CN112567594A - 受电设备 - Google Patents

Abstract

具有：接收天线(211)，其能够以非接触的方式从发送天线(12)受电；以及闭合曲线形状的构造，其形成于在接收天线(211)设置于能够从发送天线(12)受电的位置的情况下与发送天线(12)产生的磁场交链的位置，并且至少一部分由导电性材料形成，并且不形成短路环。

Description

受电设备

技术领域

本发明涉及通过非接触供电而受电的受电设备。

背景技术

以往，在通过非接触供电而受电的具有接收天线的受电设备中，公知有用于防止在该受电设备具有的金属体产生涡电流而成为电力损失的技术。

例如，在专利文献1中公开有如下技术：在以非接触的方式从充电器受电的便携终端设备等电子设备中，由于由线圈产生的磁通量而在位于线圈周边的金属流过涡电流，设置磁性片以减少由于该涡电流而产生反磁场。在专利文献1公开的技术中，通过该磁性片，提高利用电磁感应作用的非接触充电的电力传输效率，并且，增加由平面线圈部产生的磁通量，防止从平面线圈部朝向磁性片背面侧泄漏磁通量。另外，专利文献1中的“线圈”相当于上述“接收天线”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-191847号公报

发明内容

发明要解决的课题

在以专利文献1公开的这种电子设备的技术为代表的现有技术中，例如，受电设备在接收天线以外具有闭合曲线形状的构造，并且，存在没有考虑到该闭合曲线形状的构造形成导电性短路环(以下简称作“短路环”)时电力传输效率降低这样的课题。

在谐振型的非接触供电系统中，当接收天线产生的磁场与短路环交链时，在短路环流过感应电流。当在短路环流过感应电流时，短路环的寄生电阻消耗电力。由于这种短路环引起的电力消耗的影响，发送天线与接收天线之间的电力传输效率显著降低。

本发明正是为了解决上述这种课题而完成的，其目的在于，关于通过非接触供电而受电的受电设备，提供防止电力传输效率降低的受电设备。

用于解决课题的手段

本发明的受电设备具有：接收天线，其能够以非接触的方式从发送天线受电；以及闭合曲线形状的构造，其形成于在接收天线设置于能够从发送天线受电的位置的情况下与发送天线产生的磁场交链的位置，并且至少一部分由导电性材料形成，并且不形成短路环。

发明效果

根据本发明，使受电设备具有的闭合曲线形状的构造不形成短路环，该闭合曲线形状的构造形成于在通过非接触供电而受电的受电设备设置于能够从发送天线受电的位置的情况下与发送天线产生的磁场交链的位置。其结果是，能够防止受电设备中的电力传输效率降低。

附图说明

[图1]是用于说明一般的非接触供电系统的概要的图。

[图2]是用于说明在使用图1说明的这种非接触供电系统中，送电装置对受电设备进行的非接触供电的电力传输的图像的图。

[图3]是用于说明在使用图1说明的这种非接触供电系统中，发送天线和接收天线产生的磁场的分布的图像的一例的图。

[图4]是用于说明在使用图1说明的这种非接触供电系统中，具有闭合曲线形状的构造的受电设备设置于能够供电的区域的情况下发送天线与接收天线之间的电力传输的图像的一例的图。

[图5]图5A～图5E是关于具有闭合曲线形状的构造的家电装置示出电视以外的例子的图。

[图6]是示出在实施方式1中以不形成短路环的方式实施绝缘对策的闭合曲线形状的构造的一例的图像的图。

[图7]是示出具有多个发送天线的非接触供电系统的结构的一例的图像的图。

[图8]是示出具备具有多个接收天线的受电设备的非接触供电系统的结构的一例的图像的图。

图9是示出使接收天线的面积比发送天线的面积大的非接触供电系统的结构的一例的图像的图。

具体实施方式

下面，为了更加详细地说明本发明，按照附图对用于实施本发明的方式进行说明。

实施方式1

在以下的实施方式1中，作为一例，非接触供电系统采用谐振型的非接触供电方式。

实施方式1的受电设备构成非接触供电系统的一部分，例如，以非接触的方式从设置于建筑物的地板或墙壁等构成建筑物的构造物的送电装置受电。送电装置不限于设置于构造物，例如也可以设置于可携带的充电器。实施方式1的受电设备能够以非接触的方式从送电装置受电即可。另外，在实施方式1中，构造物是指建筑物的地板或墙壁等构成建筑物的构造物。

实施方式1的受电设备的前提在于，具有至少一部分由导电性材料形成的闭合曲线形状的构造。关于闭合曲线形状的构造，除了构成受电设备的部件为闭合曲线形状的情况以外，例如还包含由涂布于构成受电设备的部件上的涂料或附加于该部件上的带形成的形状为闭合曲线形状的情况。

此外，闭合曲线形状的构造的前提在于，该闭合曲线形状的构造形成于当受电设备设置于能够进行非接触供电的区域时与所述发送天线产生的磁场交链的位置。假设在闭合曲线形状的构造形成短路环的情况下，当接收天线产生的磁场与短路环交链时，在短路环流过电流。当在短路环流过电流时，短路环的寄生电阻消耗电力。由于这种短路环引起的电力消耗的影响，受电设备接受的电力的电力传输效率显著降低。

实施方式1的受电设备即使在设置于能够进行非接触供电的区域的情况下与发送天线产生的磁场交链的位置具有闭合曲线形状的构造，该闭合曲线形状的构造也不形成短路环。因此，能够防止受电设备中的电力传输效率降低。详细情况在后面叙述。

首先，对作为前提的非接触供电系统的概要和该非接触供电系统中的电力传输的概要进行说明。

图1是用于说明一般的非接触供电系统的概要的图。

实施方式1的受电设备2设置于图1所示的一般的非接触供电系统。非接触供电系统具有该受电设备2和送电装置1。

另外，在图1所示的非接触供电系统中，作为一例，假设送电装置1设置于地板100的内部。送电装置1以非接触的方式经由地板100对受电设备2供电。

送电装置1具有发送电源11和发送天线12，接受从商用电源等外部电源3供给的电力，向设置于能够供电的区域的受电设备2供电。具体而言，发送电源11接受电力，向发送天线12供给高频的交流电力(以下称作“高频电力”)。从发送电源11接受高频电力供给的发送天线12以与该高频电力的频率相同的频率谐振，使空间产生磁场。在受电设备2设置于能够从发送天线12供电的区域的情况下，发送天线12产生的磁场与接收天线211交链，接收天线211以与该交链的磁场相同的频率谐振，由此，对设置于受电设备2的受电装置21进行非接触方式的供电。由此，从送电装置1向受电设备2进行非接触供电。

受电设备2具有受电装置21和家电装置22。受电装置21具有接收天线211和整流电路212。另外，在图1中，将受电装置21和家电装置22设为分开的装置，但这只不过是一例，也可以将受电装置21嵌入家电装置22而设为一体型的受电设备2。

受电设备2以非接触的方式从送电装置1受电。具体而言，受电装置21经由发送天线12和接收天线211以非接触的方式从发送电源11受电。

接收天线211接受高频电力供给，与发送天线12产生的磁场交链，以与该交链的磁场相同的频率谐振，由此，以非接触的方式从发送天线12受电。

接收天线211接受的电力通过整流电路212供给到家电装置22。

家电装置22能够通过受电装置21接受的电力进行动作。另外，在实施方式1中，家电装置22不限于专用于一般家庭的电气设备，广泛地包含各种电气设备。

谐振型的非接触供电方式的技术是现有的技术，因此省略该技术的详细说明。

图2是用于说明在使用图1说明的这种非接触供电系统中，送电装置1对受电设备2进行的非接触供电的电力传输的图像的图。

在非接触供电系统中，当发送天线12产生磁场时，根据图2所示的磁力线201，经由接收天线211向家电装置22进行电力传输。另外，在图2中，磁力线201仅示出一个方向，但是，接收天线211从发送天线12接受的电力是交流电力，因此，实际上，在相反方向也产生磁力线201。

图3是用于说明在使用图1说明的这种非接触供电系统中，发送天线12和接收天线211产生的磁场的分布的图像的一例的图。另外，在图3中，利用301表示磁场分布。

磁场还产生于发送天线12与接收天线211之间、发送天线12的侧面、接收天线211的侧面、发送天线12的背侧以及接收天线211的背侧等发送天线12和接收天线211的周围，特别波及接收天线211的背侧的较宽范围。

另外，发送天线12的背侧是指相对于发送天线12而与接收天线211相反一侧的范围，接收天线211的背侧是指相对于接收天线211而与发送天线12相反一侧的范围。

非接触供电系统的概要和该非接触供电系统中的电力传输的概要如使用图1～图3说明的那样。

接着，对在使用图1说明的这种非接触供电系统中，具有闭合曲线形状的构造的受电设备2设置于能够供电的区域的情况下在该闭合曲线形状的构造流过感应电流的原理进行说明。

图4是用于说明在使用图1说明的这种非接触供电系统中，具有闭合曲线形状的构造的受电设备2设置于能够供电的区域的情况下发送天线12与接收天线21之间的电力传输的图像的一例的图。另外，这里，对在闭合曲线形状的构造流过感应电流的原理进行说明，因此，未对受电设备2实施绝缘对策。

在图4中，作为一例，设家电装置22为电视221，该电视221具有金属框架2211作为闭合曲线形状的构造。图4所示的金属框架2211整体由金属材料构成，形成短路环(参照图4的402)。此外，在图4中，示出地板100的剖视图。

在具备具有金属框架2211的电视221的受电设备2设置于能够供电的区域时，发送天线12产生的磁场的磁力线201与金属框架2211交链(参照图4的401)。当磁力线201和金属框架2211交链时，在金属框架2211流过感应电流。当在金属框架2211流过电流时，金属框架2211的寄生电阻消耗电力。

当金属框架2211消耗电力时，从发送天线12朝向接收天线211的电力传输效率显著降低。

另外，在图4中，作为一例，示出家电装置22为电视221的情况，但是不限于此，关于具有形成短路环的闭合曲线形状的构造的各种家电装置22，当受电设备2设置于能够供电的区域时，导致使用图4说明的电力传输效率显著降低。

图5A～图5E是关于具有闭合曲线形状的构造的家电装置22示出电视221以外的例子的图。

例如，作为电视221以外的家电装置22的例子，可举出家电装置22是能够以非接触的方式受电的PC(Personal Computer：个人计算机)222，该PC222在壳体具有使用导电性材料的框，或者在壳体利用使用导电性材料的涂料等框起来(参照图5A)。另外，在实施方式1中，“框起来”包含于“框”。

此外，例如，作为电视221以外的家电装置22的例子，可举出家电装置22是能够以非接触的方式受电的台灯223，该台灯223在基座部具有使用导电性涂料的框，或者在壳体利用使用导电性材料的涂料等框起来(参照图5B)。

此外，例如，作为电视221以外的家电装置22的例子，可举出家电装置22是能够以非接触的方式受电的吸尘器224，该吸尘器224在头部具有使用导电性材料的框，或者在壳体利用使用导电性材料的涂料等框起来(参照图5C)。

此外，例如，作为电视221以外的家电装置22的例子，可举出家电装置22是能够以非接触的方式受电的作为受电设备2的桌子225，该桌子225在桌子的顶板的框架具有使用导电性涂料的框，或者在壳体利用使用导电性材料的涂料等框起来(参照图5D)。

此外，例如，作为电视221以外的家电装置22的例子，可举出家电装置22是能够以非接触的方式受电的作为受电设备2的提包226，该提包226在底部设置有金属制的线(参照图5E)。金属制的线作为提包226的底部的框而设置于提包226。

在图5A、图5B、图5C和图5E中，闭合曲线形状的构造是在受电设备2设置于接收天线211能够从发送天线12受电的面上的情况下规定与该面接触的接触面的框。设置受电设备2的面例如是桌子上的面或地面等。

其中，在图5B中，受电设备2具有基座部或台座，闭合曲线形状的构造是基座部或台座的框。

当上述的PC222、台灯223、吸尘器224、作为受电设备2的桌子225或作为受电设备2的提包226设置于能够供电的区域时，在闭合曲线形状的构造形成的短路环(参照图5的402)流过电流，导致电力传输效率显著降低。

如使用图4～图5说明的那样，在非接触供电系统中，当具有形成短路环的闭合曲线形状的构造的受电设备2设置于能够供电的区域时，在闭合曲线形状的构造流过感应电流，其结果是，电力传输效率显著降低。

针对以上这种事象，实施方式1的受电设备2相对于使用图4～图5说明的受电设备2，该受电设备2即使在设置于能够进行非接触供电的区域的情况下与发送天线产生的磁场交链的位置具有闭合曲线形状的构造，该闭合曲线形状的构造也不形成短路环。

下面，对在实施方式1的受电设备2中以闭合曲线形状的构造不形成短路环的方式实施的绝缘对策进行具体说明。

在实施方式1中对受电设备2实施的绝缘对策只要是闭合曲线形状的构造不形成短路环的绝缘对策即可，具体对策不限于一个。下面，关于在实施方式1中对受电设备2实施的绝缘对策，使用图6举出若干个例子进行说明。

另外，在图6中，为了便于说明，仅示出受电设备2具有的闭合曲线形状的构造的一部分。

图6是示出在实施方式1中以不形成短路环的方式实施绝缘对策的闭合曲线形状的构造的一例的图像的图。

在图6中，作为一例，以金属框架2211(例如参照图4的电视221)不形成短路环的方式实施绝缘对策。

具体而言，利用绝缘部件601构成金属框架2211的一部分，闭合曲线形状的构造的一部分由绝缘材料形成。

闭合曲线形状的构造的一部分由作为绝缘材料的绝缘部件601构成，由此，金属框架2211不形成短路环。即，在受电设备2设置于能够供电的位置的情况下，也不在闭合曲线形状的构造流过电流。

其结果是，能够防止从发送天线12朝向接收天线211的电力传输效率降低。

另外，在图6中，利用绝缘部件601构成金属框架2211的一部分，闭合曲线形状的构造的一部分由绝缘材料形成，由此对金属框架2211实施绝缘对策，但是，这只不过是一例。例如，在涂布于构成受电设备2的部件上的导电性涂料或粘贴于该部件上的导电性带为闭合曲线形状的情况下，也可以利用绝缘性涂料或绝缘性带形成该闭合曲线形状的一部分。

对闭合曲线形状的构造的至少一部分实施上述这种绝缘对策即可。

如以上说明的那样，在实施方式1中，受电设备2即使在设置于能够进行非接触供电的区域的情况下与发送天线12产生的磁场交链的位置具有闭合曲线形状的构造，该闭合曲线形状的构造也不形成短路环。其结果是，能够防止受电设备2中的电力传输效率降低。

在现有技术中，如上所述，例如，通过磁性片防止电力传输效率降低。

但是，例如，在利用磁性片覆盖接收天线211的背侧整体时，成为受电设备2的成本变高的主要原因。此外，在利用磁性片覆盖接收天线211的背侧整体时，设置于该接收天线211对置的位置的发送天线12方向的磁场分布的扩展变窄，因此，成为电力传输距离变短的主要原因。

此外，还公知有如下技术：在接收天线211的背侧整体设置磁性体，防止金属体对电力传输的影响，并且用作接收天线211的芯材，但是，在该技术中，产生磁性体引起的磁滞损耗等能量损耗。

与此相对，实施方式1的受电设备2以不在闭合曲线形状的构造流过感应电流的方式，对该闭合曲线形状的构造实施使用图6说明的绝缘对策。在该绝缘对策中，例如不采用利用磁性片覆盖闭合曲线形状的构造整体这样的方法。因此，能够削减受电设备2花费的成本。此外，不需要磁性片，因此，也不存在磁性体片引起的磁滞损耗等能量损耗，能够削减消耗电力。此外，不需要磁性片，因此，容易以MHz以上的电力传输频率构成非接触供电系统，实现受电设备2的小型化、轻量化或低成本化。在接收天线211中，在具有较大面积的磁性体片位于下部的情况下，电感成为较大的值，难以实现高频化。另外，磁性体片位于下部是指磁性体片相对于接收天线211位于与发送天线12侧相反一侧，即位于接收天线211的背侧。

此外，不需要磁性体片，因此，能够确保接收天线211对置的发送天线12方向的磁场分布较宽，因此，能够延长电力传输距离。

以上说明的实施方式1的实施了绝缘对策的受电设备2不限于该受电设备2和送电装置1为一对一的非接触供电系统，能够应用于各种形式的非接触供电系统，因此，下面举出若干个例子进行说明。

例如，受电设备2能够应用于多个发送天线能够对一个受电设备供电的非接触供电系统。另外，在以下说明的例子中，前提也在于，受电设备2具有至少一部分由导电性材料形成的闭合曲线形状的构造。

图7是示出具有多个发送天线的非接触供电系统的结构的一例的图像的图。另外，在图7中，设家电装置22为图4所示的电视221。

在图7所示的非接触供电系统中，送电装置1设置于地板100，具有多个发送天线12。

发送电源11从商用电源接受电力，向多个发送天线12中的任意发送天线12供给高频电力，接受该高频电力供给的发送天线12使空间产生磁场。受电设备2在设置于能够从多个发送天线12中的任意发送天线12供电的区域时，以非接触的方式受电。

在从多个发送天线12中的任意发送天线12供电的情况下，如使用图6说明的那样，受电设备2也对闭合曲线形状的构造实施绝缘对策，以不形成短路环，因此，在受电设备2中，能够防止电力传输效率降低。

此外，例如，能够将受电设备2应用于在非接触供电系统中具有多个接收天线211的受电设备。

图8是示出具备具有多个接收天线211的受电设备的非接触供电系统的结构的一例的图像的图。

在图8所示的非接触供电系统中，多个发送天线12设置于地板100。在图8中，受电设备具有2个(双系统)接收天线211。这只不过是一例，受电设备也可以具有3个(三系统)以上的接收天线211。另外，在图8中，省略家电装置22和发送电源11的图示，地板100示出截面。

发送电源从商用电源接受电力，向多个发送天线12中的任意发送天线12供给高频电力，接受该高频电力供给的发送天线12使空间产生磁场。受电设备在设置于能够从多个发送天线12中的任意发送天线12供电的区域时，以非接触的方式受电。此时，例如，各接收天线211根据与多个发送天线12之间的位置关系受电。具体而言，例如，如果与发送天线12对置的面积为预先设定的阈值以上，则各接收天线211受电。

当受电设备2具有的接收天线211为1个(单系统)时，仅该单系统的接收天线211与设置于能够受电的位置的发送天线12进行非接触供电，因此，能够供电的范围变窄。与此相对，如图8所示的非接触供电系统那样，受电设备2具有多个接收天线211，由此，能够供电的范围变宽。

如图8所示，即使是具有多个接收天线211的受电设备，在该受电设备中，如使用图6说明的那样，也对闭合曲线形状的构造实施绝缘对策，以不形成短路环，由此，在受电设备2中，能够防止电力传输效率降低。

此外，例如，还能够将受电设备2应用于使接收天线211的面积比发送天线12的面积大的非接触供电系统。

图9是示出使接收天线211的面积比发送天线12的面积大的非接触供电系统的结构的一例的图像的图。

在图9中，示出从接收天线211的上侧观察在与发送天线12对置的位置设置有接收天线211的状态的图。此外，在图9中，作为一例，接收天线211和发送天线12为圆形的天线，接收天线211的半径为发送天线12的直径以上。另外，在图9中，省略家电装置22和发送电源11的图示。

在图9所示的非接触供电系统中，使接收天线211的面积比发送天线12的面积大，由此，接收天线211和发送天线12能够在宽范围内重叠。此外，通过减小发送天线12的面积，防止相邻的发送天线之间的相互干扰，能够进行电力传输效率高的针对接收天线211的供电。

即使是使接收天线211的面积比发送天线12的面积大的受电设备2，在该受电设备2中，如使用图6说明的那样，也对闭合曲线形状的构造实施绝缘对策，以不形成短路环，由此，在受电设备2中，能够防止电力传输效率降低。

如上所述，根据实施方式1，受电设备2构成为具有：接收天线211，其能够以非接触的方式从发送天线12受电；以及闭合曲线形状的构造，其形成于在接收天线211设置于能够从发送天线12受电的位置的情况下与发送天线12产生的磁场交链的位置，并且至少一部分由导电性材料形成，并且不形成短路环。因此，通过非接触供电而受电的受电设备2即使在设置于能够进行非接触供电的区域的情况下与发送天线12产生的磁场交链的位置具有闭合曲线形状的构造，该闭合曲线形状的构造也不形成短路环。其结果是，能够防止受电设备2中的电力传输效率降低。

另外，本申请能够在其发明范围内进行实施方式的任意结构要素的变形或实施方式的任意结构要素的省略。

产业上的可利用性

本发明的受电设备使形成于与发送天线产生的磁场交链的位置的受电设备具有的闭合曲线形状的构造不形成短路环，因此，能够应用于通过非接触供电而受电的受电设备。

标号说明

1：送电装置；2：受电设备；3：外部电源；11：发送电源；12：发送天线；21：受电装置；211：接收天线；212：整流电路；22：家电装置；100：地板；201：磁力线；221：电视；222：PC；223：台灯；224：吸尘器；225：桌子；226：提包；2211：金属框架；601：绝缘部件。

Claims (7)

1.一种受电设备，该受电设备具有：

接收天线，其能够以非接触的方式从发送天线受电；以及

闭合曲线形状的构造，其形成于在所述接收天线设置于能够从所述发送天线受电的位置的情况下与所述发送天线产生的磁场交链的位置，并且至少一部分由导电性材料形成，并且不形成短路环。

2.根据权利要求1所述的受电设备，其特征在于，

所述闭合曲线形状的构造由涂布于受电设备的涂料形成，至少一部分由绝缘性的涂料形成，由此成为不形成短路环的构造。

3.根据权利要求1所述的受电设备，其特征在于，

所述闭合曲线形状的构造由构成受电设备的部件形成，至少一部分由绝缘性的部件形成，由此成为不形成短路环的构造。

4.根据权利要求1所述的受电设备，其特征在于，

所述闭合曲线形状的构造是在所述受电设备设置于该接收天线能够从所述发送天线受电的面上的情况下规定与该面接触的接触面的框。

5.根据权利要求1所述的受电设备，其特征在于，

所述受电设备具有台座，

所述闭合曲线形状的构造是所述台座的框。

6.根据权利要求1所述的受电设备，其特征在于，

所述受电设备具有多个所述接收天线。

7.根据权利要求1所述的受电设备，其特征在于，

所述接收天线是该接收天线的面积比所述发送天线的面积大的接收天线。

Images