JP5527590B2 - 送電装置、受電装置及び電力伝送システム - Google Patents
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Description
図1において、1は本発明の概略を説明するために用いる従来の電力伝送システム(以下、これを従来システムと呼ぶ)を示し、磁界による共鳴現象を利用して送電装置2から受電装置3に非接触で電力を伝送し得るようになされている。ここで、磁界による共鳴現象を利用した電力伝送方式では、給電側の送電共振器4に交流電流が流れることにより磁場の振動が発生し、同じ周波数で共振する受電側の受電共振器5に磁場の振動が伝わり、受電共振器5に交流電流が流れるものであり、電磁誘導を利用した電力伝送方式よりも電力の伝送距離を長くし得る。ここでは先ず初めに、この従来システム1を用いて、送電装置2から受電装置3への電力の伝送効率に関してついて以下説明する。
実際上、本発明の第1の実施の形態による電力伝送システム21は、磁界の共鳴現象を利用して送電装置24から受電装置27に比接触で電力を伝送し得るようになされている。この実施の形態の場合、送電装置24は、コンデンサ30を備え、磁場の共鳴により受電共振コイル25と磁気的に結合する送電共振コイル22と、コンデンサ31を備えた送電ピックアップコイル23とが、透明なアクリル板からなる支持部32に設けられている。
次に、図9に示すような電力伝送システム21を作製し、送電ピックアップコイル23及び受電ピックアップコイル26の位置変化と、このときの送電装置24から受電装置25への電力の伝送効率との関係について検証した。実際上、送電装置24では、例えば一辺lが約198mmでなる正四辺形状の送電共振コイル22と、一辺Lが送電共振コイル22の一辺lの半分程度の約96mmでなる正四辺形状の送電ピックアップコイル23とを用い、当該送電共振コイル22から約2mm離れた位置に、当該送電共振コイル22と平行に対向するように送電ピックアップコイル23を配置した。
以上の構成において、電力伝送システム21では、所定の固有振動数を有する送電共振コイル22を備える送電装置24と、当該送電共振コイル22の固有振動数と一致した固有振動数を有する受電共振コイル25を備える受電装置27とを所定の伝送距離zを設けて配置し、送電共振コイル22で発生する磁界によって受電共振コイル25を共鳴させ、当該送電共振コイル22から受電共振コイル25に電力を比接触で伝送する。
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施の形態においては、送電共振コイル22、送電ピックアップコイル23、受電共振コイル25及び受電ピックアップコイル26にそれぞれコンデンサ30,31,40,41を設け、これら送電共振コイル22、送電ピックアップコイル23、受電共振コイル25及び受電ピックアップコイル26の各巻回量を減らして薄型化した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、送電共振コイル22、送電ピックアップコイル23、受電共振コイル25及び受電ピックアップコイル26にそれぞれコンデンサ30,31,40,41を設けずに、これら送電共振コイル22、送電ピックアップコイル23、受電共振コイル25及び受電ピックアップコイル26の各巻回量を単に増やすようにしてもよい。
図8との対応部分に同一符号を付して示す図14(A)において、61は第2の実施の形態による送電装置を示し、この送電装置61は、送電共振コイル22の巻回領域S1内に送電ピックアップコイル23を設け、当該送電共振コイル22と送電ピックアップコイル23とを同一平面上に配置した構成を有する。
さらに、上述した実施の形態においては、例えば外郭形状が正四辺形状でなる送電共振コイル23を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図14(A)との対応部分に同一符号を付して示す図14(B)のように、外郭形状が縦長の長方形状でなる送電共振コイル64を適用してもよい。
図8との対応部分に同一符号を付して示す図15(A)において、71は第4の実施の形態による送電装置を示し、この送電装置71は、送電共振コイル22の巻回領域S1に対して送電ピックアップコイル23の巻回領域S2が所定角度に傾斜して配置された構成を有する。
図15(A)との対応部分に同一符号を付して示す図15(B)において、81は第5の実施の形態による送電装置を示し、この送電装置81は、送電ピックアップコイル23において中心線X1と直交する方向に延びる四辺状の一辺に回動軸X2が設けられており、当該送電ピックアップコイル23が回動軸X2を中心に回動し得るようになされている。
図15(B)との対応部分に同一符号を付して示す図16において、91は第6の実施の形態による送電装置を示し、この送電装置91は、中心線X1と直交する方向に延び、かつ送電ピックアップコイルの重心O2を通る回転軸X3が設けられており、当該送電ピックアップコイル23が回動軸X3を中心に送電ピックアップコイル23が回動し得るようになされている。
図14(A)との対応部分に同一符号を付して示す図17において、92は第7の実施の形態による送電装置を示し、この送電装置92は、送電共振コイル22の巻回領域S1と、送電ピックアップコイル23の巻回領域S2とを貫くように、誘電性及び又は透磁性を有する挿入部材93が配置され得る。
22 送電共振コイル
23 送電ピックアップコイル
24 送電装置
25 受電共振コイル
26 受電ピックアップコイル
27 受電装置
Claims (10)
- 磁場の共鳴により受電装置の受電共振コイルと磁気的に結合し、前記受電共振コイルに電力を伝送する送電共振コイルと、
電磁誘導又は磁場の共鳴によって前記送電共振コイルに電力を受電させる送電ピックアップコイルとを備え、
前記送電ピックアップコイルは、
前記送電共振コイルで発生した磁束の鎖交状態を変化させることで、前記送電共振コイルから見た前記送電ピックアップコイルのインピーダンスが調整され、
前記送電共振コイルの巻回領域内に、前記送電共振コイルと同一平面上に配置されている
ことを特徴とする送電装置。 - 前記送電共振コイル及び前記送電ピックアップコイルのうち、少なくともいずれか一方を所定方向へ移動させ、前記送電共振コイルの重心と、前記送電ピックアップコイルの重心との距離を変化させることにより、前記送電ピックアップコイルにおける磁束の鎖交状態を変化させる
ことを特徴とする請求項1記載の送電装置。 - 誘電性及び又は透磁性を有する挿入部材を備え、
前記挿入部材は、前記送電共振コイル及び前記送電ピックアップコイルに対する位置が変化する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の送電装置。 - 前記送電共振コイル及び又は前記送電ピックアップコイルにコンデンサが設けられている
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項記載の送電装置。 - 磁場の共鳴により送電装置の送電共振コイルと磁気的に結合し、前記送電共振コイルから電力を受電する受電共振コイルと、
電磁誘導又は磁場の共鳴によって前記受電共振コイルから電力を受電する受電ピックアップコイルとを備え、
前記受電ピックアップコイルは、
前記受電共振コイルで発生した磁束の鎖交状態を変化させることで、前記受電共振コイルから見た前記受電ピックアップコイルのインピーダンスが調整され、
前記受電共振コイルの巻回領域内に、前記受電共振コイルと同一平面上に配置されている
ことを特徴とする受電装置。 - 前記受電共振コイル及び前記受電ピックアップコイルのうち、少なくともいずれか一方を所定方向へ移動させ、前記受電共振コイルの重心と、前記受電ピックアップコイルの重心との距離を変化させることにより、前記受電ピックアップコイルにおける磁束の鎖交状態を変化させる
ことを特徴とする請求項5記載の受電装置。 - 誘電性及び又は透磁性を有する挿入部材を備え、
前記挿入部材は、前記受電共振コイル及び前記受電ピックアップコイルに対する位置が変化する
ことを特徴とする請求項5又は6記載の受電装置。 - 前記受電共振コイル及び又は前記受電ピックアップコイルにコンデンサが設けられている
ことを特徴とする請求項5〜7のうちいずれか1項記載の受電装置。 - 磁場の共鳴により受電装置から送電装置に電力が伝送される電力伝送システムにおいて、
前記送電装置は、請求項1〜4のうちいずれか1項記載の送電装置であり、
前記受電装置は、請求項5〜8のうちいずれか1項記載の受電装置である
ことを特徴とする電力伝送システム。 - 前記受電装置における前記受電共振コイルに対する前記受電ピックアップコイルの位置と、前記送電装置における前記送電共振コイルに対する前記送電ピックアップコイルの位置とが同じ状態に調整されている
ことを特徴とする請求項9記載の電力伝送システム。
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