CN103516059B - 无线电力输送装置、图像显示系统及移动体供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线电力输送装置、以及使用它的图像显示系统、移动体供电系统。使用具有不同供电点的对的两个天线，以第一供电点的对并使用第一极化波进行电力输送，以第二供电点的对并使用与该第一极化波正交的极化波输送控制信号，以该控制信号控制两个天线的阻抗。从而，可以按照非接触远程的方式实现高效率的电力输送。使用一对天线并使用不同的极化波进行电力输送和控制信号输送，使用与该天线耦合的可变电抗，根据该控制信号而使该天线的匹配状态最优化。

Description

无线电力输送装置、图像显示系统及移动体供电系统

技术领域

本发明涉及以非接触的方式远程地输送电力的无线电力输送装置以及使用它的各种系统，尤其涉及在电力的发送侧和接收侧的相对位置变化少的状态下可以实现高效率的电力输送的无线电力输送装置以及使用它的各种系统。

背景技术

非接触的电力输送可以使用电磁波来进行，尤其根据电力的发送侧和接收侧的相对位置而各式各样的方式被供于实用。

在发送侧和接收侧的相对距离极其近的情况下，主要通过使用磁场的电磁感应可以实现高效率的电力输送，其电力输送效率也有时超过90％。

被商用化的烹饪加热器中，在接收侧将电力立即转换成热能的烹饪加热器的电力输送效率超过90％。针对于交通工具的路径卡(path card)的电力输送是通过电磁感应而实现的，在路径卡和读取机的相对位置极其近的情况下，高效率的电力输送成为可能。超过90％这样的高效率电力输送，即便是非接触的，现有技术也仅停留于相接近的状况。

与之相对地，在发送侧和接收侧的相对位置没有被固定的状况下远程地输送电力的技术也在各产业领域中确立，但是其电力输送效率低，停留在百分之几左右。

RFID为其一例，在几厘米至几米的距离中，利用假定为按照将接收侧与发送侧的距离以使用电磁波的波长进行标准化后的值的平方进行衰减的极低的电力输送效率可以输送电力。此时，虽然电力输送中所使用的电磁波通过远场可以将电力输送至远处，但是其输送效率与作为电磁波的其他要素的静电场和感应磁场相比，电力输送能力低。

与这些高效率且附近、以及低效率且远处的电力输送规格不同的、中距离且中效率这一状况下的、电力输送的请求近年来得以提高。

对于这种要求的所期待的一个回答是被称作磁共振的电磁场的输送方式。如在专利文献1以及专利文献2所述那样，在几米的发送侧和接收侧的距离中实现了百分之几十的电力输送效率。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-259585号公报

专利文献2：日本特开2011-211895号公报

发明内容

发明概要

发明要解决的课题

利用了被称作磁共振的电磁场的输送方式的技术，在无线电力输送中将电力与空间进行交换的硬件即天线为三维构造，因此存在装置组装需要较大体积的问题。此外，虽然该技术在电力输送中仅使用电磁场的磁场，但是通过同时使用磁场和电场，可以实现同样的中距离且中效率的电力输送。

在这种的一并使用电场和磁场的电力输送方式中，在发送天线与接收天线之间产生由电场和磁场所引起的共振现象(electromagnetic resonant)，虽然认为从发送侧向接收侧进行高效率的电力输送，但是因为使用了共振现象，所以产生能高效率地输送电力的电磁波的频率范围变窄的问题。

由于频率的倒数为波长，因此波长范围变窄，从而从发送天线向接收天线能高效率地传输电力的距离的范围也变窄。因而，当发送天线和接收天线的距离发生变化时从发送侧向接收侧的电力输送效率也发生较大变动，故存在妨碍从发送侧向接收侧的高效率的电力输送的问题。

以上，在本发明中，提供一种在一并使用电场和磁场的非接触式中距离的电力无线输送中，能够避免发送天线和接收天线的距离发生变化时的从发送侧向接收侧的电力输送效率的劣化的、无线电力输送装置以及使用它的各种系统。

用于解决课题的技术方案

以上，在本发明中，其特征在于，使用具备第一供电点和第二供电点的第一天线和第二天线，以第一天线的第一供电点和第二天线的第一供电点的组进行发送接收的第一电磁波的极化波(polarized wave)、与以第一天线的第二供电点和第二天线的第二供电点的组进行发送接收的第二电磁波的极化波相正交，以第一供电点的组输送电力，以第二供电点的组传递控制信号。

更具体进行叙述，本发明的无线电力输送装置，其特征在于，具备发送机和接收机，其中，发送机具备：电力产生电路，其经由发送可变电抗电路而与发送天线的电力输送用供电点耦合；控制信号接收电路，其与发送天线的控制信号输送用供电点耦合；和发送控制电路，其根据控制信号接收电路的输出来控制发送可变电抗电路的电抗值；接收机具备：电力负载电路，其经由接收可变电抗电路而与接收天线的电力输送用供电点耦合；控制信号发送电路，其与接收天线的控制信号输送用供电点耦合；和接收控制电路，其使用电力负载电路的电力量来控制接收可变电抗电路的可变电抗值；通过控制信号发送电路将电力量的信息叠加于控制信号并送出至发送机，发送控制电路以及接收控制电路对发送可变电抗电路的电抗值和接收电抗电路的电抗值进行控制以使电力量成为最大。

发明效果

根据本发明，能够避免发送天线和接收天线的距离发生变化时的从发送侧向接收侧的电力输送效率的劣化。

附图说明

图1是表示具备发送机以及接收机的无线电力输送装置的构成例的图。

图2是以二端子对电路表现无线电力输送装置的天线系统的图。

图3是表示具备发送机以及接收机的无线电力输送装置的其他构成例的图。

图4是表示具备发送机以及接收机的无线电力输送装置的其他构成例的图。

图5是表示在无线电力输送装置中使用的发送天线、接收天线的构造 例的图。

图6是表示无线电力输送装置的发送机的控制算法的图。

图7是表示无线电力输送装置的接收机的控制算法的图。

图8是表示无线电力输送装置的发送机的其他控制算法的图。

图9是表示无线电力输送装置的接收机的其他控制算法的图。

图10是表示使用无线电力输送装置所构成的图像显示系统的图。

图11是表示使用无线电力输送装置所构成的移动体供电系统的图。

具体实施方式

以下，利用附图对实施例进行说明。

[实施例1]

首先，说明本发明的进行无线电力输送的装置的构成例。图1是构成本实施例的无线电力输送装置的发送机10以及接收机20的构成例。

首先，对发送机10的发送侧的构成和作用进行说明。在发送机10中，经由发送机可变电抗电路2从发送天线6的电力输送用供电点6T以第一旋转方向R1的圆极化波的姿态向空中辐射由电力产生电路1产生的高频电力。另外，发送天线6具有2个供电点6T、6P。

其次，对接收机20中的该电力的接收侧的构成和作用进行说明。接收机20通过接收天线16的电力输送用供电点16P而从空间捕获第一旋转方向R1的圆极化波的能量，经由接收机可变电抗12而将电力供给至电力负载电路11。另外，接收天线16也具有2个供电点16T、16P。

被供给至电力负载电路11的电力在此被利用、消耗。所利用的电力的值被传递至接收机控制电路15。接收机控制电路15控制接收机可变电抗电路12的电抗值，以使被供给至电力负载电路11的电力成为最大。

这样，在接收侧具有为了使接收电力最大化所发挥的功能。此外，另一方面，该电力最大化功能也在发送侧执行。因而，将在接收侧能再现的电力的大小通知给发送侧。

为此，接收机控制电路15经由控制信号发送电路14、载波产生电路13而将被供给至电力负载电路11的电力的值输送至发送机10侧。具体而言，在与电力输送中所使用的频率同一频率的载波产生电路13中，通 过调制来叠加接收电力的值。而且，向与接收天线16的电力输送用供电点16P不同的供电点16T进行供给，利用与电力输送所使用的圆极化波的旋转方向R1相反的逆旋转R2的圆极化波向空间辐射。

叠加被供给至接收机20的电力负载电路11的电力的值并辐射到空中的高频信号，在发送机10侧被接收。此时的接收，从与发送天线6的电力输送用供电点6T不同的供电点6P取入至发送机内部。

接收信号被输入至载波负载电路3，从被叠加在载波上的信号解调成低频率的包括与被供给至接收机的电力负载电路11的电力的值相关的信息在内的信号。其后，由控制信号接收电路4复原电力的值，并输入至发送机控制电路5。发送机控制电路5调整发送机可变电抗2，以使从接收机20以无线的方式输送的被供给至接收机的电力负载电路11的电力的值成为最大。

如以上说明，从发送机10输送的电力在接收器20侧作为接收电力被使用，且接收到的电力的大小归还至发送机10侧，被用于为使接收电力最大化的发送电力的调整。而且，即便在接收侧也谋求接收电力的电力最大化。根据相应的一次巡回处理的重复，实现最大效率的电力收发。

利用图2，对电力的收发所使用的本实施例的天线6、16的动作进行说明。图2以二端子对电路表现本发明的无线电力输送装置的天线系统。发送天线6和接收天线16各自具有两个不同的供电点。为6T、6P、和16T、16P。在图示上，粗线示出的是电力收发的线，细线示出的是控制信号收发的线。

从各供电点输入至天线的高频电力，作为不同旋转方向R1、R2的圆极化波而辐射到空间，所以根据电磁波的正交性能够独立地在空间输送这些电力。因此，能够独立地实现第一旋转方向R1的圆极化波所构成的输送路径、和另一个旋转方向R2的圆极化波所构成的输送路径，所以发送天线6以及接收天线16的2个供电点能够实现二组的一对输入输出端子。

在图2中，与电力产生电路1耦合的供电点6T和与电力负载电路11耦合的供电点16P、以及与载波负载电路3耦合的供电点6P和与载波产生电路13耦合的供电点16T相互成对。由于这些供电点的对(6T和16P、以及6P和16T)形成独立的输送路径，因此形成了如图2所示那样的相 互没有关系的二端子对电路。

另外，两个二端子对电路为电力产生电路1-供电点6T-供电点16P-电力负载电路11的第1电路、和载波产生电路13-供电点16T-供电点6P-载波负载电路3的第2电路。

二端子对电路具有2×2的矩阵表现，矩阵的各要素如(1)式、(2)式那样用阻抗进行表现。

[数学式1]

$\left[\begin{array}{cc}{R}_{11}+{\mathrm{jX}}_{11}& r+\mathrm{jM}\\ r+\mathrm{jM}& R_{22}+{\mathrm{jX}}_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_1\\ I_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{V}_1\\ V_2\end{array}\right]$

[数学式2]

$\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\ρ}}_{11}+j{\mathrm{\χ}}_{11}& \mathrm{\γ}+\mathrm{j\δ}\\ \mathrm{\γ}+\mathrm{j\δ}& {\mathrm{\ρ}}_{22}+j{\mathrm{\χ}}_{22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_1\\ i_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{v}_1\\ v_2\end{array}\right]$

(1)式为当将第1电路的电力产生电路1和电力负载电路11的电压设为V₁、V₂、将电流设为I₁、I₂时在它们之间成立的式子。其中，R₁₁+jX₁₁意味着电力产生电路1的阻抗、发送机可变电抗2的阻抗、和供电点6T处的发送天线的自阻抗，R₂₂+jX₂₂意味着电力负载电路11的阻抗、接收机可变电抗12、和供电点16P处的接收天线的自阻抗(direct impedance)，r+jM意味着与电力输送所使用的供电点的对相关的互阻抗(mutual impedance)。

此外，(2)式为当将第2电路的载波产生电路13和载波负载电路3的电压设为v₁、v₂、将电流设为i₁、i₂时在它们之间成立的式子。其中，ρ₁₁+jχ₁₁意味着载波产生电路13的阻抗和供电点16T处的接收天线的自阻抗，ρ₂₂+jχ₂₂意味着载波负载电路3的阻抗和供电点1P处的发送天线的自阻抗，γ+jδ意味着与控制信号输送所使用的供电点的对相关的互阻抗。

在这些式子中，由于阻抗的实部为包括频率的零在内的偶数次的函数，虚部为频率的奇数次的函数，因此伴随着频率的变化而表示虚部较大的变化。

在此，如下设计天线，以使在与电力输送所使用的供电点的对相关的互阻抗(r+jM)中虚部大于实部，在与控制信号输送所使用的供电点的对相关的互阻抗(γ+jδ)中实部大于虚部。由此，在发送天线10和接收天线20的相对位置发生了变化时，关于控制信号输送所使用的供电点的对，能够将在发送侧和接收侧所输送的电磁波的量的变化抑制得较小，从而能够实现稳定的发送机10以及接收机20的可变电抗电路的控制。

在发送天线6和接收天线16出现了电场以及磁场的共振现象的情况下，产生较大互阻抗的虚部，能够实现从发送侧向接收侧的高效率的电力输送。

然而，互阻抗的虚部由于频率的变化而受到较大变化。因而，由于所使用的电磁场的频率变化(即波长变化)所对应的发送天线6和接收天线16的相对距离的变化，导致产生电场以及磁场的共振现象的情况下的从发送侧向接收侧的电力输送效率发生较大变动，所以在实用上成为问题。

但是，如前述，能够针对发送天线6和接收天线16的相对距离而使用阻抗变化的影响小的输送路径，来控制发送机10以及接收机20的可变电抗电路2、12，所以能够动态且稳定地补偿电力输送效率的变动。

根据本实施例，可以动态地补偿伴随着在发送机10和接收机20的相对位置发生了变化时所产生的发送天线6以及接收天线16的自阻抗变化的、发送机的电力产生电路1与发送天线6之间、以及接收机的电力负载电路11与接收天线16之间的电力传输效率的劣化。

因而，可以减低相对于发送机10和接收机20的相对位置的变化的、从发送侧向接收侧的电力输送效率的劣化，能够缓和实现高效率的电力输送时的发送机与接收机的位置关系的制约，能够提高由发送机和该接收机构成的无线电力输送装置的设置自由度。

[实施例2]

作为实施例2，说明本实施例的无线电力输送装置所使用的无线机的其他构成例。图3为构成实施例2中的无线电力输送装置的发送机以及接收机的其他构成例。

图3的实施例与图1的实施例不同之处在于，发送天线6以及接收天 线16被置换成将在不同的两个供电点(7T、7P和17T、17P)正交的直线极化波的电磁波放出到空间的发送直线极化波天线7以及接收直线极化波发送天线17。

一般而言，直线极化波的天线7、17与圆极化波的天线6、16相比具有设计容易、降低装置的开发工时的效果。

[实施例3]

作为实施例3，说明本实施例的无线电力输送装置所使用的无线机的其他构成例。图4为构成实施例3中的无线电力输送装置的发送机以及接收机的另一构成例。

图4的实施例与图1的实施例、图3的实施例不同之处在于，接收机20的电力负载电路11被置换成蓄电池18。根据本实施例，因为能够将从发送侧送至接收侧的电力蓄积到接收机内部，所以即便在发送机与接收机之间通过遮蔽物等、无法一次从发送侧向接收侧进行电力输送的时间中，接收机也能够使用被蓄积到蓄电池18中的电力而继续进行接收机的可变电抗电路12的控制，从而能够提高本发明的无线电力输送装置对外部障害物的耐性。

[实施例4]

作为实施例4，说明本实施例的无线电力输送装置所使用的发送天线以及接收天线的构造例。图5为实施例4中的无线电力输送装置所使用的发送天线6以及接收天线16的构造例。

如在上述实施例中所说明过的那样，本发明的无线电力输送装置所使用的发送天线以及接收天线各自具有两个供电点(例如在实施例1中是指6T、6P和16T、16P)。

在本发明中，需要利用相互正交的极化波而将被输入至各供电点的高频电力辐射到空间，在与发送天线6的一个供电点6T和接收天线16的一个供电点16P的对相关的互阻抗(R₂₂+jX₂₂)中设虚部大于实部，在与发送天线6的另一个供电点6P和接收天线16的另一个供电点16T的对相关的互阻抗(ρ₂₂+jχ₂₂)中设实部大于虚部。

因而，在此将天线设为平面构造，以微小的矩形导体30的集合来表现天线构造，将存在矩形导体30/不存在矩形导体30的组合变更成循环赛(総当り)的形式，将矩形导体30的任意部分设为两个供电点。通过选出在两个供电点表示上述特性的构造，具体而言，能够设计由本发明构成的无线电力输送装置所使用的发送天线以及接收天线。

图5的设计例为构成1个天线的微小矩形导体30在X方向和Y方向上分别配置10×10个而构成的情况下的例子。在图5的天线6中，示出当将左下的点设为X＝0、Y＝0时，将X＝7、Y＝4的点选择为供电点6T、以及将X＝4、Y＝6的点选择为供电点6P的例子。

此时，将存在矩形导体30/不存在矩形导体30的组合变更成循环赛的形式而规定的天线构造的候选的数目最大成为2的200乘方。进而，针对各构造，2组的供电点6P、6T的位置的候选的数目最大为(2×90)(2×90-1)/2！的平方。而且，该验证需要对发送和接收双方的天线进行实施。

以循环赛的形式验证的天线构造(存在矩形导体30/不存在矩形导体3的组合)和供电点位置的组合的总数成为两者之积，为庞大的数目，但是通过使用近年来开发惊人的计算机硬件，根据电磁场计算来依次计算各组合中的自阻抗以及互阻抗，并进行比较，从而能够执行。

通过使用电磁场计算的高速计算算法，从而可以设计由较多矩形导体构成的具有更微细构造的天线，能够发现兼顾高效率电力输送和稳定控制信号输送的适当天线构造。

[实施例5]

其次，说明本实施例的无线电力输送装置所使用的用于进行高效率电力输送的发送机的控制算法。

图6为无线电力输送装置所使用的用于进行高效率电力输送的发送机的控制算法的例子。此外，图7为无线电力输送装置所使用的用于进行高效率电力输送的接收机的控制算法的例子。

图6的发送机的控制算法和图7的接收机的控制算法存在如下动作关系，即：接受一方动作而另一方动作，进而接受另一方动作而一方再次动 作这样的在时间序列上相互参与的动作关系。因而，在以下的说明中假设在逐次对比图6和图7的同时进行一连串的动作说明。

在一连串动作中，首先发送机侧10施加电力输送的开始触发。在图6中，如果发送机10有电力输送的请求(处理S1)，则首先朝向接收机20进行电力输送(处理S3)。接下来，在发送机侧10，将可变电抗电路2的电抗值更新方向例如设定为“正”(处理S4)。此外，在处理S1中无电力输送的请求的情况下，进行待机，等待请求的到来。

另一方面，在图7的接收机的控制算法中，伴随着图6的电力输送(处理S3)而进行电力接收。接收机20尝试电力的接收(处理S13)，如果接收到电力(处理S14)，则将可变电抗电路12的电抗值更新方向例如设定为“正”(处理S16)。接下来，存储接收电力Pr(处理S17)，更新电抗值(处理S18)并测定接收电力，使接收电力叠加在控制信号上而从发送机输送控制信号(处理S19)。另外，在处理S4中无发送电力的情况下，进行待机，等待电力接收。

再次返回到发送机侧，在图6的发送机的控制算法中，尝试来自接收机20的控制信号的接收(处理S5)，如果检测到该控制信号(处理S6：是)，则存储在控制信号内包含的接收机的接收电力Pr(处理S7)，更新发送机的可变电抗电路2的电抗值(处理S8)。另外，在处理S6中无控制信号的情况下，返回到处理S1，等待电力输送请求。

根据以上说明过的一连串处理，在发送机侧10将可变电抗电路2的电抗值更新方向例如设定为“正”，在接收机侧20将可变电抗电路12的电抗值更新方向例如设定变更为“正”。由此，接收机的接收电力随着时间经过而变化，应该成为与当初的接收电力Pr有差异的接收电力。

在本发明中，在接收机侧20监视接收电力的变动(处理S20)，在与之前相比接收电力增大的情况下转移到处理S17，并反复进行以后的处理。相反地，在接收电力减少的情况下，存在接收机侧20的之前处理(将可变电抗电路12的电抗值更新方向例如设定变更为“正”)为错误的可能性。因此，在处理S21中，本次将可变电抗电路12的电抗值更新方向设定变更为逆方向的“负”，监视以后的情形。

此外，因为在接收侧在处理S19中将接收电力Pr作为控制信号输送 至发送侧，所以即便在发送侧也可进行同样判断。利用发送侧的处理S11监视控制信号中包含的接收机的接收电力。

在发送机侧10监视接收电力的变动(处理S11)，在与以前相比接收电力增大的情况下转移到处理S7，并反复进行以后的处理。相反地，在接收电力减少的情况下，存在发送机侧10的之前处理(将可变电抗电路2的电抗值更新方向例如设定变更为“正”)为错误的可能性。因此，在处理S12中，本次将可变电抗电路2的电抗值更新方向设定变更为逆方向的“负”，监视以后的情形。

以上，调查并存储接收机的接收电力，无论在发送侧还是在接收侧接收电力均增加的情况下，直接进行电抗值的更新，在接收电力均减少的情况下，通过使电抗值更新方向反转来进行电抗值的更新，进而尝试控制信号的收发。只要电力发送请求持续就反复进行这些动作，在电力发送请求变无的情况下，结束动作。

根据本实施例，由于可以动态地补偿发送机和接收机的相对位置的变化所引起的、从发送机向接收机的电力输送效率的劣化，因此在从发送机向接收机的电力输送效率的稳定化方面是有效的。

另外，在图6和图7的实施例中，在发送侧和接收侧均监视接收电力，并控制各自的可变电抗电路2或12的电抗值更新方向。该调整可以在收发的双方实施，或者可以仅在收发的一侧实施。

此外，在该例子中，虽然将初始设定设为“正”，但是其也可从“负”开始。简而言之，因为在使电抗值变更了的情况下接收电力应当变动，所以利用其增减与当初的电抗值设定方向之间的关系来变更为表示增加方向的极性、或者进行维持即可。

此外，在图6中，假设当处理S12的判断中接收电力增加时，返回到处理S7，继续进行以后的处理。这是因为当初的电抗值更新方向“正”对于电力增加而言为有效、正确的方向，所以也可使设定进一步在正方向上变化之后，返回到处理S7，继续进行以后的处理。这在图7中也是相同的。

[实施例6]

其次，说明本实施例的无线电力输送装置所使用的用于进行高效率电力输送的发送机的控制算法的其他实施事例。

图8为无线电力输送装置所使用的用于进行高效率电力输送的发送机的控制算法的例子。此外，图9为无线电力输送装置所使用的用于进行高效率电力输送的接收机的控制算法的例子。

在实施例5的算法的一连串动作中，发送机侧10施加电力输送的开始触发。与之相对，在实施例6的算法中，示出接收机侧施加电力输送的开始触发的例子。

在图8、图9中，关于相同处理赋予相同记号，因为除了接收机侧施加电力输送的开始触发之外，其余基本上相同，所以将不同点作为主体来简单说明动作。

首先，在图9的接收机20中，朝向发送机10送出控制信号，对发送机发出电力输送的开始请求(处理S100)。接下来，尝试来自发送机侧的电力的接收(处理S13)，如果接收到电力(处理S14)，则将可变电抗电路的电抗值更新方向设定为“正”(处理S16)。

接下来，存储接收电力Pr(处理S17)，更新电抗值(处理S18)，测定接收电力，使接收电力Pr叠加在控制信号上而朝向发送机输送控制信号(处理S19)。

进而，使用已存储的接收电力来调查电抗值更新前后的接收电力的增减(处理S20)，在接收电力增加的情况下反复进行同样的动作，在接收电力减少的情况下使电抗更新方向反转(处理S21)并反复进行同样的动作。

图8的发送机10尝试来自接收机20的控制信号的接收(处理S101)，如果检测到控制信号(处理S102)，则首先朝向接收机20进行电力输送(处理S3)。接下来，将可变电抗电路2的电抗值更新方向设定为“正”(处理S4)。

接下来，接收来自接收机20的控制信号，存储包含在控制信号内的接收机的接收电力(处理S7)，更新发送机的可变电抗电路的电抗值(处理S8)。再次接收来自接收机的控制信号(处理S9)，通过控制信号来调查所传递的接收机的接收电力(处理S10)并进行存储，在接收电力增加 的情况下直接进行电抗值的更新，在接收电力减少的情况下使电抗值更新方向反转来进行电抗值的更新(处理S12)，进而尝试控制信号的接收。

只要来自接收机的控制信号的检测成功就反复进行这些动作，在电力发送请求变无的情况下结束动作。

根据本实施例，由于可以动态地补偿发送机和接收机的相对位置的变化所引起的、从发送机向接收机的电力输送效率的劣化，因此在从发送机向接收机的电力输送效率的稳定化方面是有效的。

[实施例7]

其次，对使用了本实施例的无线电力输送装置的具体的适用事例进行介绍。首先，说明构成图像显示系统的例子。图10为使用了实施例7中的无线电力输送装置的图像显示系统的构成例。

图10的上部所示的图像显示系统100由纵横地配置的多个图像显示装置110、和共同地设置于多个图像显示装置110中的单一无线供电装置101构成。

图10右下方所示的各个图像显示装置110，在上表面具备显示器111，在下表面(无线供电装置101侧)具备电力接收用天线19，并且在这两者之间具备可变电抗电路12。

将该图10右下方的电路与图1的实施例相对比可明确，电力接收用天线19相当于接收天线16，显示器111相当于电力负载电路11。为了便于描述，在图10右下方的电路中省略了除接收机20的构成要素当中的可变电抗电路12以及电力负载电路以外的要素。

与之相对，图10上部所示的无线供电装置101，在其上表面将多个电力发送用天线9配置成面状。对电力发送用天线9，经由实施例1以及3所示的可变电抗电路2而耦合发送机10的电力产生电路1。

这样，在单一无线供电装置101中搭载多个发送机侧电路，并且在多个配置在无线供电装置101上的各个图像显示装置110中搭载接收机侧电路。而且，其间在对立的位置的天线之间进行电力输送，由此实现向图像显示装置110的远程电力供给。另外，在图10中省略发送机的构成要素当中的除可变电抗电路以及电力负载电路以外的要素。

根据本实施例，将单位图像显示装置自由配置成面状，整体上可构成大画面的画面显示系统，因为在配置单位图像显示装置之际无需接线，所以在用于实现大画面图像的装置的设置工时的大幅降低、和断线、短路等所引起的该装置在设置上的安全性提高方面是有效的。

[实施例8]

作为使用了本实施例的无线电力输送装置的具体的其他适用事例，其次说明移动体供电系统的构成例。图11为使用了实施例10中的无线电力输送装置的移动体供电系统的构成例。

移动体供电系统200由移动体201和无线供电装置202构成。移动体201可通过车轮222进行移动。移动体201在下表面具备电力接收用天线19。对电力接收用天线19耦合实施例4所示的接收机，向移动体201供给电源。在图11中省略了接收机的构成要素当中的除可变电抗电路以及电力负载电路以外的要素。

无线供电装置202在上表面配置电力发送用天线9，对电力发送用天线9耦合实施例4所示的发送机，实现向移动体201的远程电力供给。在图11中省略了该发送机的构成要素当中的除可变电抗电路以及电力负载电路以外的要素。

根据本实施例，因为移动体在必要时能够自己行走而移动到无线供电装置202设置处，对必要的电源进行充电，所以不需要向移动体充电电力时的接线，在接线耦合硬件削减所引起的系统的硬件简化、和去除有可能产生在电接线部中的不安全潜在性的断线、短路从而系统的安全性提高方面是有效的。

能达成以上详细说明过的本发明的无线电力输送装置的动作原理和初始效果的具体看法如下。

首先，由发送天线和接收天线构成的系统，如(1)、(2)式所示那样，由表示在两天线间进行电力输送的能力的互阻抗和表示各天线的输入阻抗的自阻抗来进行描述。

互阻抗以及自阻抗均伴随着发送天线和接收天线的相对距离的变化而变化。发送侧的自阻抗的变化成为向发送天线的电力产生源的电力输送 效率的劣化的原因。此外，接收侧的自阻抗的变化成为从接收天线向电力供给负载的电力输送效率的劣化的原因。

在发送天线和接收天线的相对位置关系发生了变化时，通过补偿伴随该变化而变化的接收天线和发送天线的自阻抗的变化，从而可以维持电力产生源与发送天线之间的高效率电力供给、以及接收天线与电力负载电路之间的高效率电力供给。

发送天线和接收天线使用电场和磁场的共振现象来进行电力输送。在此，伴随两天线的相对位置的变化的阻抗变化主要表现为电抗的急剧变化。

由于该电抗变化作为发送天线以及接收天线的自阻抗的电抗的变化而出现，因此对发送天线以及接收天线分别耦合可变电抗电路，可以通过可变电抗电路补偿伴随两天线的相对位置的变化的电抗变化。

伴随发送天线和接收天线的相对位置变化的电抗变化，产生向与接收天线耦合的电力负载电路的供给电力的劣化，因此在接收侧可以使用向电力负载电路的供给电力的值来进行可变电抗电路的控制。此外，通过利用任何手段将向电力负载电路的供给电力值送至发送侧，均可进行发送侧的可变电抗电路的控制。

从接收侧向发送侧的控制信号的输送是通过互阻抗的实部大于虚部的一组供电点、且使用与输送电力的电磁波正交的旋转的圆极化波而完成的，所以相对于发送天线和接收天线的相对位置的变化的、控制信号的传递效率变化被抑制得较小，不同于通过互阻抗的虚部大于实部的一组供电点而完成的电力输送的输送效率变化。

而且，由于电磁波给电力输送带来的干扰被抑制得较低，所以变得极其稳定，能够实现发送侧的可变电抗电路的稳定控制，从而结果相对于发送天线和接收天线的相对位置变化而能够实现输送效率劣化少的稳定的高效率无线电力输送。

符号说明

1…电力产生电路

2…可变电抗电路

3…载波负载电路

4…控制信号接收电路

5…控制电路

6…发送天线

7…发送天线

9…发送天线

10…发送机

11…电力负载电路

12…可变电抗电路

13…载波产生电路

14…控制信号发送电路

15…控制电路

16…接收天线

17…接收天线

18…充电器

19…接收天线

20…接收机

100…图像显示系统

101…无线供电装置

110…图像显示装置

111…显示器

200…移动体供电系统

201…移动体

202…无线供电装置

222…车轮

Claims (13)

1.一种无线电力输送装置，其特征在于，

使用具备第一供电点和第二供电点的第一天线和第二天线，以第一天线的第一供电点和第二天线的第一供电点的组进行发送接收的第一电磁波的极化波、与以第一天线的第二供电点和第二天线的第二供电点的组进行发送接收的第二电磁波的极化波相正交，以第一供电点的组输送电力，以第二供电点的组传递控制信号，

在所述第一天线的所述第一供电点和所述第二天线的所述第一供电点连接可变电抗电路，所述可变电抗电路的电抗值根据在一个天线侧接收到的接收电力的大小而可变地调整，

所述第一天线和所述第二天线被设计成：在与电力输送所使用的供电点的对相关的互阻抗中虚部大于实部，在与控制信号输送所使用的供电点的对相关的互阻抗中实部大于虚部。

2.根据权利要求1所述的无线电力输送装置，其特征在于，

为了将在一个天线侧接收到的接收电力的大小输送至另一个天线侧而使用所述控制信号。

3.根据权利要求1所述的无线电力输送装置，其特征在于，

控制所述可变电抗电路的电抗值以使接收电力成为最大。

4.根据权利要求2所述的无线电力输送装置，其特征在于，

控制所述可变电抗电路的电抗值以使接收电力成为最大。

5.一种无线电力输送装置，具备发送机和接收机，该无线电力输送装置的特征在于，

所述发送机具备：电力产生电路，其经由发送可变电抗电路而与发送天线的电力输送用供电点耦合；控制信号接收电路，其与所述发送天线的控制信号输送用供电点耦合；和发送控制电路，其根据该控制信号接收电路的输出中所包含的与所述接收机的接收电力量相关的信息来控制所述发送可变电抗电路的电抗值，

所述接收机具备：电力负载电路，其经由接收可变电抗电路而与接收天线的电力输送用供电点耦合；控制信号发送电路，其与所述接收天线的控制信号输送用供电点耦合；和接收控制电路，其使用所述电力负载电路的电力量来控制所述接收可变电抗电路的可变电抗值，

通过所述控制信号发送电路将所述电力负载电路的所述电力量的信息叠加于所述控制信号并送出至所述发送机，

所述发送控制电路以及所述接收控制电路对所述发送可变电抗电路的电抗值和所述接收电抗电路的电抗值进行控制，以使电力量成为最大，

所述发送天线和所述接收天线被设计成：在与电力输送所使用的供电点的对相关的互阻抗中虚部大于实部，在与控制信号输送所使用的供电点的对相关的互阻抗中实部大于虚部。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的无线电力输送装置，其特征在于，

使用供电点进行发送接收的电磁波的极化波为旋转方向相互不同的圆极化波。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的无线电力输送装置，其特征在于，

使用供电点进行发送接收的电磁波的极化波为相互正交的直线极化波。

8.根据权利要求5所述的无线电力输送装置，其特征在于，

对电力负载电路连接充电器，并蓄积该电力负载电路的所需电力的一部分。

9.根据权利要求1至5、8中任一项所述的无线电力输送装置，其特征在于，

天线由微小矩形体的集合体形成。

10.根据权利要求6所述的无线电力输送装置，其特征在于，

天线由微小矩形体的集合体形成。

11.根据权利要求7所述的无线电力输送装置，其特征在于，

天线由微小矩形体的集合体形成。

12.一种图像显示系统，在无线供电装置上纵横地配置多个图像显示装置而构成，该图像显示系统的特征在于，

所述多个图像显示装置分别在表面侧具有显示器、且在与所述无线供电装置相接的一侧的背面具有电力接收用天线，并在所述显示器与所述电力接收用天线之间具备可变电抗电路，

所述无线供电装置在与所述多个图像显示装置的所述电力接收用天线对立的位置配置电力发送用天线，从该电力发送用天线经由可变电抗电路而与电力产生电路连接，

所述可变电抗电路的电抗值根据在所述电力接收用天线侧接收到的接收电力的大小而可变地调整，

所述电力发送用天线和所述电力接收用天线被设计成：在与电力输送所使用的供电点的对相关的互阻抗中虚部大于实部，在与控制信号输送所使用的供电点的对相关的互阻抗中实部大于虚部，

所述电力接收用天线以及所述电力发送用天线具备第一供电点和第二供电点，以一个天线的第一供电点和另一个天线的第一供电点的组进行发送接收的第一电磁波的极化波、与以一个天线的第二供电点和另一个天线的第二供电点的组进行发送接收的第二电磁波的极化波相正交，以第一供电点的组输送电力，以第二供电点的组传递控制信号。

13.一种移动体供电系统，由移动体和无线供电装置构成，该移动体供电系统的特征在于，

所述移动体具备：蓄电池；电力接收用天线，其设置在面向路面的移动体下部；和可变电抗电路，其设置在所述蓄电池与所述电力接收用天线之间，

所述无线供电装置在所述路面上的与所述电力接收用天线对立的位置配置电力发送用天线，从该电力发送用天线经由可变电抗电路而与电力产生电路连接，

所述可变电抗电路的电抗值根据在所述电力接收用天线侧接收到的接收电力的大小而可变地调整，

所述电力发送用天线和所述电力接收用天线被设计成：在与电力输送所使用的供电点的对相关的互阻抗中虚部大于实部，在与控制信号输送所使用的供电点的对相关的互阻抗中实部大于虚部，

所述电力接收用天线以及所述电力发送用天线具备第一供电点和第二供电点，以一个天线的第一供电点和另一个天线的第一供电点的组进行发送接收的第一电磁波的极化波、与以一个天线的第二供电点和另一个天线的第二供电点的组进行发送接收的第二电磁波的极化波相正交，以第一供电点的组输送电力，以第二供电点的组传递控制信号。