CN112583130A - 非接触供电装置 - Google Patents

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Abstract

提供能够抑制输电侧的装置和受电侧的装置间的位置关系的变化造成的电力传输效率变动的非接触供电装置。非接触供电装置(1)的送电装置(2)具有将交流电力以非接触方式送电到受电装置(3)的发送线圈(14)、以及将交流电力供给到发送线圈(14)的电力供给电路(10)。另一方面，受电装置(3)具有接受来自发送线圈(14)的交流电力的接收线圈(21)。而且，发送线圈(14)和接收线圈(21)被形成为，与发送线圈(14)和接收线圈(21)的一方的卷轴正交的面中的大小大于与发送线圈(14)和接收线圈(21)的另一方的卷轴正交的面中的大小。

Description

非接触供电装置
技术领域
本发明涉及非接触供电装置。
背景技术
历来，在研究不经由金属触点等而通过空间传输电力的所谓非接触供电(也被称为无线供电)技术。
作为这样的非接触供电技术之一，已知通过初级侧(输电侧或者供电侧)的线圈和次级(受电)侧的线圈间的磁场共振，从初级侧向次级侧进行电力传输的方式。在这样的基于磁场共振的电力传输方式中，已知将磁性体配置在从输电线圈观察与受电线圈的相反侧，并且将磁性体配置在从受电线圈观察与输电线圈的相反侧的技术(例如，参照专利文献1)。在这种技术中，通过磁性体的配置，能够使输电线圈的磁场及受电线圈的磁场具有指向性，其结果，输电线圈和受电线圈之间的磁场的耦合度增大，电力传输效率提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－239848号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，有时输电侧的装置和受电侧的装置间的位置关系不固定。这样的情况下，根据输电侧的装置和受电侧的装置间的位置关系的变化，输电侧的线圈和受电侧的线圈间的耦合度也会变化。作为其结果，电力传输效率也会变化。
因此，本发明的目的在于，提供能够抑制输电侧的装置和受电侧的装置间的位置关系的变化造成的电力传输效率变动的非接触供电装置。
用于解决课题的方案
作为本发明的一个方式，提供具有送电装置、以及被送电装置以非接触方式传输电力的受电装置的非接触供电装置。在该非接触供电装置中，送电装置具有：将交流电力以非接触方式输电到受电装置的发送线圈；以及将交流电力供给到发送线圈的电力供给电路。另一方面，受电装置具有包含受电来自发送线圈的交流电力的接收线圈的谐振电路。而且，发送线圈和接收线圈被形成为，与发送线圈和接收线圈的一方的卷轴正交的面中的大小大于与发送线圈和接收线圈的另一方的卷轴正交的面中的大小。
通过具有这样的结构，该非接触供电装置能够抑制输电侧的装置和受电侧的装置间的位置关系的变化造成的电力传输效率的变动。
在该非接触供电装置中，优选发送线圈和接收线圈被形成为，与发送线圈和接收线圈一方的卷轴正交的面中的内径大于与发送线圈和接收线圈另一方的卷轴正交的面中的外径。
由此，该非接触供电装置能够进一步抑制发送线圈和接收线圈间的位置关系的变化造成的、发送线圈和接收线圈间的耦合度的变化。因此，该非接触供电装置能够进一步抑制输电侧的装置和受电侧的装置间的位置关系的变化造成的电力传输效率的变动。
此外，在该非接触供电装置中，优选送电装置的电力供给电路具有逆变器电路，该逆变器电路具有在直流电力源和发送线圈之间被连接为全桥状或半桥状的多个开关元件，送电装置的电力供给电路通过多个开关元件的接通和关断以受电装置的谐振电路谐振的频率被切换，将从直流电力源供给的直流电力转换为具有该频率的交流电力向发送线圈供给。而且，优选送电装置还具有相位调整电路，该相位调整电路调整流过该多个开关元件的电流的相位相对于被施加在逆变器电路的多个开关元件上的电压的相位的延迟量。
由此，即使不根据发送线圈和接收线圈间的耦合度的变化调整开关频率，该非接触供电装置也能够抑制逆变器电路的各开关元件的开关损耗，提高电力传输效率。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的非接触供电装置的概略结构图。
图2是表示发送线圈的大小和接收线圈的大小的比较的发送线圈和接收线圈的概略侧面图。
图3是表示比较例的、接收线圈相对发送线圈的相对位置与发送线圈和接收线圈间的耦合度的关系的一例的图。
图4是表示本实施方式的、接收线圈相对发送线圈的相对位置与发送线圈和接收线圈间的耦合度的关系的一例的图。
图5是表示本实施方式的、接收线圈相对发送线圈的相对位置与发送线圈和接收线圈间的耦合度的关系的另一例的图。
图6是表示变形例的、接收线圈相对发送线圈的相对位置与发送线圈和接收线圈间的耦合度的关系的一例的图。
标号说明
1 非接触供电装置
2 送电装置
10 电力供给电路
11 电源
12 电压调整电路
13 逆变器电路
13a～13d 开关元件
14 发送线圈
15 相位调整电路
16 通信器
17 控制电路
3 受电装置
20 谐振电路
21 接收线圈
22 谐振电容器
23 整流平滑电路
24 电压检测电路
25 通信器
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式的非接触供电装置进行说明。
在本发明的非接触供电装置中，使与输电侧的装置(以下，仅称为送电装置)具有的输电用的线圈(以下，称为发送线圈)和受电侧的装置(以下，称为受电装置)具有的受电用的线圈(以下，称为接收线圈)一方的卷轴正交的面中的大小大于与另一方的卷轴正交的面中的大小。由此，发送线圈和接收线圈间的位置关系变化时的、从发送线圈发出并穿过接收线圈内的交链磁通的量的变化被抑制。由于交链磁通的量影响到发送线圈和接收线圈间的耦合度，所以通过抑制交链磁通的量的变化，发送线圈和接收线圈间的耦合度的变化被抑制。作为其结果，该非接触供电装置能够抑制送电装置和受电装置间的位置关系的变化造成的电力传输效率的变动。
图1是包含本发明的一个实施方式的送电装置的非接触供电装置的概略结构图。如图1所示，非接触供电装置1具有送电装置2、以及被从送电装置2经由空间以非接触方式进行电力传输的受电装置3。送电装置2具有电力供给电路10、发送线圈14、相位调整电路15、通信器16、以及控制电路17。另一方面，受电装置3具有由接收线圈21及谐振电容器22构成的谐振电路20、整流平滑电路23、电压检测电路24、以及通信器25。本实施方式的非接触供电装置1不利用输电侧的谐振而根据受电侧的谐振电路20对被供给到发送线圈14的交流电力串联谐振的方式(NS方式)传输电力。再者，非接触供电装置1也可以不利用输电侧的谐振而根据受电侧的谐振电路20对被供给到发送线圈14的交流电力并联谐振的方式(NP方式)传输电力。
首先，对送电装置2进行说明。
电力供给电路10将交流电力供给到发送线圈14。为此，电力供给电路10具有电源11、电压调整电路12、以及逆变器电路13。
电源11供给直流电力。为此，电源11例如具有与商用的交流电力源连接的、用于将从该交流电力源供给的交流电力进行整流的全波整流电路、以及用于将从全波整流电路输出的脉动电流电力进行平滑的平滑电容器。并且，电源11将从商用的交流电力源供给的交流电力转换为直流电力，将转换后的直流电力输出到电压调整电路12。再者，电源11也可以是像电池那样的直流电力源。
电压调整电路12根据来自控制电路17的控制，调整从电源11供给的直流电力的电压，将被调整了电压的直流电力供给到逆变器电路13。为此，电压调整电路12例如具有降压型或升压型的DC/DC转换器、以及被设置在将该DC/DC转换器旁路的电力线上的继电器。控制电路17通过切换将继电器设为接通还是设为关断，能够控制从电压调整电路12输出的电压。
再者，电源11和电压调整电路12也可以作为一个可变电压源构成。这种情况下，可变电压源例如也可以具有用于改善相对从交流电力源供给的交流电力的功率因数的功率因数改善电路、以及转换从功率因数改善电路输出的直流电力的电压的DC/DC转换器。而且，控制电路17通过控制功率因数改善电路的功率因数的改善程度，能够控制从电压调整电路12输出的电压。
逆变器电路13将从电压调整电路12供给的直流电力转换为具有规定的频率的交流电，将转换后的交流电力功给到发送线圈14。再者，规定的频率能够设为受电装置3的谐振电路20在发送线圈14和接收线圈21间的所假定的耦合度下进行谐振的频率。在本实施方式中，逆变器电路13为4个开关元件13a～13d被连接为全桥状的全桥逆变器。此外，各开关元件例如能够设为n沟道型的MOSFET。
即，4个开关元件13a～13d之中，开关元件13a和开关元件13b被串联地连接在电压调整电路12的正极端子和负极端子之间。此外，在本实施方式中，开关元件13a被连接到电压调整电路12的正极侧，另一方面，开关元件13b被连接到电压调整电路12的负极侧。同样，4个开关元件13a～13d之中，开关元件13c和开关元件13d与开关元件13a及开关元件13b并联、并且被串联地连接到电压调整电路12的正极端子和负极端子之间。此外，开关元件13c被连接到电压调整电路12的正极侧，另一方面，开关元件13d被连接到电压调整电路12的负极侧。而且，发送线圈14的一端被连接到开关元件13a和开关元件13b之间，发送线圈14的另一端被连接到开关元件13c和开关元件13d之间。
再者，逆变器电路13也可以是2个开关元件相对电压调整电路12被连接为半桥状的半桥逆变器。
发送线圈14将从电力供给电路10供给的交流电力经由空间传输到受电装置3的接收线圈21。再者，送电装置2也可以具有在发送线圈14和电力供给电路10的逆变器电路13之间与发送线圈14串联地连接、并且用于隔断直流电力的电容器。
相位调整电路15通过将流过逆变器电路13的各开关元件的电流的相位相对于被施加在逆变器电路13的各开关元件上的电压的相位的延迟量设为适当的延迟量，减轻逆变器电路13的各开关元件造成的开关损耗。由此，即使控制电路17不根据发送线圈14和接收线圈21间的耦合度的变化调整将各开关元件的接通和关断切换的频率、即被供给到发送线圈14的交流电力的频率，非接触供电装置1也能够提高电力传输效率。
例如，相位调整电路15具有被配置为能够与发送线圈14电磁耦合的辅助线圈、以及与该辅助线圈一起构成LC电路的电容器。这种情况下，辅助线圈例如与发送线圈14被卷绕在同一磁芯上。再者，辅助线圈的匝数可以与发送线圈14的匝数相同，或者也可以不同。
这种情况下，由辅助线圈和电容器构成的LC电路的谐振频率也可以与被供给到发送线圈14的交流电力的频率不同。即，由辅助线圈和电容器构成的LC电路也可以对发送线圈14中流动的交流电力流不进行谐振。
在发送线圈14和接收线圈21间的耦合度较低的情况下，例如，在受电装置3远离送电装置2以至几乎无法从送电装置2受电的情况下，发送线圈14中流动的电流的相位比被施加在电力供给电路10的逆变器电路13的各开关元件上的电压的相位延迟。此外，与受电装置3连接的负载电路中流动的电流较少的情况也是同样。因此，优选辅助线圈的电感及电容器的电容量被设定为使得在由辅助线圈和电容器构成的LC电路中流动的电流的相位比被施加在逆变器电路13的各开关元件上的电压的相位超前。为此，优选辅助线圈的电感及电容器的电容量被设定为使得LC电路的谐振频率高于被供给到发送线圈14的交流电力的频率。
根据变形例，相位调整电路15也可以是与发送线圈14并联地连接且由线圈和与线圈串联地连接的电容器构成的LC串联电路。这种情况下，也优选LC串联电路具有的线圈的电感及电容器的电容量被设定为使得LC串联电路中流动的电流的相位比被施加在逆变器电路13的各开关元件上的电压的相位超前。为此，优选线圈的电感及电容器的电容量被设定为使得LC串联电路的谐振频率高于被施加在发送线圈14上的交流电力的开关频率。
每当从受电装置3的通信器25接收到无线信号时，通信器16从该无线信号中取出表示输出电压的测量值的电压信息，向控制电路17输出。为此，通信器16例如具有按照规定的无线通信标准接收无线信号的天线、以及将该无线信号解调的通信电路。再者，规定的无线通信标准例如能够设为ISO/IEC15693、ZigBee(注册商标)、或者Bluetooth(注册商标)。
控制电路17例如具有非易失性的存储器电路及易失性的存储器电路、运算电路、用于与其他电路连接的接口电路、电力供给电路10的电压调整电路12、以及用于输出对逆变器电路13的各开关元件13a～13d的控制信号的驱动电路。而且，控制电路17控制逆变器电路13的各开关元件13a～13d，使得从电力供给电路10供给到发送线圈14的交流电力的频率成为规定的频率。再者，如上述，规定的频率能够设为受电装置3的谐振电路20在发送线圈14和接收线圈21间的所假定的耦合度下进行谐振的频率。
在本实施方式中，控制电路17将开关元件13a及开关元件13d的组和开关元件13b及开关元件13c的组交替地接通。而且，控制电路17将在与被供给到发送线圈14的交流电力的频率对应的1周期内开关元件13a及开关元件13d的组为接通的期间和开关元件13b及开关元件13c的组为接通的期间设为相等。再者，优选控制电路17同时接通开关元件13a及开关元件13d的组和开关元件13b及开关元件13c的组，防止电源11被短路。为此，在控制电路17切换开关元件13a及开关元件13d的组和开关元件13b及开关元件13c的组的接通/关断时，也可以设置双方的开关元件的组为关断的静寂时间(dead time)。此外，在逆变器电路13为半桥逆变器的情况下，控制电路17以被供给到发送线圈14的交流电力的频率，将两个开关元件交替地接通即可。
而且，控制电路17基于被表示在电压信息中的、输出电压的测量值，控制电压调整电路12，使得来自受电装置3的输出电压接近目标电压。即，在输出电压的测量值高于目标电压的情况下，控制电路17控制电压调整电路12，使得从电压调整电路12输出的电压下降，另一方面，在输出电压的测量值低于目标电压的情况下，控制电路17控制电压调整电路12，使得从电压调整电路12输出的电压上升。再者，在输出电压的测量值和目标电压之差的绝对值被包含在规定的允许变动范围内的情况下，控制电路17也可以控制电压调整电路12，使得从电压调整电路12输出的电压被原样维持。
接着，对受电装置3进行说明。
接收线圈21与谐振电容器22一起构成谐振电路20，与送电装置2的发送线圈14中流动的交流电力流谐振，从而从发送线圈接收电力。在本实施方式中，谐振电容器22和接收线圈21被串联地连接，但谐振电容器22与接收线圈21也可以被并联地连接。此外，在谐振电路20中，也可以在接收线圈21和整流平滑电路23之间设置与接收线圈21串联地连接的线圈。而且，从谐振电路20输出的交流电力由整流平滑电路23转换为直流电力后，被输出到与受电装置3连接的负载电路(未图示)。再者，接收线圈21的匝数和发送线圈14的匝数可以相同，或者也可以彼此不同。
整流平滑电路23是整流电路的一例，例如具有含有被桥式连接的4个二极管的全波整流电路和平滑电容器，将从谐振电路20输出的电力整流，并且进行平滑化，转换为直流电力。然后，整流平滑电路23将该直流电力输出到负载电路。
电压检测电路24测量整流平滑电路23的两端子间的输出电压。整流平滑电路23的两端子间的输出电压与谐振电路20的输出电压一对一地对应，所以整流平滑电路23的两端子间的输出电压的测量值间接地成为谐振电路20的输出电压的测量值。电压检测电路24例如能够设为能够检测直流电压的公知的各种各样的电压检测电路的其中一种。而且，电压检测电路24将表示该输出电压的测量值的电压信息输出到通信器25。
按规定的每个发送周期，通信器25生成包含从电压检测电路24接受的电压信息的无线信号，向送电装置2的通信器16发送该无线信号。为此，通信器25例如具有按照规定的无线通信标准生成无线信号的通信电路、以及输出该无线信号的天线。再者，与通信器16同样，规定的无线通信标准例如能够设为ISO/IEC 15693、ZigBee(注册商标)、或者Bluetooth(注册商标)。
以下，说明送电装置2的发送线圈14的大小及受电装置3的接收线圈21的大小与发送线圈14和接收线圈21间的耦合度的关系。
图2是表示发送线圈14的大小和接收线圈21的大小的比较的发送线圈14和接收线圈21的概略侧面图。在本实施方式中，发送线圈14及接收线圈21被形成为，与发送线圈14的卷轴14a正交的平面中的发送线圈14的大小(即，以箭头201表示的发送线圈14的外径)大于与接收线圈21的卷轴21a正交的平面中的接收线圈21的大小(即，以箭头202表示的接收线圈21的外径)。由此，发送线圈14和接收线圈21间的位置关系变化时的、从发送线圈14发出并穿过接收线圈21内的交链磁通量的变化被抑制，所以发送线圈14和接收线圈21间的耦合度的变化也被抑制。
在本实施方式中，发送线圈14的绕组被卷绕在具有以其卷轴为中心的大致圆筒形的磁芯的铁心(core)上，发送线圈14被形成为大致圆筒形。同样，接收线圈21的绕组被卷绕在具有以其卷轴为中心的大致圆筒形的磁芯的铁心上，接收线圈21被形成为大致圆筒形。但是，发送线圈14的形状及接收线圈21的形状不限于上述的例子。例如，也可以是，发送线圈14的绕组被卷绕在具有以卷轴为中心的大致矩形的磁芯的铁心上，发送线圈14被形成为大致方形柱状。同样，也可以是，接收线圈21的绕组被卷绕在具有以卷轴为中心的大致矩形的磁芯的铁心上，接收线圈21被形成为大致方形柱状。而且，发送线圈14的外径和接收线圈21的外径也可以不同。例如，也可以是，发送线圈14被形成为大致圆筒状，另一方面，接收线圈21被形成为大致方形柱状。而且，被卷绕了发送线圈14的绕组的铁心、以及被卷绕了接收线圈21的绕组的铁心分别也可以是没有磁芯的类型的铁心。或者，被卷绕了发送线圈14的绕组的铁心的磁芯、以及被卷绕了接收线圈21的绕组的铁心的磁芯也可以被形成为空心状。而且，此外，被卷绕了发送线圈14的绕组的铁心、以及被卷绕了接收线圈21的绕组的铁心分别也可以没有覆盖绕组的外壳。
图3是表示比较例的接收线圈32相对发送线圈31的相对位置与发送线圈31和接收线圈32间的耦合度的关系的一例的图。在该比较例中，假设与发送线圈31的卷轴正交的面中的、发送线圈31的内径及外径分别等于接收线圈32的卷轴正交的面中的、接收线圈32的内径及外径。即，假设发送线圈31的内径及接收线圈32的内径都为25mm，发送线圈31的外径及接收线圈32的外径都为50mm。而且，假设发送线圈31和接收线圈32被配置为使得发送线圈31的卷轴和接收线圈32的卷轴相互平行。此外，为方便起见，将与发送线圈31的卷轴平行的方向的轴设为z轴，将与z轴正交的面中的任意一个方向的轴设为x轴。
在图3中，分布图300表示通过模拟求得的对于接收线圈32相对发送线圈31的相对位置的、发送线圈31和接收线圈32间的耦合度。在分布图300中，横轴表示x轴方向上的发送线圈31的卷轴和接收线圈32的卷轴间的偏移量，纵轴表示z轴方向上的发送线圈31和接收线圈32间的距离。此外，记载于分布图300的各个栏中的数值表示相对于对应的x轴方向的卷轴间的偏移量、z轴方向的发送线圈31和接收线圈32间的距离的组合的、发送线圈31和接收线圈32间的耦合度。在该模拟中，使沿z轴方向的发送线圈31和接收线圈32间的距离在10mm～40mm的范围内每次变化10mm，另一方面，使沿x轴方向的发送线圈31的卷轴和接收线圈32的卷轴间的距离在0mm～30mm的范围内每次变化10mm。
在该模拟中，在沿z轴方向的发送线圈31和接收线圈32间的距离为40mm，沿x轴方向的发送线圈31的卷轴和接收线圈32的卷轴间的距离为0mm时，发送线圈31和接收线圈32间的耦合度k为其最小值(0.080)。另一方面，在沿z轴方向的发送线圈31和接收线圈32间的距离为10mm且沿x轴方向的发送线圈31的卷轴和接收线圈32的卷轴间的距离为0mm时，发送线圈31和接收线圈32间的耦合度k为其最大值(0.333)。因此，耦合度k最大变化约4倍。
图4是表示本实施方式的接收线圈21相对发送线圈14的相对位置与发送线圈14和接收线圈21间的耦合度的关系的一例的图。在本例中，将发送线圈14的内径及外径分别设为70mm及110mm，将接收线圈21的内径及外径分别设为25mm及50mm。即，假设接收线圈21的外径比发送线圈14的内径小。此外，在该模拟中，假设从接收线圈21侧观察时，发送线圈14的绕组被卷绕在中心为凹状的铁心上。再者，假设发送线圈14的电感与图3所示的模拟中的发送线圈31的电感相同。此外，假设接收线圈21的电感与图3所示的模拟中的接收线圈32的电感相同。而且，在该模拟中，假设发送线圈14和接收线圈21被配置为使得发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴相互平行。此外，与图3同样，将与发送线圈14的卷轴平行的方向的轴设为z轴，将与z轴正交的面中的任意一个方向的轴设为x轴。
在图4中，分布图400表示通过模拟求得的、对于接收线圈21相对发送线圈14的相对位置的、发送线圈14和接收线圈21间的耦合度。在分布图400中，横轴表示x轴方向上的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的偏移量，纵轴表示z轴方向上的发送线圈14和接收线圈21间的距离。此外，记载于分布图400的各个栏中的数值表示相对于所对应的x轴方向的卷轴间的偏移量、z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离的组合的、发送线圈14和接收线圈21间的耦合度。在该模拟中，也使沿z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离在10mm～40mm的范围内每次变化10mm，另一方面，使沿x轴方向的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的距离在0mm～30mm的范围内每次变化10mm。
在该模拟中，在沿z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离为40mm且沿x轴方向的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的距离为0mm时，发送线圈14和接收线圈21间的耦合度k为其最小值(0.107)。另一方面，在沿z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离为10mm且沿x轴方向的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的距离为0mm时，发送线圈14和接收线圈21间的耦合度k为其最大值(0.303)。因此可知，耦合度k最大变化约3倍，与上述的比较例相比，耦合度的变动范围减少到约3/4。
图5是表示本实施方式的接收线圈21相对发送线圈14的相对位置与发送线圈14和接收线圈21间的耦合度的关系的另一例的图。在本例中，将发送线圈14的内径及外径分别设为110mm及150mm，将接收线圈21的内径及外径分别设为25mm及50mm。即，将接收线圈21的外径设为低于发送线圈14的内径的一半。此外，在该模拟中，也假设从接收线圈21侧观察时，发送线圈14的绕组被卷绕在中心为凹状的铁心上。再者，假设发送线圈14的电感与图4所示的模拟中的发送线圈14的电感相同。此外，假设接收线圈21的电感与图4所示的模拟中的接收线圈21的电感相同。而且在该模拟中，也假设发送线圈14和接收线圈21被配置为使得发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴相互平行。此外，与图3及图4同样，将与发送线圈14的卷轴平行的方向的轴设为z轴，将与z轴正交的面中的任意一个方向的轴设为x轴。
在图5中，分布图500表示通过模拟求得的、对于接收线圈21相对发送线圈14的相对位置的、发送线圈14和接收线圈21间的耦合度。在分布图500中，横轴表示x轴方向上的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的偏移量，纵轴表示z轴方向上的发送线圈14和接收线圈21间的距离。此外，记载于分布图500的各个栏中的数值表示相对于所对应的x轴方向的卷轴间的偏移量、z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离的组合的、发送线圈14和接收线圈21间的耦合度。在该模拟中，也使沿z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离在10mm～40mm的范围内每次变化10mm，另一方面，使沿x轴方向的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的距离在0mm～30mm的范围内每次变化10mm。
在该模拟中，在沿z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离为40mm且沿x轴方向的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的距离为0mm时，发送线圈14和接收线圈21间的耦合度k为其最小值(0.100)。另一方面，在沿z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离为10mm，沿x轴方向的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的距离为30mm时，发送线圈14和接收线圈21间的耦合度k为其最大值(0.204)。因此可知，耦合度k最大变化约2倍，与上述比较例相比，耦合度的变动范围减少到约一半。此外可知，即使与图4所示的模拟中的发送线圈14的外径及内径、接收线圈21的外径及内径的组合比较，耦合度k的变动范围也减少到约2/3。因此，可知通过使接收线圈21的外径相对于发送线圈14的内径更小，耦合度k的变动被进一步抑制。再者，在该模拟中，在z轴方向上的发送线圈14和接收线圈21间的距离为10mm的情况下，与沿x轴方向的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的距离为0mm的情况相比，其卷轴间的距离为30mm的情况下，耦合度k更高。其理由在于，与卷轴间的距离为0mm的情况相比，在卷轴间的距离为30mm的情况下，接收线圈21更靠近产生磁通的发送线圈14的绕组，交链磁通增加。
如上可知，通过使与发送线圈14的卷轴正交的面中的发送线圈14的大小大于与接收线圈21的卷轴正交的面中的接收线圈21的大小，发送线圈14和接收线圈21间的位置变化造成的发送线圈14和接收线圈21间的耦合度的变化被抑制。而且，通过使接收线圈21比发送线圈14小，容易将受电装置3整体小型化。
如在以上说明的，在该非接触供电装置中，发送线圈及接收线圈被形成为，与发送线圈的卷轴正交的面中的发送线圈的大小大于与接收线圈的卷轴正交的面中的接收线圈的大小。因此，在该非接触供电装置中，发送线圈和接收线圈的相对的位置关系的变化造成的交链磁通的量的变化被抑制。作为其结果，发送线圈和接收线圈的相对的位置关系的变化造成的发送线圈和接收线圈间的耦合度的变动也被抑制，所以电力传输效率变动也被抑制。而且，由于电力传输效率变动被抑制，所以送电装置和受电装置间的所假定的位置关系的变化范围中的、来自受电装置的输出电压的变动也被抑制，所以该非接触供电装置能够将供给到发送线圈的交流电力的电压的调整范围缩窄。因此，在该非接触供电装置中，容易简化用于使其输出电压保持恒定的送电装置的结构。
根据变形例，发送线圈14及接收线圈21也可以被形成为，与接收线圈21的卷轴正交的面中的接收线圈21的大小大于与发送线圈14的卷轴正交的面中的发送线圈14的大小。此外，与上述实施方式同样，优选与接收线圈21的卷轴正交的面中的接收线圈21的内径大于与发送线圈14的卷轴正交的面中的发送线圈14的外径。而且，更优选与发送线圈14的卷轴正交的面中的发送线圈14的外径为与接收线圈21的卷轴正交的面中的接收线圈21的内经的一半以下。
图6是表示该变形例的接收线圈21相对发送线圈14的相对位置与发送线圈14和接收线圈21间的耦合度的关系的一例的图。在本例中，将发送线圈14的内径及外径分别设为25mm及50mm，将接收线圈21的内径及外径分别设为110mm及150mm。即，将发送线圈14的外径设为低于接收线圈21的内径的一半。此外，在该模拟中，假设从发送线圈14侧观察时，接收线圈21的绕组被卷绕在中心为凹状的铁心上。再者，假设发送线圈14的电感与图4及图5所示的模拟中的发送线圈14的电感相同。此外，假设接收线圈21的电感与图4及图5所示的模拟中的接收线圈21的电感相同。而且，在该模拟中，假设发送线圈14和接收线圈21也被配置为使得发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴相互平行。此外，与图3～图5同样，将与发送线圈14的卷轴平行的方向的轴设为z轴，将与z轴正交的面中的任意一个方向的轴设为x轴。
在图6中，分布图600表示通过模拟求得的、相对于接收线圈21相对发送线圈14的相对位置的、发送线圈14和接收线圈21间的耦合度。在分布图600中，横轴表示x轴方向上的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的偏移量，纵轴表示z轴方向上的发送线圈14和接收线圈21间的距离。此外，记载于分布图600的各个栏中的数值表示相对于所对应的x轴方向的卷轴间的偏移量、z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离的组合的、发送线圈14和接收线圈21间的耦合度。在该模拟中，也使沿z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离在10mm～40mm的范围内每次变化10mm，另一方面，使沿x轴方向的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的距离在0mm～30mm的范围内每次变化10mm。
在该模拟中，在沿z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离为40mm且沿x轴方向的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的距离为0mm时，发送线圈14和接收线圈21间的耦合度k为其最小值(0.099)。另一方面，在沿z轴方向的发送线圈14和接收线圈21间的距离为10mm且沿x轴方向的发送线圈14的卷轴和接收线圈21的卷轴间的距离为30mm时，发送线圈14和接收线圈21间的耦合度k为其最大值(0.198)。因此可知，耦合度k最大变化约2倍，与上述比较例相比，耦合度的变动范围减少到约一半。
再者，在该变形例中，接收线圈21相对较大，所以容易使接收线圈21的电感大于发送线圈14的电感。而且，若接收线圈21的电感变大，则在电力传输中磁通集中在接收线圈21的附近。这样的情况下，即使没有送电装置2的相位调整电路15，流过各开关元件的电流的相位相对于被施加在送电装置2的电力供给电路10的逆变器电路13的各开关元件上的电压的相位的延迟量也会被抑制。因此，在该变形例中，相位调整电路15也可以被省略。
此外，在上述的实施方式中，在接收线圈21的电感相对较大的情况下，相位调整电路15也可以被省略。
这样，本领域技术人员可以在本发明的范围内根据所实施的方式进行各种各样的变更。

Claims (3)

1.一种非接触供电装置，具有送电装置、以及被从所述送电装置以非接触方式传输电力的受电装置，
所述送电装置具有：
发送线圈，将交流电力向所述受电装置供给；以及
电力供给电路，将交流电力向所述发送线圈供给，
所述受电装置具有：
谐振电路，包含接受来自所述发送线圈的交流电力的接收线圈，
所述发送线圈和所述接收线圈被形成为，与所述发送线圈和所述接收线圈的一方的卷轴正交的面中的大小大于与所述发送线圈和所述接收线圈的另一方的卷轴正交的面中的大小。
2.如权利要求1所述的非接触供电装置，
所述发送线圈和所述接收线圈被形成为，与所述发送线圈和所述接收线圈的所述一方的卷轴正交的面中的内径大于与所述发送线圈和所述接收线圈的所述另一方的卷轴正交的面中的外径。
3.如权利要求1或2所述的非接触供电装置，
所述送电装置的所述电力供给电路具有逆变器电路，所述逆变器电路具有在直流电力源和发送线圈之间被连接为全桥状或半桥状的多个开关元件，所述送电装置的所述电力供给电路通过所述多个开关元件的接通和关断以所述受电装置的所述谐振电路进行谐振的频率被切换，将从直流电力源供给的直流电力转换为具有该频率的交流电力向所述发送线圈供给，并且
所述送电装置还具有相位调整电路，所述相位调整电路调整流过所述多个开关元件的电流的相位相对于被施加在所述逆变器电路的所述多个开关元件上的电压的相位的延迟量。
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