專利名稱：送電裝置以及電力傳送裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以無線方式供應電カ的送電裝置以及電カ傳送裝置。
背景技術：
作為通過無線的電カ供應技術，一般來說，已知有利用電磁感應的技術和利用電磁波的技木。與此相對，近年來，提出了利用磁場共鳴的技術(例如，參照專利文獻I)。在通過磁場共鳴的無線電カ供應技術中，例如，在送電裝置中設置有具有共振頻率frl的送電共振線圈，并且在受電裝置中設置有具有共振頻率fr2的受電共振線圈。同調(diào)這些線圈的共振頻率frl、fr2，通過適當?shù)卣{(diào)整尺寸和配置，在送電裝置和受電裝置之間由于磁場共鳴而產(chǎn)生能夠傳送能量的磁場的耦合狀態(tài)。由此，通過無線從送電裝置的送電共振線圈向受電裝置的受電共振線圈傳送電力。根據(jù)這樣的無線電力供應技木，電カ的傳送效率(能量傳送效率)能夠達到百分之幾十左右，能夠使送電裝置和受電裝置之間的距離比較大，例如，對于幾十厘米左右的共振器能夠使距離達到幾十厘米以上。在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利文獻特表2009-501510號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，在通過磁場共鳴的無線電カ供應中，存在送電裝置的送電共振線圈和受電裝置的受電共振線圈之間的距離接近時傳送電カ下降的問題。本發(fā)明是鑒于該點做出的，其目的在于提供一種送電裝置的送電線圈和受電裝置的受電共振線圈的距離越近，傳送電カ越大的送電裝置以及電カ傳送裝置。用于解決問題的手段 為了解決上述問題，提供一種送電裝置。該送電裝置具有將從電源部供應的電力作為磁場能量發(fā)送的送電線圈，該送電線圈的共振點與在產(chǎn)生磁場共鳴的共振頻率下共振的受電共振線圈不同。另外，為了解決上述問題，提供ー種電カ傳送裝置。該電カ傳送裝置包括送電裝置和受電裝置，所述送電裝置包括共振點與受電共振線圈不同的送電線圈，送電線圈將由電源部供應的電力作為磁場能量向在產(chǎn)生磁場共鳴的共振頻率下共振的受電共振線圈發(fā)送電カ，所述受電裝置具有所述受電共振線圈，所述受電共振線圈在所述共振頻率接收從所述送電線圈發(fā)送的所述磁場能量。發(fā)明效果根據(jù)公開的送電裝置以及電カ傳送裝置，能夠使得送電線圈和受電共振線圈之間的距離越近，傳送電力越大。本發(fā)明的上述以及其他的目的、特征以及優(yōu)點通過與描述作為本發(fā)明的例子的優(yōu)選實施方式的附圖關聯(lián)的以下的說明，一定變得更加清晰。


圖I是示出本實施方式所涉及的電カ傳送裝置的圖；圖2是示出送電線圈和受電共振線圈之間的距離與傳送電カ的關系的圖；圖3是示出電カ傳送裝置的應用例的圖；圖4是示出電カ傳送裝置的其他的應用例 的圖；
圖5是示出磁場共鳴系統(tǒng)的圖；圖6是示出送電共振線圈和受信共振線圈的等價電路的圖；圖7是示出在送電共振線圈和受電共振線圈之間的距離最優(yōu)情況下的傳送頻率與傳送電カ的關系的圖；圖8是示出送電共振線圈和受電共振線圈之間的距離比最優(yōu)距離短的情況下的傳送頻率與傳送電カ的關系的圖；圖9是示出送電共振線圈和受電共振線圈之間距離與傳送電力的關系的圖。
具體實施例方式首先，對通過磁場共鳴的無線電カ供應中，送電共振線圈和受電共振線圈之間的距離與傳送電力的關系進行說明。之后，參照附圖詳細地說明本實施方式。圖5是不出磁場共鳴系統(tǒng)的圖。如圖5所不,磁場共鳴系統(tǒng)包括具有電源部101、電カ供應線圈102、以及送電共振線圈103的送電裝置100 ;和具有受電共振線圈111、電カ取出線圈112、以及負載113的受電裝置110。電源部101向電カ供應線圈102供應電力。電源部101例如是科爾皮茲振蕩電路，并以送電共振線圈103和受電共振線圈111的共振頻率振蕩。電源部101被連接于電カ供應線圈102。電カ供應線圈102通過電磁感應將電源部101的電カ供應給送電共振線圈103。送電共振線圈103例如是兩端開放的具有電感L的螺旋線圈。送電共振線圈103由于浮動電容而具有電容。由此，送電共振線圈103成為LC共振電路。此外，在圖5中，推測具有由浮動電容而產(chǎn)生的電容，但是也有向送電共振線圈103中插入電容元件的情況。與送電共振線圈103 —祥，受電共振線圈111例如也是兩端開放的具有電感L的螺旋線圈。受電共振線圈111與送電共振線圈103同樣也具有由浮動電容而產(chǎn)生的電容，另外，也有插入電容元件的情況。由此，受電共振線圈111成為LC共振電路。設定送電共振線圈103和受電共振線圈111的共振頻率使得它們相同。由此，使用磁場共鳴方式將電力作為磁場能量從送電共振線圈103發(fā)送到受電共振線圈111。受電共振線圈111通過電磁感應向電カ取出線圈112供應電力。電カ取出線圈112被與電池等負載113連接，能夠使用接收到的電カ進行充電。圖6是示出送電共振線圈和受信共振線圈的等價電路的圖。如上所述的那樣，送電共振線圈103和受電共振線圈111具有電感L和浮動電容產(chǎn)生的電容C。另外，也有在送電共振線圈103和受電共振線圈111上連接電容元件的情況。由此，送電共振線圈103和受電共振線圈111的等價電路變成如圖6所示的LC共振電路，共振頻率f用下面的式子(I)表示。f = I/{2 π (LC)1/2}…(I)因此，為了使送電共振線圈103和受電共振線圈111的共振頻率匹配，使各個線圈的L和C的乘積相等圖7是示出在送電共振線圈和受電共振線圈之間的距離為最優(yōu)情況下的傳送頻率與傳送電力的關系的圖。在圖7中，橫軸表示頻率，縱軸表示傳送電力(dB)。傳送頻率是送電共振線圈103和受電共振線圈111的共振頻率。在送電共振線圈103和受電共振線圈111之間的距離為最優(yōu)情況下,傳送電カ變?yōu)槿鐖D7的波形WlOl所示的那樣。即，傳送電カ隨著傳送頻率的變化而變化，傳送頻率在共振頻率f的附近時傳送電カ最大。 此外，在圖7中，波形WlOl的頂點附近的形狀稍微彎曲。這取決于送電共振線圈103和受電共振線圈111的共振頻率以外的各種條件。因此，在圖7中，在傳送頻率是共振頻率f的情況下，傳送電力沒有變?yōu)樽畲?。但是，在理想的情況下，可以認為傳送電カ如虛線所示的那樣在傳送頻率為共振頻率f時變?yōu)樽畲?。圖8是示出當送電共振線圈和受電共振線圈之間的距離比最優(yōu)距離短的情況下的傳送頻率與傳送電力的關系的圖。在圖8中，橫軸表示頻率，縱軸表示傳送電力(dB)。此夕卜，在圖8中也示出了圖7中所示的最優(yōu)距離時的波形WlOl。在送電共振線圈103和受電共振線圈111之間的距離比最優(yōu)距離短的情況下，傳送電カ變?yōu)槿鐖D8的波形W102所示的那樣。S卩，圖8的波形W102的傳送電力的大小變得具有兩個峰值，變?yōu)樗^的分割的狀態(tài)。因此，在送電共振線圈103和受電共振線圈111之間的距離比最優(yōu)距離短的情況下，在傳送頻率為共振頻率f時傳送電カ下降。圖9是示出送電共振線圈和受電共振線圈之間的距離與傳送電カ的關系的圖。在圖9中，橫軸表示送電共振線圈103和受電共振線圈111之間的距離，縱軸表示標準化傳送電カ(％)。此外，傳送頻率固定為共振頻率f，向送電共振線圈103供應的電力固定為100%。如圖9所示，傳送電カ隨著送電共振線圈103和受電共振線圈111之間的距離即線圈距離的變化而變化。即，傳送電カ在線圈距離為最優(yōu)距離do時最大。也就是說，傳送電カ最大時的線圈距離是送電共振線圈103和受電共振線圈111在共振頻率f時的最優(yōu)距離dO ο在線圈距離比最優(yōu)距離dO短的情況下，S卩，在圖9所示的區(qū)域a中，傳送電カ隨著線圈距離比最優(yōu)距離dO變得更短而下降。這相當于圖8所示的波形W102的情況。另外，在線圈距離比最優(yōu)距離dO長的情況下，即，在區(qū)域b中，傳送電カ隨著線圈距離比最優(yōu)距離dO變得更長而下降。這相當于圖7所示的波形WlOl的情況。由此，在通過磁場共鳴的無線電カ供應系統(tǒng)中，送電共振線圈103和受電共振線圈111之間的線圈距離從最優(yōu)距離dO變動了的情況下，傳送電力下降。例如，如圖9所示，送電共振線圈103和受電共振線圈111的線圈距離接近時電カ的傳送電力下降。圖I是示出本實施方式所涉及的電カ傳送裝置的圖。如圖I所示，電カ傳送裝置包括具有電源部11以及送電線圈12的送電裝置10 ;和具有受電共振線圈21、電カ取出線圈22、以及負載23的受電裝置20。此外，受電裝置20的受電共振線圈21、電カ取出線圈22、以及負載23與圖5所示的受電裝置110的受電共振線圈111、電カ取出線圈112、以及負載113相同，所以省略其詳細的說明。電源部11向送電線圈12供應電力。電源部11例如是科爾皮茲振蕩電路，并以受電共振線圈21的共振頻率振蕩。電源部11被連接于送電線圈12。送電線圈12將電源部11的電カ通過磁場能量的方式供應給受電共振線圈21。
如圖5說明的那樣，受電共振線圈21由于浮動電容或者電容元件的插入而成為LC共振電路。因此，如果受電共振線圈21的共振頻率被設定的與圖5所示的送電裝置100的送電共振線圈103的共振頻率相同，則會產(chǎn)生磁場共鳴，從而能夠高傳送效率地從送電裝置100接收電力。另ー方面，送電線圈12在理想情況下僅有電感分量而不能成為LC共振電路。但是，送電線圈12實際上存在非常小的浮動電容，另外，包含由連接的電源部11導致的電容，因此成為LC共振電路。因此，送電線圈12具有與積極地利用浮動電容、或者插入電容元件而形成LC共振電路的受電共振線圈21不同的共振頻率。由此，送電線圈12和受電共振線圈21沒有利用如圖5所示的磁場共鳴來進行電カ的發(fā)送接收。另外，在圖I的電カ傳送裝置中，存在于距離送電線圈12最優(yōu)距離d0以內(nèi)(圖9所示的區(qū)域a)并且與由送電線圈12發(fā)送的磁場能量共鳴的共振電路只有ー個，該共振電路就是受電共振線圈21。通過使區(qū)域a中存在的共振電路僅有受電共振線圈21，能夠防止如圖8所示的那樣的，在共振頻率處傳送電力的減少。另外，通過使區(qū)域a中存在的共振電路為受電共振線圈21，傳送電力比電磁感應更高，并且位置和姿勢的自由度也比電磁感應更廣。更優(yōu)選地是，在比區(qū)域a更近的區(qū)域，即圖2所示的實線和虛線交叉的距離以內(nèi)的范圍(以下稱為最優(yōu)范圍)內(nèi)設置ー個共振電路。換句話說，最優(yōu)范圍是與有兩個共振線圈的狀態(tài)相比，有ー個共振線圈的狀態(tài)下傳送電カ更多的范圍。這里所說的共振線圈的個數(shù)是指與由送信線圈發(fā)送的一個頻率的磁場能量共鳴的共振電路的個數(shù)。圖2是示出送電線圈和受電共振線圈之間的距離與傳送電カ的關系的圖。在圖2中，橫軸表示送電線圈12和受電共振線圈21之間的距離，縱軸表示標準化傳送電力)。此外，傳送頻率固定為受電共振線圈21的共振頻率f，向送電線圈12供應的電力固定。另夕卜，在圖2中，以虛線示出了圖I的受電裝置20接收來自圖5的送電裝置100的電カ時的線圈距離與傳送電カ的關系。傳送電カ如圖2的波形Wl所示的那樣，隨著送電線圈12和受電共振線圈21之間的距離即線圈距離的變化而變化。即，圖I的電カ傳送裝置的傳送電力在線圈距離是O的情況下最大。而且，傳送電カ隨著線圈距離變長而下降。這樣，送電裝置10包括共振點與受電共振線圈21不同的送電線圈12，送電線圈12將由電源部11供應的電力作為磁場能量對以使產(chǎn)生磁場共鳴的共振頻率共振的受電共振線圈21進行送電。由此，受電裝置20在送電線圈12和受電共振線圈21的線圈距離越近的情況下，電カ的傳送電力越高。圖3是示出電カ傳送裝置的應用例的圖。在圖3中示出了充電器30和電子設備40。電子設備40例如是攜帯電話或筆記本電腦。充電器30具有放置電子設備40的充電臺31。充電臺31具有圖I中所示的送電裝置10。雖然在圖3的充電臺31中僅僅示出了圖I的送電線圈12，但是其也具有電源部11。電子設備40具有圖I中所示的受電裝置20。雖然在圖3的電子設備40中僅僅示出了圖I的受電共振線圈21和電カ取出線圈22，但是其也具有負載23。以下，將電子設備40的負載23作為電池來說明。為了對電子設備40的電池進行充電，將電子設備40放置到充電器30的充電臺31上。由此,充電器30的送電線圈12和電子設備40的受電共振線圈21的距離例如為數(shù)毫米的近距離，電カ的傳送電カ如圖2中說明的那樣變大。由此，能夠通過充足的電カ傳送來對電子設備40的電池進行充電。另外，電子設備40的受電共振線圈21的共振頻率被設定為與圖5的送電共振線圈103相同的共振頻率。由此，如以下說明的那樣，電子設備40也能夠從具有圖5的送電 裝置100的充電器接收電力。圖4是示出電カ傳送裝置的其他的應用例的圖。在圖4中示出了充電器50和電子設備40。電子設備40與圖3中是相同的，省略其詳細的說明。充電器50具有圖5中所示的送電裝置100。雖然在圖4的充電器50中僅僅示出了圖5的電カ供應線圈102和送電共振線圈103，但是其也具有電源部101。如上所述，電子設備40的受電共振線圈21的共振頻率被設定為與充電器50的送電共振線圈103的共振頻率相同。因此，如圖9中所示的那樣，傳送電カ在最優(yōu)距離d0時最大。即，在圖4的電カ傳送裝置中，例如，能夠在離開數(shù)百毫米的距離進行電カ送電。這樣，充電器30、50包括共振點與受電共振線圈21不同的送電線圈12，送電線圈12將由電源部11供應的電力作為磁場能量對以可產(chǎn)生磁場共鳴的共振頻率共振的電子設備40的受電共振線圈21進行送電。由此，在不對能夠通過磁場共鳴接收電カ的受電裝置20進行改造或者改變的情況下，電子設備40就能夠例如圖3所示的那樣被放置到充電器30的充電臺31上(近距離)而對電池進行充電，另外能夠例如如圖4所示的那樣，在離開充電器50 (遠距離)的情況下對電池進行充電。另外，能夠通過磁場共鳴接收電カ的電子設備40不需要為了對應圖3的充電器而進行改造或者改變，另外，不需要包括與送電裝置10、100相應的電路，因此能夠抑制成本的上升。并且，能夠實現(xiàn)受電裝置20的輕量化。此外，在圖3中，說明了充電臺31是水平的，并在其上放置電子設備40的情況，但是不限定于此。例如，充電臺31可以是垂直的，只要能夠保持使電子設備40接觸充電臺31即可。即，只要送電裝置10的送電線圈12和受電裝置20的受電共振線圈21盡量保持近距離即可。上述簡單地示出了本發(fā)明的原理。并且，本領域技術人員能夠進行各種的變形、改變。本發(fā)明不受上述示出的、說明的準確結構以及應用例的限定，與其對應的所有的變形例以及等價物都看做由權利要求及其等價物所確定的本發(fā)明的范圍。符號說明10送電裝置11電源部12送電線圈
20受電裝置21受電共振線圈
22電カ取出線圈23 負載
權利要求
1.一種送電裝置，其特征在干， 所述送電裝置包括共振點與受電共振線圈不同的送電線圈，所述送電線圈將由電源部供應的電力作為磁場能量對在產(chǎn)生磁場共鳴的共振頻率下共振的所述受電共振線圈進行送電。
2.根據(jù)權利要求I所述的送電裝置，其特征在干， 所述送電線圈連接于所述電源部并由所述電源部供應所述電力。
3.ー種電カ傳送裝置，其特征在于，包括 送電裝置，所述送電裝置包括共振點與受電共振線圈不同的送電線圈，所述送電線圈將由電源部供應的電力作為磁場能量對在產(chǎn)生磁場共鳴的共振頻率下共振的所述受電共振線圈進行送電；以及 受電裝置，所述受電裝置包括所述受電共振線圈，所述受電共振線圈在所述共振頻率下接收從所述送電線圈發(fā)送的所述磁場能量。
4.根據(jù)權利要求3所述的電カ傳送裝置，其特征在干， 所述送電線圈連接于所述電源部并由所述電源部供應所述電カ。
5.根據(jù)權利要求3所述的電カ傳送裝置，其特征在干， 與從所述送電線圈發(fā)送的磁場能量共鳴的線圈是ー個。
全文摘要
在送電裝置的送電線圈和受電裝置的受電共振線圈的距離接近的狀態(tài)下實現(xiàn)需要的傳送電力。送電裝置(10)具有共振點與受電共振線圈(21)不同的送電線圈(12)，該送電線圈(12)將由電源部(11)供應的電力作為磁場能量對在產(chǎn)生磁場共鳴的共振頻率下共振的受電共振線圈(21)進行送電。受電裝置(20)具有受電共振線圈(21)，該受電共振線圈(21)在共振頻率下接收從送電線圈(12)發(fā)送的磁場能量。
文檔編號H02J17/00GK102668324SQ20098016247
公開日2012年9月12日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權日2009年11月27日
發(fā)明者內(nèi)田昭嘉 申請人:富士通株式會社