電流による発熱や電磁妨害の問題を軽減できる。
【００１７】
また請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の無接触給電設備の２次側受電回路に使用される可飽和リアクトルであって、
前記第１磁性体コアを、環状磁路を形成し、空洞を有する同一特性の２個のコア部材により形成し、前記コア部材毎に、熱伝導率の高い低透磁率材料からなり、前記コア部材とほぼ同径の空洞を有する放熱板を設け、前記一次コイルは、これら空洞を使用して前記２個のコア部材および放熱板に巻かれ、前記一方のバイアスコイルは、前記一方のコア部材およびこのコア部材を設けた放熱板の空洞を使用して、前記一方のコア部材および前記放熱板に巻かれ、前記他方のバイアスコイルは、前記他方のコア部材およびこのコア部材を設けた放熱板の空洞を使用して、前記他方のコア部材および前記放熱板に巻かれ、前記一方のバイアスコイルと他方のバイアスコイルは、逆極性となるように接続されていることを特徴とするものである。
【００１８】
上記構成によれば、以下の作用を奏する。
まず、コア部材毎に空洞を揃えて放熱板を取り付け、続いて、コア部材および放熱板の空洞を使用して各バイアスコイルをそれぞれ各コア部材およびその放熱板に巻く。
続いて、２個のコア部材および２個の放熱板の空洞を揃えて、これら空洞を使用して一次コイルを、２個のコア部材および２個の放熱板に巻く。
続いて、バイアスコイルを逆極性となるように接続して可飽和リアクトルを形成する。
このように、コア部材および放熱板の空洞を利用して、各バイアスコイルと一次コイルを容易に巻くことができ、製作が容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の無接触給電設備の２次側受電回路は、負荷あるいは蓄電手段の電圧が、負荷あるいは蓄電手段が要求する目標電圧以上となると、電流回路により２本のバイアスコイルに直流のバイアス電流を流すことにより、負荷あるいは蓄電手段の電圧を、前記目標電圧へ抑えることができ、したがって、可飽和リアクトルの第１磁性体コアの飽和電圧を前記目標電圧より高く設定することによって、環境の温度や磁性体コアの磁気特性により変動する第１磁性体コアの飽和電圧に頼ることなく、安定した目標電圧への定電圧制御を実現でき、さらに万一、電流回路に不具合が発生した場合においても、負荷あるいは蓄電手段の電圧の上昇を可飽和リアクトルで抑えることができる（バックアップとすることができる）、という効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１における無接触給電設備の２次側受電回路の回路図である。
【図２】同無接触給電設備の２次側受電回路に用いられる可飽和リアクトルの斜視図である。
【図３】同無接触給電設備の２次側受電回路における共振電圧と一次コイルの電流の特性図である。
【図４】同無接触給電設備の２次側受電回路において、バイアス電流が流れたときの特性図であり、（ａ）は共振電圧と一次コイルの電流の特性図、（ｂ）は共振電圧とバイアスコイルの電流の特性図である。
【図５】同無接触給電設備の２次側受電回路に用いられる可飽和リアクトルの磁性体コアのＢ−Ｈ曲線である。
【図６】本発明の実施の形態２における無接触給電設備の２次側受電回路の回路図である。
【図７】同無接触給電設備の２次側受電回路に用いられる可飽和リアクトルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１における無接触給電設備の２次側受電回路の回路図であり、例えば、１０ｋＨｚほどの一定周波数の高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、例えば、定格電圧がＤＣ２５０Ｖ±５％の負荷に給電する無接触給電設備の２次側受電回路である。
図１に示すように、無接触給電設備の２次側受電回路は、
高周波電流が供給される１次側の誘導線路１１（あるいは給電コイルであってもよい）より起電力が誘起される受電コイル１２と、
前記受電コイル１２に並列に接続され、この受電コイル１２と前記高周波電流の周波数に共振する共振回路１３を形成する共振コンデンサ１４と、
共振回路１３の両端に接続された可飽和リアクトル１５と、
共振回路１３から出力される電流を整流して出力する整流回路（全波整流器）１６と、
整流回路１６のプラス出力端子に一端が接続されたチョークコイル１７と、
チョークコイル１７の他端と整流回路１６のマイナス出力端子との間に接続され、整流回路１６の出力端に、チョークコイル１７を介して負荷１８とともに並列に接続された出力コンデンサ１９を備えている。
【００２２】
前記可飽和コアリアクトル１５は、図２に示すように、磁気抵抗の極めて小さい連続した環状磁路を形成する第１磁性体コア２１として、空隙（ｇａｐ；ギャップ）無しの同一特性の２個の円環型第１コア部材２２，２３を備え、また第１磁性体コア２１（第１コア部材２２，２３）より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成する第２磁性体コア２５として、空隙（ｇａｐ；ギャップ）２６有りの円環型第２コア部材２７を備えている。
またこれらコア部材２２，２３，２７は、同じ特性の高透磁率材料から形成され、コア断面積をほぼ同一としているが、第２コア部材２７に空隙２６を設けることにより、第２コア部材２７の透磁率は第１コア部材２２，２３の透磁率より低く、第２コア部材２７の飽和電圧は、第１コア部材２２，２３の飽和電圧より高く設定されている。また第１コア部材２２，２３（第１磁性体コア２１）は、その飽和電圧が、負荷１８が要求する目標電圧（定格電圧に相当）より高い許容上限電圧（＞定格電圧）のものが選定されており、第１磁性体コア２１の飽和電圧は、負荷１８が要求する目標電圧より高く設定されている。
【００２３】
またこれらコア部材２２，２３，２７にはそれぞれ、熱伝導率の高い低透磁率材料からなる放熱板２９が取り付けられている。なお、第２コア部材２７を取り付ける放熱板２９は、放熱板でなくてもよく、第２コア部材２７を単に支持できるものであってもよい。またこれら放熱板２９は、平行に揃えて配置されて台座３０に立設されており、またこれらコア部材２２，２３，２７および放熱板２９の空洞３１は、ほぼ同径とされている。
また、第１コア部材２２，２３および放熱板２９の空洞３１を使用して、一次コイル３３が２個の第１コア部材２２，２３（および放熱板２９）に巻かれており、続けて一次コイル３３は第２コア部材２７および放熱板２９の空洞３１を使用して、第２コア部材２７（および放熱板２９）に巻かれている。また一次コイル３３の両端が、台座３０上に配置された端子台３４に接続され、共振回路１３に並列に接続されている。
また一方の第１コア部材２２およびこの第１コア部材２２を設けた放熱板２９の空洞３１を使用して、第１バイアスコイル３６が、第１コア部材２２（および放熱板２９）に巻かれている。また他方の第１コア部材２３およびこの第１コア部材２３を設けた放熱板２９の空洞３１を使用して、第１バイアスコイル３６と同一の（同じ特性で同じ長さの）第２バイアスコイル３７が、他方の第１コア部材２３（および放熱板２９）に巻かれている。そして、これら第１バイアスコイル３６と第２バイアスコイル３７は逆極性となるように直列に接続されて、その両端が、台座３０上に配置された端子台３４に接続されている。
以上のように、可飽和リアクトル１５は、２個（複数の一例）の第１コア部材２２，２３（第１磁性体コア２１）と、これら第１コア部材２２，２３（第１磁性体コア２１）に共通に巻かれ共振回路１３に並列に接続された一次コイル３３と、前記各第１コア部材２２，２３に各々巻かれ、一次コイル３３に電流が流れたときに起電力が各々相殺するように、つまり逆極性に接続されたバイアスコイル３６，３７を備え、第１コア部材２２，２３の総断面積は、第１磁性体コア２１（全体）の飽和電圧が負荷１８が要求する目標電圧より高くなるように設定されている。
また第１コア部材２２，２３および放熱板２９の空洞３１を利用して、一次コイル３３と各バイアスコイル３６，３７とを容易に巻くことができ、製作を容易としている。
【００２４】
また出力コンデンサ１９の両端電圧（負荷１８に印加される電圧）が、負荷１８が要求する目標電圧以上となると、バイアスコイル３６，３７に直流のバイアス電流を流して第１磁性体コア２１を飽和する電流回路４１を備えている（詳細は後述する）。
【００２５】
この電流回路４１は、
出力コンデンサ１９のプラス側電極にカソードが接続され、出力コンデンサ１９の両端電圧が前記目標電圧以上となると導通する定電圧ダイオード（ツェナーダイオード；スイッチ手段の一例）４２と、
一端が定電圧ダイオード４２のアノードに接続され、他端が直列接続された２本のバイアスコイル３６，３７の一端に接続された抵抗（電流手段の一例）４３と、
カソードが抵抗４３の他端および２本のバイアスコイル３６，３７の一端の接続点に接続され、アノードが出力コンデンサ１９のマイナス側電極および２本のバイアスコイル３６，３７の他端の接続点に接続され、すなわち２本のバイアスコイル３６，３７の両端に接続され、これら２つのバイアスコイル３６，３７に流れる電流を循環させる循環用ダイオード（循環手段の一例）４４
を備えている。
【００２６】
前記定電圧ダイオード４２は、図１に等価回路として示す、出力コンデンサ１９の両端電圧が前記目標電圧以上となると動作するスイッチ手段４６を構成しており、降伏電圧（ツェナー電圧）が前記目標電圧（例えば、２４０Ｖ）のものが選定されている。
また抵抗４３は、図１に等価回路として示す、スイッチン手段４６が動作すると、すなわち定電圧ダイオード４２が導通すると、２本のバイアスコイル３６，３７へバイアス電流を流す電流手段４７を構成しており、抵抗値は、バイアス電流を小さくするとき大きく、逆にバイアス電流を大きくするとき小さいものが選定される。電流は、出力コンデンサ１９より供給される。
また上記バイアス電流は、後述する循環電流を発生させ、第１磁性体コア２１を飽和させる電流であり、例えば、１０ｍＡが流される。
【００２７】
上記構成による作用を説明する。
まず、２本のバイアスコイル３６，３７にバイアス電流を流さない状態としているときの作用について説明する。
可飽和リアクトル１５の一次コイル３３に印加される共振回路１３の共振電圧が、第１磁性体コア２１の飽和電圧未満の場合は、共振回路１３から出力された（一定）電流は、整流回路１６により整流されて負荷１８および出力コンデンサ１９へ供給され、出力コンデンサ１９は充填される。この状態では一次コイル３３は大きなインダクタンスを示している。
なお、第１磁性体コア２１が磁気飽和していない領域においては、可飽和リアクトル１５の第１磁性体コア２１（第１コア部材２２，２３）は、第２磁性体コア２５（第２コア部材２７）より磁気抵抗が小さいことにより、一次コイル３３に流れる電流による磁界は第２磁性体コア２５より第１磁性体コア２１に大きな磁束を生じさせている。
【００２８】
また負荷１８が減少し、これに伴い出力コンデンサ１９の両端電圧が上昇し、一次コイル３３の両端電圧（共振電圧）が上昇し、可飽和リアクトル１５の第１磁性体コア２１が飽和すると（飽和電圧以上となると）、第１磁性体コア２１は、第２磁性体コア２５より磁気抵抗が小さいことにより、先に第１磁性体コア２１が飽和して第１磁性体コア２１の透磁率が略１（μ＝１）まで急激に低下し、第１磁性体コア２１に巻かれている一次コイル３３のインダクタンスが急激に低下して急激にパルス電流が流れ始める。このとき、未だ、第２磁性体コア２５は飽和していないため、このときの第２磁性体コア２５の透磁率（低下している）に応じて第２磁性体コア２５に巻かれている一次コイル３３のインダクタンスはある程度の値に維持される。よって、第１磁性体コア２１が磁気飽和しても一次コイル３３に流れるパルス電流は、それほど急峻で過大とはならない。このように、第２磁性体コア２５を設けることにより、穏やかに電圧抑制の作用が働くことになり、急峻で過大なパルス電流に起因する渦電流による発熱や電磁妨害の問題を軽減している。
上記パルス電流が流れることによって、一次コイル３３の両端電圧（共振電圧）は、第１磁性体コア２１の飽和電圧に抑えられ、よって出力コンデンサ１９の両端電圧、すなわち負荷１８へ印加される電圧は、前記飽和電圧以下に抑えられる。図３に、共振電圧と一次コイル３３に流れるパルス電流の特性図を示す。これは、図５（ａ）の第１磁性体コア２１の磁気ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）において、正と負のサイクル間において第一象限の＋Ｂｍと第三象限の−Ｂｍの間でＢ−Ｈが遷移している状態として理解される。
【００２９】
なお、２本のバイアスコイル３６，３７はそれぞれ、可飽和リアクトル１５の第１磁性体コア２１（第１コア部材２２,２３）に巻かれて、一次コイル３３に電流が流れたときに発生する起電力が各々相殺するように、つまりは逆極性に接続されていることにより、これらバイアスコイル３６，３７に発生する起電力は互いに打ち消しあってバランスするので、バイアスコイル３６，３７に電流が流れる事無く、よって一次コイル３３には影響を与えない。
【００３０】
上記作用を前提として、各第１コア部材２２,２３に巻かれる２本のバイアスコイル３６，３７にバイアス電流が流れるときの作用について説明する。
第１磁性体コア２１の飽和電圧は、環境の温度や磁性体コアの磁気特性により変動することから、上述したように、第１磁性体コア２１の飽和電圧を、負荷１８が要求する目標電圧｛出力コンデンサ１９の両端電圧；負荷１８の定格電圧に相当｝より高い、負荷１８の許容上限電圧（＞定格電圧）に設定しており、負荷１８へ印加される電圧を抑えるバックアップ電圧としている。このように、可飽和リアクトル１５を、負荷１８へ印加される電圧を抑えるバックアップとして使用している。
【００３１】
出力コンデンサ１９の電圧が前記目標電圧｛降伏電圧（ツェナー電圧）｝以上となると、定電圧ダイオード４２が導通し、抵抗４３の抵抗値により規定された電流が、２つのバイアスコイル３６，３７へバイアス電流として流れる。電流は、出力コンデンサ１９から供給される。すなわち、図１に等価の回路として示すように、定電圧ダイオード４２が、バイアス電流を流すかどうかのスイッチ手段４６の役目を果たし、出力コンデンサ１９および抵抗４３が電流手段４７となって、２つのバイアスコイル３６，３７へバイアス電流を供給する。このように、電流回路４１により、２つのバイアスコイル３６，３７に直流のバイアス電流が供給される。
【００３２】
このバイアス電流により、第１磁性体コア２１（第１コア部材２２,２３）に直流磁界が鎖交される。すると、図５（ａ）の第１磁性体コア２１の磁気ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）に示すように、一次コイル３３に印加される共振電圧により流れる電流によって起磁力が発生するが、正のサイクルでは一方のバイアスコイル３６（３７）に流れる電流による直流磁場によってプラス側にバイアスａがかかるので、バイアス電流を流さない状態に比べて少ない起磁力で＋Ｂｍに到達して一方の第１コア部材２２（２３）が飽和し、負のサイクルでは他方のバイアスコイル３７（３６）に流れる逆向きの電流による直流磁場によってマイナス側にバイアスａがかかるので、バイアス電流を流さない状態に比べて少ない起磁力で−Ｂｍに到達して他方の第１磁性体コア２３（２２）が飽和する。つまり、第１磁性体コア２１に印加される共振電圧が前記飽和電圧未満であっても、２つのうち何れかの第１コア部材２２または２３が飽和する。一方の第１磁性体コア２２（２３）が飽和すると、一次コイル３３のインダクタンスが低下して急激に電流が流れて他方の第１コア部材２３（２２）も飽和する。このように、図５（ｂ）に示す如く、見かけ上のＢ−Ｈ曲線が狭まり、磁場Ａを発生する電圧（＜飽和電圧）で、飽和磁束密度に達して第１磁性体コア２１が飽和する。
【００３３】
前記バイアス電流は、出力コンデンサ１９の電圧が前記目標電圧以上となると流れることから、出力コンデンサ１９の電圧が目標電圧以上となると、バイアスａがかかり第１磁性体コア２１は飽和し、共振電圧が目標電圧（＜飽和電圧）で、一次コイル３３にパルス電流が流れて共振回路１３の共振電圧はこの目標電圧に抑えられ、負荷１８へ印加される電圧は、安定して目標電圧に制御される。
【００３４】
また一方の第１コア部材２２（２３）が飽和すると一次コイル３３によってバイアスコイル３６，３７に発生する起電力のバランスが崩れ、バイアスコイル電流の順方向に起電力が作用して、２つのバイアスコイル３６，３７と循環用ダイオード４４からなる閉回路に、バイアス電流を遥かに上回る電流値の循環電流が流れる。この循環電流により、上記磁場のバイアスａが発生するので、最初に流すバイアス電流は循環電流を発生するだけの小さな電流でよい。そして、上述したようにこのバイアス電流により、出力コンデンサ１９の両端電圧、すなわち負荷１８に印加される電圧は目標電圧に制御される。なお、循環電流が他方の第１コア部材２３（２２）を瞬時に飽和させるので、バイアスコイル３６，３７に発生する起電力のバランス崩れによる電圧値を抑制することが出来る。
図４（ａ）に、バイアス電流が流れたときの共振電圧と一次コイル３３に流れるパルス電流の特性図、図４（ｂ）に共振電圧とバイアス電流の特性図を示す。
【００３５】
以上のように本実施の形態１によれば、２つのバイアスコイル３６，３７と電流回路４１の追加という簡易な構成で、環境の温度や磁性体コアの磁気特性を考慮することなく、負荷１８へ印加される電圧を、安定して目標電圧に制御できる定電圧制御を実現できる。また万一、電流回路４１に不具合が発生した場合においても、負荷１８の電圧の上昇を可飽和リアクトル１５で抑えることができる（バックアップとすることができる）。
【００３６】
また本実施の形態１によれば、目標電圧が変更となった場合、可飽和リアクトル１５自体を取り替える必要がなく、定電圧ダイオード４２の降伏電圧（ツェナー電圧）を目標電圧に合わせたものに取り替えればよく（スイッチ手段４６の動作電圧を変えればよく）、簡単に対処できる。
【００３７】
また本実施の形態１によれば、バイアス電流によりバイアスａを変更できることにより、抵抗４３の抵抗値を小さくしてバイアス電流を増加させると、応答のはやい定電圧制御を実現でき、逆に抵抗４３の抵抗値を大きくしてバイアス電流を減少させると、応答の緩やかな定電圧制御を実現することができる。
【００３８】
［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２における無接触給電設備の２次側受電回路の回路図であり、例えば、１０ｋＨｚほどの一定周波数の高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、電池に給電する無接触給電設備の２次側受電回路である。実施の形態１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
実施の形態２では、負荷１８を電池（蓄電手段の一例）５１とし、また可飽和リアクトル１５と整流回路１６と切り離し、可飽和リアクトル１５の第１磁性体コア２１に、一次３３より少ない巻数で二次コイル５２を巻いて可飽和リアクトル１５’を形成し、可飽和リアクトル１５’の二次２次コイル５２の両端に整流回路１６を接続し、二次次コイル５２から出力される電流を整流して電池５１へ出力している。
二次コイル５２は、図７に示すように、第１コア部材２２，２３（第１磁性体コア２１）および放熱板２９の空洞３１を使用して２個の第１コア部材２２，２３に共通に巻かれ、その両端が、台座３０上に配置された端子台３４に接続されている。
【００４０】
なお、上記可飽和リアクトル１５’の第１磁性体コア２１は、その飽和電圧が、電池５１が要求する目標電圧（充電電圧に相当）より高い許容上限電圧に設定されたものが選定されており、第１磁性体コア２１の飽和電圧は、電池５１が要求する目標電圧より高く設定されている。
また定電圧ダイオード４２は、降伏電圧（ツェナー電圧）が、電池５１が要求する目標電圧（充電電圧に相当）のものが選定されている。
【００４１】
このような構成によれば、一次コイル３３と二次コイル５２のトランスの作用により巻線比に応じて、高電圧の共振電圧を低電圧の電池５１の定格電圧に降圧でき、電池５１の定格電圧（例えば、１２Ｖ）への定電圧制御を実現できる。
２つのバイアスコイル３６，３７と電流回路４１の構成により、電池５１へ印加される電圧を、安定して目標電圧に制御する作用は、上記実施の形態１の作用と同一であり、説明を省略する。
【００４２】
以上のように本実施の形態２によれば、２つのバイアスコイル３６，３７と二次コイル５２と電流回路４１との追加という簡易な構成で、環境の温度や磁性体コアの磁気特性を考慮することなく、電池５１へ印加される電圧を、安定して目標電圧に制御できる定電圧制御を実現できる。また万一、電流回路４１に不具合が発生した場合においても、電池５１の電圧の上昇を可飽和リアクトル１５’で抑えることができる（バックアップとすることができる）。
【００４３】
なお、本実施の形態１または２において、可飽和リアクトル１５，１５’は、第２磁性体コア２５を備え、一次コイル３３の一部を巻いているが、この第２磁性体コア２５は必ずしも必要ではなく、無くても可飽和リアクトル１５，１５’として共振電圧を抑える機能を果たすことはできる。
また本実施の形態１または２において、第１磁性体コア２１を２個の第１コア部材２２，２３で構成しているが、さらに多くの数のコア部材で構成してもよく、このとき、一次コイル３３は、これらコア部材に共通に巻く。またバイアスコイルを各第１コア部材に巻いて直列に接続するが、接続するとき、一次コイル３３に電流が流れたときに起電力が各々相殺するように接続される。また二次コイル５２は、これらコア部材に共通に巻く。 また本実施の形態１または２において、バイアス電流を規定する素子として抵抗４３を使用しているが、定電流ダイオードを使用してもよい。このとき、定電流ダイオードは、アノードを定電圧ダイオード４２のアノードに接続し、カソードを２本のバイアスコイル３６，３７の一端に接続する。
また本実施の形態１または２において、蓄電手段として電池５１を充電しているが、蓄電手段は電気２重層コンデンサであってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１１ 誘導線路
１２ 受電コイル
１３ 共振回路
１４ 共振コンデンサ
１５，１５’ 可飽和リアクトル
１６ 整流回路
１７ チョークコイル
１８ 負荷
１９ 出力コンデンサ
２１ 第１磁性体コア
２２，２３ 第１コア部材（ギャップなし）
２５ 第２磁性体コア
２６ 空隙
２７ 第２コア部材（ギャップあり）
２９ 放熱板
３１ 空洞
３３ 一次コイル
３６ 第１バイアスコイル
３７ 第２バイアスコイル
４１ 電流回路
４２ 定電圧ダイオード
４３ 抵抗
４４ 循環用ダイオード
４６ スイッチ手段
４７ 電流手段
５１ 電池
５２ 二次コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、負荷に給電する無接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の誘導線路または１次側の給電コイルより起電力が誘起される受電コイルと、
前記受電コイルに並列に接続され、この受電コイルと前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記共振回路の両端に接続された可飽和リアクトルと、
前記共振回路から出力される電流を整流して出力する整流回路と、
前記整流回路の出力端に、前記負荷とともに並列に接続された出力コンデンサと
を備え、
前記可飽和リアクトルは、
複数の第１磁性体コアと、
前記複数の第１磁性体コアに共通に巻かれ前記共振回路に並列に接続された一次コイルと、
前記各第１磁性体コアに各々巻かれ、前記一次コイルに電流が流れたときに起電力が各々相殺するように接続されたバイアスコイル
を備え、
前記第１磁性体コアの総断面積は、第１磁性体コア全体の飽和電圧が前記負荷が要求する目標電圧より高くなるように設定されており、
前記負荷の電圧が前記目標電圧以上となると、前記バイアスコイルに直流のバイアス電流を流し、前記第１磁性体コアを飽和する電流回路を備えたこと
を特徴とする無接触給電設備の２次側受電回路。
【請求項２】
高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、蓄電手段に給電する無接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の誘導線路または１次側の給電コイルより起電力が誘起される受電コイルと、
前記受電コイルに並列に接続され、この受電コイルと前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記共振回路の両端に接続された可飽和リアクトル
を備え、
前記可飽和リアクトルは、
複数の第１磁性体コアと、
前記複数の第１磁性体コアに共通に巻かれ前記共振回路に並列に接続された一次コイルと、
前記複数の第１磁性体コアに共通に、前記一次コイルより少ない巻数で巻かれた二次コイルと、
前記各第１磁性体コアに各々巻かれ、前記一次コイルに電流が流れたときに起電力が各々相殺するように接続されたバイアスコイル
を備え、
前記可飽和リアクトルのニ次コイルから出力される電流を整流して前記蓄電手段へ出力する整流回路を備え、
前記第１磁性体コアの総断面積は、第１磁性体コア全体の飽和電圧が前記負荷が要求する目標電圧より高くなるように設定されており、
前記蓄電手段の電圧が前記目標電圧以上となると、前記バイアスコイルに直流のバイアス電流を流し、前記第１磁性体コアを飽和する電流回路と
を備えたこと
を特徴とする無接触給電設備の２次側受電回路。
【請求項３】
前記電流回路は、
前記負荷または蓄電手段の電圧が前記目標電圧以上となると動作するスイッチ手段と、
前記スイッチン手段が動作すると、前記バイアスコイルへバイアス電流を流す電流手段と、
前記バイアスコイルの両端に接続され、バイアスコイルに流れる電流を循環させる循環手段
を備えていること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の無接触給電設備の２次側受電回路。
【請求項４】
前記可飽和リアクトルは、前記第１磁性体コアより磁気抵抗の大きい第２磁性体コアを備え、前記一次コイルを前記第１磁性体コアに巻いた後、この一次コイルを前記第２磁性体コアに巻いたこと
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の無接触給電設備の２次側受電回路。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の無接触給電設備の２次側受電回路に使用される可飽和リアクトルであって、
前記第１磁性体コアを、環状磁路を形成し、空洞を有する同一特性の２個のコア部材により形成し、
前記コア部材毎に、熱伝導率の高い低透磁率材料からなり、前記コア部材とほぼ同径の空洞を有する放熱板を設け、
前記一次コイルは、これら空洞を使用して前記２個のコア部材および放熱板に巻かれ、
前記一方のバイアスコイルは、前記一方のコア部材およびこのコア部材を設けた放熱板の空洞を使用して、前記一方のコア部材および前記放熱板に巻かれ、
前記他方のバイアスコイルは、前記他方のコア部材およびこのコア部材を設けた放熱板の空洞を使用して、前記他方のコア部材および前記放熱板に巻かれ、
前記一方のバイアスコイルと他方のバイアスコイルは、逆極性となるように接続されていること
を特徴とする可飽和リアクトル。
【請求項１】
高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、負荷に給電する無接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の誘導線路または１次側の給電コイルより起電力が誘起される受電コイルと、
前記受電コイルに並列に接続され、この受電コイルと前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記共振回路の両端に接続された可飽和リアクトルと、
前記共振回路から出力される電流を整流して出力する整流回路と、
前記整流回路の出力端に、前記負荷とともに並列に接続された出力コンデンサと
を備え、
前記可飽和リアクトルは、
複数の第１磁性体コアと、
前記複数の第１磁性体コアに共通に巻かれ前記共振回路に並列に接続された一次コイルと、
前記各第１磁性体コアに各々巻かれ、前記一次コイルに電流が流れたときに起電力が各々相殺するように接続されたバイアスコイル
を備え、
前記第１磁性体コアの総断面積は、第１磁性体コア全体の飽和電圧が前記負荷が要求する目標電圧より高くなるように設定されており、
前記負荷の電圧が前記目標電圧以上となると、前記バイアスコイルに直流のバイアス電流を流し、前記第１磁性体コアを飽和する電流回路を備えたこと
を特徴とする無接触給電設備の２次側受電回路。
【請求項２】
高周波電流が供給される１次側の誘導線路または１次側の給電コイルから無接触で給電され、蓄電手段に給電する無接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の誘導線路または１次側の給電コイルより起電力が誘起される受電コイルと、
前記受電コイルに並列に接続され、この受電コイルと前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記共振回路の両端に接続された可飽和リアクトル
を備え、
前記可飽和リアクトルは、
複数の第１磁性体コアと、
前記複数の第１磁性体コアに共通に巻かれ前記共振回路に並列に接続された一次コイルと、
前記複数の第１磁性体コアに共通に、前記一次コイルより少ない巻数で巻かれた二次コイルと、
前記各第１磁性体コアに各々巻かれ、前記一次コイルに電流が流れたときに起電力が各々相殺するように接続されたバイアスコイル
を備え、
前記可飽和リアクトルのニ次コイルから出力される電流を整流して前記蓄電手段へ出力する整流回路を備え、
前記第１磁性体コアの総断面積は、第１磁性体コア全体の飽和電圧が前記負荷が要求する目標電圧より高くなるように設定されており、
前記蓄電手段の電圧が前記目標電圧以上となると、前記バイアスコイルに直流のバイアス電流を流し、前記第１磁性体コアを飽和する電流回路と
を備えたこと
を特徴とする無接触給電設備の２次側受電回路。
【請求項３】
前記電流回路は、
前記負荷または蓄電手段の電圧が前記目標電圧以上となると動作するスイッチ手段と、
前記スイッチン手段が動作すると、前記バイアスコイルへバイアス電流を流す電流手段と、
前記バイアスコイルの両端に接続され、バイアスコイルに流れる電流を循環させる循環手段
を備えていること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の無接触給電設備の２次側受電回路。
【請求項４】
前記可飽和リアクトルは、前記第１磁性体コアより磁気抵抗の大きい第２磁性体コアを備え、前記一次コイルを前記第１磁性体コアに巻いた後、この一次コイルを前記第２磁性体コアに巻いたこと
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の無接触給電設備の２次側受電回路。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の無接触給電設備の２次側受電回路に使用される可飽和リアクトルであって、
前記第１磁性体コアを、環状磁路を形成し、空洞を有する同一特性の２個のコア部材により形成し、
前記コア部材毎に、熱伝導率の高い低透磁率材料からなり、前記コア部材とほぼ同径の空洞を有する放熱板を設け、
前記一次コイルは、これら空洞を使用して前記２個のコア部材および放熱板に巻かれ、
前記一方のバイアスコイルは、前記一方のコア部材およびこのコア部材を設けた放熱板の空洞を使用して、前記一方のコア部材および前記放熱板に巻かれ、
前記他方のバイアスコイルは、前記他方のコア部材およびこのコア部材を設けた放熱板の空洞を使用して、前記他方のコア部材および前記放熱板に巻かれ、
前記一方のバイアスコイルと他方のバイアスコイルは、逆極性となるように接続されていること
を特徴とする可飽和リアクトル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３８５２９（Ｐ２０１２−１３８５２９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９１４１６（Ｐ２０１０−２９１４１６）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００３６４３）株式会社ダイフク (1,209)
【出願人】（５９２００７６０１）株式会社コンテック (19)
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００３６４３）株式会社ダイフク (1,209)
【出願人】（５９２００７６０１）株式会社コンテック (19)
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