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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem und eine Leistungsempfangsvorrichtung.
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Hintergrundtechnik
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Verschiedene Arten von kontaktlosen elektromagnetischen Induktionsleistungsversorgungsvorrichtungen wurden in jüngster Zeit vorgeschlagen (z. B. die
JP 2011-109810 A ). Ein elektrisches Gerät mit einer Leistungsempfangsvorrichtung wird auf eine Setzfläche einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung gesetzt und in einer kontaktlosen Weise, die mit elektromagnetischer Induktion implementiert wird, mit Leistung versorgt. In diesem Zustand wird eine Primärspule der kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung angeregt, und eine in der Leistungsempfangsvorrichtung angeordnete Sekundärspule wird durch elektromagnetische Induktion angeregt. Die Sekundärspule erzeugt Sekundärleisung, die in der Leistungsempfangsrichtung in Gleichstromleistung umgewandelt wird. Die Gleichstromleistung wird an einen Verbraucher bzw. eine Last in der elektrischen Vorrichtung geliefert.
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Die Veröffentlichung
WO 2010/105 758 A1 offenbart ein Energieübertragungssystem, welches mehrere Primärspulen zur kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie zu zumindest einem stationären oder sich bewegenden Fahrzeug umfasst. Die genannte Veröffentlichung lehrt insbesondere die Verwendung von Primärspulen mit großflächiger Dimensionierung, um kontaktlosen Energietransfer für ein oder mehrere Fahrzeuge bereitzustellen, ohne die Notwendikeit, diese Fahrzeuge exakt positionieren zu müssen. Darüber hinaus offenbart die Veröffentlichung
DE 10 2009 013 695 A1 eine Vorrichtung zur kontaktlosen Energieübertragung, bei welcher die Primärübertrager kleiner sind als die Empfängerspule.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem und eine Leistungsempfangsvorrichtung bereitzustellen, wobei eine Sekundärspule einer Leistungsempfangsvorrichtung mit hohem Wirkungsgrad Leistung von einer Vielzahl benachbarter Primärspulen empfangen kann.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein kontaktloses Strom-/Leistungsversorgungssystem, das versehen ist mit: einem elektrischen Gerät, das eine Sekundärspule einer Leistungsempfangsvorrichtung umfasst, und einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung, die eine Setzfläche, die durch eine Vielzahl benachbarter Leistungsversorgungsbereiche ausgebildet ist, und eine Primärspule umfasst, die in jedem Leistungsversorgungsbereich bereitgestellt ist. Die kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung regt die Primärspule an, um Sekundärleistung an die Sekundärspule des elektrischen Geräts zu liefern bzw. zu zuführen, das an/auf die Setzfläche gesetzt ist. Die Sekundärspule hat einen größeren Spulenumriss bzw. Spulenumfang bzw. eine größere Spulenkontur als die Primärspule.
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Vorzugsweise ist die Spulenkontur der Sekundärspule 1,25 mal oder größer und 1,7 mal oder kleiner als die Spulenkontur der Primärspule.
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Vorzugsweise ist die Spulenkontur der Sekundärspule 1,3 mal oder größer und 1,45 mal oder kleiner als die Spulenkontur der Primärspule.
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Vorzugsweise ist die Spulenkontur der Sekundärspule 1,4 mal größer als die Spulenkontur der Primärspule.
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Vorzugsweise ist jede Primärspule tetragonal und übereinstimmend mit dem entsprechenden Leistungsversorgungsbereich geformt, und
die Sekundärspule ist tetragonal und ähnlich der Spulen kontur der Primärspule.
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Vorzugsweise sind die Primärspule und die Sekundärspule jeweils um einen magnetischen Körper gewickelt bzw. gewunden.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Strom- bzw. Leistungsempfangsvorrichtung bereit, die in einem elektrischen Gerät bereitgestellt ist und mit einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung verwendet wird, die eine Setzfläche, die durch eine Vielzahl benachbarter Leistungsversorgungsbereiche gebildet wird, und eine Primärspule umfasst, die in jedem Leistungsversorgungsbereich angeordnet ist. Die Leistungsempfangsvorrichtung umfasst eine Sekundärspule, die Sekundärleistung von der Primärspule, die angeregt wird, empfängt. Die Sekundärspule hat einen größeren Spulenumriss bzw. Spulenumfang bzw. eine größere Spulenkontur als die Primärspule.
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Vorzugsweise ist die Spulenkontur der Sekundärspule 1,25 mal oder größer und 1,7 mal oder kleiner als die Spulenkontur der Primärspule.
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Vorzugsweise ist die Spulenkontur der Sekundärspule 1,3 mal oder größer und 1,45 mal oder kleiner als die Spulenkontur der Primärspule.
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Vorzugsweise ist die Spulenkontur der Sekundärspule 1,4 mal größer als die Spulenkontur der Primärspule.
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Vorzugsweise ist die Sekundärspule tetragonal und ähnlich der Spulenkontur der Primärspule.
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Vorzugsweise sind die Primärspule und die Sekundärspule jeweils um einen magnetischen Körper gewickelt bzw. gewunden.
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Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen genommen offensichtlich, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung zeigen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten unter Bezug auf die folgende Beschreibung gegenwärtig bevorzugter Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, wobei:
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1 eine Perspektivansicht einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung und eines elektrischen Geräts ist;
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2 ein schematisches Diagramm von Primärspulen ist, die in der kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung angeordnet sind;
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3A und 3B eine Querschnittansicht und eine Draufsicht einer Primärspule sind, die um einen magnetischen Körper gewickelt ist;
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4A und 4B eine Querschnittansicht und eine Unteransicht einer Sekundärspule sind, die um einen magnetischen Körper gewickelt ist;
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5A und 5B eine Draufsicht und eine schematische Querschnittansicht der Sekundärspule und von zwei Primärspulen sind;
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6A und 6B eine Draufsicht und eine schematische Querschnittansicht der Sekundärspule und von zwei Primärspulen sind;
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7 ein Diagramm ist, das die Ausgabe der Sekundärspule in dem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem der Ausführungsform zeigt;
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8 ein Diagramm ist, das die Ausgabe einer Sekundärspule in einem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem von Beispiel 1 zeigt;
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9 ein Diagramm ist, das die Ausgabe einer Sekundärspule in einem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem von Beispiel 2 zeigt;
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10 ein Diagramm ist, das die Ausgabe einer Sekundärspule in einem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem von Beispiel 3 zeigt;
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11 ein Diagramm ist, das die Ausgabe einer Sekundärspule in einem kontaktiosen Leistungsversorgungssystem von Beispiel 4 zeigt;
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12 ein Diagramm ist, das die Ausgabe einer Sekundärspule in einem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem von Beispiel 5 zeigt;
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13 ein Diagramm ist, das die Ausgabe einer Sekundärspule in einem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem von Beispiel 6 zeigt;
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14 ein Diagramm ist, das die Spannungsumwandlungsrate der Sekundärspule in dem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem verschiedener Beispiele zeigt;
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15A und 15B Perspektivansichten der Primärspulen und der Sekundärspule in einem ersten Referenzbeispiel sind;
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16A und 16B Perspektivansichten der Primärspulen und der Sekundärspule in dem ersten Referenzbeispiel sind;
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17 ein Diagramm ist, das die Ausgabe der Sekundärspule in dem ersten Referenzbeispiel zeigt;
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18A und 18B Perspektivansichten der Primärspule und der Sekundärspule in einem zweiten Referenzbeispiel sind;
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19A und 19B Perspektivansichten der Primärspule und der Sekundärspule in dem zweiten Referenzbeispiel sind; und
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20 ein Diagramm ist, das die Ausgabe der Sekundärspulen in dem zweiten Referenzbeispiel zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Referenzbeispiele, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung betrachtet wurden, werden nun unter Bezug auf 15 bis 20 diskutiert, bevor Ausführungsformen beschrieben werden.
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15A und 15B stellen einen Teil eines kontaktlosen Strom- bzw. Leistungsversorgungssystems in einem ersten Referenzbeispiel dar. Eine Sekundärspule L2 wurde über zwei Primärspulen L1 angeordnet, die entlang einer einzigen Linie angeordnet waren. Die Primärspulen L1 und die Sekundärspule L2 hatten die gleiche tetragonale Form. 15A stellt die Sekundärspule L2 dar, die an einer Position direkt entgegengesetzt zu einer der Primärspulen L1 angeordnet ist. 15B stellt die Sekundärspule L2 dar, die an einer Position direkt entgegengesetzt zu der anderen der Primärspulen L1 angeordnet ist. In einem Zustand, in dem die zwei Primärspulen L1 angeregt wurden, maßen die gegenwärtigen Erfinder der vorliegenden Erfindung die Ausgabe der Sekundärspule L2 an verschiedenen Positionen über den Primärspulen L1 innerhalb des Bereichs von der in 15A dargestellten Position zu der in 15B dargestellten Position. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V1 in 17 gezeigt.
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Die vertikale Achse von 17 zeigt die Ausgabe (%) der Sekundärspule L2 an. Wenn die Ausgabe der Sekundärspule L2 100% ist, zeigt dies an, dass die Sekundärspule L2 100% der Ausgangsspannung der Primärspule L1 empfangen hat. Wenn die Sekundärspule L2 direkt entgegengesetzt zu einer der Primärspulen L1 war, war die Sekundärleistung der Sekundärspule L2, wie aus der Kennlinie V1 in 17 offensichtlich ist, 100%. Der Empfangsleistungswirkungsgrad nahm ab, wenn die Sekundärspule L2 sich an einer anderen Position befand als wenn sie direkt entgegengesetzt zu einer Primärspule L1 war. Wenn die Sekundärspule L2 an einer Position auf halbem Weg zwischen den zwei Primärspulen L1 angeordnet war, wurde der Leistungsempfangswirkungsgrad minimal.
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16A und 16B zeigen einen anderen Teil des kontaktlosen Leistungsversorgungssystems in dem ersten Referenzbeispiel schematisch. Die Sekundärspule L2 war über vier Primärspulen L1 angeordnet, die in einer Zweimal-Zwei-Matrix angeordnet waren. 16A stellt eine Sekundärspule L2 dar, die an einer Position angeordnet ist, die sich zwischen den zwei vorderen Primärspulen L1 befindet, und 16B stellt die Sekundärspule L2 dar, die an einer Position angeordnet ist, die sich zwischen den zwei hinteren Primärspulen L1 befindet. In einem Zustand, in dem die vier Primärspulen L1 angeregt wurden, maßen die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Ausgabe/Output der Sekundärspule L2 an verschiedenen Positionen über den Primärspulen L1 innerhalb des Bereichs von der in 16A gezeigten Position zu der in 16B gezeigten Position. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V2 in 17 gezeigt.
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Wenn die Sekundärspule L2 sich nicht an der Position von 16A oder der Position von 16B befand, war der Leistungsempfangswirkungsgrad der Sekundärspule L2, wie aus der Kennlinie V2 in 17 offensichtlich, maßgeblich gering. Insbesondere, wenn die Sekundärspule L2 nahe einer Position auf halbem Weg zwischen der Position von 16A und der Position von 16B angeordnet war, wurde die Sekundärleistung der Sekundärspule L2 null. Folglich kann die Zuführung von bzw. Versorgung mit Leistung von einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung an eine Leistungsempfangsvorrichtung eines elektrischen Geräts abhängig von der Position des elektrischen Geräts gestoppt werden.
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Außerdem war in dem ersten Referenzbeispiel die Ausgangsspannungsschwankungsrate 104% und extrem hoch. Folglich wurde abhängig von der Position, auf die das elektrische Gerät gesetzt wurde, eine große Differenz in der Leistungsversorgungsrate erzeugt.
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18A und 18B und 19A und 19B zeigen einen Teil eines kontaktlosen Leistungsversorgungssystems in einem zweiten Referenzbeispiel. In dem zweiten Referenzbeispiel wurde die tetragonale Sekundärspule L2 des ersten Referenzbeispiels durch eine kreisförmige Sekundärspule L2 ersetzt. Die kreisförmige Sekundärspule L2 hatte einen Durchmesser, welcher gleich war wie die Länge jeder Seite der quadratischen Primärspule L1.
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In der gleichen Weise wie bei dem ersten Referenzbeispiel wurde die Ausgabe/Output der Sekundärspule L2 an verschiedenen Positionen über den Primärspulen L1 innerhalb des Bereichs von der in 18A gezeigten Position bis zu der in 18B gezeigten Position gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V1 in 20 gezeigt. Wenn die kreisförmige Sekundärspule L2 direkt entgegengesetzt zu einer der Primärspulen L1 war, war die Sekundärleistung der Sekundärspule L2, wie aus der Kennlinie V1 in 20 gezeigt, 80%. Der Leistungsempfangswirkungsgrad nahm ab, wenn die Sekundärspule L2 sich nicht an einer Position direkt entgegengesetzt zu einer Primärspule L1 befand. Wenn die Sekundärspule L2 auf einer Position auf halbem Weg zwischen den vorderen und hinteren Primärspulen L1 angeordnet war, wurde der Leistungsempfangswirkungsgrad minimal.
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Ferner wurde die Ausgabe/Output der Sekundärspule L2 auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Referenzbeispiel an verschiedenen Positionen über den Primärspulen L1 innerhalb des Bereichs von der in 19A gezeigten Position bis zu der in 19B gezeigten Position gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V2 in 20 gezeigt. Wenn die kreisförmige Sekundärspule L2 sich an einer anderen Position als den Positionen von 19A und 19B befand, war die Sekundärleistung der Sekundärspule L2, wie aus der Kennlinie V2 in 20 offensichtlich, maßgeblich gering. Insbesondere war die Sekundärleistung der Sekundärspule L2, wenn die Sekundärspule L2 nahe einer Position auf halbem Weg zwischen der Position von 19A und der Position von 19B angeordnet war, null. Folglich kann in dem zweiten Referenzbeispiel die Zufuhr von Leistung von einer kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung an eine Leistungsempfangsvorrichtung eines elektrischen Geräts abhängig von der Position des elektrischen Geräts auch gestoppt werden.
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Ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst das kontaktlose Leistungsversorgungssystem eine kontaktlose Leistungsversorgungsvorrichtung (auf die hier nachstehend einfach als die Leistungsversorgungsvorrichtung Bezug genommen wird) 1 und ein elektrisches Gerät E, das in einer kontaktlosen Weise mit Leistung versorgt wird.
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Die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 umfasst ein tetragonales und planares Gestell bzw. Rahmen 2. Das Gestell 2 umfasst eine flache obere Fläche bzw. Oberfläche, die eine Auflage- bzw. Setzfläche 3 definiert, an bzw. auf die das elektrische Gerät E gesetzt wird. Die Setzfläche 3 umfasst eine Vielzahl tetragonaler Leistungsversorgungsbereiche AR1. Die Leistungsversorgungsbereiche AR1 der Setzfläche 3 sind in der vorliegenden Ausführungsform in einer Drei-mal-Vier-Matrix.
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Wie in 2 dargestellt, ist in dem Gestell 2 eine Primärspule L1 an einer Stelle angeordnet, die jedem Leistungsversorgungsbereich AR1 entspricht, und entsprechend der Kontur bzw. dem Umriss des Leistungsversorgungsbereichs AR1 in eine tetragonale Form gewickelt.
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Wie in 3A und 3B gezeigt, ist jede Primärspule L1 um einen tetragonalen und planaren magnetischen Körper 10 gewickelt, der aus einem weichmagnetischen Material (Weichferrit) ausgebildet ist. In einem Beispiel ist der magnetische Körper 10 quadratisch und seine Seiten haben die Längen DX0 und DY0, die 42 mm sind. Der magnetische Körper 10 umfasst einen tetragonalen Kern 12 und einen Rand 11, der den Kern 12 umgibt.
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Die Primärspule L1, die um den Kern 12 des magnetischen Körpers 10 gewickelt ist, ist von oben gesehen quadratisch. In einem Beispiel hat die Primärspule L1 einen quadratischen Umriss und ihre Seiten haben Längen DX1 und DY1, die 40 mm sind. Der magnetische Körper 10, der die Primärspule L1 um den Kern 12 gewickelt hat, ist an einer Position befestigt bzw. fixiert, die jedem Leistungsversorgungsbereich AR1 in dem Gestell 2 entspricht.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die magnetischen Körper 10, um welche die Primärspulen L1 gewickelt sind, in vorgegebenen Abständen (ungefähr ein Millimeter) von dem benachbarten Magnetkörper 10 befestigt.
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Wie in 2 dargestellt, nimmt das Gestell 2 an anderen Stellen als den Leistungsversorgungsbereichen AR1 Leistungsversorgungseinheitsschaltungen M, die für die jeweiligen Leistungsversorgungsbereiche AR1 bereitgestellt sind, d. h. für die jeweiligen Primärspulen L1 bereitgestellt sind, eine Leistungsschaltung G, die Leistung an jede Leistungsversorgungseinheitsschaltung M liefert, und eine gemeinsame Einheitsschaltung U, welche die Leistungsversorgungseinheitsschaltungen M zentral steuert, auf.
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Die Leistungsversorgungseinheitsschaltungen M wirken ausschließlich mit der entsprechenden Primärspule L1 oder mit anderen Primärspulen L1 zusammen, um in einer kontaktlosen Weise Leistung an das elektrische Gerät E zuzuführen, das auf/an den entsprechenden Leistungsversorgungsbereich AR1 gesetzt ist.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst das elektrische Gerät E ein Gestell 5 mit einer unteren Oberfläche, die einen Leistungsempfangsbereich AR2 bildet. Das Gestell 5 nimmt eine Sekundärspule L2 auf.
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Wie in 4A und 4B dargestellt, ist die Sekundärspule L2 um einen tetragonalen und planaren magnetischen Körper 30 gewickelt, der aus einem weichmagnetischen Material (Weichferrit) ausgebildet ist. In einem Beispiel ist der magnetische Körper 30 quadratisch und seine Seiten haben Längen DX2 und DY2, die 58 mm sind. Der magnetische Körper 30 umfasst einen tetragonalen Kern 32 und einen Rand 31, der den Kern 32 umgibt.
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Die Sekundärspule L2 ist um den Kern 32 des magnetischen Körpers 30 gewickelt. Die Sekundärspule L2, die um den Kern 32 des magnetischen Körpers 30 gewickelt ist, ist von unten gesehen quadratisch. In einem Beispiel hat die Sekundärspule L2 eine quadratische Kontur und ihre Seiten haben Längen DX3 und DY3, die 56 mm sind. Die Sekundärspule L2 ist zusammen mit dem magnetischen Körper 30 an dem Leistungsversorgungsbereich AR2 in dem Gestell 2 befestigt.
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Wenn das elektrische Gerät E auf die Setzfläche 3 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gesetzt wird, wird die Primärspule L1 des Leistungsversorgungsbereichs AR1, die sich unmittelbar unter dem elektrischen Gerät E befindet, angeregt. Ferner empfängt die Sekundärspule L2 in dem elektrischen Gerät E durch elektromagnetische Induktion Sekundärleistung. Die Sekundärleistung der Sekundärsule L2 wird durch die magnetische Kopplung der Primärspule L1 und der Sekundärspule L2 beeinflusst. Wie in dem Referenzbeispiel empfängt die Sekundärspule L2 die maximale Sekundärleistung, wenn die Sekundärspule L2 direkt entgegengesetzt zu einer einzelnen Primärspule L1 ist. Wenn die Sekundärspule L2 nicht direkt entgegengesetzt zu einer Primärspule L1 ist, ändert die Interferenz mit dem magnetischen Fluss der benachbarten Primärspule L1 die Sekundärleistung, die von der Sekundärspule L2 empfangen wird.
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Die von der Sekundärspule L2 empfangene Sekundärleistung wird von einer Gleichrichtungsschaltung gleichgerichtet, die in einer Leistungsempfangsvorrichtung 7 angeordnet ist, die sich in dem Gestell 5 an einer Position benachbart zu der Sekundärspule L2 befindet, von einem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler auf eine gewünschte Gleichspannung umgewandelt und an eine Last der elektrischen Vorrichtung E zugeführt bzw. geliefert.
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Der Betrieb des kontaktlosen Leistungsversorgungssystems wird nun beschrieben.
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5A und 5B zeigen einen Teil des kontaktlosen Leistungsversorgungssystems von 1 schematisch. Die relativ große Sekundärspule L2 ist über zwei relativ kleinen Primärspulen L1 angeordnet, die in einer einzigen Linie angeordnet sind. In einem Zustand, in dem die zwei Primärspulen L1 angeregt waren, wurde die Output der Sekundärspule L2 an verschiedenen Positionen in einem Bereich von einer direkt entgegengesetzten Position, in der ein Mittelpunkt P1b der Sekundärspule L2 mit einem Mittelpunkt P1a der linken Sekundärspule L1 ausgerichtet ist, zu einer direkt entgegengesetzten Position, in der ein Mittelpunkt P1b mit einem Mittelpunkt P1a der rechten Primärspule L1 ausgerichtet ist, gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V1 in 7 gezeigt.
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6A und 6B zeigen einen anderen Teil des kontaktlosen Leistungsversorgungssystems von 1 schematisch. Die relativ große Sekundärspule L2 ist über vier relativ kleinen Primärspulen L1 angeordnet, die in einer Zwei-mal-Zwei-Matrix angeordnet sind. In einem Zustand, in dem die vier Primärspulen L1 angeregt waren, wurde die Ausgabe der Sekundärspule L2 an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der Position, in der ein Mittelpunkt P1b der Sekundärspule L2 mit dem Medianpunkt P3 der zwei Primärspulen L1, die sich auf der linken Seite befinden, ausgerichtet ist, zu der Position, in der der Mittelpunkt P1b mit einem Medianpunkt P4 der zwei Primärspulen L1 die sich auf der rechten Seite befinden, ausgerichtet ist, gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V2 in 7 gezeigt.
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Wie aus den Kennlinien V1 und V2 von 7 offensichtlich ist, war in dem kontaktlosen Leistungsversorgungssystem von 1 die Ausgangsspannungsschwankungsrate, welche die Differenz dazwischen anzeigt, wenn die Ausgabe der Sekundärspule L2 minimal und maximal ist, 31% und beträchtlich gering.
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Ferner wird ungeachtet dessen, wo das elektrische Gerät E auf/an der Setzfläche 3 angeordnet ist, Leistung mit einem Leistungsversorgungswirkungsgrad zugeführt, der eine kleine Schwankung hat, wobei die Ausgabe auf ungefähr 40% mittig eingestellt ist. Im Gegensatz zu dem Referenzbeispiel gab es keine Positionen, an denen die Sekundärleistung der Sekundärspule L2 null war. Folglich wird in dieser Ausführungsform die Zuführung von Leistung an die Leistungsempfangsvorrichtung der elektrischen Vorrichtung von der kontaktlosen Leistungsversorgungsvorrichtung ungeachtet dessen, wo das elektrische Gerät E sich befindet, niemals gestoppt.
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Es wird angenommen, dass dieser nützliche Vorteil an dem Spulenumriss der Sekundärspule L2 liegt, der größer als der der Primärspule L1 ist, nämlich, dass die Sekundärspule L2 eine Spulenkontur von 56 mm × 56 mm hat, während jede Primärspule L1 eine Spulenkontur von 40 × 40 mm hat.
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Folglich werden einige Beispiele diskutiert, bei denen die Spulenkontur der 40 mm × 40 mm-Primärspulen L1 unverändert war, während die Spulenkontur der Sekundärspule variiert wurde.
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Beispiel 1
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In dem Beispiel 1 wurden 40 mm × 40 mm-Primärspulen L1 und eine 54 mm × 54 mm-Sekundärspule L2 verwendet. Die Ausgabe der Sekundärspule L2 wurde an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch durchgezogene Linien in 5 gezeigten Position zu der durch doppelt gestrichelte Linien gezeigten Position in 5 gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V1 in 8 gezeigt.
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Ferner wurde die Ausgabe der Sekundärspule L2 an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch durchgezogene Linien in 6 gezeigten Position zu der durch doppelt gestrichelte Linien in 6 gezeigten Position gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V2 in 8 gezeigt.
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Wie aus den Kennlinien V1 und V2 in 8 offensichtlich, gab es keine Position an/auf der Setzfläche 3, an die das elektrische Gerät E gesetzt wurde, an der die Sekundärleistung der Sekundärspule L2 null wurde. Ferner war die Ausgangsspannungsschwankungsrate 39%.
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Beispiel 2
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In dem Beispiel 2 wurden 40 mm × 40 mm-Primärspulen L1 und eine 52 mm × 52 mm-Sekundärspule L2 verwendet. Die Ausgabe der Sekundärspule L2 wurde an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch die durchgezogenen Linien in 5 gezeigten Position zu der durch die doppelt gestrichelten Linien gezeigten Position in 5 gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V1 in 9 gezeigt.
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Ferner wurde die Ausgabe der Sekundärspule L2 an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch die durchgezogenen Linien in 6 gezeigten Position zu der durch die doppelt gestrichelten Linien in 6 gezeigten Position gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V2 in 9 gezeigt.
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Wie aus den Kennlinien V1 und V2 in 9 offensichtlich, gab es keine Position an der Setzfläche 3, an die das elektrische Gerät E gesetzt wurde, an der die Sekundärleistung der Sekundärspule L2 null wurde. Ferner war die Ausgangsspannungsschwankungsrate 54%.
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Beispiel 3
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In dem Beispiel 3 wurden 40 mm × 40 mm-Primärspulen L1 und eine 50 mm × 50 mm-Sekundärspule L2 verwendet. Die Ausgabe der Sekundärspule L2 wurde an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch die durchgezogenen Linien in 5 gezeigten Position zu der durch die doppelt gestrichelten Linien gezeigten Position in 5 gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V1 in 10 gezeigt.
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Ferner wurde die Ausgabe der Sekundärspule L2 an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch die durchgezogenen Linien in 6 gezeigten Position zu der durch die doppelt gestrichelten Linien in 6 gezeigten Position gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V2 in 10 gezeigt.
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Wie aus den Kennlinien V1 und V2 in 10 offensichtlich, gab es keine Position an der Setzfläche 3, an die das elektrische Gerät E gesetzt wurde, an der die Sekundärleistung der Sekundärspule L2 null wurde. Ferner war die Ausgangsspannungsschwankungsrate 71%.
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Beispiel 4
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In dem Beispiel 4 wurden 40 mm × 40 mm-Primärspulen L1 und eine 58 mm × 58 mm-Sekundärspule L2 verwendet. Die Ausgabe der Sekundärspule L2 wurde an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch die durchgezogenen Linien in 5 gezeigten Position zu der durch die doppelt gestrichelten Linien gezeigten Position in 5 gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V1 in 11 gezeigt.
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Ferner wurde die Ausgabe der Sekundärspule L2 an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch die durchgezogenen Linien in 6 gezeigten Position zu der durch die doppelt gestrichelten Linien in 6 gezeigten Position gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V2 in 11 gezeigt.
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Wie aus den Kennlinien V1 und V2 in 11 offensichtlich, gab es keine Position an der Setzfläche 3, an die das elektrische Gerät E gesetzt wurde, an der die Sekundärleistung der Sekundärspule L2 null wurde. Ferner war die Ausgangsspannungsschwankungsrate 50%.
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Beispiel 5
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In dem Beispiel 5 wurden 40 mm × 40 mm-Primärspulen L1 und eine 60 mm × 60 mm-Sekundärspule L2 verwendet. Die Ausgabe der Sekundärspule L2 wurde an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch die durchgezogenen Linien in 5 gezeigten Position zu der durch die doppelt gestrichelten Linien gezeigten Position in 5 gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V1 in 12 gezeigt.
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Ferner wurde die Ausgabe der Sekundärspule L2 an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch die durchgezogenen Linien in 6 gezeigten Position zu der durch die doppelt gestrichelten Linien in 6 gezeigten Position gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V2 in 12 gezeigt.
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Wie aus den Kennlinien V1 und V2 in 12 offensichtlich, gab es keine Position an der Setzfläche 3, an die das elektrische Gerät E gesetzt wurde, an der die Sekundärleistung der Sekundärspule L2 null wurde. Ferner war die Ausgangsspannungsschwankungsrate 62%.
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Beispiel 6
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In dem Beispiel 6 wurden 40 mm × 40 mm-Primärspulen L1 und eine 80 mm × 80 mm-Sekundärspule L2 verwendet. Die Ausgabe der Sekundärspule L2 wurde an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch die durchgezogenen Linien in 5 gezeigten Position zu der durch die doppelt gestrichelten Linien gezeigten Position in 5 gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V1 in 13 gezeigt.
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Ferner wurde die Ausgabe der Sekundärspule L2 an verschiedenen Positionen in einem Bereich von der durch die durchgezogenen Linien in 6 gezeigten Position zu der durch die doppelt gestrichelten Linien in 6 gezeigten Position gemessen. Die Ergebnisse sind durch die Kennlinie V2 in 13 gezeigt.
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Wie aus den Kennlinien V1 und V2 in 13 offensichtlich, gab es keine Position an der Setzfläche 3, an die das elektrische Gerät E gesetzt wurde, an der die Sekundärleistung der Sekundärspule L2 null wurde. Ferner war die Ausgangsspannungsschwankungsrate 85%.
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14 zeigt die Ausgabeumwandlungsraten (%) verschiedener Beispiele, einschließlich der Beispiele 1 bis 6, welche die 40 mm × 40 mm-Primärspule L1 und die verschiedenen 40 mm × 40 mm- bis 80 mm × 80 mm-Sekundärspulen L2 verwendet.
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Das Folgende ist aus 8 bis 14 offensichtlich.
- (1) Wenn eine Sekundärspule L2 mit einer Spulenkontur von 56 mm × 56 mm für die 40 mm × 40 mm-Primärspulen L1 verwendet wird, ist die Ausgangsspannungsschwankungsrate 31%, was die minimale Ausgangsspannungsschwankungsrate ist. Mit anderen Worten ist die Ausgangsspannungsschwankungsrate minimal, wenn die Spulenkontur der Sekundärspule L2 1,4 mal größer als die Spulenkontur der Primärspule L1 ist.
- (2) Wenn eine Sekundärspule L2 mit einer Spulenkontur im Bereich von 50 mm × 50 mm bis 80 mm × 80 mm verwendet wird, wird die Sekundärleistung der Sekundärspule L2 ungeachtet dessen, wo die Sekundärspule L2 an der Setzfläche 3 angeordnet ist, nicht null. Mit anderen Worten wird die Sekundärleistung der Sekundärspule L2 nicht null, solange die Spulenkontur der Sekundärspule L2 1,25 bis 2 mal größer als die Spulenkontur der Primärspule ist.
- (3) Wenn die 40 mm × 40 mm-Primärspule L1 und die 56 mm × 56 mm-Sekundärspule L2 als eine Referenz verwendet werden, steigt die Ausgangsspannungsschwankungsrate, wenn die Spulenkontur der Sekundärspule L2 näher an die Spulenkontur der 40 mm × 40 mm-Primärspule kommt. Mit anderen Worten steigt die Ausgangsspannungsschwankungsrate, wenn die Spulenkontur der Sekundärspule L2 kleiner als 1,4 mal die Spulenkontur der Primärspule L1 wird.
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Wenn die Spulenkontur der Sekundärspule L2 von 1,4 mal verringert wird, wird unter dem Gesichtspunkt der Ausführbarkeit bevorzugt, dass die Ausgangsspannungsschwankungsrate im Wesentlichen ungeachtet dessen, wo die Sekundärspule L2 an der Setzfläche (Leistungsversorgungbereich AR1) angeordnet ist, maximal 70% ist. Wie folglich aus 14 offensichtlich ist, kann die Spulenkontur der Sekundärspule L2 auf 50 mm × 50 mm verringert werden. Das heißt, es wird bevorzugt, dass die Spulenkontur der Sekundärspule L2 ungefähr 1,25 oder größer als die Spulenkontur der Primärspule L1 ist.
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Wenn ferner das Spulenprofil der Sekundärspule L2 auf 52 mm × 52 mm verringert wird, wird bevorzugt, dass die Ausgangsspannungsschwankungsrate 54% oder niedriger ist. Das heißt, es wird ferner bevorzugt, dass die Spulenkontur der Sekundärspule L2 1,3 mal oder größer als die Spulenkontur der Primärspule L1 ist.
- (4) Wenn die 40 mm × 40 mm-Primärspule L1 und die 56 mm × 56 mm-Sekundärspule L2 als eine Referenz verwendet werden, steigt die Ausgangsspannungsschwankungsrate, wenn die Spulenkontur der Sekundärspule L2 größer wird.
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Wenn eine Sekundärspule L2, die 1,4 mal größer als die Spulenkontur der Primärspule L1 ist, als eine Referenz verwendet wird, steigt mit anderen Worten die Ausgangsspannungsschwankungsrate, wenn die Spulenkontur der Sekundärspule L2 größer als das 1,4-Fache ist.
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Wenn die Spulenkontur der Sekundärspule L2 von 1,4 mal vergrößert wird, wird unter dem Gesichtspunkt der Ausführbarkeit bevorzugt, dass die Ausgangsspannungsschwankungsrate im Wesentlichen ungeachtet dessen, wo die Sekundärspule L2 auf der Setzfläche (Leistungsversorgungbereich AR1) angeordnet ist, maximal 70% ist. Wie folglich aus 14 offensichtlich ist, kann die Spulenkontur der Sekundärspule L2 auf 68 mm × 68 mm vergrößert werden. Das heißt, es wird bevorzugt, dass die Spulenkontur der Sekundärspule L2 1,7 mal oder kleiner als die Spulenkontur der Primärspule L1 ist.
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Wenn die Spulenkontur der Sekundärspule L2 auf 58 mm × 58 mm vergrößert wird, wird die Ausgangsspannungsschwankungsrate 50% oder weniger. Das heißt, es wird mehr bevorzugt, dass die Spulenkontur der Sekundärspule L2 1,45 mal oder kleiner als die Spulenkontur der Primärspule L1 ist.
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Wie sich aus dem Vorstehenden versteht, ist die Ausgangsspannungsschwankungsrate im Wesentlichen 70% und wird praktikabel, wenn die Spulenkontur der Sekundärspule L2 auf 1,25 bis 1,7 mal größer als die Spulenkontur der Primärspule L1 festgelegt wird.
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Wenn die Spulenkontur der Sekundärspule L2 ferner auf 1,3 bis 1,45 mal größer als die Spulenkontur der Primärspule L1 festgelegt wird, wird die Ausgangsspannungsschwankungsrate im Wesentlichen 50% und wird ferner praktikabel.
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Die vorstehende Ausführungsform hat die nachstehend beschriebenen Vorteile.
- (1) In der vorstehenden Ausführungsform ist die Spulenkontur der Sekundärspule L2 in dem elektrischen Gerät E größer als die Spulenkontur der Primärspulen L1 in der Leistungsversorgungsvorrichtung 1. Folglich wird die Sekundärleistung, die von der Sekundärspule L2 aufgenommen wird, ungeachtet dessen, wo das elektrische Gerät E an die Setzfläche 3 gesetzt wird, nicht null.
- (2) In der vorstehenden Ausführungsform wird die Spulenkontur der Sekundärspule L2 auf 1,25 mal oder größer und 1,7 mal oder kleiner als die Spulenkontur der Primärspule L1 festgelegt. Als ein Ergebnis ist die Ausgangsspannungsschwankungsrate 70% oder weniger, und eine bevorzugte Ausgangsspannungsschwankungsrate kann erhalten werden.
- (3) In der bevorzugten Ausführungsform wird die Spulenkontur der Sekundärspule L2 auf 1,3 mal oder größer und 1,45 mal oder kleiner als die Spulenkontur der Primärspule L1 festgelegt. Als ein Ergebnis ist die Ausgangsspannungsschwankungsrate 50% oder weniger, und eine weiter bevorzugte Ausgangsspannungsschwankungsrate kann erhalten werden.
- (4) In der bevorzugten Ausführungsform ist die Spulenkontur der Sekundärspule L2 des elektrischen Geräts E derart festgelegt dass er 1,4 mal größer als die Spulenkontur der Primärspule L1 ist. Als ein Ergebnis ist die Ausgangsspannungsschwankungsrate 31%. Folglich können Änderungen in der Sekundärleistung, die von der Sekundärspule L2 empfangen werden, ungeachtet dessen, wo das elektrische Gerät E an die Setzfläche 2 gesetzt wird, verringert werden. Das heißt, die Vorausrichtung bzw. Vorspannung in der Sekundärleistung, die von der Sekundärspule L2 empfangen wird, die sich daraus ergibt, wo das elektrische Gerät E an die Setzfläche 3 gesetzt wird, kann erheblich verringert werden. Folglich kann das elektrische Gerät E ohne Notwendigkeit, sich darüber Sorgen zu machen, wo es hin gesetzt werden sollte, an jeder Position an die Setzfläche 3 gesetzt werden.
- (5) In der vorliegenden Ausführungsform sind die Primärspulen L1 tetragonal. Die tetragonalen Primärspulen L1 beseitigen Stellen, die von dem magnetischen Anregungsfluss der Primärspulen L1 nicht erreicht werden, und erhöhen den Leistungsversorgungswirkungsgrad.
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Die vorstehende Ausführungsform kann, wie nachstehend beschrieben, modifiziert werden.
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In der vorstehenden Ausführungsform haben die Primärspulen L1 eine Spulenkontur von 40 mm × 40 mm, sind aber nicht auf derartige Abmessungen beschränkt und können nach Bedarf geändert werden. In diesem Fall muss die Spulenkontur der Sekundärspule L2 relativ zu der Änderung in der Spulenkontur der Primärspule L1 geändert werden.
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In der vorstehenden Ausführungsform sind die Primärspule L1 und die Sekundärspule L2 jeweils um die magnetischen Körper 10 und 30 gewickelt, um den magnetischen Fluss zu erhöhen. Jedoch können die magnetischen Körper 10 und 30 weggelassen werden.
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In der vorstehenden Ausführungsform sind die Primärspulen L1 quadratisch. Jedoch können stattdessen rechteckige oder hexagonale Primärspulen verwendet werden. Dies beseitigt ebenfalls Stellen in den rechteckigen oder hexagonalen Leistungsversorgungsbereichen, die von dem magnetischen Anregungsfluss nicht erreicht werden. In diesem Fall ist die Spulenkontur der Sekundärspule L2 ähnlich der Primärspule L1 und muss relativ zu der Änderung in der Spulenkontur der Primärspule L1 mit der gleichen Rate geändert werden.
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In der vorstehenden Ausführungsform sind benachbarte Primärspulen L1, um welche die Primärspulen L1 gewickelt sind, um einen Abstand (ein Millimeter) beabstandet. Jedoch kann dies nach Bedarf geändert werden. Offensichtlich können die magnetischen Körper 10 in Kontakt miteinander angeordnet werden.
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In der vorstehenden Ausführungsform sind zwölf Leistungsversorgungsbereiche AR1 ausgebildet. Jedoch gibt es keine derartige Beschränkung, und dies kann nach Bedarf geändert werden.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehende Beschreibung beschränkt und kann innerhalb des Bereichs und der Äquivalenz der beigefügten Patentansprüche modifiziert werden.
