CN107040049B - 无线电力传输系统及送电装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种无线电力传输系统及送电装置。送电装置具备：第1送电电极，其具有平面状的表面；第2送电电极，其具有平面状的表面，被配置为在沿着第1送电电极的表面的方向上与第1送电电极分离；送电电路，其与第1、第2送电电极电连接，向第1、第2送电电极输出交流电力；导电性的第1屏蔽件，其被配置为在第1送电电极与第2送电电极之间，与第1送电电极和第2送电电极分别隔开间隙；以及至少一个导电性的第2屏蔽件，其位于在垂直于第1送电电极的表面的方向上离开第1、第2送电电极的位置，覆盖第1送电电极与第1屏蔽件之间的第1间隙和第2送电电极与第1屏蔽件之间的第2间隙中的至少一方。

Description

无线电力传输系统及送电装置

技术领域

本公开涉及以无线的方式传输电力的送电装置及无线电力传输系统。

背景技术

近年来，正在开展以无线(非接触)的方式向便携电话机和/或电动汽车等伴有移动性的设备传输电力的无线电力传输技术的开发。无线电力传输技术中有电磁感应方式和电场耦合方式等方式。其中，在电场耦合方式中，使一对送电电极与一对受电电极相对，并向一对送电电极供给交流电力，由此能够以非接触的方式向一对受电电极传输电力。电场耦合方式例如可以适合在从设置于地面的一对送电电极向负载(例如可动机器人所具有的马达等)传输电力的用途中使用。专利文献1公开了那样的电场耦合方式的无线电力传输系统的例子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-175869号公报

发明内容

发明要解决的问题

在以往的电场耦合方式的无线电力传输中，担心会在一对送电电极之间产生电场的泄漏而对人体等造成影响。本公开的实施方式提供能够抑制送电电极间的泄漏电场的影响的送电装置及无线电力传输系统。

用于解决问题的技术方案

为了解决上述问题，本公开的一个方案所涉及的送电装置具备：

第1送电电极，其具有平面状的表面；

第2送电电极，其具有平面状的表面，被配置为在沿着所述第1送电电极的所述表面的方向上与所述第1送电电极分离；

送电电路，其与所述第1送电电极和所述第2送电电极电连接，向所述第1送电电极和所述第2送电电极输出交流电力；

导电性的第1屏蔽件，其被配置为在所述第1送电电极与所述第2送电电极之间，与所述第1送电电极和所述第2送电电极分别隔开间隙；以及

至少一个导电性的第2屏蔽件，其位于在垂直于所述第1送电电极的所述表面的方向上离开所述第1送电电极和所述第2送电电极的位置，覆盖所述第1送电电极与所述第1屏蔽件之间的第1间隙和所述第2送电电极与所述第1屏蔽件之间的第2间隙中的至少一方。

这些总括的或具体的方案可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序、或存储介质来实现。或者也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及存储介质的任意组合来实现。

发明的效果

根据本公开的一个方案，能够抑制在电场耦合方式的无线电力传输系统中的送电电极间的泄漏电场的影响。

附图说明

图1是示意地示出电场耦合方式的无线电力传输系统的一例的图。

图2是示出图1所示的无线电力传输系统的概略构成的图。

图3是用于说明图2所示的无线电力传输系统的问题的图。

图4是示意地示出在送电电极120a、120b之间配置了导电性的第1屏蔽件150的构成的例子的图。

图5是示意地示出本公开的实施方式1中的无线电力传输系统的图。

图6是示意地示出实施方式1中的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150以及第2屏蔽件160a、160b的配置的立体图。

图7是示出图6所示的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150以及第2屏蔽件160a、160b的与XZ面平行的截面的图。

图8A是示出比较例1的构成和各部分的尺寸的图。

图8B是示出比较例2的构成和各部分的尺寸的图。

图8C是示出本实施方式的构成和各部分的尺寸的图。

图9是用于说明模拟的条件的图。

图10是用于说明模拟的条件的其他的图。

图11是示出模拟的结果的曲线图。

图12是示出实施方式1的无线电力传输系统的概略构成的框图。

图13是示出实施方式1的无线电力传输系统的更详细的构成例的电路图。

图14是示意地示出送电电路110的构成例的图。

图15是示意地示出受电电路210的构成例的图。

图16是示意地示出本公开的实施方式2中的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150以及第2屏蔽件160的构成的截面图。

图17是示意地示出本公开的实施方式3中的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、第2屏蔽件160a、160b以及第3屏蔽件190a、190b的构成的截面图。

图18是示意地示出本公开的实施方式4中的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、第2屏蔽件160以及第3屏蔽件190的构成的截面图。

图19是示意地示出本公开的实施方式5中的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、第2屏蔽件160a、160b以及第3屏蔽件190的构成的截面图。

图20是示意地示出本公开的实施方式6中的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、第2屏蔽件160以及第3屏蔽件190的构成的截面图。

图21是示意地示出本公开的其他的实施方式中的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150以及第2屏蔽件160a、160b的配置的立体图。

图22是示意地示出本公开的另一其他实施方式中的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150以及第2屏蔽件160a、160b的配置的立体图。

图23是示意地示出本公开的另一其他实施方式中的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150以及第2屏蔽件160a、160b的配置的截面图。

图24是示意地示出本公开的另一其他实施方式中的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150以及第2屏蔽件160a、160b的配置的立体图。

附图标记的说明

10搬运机器人；30地面；100送电装置；110送电电路；120a、120b送电电极；130s串联谐振电路；140p并联谐振电路；150第1屏蔽件；160、160a、160b第2屏蔽件；170a、170b间隙；180匹配电路；190、190a、190b第3屏蔽件；200受电装置；210受电电路；220a、220b受电电极；230p并联谐振电路；240s串联谐振电路；280匹配电路；310直流电源；330负载

具体实施方式

(作为本公开的基础的见解)

在对本公开的实施方式进行说明之前，对作为本公开的基础的见解进行说明。

本发明的发明人们发现：关于在“背景技术”一栏中记载的现有的无线电力传输系统，会产生以下的问题。

图1是示意地示出电场耦合方式的无线电力传输系统的一例的图。所图示的无线电力传输系统例如是以无线的方式向在工厂等用于搬运物品的搬运机器人10(无人搬运车：AGV)传输电力的系统。在该系统中，在地面30配置有一对平板状的送电电极120a、120b。搬运机器人10具备与一对送电电极120a、120b相对的一对受电电极，接受从送电电极120a、120b传输来的交流电力。所接受的电力被供给给搬运机器人10所具有的马达或二次电池等负载。由此，进行搬运机器人10的驱动或充电。

图2是示出图1所示的无线电力传输系统的概略构成的图。该无线电力传输系统具备送电装置100和搬运机器人10。送电装置100具备一对送电电极120a、120b和向送电电极120a、120b供给交流电力的送电电路110。送电电路110例如是包含逆变电路的交流输出电路。搬运机器人10具备受电装置200和负载330。受电装置200包括一对受电电极220a、220b和受电电路210，受电电路210将受电电极220a、220b所接受的电力变换成负载330所要求的电力(例如预定电压的直流电压)并供给给负载330。受电电路210例如包括整流电路。负载330例如是马达或二次电池等消耗电力的设备。利用一对送电电极120a、120b与一对受电电极220a、220b之间的电场耦合(电容耦合)，在双方相对的状态下电力以非接触的方式被传输。

本发明的发明人们发现：在这样的无线电力传输系统中，在传输电力时，在送电电极120a、120b之间会产生电场的泄漏，安全性上会产生问题。

图3是用于说明图2所示的无线电力传输系统的问题的图。图3仅示出了图2所示的无线电力传输系统的构成要素中的一对送电电极120a、120b。图3中的箭头示意地示出某瞬间的送电电极120a、120b间的电力线。如图所示，在一对送电电极120a、120b之间产生了不利于电力传输的泄漏电场。送电电极120a、120b越近或所传输的电力越大，则该泄漏电场越增强。

如上所述，电场耦合方式的无线电力传输系统能够适合用于向在工厂等使用的搬运机器人等供电。在那样的无线电力传输系统中传输的电力例如可以是超过1kW的比较大的电力。在那样的系统中，送电电极120a、120b间的泄漏电场恐会对周边的人等生物体造成影响。若有人误进入了送电电极120a、120b的附近，则有可能会对身体造成不利的影响。

本发明的发明人们发现了现有的电场耦合方式的无线电力传输系统中的上述问题，并对用于解决该问题的构成进行了研究。本发明的发明人们首先研究了通过在送电电极120a、120b之间配置导电性的屏蔽件来抑制泄漏电场的构造。

图4是示意地示出在送电电极120a、120b之间配置了导电性的第1屏蔽件150的构成的例子的图。在该例中，与图3所示的构成相比较，能够通过设置第1屏蔽件150来限制电场集中的部位。结果，能够使安全性提高。但是，即使在这样的构成中，在送电电极120a与第1屏蔽件150之间的间隙的周边也产生了电场泄漏，不能无视其影响。为了确保安全性，希望也抑制在送电电极120a、120b与第1屏蔽件150之间的间隙的附近的泄漏电场。

通过以上的考察，本发明的发明人们最终想到了以下要说明的本公开的各方式。

本公开的一个方式所涉及的送电装置具备：

第1送电电极，其具有平面状的表面；

第2送电电极，其具有平面状的表面，被配置为在沿着所述第1送电电极的所述表面的方向上与所述第1送电电极分离；

送电电路，其与所述第1送电电极和所述第2送电电极电连接，向所述第1送电电极和所述第2送电电极输出交流电力；

导电性的第1屏蔽件，其被配置为在所述第1送电电极与所述第2送电电极之间，与所述第1送电电极和所述第2送电电极分别隔开间隙；以及

至少一个导电性的第2屏蔽件，其位于在垂直于所述第1送电电极的所述表面的方向上离开所述第1送电电极和所述第2送电电极的位置，覆盖所述第1送电电极与所述第1屏蔽件之间的第1间隙和所述第2送电电极与所述第1屏蔽件之间的第2间隙中的至少一方。

根据上述方式，送电装置具备至少一个导电性的第2屏蔽件，其覆盖第1送电电极与导电性的第1屏蔽件之间的第1间隙和第2送电电极与第1屏蔽件之间的第2间隙中的至少一方。由此，能够有效地抑制第1间隙和第2间隙中的至少一方的周边的泄漏电场。结果，能够进一步降低对周边的人体等的影响。

在本说明书中，所谓的“屏蔽件覆盖间隙”是指：在从垂直于接近该间隙的电极的表面的方向观察时，屏蔽件位于与该间隙的至少一部分重叠的位置。例如，在图4所示的送电电极120a、120b以及第1屏蔽件150具有在垂直于纸面的方向上延伸的平板状的构造的情况下，它们之间的间隙具有在该方向上长的线状或带状的形状。第2屏蔽件配置于与具有那样的细长形状的间隙的一部分或全部重叠的位置。配置第2屏蔽件的位置可以是图4中的上侧，也可以是下侧。在设置多个第2屏蔽件的情况下，不仅在图4的上侧和下侧中的一方、而是可以在双方设置第2屏蔽件。第1、第2送电电极与第1屏蔽件之间的间隙不限于含有空气的空间，也可以是含有其他的电绝缘材料(例如树脂等)的空间。也可以用电介质等电绝缘材料来覆盖第1、第2送电电极和第1、第2屏蔽件。

以下，对本公开的更具体的实施方式进行说明。但是，也存在省略不必要的详细说明的情况。例如，存在省略已知的事项的详细说明和/或针对实质上相同的构成的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明会变得过于冗长，从而使得本领域技术人员容易理解。此外，发明人们为了使本领域技术人员充分地理解本公开而提供了附图和以下的说明，并不旨在通过这些来限定权利要求书所记载的主题。在以下的说明中，对相同或类似的构成要素，标注相同的参照符号。

(实施方式1)

图5是示意地示出本公开的实施方式1中的无线电力传输系统的图。在图5所示的系统中，与图1所示出的系统同样地，以无线方式从具有埋入地面下的一对送电电极120a、120b的送电装置向具有一对受电电极的搬运机器人10传输电力。本实施方式的无线电力传输系统与图1的系统的不同点在于：送电装置具备第1屏蔽件150和两个第2屏蔽件160a、160b。第1屏蔽件150配置于第1送电电极120a与第2送电电极120b之间。第2屏蔽件160a、160b覆盖送电电极120a、120b与第1屏蔽件150之间的两个间隙。送电电极120a、120b沿地面平行地延伸，搬运机器人10能够一边接受电力，一边在其上方移动。

图5示出了表示彼此正交的X、Y、Z方向的XYZ坐标。在以下的说明中使用图示的XYZ坐标。将送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、以及第2屏蔽件160a、160b延伸的方向设为Y方向，将垂直于送电电极120a、120b的表面的方向设为Z方向，将垂直于Y方向和Z方向的方向设为X方向。此外，本申请的附图所示的构造物的朝向是考虑到为了易于理解说明而设定的，丝毫不限制本公开的实施方式在现实中实施时的朝向。另外，附图所示出的构造物的整体或一部分的形状和大小也不限制现实的形状和大小。

图6是示意地示出本实施方式的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、以及第2屏蔽件160a、160b的配置的立体图。本实施方式的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、以及第2屏蔽件160a、160b都具有平板状的构造，具有平面状的表面。送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、以及第2屏蔽件160a、160b例如能够由铜或铝等导电性材料构成。第2送电电极120b配置为在沿第1送电电极120a的表面的方向(在该例中是X方向)上与第1送电电极120a分离。第1屏蔽件150配置为在送电电极120a、120b之间，与送电电极120a、120b分别隔开了间隙170a、170b。第2屏蔽件160a、160b位于在垂直于送电电极120a、120b的表面的方向(在该例中是Z方向)上离开送电电极120a、120b的位置。一方的第2屏蔽件160a覆盖第1送电电极120a与第1屏蔽件150之间的第1间隙170a。另一方的第2屏蔽件160b覆盖第2送电电极120b与第1屏蔽件150之间的第2间隙170b。

图7是示出图6所示出的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、以及第2屏蔽件160a、160b的平行于XZ面的截面的图。在本实施方式中，配置了覆盖送电电极120a、120b与第1屏蔽件150之间的两个间隙170a、170b的第2屏蔽件160a、160b。由此，能够屏蔽间隙170a、170b的上方的电场，降低其影响。在本实施方式中，虽然通过第2屏蔽件160a、160b来覆盖两个间隙170a、170b这双方，但也可以仅覆盖任意一方的间隙。若利用导电性的屏蔽件来覆盖至少一方的间隙，则比图4所示出的比较例的构成更能降低泄漏电场的影响。

以下，对本实施方式的抑制泄漏电场的效果进行说明。本发明的发明人们进行电路和电磁场模拟，与图3所示出的构成(比较例1)和图4所示出的构成(比较例2)进行比较，由此，验证了本实施方式的效果。

图8A～8C是示出了本模拟的条件的图。图8A示出了比较例1的构成和各部分的尺寸。图8B示出了比较例2的构成和各部分的尺寸。图8C示出了本实施方式的构成和各部分的尺寸。在图8B中，关于没有数值记载的参数，其数值与图8A所示出的数值相同。在图8C中，关于没有数值记载的参数，其数值与图8A或图8B所示出的数值相同。在任意的例子中，都假设送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、以及第2屏蔽件160a、160b在Y方向上具有足够长的形状。针对这三个构成的每一个，比较了如图9所示那样距离送电电极120a、120b 10mm的位置处的电场强度分布。在本模拟中，在如图10所示，对含有送电电极120a、120b的线路之间施加电压V1[V]而使电流I1[A]流过时，在阻抗Z1为|Z1|＝|V1/I1|>500[Ω]的条件(能够几乎忽视电流的条件)下进行了解析。另外，将线路全长设为L1、将在线路上传输的电磁波的波长设为λ1，以满足L1<<λ1的方式设定了各种参数。

图11是示出了本模拟的结果的曲线图。该曲线图是绘制出将一个周期内的各相位的电场的振幅的均方值(mean-square value)作为电场强度并利用比较例1的峰值归一化后的值的曲线图。图11中的横轴表示以送电电极120a、120b之间的中点为原点的X方向上的位置。根据图11可知：在本实施方式的构成中，与比较例1的构成相比较，能够实现峰值处63.5％的电场强度的降低。另外，与比较例2的构成相比较可知：能够将间隙170a、170b的位置(±50mm的附近)处的电场强度降低20％以上。在该模拟中，虽然计算了离开送电电极120a、120b 10mm的上空处的电场强度，但能够确认在其他的位置也具有同样的效果。

这样，根据本实施方式的构成，与比较例1、2的构成相比，能够较大地降低从送电电极120a、120b泄漏的电场。结果，即使有人误侵入送电电极120a、120b的附近，也能够降低其风险。

此外，图8C所示出的各构成要素的形状和大小是一例，根据用途可以选择各种形状和大小。以下举出了各构成要素的尺寸的一例。例如可以将送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、以及第2屏蔽件160a、160b的长度(在Y方向上的大小)设定为50cm～20m的范围内。例如可以将送电电极120a、120b、以及第1屏蔽件150的宽度(在X方向上的大小)设定为5cm～200cm的范围内。例如可以将送电电极120a、120b与第1屏蔽件150之间的间隙170a、170b的宽度设定为0.1mm～100mm的范围内。例如可以将送电电极120a、120b的表面与第2屏蔽件160a、160b的表面的距离设定为0.1mm～10mm的范围内。将第2屏蔽件160a、160b的宽度分别设定为比间隙170a、170b的宽度大的值，例如可以设定为10mm～500mm的范围内。第2屏蔽件160a、160b的宽度也可以大于送电电极120a、120b、第1屏蔽件150的宽度。

接下来，对本实施方式的无线电力传输系统的构成进行更具体的说明。此外，以下所说明的系统的构成是一例，也可以根据所要求的功能和性能进行适宜的变更。

图12是示出了本实施方式的无线电力传输系统的概略构成的框图。本系统具备送电装置100和搬运机器人10。送电装置100具备：送电电路110，其将从外部的直流电源310供给的直流电力变换成交流电力；两个送电电极120a、120b，其输送交流电力；以及匹配电路180，其连接于送电电路110与送电电极120a、120b之间。在本实施方式中，送电电路110经由匹配电路180与第1、第2送电电极120a、120b电连接，向第1、第2送电电极120a、120b输出交流电力。搬运机器人10具备受电装置200和负载330。受电装置200具有：两个受电电极220a、220b，其与两个送电电极120a、120b电容耦合来接受电力；匹配电路280，其连接于两个受电电极220a、220b；以及受电电路210，其与匹配电路280连接，将所接受的交流电力变换成直流电力而输出。在第1受电电极220a与第1送电电极120a相对时，在第1受电电极220a与第1送电电极120a之间形成了电容耦合。在第2受电电极220b与第2送电电极120a相对时，在第2受电电极220b与所述第2送电电极之间形成了电容耦合。借助这两个电容耦合，交流电力以非接触的方式从送电装置100向受电装置200传输。负载330例如包括二次电池和马达，通过从受电电路210输出的直流电力来进行充电或被驱动。

图13是示出无线电力传输系统的更详细的构成例的电路图。在所图示的例中，送电装置100的匹配电路180具有：串联谐振电路130s，其连接于送电电路110；和并联谐振电路140p，其连接于送电电极120a、120b，与串联谐振电路130s电感耦合。匹配电路180具有使送电电路110的阻抗与送电电极120a、120b的阻抗匹配的功能。送电装置100的串联谐振电路130s具有第1线圈L1与第1电容器C1串联地连接的构成。送电装置100的并联谐振电路140p具有第2线圈L2与第2电容器C2并联地连接的构成。第1线圈L1与第2线圈L2构成了以预定的耦合系数耦合的变压器。将第1线圈L1与第2线圈L2的匝数比设定为实现所希望的变压比(升压比或降压比)的值。

受电装置200的匹配电路280具有：并联谐振电路230p，其连接于受电电极220a、220b；和串联谐振电路240s，其连接于受电电路210，与并联谐振电路230p电感耦合。匹配电路280具有使受电电极220a、220b的阻抗与受电电路210的阻抗匹配的功能。并联谐振电路230p具有第3线圈L3与第3电容器C3并联地连接的构成。受电装置200的串联谐振电路240s具有第4线圈L4与第4电容器C4串联地连接的构成。第3线圈与第4线圈构成了以预定的耦合系数耦合的变压器。将第3线圈L3与第4线圈L4的匝数比设定为实现所希望的变压比的值。

此外，匹配电路180、280的构成不限定于图13所示出的构成。例如，也可以设置并联谐振电路来分别替代串联谐振电路130s、240s。另外，也可以设置串联谐振电路来分别替代并联谐振电路140p、230p。进而，也可以省略匹配电路180、280中的一方或双方。在省略匹配电路180的情况下，送电电路110与送电电极120a、120b直接连接。在省略匹配电路280的情况下，受电电路210与受电电极220a、220b直接连接。在本说明书中，设置了匹配电路180的构成也相当于送电电路110与送电电极120a、120b电连接的构成。同样地，设置了匹配电路280的构成也相当于受电电路210与受电电极220a、220b电连接的构成。

以下，对各构成要素进行更详细的说明。此外，在本说明书中，表示电感线圈的参照符号L1、L2、L3、L4也可以用作表示该电感线圈的电感值的记号。同样地，表示电容器的参照符号C1、C2、C3、C4也可以用作表示该电容器的电容值的记号。

图14是示意地示出了送电电路110的构成例的图。在该例中，送电电路110具有包括了四个开关元件(例如IGBT或MOSFET等晶体管)的全桥式逆变电路和控制电路112。控制电路112具有：输出控制各开关元件的开(导通)和关(非导通)的状态的控制信号的门驱动器和使门驱动器输出控制信号的微控制器(microcontroller)等处理器。也可以使用半桥式逆变电路、或E类等其他的振荡电路来代替所图示的全桥式逆变电路。送电电路110也可以具有通信用的调制解调电路和/或测恒电压/电流等的各种传感器。在具有通信用的调制解调电路的情况下，能够将数据重叠于交流电力而向受电装置200发送。此外，本公开也包括不以电力传输为目的而是以传输数据为目的地将微弱的交流信号(例如脉冲信号)向受电装置200发送的方式。因为那样的方式也可以说是传输微弱的电力，所以传输微弱的交流信号(例如脉冲信号)也包含于“送电”或“电力传输”的概念。另外，那样的微弱的交流信号也包含于“交流电力”的概念。

图15是示意地示出了受电电路210的构成例的图。在该例中，受电电路210是包括二极管电桥和平滑电容器(smoothing capacitor)的全波整流电路。受电电路210也可以具有其他的整流器的构成。除整流电路之外，受电电路210也可以包括恒电压/恒电流控制电路、通信用的调制解调电路等各种电路。受电电路210将所接受的交流电能量变换成负载330能够利用的直流电能量。测定从串联谐振电路240s输出的电压/电流等的各种传感器也可以包括于受电电路210。

串联谐振电路130s、并联谐振电路140p、并联谐振电路230p、串联谐振电路240s的各线圈例如可以是形成于电路基板上的平面线圈或叠层线圈，或者是使用了铜线、利兹线或绞合线等的绕组线圈。串联谐振电路130s、并联谐振电路140p、并联谐振电路230p、串联谐振电路240s的各电容器例如可以利用具有片材形状或线形状的所有类型的电容器。也可以使隔着空气的两布线间的电容作为各电容器而发挥功能。也可以使用各线圈所具有的自谐振特性来代替这些电容器。

直流电源310例如可以是商用电源、一次电池、二次电池、太阳能电池、燃料电池、USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)电源、高电容的电容器(例如双电层电容器)、以及连接于商用电源的电压变换器等任意的电源。

典型地，将串联谐振电路130s、并联谐振电路140p、并联谐振电路230p、串联谐振电路240s的谐振频率f0设定为与电力传输时的传输频率f一致。串联谐振电路130s、并联谐振电路140p、并联谐振电路230p、串联谐振电路240s的各自的谐振频率f0也可以不严格地与传输频率f0一致。各自的谐振频率f0例如也可以被设定为传输频率f的50～150％左右的范围内的值。例如，电力传输的频率f可以被设定为50Hz～300GHz，更优选被设定为20kHz～10GHz，进而优选被设定为20kHz～20MHz，进而优选被设定为20kHz～1MHz。

在本实施方式中，送电电极120a、120b与受电电极220a、220b之间是空隙，其距离较长(例如，100mm左右)。因此，电极间的电容Cm1、Cm2非常小，送电电极120a、120b、以及受电电极220a、220b的阻抗非常高(例如，几kΩ左右)。与此相对，送电电路110和受电电路210的阻抗较低，例如是几Ω左右。在本实施方式中，在靠近送电电极120a、120b、以及受电电极220a、220b的一侧分别配置有并联谐振电路140p、230p，在靠近送电电路110和受电电路210的一侧分别配置有串联谐振电路130s、240s。根据这样的构成，能够容易地进行阻抗的匹配。串联谐振电路在谐振时阻抗变为零(0)，所以适于与低阻抗进行匹配。另一方面，并联谐振电路在谐振时阻抗变为无限大，所以适于与高阻抗进行匹配。因此，如图13所示出的构成那样，能够通过在低阻抗的电源侧配置串联谐振电路、在高阻抗的电极侧配置并联谐振电路来容易地实现阻抗匹配。同样地，能够通过在电极侧配置并联谐振电路，在负载侧配置串联谐振电路来适当地实现在受电装置200中的阻抗匹配。

此外，在缩短了送电电极120a、120b与受电电极220a、220b之间的距离和/或在其间配置了电介质的构成中，电极的阻抗变低，所以无需设为上述那样的非对称的谐振电路的构成。另外，也可以在不存在阻抗匹配的问题的情况下，省略匹配电路180、280自身。

如上所述，本实施方式的无线送电装置具备：第1送电电极120a，其具有平面状的表面；第2送电电极120b，其具有平面状的表面，被配置为在沿第1送电电极120a的表面的方向(X方向)上与第1送电电极120a分离；送电电路110，其电连接于第1、第2送电电极120a、120b，向第1、第2送电电极120a、120b输出交流电力；导电性的第1屏蔽件150，其配置为在第1送电电极120a与第2送电电极120b之间，与第1送电电极120a和第2送电电极120b分别隔开间隙；以及两个导电性的第2屏蔽件160a、160b，其位于在垂直于第1送电电极120a的所述表面的方向(Z方向)上离开第1、第2送电电极120a、120b的位置，覆盖第1送电电极120a与第1屏蔽件150之间的第1间隙170a和第2送电电极120b与第1屏蔽件150之间的第2间隙170b这双方。第1送电电极120a和第2送电电极120b在第1方向(Y方向)上延伸，在垂直于第1方向并且平行于第1送电电极120a的所述表面的第2方向(X方向)上彼此分离。两个第2屏蔽件160a、160b在相对于第1屏蔽件150的相同侧覆盖第1、第2间隙170a、170b。

根据这样的构成，不仅能够抑制第1、第2送电电极120a、120b之间的泄漏电场，也能够抑制两个间隙170a、170b的附近的泄漏电场。结果，能够使电场耦合方式的无线电力传输系统的安全性提高。

(实施方式2)

图16是示意地示出本公开的实施方式2的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、以及第2屏蔽件160的构成的截面图。在本实施方式中，一个第2屏蔽件160覆盖两个间隙170a、170b双方，这一点与实施方式1不同。除此以外的点与实施方式1相同。

与实施方式1相比较，通过如本实施方式这样设置单一的第2屏蔽件160，能够简化构造。

本发明的发明人们也通过参照图8A到图11来说明的方法对本实施方式的构成进行了电场强度的降低效果的验证。对代替图8C所示出的构成中的第2屏蔽件160a、160b而配置了一体化的第2屏蔽件160的情况，进行了同样的模拟。得到了如下结果：能够通过本实施方式的构成来使电场强度的峰值降低到比比较例1的峰值低62.7％的值。

(实施方式3)

图17是示意地示出本公开的实施方式3的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、第2屏蔽件160a、160b、以及第3屏蔽件190a、190b的构成的截面图。在本实施方式中，送电装置100还具备第3屏蔽件190a、190b，这一点与实施方式1不同。除此以外的点与实施方式1相同。

第3屏蔽件190a、190b位于在垂直于送电电极120a、120b的表面的方向(Z轴的负方向)上离开送电电极120a、120b的位置。第3屏蔽件190a、190b在相对于第1屏蔽件150的第2屏蔽件160a、160b所在的一侧的相反侧(Z轴的负方向侧)，覆盖第1、第2间隙170a、170b这双方。虽然在本实施方式中设置了两个第3屏蔽件190a、190b，但也可以设置覆盖间隙170a、170b中的至少一方的至少一个第3屏蔽件。

也可以如本实施方式这样，在送电电极120a、120b、以及第1屏蔽件150的两侧配置导电性的屏蔽件。能够通过这样的构成来进一步地降低泄漏电场。也能够通过在间隙170a、170b的下方也配置第3屏蔽件190a、190b来抑制由于在地面的下方存在的金属等的影响而使电极的阻抗变化。另外，能够降低对在地面的下方存在的动物等的影响。

本发明的发明人们也通过参照图8A到图11来说明的方法对本实施方式的构成进行了电场强度的降低效果的验证。对除了图8C所示出的构成中的第2屏蔽件160a、160b之外还配置了图17所示出的第3屏蔽件190a、190b的情况进行了同样的模拟。得到了如下结果：能够通过本实施方式的构成来使电场强度的峰值降低到比比较例1的峰值低86.2％的值。能够确认如下内容：能够通过从两侧覆盖间隙170a、170b来大幅度地降低泄漏电场。

(实施方式4)

图18是示意地示出了本公开的实施方式4的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、第2屏蔽件160、以及第3屏蔽件190的构成的截面图。在本实施方式中，送电装置100还具备第3屏蔽件190，这一点与图16所示出的实施方式2的构成不同。除此以外的点与实施方式2相同。

第3屏蔽件190位于在垂直于送电电极120a、120b的表面的方向(Z轴的负方向)上离开送电电极120a、120b的位置。第3屏蔽件190在相对于第1屏蔽件150的第2屏蔽件160所在的一侧的相反侧(Z轴的负方向侧)，覆盖第1、第2间隙170a、170b这双方。

也可以如本实施方式这样，在送电电极120a、120b、以及第1屏蔽件150的两侧各配置一个导电性的屏蔽件。与图16所示出的实施方式2的构成相比，能够通过这样的构成来进一步地降低泄漏电场。也能够通过在间隙170a、170b的下方也配置第3屏蔽件190来抑制由于在地面的下方存在的金属等的影响而产生的电极的阻抗的变化。另外，能够降低对在地面的下方存在的动物等的影响。

本发明的发明人们也通过参照图8A到图11来说明的方法对本实施方式的构成进行了电场强度的降低效果的验证。对代替图8C所示出的构成中的第2屏蔽件160a、160b而配置了第2屏蔽件160并且还配置了图17所示出的第3屏蔽件190的情况，进行了同样的模拟。得到了如下结果：能够通过本实施方式的构成来使电场强度的峰值降低到比比较例1的峰值低93.6％的值。能够确认如下内容：能够通过从两侧覆盖间隙170a、170b来使泄漏电场大幅度地降低。

(实施方式5)

图19是示意地示出了本公开的实施方式5的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、第2屏蔽件160a、160b、以及第3屏蔽件190的构成的截面图。在本实施方式中，送电装置100还具备第3屏蔽件190，这一点与实施方式1的构成不同。除此以外的点与实施方式1相同。

第3屏蔽件190位于在垂直于送电电极120a、120b的表面的方向(Z轴的负方向)上离开送电电极120a、120b的位置。第3屏蔽件190在相对于第1屏蔽件150的第2屏蔽件160a、160b所在的一侧的相反侧(Z轴的负方向侧)，覆盖第1、第2间隙170a、170b这双方。本实施方式的第3屏蔽件190比图18所示出的第3屏蔽件190大，覆盖第1、第2送电电极120a、120b的整体。

也可以如本实施方式这样，在相对于送电电极120a、120b、以及第1屏蔽件150的一侧配置多个第2屏蔽件160a、160b，在另一侧配置一个第3屏蔽件190。根据本实施方式的构成，能够通过在间隙170a、170b的下方配置大型的第3屏蔽件190来大幅度地降低来自设置地点的地面的影响和对地面的影响。

(实施方式6)

图20是示意地示出了本公开的实施方式6的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、第2屏蔽件160以及第3屏蔽件190的构成的截面图。本实施方式具有进一步地增大了图18所示出的实施方式4的第3屏蔽件190的面积的构成。与实施方式5同样地，本实施方式也能够大幅度地降低来自设置地点的地面的影响和对地面的影响。

(其他的实施方式)

图21和图22是示意地示出了本公开的其他的实施方式的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、以及第2屏蔽件160a、160b的配置的立体图。在图21的例中，送电电极120a、120b具有横向略长的矩形形状。在图22的例中，送电电极120a、120b具有如椭圆的一部分那样的形状。这样的构成例如也能够在一边使受电装置200相对于送电电极120a、120b静止、一边进行充电的方式下使用。

图23是示意地示出了本公开的另一其他的实施方式的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、以及第2屏蔽件160a、160b的配置的截面图。在图23的例中，送电电极120a、120b的表面不在同一平面上。另外，第2屏蔽件160a、160b的表面也不在同一平面上。这样，送电电极120a、120b的表面也可以不在同一平面上。图23那样的构成也相当于在沿第1送电电极120a的表面的方向上分离地配置了第2送电电极120b的构成。

图24是示意地示出了本公开的另一其他的实施方式的送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、以及第2屏蔽件160a、160b的配置的立体图。在该例中，第2屏蔽件160a、160b在第1方向(Y方向)上被截断成多个部分。这样，第2屏蔽件160a、160b也可以不在Y方向上延伸。对于第1屏蔽件150和第3屏蔽件190也是同样地，也可以在Y方向上被截断成多个部分。

在以上的实施方式中，送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、第2屏蔽件160(或第2屏蔽件160a、160b)、第3屏蔽件190(或第3屏蔽件190a、190b)都是平板状，但也可以具有其他的形状。例如，也可以是曲面状的形状或具有凹凸的形状。另外，送电电极120a、120b、第1屏蔽件150、第2屏蔽件160(或第2屏蔽件160a、160b)、第3屏蔽件190(或第3屏蔽件190a、190b)不一定需要沿地板或地面配置，也可以相对于地板或地面倾斜。

如上所述，本公开包括了以下的项目中记载的送电装置及无线电力传输系统。

[项目1]一种送电装置，具备：

第1送电电极，其具有平面状的表面；

第2送电电极，其具有平面状的表面，被配置为在沿着所述第1送电电极的所述表面的方向上与所述第1送电电极分离；

送电电路，其与所述第1送电电极和所述第2送电电极电连接，向所述第1送电电极和所述第2送电电极输出交流电力；

导电性的第1屏蔽件，其被配置为在所述第1送电电极与所述第2送电电极之间，与所述第1送电电极和所述第2送电电极分别隔开间隙；以及

至少一个导电性的第2屏蔽件，其位于在垂直于所述第1送电电极的所述表面的方向上离开所述第1送电电极和所述第2送电电极的位置，覆盖所述第1送电电极与所述第1屏蔽件之间的第1间隙和所述第2送电电极与所述第1屏蔽件之间的第2间隙中的至少一方。

根据上述方案，送电装置具备至少一个导电性的第2屏蔽件，其覆盖第1送电电极与第1屏蔽件之间的第1间隙和第2送电电极与第1屏蔽件之间的第2间隙中的至少一方。由此，能够有效地抑制第1间隙和第2间隙中的至少一方的周边的泄漏电场。结果，能够进一步地降低对周边的人体等的影响。结果，能够输送较大的电力。

[项目2]根据项目1所述的送电装置，

所述第1送电电极和所述第2送电电极在第1方向上延伸，在第2方向上彼此分离，所述第2方向是垂直于所述第1方向并且平行于所述第1送电电极的所述表面的方向。

由此，例如能够适当地向无人搬运车(AGV)那样的移动的电动车辆送电。

[项目3]根据项目2所述的送电装置，

所述第1屏蔽件和所述第2屏蔽件中的至少一方在所述第1方向上延伸。

由此，能够将屏蔽件设为与送电电极同样的构造，所以能够变得容易进行制造。

[项目4]根据项目1至3中任一项所述的送电装置，

所述第1送电电极的所述表面和所述第2送电电极的所述表面位于同一平面上。

由此，能够使两个受电电极的表面位于同一平面上，所以能够变得容易进行设计。

[项目5]根据项目1至4中任一项所述的送电装置，

所述至少一个第2屏蔽件覆盖所述第1间隙和所述第2间隙这双方。

由此，能够使得降低泄漏电场的效果得以提高。

[项目6]根据项目1至5中任一项所述的送电装置，

所述至少一个第2屏蔽件是多个第2屏蔽件，

所述多个第2屏蔽件在相对于所述第1屏蔽件的相同侧覆盖所述第1间隙和所述第2间隙。

由此，能够使得降低泄漏电场的效果得以提高。

[项目7]根据项目1至6中任一项所述的送电装置，

所述送电装置还具备至少一个第3屏蔽件，所述至少一个第3屏蔽件位于在垂直于所述第1送电电极的所述表面的方向上离开所述第1送电电极和所述第2送电电极的位置，在相对于所述第1屏蔽件的所述第2屏蔽件所在的一侧的相反侧覆盖所述第1间隙和所述第2间隙中的至少一方。

由此，也能够抑制向受电电极所在的一侧的相反侧的电场泄漏，所以能够抑制由于在设置地点的周边存在的金属等异物而产生的电极的阻抗的变动等影响。结果，提高了送电装置的设置自由度。

[项目8]根据项目7所述的送电装置，

所述至少一个第3屏蔽件是多个第3屏蔽件，所述多个第3屏蔽件在相对于所述第1屏蔽件的相同侧，覆盖所述第1间隙和所述第2间隙。

由此，也能够抑制向受电电极所在的一侧的相反侧的电场泄漏，所以能够抑制由于在设置地点的周边存在的金属等异物而产生的电极的阻抗的变动等影响。结果，提高了送电装置的设置自由度。

[项目9]一种无线电力传输系统，具备送电装置和受电装置，

所述送电装置包括：

第1送电电极，其具有平面状的表面；

第2送电电极，其具有平面状的表面，被配置为在沿着所述第1送电电极的所述表面的方向上与所述第1送电电极分离；

送电电路，其与所述第1送电电极和所述第2送电电极电连接，向所述第1送电电极和所述第2送电电极输出交流电力；

导电性的第1屏蔽件，其被配置为在所述第1送电电极与所述第2送电电极之间，与所述第1送电电极和所述第2送电电极分别隔开间隙；以及

至少一个导电性的第2屏蔽件，其位于在垂直于所述第1送电电极的所述表面的方向上离开所述第1送电电极和所述第2送电电极的位置，覆盖所述第1送电电极与所述第1屏蔽件之间的第1间隙和所述第2送电电极与所述第1屏蔽件之间的第2间隙中的至少一方，

所述受电装置包括：

第1受电电极，其在与所述第1送电电极相对时，在该第1受电电极与所述第1送电电极之间形成电容耦合；和

第2受电电极，其在与所述第2送电电极相对时，在该第2受电电极与所述第2送电电极之间形成电容耦合，

所述无线电力传输系统中，借助所述两个电容耦合，从所述送电装置以非接触的方式向所述受电装置传输所述交流电力。

[项目10]根据项目9所述的无线电力传输系统，

所述第1送电电极和所述第2送电电极在第1方向上延伸，在第2方向上彼此分离，所述第2方向是垂直于所述第1方向并且平行于所述第1送电电极的所述表面的方向。

[项目11]根据项目10所述的无线电力传输系统，

所述第1屏蔽件和所述第2屏蔽件中的至少一方在所述第1方向上延伸。

[项目12]根据项目9至11中任一项所述的无线电力传输系统，

所述第1送电电极的所述表面和所述第2送电电极的所述表面位于同一平面上。

[项目13]根据项目9至12中任一项所述的无线电力传输系统，

所述至少一个第2屏蔽件覆盖所述第1间隙和所述第2间隙这双方。

[项目14]根据项目9至13中任一项所述的送电装置，

所述至少一个第2屏蔽件是多个第2屏蔽件，

所述多个第2屏蔽件在相对于所述第1屏蔽件的相同侧覆盖所述第1间隙和所述第2间隙。

[项目15]根据项目9至14中任一项所述的无线电力传输系统，

所述送电装置还具备至少一个第3屏蔽件，所述至少一个第3屏蔽件位于在垂直于所述第1送电电极的所述表面的方向上离开所述第1送电电极和所述第2送电电极的位置，在相对于所述第1屏蔽件的所述第2屏蔽件所在的一侧的相反侧覆盖所述第1间隙和所述第2间隙中的至少一方。

[项目16]根据项目15所述的无线电力传输系统，

所述至少一个第3屏蔽件是多个第3屏蔽件，所述多个第3屏蔽件在相对于所述第1屏蔽件的相同侧覆盖所述第1间隙和所述第2间隙。

(产业上的可利用性)

本公开的技术能够利用于通过电力来驱动的任意设备。例如能够适当地利用于在工厂使用的无人搬运车(AGV)等搬运机器人或电动车辆。

Claims (16)

1.一种送电装置，具备：

第1送电电极，其具有平面状的表面；

第2送电电极，其具有平面状的表面，被配置为在沿着所述第1送电电极的所述表面的方向上与所述第1送电电极分离；

送电电路，其与所述第1送电电极和所述第2送电电极电连接，向所述第1送电电极和所述第2送电电极输出交流电力；

导电性的第1屏蔽件，其被配置为在所述第1送电电极与所述第2送电电极之间，与所述第1送电电极和所述第2送电电极分别隔开间隙；以及

至少一个导电性的第2屏蔽件，其位于在垂直于所述第1送电电极的所述表面的方向上离开所述第1送电电极和所述第2送电电极的位置，覆盖所述第1送电电极与所述第1屏蔽件之间的第1间隙和所述第2送电电极与所述第1屏蔽件之间的第2间隙中的至少一方。

2.根据权利要求1所述的送电装置，

所述第1送电电极和所述第2送电电极在第1方向上延伸，在第2方向上彼此分离，所述第2方向是垂直于所述第1方向并且平行于所述第1送电电极的所述表面的方向。

3.根据权利要求2所述的送电装置，

所述第1屏蔽件和所述第2屏蔽件中的至少一方在所述第1方向上延伸。

4.根据权利要求1所述的送电装置，

所述第1送电电极的所述表面和所述第2送电电极的所述表面位于同一平面上。

5.根据权利要求1所述的送电装置，

所述至少一个第2屏蔽件覆盖所述第1间隙和所述第2间隙这双方。

6.根据权利要求1所述的送电装置，

所述至少一个第2屏蔽件是多个第2屏蔽件，

所述多个第2屏蔽件在相对于所述第1屏蔽件的相同侧覆盖所述第1间隙和所述第2间隙。

7.根据权利要求1所述的送电装置，

所述送电装置还具备至少一个第3屏蔽件，所述至少一个第3屏蔽件位于在垂直于所述第1送电电极的所述表面的方向上离开所述第1送电电极和所述第2送电电极的位置，在相对于所述第1屏蔽件的所述第2屏蔽件所在的一侧的相反侧覆盖所述第1间隙和所述第2间隙中的至少一方。

8.根据权利要求7所述的送电装置，

所述至少一个第3屏蔽件是多个第3屏蔽件，所述多个第3屏蔽件在相对于所述第1屏蔽件的相同侧，覆盖所述第1间隙和所述第2间隙。

9.一种无线电力传输系统，具备送电装置和受电装置，

所述送电装置包括：

第1送电电极，其具有平面状的表面；

第2送电电极，其具有平面状的表面，被配置为在沿着所述第1送电电极的所述表面的方向上与所述第1送电电极分离；

送电电路，其与所述第1送电电极和所述第2送电电极电连接，向所述第1送电电极和所述第2送电电极输出交流电力；

导电性的第1屏蔽件，其被配置为在所述第1送电电极与所述第2送电电极之间，与所述第1送电电极和所述第2送电电极分别隔开间隙；以及

至少一个导电性的第2屏蔽件，其位于在垂直于所述第1送电电极的所述表面的方向上离开所述第1送电电极和所述第2送电电极的位置，覆盖所述第1送电电极与所述第1屏蔽件之间的第1间隙和所述第2送电电极与所述第1屏蔽件之间的第2间隙中的至少一方，

所述受电装置包括：

第1受电电极，其在与所述第1送电电极相对时，在该第1受电电极与所述第1送电电极之间形成电容耦合；和

第2受电电极，其在与所述第2送电电极相对时，在该第2受电电极与所述第2送电电极之间形成电容耦合，

所述无线电力传输系统中，借助所述两个电容耦合，从所述送电装置以非接触的方式向所述受电装置传输所述交流电力。

10.根据权利要求9所述的无线电力传输系统，

所述第1送电电极和所述第2送电电极在第1方向上延伸，在第2方向上彼此分离，所述第2方向是垂直于所述第1方向并且平行于所述第1送电电极的所述表面的方向。

11.根据权利要求10所述的无线电力传输系统，

所述第1屏蔽件和所述第2屏蔽件中的至少一方在所述第1方向上延伸。

12.根据权利要求9所述的无线电力传输系统，

所述第1送电电极的所述表面和所述第2送电电极的所述表面位于同一平面上。

13.根据权利要求9所述的无线电力传输系统，

所述至少一个第2屏蔽件覆盖所述第1间隙和所述第2间隙这双方。

14.根据权利要求9所述的无线电力传输系统，

所述至少一个第2屏蔽件是多个第2屏蔽件，

所述多个第2屏蔽件在相对于所述第1屏蔽件的相同侧覆盖所述第1间隙和所述第2间隙。

15.根据权利要求9所述的无线电力传输系统，

所述送电装置还具备至少一个第3屏蔽件，所述至少一个第3屏蔽件位于在垂直于所述第1送电电极的所述表面的方向上离开所述第1送电电极和所述第2送电电极的位置，在相对于所述第1屏蔽件的所述第2屏蔽件所在的一侧的相反侧覆盖所述第1间隙和所述第2间隙中的至少一方。

16.根据权利要求15所述的无线电力传输系统，

所述至少一个第3屏蔽件是多个第3屏蔽件，所述多个第3屏蔽件在相对于所述第1屏蔽件的相同侧覆盖所述第1间隙和所述第2间隙。

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