CN105308828A - 电力传输体、电力供给装置、电力消耗装置、电力供给系统及电力传输体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的电力传输体,用于无线供电,具有导电体片材在电介质中沿厚度方向层叠成多层、并且在层间存在电介质的构造,占据不同层的导电体片材彼此电连接,通过这样的电力传输体,提供一种在利用电场耦合方式进行无线供电的情况下能够提高电力传输效率并且容易确保电极所设置部位处的绝缘性的电力传输体等。
Description
技术领域
本发明涉及例如在通过电场耦合方式进行无线供电时所用的电力传输体等。
背景技术
近年来,对便携设备等电力消耗装置进行无需连接缆线就能传输电力的无线供电的技术逐渐普及。在进行无线供电的方式中,提出有电磁感应方式、电场耦合方式、磁场共振方式等各种方法。
其中,利用电场耦合方式的方法中,例如使分别设置在电力供给装置和电力消耗装置的电极对置,然后对电力供给装置侧的电极施加交流电压,由此在电极之间产生静电感应,利用这样的电磁感应传输交流电力。
在专利文献1中公开了如下内容:一种电力供给系统,其用于从配置于电力供给区域的固定体经由配置于电力被供给区域的可动体向预定的负载供给电力,其中,固定体具备配置在电力供给区域与电力被供给区域的彼此的分界面的近旁位置的第一送电电极及第二送电电极,可动体包括配置在分界面的近旁位置、且配置成与第一送电电极或第二送电电极对置且不接触的第一受电电极和第二受电电极。
另外,在专利文献2中公开了如下装置:由相互距离较近的多个能量生成装置及消耗装置构成,不利用电磁波的传播、感应,也不简化为电容器的简单结构,以非对称振荡电偶极子之间的相互作用的形式而模型化,该偶极子由置于2个电极之间的高压高频发生器或高压高频电荷构成,以部分感应的状态工作。
而且,专利文献3中公开了如下内容:一种用于从电力供给体向电力被供给体以非接触方式进行电力供给的非接触电力供给系统的电极构造,通过将固定体的送电电极和可动体的受电电极配置成彼此对置状,由此来构成耦合电容器,在这种电极构造中具备降低抑制单元,该降低抑制单元通过配置于送电电极和受电电极彼此之间的介电层、即介电常数高于空气的介电层来降低在送电电极与受电电极彼此之间产生的空隙,由此抑制因空隙导致的耦合电容器的静电电容的降低。
而且,专利文献4中公开了如下的电极的制造方法:固定有强电介质层的电极的制造方法,包括:电极准备工序,准备具有连通于两侧面的贯通孔的送电电极;树脂配置工序,在该送电电极的一个侧面配置混合有强介电性粒子的树脂;树脂移动固定工序,从送电电极的一个侧面加压树脂并从送电电极的另一侧面经由送电电极的贯通孔吸引树脂的一部分、或从送电电极的一个侧面加压树脂而将树脂的一部分经由贯通孔挤出、或从送电电极的另一侧面经由送电电极的贯通孔吸引树脂的一部分;和使树脂固化的树脂固化工序。
而且,专利文献5中公开了如下的层叠型固体电解电容器:将多个单板电容器元件做成层叠构造,通过平行层叠、对置层叠、各层对置层叠、最密层叠等方式载置于芯片内而形成层叠型固体电解电容器。
而且,专利文献6中公开了如下的电容器:在各个单面形成内部电极,将未形成内部电极的面彼此对置而重合,且在由反复峰折和谷折而折叠的2个膜状部件的各自的峰折部形成的面形成外部电极。
而且,专利文献7中公开了如下的电容器:包括阳极箔及阴极箔、以及配置于阳极箔与阴极箔之间的隔板,以在阳极箔与阴极箔之间夹着隔板的方式卷绕阳极箔、阴极箔及隔板,阳极箔具有电介质氧化皮膜层,隔板包括固体电解质及保持固体电解质的无纺布,构成隔板的无纺布是具有至少2层无纺布层的层叠无纺布,层叠无纺布包括由具有纤维直径0.1~4μm的极细纤维构成的无纺布层(I层)、和由具有纤维直径6~30μm的热塑性树脂纤维构成的无纺布层(II层)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-89520号公报
专利文献2:日本特表2009-531009号公报
专利文献3:日本特开2011-259649号公报
专利文献4:日本特开2012-5171号公报
专利文献5:日本特开2001-230156号公报
专利文献6:日本特开2004-111588号公报
专利文献7:国际公开第2011/021668号小册子
发明内容
发明要解决的问题
在进行无线供电时,要求能够提高电力传输效率、传输更大电力。而且,尤其是在利用电场耦合方式进行无线供电的情况下,对电极施加较高的交流电压,因此还要求确保电极所设置部位处的绝缘性。
本发明的目的在于提供一种在利用电场耦合方式进行无线供电的情况下能够提高电力传输效率、并且容易确保电极所设置部位处的绝缘性的电力传输体及电力供给装置等。
用于解决问题的手段
本发明的电力传输体,用于无线供电,其特征在于,具有在电介质中导电体片材沿厚度方向层叠成多层、并且在层间存在电介质的构造,占据不同层的导电体片材彼此电连接。
在此,优选具有所述导电体片材在电介质中折叠的构造。
还优选具有折叠覆盖片材而得到的构造,所述覆盖片材是由电介质片材夹着所述导电体片材重叠而成的。
进一步优选是,具有如下构造:矩形状的1张所述覆盖片材以从短边侧的一端向另一端交替进行峰折和谷折的方式折叠而成的构造;或者具有如下构造:将矩形状的2张所述覆盖片材的短边侧的一端重叠并使该2张覆盖片材相互正交,将成为2张所述覆盖片材重叠的部位与不重叠的部位间的分界的部位弯折来将2张所述覆盖片材分别交替折回而进行折叠。
所述无线供电可通过电场耦合方式进行。
并且,电介质优选由橡胶或树脂构成,所述导电体优选由选自金属、导电性氧化物、导电性高分子、导电性填料复合体橡胶及它们的复合体中的至少一种形成。
另外,本发明的电力供给装置,其特征在于,具备:交流电源,产生交流电力;电极,构成用于通过电场耦合方式对电力消耗装置供给交流电力的电场耦合部,所述电力消耗装置消耗由交流电源产生的交流电力;和覆盖部,配置于电极的所述电力消耗装置侧,用于将电极绝缘,覆盖部是上述的电力传输体。
进而,本发明的电力消耗装置,其特征在于,包括:电极,构成用于通过电场耦合方式从供给交流电力的电力供给装置接受交流电力的电场耦合部;负载部,消耗由电极接受的交流电力;和覆盖部,配置于电极的电力供给装置侧,用于将电极绝缘,覆盖部是上述的电力传输体。
进而,本发明的电力供给系统,其特征在于,包括:交流电源,产生交流电力;负载部,消耗由交流电源产生的交流电力;电场耦合部,具备对置的成对的电极,在成对的该电极之间通过电场耦合方式传输交流电力;和覆盖部,配置于成对的电极之间,用于将成对的电极的至少一方绝缘,覆盖部是上述的电力传输体。
进而,本发明的电力传输体的制造方法,包括:覆盖片材制作工序,通过将导电体片材和电介质片材隔开并重合来制作覆盖片材;和折叠工序,将在覆盖片材制作工序中制作出的覆盖片材折叠。
在此,优选,覆盖片材制作工序中,包括将导电体片材和电介质片材一体化的工序。
另外,一体化的工序优选是将所述导电体片材和所述电介质片材热压接的热压接工序、或通过粘接剂将所述导电体片材和所述电介质片材粘接的粘接工序。
发明效果
能够提供一种在利用电场耦合方式进行无线供电的情况下,通过使用本发明的电力传输体,能够提高电力传输效率并且容易确保电极所设置部位处的绝缘性的电力传输体及电力供给装置等。
附图说明
图1是对适用本实施方式的电力供给系统的例子进行说明的图。
图2是表示电力供给系统的供电台及便携设备的功能构成例的框图。
图3是表示利用电场耦合方式进行无线供电的串联谐振方式的动作原理的概念图。
图4是说明并联谐振方式的电路概念图的一例的图。
图5(a)~(c)是说明覆盖片材的例子的图。
图6(a)~(c)是说明覆盖片材的折叠方式的第一例的图。
图7(a)~(e)是说明覆盖片材的折叠方式的第二例的图。
图8(a)是说明本实施方式的覆盖部的静电电容及绝缘性的图。图8(b)~(d)是说明其他方式的覆盖部的静电电容及绝缘性的图。
图9(a)~(c)是表示测定结果的图。
具体实施方式
<电力供给系统的说明>
以下,参照附图,详细说明本发明的实施方式。
图1是对适用本实施方式的电力供给系统的例子进行说明的图。
本实施方式的电力供给系统1具备:AC(AlternatingCurrent:交流电)转接器2、作为电力供给装置的一例的供电台3、作为电力消耗装置的一例的便携设备4。
AC转接器2连接于商用电源,从商用电源输入电力,并输出适于供电台3的电力。此时的商用电源例如为交流100V。向供电台3输出的电力例如为5W。
供电台3是用于向便携设备4供给电力的装置。具体将后述,在本实施方式中,此时,对便携设备4利用电场耦合方式以无线(非接触)供电方式供给电力。
便携设备4例如是智能手机,但不限于此,可以是平板电脑终端、便携电话、个人计算机、数字照相机、手机充电器、有机EL(Electro-Luminescence)照明、LED(LightEmittingDiode)照明等。另外,便携设备4不过是电力消耗装置的一例,不言而喻,若供给的电力更高,则可以是进行电力消耗的其他装置。作为其他装置,例如举出输送机器人、电动自行车、电动汽车等。
便携设备4可以仅载置于供电台3上,而不在供电台3上进行固定等。若将设有后述的受电模组40(参照图2)的一侧朝向供电台3载置,则对于供电台3上的便携设备4的位置、方向而言,与后述的电磁感应方式相比,不会有较大限制。并且,若在供电台3的上载置便携设备4,则例如便携设备4的用户检测到在供电台3一侧载置有便携设备4这一情况,自动开始充电。作为检测便携设备4的系统,提出了多种方式,可以使用任意方法。
图2是表示电力供给系统1的供电台3及便携设备4的功能构成例的框图。此外,在图2中,选择供电台3及便携设备4所具有的各种功能中与本实施方式有关的进行图示。
在供电台3具有供电模组30。并且,供电模组30包括:产生高频交流电力的振荡部31;将高频交流电力放大的放大部32;对由放大部32放大后的高频交流电力的电压进行升压的升压部33;通过电场耦合方式对便携设备4进行供电的电极34;进行电极34的绝缘的覆盖部35。
另一方面,在便携设备4具备受电模组40。并且,受电模组40包括:用于通过电场耦合方式接受高频交流电力的电极41;对由电极41接受的高频交流电力的电压进行降压的降压部42;将高频交流电力转换为直流电力的整流部43;和调整直流电力的电压的转换部44。
便携设备4还包括消耗由电极41接受的交流电力的负载部45。该负载部45是根据使用便携设备4的用途而工作的功能部。例如,在便携设备4为智能手机的情况下,作为负载部45,相当于具备通信功能的通信部、用于使通信部工作的充电电池、控制向充电电池的充电的充电控制部等。
在本实施方式的供电模组30中,首先利用振荡部31变换从AC转接器2供给的电力,产生高频交流电力。即,振荡部31由振荡电路等构成,作为将直流电力转换为交流电力的变换器发挥作用。此时产生的高频交流电力的频率例如为100kHz~20MHz。在本实施方式中,振荡部31可以作为产生交流电力的交流电源。
放大部32将高频交流电力的电压提高到例如10V~20V。并且,升压部33将电压进一步提升到例如1.5kV的高电压。放大部32及升压部33可以通过例如绕线变压器、压电变压器等实现。
电极34与电极41成对,构成在电极之间通过电场耦合方式传输高频交流电力的电场耦合部。就是说,隔着覆盖部35而由电极34和电极41形成电容器,因此若对该电容器施加交流电压,则由于静电感应的作用而传输交流电力。电极34和电极41不接触,因此可进行无线供电。
覆盖部35配置于电极34的便携设备4侧,将电极34绝缘。关于该覆盖部35将在后面详细说明。
由电极41接受的高频交流电力的电压例如为1.5kV。并且,降压部42将高频交流电力的电压降压到例如30V左右。降压部42可以通过例如绕线变压器、压电变压器等实现。
整流部43将降压后的高频交流电力变换为直流电力。整流部43可以通过整流电路等实现。
转换部44将直流电力的电压调整为适于负载部45的电压,并送往负载部45。由此多数情况下能将稳定的电压、电流供给到负载部45。
此外,在图2中仅图示了1个电极34,但实际上配置多个电极34。并且,根据便携设备4载置于供电台3上的位置而选择最佳的电极34,利用所选择的电极34进行无线供电。
图3是表示通过电场耦合方式进行无线供电的串联谐振方式的工作原理的概念图。
如图所示,本实施方式的电力供给系统1采用使2组非对称偶极在垂直方向耦合的构造。即,由作为有源电极的电极34和无源电极P1形成1组偶极,同样由作为有源电极的电极41和无源电极P2形成另1组偶极。此时,通过使无源电极P1比电极34大,并使无源电极P2比电极41大,由此将偶极构造形成非对称。进一步通过使作为有源电极的电极34与电极41对置而使2组非对称偶极在垂直方向耦合。在图3中,在无源电极P1与电极34之间配置放大部32和升压部33,在电极41与无源电极P2之间配置降压部42和负载部45。此外,在该图中,图示了作为放大部32、升压部33、降压部42而使用绕线变压器的情况,对于整流部43和转换部44,为了简化说明而省略图示。
在图3中,无源电极P1、P2实际上是接地线。并且,如上所述,通过升压部33对电极34施加例如1.5kV的高电压。并且,由于偶极构造的非对称性,在电极34与电极41之间相对于无源电极P1、P2保持高电位,感应电场集中在电极34与电极41之间。通过该强感应电场,在静电感应的作用下传输交流电力。
在以上说明的电力供给系统1中使用的电场耦合方式,具有以下的特征。
(i)便携设备4的水平方向的位置自由度高(位置自由,freepositioning)
作为进行无线供电的其他方式,有利用电磁感应的电磁感应方式。该电磁感应方式是在送电线圈与受电线圈之间利用电磁感应进行电力传输的方式。在该情况下,只要送电线圈与受电线圈的中心轴稍有偏移,电力传输效率就会大幅变差。而在采用电场耦合方式的情况下,电极34上的电场等方向性扩展,即使电极34与电极41的水平位置多少有些偏移,也很少对感应电场的形成造成妨碍。因此,在电场耦合方式中,水平方向的位置自由度相比电磁感应方式更高,对于使用便携设备4的用户而言,便利性更高。
(ii)对电极34及电极41的电极形状、材质的限制少
对构成电场耦合部的电极34及电极41施加高电压,因此通过电极34与电极41之间的电流变得微少。因此,不需要使用银、铜等良导体。因而,可以使用ITO(IndiumTinOxide:氧化铟锡)等透明电极、电镀等,设计性的自由度提高。此外,作为电极34及电极41,可使用各种金属、各种碳、导电性高分子等,只要是具有导电性的材料即可,不特别选择材质。作为电极34及电极41,可以是蒸镀膜级别的薄电极,对于形状的自由度也高,因此在向便携设备4组装时不易造成妨碍,也能抑制便携设备4的重量增加。
(iii)电场耦合部的发热少
在电场耦合部几乎不流过电流,因此电极34及电极41的发热少。因而可以将不耐热的充电电池等器件配置在电场耦合部的附近。
(iv)异物侵入时不易产生加热
在上述的电磁感应方式中,若金属等异物侵入送电线圈与受电线圈之间,则对于该异物,在电磁感应的作用下会产生加热。而即使金属等异物侵入到电场耦合部,也几乎不会被加热。
此处,在以上详述的例子中,说明了使用串联谐振电路的电场耦合方式的电力供给系统,但不限于此,只要是利用电场耦合方式的系统,也可以在具备并联谐振电路的电力供给系统中使用。
图4是说明并联谐振方式的电路概念图的一例的图。
如图所示,在并联谐振方式的电路中,供电台3侧的线圈LA与电容器CA并联连接,构成并联谐振电路部36。另外,便携设备4侧的线圈LB与电容器CB并联连接,构成并联谐振电路部46。此外,并联谐振电路部36经由变压部37与振荡部31连接,该变压部37包括线圈LA作为一部分。另外,并联谐振电路部46经由变压部47与负载部45连接,该变压部47包括线圈LB作为一部分。
在该并联谐振方式的电路中,由电极34和电极41构成的电场耦合部,不成为谐振电路的一部分。因此,即使耦合电容发生变化,对谐振频率的影响也小,是极高阻抗的电路。因而,具有对传输片材的供给电压低等的特征。
<覆盖部的说明>
接着,详细说明覆盖部35。
如上所述,在串联谐振方式的电路中,对电极34施加高电压。因此,电极34的与电极41对置的面需要进行绝缘,以使不会产生用户的感电等。
为此,在本实施方式中,通过覆盖部35将电极34覆盖,使电极34的与电极41对置的面绝缘。
在此,优选是电极34与电极41之间的阻抗较低。阻抗越低,越能提高电力传输效率。
此时,阻抗由下述(1)式定义。
[式1]
(Xc:阻抗,f:频率,C:静电电容)
即,交流电力的频率f越大则电力传输效率越高。因此,在本实施方式中,使用高频交流电力。
另外,静电电容C越大则电力传输效率越高。为此,优选位于电极34与电极41之间的覆盖部35的静电电容更大。
就是说,作为覆盖部35,要求能够确保绝缘性,并且静电电容更大。
为了满足这2个要求,在本实施方式中,作为覆盖部35使用如下的电力传输用片材:具有在电介质中导电体片材沿厚度方向层叠成多层、并且在导电体片材的层间存在电介质的构造,占据不同层的导电体片材彼此电连接。该电力传输用片材在本实施方式中可以视作电力传输体的一例。作为将导电体片材电连接的方法,有如下方法等:形成将占据不同层的导电体片材彼此贯穿的通孔而使其导通的方法;将多个导电体片材的各一边端部弯折等而使其与其他导电体片材接触的方法;将导电体片材折叠使用方法。
在本实施方式中,从制造容易性的角度等考虑,优选是,利用导电体片材和电介质片材重合而成的覆盖片材,将具有将该覆盖片材折叠的构造的电力传输用片材用作覆盖部35。
作为导电体片材,只要是具有导电性的材料即可,无特别限定,可举出使用例如金、银、铜、氧化铝等金属、ITO(氧化铟锡:IndiumTinOxide)等导电性氧化物、导电性高分子、导电性填料复合体橡胶等导电性橡胶、及它们的复合体等的片材。另外,关于导电体片材的形状,可以根据目标厚度而适当选择,例如板状、片材状、膜状、或通过溅射、蒸镀、电镀等形成的膜状等。
作为电介质片材,可举出例如橡胶、树脂等具有电容成分的绝缘性片材,其中含有粘接剂、底涂剂等,但并不特别限于这些。
图5(a)~(c)是说明覆盖片材S的例子的图。
在图5(a)~(c)中,使用铝片材(Al)作为导电体片材。使用流延聚丙烯薄膜(CPP)和/或延伸尼龙膜(ON)作为电介质片材。
作为可商业购入的导电体片材的Al,可举出日本制箔株式会社制、商品名:A8P02H-0n等,作为电介质片材的CPP,可举出冈本株式会社制,商品名:アロマーET20C等,作为ON,可举出株式会社与人制,商品名:ボニール(注册商标)RX-F)等,但不限于这些。
具体而言,图5(a)的覆盖片材S是通过干式层压法将CPP(厚度20μm)、Al(厚度20μm)、CPP(厚度20μm)按顺序粘接层叠而成,总厚度为60μm的厚度。
另外,图5(b)的覆盖片材S是将CPP(厚度30μm)、Al(厚度20μm)、CPP(厚度30μm)按顺序层叠而成,总厚度为80μm的厚度。
图5(c)的覆盖片材S是将CPP(厚度40μm)、Al(厚度40μm)、ON(厚度25μm),CPP(厚度40μm)按顺序层叠而成,总厚度为145μm的厚度。此外,虽然在图5(a)~(c)未示出,实际在各层之间具有粘接剂层。
如此,本实施方式的覆盖片材S成为将导电体片材(Al)和电介质片材(CPP、ON)重合的结构。这些导电体片材与电介质片材之间优选是通过压接而接合。关于压接方法,更优选是通过施加压力和热来进行接合的热压接、利用粘接剂的粘接。压接时的导电体片材与电介质片材可以分别使用单独片材,也可以预先层压而使用。覆盖片材S优选是如图5(a)~(c)这样由电介质片材夹着导电体片材重叠而成。
图6(a)~(c)是说明覆盖片材S的折叠方式的第一例的图。
图6(a)表示进行折叠之前的覆盖片材S。如图所示,覆盖片材S为1张,制作成长条形的矩形状。
图6(b)是说明折叠覆盖片材S时的折痕的图。
如图所示,在本实施方式的折叠方式中,沿着覆盖片材S的长边侧峰折和谷折交替排列。在该情况下,峰折及谷折的折痕与覆盖片材S的短边大致平行。就是说,在该情况下,具有以将矩形状的1张覆盖片材S从短边侧的一端向另一端交替进行峰折和谷折的方式折叠的构造。这也可以称之为,具有将矩形状的1张覆盖片材S折成Z字形、蛇腹状或风琴状的构造。
通过利用这样的折叠方式将覆盖片材S折叠,由此制作图6(c)所示的覆盖部35。
另外,图7(a)~(e)是说明覆盖片材S的折叠方式的第二例的图。
图7(a)表示进行折叠之前的覆盖片材S。如图所示,使用2张覆盖片材S,2张覆盖片材S分别制作成具有大致同样长度的长条状的矩形状。在此,将各个覆盖片材S称为覆盖片材S1及覆盖片材S2。
然后,如图7(a)所示,将矩形状的2张覆盖片材S的短边侧的一端以使2张覆盖片材S彼此正交的方式重叠。此时,使覆盖片材S2的一端重合于覆盖片材S1的一端上。
接着,将成为覆盖片材S1和覆盖片材S2重叠的部位与不重叠的部位的分界的部位作为折痕F1,将覆盖片材S1的另一端向图中箭头方向折回。
由此,覆盖片材S1的折回部分成为位于覆盖片材S2的上部,成为图7(b)的状态。
接着,将成为覆盖片材S1和覆盖片材S2重叠的部位与不重叠的部位的分界的部位作为折痕F2,将覆盖片材S2的另一端向图中箭头方向折回。
由此,覆盖片材S2的折回部分成为位于覆盖片材S1的上部,成为图7(c)的状态。
然后,将成为覆盖片材S1和覆盖片材S2重叠的部位与不重叠的部位的分界的部位作为折痕F3,将覆盖片材S1的另一端向图中箭头方向折回。
由此,覆盖片材S1的折回部分成为位于覆盖片材S2的上部,成为图7(d)的状态。
进一步将成为覆盖片材S1和覆盖片材S2重叠的部位与不重叠的部位的分界的部位作为折痕F4,将覆盖片材S2的另一端向图中箭头方向折回。
由此,覆盖片材S1与覆盖片材S2的位置关系再次成为与图7(a)同样的状态。
此后,重复图7(a)~图7(d)的操作。由此,覆盖片材S1和覆盖片材S2折叠到最后,制作出图7(e)所示的覆盖部35。
以上可以换言为,在图7(a)~(e)说明的覆盖部35具有如下的构造:通过将成为2张覆盖片材S重叠的部位与不重叠的部位的分界的部位弯折来将2张覆盖片材S分别交替折回,由此2张覆盖片材S被折叠。
另外,覆盖片材S的折叠方式不限于上述方法。例如可以用具有如下构造等的各种方法制作,即,将1张L字型的覆盖片材S以从L字的根部直行的方式交替折叠而重合的构造。在任意方式中,只要覆盖片材S是由电介质片材夹着导电体片材重叠而成的构造即可。
通过覆盖片材S的折叠而形成的层叠张数通常为2张以上,从确保电极34的足够的绝缘性并减少制造成本、装置重量等方面考虑,优选是2张~50张,更优选是3张~30张。
作为具有将覆盖片材S折叠的构造的覆盖部35的厚度,通常为100μm~10mm,优选是200μm~6mm,更优选是300μm~5mm。若覆盖部35比100μm薄,则从防止覆盖部35的破损、伴随破损的感电等方面考虑不优选,若覆盖部35的厚度超过10mm则从制造成本等方面考虑不优选。
图8(a)是说明本实施方式的覆盖部35的静电电容及绝缘性的图。图8(b)~(d)是说明其他形态的覆盖部135的静电电容及绝缘性的图。在图8(a)~(d)中,上部分是说明静电电容的图,下部分是说明覆盖部上表面破损时的绝缘性的图。
在此,图8(a)图示了本实施方式的覆盖部35、即由电介质片材和导电体片材构成的覆盖片材S折叠的情形。
另外,图8(b)表示将1张电介质片材和1张导电体片材交替堆积而制作覆盖部135的情况。即,各个电介质片材及导电体片材的一方被另一方夹着,电介质片材彼此或导电体片材彼此独立而不连接。
另外,图8(c)表示仅用电介质片材制作覆盖部135的情况。
进而,图8(d)表示由电介质片材覆盖电极34、并且在电介质片材上形成金属层的情况。
首先,使用图8(a)~(d)上部分的图,说明根据覆盖部的形态不同而静电电容的差异。
覆盖部的静电电容(即电极34与电极41之间的耦合电容)是由用于通过电场耦合方式进行送受电的电极34、电极41及覆盖部形成的耦合电容。具体而言,由电极34及电极41所接触的电介质片材的静电电容确定。并且,关于电介质片材的静电电容,电介质片材越薄则静电电容越大。从该方面考虑图8(a)~(d)上部分所图示的覆盖部的静电电容。
首先,对于图8(a)的覆盖部35,与电极34接触的电介质片材及向便携设备4侧露出的(电极41所接触的)电介质片材的静电电容同电极34与电极41之间的耦合电容相关。各个电介质片材的膜厚如上所述例如为20μm~65μm,由于无论折成多少层,都是大致由最外面的2张电介质片材的静电电容确定,因此耦合电容不会大幅度降低。
接着,图8(b)的覆盖部135可以使与电极34接触的电介质片材的膜厚及向便携设备4侧露出的电介质片材的膜厚与图8(a)的覆盖部相同。但是,该情况下,由于导电体片材彼此独立地层叠,因此由该导电体片材形成串联的电容器。在该情况下,电介质片材有n层,各个静电电容为C1、C2、C3、…、Cn-1、Cn,则图8(b)的覆盖部135的耦合电容C可以由以下的(2)式表示。
[式2]
(C:耦合电容,Ck:各电介质片材的静电电容)
即,在图8(b)的情况下,耦合电容C随着层叠张数增加而显著变小。
另外,关于图8(c)和图8(d)的覆盖部135,若使电介质片材的膜厚如图8(a)的电介质片材这样减薄,则可以增大耦合电容。
接着,使用图8(a)~(d)下部分的图,说明在覆盖部上表面破损的情况下,根据覆盖部的形态不同而导致绝缘性的差异。
首先,图8(a)的覆盖部35,通过将覆盖片材折叠来形成覆盖片材的多层构造,其整体厚度较大。因此,即使在覆盖部35的上表面破损的情况下,其影响很少波及到电极34,可以说是容易确保电极34的绝缘性的形态。
对于图8(b)时也是同样的情况,图8(b)也是容易确保电极34的绝缘性的形态。
而图8(c)的情况下,若为了增大耦合电容而将形成覆盖部135的电介质片材的膜厚减薄,则在覆盖部135的上表面破损的情况下,电极34容易露出。因此,可以说图8(c)的覆盖部135是难以确保电极34的绝缘性的形态。
在图8(d)的情况下,即使为了增大耦合电容而将电介质片材减薄,电介质片材的上部还存在金属层。因此,在覆盖部135的上表面破损的情况下,也容易确保电极34的绝缘性。但是,在为了确保绝缘性而将金属层的厚度增厚的情况下,作为覆盖部135整体变硬而缺乏挠曲性,外观设计性受到限制。
总而言之,作为覆盖部的形态,能确保绝缘性并能得到较大耦合电容、且挠曲性等也优异的形态,是图8(a)的覆盖部35。
<覆盖部的制造方法的说明>
接着,说明覆盖部35的制造方法。
首先,将导电体片材和电介质片材隔开并重合,由此制作覆盖片材S(覆盖片材制作工序)。
此时,优选是包括将导电体片材和电介质片材层叠、使其一体化的工序。使导电体片材与电介质片材一体化的方法未特别限定,但优选是包括热压接的工序(热压接工序)或使用粘接剂进行粘接的工序(粘接工序)。该热压接可以是通过热冲压或将熨斗等压靠而进行,也可以通过使覆盖片材S通过在内部具备加热器等的一对辊之间而进行。另外,作为使用粘接剂的粘接,可以使用干式层压法。
由此,能够制作图5所说明了的覆盖片材S。
接着,将由覆盖片材制作工序制作出的覆盖片材S折叠(折叠工序)。该折叠方式例如可适用图6及图7所说明的方法,但不限于此。其中,根据图6及图7所说明的方法,容易增大覆盖部35的厚度,能够制作绝缘性优异的覆盖部35。
如以上这样可以进行覆盖部35的制造。
此外,在以上详述的例子中,覆盖部35配置在电极34上,但不限于此,可以配置在电极41侧,也可以分别配置在电极34侧及电极41侧的双方。
实施例
以下,使用实施例进一步详细说明本发明,但只要不超过本发明的要旨,本发明就不受这些实施例限定。
〔覆盖部的制作〕
作为覆盖片材S,分别制作图5(a)~(c)所示的3种覆盖片材。并且,作为该1张覆盖片材S的电特性,测定静电电容及介电损耗角正切(tanδ)。作为此时使用的仪器,使用安捷伦(AgilentTechnologies)株式会社制4294A精密阻抗分析仪。另外,作为测定频率使用6.78MHz。
(实施例)
接着,作为实施例,用图6所说明的方法,将覆盖片材S折叠,做成5厘米见方的覆盖部35。此时,改变覆盖片材S层叠的张数,测定静电电容及介电损耗角正切(tanδ)。
(比较例)
作为比较例,将图5(a)~(c)所示的3种覆盖片材S切断,如图8(b)这样层叠覆盖片材S,做成5厘米见方的覆盖部135。此时与实施例相同,改变覆盖片材S层叠的张数,测定静电电容及介电损耗角正切(tanδ)。
〔测定结果〕
将测定结果示于图9(a)~(c)。
图9(a)表示关于图5(a)~(c)所示的3种覆盖片材S,通过折叠等进行层叠之前的1张覆盖片材S的电特性。
在此,在覆盖片材一栏,(I)是指图5(a)所示的覆盖片材。同样,(II)是指图5(b)所示的覆盖片材,(III)是指图5(c)所示的覆盖片材。作为1张覆盖片材S的电特性,(I)为42pF/cm2,(II)为30pF/cm2,(III)为20pF/cm2,可知与电极34接触的电介质片材的厚度越薄,则静电电容、即耦合电容变大。
图9(b)是表示实施例中静电电容相对于覆盖片材S所层叠的张数的变化的图。即,图9(b)表示通过将覆盖片材S折叠来制作覆盖部35的情况下的耦合电容的变化。
进而,9(c)是表示比较例中静电电容相对于覆盖片材S所层叠的张数的变化的图。即,图9(c)表示通过将覆盖片材S切断层叠来制作覆盖部135的情况下的耦合电容的变化。
此外,在图9(b)~(c)中,横轴表示覆盖片材S的层叠张数,纵轴表示静电电容,即耦合电容。
如图9(b)所图示,在实施例中,静电电容相对于层叠张数几乎不产生变化。
而如图9(c)所图示,在比较例中,随着层叠张数的增加,静电电容减少。
此外,关于tanδ,对于图9(b)及图9(c)这两种情况,相对于层叠张数的变化,几乎没有变化。
附图标记说明
1…电力供给系统,2…AC转接器,3…供电台,4…便携设备,30…供电模组,31…振荡部,32…放大部,33…升压部,34、41…电极,35…覆盖部,36、46…并联谐振电路部,37、47…变压部,40…受电模组,42…降压部,43…整流部,44…转换部,45…负载部,S…覆盖片材。
Claims (15)
1.一种电力传输体,用于无线供电,其特征在于,具备:
电介质;和
导电体片材,在电介质中沿厚度方向层叠形成多层,
并且具备在所述导电体片材的层间存在电介质的构造,
占据不同层的该导电体片材彼此电连接。
2.根据权利要求1所述的电力传输体,其特征在于,
具有所述导电体片材在电介质中折叠的构造。
3.根据权利要求2所述的电力传输体,其特征在于,
具有折叠覆盖片材而得到的构造,所述覆盖片材是由电介质片材夹着所述导电体片材重叠而成的。
4.根据权利要求3所述的电力传输体,其特征在于,
具有如下构造:矩形状的1张所述覆盖片材以从短边侧的一端向另一端交替进行峰折和谷折的方式折叠而成的构造。
5.根据权利要求3所述的电力传输体,其特征在于,
具有如下的折叠构造:将矩形状的2张所述覆盖片材的短边侧的一端重叠并使该2张覆盖片材相互正交,将成为2张所述覆盖片材重叠的部位与不重叠的部位间的分界的部位弯折来将2张所述覆盖片材分别交替折回而进行折叠。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的电力传输体,其特征在于,
所述无线供电通过电场耦合方式进行。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的电力传输体,其特征在于,
所述电介质由橡胶或树脂构成。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的电力传输体,其特征在于,
所述导电体由选自金属、导电性氧化物、导电性高分子、导电性填料复合体橡胶及它们的复合体中的至少一种形成。
9.一种电力供给装置,其特征在于,具备:
交流电源,产生交流电力;
电极,构成用于通过电场耦合方式对电力消耗装置供给该交流电力的电场耦合部,所述电力消耗装置消耗由所述交流电源产生的交流电力;和
覆盖部,配置于所述电极的所述电力消耗装置侧,用于将该电极绝缘,
所述覆盖部为权利要求1~8中任一项所述的电力传输体。
10.一种电力消耗装置,其特征在于,具备:
电极,构成用于通过电场耦合方式从供给交流电力的电力供给装置接受该交流电力的电场耦合部;
负载部,消耗由所述电极接受的所述交流电力;和
覆盖部,配置于所述电极的所述电力供给装置侧,用于将该电极绝缘,
所述覆盖部为权利要求1~8中任一项所述的电力传输体。
11.一种电力供给系统,其特征在于,包括:
交流电源,产生交流电力;
负载部,消耗由所述交流电源产生的交流电力;
电场耦合部,具备对置的成对的电极,在成对的该电极之间通过电场耦合方式传输所述交流电力;和
覆盖部,配置于成对的所述电极之间,用于将成对的该电极的至少一方绝缘,
所述覆盖部为权利要求1~8中任一项所述的电力传输体。
12.一种权利要求3~8中任一项所述的电力传输体的制造方法,其特征在于,包括:
覆盖片材制作工序,通过将导电体片材和电介质片材隔开并重合来制作覆盖片材;和
折叠工序,将在所述覆盖片材制作工序中制作出的所述覆盖片材折叠。
13.根据权利要求12所述的电力传输体的制造方法,其特征在于,
所述覆盖片材制作工序中,包括将所述导电体片材和所述电介质片材一体化的工序。
14.根据权利要求13所述的电力传输体的制造方法,其特征在于,
所述一体化的工序是将所述导电体片材和所述电介质片材热压接的热压接工序。
15.根据权利要求13所述的电力传输体的制造方法,其特征在于,
所述一体化的工序是通过粘接剂将所述导电体片材和所述电介质片材粘接的粘接工序。
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