JP4057038B2 - 電力伝送方法、電力伝送装置のコイルの選別方法および使用方法 - Google Patents
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Description
他方のコイルとして、少なくとも一方のコイルのf1が高くなるコイルを選ぶ。
前記の方法にて求められたf1を上限とし、スペースファクタがよいコイルを、Rs>Rw、の条件を満足する最高周波数であるf1以下であって、実効抵抗Rwが小さい周波数近辺で使用することにより、高い電力伝送性能を持つ電力伝送方法を得ることができる。その結果、電力伝送時の無効電力、皮相電力を低減できるので、コイルの実効抵抗による電力損失も低減できる。
V2=jωM・I1+jωL2・I2…(2)
V2=−RL・I2…(3)
求めたいのは、Z1=V1/I1、であるので、上記の3つの連立方程式から、V2、I2を消去すればよい。上記の連立方程式の(3)式を(2)式に代入し、V2を消去すると、
0=jωM・I1+(jωL2+RL)I2
となり、上式をI2について解き、上記連立方程式の(1)式に代入し、I2を消去すると、
V1=(jωL1+ω2M2/(jωL2+RL))I1
となり、Z1=V1/I1、であるので、上式より、Z1は、
Z1=jωL1+ω2M2/(jωL2+RL)
となる。実際の変成器は、1次側コイルに実効抵抗R1、2次側コイルに実効抵抗R2を持つので、図6の回路を考え、RL=R2とすると、
Z1=R1+jωL1+ω2M2/(jωL2+R2)
となる。上式の、ω2M2/(jωL2+R2)に、(−jωL2+R2)/(−jω
L2+R2)=1を掛けると、
Z1=R1+jωL1+ω2M2(−jωL2+R2)/(ω2L22+R22)
となり、実数項と虚数項を整理すると、
Z1=R1+R2・ω2M2/(ω2L22+R22)+jωL1−jωL2・ω2M2/(ω2L22+R22)
となって、A2=ω2M2/(ω2L22+R22)とすると、Z1は、
Z1=(R1+A2R2)+jω(L1−A2L2)…(4)
となる。ω2>0、M2≧0、L22>0、R22>0、であるので、明らかに、A2≧0である。すなわち、図5において、1次側コイルの入力インピーダンスZ1は、
Z1=R1+jωL1…(5)
であり、(5)式と(4)式を比較すれば明らかなように、図6のように、変成器の2次側コイルが短絡されたときには、1次側コイルの実効抵抗R1が増加し、インダクタンスL1が減少するのが分かる。これらは、「大学課程電気回路(1)」大野克郎、西哲生共著、オーム社発行(平成13年8月20日)に記載されている既知の回路理論である。
Claims (8)
- 送電部のコイルと、受電部のコイルとを対向させて、前記送電部から前記受電部に電力を伝送する電力伝送装置において、
前記対向するコイルの内、少なくとも一方のコイル単体の複素インピーダンスの純抵抗成分、実効直列抵抗である実数成分をRw(Ω)、
前記少なくとも一方のコイルに対向する他方のコイルを短絡したときの、前記少なくとも一方のコイルの複素インピーダンスの純抵抗成分、実効直列抵抗である実数成分をRs(Ω)、
Rs>Rw、を満足する最高周波数をf1(Hz)、としたときに、
前記少なくとも一方のコイルが、Rs>Rw、を満足するように、
前記f1以下の周波数領域にて電力を伝送する、電力伝送方法。 - さらに、前記少なくとも一方のコイルに対向する他方のコイルを開放したときの、前記少なくとも一方のコイルの複素インピーダンスの純抵抗成分、実効直列抵抗である実数成分をRn(Ω)、
Rs>Rn≧Rw、を満足する最高周波数をf2(Hz)、としたときに、
前記少なくとも一方のコイルが、Rs>Rn≧Rw、を満足するように、
前記f2以下の周波数領域にて電力を伝送する、請求項1に記載の電力伝送方法。 - さらに、前記少なくとも一方のコイルの熱抵抗をθi(℃/W)、
前記少なくとも一方のコイルの許容動作温度をTw(℃)、
前記少なくとも一方のコイルが設置される場所の周囲温度をTa(℃)、
電力を伝送しているときに、前記少なくとも一方のコイルに流れる交流電流をIa(A)、としたときに、
Rw≦(Tw−Ta)/(Ia2×θi)、
なる関係を、前記少なくとも一方のコイルが電力を伝送しているときに満足する、請求項1または2に記載の電力伝送方法。 - 送電部のコイルと、受電部のコイルとを対向させて、前記送電部から前記受電部に電力を伝送する電力伝送装置において、
前記対向するコイルの内、少なくとも一方のコイルは、導線を平面渦巻状に巻回されて構成されており、
前記少なくとも一方のコイルの外径、巻き数、線材のうち、少なくとも一つが同一である、異なる2個以上のコイルの電力伝送性能を比較する方法であって、
前記少なくとも一方のコイル単体の複素インピーダンスの純抵抗成分、実効直列抵抗である実数成分をRw(Ω)、
前記少なくとも一方のコイルに対向する他方のコイルを短絡したときの、前記少なくとも一方のコイルの複素インピーダンスの純抵抗成分、実効直列抵抗である実数成分をRs(Ω)、
前記少なくとも一方のコイルに対向する他方のコイルを開放したときの、前記少なくとも一方のコイルの複素インピーダンスの純抵抗成分、実効直列抵抗である実数成分をRn(Ω)、
Rs>Rw、を満足する最高周波数をf1(Hz)、
Rs>Rn≧Rw、を満足する最高周波数をf2(Hz)、としたときに、
前記少なくとも一方のコイルとして、f1およびf2を比較し、f1およびf2の高いコイルを選ぶ、電力伝送装置のコイルの選別方法。 - 前記少なくとも一方のコイルとして、前記f1およびf2の高いコイルを選んだとき、
前記他方のコイルとして、前記少なくとも一方のコイルのf1が高くなるコイルを選ぶ、請求項4に記載の電力伝送装置のコイルの選別方法。 - さらに、前記他方のコイルが前記少なくとも一方のコイルと同一であるときに、
前記Rsと前記Rwの比を、Rs/Rw、とすると、
前記f2以下の周波数領域において、前記、Rs/Rw、の値が、1以上であって、2に近いコイルを選ぶ、請求項4に記載の電力伝送装置のコイルの選別方法。 - 請求項5に記載の電力伝送装置のコイルの選別方法により選ばれた前記少なくとも一方のコイルと前記他方のコイルの双方を、
少なくとも前記f1以下で使用する、電力伝送装置のコイルの使用方法。 - 請求項6に記載の電力伝送装置のコイルの選別方向により選ばれた前記少なくとも一方のコイルを、
少なくとも前記f1以下で使用する、電力伝送装置のコイルの使用方法。
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