JP5601152B2 - Wireless power transmission system and power transmission device - Google Patents

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Description

本発明はワイヤレスで電力を伝送するシステムおよび送電装置に関するものである。   The present invention relates to a system for transmitting power wirelessly and a power transmission device.

代表的なワイヤレス電力伝送システムとして、送電装置の一次コイルから受電装置の二次コイルに磁界を利用して電力を伝送する磁界結合方式の電力伝送システムが知られている。しかし、磁界結合で電力を伝送する場合、各コイルを通る磁束の大きさが起電力に大きく影響するため、一次コイルと二次コイルとの相対位置関係に高い精度が要求される。また、コイルを利用するため、装置の小型化が難しい。   As a typical wireless power transmission system, a magnetic field coupling type power transmission system is known in which power is transmitted from a primary coil of a power transmission device to a secondary coil of a power reception device using a magnetic field. However, when power is transmitted by magnetic field coupling, since the magnitude of magnetic flux passing through each coil greatly affects the electromotive force, high accuracy is required for the relative positional relationship between the primary coil and the secondary coil. Moreover, since the coil is used, it is difficult to reduce the size of the apparatus.

一方、特許文献1,2に開示されているような電界結合方式のワイヤレス電力伝送システムも知られている。このシステムでは、送電装置の結合電極から受電装置の結合電極に電界を介して電力が伝送される。この方式は、結合電極の相対位置精度が比較的緩く、また、結合電極の小型・薄型化が可能である。   On the other hand, an electric field coupling type wireless power transmission system as disclosed in Patent Documents 1 and 2 is also known. In this system, power is transmitted from the coupling electrode of the power transmission apparatus to the coupling electrode of the power reception apparatus via an electric field. In this method, the relative positional accuracy of the coupling electrode is relatively loose, and the coupling electrode can be reduced in size and thickness.

図1は特許文献1の電力伝送システムの基本構成を示す図である。この電力伝送システムは送電装置と受電装置とで構成される。送電装置には、高周波高電圧発生回路1、パッシブ電極2及びアクティブ電極3を備えている。受電装置には、高周波高電圧負荷回路5、パッシブ電極7及びアクティブ電極6を備えている。そして、送電装置のアクティブ電極3と受電装置のアクティブ電極6とが空隙4を介して近接することにより、この二つの電極同士が電界結合する。   FIG. 1 is a diagram illustrating a basic configuration of a power transmission system disclosed in Patent Document 1. In FIG. This power transmission system includes a power transmission device and a power reception device. The power transmission device includes a high frequency high voltage generation circuit 1, a passive electrode 2, and an active electrode 3. The power receiving device includes a high frequency high voltage load circuit 5, a passive electrode 7, and an active electrode 6. Then, when the active electrode 3 of the power transmission device and the active electrode 6 of the power reception device come close to each other through the gap 4, the two electrodes are electrically coupled.

送電装置のパッシブ電極、送電装置のアクティブ電極、受電装置のアクティブ電極及び受電装置のパッシブ電極は、それらが互いに平行に配置されている。   The passive electrode of the power transmission device, the active electrode of the power transmission device, the active electrode of the power reception device, and the passive electrode of the power reception device are arranged in parallel to each other.

特許文献2の電力伝送システムでは、送電装置は交流信号生成部により生成された交流信号に共振する第1共振回路と給電電極を有する。受電装置は電気信号を生成する受電電極と、電気信号に共振する第2共振回路と、共振された電気信号から直流電力を生成する整流部及び回路負荷を有する。送電装置のアクティブ電極とパッシブ電極とは一平面上に設けられ、受電装置のアクティブ電極とパッシブ電極が相手側の各電極と所定間隔を隔てて対向するように設けられている。また、この特許文献2の図18〜図21には、受電装置側のアクティブ電極を複数の分割電極で構成しておき、受電装置を載置した時に送電装置の第1、第2アクティブ電極対して重なる受電装置の分割電極をアクティブ電極として選択的に動作させることが示されている。   In the power transmission system of Patent Literature 2, the power transmission device includes a first resonance circuit that resonates with an AC signal generated by the AC signal generation unit and a power feeding electrode. The power receiving apparatus includes a power receiving electrode that generates an electric signal, a second resonance circuit that resonates with the electric signal, a rectifying unit that generates DC power from the resonated electric signal, and a circuit load. The active electrode and the passive electrode of the power transmission device are provided on one plane, and the active electrode and the passive electrode of the power reception device are provided so as to face each other electrode at a predetermined interval. Further, in FIGS. 18 to 21 of Patent Document 2, the active electrode on the power receiving device side is constituted by a plurality of divided electrodes, and when the power receiving device is placed, the first and second active electrodes of the power transmitting device are opposed to each other. It is shown that the split electrode of the overlapping power receiving device is selectively operated as an active electrode.

特表2009−531009号公報Special table 2009-531009 特開2009−296857号公報JP 2009-296857 A

特許文献1の電力伝送システムにおいては、送電装置と受電装置のアクティブ電極同士を近接させて電極間に強い電場を形成するとともに、送電装置と受電装置のパッシブ電極同士間に生じる容量をなるべく大きくする。そのためパッシブ電極を大きくする必要がある。縦方向に狭くされた空間に送電ユニットのパッシブ電極、送電ユニットのアクティブ電極、受電ユニットのアクティブ電極および受電ユニットのパッシブ電極が縦方向に配置されると浮遊容量が過大になりがちである。特許文献2の電力伝送システムにおいても、アクティブ電極とパッシブ電極が一面に隣接配置されているので、アクティブ電極とパッシブ電極とに近接配置された回路基板との間の浮遊容量が過大になりがちである。そのため、いずれも結合度が大きくなく、伝送効率が低いという問題があった。   In the power transmission system of Patent Document 1, the active electrodes of the power transmission device and the power reception device are brought close to each other to form a strong electric field between the electrodes, and the capacitance generated between the passive electrodes of the power transmission device and the power reception device is increased as much as possible. . Therefore, it is necessary to enlarge the passive electrode. If the passive electrode of the power transmission unit, the active electrode of the power transmission unit, the active electrode of the power reception unit, and the passive electrode of the power reception unit are arranged in the vertical direction, the stray capacitance tends to be excessive. Even in the power transmission system of Patent Document 2, since the active electrode and the passive electrode are arranged adjacent to each other, the stray capacitance between the active electrode and the circuit board arranged close to the passive electrode tends to be excessive. is there. For this reason, there is a problem that the degree of coupling is not large and the transmission efficiency is low.

また、特許文献2の電力伝送システムにおいては、受電装置側に多くのアクティブ電極を設けておく必要があり、その選択回路も複雑と成らざるを得ない。   Moreover, in the power transmission system of Patent Document 2, it is necessary to provide many active electrodes on the power receiving device side, and the selection circuit has to be complicated.

本発明は、装置を大型化することなく、電力伝送に寄与しない浮遊容量を小さくして電力伝送効率を高め、且つ簡素な構成で送電装置に対する受電装置の載置の向きの自由度を高めた、ワイヤレス電力伝送システムおよび送電装置を提供することを目的としている。   The present invention increases the power transmission efficiency by reducing the stray capacitance that does not contribute to power transmission without increasing the size of the device, and increases the degree of freedom of the orientation of the power receiving device relative to the power transmission device with a simple configuration. An object is to provide a wireless power transmission system and a power transmission device.

(1)本発明のワイヤレス電力伝送システムは、受電装置が載置される載置面と、高周波高電圧を発生する送電回路と、前記高周波高電圧が印加される送電側アクティブ電極および送電側パッシブ電極を有する送電装置と、
受電回路と、この受電回路に接続された受電側アクティブ電極および受電側パッシブ電極を有する受電装置と、を備え、
前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とが、および前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とがそれぞれ電界結合して、前記送電装置から前記受電装置に電力を伝送するワイヤレス電力伝送システムにおいて、
前記送電側アクティブ電極は、前記載置面の中心を通り第1方向に帯状に延びる送電側第1アクティブ電極と、前記載置面の中心を通り前記第1方向に対して交差する第2方向へ帯状に延びる送電側第2アクティブ電極と、を含み、
前記送電側第1アクティブ電極または前記送電側第2アクティブ電極への前記高周波高電圧の供給を切り替える切替回路を備えたことを特徴としている。
(1) A wireless power transmission system of the present invention includes a mounting surface on which a power receiving device is mounted, a power transmission circuit that generates a high frequency high voltage, a power transmission side active electrode to which the high frequency high voltage is applied, and a power transmission side passive. A power transmission device having an electrode;
A power receiving circuit, and a power receiving device having a power receiving side active electrode and a power receiving side passive electrode connected to the power receiving circuit,
A wireless power transmission system that transmits electric power from the power transmission device to the power reception device by electric field coupling between the power transmission side active electrode and the power reception side active electrode, and the power transmission side passive electrode and the power reception side passive electrode. In
The power transmission side active electrode includes a power transmission side first active electrode extending in a strip shape in the first direction through the center of the placement surface, and a second direction passing through the center of the placement surface and intersecting the first direction. A second active electrode on the power transmission side extending in a belt shape,
A switching circuit that switches supply of the high-frequency high voltage to the power transmission side first active electrode or the power transmission side second active electrode is provided.

この構造によれば、電力伝送に寄与しない浮遊容量が小さくなって電力伝送効率が高く、且つ送電装置に対する受電装置の載置の向きの自由度が高い。   According to this structure, the stray capacitance that does not contribute to the power transmission is reduced, the power transmission efficiency is high, and the degree of freedom of the mounting direction of the power receiving device with respect to the power transmission device is high.

(2)例えば、前記送電側パッシブ電極は、例えば前記送電側第1アクティブ電極および前記送電側第2アクティブ電極を挟んで、前記受電側アクティブ電極および前記受電側パッシブ電極の反対側に配置される。この構造により、送電装置のアクティブ電極と受電装置のアクティブ電極を高電圧で結合させることができる。 (2) For example, the power transmission side passive electrode is disposed on the opposite side of the power reception side active electrode and the power reception side passive electrode with the power transmission side first active electrode and the power transmission side second active electrode interposed therebetween, for example. . With this structure, the active electrode of the power transmission device and the active electrode of the power reception device can be coupled with a high voltage.

(3)前記送電側第1アクティブ電極と前記送電側第2アクティブ電極とは直交またはほぼ直交している。この構造により、簡素な構造で位置自由度が向上し、また、浮遊容量を低減できる。 (3) The power transmission side first active electrode and the power transmission side second active electrode are orthogonal or substantially orthogonal. With this structure, the position freedom is improved with a simple structure, and the stray capacitance can be reduced.

(4)前記受電側アクティブ電極の形状は短冊状であることが好ましい。このことにより、浮遊容量の低減効果が大きい。 (4) It is preferable that the shape of the power receiving side active electrode is a strip shape. As a result, the effect of reducing stray capacitance is great.

(5)前記送電側第1アクティブ電極の前記送電側第2アクティブ電極に対する近接位置、および前記送電側第2アクティブ電極の前記送電側第1アクティブ電極に対する近接位置には、例えば突起状の拡張電極パターンが設けられている。この構造により、斜め方向の位置自由度を確保できる。 (5) For example, a protruding extension electrode is provided at a position near the power transmission side first active electrode to the power transmission side second active electrode and a position near the power transmission side second active electrode to the power transmission side first active electrode. A pattern is provided. With this structure, it is possible to secure a positional freedom in the oblique direction.

(6)前記拡張電極パターンは、例えば送電側第1アクティブ電極の中心から送電側第1アクティブ電極に沿って延びる方向に対して45°及び−45°の方向へそれぞれ突出する第1の凸部と、送電側第2アクティブ電極の中心線からの高さが受電側アクティブ電極の短辺の長さのほぼ1/2である第2の凸部とを含む。 (6) The extended electrode pattern is, for example, a first protrusion protruding in the direction of 45 ° and −45 ° with respect to the direction extending along the power transmission side first active electrode from the center of the power transmission side first active electrode. And a second convex portion whose height from the center line of the power transmission side second active electrode is approximately ½ of the length of the short side of the power reception side active electrode.

この構成により、電力送電装置に対して電力受電装置が斜め方向に対向した状態でも、浮遊容量を増大させないで結合度を向上させることができ、高い効率で電力伝送できる。   With this configuration, even when the power receiving device is opposed to the power transmitting device in an oblique direction, the degree of coupling can be improved without increasing the stray capacitance, and power can be transmitted with high efficiency.

(7)例えば、前記送電側第1アクティブ電極の延びる方向に対して45°の方向に前記受電側アクティブ電極の長辺が平行になるように配置したときに、前記第1の凸部のうち前記受電側アクティブ電極に対向する面積が、対向しない面積より大きく、且つ前記受電側アクティブ電極は前記第2の凸部に対向しない。 (7) For example, when the long side of the power receiving side active electrode is arranged in a direction of 45 ° with respect to the direction in which the power transmitting side first active electrode extends, The area facing the power receiving side active electrode is larger than the area not facing, and the power receiving side active electrode does not face the second convex portion.

この構成により、斜め45°方向の位置で送電側第1アクティブ電極がオンとなり、浮遊容量を増大させないで結合度を向上させることができるので高い効率で電力伝送できる。   With this configuration, the first active electrode on the power transmission side is turned on at a position in the oblique 45 ° direction, and the degree of coupling can be improved without increasing the stray capacitance, so that power can be transmitted with high efficiency.

(8)また、例えば前記第1の凸部の面積は前記第2の凸部の面積より大きい。 (8) Further, for example, the area of the first protrusion is larger than the area of the second protrusion.

本発明によれば、装置を大型化することなく、電力伝送に寄与しない浮遊容量を小さくして電力伝送効率を高め、且つ簡素な構成で送電装置に対する受電装置の載置の向きの自由度を高めた、ワイヤレス電力伝送システムおよび送電装置を構成できる。   According to the present invention, without increasing the size of the device, the stray capacitance that does not contribute to power transmission is reduced to increase power transmission efficiency, and the degree of freedom of the orientation of the power receiving device with respect to the power transmission device can be increased with a simple configuration. An enhanced wireless power transmission system and power transmission device can be configured.

図1は特許文献1の電力伝送システムの基本構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a basic configuration of a power transmission system disclosed in Patent Document 1. In FIG. 図2(A)は第1の実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム401の平面図、図2(B)はその平面図である。FIG. 2A is a plan view of the wireless power transmission system 401 according to the first embodiment, and FIG. 2B is a plan view thereof. 図3(A)、図3(B)は電装置101に対する受電装置201の典型的な二つの載置状態と切替回路31による切替状態を示す平面図である。3A and 3B are plan views showing two typical mounting states of the power receiving device 201 with respect to the electric device 101 and switching states by the switching circuit 31. FIG. 図4は送電装置101および受電装置201の回路構成図である。FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the power transmission device 101 and the power reception device 201. 図5は制御部33の処理内容を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents of the control unit 33. 図6(A)、図6(B)、図6(C)は、送電装置の二つのアクティブ電極を選択的に用いるための構成例である。FIG. 6A, FIG. 6B, and FIG. 6C are configuration examples for selectively using two active electrodes of the power transmission device. 図7は第3の実施形態に係る送電装置103のアクティブ電極の形状を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing the shape of the active electrode of the power transmission device 103 according to the third embodiment. 図8は、送電装置の第1アクティブ電極12A、第2アクティブ電極12B−1,12B−2に対する受電装置のアクティブ電極の典型的な位置関係を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a typical positional relationship of the active electrodes of the power receiving device with respect to the first active electrode 12A and the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 of the power transmitting device. 図9(A)〜図9(G)は、送電装置の第1アクティブ電極12A、第2アクティブ電極12B−1,12B−2に対する受電装置のアクティブ電極の位置関係の例、および送電装置の第1アクティブ電極12Aまたは第2アクティブ電極12B−1,12B−2のいずれが選択されるかの例を示す平面図である。9A to 9G illustrate examples of the positional relationship of the active electrode of the power receiving device with respect to the first active electrode 12A, the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 of the power transmitting device, and the first of the power transmitting device. It is a top view showing an example of which one of the 1 active electrode 12A or the 2nd active electrodes 12B-1 and 12B-2 is selected. 図10(A)、図10(B)は、第1の凸部12APおよび第2の凸部12BPの変形例を示す平面図である。FIG. 10A and FIG. 10B are plan views showing modifications of the first convex portion 12AP and the second convex portion 12BP.

《第1の実施形態》
図2(A)は第1の実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム401の平面図、図2(B)はその平面図である。このワイヤレス電力伝送システム401は送電装置101と受電装置201とで構成されている。但し、図2(A)及び図2(B)においては、送電装置101および受電装置201の内部の各電極を透視して(筐体を透明化して)表している。
<< First Embodiment >>
FIG. 2A is a plan view of the wireless power transmission system 401 according to the first embodiment, and FIG. 2B is a plan view thereof. The wireless power transmission system 401 includes a power transmission device 101 and a power reception device 201. However, in FIGS. 2A and 2B, each electrode inside the power transmitting device 101 and the power receiving device 201 is seen through (the housing is made transparent).

送電装置101はパッシブ電極11、第1アクティブ電極12Aおよび第2アクティブ電極12Bを備え、受電装置201はパッシブ電極21とアクティブ電極22を備えている。ワイヤレス電力伝送システム401において、送電装置101の第1アクティブ電極12Aまたは第2アクティブ電極12Bと受電装置のアクティブ電極22とが、および送電装置101のパッシブ電極11と受電装置201のパッシブ電極21とがそれぞれ電界結合して、送電装置101から受電装置201に電力が伝送される。   The power transmitting apparatus 101 includes a passive electrode 11, a first active electrode 12 </ b> A, and a second active electrode 12 </ b> B, and the power receiving apparatus 201 includes a passive electrode 21 and an active electrode 22. In the wireless power transmission system 401, the first active electrode 12A or the second active electrode 12B of the power transmission apparatus 101 and the active electrode 22 of the power reception apparatus, and the passive electrode 11 of the power transmission apparatus 101 and the passive electrode 21 of the power reception apparatus 201 are connected. Electric power is transmitted from the power transmitting apparatus 101 to the power receiving apparatus 201 by electric field coupling.

送電装置101の筐体の上面は受電装置201が載置される載置面13である。第1アクティブ電極12Aは載置面13の中心を通り第1方向に帯状に延びている。第2アクティブ電極12Bは、載置面13の中心を通り、前記第1方向に対して平面視で直交する第2方向へ帯状に延びている。   The upper surface of the casing of the power transmission device 101 is a placement surface 13 on which the power reception device 201 is placed. The first active electrode 12A passes through the center of the mounting surface 13 and extends in a strip shape in the first direction. The second active electrode 12B passes through the center of the mounting surface 13 and extends in a strip shape in a second direction orthogonal to the first direction in plan view.

送電装置101の筐体内には送電回路と切替回路31を備えている。送電回路は第1アクティブ電極12Aまたは第2アクティブ電極12Bとパッシブ電極11との間に高周波高電圧を印加する。前記切替回路は第1アクティブ電極12Aまたは第2アクティブ電極12Bのいずれかを選択する。   A power transmission circuit and a switching circuit 31 are provided in the casing of the power transmission device 101. The power transmission circuit applies a high-frequency high voltage between the first active electrode 12 </ b> A or the second active electrode 12 </ b> B and the passive electrode 11. The switching circuit selects either the first active electrode 12A or the second active electrode 12B.

図2(B)に表れているように、送電装置101のパッシブ電極11は、送電装置101の第1アクティブ電極12Aおよび第2アクティブ電極12Bを挟んで、受電装置201のアクティブ電極22および受電装置201のパッシブ電極21の反対側に配置されている。   As shown in FIG. 2B, the passive electrode 11 of the power transmission device 101 includes the active electrode 22 and the power reception device of the power reception device 201 with the first active electrode 12A and the second active electrode 12B of the power transmission device 101 interposed therebetween. 201 is disposed on the opposite side of the passive electrode 21.

受電装置のアクティブ電極22は長手方向を有する形状すなわち短冊状を成している。この受電装置201のアクティブ電極22は送電装置101の第1アクティブ電極12Aまたは第2アクティブ電極12Bに対向する。受電装置201のパッシブ電極21は送電装置101のパッシブ電極11に対向する。この状態で、アクティブ電極同士およびパッシブ電極同士が電界結合する。この構造により、送電装置のアクティブ電極と受電装置のアクティブ電極を高電圧で結合させることができる。   The active electrode 22 of the power receiving device has a shape having a longitudinal direction, that is, a strip shape. The active electrode 22 of the power receiving apparatus 201 faces the first active electrode 12A or the second active electrode 12B of the power transmitting apparatus 101. The passive electrode 21 of the power receiving device 201 faces the passive electrode 11 of the power transmitting device 101. In this state, the active electrodes and the passive electrodes are electrically coupled. With this structure, the active electrode of the power transmission device and the active electrode of the power reception device can be coupled with a high voltage.

図3(A)、図3(B)は、送電装置101に対する受電装置201の典型的な二つの載置状態と切替回路31による切替状態を示す平面図である。送電回路111は所定の高周波高電圧を発生し、切替回路31は送電回路111の出力電圧を第1アクティブ電極12Aまたは第2アクティブ電極12Bのいずれかへ印加する。   FIGS. 3A and 3B are plan views showing two typical mounting states of the power receiving apparatus 201 with respect to the power transmitting apparatus 101 and switching states by the switching circuit 31. FIG. The power transmission circuit 111 generates a predetermined high-frequency high voltage, and the switching circuit 31 applies the output voltage of the power transmission circuit 111 to either the first active electrode 12A or the second active electrode 12B.

図3(A)ように、受電装置201のアクティブ電極22が送電装置101の第1アクティブ電極12Aと対向している状態では、切替回路31は第1アクティブ電極12Aを選択する。図3(B)ように、受電装置201のアクティブ電極22が送電装置101の第2アクティブ電極12Bと対向している状態では、切替回路31は第2アクティブ電極12Bを選択する。このようにして、送電装置101に対して受電装置201を横置きしても縦置きしても電力伝送が可能となる。切替回路31によって選択されていない方のアクティブ電極は開放状態であるので、送電装置101のパッシブ電極11および受電装置201のパッシブ電極21のいずれとの間にも浮遊容量が生じない。そのため、高い結合度が維持できる。   As shown in FIG. 3A, in a state where the active electrode 22 of the power receiving device 201 is opposed to the first active electrode 12A of the power transmitting device 101, the switching circuit 31 selects the first active electrode 12A. As shown in FIG. 3B, in a state where the active electrode 22 of the power receiving device 201 is opposed to the second active electrode 12B of the power transmitting device 101, the switching circuit 31 selects the second active electrode 12B. In this manner, power transmission is possible regardless of whether the power receiving apparatus 201 is placed horizontally or vertically with respect to the power transmitting apparatus 101. Since the active electrode that is not selected by the switching circuit 31 is in an open state, no stray capacitance is generated between the passive electrode 11 of the power transmission device 101 and the passive electrode 21 of the power reception device 201. Therefore, a high degree of coupling can be maintained.

なお、第1アクティブ電極12Aと第2アクティブ電極12Bとの交差位置は、互いの対向面積がなるべく小さくなるように、交差位置のみ電極幅を細くしてもよい。このことにより、第1、第2アクティブ電極12A、12B間に発生する浮遊容量をより抑えることができる。   Note that, at the intersection position of the first active electrode 12A and the second active electrode 12B, the electrode width may be narrowed only at the intersection position so that the opposing areas are as small as possible. Thus, stray capacitance generated between the first and second active electrodes 12A and 12B can be further suppressed.

図4は送電装置101および受電装置201の回路構成図である。送電回路111において、定電圧電源35は商用電源を入力して例えば一定の直流電圧(例えばDC5V)を発生する電源回路である。定電流電源36は一定の直流電流を発生する電源回路である。切替回路34は定電圧電源35または定電流電源36の一方を選択して駆動制御回路/検出回路32へ与える。駆動制御回路/検出回路32は定電圧電源35または定電流電源36を電源として、例えば100kHz〜数10MHzの高周波電圧を発生するとともに、定電流電源36から供給される電圧DCVの検出および定電圧電源35から供給される電流DCIを検出する。制御部33は、後述のとおり駆動制御回路/検出回路32および切替回路31,34を制御する。   FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the power transmission device 101 and the power reception device 201. In the power transmission circuit 111, the constant voltage power source 35 is a power source circuit that receives a commercial power source and generates, for example, a constant DC voltage (for example, DC 5V). The constant current power supply 36 is a power supply circuit that generates a constant direct current. The switching circuit 34 selects one of the constant voltage power supply 35 and the constant current power supply 36 and supplies it to the drive control circuit / detection circuit 32. The drive control circuit / detection circuit 32 uses a constant voltage power supply 35 or a constant current power supply 36 as a power supply to generate a high frequency voltage of, for example, 100 kHz to several tens of MHz, and also detects a voltage DCV supplied from the constant current power supply 36 and a constant voltage power supply. The current DCI supplied from 35 is detected. The controller 33 controls the drive control circuit / detection circuit 32 and the switching circuits 31 and 34 as described later.

受電装置201の受電回路211は、パッシブ電極21(図2(B)参照)とアクティブ電極22との間に、例えば降圧トランス及びインダクタによる降圧回路が接続されている。また、この降圧トランスの二次側には負荷回路が接続されている。この負荷回路は整流平滑回路と負荷となる機器の回路とで構成されている。負荷となる機器の回路は二次電池を含んでもよい。   In the power receiving circuit 211 of the power receiving apparatus 201, a step-down circuit using, for example, a step-down transformer and an inductor is connected between the passive electrode 21 (see FIG. 2B) and the active electrode 22. A load circuit is connected to the secondary side of the step-down transformer. This load circuit is composed of a rectifying / smoothing circuit and a circuit of a device as a load. The circuit of the device serving as a load may include a secondary battery.

例えば、受電装置201は送電装置101に載置することによって内部の二次電池が充電される装置であり、携帯電子機器としては携帯電話、ノート型PC、デジタルカメラなどが挙げられる。受電装置201は、二次電池を内蔵しない充電器または電源であってもよい。この場合、受電した電力を外部に出力して別の機器に給電または充電するようにしてもよい。   For example, the power receiving apparatus 201 is an apparatus in which an internal secondary battery is charged by being placed on the power transmitting apparatus 101. Examples of portable electronic devices include a mobile phone, a notebook PC, and a digital camera. The power receiving apparatus 201 may be a charger or a power source that does not incorporate a secondary battery. In this case, the received power may be output to the outside to supply or charge another device.

図5は前記制御部33の処理内容を示すフローチャートである。
先ず、切替回路34を定電流電源36側に設定する(S1)。また、切替回路31を第1アクティブ電極12A側に設定する(S2)。次に、駆動周波数をスイープしつつ駆動回路/検出回路32を駆動させる(S3)。そして、前記直流電圧DCVの極大値の有無を判定する(S4)。極大値が無ければ、第2アクティブ電極12B側に切り替えて、同様の処理を行う(S5→S3)。
FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents of the control unit 33.
First, the switching circuit 34 is set to the constant current power source 36 side (S1). Further, the switching circuit 31 is set on the first active electrode 12A side (S2). Next, the drive circuit / detection circuit 32 is driven while sweeping the drive frequency (S3). Then, it is determined whether or not there is a maximum value of the DC voltage DCV (S4). If there is no local maximum, the same process is performed by switching to the second active electrode 12B side (S5 → S3).

DCVに極大値が有れば、その周波数を駆動周波数に設定する(S6)。そして、切替回路34を定電圧電源35側に切り替える。このことによって給電(電力伝送)が開始される(S7)。   If the DCV has a maximum value, the frequency is set as the drive frequency (S6). Then, the switching circuit 34 is switched to the constant voltage power supply 35 side. Thus, power supply (power transmission) is started (S7).

その後、駆動電流DCIを検出する(S8)。そして、駆動電流DCIが閾値DCIth1を下回るまで待つ(S9→S8・・・)。   Thereafter, the drive current DCI is detected (S8). And it waits until drive current DCI falls below threshold value DCIth1 (S9-> S8 ...).

駆動電流DCIが閾値DCIth1を下回れば、駆動回路/検出回路32の駆動を停止する(S10)。   If the drive current DCI falls below the threshold value DCIth1, the drive of the drive circuit / detection circuit 32 is stopped (S10).

その後は、ステップS1へ戻る。このことによって、ステップS1以降の処理が繰り返されるが、受電装置の二次電池は既に満充電状態であるので、ステップS9の判定条件を満たす。そのため繰り返し充電されることはない。   Thereafter, the process returns to step S1. As a result, the processes in and after step S1 are repeated. However, since the secondary battery of the power receiving apparatus is already fully charged, the determination condition in step S9 is satisfied. Therefore, it is not repeatedly charged.

受電装置が取り除かれて、別の充電を要する受電装置が載置されたなら、以上に述べた手順で第1アクティブ電極または第2アクティブ電極が選択されて電力伝送により充電がなされることになる。   If the power receiving apparatus is removed and a power receiving apparatus that requires another charge is placed, the first active electrode or the second active electrode is selected by the procedure described above, and charging is performed by power transmission. .

なお、送電回路111が発生する交流電圧の周波数は、送電装置101および受電装置201の周囲の誘電性媒質(すなわち空気)での波長が、送電装置101および受電装置201の大きさに比べて長い関係にある。すなわち準静電場により電力伝送される。このことにより、電磁波放射の形で輻射(分散)されるエネルギーが少ないので、電力伝送効率が高まる。また、送電回路111が発生する交流電圧の周波数は、輻射される電磁波エネルギーが、送電装置101から受電装置201へ伝搬される電界エネルギーに比べて小さい範囲で、できるだけ高い周波数とする。このことによって、送電装置側アクティブ電極12A,12B、送電装置側パッシブ電極11、受電装置側アクティブ電極22、受電装置側パッシブ電極21のそれぞれの面積が小さくても(小さい割に)伝送電力を高めることができる。同じ伝送電力である場合は結合電極の電圧を低めることができる。したがって、小型でありながら電力伝送効率の高い電力伝送システムが構成できる。これらのことは第2の実施形態以降の各実施形態についても同様である。   Note that the frequency of the AC voltage generated by the power transmission circuit 111 has a longer wavelength in the dielectric medium (that is, air) around the power transmission device 101 and the power reception device 201 than the size of the power transmission device 101 and the power reception device 201. There is a relationship. That is, power is transmitted by a quasi-electrostatic field. This increases power transmission efficiency because less energy is radiated (dispersed) in the form of electromagnetic radiation. In addition, the frequency of the AC voltage generated by the power transmission circuit 111 is set as high as possible in a range where the radiated electromagnetic wave energy is smaller than the electric field energy propagated from the power transmission apparatus 101 to the power reception apparatus 201. As a result, the transmission power is increased even though the respective areas of the power transmission device side active electrodes 12A and 12B, the power transmission device side passive electrode 11, the power reception device side active electrode 22, and the power reception device side passive electrode 21 are small. be able to. When the transmission power is the same, the voltage of the coupling electrode can be lowered. Therefore, it is possible to configure a power transmission system that is small and has high power transmission efficiency. The same applies to each of the second and subsequent embodiments.

《第2の実施形態》
図6(A)、図6(B)、図6(C)は、送電装置の二つのアクティブ電極を選択的に用いるための構成例である。
図6(A)は、電源部37、駆動部32−1、昇圧部32−2を兼用し、切替回路31によって昇圧部32−2の出力電圧を第1アクティブ電極12Aまたは第2アクティブ電極12Bに供給するように構成されたものである。ここで昇圧部32−2は例えば昇圧トランスであり、駆動部32−1は昇圧トランスの1次側を駆動するスイッチング素子およびそのスイッチング素子の駆動回路である。図6(A)の例は図4に示した送電装置101の構成に相当する。すなわち、電源部37は定電圧電源35、駆動部32−1および昇圧部32−2は駆動回路/検出回路32にそれぞれ相当する。
<< Second Embodiment >>
FIG. 6A, FIG. 6B, and FIG. 6C are configuration examples for selectively using two active electrodes of the power transmission device.
In FIG. 6A, the power supply unit 37, the driving unit 32-1, and the boosting unit 32-2 are also used, and the output voltage of the boosting unit 32-2 is changed by the switching circuit 31 to the first active electrode 12A or the second active electrode 12B. It is comprised so that it may supply to. Here, the step-up unit 32-2 is, for example, a step-up transformer, and the drive unit 32-1 is a switching element that drives the primary side of the step-up transformer and a drive circuit for the switching element. The example in FIG. 6A corresponds to the configuration of the power transmission device 101 illustrated in FIG. That is, the power supply unit 37 corresponds to the constant voltage power supply 35, and the drive unit 32-1 and the booster unit 32-2 correspond to the drive circuit / detection circuit 32, respectively.

図6(A)の構成によれば、第1アクティブ電極と第2アクティブ電極以外の多くの回路部分が共用できるので、小型、低コスト化に有利である。   According to the configuration shown in FIG. 6A, many circuit portions other than the first active electrode and the second active electrode can be shared, which is advantageous for downsizing and cost reduction.

図6(B)は、電源部37、駆動部32−1を兼用し、切替回路38によって昇圧部32−2A,32−2Bを選択的に駆動し、出力電圧を第1アクティブ電極12Aまたは第2アクティブ電極12Bに供給するように構成されたものである。   In FIG. 6B, the power supply unit 37 and the drive unit 32-1 are also used, and the booster units 32-2A and 32-2B are selectively driven by the switching circuit 38, and the output voltage is changed to the first active electrode 12A or the first active electrode 12A. 2 is configured to be supplied to the active electrode 12B.

図6(C)は、電源部37を兼用し、切替回路39によって駆動部32−1A,32−1Bおよび昇圧部32−2A,32−2Bを選択的に駆動し、出力電圧を第1アクティブ電極12Aまたは第2アクティブ電極12Bに供給するように構成されたものである。   In FIG. 6C, the power supply unit 37 is also used, and the driving units 32-1A and 32-1B and the boosting units 32-2A and 32-2B are selectively driven by the switching circuit 39, and the output voltage is first active. It is configured to be supplied to the electrode 12A or the second active electrode 12B.

前記切替回路31,38,39の切替制御は第1アクティブ電極12Aまたは第2アクティブ電極12Bのいずれが受電装置のアクティブ電極22に対向しているかに応じて行われる。   The switching control of the switching circuits 31, 38, 39 is performed according to which of the first active electrode 12A or the second active electrode 12B faces the active electrode 22 of the power receiving device.

図6(B)または図6(C)に示したように二つの昇圧部を備える構成では、共振系が二つ存在することになるので、共振系同士が相互作用しないようにすることが重要である。そのために、(1)アクティブ電極12A,12B間の結合を物理的に弱める。(2)共振周波数を故意にずらす。という構成が有効である。(2)の構成で、例えば二つの共振系のうちオフ側の共振系の昇圧トランスの一次側をオープンにすると、昇圧トランスのインピーダンスLと結合部のキャパシタンスCとでLC共振周波数(不要共振周波数)が決定される。また、ショートにすると昇圧トランスの漏れインダクタンス成分Lと結合部のキャパシタンスCとでLC共振周波数(不要共振周波数)が決定される。いずれの場合でも、二つの共振系のうちオン側の共振系の動作周波数を上記不要共振周波数に近接しないように設定すればよい。   As shown in FIG. 6 (B) or FIG. 6 (C), since there are two resonance systems in the configuration including two boosting units, it is important to prevent the resonance systems from interacting with each other. It is. Therefore, (1) the coupling between the active electrodes 12A and 12B is physically weakened. (2) The resonance frequency is intentionally shifted. This configuration is effective. In the configuration of (2), for example, when the primary side of the step-up transformer in the off-resonance system of the two resonance systems is opened, the LC resonance frequency (unnecessary resonance frequency) is determined by the impedance L of the boost transformer and the capacitance C of the coupling portion. ) Is determined. When short-circuited, the LC resonance frequency (unnecessary resonance frequency) is determined by the leakage inductance component L of the step-up transformer and the capacitance C of the coupling portion. In either case, the operating frequency of the on-side resonance system of the two resonance systems may be set so as not to be close to the unnecessary resonance frequency.

《第3の実施形態》
図7は第3の実施形態に係る送電装置103のアクティブ電極の形状を示す平面図である。この送電装置103は第1アクティブ電極12Aと第2アクティブ電極12B−1,12B−2を備えている。第2アクティブ電極12B−1と12B−2は分離されているが、選択時には同電位が印加される。この二つの第2アクティブ電極12B−1,12B−2の先端部がそれぞれ対向する、第1アクティブ電極12Aの部分には細線部12ASが形成されている。第1アクティブ電極12Aの第2アクティブ電極12B−1,12B−2に対する近接位置には四つの第1の凸部12APが形成されている。また、第2アクティブ電極12B−1,12B−2の第1アクティブ電極12Aに対する近接位置に第2の凸部12BPが形成されている。
<< Third Embodiment >>
FIG. 7 is a plan view showing the shape of the active electrode of the power transmission device 103 according to the third embodiment. The power transmission device 103 includes a first active electrode 12A and second active electrodes 12B-1 and 12B-2. The second active electrodes 12B-1 and 12B-2 are separated, but the same potential is applied during selection. A thin line portion 12AS is formed in a portion of the first active electrode 12A where the tip portions of the two second active electrodes 12B-1 and 12B-2 face each other. Four first convex portions 12AP are formed at positions close to the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 of the first active electrode 12A. Further, a second convex portion 12BP is formed at a position where the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 are close to the first active electrode 12A.

第1の凸部12APは第1アクティブ電極12Aの中心(細線部12ASの位置)から第1アクティブ電極12Aに沿って延びる方向に対して45°及び−45°の方向へそれぞれ突出する。第2の凸部12BPは第2アクティブ電極12B−1,12B−2の中心線からの高さ(線幅方向)が、後に示す受電装置のアクティブ電極の短辺の長さの約1/2である。また、この例では第1アクティブ電極12Aがより広い角度範囲で選択されるので、第1アクティブ電極12Aに設けられている第1の凸部12APの面積は第2アクティブ電極12B−1,12B−2に設けられている第2の凸部12BPの面積より大きい。   The first protrusion 12AP protrudes in the direction of 45 ° and −45 ° with respect to the direction extending along the first active electrode 12A from the center of the first active electrode 12A (position of the thin line portion 12AS). The height of the second protrusion 12BP from the center line of the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 (in the line width direction) is about ½ of the length of the short side of the active electrode of the power receiving device described later. It is. In this example, since the first active electrode 12A is selected in a wider angle range, the area of the first convex portion 12AP provided on the first active electrode 12A is the second active electrodes 12B-1, 12B-. 2 is larger than the area of the second convex portion 12BP provided in 2.

このように第2アクティブ電極が二つのアクティブ電極12B−1,12B−2に分離されているので、第1アクティブ電極12Aと第2アクティブ電極12B−1,12B−2を同一平面(同一層)に形成することができる。そのため、送電側の第1アクティブ電極および第2アクティブ電極と受電側アクティブ電極との重なり面積でそれぞれの結合容量が定まる。したがって、送電側の第1アクティブ電極および第2アクティブ電極が異なる平面に形成される場合に比べて浮遊容量を増大させることなく高効率で電力伝送できる。   Since the second active electrode is thus separated into the two active electrodes 12B-1 and 12B-2, the first active electrode 12A and the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 are arranged on the same plane (same layer). Can be formed. Therefore, each coupling capacity is determined by the overlapping area of the first active electrode and the second active electrode on the power transmission side and the active electrode on the power receiving side. Therefore, compared with the case where the first active electrode and the second active electrode on the power transmission side are formed on different planes, electric power can be transmitted with high efficiency without increasing the stray capacitance.

図8は、送電装置の第1アクティブ電極12A、第2アクティブ電極12B−1,12B−2に対する受電装置のアクティブ電極の典型的な位置関係を示す平面図である。
受電装置のアクティブ電極22が図中22(T)で示すように横配置された場合は、その受電装置のアクティブ電極22は送電装置の第2アクティブ電極12B−1,12B−2および第2の凸部12BPとの間に静電容量が生じて電界結合する。このとき、受電装置のアクティブ電極22は送電装置の第1アクティブ電極12Aおよび第1の凸部12APとの間には不要な浮遊容量が殆ど生じない。また、第2アクティブ電極12B−1,12B−2と交差する第1アクティブ電極12Aの部分が細線部12ASであるため、この細線部12ASと受電装置のアクティブ電極22との間に生じる浮遊容量は充分小さい。
FIG. 8 is a plan view showing a typical positional relationship of the active electrodes of the power receiving device with respect to the first active electrode 12A and the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 of the power transmitting device.
When the active electrode 22 of the power receiving device is horizontally arranged as indicated by 22 (T) in the figure, the active electrode 22 of the power receiving device is the second active electrodes 12B-1, 12B-2 and the second active electrode of the power transmitting device. Capacitance is generated between the convex portion 12BP and electric field coupling occurs. At this time, an unnecessary stray capacitance hardly occurs between the active electrode 22 of the power receiving device and the first active electrode 12A and the first convex portion 12AP of the power transmitting device. Further, since the portion of the first active electrode 12A intersecting the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 is the thin line portion 12AS, the stray capacitance generated between the thin line portion 12AS and the active electrode 22 of the power receiving device is Small enough.

受電装置のアクティブ電極22が図中22(L)で示すように縦配置された場合は、その受電装置のアクティブ電極22は送電装置の第1アクティブ電極12A、その細線部12ASおよび第1の凸部12APとの間に静電容量が生じて電界結合する。このとき、受電装置のアクティブ電極22は送電装置の第2アクティブ電極12B−1,12B−2および第2の凸部12BPとの間には不要な浮遊容量が殆ど生じない。   When the active electrode 22 of the power receiving device is vertically arranged as indicated by 22 (L) in the figure, the active electrode 22 of the power receiving device is the first active electrode 12A of the power transmitting device, the thin wire portion 12AS, and the first protrusion. Capacitance is generated between the portion 12AP and electric field coupling occurs. At this time, the active electrode 22 of the power receiving device hardly generates unnecessary stray capacitance between the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 and the second convex portion 12BP of the power transmitting device.

受電装置のアクティブ電極22が図中22(S)で示すように斜め配置された場合は、その受電装置のアクティブ電極22は送電装置の第1アクティブ電極12Aの細線部12ASおよび第1の凸部12APとの間に静電容量が生じて電界結合する。このとき、受電装置のアクティブ電極22は送電装置の第2アクティブ電極12B−1,12B−2および第2の凸部12BPとの間には不要な浮遊容量が殆ど生じない。   When the active electrode 22 of the power receiving device is arranged obliquely as indicated by 22 (S) in the figure, the active electrode 22 of the power receiving device is the thin line portion 12AS and the first convex portion of the first active electrode 12A of the power transmitting device. Capacitance is generated between the 12 AP and electric field coupling. At this time, the active electrode 22 of the power receiving device hardly generates unnecessary stray capacitance between the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 and the second convex portion 12BP of the power transmitting device.

図9(A)〜図9(G)は、送電装置の第1アクティブ電極12A、第2アクティブ電極12B−1,12B−2に対する受電装置のアクティブ電極の位置関係の例、および送電装置の第1アクティブ電極12Aまたは第2アクティブ電極12B−1,12B−2のいずれが選択されるかの例を示す平面図である。
図9(A)は図8における縦置き(この例では、受電装置201の長手方向が横向きになるので、受電装置の向きで表現すると横置き)に相当し、図9(D)は図8における斜め置きに相当し、図9(G)は図8における横置き(受電装置201の長手方向が縦向きになるので、受電装置の向きで表現すると縦置き)に相当する。送電装置の第1アクティブ電極12Aおよび第2アクティブ電極12B−1,12B−2に対する受電装置のアクティブ電極の向きが図9(A)に示す横置きの状態から図9(D)に示す斜め45度までの角度範囲では、第1アクティブ電極12Aが選択される。また、送電装置101に対する受電装置201の向きが図9(E)に示す状態から図9(G)に示す状態までの角度範囲では、第2アクティブ電極12B−1,12B−2が選択される。
9A to 9G illustrate examples of the positional relationship of the active electrode of the power receiving device with respect to the first active electrode 12A, the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 of the power transmitting device, and the first of the power transmitting device. It is a top view showing an example of which one of the 1 active electrode 12A or the 2nd active electrodes 12B-1 and 12B-2 is selected.
FIG. 9A corresponds to the vertical placement in FIG. 8 (in this example, the longitudinal direction of the power receiving device 201 is horizontal, so that it is expressed by the orientation of the power receiving device), and FIG. 9D is the same as FIG. 9G corresponds to the horizontal placement in FIG. 8 (the longitudinal direction of the power receiving apparatus 201 is vertical, and thus the vertical placement in terms of the orientation of the power receiving apparatus). The orientation of the active electrode of the power receiving apparatus with respect to the first active electrode 12A and the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 of the power transmitting apparatus changes from the horizontal state shown in FIG. 9A to the slant 45 shown in FIG. 9D. In the angle range up to degrees, the first active electrode 12A is selected. In addition, the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 are selected in the angle range from the state shown in FIG. 9E to the state shown in FIG. .

図9(A)の状態を0度、図9(A)の状態を45度、図9(G)の状態を90度、と表現すると、0度から45度の角度範囲において、受電装置のアクティブ電極22と送電装置101の第1アクティブ電極12Aおよび第1の凸部(図7中の12AP)との間に静電容量が生じて電界結合する。このとき、受電装置のアクティブ電極22は送電装置の第2アクティブ電極12B−1,12B−2および第2の凸部12BPとの間に生じる不要な浮遊容量は小さい。また、45度を超える角度から90度までの角度範囲において、受電装置のアクティブ電極22と送電装置101の第2アクティブ電極12B−1,12B−2および第2の凸部(図7中の12BP)との間に静電容量が生じて電界結合する。このとき、受電装置のアクティブ電極22は送電装置の第1アクティブ電極12Aおよび第1の凸部12APとの間に生じる不要な浮遊容量は小さい。   When the state of FIG. 9A is expressed as 0 degree, the state of FIG. 9A is expressed as 45 degrees, and the state of FIG. 9G is expressed as 90 degrees, the power receiving device has an angular range of 0 degrees to 45 degrees. Capacitance is generated between the active electrode 22, the first active electrode 12A of the power transmission apparatus 101, and the first convex portion (12AP in FIG. 7), and the electric field coupling occurs. At this time, an unnecessary stray capacitance generated between the active electrode 22 of the power receiving device and the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 and the second convex portion 12BP of the power transmitting device is small. Further, in the angle range from more than 45 degrees to 90 degrees, the active electrode 22 of the power receiving device, the second active electrodes 12B-1, 12B-2 of the power transmitting device 101, and the second convex portion (12BP in FIG. 7). ) And an electric field coupling occurs between them. At this time, an unnecessary stray capacitance generated between the active electrode 22 of the power receiving device and the first active electrode 12A and the first convex portion 12AP of the power transmitting device is small.

なお、図9に示した例では、0度から90度までの角度範囲について示したが、第1の凸部12APおよび第2の凸部12BPの形状は左右対称形であるので、90度から180度までの角度範囲についても同様である。すなわち、90度を超える角度から135度までの角度範囲において、受電装置のアクティブ電極22と送電装置101の第2アクティブ電極12B−1,12B−2および第2の凸部(図7中の12BP)との間に静電容量が生じて電界結合する。また、135度を超える角度から180度の角度範囲において、受電装置のアクティブ電極22と送電装置101の第1アクティブ電極12Aおよび第1の凸部(図7中の12AP)との間に静電容量が生じて電界結合する。   In the example shown in FIG. 9, the angle range from 0 degrees to 90 degrees is shown. However, since the shapes of the first protrusion 12AP and the second protrusion 12BP are bilaterally symmetrical, The same applies to the angle range up to 180 degrees. That is, in the angle range from 90 degrees to 135 degrees, the active electrode 22 of the power receiving device, the second active electrodes 12B-1, 12B-2 of the power transmitting device 101, and the second convex portion (12BP in FIG. 7). ) And an electric field coupling occurs between them. Further, in an angle range of more than 135 degrees to 180 degrees, there is electrostatic between the active electrode 22 of the power receiving apparatus, the first active electrode 12A of the power transmitting apparatus 101, and the first convex portion (12AP in FIG. 7). Capacitance is generated and electric field coupling occurs.

図7に示した送電装置のアクティブ電極に設ける第1の凸部12APおよび第2の凸部12BPの形状は図7に示したものに限らない。例えば、図10(A)に示すように、第2の凸部12BPが第1の凸部12APと同様の形状であってもよい。すなわち、第2の凸部12BPは、第2アクティブ電極12B−1.12B−2Aの対向する位置の近傍から第2アクティブ電極12B−1,12B−2に沿って延びる方向に対して45°及び−45°の方向へそれぞれ突出する形状であってもよい。   The shapes of the first convex portion 12AP and the second convex portion 12BP provided on the active electrode of the power transmission device shown in FIG. 7 are not limited to those shown in FIG. For example, as shown to FIG. 10 (A), the 2nd convex part 12BP may be the same shape as 1st convex part 12AP. That is, the second convex portion 12BP is 45 ° with respect to the direction extending along the second active electrodes 12B-1 and 12B-2 from the vicinity of the position where the second active electrodes 12B-1.12B-2A face each other. The shape may protrude in the direction of −45 °.

因みに、図10(B)に示すように、第1の凸部12APが第1アクティブ電極12Aの中心線からの高さ(線幅方向)が、受電装置のアクティブ電極の短辺の長さの約1/2であるような形状とした場合には浮遊容量が大きくなる。すなわち、図10(B)において、受電装置のアクティブ電極22が図中22(S)で示すように斜め配置された場合に、ハッチングした領域が結合に寄与しない浮遊容量形成部となる。そのため、45度の斜め配置状態で選択される送電装置のアクティブ電極と受電装置のアクティブ電極22との結合に寄与しない浮遊容量が大きくならないように第1の凸部または第2に凸部の形状を定めることが重要である。   Incidentally, as shown in FIG. 10B, the height (line width direction) of the first protrusion 12AP from the center line of the first active electrode 12A is the length of the short side of the active electrode of the power receiving device. When the shape is about 1/2, the stray capacitance increases. That is, in FIG. 10B, when the active electrode 22 of the power receiving device is arranged obliquely as indicated by 22 (S) in the figure, the hatched region becomes a stray capacitance forming portion that does not contribute to coupling. Therefore, the shape of the first convex portion or the second convex portion so that the stray capacitance that does not contribute to the coupling between the active electrode of the power transmitting device and the active electrode 22 of the power receiving device selected in the 45 ° oblique arrangement state does not increase. It is important to define

なお、図7に示した細線部12ASが無くて、第1アクティブ電極12Aが二つに分離されていてもよい。   The first active electrode 12A may be separated into two without the thin line portion 12AS shown in FIG.

11…送電装置側パッシブ電極
12A…送電装置側第1アクティブ電極
12AP…第1の凸部
12AS…細線部
12B…送電装置側第2アクティブ電極
12BP…第2の凸部
13…載置面
21…受電装置側パッシブ電極
22…受電装置側アクティブ電極
31,34…切替回路
34…切替回路
35…定電圧電源
36…定電流電源
38,39…切替回路
101,103…送電装置
111…送電回路
201…受電装置
211…受電回路
401…ワイヤレス電力伝送システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Power transmission apparatus side passive electrode 12A ... Power transmission apparatus side 1st active electrode 12AP ... 1st convex part 12AS ... Thin wire | line part 12B ... Power transmission apparatus side 2nd active electrode 12BP ... 2nd convex part 13 ... Mounting surface 21 ... Power-receiving-device-side passive electrode 22 ... Power-receiving-device-side active electrodes 31, 34 ... Switch circuit 34 ... Switch circuit 35 ... Constant voltage power source 36 ... Constant current power sources 38, 39 ... Switch circuits 101, 103 ... Power transmitting device 111 ... Power transmitting circuit 201 ... Power receiving device 211 ... Power receiving circuit 401 ... Wireless power transmission system

Claims (12)

受電装置が載置される載置面と、高周波高電圧を発生する送電回路と、前記高周波高電圧が印加される送電側アクティブ電極および送電側パッシブ電極を有する送電装置と、
受電回路と、この受電回路に接続された受電側アクティブ電極および受電側パッシブ電極を有する受電装置と、を備え、
前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とが、および前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とがそれぞれ電界結合して、前記送電装置から前記受電装置に電力を伝送するワイヤレス電力伝送システムにおいて、
前記送電側アクティブ電極は、前記載置面の中心を通り第1方向に帯状に延びる送電側第1アクティブ電極と、前記載置面の中心を通り前記第1方向に対して交差する第2方向へ帯状に延びる送電側第2アクティブ電極と、を含み、
前記送電側第1アクティブ電極または前記送電側第2アクティブ電極への前記高周波高電圧の供給を切り替える切替回路を備えた、ワイヤレス電力伝送システム。
A mounting surface on which the power receiving device is mounted; a power transmission circuit that generates a high-frequency high voltage; a power transmission device having a power-transmission-side active electrode and a power-transmission-side passive electrode to which the high-frequency high voltage is applied;
A power receiving circuit, and a power receiving device having a power receiving side active electrode and a power receiving side passive electrode connected to the power receiving circuit,
A wireless power transmission system that transmits electric power from the power transmission device to the power reception device by electric field coupling between the power transmission side active electrode and the power reception side active electrode, and the power transmission side passive electrode and the power reception side passive electrode. In
The power transmission side active electrode includes a power transmission side first active electrode extending in a strip shape in the first direction through the center of the placement surface, and a second direction passing through the center of the placement surface and intersecting the first direction. A second active electrode on the power transmission side extending in a belt shape,
A wireless power transmission system comprising a switching circuit for switching supply of the high-frequency high voltage to the power transmission side first active electrode or the power transmission side second active electrode.
前記送電側パッシブ電極は前記送電側第1アクティブ電極および前記送電側第2アクティブ電極を挟んで、前記受電側アクティブ電極および前記受電側パッシブ電極の反対側に配置される、請求項1に記載のワイヤレス電力伝送システム。   The said power transmission side passive electrode is arrange | positioned on the opposite side of the said power reception side active electrode and the said power reception side passive electrode on both sides of the said power transmission side 1st active electrode and the said power transmission side 2nd active electrode. Wireless power transmission system. 前記送電側第1アクティブ電極と前記送電側第2アクティブ電極とは直交している、請求項1または2に記載のワイヤレス電力伝送システム。 Wherein the power transmission side first active electrode and the power-transmitting-side second active electrode are interlinked directly, the wireless power transmission system according to claim 1 or 2. 前記受電側アクティブ電極の形状は短冊状である、請求項1〜3のいずれかに記載のワイヤレス電力伝送システム。   The wireless power transmission system according to claim 1, wherein the power receiving side active electrode has a strip shape. 前記送電側第1アクティブ電極の前記送電側第2アクティブ電極に対する近接位置、および前記送電側第2アクティブ電極の前記送電側第1アクティブ電極に対する近接位置に、前記送電側第1アクティブ電極および前記送電側第2アクティブ電極がなす平面と同一平面方向に設置された突起状の拡張電極パターンが設けられている、請求項2〜4のいずれかに記載のワイヤレス電力伝送システム。 The power transmission side first active electrode and the power transmission side are disposed at a position close to the power transmission side second active electrode of the power transmission side first active electrode and a position adjacent to the power transmission side first active electrode of the power transmission side second active electrode. The wireless power transmission system according to any one of claims 2 to 4, further comprising a protruding extended electrode pattern disposed in the same plane direction as a plane formed by the side second active electrode . 前記拡張電極パターンは、送電側第1アクティブ電極の中心から送電側第1アクティブ電極に沿って延びる方向に対して45°及び−45°の方向へそれぞれ突出する第1の凸部と、送電側第2アクティブ電極の中心線からの高さが受電側アクティブ電極の短辺の長さの1/2である第2の凸部とを含む、請求項5に記載のワイヤレス電力伝送システム。 The extended electrode pattern includes a first convex portion projecting in a direction of 45 ° and −45 ° with respect to a direction extending from the center of the power transmission side first active electrode along the power transmission side first active electrode, and a power transmission side and a second protrusion height from the center line is 1/2 of the length of the short side of the power receiving side active electrode of the second active electrode, the wireless power transmission system according to claim 5. 前記送電側第1アクティブ電極の延びる方向に対して45°の方向に前記受電側アクティブ電極の長辺が平行になるように配置したときに、前記第1の凸部のうち前記受電側アクティブ電極に対向する面積が、対向しない面積より大きく、且つ前記受電側アクティブ電極は前記第2の凸部に対向しない、請求項6に記載のワイヤレス電力伝送システム。   When the long side of the power reception side active electrode is arranged in a direction of 45 ° with respect to the direction in which the power transmission side first active electrode extends, the power reception side active electrode of the first convex portion The wireless power transmission system according to claim 6, wherein an area facing the first active electrode is larger than an area not facing the first active electrode, and the power receiving side active electrode does not face the second convex portion. 前記第1の凸部の面積は前記第2の凸部の面積より大きい、請求項6または7に記載のワイヤレス電力伝送システム。   The wireless power transmission system according to claim 6 or 7, wherein an area of the first convex portion is larger than an area of the second convex portion. 受電装置が載置される載置面と、高周波高電圧を発生する送電回路と、前記高周波高電圧が印加される送電側アクティブ電極および送電側パッシブ電極を有する送電装置と、
受電回路と、この受電回路に接続された受電側アクティブ電極および受電側パッシブ電極を有する受電装置と、を備えて、前記送電側アクティブ電極と前記受電側アクティブ電極とが、および前記送電側パッシブ電極と前記受電側パッシブ電極とがそれぞれ電界結合して、前記送電装置から前記受電装置に電力を伝送するワイヤレス電力伝送システムに用いる送電装置であって、
前記送電側アクティブ電極は、前記載置面の中心を通り第1方向に帯状に延びる送電側第1アクティブ電極と、前記載置面の中心を通り前記第1方向に対して交差する第2方向へ帯状に延びる送電側第2アクティブ電極と、を含み、
前記送電側第1アクティブ電極または前記送電側第2アクティブ電極への前記高周波高電圧の供給を切り替える切替回路を備えた、送電装置。
A mounting surface on which the power receiving device is mounted; a power transmission circuit that generates a high-frequency high voltage; a power transmission device having a power-transmission-side active electrode and a power-transmission-side passive electrode to which the high-frequency high voltage is applied;
And a power receiving device having a power receiving side active electrode and a power receiving side passive electrode connected to the power receiving circuit, the power transmitting side active electrode and the power receiving side active electrode, and the power transmitting side passive electrode. And the power receiving side passive electrode, respectively, and a power transmission device used in a wireless power transmission system for transmitting power from the power transmission device to the power receiving device,
The power transmission side active electrode includes a power transmission side first active electrode extending in a strip shape in the first direction through the center of the placement surface, and a second direction passing through the center of the placement surface and intersecting the first direction. A second active electrode on the power transmission side extending in a belt shape,
The power transmission apparatus provided with the switching circuit which switches supply of the said high frequency high voltage to the said power transmission side 1st active electrode or the said power transmission side 2nd active electrode.
前記送電側パッシブ電極は前記送電側第1アクティブ電極および前記送電側第2アクティブ電極を挟んで、前記受電側アクティブ電極および前記受電側パッシブ電極の反対側に配置される、請求項9に記載の送電装置。   The said power transmission side passive electrode is arrange | positioned on the opposite side of the said power reception side active electrode and the said power reception side passive electrode on both sides of the said power transmission side 1st active electrode and the said power transmission side 2nd active electrode. Power transmission device. 前記受電側アクティブ電極の形状は短冊状である、請求項9または10に記載の送電装置。   The power transmission device according to claim 9 or 10, wherein the power receiving side active electrode has a strip shape. 前記送電側第2アクティブ電極が前記載置面の中心で第1、第2の電極部に分離されていて、前記送電側第1アクティブ電極と前記第1、第2の電極部とが同一平面に形成されている、請求項9〜11のいずれかに記載の送電装置。   The power transmission side second active electrode is separated into first and second electrode portions at the center of the mounting surface, and the power transmission side first active electrode and the first and second electrode portions are coplanar. The power transmission device according to any one of claims 9 to 11, wherein the power transmission device is formed.
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JP2014023408A (en) * 2012-07-24 2014-02-03 Murata Mfg Co Ltd Power receiving device power transmission system
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BR9610948A (en) * 1995-10-11 1999-01-12 Motorola Inc Remote activated electronic tag and associated driver / reader and related process
US7504802B2 (en) * 2005-02-04 2009-03-17 Research In Motion Limited Portable electronic device and capacitive charger therefor and associated methods
FR2920061A1 (en) * 2007-08-17 2009-02-20 Patrick Camurati METHOD AND DEVICE FOR TRANSPORTING, DISTRIBUTING AND MANAGING ELECTRICAL ENERGY BY LONGITUDINAL COUPLING IN A CLOSE FIELD BETWEEN ELECTRIC DIPOLES
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