CN103094994A - 磁耦合单元和磁耦合系统 - Google Patents

磁耦合单元和磁耦合系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103094994A
CN103094994A CN2012104491215A CN201210449121A CN103094994A CN 103094994 A CN103094994 A CN 103094994A CN 2012104491215 A CN2012104491215 A CN 2012104491215A CN 201210449121 A CN201210449121 A CN 201210449121A CN 103094994 A CN103094994 A CN 103094994A
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
magnetic
electric current
coupling
electric power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012104491215A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103094994B (zh
Inventor
宮本宗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN103094994A publication Critical patent/CN103094994A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103094994B publication Critical patent/CN103094994B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/50—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using additional energy repeaters between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H02J7/0044—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction specially adapted for holding portable devices containing batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00045—Authentication, i.e. circuits for checking compatibility between one component, e.g. a battery or a battery charger, and another component, e.g. a power source

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供了磁耦合单元和磁耦合系统，当使用磁装置之间的磁耦合进行操作时，其能够减少能量损耗。该磁耦合单元包括：一个或多个磁装置，其每一个都能与其它单元的其它磁装置磁耦合；和一个或多个耦合增强部，其每一个都能增强磁耦合。

Description

磁耦合单元和磁耦合系统
技术领域
本发明涉及具有例如线圈的磁装置的磁耦合单元，以及包括多个这种磁耦合单元的磁耦合系统。
背景技术
近年来，为CE设备(消费者电子设备)，例如移动电话和移动音乐播放器，执行非接触供电(电力传输)的馈电系统(非接触式馈电系统，无线充电系统)已引起了注意。因此，可不用将电源例如AC适配器的连接器插入(连接)一个单元内，而是将电子单元(次级侧单元)放置在充电托盘(初级侧单元)，便可开始充电。换句话说，电子单元和充电托盘之间的端子连接是不必要的。
作为一种以这种方式执行非接触供电的方法，电磁感应方法(例如，日本未经审查的专利申请公开号2010-93180)已众所周知。此外，使用所谓的磁谐振方法(其使用磁谐振现象)的非接触式馈电系统已经引起人们的注意。在使用磁谐振方法的非接触式馈电系统中，由于磁谐振现象的原理，可实现距离大于电磁感应方法中的距离的电力传输。此外，即便轴向对准不充分，传输效率(馈电效率)也不太可能降低。附带说明，在磁谐振方法和电磁感应方法中，非接触馈电系统使用馈源(电力传输线圈)和馈电目标(功率接收线圈)之间的磁耦合。
另一方面，与非接触馈电系统类似，有许多使用线圈(磁装置)之间的磁耦合执行预定操作的系统(磁耦合系统)。这种系统的示例包括在电子单元和非接触集成电路(IC)卡之间执行局部无线通信的无线通信系统(例如，日本未经审查的专利申请公开号2006-178713)，和将交流电源的电压值转换为不同电压值的转换系统。此外，这种系统的示例进一步包括不用接触便可利用线圈和金属制品之间的磁耦合加热金属制品(例如，金属壶)的感应加热系统(例如，日本未经审查的专利申请公开号2004-267466)。
发明内容
附带说明，在非接触馈电系统、无线通信系统等中，要求提高线圈之间的传输效率(馈电效率)。此外，在感应加热系统中要求提高加热效率，在转换系统中要求减少作为电子元件的变压器的插入损耗。换句话说，在这些系统(磁耦合系统)中，期望减少能量损失。
希望提供当使用磁装置之间的磁耦合执行操作时，能够减少能量损耗的磁耦合单元和磁耦合系统。
根据本发明的一种实施例，提供了磁耦合单元，其包括：一个或多个磁装置，其每一个都能与其它单元的磁装置磁耦合；和一个或多个耦合增强部，其每一个都能增强磁耦合。
根据本发明的一种实施例，提供了磁耦合系统，其包括多个磁耦合单元，每一个磁耦合单元包括一个或多个磁装置。允许一个磁耦合单元中的磁装置与其它磁耦合单元之一中的磁装置磁耦合，且在磁耦合单元的一个或多个和其它单元中提供有每一个都能增强磁耦合的一个或多个耦合增强部，其它单元与磁耦合单元分离。
在根据本发明的本实施例的磁耦合单元和磁耦合系统中，提供了能增强不同单元中的磁装置之间的磁耦合的耦合增强部。结果，磁装置之间的磁耦合被增强。
在根据本发明的本实施例的磁耦合单元和磁耦合系统中，提供了能增强不同单元中的磁装置之间的磁耦合的耦合增强部。因此，增强了磁装置之间的磁耦合。结果，当使用磁装置之间的磁耦合执行操作时，可减少能量损耗。
应理解上述一般描述以及下文中的详细描述都是示例性的，其目的在于对所要求保护的技术提供进一步的解释。
附图说明
包括的附图是为了进一步提供对本发明的理解，其被合并到本发明书中并构成本发明书的一部分。附图图示了实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是图示根据本发明第一实施例的馈电系统(磁耦合系统)的外观配置的示例的透视图。
图2是图示图1中所图示的馈电系统的详细配置示例的框图。
图3是图示图2中所图示的电力传输部和功率接收部的图解的配置示例的示意图。
图4A和4B是每一个都图示图2中所图示的耦合增强部的详细配置示例的示意图。
图5A和5B是每一个都图示图2中所图示的耦合增强部的另一个详细配置示例的示意图。
图6A和6B是分别图示根据比较示例1和2的馈电系统的图解配置的示意图。
图7是解释根据第一实施例的耦合增强部的功能的示意图。
图8A和8B是用于解释根据第一实施例的耦合增强部的功能的细节的示意图。
图9是图示根据第一实施例的示例的每一个线圈的配置的示意图。
图10是图示根据第一实施例的示例的数据的示例的特性图。
图11是图示根据第一实施例的示例的数据的另一个示例的特性图。
图12A和12B是每一个都图示根据本发明第二实施例的馈电系统的图解配置示例的示意图。
图13A和13B是每一个都图示根据第二实施例的馈电系统的另一个图解配置示例的示意图。
图14是解释根据第二实施例的耦合增强部的功能的示意图。
图15A和15B是分别图示根据第二实施例的示例的每一个线圈的配置示例和数据示例的示意图。
图16是图示根据本发明第三实施例的馈电系统的图解配置示例的示意图。
图17A至17C是每一个都图示图16中所图示的耦合增强部中的谐振电容器的详细配置示例的示意图。
图18是解释谐振频率之间的相互关系的示意图。
图19是图示根据第三实施例的示例的数据的示例的特性图。
图20是图示根据第三实施例的示例的数据的另一个示例的特性图。
图21A和21B是每一个都图示根据变型的馈电系统的图解配置示例的示意图。
图22A和22B是每一个都图示根据变型的另一个馈电系统的图解配置示例的示意图。
图23A和23B是每一个都图示根据变型的再另一个馈电系统的图解配置示例的示意图。
图24是图示根据另一个变型的馈电单元的图解配置示例的示意图。
具体实施方式
以下，将结合附图详细描述本发明的优选实施例。应注意将按以下顺序进行描述。
1.第一实施例(非接触馈电系统的第一示例，其包括初级侧单元内的耦合增强部)
2.第二实施例(非接触馈电系统的第二示例，其包括初级侧单元中的耦合增强部)
3.第三实施例(非接触馈电系统的第三示例，其包括初级侧单元中的耦合增强部)
4.变型(非接触馈电系统的示例，其包括次级侧单元或其它单元内的耦合增强部)
5.其它变型(磁耦合系统而非非接触馈电系统的示例)
[第一实施例]
[馈电系统4的大体配置]
图1图示了根据本发明第一实施例的作为磁耦合系统的馈电系统(馈电系统4)的外观配置的示例。图2图示了馈电系统4的框图配置示例。馈电系统4是利用磁场(利用磁谐振等，同下文)执行非接触电力传输(电力供应，或电力馈送)的系统(非接触馈电系统)。馈电系统4包括馈电单元1(初级侧单元)和一个或多个需要被供电的电子单元(此处，两个电子单元2A和2B，次级侧单元)。
如图1中所图示的那样，例如，在馈电系统4中，电子单元2A和2B放置(或接近地布置)在馈电单元1的馈电表面S1(电力传输表面)以便馈电单元1将电力传输至电子单元2A和2B。在此种情况下，考虑到电力是同时或以时分的方式(按顺序)传输到多个电子单元2A和2B的情况，馈电单元1为垫子状(托盘状)，其中馈电表面S1的面积大于需要被供电的电子单元2A和2B的尺寸。
(馈电单元1)
如上所述，馈电单元1是利用磁场将电力传输至电子单元2A和2B的单元(充电托盘)。如图2中所图示的那样，例如，馈电单元1包括电力传输单元11和耦合增强部3。电力传输单元11包括电力传输部110、高频功率生成电路111、阻抗匹配电路112和谐振电容器C1。
电力传输部110包括作为磁装置的电力传输线圈(初级侧线圈)L1等，稍后将加以描述。电力传输部110通过电力传输线圈L1和谐振电容器C1利用磁场将电力传输至电子单元2A和2B(稍后将详细描述电力接收部210)。具体地，电力传输部110具有从馈电表面S1向电子单元2A和2B辐射磁场(磁通)的功能。应注意稍后将描述电力传输部110的详细配置(图3至图5B)。
高频功率生成电路111是使用，例如，来自馈电单元1外部的电源9的电力生成预定的高频功率(AC信号)用于电力传输的电路。
阻抗匹配电路112是在电力传输中执行阻抗匹配的电路。因此，可提高电力传输的效率(传输效率)。附带说明，取决于电力传输线圈L1、稍后将描述的电力接收线圈L2、谐振电容器C1和C2等的配置，阻抗匹配电路112可以被省略。
谐振电容器C1是与电力传输线圈L1一起配置LC谐振器(谐振电路)的电容器，其被布置为以串联、并联或串并联的形式电连接至电力传输线圈L1。由电力传输线圈L1和谐振电容器C1构成的LC谐振器允许在谐振频率(第一谐振频率)f1进行谐振操作。谐振频率基本上等于或接近在高频功率生成电路111中生成的高频功率的频率。此外，谐振电容器C1的电容值被设置为可获得谐振频率f1。然而，如果谐振频率f1是通过使用寄生电容分量(浮动电容分量)进行谐振操作而获得的，则谐振电容器C1可省略，所述寄生电容分量由电力传输线圈L1中的线路电容、电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间的电容(稍后将描述)等构成。此外，如果可以容忍传输效率降低，则谐振电容器C1可被省略。
耦合增强部3具有增强(提高)电力传输部110中的电力传输线圈L1和电力接收部210(稍后将描述)中的电力接收线圈L2之间的磁耦合的功能。应注意稍后将描述耦合增强部3的详细配置(图4A和4B以及图5A和5B)(电子单元2A和2B)
电子单元2A和2B可以是固定电子单元(典型代表有电视接收机)，包括可充电电池(电池)的移动电子单元(典型代表有移动电话和数码相机等)。如图2中所图示的那样，例如，电子单元2A和2B的每一个包括电力接收单元21，和负载22，其基于来自电力接收单元21的电力执行预定操作(允许电子单元2A和2B执行电子单元的功能)。此外，电力接收单元21包括电力接收部210、阻抗匹配电路212、整流电路213、稳压电路214、电池215和谐振电容器C2。
电力接收部210包括作为磁装置(其它磁装置)的电力接收线圈(次级侧线圈)L2，稍后描述。电力接收部210具有使用电力接收线圈L2和谐振电容器C2接收馈电单元1中的电力传输部110所传输的电力的功能。应注意稍后将描述电力接收部210的详细配置(图3至图5B)。
阻抗匹配电路212是在电力传输中执行阻抗匹配的电路，其与以上描述的阻抗匹配电路112类似。附带说明，取决于电力传输线圈L1、稍后将描述的电力接收线圈L2、谐振电容器C1和C2等的配置，阻抗匹配电路212可以被省略。此外，如果可以容忍传输效率降低，则阻抗匹配电路212也可被省略。
整流电路213是对由电力接收部210提供的电力(交流电)进行整流以生成直流电的电路。
稳压电路214是基于由整流电路213提供的直流电执行预定的稳压操作，并为电池215和负载22中的电池(未图示)充电的电路。
电池215将稳压电路214所供电力存储于其中，且其被配置为使用可充电电池(辅助电池)，例如锂离子电池。应注意当只使用负载22中的电池等时，不一定要提供电池215。
谐振电容器C2是与电力传输线圈L1一起配置LC谐振器(谐振电路)的电容器，其被布置为以串联、并联或串并联的形式电连接至电力接收线圈L2。由电力接收线圈L2和谐振电容器C2构成的LC谐振器允许在谐振频率(第一谐振频率)f2进行谐振操作。谐振频率f2基本上等于或接近在高频功率生成电路111中生成的高频功率的频率。换句话说，由电力传输线圈L1和电力传输单元11中的谐振电容器C1构成的LC谐振器，和由电力接收线圈L2和电力接收单元21中的谐振电容器C2构成的LC谐振器的每一个在基本上相等的谐振频率(f1≈f2)处执行谐振操作。此外，谐振电容器C2的电容值被设置为可获得谐振频率f2。然而，如果谐振频率f2是通过使用寄生电容分量(浮动电容分量)进行谐振操作而获得的，则谐振电容器C2可省略，所述寄生电容分量由电力传输线圈L2中的线路电容、电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间的电容等构成。此外，如果可以容忍传输效率降低，则谐振频率f2可以与谐振频率f1不同(f2≠f1)，或谐振电容器C2可被省略。[电力传输部110和电力接收部210的详细配置]
图3示意性图示了电力传输部110和电力接收部210的图解配置。电力传输部110包括一个或多个(此处，一个)电力传输线圈L1，电力接收部210包括一个或多个(此处，一个)电力接收线圈L2。电力传输线圈L1和电力接收线圈L2可彼此磁耦合。应注意，除了电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之外，电力传输部110和电力接收部210可包括一个或多个线圈，或一个或多个LC谐振器，每一个LC谐振器均由线圈和电容器构成。
这些线圈(电力传输线圈L1、电力接收线圈L2等)的每一个并不局限于通过用导线(导电材料)缠绕几次而形成的开路线圈(导电线圈)，其可以是通过将导线缠绕一次而形成的开环回路(导电回路)。附带说明，作为导电线圈和导电回路，可以采用通过卷绕导线形成的线圈(卷绕线圈)和回路(卷绕回路)、由导电图案(例如印制板(印制线路板)和柔性印制板(柔性印制线路板))构成的线圈(图案线圈)和回路(图案回路)等。此外，图案线圈和图案回路可通过印刷或沉积导电材料、处理导电板或导电片等形成。
图3也图示了以一定相位从电力传输线圈L1生成的磁场线的分布示例。电力传输线圈L1是利用磁通(磁场线或磁场)传输电力(生成磁通)的线圈，如上所述。另一方面，电力接收线圈L2是接收从电力传输部110传输的电力(来自磁通、磁场线或磁场)的线圈。
[耦合增强部3的详细配置]
图4A和4B以及图5A和5B的每一个示意性地图示了以上描述的耦合增强部3的详细配置的示例。耦合增强部3包括相互电连接的电流生成部31(第一电流生成部)和电流生成部32(第二电流生成部)。具体地，电流生成部31的两端通过导线等分别地电连接至电流生成部32的两端。附带说明，如稍后将描述的那样，希望耦合增强部3与电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)电绝缘，这样可在电流生成部31生成相对较大的电流。然而，这并非限制性的。
在这种情况下，电流生成部31的两端分别电连接至电流生成部32的两端使得从电流生成部31生成的电流(第一电流)方向与从电流生成部32生成的电流(第二电流)方向相反。此外，电流生成部31和32以及电力传输线圈L1(磁装置)被布置以使得从电流生成部31生成的电流(第一电流)的量大于从电流生成部32生成的电流(第二电流)的量。具体地，在此种情况下，电流生成部31和32以及电力传输线圈L1被布置以使得电流生成部31和电力传输线圈L1之间的距离d31小于电流生成部32和电力传输线圈L1之间的距离d32(d32＞d31)。然而，这并非限制性的，且可通过允许电流生成部31和32(稍后描述)中的磁装置L31和L32之间的内径φ31和φ32、形状、线圈数量相互不同来建立以上描述的电流量之间的量级关系。
此外，在本实施例的耦合增强部3中，电力传输线圈L1被布置在电流生成部31和32之间(在间隙中)。换句话说电流生成部32布置在电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间(在间隙中)，电流生成部31布置在电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间的间隙外。
此处，电流生成部31和32分别包括磁装置L31和L32，例如，其每一个都由导电开路线圈或导电开环回路形成。具体地，电流生成部31和32分别包括磁装置L31和L32，其每一个都是由图4A中所图示的示例中的导电开环回路形成，以及由图4B中所图示的示例中的导电开路线圈形成。此外，在图5A所图示的示例中，电流生成部31包括由导电开环回路形成的磁装置L31，电流生成部32包括由导电开路线圈形成的磁装置L32。在图5B所图示的示例中，电流生成部31包括由导电开路线圈形成的磁装置L31，电流生成部32包括由导电开环回路形成的磁装置L32。
附带说明，作为开路线圈和开环回路，可采用通过卷绕导线形成的线圈(卷绕线圈)和回路(卷绕回路)、由导电图案(例如印制板(印制线路板)和柔性印制板(柔性印制线路板))构成的线圈(图案线圈)和回路(图案回路)等。此外，图案线圈和图案回路可通过印刷或沉积导电材料、处理导电板或导电片等形成。
[馈电系统4的功能和效果]
(1.基本操作概述)
在馈电系统4的馈电单元1中，高频功率生成电路111为电力传输部110中的电力传输线圈L1和谐振电容器C1(LC谐振器)提供用于电力传输的预定高频功率(AC信号)。因此，在电力传输部110的电力传输线圈L1中生成磁场(磁通)。此时，当要被供电(将要被充电)的电子单元2A和2B放置(或接近地布置)在馈电单元1的上表面(馈电表面S1)上时，允许馈电单元1中的电力传输线圈L1接近在馈电表面S1附近的每一个电子单元2A和2B中的电力接收线圈L2。
这样，当电力接收线圈L2布置在生成磁场(磁通)的电力传输线圈L1的附近时，通过从电力传输线圈L1生成的磁通的感应可在电力接收线圈L2中生成电动势(electromotive force)。换句话说，通过电磁感应或磁谐振在电力传输线圈L1和电力接收线圈L2的每一个中生成了互连的磁场。结果，电力从电力传输线圈L1侧(初级侧、馈电单元1侧、电力传输部110侧)被传输至电力接收线圈L2侧(次级侧、电子单元2A和2B侧、电力接收部210侧)(参见图2所图示的电力P1)。此时，在馈电单元1中，利用电力传输线圈L1和谐振电容器C1执行谐振操作(在谐振频率f1)，在电子单元2A和2B中，利用电力接收线圈L2和谐振电容器C2(在谐振频率f2≈f1)执行谐振操作。
然后，在电子单元2A和2B中，通过电力接收线圈L2接收的交流电被提供给整流电路213和稳压电路214，从而进行以下充电操作。具体地，在交流电被整流电路213转换为直流电之后，稳压电路214基于直流电执行稳压操作，因此电池215或负载22中的电池(未图示)被充电。这样，在电子单元2A和2B中，基于电力接收部210接收的电力执行充电操作。
因此，在该实施例中，为电子单元2A和2B充电不需要将其终端连接至AC适配器等，只需将电子单元2A和2B放置(接近地布置)在馈电单元1的馈电表面S1上便很容易地开始充电(执行非接触馈电)。这可减轻用户的负担。
(2.耦合增强部3的功能)
通过与比较示例(比较示例1和2)的对比，将详细描述耦合增强部3的功能，即本实施例的一个特征。
(比较示例1)
图6A图示了根据比较示例1的馈电系统(馈电系统104)的图解配置。比较示例1的馈电系统104是利用磁场执行非接触电力传输的系统，其与馈电系统4类似。馈电系统104包括具有电力传输部110和电流生成部103的馈电单元101，和电子单元2A和2B。
与馈电单元1不同，在馈电单元101中，具有线圈L103的电流生成部103布置在电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间(在间隙中)。另一方面，电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间的间隙外部未布置电流生成部。因此，比较示例1中会产生以下缺点。
在这种配置中，当通过电流生成部103的磁通(通过增加通过磁场内某些区域的磁场线的垂直分量而获得的分量)被改变时，在电流生成部103中感应了使电流朝阻止这种改变的方向流动的电动势。结果，电流(环形电流)I103流过电流生成部103(法拉第电磁感应定律，楞次定律)。当图6A中所图示的方向上的磁场线是以一定相位从电力传输部110(电力传输线圈L1)生成时，由于磁场线的方向根据相位发生了改变，磁场线的方向如下。具体地，在图6A中所图示的方向上生成了电流I103，从电流生成部103中生成在降低从电力传输部110(电力传输线圈L1)生成的磁通的方向上的磁通。结果，电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)之间的磁耦合被弱化。因此，当只提供这种电流生成部103时，传输效率(馈电效率)被降低。
(比较示例2)
图6B图示了根据比较示例2的馈电系统(馈电系统204)的图解配置。比较示例2的馈电系统204是利用磁场执行非接触电力传输的系统，其与馈电系统4类似。馈电系统204包括具有电力传输部110和电流生成部203的馈电单元201，和电子单元2A和2B。
与馈电单元1和101不同，在馈电单元201中，具有线圈L203的电流生成部203布置在电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间间隙的外部。另一方面，电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间(在间隙中)未布置电流生成部。因此，比较示例2会产生以下缺点。
利用这种配置，与比较示例1类似，由于从电流生成部203生成的电流(环形电流)I203的方向，从电流生成部203生成能减少从电力传输部110(电力传输线圈L1)生成的磁通的方向上的磁通。结果，同样在比较示例2中电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)之间的磁耦合被弱化，从而导致传输效率(馈电效率)降低。
在这种配置的情况下，减少了泄漏到电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)之间的间隙外部的磁通，以及从电力传输部110侧(图6B中电力传输线圈L1的较低侧)泄漏到外部的磁通。换句话说，通过布置在电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间的间隙外部的电流生成部203，可获得所谓的磁屏蔽效果。
(实施例)
与此相反，在该实施例中，提供了包括具有如图4A和4B以及图5A和5B所图示的配置的磁装置(开环回路或开路线圈)L31和L32的耦合增强部3。因此，便解决了，例如比较示例1和2中的缺点。具体地，如下面将详细描述的那样，通过提供可增强磁装置之间的磁耦合的耦合增强部3，不同单元(此处，馈电单元1和电子单元2A和2B)中的磁装置(此处，电力传输线圈L1和电力接收线圈L2)之间的磁耦合可被提高。
图7示意性地图示了在耦合增强部3中生成的电流(环形流动的电流I31和I32)的方向。附带说明，图4A所图示的配置的情况(电流生成部31和32的每一个由开环回路形成的情况)被作为一个示例加以描述。
在耦合增强部3中，电流生成部31的两端被分别电连接至电流生成部32的两端使得从电流生成部31生成的电流的方向与在电流生成部32生成的电流的方向相反。此外，电流生成部31和32以及电力传输线圈L1(磁装置)被布置以使得在电流生成部31生成的电流I31的量大于在电流生成部32生成的电流I32的量(I31＞I32)。具体地，在此种情况下，电流生成部31和32以及电力传输线圈L1被布置以使得电流生成部31和电力传输线圈L1之间的距离d31小于电流生成部32和电力传输线圈L1之间的距离d32(d32＞d31)。
如上所述，电流I31和I32的每一个沿图7中所图示的方向流动，且电流I31大于电流I32。因此，在电流生成部32中，电流的实际流动方向与电流I31的流动方向相同(与电流I32的流动方向相反的方向)换句话说，在电流生成部32中，电流的流动方向与图6A中所图示的电流生成部103中生成的电流I103的流动方向相反。结果，在电流生成部32附近生成了能够提高电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)之间的磁耦合的磁通(磁场线，磁场)。因此，与比较示例1和2的传输效率相比，本实施例中的传输效率(馈电效率)被提高。
此外，同样在本实施例中，与以上描述的比较示例2类似，减少了泄漏到电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)之间的间隙外部的磁通，以及从电力传输部110侧(电力传输线圈L1的较低侧)泄漏到外部的磁通。换句话说，通过布置在电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间的间隙外部的电流生成部31，可获得所谓的磁屏蔽效果。
附带说明，在图8A中所图示的配置示例中，电流生成部32和电力传输线圈L1之间的距离d32基本上等于电流生成部31和电力传输线圈L1之间的距离d31(d32＞d31)。在这种位置关系下，从电流生成部31生成的电流I31基本上等于从电流生成部32生成的电流I32。结果，由于电流几乎不在电流生成部31和32中流动，因此几乎没有可能提高传输效率(馈电效率)。
此外，在图8B中所图示的配置示例中，电流生成部32和电力传输线圈L1之间的距离d32小于电流生成部31和电力传输线圈L1之间的距离d31(d31＞d32)。在这种位置关系下，从电流生成部32生成的电流I32大于从电流生成部31生成的电流I31。结果，在电流生成部31中，电流的流动方向与电流生成部32中生成的电流I32的流动方向相同。具体地，流过电流生成部32的电流I32的流动方向与图6A中所图示的电流生成部103中生成的电流I103的流动方向相同。结果，在电流生成部32附近生成了降低电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)之间的磁耦合的磁通(磁场线，磁场)。因此，同样是在这种情况下，几乎没有可能提高传输效率(馈电效率)。
从这几点来看，如上所述，希望电流生成部31和32以及电力传输线圈L1被布置以使得电流生成部31和电力传输线圈L1之间的距离d31小于电流生成部32和电力传输线圈L1之间的距离d32(d32＞d31)。
(第一实施例的示例)
图9至图11的每一个图示了本实施例的示例。在本示例中，利用图9中所图示的透视结构对由线圈(电力传输线圈L1、电力接收线圈L2以及磁装置L31和L32)构成的分析模型进行电磁场分析以获得图10和图11中所图示的各种数据。应注意，在本示例中，为了便于理解此现象，电力传输线圈L1和电力接收线圈L2使用了形状相同的导电线圈。此外，为了便于理解此现象，尽管此处使用了以上描述的谐振电容器C1，但是没有使用谐振电容器C2。换句话说，在馈电单元1中执行了使用电力传输线圈L1和谐振电容器C1的谐振操作(在谐振频率f1)，而未在电子单元2A和2B中执行使用电力接收线圈L2和谐振电容器C2的谐振操作(在谐振频率f2)。
图10图示了在有或无耦合增强部3情况下的传输特性所发生的变化的示例。此处，纵轴中的S21(S参数)为与传输效率(馈电效率)有关的参数。从图10中可发现，如果提供了耦合增强部3，S21的最大值(最大传输效率)在接近电力传输中的谐振频率f1的频率(1×f1)处大大增加。此外，还可以发现，如果提供了耦合增强部3，S21的带宽(频带的宽度)在接近电力传输中的谐振频率f1的频率(1×f1)处增加。这表明耦合增强部3可使电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)之间的磁耦合增强。
图11是在具有图9中所示配置的磁装置L31和L32与开路线圈和开环回路一起使用的情况下，总结最大传输效率的差异的表格。应注意开路线圈和开环回路由相同的导线制成，且其最外层尺寸相同。从图11可看出当电流生成部31和32均使用开路线圈配置时，最大传输效率最高。此外，可发现当电流生成部31和32均使用开环回路配置时，最大传输效率次之。另一方面，当使用开环回路配置电流生成部31，使用开路线圈配置电流生成部32时，或当使用开路线圈配置电流生成部31，使用开环回路配置电流生成部32时，耦合增强部3可增强传输效率(馈电效率)，但是增强程度相对较低。
如上所述，在本实施例中，提供了耦合增强部3，其可增强不同单元(馈电单元1和电子单元2A和2B)中的磁装置(电力传输线圈L1和电力接收线圈L2)之间的磁耦合。因此，增强了磁装置之间的磁耦合。结果，当执行使用磁装置之间的磁耦合的操作时，可允许能量损耗降低(此处，可允许提高传输效率(馈电效率))。
此外，电力传输线圈L1布置在电流生成部31和32之间(在间隙中)，因此可使泄漏到电力传输部110和电力接收部210之间的间隙外部的磁通，以及从电力传输部110侧(电力传输线圈L1的较低侧)泄漏到外部的磁通减少。换句话说，有可能通过布置在电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间的间隙外部的电流生成部31获得所谓的磁屏蔽效果。
接下来，将描述本发明的其它实施例(第二和第三实施例)。应注意，相同的标号用于表示与第一实施例中基本上相同的组件，因此将适当省略其描述。
[第二实施例]
[馈电系统4A的配置]
图12A和12B以及图13A和13B的每一个示意性图示了根据第二实施例的馈电系统(馈电系统4A)的图解配置的示例。第二实施例的馈电系统4A是利用磁场执行非接触电力传输的系统，其与馈电系统4类似。馈电系统4A包括具有电力传输部110和耦合增强部3A的馈电单元1A，和电子单元2A和2B。
耦合增强部3A包括电流生成部31和32，其与第一实施例的耦合增强部3类似。具体地，在图12A所图示的示例中，电流生成部31和32分别包括磁装置L31和L32，每一个都由导电开环回路构成。在图12B所图示的示例中，电流生成部31和32分别包括磁装置L31和L32，每一个都由导电开路线圈构成。此外，在图13A所图示的示例中，电流生成部31包括由导电开环回路构成的磁装置L31，电流生成部32包括由导电开路线圈构成的磁装置L32。在图13B所图示的示例中，电流生成部31包括由导电开路线圈构成的磁装置L31，电流生成部32包括由导电开环回路构成的磁装置L32。具体地，在第二实施例的耦合增强部3A中，电流生成部31和32分别包括磁装置L31和L32，每一个都由导电开环回路或导电开环回路构成。
然而，在耦合增强部3A中，与耦合增强部3不同的是电流生成部31和32被布置在电力传输线圈L1(磁装置)和电力接收线圈L2(其它磁装置)之间(在间隙中)。
[馈电系统4A的功能和效果]
同样在第二实施例的馈电系统4A中，具有上述配置的耦合增强部3A可增强电力传输线圈L1和电力接收线圈L2(磁装置之间)之间的磁耦合。然而，在耦合增强部3A中，电流生成部31和32被置于电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间(在间隙中)，如上所述。结果，与第一实施例的耦合增强部3不同的是几乎不可能获得磁屏蔽效果。
图14示意性图示了在耦合增强部3A中生成的电流(环形流动的电流I31和I32)的方向。应注意，图12A所图示的配置的情况(电流生成部31和32的每一个由开环回路形成的情况)被作为示例加以描述。
在耦合增强部3A中，与耦合增强部3类似，电流生成部31的两端被分别电连接至电流生成部32的两端使得在电流生成部31中生成的电流的方向与在电流生成部32中生成的电流的方向相反。此外，电流生成部31和32以及电力传输线圈L1(磁装置)被布置以使得在电流生成部31中生成的电流I31的量大于在电流生成部32中生成的电流I32的量(I31＞I32)。具体地，在此种情况下，电流生成部31和32以及电力传输线圈L1被布置以使得电流生成部31和电力传输线圈L1之间的距离d31小于电流生成部32和电力传输线圈L1之间的距离d32(d32＞d31)。
这样，如图14所图示的那样，电流I31的流动方向与电流I32的流动方向相反，且电流I31大于电流I32。结果，在电流生成部32附近生成了能够提高电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)之间的磁耦合的磁通(磁场线，磁场)。因此，还是在第二实施例中，其传输效率(馈电效率)与比较示例1和2的传输效率相比已提高。
(第二实施例的示例)
图15A和15B的每一个图示了第二实施例的示例。在本示例中，利用图15A中所图示的透视结构对由线圈(电力传输线圈L1、电力接收线圈L2以及磁装置L31和L32)构成的分析模型进行电磁场分析以获得图15B中所图示的各种数据。应注意，还是在本示例中，为了便于理解此现象，电力传输线圈L1和电力接收线圈L2使用了形状相同的导电线圈。此外，为了便于理解此现象，尽管此处使用了以上描述的谐振电容器C1，但是没有使用以上描述的谐振电容器C2。换句话说，在馈电单元1中执行了使用电力传输线圈L1和谐振电容器C1的谐振操作(在谐振频率f1)，而未在电子单元2A和2B中执行使用电力接收线圈L2和谐振电容器C2的谐振操作(在谐振频率f2)。
图15B是在具有图15A中所示配置的磁装置L31和L32与开路线圈和开环回路一起使用的情况下，最大传输效率的差异的总结表格。应注意开路线圈和开环回路由相同的导线制成，且其最外层尺寸相同。从图15B可看出当电流生成部31和32均使用开路线圈配置时，最大传输效率最高。此外，可发现当电流生成部31和32均使用开环回路配置时，最大传输效率次之。另一方面，当使用开环回路配置电流生成部31，使用开路线圈配置电流生成部32时，或当使用开路线圈配置电流生成部31，使用开环回路配置电流生成部32时，耦合增强部3A可增强传输效率(馈电效率)，但是增强程度相对较低。
如上所述，在第二实施例中，由于提供了耦合增强部3A，通过与第一实施例中类似的功能可获得类似的效果。具体地，当执行使用磁装置之间的磁耦合的操作时，可允许能量损耗降低(此处，可允许提高传输效率(馈电效率))。
[第三实施例]
[馈电系统4B的配置]
图16图示了根据第三实施例的馈电系统(馈电系统4B)的图解配置示例。第三实施例的馈电系统4B是使用磁场执行非接触电力传输的系统，其与馈电系统4类似，并包括具有电力传输部110和耦合增强部3B的馈电单元1B，以及电子单元2A和2B。
在第三实施例的馈电系统4B中，耦合增强部3B包括电流生成部31和32，其与第一实施例的耦合增强部3类似。此外，与耦合增强部3类似，电力传输线圈L1被布置在电流生成部31和32之间(在间隙中)。应注意，电流生成部31和32可被布置在电力传输线圈L1(磁装置)和电力接收线圈L2(其它磁装置)之间(在间隙中)，与第二实施例的耦合增强部3A类似。
附带说明，与耦合增强部3有所不同，耦合增强部3B进一步包括谐振电容器C3。谐振电容器C3是与配置电流生成部31和32的磁装置L31和L32(导电开环回路或导电开路线圈)一起配置LC谐振器(谐振电路)的电容器。换句话说，在耦合增强部3B中，执行预定的谐振操作(LC谐振操作)，稍后描述。
在图17A所图示的示例中，在耦合增强部3B中，磁装置L31和L32以并联的方式电连接至谐振电容器C3p。在图17B所图示的示例中，在耦合增强部3B中，磁装置L31和L32以串联的方式与谐振电容器C3s电连接。此外，在图17C所图示的示例中，在耦合增强部3B中，磁装置L31和L32以串并联的方式电连接至谐振电容器C3p和C3s。
这样，在耦合增强部3B中，在预定频率(第二谐振频率)f3执行谐振操作。此外，谐振电容器C3的电容值被设置为可获得谐振频率f3。然而，如果谐振频率f3是通过使用寄生电容分量(浮动电容分量)进行谐振操作而获得的，则谐振电容器C3可省略，所述寄生电容分量由电力传输线圈L1中的线路电容、电力传输线圈L1和电力接收线圈L2之间的电容(稍后将描述)等构成。
(谐振频率f1和f3之间的关系)
在本实施例中，如图18(A)和(B)所图示的那样，希望电力传输中使用电力传输线圈L1的谐振操作的谐振频率f1(≈f2)与耦合增强部3B中的LC谐振器的谐振频率f3不同(f1≠f3)。
具体地，如图18(A)所图示的那样，例如，谐振频率f3高于谐振频率f1(≈f2)(f3＞f1)。可替代地，如图18(B)所图示的那样，例如，谐振频率f3低于谐振频率f1(≈f2)(f3＜f1)。
然而，根据情况，电力传输中使用电力传输线圈L1的谐振操作的谐振频率f1(≈f2)可基本上等于耦合增强部3B中的LC谐振器中的谐振频率f3(f1≈f3)。
[馈电系统4B的功能和效果]
在第三实施例的馈电系统4B中，当耦合增强部3B在预定频率f3发生谐振时，从电流生成部31和32生成的电流I31和I32增大。结果，在电流生成部32附近生成的磁通(磁场线，磁场)也增大。因此，电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)之间的磁耦合被进一步增强。因此，与第一和第二实施例的传输效率相比，第三实施例中的传输效率(馈电效率)被进一步提高。
(第三实施例的示例)
图19和图20的每一个图示了第三实施例的示例。还是在本示例中，利用图9中所图示的透视结构对由线圈(电力传输线圈L1、电力接收线圈L2以及磁装置L31和L32)构成的分析模型进行电磁场分析以获得图19和图20中所图示的各种数据。应注意，在本示例中，为了便于理解此现象，电力传输线圈L1和电力接收线圈L2使用了形状相同的导电线圈。此外，为了便于理解此现象，尽管此处使用了以上描述的谐振电容器C1，但是没有使用以上描述的谐振电容器C2。换句话说，在馈电单元1中执行了使用电力传输线圈L1和谐振电容器C1的谐振操作(在谐振频率f1)，而未在电子单元2A和2B中执行使用电力接收线圈L2和谐振电容器C2的谐振操作(在谐振频率f2)。
图19图示了耦合增强部3B中的谐振频率f3被改变的情况下，传输特性所发生的变化的示例。对以下三种情况进行了对比，即耦合增强部3B不谐振(没有谐振)的情况、耦合增强部3B在频率f3＝(3×f1)谐振的情况，和耦合增强部3B在频率f3＝(2×f1)谐振的情况。应注意，在此种情况下，可改变谐振电容器C3的值来改变谐振频率f3。从图19可很明显地看出，当耦合增强部3B的谐振频率f3较接近f1(1×f1)时，在电力传输中的谐振频率f1附近的频率(1×f1)，S21的带宽(频带的宽度)增大。这表明当耦合增强部3B的谐振频率较接近f1(1×f1)时，电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)之间的磁耦合被增强。
图20是在耦合增强部3B中的谐振频率f3发生变化的情况下，最大传输效率的差异的总结表格。从图20可很明显地看出，耦合增强部3B在预定频率的谐振可提高最大传输效率。此外，还很明显的是当谐振频率f3较接近f1(1×f1)时，因此最大传输效率增大。理论上，当谐振频率f3和谐振频率f1相互重合时传输效率(馈电效率)最大。然而，当谐振频率f3和谐振频率f1之间发生频率偏移时，传输效率(馈电效率)和阻抗匹配电路112和212每一个的阻抗会发生很大变化。换句话说，传输效率(馈电效率)和阻抗匹配电路112和212每一个的阻抗会变得对谐振频率f3和谐振频率f1之间的频率偏移程度很敏感。因此，如图18(A)和(B)所图示的那样，希望谐振频率f1(≈f2)与谐振频率f3不同(f1≠f3)。此外，在这样的情况下，尽管谐振频率f3可低于或高于谐振频率f1，但是由于允许谐振电容器C3的值降低，因此优选地，在很多情况下将谐振频率f3设置为高于谐振频率f1(f3＞f1)。
如上所述，在第三实施例中，耦合增强部3B在预定频率f3谐振。因此，电力传输部110(电力传输线圈L1)和电力接收部210(电力接收线圈L2)之间的磁耦合被进一步增强。因此，与第一和第二实施例相比，能量损耗可被进一步降低(此处，可进一步提高传输效率(馈电效率))。
[变型]
接下来，将描述第一至第三实施例任何一个的变型。应注意，相同的标号用于表示与任何实施例中基本上相同的组件，因此将适当省略其描述。
在第一至第三实施例中，描述了对作为初级侧单元的馈电单元1和1A至1C中分别提供有耦合增强部3和3A至3C的情况，如图21A和21B所图示的馈电系统4和4A至4C那样。
然而，这并非限制性的，例如，如图22A和22B所图示的馈电系统4D和4E那样，可为作为次级侧单元的电子单元2Da和2Db或电子单元2Ea和2Eb(需要被馈电的单元)提供耦合增强部3和3A至3C的任何一个。应注意，在此种情况下，在作为初级侧单元的馈电单元1D中，尽管提供了电力传输部110，但没有提供耦合增强部3或3A至3C。
此外，例如，如图23A和23B所图示的馈电系统4F和4G那样，可将耦合增强部3和3A至3C的任何一个提供给其它与馈电单元1D以及电子单元2A和2B(磁耦合单元)分开的单元(增强单元41)。
具体地，可将在各实施例等中描述的耦合增强部3和3A至3C的任何一个提供给馈电单元(初级侧单元)、作为需要被馈电的电子单元(次级侧单元)、和其它与馈电单元和电子单元(磁耦合单元)分开的单元(产品)的一个或多个。
[其它变型]
在上文中，尽管已结合实施例和变型描述了本发明的技术，但是本发明并不局限于此，可对本发明进行各种修改。
例如，在以上描述的实施例等中，尽管描述了提供一个耦合增强部的情况，但是并不局限于此。例如，可提供多个(两个或更多)耦合增强部。此外，在以上描述的实施例等中，尽管只描述了提供一个电力传输线圈和一个电力接收线圈的情况，但是并不局限于此。例如，可提供多个(两个或更多)电力传输线圈或多个(两个或更多)电力接收线圈。此外，在以上描述的实施例等中，尽管每一个线圈(电力传输线圈、电力接收线圈，和磁装置)形成螺旋状(spiral shape)(平面形状)或通过在其厚度方向上卷绕导线而形成垂直螺旋状(helical shape)，但是通过将螺旋状线圈折叠为两层或多层螺旋状，可使每一个线圈形成α卷绕状(alpha-wound shape)。此外，可将线圈的每一个配置为具有，例如阿拉伯数字8和格子状等线圈形状，这种形状可减少磁通泄漏。另一方面，可在电力传输部、电力接收部和耦合增强部中提供磁性材料、金属材料等以防止不必要的磁通(磁场线、磁场)泄漏，或提高传输效率(馈电效率)。此外，与以上描述的实施例等不同，可在同一个平面上提供两个电流生成部31和32。此外，可在提供有电流生成部31和32或二者之一的同一平面上，提供磁装置，例如电力传输线圈和电力接收线圈。此外，也可存在这样的情况，其中，磁装置、例如电力传输线圈和电力接收线圈被电连接(通过导线)至耦合增强部3和3A至3C的任何一个，且已连接的耦合增强部3和3A至3C的其中之一可作为磁装置的一部分。
谐振电容器的每一个(尤其是，耦合增强部中的谐振电容器)并不局限于使用固定静电电容值的情况，也可采用静电电容值可变的配置(例如，多个电容器的连接路径通过开关切换等的配置)。在这种配置中，可通过调整静电电容值来实现谐振频率的控制(最优化)。
此外，除了外壳(箱子，或容器)的内部，可将配置耦合增强部的电流生成部31和32或二者之一设置在外壳表面上，该外壳容纳馈电单元、电子单元(次级侧单元)，和与馈电单元和电子单元(次级侧单元)分离的其它单元(产品)。例如，图24图示了外壳10的表面上的金属部(导电部)10a被用作电流生成部31和32(磁装置L31和L32)的情况下，馈电单元1的详细配置示例(透视图)。在此情况下，通过将主要用于外壳10的材料(例如树脂)和外壳10的表面上的金属部10a一体成型便可很容易地配置耦合增强部。此外，至少可将耦合增强部的一部分用作外观设计。另一方面，在电子单元被放置在馈电单元的馈电表面上的情况下，至少可使用耦合增强部的一部分作为放置位置的指导。
此外，在以上描述的实施例等中，已具体描述了每一个馈电单元，电子单元等的组件。然而，不一定要提供所有组件，而且可替代地，可进一步提供其它组件。例如，可在馈电单元(电力传输单元)和电子单元(电力接收单元)中增加通信功能、控制功能、显示功能、验证次级侧单元的功能、确定放置在初级侧单元上的次级侧单元的功能、检测异种金属混合物的功能等。
此外，在以上描述的实施例等中，尽管描述了在馈电系统中提供了多个(两个)电子单元的情况，但是电子单元的数量并不局限于此。可替代地，可在馈电系统中只提供一个电子单元。
此外，在以上描述的实施例等中，已将用于小型电子单元(CE设备)，例如移动电话的充电托盘作为馈电单元的示例进行了描述。然而，馈电单元并不局限于这种家用充电托盘，而是可用作为各种电子单元的充电单元。此外，馈电单元不一定是托盘，其可以是用于电子单元的支架，例如所谓的托架。此外，在以上描述的实施例中，尽管已将电子单元作为需要被供电的示例进行了描述，但是需要供电的单元并不局限于此，也可以是除了电子单元之外的装置(例如，车辆，例如电动车)。
此外，在以上描述的实施例等中，尽管已将非接触馈电系统作为本发明的磁耦合系统的示例进行了描述，但是并不局限于此。换句话说，本发明的磁耦合系统和构成磁耦合系统的多个磁耦合单元可广泛地用于使用磁装置之间的磁耦合的电子组件和单元，以及使用这种电子组件和单元的系统。例如，本发明的磁耦合系统和构成磁耦合系统的多个磁耦合单元适用于与电子单元、非接触式IC卡等进行局部无线通信的通信系统(局部无线通信系统)、无需接触便加热金属制品的感应加热系统、将交流电的电压值转换为不同电压值的转换系统(变压器)等。具体地，在感应加热系统的情况下，可以金属制品(例如金属壶)代替包括根据本实施例等的电力接收部(电力接收线圈)的次级侧单元(电子单元)，用热效率代替传输效率(馈电效率)。
应注意本发明可被配置为如下。
(1)一种磁耦合单元，其包括：
一个或多个磁装置，其每一个都能与其它单元中的其它磁装置磁耦合；和
一个或多个耦合增强部，其每一个都能增强磁耦合。
(2)根据(1)的磁耦合单元，其中，
耦合增强部包括彼此电连接的第一电流生成部和第二电流生成部，和
第一电流生成部中的第一电流的流动方向与第二电流生成部中生成的第二电流的流动方向相反。
(3)根据(2)的磁耦合单元，其中，第一电流的量大于第二电流的量。
(4)根据(3)的磁耦合单元，其中，第一电流生成部和每一个磁装置之间的距离小于第二电流生成部和每一个磁装置之间的距离。
(5)根据(2)至(4)任何一个的磁耦合单元，其中，每一个磁装置布置在第一电流生成部和第二电流生成部之间。
(6)根据(2)至(4)任何一个的磁耦合单元，其中，第一电流生成部和第二电流生成部的每一个被布置在磁装置和其它磁装置之间。
(7)根据(2)至(6)任何一个的磁耦合单元，其中，第一电流生成部和第二电流生成部的每一个包括开路线圈或开环回路。
(8)根据(1)至(7)任何一个的磁耦合单元，其中，每一个耦合增强部执行谐振操作。
(9)根据(8)的磁耦合单元，其中，当利用磁耦合执行操作时，使用磁装置的谐振操作中的第一谐振频率与耦合增强部中的谐振操作中的第二谐振频率不同。
(10)根据(9)的磁耦合单元，其中，第二谐振频率高于第一谐振频率。
(11)根据(9)的磁耦合单元，其中，第二谐振频率低于第一谐振频率。
(12)根据(8)的磁耦合单元，其中，当利用磁耦合执行操作时，使用磁装置的谐振操作中的第一谐振频率基本上等于耦合增强部中的谐振操作中的第二谐振频率。
(13)根据(1)至(12)任何一个的磁耦合单元，其中，每一个磁装置与耦合增强部电绝缘。
(14)根据(1)至(13)任何一个的磁耦合单元，其中，
磁耦合单元被配置为具有电力传输部的馈电单元，电力传输部包括作为电力传输线圈的磁装置，和
其它磁装置被提供在作为其它单元的需要被供电的单元内的电力接收部中。
(15)根据(1)至(13)任何一个的磁耦合单元，其中，
其它磁装置被提供在作为其它单元的馈电单元中的电力传输部中，和
磁耦合单元被配置为需要供电的单元，其包括电力接收部，该电力接收部包括作为电力接收线圈的磁装置。
(16)根据(15)的磁耦合单元，其中，需要供电的单元是电子单元。
(17)一种磁耦合系统，包括多个磁耦合单元，每一个磁耦合单元包括一个或多个磁装置，其中，
一个磁耦合单元中的磁装置被允许与其余磁耦合单元其中之一的磁装置磁耦合，和
在磁耦合单元和其它单元的一个或多个中提供每一个都能增强磁耦合的一个或多个耦合增强部，该其它单元与磁耦合单元分离。
(18)根据(17)的磁耦合系统，其中，耦合增强部被提供在作为其它单元的增强单元中。
(19)根据(17)或(18)的磁耦合系统，其中，多个磁耦合单元包括具有电力传输部的馈电单元和一个或多个需要供电的单元，电力传输部包括作为电力传输线圈的磁装置，每一个需要供电的单元包括电力接收部，电力接收部包括作为电力接收线圈的磁装置，和
一种磁耦合系统，被配置为利用磁场执行电力传输的馈电系统。
本发明包含主题与2011年11月8日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2011-244319所公开的主题有关，因此其全部内容通过引用结合于此。
本领域中的技术人员应理解由于设计需要以及其他因素，各种修改、组合、子组合和改变都可能发生，只要它们在附加的权利要求书或其等同的范围内。

Claims (19)

1.一种磁耦合单元，其包括：
一个或多个磁装置，每个磁装置能与其它单元中的其它磁装置磁耦合；和
一个或多个耦合增强部，每个增强部能增强磁耦合。
2.根据权利要求1所述的磁耦合单元，其中，
所述耦合增强部包括彼此电连接的第一电流生成部和第二电流生成部，并且
所述第一电流生成部中的第一电流的流动方向与所述第二电流生成部中生成的第二电流的流动方向相反。
3.根据权利要求2所述的磁耦合单元，其中，所述第一电流的量大于所述第二电流的量。
4.根据权利要求3的所述的磁耦合单元，其中，所述第一电流生成部和所述磁装置的每一个之间的距离小于所述第二电流生成部和所述磁装置的每一个之间的距离。
5.根据权利要求2所述的磁耦合单元，其中，所述磁装置的每一个布置在所述第一电流生成部和所述第二电流生成部之间。
6.根据权利要求2所述的磁耦合单元，其中，所述第一电流生成部和所述第二电流生成部的每一个被布置在所述磁装置和其它磁装置之间。
7.根据权利要求2所述的磁耦合单元，其中，所述第一电流生成部和所述第二电流生成部的每一个包括开路线圈或开环回路。
8.根据权利要求1所述的磁耦合单元，其中，所述耦合增强部的每一个执行谐振操作。
9.根据权利要求8所述的磁耦合单元，其中，当利用所述磁耦合执行操作时，使用所述磁装置的谐振操作中的第一谐振频率与所述耦合增强部中的谐振操作中的第二谐振频率不同。
10.根据权利要求9所述的磁耦合单元，其中，所述第二谐振频率高于所述第一谐振频率。
11.根据权利要求9所述的磁耦合单元，其中，所述第二谐振频率低于所述第一谐振频率。
12.根据权利要求8所述的磁耦合单元，其中，当利用所述磁耦合执行操作时，使用所述磁装置的谐振操作中的第一谐振频率基本上等于所述耦合增强部中的谐振操作中的第二谐振频率。
13.根据权利要求1所述的磁耦合单元，其中，所述磁装置的每一个与所述耦合增强部电绝缘。
14.根据权利要求1所述的磁耦合单元，其中，
所述磁耦合单元被配置为具有电力传输部的馈电单元，所述电力传输部包括作为电力传输线圈的所述磁装置，和
所述其它磁装置被提供在作为其它单元的要被供电的单元内的电力接收部中。
15.根据权利要求1所述的磁耦合单元，其中，
所述其它磁装置被提供在作为所述其它单元的馈电单元中的电力传输部中，并且
所述磁耦合单元被配置为要被供电的单元，其包括电力接收部，所述电力接收部包括作为电力接收线圈的所述磁装置。
16.根据权利要求15所述的磁耦合单元，其中，要被供电的单元是电子单元。
17.一种磁耦合系统，其包括多个磁耦合单元，所述磁耦合单元的每一个包括一个或多个磁装置，其中，
所述磁耦合单元其中之一中的所述磁装置被允许与其余磁耦合单元其中之一中的所述磁装置磁耦合，并且
在所述磁耦合单元和其它单元的一个或多个中提供有一个或多个耦合增强部，每个耦合增强部增强磁耦合，所述其它单元与所述磁耦合单元分离。
18.根据权利要求17所述的磁耦合系统，其中，所述耦合增强部被提供在作为所述其它单元的增强单元中。
19.根据权利要求17所述的磁耦合系统，其中，所述多个磁耦合单元包括具有电力传输部的馈电单元和一个或多个要被供电的单元，所述电力传输部包括作为电力传输线圈的所述磁装置，所述要被供电的单元的每一个包括电力接收部，所述电力接收部包括作为电力接收线圈的所述磁装置，并且
所述磁耦合系统被配置成利用磁场执行电力传输的馈电系统。
CN201210449121.5A 2011-11-08 2012-11-01 磁耦合单元和磁耦合系统 Active CN103094994B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-244319 2011-11-08
JP2011244319A JP2013102593A (ja) 2011-11-08 2011-11-08 磁気結合装置および磁気結合システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103094994A true CN103094994A (zh) 2013-05-08
CN103094994B CN103094994B (zh) 2016-08-03

Family

ID=48207271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210449121.5A Active CN103094994B (zh) 2011-11-08 2012-11-01 磁耦合单元和磁耦合系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9570935B2 (zh)
JP (1) JP2013102593A (zh)
CN (1) CN103094994B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104578188A (zh) * 2013-10-09 2015-04-29 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 无线充电系统
CN107567687A (zh) * 2015-04-28 2018-01-09 At&T知识产权部有限合伙公司 磁耦合设备及其使用方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015012656A (ja) * 2013-06-27 2015-01-19 Tdk株式会社 ワイヤレス電力伝送装置
JP6133153B2 (ja) * 2013-07-17 2017-05-24 株式会社アドバンテスト 電磁界抑制器、それを用いたワイヤレス送電システム
US9954386B2 (en) * 2014-09-03 2018-04-24 Apple Inc. Fixtures for displaying products
KR102644307B1 (ko) * 2016-11-28 2024-03-07 한국전자통신연구원 저감 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치의 전자파 저감 장치
CN111081463B (zh) * 2018-10-19 2021-01-26 立锜科技股份有限公司 具有降低噪声功能的传输接口
CN113795258B (zh) * 2019-02-25 2024-04-16 吉亚生技控股股份有限公司 抑制病毒感染的方法及组合物

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101340113A (zh) * 2008-08-08 2009-01-07 哈尔滨工业大学 带有增强器的磁耦合谐振式无线能量传输装置
CN101385218A (zh) * 2006-03-15 2009-03-11 株式会社半导体能源研究所 电力供应系统和用于机动车的电力供应系统
US20090116681A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-07 Koichi Sadaie Voice coil assembly, loudspeaker using the same, and method for producing the same
CN101803110A (zh) * 2007-09-19 2010-08-11 高通股份有限公司 使来自无线功率磁谐振器的功率产量最大化
US20100219833A1 (en) * 2007-07-26 2010-09-02 Emscan Limited Magnet assembly

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3774739A (en) * 1971-04-09 1973-11-27 Nippon Denso Co Magnetic clutch
JP3996533B2 (ja) 2003-03-07 2007-10-24 松下電器産業株式会社 炊飯器
JP2006178713A (ja) 2004-12-22 2006-07-06 Fuji Electric Holdings Co Ltd 情報処理装置
US8111042B2 (en) * 2008-08-05 2012-02-07 Broadcom Corporation Integrated wireless resonant power charging and communication channel
US20120235502A1 (en) * 2008-09-27 2012-09-20 Kesler Morris P Multi-resonator wireless energy transfer for implanted medical devices
JP2010093180A (ja) 2008-10-10 2010-04-22 Showa Aircraft Ind Co Ltd 非接触給電装置
JP5262785B2 (ja) * 2009-02-09 2013-08-14 株式会社豊田自動織機 非接触電力伝送装置
US20110210617A1 (en) * 2009-08-28 2011-09-01 Pure Energy Solutions, Inc. Power transmission across a substantially planar interface by magnetic induction and geometrically-complimentary magnetic field structures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101385218A (zh) * 2006-03-15 2009-03-11 株式会社半导体能源研究所 电力供应系统和用于机动车的电力供应系统
US20100219833A1 (en) * 2007-07-26 2010-09-02 Emscan Limited Magnet assembly
CN101803110A (zh) * 2007-09-19 2010-08-11 高通股份有限公司 使来自无线功率磁谐振器的功率产量最大化
US20090116681A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-07 Koichi Sadaie Voice coil assembly, loudspeaker using the same, and method for producing the same
CN101340113A (zh) * 2008-08-08 2009-01-07 哈尔滨工业大学 带有增强器的磁耦合谐振式无线能量传输装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104578188A (zh) * 2013-10-09 2015-04-29 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 无线充电系统
CN107567687A (zh) * 2015-04-28 2018-01-09 At&T知识产权部有限合伙公司 磁耦合设备及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9570935B2 (en) 2017-02-14
CN103094994B (zh) 2016-08-03
JP2013102593A (ja) 2013-05-23
US20130113297A1 (en) 2013-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103094994B (zh) 磁耦合单元和磁耦合系统
CN110415954B (zh) 优化发射以及用于无线电力传输的发射/接收trx线圈
JP6217801B2 (ja) 送電装置及び非接触給電システム
JP6083652B2 (ja) 無接点コネクタシステム
CN107516946B (zh) 检测装置
CN103534772B (zh) 供电单元、供电系统和电子装置
CN203366973U (zh) 非接触充电模块以及使用该非接触充电模块的接收侧非接触充电设备及发送侧非接触充电设备
CN202602379U (zh) 供电装置、供电系统以及电子设备
EP2648135B1 (en) Portable device and power supply system
CN103782357B (zh) 电力接收侧非接触充电模块和非接触充电设备
EP2869315B1 (en) Wireless power relay apparatus and case including the same
US10224747B2 (en) Antenna for wireless power, and dual mode antenna comprising same
JP2014225962A (ja) 検知装置、給電システム、および、検知装置の制御方法
JP2012143091A (ja) 遠隔無線駆動充電装置
CN102386684A (zh) 电子部件、馈电设备、电力接收设备和无线馈电系统
JP6070503B2 (ja) 受電装置、受電制御方法、給電システム、および電子機器
CN107370249B (zh) 电力发送装置以及非接触电力提供系统
Kiruthiga et al. Wireless charging for low power applications using Qi standard
US11437860B2 (en) Wireless charging device using multi-coil
CN109037921B (zh) 便携终端用无线充电天线
CN206991926U (zh) 电路装置及电力传输系统
CN110323837B (zh) 线圈单元、无线供电装置、无线受电装置、无线电力传输系统
JP2012143093A (ja) 近接無線充電ａｃアダプタ
CN208208466U (zh) 薄膜线圈及电子装置
JP2017005952A (ja) 非接触電力送電装置、非接触電力受電装置、及び、非接触電力伝送システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant