JP2010219838A - 電力伝送システムおよび電力出力装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】周波数発生器110は、共鳴素子130の有する共鳴周波数と略同一の周波数成分からなる電気信号の電力を、励振素子120を介して共鳴素子130に出力する。共鳴素子130は、インピーダンスおよびキャパシタンスを有する素子であり、周波数発生器110からの電気信号により磁界を発生させる。磁界結合回路200は、共鳴素子130と同等の共鳴周波数を有する回路であり、共鳴素子130との間の磁界共鳴によって結合状態となる。そして、この磁界結合回路200は、共鳴素子330との間においても磁界結合を生じて、共鳴素子130からの電力を共鳴素子330に伝送する。共鳴素子330は、磁界結合回路200を通じて伝送された電力を、励振素子320を介して整流回路に出力する。整流回路310は、共鳴素子330からの電気信号から直流電圧を生成する。
【選択図】図1
Description
1.第1の実施の形態(電力供給手法:共鳴素子および磁界結合回路のコイルを同軸線上に配置する例)
2.第2の実施の形態(電力供給手法:共鳴素子および磁界結合回路のコイルの軸を平行に並べる例)
3.第3の実施の形態(電力供給手法:共鳴素子の周辺に磁界結合回路を配置する例)
4.第1乃至第3の実施の形態の適用例
[電力伝送システムの構成例]
図1は、本発明の第1の実施の形態における電力伝送システムの一構成例を示すブロック図である。
図2は、共鳴素子130および330の間の伝送距離の中間に配置された磁界結合回路200を回転させたときの電力の伝送効率に関する測定結果の一例を示す図である。図2(a)は、磁界結合回路200を回転させたときの伝送効率の測定系統を示す概念図である。図2(b)は、図2(a)に示した測定系統により測定された伝送特性を示す図である。
図3は、本発明の第1の実施の形態における磁界結合回路200を共鳴素子130および330の間において同軸線上に移動させたときの伝送効率に関する測定系統を示す概念図である。ここでは、励振素子120および320と、共鳴素子130および330と、磁界結合回路200とが示されている。これらは、図2(a)に示したものと同様であるため、ここでの説明を省略する。ただし、共鳴素子130および330の間の伝送距離は、図2(a)と異なり、「40cm」である。
図5は、共鳴素子130および330の間の伝送距離と伝送効率との関係に関する図である。ここでは、図3に示した測定系統において、共鳴素子130および330の間の伝送距離を「10cm」から「80cm」まで長くしていき、「10cm」間隔ごとに共鳴周波数における減衰量を測定した結果が示されている。この場合において、磁界結合回路200のコイルと、共鳴素子130および330のコイルとが同軸線上となるように、共鳴素子130および330の間の伝送距離の中間に磁界結合回路200が配置される。
図6は、磁界結合回路200のコイルの軸を共鳴素子130および330のコイルの軸に対し垂直にした場合における伝送効率の変化に関する図である。ここでは、励振素子120および320と、共鳴素子130および330と、磁界結合回路200とが示されている。ここでは、共鳴素子130および330の間の伝送距離の中間位置から磁界結合回路200を磁界結合回路200のコイルの軸方向に移動させる。
[共鳴素子と磁界結合回路とを平行に並べた場合における伝送効率の測定結果の例]
図7は、本発明の第2の実施の形態における磁界結合回路200と共鳴素子130および330との軸が互いに平行となるように配置させたときの伝送効率に関する測定系統を示す概念図である。ここでは、励振素子120および320と、共鳴素子130および330と、磁界結合回路200とが示されている。これらは、図2(a)に示したものと同様であるため、ここでの説明を省略する。
[共鳴素子の周辺に磁界結合回路を配置する例]
図9は、本発明の第3の実施の形態における共鳴素子130、磁界結合回路200および共鳴素子330の配置例を示す図である。ここでは、励振素子120および320と、共鳴素子130および330と、磁界結合回路200とが示されている。これらは、図1と同様のものであるため、同一符号を付してここでの説明を省略する。
[マウスパッドおよびマウスへの適用例]
図10は、本発明の第1乃至第3の実施の形態をマウスパッド710およびマウス720に適用した場合におけるマウスパッド710およびマウス720の一構成例を示すブロック図である。ここでは、電力を供給するマウスパッド710と、マウスパッド710から電力を受けるマウス720とが示されている。この構成において、マウスパッド710上を人間の手により動かされるマウス720においてマウス720自身の変位量を示す移動情報が生成されて、その生成された移動情報がマウスパッド710に送信される。そして、その移動情報がマウスパッド710により受信されることを想定している。この適用例では、共鳴素子130および330と、磁界結合回路200との配置に注目して説明し、その他の構成については図示を省略する。
図11は、本発明の第1の実施の形態を半導体デバイスに適用した場合における半導体デバイスの積層構造の一例を示す断面図である。ここでは、共鳴素子130および330と、磁界結合回路200と、基板731乃至733と、メタル層741乃至743とが示されている。ここでは、製造上の制約により、上段において基板731上に共鳴素子130およびメタル層741が、中段において基板732上にメタル層742が、下段において基板733上に共鳴素子330およびメタル層743がそれぞれ形成される場合を想定している。この構造において、共鳴素子130からの電力を共鳴素子330により受けて、その受けた電力をメタル層743に供給する。
110 周波数発生器
120、320 励振素子
130、201〜204、330 共鳴素子
200 磁界結合回路
300 受電装置
310 整流回路
340 負荷回路
710 マウスパッド
720 マウス
Claims (8)
- インダクタンスおよびキャパシタンスを有する第1の共鳴素子と、前記インダクタンスおよびキャパシタンスにより定まる共鳴周波数と略同一の周波数成分からなる電気信号の電力を発生させて前記発生された電気信号を前記第1の共鳴素子に供給する周波数発生器とを備える電力供給装置と、
前記第1の共鳴素子との間において磁界共鳴による結合状態となる磁界結合回路と、
前記磁界結合回路との間の磁界共鳴によって前記電力供給装置からの電力を受けるための第2の共鳴素子を備える受電装置と
を具備する電力伝送システム。 - 前記磁界結合回路は、前記第1の共鳴素子の有するインダクタンスおよびキャパシタンスにより定まる共鳴周波数と略同一の共鳴周波数を有する請求項1記載の電力伝送システム。
- 前記磁界結合回路は、前記第1および第2の共鳴素子により発生される磁界の磁界方向と略同一線上に磁界を発生させる請求項1記載の電力伝送システム。
- 前記磁界結合回路は、前記第1および第2の共鳴素子により発生される磁界の磁界方向に対して略平行に磁界を発生させる請求項1記載の電力伝送システム。
- 前記磁界結合回路は、前記第1および第2の共鳴素子の間の距離の中程に位置する請求項1記載の電力伝送システム。
- 前記磁界結合回路は、インダクタンスおよびキャパシタを有する複数の共鳴素子を備える請求項1記載の電力伝送システム。
- 前記受電装置は、前記第1の共鳴素子または前記磁界結合回路との間の磁界共鳴によって前記電力供給装置からの電力を受ける請求項1記載の電力伝送システム。
- インダクタンスおよびキャパシタンスを有する共鳴素子と、
前記インダクタンスおよびキャパシタンスにより定まる共鳴周波数と略同一の周波数成分からなる電気信号の電力を発生させて前記発生された電気信号を前記共鳴素子に供給する周波数発生器と、
前記共鳴素子の前記共鳴周波数と略同一の共鳴周波数を有する複数の共鳴素子と
を具備する電力出力装置。
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