非接触型電力伝送装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電動シェーバー（電動ひげそり器）、コードレス電話機、携帯用電話機、電動歯ブラシ等の家庭用電気機器の電源、或いは各種ＯＡ機器等の電源として利用される非接触型電力伝送装置に関する。
【０００２】非接触型電力伝送装置は、前記のように携帯用電話機、電動シェーバーなど、充電を必要とする２次電池を利用した機器が普及するに従い、感電等の事故を防ぐ目的で利用が増大している。非接触型電力伝送の原理は、送信側と受信側を磁気的に結合させ、電気的に絶縁した状態で電力を伝送するものである。従って、簡単に言えば、伝送すべき電気エネルギーを高周波電力に変換して送信側コイルを駆動し、送信側コイルの近傍に置かれた受信側コイルに誘起する電圧を利用すれば良い。
【０００３】しかしながら、利用範囲が家庭用機器に広がったため、価格が十分に下げられないと実用的ではない。そのため、非接触型電力伝送装置で最も価格の高い高周波エネルギー発生手段、すなわち送信側の発信回路に色々な工夫がなされている。更に要求される特性としては、小型であること、ラジオ、テレビ等への妨害となる不要電波輻射が少ないこと、電力伝送効率の良いことなどであり、このような特性を満たした非接触型電力伝送装置の開発が要望されていた。
【０００４】
【従来の技術】以下、従来例について説明する。
§１：従来例１の説明・・・図１０参照図１０は従来例１の説明図である。図１０中、１はスタンド、２は電源プラグ、３は歯ブラシの柄、４は電源コード、５は２次電池、Ｌ1 、Ｌ2 は１次コイル、Ｌ3 は２次コイル、Ｄ1 、Ｄ2 はダイオード、Ｔｒはトランジスタ、Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 はコンデンサ、Ｒ1 は抵抗を示す。
【０００５】従来、負荷に電力を供給する装置として、非接触で電力伝送を行う非接触型電力伝送装置が知られていた。この装置は一般的に、送信ユニットと受信ユニットで構成されており、送信ユニットには送信用コイルを有する高周波発振器を備え、受信ユニットには受信コイルを備えている。そして、送信ユニットの送信コイルと受信ユニットの受信用コイルが電磁結合することで、非接触で電力伝送し、受信用コイルで受信した電力を負荷に供給するものである。以下、負荷を２次電池とした例について説明する。
【０００６】この場合、負荷が２次電池なので、非接触型電力伝送装置を構成する送信ユニットが充電部であり、受信ユニットが充電用の２次電池を備えた被充電部となる。制御充電部と被充電部を備え非接触式充電を行う装置として、例えば、図１０に示した装置が知られていた（実開昭６０−８６３６号公報参照）。
【０００７】この装置は、電動歯ブラシの例であり、スタンド１に充電部があり、歯ブラシの柄３に被充電部がある。そして、スタンド１の充電部には、トランスの１次コイルＬ1 、Ｌ2 、トランジスタＴｒ、抵抗Ｒ1 、コンデンサＣ2 、Ｃ3 で構成された高周波発振器（自励振型発振回路）を備えており、前記高周波発振回路から外部に電磁界を発生するように構成されている。
【０００８】また、歯ブラシの柄３の被充電部には、充電部の１次コイルＬ1 、Ｌ2 と電磁結合して電圧を誘起させるために、トランスの２次コイルＬ3 を設けると共に、整流用のダイオードＤ2 、２次電池（Ｎｉ−Ｃｄ電池）５等が設けてある。この電動歯ブラシは、歯ブラシの使用時には、人が歯ブラシの柄３を持ってスタンド１から取り出して使用するが、使用しない時は図示のように歯ブラシをスタンド１に建てて保管する。
【０００９】この状態で、充電部の１次コイルＬ1 、Ｌ2 と、被充電部の２次コイルＬ3 が電磁結合するので、被充電部の２次コイルＬ3 には電圧が誘起する。そして、この誘起した電圧によりダイオードＤ2 を介して２次電池５が充電される。
【００１０】§２：従来例２の説明・・・図１１参照図１１は従来例２の説明図である。図１１中、２０は送信ユニット、２１は受信ユニット、Ｌ5 は送信用コイル、Ｌ6 は帰還用コイル、Ｌ7 は受信用コイル、Ｑ1 はトランジスタ（ＦＥＴ）、ｄ5 はダイオード、Ｃ5 はコンデンサ、Ｒ5 、Ｒ6 は抵抗を示す。
【００１１】従来例２の非接触型電力伝送装置は、送信ユニット２０と受信ユニット２１からなり、送信ユニット２０に図示構成の発振回路が設けてある。前記発振回路は、反結合発振回路として知られているもので、送信用コイルＬ5 と磁気的に結合したトランスを構成する帰還用コイルＬ6 、及びトランジスタＱ1 がオンの時のゲートバイアス電圧を安定化するためのダイオードｄ5 と抵抗Ｒ5 の直列回路からなるバイアス安定化回路を備えている。
【００１２】前記反結合発振回路は、トランジスタＱ1 のドレイン電圧と同相の電圧をゲートに帰還することで発振回路を構成するものである。良く知られているように、トランジスタ増幅器ではトランジスタ（ＦＥＴ）のゲートとドレインは逆相となるから、同相帰還のためにはトランスでの位相反転は不可欠である。
【００１３】なお、送信側ユニット２０において、抵抗Ｒ6 はバイアス抵抗、コンデンサＣ5 は直流遮断用のコンデンサである。また、受信側ユニット２１において、受信用コイルＬ7 は送信用コイルと電磁結合して電力の受信を行うものである。
【００１４】前記送信側ユニット２０に設けた発振回路の動作は次の通りである。送信用コイルＬ5 に蓄えられるエネルギーは、流れる電流の２乗及びその継続時間、つまりトランジスタＱ1 のオン時間に比例する。トランジスタＱ1 のオン時間はゲートバイアス時間で決まるので、ダイオードｄ5 と抵抗Ｒ5 からなるバイアス安定化回路がない場合、電源電圧が上昇するとトランジスタＱ1 のバイアス電圧が高くなり、ドレイン電流が増大し、その結果送信用コイルＬ5 に蓄えられるエネルギーが増大する。
【００１５】この時、受信ユニット２１側で負荷を少なくすると送信用コイルＬ5 に蓄えられたエネルギーは、逃げ場がなく、結果として送信用コイルＬ5 の両端電圧が異常に増大しトランジスタＱ1 が破壊される。これを防ぐため、バイアス電圧が不必要に上がらない手段が必要である。
【００１６】このため、前記バイアス安定化回路は、トランジスタＱ1 のオン時間、つまりドレインがＧＮＤ電位と等しい時のみ、コンデンサＣ5 に保持されたバイアス電圧をドレイン側に逃がしてオン時間を短縮する働きをする。従って、トランジスタＱ1 のオン時間は、コンデンサＣ5 、及びバイアス安定化回路を構成するダイオードｄ5 と抵抗Ｒ5 で決まる時定数で制御され、電源電圧が上昇した場合でもオン時間が短縮されるので、送信用コイルＬ5 に蓄えられるエネルギーは減少し、送信用コイルＬ5 の両端電圧が不必要に増大することを防いでいる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のものにおいては、次のような課題があった。
(1) ：前記従来例のようにトランジスタ１個の発振回路では、反結合発振回路を用いざるを得ず、送信用コイルに帰還用コイルを付加する、つまり、トランスを構成しなければならなかった。このことは、送信用コイルの構造を複雑化し、例えば送信用コイルとしてボビンレスの単一巻線コイルが利用できないなど、価格アップの原因ともなっていた。
【００１８】(2) ：前記従来例の発振回路では、発振がパルス的に行われるため、不要輻射が極めて大きくなる。そのため、ラジオ、テレビ等の他の機器へのノイズの影響が大きくなる。
【００１９】(3) ：前記従来例２では、バイアス安定化回路に用いるダイオードは、トランジスタのドレイン電圧変動をゲートに帰還させないため、接合容量の小さなダイオードが必要となる。一方、この回路のダイオードはドレインにかかる高電圧に耐えなければならないため、通常、５００Ｖ以上の逆耐圧が必要である。一般に高逆耐圧で小容量のダイオードは極めて高価である。従って、非接触型電力伝送装置のコストアップの原因となっていた。
【００２０】(4) ：送信用コイルとして安価なボビンレスの単一巻線コイルを利用し、かつ帰還コイルを持つトランス構造とするため、帰還コイルを回路基板上にプリントコイルとして構成したものは既に提案されていた。しかし、前記提案されたものは、プリントコイルを回路基板上に構成するため、プリント基板の面積を増大したり、それを避けるため、両面プリント基板を用いれば、片面プリント基板より高価になることは避けられなかった。
【００２１】本発明は、このような従来の課題を解決し、■：十分安価で不要輻射が少ないこと、■：高価となる原因の帰還巻線を含まないこと、■：高価な小容量ダイオードを含まずにバイアス安定化が達成されること、等の条件を満たし、小型、安価で高効率の電力伝送を可能にすることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明図である。本発明は前記の目的を達成するため、次のように構成した。
(1) ：発振回路を含み、該発振回路で発生した電力を送信する送信ユニット２０と、送信ユニット２０から送信された電力を受信する受信ユニット２１からなり、送信ユニット２０から受信ユニット２１に対して非接触で電力の伝送を行う非接触型電力伝送装置において、前記発振回路に、第１の電極Ｅ１（ベース、又はゲート）を制御信号入力用とし、第２の電極Ｅ２（エミッタ、又はソース）をＧＮＤ接続用とし、第３の電極Ｅ３（コレクタ、又はドレイン）を負荷接続用としたトランジスタＱを備えた。
【００２３】そして、トランジスタＱの第３の電極Ｅ３と電源間に第１のコイル２５（送信用コイル）を接続し、第１の電極Ｅ１とＧＮＤ間に直流遮断手段（コンデンサ３５）を有し、かつ第１のコイル２５とは磁気的に結合していない第２のコイル２６を接続し、第１の電極Ｅ１と電源間にバイアス用抵抗３７を接続すると共に、第１の電極Ｅ１と第３の電極Ｅ３間にはコンデンサ２８による帰還手段を接続した。
【００２４】(2) ：発振回路を含み、該発振回路で発生した電力を送信する送信ユニット２０と、送信ユニット２０から送信された電力を受信する受信ユニット２１からなり、送信ユニット２０から受信ユニット２１に対して非接触で電力の伝送を行う非接触型電力伝送装置において、前記発振回路に、第１の電極Ｅ１（ベース、又はゲート）を制御信号入力用とし、第２の電極Ｅ２（エミッタ、又はソース）をＧＮＤ接続用とし、第３の電極Ｅ３（コレクタ、又はドレイン）を負荷接続用としたトランジスタを備えた。
【００２５】そして、トランジスタＱの第３の電極Ｅ３と電源間に第１のコイル２５（送信用コイル）を接続し、第１の電極Ｅ１とＧＮＤ間に直流遮断手段（コンデンサ３５）を有し、かつ第１のコイル２５とは磁気的に結合していない第２のコイル２６を接続し、第１の電極Ｅ１と電源間にバイアス用抵抗３７を接続し、第１の電極Ｅ１と第３の電極Ｅ３間にはコンデンサ２８による帰還手段を接続すると共に、第１の電極Ｅ１と第３の電極Ｅ３間に、アノードを第１の電極Ｅ１側としてダイオード４２を接続した。
【００２６】(3) ：前記(1) 又(2) の非接触型電力伝送装置において、受信ユニット２１に受信用の第３のコイル２７を備え、第３のコイル２７と送信ユニット２０の第１のコイル２５の極性を逆にし、フライバックコンバータ方式による電力の伝送を可能にした。
【００２７】（作用）前記構成に基づく本発明の作用を、図１に基づいて説明する。非接触型電力伝送装置を使用する場合は、送信ユニット２０に電源を接続し、受信ユニット２１に負荷Ｌを接続すると共に、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置する。そして、前記第１のコイル２５と第３のコイル２７は、その極性を逆にして、フライバックコンバータ方式により電力伝送ができるようにしておく。この状態での動作は次の通りである。
【００２８】送信ユニット２０に電源が印加されると、送信ユニット２０の発振回路では発振動作を開始する。この発振動作では、第１のコイル２５と第２のコイル２６と、帰還用のコンデンサ２８からなる共振回路が所定の共振周波数で共振し、この共振動作によりトランジスタＱがオン／オフ動作を繰り返して行うことにより、高周波発振を行う。
【００２９】この場合、第１のコイル２５と第２のコイル２６のインダクタンス値と、帰還用のコンデンサ２８の容量値で決まる周波数で発振を行う。そして、前記発振回路の発振動作により発生した高周波電力は第１のコイル２５から高周波の電磁波による電力の送信を行う。
【００３０】前記のように、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置した状態で送信ユニット２０の発振回路を動作させると、送信ユニット２０から高周波の電磁界が発生する。この場合、第１のコイル２５と第３のコイル２７はフライバックコンバータ方式により電磁結合する。
【００３１】このため、第３のコイル２７には電圧が誘起するので、第３のコイル２７と共振用のコンデンサ３０からなる並列共振回路は、所定の周波数で共振する。そして、前記並列共振回路の出力はダイオード３２により整流されコンデンサ３１で平滑化され、コンデンサ３１の端子に平滑化された直流電圧を発生させる。このコンデンサ３１の直流電圧により、定電流回路３３が定電流を出力し負荷Ｌに供給する。このようにして、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置することにより非接触で送信ユニット２０から受信ユニット２１への高周波電力の伝送が可能になる。
【００３２】以上のようにして、不要輻射が少なく、高価となる原因の帰還巻線を含まず、高価な小容量ダイオードを含まずに安定した発振動作を行うことができる。そのため、小型、安価で高効率の電力伝送が可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態における各例を図面に基づいて説明する。
§１：非接触型電力伝送装置の基本的な説明・・・図２参照図２は非接触型電力伝送装置の基本構成図である。図示のように非接触型電力伝送装置は、電力を送信する送信ユニット２０と、送信ユニット２０から送信された電力を受信する受信ユニット２１からなり、送信ユニット２０から受信ユニット２１に対して非接触で電力を伝送する装置である。
【００３４】前記送信ユニット２０には送信用の電力を発生させるための発振回路２２と、発振回路２２で発生した電力を送信するための第１のコイル２５（送信用コイル）が設けてある。そして発振回路２２には、逆相増幅器２３と、帰還用のコンデンサ２８と、第２のコイル２６が設けてある。なお、第１のコイル２５は送信用コイルであるが、前記発振回路の素子も兼ねている。
【００３５】また、受信ユニット２１には、送信ユニット２０から送信された電力を受信するための第３のコイル２７（受信用コイル）と、共振用のコンデンサ３０と、整流用のダイオード３２と、平滑用のコンデンサ３１と、定電流回路３３が設けてあり、定電流回路３３の出力側には負荷として２次電池３４が接続されている。なお、受信ユニット２１では、前記第３のコイル２７とコンデンサ３０とで並列共振回路を構成している。前記送信ユニット２０と受信ユニット２１の動作は次の通りである。
【００３６】(1) ：発振回路２２の発振原理の説明逆相増幅器２３の入力（Ｐ１側）に対し、逆相増幅器２３の出力（Ｐ２側）は、前記入力とは逆相となるが、帰還用のコンデンサ２８と第２のコイル２６との接続点（Ｐ１）では、１８０°の位相変位が生じるので、入力に対し同相で帰還される。このため、前記の構成により発振回路は発振動作を行うことができる。
【００３７】(2) ：送信ユニット２０と受信ユニット２１間の非接触電力伝送の説明送信ユニット２０と受信ユニット２１が接近して対向するように位置決めする。この時、第１のコイル２５と第３のコイル２７が対向配置されるようにする。この状態で、送信ユニット２０の発振回路２２が発振動作を開始すると、送信ユニット２０には高周波電力が発生し、第１のコイル２５から高周波電力が送信される。
【００３８】この時、第１のコイル２５と第３のコイル２７が電磁結合し、第３のコイル２７に電圧が誘起する。そして、前記第３のコイル２７に誘起した電圧により共振用のコンデンサ３０にも電流が流れ、第３のコイル２７とコンデンサ３０からなる並列回路は並列共振状態となる。そして、前記並列共振回路の出力はダイオード３２で整流され、コンデンサ３１で平滑化されて直流電圧に変換される。そして、コンデンサ３１の電圧により定電流回路３３で定電流化した電流を出力し、２次電池３４に定電流を供給することで２次電池３４を充電する。以下、前記非接触型電力伝送装置の基本構成を基に具体化した各例について説明する。
【００３９】§２：例１の説明・・・図３参照図３は例１の説明図である。以下、図３に基づいて例１の非接触型電力伝送装置を説明する。
【００４０】(1) ：回路構成の説明例１は、前記発振回路２２を構成する逆相増幅器２３として、バイポーラ型のトランジスタ３９を使用した例である。図示のように、非接触型電力伝送装置は、送信ユニット２０と受信ユニット２１からなり、送信ユニット２０から受信ユニット２１に対して非接触で電力が伝送できるように構成されている。
【００４１】前記送信ユニット２０には、前記逆相増幅器を構成するバイポーラ型のトランジスタ３９と、帰還用のコンデンサ２８と、第２のコイル２６と、直流遮断用のコンデンサ３５と、電流調整用の抵抗３７及び可変抵抗３８からなる発振回路が設けてあり、この発振回路の出力側に第１のコイル２５が接続されている。この場合、第１のコイル２５は前記発振回路の素子も兼ねている。
【００４２】すなわち、前記発振回路において、トランジスタ３９には第１のコイル２５（送信用コイル）がコレクタ負荷として接続され、ベースには第１のコイル２５とは磁気的に結合してない第２のコイル２６が接続されている。また、第２のコイル２６には、トランジスタ３９のベースに印加するバイアス電圧がＧＮＤに接続されないように直流遮断用のコンデンサ３５が直列に接続されている。
【００４３】更にトランジスタ３９のベースは、電流調整用の抵抗３７及び可変抵抗３８の直列回路を介して電源に接続されており、前記可変抵抗３８の調整によりトランジスタ３９のバイアス電流を調整できるようになっている。なお、コンデンサ３６はバイパス用のコンデンサである。
【００４４】コンデンサ２８はトランジスタ３９のコレクタからベースへの帰還用のコンデンサであり、このコンデンサ２８と第２のコイル２６によりコレクタ信号は位相が反転されてベースへ帰還されるようになっている。また、コンデンサ２８は第１のコイル２５、第２のコイル２６と共に共振回路（直列共振回路）を構成しており、この共振回路の共振周波数に応じてトランジスタ３９が動作することにより、この発振回路は正弦波発振を行うように構成されている。
【００４５】前記構成において、第１のコイル２５と第２のコイル２６は、磁気的に結合しない独立した別のコイルであるから、第１のコイル２５には安価なボビンレスコイルが使用でき、第２のコイル２６としては安価な汎用の固定コイルが使用できる。
【００４６】(2) ：例１の動作説明・・・図４参照図４は例１の動作説明図である。以下、図４に基づいて例１の非接触型電力伝送装置の動作を説明する。
【００４７】非接触型電力伝送装置を使用する場合は、送信ユニット２０に直流電源（電圧：ＶIN）を接続し、受信ユニット２１の負荷として、定電流回路３３の出力側に２次電池３４を接続すると共に、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置する。この場合、第１のコイル２５と第３のコイル２７は極性を逆にし、フライバックコンバータ方式により電力伝送できるようにしておく。この状態での動作は次の通りである。
【００４８】送信ユニット２０に直流電源（電圧：ＶIN）が印加すると、送信ユニット２０の発振回路では発振動作を開始する。この発振動作では、第１のコイル２５と第２のコイル２６と、帰還用のコンデンサ２８からなる共振回路（直列共振回路）が所定の共振周波数で共振し、この共振動作によりトランジスタ３９がオン／オフ動作を繰り返して行うことにより、高周波発振を行う。
【００４９】この場合、第１のコイル２５と第２のコイル２６のインダクタンス値と、帰還用のコンデンサ２８の容量値で決まる周波数で発振を行う。そして、前記発振回路の発振動作により発生した高周波電力は第１のコイル２５から高周波の電磁波による電力の送信を行う。
【００５０】前記のように、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置した状態で送信ユニット２０の発振回路を動作させると、送信ユニット２０から高周波の電磁界が発生する。この場合、送信ユニット２０の第１のコイル２５と受信ユニット２１の第３のコイル２７はトランスのフライバックコンバータ方式による１次コイルと２次コイルの関係と同じ状態（逆極性）で電磁結合する。
【００５１】このため、第３のコイル２７には電圧が誘起する。この誘起電圧により、第３のコイル２７と共振用のコンデンサ３０からなる並列共振回路は、所定の周波数で共振状態となる。また、この時、第３のコイル２７の電圧によりダイオード３２を介して平滑用のコンデンサ３１に電流が流れ、コンデンサ３１を充電する。このようにしてコンデンサ３１には平滑化された直流電圧が発生する。そして、コンデンサ３１で平滑化された直流電圧により定電流回路３３で定電流を出力し、この定電流により２次電池３４を充電する。
【００５２】このようにして、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置することにより送信ユニット２０から受信ユニット２１へ非接触で高周波電力を伝送することができる。この場合の各部の波形は図５に示した通りである。
【００５３】図５において、■はトランジスタ３９の状態（オン／オフ）、■はトランジスタ３９のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCE、■はトランジスタ３９のコレクタ電流ＩC 、■はトランジスタ３９のベース・エミッタ間電圧ＶBE、■は帰還用のコンデンサ２８に流れる電流Ｉ1 、■は第３のコイル２７に発生する電圧ＶS 、■は共振用のコンデンサ３０に流れる電流ＩS を示す。
【００５４】前記のように送信ユニット２０の発振回路が発振動作を行うと、トランジスタ３９は、■のようにオン／オフ動作を繰り返して行う。この時トランジスタ３９のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEは、■のようにトランジスタ３９がオン状態の時ＶCEは略０となり、オフ状態の時ＶCEは正弦波状に大きくなる。
【００５５】また、トランジスタ３９のコレクタ電流Ｉｃは、■のようにトランジスタ３９がオン状態の時大きく、オフ状態の時殆ど流れないが、トランジスタ３９がオン時の電流が少し遅れるので、トランジスタ３９がオフになってもコレクタ電流は少し流れる）。
【００５６】トランジスタ３９のベース・エミッタ間電圧ＶBEは、■のようにトランジスタ３９がオン状態の時略一定の電圧（エミッタに対しベース側が高い電位）であり、オフ状態の時逆方向に正弦波状の大きな電圧（エミッタに対しベース側が低い電位）となる。帰還用のコンデンサ２８に流れる電流Ｉ1 は、■のように略正弦波状の共振電流が流れる。
【００５７】一方、受信ユニット２１では、第３のコイル２７は送信ユニット２０の第１のコイル２５に対して、フライバックコンバータ方式により結合（逆極性で結合）しているため、第３のコイル２７に発生する電圧ＶS は■のようになる。すなわち、第３のコイル２７に発生する電圧ＶS は、トランジスタ３９がオンになってコレクタ電流が大きくなった時のみ、略正弦波状の大きな電圧（正弦波の半波状の誘起電圧）が発生する。また、コンデンサ３０に流れる電流ＩS は■のような電流が流れる。
【００５８】前記動作において、送信ユニット２０の入力電源の電圧をＶIN、入力電流をＩINとし、受信ユニット２１の出力電圧（定電流回路３３の出力電圧）をＶO 、出力電流をＩO とし、電力伝送効率をηとするとηは次の通りである。すなわち、入力電力はＶIN×ＩIN（Ｗ）であり、出力電力はＶO ×ＩO （Ｗ）であるから、電力伝送効率ηは、η＝ＶO ×ＩO ／ＶIN×ＩIN（％）となる。
【００５９】(3) ：その他の説明前記非接触型電力伝送装置において、第１のコイル２５と第３のコイル２７との電磁結合は、フライバックコンバータ方式による結合と、フォワードコンバータ方式による結合とがあり、両方の結合方法で実施した結果、図４R>４のＡ図、Ｂ図に示した結果が得られた。図４のＡ図はフライバックコンバータ方式による波形図であり、Ｂ図はフォワードコンバータ方式による波形図である。
【００６０】図４のＡ図及びＢ図に示したように、トランジスタ３９のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEに対してコレクタ電流ＩC は図示のように流れるが、前記両波形の重なった部分において電力の損失が発生する。この場合、Ａ図に示したフライバックコンバータ方式による場合の損失をＰＡ（Ｗ）、Ｂ図に示したフォーワードコンバータ方式による場合の損失をＰＢ（Ｗ）とし、Ａ図のコレクタ電流のピーク値をＩC1、Ｂ図のコレクタ電流のピーク値をＩC2とすると、ＩC1＜ＩC2（例えば、ＩC1＝４００ｍＡ、ＩC2＝６００ｍＡ）、ＰＡ＜ＰＢの関係になる。
【００６１】前記のように、第１のコイル２５と第３のコイル２７の極性を逆にし、フライバックコンバータ方式による電力伝送では、トランジスタ３９がオンの時、受信ユニット２１のダイオード３２がカットオフ状態となる。このため、第３のコイル２７のインダクタンスによりトランジスタ３９のピーク電流ＩC1が低減され（ＩC1＜ＩC2）、トランジスタ３９のオフ時の損失電力ＰＡが低減できる（ＰＡ＜ＰＢ）。
【００６２】その結果、フライバック結合により電力伝送した場合には、フォーワード結合により電力伝送した場合に比べて、電力伝送効率η（η＝ＶO ×ＩO ／ＶIN×ＩIN）が改善される。
【００６３】§３：例２の説明・・・図６〜図８参照図６は例２の説明図、図７は例２の動作説明図、図８は例２の特性図である。以下、図６〜図８に基づいて例２の非接触型電力伝送装置を説明する。例２は前記逆相増幅器として電界効果型のトランジスタ（ＦＥＴ）を用いた例であり、基本的には前記例１と同じである。
【００６４】(1) ：例２の構成の説明送信ユニット２０には、前記逆相増幅器として電界効果型のトランジスタ４０が設けてあり、前記トランジスタ４０のドレインには送信用コイルを構成する第１のコイル２５が負荷として接続され、第１のコイル２５とは磁気的に結合していない第２のコイル２６がゲートに接続されている。この例でも、第１のコイル２５と第２のコイル２６は磁気的に結合しない独立した別のコイルであるから、第１のコイル２５には安価なボビンレスコイルが使用でき、第２のコイル２６としては、安価な汎用の固定コイルが使用できる。
【００６５】前記第２のコイル２６の一端（Ｐ３）は、直流遮断用のコンデンサ３５を介してＧＮＤに接続され、他端（Ｐ１）は抵抗４３を介してトランジスタ４０のゲートに接続されている。前記第２のコイル２６の他端（Ｐ１）と電源との間には抵抗３７、可変抵抗３８が接続されている。
【００６６】また、トランジスタ４０のドレインとゲート間には、抵抗４３を介して帰還用のコンデンサ２８が接続されると共に、前記コンデンサ２８に対し、ダイオード４２がアノードをゲート側にして並列接続されている。なお、コンデンサ３６はバイパス用のコンデンサであり、４４はヒューズである。
【００６７】前記のようにトランジスタ４０のゲートには、抵抗４３を介してバイアス電圧が加えられており、ドレイン側の電圧は帰還用コンデンサ２８、及び抵抗４３を介してゲートに帰還されている。そして、送信ユニット２０の発振回路では、第１のコイル２５、及び第２のコイル２６のインダクタンス値と、コンデンサ２８の容量値で決まる周波数で発振（高周波発振）するように構成されている。
【００６８】前記発振回路で発生した電力は第１のコイル２５から送信され、この送信された電力は受信ユニット２１で受信される。この場合、発振回路に設けたダイオード４２は、直流負帰還用のダイオードであるが、従来例とは異なりトランジスタ４０はパルス的な動作ではなく、線型動作に近いため、直流的にはゲートバイアス電圧が一定になるような負帰還回路として動作するものである。
【００６９】ダイオード４１は、トランジスタ４０のゲート電位が何らかの原因で負になった時、トランジスタ４０のゲート、ソース間が破壊されることを防ぐためのダイオードである。ダイオード４２はコンデンサ２８と並列に接続され、その接合容量は帰還用のコンデンサ２８の容量に加わるだけであるから、もし、接合容量が大きければ、その分、帰還用コンデンサ２８の容量を減らせば良く、従来のように、接合容量の存在が回路動作を不安定にすることはない。
【００７０】また、例２の発振回路では前記のように線型動作に近い動作をするため、トランジスタ４０のドレイン電圧、ドレイン電流共に正弦波に近く、高周波成分が非常に少ないため、不要な電磁界輻射は極めて少ない。
【００７１】(2) ：例２の動作説明・・・図７参照図７は例２の動作説明図である。以下、図７に基づいて例２の非接触型電力伝送装置の動作を説明する。
【００７２】非接触型電力伝送装置を使用する場合は、送信ユニット２０に直流電源（電圧：ＶIN）を接続し、受信ユニット２１の負荷として、定電流回路３３の出力側に２次電池３４を接続すると共に、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置する。この場合、第１のコイル２５と第３のコイル２７は極性を逆にし、フライバックコンバータ方式により電力伝送できるようにしておく。この状態での動作は次の通りである。
【００７３】送信ユニット２０に直流電源ＶINが印加されると、送信ユニット２０の発振回路では発振動作を開始する。この発振動作では、第１のコイル２５と第２のコイル２６と、帰還用のコンデンサ２８からなる共振回路が所定の共振周波数で共振し、この共振動作によりトランジスタ４０がオン／オフ動作を繰り返すことにより、高周波発振を行う。
【００７４】この場合、第１のコイル２５及び第２のコイル２６のインダクタンス値と、帰還用のコンデンサ２８の容量値で決まる周波数で発振を行う。そして、前記発振回路の発振動作により発生した高周波電力は第１のコイル２５から高周波の電磁波による電力の送信を行う。
【００７５】前記のように、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置した状態で送信ユニット２０の発振回路を動作させると、送信ユニット２０から高周波の電磁界が発生する。この場合、送信ユニット２０の第１のコイル２５と受信ユニット２１の第３のコイル２７はトランスのフライバックコンバータ方式による１次コイルと２次コイルの関係と同じ状態で電磁結合（逆極性で結合）する。
【００７６】このため、第３のコイル２７には電圧が誘起し、この誘起電圧により第３のコイル２７と共振用のコンデンサ３０からなる並列共振回路は、所定の周波数で共振状態となる。また、この時、第３のコイル２７の電圧によりダイオード３２を介してコンデンサ３１に電流が流れ、コンデンサ３１を充電する。このようにしてコンデンサ３１には平滑化された直流電圧が発生する。そして、コンデンサ３１で平滑化された直流電圧により定電流回路３３で定電流を出力し、この定電流により２次電池３４を充電する。
【００７７】このようにして、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置することにより非接触で送信ユニット２０から受信ユニット２１への高周波電力の伝送を行う。前記のように送信ユニット２０の発振回路が発振動作を行うと、トランジスタ４０はオン／オフ動作を繰り返して行う。この時トランジスタ４０のドレイン・ソース間電圧はオン状態で略０となり、オフ状態で正弦波状に大きくなる。また、トランジスタ４０のドレイン電流はオン状態で大きく、オフ状態で殆ど流れないが、トランジスタ４０がオン時の電流が少し遅れるので、トランジスタ４０がオフになってもドレイン電流は少し流れる。
【００７８】トランジスタ４０のゲート・ソース間電圧は、オン状態では略一定の電圧（ソースに対しゲート側が高い電位）であり、オフ状態では逆方向に正弦波状の大きな電圧（ソースに対しゲート側が低い電位）となる。帰還用のコンデンサ２８に流れる電流は、略正弦波状の共振電流である。
【００７９】一方、受信ユニット２１では、第３のコイル２７は送信ユニット２１の第１のコイル２５に対して、フライバックコンバータ方式による結合をしているため、第３のコイル２７に発生する電圧は、トランジスタ４０がオンになってドレイン電流が大きくなった時のみ、略正弦波状の大きな電圧（正弦波の半波状の誘起電圧）が発生する。
【００８０】前記動作において、送信ユニット２０の入力電源をＶIN、入力電流をＩINとし、受信ユニット２１の出力電圧（定電流回路３３の出力電圧）をＶO 、出力電流をＩO とし、電力伝送効率をηとするとηは次の通りである。すなわち、入力電力はＶIN×ＩIN（Ｗ）であり、出力電力はＶO ×ＩO （Ｗ）であるから、電力伝送効率をηは、η＝ＶO ×ＩO ／ＶIN×ＩIN（％）となる。
【００８１】(3) ：その他の説明非接触型電力伝送装置において、第１のコイル２５と第３のコイル２７との電磁結合は、フライバックコンバータ方式による結合と、フォワードコンバータ方式による結合とがあり、両方の結合方法で実施した結果、図７のＡ図、Ｂ図に示した結果が得られた。図７のＡ図はフライバックコンバータ方式による波形図であり、Ｂ図はフォワードコンバータ方式による波形図である。
【００８２】図７のＡ図及びＢ図に示したように、トランジスタ４０のドレイン・ソース間電圧ＶDSに対してドレイン電流ＩD は図示のように流れるが、前記両波形の重なった部分において電力の損失が発生する。この場合、Ａ図に示したフライバックコンバータ方式による場合の損失をＰＡ（Ｗ）、Ｂ図に示したフォーワードコンバータ方式による場合の損失をＰＢ（Ｗ）とし、Ａ図のコレクタ電流のピーク値をＩD1、Ｂ図のコレクタ電流のピーク値をＩD2とすると、ＩD1＜ＩD2、ＰＡ＜ＰＢの関係になる。
【００８３】前記のように、第１のコイル２５と第３のコイル２７の極性を逆にし、フライバックコンバータ方式による電力伝送では、トランジスタ４０がオンの時、受信ユニット２１のダイオード３２がカットオフ状態となる。このため、第３のコイル２７のインダクタンスによりトランジスタ４０のピーク電流ＩD1が低減され（ＩD1＜ＩD2）、トランジスタ４０のオフ時の損失電力ＰＡが低減できる（ＰＡ＜ＰＢ）。
【００８４】その結果、フライバックコンバータ方式により電力伝送した場合には、フォーワードコンバータ方式により電力伝送した場合に比べて、電力伝送効率η（η＝ＶO ×ＩO ／ＶIN×ＩIN）が改善される。
【００８５】前記のように動作を行う例２の装置において、フライバックコンバータ方式による電力伝送効率とフォワードコンバータ方式による電力伝送効率を比較するため実験を行った結果、図８のような特性が得られた。図８において、横軸は出力電流ＩO （ｍＡ）、縦軸は電力伝送効率η（％）であり、■はフライバックコンバータ方式による電力伝送効率の特性、■はフォワードコンバータ方式による電力伝送効率の特性を表す。
【００８６】実験例では、フライバックコンバータ方式により電力伝送した場合（図８の■の特性）には、フォーワードコンバータ方式により電力伝送した場合（図８の■の特性）に比べて、電力伝送効率η（η＝ＶO ×ＩO ／ＶIN×ＩIN）が１３％改善された。なお、実験によれば、例２による非接触電力伝送時の電力伝送効率は、５０％を越え、パルス的な動作を行う従来の装置に比べて遜色はなかった。
【００８７】§４：例３の説明・・・図９参照図９は例３の説明図である。例３は前記例２の非接触型電力伝送装置において、前記発振回路に設けた直流遮断用のコンデンサ３５の挿入位置を変えた例であり、他の構成は例２と同じである。
【００８８】前記直流遮断用のコンデンサ３５は例２のようにＧＮＤ側に挿入する必要はなく、例３のように、第２のコイル２６とトランジスタ４０のゲートの間に挿入しても良い。また、この場合電源とトランジスタ４０のゲートとの間に抵抗３７を接続する。なお、例３の動作は実質的に前記例２の動作と同じなので説明は省略する。
【００８９】（他の実施の形態）以上実施の形態について説明したが、本発明は次のようにしても実施可能である。
【００９０】(1) ：受信ユニットの回路構成は、前記実施の形態例に示したものに限らず、他の任意の回路にも適用可能である。但し、受信用コイルは必要である。
(2) ：受信ユニットの負荷は、２次電池に限らず、他の任意の負荷で実施可能である。
【００９１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。
(1) ：発振回路には、従来のような高価となる原因の帰還巻線を含まないので、安価で、かつ小型の非接触型電力伝送装置が実現できる。
【００９２】(2) ：発振回路は、従来のようなパルス的な動作ではなく、線型的な動作をするので、不要輻射が少なくなる。このため、他の電気機器等に対してノイズによる悪影響を与えない。
【００９３】(3) 発振回路において、高価な小容量ダイオードを含まずにバイアス安定化が達成されるので、安価で安定した発振動作を行う装置が実現できる。
(4) ：発振回路において、第１のコイルと第２のコイルは、磁気的に結合しない独立した別のコイルであるから、第１のコイルには安価なボビンレスコイルが使用でき、第２のコイルとしては安価な汎用の固定コイルが使用できる。従って、小型、安価で高効率の電力伝送が可能な非接触型電力伝送装置を実現することができる。
【００９４】(6) ：受信ユニットの第３のコイルと送信ユニットの第１のコイルの極性を逆にし、フライバックコンバータ方式による電力の伝送を可能にしたので、フォワードコンバータ方式による電力伝送に比べて、電力伝送効率が大幅に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】実施の形態における非接触型電力伝送装置の基本構成図である。
【図３】実施の形態における例１の説明図である。
【図４】実施の形態における例１の動作説明図である。
【図５】実施の形態における例１の各部の波形図である。
【図６】実施の形態における例２の説明図である。
【図７】実施の形態における例２の動作説明図である。
【図８】実施の形態における例２の特性図である。
【図９】実施の形態における例３の説明図である。
【図１０】従来例１の説明図である。
【図１１】従来例２の説明図である。
【符号の説明】
Ｅ１ 第１の電極（ベース、又はゲート）
Ｅ２ 第２の電極（エミッタ、又はソース）
Ｅ３ 第３の電極（コレクタ、又はドレイン）
Ｑ トランジスタ
２０ 送信ユニット
２１ 受信ユニット
２２ 発振回路
２３ 逆相増幅器
２５ 第１のコイル
２６ 第２のコイル
２７ 第３のコイル
２８、３０、３１、３５ コンデンサ
３２、４１、４２ ダイオード
３３ 定電流回路
３７、４３ 抵抗
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電動シェーバー（電動ひげそり器）、コードレス電話機、携帯用電話機、電動歯ブラシ等の家庭用電気機器の電源、或いは各種ＯＡ機器等の電源として利用される非接触型電力伝送装置に関する。
【０００２】非接触型電力伝送装置は、前記のように携帯用電話機、電動シェーバーなど、充電を必要とする２次電池を利用した機器が普及するに従い、感電等の事故を防ぐ目的で利用が増大している。非接触型電力伝送の原理は、送信側と受信側を磁気的に結合させ、電気的に絶縁した状態で電力を伝送するものである。従って、簡単に言えば、伝送すべき電気エネルギーを高周波電力に変換して送信側コイルを駆動し、送信側コイルの近傍に置かれた受信側コイルに誘起する電圧を利用すれば良い。
【０００３】しかしながら、利用範囲が家庭用機器に広がったため、価格が十分に下げられないと実用的ではない。そのため、非接触型電力伝送装置で最も価格の高い高周波エネルギー発生手段、すなわち送信側の発信回路に色々な工夫がなされている。更に要求される特性としては、小型であること、ラジオ、テレビ等への妨害となる不要電波輻射が少ないこと、電力伝送効率の良いことなどであり、このような特性を満たした非接触型電力伝送装置の開発が要望されていた。
【０００４】
【従来の技術】以下、従来例について説明する。
§１：従来例１の説明・・・図１０参照図１０は従来例１の説明図である。図１０中、１はスタンド、２は電源プラグ、３は歯ブラシの柄、４は電源コード、５は２次電池、Ｌ1 、Ｌ2 は１次コイル、Ｌ3 は２次コイル、Ｄ1 、Ｄ2 はダイオード、Ｔｒはトランジスタ、Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 はコンデンサ、Ｒ1 は抵抗を示す。
【０００５】従来、負荷に電力を供給する装置として、非接触で電力伝送を行う非接触型電力伝送装置が知られていた。この装置は一般的に、送信ユニットと受信ユニットで構成されており、送信ユニットには送信用コイルを有する高周波発振器を備え、受信ユニットには受信コイルを備えている。そして、送信ユニットの送信コイルと受信ユニットの受信用コイルが電磁結合することで、非接触で電力伝送し、受信用コイルで受信した電力を負荷に供給するものである。以下、負荷を２次電池とした例について説明する。
【０００６】この場合、負荷が２次電池なので、非接触型電力伝送装置を構成する送信ユニットが充電部であり、受信ユニットが充電用の２次電池を備えた被充電部となる。制御充電部と被充電部を備え非接触式充電を行う装置として、例えば、図１０に示した装置が知られていた（実開昭６０−８６３６号公報参照）。
【０００７】この装置は、電動歯ブラシの例であり、スタンド１に充電部があり、歯ブラシの柄３に被充電部がある。そして、スタンド１の充電部には、トランスの１次コイルＬ1 、Ｌ2 、トランジスタＴｒ、抵抗Ｒ1 、コンデンサＣ2 、Ｃ3 で構成された高周波発振器（自励振型発振回路）を備えており、前記高周波発振回路から外部に電磁界を発生するように構成されている。
【０００８】また、歯ブラシの柄３の被充電部には、充電部の１次コイルＬ1 、Ｌ2 と電磁結合して電圧を誘起させるために、トランスの２次コイルＬ3 を設けると共に、整流用のダイオードＤ2 、２次電池（Ｎｉ−Ｃｄ電池）５等が設けてある。この電動歯ブラシは、歯ブラシの使用時には、人が歯ブラシの柄３を持ってスタンド１から取り出して使用するが、使用しない時は図示のように歯ブラシをスタンド１に建てて保管する。
【０００９】この状態で、充電部の１次コイルＬ1 、Ｌ2 と、被充電部の２次コイルＬ3 が電磁結合するので、被充電部の２次コイルＬ3 には電圧が誘起する。そして、この誘起した電圧によりダイオードＤ2 を介して２次電池５が充電される。
【００１０】§２：従来例２の説明・・・図１１参照図１１は従来例２の説明図である。図１１中、２０は送信ユニット、２１は受信ユニット、Ｌ5 は送信用コイル、Ｌ6 は帰還用コイル、Ｌ7 は受信用コイル、Ｑ1 はトランジスタ（ＦＥＴ）、ｄ5 はダイオード、Ｃ5 はコンデンサ、Ｒ5 、Ｒ6 は抵抗を示す。
【００１１】従来例２の非接触型電力伝送装置は、送信ユニット２０と受信ユニット２１からなり、送信ユニット２０に図示構成の発振回路が設けてある。前記発振回路は、反結合発振回路として知られているもので、送信用コイルＬ5 と磁気的に結合したトランスを構成する帰還用コイルＬ6 、及びトランジスタＱ1 がオンの時のゲートバイアス電圧を安定化するためのダイオードｄ5 と抵抗Ｒ5 の直列回路からなるバイアス安定化回路を備えている。
【００１２】前記反結合発振回路は、トランジスタＱ1 のドレイン電圧と同相の電圧をゲートに帰還することで発振回路を構成するものである。良く知られているように、トランジスタ増幅器ではトランジスタ（ＦＥＴ）のゲートとドレインは逆相となるから、同相帰還のためにはトランスでの位相反転は不可欠である。
【００１３】なお、送信側ユニット２０において、抵抗Ｒ6 はバイアス抵抗、コンデンサＣ5 は直流遮断用のコンデンサである。また、受信側ユニット２１において、受信用コイルＬ7 は送信用コイルと電磁結合して電力の受信を行うものである。
【００１４】前記送信側ユニット２０に設けた発振回路の動作は次の通りである。送信用コイルＬ5 に蓄えられるエネルギーは、流れる電流の２乗及びその継続時間、つまりトランジスタＱ1 のオン時間に比例する。トランジスタＱ1 のオン時間はゲートバイアス時間で決まるので、ダイオードｄ5 と抵抗Ｒ5 からなるバイアス安定化回路がない場合、電源電圧が上昇するとトランジスタＱ1 のバイアス電圧が高くなり、ドレイン電流が増大し、その結果送信用コイルＬ5 に蓄えられるエネルギーが増大する。
【００１５】この時、受信ユニット２１側で負荷を少なくすると送信用コイルＬ5 に蓄えられたエネルギーは、逃げ場がなく、結果として送信用コイルＬ5 の両端電圧が異常に増大しトランジスタＱ1 が破壊される。これを防ぐため、バイアス電圧が不必要に上がらない手段が必要である。
【００１６】このため、前記バイアス安定化回路は、トランジスタＱ1 のオン時間、つまりドレインがＧＮＤ電位と等しい時のみ、コンデンサＣ5 に保持されたバイアス電圧をドレイン側に逃がしてオン時間を短縮する働きをする。従って、トランジスタＱ1 のオン時間は、コンデンサＣ5 、及びバイアス安定化回路を構成するダイオードｄ5 と抵抗Ｒ5 で決まる時定数で制御され、電源電圧が上昇した場合でもオン時間が短縮されるので、送信用コイルＬ5 に蓄えられるエネルギーは減少し、送信用コイルＬ5 の両端電圧が不必要に増大することを防いでいる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のものにおいては、次のような課題があった。
(1) ：前記従来例のようにトランジスタ１個の発振回路では、反結合発振回路を用いざるを得ず、送信用コイルに帰還用コイルを付加する、つまり、トランスを構成しなければならなかった。このことは、送信用コイルの構造を複雑化し、例えば送信用コイルとしてボビンレスの単一巻線コイルが利用できないなど、価格アップの原因ともなっていた。
【００１８】(2) ：前記従来例の発振回路では、発振がパルス的に行われるため、不要輻射が極めて大きくなる。そのため、ラジオ、テレビ等の他の機器へのノイズの影響が大きくなる。
【００１９】(3) ：前記従来例２では、バイアス安定化回路に用いるダイオードは、トランジスタのドレイン電圧変動をゲートに帰還させないため、接合容量の小さなダイオードが必要となる。一方、この回路のダイオードはドレインにかかる高電圧に耐えなければならないため、通常、５００Ｖ以上の逆耐圧が必要である。一般に高逆耐圧で小容量のダイオードは極めて高価である。従って、非接触型電力伝送装置のコストアップの原因となっていた。
【００２０】(4) ：送信用コイルとして安価なボビンレスの単一巻線コイルを利用し、かつ帰還コイルを持つトランス構造とするため、帰還コイルを回路基板上にプリントコイルとして構成したものは既に提案されていた。しかし、前記提案されたものは、プリントコイルを回路基板上に構成するため、プリント基板の面積を増大したり、それを避けるため、両面プリント基板を用いれば、片面プリント基板より高価になることは避けられなかった。
【００２１】本発明は、このような従来の課題を解決し、
【００２２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明図である。本発明は前記の目的を達成するため、次のように構成した。
(1) ：発振回路を含み、該発振回路で発生した電力を送信する送信ユニット２０と、送信ユニット２０から送信された電力を受信する受信ユニット２１からなり、送信ユニット２０から受信ユニット２１に対して非接触で電力の伝送を行う非接触型電力伝送装置において、前記発振回路に、第１の電極Ｅ１（ベース、又はゲート）を制御信号入力用とし、第２の電極Ｅ２（エミッタ、又はソース）をＧＮＤ接続用とし、第３の電極Ｅ３（コレクタ、又はドレイン）を負荷接続用としたトランジスタＱを備えた。
【００２３】そして、トランジスタＱの第３の電極Ｅ３と電源間に第１のコイル２５（送信用コイル）を接続し、第１の電極Ｅ１とＧＮＤ間に直流遮断手段（コンデンサ３５）を有し、かつ第１のコイル２５とは磁気的に結合していない第２のコイル２６を接続し、第１の電極Ｅ１と電源間にバイアス用抵抗３７を接続すると共に、第１の電極Ｅ１と第３の電極Ｅ３間にはコンデンサ２８による帰還手段を接続した。
【００２４】(2) ：発振回路を含み、該発振回路で発生した電力を送信する送信ユニット２０と、送信ユニット２０から送信された電力を受信する受信ユニット２１からなり、送信ユニット２０から受信ユニット２１に対して非接触で電力の伝送を行う非接触型電力伝送装置において、前記発振回路に、第１の電極Ｅ１（ベース、又はゲート）を制御信号入力用とし、第２の電極Ｅ２（エミッタ、又はソース）をＧＮＤ接続用とし、第３の電極Ｅ３（コレクタ、又はドレイン）を負荷接続用としたトランジスタを備えた。
【００２５】そして、トランジスタＱの第３の電極Ｅ３と電源間に第１のコイル２５（送信用コイル）を接続し、第１の電極Ｅ１とＧＮＤ間に直流遮断手段（コンデンサ３５）を有し、かつ第１のコイル２５とは磁気的に結合していない第２のコイル２６を接続し、第１の電極Ｅ１と電源間にバイアス用抵抗３７を接続し、第１の電極Ｅ１と第３の電極Ｅ３間にはコンデンサ２８による帰還手段を接続すると共に、第１の電極Ｅ１と第３の電極Ｅ３間に、アノードを第１の電極Ｅ１側としてダイオード４２を接続した。
【００２６】(3) ：前記(1) 又(2) の非接触型電力伝送装置において、受信ユニット２１に受信用の第３のコイル２７を備え、第３のコイル２７と送信ユニット２０の第１のコイル２５の極性を逆にし、フライバックコンバータ方式による電力の伝送を可能にした。
【００２７】（作用）前記構成に基づく本発明の作用を、図１に基づいて説明する。非接触型電力伝送装置を使用する場合は、送信ユニット２０に電源を接続し、受信ユニット２１に負荷Ｌを接続すると共に、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置する。そして、前記第１のコイル２５と第３のコイル２７は、その極性を逆にして、フライバックコンバータ方式により電力伝送ができるようにしておく。この状態での動作は次の通りである。
【００２８】送信ユニット２０に電源が印加されると、送信ユニット２０の発振回路では発振動作を開始する。この発振動作では、第１のコイル２５と第２のコイル２６と、帰還用のコンデンサ２８からなる共振回路が所定の共振周波数で共振し、この共振動作によりトランジスタＱがオン／オフ動作を繰り返して行うことにより、高周波発振を行う。
【００２９】この場合、第１のコイル２５と第２のコイル２６のインダクタンス値と、帰還用のコンデンサ２８の容量値で決まる周波数で発振を行う。そして、前記発振回路の発振動作により発生した高周波電力は第１のコイル２５から高周波の電磁波による電力の送信を行う。
【００３０】前記のように、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置した状態で送信ユニット２０の発振回路を動作させると、送信ユニット２０から高周波の電磁界が発生する。この場合、第１のコイル２５と第３のコイル２７はフライバックコンバータ方式により電磁結合する。
【００３１】このため、第３のコイル２７には電圧が誘起するので、第３のコイル２７と共振用のコンデンサ３０からなる並列共振回路は、所定の周波数で共振する。そして、前記並列共振回路の出力はダイオード３２により整流されコンデンサ３１で平滑化され、コンデンサ３１の端子に平滑化された直流電圧を発生させる。このコンデンサ３１の直流電圧により、定電流回路３３が定電流を出力し負荷Ｌに供給する。このようにして、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置することにより非接触で送信ユニット２０から受信ユニット２１への高周波電力の伝送が可能になる。
【００３２】以上のようにして、不要輻射が少なく、高価となる原因の帰還巻線を含まず、高価な小容量ダイオードを含まずに安定した発振動作を行うことができる。そのため、小型、安価で高効率の電力伝送が可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態における各例を図面に基づいて説明する。
§１：非接触型電力伝送装置の基本的な説明・・・図２参照図２は非接触型電力伝送装置の基本構成図である。図示のように非接触型電力伝送装置は、電力を送信する送信ユニット２０と、送信ユニット２０から送信された電力を受信する受信ユニット２１からなり、送信ユニット２０から受信ユニット２１に対して非接触で電力を伝送する装置である。
【００３４】前記送信ユニット２０には送信用の電力を発生させるための発振回路２２と、発振回路２２で発生した電力を送信するための第１のコイル２５（送信用コイル）が設けてある。そして発振回路２２には、逆相増幅器２３と、帰還用のコンデンサ２８と、第２のコイル２６が設けてある。なお、第１のコイル２５は送信用コイルであるが、前記発振回路の素子も兼ねている。
【００３５】また、受信ユニット２１には、送信ユニット２０から送信された電力を受信するための第３のコイル２７（受信用コイル）と、共振用のコンデンサ３０と、整流用のダイオード３２と、平滑用のコンデンサ３１と、定電流回路３３が設けてあり、定電流回路３３の出力側には負荷として２次電池３４が接続されている。なお、受信ユニット２１では、前記第３のコイル２７とコンデンサ３０とで並列共振回路を構成している。前記送信ユニット２０と受信ユニット２１の動作は次の通りである。
【００３６】(1) ：発振回路２２の発振原理の説明逆相増幅器２３の入力（Ｐ１側）に対し、逆相増幅器２３の出力（Ｐ２側）は、前記入力とは逆相となるが、帰還用のコンデンサ２８と第２のコイル２６との接続点（Ｐ１）では、１８０°の位相変位が生じるので、入力に対し同相で帰還される。このため、前記の構成により発振回路は発振動作を行うことができる。
【００３７】(2) ：送信ユニット２０と受信ユニット２１間の非接触電力伝送の説明送信ユニット２０と受信ユニット２１が接近して対向するように位置決めする。この時、第１のコイル２５と第３のコイル２７が対向配置されるようにする。この状態で、送信ユニット２０の発振回路２２が発振動作を開始すると、送信ユニット２０には高周波電力が発生し、第１のコイル２５から高周波電力が送信される。
【００３８】この時、第１のコイル２５と第３のコイル２７が電磁結合し、第３のコイル２７に電圧が誘起する。そして、前記第３のコイル２７に誘起した電圧により共振用のコンデンサ３０にも電流が流れ、第３のコイル２７とコンデンサ３０からなる並列回路は並列共振状態となる。そして、前記並列共振回路の出力はダイオード３２で整流され、コンデンサ３１で平滑化されて直流電圧に変換される。そして、コンデンサ３１の電圧により定電流回路３３で定電流化した電流を出力し、２次電池３４に定電流を供給することで２次電池３４を充電する。以下、前記非接触型電力伝送装置の基本構成を基に具体化した各例について説明する。
【００３９】§２：例１の説明・・・図３参照図３は例１の説明図である。以下、図３に基づいて例１の非接触型電力伝送装置を説明する。
【００４０】(1) ：回路構成の説明例１は、前記発振回路２２を構成する逆相増幅器２３として、バイポーラ型のトランジスタ３９を使用した例である。図示のように、非接触型電力伝送装置は、送信ユニット２０と受信ユニット２１からなり、送信ユニット２０から受信ユニット２１に対して非接触で電力が伝送できるように構成されている。
【００４１】前記送信ユニット２０には、前記逆相増幅器を構成するバイポーラ型のトランジスタ３９と、帰還用のコンデンサ２８と、第２のコイル２６と、直流遮断用のコンデンサ３５と、電流調整用の抵抗３７及び可変抵抗３８からなる発振回路が設けてあり、この発振回路の出力側に第１のコイル２５が接続されている。この場合、第１のコイル２５は前記発振回路の素子も兼ねている。
【００４２】すなわち、前記発振回路において、トランジスタ３９には第１のコイル２５（送信用コイル）がコレクタ負荷として接続され、ベースには第１のコイル２５とは磁気的に結合してない第２のコイル２６が接続されている。また、第２のコイル２６には、トランジスタ３９のベースに印加するバイアス電圧がＧＮＤに接続されないように直流遮断用のコンデンサ３５が直列に接続されている。
【００４３】更にトランジスタ３９のベースは、電流調整用の抵抗３７及び可変抵抗３８の直列回路を介して電源に接続されており、前記可変抵抗３８の調整によりトランジスタ３９のバイアス電流を調整できるようになっている。なお、コンデンサ３６はバイパス用のコンデンサである。
【００４４】コンデンサ２８はトランジスタ３９のコレクタからベースへの帰還用のコンデンサであり、このコンデンサ２８と第２のコイル２６によりコレクタ信号は位相が反転されてベースへ帰還されるようになっている。また、コンデンサ２８は第１のコイル２５、第２のコイル２６と共に共振回路（直列共振回路）を構成しており、この共振回路の共振周波数に応じてトランジスタ３９が動作することにより、この発振回路は正弦波発振を行うように構成されている。
【００４５】前記構成において、第１のコイル２５と第２のコイル２６は、磁気的に結合しない独立した別のコイルであるから、第１のコイル２５には安価なボビンレスコイルが使用でき、第２のコイル２６としては安価な汎用の固定コイルが使用できる。
【００４６】(2) ：例１の動作説明・・・図４参照図４は例１の動作説明図である。以下、図４に基づいて例１の非接触型電力伝送装置の動作を説明する。
【００４７】非接触型電力伝送装置を使用する場合は、送信ユニット２０に直流電源（電圧：ＶIN）を接続し、受信ユニット２１の負荷として、定電流回路３３の出力側に２次電池３４を接続すると共に、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置する。この場合、第１のコイル２５と第３のコイル２７は極性を逆にし、フライバックコンバータ方式により電力伝送できるようにしておく。この状態での動作は次の通りである。
【００４８】送信ユニット２０に直流電源（電圧：ＶIN）が印加すると、送信ユニット２０の発振回路では発振動作を開始する。この発振動作では、第１のコイル２５と第２のコイル２６と、帰還用のコンデンサ２８からなる共振回路（直列共振回路）が所定の共振周波数で共振し、この共振動作によりトランジスタ３９がオン／オフ動作を繰り返して行うことにより、高周波発振を行う。
【００４９】この場合、第１のコイル２５と第２のコイル２６のインダクタンス値と、帰還用のコンデンサ２８の容量値で決まる周波数で発振を行う。そして、前記発振回路の発振動作により発生した高周波電力は第１のコイル２５から高周波の電磁波による電力の送信を行う。
【００５０】前記のように、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置した状態で送信ユニット２０の発振回路を動作させると、送信ユニット２０から高周波の電磁界が発生する。この場合、送信ユニット２０の第１のコイル２５と受信ユニット２１の第３のコイル２７はトランスのフライバックコンバータ方式による１次コイルと２次コイルの関係と同じ状態（逆極性）で電磁結合する。
【００５１】このため、第３のコイル２７には電圧が誘起する。この誘起電圧により、第３のコイル２７と共振用のコンデンサ３０からなる並列共振回路は、所定の周波数で共振状態となる。また、この時、第３のコイル２７の電圧によりダイオード３２を介して平滑用のコンデンサ３１に電流が流れ、コンデンサ３１を充電する。このようにしてコンデンサ３１には平滑化された直流電圧が発生する。そして、コンデンサ３１で平滑化された直流電圧により定電流回路３３で定電流を出力し、この定電流により２次電池３４を充電する。
【００５２】このようにして、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置することにより送信ユニット２０から受信ユニット２１へ非接触で高周波電力を伝送することができる。この場合の各部の波形は図５に示した通りである。
【００５３】図５において、
【００５４】前記のように送信ユニット２０の発振回路が発振動作を行うと、トランジスタ３９は、
【００５５】また、トランジスタ３９のコレクタ電流Ｉｃは、
【００５６】トランジスタ３９のベース・エミッタ間電圧ＶBEは、
【００５７】一方、受信ユニット２１では、第３のコイル２７は送信ユニット２０の第１のコイル２５に対して、フライバックコンバータ方式により結合（逆極性で結合）しているため、第３のコイル２７に発生する電圧ＶS は
【００５８】前記動作において、送信ユニット２０の入力電源の電圧をＶIN、入力電流をＩINとし、受信ユニット２１の出力電圧（定電流回路３３の出力電圧）をＶO 、出力電流をＩO とし、電力伝送効率をηとするとηは次の通りである。すなわち、入力電力はＶIN×ＩIN（Ｗ）であり、出力電力はＶO ×ＩO （Ｗ）であるから、電力伝送効率ηは、η＝ＶO ×ＩO ／ＶIN×ＩIN（％）となる。
【００５９】(3) ：その他の説明前記非接触型電力伝送装置において、第１のコイル２５と第３のコイル２７との電磁結合は、フライバックコンバータ方式による結合と、フォワードコンバータ方式による結合とがあり、両方の結合方法で実施した結果、図４R>４のＡ図、Ｂ図に示した結果が得られた。図４のＡ図はフライバックコンバータ方式による波形図であり、Ｂ図はフォワードコンバータ方式による波形図である。
【００６０】図４のＡ図及びＢ図に示したように、トランジスタ３９のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEに対してコレクタ電流ＩC は図示のように流れるが、前記両波形の重なった部分において電力の損失が発生する。この場合、Ａ図に示したフライバックコンバータ方式による場合の損失をＰＡ（Ｗ）、Ｂ図に示したフォーワードコンバータ方式による場合の損失をＰＢ（Ｗ）とし、Ａ図のコレクタ電流のピーク値をＩC1、Ｂ図のコレクタ電流のピーク値をＩC2とすると、ＩC1＜ＩC2（例えば、ＩC1＝４００ｍＡ、ＩC2＝６００ｍＡ）、ＰＡ＜ＰＢの関係になる。
【００６１】前記のように、第１のコイル２５と第３のコイル２７の極性を逆にし、フライバックコンバータ方式による電力伝送では、トランジスタ３９がオンの時、受信ユニット２１のダイオード３２がカットオフ状態となる。このため、第３のコイル２７のインダクタンスによりトランジスタ３９のピーク電流ＩC1が低減され（ＩC1＜ＩC2）、トランジスタ３９のオフ時の損失電力ＰＡが低減できる（ＰＡ＜ＰＢ）。
【００６２】その結果、フライバック結合により電力伝送した場合には、フォーワード結合により電力伝送した場合に比べて、電力伝送効率η（η＝ＶO ×ＩO ／ＶIN×ＩIN）が改善される。
【００６３】§３：例２の説明・・・図６〜図８参照図６は例２の説明図、図７は例２の動作説明図、図８は例２の特性図である。以下、図６〜図８に基づいて例２の非接触型電力伝送装置を説明する。例２は前記逆相増幅器として電界効果型のトランジスタ（ＦＥＴ）を用いた例であり、基本的には前記例１と同じである。
【００６４】(1) ：例２の構成の説明送信ユニット２０には、前記逆相増幅器として電界効果型のトランジスタ４０が設けてあり、前記トランジスタ４０のドレインには送信用コイルを構成する第１のコイル２５が負荷として接続され、第１のコイル２５とは磁気的に結合していない第２のコイル２６がゲートに接続されている。この例でも、第１のコイル２５と第２のコイル２６は磁気的に結合しない独立した別のコイルであるから、第１のコイル２５には安価なボビンレスコイルが使用でき、第２のコイル２６としては、安価な汎用の固定コイルが使用できる。
【００６５】前記第２のコイル２６の一端（Ｐ３）は、直流遮断用のコンデンサ３５を介してＧＮＤに接続され、他端（Ｐ１）は抵抗４３を介してトランジスタ４０のゲートに接続されている。前記第２のコイル２６の他端（Ｐ１）と電源との間には抵抗３７、可変抵抗３８が接続されている。
【００６６】また、トランジスタ４０のドレインとゲート間には、抵抗４３を介して帰還用のコンデンサ２８が接続されると共に、前記コンデンサ２８に対し、ダイオード４２がアノードをゲート側にして並列接続されている。なお、コンデンサ３６はバイパス用のコンデンサであり、４４はヒューズである。
【００６７】前記のようにトランジスタ４０のゲートには、抵抗４３を介してバイアス電圧が加えられており、ドレイン側の電圧は帰還用コンデンサ２８、及び抵抗４３を介してゲートに帰還されている。そして、送信ユニット２０の発振回路では、第１のコイル２５、及び第２のコイル２６のインダクタンス値と、コンデンサ２８の容量値で決まる周波数で発振（高周波発振）するように構成されている。
【００６８】前記発振回路で発生した電力は第１のコイル２５から送信され、この送信された電力は受信ユニット２１で受信される。この場合、発振回路に設けたダイオード４２は、直流負帰還用のダイオードであるが、従来例とは異なりトランジスタ４０はパルス的な動作ではなく、線型動作に近いため、直流的にはゲートバイアス電圧が一定になるような負帰還回路として動作するものである。
【００６９】ダイオード４１は、トランジスタ４０のゲート電位が何らかの原因で負になった時、トランジスタ４０のゲート、ソース間が破壊されることを防ぐためのダイオードである。ダイオード４２はコンデンサ２８と並列に接続され、その接合容量は帰還用のコンデンサ２８の容量に加わるだけであるから、もし、接合容量が大きければ、その分、帰還用コンデンサ２８の容量を減らせば良く、従来のように、接合容量の存在が回路動作を不安定にすることはない。
【００７０】また、例２の発振回路では前記のように線型動作に近い動作をするため、トランジスタ４０のドレイン電圧、ドレイン電流共に正弦波に近く、高周波成分が非常に少ないため、不要な電磁界輻射は極めて少ない。
【００７１】(2) ：例２の動作説明・・・図７参照図７は例２の動作説明図である。以下、図７に基づいて例２の非接触型電力伝送装置の動作を説明する。
【００７２】非接触型電力伝送装置を使用する場合は、送信ユニット２０に直流電源（電圧：ＶIN）を接続し、受信ユニット２１の負荷として、定電流回路３３の出力側に２次電池３４を接続すると共に、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置する。この場合、第１のコイル２５と第３のコイル２７は極性を逆にし、フライバックコンバータ方式により電力伝送できるようにしておく。この状態での動作は次の通りである。
【００７３】送信ユニット２０に直流電源ＶINが印加されると、送信ユニット２０の発振回路では発振動作を開始する。この発振動作では、第１のコイル２５と第２のコイル２６と、帰還用のコンデンサ２８からなる共振回路が所定の共振周波数で共振し、この共振動作によりトランジスタ４０がオン／オフ動作を繰り返すことにより、高周波発振を行う。
【００７４】この場合、第１のコイル２５及び第２のコイル２６のインダクタンス値と、帰還用のコンデンサ２８の容量値で決まる周波数で発振を行う。そして、前記発振回路の発振動作により発生した高周波電力は第１のコイル２５から高周波の電磁波による電力の送信を行う。
【００７５】前記のように、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置した状態で送信ユニット２０の発振回路を動作させると、送信ユニット２０から高周波の電磁界が発生する。この場合、送信ユニット２０の第１のコイル２５と受信ユニット２１の第３のコイル２７はトランスのフライバックコンバータ方式による１次コイルと２次コイルの関係と同じ状態で電磁結合（逆極性で結合）する。
【００７６】このため、第３のコイル２７には電圧が誘起し、この誘起電圧により第３のコイル２７と共振用のコンデンサ３０からなる並列共振回路は、所定の周波数で共振状態となる。また、この時、第３のコイル２７の電圧によりダイオード３２を介してコンデンサ３１に電流が流れ、コンデンサ３１を充電する。このようにしてコンデンサ３１には平滑化された直流電圧が発生する。そして、コンデンサ３１で平滑化された直流電圧により定電流回路３３で定電流を出力し、この定電流により２次電池３４を充電する。
【００７７】このようにして、送信ユニット２０と受信ユニット２１を対向配置することにより非接触で送信ユニット２０から受信ユニット２１への高周波電力の伝送を行う。前記のように送信ユニット２０の発振回路が発振動作を行うと、トランジスタ４０はオン／オフ動作を繰り返して行う。この時トランジスタ４０のドレイン・ソース間電圧はオン状態で略０となり、オフ状態で正弦波状に大きくなる。また、トランジスタ４０のドレイン電流はオン状態で大きく、オフ状態で殆ど流れないが、トランジスタ４０がオン時の電流が少し遅れるので、トランジスタ４０がオフになってもドレイン電流は少し流れる。
【００７８】トランジスタ４０のゲート・ソース間電圧は、オン状態では略一定の電圧（ソースに対しゲート側が高い電位）であり、オフ状態では逆方向に正弦波状の大きな電圧（ソースに対しゲート側が低い電位）となる。帰還用のコンデンサ２８に流れる電流は、略正弦波状の共振電流である。
【００７９】一方、受信ユニット２１では、第３のコイル２７は送信ユニット２１の第１のコイル２５に対して、フライバックコンバータ方式による結合をしているため、第３のコイル２７に発生する電圧は、トランジスタ４０がオンになってドレイン電流が大きくなった時のみ、略正弦波状の大きな電圧（正弦波の半波状の誘起電圧）が発生する。
【００８０】前記動作において、送信ユニット２０の入力電源をＶIN、入力電流をＩINとし、受信ユニット２１の出力電圧（定電流回路３３の出力電圧）をＶO 、出力電流をＩO とし、電力伝送効率をηとするとηは次の通りである。すなわち、入力電力はＶIN×ＩIN（Ｗ）であり、出力電力はＶO ×ＩO （Ｗ）であるから、電力伝送効率をηは、η＝ＶO ×ＩO ／ＶIN×ＩIN（％）となる。
【００８１】(3) ：その他の説明非接触型電力伝送装置において、第１のコイル２５と第３のコイル２７との電磁結合は、フライバックコンバータ方式による結合と、フォワードコンバータ方式による結合とがあり、両方の結合方法で実施した結果、図７のＡ図、Ｂ図に示した結果が得られた。図７のＡ図はフライバックコンバータ方式による波形図であり、Ｂ図はフォワードコンバータ方式による波形図である。
【００８２】図７のＡ図及びＢ図に示したように、トランジスタ４０のドレイン・ソース間電圧ＶDSに対してドレイン電流ＩD は図示のように流れるが、前記両波形の重なった部分において電力の損失が発生する。この場合、Ａ図に示したフライバックコンバータ方式による場合の損失をＰＡ（Ｗ）、Ｂ図に示したフォーワードコンバータ方式による場合の損失をＰＢ（Ｗ）とし、Ａ図のコレクタ電流のピーク値をＩD1、Ｂ図のコレクタ電流のピーク値をＩD2とすると、ＩD1＜ＩD2、ＰＡ＜ＰＢの関係になる。
【００８３】前記のように、第１のコイル２５と第３のコイル２７の極性を逆にし、フライバックコンバータ方式による電力伝送では、トランジスタ４０がオンの時、受信ユニット２１のダイオード３２がカットオフ状態となる。このため、第３のコイル２７のインダクタンスによりトランジスタ４０のピーク電流ＩD1が低減され（ＩD1＜ＩD2）、トランジスタ４０のオフ時の損失電力ＰＡが低減できる（ＰＡ＜ＰＢ）。
【００８４】その結果、フライバックコンバータ方式により電力伝送した場合には、フォーワードコンバータ方式により電力伝送した場合に比べて、電力伝送効率η（η＝ＶO ×ＩO ／ＶIN×ＩIN）が改善される。
【００８５】前記のように動作を行う例２の装置において、フライバックコンバータ方式による電力伝送効率とフォワードコンバータ方式による電力伝送効率を比較するため実験を行った結果、図８のような特性が得られた。図８において、横軸は出力電流ＩO （ｍＡ）、縦軸は電力伝送効率η（％）であり、
【００８６】実験例では、フライバックコンバータ方式により電力伝送した場合（図８の
【００８７】§４：例３の説明・・・図９参照図９は例３の説明図である。例３は前記例２の非接触型電力伝送装置において、前記発振回路に設けた直流遮断用のコンデンサ３５の挿入位置を変えた例であり、他の構成は例２と同じである。
【００８８】前記直流遮断用のコンデンサ３５は例２のようにＧＮＤ側に挿入する必要はなく、例３のように、第２のコイル２６とトランジスタ４０のゲートの間に挿入しても良い。また、この場合電源とトランジスタ４０のゲートとの間に抵抗３７を接続する。なお、例３の動作は実質的に前記例２の動作と同じなので説明は省略する。
【００８９】（他の実施の形態）以上実施の形態について説明したが、本発明は次のようにしても実施可能である。
【００９０】(1) ：受信ユニットの回路構成は、前記実施の形態例に示したものに限らず、他の任意の回路にも適用可能である。但し、受信用コイルは必要である。
(2) ：受信ユニットの負荷は、２次電池に限らず、他の任意の負荷で実施可能である。
【００９１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。
(1) ：発振回路には、従来のような高価となる原因の帰還巻線を含まないので、安価で、かつ小型の非接触型電力伝送装置が実現できる。
【００９２】(2) ：発振回路は、従来のようなパルス的な動作ではなく、線型的な動作をするので、不要輻射が少なくなる。このため、他の電気機器等に対してノイズによる悪影響を与えない。
【００９３】(3) 発振回路において、高価な小容量ダイオードを含まずにバイアス安定化が達成されるので、安価で安定した発振動作を行う装置が実現できる。
(4) ：発振回路において、第１のコイルと第２のコイルは、磁気的に結合しない独立した別のコイルであるから、第１のコイルには安価なボビンレスコイルが使用でき、第２のコイルとしては安価な汎用の固定コイルが使用できる。従って、小型、安価で高効率の電力伝送が可能な非接触型電力伝送装置を実現することができる。
【００９４】(6) ：受信ユニットの第３のコイルと送信ユニットの第１のコイルの極性を逆にし、フライバックコンバータ方式による電力の伝送を可能にしたので、フォワードコンバータ方式による電力伝送に比べて、電力伝送効率が大幅に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】実施の形態における非接触型電力伝送装置の基本構成図である。
【図３】実施の形態における例１の説明図である。
【図４】実施の形態における例１の動作説明図である。
【図５】実施の形態における例１の各部の波形図である。
【図６】実施の形態における例２の説明図である。
【図７】実施の形態における例２の動作説明図である。
【図８】実施の形態における例２の特性図である。
【図９】実施の形態における例３の説明図である。
【図１０】従来例１の説明図である。
【図１１】従来例２の説明図である。
【符号の説明】
Ｅ１ 第１の電極（ベース、又はゲート）
Ｅ２ 第２の電極（エミッタ、又はソース）
Ｅ３ 第３の電極（コレクタ、又はドレイン）
Ｑ トランジスタ
２０ 送信ユニット
２１ 受信ユニット
２２ 発振回路
２３ 逆相増幅器
２５ 第１のコイル
２６ 第２のコイル
２７ 第３のコイル
２８、３０、３１、３５ コンデンサ
３２、４１、４２ ダイオード
３３ 定電流回路
３７、４３ 抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】発振回路を含み、該発振回路で発生した電力を送信する送信ユニットと、前記送信ユニットから送信された電力を受信する受信ユニットからなり、前記送信ユニットから受信ユニットに対して非接触で電力の伝送を行う非接触型電力伝送装置において、前記発振回路に、第１の電極を制御信号入力用とし、第２の電極をＧＮＤ接続用とし、第３の電極を負荷接続用としたトランジスタを備え、前記トランジスタの第３の電極と電源間に第１のコイルを接続し、前記第１の電極とＧＮＤ間に直流遮断手段を有しかつ前記第１のコイルとは磁気的に結合していない第２のコイルを接続し、前記第１の電極と電源間にバイアス用抵抗を接続すると共に、前記第１の電極と第３の電極間にはコンデンサによる帰還手段を接続したことを特徴とする非接触型電力伝送装置。
【請求項２】発振回路を含み、該発振回路で発生した電力を送信する送信ユニットと、前記送信ユニットから送信された電力を受信する受信ユニットからなり、前記送信ユニットから受信ユニットに対して非接触で電力の伝送を行う非接触型電力伝送装置において、前記発振回路に、第１の電極を制御信号入力用とし、第２の電極をＧＮＤ接続用とし、第３の電極を負荷接続用としたトランジスタを備え、前記トランジスタの第３の電極と電源間に第１のコイルを接続し、前記第１の電極とＧＮＤ間に直流遮断手段を有しかつ前記第１のコイルとは磁気的に結合していない第２のコイルを接続し、前記第１の電極と電源間にバイアス用抵抗を接続し、前記第１の電極と第３の電極間にはコンデンサによる帰還手段を接続すると共に、前記第１の電極と第３の電極間に、アノードを第１の電極側としてダイオードを接続したことを特徴とする非接触型電力伝送装置。
【請求項３】前記受信ユニットに受信用の第３のコイルを備え、前記第３のコイルと前記送信ユニットの第１のコイルの極性を逆にし、フライバックコンバータ方式による電力の伝送を可能にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の非接触型電力伝送装置。
【請求項１】発振回路を含み、該発振回路で発生した電力を送信する送信ユニットと、前記送信ユニットから送信された電力を受信する受信ユニットからなり、前記送信ユニットから受信ユニットに対して非接触で電力の伝送を行う非接触型電力伝送装置において、前記発振回路に、第１の電極を制御信号入力用とし、第２の電極をＧＮＤ接続用とし、第３の電極を負荷接続用としたトランジスタを備え、前記トランジスタの第３の電極と電源間に第１のコイルを接続し、前記第１の電極とＧＮＤ間に直流遮断手段を有しかつ前記第１のコイルとは磁気的に結合していない第２のコイルを接続し、前記第１の電極と電源間にバイアス用抵抗を接続すると共に、前記第１の電極と第３の電極間にはコンデンサによる帰還手段を接続したことを特徴とする非接触型電力伝送装置。
【請求項２】発振回路を含み、該発振回路で発生した電力を送信する送信ユニットと、前記送信ユニットから送信された電力を受信する受信ユニットからなり、前記送信ユニットから受信ユニットに対して非接触で電力の伝送を行う非接触型電力伝送装置において、前記発振回路に、第１の電極を制御信号入力用とし、第２の電極をＧＮＤ接続用とし、第３の電極を負荷接続用としたトランジスタを備え、前記トランジスタの第３の電極と電源間に第１のコイルを接続し、前記第１の電極とＧＮＤ間に直流遮断手段を有しかつ前記第１のコイルとは磁気的に結合していない第２のコイルを接続し、前記第１の電極と電源間にバイアス用抵抗を接続し、前記第１の電極と第３の電極間にはコンデンサによる帰還手段を接続すると共に、前記第１の電極と第３の電極間に、アノードを第１の電極側としてダイオードを接続したことを特徴とする非接触型電力伝送装置。
【請求項３】前記受信ユニットに受信用の第３のコイルを備え、前記第３のコイルと前記送信ユニットの第１のコイルの極性を逆にし、フライバックコンバータ方式による電力の伝送を可能にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の非接触型電力伝送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【特許番号】特許第３３５７２３３号（Ｐ３３５７２３３）
【登録日】平成１４年１０月４日（２００２．１０．４）
【発行日】平成１４年１２月１６日（２００２．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−３３２９２８
【出願日】平成７年１２月２１日（１９９５．１２．２１）
【公開番号】特開平９−１８２３２２
【公開日】平成９年７月１１日（１９９７．７．１１）
【審査請求日】平成１１年５月７日（１９９９．５．７）
【出願人】（０００００３０６７）ティーディーケイ株式会社 (7,238)
【参考文献】
【文献】特開 平６−３３９２７１（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１４年１０月４日（２００２．１０．４）
【発行日】平成１４年１２月１６日（２００２．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成７年１２月２１日（１９９５．１２．２１）
【公開番号】特開平９−１８２３２２
【公開日】平成９年７月１１日（１９９７．７．１１）
【審査請求日】平成１１年５月７日（１９９９．５．７）
【出願人】（０００００３０６７）ティーディーケイ株式会社 (7,238)
【参考文献】
【文献】特開 平６−３３９２７１（ＪＰ，Ａ）
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