JP2012070574A - 電力伝送システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送電装置101には送電装置側パッシブ電極2と送電装置側アクティブ電極31が形成されている。受電装置201には受電装置側パッシブ電極7と受電装置側アクティブ電極6が形成されている。送電装置側アクティブ電極31は、格子状の導体部が平面方向に周期的に配列されている。送電装置側アクティブ電極31は送電装置側パッシブ電極2と受電装置側パッシブ電極7との結合を遮蔽せず、受電装置側パッシブ電極7と送電装置側パッシブ電極2との間に容量が生じる。その結果、送電装置側アクティブ電極31が受電装置側パッシブ電極7より拡がっているにもかかわらず、送電装置101と受電装置201間の結合度が大きく、電力伝送効率が高い。
【選択図】図3
Description
第1の電力伝送装置のアクティブ電極の形成領域の面積をSta、第1の電力伝送装置のパッシブ電極の形成領域の面積をStp、第2の電力伝送装置のアクティブ電極の形成領域の面積をSra、第2の電力伝送装置のパッシブ電極の形成領域の面積をSrpで表すと、
Sta≦Stp,Sra≦Srp
の関係であり、
第1、第2の電力伝送装置のうち少なくとも一方のアクティブ電極は、枠状、縞状または格子状の導体部が平面方向に周期的に配列されたものである。
この構造により、受電装置および送電装置のパッシブ電極間の結合を充分に高めることができる。
この構造により、アクティブ電極とパッシブ電極との間の浮遊容量を低減できる。
図2は第1の実施形態に係る電力伝送システム301を構成する送電装置101と受電装置201の斜視図である。この送電装置101と受電装置201とでワイヤレス電力伝送システムを構成している。送電装置101は本発明の第1の電力伝送装置に相当し、受電装置201は本発明の第2の電力伝送装置に相当する。第1、第2の電力伝送装置のうち一方が送電装置、他方が受電装置になることは、第2の実施形態以降の各実施形態についても同様である。
Sta=Stp,Sra<Srp,Sra<Sta
の関係である。
図5(A)、図5(B)は、送電装置101と受電装置201の各電極の形状、寸法、および位置関係を示す図である。図5(A)は、送電装置側パッシブ電極2の幅Wtp、送電装置側アクティブ電極31の最外周幅Wta、受電装置側アクティブ電極6の幅Wra、受電装置側パッシブ電極7の幅Wrp、送電装置側のパッシブ電極2とアクティブ電極31との間隙Gt、受電装置側のパッシブ電極7とアクティブ電極6との間隙Gr、送電装置側アクティブ電極31と受電装置側アクティブ電極6との間隙Gtrをそれぞれ示している。各部の寸法は次のとおりである。
Wta=240mm
Wrp=100mm
Wra=30mm
Gt=3mm
Gr=5mm
Gtr=0.2mm
送電装置側アクティブ電極31は、図5(B)に示すように、孔である非導体部Hおよび導体部Eの枠部が平面方向に(平面に沿って)周期的に配列されたものである。ここで、導体部Eの幅をW、非導体部Hの幅をG、で表すと、W/(W+G)で電極比率を表すことができる。導体Eの配置ピッチをPで表すと、電極比率はW/Pで表すこともできる。
図7は第2の実施形態に係る電力伝送システム302の概略断面図である。送電装置102の筐体112内の上面付近には送電装置側パッシブ電極21が形成されている。また、筐体112内の上面付近には送電装置側アクティブ電極31が形成されている。受電装置202の筐体212内の下面付近には受電装置側パッシブ電極71が形成されている。また、筐体212内の下面付近には受電装置側アクティブ電極6が形成されている。
Sta<Stp,Sra<Srp,Sra<Sta
の関係である。
図9は第3の実施形態に係る電力伝送システム303の概略断面図である。送電装置103の筐体113内の上面付近には送電装置側パッシブ電極21が形成されている。また、筐体113内の上面付近には送電装置側アクティブ電極31が形成されている。受電装置203の筐体213内の下面付近には受電装置側パッシブ電極72が形成されている。また、筐体213内の下面付近には受電装置側アクティブ電極61が形成されている。
Sta<Stp,Sra<Srp,Sra<Sta
の関係である。
図11は第4の実施形態に係る電力伝送システムに備える送電装置のパッシブ電極22とアクティブ電極31の形状および平面視したときの位置関係を示す図である。
図11に示すように、アクティブ電極31とパッシブ電極22の両電極とも格子状である。パッシブ電極22のうち、平面視でアクティブ電極31と重なる部分の導体幅Wp2は他の部分の導体幅Wp1より細い。
図12は第5の実施形態に係る電力伝送システム305の概略断面図である。送電装置105の筐体115内の上面付近には送電装置側パッシブ電極22が形成されている。また、筐体115内の上面付近には送電装置側アクティブ電極3が形成されている。受電装置205の筐体215内の下面付近には受電装置側パッシブ電極7が形成されている。また、筐体215内の下面付近には受電装置側アクティブ電極62が形成されている。
Sta<Stp,Sra<Srp,Sra>Sta
の関係である。
このように、非導体部を備える電極を受電装置側にのみ設けてもよい。
これまでに示した非導体部及び導体部の枠状または格子状のパターンは2次元状に拡がるものに限らず、1次元状に拡がるパターンであってもよい。第6の実施形態では、非導体部と導体部が縞状である例を示す。
以上に示した幾つかの実施形態では、送電装置または受電装置のパッシブ電極が枠状の導体部を備えるようにしたが、送電装置と受電装置のいずれについても、パッシブ電極が格子状の導体部を備える電極であってもよい。この構造により、パッシブ電極とアクティブ電極間の浮遊容量を低減できる。
CL…キャパシタ
Cm…キャパシタ
E…導体部
Gr,Gt,Gtr…間隙
H…非導体部
LG,LL…インダクタ
OSC…高周波電圧発生回路
RL…負荷
TG…昇圧トランス
TL…降圧トランス
1…高周波高電圧発生回路
2…送電装置側パッシブ電極
3…送電装置側アクティブ電極
5…負荷回路
6…受電装置側アクティブ電極
7…受電装置側パッシブ電極
21,22,23…送電装置側パッシブ電極
31,33…送電装置側アクティブ電極
37…昇圧回路
45…降圧回路
61,62…受電装置側アクティブ電極
71,72…受電装置側パッシブ電極
101〜103,105…送電装置
111〜113,115,116…筐体
201〜203,205…受電装置
211〜213,215,216…筐体
301〜303,305,306…電力伝送システム
Claims (6)
- アクティブ電極およびパッシブ電極をそれぞれ有する、第1と第2の二つの電力伝送装置を備え、前記第1と第2の電力伝送装置のアクティブ電極同士の間に生じる容量およびパッシブ電極同士の間に生じる容量で前記第1と第2の電力伝送装置が結合する電力伝送システムにおいて、
第1の電力伝送装置のアクティブ電極の形成領域の面積をSta、第1の電力伝送装置のパッシブ電極の形成領域の面積をStp、第2の電力伝送装置のアクティブ電極の形成領域の面積をSra、第2の電力伝送装置のパッシブ電極の形成領域の面積をSrpで表すと、
Sta≦Stp,Sra≦Srp
の関係であり、
第1、第2の電力伝送装置のうち少なくとも一方のアクティブ電極は、枠状、縞状または格子状の導体部が平面方向に周期的に配列されたものである、電力伝送システム。 - 前記アクティブ電極の非導体部の幅をG、導体部の幅をWで表すと、電極比率W/(W+G)は10%〜50%の範囲内である、請求項1に記載の電力伝送システム。
- 前記電極比率は10%〜35%の範囲内である、請求項2に記載の電力伝送システム。
- 第1、第2の電力伝送装置のうち少なくとも一方の電力伝送装置の前記アクティブ電極および前記パッシブ電極は、枠状、縞状または格子状の導体部が平面方向に周期的に配列され、
前記アクティブ電極の非導体部で前記パッシブ電極の枠部が交差する、請求項1〜3のいずれかに記載の電力伝送システム。 - 第1の電力伝送装置のアクティブ電極は、枠状、縞状または格子状の導体部が平面方向に周期的に配列され、第1の電力伝送装置のアクティブ電極を第2の電力伝送装置に投影した時に第2の電力伝送装置のアクティブ電極の内側に収まる第1の電力伝送装置のアクティブ電極の非導体部が、第1の電力伝送装置のアクティブ電極の配列方向に二つ以上、且つ、この配列方向に直交する方向に二つ以上存在する、請求項1〜3のいずれかに記載の電力伝送システム。
- 第1の電力伝送装置のアクティブ電極は、枠状、縞状または格子状の導体部が平面方向に周期的に配列され、第2の電力伝送装置のパッシブ電極は枠状の導体であり、第2の電力伝送装置のアクティブ電極は第2の電力伝送装置のパッシブ電極の内側に収まる大きさの導体である、請求項1〜3のいずれかに記載の電力伝送システム。
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