【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１次側ユニットから介在物を介して２次側ユニットに非接触で電力を供給することができ、かつ、前記介在物が金属である場合、１次側ユニットの駆動を即時停止して、前記介在物の過熱を阻止し、１，２次側ユニットの過熱によって、火災等の事故が発生することを確実に防止することのできる非接触電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、結合トランスの１次側と２次側をそれぞれ収容する１次側ユニットと２次側ユニットを分離可能に構成して、前記１次側ユニットと２次側ユニットを対向させた状態で、１次側ユニットから２次側ユニットへ非接触で電力を供給する電源装置（以下、非接触電源装置という）はよく知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
前記非接触電源装置は、例えば、１次側ユニットに接続した電源コードを屋内コンセント等の固定電源に差し込み、一方、２次側ユニットは、窓ガラスやドア等の介在物を介して前記１次側ユニットと対向配置させ、前記１次側ユニットの１次側巻線と２次側ユニットの２次側巻線によって結合トランスを形成する。
【０００４】
そして、１次側ユニットから２次側ユニットへ前記結合トランスの電磁誘導作用を利用して非接触で電力を供給し、前記２次側ユニットから接続コードを介して接続した負荷を駆動させる。
【０００５】
つまり、前記非接触電源装置によれば、負荷を固定電源が配設されていない場所、例えば、屋外などで使用したい場合、給電コードを通すために窓ガラスやドアなどを開放する必要はなく、屋内と屋外を閉ざした状態で、負荷に給電することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１１０６５８号（第２，３頁、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、前記非接触電源装置は、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在した場合、結合トランスの電磁誘導作用によって磁束が金属を鎖交すると、前記金属が１次側ユニットと２次側ユニット間で過熱されるといった問題があった。
【０００８】
前記金属が過熱されると、前記１次側ユニットと２次側ユニットは、その外箱であるケーシングを溶融してこれを破損したり、また、金属の過熱によって利用者が火傷をし、さらには、火災等を誘発する危険があった。
【０００９】
そこで、本発明は、前述した問題を解決するために、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したとき、この状態を直ちに検出して、１次側ユニットの駆動を自動的に停止することのできる非接触電源装置を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の非接触電源装置は、前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したとき、これを検知する手段と、前記金属が検知されたとき、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止する制御手段を具備して構成した。
【００１１】
請求項１記載の非接触電源装置によれば、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したとき、前記１次側ユニットの駆動は自動的に停止されるので、結合トランスの電磁誘導作用によって金属に磁束が鎖交してこれを過熱することを確実に防止できる。
【００１２】
請求項２記載の非接触電源装置は、請求項１に記載した非接触電源装置において、前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、２次側ユニットに具備する磁性部材と、前記１次側ユニットに具備されて、前記磁性部材の磁気を検知する磁気検知素子からなり、前記制御手段は、前記磁気検知素子が磁気を検知しないとき、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止するように構成した。
【００１３】
請求項２記載の非接触電源装置によれば、２次側ユニットに具備した磁性部材の磁気は、１次側ユニットとの間に金属が介在したとき、１次側ユニットの磁気検知素子によって検出されないので、制御手段は１次側ユニットの駆動を即時停止して、金属の過熱を確実に防止して、安全を確保することができる。
【００１４】
請求項３記載の非接触電源装置は、請求項１に記載した非接触電源装置において、前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、１次側ユニットに具備されて、２次側ユニット側の周囲温度の変化を検出する温度センサからなり、前記制御手段は、前記温度センサが検出した温度変化がある一定値を越えて上昇した場合、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止するように構成した。
【００１５】
請求項３記載の非接触電源装置によれば、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在した場合、結合トランスの電磁誘導作用によって磁束が金属を通過することにより金属が過度に過熱されたことを確実に検出することができ、制御手段によって１次側ユニットの駆動を即座に停止することにより、前記金属の過熱状態を確実に解消することができる。
【００１６】
請求項４記載の非接触電源装置は、請求項１に記載した非接触電源装置において、前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、結合トランスを構成する１次側巻線に印加する交番電流を検出する電流検出手段からなり、前記制御手段は、前記電流検出手段が検出した電流値が予め設定した正常範囲から逸脱したとき、前記１次側ユニットの駆動を自動的に停止するように構成した。
【００１７】
請求項４記載の非接触電源装置によれば、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在することにより、結合トランスの１次側巻線に印加する交番電流値が変化するため、制御手段はこの変化が正常な範囲から逸脱したことにより、金属が両ユニット間に介在したことを検知して、１次側ユニットの駆動を即座に停止することができる。
【００１８】
請求項５記載の非接触電源装置は、請求項１に記載した非接触電源装置において、前記１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを検知する手段は、前記１次側ユニットに具備した共振回路の共振電圧を基準電圧と比較する比較器と、該比較器の出力に応じてオン／オフするスイッチング素子からなり、前記制御手段は、前記スイッチング素子のオン／オフに応じて１次側ユニットの駆動と停止を切り換えるように構成した。
【００１９】
請求項５記載の非接触電源装置によれば、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在することによって、共振回路の出力電圧は共振状態から逸脱して低下するので、制御手段は、この出力電圧の低下によって１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したか否かを検出することができ、金属が介在した場合は、前記１次側ユニットの駆動を確実に停止させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図９により説明する。図１は本発明の非接触電源装置Ａの構成を示す一例であり、図１において、１は１次側ユニットであり、２は１次側ユニット１と対向配置する２次側ユニットを示している。
【００２１】
前記１次側ユニット１は、給電線３によって商用電源４に接続されるものであり、商用電源４の交流電圧を直流に変換する第１の整流平滑回路５と、該整流平滑回路５の出力を高周波の交番電流に変換して１次側巻線６に印加する駆動回路７、および、前記１次側巻線６を継鉄部に巻回した１次側鉄心８から概略構成されている。
【００２２】
一方、２次側ユニット２は、接続線９を介して負荷１０に接続可能に構成されており、前記１次側鉄心８と対向配置した２次側鉄心１１と、該２次側鉄心１１の継鉄部に巻回した２次側巻線１２、および、前記２次側巻線１２の出力に接続した第２の整流平滑回路１３から概略構成されている。
【００２３】
なお、図１は負荷１０が直流負荷である場合の構成の一例を簡略的に示したものであり、負荷１０が交流負荷である場合、第２の整流平滑回路１３の出力にインバータ回路（図示せず）を取り付けるなど、その構成が種々に変化することは当然である。
【００２４】
図１に示す非接触電源装置Ａを使用する場合は、例えば、壁や窓ガラス等の介在物を介して１次側ユニット１と２次側ユニット２を対向配置し、１次側ユニット１の給電線３を商用電源４に接続するとともに、２次側ユニット２の接続線９に負荷１０を接続する。
【００２５】
この状態で、図示しないスイッチをオンすることにより、商用電源４の交流電圧は給電線３を介して第１の整流平滑回路５に供給されて直流電圧に変換される。そして、前記第１の整流平滑回路５の出力は、駆動回路７にて高周波の交番電流に変換されて、１次側巻線６に印加される。
【００２６】
１次側巻線６に高周波の交番電流が流れると、前記１次側巻線６内に磁束が誘起され、該１次側巻線を継鉄部に巻回した１次側鉄心８に磁路が形成される。前記１次側鉄心８に鎖交する磁束は、１次側ユニット１と２次側ユニット２間の介在物（壁や窓ガラス等）を介して２次側鉄心１１に鎖交して、２次側鉄心１１の継鉄部に巻回した２次側巻線１２に交流電圧を誘起させる。
【００２７】
前記２次側巻線１２に誘起された交流電圧は、第２の整流平滑回路１３にて直流に変換された後、負荷１０に供給される。これにより、負荷１０は１次側ユニット１から介在物を介して２次側ユニット２へ非接触で供給された電力を利用して確実に動作することができる。
【００２８】
図２は前記非接触電源装置Ａの１次側鉄心８と２次側鉄心１１を抽出して示す斜視図である。前記２次側鉄心１１は、例えば、上下面と両側面の前方（１次側鉄心８と対向する側）に永久磁石等からなる磁性部材１４ａ〜１４ｄを具備し、一方、前記１次側鉄心８は、その周囲に前記磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気を検知する磁気検知センサ（例えば、ホールセンサ）１５ａ〜１５ｆを任意数個（図２では６個）取り付けている。
【００２９】
前記磁性部材１４ａ〜１４ｄと磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆを１，２次側鉄心８，１１に取り付ける場合は、１次側鉄心８および２次側鉄心１１と直接接する部分においては、接着剤等を利用して取り付ければよく、また、１次側鉄心８と直接接しない磁気検知センサ１５ｃ〜１５ｆは、例えば、前記１次側鉄心８の上下両脚鉄部間を金属以外の部材で橋渡して、この部材に対して接着剤等を利用して接着すればよい。
【００３０】
図３に磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆと駆動回路７との関係を回路図として示す。図３において、ａ〜ｃ，…（以下、「，…」の記載は省略する）は、磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆ内に具備されて、前記磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆによる磁気検知の有無に応じてＯＮ／ＯＦＦ動作するトランジスタであり、該トランジスタａ〜ｃの各々のコレクタ端子は抵抗ｒ1，ｒ2，ｒ3を介して定電圧電源Ｖｃｃに接続されるとともに、ＮＯＲ論理素子１６の入力端子に接続されている。。
【００３１】
また、前記トランジスタａ〜ｃのエミッタ端子はＧＮＤ端子に接地されており、前記ＮＯＲ論理素子の出力端子は、前記駆動回路７の入力端子に接続され、その出力の「Ｈ」と「Ｌ」の別により、駆動回路７の駆動と停止を切り換えることができる。
【００３２】
つづいて、前記非接触電源装置Ａの動作について説明する。図２に示す鉄心構造をした非接触電源装置Ａは、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属以外の介在物を介在したとき、この介在物の厚さ寸法がある所定の寸法以下であれば、２次側鉄心１１に取り付けた磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気は１次側鉄心８に具備した磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆによって検知される。
【００３３】
前記磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆが磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気を検知すると、磁気を検知した磁気検知センサ内のトランジスタはオンし、磁気を検知しない磁気検知センサ内のトランジスタはオフする。
【００３４】
これにより、オンしたトランジスタのコレクタ端子の電圧値のみが０［Ｖ］となり、前記ＮＯＲ論理素子１６に入力される。換言すれば、オンしたトランジスタは「Ｌ」レベルの信号を、また、オフしたトランジスタは「Ｈ」レベルの信号をＮＯＲ論理素子１６に入力するのである。
【００３５】
前記ＮＯＲ論理素子１６は、トランジスタａ〜ｃ，…から入力された信号レベルの何れか１つでも「Ｈ」レベルであれば、「Ｌ」レベルの信号を駆動回路７に出力して、該駆動回路７の駆動を即時停止する。
【００３６】
前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属以外の介在物が介在した場合、介在物の厚さ寸法が所定値以下であれば、磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気は磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆによって確実に検知されるため、前記ＮＯＲ論理素子１６の入力端子には全てのトランジスタａ〜ｃ，…から「Ｌ」レベルの信号が入力される。
【００３７】
この結果、前記ＮＯＲ論理素子１６は駆動回路７の入力端子に「Ｈ」レベルの信号を入力するため、前記駆動回路７はその駆動を継続して、１次側ユニット１から２次側ユニット２へ結合トランスの電磁誘導作用を利用して、非接触で電力を供給することができる。
【００３８】
一方、前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在した場合について説明する。前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に磁性体の金属が介在した場合、前記磁性部材１４ａ〜１４ｄから放出された磁束は、前記磁性体の金属に鎖交して、これに対して平行に通過するため、前記磁性体の金属で遮蔽された状態となり、前記磁気検知素子１５ａ〜１５ｆが磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気を検知することはない。
【００３９】
また、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に非磁性体の金属が介在した場合は、磁性部材１４ａ〜１４ｄから非磁性体金属に磁束が鎖交すると、前記非磁性体金属の表面にはこの磁束を妨げる向きに渦電流が流れ、この結果、前記非磁性体の金属を通過する磁気が弱まり、前記磁気検知素子１５ａ〜１５ｆが磁気を検知できなくなる。
【００４０】
前述した２例のように、磁気検知素子１５ａ〜１５ｆが磁性部材１４ａ〜１４ｄの磁気を検知しなくなると、図３に示すトランジスタａ〜ｃ，…からＮＯＲ論理素子１６に入力される信号はいずれも「Ｈ」レベルとなるので、前記ＮＯＲ論理素子１６の出力信号レベルは「Ｌ」レベルとなり、駆動回路７はその駆動を即時停止する。
【００４１】
これにより、１次側ユニット１から２次側ユニット２へ磁束が鎖交しなくなるので、前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に挟まれる金属が、磁束の鎖交により過熱されて利用者が火傷をしたり、１，２次側ユニット１，２のケーシングが溶融して損傷することを確実に防止することができる。
【００４２】
図４は１次側鉄心８に周囲温度を検知する温度センサ１７ａ〜１７ｆを取り付けて構成した場合を示している。なお、前記温度センサ１７ａ〜１７ｆの１次側鉄心８への取付け方については、図２に示す磁気検知センサ１５ａ〜１５ｆの場合と同様であるので、説明は省略する。
【００４３】
図５は前記温度センサ１７ａ〜１７ｆと駆動回路７との関係を示す回路図であり、図５において、１８ａ〜１８ｃ，…は、温度センサ１７ａ〜１７ｆの個々の出力端にアノードを接続したダイオードを示している。
【００４４】
前記ダイオード１８ａ〜１８ｃ，…のカソードは、ともに比較器１９の一方の入力端子に接続されており、前記比較器１９の他方の入力端子には、前記温度センサ１７ａ〜１７ｆの出力電圧と比較する基準電圧２０が接続されている。また、前記比較器１９の出力には、一端に定電圧電源Ｖｃｃを接続した抵抗ｒ4の他端と駆動回路７の入力端子が接続されている。
【００４５】
次に、図４に示す１次側鉄心８と２次側鉄心１１との間に非磁性体の金属が介在した場合の動作について説明する。
【００４６】
前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に非磁性体の金属が介在した状態で、両ユニット１，２間で給電動作を実行すると、前記１次側鉄心８から２次側鉄心１１に対して金属を介して磁束が鎖交する。このように金属に磁束が鎖交した場合、図６に示すように、１次側鉄心８から２次側鉄心１１へ鎖交する磁束２１を打ち消す方向に磁束２２が誘導されて、金属上に渦電流２３が流れる。
【００４７】
この結果、この渦電流２３の値の２乗と金属の抵抗値の積が損失となり、金属が発熱するのである。このように金属が過熱されると、図４に示す温度センサ１７ａ〜１７ｆの何れかは金属の過熱を確実に検出して、電圧値の増加として、図５に示すダイオード１８ａ〜１８ｃ，…の何れかを介して比較器１９の一方の入力端子に入力する。
【００４８】
このとき、前記基準電圧は、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に非磁性体の金属が介在していない状態で両ユニット１，２間で給電動作を実行したときに、図５に示す温度センサ１７ａ〜１７ｆから出力される電圧値より低く予め設定されているので、前記金属の過熱によって温度センサ１７ａ〜１７ｆの出力電圧が上昇すると、前記比較器１９の出力は反転する。
【００４９】
前記駆動回路７は、その入力端子に入力される信号レベルの変化によってその駆動を停止して、１次側ユニット１と２次側ユニット２間の給電動作を終了する。これにより、過熱した状態にあった金属は、これ以上加熱されることなく、徐々にその温度を下げることができる。
【００５０】
よって、金属が過度に加熱されて、利用者が火傷を負ったり、金属を挟む１次側ユニット１と２次側ユニット２のケーシングが溶融して損傷することを確実に防止することができる。
【００５１】
図７は、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在したことを１次側巻線６に印加される交番電流の値の変化から検出するための回路図であり、図７において、２４は前記１次側巻線６の一端に介挿されたカレントトランスである。
【００５２】
２５ａ，２５ｂは、前記カレントトランス２４の出力端に入力端を接続した高ピークホールド回路と低ピークホールド回路であり、２６ａ，２６ｂは、前記高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂの出力端に一方の入力端子を接続した比較器である。
【００５３】
前記比較器２６ａ，２６ｂの他方の入力端子には、それぞれ高・低ピークホールド回路２５ａ，２５ｂの出力電圧と比較する高・低の基準電圧２７ａ，２７ｂ（以下、高基準電圧および低基準電圧といい、低基準電圧＜高基準電圧の関係を有する）が接続されており、前記比較器２６ａ，２６ｂの出力端子には、一端を定電圧電源Ｖｃｃに接続した抵抗ｒ5，ｒ6の他端と、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベース端子が接続されている。
【００５４】
前記トランジスタＴｒ１のコレクタ端子には、一端を定電圧電源Ｖｃｃに接続した抵抗Ｒ7の他端が接続されており、エミッタ端子はＧＮＤに接地されている。
【００５５】
一方、前記トランジスタＴｒ２のコレクタ端子には定電圧電源Ｖｃｃが接続されており、エミッタ端子には一端をＧＮＤに接地した抵抗ｒ8の他端が接続されている。
【００５６】
前記トランジスタＴｒ１のコレクタ端子と抵抗ｒ7の接続点と、前記トランジスタＴｒ２のエミッタ端子と抵抗ｒ8の接続点は、ともにＡＮＤ論理素子２８の入力端子に接続されており、前記ＡＮＤ論理素子２８の出力端子は、前記駆動回路７の入力端子に接続されている。
【００５７】
前記１次側ユニット１から介在物を介して２次側ユニット２へ電力を供給する場合、前記１次側ユニット１の１次側鉄心８に巻回した１次側巻線６には交番電流が印加される。前記１次側巻線６に印加される交番電流は、図７に示すカレントトランス２４にて検出されて、高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂに入力される。
【００５８】
前記介在物が金属以外である場合、前記高ピークホールド回路２５ａおよび低ピークホールド回路２５ｂから出力される電圧値は、低基準電圧＜出力電圧＜高基準電圧の関係が成立し、比較器２６ａの出力電圧は「Ｌ」レベルとなり、比較器２６ｂの出力電圧は、「Ｈ」レベルとなる。
【００５９】
これにより、トランジスタＴｒ１はオフしてコレクタ電圧を「Ｈ」レベルにするとともに、トランジスタＴｒ２はオンしてエミッタ電圧を「Ｈ」レベルとすることによって、ＡＮＤ論理素子２８の出力を「Ｈ」とする。
【００６０】
この結果、駆動回路７はその駆動を継続して、図１に示す１次側巻線６に交番電流を印加し続ける。つまり、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属以外の介在物が存在する場合は、１次側ユニット１はその駆動を問題なく継続することにより、１次側鉄心８から介在物を介して２次側鉄心１１に磁束を鎖交させて、２次側ユニット２に電力を良好に供給することができる。
【００６１】
次に、前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在した場合について説明する。前記１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在すると、１次側巻線６に印加される交番電流の変化を図７に示すカレントトランス２４は検出して、高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂに入力する。
【００６２】
そして、前記高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂの出力電圧が、出力電圧＜低基準電圧＜高基準電圧である場合、比較器２６ａ，２６ｂの出力電圧はともに「Ｌ」レベルとなり、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２はともにオフする。
【００６３】
これにより、トランジスタＴｒ１のコレクタ電圧は「Ｈ」レベルとなり、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧は「Ｌ」となって、ＡＮＤ論理素子２８の出力は「Ｌ」レベルとして駆動回路７に出力される。
【００６４】
一方、前記カレントトランス２４によって交番電流値を検出した結果、高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂの出力電圧が、低基準電圧＜高基準電圧＜出力電圧の関係にある場合、比較器２６ａ，２６ｂの出力電圧はともに「Ｈ」レベルとなり、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２はともにオンする。
【００６５】
この結果、前記トランジスタＴｒ１のコレクタ電圧は「Ｌ」レベルとなり、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧は「Ｈ」レベルとなる。この場合、ＡＮＤ論理素子２８の出力は「Ｌ」レベルとなり、駆動回路７に入力される。
【００６６】
前記駆動回路７に「Ｌ」レベルの信号が入力されると、前記駆動回路７はその駆動を停止して、図１に示す１次側巻線６に交番電流が印加されることを即時中止して、１次側鉄心８から介在物（金属）に磁束が鎖交することのないように動作する。
【００６７】
したがって、介在物である金属は、磁束の鎖交に起因する過熱状態を解消することができ、利用者が金属に触れて火傷を負ったり、金属に接触する１，２次側ユニット１，２のケーシングが、過熱した金属によって溶融・損傷することを確実に防止することができる。
【００６８】
図８は、前述の如く、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在して駆動回路７が自動停止した後、前記金属が両ユニット１，２間から取り除かれた場合、前記駆動回路７の駆動を自動的に再開することのできる回路構成の一例を示している。
【００６９】
つまり、図７において、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在することにより、前記駆動回路７が一旦停止した場合、その後、前記両ユニット１，２間の金属が取り除かれても、カレントトランス２４は、その出力がゼロであるので、高・低ピークホールド回路２５ａ，２５ｂの出力電圧は、出力電圧＜低基準電圧＜高基準電圧となり、比較器２６ａ，２６ｂの出力電圧はともに「Ｌ」レベルとなる。
【００７０】
これにより、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２はオフするので、前記トランジスタＴｒ１のコレクタ電圧は、「Ｈ」レベルとなり、一方、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧は「Ｌ」レベルとなって、ＡＮＤ論理素子２８は駆動回路７に「Ｌ」レベルの信号を出力して、前記駆動回路７の停止状態を継続してしまう。
【００７１】
そこで、図８に示すように、トランジスタＴｒ１のコレクタ端子とトランジスタＴｒ２のエミッタ端子を駆動制御回路２９に接続して、該駆動制御回路２９の出力側に前記駆動回路７を接続して構成した。
【００７２】
図８の回路によれば、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在して、出力電圧＜低基準電圧＜高基準電圧、または、低基準電圧＜高基準電圧＜出力電圧となる異常状態が発生し、駆動回路７を停止する信号が駆動制御回路２９に入力された場合、高ピークホールド回路２５ａと低ピークホールド回路２５ｂのホールド値をクリアするとともに、異常状態が発生したことを記憶して、前記駆動回路７を停止する。
【００７３】
この場合、前記駆動制御回路２９は、定期的（例えば、１分間ごと）に駆動回路７の再起動を行う。この再起動時、前記駆動制御回路２９は、内部に備えたタイマ回路（図示せず）によって、再起動後の一定時間は前記カレントトランス２４が検知した電流値を無視することによって、駆動回路７を確実に再起動させることができる。
【００７４】
そして、前記一定時間が経過した後は、カレントトランス２４が検知した電流値に基づき前記駆動回路７の駆動と停止を制御するのである。なお、前記再起動時に、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が依然として介在している場合は、駆動制御回路２９は再度異常状態が発生したことを記憶して前記駆動回路７を停止することは当然である。
【００７５】
図９は、１次側ユニット１から２次側ユニット２に対して金属以外の介在物を介して電力の供給を行っている状況において、前記１次側ユニット１と介在物との間、または、２次側ユニット２と前記介在物との間に金属が悪戯等によって挿入された場合に、この金属の挿入を直ちに検知して、１次側ユニット１の駆動を即時停止するためのものである。
【００７６】
図９において、３０は１次側鉄心８に１次側巻線６とは別に巻回した共振用のコイルであり、３１は前記共振用のコイル３０に並列に接続した共振用のコンデンサを示している。
【００７７】
３２は前記共振用のコイル３０およびコンデンサ３１の一端に一方端を接続し、他方端を発振器３３に接続したコイルを示している。なお、前記共振用のコイル３０の他端は、前記共振用のコンデンサ３１の他端とともに発振器３３に接続されている。
【００７８】
３４は、前記共振用のコンデンサ３１とコイル３２の接続点に入力端子を接続した整流平滑回路であり、３５は前記整流平滑回路３４の出力端子に一方の入力端子を接続した比較器である。
【００７９】
前記比較器３５の他方の入力端子には、前記整流平滑回路３４の出力電圧と比較される基準電圧３６が接続されており、前記比較器３５の出力端子は、一端を定電圧電源Ｖｃｃに接続した抵抗ｒ9の他端と、トランジスタＴｒ３のベース端子が接続されている。
【００８０】
前記トランジスタＴｒ３のコレクタ端子は、定電圧電源Ｖｃｃに接続されており、エミッタ端子は、一端をＧＮＤに接地した抵抗ｒ10の他端と、駆動回路７の入力端子に接続されている。
【００８１】
そして、図９に示す回路の動作については、まず最初に、前記共振用コイル３０のインダクタンスとコンデンサ３１の静電容量によって決定する周波数で前記発振器３３を発振させることにより、共振状態を生成して共振用のコンデンサ３１とコイル３２の接続点における電圧（以下、共振電圧という）をある程度の大きさ（制御電圧値内）に設定する。
【００８２】
前記共振電圧は、整流平滑回路３４で整流平滑された後、比較器３５の一方の入力端子に入力され、基準電圧３６と比較されるのであるが、前記共振電圧は基準電圧より大きく設定されるので、比較器３５は「Ｈ」レベルの信号をトランジスタＴｒ３のベース端子に入力する。
【００８３】
これにより、前記トランジスタＴｒ３はオンしてエミッタ電圧を「Ｈ」レベルとして駆動回路７に入力するので、前記駆動回路７は駆動状態を継続して、図１に示す１次側ユニット１から２次側ユニット２へ非接触で電力を供給する。
【００８４】
この状態で、１次側ユニット１と介在物との間、または、２次側ユニット２と介在物との間に金属が挿入されると、共振用のコイル３０と共振用のコンデンサ３１からなる共振回路が共振状態から逸脱して、共振電圧が低下する。
【００８５】
前記共振電圧の低下により、比較器３５の一方の入力端子に入力される電圧値は基準電圧値を下回って、比較器３５の出力は「Ｌ」レベルとなってトランジスタＴｒ３のベース端子に入力される。この結果、前記トランジスタＴｒ３はオフするので、エミッタ電圧は「Ｌ」レベルとなって、前記駆動回路７に入力される。
【００８６】
これにより、前記駆動回路７は停止するので、図１に示す１次側ユニット１から２次側ユニット２への給電が停止されて、挿入された金属が過熱して利用者が火傷をしたり、金属と接触するユニット１，２が溶融して損傷することを確実に阻止することができる。
【００８７】
以上説明したように、本発明の非接触電源装置Ａは、１次側ユニット１と２次側ユニット２間に金属が介在した場合、これを直ちに検知して、１次側ユニット１の駆動を停止させることにより、両ユニット１，２間に介在した金属が過熱して利用者が火傷をしたり、金属と接触するユニットが溶融して損傷等することを確実に防止することができる。
【００８８】
【発明の効果】
請求項１記載の非接触電源装置は、利用者が誤って１次側ユニットと２次側ユニット間に金属を介在した状態で、両ユニット間の給電動作を実行した場合、１次側ユニットは即座にその駆動が停止されるので、両ユニット間の金属が過熱して、利用者の火傷やユニットの損傷を引き起こすことを確実に阻止することができ、安全である。
【００８９】
請求項２記載の非接触電源装置は、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在した場合、２次側ユニットに取り付けた磁性部材の磁気を１次側ユニットに具備した磁気検知素子により検知できないので、この場合は、１次側ユニットの駆動を即時停止して、金属が過熱されることを完全に防止することができ、便利である。
【００９０】
請求項３記載の非接触電源装置は、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在して、該金属に磁束が鎖交することにより金属が過熱したことを１次側ユニットに具備した温度センサによって確実に検出して、１次側ユニットの駆動を停止させることができるので、前記金属の過熱状態が継続することを防止することができ、利便である。
【００９１】
請求項４記載の非接触電源装置は、１次側巻線に印加する交番電流値の変化から１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在したことを即座に検出することができ、１次側ユニットの駆動を自動的に停止させることができ、便利である。
【００９２】
請求項５記載の非接触電源装置は、１次側ユニットと２次側ユニット間に金属が介在すると、共振回路が共振状態から逸脱するので、これを共振電圧の低下から検知することにより、確実に１次側ユニットを停止することが可能となり、利便である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触電源装置の概略構成図である。
【図２】前記非接触電源装置を構成する１，２次側鉄心と、これに具備する磁気検知素子および磁性部材を示す斜視図である。
【図３】前記磁気検知素子にて金属の介在を検知するための回路図である。
【図４】前記１次側鉄心に温度センサを具備した場合の斜視図である。
【図５】前記温度センサにて金属の介在を検知するための回路図である。
【図６】前記１次側鉄心から金属に磁束が鎖交する様子を示す斜視図である。
【図７】前記１次側巻線に印加する交番電流値から金属の介在を検知するための回路図である。
【図８】交番電流値から金属の介在を検知して、前記１次側ユニットの駆動を停止した後、自動的に前記１次側ユニットを再起動させるための回路図である。
【図９】共振電圧の低下から金属の介在を検知するための回路図である。
【符号の説明】
１ １次側ユニット
２ ２次側ユニット
５，１３，３４ 整流平滑回路
６ １次側巻線
７ 駆動回路
８ １次側鉄心
１１ ２次側鉄心
１２ ２次側巻線
１４ａ〜１４ｄ 磁性部材
１５ａ〜１５ｆ 磁気検知素子
１６ ＮＯＲ論理素子
１７ａ〜１７ｆ 温度センサ
１８ａ〜１８ｆ ダイオード
１９，２６ａ，２６ｂ，３５ 比較器
２０，２７ａ，２７ｂ，３６ 基準電圧
２１，２２ 磁束
２３ 渦電流
２４ カレントトランス
２５ａ，２５ｂ ピークホールド回路
２８ ＡＮＤ論理素子
２９ 駆動制御回路
３０ 共振用のコイル
３１ 共振用のコンデンサ
３２ コイル
３３ 発振器
Ｔｒ１〜Ｔｒ３，ａ〜ｃ トランジスタ
ｒ1〜ｒ10
Ａ 非接触電源装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention can supply electric power from the primary unit to the secondary unit via the inclusion in a non-contact manner, and immediately stops driving the primary unit when the inclusion is metal. Further, the present invention relates to a non-contact power supply device capable of preventing overheating of the inclusions and reliably preventing an accident such as a fire from occurring due to overheating of the primary and secondary units.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a primary unit and a secondary unit that respectively house a primary side and a secondary side of a coupling transformer are configured to be separable, and the primary unit and the secondary unit are opposed to each other. A power supply device (hereinafter, referred to as a non-contact power supply device) for supplying electric power from a primary unit to a secondary unit in a non-contact manner is well known (see Patent Document 1).
[0003]
The non-contact power supply device, for example, plugs a power cord connected to the primary unit into a fixed power supply such as an indoor outlet, while the secondary unit connects to the primary unit through an intervening object such as a window glass or a door. A coupling transformer is formed by placing the primary winding of the primary unit and the secondary winding of the secondary unit so as to face the side unit.
[0004]
Then, electric power is supplied from the primary unit to the secondary unit in a non-contact manner by utilizing the electromagnetic induction of the coupling transformer, and the load connected from the secondary unit via the connection cord is driven.
[0005]
In other words, according to the non-contact power supply device, where the load is not provided with a fixed power supply, for example, when it is desired to use the device outdoors, it is not necessary to open a window glass or a door to pass a power supply cord, Power can be supplied to the load while the indoor and outdoor areas are closed.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-110658 (pages 2, 3; FIG. 2)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a metal is interposed between the primary side unit and the secondary side unit and the magnetic flux interlinks the metal due to the electromagnetic induction of the coupling transformer, the non-contact power supply device is connected to the primary side unit and the secondary side unit. There was a problem such as overheating between the following units.
[0008]
When the metal is overheated, the primary unit and the secondary unit melt the casing, which is the outer box, and break it, or the user is burned by overheating of the metal, Had a risk of inducing a fire and the like.
[0009]
Therefore, the present invention, in order to solve the above-described problem, when a metal is interposed between the primary unit and the secondary unit, immediately detects this state and automatically drives the primary unit. Provided is a non-contact power supply that can be stopped.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The non-contact power supply device according to claim 1, wherein when metal is interposed between the primary unit and the secondary unit, means for detecting the metal, and when the metal is detected, the primary unit and the secondary unit are connected to each other. A control means for automatically stopping the drive is provided.
[0011]
According to the non-contact power supply device of the present invention, when a metal is interposed between the primary unit and the secondary unit, the drive of the primary unit is automatically stopped. It is possible to reliably prevent the magnetic flux from interlinking and overheating the metal due to the induction action.
[0012]
The non-contact power supply device according to claim 2 is the non-contact power supply device according to claim 1, wherein the means for detecting that a metal is interposed between the primary unit and the secondary unit is a secondary unit. And a magnetic sensing element provided in the primary side unit for detecting the magnetism of the magnetic member, wherein the control unit is configured to control the primary when the magnetic sensing element does not detect magnetism. The drive of the side unit is configured to stop automatically.
[0013]
According to the non-contact power supply device of the second aspect, the magnetism of the magnetic member provided in the secondary unit is detected by the magnetic sensing element of the primary unit when a metal is interposed between the magnetic unit and the primary unit. Since the control is not performed, the control means can immediately stop the driving of the primary side unit, reliably prevent overheating of the metal, and ensure safety.
[0014]
The contactless power supply according to claim 3, wherein the means for detecting that a metal is interposed between the primary unit and the secondary unit is a primary unit. And a temperature sensor for detecting a change in the ambient temperature on the secondary unit side, wherein the control means is configured to detect the change in the primary temperature when the temperature change detected by the temperature sensor exceeds a certain value. The drive of the side unit is configured to stop automatically.
[0015]
According to the non-contact power supply device of the third aspect, when a metal is interposed between the primary unit and the secondary unit, the magnetic flux passes through the metal due to the electromagnetic induction of the coupling transformer, so that the metal is excessively heated. The overheating state of the metal can be reliably eliminated by reliably detecting that the operation has been performed and immediately stopping the driving of the primary unit by the control means.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the non-contact power supply device according to the first aspect, wherein the means for detecting that a metal is interposed between the primary unit and the secondary unit comprises a coupling transformer. Current detecting means for detecting an alternating current to be applied to the primary side winding, wherein the control means is configured to control the primary unit when a current value detected by the current detecting means deviates from a preset normal range. Is configured to stop driving automatically.
[0017]
According to the fourth aspect of the present invention, since the metal is interposed between the primary unit and the secondary unit, the alternating current value applied to the primary winding of the coupling transformer changes. When the change deviates from the normal range, the control means detects that the metal has intervened between the two units, and can immediately stop driving the primary unit.
[0018]
The contactless power supply device according to claim 5, wherein in the contactless power supply device according to claim 1, means for detecting that a metal is interposed between the primary unit and the secondary unit is provided on the primary side. A comparator for comparing a resonance voltage of a resonance circuit provided in the unit with a reference voltage, and a switching element for turning on / off in accordance with an output of the comparator, wherein the control means controls the on / off of the switching element. Thus, the primary unit is switched between driving and stopping.
[0019]
According to the non-contact power supply device of the fifth aspect, since the metal is interposed between the primary side unit and the secondary side unit, the output voltage of the resonance circuit deviates from the resonance state and decreases. The decrease in the output voltage makes it possible to detect whether or not a metal is present between the primary unit and the secondary unit. If the metal is present, the drive of the primary unit is reliably stopped. Can be done.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an example showing a configuration of a non-contact power supply device A of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a primary unit, and reference numeral 2 denotes a secondary unit opposed to the primary unit 1. I have.
[0021]
The primary unit 1 is connected to a commercial power supply 4 via a power supply line 3, and includes a first rectifying / smoothing circuit 5 for converting an AC voltage of the commercial power supply 4 into a DC, and an output of the rectifying / smoothing circuit 5. Is converted into a high-frequency alternating current and applied to a primary winding 6, and a primary iron core 8 in which the primary winding 6 is wound around a yoke. .
[0022]
On the other hand, the secondary unit 2 is configured to be connectable to a load 10 via a connection line 9, and a secondary core 11 disposed opposite to the primary core 8, and a secondary core 11 It comprises a secondary winding 12 wound around a yoke, and a second rectifying and smoothing circuit 13 connected to the output of the secondary winding 12.
[0023]
FIG. 1 schematically shows an example of a configuration in a case where the load 10 is a DC load. When the load 10 is an AC load, an inverter circuit (see FIG. Of course, the configuration may be variously changed, for example, by attaching a not shown).
[0024]
When the non-contact power supply device A shown in FIG. 1 is used, for example, the primary unit 1 and the secondary unit 2 are arranged to face each other via an intervening object such as a wall or a window glass, and the primary unit 1 The power supply line 3 is connected to the commercial power supply 4 and the load 10 is connected to the connection line 9 of the secondary unit 2.
[0025]
In this state, by turning on a switch (not shown), the AC voltage of the commercial power supply 4 is supplied to the first rectifying / smoothing circuit 5 via the power supply line 3 and is converted into a DC voltage. The output of the first rectifying / smoothing circuit 5 is converted into a high-frequency alternating current by a driving circuit 7 and applied to the primary winding 6.
[0026]
When a high-frequency alternating current flows through the primary winding 6, a magnetic flux is induced in the primary winding 6, and the magnetic flux is applied to the primary core 8 around which the primary winding is wound around the yoke. A path is formed. The magnetic flux linked to the primary side core 8 is linked to the secondary side core 11 through an intervening body (wall, window glass, etc.) between the primary side unit 1 and the secondary side unit 2 and An AC voltage is induced in the secondary winding 12 wound around the yoke portion of the secondary iron core 11.
[0027]
The AC voltage induced in the secondary winding 12 is converted to DC by the second rectifying / smoothing circuit 13 and then supplied to the load 10. Thereby, the load 10 can operate reliably using the electric power supplied from the primary unit 1 to the secondary unit 2 via the inclusion without contact.
[0028]
FIG. 2 is a perspective view extracting and showing a primary core 8 and a secondary core 11 of the non-contact power supply device A. The secondary core 11 includes, for example, magnetic members 14a to 14d made of a permanent magnet or the like in front of upper and lower surfaces and both side surfaces (on the side facing the primary core 8). Reference numeral 8 designates an arbitrary number (six in FIG. 2) of magnetic detection sensors (for example, Hall sensors) 15a to 15f for detecting the magnetism of the magnetic members 14a to 14d.
[0029]
When attaching the magnetic members 14a to 14d and the magnetic detection sensors 15a to 15f to the primary and secondary cores 8 and 11, an adhesive or the like is applied to a portion directly in contact with the primary and secondary cores 8 and 11. The magnetic detection sensors 15c to 15f that do not directly contact the primary iron core 8 may be attached, for example, by bridging the upper and lower legs of the primary iron core 8 with a member other than metal. The members may be bonded using an adhesive or the like.
[0030]
FIG. 3 is a circuit diagram showing the relationship between the magnetic detection sensors 15a to 15f and the drive circuit 7. In FIG. 3, a to c,... (Hereinafter, “,...” Are omitted) are provided in the magnetic detection sensors 15 a to 15 f and correspond to the presence or absence of the magnetic detection by the magnetic detection sensors 15 a to 15 f. And the collector terminal of each of the transistors ac is a resistor r1, RTwo, RThree, And to the input terminal of the NOR logic element 16. .
[0031]
Further, the emitter terminals of the transistors a to c are grounded to the GND terminal, the output terminal of the NOR logic element is connected to the input terminal of the drive circuit 7, and the outputs of “H” and “L” are output. Alternatively, the drive circuit 7 can be switched between driving and stopping.
[0032]
Next, the operation of the non-contact power supply device A will be described. In the non-contact power supply device A having the iron core structure shown in FIG. 2, when an intervening material other than metal is interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2, the thickness of the intervening device is a predetermined size. In the following case, the magnetism of the magnetic members 14a to 14d attached to the secondary core 11 is detected by the magnetic detection sensors 15a to 15f provided in the primary core 8.
[0033]
When the magnetic detection sensors 15a to 15f detect the magnetism of the magnetic members 14a to 14d, the transistors in the magnetic detection sensors that detect the magnetism are turned on, and the transistors in the magnetic detection sensors that do not detect the magnetism are turned off.
[0034]
As a result, only the voltage value of the collector terminal of the turned-on transistor becomes 0 [V] and is input to the NOR logic element 16. In other words, the turned-on transistor inputs an “L” level signal and the turned-off transistor inputs an “H” level signal to the NOR logic element 16.
[0035]
The NOR logic element 16 outputs an “L” level signal to the drive circuit 7 when at least one of the signal levels input from the transistors a to c,. The driving of the circuit 7 is immediately stopped.
[0036]
When an inclusion other than metal is interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2, if the thickness of the inclusion is equal to or less than a predetermined value, the magnetism of the magnetic members 14a to 14d is reduced by the magnetic detection sensor 15a. 15f, the signal of the "L" level is inputted to the input terminal of the NOR logic element 16 from all the transistors a to c,.
[0037]
As a result, the NOR logic element 16 inputs an "H" level signal to the input terminal of the drive circuit 7, so that the drive circuit 7 continues to drive the primary unit 1 and the secondary unit 2 The power can be supplied in a non-contact manner by utilizing the electromagnetic induction effect of the coupling transformer.
[0038]
On the other hand, a case where a metal is interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2 will be described. When a magnetic metal is interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2, the magnetic flux emitted from the magnetic members 14a to 14d interlinks with the magnetic metal, and And passes in parallel, so that it is shielded by the magnetic metal, and the magnetic sensing elements 15a to 15f do not detect the magnetism of the magnetic members 14a to 14d.
[0039]
Further, when a non-magnetic metal is interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2, when the magnetic flux links from the magnetic members 14a to 14d to the non-magnetic metal, the surface of the non-magnetic metal As a result, the eddy current flows in such a direction as to impede the magnetic flux. As a result, the magnetism passing through the non-magnetic metal is weakened, and the magnetism detecting elements 15a to 15f cannot detect the magnetism.
[0040]
When the magnetic sensing elements 15a to 15f stop detecting the magnetism of the magnetic members 14a to 14d as in the two examples described above, the signals input to the NOR logic element 16 from the transistors a to c,. Also attains the "H" level, the output signal level of the NOR logic element 16 attains the "L" level, and the drive circuit 7 immediately stops its driving.
[0041]
As a result, the magnetic flux does not link from the primary unit 1 to the secondary unit 2, and the metal sandwiched between the primary unit 1 and the secondary unit 2 is overheated due to the magnetic flux linkage. It is possible to reliably prevent the user from being burned or the casing of the primary and secondary units 1 and 2 being melted and damaged.
[0042]
FIG. 4 shows a case where the temperature sensor 17a to 17f for detecting the ambient temperature is attached to the primary iron core 8. The method of attaching the temperature sensors 17a to 17f to the primary iron core 8 is the same as that of the magnetic detection sensors 15a to 15f shown in FIG.
[0043]
FIG. 5 is a circuit diagram showing the relationship between the temperature sensors 17a to 17f and the drive circuit 7. In FIG. 5, reference numerals 18a to 18c denote diodes having anodes connected to the respective output terminals of the temperature sensors 17a to 17f. Is shown.
[0044]
The cathodes of the diodes 18a to 18c,... Are both connected to one input terminal of a comparator 19, and the other input terminal of the comparator 19 is compared with the output voltages of the temperature sensors 17a to 17f. Reference voltage 20 is connected. The output of the comparator 19 has a resistor r connected to one end to a constant voltage power supply Vcc.FourIs connected to the input terminal of the drive circuit 7.
[0045]
Next, an operation when a non-magnetic metal is interposed between the primary iron core 8 and the secondary iron core 11 shown in FIG. 4 will be described.
[0046]
When a power supply operation is performed between the two units 1 and 2 in a state where a nonmagnetic metal is interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2, the primary core 8 to the secondary core 11 Magnetic flux interlinks through the metal. When the magnetic flux interlinks with the metal in this way, as shown in FIG. 6, the magnetic flux 22 is induced in a direction to cancel the magnetic flux 21 interlinking from the primary core 8 to the secondary iron core 11, and the magnetic flux 22 is formed on the metal. An eddy current 23 flows.
[0047]
As a result, the product of the square of the value of the eddy current 23 and the resistance value of the metal becomes a loss, and the metal generates heat. When the metal is overheated in this way, any one of the temperature sensors 17a to 17f shown in FIG. 4 reliably detects the overheating of the metal, and increases the voltage value of the diodes 18a to 18c shown in FIG. The signal is input to one of the input terminals of the comparator 19 via one of them.
[0048]
At this time, when the power supply operation is performed between the two units 1 and 2 in a state where the non-magnetic metal is not interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2, Are set in advance so as to be lower than the voltage values output from the temperature sensors 17a to 17f, when the output voltage of the temperature sensors 17a to 17f rises due to overheating of the metal, the output of the comparator 19 is inverted.
[0049]
The drive circuit 7 stops its drive due to a change in the signal level input to its input terminal, and ends the power supply operation between the primary unit 1 and the secondary unit 2. As a result, the temperature of the overheated metal can be gradually lowered without further heating.
[0050]
Therefore, it is possible to reliably prevent the metal from being excessively heated, causing the user to be burned, and the casing of the primary unit 1 and the secondary unit 2 sandwiching the metal from melting and being damaged.
[0051]
FIG. 7 is a circuit diagram for detecting the presence of metal between the primary unit 1 and the secondary unit 2 from a change in the value of the alternating current applied to the primary winding 6. In 7, reference numeral 24 denotes a current transformer inserted at one end of the primary winding 6.
[0052]
25a and 25b are a high peak hold circuit and a low peak hold circuit having an input terminal connected to the output terminal of the current transformer 24, and 26a and 26b are output terminals of the high peak hold circuit 25a and the low peak hold circuit 25b. Is connected to one input terminal.
[0053]
The other input terminals of the comparators 26a and 26b have high and low reference voltages 27a and 27b (hereinafter referred to as high and low reference voltages) to be compared with the output voltages of the high and low peak hold circuits 25a and 25b, respectively. A low reference voltage <high reference voltage) is connected to the output terminals of the comparators 26a and 26b, a resistor r having one end connected to the constant voltage power supply Vcc.Five, R6Is connected to the base terminals of the transistors Tr1 and Tr2.
[0054]
The collector terminal of the transistor Tr1 has a resistor R connected at one end to a constant voltage power supply Vcc.7Is connected to the other end, and the emitter terminal is grounded to GND.
[0055]
On the other hand, a constant voltage power supply Vcc is connected to the collector terminal of the transistor Tr2, and a resistor r having one end grounded to GND is connected to the emitter terminal.8Are connected to each other.
[0056]
The collector terminal of the transistor Tr1 and the resistance r7, The emitter terminal of the transistor Tr2 and the resistor r8Are connected to the input terminal of the AND logic element 28, and the output terminal of the AND logic element 28 is connected to the input terminal of the drive circuit 7.
[0057]
When electric power is supplied from the primary unit 1 to the secondary unit 2 via an inclusion, an alternating current is applied to the primary winding 6 wound around the primary core 8 of the primary unit 1. Is applied. The alternating current applied to the primary winding 6 is detected by a current transformer 24 shown in FIG. 7, and is input to a high peak hold circuit 25a and a low peak hold circuit 25b.
[0058]
When the inclusions are other than metal, the voltage values output from the high peak hold circuit 25a and the low peak hold circuit 25b satisfy the relationship of low reference voltage <output voltage <high reference voltage, and the comparator 26a The output voltage becomes "L" level, and the output voltage of comparator 26b becomes "H" level.
[0059]
As a result, the transistor Tr1 is turned off to set the collector voltage to the “H” level, and the transistor Tr2 is turned on to set the emitter voltage to the “H” level, thereby setting the output of the AND logic element 28 to “H”. .
[0060]
As a result, the drive circuit 7 continues to drive and continues to apply the alternating current to the primary winding 6 shown in FIG. In other words, if there is an intervening substance other than metal between the primary unit 1 and the secondary unit 2, the primary unit 1 continues its driving without any problem, and The magnetic flux can be linked to the secondary-side iron core 11 via the power supply, so that electric power can be satisfactorily supplied to the secondary-side unit 2.
[0061]
Next, a case where a metal is interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2 will be described. When a metal is interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2, the current transformer 24 shown in FIG. 7 detects a change in the alternating current applied to the primary winding 6, and a high peak hold circuit 25a and the low peak hold circuit 25b.
[0062]
When the output voltages of the high peak hold circuit 25a and the low peak hold circuit 25b satisfy the relation of output voltage <low reference voltage <high reference voltage, the output voltages of the comparators 26a and 26b both become "L" level, Both Tr1 and Tr2 are turned off.
[0063]
As a result, the collector voltage of the transistor Tr1 becomes “H” level, the emitter voltage of the transistor Tr2 becomes “L”, and the output of the AND logic element 28 is output to the drive circuit 7 as “L” level.
[0064]
On the other hand, as a result of detecting the alternating current value by the current transformer 24, when the output voltages of the high peak hold circuit 25a and the low peak hold circuit 25b satisfy the relationship of low reference voltage <high reference voltage <output voltage, the comparator 26a , 26b both attain an "H" level, and both transistors Tr1 and Tr2 turn on.
[0065]
As a result, the collector voltage of the transistor Tr1 becomes "L" level, and the emitter voltage of the transistor Tr2 becomes "H" level. In this case, the output of the AND logic element 28 becomes “L” level and is input to the drive circuit 7.
[0066]
When an "L" level signal is input to the drive circuit 7, the drive circuit 7 stops driving and immediately stops applying an alternating current to the primary winding 6 shown in FIG. Then, the operation is performed so that the magnetic flux does not interlink from the primary side core 8 to the inclusion (metal).
[0067]
Therefore, the metal as the inclusion can eliminate the overheating state caused by the linkage of the magnetic flux, and the user touches the metal and gets burned, or the primary and secondary units 1 and 2 that come into contact with the metal. Can be reliably prevented from being melted and damaged by the overheated metal.
[0068]
FIG. 8 shows the case where the metal is interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2 and the drive circuit 7 is automatically stopped as described above, and then the metal is removed from between the two units 1 and 2. 4 shows an example of a circuit configuration capable of automatically restarting the driving of the driving circuit 7.
[0069]
That is, in FIG. 7, when the drive circuit 7 is temporarily stopped due to the presence of metal between the primary unit 1 and the secondary unit 2, the metal between the two units 1 and 2 is thereafter removed. However, since the output of the current transformer 24 is zero, the output voltage of the high / low peak hold circuits 25a and 25b is: output voltage <low reference voltage <high reference voltage, and the output voltages of the comparators 26a and 26b Are both at the “L” level.
[0070]
As a result, the transistors Tr1 and Tr2 are turned off, so that the collector voltage of the transistor Tr1 becomes "H" level, the emitter voltage of the transistor Tr2 becomes "L" level, and the AND logic element 28 At the same time, an "L" level signal is output, and the stop state of the drive circuit 7 is continued.
[0071]
Therefore, as shown in FIG. 8, the collector terminal of the transistor Tr1 and the emitter terminal of the transistor Tr2 are connected to the drive control circuit 29, and the drive circuit 7 is connected to the output side of the drive control circuit 29.
[0072]
According to the circuit of FIG. 8, a metal is interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2, so that output voltage <low reference voltage <high reference voltage or low reference voltage <high reference voltage <output voltage Occurs, and a signal for stopping the drive circuit 7 is input to the drive control circuit 29, the hold values of the high peak hold circuit 25a and the low peak hold circuit 25b are cleared, and the abnormal state occurs. Then, the driving circuit 7 is stopped.
[0073]
In this case, the drive control circuit 29 restarts the drive circuit 7 periodically (for example, every minute). At the time of this restart, the drive control circuit 29 ignores the current value detected by the current transformer 24 for a certain period of time after the restart by a timer circuit (not shown) provided in the drive control circuit 29. Can be surely restarted.
[0074]
Then, after the lapse of the predetermined time, the drive and stop of the drive circuit 7 are controlled based on the current value detected by the current transformer 24. If a metal is still interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2 at the time of the restart, the drive control circuit 29 stores the fact that the abnormal state has occurred again, and It is natural to stop.
[0075]
FIG. 9 shows a state in which power is supplied from the primary unit 1 to the secondary unit 2 via an inclusion other than metal, between the primary unit 1 and the inclusion, or When a metal is inserted between the secondary unit 2 and the inclusion by mischief or the like, the insertion of the metal is immediately detected, and the drive of the primary unit 1 is immediately stopped. is there.
[0076]
In FIG. 9, reference numeral 30 denotes a resonance coil wound around the primary iron core 8 separately from the primary winding 6, and reference numeral 31 denotes a resonance capacitor connected in parallel to the resonance coil 30. ing.
[0077]
Reference numeral 32 denotes a coil having one end connected to one end of the resonance coil 30 and the capacitor 31 and the other end connected to the oscillator 33. The other end of the resonance coil 30 is connected to the oscillator 33 together with the other end of the resonance capacitor 31.
[0078]
Reference numeral 34 denotes a rectifying / smoothing circuit having an input terminal connected to a connection point between the resonance capacitor 31 and the coil 32, and reference numeral 35 denotes a comparator having one input terminal connected to the output terminal of the rectifying / smoothing circuit 34.
[0079]
The other input terminal of the comparator 35 is connected to a reference voltage 36 to be compared with the output voltage of the rectifying and smoothing circuit 34. One end of the output terminal of the comparator 35 is connected to a constant voltage power supply Vcc. Resistance r9Is connected to the base terminal of the transistor Tr3.
[0080]
The collector terminal of the transistor Tr3 is connected to the constant voltage power supply Vcc, and the emitter terminal is connected to a resistor r whose one end is grounded to GND.TenAnd the input terminal of the drive circuit 7.
[0081]
In the operation of the circuit shown in FIG. 9, first, the oscillator 33 is oscillated at a frequency determined by the inductance of the resonance coil 30 and the capacitance of the capacitor 31, thereby generating a resonance state. The voltage at the connection point between the resonance capacitor 31 and the coil 32 (hereinafter referred to as resonance voltage) is set to a certain magnitude (within the control voltage value).
[0082]
After the resonance voltage is rectified and smoothed by the rectification and smoothing circuit 34, it is input to one input terminal of a comparator 35 and compared with a reference voltage 36. The resonance voltage is set to be higher than the reference voltage. Therefore, the comparator 35 inputs the “H” level signal to the base terminal of the transistor Tr3.
[0083]
As a result, the transistor Tr3 is turned on and the emitter voltage is set to the "H" level and is input to the drive circuit 7, so that the drive circuit 7 continues to be driven and the primary unit 1 shown in FIG. Power is supplied to the side unit 2 in a non-contact manner.
[0084]
In this state, when a metal is inserted between the primary unit 1 and the inclusion or between the secondary unit 2 and the inclusion, a coil 30 for resonance and a capacitor 31 for resonance are formed. The resonance circuit deviates from the resonance state, and the resonance voltage decreases.
[0085]
Due to the decrease in the resonance voltage, the voltage value input to one input terminal of the comparator 35 becomes lower than the reference voltage value, and the output of the comparator 35 becomes “L” level and is input to the base terminal of the transistor Tr3. You. As a result, the transistor Tr3 is turned off, so that the emitter voltage becomes “L” level and is input to the drive circuit 7.
[0086]
As a result, the drive circuit 7 is stopped, so that the power supply from the primary unit 1 to the secondary unit 2 shown in FIG. 1 is stopped, and the inserted metal is overheated and the user may get burned. Therefore, it is possible to reliably prevent the units 1 and 2 that come into contact with the metal from being melted and damaged.
[0087]
As described above, when a metal is interposed between the primary unit 1 and the secondary unit 2, the non-contact power supply A of the present invention immediately detects this and drives the primary unit 1. By stopping, it is possible to reliably prevent the metal interposed between the two units 1 and 2 from being overheated and causing a burn to the user, and the unit in contact with the metal from being melted and damaged.
[0088]
【The invention's effect】
The non-contact power supply device according to claim 1, when the user erroneously performs a power supply operation between the primary unit and the secondary unit in a state where metal is interposed between the two units, the primary unit is Since the drive is immediately stopped, it is possible to securely prevent the metal between the two units from overheating and causing burns to the user and damage to the units.
[0089]
3. A magnetic sensing element according to claim 2, wherein when a metal is interposed between the primary unit and the secondary unit, the primary unit has magnetism of a magnetic member attached to the secondary unit. Therefore, in this case, the driving of the primary unit is immediately stopped to completely prevent the metal from being overheated, which is convenient.
[0090]
The non-contact power supply device according to claim 3, wherein the primary unit has a condition in which a metal is interposed between the primary unit and the secondary unit, and the metal is overheated due to a magnetic flux interlinking the metal. Since the detection of the temperature can be reliably detected by the temperature sensor and the driving of the primary unit can be stopped, it is possible to prevent the overheating state of the metal from continuing, which is convenient.
[0091]
The non-contact power supply device according to claim 4 can immediately detect the presence of metal between the primary unit and the secondary unit from a change in the alternating current value applied to the primary winding, The driving of the primary unit can be automatically stopped, which is convenient.
[0092]
In the non-contact power supply device according to the fifth aspect, if a metal is interposed between the primary side unit and the secondary side unit, the resonance circuit deviates from the resonance state. In this case, the primary unit can be stopped quickly, which is convenient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a non-contact power supply device of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a primary and secondary cores constituting the non-contact power supply device, and a magnetic sensing element and a magnetic member provided therein.
FIG. 3 is a circuit diagram for detecting the presence of a metal in the magnetic sensing element.
FIG. 4 is a perspective view when a temperature sensor is provided on the primary-side iron core.
FIG. 5 is a circuit diagram for detecting the presence of metal by the temperature sensor.
FIG. 6 is a perspective view showing a state where a magnetic flux links from the primary side iron core to a metal.
FIG. 7 is a circuit diagram for detecting the presence of metal from an alternating current value applied to the primary winding.
FIG. 8 is a circuit diagram for automatically restarting the primary unit after stopping the driving of the primary unit by detecting the presence of metal from the alternating current value.
FIG. 9 is a circuit diagram for detecting the presence of metal from a decrease in resonance voltage.
[Explanation of symbols]
1 Primary unit
2 Secondary unit
5,13,34 Rectifying smoothing circuit
6 Primary winding
7 Drive circuit
8 Primary iron core
11 Secondary iron core
12 Secondary winding
14a to 14d magnetic member
15a to 15f Magnetic sensing element
16 NOR logic element
17a-17f Temperature sensor
18a-18f diode
19, 26a, 26b, 35 Comparator
20, 27a, 27b, 36 Reference voltage
21,22 magnetic flux
23 Eddy current
24 Current transformer
25a, 25b peak hold circuit
28 AND logic element
29 Drive control circuit
30 Resonance coil
31 Capacitor for resonance
32 coils
33 oscillator
Tr1 to Tr3, ac transistors
r1~ RTen
A non-contact power supply
