CN102742122A - 电力受电装置及电力送电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种能够抑制电场对电力受电装置及电力送电装置产生的不良影响的装入到具体的设备中的结构。电力受电装置(111)具备由高电压侧导体(11)和扩展到该高电压侧导体(11)的周围的低电压侧导体(12)构成的电容耦合电极。高电压侧导体(11)配置在框体(30)的表面。低电压侧导体(12)设置在电路基板(21)的内部。在电路基板(21)上，在相对于低电压侧导体(12)与高电压侧导体(11)相反的一侧安装有多个模块部件(22)。

Description

电力受电装置及电力送电装置
技术领域
本发明涉及以非接触方式传送电力的电力受电装置及电力送电装置。 
背景技术
作为通过电容耦合来传送电力的系统，公开有专利文献1。 
专利文献1的电力传送系统由电力送电装置和电力受电装置构成，所述电力送电装置具备高频率高电压发生器、无源电极及有源电极，所述电力受电装置具备高频率高电压负载、无源电极及有源电极。 
图1是表示专利文献1的电力传送系统的基本结构的图。在电力送电装置中具备高频率高电压发生器1、无源电极2及有源电极3。在电力受电装置中具备高频率高电压负载5、无源电极7及有源电极6。并且，通过使电力送电装置的有源电极3与电力受电装置的有源电极6隔着空隙4而近接，从而使这两个电极彼此电容耦合。 
【在先技术文献】 
【专利文献】 
【专利文献1】日本特表2009-531009号公报 
发明内容
发明要解决的技术问题 
在专利文献1中示出了关于通过电容耦合进行的电力传送的基本结构。但是，未公开装入到设备中的具体的结构。 
因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制电场对电力受电装置及电力送电装置产生的不良影响的装入到具体的设备中的结构。 
本发明的电力受电装置中，电力受电装置侧的电容耦合电极由高电压侧导体和扩展到高电压侧导体的周围的低电压侧导体构成，所述电力受电装置具备负载电路、将在所述高电压侧导体与所述低电压侧导体之间感应 出的电力向负载供电的供电电路，构成该供电电路的模块部件中至少有源部件配置在相对于低电压侧导体与高电压侧导体相反的一侧。 
例如，所述供电电路包括降压电路、整流电路、充电电路中的至少一个。 
例如，构成所述供电电路的模块部件安装在电路基板上，所述低电压侧导体形成在所述电路基板上。 
例如，所述低电压侧导体以在面内包围所述高电压侧导体的方式形成。 
例如，所述电力送电装置具备框体，所述高电压侧导体、所述低电压侧导体、所述供电电路及所述负载设置在所述框体内。 
例如，所述负载为二次电池，所述二次电池配置在相对于所述低电压侧导体与所述高电压侧导体相反的一侧。 
本发明的电力送电装置中，电力送电装置侧的电容耦合电极由高电压侧导体和扩展到高电压侧导体的周围的低电压侧导体构成，所述电力送电装置具备向所述高电压侧导体与所述低电压侧导体之间施加高频率的高电压的高频率高电压发生器，构成所述高频率高电压发生器的模块部件中的至少有源部件配置在相对于所述低电压侧导体与所述高电压侧导体相反的一侧。 
例如，构成所述高频率高电压发生器的模块部件安装在电路基板上，所述低电压侧导体形成在所述电路基板上。 
例如，所述低电压侧导体以在面内包围所述高电压侧导体的方式形成。 
例如，所述电力送电装置具备框体，所述高电压侧导体、所述低电压侧导体及所述高频率高电压发生器设置在所述框体内。 
【发明效果】 
根据本发明，能够通过低电压侧导体保护容易受到来自高电压侧导体的电场的影响的有源部件，从而能够抑制电场产生的不良影响。另外，当将全部的模块部件配置在与高电压侧导体相反的一侧时，能够使高电压侧导体与低电压侧导体的距离变窄，从而装置变得小型。 
另外，通过将模块部件安装在电路基板上，从而装置变得更加小型。 
另外，通过低电压侧导体以在面内包围高电压侧导体的方式形成，从而可降低来自高电压侧导体的无用放射。 
另外，通过将作为电力受电装置的负载的二次电池配置在相对于低电压侧导体与高电压侧导体相反的一侧，从而能够保护电池内的电路，以免其受到高电压侧导体的电场的影响，从而能够降低电场产生的不良影响。 
附图说明
图1是表示专利文献1的电力传送系统的基本结构的图。 
图2(A)是电力受电装置111的俯视图，图2(B)是其剖视图。 
图3是表示在图2所示的电力受电装置111的内部具备的供电电路的结构的图。 
图4(A)是电力受电装置112的俯视图，图4(B)是其剖视图。 
图5是四个电力受电装置113～116的剖视图。 
图6(A)是电力送电装置121的俯视图，图6(B)是其剖视图。 
图7(A)是电力受电装置117的俯视图，图7(B)是其剖视图。 
图8是表示在图7所示的电力受电装置117的内部具备的供电电路的结构的图。 
具体实施方式
《第一实施方式》 
参照图2、图3，说明第一实施方式涉及的电力受电装置的结构。 
图2(A)是电力受电装置111的俯视图，图2(B)是其剖视图。其中，为了避免图的繁杂化，在剖视图中，电极部分以外省略剖面线。 
电力受电装置111具备与图外的电力送电装置的电容耦合电极耦合的电容耦合电极。图2所示的高电压侧导体11和扩展到该高电压侧导体11的周围的低电压侧导体12为电力受电装置111的电容耦合电极。 
电力受电装置111具备电绝缘性的框体30。在该例子中，在框体30的表面配置有高电压侧导体11。低电压侧导体12设置在电路基板21的内部。 
在电路基板21的表面(在图2(A)、图2(B)的状态下为下表面) 安装有构成供电电路的多个模块部件22。在这些模块部件中还包含有源部件。电路基板21的安装有模块部件22的面由模制树脂23密封。 
这样，由形成有低电压侧导体12的电路基板21、模块部件22及模制树脂23构成模块20。高电压侧导体11经由配线导体与模块20连接。 
在模块20上具备将在高电压侧导体11与低电压侧导体12之间感应出的电力向负载供电的供电电路。在框体30内收纳有通过所述供电电路充电的二次电池31。 
多个模块部件22安装在相对于低电压侧导体12成为与高电压侧导体11相反的一侧的电路基板21的下表面。 
在图外的电力送电装置中也具备高电压侧导体和低电压侧导体，且电力受电装置的高电压侧导体11与电力送电装置的高电压侧导体相面对，电力受电装置的低电压侧导体12与电力送电装置的低电压侧导体相面对，从而通过电容耦合来传送电力。这样，通过电力受电装置和电力送电装置构成电力传送系统。 
图3是表示在图2所示的电力受电装置111的内部具备的供电电路的结构的图。供电电路32具备降压变压器T、整流二极管D1、D2及平滑电容器C。变压器T的一次绕组的一端与高电压侧导体11连接，另一端与低电压侧导体12连接。在变压器T的二次绕组上构成有由整流二极管D1、D2及平滑电容器C形成的全波整流电路。 
充电电路33与所述全波整流电路的输出连接。充电电路33以规定的充电方式对二次电池31进行充电。 
通过以上所示的结构，容易受到来自高电压侧导体11的电场的影响的模块部件由低电压侧导体12保护，从而可抑制电场产生的不良影响。另外，不需要将全部的模块部件都配置在与高电压侧导体相反的一侧，但由于具有微细配线的有源部件尤其容易受到电场的影响，因此配置在与高电压侧导体相反的一侧有效。另外，由微细配线构成的无源设备或高阻抗的电路也容易受到电场的影响，因此配置在与高电压侧导体相反的一侧有效。通过将全部的模块部件配置在与高电压侧导体相反的一侧，从而能够使高电压侧导体11与低电压侧导体12的距离变窄，因此装置变得小型。 
另外，通过将模块部件安装在电路基板上，从而使装置变得更加小型。 
另外，在该例子中，将低电压侧导体12设置在电路基板21的内部，但也可以将低电压侧导体12设置在电路基板21的表面。 
另外，通过将作为电力受电装置111的负载的二次电池31相对于低电压侧导体12配置在与高电压侧导体11相反的一侧，能够保护二次电池31，使其免受高电压侧导体11的电场的影响，从而能够降低电场产生的不良影响。 
《第二实施方式》 
参照图4，说明第二实施方式涉及的电力受电装置的结构。 
图4(A)是电力受电装置112的俯视图，图4(B)是其剖视图。其中，为了避免图的繁杂化，在剖视图中，电极部分以外省略剖面线。 
电力受电装置112具备与图外的电力送电装置的电容耦合电极耦合的电容耦合电极。图4所示的高电压侧导体11和扩展到该高电压侧导体11的周围的低电压侧导体12为电力受电装置112侧的电容耦合电极。 
在该例子中，高电压侧导体11在由模制树脂24密封的状态下与电路基板21一体化。低电压侧导体12设置在电路基板21的内部。 
在电路基板21的表面(在图4(A)、图4(B)的状态下为下表面)上，且在相对于低电压侧导体12与高电压侧导体11相反的一侧安装有多个模块部件22。在这些模块部件22中还包含有源部件。 
这样，可以使高电压侧导体1与模块一体化。 
《第三实施方式》 
参照图5，说明第三实施方式涉及的结构不同的几个电力受电装置。 
图5是电力受电装置113～116的剖视图。其中，为了避免图的繁杂化，在剖视图中，电极部分以省略外剖面线。电力受电装置113～116都在层叠基板25上形成有高电压侧导体11及低电压侧导体12。在层叠基板25上，且在相对于低电压侧导体12与高电压侧导体11相反的一侧的面上安装有多个模块部件22。 
电力受电装置113及114的高电压侧导体11形成在层叠基板25的内部的层上。电力受电装置115及116的高电压侧导体11形成在层叠基板25的表层上。 
在电力受电装置114及116的高电压侧导体11的周围以在面内包围 高电压侧导体的方式形成有低电压侧导体12S。该低电压侧导体12S与低电压侧导体12电导通。 
通过该结构，通过低电压侧导体12S的电场屏蔽效果，来降低来自高电压侧导体11的无用放射。另外，通过该结构，能够增加电力受电装置侧的低电压侧导体与电力送电装置侧的低电压侧导体之间的耦合电容，因此能够改善传送效率或传送电力等电特性。并且，由于能够增加低电压侧导体间的耦合电容，因此能够降低为了传送一定的电力所需的高电压侧导体的驱动电压。 
电力受电装置116在层叠基板25的四侧面形成有低电压侧导体12e。通过该结构，使高电压侧导体11的周围的电场屏蔽效果进一步提高。另外，由于通过侧面的低电压侧导体12e将低电压侧导体12s与低电压侧导体12电导通，因此能够有效地利用层叠基板25的空间，从而能够使装置小型。 
《第四实施方式》 
参照图6，说明第四实施方式涉及的电力送电装置的结构。 
图6(A)是电力送电装置121的俯视图，图6(B)是其剖视图。其中，为了避免图的繁杂化，在剖视图中，电极部分以外省略剖面线。 
电力送电装置121具备与图外的电力受电装置的电容耦合电极耦合的电容耦合电极。图6所示的高电压侧导体13和扩展到该高电压侧导体13的周围的低电压侧导体14为电力送电装置121侧的电容耦合电极。 
电力送电装置121具备电绝缘性的框体50。在该例子中，在框体50的表面附近配置有高电压侧导体13。低电压侧导体14设置在电路基板21的内部。 
在电路基板21的表面(在图6的状态下为下表面)上，且在相对于低电压侧导体14与高电压侧导体13相反的一侧安装有多个模块部件42。在这些模块部件22中还包含有源部件。电路基板21的安装有模块部件42的面由模制树脂23密封。 
这样，由形成有低电压侧导体14的电路基板21、模块部件42及模制树脂23构成模块40。高电压侧导体13经由配线导体与模块40连接。在该模块40上构成有将高频率的高电压施加在高电压侧导体13与低电压侧 导体14之间的高频率高电压发生器。 
在图外的电力受电装置中也具备高电压侧导体和低电压侧导体，且电力送电装置的高电压侧导体13与电力受电装置的高电压侧导体相面对，电力送电装置的低电压侧导体14与电力受电装置的低电压侧导体相面对，从而通过电容耦合来传送电力。 
通过以上所示的结构，容易受到来自高电压侧导体13的电压的影响的模块部件由低电压侧导体14保护，从而可抑制电场产生的不良影响。另外，不需要将全部的模块部件配置在与高电压侧导体相反的一侧，但将有源部件配置在与高电压侧导体相反的一侧有效的情况、当将全部的模块部件配置在与高电压侧导体相反的一侧时装置变得小型的情况与第一实施方式相同。 
另外，当以在面内包围高电压侧导体13的方式形成低电压侧导体14时，可降低来自高电压侧导体13的无用放射的情况也与第三实施方式相同。 
《第五实施方式》 
参照图7(A)、图7(B)、图8，说明第五实施方式涉及的电力受电装置的结构。 
图7(A)是电力受电装置117的俯视图，图7(B)是其剖视图。其中，为了避免图的繁杂化，在剖视图中，电极部分以外省略剖面线。 
图8是表示在图7所示的电力受电装置117的内部具备的供电电路的结构的图。 
电力受电装置117具备作为电容耦合电极的高电压侧导体11和扩展到该高电压侧导体11的周围的低电压侧导体12。 
电力受电装置117的高电压侧导体11配置在电绝缘性的框体30的表面附近。另外，低电压侧导体12设置在电路基板21的内部。 
在电路基板21的表面(在图7(A)、图7(B)的状态下为下表面)安装有构成供电电路的多个模块部件22及降压变压器26。电路基板21的安装有模块部件22及降压变压器26的面由模制树脂23密封。在这些模块部件中还包含有源部件。 
所述降压变压器26的高电压部26H经由配线导体27与高电压侧导体 11连接。 
这样，由形成有低电压侧导体12的电路基板21、降压变压器26、模块部件22及模制树脂23构成模块20。 
在模块20中具备将在高电压侧导体11与低电压侧导体12之间感应出的电力向负载供电的供电电路。在框体30内收纳有通过所述供电电路充电的二次电池31。 
多个模块部件22安装在相对于低电压侧导体12成为与高电压侧导体11相反的一侧的电路基板21的下表面。 
在图外的电力送电装置中也具备高电压侧导体和低电压侧导体，且电力受电装置的高电压侧导体11与电力送电装置的高电压侧导体相面对，电力受电装置的低电压侧导体12与电力送电装置的低电压侧导体相面对，从而通过电容耦合来传送电力。 
在第五实施方式中，以使降压变压器26的高电压部分26H位于从降压变压器26以外的模块部件22离开的位置的方式配置降压变压器26及模块部件22。在该例子中，以作为降压变压器26的一次侧的高电压部26H成为远离模块部件22的一侧，且作为降压变压器26的二次侧的低电压部成为接近模块部件22的一侧的方式确定降压变压器26的位置和方向。 
通过这样的结构，模块部件22不仅难以受到高电压侧导体11的影响，而且难以受到来自与高电压侧导体11相连的配线导体27及降压变压器的高电压侧27H的电场的影响，从而能够抑制电场产生的不良影响。 
另外，在图7所示的例子中，在低电压侧导体12上形成开口H，使配线导体27通过该开口H，但也可以构成为在低电压侧导体12的一边形成切口，使配线导体27通过该切口。 
《其它的实施方式》 
在第五实施方式中，对于电力受电装置，示出了变压器的位置和方向的例子，但对电力送电装置也同样，可以将作为升压变压器的二次侧的高电压侧以从模块部件(有源部件)离开的关系配置。通过这样的结构，电力送电装置的模块部件(有源部件)不仅难以受到高电压侧导体的影响，而且难以受到来自与高电压侧导体相连的配线导体及升压变压器的高电压侧的电场的影响，从而能够抑制电场产生的不良影响。 
【符号说明】 
11         高电压侧导体 
12         低电压侧导体 
12e        低电压侧导体 
12S        低电压侧导体 
20         模块 
21         电路基板 
22         模块部件 
23、24     模制树脂 
25         层叠基板 
30         框体 
31         二次电池 
32         供电电路 
33         充电电路 
40         模块 
42         模块部件 
50         框体 
111～116   电力受电装置 
121        电力送电装置 。

Claims (10)

1.一种电力受电装置，其具备与电力送电装置侧的电容耦合电极相耦合的电容耦合电极，而被用于通过电容耦合来传送电力的电力传送系统中，所述电力受电装置的特征在于，
所述电力受电装置侧的电容耦合电极由高电压侧导体和扩展到所述高电压侧导体的周围的低电压侧导体构成，
所述电力受电装置具备将在所述高电压侧导体与所述低电压侧导体之间感应出的电力向负载供电的供电电路，
构成所述供电电路的模块部件中的至少有源部件配置在相对于低电压侧导体与高电压侧导体相反的一侧。
2.根据权利要求1所述的电力受电装置，其特征在于，
所述供电电路包括降压电路、整流电路、充电电路中的至少一个。
3.根据权利要求1或2所述的电力受电装置，其特征在于，
构成所述供电电路的模块部件安装在电路基板上，
所述低电压侧导体形成在所述电路基板上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力受电装置，其特征在于，
所述低电压侧导体以在面内包围所述高电压侧导体的方式形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电力受电装置，其特征在于，
所述电力受电装置具备框体，
所述高电压侧导体、所述低电压侧导体、所述供电电路及所述负载设置在所述框体内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电力受电装置，其特征在于，
所述负载为二次电池，
所述二次电池配置在相对于所述低电压侧导体与所述高电压侧导体相反的一侧。
7.一种电力送电装置，其具备与电力受电装置侧的电容耦合电极相耦合的电容耦合电极，而被用于通过电容耦合来传送电力的电力传送系统中，所述电力送电装置的特征在于，
所述电力送电装置侧的电容耦合电极由高电压侧导体和扩展到所述高电压侧导体的周围的低电压侧导体构成，
所述电力送电装置具备高频率高电压发生器，所述高频率高电压发生器向所述高电压侧导体与所述低电压侧导体之间施加高频率的高电压，
构成所述高频率高电压发生器的模块部件中至少有源部件配置在相对于所述低电压侧导体与所述高电压侧导体相反的一侧。
8.根据权利要求7所述的电力送电装置，其特征在于，
构成所述高频率高电压发生器的模块部件安装在电路基板上，
所述低电压侧导体形成在所述电路基板上。
9.根据权利要求7或8所述的电力送电装置，其特征在于，
所述低电压侧导体以在面内包围所述高电压侧导体的方式形成。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电力送电装置，其特征在于，
所述电力送电装置具备框体，
所述高电压侧导体、所述低电压侧导体及所述高频率高电压发生器设置在所述框体内。
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