CN105103407A - 受电装置 - Google Patents

Abstract

通过简易的结构来使传输效率增减。受电装置具有：受电谐振线圈(111)，其通过与供电模块(21)之间发生谐振的谐振现象而被供给电力；受电线圈(112)，其从受电谐振线圈(111)接受电力；以及磁性构件(17)，其至少一部分在径向上与受电谐振线圈(111)重叠地配置使得谐振时的磁场耦合增减。

Description

受电装置

技术领域

本发明涉及一种以非接触的方式接收电力的受电装置。

背景技术

近年来，笔记本型PC、平板型PC、数码相机、移动电话等人可以携带使用的电子设备正在迅速普及。而且，这些电子设备大部分都搭载有充电电池，需要定期充电。为了简化对该电子设备的充电电池的充电操作，通过利用在供电装置与搭载于电子设备的受电装置之间以无线的方式进行的电力传输的供电技术(改变磁场来进行电力传输的无线电力传输技术)来对充电电池进行充电的设备正不断增加。

例如，作为无线电力传输技术，可例举利用线圈间的电磁感应来进行电力传输的技术(例如参照专利文献1)、通过利用供电装置和受电装置所具备的谐振器(线圈)间的谐振现象使磁场耦合来进行电力传输的技术(例如参照专利文献2)。

在这种无线电力传输技术中，在以无线的方式进行传输时，产生比以有线的方式进行的电力传输大的传输损耗，因此减少该传输损耗来提高传输效率(受电装置接收的电力相对于供电装置传送的电力的比率)成为较大的课题。

为解决这种课题，例如，专利文献2公开了如下的无线电力传输装置：即使在送电谐振线圈与受电谐振线圈之间的距离发生变动的情况下，也能够通过变更送电谐振线圈的谐振频率和受电谐振线圈的谐振频率，来逐步变更送电谐振线圈与受电谐振线圈之间的耦合强度从而维持谐振状态，由此提高从送电装置向受电装置传输电力的传输效率。另外，专利文献3公开了如下的无线电力装置：通过改变送电线圈与受电线圈之间的耦合强度，能够使装置整体的传输效率提高。并且，专利文献4公开了如下的供电系统：在供电线圈与受电线圈之间设置有供电谐振线圈和受电谐振线圈，在以非接触方式供给电力时，检测供电谐振线圈与受电谐振线圈之间的距离c，根据该距离c以使供电效率最大的方式可变地调整供电线圈与供电谐振线圈之间的距离a以及受电线圈与受电谐振线圈之间的距离b。

专利文献1：日本特许第4624768号公报

专利文献2：日本特开2010-239769号公报

专利文献3：日本特开2010-239777号公报

专利文献4：日本特开2010-124522号公报

发明内容

发明要解决的问题

根据上文所公开的技术确实能够提高传输效率。然而，在上述公开技术中，需要变更谐振频率的控制装置、改变两个谐振器间的耦合强度的控制装置、调整供电线圈与供电谐振线圈之间的距离以及受电线圈与受电谐振线圈之间的距离的控制装置，使结构变得复杂，而且成本增大。

因此，本发明的目的在于提供一种受电装置，不像以往那样使用变更谐振频率的控制装置、改变两个谐振器间的耦合强度的控制装置、调整供电线圈与供电谐振线圈之间的距离以及受电线圈与受电谐振线圈之间的距离的控制装置，能够通过更加简单的结构来使传输效率增减。

用于解决问题的方案

本发明的受电装置具备：受电谐振线圈，其通过与供电模块之间发生谐振的谐振现象而被供给电力；受电线圈，其从上述受电谐振线圈接受电力；以及磁性构件，其至少一部分在径向上与上述受电谐振线圈重叠地配置使得上述谐振时的磁场耦合增减。

根据上述结构，磁性构件使谐振时的受电谐振线圈与供电模块之间的磁场耦合增减，因此与通过变更供电模块与受电谐振线圈之间的距离来增减磁场耦合的情况相比，能够容易地进行磁场耦合的设定。其结果，即使在如具备供电模块的供电装置和受电装置的尺寸或形状受到制约而无法变更这些尺寸或形状的结构性规格的情况那样无法变更供电模块与受电谐振线圈之间的距离的情况下，也能够通过利用磁性构件使磁场耦合增减来容易地满足受电装置所要求的供电时的传输效率的规格，而且能够在短时间内完成充电，能够防止由快速充电导致的过热等。

本发明中的上述磁性构件也可以被配置在上述受电谐振线圈的内周侧。

根据上述结构，能够提高谐振时的受电谐振线圈与供电模块之间的磁场耦合。

在本发明中也可以设为，上述受电谐振线圈具有与上述供电模块的线圈直径相同的线圈直径，并与上述供电模块相向地配置，

上述磁性构件形成为沿着上述受电谐振线圈的内周面的圆筒形状，上述受电谐振线圈的上述供电模块侧的一端位置与上述供电模块的一端位置在线圈轴方向上一致。

根据上述结构，能够通过沿着受电谐振线圈的内周面配置的圆筒形状的磁性构件，来进一步提高谐振时的受电谐振线圈与供电模块之间的磁场耦合。

在本发明中也可以设为，上述受电谐振线圈具有与上述供电模块的线圈直径相同的线圈直径，并与上述供电模块相向地配置，

上述受电线圈在与上述供电模块侧相反的一侧被配置成具有与上述受电谐振线圈的线圈轴相一致的线圈轴，

上述磁性构件具备：

内侧圆筒部，其形成为沿着上述受电谐振线圈和上述受电线圈的内周面的圆筒形状，上述受电谐振线圈的上述供电模块侧的一端位置与上述受电谐振线圈的一端位置在线圈轴方向上一致，与上述供电模块侧相反的一侧的另一端位置与上述受电线圈的另一端位置在线圈轴方向上一致；以及

圆盘部，其被设置在上述圆筒部的另一端，形成为与上述受电线圈的另一端面相向。

根据上述结构，能够通过具有沿着受电谐振线圈的内周面配置的圆筒形状的内侧圆筒部以及与受电线圈相向地配置的圆盘部的磁性构件，来进一步提高谐振时的受电谐振线圈与供电模块之间的磁场耦合。

本发明中的上述受电谐振线圈也可以通过相对于向上述供电模块供给的电力的驱动频率的传输特性的值在低于谐振频率的驱动频带以及高于上述谐振频率的驱动频带分别具有峰值的上述谐振现象而被供给电力。

根据上述结构，能够在低驱动频带的峰值频率下设定为使供电模块中流动的电流的朝向与受电谐振线圈中流动的电流的朝向相同的同相的电流流过的情况以及设定为使电流的朝向相反的逆相的情况下改变磁场空间出现的位置，因此能够提高部件的配置的自由度。

本发明中的受电装置也可以还具有电子部件，该电子部件被配置在通过上述谐振现象形成为磁场强度比其它部位的磁场强度小的磁场空间。

根据上述结构，通过使受电装置具备利用谐振现象而被供给电力的受电谐振线圈，来在供电时使磁场小的空间部分出现在受电谐振线圈的内侧位置或附近位置，并将该空间部分有效用作电子部件的配置场所。由此，在难以确保电子部件的配置场所的移动设备等各种设备中，也能够作为易于确保电子部件的配置场所而且实现设备的小型化的受电装置来应用。

发明的效果

能够通过简单的结构使传输效率提高。

附图说明

图1是具备本发明所涉及的受电装置的供电系统的概要说明图。

图2是测定耦合系数的说明图。

图3是表示磁性构件与耦合系数之间的关系的说明图。

具体实施方式

以下，对实施方式所涉及的受电装置进行说明。(受电装置1：概要)

如图1所示，受电装置1具有磁性构件17，该磁性构件17被配置在受电模块11使得谐振时的磁场耦合增减。由此，受电装置1通过磁性构件17增减谐振时的受电模块11与供电模块21之间的磁场耦合，即使在如无法变更受电装置1和供电装置2的尺寸或形状的结构性规格的情况那样无法变更供电模块21与受电模块11之间的距离的情况下，也能够容易地满足受电装置1所要求的供电时的传输效率的规格，而且能够在短时间内完成充电，防止由快速充电导致的过热等。

并且，受电装置1具有如下结构：在利用谐振现象供电时使磁场小的磁场空间出现在受电模块11的内侧位置或附近位置，将该磁场空间设为电子部件13的配置场所。由此，受电装置1通过抑制配置于磁场空间的电子部件13中产生由磁场引起的涡电流，来防止误操作或规定温度以上的发热，其结果，能够实现小型化。

如果具体地进行说明，则受电装置1具有：受电谐振线圈111，其通过与供电模块21之间发生谐振的谐振现象而被供给电力；受电线圈112，其从受电谐振线圈111接受电力；以及磁性构件17，其至少一部分在径向上与受电谐振线圈111重叠地配置使得谐振时的磁场耦合提高。受电装置1还具有电子部件13，该电子部件13被配置在通过谐振现象形成为磁场强度比其它部位的磁场强度小的磁场空间。

在此，供电模块21具备：供电谐振线圈211，其与受电谐振线圈111之间发生谐振使得利用谐振现象对受电模块11供给电力；以及供电线圈212，其对供电谐振线圈211供给电力。受电模块11中的受电谐振线圈111和受电线圈112以及供电模块21中的受电谐振线圈111和受电线圈112能够使用螺旋型、螺线管型或环形的线圈(带绝缘覆膜的铜线材等)。谐振现象是指两个以上的线圈在谐振频率下调谐。

受电装置1符合通过电力的供给来进行动作的所有类型的设备。即，例如移动设备、固定型的设备、汽车等车辆设备作为受电装置1。移动设备也包含手持式设备以及穿戴式设备(人体佩戴设备)中的任一设备。

具体地说，移动设备能够例示便携式电脑(膝上型电脑、笔记本电脑、平板PC等)、相机、音响设备/AV设备(便携式音乐播放器、IC记录器、便携式DVD播放器等)、计算机(口袋电脑、计算器)、游戏机、电脑外围设备(便携式打印机、便携式扫描仪、便携式调制解调器等)、专用信息设备(电子词典、电子记事本、电子书、便携式数据终端等)、移动通信终端、语音通信终端(移动电话、PHS、卫星电话、第三方无线电、业余无线电、特定小电力无线电/个人无线电/民用无线电等)、数据通信终端(移动电话/PHS(功能型手机/智能手机)、寻呼机等)、广播接收设备(电视/无线电)、移动无线电、移动电视、单波段、其它设备(手表、怀表)、助听器、手持式GPS、防犯罪蜂鸣器、手电筒/笔形电筒、电池组、人工内耳系统的体外装置(声音处理器、音频处理器)等。

(受电装置1：磁性构件17)

磁性构件17由磁性材料形成。例如，作为磁性材料，可例示纯Fe、Fe-Si或Fe-Al-Si(铁硅铝合金)、Fe-Ni(坡莫合金)、软性铁氧体、Fe基非晶体、Co基非晶体、Fe-Co(坡曼德合金)等软磁性材料。

另外，磁性构件17也可以由分散有上述磁性材料的磁性粉末的树脂形成。树脂可以是热固性树脂，也可以是热塑性树脂。例如，如果是热固性树脂，则能够列举环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、乙烯基酯树脂、氰基酯树脂、马来酰亚胺树脂、硅树脂等。另外，如果是热塑性树脂，则能够列举丙烯酸系树脂、乙酸乙烯酯系树脂、聚乙烯醇系树脂等。

磁性构件17至少被配置在受电谐振线圈111的内周侧。被配置在受电谐振线圈111的内周侧的磁性构件17发挥作用使得谐振时的受电谐振线圈111与供电模块21(供电谐振线圈211)之间的磁场耦合提高(增大)。

另外，在受电谐振线圈111具有与供电模块21的线圈直径相同的线圈直径、并与供电模块21相向地配置的情况下，在提高磁场耦合时，优选如下那样配置磁性构件17。

即，优选的是，磁性构件17形成为沿着受电谐振线圈111的内周面的圆筒形状，受电谐振线圈111的供电模块21侧的一端位置与受电模块11的一端位置在线圈轴方向上相一致。在这种情况下，通过沿着受电谐振线圈111的内周面配置的圆筒形状的磁性构件17能够提高谐振时的受电谐振线圈111与供电模块21之间的磁场耦合，并且能够将磁场空间扩大到受电谐振线圈111的内侧位置。

另外，在受电谐振线圈111具有与供电模块21的线圈直径相同的线圈直径并与供电模块21相向地配置、且受电线圈112在与供电模块21侧相反的一侧配置成具有与受电谐振线圈111的线圈轴一致的线圈轴的情况下，在提高磁场耦合时，优选如下那样配置磁性构件17。

即，优选的是，磁性构件17具有：圆筒部，其形成为沿着受电谐振线圈111以及受电线圈112的内周面的圆筒形状，受电谐振线圈111的供电模块21侧的一端位置与受电谐振线圈111的一端位置在线圈轴方向上一致，与供电模块21侧相反的一侧的另一端位置与受电线圈112的另一端位置在线圈轴方向上一致；以及圆盘部，其被设置在圆筒部的另一端，形成为与受电线圈112的另一端面相向。在这种情况下，通过具有沿着受电谐振线圈111的内周面配置的圆筒形状的圆筒部以及与受电线圈112相向地配置的圆盘部的磁性构件17，能够进一步提高谐振时的受电谐振线圈111与供电模块21(供电谐振线圈211)之间的磁场耦合，并且能够将磁场空间扩大到受电谐振线圈的内侧位置。

此外，在本实施方式中，磁性构件17形成为圆筒形状，但并不限定于此，也可以是点状或棒状。另外，在本实施方式中，配置磁性构件17使得谐振时的磁场耦合提高，但也可以将磁性构件17配置为通过磁性构件17的配置使谐振时的磁场耦合降低。

如果具体地说明，则磁性构件17也可以具有外侧圆筒部，该外侧圆筒部形成为沿着受电谐振线圈111以及受电线圈112的外周面的圆筒形状，受电谐振线圈111的供电模块21侧的一端位置与受电谐振线圈111的一端位置在线圈轴方向上一致，与供电模块21侧相反的一侧的另一端位置与受电线圈112的另一端位置在线圈轴方向上一致。在这种情况下，能够使磁场耦合的程度(耦合系数)减小。

这样，受电装置1也可以设为通过调整磁性构件17的配置或形状、尺寸等磁性构件条件来使磁场耦合的程度(耦合系数)能够变更为任意的值。由此，受电装置1能够将供电模块21与受电模块11之间的距离维持为固定，并且通过调整磁性构件17的磁性构件条件来容易地将磁场耦合的程度变更为任意的值。其结果，即使在如供电装置2和受电装置1的尺寸或形状受到制约而无法变更这些尺寸或形状的结构性规格的情况那样无法变更充电装置2(供电谐振线圈211)与受电装置1(受电谐振线圈111)之间的距离的情况下，也能够通过利用磁性构件17使磁场耦合增减，来容易地满足受电装置1所要求的供电时的传输效率的规格，而且能够在短时间内完成充电，能够防止由快速充电导致的过热等。

(受电装置1：电子部件13等)

上述受电装置1具有一个以上的具有电子电路的电子部件13以及供给工作电力的电池14。并且，受电装置1还具有扬声器、发光部件、显示器等输出部15以及麦克风或开关等输入部16。具体地说，受电装置1具有AC/DC转换部131、充电部132、控制部133等电子部件13。这些电子部件13中的至少一部分电子部件被配置在通过谐振现象形成为磁场强度比其它部位的磁场强度小的磁场空间。

AC/DC转换部131具有将供给到受电模块11的交流电力转换为直流电力的功能。充电部132具有对电池14充电的功能。控制部133与输出部15和输入部16连接，具有对输出部15输出控制信号的功能、接收来自输入部16的输入信号的功能以及处理与受电装置1的使用目的相应的各种信息、数据的功能。此外，在本实施方式中，为了便于说明，将电池14、输出部15、输入部16与电子部件13分开记载，但是电子部件13也可以包含电池14、输出部15、输入部16。即，也可以将电池14、输出部15、输入部16配置在磁场空间内。

由充电部132进行充电的电池14包括可充电的二次电池。作为电池14，能够例示铅蓄电池、锂离子二次电池、锂离子聚合物二次电池、镍氢蓄电池、镍镉蓄电池、镍铁蓄电池、镍锌蓄电池、氧化银-锌蓄电池等。此外，电池14也可以不是二次电池而是电容器。

(供电装置2)

如上述那样构成的受电装置1与供电装置2构成供电系统3。供电装置2具备通过谐振现象对受电装置1的受电模块11供给电力的供电模块21。供电模块21具备供电谐振线圈211以及供电线圈212。供电装置2具有将交流电力供给到供电模块21的电源部22以及控制电源部22的控制部23。

(磁场空间)

接着，主要对受电装置1中的设为电子部件13的配置场所的“磁场空间”进行详细说明。

受电装置1构成为在期望位置处形成“磁场空间”。能够通过设定与供电装置2之间的位置关系或供电状态、内部结构等供电条件，来实现在期望位置处形成磁场空间。并且，通过设定能够使供电模块21的供电谐振线圈211与受电模块11的受电谐振线圈111之间的耦合系数增减的磁性构件条件，能够实现在期望位置处形成磁场空间。

例如，受电装置1也可以构成为，在通过谐振现象从供电装置2的供电模块21中的供电谐振线圈211向受电模块11中的受电谐振线圈111供给电力时，在供电模块21中的供电谐振线圈211与受电模块11中的受电谐振线圈111之间的期望位置处形成具有比该期望位置以外的位置的磁场强度小的磁场强度的磁场空间。在这种情况下，能够使磁场空间出现在受电模块11的供电装置2侧的附近位置。

如果对“磁场空间”的形成方法进行详细说明，则可例示如下方法：在通过谐振现象从供电装置2的供电模块21中的供电谐振线圈211对受电装置1的受电模块11中的受电谐振线圈111供给电力时，以使供电模块21中的供电谐振线圈211中流动的电流的朝向与受电模块11中的受电谐振线圈111中流动的电流的朝向成为相反朝向的方式设定向供电模块21中的供电谐振线圈211供给的电力的频率。

根据上述形成方法，在进行利用谐振现象的电力传输时，通过将供电模块21中的供电谐振线圈211与受电模块11中的受电谐振线圈111靠近地配置，使表示供电谐振线圈211与受电谐振线圈111之间的耦合强度的耦合系数变高。当在像这样耦合系数高的状态下测量传输特性(成为从供电线圈212向受电线圈112传输电力时的电力传送效率的指标的值或者成为从供电模块21向受电模块11传送电力时的电力传送效率的指标的值)时，其测定波形的峰值分离地存在于低频侧与高频侧。而且，通过将向供电谐振线圈211供给的电力的频率设定为该高频侧的峰值附近的频率，使供电谐振线圈211中流动的电流的朝向与受电谐振线圈111中流动的电流的朝向成为相反朝向，在供电谐振线圈211的内周侧产生的磁场与在受电谐振线圈111的内周侧产生的磁场相互抵消，由此在供电谐振线圈211和受电谐振线圈111的内周侧降低由磁场引起的影响，从而能够形成具有比供电谐振线圈211和受电谐振线圈111的内周侧以外的部位的磁场强度小的磁场强度的磁场空间。

另外，作为“磁场空间”的其它形成方法，可例示如下方法：在通过谐振现象从供电谐振线圈211对受电谐振线圈111供给电力时，以使供电谐振线圈211中流动的电流的朝向与受电谐振线圈111中流动的电流的朝向成为相同朝向的方式设定向供电谐振线圈211供给的电力的频率。

根据上述形成方法，在进行利用谐振现象的电力传输时，通过将供电谐振线圈211与受电谐振线圈111靠近地配置，使表示供电谐振线圈211与受电谐振线圈111的耦合强度的耦合系数变高。当在像这样耦合系数高的状态下测量传输特性时，其测定波形的峰值分离地存在于低频侧与高频侧。而且，通过将向供电谐振线圈211供给的电力的频率设定为该低频侧的峰值附近的频率，使供电谐振线圈211中流动的电流的朝向与受电谐振线圈111中流动的电流的朝向成为相同朝向，在供电谐振线圈211的外周侧产生的磁场与在受电谐振线圈111的外周侧产生的磁场相互抵消，由此，在供电谐振线圈211和受电谐振线圈111的外周侧降低由磁场引起的影响，从而能够形成具有比供电谐振线圈211和受电谐振线圈111的外周侧以外的部位的磁场强度小的磁场强度的磁场空间。

另外，也可以改变与供电谐振线圈211以及受电谐振线圈111相关的调整参数，来根据在供电谐振线圈211与受电谐振线圈111之间产生的磁场耦合的强度设定“磁场空间”的大小。例如，通过相对地减弱在供电谐振线圈211与受电谐振线圈111之间产生的磁场耦合，能够扩大磁场空间的大小。另一方面，通过相对地增强在供电谐振线圈211与受电谐振线圈111之间产生的磁场耦合，能够缩小磁场空间的大小。由此，能够形成最适于受电装置1的尺寸的磁场空间。

此外，也可以将供电谐振线圈211的配置关系以及受电谐振线圈111的配置关系作为调整参数，改变该调整参数，来变更在供电谐振线圈211与受电谐振线圈111之间产生的磁场耦合的强度，由此变更磁场空间的大小。

另外，也可以将供电谐振线圈211和受电谐振线圈111的形状作为调整参数，使这些线圈的形状改变为期望的形状，从而变更在供电谐振线圈211与受电谐振线圈111之间以及周边产生的磁场耦合的强度，由此将“磁场空间”的形状设定为期望的形状。在这种情况下，通过将供电谐振线圈211和受电谐振线圈111设为期望的形状，能够以沿着线圈的形状的期望的形状形成磁场强度相对弱的磁场空间。

另外，也可以将供电谐振线圈211与供电线圈212之间的第一距离以及受电线圈112与受电谐振线圈111之间的第二距离中的至少一个作为调整参数，根据该调整参数来设定“磁场空间”的大小。例如，通过相对地缩短供电谐振线圈211与供电线圈212之间的第一距离以及受电线圈112与受电谐振线圈111之间的第二距离，能够相对地减弱磁场耦合从而扩大磁场空间的大小。另一方面，通过相对地延长供电谐振线圈211与供电线圈212之间的第一距离以及受电线圈112与受电谐振线圈111之间的第二距离，能够相对地增强磁场耦合从而缩小磁场空间的大小。

另外，也可以在受电谐振线圈处，通过利用相对于向供电模块21供给的电力的驱动频率的传输特性的值在低于谐振频率的驱动频带和高于谐振频率的驱动频带分别具有峰值的谐振现象供给电力来形成“磁场空间”。在这种情况下，能够在低驱动频带的峰值频率下设定为使供电模块21的供电谐振线圈211中流动的电流的朝向与受电谐振线圈111中流动的电流的朝向相同的同相的电流流过的情况以及设定为使电流的朝向相反的逆相的情况下改变磁场空间出现的位置。

并且，关于“磁场空间”，也可以将磁性构件17配置成覆盖除受电谐振线圈111与供电谐振线圈211的相向面以外的至少一部分的面，在供电谐振线圈211与受电谐振线圈111之间改变磁场来进行电力传输，由此在期望位置处形成具有比该期望位置以外的位置的磁场强度小的磁场强度的磁场空间。

磁性构件17也可以被配置成覆盖受电谐振线圈111的内周面。在这种情况下，能够将在受电谐振线圈111的内周侧产生的磁场阻断，从而在受电谐振线圈111的内周侧形成具有比较小的磁场强度的磁场空间。

另外，磁性构件17也可以被配置成覆盖供电谐振线圈211和受电谐振线圈111的与相向面相反一侧的面。在这种情况下，能够将在受电谐振线圈111的与相向面相反一侧的面附近产生的磁场阻断，从而在受电谐振线圈111的与相向面相反一侧的面附近形成具有比较小的磁场强度的磁场空间。

这样，受电装置1根据一个以上的上述磁场空间的形成方法的组合，能够意图在受电模块11的内侧或附近的期望位置形成磁场强度小的磁场空间，并且能够设定磁场空间的大小或形状。即，受电装置1能够通过受电模块11的设置方式以及磁性构件条件中的至少一方的操作，来形成期望的磁场空间。

(耦合系数的调查)

接着，对在上文说明过的受电装置1中使用各种磁性构件17的情况下的供电模块21的供电谐振线圈211与受电模块11的受电谐振线圈111之间的耦合系数k₂₃进行调查。

(耦合系数测定系统)

首先，如图2所示，代替交流电源，在供电线圈212连接有网络分析仪31(安捷伦科技有限公司(アジレント·テクノロジー株式会社)制)的输出端子。另外，代替电力接收部，在受电线圈112连接有网络分析仪31的输入端子。

将网络分析仪31设为能够以任意频率将交流电力从输出端子输出到供电线圈212。另外，将网络分析仪31设为能够测定从受电线圈112输入到输入端子的电力。并且，将网络分析仪31设为能够测定插入损耗“S21”、耦合系数、电力传送效率。

供电线圈212发挥通过电磁感应将从网络分析仪31获得的电力供给到供电谐振线圈211的作用。供电线圈212将线直径0.4mmφ的铜线材(带绝缘覆膜)卷绕一次，设定为11mmφ的线圈直径。供电谐振线圈211使用线直径0.4mmφ的铜线材(带绝缘覆膜)，设定为11mmφ的线圈直径以及10mm的线圈长度。此外，供电谐振线圈211在内周侧配置厚度为450μm的磁性构件，自感L为10.9μH且电阻值为1.8Ω。

受电线圈112发挥将作为磁场能量而从供电谐振线圈211传输到受电谐振线圈111的电力通过电磁感应输出到网络分析仪31的输入端子的作用。受电线圈112将线直径0.4mmφ的铜线材(带绝缘覆膜)卷绕一次，设定为11mmφ的线圈直径。受电谐振线圈111使用线直径0.2mmφ的铜线材(带绝缘覆膜)，分别设定为11mmφ的线圈直径以及1.4mm的线圈长度。

供电谐振线圈211以及受电谐振线圈111分别为LC谐振电路，发挥产生磁场谐振状态的作用。此外，在本实施方式中，LC谐振电路的电容器成分由元件来实现，但是也可以将线圈的两端开放，由寄生电容来实现。在该LC谐振电路中，当将电感设为L、将电容器电容设为C时，由(式1)确定的f成为谐振频率。

···(式1)

供电谐振线圈211和受电谐振线圈111需要使由(式1)确定的谐振频率f相同，因此将谐振频率设为1MHz。

如上所述，在将供电谐振线圈211的谐振频率与受电谐振线圈111的谐振频率设为相同值的情况下，能够在供电谐振线圈211与受电谐振线圈111之间产生磁场谐振状态。当在供电谐振线圈211发生谐振的状态下产生磁场谐振状态时，能够将电力作为磁场能量从供电谐振线圈211传送到受电谐振线圈111。

(耦合系数测定方法)

接着，使用如上述那样构成的耦合系数测定系统的网络分析仪31，来变更磁性构件17的有无或配置，并分别测定供电谐振线圈211与受电谐振线圈111之间的耦合系数k₂₃。在此，耦合系数k₂₃是指表示供电谐振线圈211与受电谐振线圈111的耦合强度的指标。

首先，在测定上述耦合系数k₂₃时，测定插入损耗“S21”。将横轴设为从输出端子输出的频率并将纵轴设为插入损耗“S21”来进行测定。

此外，当供电线圈212与供电谐振线圈211之间的耦合强时，对供电谐振线圈211与受电谐振线圈111之间的耦合状态造成影响而无法进行精确的测定，因此需要将供电线圈212与供电谐振线圈211之间的供电侧距离保持为能够使供电谐振线圈211充分励磁、生成供电谐振线圈211的磁场、且使供电线圈212与供电谐振线圈211尽量不耦合的距离。另外，基于同样的理由，也需要将受电谐振线圈111与受电线圈112之间的受电侧距离保持为能够使受电谐振线圈111充分励磁、生成受电谐振线圈111的磁场、且使受电谐振线圈111与受电线圈112尽量不耦合的距离。

在此，插入损耗”S21”表示从输出端子输入信号时的经过输入端子的信号，以分贝表示，数值越大则表示电力传送效率越高。另外，电力传送效率是指输出到输入端子的电力相对于从输出端子供给到供电谐振线圈211的电力的比率。即，插入损耗”S21”越高则意味着电力传送效率越高。

这样测定出的插入损耗”S21”的测定波形的峰值分离地存在于低频侧与高频侧。将分离的峰值中的高频侧的频率表示为f_H，将分离的峰值中的低频侧的频率表示为f_L。这样，可根据(式2)求出耦合系数k₂₃。

$k_{23}=({f_H}^2-{f_L}^2)/({f_H}^2+{f_L}^2)$ ···(式2)

(耦合系数测定结果)

示出在上述耦合系数测定系统中使用多种形态(配置或形状)的磁性构件17来测定耦合系数k₂₃所得的结果。

如图3的(a)所示，在只有受电谐振线圈111而不存在磁性构件17的情况下，耦合系数k₂₃为0.17。另外，如图3的(b)所示，在内侧圆筒部171被配置在受电谐振线圈111的内周侧的磁性构件17的情况下，耦合系数k₂₃为0.18。如图3的(c)所示，在外侧圆筒部172被配置在受电谐振线圈111的外周侧的磁性构件17的情况下，耦合系数k₂₃为0.11。

如图3的(d)所示，在内侧圆筒部171和外侧圆筒部172分别被配置在受电谐振线圈111的内周侧和外周侧的磁性构件17的情况下，耦合系数k₂₃为0.11。如图3的(e)所示，在内侧圆筒部171和外侧圆筒部172分别被配置在受电谐振线圈111的内周侧和外周侧并且圆盘部173被配置在内侧圆筒部171和外侧圆筒部172的另一端的磁性构件17的情况下，耦合系数k₂₃为0.12。如图3的(f)所示，在内侧圆筒部171被配置在受电谐振线圈111的内周侧并且圆盘部173被配置在内侧圆筒部171的另一端的磁性构件17的情况下，耦合系数k₂₃为0.19。

根据上述测定结果可知：即使不变更供电谐振线圈211与受电谐振线圈111之间的距离，也能够通过磁性构件17的形态来增减耦合系数k₂₃。如果具体地进行说明，则可知：内侧圆筒部171和圆盘部173有助于耦合系数k₂₃的增大，另一方面，外侧圆筒部172有助于耦合系数k₂₃的减小。由此可知：通过将内侧圆筒部171与外侧圆筒部172中的一个以上进行组合，并且将圆盘部173进行组合，能够增减耦合系数k₂₃。

在以上的详细说明中，为了能够更容易理解本发明，以特征部分为中心进行了说明，但是本发明并不限定于以上的详细说明所记载的实施方式和实施例，也可以应用于其它实施方式和实施例，应尽可能广地解释其应用范围。另外，本说明书中使用的用语及语法用于准确地对本发明进行说明，而并非用于限制本发明的解释。另外，本领域技术人员可根据本说明书所记载的发明的概念而容易地推想出包含于本发明的概念的其它结构、系统、方法等。因而，权利要求书的记载应被视为在不脱离本发明的技术思想的范围内包含均等的结构。另外，为了充分理解本发明的目的以及本发明的效果，期望充分参考已被公开的文献等。

附图标记说明

1：受电装置；2：供电装置；3：供电系统；11：受电模块；111：受电谐振线圈；112：受电线圈；21：供电模块；211：供电谐振线圈；212：供电线圈；17：磁性构件；171：内侧圆筒部；172：外侧圆筒部；173：圆盘部。

Claims (6)

1.一种受电装置，其特征在于，具备：

受电谐振线圈，其通过与供电模块之间发生谐振的谐振现象而被供给电力；

受电线圈，其从上述受电谐振线圈接受电力；以及

磁性构件，其至少一部分在径向上与上述受电谐振线圈重叠地配置使得上述谐振时的磁场耦合增减。

2.根据权利要求1所述的受电装置，其特征在于，

上述磁性构件被配置在上述受电谐振线圈的内周侧。

3.根据权利要求2所述的受电装置，其特征在于，

上述受电谐振线圈具有与上述供电模块的线圈直径相同的线圈直径，并与上述供电模块相向地配置，

上述磁性构件形成为沿着上述受电谐振线圈的内周面的圆筒形状，上述受电谐振线圈的上述供电模块侧的一端位置与上述供电模块的一端位置在线圈轴方向上一致。

4.根据权利要求2所述的受电装置，其特征在于，

上述受电谐振线圈具有与上述供电模块的线圈直径相同的线圈直径，并与上述供电模块相向地配置，

上述受电线圈在与上述供电模块侧相反的一侧被配置成具有与上述受电谐振线圈的线圈轴相一致的线圈轴，

上述磁性构件具备：

内侧圆筒部，其形成为沿着上述受电谐振线圈和上述受电线圈的内周面的圆筒形状，上述受电共振线圈的上述供电模块侧的一端位置与上述受电谐振线圈的一端位置在线圈轴方向上一致，上述内侧圆筒部的与上述供电模块侧相反的一侧的另一端位置与上述受电线圈的另一端位置在线圈轴方向上一致；以及

圆盘部，其被设置在上述圆筒部的另一端，形成为与上述受电线圈的另一端面相向。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的受电装置，其特征在于，

上述受电谐振线圈通过相对于向上述供电模块供给的电力的驱动频率的传输特性的值在低于谐振频率的驱动频带以及高于上述谐振频率的驱动频带分别具有峰值的上述谐振现象而被供给电力。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的受电装置，其特征在于，

还具有电子部件，该电子部件被配置在通过上述谐振现象形成为磁场强度比其它部位的磁场强度小的磁场空间。