電力中繼器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題在于，提供能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)將磁場(chǎng)共振型的送電器的電力輸送至電磁感應(yīng)型的電子裝置的電力中繼器。電力中繼器包括：蓋部，其安裝于包含與交流電源連接的初級(jí)線圈和通過電磁感應(yīng)從所述初級(jí)線圈接受電力的初級(jí)諧振線圈的送電器，或者安裝于包含次級(jí)線圈的電子裝置；和次級(jí)諧振線圈，其被配設(shè)于所述蓋部，利用在與所述初級(jí)諧振線圈之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)共振，將從所述初級(jí)諧振線圈接受的電力通過電磁感應(yīng)輸送至所述次級(jí)線圈。
【專利說明】電力中繼器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力中繼器。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，存在如下非接觸電力傳送裝置，S卩，在非接觸供電中，送電裝置和/或受電裝置具有電磁感應(yīng)線圈被設(shè)置于相比自諧振線圈更靠近對(duì)置的線圈單元側(cè)的線圈單元，并根據(jù)對(duì)置的線圈單元的類型，切換供電方式。該非接觸電力傳送裝置無論利用基于磁場(chǎng)共振的供電以及基于電磁感應(yīng)的供電的哪種供電方式均能夠供電(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]此外，存在從后面安裝于便攜型電子設(shè)備的無線電力接收裝置，以便能夠利用無線接收電力。該無線電力接收裝置例如通過粘接材料安裝于便攜型電子設(shè)備，并具備在與電力發(fā)送機(jī)彼此接近時(shí)通過電磁感應(yīng)從發(fā)送機(jī)接收電力的電力接收元件。一個(gè)或者多個(gè)電力連接器與電力接收元件電連接，在使用無線電力接收裝置的情況下與電力接收元件電結(jié)合，并與便攜型電子設(shè)備的一個(gè)或者多個(gè)對(duì)應(yīng)的電源連接器連接，以便將通過電力接收元件接收到的電力供給給便攜型電子設(shè)備(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-268665號(hào)公報(bào)
[0005]專利文獻(xiàn)2:日本特表2006-510101號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]以往的非接觸電力傳送裝置根據(jù)受電側(cè)是磁場(chǎng)共振型或者電磁感應(yīng)型的哪種供電方式，將送電側(cè)的線圈切換成電磁感應(yīng)線圈或者自諧振線圈。因此，需要用于切換線圈的裝置，從而無法通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)向受電側(cè)供給電力。
[0007]此外，以往的無線電力接收裝置為了向便攜型電子設(shè)備供給電力，則必須連接到便攜型電子設(shè)備的電源連接器。因此，在無線電力接收裝置與便攜型電子設(shè)備之間，不是通過無線進(jìn)行的電力供給，而是通過有線進(jìn)行的電力供給，從而無法利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)向便攜型電子設(shè)備供給電力。此外，由于電力的供給方式為電磁感應(yīng)型，因此對(duì)于送電側(cè)的電力發(fā)送機(jī)和受電側(cè)的無線電力接收裝置的位置偏移的適應(yīng)性弱，若不使電力發(fā)送機(jī)和無線電力接收裝置接近，則無法進(jìn)行電力的供給。
[0008]如以上那樣，對(duì)于通過無線進(jìn)行的電力的傳送方式，具有電磁感應(yīng)型和磁場(chǎng)共振型，在以往的非接觸電力傳送裝置和以往的無線電力接收裝置中，分別存在上述那樣的問題。
[0009]然而，認(rèn)為以往基本原理被眾所周知的電磁感應(yīng)型的電力的傳送方式已經(jīng)開始實(shí)用化，提前比磁場(chǎng)共振方式得以普及。
[0010]此外，設(shè)想在磁場(chǎng)共振型的電力的傳送方式開始普及后，也暫時(shí)繼續(xù)使用采用電磁感應(yīng)型的電力的傳送方式的電子裝置。
[0011]因此，設(shè)想期望能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)將磁場(chǎng)共振型的送電器的電力輸送至電磁感應(yīng)型的電子裝置的電力中繼器。[0012]于是，目的在于提供一種能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)將磁場(chǎng)共振型的送電器的電力輸送至電磁感應(yīng)型的電子裝置的電力中繼器。
[0013]本發(fā)明的實(shí)施方式的電力中繼器包括:蓋部，其被安裝于送電器或者電子裝置，該送電器包含與交流電源連接的初級(jí)線圈、和通過電磁感應(yīng)從上述初級(jí)線圈接受電力的初級(jí)諧振線圈，該電子裝置包含次級(jí)線圈；以及次級(jí)諧振線圈，其被配設(shè)在上述蓋部，利用在與上述初級(jí)諧振線圈之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)共振，將從上述初級(jí)諧振線圈接受的電力通過電磁感應(yīng)輸送至上述次級(jí)線圈。
[0014]能夠提供可利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)將磁場(chǎng)共振型的送電器的電力輸送至電磁感應(yīng)型的電子裝置的電力中繼器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是表示包含利用了磁場(chǎng)共振的電力中繼器的充電系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
[0016]圖2是表不圖1所不的充電系統(tǒng)的等效電路的圖
[0017]圖3是表示實(shí)施方式I的電力中繼器100的立體圖。
[0018]圖4是表示圖3的A-A向視剖面的圖。
[0019]圖5是表示實(shí)施方式I的電力中繼器100的次級(jí)諧振線圈3的俯視圖。
[0020]圖6是表示圖5的B-B向視剖面的圖。
[0021]圖7是表示安裝實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的正面?zhèn)鹊?br> 立體圖。
[0022]圖8是表示智能手機(jī)終端機(jī)500的背面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖。
[0023]圖9是表示圖8的C-C向視剖面的圖。
[0024]圖10是表示智能手機(jī)終端機(jī)500所包含的主要構(gòu)成要素的電路圖。
[0025]圖11是表示智能手機(jī)終端機(jī)500所包含的次級(jí)線圈4的俯視圖。
[0026]圖12是表示圖11的D-D向視剖面的圖。
[0027]圖13是表示安裝有實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的正面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖。
[0028]圖14是表示安裝有實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的背面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖。
[0029]圖15是表示圖14的E-E向視剖面的圖。
[0030]圖16是表不用于安裝有實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的充電的送電器10的立體圖。
[0031]圖17是表示圖16的F-F向視剖面的圖。
[0032]圖18是表示送電器10所包含的初級(jí)線圈I以及初級(jí)諧振線圈2的俯視圖。
[0033]圖19是表示圖18的G-G向視剖面的圖。
[0034]圖20是表示使送電器10托起安裝有實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的狀態(tài)的立體圖。
[0035]圖21是表示圖20的H-H向視剖面的圖。
[0036]圖22是表示實(shí)施方式2的電力中繼器200的立體圖。
[0037]圖23是將電力中繼器200安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500的狀態(tài)的剖視圖。[0038]圖24是表示實(shí)施方式2的電力中繼器200所包含的磁性片210和次級(jí)諧振線圈3的俯視圖。
[0039]圖25是表示實(shí)施方式2的電力中繼器200所包含的磁性片210和次級(jí)諧振線圈3的俯視圖。
[0040]圖26是表示從送電器10向智能手機(jī)終端機(jī)500傳送電力的狀態(tài)的剖視圖。
[0041]圖27是表示相對(duì)于電力中繼器200的磁性片210的開口部210A的直徑的電力傳送效率的特性的圖。
[0042]圖28是表示相對(duì)于（2 / w)的值的電力傳送效率nw的特性的圖。
[0043]圖29是表示實(shí)施方式3的電力中繼器300、送電器310、以及受電器320的圖。
[0044]圖30是表示實(shí)施方式3的電力中繼器300A、送電器310、以及受電器32(^的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下，對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的電力中繼器的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0046]圖1是表示包含利用了磁場(chǎng)共振的電力中繼器的充電系統(tǒng)的構(gòu)成的圖，圖2是表示圖1所示的充電系統(tǒng)的等效電路的圖。
[0047]如圖1所示，包含實(shí)施方式I的電力中繼器100的充電系統(tǒng)50包含:初級(jí)線圈
1、初級(jí)諧振線圈2、次級(jí)諧振線圈3、次級(jí)線圈4、整合電路5、交流電源6、整流電路7、以及DC-DC轉(zhuǎn)換器8。充電系統(tǒng)50與電池9連接。
[0048]輸送電力的送電器10包含:初級(jí)線圈1、初級(jí)諧振線圈2、整合電路5、以及交流電源6。
[0049]電力中繼器100包含次級(jí)諧振線圈3。電力中繼器100被配設(shè)在送電器10與受電器20之間，將從送電器10接受的電力進(jìn)行中繼后輸送至受電器20。
[0050]受電器20包含:次級(jí)線圈4、整流電路7、以及DC-DC轉(zhuǎn)換器8。受電器20與電池9連接。
[0051]首先，對(duì)送電器10所包含的初級(jí)線圈1、初級(jí)諧振線圈2、整合電路5、以及交流電源6進(jìn)行說明。
[0052]如圖1所示，初級(jí)線圈I是環(huán)狀的線圈，在兩端間經(jīng)由整合電路5而與交流電源6連接。初級(jí)線圈I與初級(jí)諧振線圈2以非接觸的方式接近而配置，并與初級(jí)諧振線圈2電磁場(chǎng)結(jié)合。初級(jí)線圈I被配設(shè)為自己的中心軸與初級(jí)諧振線圈2的中心軸一致。使中心軸一致是為了提高初級(jí)線圈I與初級(jí)諧振線圈2的結(jié)合強(qiáng)度，并且抑制磁通的泄漏，抑制在初級(jí)線圈I以及初級(jí)諧振線圈2的周圍產(chǎn)生不需要的電磁場(chǎng)。
[0053]此外，如圖2的等效電路所示，初級(jí)線圈I能夠表示為電感LI的線圈。另外，初級(jí)線圈I實(shí)際上包含電阻成分和電容器成分，但在圖2中省略。
[0054]初級(jí)線圈I通過從交流電源6經(jīng)由整合電路5而供給的交流電力而產(chǎn)生磁場(chǎng)，并通過電磁感應(yīng)(相互感應(yīng))將電力輸送至初級(jí)諧振線圈2。
[0055]如圖1所示，初級(jí)諧振線圈2與初級(jí)線圈I以非接觸的方式接近而配置，并與初級(jí)線圈I電磁場(chǎng)結(jié)合。此外，初級(jí)諧振線圈2具有規(guī)定的諧振頻率，被設(shè)計(jì)為具有非常高的Q值。初級(jí)諧振線圈2的諧振頻率與次級(jí)諧振線圈3的諧振頻率相等。另外，在圖1中基于容易觀察的觀點(diǎn)，初級(jí)諧振線圈2的兩端開放，但是也存在在初級(jí)諧振線圈2的兩端間，串聯(lián)連接有用于調(diào)整諧振頻率的電容器的情況。
[0056]初級(jí)諧振線圈2被配置為隔開規(guī)定的間隔，且自己的中心軸與次級(jí)諧振線圈3的中心軸一致。初級(jí)諧振線圈2與次級(jí)諧振線圈3的間隔例如也可以是數(shù)米左右。若初級(jí)諧振線圈2和次級(jí)諧振線圈3的諧振Q足夠大，則即使離開數(shù)米左右，也能夠通過磁場(chǎng)共振進(jìn)行電力的傳送。另外，使中心軸一致是為了在初級(jí)諧振線圈2與次級(jí)諧振線圈3之間產(chǎn)生良好的磁場(chǎng)共振。
[0057]此外,如圖2的等效電路所示,初級(jí)諧振線圈2能夠表示為具有電感L2的線圈和電容C2的電容器的環(huán)形電路。電容C2是在初級(jí)諧振線圈2的兩端間為調(diào)整頻率用而連接的電容器的容量。另外，初級(jí)諧振線圈2實(shí)際上包含電阻成分，但在圖2中省略。
[0058]初級(jí)諧振線圈2的諧振頻率被設(shè)定為成為與交流電源6輸出的交流電力的頻率相同的頻率。初級(jí)諧振線圈2的諧振頻率是由初級(jí)諧振線圈2的電感L2和電容C2決定的。因此，初級(jí)諧振線圈2的電感L2和電容C2被設(shè)定為初級(jí)諧振線圈2的諧振頻率成為與從交流電源6輸出的交流電力的頻率相同的頻率。
[0059]另外，在能夠僅通過寄生容量設(shè)定諧振頻率，并且能夠固定初級(jí)諧振線圈2雜散容量的情況下，也可以將初級(jí)諧振線圈2的兩端開放。
[0060]為了獲取初級(jí)線圈I和交流電源6的阻抗整合而插入整合電路5，該整合電路5包含感應(yīng)器L和電容器C。
[0061]交流電源6是輸出磁場(chǎng)共振所需要的頻率的交流電力的電源，其內(nèi)置放大輸出電力的放大器。交流電源6輸出例如數(shù)百kHz到數(shù)十MHz左右的高頻的交流電力。
[0062]包含以上的初級(jí)線圈1、初級(jí)諧振線圈2、整合電路5、以及交流電源6的送電器10將從交流電源6供給至初級(jí)線圈I的交流電力通過磁感應(yīng)而輸送至初級(jí)諧振線圈2,從初級(jí)諧振線圈2通過磁場(chǎng)共振而將電力輸送至電力中繼器100的次級(jí)諧振線圈3。
[0063]接著，對(duì)電力中繼器100所包含的次級(jí)諧振線圈3進(jìn)行說明。
[0064]如圖1所示，電力中繼器100所包含的次級(jí)諧振線圈3被配置為，與初級(jí)諧振線圈2隔開規(guī)定的間隔，且自己的中心軸與初級(jí)諧振線圈2的中心軸一致。
[0065]在圖1中基于容易觀察的觀點(diǎn)，次級(jí)諧振線圈3的兩端開放，但是也存在在次級(jí)諧振線圈3的兩端間，串聯(lián)連接用于調(diào)整諧振頻率的電容器的情況。
[0066]次級(jí)諧振線圈3被設(shè)計(jì)為，與初級(jí)諧振線圈2具有相同的諧振頻率，并具有非常高的Q值。
[0067]次級(jí)諧振線圈3與初級(jí)諧振線圈2的間隔例如可以為數(shù)米左右。若次級(jí)諧振線圈3和初級(jí)諧振線圈2的諧振Q足夠大，則即使離開數(shù)米左右，也能夠通過磁場(chǎng)共振進(jìn)行電力的傳送。
[0068]此外，次級(jí)諧振線圈3與次級(jí)線圈4以非接觸的方式接近而配置，并與次級(jí)線圈4電磁場(chǎng)結(jié)合。
[0069]此外，如圖2的等效電路所不，次級(jí)諧振線圈3能夠表不為具有電感L3的線圈和電容C3的電容器。電容C3是在次級(jí)諧振線圈3的兩端間為調(diào)整頻率用而連接的電容器的容量。另外，次級(jí)諧振線圈3實(shí)際上包含電阻成分，但在圖2中省略。
[0070]次級(jí)諧振線圈3的諧振頻率是由次級(jí)諧振線圈3的電感L3和電容C3決定的。因此，次級(jí)諧振線圈3的電感L3和電各C3被設(shè)定為，次級(jí)諧振線圈3的諧振頻率成為與初級(jí)諧振線圈2的諧振頻率、從交流電源6輸出的交流電力的頻率相同的頻率。
[0071]另外，在能夠僅通過寄生容量設(shè)定諧振頻率，并且能夠固定次級(jí)諧振線圈3的雜散容量的情況下，也可以開放次級(jí)諧振線圈3的兩端。
[0072]包含次級(jí)諧振線圈3的電力中繼器100中繼從送電器10的初級(jí)諧振線圈2通過磁場(chǎng)共振而輸送的電力，并輸送至受電器20。
[0073]接著，對(duì)受電器20所包含的次級(jí)線圈4、整流電路7、以及DC-DC轉(zhuǎn)換器8進(jìn)行說明。
[0074]如圖1所示，次級(jí)線圈4是與初級(jí)線圈I相同的環(huán)狀線圈，其與次級(jí)諧振線圈3電磁場(chǎng)結(jié)合，并且在兩端間連接有整流電路7。
[0075]次級(jí)線圈4被配設(shè)為，自己的中心軸與次級(jí)諧振線圈3的中心軸一致。次級(jí)線圈4與次級(jí)諧振線圈3以非接觸的方式接近而配置，并與次級(jí)諧振線圈3電磁場(chǎng)結(jié)合。使中心軸一致是為了提高次級(jí)諧振線圈3與次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度，并且抑制磁通的泄漏，抑制在次級(jí)諧振線圈3以及次級(jí)線圈4的周圍產(chǎn)生不需要的電磁場(chǎng)。
[0076]此外，如圖2的等效電路所示，次級(jí)線圈4能夠表示為電感L4的線圈。另外，次級(jí)線圈4實(shí)際上包含電阻成分和電容器成分，但是在圖2中省略。
[0077]次級(jí)線圈4通過電磁感應(yīng)(相互感應(yīng))從次級(jí)諧振線圈3接受電力，并將電力供給至整流電路7。
[0078]整流電路7具有4個(gè)二極管7A?7D和電容器7E。二極管7A?7D以橋狀連接，對(duì)從次級(jí)線圈4輸入的電力進(jìn)行全波整流后輸出。電容器7E是與包含二極管7A?7D的橋電路的輸出側(cè)連接的平滑用電容器，其將在具有二極管7A?7D的橋電路中被全波整流的電力平滑化并作為直流電力輸出。
[0079]DC-DC轉(zhuǎn)換器8與整流電路7的輸出側(cè)連接，其將從整流電路7輸出的直流電力的電壓轉(zhuǎn)換成電池9的額定電壓并輸出。DC-DC轉(zhuǎn)換器8在整流電路7的輸出電壓比電池9的額定電壓高的情況下，將整流電路7的輸出電壓降壓至電池9的額定電壓。此外，DC-DC轉(zhuǎn)換器8在整流電路7的輸出電壓比電池9的額定電壓低的情況下，將整流電路7的輸出電壓升壓至電池9的額定電壓。
[0080]包含以上的次級(jí)線圈4、整流電路7、以及DC-DC轉(zhuǎn)換器8的受電器20將通過電磁感應(yīng)從電力中繼器100的次級(jí)諧振線圈3輸送的交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電池9的額定電壓供給至電池9。
[0081]電池9是能夠反復(fù)充電的二次電池即可，例如能夠使用鋰離子電池。
[0082]另外，初級(jí)線圈1、初級(jí)諧振線圈2、次級(jí)諧振線圈3、次級(jí)線圈4例如通過卷繞銅線而制作。然而，初級(jí)線圈1、初級(jí)諧振線圈2、次級(jí)諧振線圈3、次級(jí)線圈4的材質(zhì)也可以是銅以外的金屬(例如金、招等)。此外，初級(jí)線圈1、初級(jí)諧振線圈2、次級(jí)諧振線圈3、次級(jí)線圈4的材質(zhì)也可以不同。
[0083]在這種充電系統(tǒng)50中，初級(jí)線圈I和初級(jí)諧振線圈2是電力的送電側(cè)，次級(jí)線圈3和次級(jí)諧振線圈4是電力的受電側(cè)。
[0084]充電系統(tǒng)50是利用在初級(jí)諧振線圈2與次級(jí)諧振線圈3之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)共振，從送電側(cè)向受電側(cè)傳送電力的磁場(chǎng)共振方式。因此，相比從送電側(cè)向受電側(cè)利用電磁感應(yīng)傳送電力的電磁感應(yīng)方式,充電系統(tǒng)50能夠進(jìn)行長(zhǎng)距離的電力的傳送。[0085]此外，對(duì)圖1中初級(jí)諧振線圈2的中心軸與次級(jí)諧振線圈3的中心軸一致的情況進(jìn)行說明，但是磁場(chǎng)共振方式具有對(duì)于送電側(cè)的線圈和受電側(cè)的線圈的位置偏移也比電磁感應(yīng)方式適應(yīng)性強(qiáng)這樣的優(yōu)點(diǎn)。
[0086]這樣，磁場(chǎng)共振方式具有對(duì)于諧振線圈彼此間的距離或位置偏移，相比電磁感應(yīng)方式自由度較高，位置自由這樣的優(yōu)點(diǎn)。
[0087]因此，基于磁場(chǎng)共振方式的充電系統(tǒng)50被期待用于便攜電話終端機(jī)或智能手機(jī)終端機(jī)等小型電子裝置、家電產(chǎn)品、或者電動(dòng)汽車等中的非接觸充電。
[0088]接著，使用圖3、圖4、圖5、以及圖6，對(duì)實(shí)施方式I的電力中繼器100的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0089]圖3是表示實(shí)施方式I的電力中繼器100的立體圖，圖4是表示圖3的A-A向視剖面的圖。A-A向視剖面是通過次級(jí)諧振線圈3的中心軸的剖面。
[0090]實(shí)施方式I的電力中繼器100包含蓋部101和次級(jí)諧振線圈3。
[0091]如圖3所示，作為一例，蓋部101形成為智能手機(jī)終端機(jī)的保護(hù)殼形狀，例如通過將熱可塑性的聚碳酸酯樹脂進(jìn)行嵌件成型而制作。在利用聚碳酸酯樹脂將蓋部101嵌件成型時(shí)，次級(jí)諧振線圈3被內(nèi)包于蓋部101。
[0092]保護(hù)殼型的蓋部101通過與智能手機(jī)終端機(jī)的殼體卡合，被安裝于智能手機(jī)終端機(jī)。蓋部101的尺寸根據(jù)智能手機(jī)終端機(jī)的機(jī)種而不同，例如為長(zhǎng)度約120_，寬度約60_，高度約10_。此外，聚碳酸酯樹脂的厚度根據(jù)部位而不同，例如，在不存在次級(jí)諧振線圈3的部位為約Imm左右，在存在次級(jí)諧振線圈3的部位為約1.5mm左右。
[0093]這里，所謂保護(hù)殼是指，通過覆蓋智能手機(jī)終端機(jī)的主要是觸摸面板以外的殼體的部分等(主要是側(cè)面和背面)，來保護(hù)殼體不受傷害或沖撞，或者通過增加各種顏色、字符、花樣、構(gòu)件等，來裝飾智能手機(jī)終端機(jī)的外觀。保護(hù)殼可以通過與智能手機(jī)終端機(jī)的殼體卡合來安裝，可以通過粘貼片或者粘合劑等來安裝。
[0094]希望利用是非磁性材料并且是非導(dǎo)電性材料的材料來形成蓋部101。因此，在實(shí)施方式I中，利用聚碳酸酯樹脂形成蓋部101。利用非磁性材料形成蓋部101是為了抑制磁通的錯(cuò)亂或損耗，以及不對(duì)次級(jí)諧振線圈3的諧振特性產(chǎn)生影響。
[0095]此外，利用非導(dǎo)電性材料形成蓋部101是為了抑制電力中繼器100在送電器10與受電器20之間中繼電力時(shí)，因產(chǎn)生渦電流等而引起電力損耗。
[0096]安裝實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)將次級(jí)線圈4 (參照?qǐng)D1、圖2)內(nèi)置于背面(與觸摸面板相反的一側(cè)的面)側(cè)，能夠通過電磁感應(yīng)從送電器接受電力，并在不與送電器連接的狀態(tài)下對(duì)內(nèi)置電池充電。對(duì)于安裝實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)，之后使用圖4以及圖5再進(jìn)行敘述。
[0097]為了保護(hù)智能手機(jī)終端機(jī)的殼體不受傷害或沖撞，通過覆蓋智能手機(jī)終端機(jī)的觸摸面板以及其周邊以外(主要是側(cè)面和背面)來安裝蓋部101。蓋部101可以是透明的，也可以對(duì)其進(jìn)行各種添色或裝飾。
[0098]如圖4所示，次級(jí)諧振線圈3被內(nèi)置于蓋部101。當(dāng)將電力中繼器100安裝在智能手機(jī)終端機(jī)上時(shí)，次級(jí)諧振線圈3在智能手機(jī)終端機(jī)的背面?zhèn)认蛑悄苁謾C(jī)終端機(jī)的次級(jí)線圈4接近，并被內(nèi)置于中心軸與次級(jí)線圈4 一致的位置。使中心軸一致是為了提高次級(jí)諧振線圈3和次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度，并且抑制磁通的泄漏，從而抑制在次級(jí)諧振線圈3以及次級(jí)線圈4的周圍產(chǎn)生不需要的電磁場(chǎng)。
[0099]因此，電力中繼器100通過以例如在進(jìn)行了次級(jí)諧振線圈3的位置對(duì)準(zhǔn)的狀態(tài)下，內(nèi)包次級(jí)諧振線圈3的方式將聚碳酸酯樹脂成型來制作即可。
[0100]圖5是表示實(shí)施方式I的電力中繼器100的次級(jí)諧振線圈3的俯視圖，圖6是表示圖5的B-B向視剖面的圖。B-B向視剖面是通過次級(jí)諧振線圈3的中心軸的剖面。另外，如圖5以及圖6所示那樣定義XYZ坐標(biāo)系。
[0101]次級(jí)諧振線圈3是圈數(shù)為4圈的渦狀的平面線圈，端部3A、3B與未圖示的電容器連接。次級(jí)諧振線圈3通過兩端與未圖示的電容器連接，來調(diào)整諧振頻率。次級(jí)諧振線圈3的等效電路圖如圖2所示。圖2所示的電容C3的電容器是在端部3A、3B間連接的電容器的容量。
[0102]另外，次級(jí)諧振線圈3在能夠僅通過寄生容量設(shè)定諧振頻率的情況下，無需在端部3A、3B間連接用于調(diào)整諧振頻率的電容器。該情況下，成為開放了端部3A、3B的狀態(tài)。
[0103]接著，使用圖7?圖10、圖11、以及圖12，對(duì)安裝實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)進(jìn)行說明。
[0104]圖7是表示安裝實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的正面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖，圖8是表不智能手機(jī)終端機(jī)500的背面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖。圖9是表不圖8的C-C向視剖面的圖，圖10是表示智能手機(jī)終端機(jī)500所包含的主要構(gòu)成要素的電路圖。C-C向視剖面是通過次級(jí)線圈4的中心軸的剖面。
[0105]安裝實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500包含:配設(shè)于正面?zhèn)鹊挠|摸面板501 (參照?qǐng)D7)、和內(nèi)置于背面?zhèn)鹊拇渭?jí)線圈4 (參照?qǐng)D8、圖9)。
[0106]此外，如圖10所示，智能手機(jī)終端機(jī)500包含受電器20以及電池9。受電器20中包含次級(jí)線圈4。
[0107]智能手機(jī)終端機(jī)500還包含進(jìn)行通話、通信、以及各種運(yùn)算處理等的CPU(CentralProcessing Unit:中央運(yùn)算處理裝置)以及存儲(chǔ)器等，但是這里省略說明。
[0108]圖11是表示智能手機(jī)終端機(jī)500所包含的次級(jí)線圈4的俯視圖，圖12是表示圖11的D-D向視剖面的圖。D-D向視剖面是通過次級(jí)線圈4的中心軸14的剖面。另外，如圖11以及圖12所示那樣定義XYZ坐標(biāo)系。
[0109]次級(jí)線圈4是圈數(shù)為6圈的渦狀的平面線圈，端部4A、4B與整流電路7(參照?qǐng)D1、圖2)連接。次級(jí)線圈4的等效電路圖如圖2所示。
[0110]接著，使用圖13?圖15，對(duì)安裝了實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500進(jìn)行說明。
[0111]圖13是表示安裝了實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的正面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖，圖14是表示安裝了實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的背面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖，圖15是表示圖14的E-E向視剖面的圖。E-E向視剖面是通過次級(jí)諧振線圈3的中心軸13與次級(jí)線圈4的中心軸14的剖面。
[0112]如圖13?圖15所示那樣，若將電力中繼器100安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500，則內(nèi)置于電力中繼器100的次級(jí)諧振線圈3與內(nèi)置于智能手機(jī)終端機(jī)500的背面?zhèn)鹊拇渭?jí)線圈4接近而配設(shè)。在該狀態(tài)下，如圖15所示，次級(jí)諧振線圈3的中心軸13與次級(jí)線圈4的中心軸14 一致。[0113]因此，智能手機(jī)終端機(jī)500的次級(jí)線圈4與電力中繼器100的次級(jí)諧振線圈3電
磁場(chǎng)結(jié)合。
[0114]因此，如上述那樣，通過將電力中繼器100安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500，智能手機(jī)終端機(jī)500能夠經(jīng)由電力中繼器100，通過磁場(chǎng)共振而接受電力，并對(duì)電池9充電。
[0115]接著，使用圖16?圖19，說明在對(duì)安裝有實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500充電時(shí)使用的送電器10。
[0116]圖16是表不用于安裝有實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的充電的送電器10的立體圖，圖17是表示圖16的F-F向視剖面的圖。F-F向視剖面是通過初級(jí)線圈I的中心軸11和初級(jí)諧振線圈2的中心軸12的剖面。
[0117]圖18是表示送電器10所包含的初級(jí)線圈I以及初級(jí)諧振線圈2的俯視圖，圖19是表示圖18的G-G向視剖面的圖。另外，如圖18以及圖19所示那樣定義XYZ坐標(biāo)系。
[0118]如圖16以及圖17所示，送電器10內(nèi)置有初級(jí)線圈I以及初級(jí)諧振線圈2。送電器10的上面IOA是在對(duì)內(nèi)置磁場(chǎng)共振型的受電裝置的智能手機(jī)終端機(jī)或便攜電話終端機(jī)等電子裝置充電時(shí)，托起電子裝置的面。
[0119]在圖16以及圖17中未示出送電器10中的整合電路5以及交流電源6，但是如圖1以及圖2所示，圖16以及圖17所示的送電器10的初級(jí)線圈I經(jīng)由整合電路5而與交流電源6連接。
[0120]如圖18以及圖19所示，初級(jí)線圈I是圈數(shù)為I圈的環(huán)狀的平面線圈，端部1A、1B經(jīng)由整合電路5而與交流電源6連接。初級(jí)諧振線圈2是圈數(shù)為4圈的渦狀的平面線圈，端部2A、2B與未圖示的電容器連接。初級(jí)諧振線圈2通過兩端與未圖示的電容器連接，來調(diào)整諧振頻率。初級(jí)諧振線圈2的等效電路圖如圖2所示。圖2所示的電容C2的電容器是初級(jí)諧振線圈2的寄生容量與在端部2A、2B間連接的電容器的靜電容器量的合成容量。
[0121]另外，初級(jí)諧振線圈2在能夠僅通過寄生容量設(shè)定諧振頻率的情況下，在端部2A、2B間無需連接用于調(diào)整諧振頻率的電容器。該情況下，連接端部2A、2B，使初級(jí)諧振線圈2成為環(huán)狀的線圈即可。此外，在能夠僅通過寄生容量設(shè)定諧振頻率，并且能夠固定初級(jí)諧振線圈2的雜散容量的情況下，也可以開放端部2A、2B。
[0122]如圖17所示，初級(jí)諧振線圈2相比初級(jí)線圈I被配設(shè)在更靠近上面IOA側(cè)。初級(jí)線圈I與初級(jí)諧振線圈2接近而配設(shè)。在該狀態(tài)下，如圖17?圖19所示，初級(jí)線圈I的中心軸11與初級(jí)諧振線圈2的中心軸12 —致。
[0123]因此，初級(jí)線圈I與初級(jí)諧振線圈2電磁場(chǎng)結(jié)合。
[0124]因此，從交流電源6輸出的交流電力通過電磁感應(yīng)，從初級(jí)線圈I被輸送至送電器10的初級(jí)諧振線圈2。
[0125]接著，使用圖20以及圖21，對(duì)安裝有實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的充電方法進(jìn)行說明。
[0126]圖20是表示使送電器10托起安裝有實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的狀態(tài)的立體圖，圖21是表示圖20的H-H向視剖面的圖。H-H向視剖面是通過初級(jí)線圈1、初級(jí)諧振線圈2、次級(jí)諧振線圈3、次級(jí)線圈4的中心軸的剖面。
[0127]如圖20以及圖21所示，若使送電器10的上面IOA托起安裝有電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500，則在送電器10的初級(jí)諧振線圈2與電力中繼器100的次級(jí)諧振線圈3之間產(chǎn)生磁場(chǎng)共振。因此，從送電器10的交流電源6 (參照?qǐng)D1、圖2)輸出的交流電力通過電磁感應(yīng)從初級(jí)線圈I被輸送至初級(jí)諧振線圈2,并從初級(jí)諧振線圈2通過磁場(chǎng)共振被輸送至電力中繼器100的次級(jí)諧振線圈3。另外，輸送至電力中繼器100的次級(jí)諧振線圈3的電力通過電磁感應(yīng)被輸送至智能手機(jī)終端機(jī)500的次級(jí)線圈4。
[0128]因此，若將實(shí)施方式I的電力中繼器100安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500，則能夠通過磁場(chǎng)共振向具有電磁感應(yīng)型的受電部20的智能手機(jī)終端機(jī)500輸送電力，并對(duì)智能手機(jī)終端機(jī)500的電池9充電。
[0129]另外，圖20以及圖21中示出使安裝有電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500與送電器10接近，并使初級(jí)諧振線圈2和次級(jí)諧振線圈3的中心軸大致一致的狀態(tài)。然而，由于電力中繼器100以及智能手機(jī)終端機(jī)500通過磁場(chǎng)共振從送電器10接受電力，所以送電器10和電力中繼器100以及智能手機(jī)終端機(jī)500即使離開例如數(shù)米左右，也能夠進(jìn)行電力的傳送。此外，即使初級(jí)諧振線圈2和次級(jí)諧振線圈3的中心軸不一致，也能夠高效地傳送電力。
[0130]認(rèn)為以往原理眾所周知的電磁感應(yīng)型的電力的送電器以及受電器已經(jīng)開始實(shí)用化，但是對(duì)于磁場(chǎng)共振型的普及，比電磁感應(yīng)型更需要時(shí)間。
[0131]因此，例如在電磁感應(yīng)型的送電器以及受電器普及后，若開始磁場(chǎng)共振型的送電器以及受電器的普及，則考慮使磁場(chǎng)共振型的送電器托起電磁感應(yīng)型的受電器的情況。這種情況可能在例如在外出目的地能夠利用的智能手機(jī)終端機(jī)用的送電器依次從電磁感應(yīng)型向磁場(chǎng)共振型轉(zhuǎn)移的過渡期這樣的狀況下發(fā)生。
[0132]在這種情況下，若預(yù)先將實(shí)施方式I的電力中繼器100安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500，則即便去僅有磁場(chǎng)共振型的送電器的場(chǎng)所，也能夠經(jīng)由電力中繼器100，通過磁場(chǎng)共振由智能手機(jī)終端機(jī)500接受電力，對(duì)電池9充電。
[0133]通過磁場(chǎng)共振進(jìn)行的電力的傳送相比通過電磁感應(yīng)進(jìn)行的電力的傳送，對(duì)于送電側(cè)和受電側(cè)的位置偏移適應(yīng)性更強(qiáng)，此外，具有即使不使送電側(cè)和受電側(cè)接近而離開某種程度也能夠進(jìn)行電力的傳送這樣的位置自由的優(yōu)點(diǎn)。
[0134]因此，在上述那樣的過渡期，若將實(shí)施方式I的電力中繼器100安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500，則即使是與電磁感應(yīng)型的電力傳送方式對(duì)應(yīng)的智能手機(jī)終端機(jī)500，也能夠通過磁場(chǎng)共振進(jìn)行電力的傳送，從而提高便利性。
[0135]由于實(shí)施方式I的電力中繼器100為保護(hù)殼型，因此非常容易安裝到智能手機(jī)終端機(jī)500上。
[0136]因此，能夠在內(nèi)置電磁感應(yīng)型的受電器20的智能手機(jī)終端機(jī)500的后面容易安裝包含次級(jí)諧振線圈3的電力中繼器100，并能夠使智能手機(jī)終端機(jī)500容易轉(zhuǎn)換成具有磁場(chǎng)共振型的受電器設(shè)備。
[0137]此外，由于電力中繼器100包含以平面線圈實(shí)現(xiàn)的次級(jí)諧振線圈3，因此與不包含次級(jí)諧振線圈3的保護(hù)殼相比，能夠最小限度地抑制厚度的增大量。因此，幾乎不對(duì)智能手機(jī)終端機(jī)500的外觀產(chǎn)生影響，此外，也幾乎不會(huì)讓使用智能手機(jī)終端機(jī)500的利用者感覺到不適感。
[0138]由于對(duì)智能手機(jī)終端機(jī)安裝保護(hù)殼的利用者非常多，因此對(duì)于欲使包含電磁感應(yīng)型的受電器20的智能手機(jī)終端機(jī)500轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)共振型的利用者來說，實(shí)施方式I的電力中繼器100是非常方便的產(chǎn)品。
[0139]此外，由于電力中繼器100不通過有線與智能手機(jī)終端機(jī)500電連接，因此可靠性較聞。
[0140]此外，以上對(duì)送電器10是磁場(chǎng)共振型的方式進(jìn)行了說明，但是在電力傳送方式轉(zhuǎn)移的過渡期，也可能存在安裝有電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的利用者通過不包含初級(jí)諧振線圈2的電磁感應(yīng)型的送電器對(duì)智能手機(jī)終端機(jī)500的電池9充電的情況。
[0141]在這種情況下，只要從智能手機(jī)終端機(jī)500卸下保護(hù)殼型的電力中繼器100，通過利用智能手機(jī)終端機(jī)500的受電器20接受從電磁感應(yīng)型的送電器輸送的電力，就能夠?qū)﹄姵?充電。由于實(shí)施方式I的電力中繼器100為保護(hù)殼型，因此非常容易安裝以及拆卸，在送電器是電磁感應(yīng)型的情況下，能夠通過卸下電力中繼器100，對(duì)智能手機(jī)終端機(jī)500的電池9充電。
[0142]因此，若使用實(shí)施方式I的保護(hù)殼型的電力中繼器100，則能夠使包含電磁感應(yīng)型的受電器20的智能手機(jī)終端機(jī)500具有向磁場(chǎng)共振型和電磁感應(yīng)型的受電器的互換性。
[0143]另外，以上對(duì)電力中繼器100的蓋部101 (參照?qǐng)D3、圖4)是智能手機(jī)終端機(jī)500的保護(hù)殼的方式進(jìn)行了說明，但電力中繼部1001的蓋部101并不局限于保護(hù)殼。
[0144]蓋部101以將次級(jí)諧振線圈3的位置對(duì)準(zhǔn)利用通過電磁感應(yīng)接受的電力對(duì)充電式的電池充電的電子裝置的次級(jí)線圈4的方式安裝即可。作為這種電子裝置，除智能手機(jī)終端機(jī)500外,例如列舉出便攜電話終端機(jī)、PC (Personal Computer:個(gè)人計(jì)算機(jī))、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、或者便攜型的游戲機(jī)等。
[0145]此外，以上對(duì)次級(jí)諧振線圈3為渦狀的平面線圈且圈數(shù)為4圈的方式進(jìn)行了說明。然而，若能夠從初級(jí)諧振線圈2通過磁場(chǎng)共振接受電力，且能夠與次級(jí)線圈4電磁場(chǎng)結(jié)合并通過電磁感應(yīng)進(jìn)行送電，則，次級(jí)諧振線圈3的形狀并不局限于渦狀的平面線圈。此外，同樣次級(jí)諧振線圈3的圈數(shù)并不局限于4圈。
[0146]次級(jí)諧振線圈3的形狀可以是例如在俯視下為矩形，也可以以矩形狀且漩渦的方式形成。此外，次級(jí)諧振線圈3的圈數(shù)不限，只要通過初級(jí)諧振線圈2與次級(jí)線圈4的關(guān)系進(jìn)行最優(yōu)化即可。
[0147]此外，以上對(duì)將電力中繼器100安裝于作為電子裝置的一例的智能手機(jī)終端機(jī)500的方式進(jìn)行了說明，但是也可以將電力中繼器100安裝于送電器10的上面10A。該情況下，例如，電力中繼器100的蓋部101不是保護(hù)殼型，僅是片型即可。若使安裝在送電器10的上面IOA的電力中繼器100接近并托起智能手機(jī)終端機(jī)500，則智能手機(jī)終端機(jī)500能夠利用從磁場(chǎng)共振型的送電器10接受的電力，對(duì)電池9充電。此時(shí)，以智能手機(jī)終端機(jī)500的次級(jí)線圈4的中心軸與電力中繼器100的次級(jí)諧振線圈3的中心軸一致的方式使智能手機(jī)終端機(jī)500與電力中繼器100接近即可。
[0148]此外，以上說明了以將次級(jí)諧振線圈3內(nèi)置于電力中繼器100的蓋部101的方式對(duì)聚碳酸酯樹脂嵌件成型的方式，但電力中繼器100并不局限于這樣的結(jié)構(gòu)。次級(jí)諧振線圈3例如也可以使用片狀的片構(gòu)件，粘貼在蓋部101。
[0149]此外，也可以在利用注塑成型而形成蓋部101后，通過對(duì)蓋部101的表面印刷次級(jí)諧振線圈3來制作電力中繼器100。該情況下，次級(jí)諧振線圈3也可以形成在與蓋部101的智能手機(jī)終端機(jī)500抵接的一側(cè)的面，或者未抵接的一側(cè)的面的任意一個(gè)，例如也可以粘貼保護(hù)片等來保護(hù)。此外，代替保護(hù)片，也可以粘貼較薄的基板等。
[0150]此外，為了調(diào)整次級(jí)諧振線圈3的磁特性，在制作蓋部101時(shí)，也可以向聚碳酸酯樹脂中混入磁性材料的粉末等，還可以以內(nèi)包磁性材料制成的片的方式進(jìn)行嵌件成型。
[0151]此外，以上對(duì)利用聚碳酸酯樹脂制作蓋部101的方式進(jìn)行了說明，但是蓋部101的材質(zhì)并不局限于聚碳酸酯樹脂，只要是為非磁性材料且為非導(dǎo)電性材料的材料，則也可以是聚碳酸酯樹脂以外的樹脂。例如也可以使用丙烯酸系的樹脂。
[0152]<實(shí)施方式2>
[0153]圖22是表示實(shí)施方式2的電力中繼器200的立體圖，圖23是將電力中繼器200安裝在智能手機(jī)終端機(jī)500的狀態(tài)的剖視圖。圖23所示的剖面是通過初級(jí)線圈1、初級(jí)諧振線圈2、次級(jí)諧振線圈3、次級(jí)線圈4的中心軸的剖面。另外，圖22所示的X軸與電力中繼器200的短邊方向平行，Y軸與長(zhǎng)度方向平行，Z軸向厚度方向延伸。
[0154]實(shí)施方式2的電力中繼器200與實(shí)施方式I的電力中繼器100的蓋部101相同，具有智能手機(jī)終端機(jī)500用的保護(hù)殼型的蓋部201。
[0155]實(shí)施方式2的電力中繼器200與實(shí)施方式I的電力中繼器100不同之處在于，蓋部201內(nèi)置有配設(shè)于在俯視下與次級(jí)諧振線圈3重復(fù)的區(qū)域的磁性片210。
[0156]磁性片210是由磁性體形成的片狀的構(gòu)件，是能夠由透磁率比較高的磁性材料形成的磁性體部的一例。此外，為了防止由于產(chǎn)生渦電流等引起的損耗，磁性片210也需要由非導(dǎo)電性的材料形成。因此，磁性片210例如能夠由鐵氧體系或者錳系的材料等制作。
[0157]由于電力中繼器200是智能手機(jī)終端機(jī)500用的保護(hù)殼型，所以優(yōu)選盡量薄。因此，磁性片210優(yōu)選盡量薄。
[0158]另一方面，為了使不增厚保護(hù)殼型的電力中繼器200，并降低次級(jí)諧振線圈3與次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度而配設(shè)磁性片210。因此，優(yōu)選透磁率較高的磁性片。
[0159]此外，由于透磁率具有頻率特性，因此根據(jù)在次級(jí)諧振線圈3與次級(jí)線圈4之間傳送的交流電力的頻率來設(shè)定即可。
[0160]在實(shí)施方式2中，作為一例，磁性片210是由鐵氧體系的材料形成的片狀的構(gòu)件，在2MHz的頻率中，表示透磁率200。
[0161]磁性片210是在俯視下為矩形狀的片狀的構(gòu)件，在中央具有圓形的開口部210A。開口部210A是例如通過在沖壓裝置中開設(shè)沖壓孔而形成的。開口部210A的中心與次級(jí)諧振線圈3的中心軸一致。但是，開口部210A的中心也可以不一定與次級(jí)諧振線圈3的中心
軸一致。
[0162]圖23所示的剖面表示在將電力中繼器200安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500的狀態(tài)下，在次級(jí)諧振線圈3的中心軸上朝蓋部201的短邊方向(X軸方向)進(jìn)行了切斷時(shí)的向視剖面。
[0163]如圖23所示，磁性片210被配設(shè)在相比次級(jí)諧振線圈3更靠近安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500的201A (參照?qǐng)D22)的一側(cè)。這時(shí)為了將次級(jí)諧振線圈3和送電器10的初級(jí)諧振線圈2的送電效率最優(yōu)化。
[0164]電力中繼器200例如通過當(dāng)在次級(jí)諧振線圈3上重疊磁性片210的狀態(tài)下，以內(nèi)包次級(jí)諧振線圈3以及磁性片210的方式利用聚碳酸酯樹脂使蓋部201嵌件成型來制作即可。
[0165]圖24以及圖25是表示實(shí)施方式2的電力中繼器200所包含的磁性片210和次級(jí)諧振線圈3的俯視圖。
[0166]如圖24所示，磁性片210是在俯視下比次級(jí)諧振線圈3大的矩形狀的片狀構(gòu)件。
[0167]以開口部210A的中心C與次級(jí)諧振線圈3的中心軸一致的方式進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)，開口部210A的直徑Dl被設(shè)定為比次級(jí)諧振線圈3的最內(nèi)側(cè)的環(huán)形內(nèi)徑D2小。
[0168]此外，代替圖24所示的開口部210A，例如也可以如圖25所示那樣，將矩形狀的開口部210B形成在磁性片210。
[0169]如這樣將磁性片210配設(shè)在比次級(jí)諧振線圈3更靠近安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500的面201A (參照?qǐng)D22)的一側(cè)是基于如下那樣的原因。
[0170]在通過電磁感應(yīng)從送電側(cè)向受電側(cè)進(jìn)行電力的傳送的情況下，從初級(jí)線圈I直接向次級(jí)線圈4傳送電力。該情況下，不使用初級(jí)諧振線圈2以及次級(jí)諧振線圈3。
[0171]當(dāng)在這種考慮通過電磁感應(yīng)進(jìn)行受電下來設(shè)計(jì)內(nèi)置次級(jí)線圈4的智能手機(jī)終端機(jī)500的情況下，將次級(jí)線圈4的形狀、大小以及圈數(shù)等最優(yōu)化，以使得增大與初級(jí)線圈I的結(jié)合強(qiáng)度并使基于電磁感應(yīng)的受電效率成為最好。
[0172]若為增大與初級(jí)線圈I的結(jié)合強(qiáng)度而設(shè)計(jì)次級(jí)線圈4，則當(dāng)在智能手機(jī)終端機(jī)500上安裝有內(nèi)置次級(jí)諧振線圈3的電力中繼器200時(shí)，存在次級(jí)諧振線圈3和次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度過大的情況。
[0173]在這種情況下，當(dāng)通過送電器10的初級(jí)諧振線圈2與電力中繼器200的次級(jí)諧振線圈3之間的電磁共振傳送電力時(shí)，存在由次級(jí)線圈4從次級(jí)諧振線圈3取得的電力比較多，通過磁場(chǎng)共振進(jìn)行的電力的傳送效率降低的可能性。
[0174]這里，若要改善初級(jí)諧振線圈2與次級(jí)諧振線圈3之間的通過磁場(chǎng)共振進(jìn)行的電力的傳送效率，降低次級(jí)諧振線圈3與次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度即可。
[0175]若要降低次級(jí)諧振線圈3與次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度，例如在電力中繼器200的次級(jí)諧振線圈3與智能手機(jī)終端機(jī)500的次級(jí)線圈4之間配設(shè)磁性片210即可。
[0176]因此，在實(shí)施方式2中，將磁性片210配設(shè)在相比電力中繼器200的次級(jí)諧振線圈3更靠近安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500的面201A (參照?qǐng)D22)的一側(cè)。
[0177]根據(jù)實(shí)施方式2的電力中繼器200，即使在次級(jí)諧振線圈3與次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度比較大的情況下，也能夠通過使用磁性片210降低次級(jí)諧振線圈3與次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度，來改善通過磁場(chǎng)共振進(jìn)行的電力的傳送效率。
[0178]這里，使用圖26，對(duì)將實(shí)施方式2的電力中繼器200安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500的情況下的電力傳送效率的仿真結(jié)果進(jìn)行說明。
[0179]圖26是表示從送電器10向智能手機(jī)終端機(jī)500傳送電力的狀態(tài)的剖視圖。圖26中，除了將實(shí)施方式2的電力中繼器200安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500的狀態(tài)之外，為了比較用，還表示將實(shí)施方式I的電力中繼器100安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500的狀態(tài)、和單獨(dú)使用智能手機(jī)終端機(jī)500 (未安裝電力中繼器100或200)的狀態(tài)。
[0180]這里所說的電力傳送效率是指，以百分率表示從次級(jí)線圈4輸出的交流電力相對(duì)于向初級(jí)線圈I輸入的交流電力的比例。
[0181]仿真是初級(jí)線圈1、初級(jí)諧振線圈2、次級(jí)諧振線圈3、以及次級(jí)線圈4全部通過卷繞銅線而制作，并利用具有以下所示的線徑、外徑，以及圈數(shù)的線圈，通過電磁場(chǎng)仿真而進(jìn)行的。[0182]設(shè)初級(jí)線圈I的線徑為0.5mm,外徑為20mm,圈數(shù)為I圈。設(shè)初級(jí)諧振線圈2的線徑為0.5mm,外徑為30mm,圈數(shù)為4圈。設(shè)次級(jí)諧振線圈3的線徑為0.5mm,外徑為30mm,圈數(shù)為4圈。設(shè)次級(jí)線圈4的線徑為0.5mm,外徑為30mm,圈數(shù)為15圈。
[0183]另外，由于初級(jí)線圈I是圈數(shù)為I圈的平面線圈，因此初級(jí)線圈I的外徑是指卷繞成環(huán)狀的銅線的外徑。此外，由于初級(jí)諧振線圈2、次級(jí)諧振線圈3、以及次級(jí)線圈4是卷繞成渦狀的平面線圈，因此外徑是指卷繞成渦狀的銅線的最大外徑。
[0184]此外，對(duì)于電力中繼器200的磁性片210，設(shè)定條件為，俯視下的長(zhǎng)度縱橫均為40mm，厚度為0.2mm，透磁率為200，開口部2IOA為直徑22mm的圓形的開口部。
[0185]另外，在仿真中，將向初級(jí)線圈I輸入的交流電力的頻率設(shè)定成2MHz，并設(shè)定條件為次級(jí)線圈4與電阻值是10 Ω的負(fù)載電阻器連接。
[0186]如圖26 (A)所示，不安裝電力中繼器100或200，而送電器10直接托起智能手機(jī)終端機(jī)500的情況下的電力傳送效率為63.6%。
[0187]在如圖26 (A)所示的情況下，智能手機(jī)終端機(jī)500的次級(jí)線圈4通過電磁感應(yīng)，從初級(jí)諧振線圈2 (或者初級(jí)線圈I以及初級(jí)諧振線圈2的雙方)接受電力。
[0188]在該電力傳送效率中，例如在向智能手機(jī)終端機(jī)500傳送5W的電力的情況下，需要將約7.9W的交流電力輸入至初級(jí)線圈1，在初級(jí)線圈1、初級(jí)諧振線圈2、以及次級(jí)線圈4之間消耗約2.9W的電力。
[0189]電力傳送效率比較低考慮是由于磁場(chǎng)共振型的送電器10直接托起內(nèi)置配合電磁感應(yīng)型的電力傳送方式而進(jìn)行了最優(yōu)化的次級(jí)線圈4的智能手機(jī)終端機(jī)500，所以初級(jí)諧振線圈2 (或者初級(jí)線圈I以及初級(jí)諧振線圈2的雙方)與次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度較低。
[0190]若先普及電磁感應(yīng)型的電力傳送方式，之后開始普及磁場(chǎng)共振型的電力傳送方式，則如圖26 (A)所示，假設(shè)采用磁場(chǎng)共振型的電力傳送方式的送電器10直接托起采用電磁感應(yīng)型的電力傳送方式的智能手機(jī)終端機(jī)500的情況。在這種情況下，由于智能手機(jī)終端機(jī)500的電池9的充電所需要的時(shí)間變長(zhǎng),或者從送電器10輸出的電力的約4成未被傳送至智能手機(jī)終端機(jī)500而損耗掉，因此是沒有效率的。
[0191]如圖26 (B)所示，送電器10托起安裝有實(shí)施方式I的電力中繼器100的智能手機(jī)終端機(jī)500的情況下的電力傳送效率是77.7%，相比如圖26 (A)所示的情況，電力傳送
效率得到大幅度改善。
[0192]這是由于從送電器10的初級(jí)諧振線圈2向電力中繼器100的次級(jí)諧振線圈3，通過磁場(chǎng)共振有效地傳送了電力。
[0193]在該電力傳送效率中，例如，在向智能手機(jī)終端機(jī)500傳送5W的電力的情況下，需要將約6.4W的交流電力輸入至初級(jí)線圈1，相比如圖26 (A)所示的情況，損耗的電力被大幅地降低。
[0194]因此，通過將電力中繼器100安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500，能夠利用磁場(chǎng)共振，從送電器10向智能手機(jī)終端機(jī)500有效地傳送電力。
[0195]電力中繼器100由于是保護(hù)殼形式，可容易安裝于智能手機(jī)終端機(jī)500，因此在先普及電磁感應(yīng)型的電力傳送方式，之后開始普及磁場(chǎng)共振型的電力傳送方式的情況下，是非常有效的。
[0196]如圖26 (C)所示，送電器10托起安裝有實(shí)施方式2的電力中繼器200的智能手機(jī)終端機(jī)500的情況下的電力傳送效率為88.7%，相比圖26 (B)所示的情況，進(jìn)一步改善了電力傳送效率。
[0197]在該仿真中，考慮是由于將智能手機(jī)終端機(jī)500所包含的次級(jí)線圈4的圈數(shù)增加至15圈，因此圖26 (B)所示的電力中繼器100的次級(jí)線圈3與次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度非常強(qiáng)。
[0198]在該電力傳送效率中，例如在向智能手機(jī)終端機(jī)500傳送5W的電力的情況下，需要將約5.6W的交流電力輸入至初級(jí)線圈1，相比圖26 (B)所示的情況，進(jìn)一步降低了損耗的電力。
[0199]因此，在圖26 (C)所示的情況下改善了電力傳送效率考慮是由于利用電力中繼器200的磁性片210降低次級(jí)諧振線圈3與次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度，從而從送電器10的初級(jí)諧振線圈2向電力中繼器200的次級(jí)諧振線圈3傳送的能量被有效地傳送至次級(jí)線圈4。
[0200]如以上那樣，若向包含為電磁感應(yīng)用而被最優(yōu)化的次級(jí)線圈4的智能手機(jī)終端機(jī)500安裝包含磁性片210的電力中繼器200，則能夠有效地將電力從磁場(chǎng)共振型的送電器10傳送至智能手機(jī)終端機(jī)500。
[0201]假設(shè)這種情景可能在先普及電磁感應(yīng)型的電力傳送方式，之后開始普及磁場(chǎng)共振型的電力傳送方式這樣的電力傳送方式的過渡期的情況下發(fā)生。因此，在如上述那樣電力傳送方式轉(zhuǎn)移的過渡期，實(shí)施方式2的電力中繼器200是非常有益的產(chǎn)品。
[0202]接著，使用圖27，對(duì)將電力中繼器200的磁性片210的開口部210A的直徑進(jìn)行了最優(yōu)化的情況下的仿真結(jié)果進(jìn)行說明。
[0203]圖27是表示與電力中繼器200的磁性片210的開口部210A的直徑相對(duì)的電力傳送效率的特性的圖。
[0204]將開口部210A的直徑Dl(參照?qǐng)D24)在從18mm到30mm間每2mm變化，對(duì)7種直徑Dl進(jìn)行了仿真。其結(jié)果是，電力傳送效率在Dl = 18mm是81.3%，在Dl = 20mm是85.7%,在Dl = 22mm是作為最大值的88.7%，在Dl = 24mm是88.4%，在Dl = 26mm是85.7%，在Dl = 28mm 是 82.6%，在 Dl = 30mm 是 80.3%。
[0205]如圖27所示，示出電力傳送效率具有在Dl = 22mm的最大值作為峰值的特性。
[0206]磁性片210位于次級(jí)諧振線圈3與次級(jí)線圈4之間，開口部2IOA的中心與次級(jí)諧振線圈3的中心軸以及次級(jí)線圈4的中心軸一致。因此，認(rèn)為若改變開口部210A的直徑，則次級(jí)諧振線圈3與次級(jí)線圈4的結(jié)合強(qiáng)度也改變。
[0207]這里，將初級(jí)諧振線圈2中流動(dòng)的電流設(shè)為al，將次級(jí)諧振線圈3中流動(dòng)的電流設(shè)為a2，將從初級(jí)諧振線圈2向次級(jí)諧振線圈3輸送的父流電力的角頻率設(shè)為ω，將初級(jí)諧振線圈2與次級(jí)諧振線圈3的結(jié)合率設(shè)為K。結(jié)合率K是與初級(jí)諧振線圈2與次級(jí)線圈4的結(jié)合系數(shù)成正比的系數(shù)(無量綱的系數(shù))。
[0208]此外，將由于初級(jí)諧振線圈2中的電阻等而損耗的電流的損耗率設(shè)為1- 1，將由于次級(jí)諧振線圈3中的電阻等而損耗的電流的損耗率設(shè)為1- 2，將從次級(jí)諧振線圈3向次級(jí)線圈4輸送的電流的送電率設(shè)為1- W。損耗率1- 1、1- 2分別是與初級(jí)諧振線圈2、次級(jí)諧振線圈3的Q值的倒數(shù)成正比的無量綱的系數(shù)，送電率1-w也是無量綱的系數(shù)。
[0209]在這種情況下，次級(jí)諧振線圈3中流動(dòng)的電流a2的時(shí)間變化(da2 / dt)能夠用(I)式表示。另外，(I)式中i表示虛數(shù)單位。[0210][數(shù) 1]
【權(quán)利要求】
1.一種電力中繼器,其特征在于,包括:蓋部，其被安裝于送電器或者電子裝置，該送電器包含與交流電源連接的初級(jí)線圈、和通過電磁感應(yīng)從所述初級(jí)線圈接受電力的初級(jí)諧振線圈，該電子裝置包含次級(jí)線圈；以及次級(jí)諧振線圈，其被配設(shè)于所述蓋部，并且利用在該次級(jí)諧振線圈與所述初級(jí)諧振線圈之間產(chǎn)生的磁共振，將從所述初級(jí)諧振線圈接受的電力通過電磁感應(yīng)輸送至所述次級(jí)線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力中繼器，其中， 在將所述蓋部安裝于所述送電器或所述電子裝置的狀態(tài)下，所述次級(jí)諧振線圈的中心軸與所述次級(jí)線圈的中心軸一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力中繼器，其中， 所述蓋部由非磁性材料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力中繼器，其中， 所述蓋部由非導(dǎo)電性材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的電力中繼器，其中， 還包含配設(shè)于所述蓋部的內(nèi)部或外部的磁性材料制的磁性體部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力中繼器，其中， 在將所述蓋部安裝于所述電子裝置的狀態(tài)下，所述磁性體部在比所述次級(jí)諧振線圈靠所述次級(jí)線圈側(cè)配設(shè)于所述蓋部的內(nèi)部或外部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力中繼器，其中， 在所述磁性體部形成有開口部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力中繼器，其中， 所述開口部的中心與所述次級(jí)諧振線圈的中心軸一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的電力中繼器，其中， 所述蓋部是所述電子裝置的保護(hù)殼。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的電力中繼器，其中， 還包含: 電壓變動(dòng)檢測(cè)部，其檢測(cè)所述次級(jí)諧振線圈中產(chǎn)生的電壓變動(dòng)；以及 通信部，其發(fā)送表示由所述電壓變動(dòng)檢測(cè)部檢測(cè)的電壓變動(dòng)的信號(hào)， 所述蓋部被安裝于包含所述次級(jí)線圈的電子裝置，所述通信部將表示所述電壓變動(dòng)的信號(hào)發(fā)送至所述送電器。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103765729SQ201280041700
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月2日
【發(fā)明者】下川聰, 內(nèi)田昭嘉, 川野浩康, 松井清人, 田口雅一 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社