專利名稱：無觸點電力傳輸和無觸點數(shù)據(jù)傳輸方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以無觸點方式進行電力傳輸和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒捌溲b置，尤其是涉及采用將線圈卷繞為平面狀的平面線圈的無觸點電力傳輸和數(shù)據(jù)傳輸裝置。
背景技術：
近年來，盡管UWB (超寬帶無線)等無線化不斷進展，但電力的無線化在原理上仍舊不可能，因此以非接觸方式同時傳送電力和信息這一形式的裝置其制造很困難。另一方面，提出有如下方案以非接觸(無觸點)方式進行電力傳輸?shù)臒o觸點電力傳輸系統(tǒng)(專利文獻1)和以非接觸(無觸點)方式進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)載波電路(專利文獻2)。在這些以往的無觸點電力傳輸系統(tǒng)及數(shù)據(jù)載波電路中，將一對線圈相向配置，并通過此一對線圈間的電磁感應在二次側設備進行電力供給或者進行數(shù)據(jù)收發(fā)等?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2006-230032號公報專利文獻2 日本特開2006-157230號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題一般而言，在如專利文獻1那樣的系統(tǒng)中，電力傳輸用線圈51采取在輸電/用電線圈的外側具有屏蔽構件的結構，此時的磁通M如圖4的(A)那樣平行于線圈表面，而不會泄露到屏蔽構件的外部。而且，關于信息傳輸用線圈52和電力傳輸用線圈51的位置關系，考慮如圖4的 (B)那樣配置在同心圓上的形態(tài)，但在這樣配置的情況下，電力傳輸用線圈51產(chǎn)生的磁通密度大，而且信息傳輸用線圈52也如圖4的(C)所示那樣處于在最佳的方向上接受電力傳輸用線圈51所發(fā)生的磁通M的位置關系上，所以產(chǎn)生大的電動勢F，對本來用于信息傳輸?shù)氖瞻l(fā)信號造成更大的影響，無法取得足夠的SN比(信噪比)。因此，不適宜于信息的傳輸。另外，在形成該位置關系的情況下，信息傳輸用線圈的信號亦即磁通M成為電力傳輸用線圈51的電動勢，大半分能量被吸收，損失變大，而不實用。如上述的以往的無接觸型的電力傳輸系統(tǒng)及數(shù)據(jù)載波電路，雖然能夠分別通過在一對線圈間產(chǎn)生的電磁感應單獨地傳遞電力或信息，但不能同時傳遞信息和電力，再者，也沒有要同時傳遞信息和電力這一技術思想。本發(fā)明著眼于這一點，其目的是提供一種能夠以無觸點方式同時傳遞電力和信息 (數(shù)據(jù))的電力傳輸以及數(shù)據(jù)傳輸裝置。為了達到上述目的，本發(fā)明的特征為，使一對線圈單元磁耦合，來一邊進行電力傳輸一邊進行數(shù)據(jù)傳輸，該線圈單元具有電力傳輸用線圈，由卷繞為平面狀的線圈和配置在該線圈的背面的磁屏蔽體構成；信息傳輸用線圈，由卷繞為平面狀的線圈和配置在該線圈的背面的磁屏蔽體構成；并且將信息傳輸用線圈和電力傳輸用線圈層疊配置成信息傳輸用線圈位于電力傳輸用線圈的線圈的外周部分的狀態(tài)。發(fā)明的效果在本發(fā)明中，由于信息傳輸用線圈的線圈直徑小于電力傳輸用線圈的線圈直徑， 并且通過使信息傳輸用線圈位于電力傳輸用線圈的線圈外周部分進行層疊配置，使磁場重疊，所以盡管電力傳輸用線圈的磁通方向貫通信息傳輸用線圈，但兩者為電抵消的位置關系，因而實質上幾乎不產(chǎn)生電動勢。而且，因信息傳輸用線圈產(chǎn)生的磁通亦為難以被電力傳輸用線圈吸收的方向，故能夠降低損失。結果能夠在不損失信息傳輸?shù)男盘柕那闆r下，以較小的電力傳遞信息。據(jù)此，能夠在不損失電力傳輸?shù)男是也粨p失信息傳遞的能力、品質的情況下，高速地傳輸數(shù)據(jù)。


圖1是表示線圈單元的一個實施方式的立體分解圖。圖2是表示線圈單元的不同實施方式的立體分解圖。圖3是表示根據(jù)電力傳輸用線圈和信息傳輸用線圈的配置關系的信息傳輸用線圈的電動勢的圖表。圖4是表示電力傳輸用線圈和信息傳輸用線圈中的磁通方向的圖。
具體實施例方式該線圈單元1通過在電力傳輸用線圈4的上表面部分層疊配置信息傳輸用線圈7 而構成，其中，電力傳輸用線圈4是在卷繞為平面狀的線圈2的背面?zhèn)扰渲梅叫蔚拇牌帘误w 3而成的，信息傳輸用線圈7是在卷繞為平面狀的線圈5的背面?zhèn)扰渲梅叫蔚拇牌帘误w6而成的。信息傳輸用線圈7的線圈直徑d小于電力傳輸用線圈4的線圈直徑D，信息傳輸用線圈7被配置在電力傳輸用線圈4的靠外周部分。將這樣構成的一對線圈單元1相向配置，將其中的一方作為一次側線圈(輸電側線圈)，將另一方作為二次側線圈(用電側線圈)，在兩線圈間產(chǎn)生電磁感應，而將供給至一次側線圈的電力以及信息傳輸?shù)蕉蝹染€圈。該電力傳輸用線圈4以及信息傳輸用線圈7既可以是在疊層印刷電路板上進行印刷布線而形成的，也可以是將單芯的引線卷繞成渦旋狀而形成的，還可以是將絞合線卷繞成渦旋狀而形成的。圖2所示的結構，僅對構成線圈單元1的電力傳輸用線圈4以及信息傳輸用線圈7 的線圈2、5以分別形成大致方形進行卷繞為平面狀這一點與前述實施方式不同，其他的結構則相同。在將如上述那樣構成的一對線圈單元1相向配置而成的無觸點電力傳輸和無觸點數(shù)據(jù)傳輸裝置中，若形成如下那樣的電路結構，則能夠在不破壞各自的特點的情況下，實現(xiàn)各自的傳輸，即，在電力傳輸用線圈4中，以135kHz的頻率進行共振，在信息傳輸用線圈 7中，以24MHz的頻率進行共振。這時的電力傳輸是2. 5W，信息傳輸速度是24Mbps。
作為電力傳輸用線圈4使用直徑45mm的圓形線圈，作為信息傳輸用線圈7使用直徑15mm的圓形線圈，在圖4B所示的將電力傳輸用線圈51和信息傳輸用線圈52配置于同心圓上的情況以及圖1所示的將信息傳輸用線圈7配置于電力傳輸用線圈4的外周部分的情況下，對信息傳輸用線圈7上產(chǎn)生的電動勢進行測定，將電力傳輸用線圈4、51和信息傳輸用線圈7、52配置于同心圓上時的電動勢為30mV，而將信息傳輸用線圈7、52配置于電力傳輸用線圈4、51的外周部分時的電動勢為lmV。進而，若將信息傳輸用線圈7、52的中心配置于電力傳輸用線圈4、51的外周部分，則電動勢降低至0. OOlmV。根據(jù)這一現(xiàn)象可知，信息傳輸用線圈7、52的位置優(yōu)選是相反方向的磁通不通過的位置，并且信息傳輸用線圈的外周邊距離電力傳輸用線圈4、51的中心越遠，就越不易受到影響，但考慮到投影面，從部件面積的角度來看，實用的位置希望是使兩線圈的外周邊相重合的位置。而且，在兩線圈的外周邊重合的位置，電動勢得以充分地抑制，成為適于信息傳遞的位置。上述的實施方式說明了以正方形構成磁屏蔽材料的情況，但屏蔽構件還可以是與作為二次側的設備的形狀相吻合的長方形，在此情況下，只要線圈的形狀為長方形或者長圓狀即可。另外，線圈的形狀還可以形成為與磁屏蔽體的形狀相吻合的形狀，例如既可以是菱形還可以是多邊形，或者還可以是圓形或者橢圓形。附圖標記的說明1…線圈單元、2…電力傳輸用線圈的線圈、3…電力傳輸用線圈的磁屏蔽體、4…電力傳輸用線圈、5…信息傳輸用線圈的線圈、6…信息傳輸用線圈的磁屏蔽體、7…信息傳輸用線圈。
權利要求
1.一種電力傳輸和數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，使一對線圈單元(1)磁耦合，來一邊進行電力傳輸一邊進行數(shù)據(jù)傳輸，所述線圈單元(1)具有電力傳輸用線圈(4)，由卷繞為平面狀的線圈(2)和配置在該線圈(2)的背面的磁屏蔽體⑶構成，信息傳輸用線圈(7)，由卷繞為平面狀的線圈(5)和配置在該線圈(5)的背面的磁屏蔽體(6)構成；在所述線圈單元(1)中，信息傳輸用線圈(7)的線圈直徑小于電力傳輸用線圈(4)的線圈直徑，并且，信息傳輸用線圈(7)和電力傳輸用線圈(4)層疊配置成信息傳輸用線圈 (7)位于電力傳輸用線圈(4)的線圈的外周部分的狀態(tài)。
2.一種電力傳輸和數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，一對線圈單元(1)相磁耦合，從而能夠一邊進行電力傳輸一邊進行數(shù)據(jù)傳輸，所述線圈單元(1)具有電力傳輸用線圈(4)，由卷繞為平面狀的線圈(2)和配置在該線圈(2)的背面的磁屏蔽體⑶構成，信息傳輸用線圈(7)，由卷繞為平面狀的線圈(5)和配置在該線圈(5)的背面的磁屏蔽體(6)構成；在所述線圈單元(1)中，信息傳輸用線圈(7)的線圈直徑小于電力傳輸用線圈(4)的線圈直徑，并且，信息傳輸用線圈(7)和電力傳輸用線圈(4)層疊配置成信息傳輸用線圈 (7)位于電力傳輸用線圈(4)的線圈的外周部分的狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠以無觸點方式同時傳輸電力和信息(數(shù)據(jù))的電力傳輸和數(shù)據(jù)傳輸方法及其裝置。使一對線圈單元磁耦合，來一邊進行電力傳輸一邊進行數(shù)據(jù)傳輸，其中，該線圈單元具有由卷繞為平面狀的線圈和配置在該線圈背面的磁屏蔽體構成的電力傳輸用線圈以及由卷繞為平面狀的線圈和配置在該線圈背面的磁屏蔽體構成的信息傳輸用線圈，信息傳輸用線圈的線圈直徑不同于電力傳輸用線圈的線圈直徑，信息傳輸用線圈和電力傳輸用線圈層疊配置。
文檔編號H01F38/14GK102474134SQ20108003123
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權日2009年7月17日
發(fā)明者高石好 申請人:明日香電子株式會社, 株式會社藤倉, 米沢電線株式會社