JP6098284B2 - Power transmission system, power transmission device, power reception device, and power transmission method - Google Patents

Power transmission system, power transmission device, power reception device, and power transmission method Download PDF

Info

Publication number
JP6098284B2
JP6098284B2 JP2013067873A JP2013067873A JP6098284B2 JP 6098284 B2 JP6098284 B2 JP 6098284B2 JP 2013067873 A JP2013067873 A JP 2013067873A JP 2013067873 A JP2013067873 A JP 2013067873A JP 6098284 B2 JP6098284 B2 JP 6098284B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
power transmission
antenna
coil
power receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013067873A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014193057A (en
Inventor
周平 吉田
周平 吉田
田能村 昌宏
昌宏 田能村
薫 静野
薫 静野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2013067873A priority Critical patent/JP6098284B2/en
Publication of JP2014193057A publication Critical patent/JP2014193057A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6098284B2 publication Critical patent/JP6098284B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、良導体媒質中の電力伝送システム、送電装置、受電装置、及び電力伝送方法に関する。   The present invention relates to a power transmission system, a power transmission device, a power reception device, and a power transmission method in a good conductor medium.

海底油田からの石油漏洩を、早期に検知したいというニーズが高まっている。2010年のメキシコ湾石油流出事故においては、海底油田から石油40万トンがメキシコ湾に流出し、生態系に大きく影響を与えた。このような流出事故を防ぐための予防手段として、石油漏洩の早期検知が求められている。   There is a growing need for early detection of oil spills from undersea oil fields. In the 2010 Gulf of Mexico oil spill, 400,000 tons of oil from the offshore oil field spilled into the Gulf of Mexico, greatly affecting the ecosystem. As a preventive measure for preventing such a spill accident, early detection of an oil spill is required.

この石油漏洩を早期検知するための一つの方法として、海底センサNW(ネットワーク)実現への期待が高まっている。海底にセンサNWを構築できれば、リアルタイムに漏洩の状況をモニタすることができるからである。   As one method for early detection of this oil spill, there is an increasing expectation for realizing a seabed sensor NW (network). This is because if the sensor NW can be constructed on the seabed, the leakage situation can be monitored in real time.

この海底センサNWは、例えば、陸上から数km以上離れた、深度500m以上の海底、もしくは、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されるため、無線でセンサに給電されることが望ましい。センサを駆動するためにバッテリを用いた場合、その交換コストが高くなり、有線を用いた場合であっても、その敷設コストが高くなるためである。   The seabed sensor NW is installed, for example, in the seabed at a depth of 500 m or more, several kilometers or more away from the land, in the soil of the seabed, or in the seawater. . This is because when a battery is used to drive the sensor, the replacement cost becomes high, and even when a cable is used, the laying cost becomes high.

特許文献1には、海底に設置された掘削機等の機器に、無線で給電するシステム(無線給電システム)が提案されている。この特許文献1に記載の無線給電システムは、送電器を搭載した潜水艇が、受電器を搭載した掘削機に接近し、海水を介して無線でセンサに給電し、無線で情報を掘削機から収集することを特徴とする。また、特許文献1には、給電アンテナとして、磁界エネルギの共振現象を利用する磁界共鳴方式を適用したアンテナを用いることが記載されている。   Patent Document 1 proposes a system (wireless power feeding system) that wirelessly feeds equipment such as an excavator installed on the seabed. In the wireless power feeding system described in Patent Document 1, a submarine equipped with a power transmitter approaches an excavator equipped with a power receiver, feeds the sensor wirelessly through seawater, and transmits information from the excavator wirelessly. It is characterized by collecting. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes that an antenna to which a magnetic field resonance method using a resonance phenomenon of magnetic field energy is applied is used as a feeding antenna.

この特許文献1に記載されている磁界共鳴方式の無線給電システムは、Q値の高いコイルを用いて、同一の周波数(共振周波数)で共鳴させることで、送電装置と受電装置の相互インダクタンスを向上させ、伝送距離の長距離化を図る技術である。そのため、磁界共鳴方式は、その他の方式(電磁誘導方式、電波方式)に比べ、長い電力伝送距離と高い電力伝送効率の両立が可能であるという特徴を持つ。   The magnetic resonance type wireless power feeding system described in Patent Document 1 uses a coil having a high Q value to resonate at the same frequency (resonance frequency), thereby improving the mutual inductance of the power transmitting device and the power receiving device. This is a technique for increasing the transmission distance. Therefore, the magnetic field resonance method has a feature that it is possible to achieve both a long power transmission distance and high power transmission efficiency compared to other methods (electromagnetic induction method, radio wave method).

ところで、空気中のエネルギ伝送の場合、その媒質(大気)中でのエネルギの損失は海水中に比べ小さく、電力供給効率の低下要因は、主に、コイルでの導体損失、送電装置と受電装置の間の整合損、漏れ磁束などの反射損、そして放射損から成る。   By the way, in the case of energy transmission in the air, the energy loss in the medium (atmosphere) is smaller than that in seawater, and the main causes of the decrease in power supply efficiency are the conductor loss in the coil, the power transmission device and the power reception device. It consists of a reflection loss such as a leakage flux, and a radiation loss.

他方、海水中のエネルギ伝送の場合、その媒質である海水が空気に比べ非常に高い導電性を有しているため、その媒質中をエネルギが伝搬する際にも損失が生じる。このエネルギ損失の要因は、海水中の導電率と海水中に発生した電界に基づく。すなわち、この導電率と電界の積に比例した電位勾配が海水中で発生することで損失が生じる。   On the other hand, in the case of energy transmission in seawater, since the seawater that is the medium has a much higher conductivity than air, a loss also occurs when energy propagates through the medium. The cause of this energy loss is based on the electrical conductivity in the seawater and the electric field generated in the seawater. That is, a loss occurs when a potential gradient proportional to the product of the conductivity and the electric field is generated in seawater.

米国特許出願公開第2012/0032523号明細書US Patent Application Publication No. 2012/0032523 特開2002−305121号公報JP 2002-305121 A

木船弘康,“AUVに水中で非接触給電するための基礎研究” 2009〜2011年,科学研究費助成事業(研究課題番号21760664)Hiroyasu Kifune, “Fundamental research for non-contact power supply to AUV in water” 2009-2011, Grant-in-Aid for Scientific Research (Research project number 21760664)

ところで、海底、もしくは、海底の土の中、もしくは、海水中に設置された電子機器に、潜水艇から無線で電力を供給する場合、送電側の電力送電器が固定されておらず、海水中ないしは海上で浮遊している。ここで、送電側の機器の姿勢制御の精度を考慮すると、送受電器間の距離は概ね10cm以上無いと衝突や接触してしまう可能性があるため、送電側の機器と受電側の機器の間の距離は、概ね10cm以上が必要である。
そのため、特許文献1に記載されている磁界共鳴方式の無線給電システムを用いても、送電側の機器と受電側の機器の間の距離が10cm以上ある場合には、海底、もしくは、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに給電することは、実用上必要な給電距離や効率を得ることができず困難である。
また、非特許文献1、および、特許文献2には、海水中における無線給電技術が開示されているが、この技術は上記の課題を解決していないため、十分な電力伝送効率を得られる距離はわずか2cm未満であり、実用上必要な距離を得ることができていない。
By the way, when power is supplied wirelessly from a submersible to an electronic device installed in the ocean floor, in the soil on the ocean floor, or in seawater, the power transmitter on the transmission side is not fixed and Or it is floating on the sea. Here, in consideration of the attitude control accuracy of the power transmission side device, there is a possibility of collision or contact if the distance between the power transmission and reception devices is not more than 10 cm. Therefore, between the power transmission side device and the power reception side device. The distance is required to be approximately 10 cm or more.
Therefore, even if the magnetic resonance type wireless power feeding system described in Patent Document 1 is used, if the distance between the power transmission side device and the power reception side device is 10 cm or more, the seabed or the seabed soil It is difficult to supply power to a sensor installed in the water or in seawater because it is impossible to obtain a power supply distance and efficiency necessary for practical use.
Moreover, although the non-patent document 1 and the patent document 2 disclose wireless power feeding technology in seawater, since this technology has not solved the above-described problem, a distance at which sufficient power transmission efficiency can be obtained. Is less than 2 cm, and a practically necessary distance cannot be obtained.

また、関連する磁界共鳴技術の場合、大気中では、送電装置のコイルと受電装置のコイルの共振周波数を等しくするだけで、効率のよいエネルギ伝送を行うことができた。しかしながら、海水中においては、その比誘電率が81と大きいため、送電装置と受電装置の間のインピーダンスの影響が高く、単純な送受電装置の共鳴現象を用いただけでは、エネルギ伝送を行うことが難しい。   In the case of the related magnetic field resonance technology, in the atmosphere, efficient energy transmission could be performed only by equalizing the resonance frequency of the coil of the power transmission device and the coil of the power reception device. However, since the relative permittivity is as large as 81 in seawater, the influence of the impedance between the power transmission device and the power reception device is high, and energy transmission can be performed only by using the resonance phenomenon of a simple power transmission / reception device. difficult.

また、前述の海底、もしくは、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに無線で給電を行う場合、送電側、あるいは、受電側の少なくとも一方が固定されておらず、海水中ないしは海上で浮遊しているため、潮流・浮力等の影響により、送電装置、および、受電装置の相対位置関係を保持することが非常に難しい。そのため、送受電装置間の距離が変化する。それに伴い、比誘電率81の海水により送受電装置間に形成される容量が変化し、共振周波数の変化やインピーダンス整合のずれを引き起こす。この共振周波数の変化や整合ずれは、電力伝送効率の大幅な低下を引き起こす。   In addition, when power is supplied wirelessly to the above-mentioned seabed or in the soil of the seabed or in seawater, at least one of the power transmission side or the power reception side is not fixed and Or, since it is floating on the sea, it is very difficult to maintain the relative positional relationship between the power transmission device and the power reception device due to the influence of tidal current, buoyancy, and the like. Therefore, the distance between power transmission / reception devices changes. Along with this, the capacitance formed between the power transmission and reception devices is changed by seawater having a relative dielectric constant of 81, causing a change in resonance frequency and a mismatch in impedance matching. This change in resonance frequency or misalignment causes a significant decrease in power transmission efficiency.

以上のように、海水中における無線電力伝送は、海水が空気に比べて非常に高い導電率と非常に高い誘電率を有している事に起因して、電力伝送効率が著しく低下する。具体的には、高い導電率により海水中でエネルギが損失する。さらに、高い誘電率により、送受電装置の相対位置がずれた場合に伝送効率が大幅に低下する。ゆえに、海底、もしくは、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに無線で給電する無線電力伝送システムを実用化するには、これらの課題を解決する事が必須だが、これまでこれらの課題を解決した技術は知られていない。   As described above, in wireless power transmission in seawater, power transmission efficiency is significantly reduced due to seawater having a very high conductivity and a very high dielectric constant compared to air. Specifically, energy is lost in seawater due to high conductivity. Furthermore, due to the high dielectric constant, the transmission efficiency is greatly reduced when the relative position of the power transmitting / receiving device is shifted. Therefore, in order to put into practical use a wireless power transmission system that wirelessly supplies power to sensors installed in the seabed, in the soil on the seabed, or in seawater, it is essential to solve these problems. No technology that solves these problems is known.

さらに、図36の表に示すような各種媒質も、比較的高い導電率と比誘電率を有している。したがって、海水や、海底の砂や土、もしくは、それらの混合物を介しての給電のほか、このような媒質中を無線で電力伝送しようとする場合にも、同様の問題が生じ得る。   Furthermore, various media as shown in the table of FIG. 36 also have relatively high electrical conductivity and relative dielectric constant. Therefore, the same problem can occur when power is transmitted wirelessly in such a medium in addition to power supply through seawater, seabed sand and earth, or a mixture thereof.

そこで本発明は、上記課題を解決する電力伝送システム、送電装置、受電装置、及び電力伝送方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a power transmission system, a power transmission device, a power reception device, and a power transmission method that solve the above problems.

上記目的を達成するために、一態様は、送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、前記送電装置は、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
記送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電装置の受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20とし、前記合成容量成分C10と前記合成容量成分C20と前記送電装置と前記受電装置との間に介在する媒体とで形成される容量のキャパシタンス成分をC3とし、前記送電側アンテナと前記受電側アンテナとの距離をdとしたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、を備え、前記受電装置は、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る前記受電側アンテナと、前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、を備え、前記センサは、前記受電装置に接続され電力を受電することを特徴とする電力伝送システムである。
また別の態様は、送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、前記送電装置は、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、前記送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、を備え、前記受電装置は、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る前記受電側アンテナと、前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20としたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、を備え、前記センサは、前記受電装置に接続され電力を受電することを特徴とする電力伝送システムである。
また別の態様は、送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、前記送電装置は、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、前記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、を備え、前記受電装置は、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、を備え、前記センサは、前記受電装置に接続され電力を受電し、前記送電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ(d1[cm])と前記送電側コイルの外径(d2[cm])と、前記受電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ(d1[cm])と前記受電側コイルの外径(d2[cm])との何れか一方または両方が、比(d1/d2)>1.2の関係を満たすことを特徴とする電力伝送システムである。また別の態様は、送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、前記送電装置は、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、前記送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、を備え、前記送電側包含部は、前記送電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一送電側包含部と、前記第一送電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二送電側包含部と、を備え、前記受電装置は、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る前記受電側アンテナと、前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、を備え、前記受電側包含部は、前記受電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一受電側包含部と、前記第一受電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二受電側包含部と、を備え、前記センサは、前記受電装置に接続され電力を受電することを特徴とする電力伝送システムである。
In order to achieve the above object, one aspect includes a power transmitting device, a power receiving device, and a sensor, and when a magnetic field is incident, the magnetic field wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field. In the transmission system, the power transmission device includes a power transmission side antenna including a power transmission side coil and a power transmission side inclusion unit having a dielectric covering the power transmission side coil,
Through the front Kioku electrostatic antenna, the impedance adjustment of the variable capacitor and the variable inductor of the power receiving antenna impedance adjustment and the power receiving apparatus of the variable capacitance and the variable inductor of the impedance and front Kioku conductive antenna of the good conductor medium A power transmission circuit that outputs power at a resonance frequency determined by: a capacitance component (C1 [pF]) that constitutes an impedance of the power transmission antenna and a capacitance component (C1 ′ [pF] of the power transmission circuit) ) And C10, and the combined capacitance component (C2 [pF]) constituting the impedance of the power receiving antenna and the capacitance component (C2 ′ [pF]) of the power receiving circuit of the power receiving device. The capacity component is C20, and the combined capacity component C10, the combined capacity component C20, and the power transmission 30> C3 × d ÷ where C3 is the capacitance component of the capacitance formed by the device and the medium interposed between the power receiving device and d is the distance between the power transmitting antenna and the power receiving antenna. An impedance adjustment unit that adjusts impedance so as to satisfy a relationship of (C10 + C20)> 0.5, and the power reception device includes a power reception side inclusion unit having a power reception side coil and a dielectric covering the power reception side coil. A power transmission system comprising: the power reception side antenna; and a power reception side power transmission circuit that inputs power output from the power transmission device, wherein the sensor is connected to the power reception device and receives power. .
Another aspect is a power transmission system that includes a power transmission device, a power reception device, and a sensor and wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident thereon, The power transmission device includes a power transmission side antenna including a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil, and the impedance of the good conductor medium and the variable power transmission side antenna via the power transmission side antenna. A power transmission side power transmission circuit that outputs power at a resonance frequency determined by an impedance adjustment between a capacitance and a variable inductor, and a variable capacitance of a power reception side antenna of the power reception device and an impedance adjustment of the variable inductor, the power reception device The power receiving side antenna comprising a power receiving side inclusion portion having a power receiving side coil and a dielectric covering the power receiving side coil; and the power transmission A power receiving side power transmission circuit for inputting the power output from the device, a capacitance component (C1 [pF]) constituting an impedance of the power transmission side antenna, and a capacitance component (C1 ′ [pF]) of the power transmission side power transmission circuit, And C20 is a combined capacitance component of a capacitance component (C2 [pF]) constituting the impedance of the power receiving side antenna and a capacitance component (C2 ′ [pF]) of the power receiving side power transmission circuit. An impedance adjusting unit that adjusts impedance so as to satisfy a relationship of 30> C3 × d ÷ (C10 + C20)> 0.5, and the sensor is connected to the power receiving device and receives power. It is the electric power transmission system characterized by these.
Another aspect is a power transmission system that includes a power transmission device, a power reception device, and a sensor and wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident thereon, The power transmission device includes a power transmission side antenna including a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil, and the impedance of the good conductor medium and the power transmission device via the power transmission side antenna of the power transmission device. A power transmission side power transmission circuit that outputs power at a resonance frequency determined by the impedance adjustment between the variable capacitance and variable inductor of the power transmission side antenna and the variable capacitance of the power reception side antenna of the power reception device and the variable inductor; And the power receiving device includes a power receiving side including a power receiving side coil and a dielectric covering the power receiving side coil. And a power receiving side power transmission circuit for inputting the power output from the power transmission device, and the sensor is connected to the power receiving device to receive power, and extends in a direction along the coil surface of the power transmission side inclusion section. The size (d1 [cm]), the outer diameter (d2 [cm]) of the power transmission side coil, the size (d1 [cm]) in the direction along the coil surface of the power reception side inclusion portion, and the power reception side coil Either or both of the outer diameter (d2 [cm]) and the outer diameter (d2 [cm]) satisfy the relationship of ratio (d1 / d2)> 1.2. Another aspect is a power transmission system that includes a power transmission device, a power reception device, and a sensor and wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident thereon, The power transmission device includes a power transmission side antenna including a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil, and the impedance of the good conductor medium and the variable power transmission side antenna via the power transmission side antenna. A power transmission side power transmission circuit that outputs power at a resonance frequency determined by an impedance adjustment between a capacitance and a variable inductor and a variable capacitance of a power reception antenna of the power receiving device and an impedance adjustment between the variable inductor, and includes the power transmission side A first power transmission side inclusion having a first dielectric covering the power transmission side coil, and a second dielectric covering the first power transmission side inclusion The power receiving device includes the power receiving side antenna including a power receiving side coil and a dielectric covering the power receiving side coil, and the power output from the power transmitting device. A power-receiving-side power transmission circuit, and the power-receiving-side inclusion portion includes a first power-receiving-side inclusion portion having a first dielectric covering the power-receiving-side coil, and a first power-receiving-side inclusion portion covering the first power-receiving-side inclusion portion. A power receiving system including a second power receiving side including portion having two dielectrics, wherein the sensor is connected to the power receiving device and receives power.

また別の態様は、送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムの送信装置であって、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、前記送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電装置の受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20とし、前記合成容量成分C10と前記合成容量成分C20と前記送電装置と前記受電装置との間に介在する媒体とで形成される容量のキャパシタンス成分をC3とし、前記送電側アンテナと前記受電側アンテナとの距離をdとしたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、を備えることを特徴とする送電装置である。 Another aspect is a transmission device of a power transmission system that includes a power transmission device , a power reception device, and a sensor, and that wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident. there are a transmitting antenna consisting of the power transmission side including portion having a dielectric covering the power transmission coil and the power transmission coil, through the power transmission side antenna, and the impedance and the variable capacity before Symbol transmission side antenna conductor medium a transmission-side power transmission circuit for outputting a power at a resonant frequency determined by the impedance adjustment of the impedance adjustment between the variable inductor and the variable capacitor and the variable inductor of the power receiving antenna of the power receiving device, which constitute the impedance of the power transmission antenna Capacitance component (C1 [pF]) and capacitance component (C1 ′ [pF] of the power transmission circuit on the power transmission side ]) And a capacitance component (C2 [pF]) constituting the impedance of the power receiving antenna and a capacitance component (C2 ′ [pF]) of the power receiving circuit of the power receiving device. The combined capacitance component is C20, the capacitance component of the capacitance formed by the combined capacitance component C10, the combined capacitance component C20, and the medium interposed between the power transmission device and the power reception device is C3, and the power transmission side antenna And an impedance adjusting unit that adjusts impedance so as to satisfy a relationship of 30> C3 × d ÷ (C10 + C20)> 0.5, where d is the distance between the power receiving side antenna and the power receiving side antenna. It is a power transmission device.

また別の態様は、送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムの受信装置であって、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、前記受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力する受電側電力伝送回路と、を備えることを特徴とする受電装置である。 Another aspect is a receiving device of a power transmission system that includes a power transmitting device , a power receiving device, and a sensor, and that wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident. there are, the power receiving antenna consisting of the power receiving side including portion having a dielectric covering the power receiving coil and the receiver coil, through the power receiving antenna, the transmitting antenna of the power transmission apparatus and impedance of the conductor medium variable in the power receiving apparatus characterized by comprising: a receiving-side power transmission circuit for inputting power at a resonant frequency determined by the impedance adjustment of the variable capacitor and the variable inductor of the power receiving antenna the impedance adjustment between the capacitance and the variable inductor is there.

また別の態様は、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナを有する送電装置と、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを有する送電装置と、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを有する受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムの電力伝送方法であって、前記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力することと、前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電装置の送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電装置の受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20とし、前記合成容量成分C10と前記合成容量成分C20と前記送電装置と前記受電装置との間に介在する媒体とで形成される容量のキャパシタンス成分をC3とし、前記送電側アンテナと前記受電側アンテナとの距離をdとしたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整することと、前記送電装置の出力した電力を入力すること、前記受電装置に接続され電力を受電することと、を含むことを特徴とする電力伝送システムの電力伝送方法である。 According to another aspect , a power transmission device including a power transmission side antenna including a power transmission side coil and a power transmission side inclusion unit having a dielectric covering the power transmission side coil, and a power reception including a power reception side coil and a dielectric covering the power reception side coil. comprising a power transmission device having a power receiving antenna consisting of the side portion including portion, a power receiving device having a power receiving antenna consisting of the power receiving side including portion having a dielectric covering the power receiving coil and the receiver coil, and a sensor, a magnetic field is when the incident, by the magnetic field, the conductor medium causing induced current therein a power transmission method of a power transmission system in which power is transmitted wirelessly through the power transmission side antenna before Symbol power transmission device, said good conductor medium The impedance of the power transmission side antenna of the power transmission device and the impedance adjustment between the variable inductor and the variable inductor and the power reception side antenna of the power reception device Capacity and and outputting power at a resonant frequency determined by the impedance adjustment of the variable inductor, the capacitance of the transmission-side power transmission circuit of the capacitance components constituting the impedance of the power transmission antenna (C1 [pF]) and the power transmitting device The combined capacitance component with the component (C1 ′ [pF]) is C10, and the capacitance component (C2 [pF]) constituting the impedance of the power receiving antenna and the capacitance component (C2 ′ of the power receiving circuit of the power receiving device). [PF]) is the combined capacitance component C20, and the combined capacitance component C10, the combined capacitance component C20, and the capacitance component of the capacitance formed by the medium interposed between the power transmitting device and the power receiving device is C3. Where 30> C3 × d, where d is the distance between the power transmitting antenna and the power receiving antenna. (C10 + C20)> 0.5 and adjusting the impedance so as to satisfy the relationship, said includes inputting the output electric power of the power transmitting device, the method comprising: receiving a power is connected before Symbol receiving device, the A power transmission method for a power transmission system .

また別の態様は、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナを有する送電装置と、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを有する受電装置と、センサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムの送信装置の電力伝送方法であって、前記送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力することと、前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電装置の送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電装置の受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20とし、前記合成容量成分C10と前記合成容量成分C20と前記送電装置と前記受電装置との間に介在する媒体とで形成される容量のキャパシタンス成分をC3とし、前記送電側アンテナと前記受電側アンテナとの距離をdとしたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整することと、を含むことを特徴とする送信装置の電力伝送方法である。 According to another aspect , a power transmission device including a power transmission side antenna including a power transmission side coil and a power transmission side inclusion unit having a dielectric covering the power transmission side coil, and a power reception including a power reception side coil and a dielectric covering the power reception side coil. Transmission of a power transmission system comprising a power receiving device having a power receiving side antenna comprising a side inclusion portion and a sensor, and when a magnetic field is incident, wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current therein by the magnetic field. A power transmission method for an apparatus, wherein the impedance of a good conductor medium and the variable capacitance of the power transmission side antenna are provided via a power transmission side antenna including a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil and the power transmission side coil. resonant frequency determined by the impedance adjustment of the impedance adjustment between the variable inductor and the variable capacitor and the variable inductor of the power receiving antenna Combined capacitance components in and outputting the power, the power transmission side capacitance components constituting the impedance of the antenna (C1 [pF]) and the power transmission device of the transmission-side power transmission circuit capacitance component (C1 '[pF]) C10, and a combined capacitance component of the capacitance component (C2 [pF]) constituting the impedance of the power receiving antenna and the capacitance component (C2 ′ [pF]) of the power receiving circuit of the power receiving device is C20, The capacitance component of the capacitance formed by the combined capacitance component C10, the combined capacitance component C20, and the medium interposed between the power transmission device and the power reception device is C3, and the power transmission side antenna and the power reception side antenna Impedance satisfying the relationship of 30> C3 × d ÷ (C10 + C20)> 0.5, where d is the distance And adjusting a power transmission method of the transmission apparatus, which comprises a.

また別の態様は、送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナを有する送電装置と、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを有する受電装置と、センサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムの受信装置の電力伝送方法であって、前記受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力すること、を含むことを特徴とする受信装置の電力伝送方法である。 According to another aspect , a power transmission device including a power transmission side antenna including a power transmission side coil and a power transmission side inclusion unit having a dielectric covering the power transmission side coil, and a power reception including a power reception side coil and a dielectric covering the power reception side coil. A power transmission system that includes a power receiving device having a power receiving side antenna including a side inclusion portion and a sensor, and wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when the magnetic field is incident. A power transmission method for an apparatus, comprising: a power receiving side antenna including a power receiving side including a receiving body and a dielectric covering the power receiving side coil; an impedance of a good conductor medium; The resonance frequency is determined by the impedance adjustment with the inductor and the variable capacitance of the power receiving antenna and the impedance adjustment with the variable inductor. Entering a force, a power transmission method of the receiving apparatus which comprises a.

発明によれば、送電装置のコイルと受電装置のコイルがほぼ密接した状態から離れた場合に、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質に拡散して消滅してしまう電磁エネルギを低減することができ、結果として、海水・海底の砂や土等の良導体、かつ、高誘電体である媒質中で電力供給源からセンサへ安定的に電力を無線で伝送することが可能となる電力供給源からセンサへ安定的に電力を無線で伝送することが可能となる。   According to the invention, when the coil of the power transmission device and the coil of the power reception device are separated from a substantially close state, when the magnetic field is incident, the magnetic field diffuses into the good conductor medium that generates an induced current and disappears. As a result, power can be stably transmitted wirelessly from the power supply source to the sensor in a medium that is a good conductor such as seawater, seabed sand and soil, and a high dielectric material. Therefore, it is possible to stably transmit the power wirelessly from the power supply source capable of being transmitted to the sensor.

本発明の電力伝送システム1の最小構成を示す図である。It is a figure which shows the minimum structure of the electric power transmission system 1 of this invention. 本発明の第一の実施形態による電力伝送システム1の概要を示す図である。It is a figure showing an outline of power transmission system 1 by a first embodiment of the present invention. 本発明の第一の実施形態による電力伝送システム1の構成を示す図である。It is a figure showing composition of electric power transmission system 1 by a first embodiment of the present invention. 送電装置11から出力された無線電力が受電装置12へ伝搬する際の電力伝送システム1の等価回路の一部を示す図である。2 is a diagram illustrating a part of an equivalent circuit of the power transmission system 1 when wireless power output from the power transmission device 11 is propagated to the power reception device 12. FIG. 送電側アンテナ111、受電側アンテナ121の容量成分及び送受電装置間に生じる容量成分が電力伝送効率に与える影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which the capacity | capacitance component of the power transmission side antenna 111 and the power receiving side antenna 121 and the capacity component produced between power transmission / reception apparatuses has on power transmission efficiency. 送電側コイル116の外径と送電側包含部117の寸法との比が電力伝送効率に与える影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which the ratio of the outer diameter of the power transmission side coil 116 and the dimension of the power transmission side inclusion part 117 has on power transmission efficiency. 第一の実施形態による電力伝送システム1における電界ベクトルと磁界ベクトルを示す図である。It is a figure which shows the electric field vector and magnetic field vector in the electric power transmission system 1 by 1st embodiment. 第一の実施形態による電力伝送システム1における電界ベクトルと磁界ベクトルに基づいて生じるポインティングベクトル(エネルギの流れ)を示す図である。It is a figure which shows the pointing vector (energy flow) produced based on the electric field vector and magnetic field vector in the electric power transmission system 1 by 1st embodiment. 本発明の第二の実施形態による電力伝送システム2の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the electric power transmission system 2 by 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態による電力伝送システム2の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power transmission system 2 by 2nd embodiment of this invention. 第一誘電体の誘電正接及び第二誘電体の誘電正接の比が電力伝送効率に与える影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which the ratio of the dielectric loss tangent of a 1st dielectric material and the dielectric loss tangent of a 2nd dielectric material has on electric power transmission efficiency. 第一誘電体の比誘電率及び第二誘電体の比誘電率が電力伝送効率に与える影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which the relative dielectric constant of a 1st dielectric material and the relative dielectric constant of a 2nd dielectric material have on power transmission efficiency. 本発明の第三の実施形態による電力伝送システム3の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the electric power transmission system 3 by 3rd embodiment of this invention. 本発明の第三の実施形態による電力伝送システム3の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power transmission system 3 by 3rd embodiment of this invention. 本発明の第三の実施形態の送電側アンテナの別の構成を示す図である。It is a figure which shows another structure of the power transmission side antenna of 3rd embodiment of this invention. 図16は、本発明の第四の実施形態による電力伝送システム4の構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a configuration of the power transmission system 4 according to the fourth embodiment of the present invention. 本発明の第四の実施形態による電力伝送システム4のフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart of the electric power transmission system 4 by 4th embodiment of this invention. 本発明の第五の実施形態による電力伝送システム5の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power transmission system 5 by 5th embodiment of this invention. 本発明の第六の実施形態による電力伝送システム6の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power transmission system 6 by the 6th embodiment of this invention. 本発明の第七の実施形態による電力伝送システム7の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power transmission system 7 by 7th embodiment of this invention. 本発明の第八の実施形態による電力伝送システム8の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power transmission system 8 by 8th embodiment of this invention. 本発明の第一の実施形態による電力伝送システム1の効果を実証するためのシミュレーションモデルを示す図である。It is a figure which shows the simulation model for demonstrating the effect of the electric power transmission system 1 by 1st embodiment of this invention. 本発明の実施例1における送電装置41の上面概略図である。It is the upper surface schematic of the power transmission apparatus 41 in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における電力伝送効率のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the power transmission efficiency in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置41と受電装置42近傍の電界を示す図である。It is a figure which shows the electric field of the power transmission apparatus 41 and the power receiving apparatus 42 vicinity in the three-dimensional electromagnetic field simulation of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置41と受電装置42近傍の磁界を示す図である。It is a figure which shows the magnetic field of the power transmission apparatus 41 and the receiving device 42 vicinity in the three-dimensional electromagnetic field simulation of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置41と受電装置42近傍のポインティングベクトルを示す図である。It is a figure which shows the pointing vector of the power transmission apparatus 41 and the power receiving apparatus 42 vicinity in the three-dimensional electromagnetic field simulation of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1による電力伝送システム1で使用した媒質を海水から大気に変更した場合のポインティングベクトルのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the pointing vector at the time of changing the medium used with the electric power transmission system 1 by Example 1 of this invention from seawater to air | atmosphere. 関連する磁界共鳴技術を用いた場合の大気中におけるポインティングベクトルのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the pointing vector in the atmosphere at the time of using a related magnetic field resonance technique. 本発明の第一の実施形態による電力伝送システム1の効果を実際に海水中で実験した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having actually experimented in the seawater the effect of the power transmission system 1 by 1st embodiment of this invention. 本発明の第三の実施形態による電力伝送システム3の効果を実証するためのシミュレーションモデルを示す図である。It is a figure which shows the simulation model for demonstrating the effect of the electric power transmission system 3 by 3rd embodiment of this invention. 本発明の実施例2における送電装置51の側面概略図である。It is the side surface schematic of the power transmission apparatus 51 in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2における送電装置51の送電側下部コイル5161を受電部側から見た図である。It is the figure which looked at the power transmission side lower coil 5161 of the power transmission apparatus 51 in Example 2 of this invention from the power receiving part side. 本発明の実施例2における送電装置51の送電側上部コイル5162を受電部側から見た図である。It is the figure which looked at the power transmission side upper coil 5162 of the power transmission apparatus 51 in Example 2 of this invention from the power receiving part side. 本発明の実施例2における受電装置52の受電側下部コイル5261を送電部側から見た図である。It is the figure which looked at the power receiving side lower coil 5261 of the power receiving apparatus 52 in Example 2 of this invention from the power transmission part side. 本発明の実施例2における受電装置52の受電側上部コイル5262を送電側から見た図である。It is the figure which looked at the power receiving side upper coil 5262 of the power receiving apparatus 52 in Example 2 of this invention from the power transmission side. 本発明の実施例2における電力伝送効率のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the power transmission efficiency in Example 2 of this invention. 各種媒質の導電率と比誘電率をまとめた表を示す図である。It is a figure which shows the table | surface which put together the electrical conductivity and relative dielectric constant of various media. 、本発明の第九の実施形態による電力伝送システム9の構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a power transmission system 9 according to a ninth embodiment of the present invention. 本発明の送電装置11の最小構成を示す図である。It is a figure which shows the minimum structure of the power transmission apparatus 11 of this invention. 本発明の受電装置12の最小構成を示す図である。It is a figure which shows the minimum structure of the power receiving apparatus 12 of this invention.

図1は、本発明の電力伝送システム1の最小構成を示す図である。
本発明の電力伝送システム1は、図1で示すように、少なくとも送電装置11及び受電装置12を備える。
送電装置11は、送電側アンテナ111、送電側電力伝送回路112を備える。
受電装置12は、受電側アンテナ121、受電側電力伝送回路122を備える。
また、送電側アンテナ111及び受電側アンテナ121は、良導体媒質13に覆われている。
FIG. 1 is a diagram showing a minimum configuration of a power transmission system 1 according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the power transmission system 1 of the present invention includes at least a power transmission device 11 and a power reception device 12.
The power transmission device 11 includes a power transmission side antenna 111 and a power transmission side power transmission circuit 112.
The power receiving device 12 includes a power receiving antenna 121 and a power receiving power transmission circuit 122.
The power transmission side antenna 111 and the power reception side antenna 121 are covered with the good conductor medium 13.

<第一の実施形態>
以下、本発明の第一の実施形態による電力伝送システム1を、図面を参照して説明する。
図2は、本発明の第一の実施形態による電力伝送システム1の概要を示す図である。
本実施形態における電力伝送システムは、海水中または海上で駆動する電力源15と、センサ14とを備えている。また、電力源15には送電装置11が設けられている。また、センサ14には受電装置12が接続されている。送電装置11は、海水中で駆動する電力源15に搭載され、受電装置12はセンサ14に接続されている。
<First embodiment>
Hereinafter, a power transmission system 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a diagram showing an outline of the power transmission system 1 according to the first embodiment of the present invention.
The power transmission system in the present embodiment includes a power source 15 that is driven in seawater or on the sea, and a sensor 14. The power source 15 is provided with a power transmission device 11. In addition, the power receiving device 12 is connected to the sensor 14. The power transmission device 11 is mounted on a power source 15 that is driven in seawater, and the power reception device 12 is connected to the sensor 14.

図3は、本発明の第一の実施形態による電力伝送システム1の構成を示す図である。
電力伝送システム1は、この図で示すように、送電装置11及び受電装置12を備える。また、送電装置11及び受電装置12は、良導体媒質13に覆われている。送電装置11は、送電側アンテナ(送電部)111、送電側電力伝送回路112、送電側制御回路114を備える。受電装置12は、受電側アンテナ(受電部)121、受電側電力伝送回路122、受電側制御回路124を備える。送電側アンテナ111は、送電側コイル116及び送電側コイル116を覆う誘電体から成る送電側包含部117を備える。また、受電側アンテナ121は、送電側アンテナ111と同じく、受電側コイル126及び受電側包含部127を備える。送電側コイル116、受電側コイル126は、銅線などの導体を複数回巻いたものであり、一般的に、ヘリカルコイル、スパイラルコイル等が用いられるが、本実施形態においては、これらに限定するものではない。
また、図3には、二次電池125が記載されているが、電力伝送システム1は、必ずしも二次電池125を備える必要はない。
また、送電側コイル116と受電側コイル126は、コイルが例えば、後述するように上部コイルと下部コイルに分割されていてもよい。
なお、本実施形態においては、電力伝送システム1における送電側アンテナ111及び受電側アンテナ121を総称して電力伝送部とする。また、送電側コイル116及び受電側コイル126を総称して電力伝送用コイルとする。電力伝送部は送電装置11から受電装置12へ電力を伝送すると共に、送電装置11と受電装置12との間で通信を行うアンテナとしても機能する。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the power transmission system 1 according to the first embodiment of the present invention.
The power transmission system 1 includes a power transmission device 11 and a power reception device 12 as shown in FIG. The power transmission device 11 and the power reception device 12 are covered with a good conductor medium 13. The power transmission device 11 includes a power transmission side antenna (power transmission unit) 111, a power transmission side power transmission circuit 112, and a power transmission side control circuit 114. The power receiving device 12 includes a power receiving antenna (power receiving unit) 121, a power receiving power transmission circuit 122, and a power receiving control circuit 124. The power transmission side antenna 111 includes a power transmission side coil 116 and a power transmission side inclusion portion 117 made of a dielectric covering the power transmission side coil 116. Similarly to the power transmission side antenna 111, the power reception side antenna 121 includes a power reception side coil 126 and a power reception side inclusion portion 127. The power transmission side coil 116 and the power reception side coil 126 are obtained by winding a conductor such as a copper wire a plurality of times. Generally, a helical coil, a spiral coil, or the like is used. However, in the present embodiment, the present invention is limited to these. It is not a thing.
In FIG. 3, the secondary battery 125 is illustrated, but the power transmission system 1 does not necessarily include the secondary battery 125.
Further, the power transmission side coil 116 and the power reception side coil 126 may be divided into an upper coil and a lower coil, for example, as will be described later.
In the present embodiment, the power transmission side antenna 111 and the power reception side antenna 121 in the power transmission system 1 are collectively referred to as a power transmission unit. The power transmission side coil 116 and the power reception side coil 126 are collectively referred to as a power transmission coil. The power transmission unit transmits power from the power transmission device 11 to the power reception device 12, and also functions as an antenna that performs communication between the power transmission device 11 and the power reception device 12.

また、送電側包含部117と受電側包含部127は、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、アクリルなどの、比誘電率が2〜20程度で、誘電正接が0.01以下の誘電体で構成する。   The power transmission side inclusion portion 117 and the power reception side inclusion portion 127 are, for example, dielectrics having a relative dielectric constant of about 2 to 20 and a dielectric loss tangent of 0.01 or less, such as polyethylene, polyimide, polyamide, fluororesin, and acrylic. Consists of.

また、ここでは、各実施形態における良導体媒質は海水であることを前提として説明するが、本発明はこれに限定されない。良導体媒質とは、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる媒質であり、例えば図38の表に示す河川、淡水、水道水、土、コンクリートのように、導電率が1×10−4S/m程度以上で、比誘電率が1より大きな物質であってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。 Here, the description will be made on the assumption that the good conductor medium in each embodiment is seawater, but the present invention is not limited to this. A good conductor medium is a medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident, and has a conductivity such as river, fresh water, tap water, soil, concrete shown in the table of FIG. It may be a substance having a relative dielectric constant of 1 × 10 −4 S / m or more and a relative dielectric constant greater than 1, or a combination thereof.

図4は、送電装置11から出力された無線電力が受電装置12へ伝搬する際の電力伝送システム1の等価回路の一部を示す図である。
送電側電力伝送回路112は、さらに、送電側アンテナ111又は受電側アンテナ121のインピーダンスを調整する送電側インピーダンス調整部119を備えている。また、受電側電力伝送回路122は、さらに、送電側アンテナ111又は受電側アンテナ121のインピーダンスを調整する受電側インピーダンス調整部129を備えている。ここで、送電側アンテナ111における送電側コイル116のインピーダンスは、主に、誘導成分(インダクタンス成分)L1と、送電側コイル116と送電側包含部117で形成される容量成分(キャパシタンス成分)C1から成り、これらは、コイルの形状、巻き数、銅線の太さ、及び、送電側包含部117を構成する誘電体の誘電率やそのサイズ等によって一意に定まる。同様に、受電側アンテナ121における受電側コイル126のインピーダンスは、誘導成分L2と、受電側コイル126と受電側包含部127で形成される容量成分C2とから成る。
なお、本実施形態においては、送電側インピーダンス調整部119及び受電側インピーダンス調整部129を総称して、単にインピーダンス調整部とする。
FIG. 4 is a diagram illustrating a part of an equivalent circuit of the power transmission system 1 when the wireless power output from the power transmission device 11 propagates to the power reception device 12.
The power transmission side power transmission circuit 112 further includes a power transmission side impedance adjustment unit 119 that adjusts the impedance of the power transmission side antenna 111 or the power reception side antenna 121. The power receiving side power transmission circuit 122 further includes a power receiving side impedance adjusting unit 129 that adjusts the impedance of the power transmitting side antenna 111 or the power receiving side antenna 121. Here, the impedance of the power transmission side coil 116 in the power transmission side antenna 111 is mainly derived from an inductive component (inductance component) L1 and a capacitance component (capacitance component) C1 formed by the power transmission side coil 116 and the power transmission side inclusion 117. These are uniquely determined by the shape of the coil, the number of turns, the thickness of the copper wire, the dielectric constant of the dielectric material constituting the power transmission side inclusion section 117, its size, and the like. Similarly, the impedance of the power receiving side coil 126 in the power receiving side antenna 121 includes an inductive component L2 and a capacitance component C2 formed by the power receiving side coil 126 and the power receiving side inclusion portion 127.
In the present embodiment, the power transmission side impedance adjustment unit 119 and the power reception side impedance adjustment unit 129 are collectively referred to simply as an impedance adjustment unit.

送電側電力伝送回路112から受電側電力伝送回路122へ供給された交流電力は、上述したL1、2、1、2、L3、C3から成る等価回路を伝搬する。ここで、L3は、送電側コイル116と受電側コイル126における相互インダクタンス成分であり、C3は、送電側アンテナ111と受電側アンテナ121及び良導体媒質13で構成される容量成分である。 The AC power supplied from the power transmission side power transmission circuit 112 to the power reception side power transmission circuit 122 propagates through the equivalent circuit composed of the above-described L1 , L2 , C1 , C2 , L3, and C3. Here, L3 is a mutual inductance component in the power transmission side coil 116 and the power reception side coil 126, and C3 is a capacitance component composed of the power transmission side antenna 111, the power reception side antenna 121, and the good conductor medium 13.

伝搬する際の伝送効率は、その伝搬路において、伝搬する交流電力の周波数でインピーダンス整合がとれているか否かが肝要である。そこで、図4に示すように、送電側インピーダンス調整部119に可変容量の容量成分C1’を備え、受電側インピーダンス調整部129に可変容量の容量成分C2’を備えることで、任意の周波数でインピーダンス整合が得られるように調整することができる。さらに、インピーダンスを調整するインダクタL1’とL2’を備えることで、可変容量C1’、C2’のみでインピーダンス整合を行うよりも、インピーダンスの調整範囲を広げることができる。このようにすれば、送電中に送電装置11と受電装置12の位置関係が変わり、C3の値が変動したとしても、その変動を補償するようにC1’、C2’、L1’、L2’を適宜調整すれば、共振を維持して安定的な電力を供給することができる。
容量の可変手段には、バラクタダイオード(可変容量ダイオード)を用いることができるし、複数の容量をスイッチトランジスタと組み合わせて構成することもできる。インピーダンスを調整するインダクタL1’とL2’としては、オペアンプで構成された移相器や、可変インダクタなどを用いることができる。
It is important for transmission efficiency when propagating whether impedance matching is achieved at the frequency of the AC power propagating in the propagation path. Therefore, as shown in FIG. 4, the power transmission side impedance adjustment unit 119 includes a variable capacitance component C1 ′, and the power reception side impedance adjustment unit 129 includes a variable capacitance component C2 ′. Adjustments can be made to achieve consistency. Furthermore, by providing the inductors L1 ′ and L2 ′ for adjusting the impedance, the impedance adjustment range can be expanded as compared with the impedance matching only by the variable capacitors C1 ′ and C2 ′. In this way, even if the positional relationship between the power transmitting device 11 and the power receiving device 12 changes during power transmission and the value of C3 fluctuates, C1 ′, C2 ′, L1 ′, and L2 ′ are set so as to compensate for the variation. If adjusted appropriately, stable power can be supplied while maintaining resonance.
As the capacitance changing means, a varactor diode (variable capacitance diode) can be used, or a plurality of capacitances can be combined with a switch transistor. As the inductors L1 ′ and L2 ′ for adjusting the impedance, a phase shifter composed of an operational amplifier, a variable inductor, or the like can be used.

ここで、以降の説明においては、送電側アンテナ111自身が有する容量成分と可変容量や移相器などのインピーダンス調整回路の容量成分の合成容量成分をC10とおき、これを、送電側アンテナ111のインピーダンスを構成している容量成分C10として説明する。さらに、送電側アンテナ111自身が有するインダクタンス成分と可変容量や移相器などのインピーダンス調整回路のインダクタンス成分の合成インダクタンス成分をL10とおき、これを、送電側アンテナ111のインピーダンスを構成しているインダクタンス成分L10として説明する。同様に、受電側アンテナ121自身が有する容量成分と可変容量や移相器などのインピーダンス調整回路の容量成分の合成容量成分をC20とおき、これを、受電側アンテナ121のインピーダンスを構成している容量成分C20として説明する。さらに、受電側アンテナ121自身が有するインダクタンス成分と可変容量や移相器などのインピーダンス調整回路のインダクタンス成分の合成インダクタンス成分をL20とおき、これを、受電側アンテナ121のインピーダンスを構成しているインダクタンス成分L20として説明する。   Here, in the following description, the combined capacitance component of the capacitance component of the transmission-side antenna 111 itself and the capacitance component of the impedance adjustment circuit such as a variable capacitance or a phase shifter is set as C10, and this is referred to as the transmission-side antenna 111. The description will be made as the capacitive component C10 constituting the impedance. Further, a combined inductance component of the inductance component of the power transmission side antenna 111 itself and the inductance component of the impedance adjustment circuit such as a variable capacitor or a phase shifter is set as L10, and this is the inductance constituting the impedance of the power transmission side antenna 111. Explanation is given as the component L10. Similarly, the combined capacitance component of the capacitance component of the power receiving antenna 121 itself and the capacitance component of the impedance adjustment circuit such as a variable capacitor or a phase shifter is set as C20, and this constitutes the impedance of the power receiving antenna 121. This will be described as the capacitive component C20. Further, a combined inductance component of the inductance component of the power receiving antenna 121 itself and the inductance component of the impedance adjustment circuit such as a variable capacitor or a phase shifter is set as L20, and this is the inductance constituting the impedance of the power receiving antenna 121. Explanation is given as the component L20.

ここで、本実施形態の電力伝送システム1においては、送電側アンテナ111のインピーダンスを構成している容量成分C10、受電側アンテナ121のインピーダンスを構成している容量成分C20、送電側アンテナ111、受電側アンテナ121、及び、その間に存在する良導体媒質13で形成される容量成分C3、送電側アンテナと受電側アンテナとの間隔距離dに関して、所定の条件を満たす場合に、特に高い電力伝送効率を得ることができる。   Here, in the power transmission system 1 of the present embodiment, the capacitive component C10 constituting the impedance of the power transmission side antenna 111, the capacitive component C20 constituting the impedance of the power reception side antenna 121, the power transmission side antenna 111, the power reception side. When a predetermined condition is satisfied with respect to the side antenna 121 and the capacitive component C3 formed by the good conductor medium 13 existing therebetween and the distance d between the power transmission side antenna and the power reception side antenna, particularly high power transmission efficiency is obtained. be able to.

図5は、送電側アンテナ111、受電側アンテナ121の容量成分及び送受電装置間に生じる容量成分が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
この図によると、インピーダンス整合がとられている場合に、上記C10[pF]、C20[pF],C3[pF],d[cm]は式(1)の条件を満たすときに、特に高い電力伝送効率が得られることがわかる。
FIG. 5 is a diagram illustrating the influence of the capacitance components of the power transmission side antenna 111 and the power reception side antenna 121 and the capacitance component generated between the power transmission and reception devices on the power transmission efficiency.
According to this figure, when impedance matching is taken, C10 [pF], C20 [pF], C3 [pF], and d [cm] are particularly high powers when the condition of the expression (1) is satisfied. It can be seen that transmission efficiency can be obtained.

なお、インピーダンス整合がとれていればインピーダンス調整回路が無くてもよく、その場合は、30>C3×d÷(C1+C2)>0.5の関係を満たすときに、特に高い電力伝送効率が得られる。
また、本実施形態において数100kHz〜1MHz程度の周波数帯の電力を考えた場合、送電側コイル116、受電側コイル126の外形面積が10cm〜30cm程度、送電側アンテナ111と受電側アンテナ121の距離dが5cm〜60cm程度の条件で、式(1)を満たすことができる。
If impedance matching is achieved, there is no need for an impedance adjustment circuit. In that case, particularly high power transmission efficiency can be obtained when the relationship of 30> C3 × d ÷ (C1 + C2)> 0.5 is satisfied. .
Also, when considering the power of the frequency band of about several 100kHz~1MHz In this embodiment, the power transmission coil 116, outer area of 10cm 2 ~30cm 2 approximately of the power receiving coil 126, the power transmission side antenna 111 receiving antenna 121 The condition (1) can be satisfied under the condition that the distance d is about 5 cm to 60 cm.

また、本実施形態においては、送電側コイル116の外径と送電側包含部117の寸法との比、及び、受電側コイル126の外径と受電側包含部127の寸法との比が所定の条件を満たす場合に、特に高い電力伝送効率を得ることができる。   In the present embodiment, the ratio between the outer diameter of the power transmission side coil 116 and the dimension of the power transmission side inclusion portion 117 and the ratio between the outer diameter of the power reception side coil 126 and the dimension of the power reception side inclusion portion 127 are predetermined. When the condition is satisfied, particularly high power transmission efficiency can be obtained.

図6は、送電側コイル116の外径と送電側包含部117の寸法との比が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
図6(a)によると、図6(b)で示す送電側包含部117のコイル面に沿う方向の大きさd1を固定し、送電側コイル116の外径d2を可変して、比(d1/d2)を1.2以上にすることで、作製可能な最小比である1よりも5%以上の高い電力伝送効率を得ることができる。さらに、10%以上の高い電力伝送効率を得たい場合には、比(d1/d2)の値は1.4以上が好ましい。ただし、受電側アンテナ121における受電側コイル126の外径と受電側包含部127の寸法についても送電側コイル116の外径と送電側包含部117の寸法と同様の変更を行った場合である。また、送電側アンテナ111、受電側アンテナ121ともに上記の条件を満たせば、より高い効果を得ることができる。
なお、ここでのコイル面は、コイルを流れる電流により形成されるループを外形として含む面のことである。
FIG. 6 is a diagram illustrating the influence of the ratio between the outer diameter of the power transmission side coil 116 and the dimension of the power transmission side inclusion 117 on the power transmission efficiency.
According to FIG. 6A, the size d1 in the direction along the coil surface of the power transmission side inclusion 117 shown in FIG. 6B is fixed, the outer diameter d2 of the power transmission side coil 116 is varied, and the ratio (d1 By setting / d2) to 1.2 or more, it is possible to obtain a power transmission efficiency that is 5% or more higher than 1 that is the minimum ratio that can be produced. Furthermore, when it is desired to obtain a high power transmission efficiency of 10% or more, the ratio (d1 / d2) is preferably 1.4 or more. However, the outer diameter of the power receiving side coil 126 and the size of the power receiving side inclusion 127 in the power receiving side antenna 121 are also the same as the outer diameter of the power transmission side coil 116 and the size of the power transmission side inclusion 117. Further, if both the power transmission side antenna 111 and the power reception side antenna 121 satisfy the above conditions, a higher effect can be obtained.
The coil surface here is a surface including a loop formed by a current flowing through the coil as an outer shape.

次に、本実施形態による電力伝送システム1の具体的な動作について順を追って説明する。
まず、送電装置11を搭載した海水中で駆動する電力源15が、センサ14に接続された受電装置12に接近する。次に、送電側電力伝送回路112において、交流電源(図示せず)が所定の周波数で交流電力を出力する。次に、出力された交流電力は、送電側電力伝送回路112内の送電側インピーダンス調整部119を介して、送電側コイル116に供給され、送電側アンテナ111は、当該交流電力を、電磁エネルギとして外部(良導体媒質13)へと送出する。次に、受電装置12は、送出された電磁エネルギを、受電側アンテナ121において受電する。ここで、送電側インピーダンス調整部119及び受電側インピーダンス調整部129は、送電側アンテナ111、受電側アンテナ121、良導体媒質13の各インピーダンスの合成インピーダンスが、伝送電力の周波数で共振するように調整されている。受電側アンテナ121を介して、受電側コイル126によって受電された電力は、受電側電力伝送回路122内の受電側インピーダンス調整部129、そして、受電側電力伝送回路122内のコンバータ(図示せず)に流入する。このコンバータで交流から直流に変換されたエネルギが、センサ14に供給され、電力伝送が完了する。コンバータで交流から直流に変換されたエネルギの一部、又は全てが、二次電池125を介して、センサ14に供給されてもよい。
Next, a specific operation of the power transmission system 1 according to the present embodiment will be described in order.
First, the power source 15 that is driven in seawater on which the power transmission device 11 is mounted approaches the power reception device 12 connected to the sensor 14. Next, in the power transmission side power transmission circuit 112, an AC power source (not shown) outputs AC power at a predetermined frequency. Next, the output AC power is supplied to the power transmission side coil 116 via the power transmission side impedance adjustment unit 119 in the power transmission side power transmission circuit 112, and the power transmission side antenna 111 uses the AC power as electromagnetic energy. Send to the outside (good conductor medium 13). Next, the power receiving device 12 receives the transmitted electromagnetic energy at the power receiving antenna 121. Here, the power transmission side impedance adjustment unit 119 and the power reception side impedance adjustment unit 129 are adjusted so that the combined impedance of the power transmission side antenna 111, the power reception side antenna 121, and the good conductor medium 13 resonates at the frequency of the transmission power. ing. The power received by the power receiving side coil 126 via the power receiving side antenna 121 is converted into a power receiving side impedance adjusting unit 129 in the power receiving side power transmission circuit 122 and a converter (not shown) in the power receiving side power transmission circuit 122. Flow into. The energy converted from alternating current to direct current by this converter is supplied to the sensor 14 to complete the power transmission. Part or all of the energy converted from alternating current to direct current by the converter may be supplied to the sensor 14 via the secondary battery 125.

本実施形態による電力伝送システム1では、送電側アンテナ111、送電側インピーダンス調整部119、受電側アンテナ121、受電側インピーダンス調整部129、良導体媒質13の各インピーダンスの合成インピーダンスで共振させることで、受電側アンテナ121に入力される電力を最大とすることができる。また、送電側包含部117及び受電側包含部127は、良導体媒質13中への電界の拡がりを抑え、これにより、良導体媒質13中に拡散して消滅する電磁エネルギを抑える効果がある。   In the power transmission system 1 according to this embodiment, the power transmission side antenna 111, the power transmission side impedance adjustment unit 119, the power reception side antenna 121, the power reception side impedance adjustment unit 129, and the good conductor medium 13 are resonated with the combined impedance of each impedance, The power input to the side antenna 121 can be maximized. Further, the power transmission side inclusion portion 117 and the power reception side inclusion portion 127 have an effect of suppressing the spread of the electric field into the good conductor medium 13 and thereby suppressing the electromagnetic energy that diffuses and disappears in the good conductor medium 13.

図7は、第一の実施形態による電力伝送システム1における電界ベクトルと磁界ベクトルを示す図である。
また、図8は、第一の実施形態による電力伝送システム1における電界ベクトルと磁界ベクトルに基づいて生じるポインティングベクトル(エネルギの流れ)を示す図である。
ここで、図7は、電力伝送時において、送電側アンテナ111と受電側アンテナ121の間に生じる電界と磁界のシミュレーション結果を模式的に示した図である。図7に示すように、本実施形態の電力伝送システム1では、送電側包含部117及び受電側包含部127が良導体媒質13中への電界の拡がりを抑え、所定の良導体媒質13とコイルに流れる電流により発生する磁界が良導体媒質13に渦電流を生じさせ、その渦電流が新たな磁界を作り出すことを繰り返すことで、コイル面に対して電界と磁界をほぼ平行にすることができる。その結果、図8に示すように、送電側アンテナ111から受電側アンテナ121へのポインティングベクトル(電磁エネルギの流れ)をコイル面に対してほぼ垂直に生じさせることが可能となる。
FIG. 7 is a diagram illustrating an electric field vector and a magnetic field vector in the power transmission system 1 according to the first embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a pointing vector (energy flow) generated based on the electric field vector and the magnetic field vector in the power transmission system 1 according to the first embodiment.
Here, FIG. 7 is a diagram schematically showing a simulation result of an electric field and a magnetic field generated between the power transmission side antenna 111 and the power reception side antenna 121 during power transmission. As shown in FIG. 7, in the power transmission system 1 of the present embodiment, the power transmission side inclusion unit 117 and the power reception side inclusion unit 127 suppress the expansion of the electric field into the good conductor medium 13 and flow to the predetermined good conductor medium 13 and the coil. The magnetic field generated by the current generates an eddy current in the good conductor medium 13, and the eddy current repeatedly creates a new magnetic field, whereby the electric field and the magnetic field can be made substantially parallel to the coil surface. As a result, as shown in FIG. 8, a pointing vector (electromagnetic energy flow) from the power transmission side antenna 111 to the power reception side antenna 121 can be generated substantially perpendicularly to the coil surface.

以上より、本実施の形態による電力伝送システム1は、送電装置11と受電装置12が比較的離れた近傍界であっても、良導体媒質に拡散して消滅してしまう電磁エネルギを抑え、結果として、海水等の良導体媒質中における無線電力伝送で長距離化が可能となり、海底、または、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに対しても安定的に電力を供給することが可能となる。   As described above, the power transmission system 1 according to the present embodiment suppresses electromagnetic energy that diffuses and disappears in a good conductor medium even when the power transmitting device 11 and the power receiving device 12 are relatively far apart, and as a result. , Wireless power transmission in a good conductor medium such as seawater makes it possible to extend the distance, and to stably supply power to the seabed, soil in the seabed, or sensors installed in seawater Is possible.

<第二の実施形態>
次に、本発明の第二の実施形態による電力伝送システム2を、図面を参照して説明する。
図9は、本発明の第二の実施形態による電力伝送システム2の概要を示す図である。
本実施形態における電力伝送システムは、海水中または海上で駆動する電力源151と、センサ141とを備えている。また、電力源15には送電装置21が設けられている。また、センサ14には受電装置22が接続されている。
<Second Embodiment>
Next, the electric power transmission system 2 by 2nd embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings.
FIG. 9 is a diagram showing an outline of the power transmission system 2 according to the second embodiment of the present invention.
The power transmission system in the present embodiment includes a power source 151 that is driven in seawater or on the sea, and a sensor 141. The power source 15 is provided with a power transmission device 21. In addition, a power receiving device 22 is connected to the sensor 14.

図10は、本発明の第二の実施形態による電力伝送システム2の構成を示す図である。
次に、同実施形態による電力伝送システム2を、図面を参照しながら説明する。
この図において、電力伝送システム2は、送電装置21及び受電装置22を備えている。送電装置21は、送電側アンテナ211、送電側電力伝送回路212、送電側制御回路214を備える。受電装置22は、受電側アンテナ221、受電側電力伝送回路222、受電側制御回路224を備える。二次電池225は有していてもよい。また、送電側アンテナ211は、送電側コイル216、送電側コイル216を覆う第一誘電体から成る第一送電側包含部2171、及び、さらに第一送電側包含部2171を覆う第二誘電体から成る第二送電側包含部2172を備えている。また、受電側アンテナ221は、送電側アンテナ211と同じく、受電側コイル226、第一受電側包含部2271、第二受電側包含部2272を備えている。また、送電側アンテナ211及び受電側アンテナ221は、良導体媒質23に覆われている。
なお、本実施形態においては、第一送電側包含部及び第一受電側包含部を総称して第一包含部とし、第二送電側包含部及び第二受電側包含部を総称して第二包含部とする。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the power transmission system 2 according to the second embodiment of the present invention.
Next, the power transmission system 2 according to the embodiment will be described with reference to the drawings.
In this figure, the power transmission system 2 includes a power transmission device 21 and a power reception device 22. The power transmission device 21 includes a power transmission side antenna 211, a power transmission side power transmission circuit 212, and a power transmission side control circuit 214. The power receiving device 22 includes a power receiving antenna 221, a power receiving power transmission circuit 222, and a power receiving control circuit 224. The secondary battery 225 may have. The power transmission side antenna 211 includes a power transmission side coil 216, a first power transmission side inclusion portion 2171 made of a first dielectric covering the power transmission side coil 216, and a second dielectric covering the first power transmission side inclusion portion 2171. The 2nd power transmission side inclusion part 2172 which comprises is provided. Similarly to the power transmission side antenna 211, the power reception side antenna 221 includes a power reception side coil 226, a first power reception side inclusion portion 2271, and a second power reception side inclusion portion 2272. The power transmission side antenna 211 and the power reception side antenna 221 are covered with the good conductor medium 23.
In the present embodiment, the first power transmission side inclusion unit and the first power reception side inclusion unit are collectively referred to as a first inclusion unit, and the second power transmission side inclusion unit and the second power reception side inclusion unit are collectively referred to as a second. The inclusion part.

第一送電側包含部2171、第二送電側包含部2172、第一受電側包含部2271及び第二受電側包含部2272は、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、アクリルなどの、比誘電率が2〜10程度で、誘電正接が0.01以下の誘電体で構成する。   The first power transmission side inclusion portion 2171, the second power transmission side inclusion portion 2172, the first power reception side inclusion portion 2271, and the second power reception side inclusion portion 2272 are, for example, specific dielectrics such as polyethylene, polyimide, polyamide, fluororesin, and acrylic. It is composed of a dielectric having a ratio of about 2 to 10 and a dielectric loss tangent of 0.01 or less.

また、本実施形態の電力伝送システム2においては、第一送電側包含部2171を構成する第一誘電体の比誘電率及び第二送電側包含部2172を構成する第二誘電体の比誘電率は、異なっていてもよいし、同一であってもよい。また、第一送電側包含部2171を構成する第一誘電体の誘電正接及び第二送電側包含部2172を構成する第二誘電体の誘電正接は、異なっていてもよいし、同一であってもよい。第一受電側包含部2271を構成する第一誘電体及び第二受電側包含部2272を構成する第二誘電体についても同様である。   Further, in the power transmission system 2 of the present embodiment, the relative dielectric constant of the first dielectric constituting the first power transmission side inclusion portion 2171 and the relative dielectric constant of the second dielectric constituting the second power transmission side inclusion portion 2172. May be different or the same. In addition, the dielectric loss tangent of the first dielectric constituting the first power transmission side inclusion portion 2171 and the dielectric loss tangent of the second dielectric constituting the second power transmission side inclusion portion 2172 may be different or the same. Also good. The same applies to the first dielectric constituting the first power receiving side inclusion portion 2271 and the second dielectric constituting the second power receiving side inclusion portion 2272.

また、電力伝送システム2の構成を示す図10では、送電側アンテナ211及び受電側アンテナ221の両方を、第一包含部及び第二包含部を有する構造として記載しているが、本実施形態においては、送電側アンテナ211か、受電側アンテナ221のいずれか一方のみを第一包含部及び第二包含部を有する構造としてもよい。
なお、本実施形態の電力伝送システム2においても、第一の実施形態で説明したインピーダンス調整部を備えていてもよい。
Further, in FIG. 10 showing the configuration of the power transmission system 2, both the power transmission side antenna 211 and the power reception side antenna 221 are described as a structure having a first inclusion part and a second inclusion part. Only one of the power transmission side antenna 211 and the power reception side antenna 221 may have a structure including a first inclusion part and a second inclusion part.
Note that the power transmission system 2 of the present embodiment may also include the impedance adjustment unit described in the first embodiment.

ここで、本実施形態の電力伝送システム2においては、第一送電側包含部2171及び第二送電側包含部2172を構成する各誘電体の誘電正接が所定の条件を満たす場合に、さらに高い電力伝送効率を得ることができる。   Here, in the power transmission system 2 of the present embodiment, when the dielectric loss tangent of each dielectric constituting the first power transmission side inclusion unit 2171 and the second power transmission side inclusion unit 2172 satisfies a predetermined condition, higher power Transmission efficiency can be obtained.

図11は、第一誘電体の誘電正接及び第二誘電体の誘電正接の比が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
図11が示すところによると、第二誘電体の誘電正接を第一誘電体の誘電正接よりも大きくすることで、より高い電力伝送効率が得られることがわかる。これは、第二送電側包含部2172(第二受電側包含部2272)を構成する第二誘電体によって、良導体媒質23への電界の拡がりを抑制する効果を得るとともに、第一送電側包含部2171(第一受電側包含部2271)を構成する第一誘電体の誘電正接を小さくすることで、送電側コイル216(受電側コイル226)近傍における誘電損失を低減させることができる効果に基づくものである。
FIG. 11 is a diagram showing the influence of the ratio of the dielectric loss tangent of the first dielectric and the dielectric loss tangent of the second dielectric on the power transmission efficiency.
FIG. 11 shows that higher power transmission efficiency can be obtained by making the dielectric loss tangent of the second dielectric larger than that of the first dielectric. This is because the second dielectric constituting the second power transmission side inclusion part 2172 (second power reception side inclusion part 2272) has the effect of suppressing the expansion of the electric field to the good conductor medium 23, and the first power transmission side inclusion part. Based on the effect that the dielectric loss in the vicinity of the power transmission side coil 216 (power reception side coil 226) can be reduced by reducing the dielectric loss tangent of the first dielectric constituting 2171 (first power reception side inclusion portion 2271). It is.

また、本実施形態の電力伝送システム2においては、第一送電側包含部2171及び第二送電側包含部2172を構成する各誘電体の誘電率が所定の条件を満たす場合にも、さらに高い電力伝送効率を得ることができる。   Further, in the power transmission system 2 of the present embodiment, even when the dielectric constants of the dielectrics constituting the first power transmission side inclusion unit 2171 and the second power transmission side inclusion unit 2172 satisfy a predetermined condition, even higher power Transmission efficiency can be obtained.

図12は、第一誘電体の比誘電率及び第二誘電体の比誘電率が電力伝送効率に与える影響を示す図である。
図12が示すところによると、第二誘電体の比誘電率を第一誘電体の比誘電率よりも大きくすることで、より高い電力伝送効率が得られることがわかる。
FIG. 12 is a diagram illustrating the influence of the relative permittivity of the first dielectric and the relative permittivity of the second dielectric on the power transmission efficiency.
FIG. 12 shows that higher power transmission efficiency can be obtained by making the relative permittivity of the second dielectric larger than the relative permittivity of the first dielectric.

次に、本実施形態による電力伝送システム2の具体的な動作について順を追って説明する。
まず、送電装置21を搭載した海水中で駆動する電力源151が、センサ24に接続された受電装置22に接近する。次に、送電側電力伝送回路212において、交流電源(図示せず)が所定の周波数で交流電力を出力する。次に、出力された交流電力は、送電側電力伝送回路212内の送電側インピーダンス調整部219を介して、送電側コイル216に供給され、送電側アンテナ211は、当該交流電力を、電磁エネルギとして外部(良導体媒質23)へと送出する。次に、受電装置22は、送出された電磁エネルギを、受電側アンテナ221において受電する。ここで、送電側インピーダンス調整部219及び受電側インピーダンス調整部229は、送電側アンテナ211、受電側アンテナ221、良導体媒質23の各インピーダンスの合成インピーダンスが、伝送電力の周波数で共振するように調整されている。受電側アンテナ221を介して、受電側コイル226によって受電された電力は、そして、受電側電力伝送回路222内の受電側インピーダンス調整部229、そして、受電側電力伝送回路222内のコンバータ(図示せず)に流入する。このコンバータで交流から直流に変換されエネルギが、センサ141に供給され、電力伝送が完了する。コンバータで交流から直流に変換されたエネルギの一部、又は全てが、二次電池225介して、センサ141に供給されてもよい。
Next, a specific operation of the power transmission system 2 according to this embodiment will be described in order.
First, the power source 151 that is driven in seawater on which the power transmission device 21 is mounted approaches the power reception device 22 connected to the sensor 24. Next, in the power transmission side power transmission circuit 212, an AC power source (not shown) outputs AC power at a predetermined frequency. Next, the output AC power is supplied to the power transmission side coil 216 via the power transmission side impedance adjustment unit 219 in the power transmission side power transmission circuit 212, and the power transmission side antenna 211 uses the AC power as electromagnetic energy. Send to the outside (good conductor medium 23). Next, the power receiving device 22 receives the transmitted electromagnetic energy at the power receiving antenna 221. Here, the power transmission side impedance adjustment unit 219 and the power reception side impedance adjustment unit 229 are adjusted so that the combined impedance of each impedance of the power transmission side antenna 211, the power reception side antenna 221, and the good conductor medium 23 resonates at the frequency of the transmission power. ing. The power received by the power receiving side coil 226 via the power receiving side antenna 221, the power receiving side impedance adjusting unit 229 in the power receiving side power transmission circuit 222, and a converter (not shown) in the power receiving side power transmission circuit 222. )). The converter converts the alternating current into direct current, and supplies energy to the sensor 141 to complete power transmission. Part or all of the energy converted from AC to DC by the converter may be supplied to the sensor 141 via the secondary battery 225.

本実施形態による電力伝送システム2では、送電側アンテナ211、送電側インピーダンス調整部219、受電側アンテナ221、受電側インピーダンス調整部229、良導体媒質23の各インピーダンスの合成インピーダンスで共振させることで、受電側アンテナ221に入力される電力を最大とすることができる。
また、第二送電側包含部2172及び第二受電側包含部2272は、良導体媒質23中への電界の拡がりを抑え、これにより、良導体媒質23中に拡散して消滅する電磁エネルギを抑える効果がある。
そして、第一送電側包含部2171及び第一受電側包含部2271は、送電側コイル216及び受電側コイル226近傍における誘電損失を低減させる効果がある。
In the power transmission system 2 according to the present embodiment, the power transmission side antenna 211, the power transmission side impedance adjustment unit 219, the power reception side antenna 221, the power reception side impedance adjustment unit 229, and the good conductor medium 23 are resonated with the combined impedances of the respective impedances, The power input to the side antenna 221 can be maximized.
Further, the second power transmission side inclusion portion 2172 and the second power reception side inclusion portion 2272 suppress the spread of the electric field into the good conductor medium 23, thereby suppressing the electromagnetic energy that diffuses and disappears in the good conductor medium 23. is there.
And the 1st power transmission side inclusion part 2171 and the 1st power reception side inclusion part 2271 have the effect of reducing the dielectric loss in the power transmission side coil 216 and the power reception side coil 226 vicinity.

以上より、本実施の形態による電力伝送システム2は、第一の実施形態による電力伝送システム1よりもさらに高い電力伝送効率を得ることができ、海底、または、海底の土の中に設置されたセンサに対して、より安定的に電力を供給することが可能となる。   As described above, the power transmission system 2 according to the present embodiment can obtain higher power transmission efficiency than the power transmission system 1 according to the first embodiment, and is installed in the seabed or the soil on the seabed. It becomes possible to supply electric power more stably to the sensor.

<第三の実施形態>
次に、本発明の第三の実施形態による電力伝送システム3を、図面を参照して説明する。
図13は、本発明の第三の実施形態による電力伝送システム3の概要を示す図である。
本実施形態における電力伝送システムは、海水中または海上で駆動する電力源152、センサ142、送電装置31及び受電装置32を備えている。送電装置31は海水中で駆動する電力源152に搭載され、受電装置32はセンサ142に接続されている。
<Third embodiment>
Next, a power transmission system 3 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 13 is a diagram showing an outline of the power transmission system 3 according to the third embodiment of the present invention.
The power transmission system in the present embodiment includes a power source 152, a sensor 142, a power transmission device 31, and a power reception device 32 that are driven in seawater or on the sea. The power transmission device 31 is mounted on a power source 152 that is driven in seawater, and the power reception device 32 is connected to the sensor 142.

図14は、本発明の第三の実施形態による電力伝送システム3の構成を示す図である。
次に、同実施形態による電力伝送システム3を、図面を参照しながら説明する。
図14において、電力伝送システム3は、送電装置31及び受電装置32を備えている。送電装置31は、送電側アンテナ311、送電側電力伝送回路312、送電側制御回路314を備える。受電装置32は、受電側アンテナ321、受電側電力伝送回路322受電側制御回路324を備える。二次電池325は有していてもよい。また、送電側アンテナ311は、送電側下部コイル3161、送電側上部コイル3162、送電側下部コイル3161と送電側上部コイル3162を覆う第一誘電体から成る第一送電側包含部3171、第一送電側包含部3171を覆う第二誘電体から成る第二送電側包含部3172を備えている。また、受電側アンテナ321は、受電側下部コイル3261、受電側上部コイル3262、受電側下部コイル3261と受電側上部コイル3262を覆う第一誘電体から成る第一受電側包含部3271、第一受電側包含部3271を覆う第二誘電体から成る第二受電側包含部3272を備えている。また、送電側アンテナ311及び受電側アンテナ321は、良導体媒質33に覆われている。
なお、本実施形態においては、第二送電側包含部及び第二受電側包含部を総称して、被覆部とする。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of the power transmission system 3 according to the third embodiment of the present invention.
Next, the power transmission system 3 according to the embodiment will be described with reference to the drawings.
In FIG. 14, the power transmission system 3 includes a power transmission device 31 and a power reception device 32. The power transmission device 31 includes a power transmission side antenna 311, a power transmission side power transmission circuit 312, and a power transmission side control circuit 314. The power receiving device 32 includes a power receiving side antenna 321, a power receiving side power transmission circuit 322, and a power receiving side control circuit 324. The secondary battery 325 may have. The power transmission side antenna 311 includes a power transmission side lower coil 3161, a power transmission side upper coil 3162, a first power transmission side inclusion 3171 made of a first dielectric covering the power transmission side lower coil 3161 and the power transmission side upper coil 3162, and a first power transmission. A second power transmission side inclusion portion 3172 made of a second dielectric covering the side inclusion portion 3171 is provided. The power receiving side antenna 321 includes a power receiving side lower coil 3261, a power receiving side upper coil 3262, a power receiving side lower coil 3261 and a power receiving side upper coil 3262, a first power receiving side inclusion portion 3271 made of a first dielectric, and a first power receiving side. A second power receiving side covering portion 3272 made of a second dielectric covering the side including portion 3271 is provided. The power transmission side antenna 311 and the power reception side antenna 321 are covered with a good conductor medium 33.
In the present embodiment, the second power transmission side inclusion portion and the second power reception side inclusion portion are collectively referred to as a covering portion.

第一送電側包含部3171、第二送電側包含部3172、第一受電側包含部3271及び第二受電側包含部3272は、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、アクリルなどの、比誘電率が2〜10程度で、誘電正接が0.01以下の誘電体で構成する。   The first power transmission side inclusion part 3171, the second power transmission side inclusion part 3172, the first power reception side inclusion part 3271 and the second power reception side inclusion part 3272 are, for example, specific dielectrics such as polyethylene, polyimide, polyamide, fluororesin, and acrylic. It is composed of a dielectric having a ratio of about 2 to 10 and a dielectric loss tangent of 0.01 or less.

また、送電側下部コイル3161、もしくは、送電側上部コイル3162の、いずれか一方または両方が、第一送電側包含部3171と第二送電側包含部3172の両方に包含されていてもよい。同様に、受電側下部コイル3261、もしくは、受電側上部コイル3262の、いずれか一方または両方が、第一受電側包含部3271と第二受電側包含部3272の両方に包含されていてもよい。   Further, either one or both of the power transmission side lower coil 3161 or the power transmission side upper coil 3162 may be included in both the first power transmission side inclusion unit 3171 and the second power transmission side inclusion unit 3172. Similarly, either one or both of the power reception side lower coil 3261 and the power reception side upper coil 3262 may be included in both the first power reception side inclusion portion 3271 and the second power reception side inclusion portion 3272.

また、送電側下部コイル3161と送電側上部コイル3162には、正負の異なる交流信号が印加される。同様に、受電側下部コイル3261と受電側上部コイル3262には、正負の異なる交流信号が印加される。   Also, alternating current signals with different positive and negative are applied to the power transmission side lower coil 3161 and the power transmission side upper coil 3162. Similarly, positive and negative AC signals are applied to the power receiving side lower coil 3261 and the power receiving side upper coil 3262.

図15は、本発明の第三の実施形態の送電側アンテナの別の構成を示す図である。
この図で示すように、送電側アンテナにおいて、送電側下部コイル3161、もしくは、送電側上部コイル3162の、いずれか一方または両方が、第二送電側包含部3172にのみに包含されていてもよい。同様に、受電側アンテナにおいて、受電側下部コイル3261、もしくは、受電側上部コイル3262の、いずれか一方または両方が、第二受電側包含部3272のみに包含されていてもよい。
FIG. 15 is a diagram illustrating another configuration of the power transmission side antenna according to the third embodiment of the present invention.
As shown in this figure, in the power transmission side antenna, either one or both of the power transmission side lower coil 3161 and the power transmission side upper coil 3162 may be included only in the second power transmission side inclusion portion 3172. . Similarly, in the power receiving side antenna, either one or both of the power receiving side lower coil 3261 and the power receiving side upper coil 3262 may be included only in the second power receiving side inclusion portion 3272.

また、本実施形態の電力伝送システム3においては、第一送電側包含部3171を構成する第一誘電体の比誘電率、第二送電側包含部3172を構成する第二誘電体の比誘電率は、それぞれ異なっていてもよいし、同一であってもよい。また、第一送電側包含部3171を構成する第一誘電体の誘電正接、第二送電側包含部3172を構成する第二誘電体の誘電正接の誘電正接は、それぞれ異なっていてもよいし、同一であってもよい。第一受電側包含部3271を構成する第一誘電体、第二受電側包含部3272を構成する第二誘電体についても同様である。   Further, in the power transmission system 3 of the present embodiment, the relative dielectric constant of the first dielectric constituting the first power transmission side inclusion 3171 and the relative dielectric constant of the second dielectric constituting the second power transmission side inclusion 3172. May be different from each other or the same. Further, the dielectric loss tangent of the first dielectric constituting the first power transmission side inclusion 3171 and the dielectric loss tangent of the second dielectric constituting the second power transmission side inclusion 3172 may be different from each other, It may be the same. The same applies to the first dielectric constituting the first power receiving side inclusion portion 3271 and the second dielectric constituting the second power receiving side inclusion portion 3272.

また、電力伝送システム3の構成を示す図14では、送電側アンテナ311及び受電側アンテナ321の両方を、上記に説明した第一包含部、第二包含部を有する構造として記載しているが、本実施形態においては、送電側アンテナ311か、受電側アンテナ321のいずれか一方のみを第一包含部、第二包含部を有する構造としてもよい。
なお、本実施の形態による電力伝送システム3においても、第一の実施形態で説明したインピーダンス調整部を備えていてもよい。
Further, in FIG. 14 showing the configuration of the power transmission system 3, both the power transmission side antenna 311 and the power reception side antenna 321 are described as a structure having the first inclusion part and the second inclusion part described above. In the present embodiment, only one of the power transmission side antenna 311 and the power reception side antenna 321 may have a structure including a first inclusion part and a second inclusion part.
Note that the power transmission system 3 according to the present embodiment may also include the impedance adjustment unit described in the first embodiment.

本構成に図示したように、送電側コイル、もしくは、受電側コイルを分割することで、より、コイルの容量成分(C1、C2)が高まり、第二誘電体による良導体媒質中への電界の拡がりを抑える効果が高まる。   As illustrated in this configuration, by dividing the power transmission side coil or the power reception side coil, the capacitance components (C1, C2) of the coil are further increased, and the electric field spreads in the good conductor medium by the second dielectric. The effect of suppressing is increased.

次に、本実施形態による電力伝送システム3の具体的な動作について順を追って説明する。
まず、送電装置31を搭載した海水中で駆動する電力源152が、センサ142に接続された受電装置32に接近する。次に、送電側電力伝送回路312において、交流電源(図示せず)が所定の周波数で交流電力を出力する。次に、出力された交流電力は、送電側電力伝送回路312内の送電側インピーダンス調整部319を介して、送電側コイル316に供給され、送電側アンテナ311は、当該交流電力を、電磁エネルギとして外部(良導体媒質33)へと送出する。次に、受電装置32は、送出された電磁エネルギを、受電側アンテナ321において受電する。ここで、送電側インピーダンス調整部319及び受電側インピーダンス調整部329は、送電側アンテナ311、受電側アンテナ321、良導体媒質33の各インピーダンスの合成インピーダンスが、伝送電力の周波数で共振するように調整されている。受電側アンテナ321を介して、受電側コイル326によって受電された電力は、受電側電力伝送回路322内の受電側インピーダンス調整部329、そして、受電側電力伝送回路322内のコンバータ(図示せず)に流入する。センサ141に供給され、電力伝送が完了する。コンバータで交流から直流に変換されたエネルギの一部、又は全てが、二次電池325介して、センサ142供給されてもよい。
Next, a specific operation of the power transmission system 3 according to the present embodiment will be described in order.
First, the power source 152 that is driven in seawater on which the power transmission device 31 is mounted approaches the power reception device 32 connected to the sensor 142. Next, in the power transmission side power transmission circuit 312, an AC power source (not shown) outputs AC power at a predetermined frequency. Next, the output AC power is supplied to the power transmission side coil 316 via the power transmission side impedance adjustment unit 319 in the power transmission side power transmission circuit 312, and the power transmission side antenna 311 uses the AC power as electromagnetic energy. Sending to the outside (good conductor medium 33). Next, the power receiving device 32 receives the transmitted electromagnetic energy at the power receiving antenna 321. Here, the power transmission side impedance adjustment unit 319 and the power reception side impedance adjustment unit 329 are adjusted so that the combined impedances of the power transmission side antenna 311, the power reception side antenna 321 and the good conductor medium 33 resonate at the frequency of the transmission power. ing. The power received by the power receiving side coil 326 via the power receiving side antenna 321 is converted into a power receiving side impedance adjusting unit 329 in the power receiving side power transmission circuit 322 and a converter in the power receiving side power transmission circuit 322 (not shown). Flow into. The power is supplied to the sensor 141 and power transmission is completed. Part or all of the energy converted from AC to DC by the converter may be supplied to the sensor 142 via the secondary battery 325.

本実施形態による電力伝送システム3では、送電側アンテナ311、受電側アンテナ321、良導体媒質33の各インピーダンスの合成インピーダンスで共振させることで、受電側下部コイル3261と受電側上部コイル3262に入力される電力を最大とすることができる。
また、第二送電側包含部3172及び第二受電側包含部3272は、良導体媒質33中への電界の拡がりを抑え、これにより、良導体媒質33中に拡散して消滅する電磁エネルギを抑える効果がある。
そして、第一送電側包含部3171及び第一受電側包含部3271は、コイルの容量成分である、送電側下部コイル3161と送電側上部コイル3162の間の容量成分、そして、送電側下部コイル3161と送電側上部コイル3162の間の容量成分を高めつつ、コイル近傍の誘電損失を低減させる効果がある。
In the power transmission system 3 according to the present embodiment, the power is transmitted to the power receiving side lower coil 3261 and the power receiving side upper coil 3262 by resonating with the combined impedance of the power transmitting side antenna 311, the power receiving side antenna 321, and the good conductor medium 33. The power can be maximized.
Further, the second power transmission side inclusion portion 3172 and the second power reception side inclusion portion 3272 suppress the spread of the electric field into the good conductor medium 33, thereby suppressing the electromagnetic energy that diffuses and disappears in the good conductor medium 33. is there.
And the 1st power transmission side inclusion part 3171 and the 1st power reception side inclusion part 3271 are the capacity | capacitance components of a coil, the capacitance component between the power transmission side lower coil 3161 and the power transmission side upper coil 3162, and the power transmission side lower coil 3161. There is an effect of reducing the dielectric loss in the vicinity of the coil while increasing the capacitance component between the power transmission side upper coil 3162 and the coil.

以上より、本実施の形態による電力伝送システム3は、第一の実施形態による電力伝送システム1及び第二の実施形態による電力伝送システム2よりもさらに高い電力伝送効率を図ることができ、海底、または、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに対して、より安定的に電力を供給することが可能となる。   As described above, the power transmission system 3 according to the present embodiment can achieve higher power transmission efficiency than the power transmission system 1 according to the first embodiment and the power transmission system 2 according to the second embodiment. Or it becomes possible to supply electric power more stably to the sensor installed in the seabed soil or in the seawater.

<第四の実施形態>
図16は、本発明の第四の実施形態による電力伝送システム4の構成を示す図である。
この図で示すように、本発明の第四の実施形態による電力伝送システム4の送電装置11が潜水艇153に具備され、受電装置12がセンサ143に具備されている。受電装置12とセンサ143は、海底に設置されている。具体的には、受電装置12とセンサ143が海底の土の上に置かれている。従って、受電装置12とセンサ143は海底の土の中に埋まっていない。
<Fourth embodiment>
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of the power transmission system 4 according to the fourth embodiment of the present invention.
As shown in this figure, the power transmission device 11 of the power transmission system 4 according to the fourth embodiment of the present invention is provided in the submersible 153, and the power receiving device 12 is provided in the sensor 143. The power receiving device 12 and the sensor 143 are installed on the seabed. Specifically, the power receiving device 12 and the sensor 143 are placed on the soil on the seabed. Therefore, the power receiving device 12 and the sensor 143 are not buried in the seabed soil.

図17は、本発明の第四の実施形態による電力伝送システム4のフローチャートの一例を示す図である。
潜水艇153は、例えば、図17に示すフローチャートを用いて、センサ143に接近する。センサに接近後、第一の実施形態に記載の電力伝送システム、および、電力伝送方法を用いて、センサ143への電力伝送を完了する。
本発明を用いることで、潮流が起こってセンサ143と潜水艇153の位置関係が変動した場合であっても、安定して電力供給を行うことが可能になる。
なお、送電装置11を備える潜水艇153は、船舶または海底に敷設された電力供給源等であってもよい。
また、センサ143は、石油漏れを検知する機能を有していてもよいし、潮流や水圧を測定する機能、物体の接近を検知する機能、通信機能、間欠動作機能、制御機能、のいずれか、または、それらを組み合わせた機能等を有していてもよい。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a flowchart of the power transmission system 4 according to the fourth embodiment of the present invention.
For example, the submersible 153 approaches the sensor 143 using the flowchart shown in FIG. After approaching the sensor, the power transmission to the sensor 143 is completed using the power transmission system and the power transmission method described in the first embodiment.
By using the present invention, it is possible to stably supply power even when a tide occurs and the positional relationship between the sensor 143 and the submersible 153 changes.
In addition, the submersible 153 provided with the power transmission apparatus 11 may be a power supply source or the like laid on a ship or the seabed.
In addition, the sensor 143 may have a function of detecting an oil leak, or any one of a function of measuring tidal current and water pressure, a function of detecting approach of an object, a communication function, an intermittent operation function, and a control function. Or a combination of these functions.

<第五の実施形態>
図18は、本発明の第五の実施形態による電力伝送システム5の構成を示す図である。
この図で示すように、本発明の第五の実施形態による電力伝送システム5の受電装置12とセンサ143が、海底の土の中に埋設されている。すなわち、電力伝送システム5の受電装置12とセンサ143の全てが海底の土の中に埋まっている。
電力伝送システム5は、海底の土の中にセンサ143を埋設することで、土中に拡散する石油の漏洩等を検知することができる。
<Fifth embodiment>
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of the power transmission system 5 according to the fifth embodiment of the present invention.
As shown in this figure, the power receiving device 12 and the sensor 143 of the power transmission system 5 according to the fifth embodiment of the present invention are embedded in the seabed soil. That is, the power receiving device 12 and the sensor 143 of the power transmission system 5 are all buried in the seabed soil.
The power transmission system 5 can detect the leakage of oil diffusing into the soil by embedding the sensor 143 in the soil on the seabed.

<第六の実施形態>
図19は、本発明の第六の実施形態による電力伝送システム6の構成を示す図である。
この図で示すように、本発明の第六の実施形態による電力伝送システム6のセンサ143が海底の土の中に埋設され、受電装置12の一部、又は全てが海水中に露出している。
電力伝送システム6のセンサ143が海底の土の中に埋設され、受電装置12の一部、又は全てが海水中に露出していることで、土中に拡散する石油漏洩等を検知することができ、かつ、海底の土越しに受電装置12へ給電する必要がないため、受電装置12への給電の効率を高くできる。
<Sixth embodiment>
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of the power transmission system 6 according to the sixth embodiment of the present invention.
As shown in this figure, the sensor 143 of the power transmission system 6 according to the sixth embodiment of the present invention is embedded in the seabed soil, and part or all of the power receiving device 12 is exposed in seawater. .
The sensor 143 of the power transmission system 6 is buried in the soil at the bottom of the sea, and part or all of the power receiving device 12 is exposed in the sea water, so that it is possible to detect oil leakage or the like that diffuses into the soil. In addition, since it is not necessary to supply power to the power receiving apparatus 12 over the seabed, the efficiency of power supply to the power receiving apparatus 12 can be increased.

<第七の実施形態>
図20は、本発明の第七の実施形態による電力伝送システム7の構成を示す図である。
この図で示すように、本発明の第七の実施形態による電力伝送システム7の受電装置12とセンサ143が、海底の土の中に埋設され、かつ、その表面が海水中に露出している。すなわち、海底に形成された凹状のくぼみに受電装置12とセンサ143が設置されており、その表面は土に覆われていない。
受電装置12とセンサ143が、海底の土の中に埋設され、かつ、その一部が海水と接していることで、土中に拡散する石油の漏洩等を検知することができ、かつ、海底の土越しに受電装置12へ給電する必要がなく、かつ、船外カメラ等の手段を用いて受電装置12、および、センサ143を検知することが容易になり、受電装置12への給電の効率を高くできると共に、給電を行うための受電装置12への接近が容易になる。
<Seventh embodiment>
FIG. 20 is a diagram showing the configuration of the power transmission system 7 according to the seventh embodiment of the present invention.
As shown in this figure, the power receiving device 12 and the sensor 143 of the power transmission system 7 according to the seventh embodiment of the present invention are embedded in the seabed soil, and the surface thereof is exposed in seawater. . That is, the power receiving device 12 and the sensor 143 are installed in a concave depression formed on the seabed, and the surface thereof is not covered with soil.
Since the power receiving device 12 and the sensor 143 are embedded in the soil on the seabed and a part thereof is in contact with the seawater, it is possible to detect the leakage of oil diffusing into the soil, and It is not necessary to supply power to the power receiving device 12 over the earth, and it becomes easy to detect the power receiving device 12 and the sensor 143 using means such as an outboard camera, and the efficiency of power supply to the power receiving device 12 is improved. And the access to the power receiving device 12 for supplying power is facilitated.

<第八の実施形態>
図21は、本発明の第八の実施形態による電力伝送システム8の構成を示す図である。
この図で示すように、本発明の第八の実施形態による電力伝送システム8の受電装置12とセンサ143が、海水中に置かれている。受電装置12とセンサ143は、バラスト等の浮力を調整する手段によって海水中に置かれていてもよいし、紐等を用いて海水中に置かれていてもよい。
受電装置12とセンサ143が、海水中に置かれていることで、海底から離れた場所におけるも石油の漏洩等による水質の変化等を検知することが可能となる。
<第九の実施形態>
図39は、本発明の第九の実施形態による電力伝送システム9の構成を示す図である。
この図で示すように、第九の実施形態による電力伝送システム9において、送電装置11は電源ケーブル18の接続部に備えられ、受電装置12は電源ケーブル19の接続部に備えられている。本発明の技術を用いることで、海水(良導体媒質13)の中であっても、無線で電力供給を行うことで、電源ケーブル間を非接触で接続することが可能になり、電源ケーブルの交換が容易で、磨耗することなく信頼性も向上する。
<Eighth embodiment>
FIG. 21 is a diagram showing the configuration of the power transmission system 8 according to the eighth embodiment of the present invention.
As shown in this figure, the power receiving device 12 and the sensor 143 of the power transmission system 8 according to the eighth embodiment of the present invention are placed in seawater. The power receiving device 12 and the sensor 143 may be placed in seawater by means of adjusting buoyancy, such as ballast, or may be placed in seawater using a string or the like.
Since the power receiving device 12 and the sensor 143 are placed in seawater, it is possible to detect a change in water quality due to oil leakage or the like even at a location away from the seabed.
<Ninth Embodiment>
FIG. 39 is a diagram showing the configuration of the power transmission system 9 according to the ninth embodiment of the present invention.
As shown in this figure, in the power transmission system 9 according to the ninth embodiment, the power transmission device 11 is provided at the connection portion of the power cable 18, and the power reception device 12 is provided at the connection portion of the power cable 19. By using the technology of the present invention, it is possible to connect power cables in a non-contact manner by supplying power wirelessly even in seawater (good conductor medium 13). It is easy to use and improves reliability without wear.

また、電源ケーブル18と電源ケーブル19は、送電装置11を受電装置として用い、受電装置12を送電装置として用いることで、双方向に電力供給を行うことが可能となる。また、電源ケーブル18と電源ケーブル19は、送電装置11と受電装置12の両方を備えていてもよい。さらに、送電装置11及び受電装置12は無線で情報通信する機能を搭載しているため、無線通信用の機構を別途設ける必要がなく、電力伝送と共通の機構を使用することにより、小型で低コストのシステムとすることができる。   Further, the power supply cable 18 and the power supply cable 19 can supply power in both directions by using the power transmission device 11 as a power reception device and the power reception device 12 as a power transmission device. The power cable 18 and the power cable 19 may include both the power transmission device 11 and the power reception device 12. Furthermore, since the power transmitting device 11 and the power receiving device 12 have a function of wirelessly communicating information, there is no need to provide a separate mechanism for wireless communication, and a small size and low power can be achieved by using a common mechanism for power transmission. It can be a cost system.

図22は、本発明の第一の実施形態による電力伝送システム1の効果を実証するためのシミュレーションモデルを示す図である。
次に、図22のシミュレーションモデルを用いた第一の実施形態による電力伝送システム1の効果を実証したシミュレーションについて説明する。
第一の実施形態による電力伝送システム1は、この図で示すように、送電装置41及び受電装置42を備えている。また、送電装置41及び受電装置42は、良導体媒質として海水43で覆われている。送電装置41は送電側アンテナ411を備え、送電側アンテナ411は送電側コイル416と第一送電側包含部417を備えている。また、受電装置42は受電側アンテナ421を備え、受電側アンテナ421は受電側コイル426と第一受電側包含部427を備えている。送電側コイル416と前記受電側コイル426は、スパイラルコイルから成る。
FIG. 22 is a diagram showing a simulation model for demonstrating the effect of the power transmission system 1 according to the first embodiment of the present invention.
Next, a simulation that demonstrates the effect of the power transmission system 1 according to the first embodiment using the simulation model of FIG. 22 will be described.
The power transmission system 1 according to the first embodiment includes a power transmission device 41 and a power reception device 42 as shown in this figure. The power transmission device 41 and the power reception device 42 are covered with seawater 43 as a good conductor medium. The power transmission device 41 includes a power transmission side antenna 411, and the power transmission side antenna 411 includes a power transmission side coil 416 and a first power transmission side inclusion unit 417. The power receiving device 42 includes a power receiving side antenna 421, and the power receiving side antenna 421 includes a power receiving side coil 426 and a first power receiving side inclusion portion 427. The power transmission side coil 416 and the power reception side coil 426 are spiral coils.

図23は、本発明の実施例1における送電装置41の上面概略図である。
送電側コイル416は、この図で示すように、直径2mmの導線を外径220mm、内径100mmで29巻きした単層スパイラルコイル2個を、距離3mm離して対向させた構造をしている。また、給電ポートは、コイルに電界を発生させるための電力印加端子である。この対向させたヘリカルコイルに対して給電ポートから交流電力を印加する。内部誘電体417はフッ素樹脂で構成され、被覆誘電体41はアクリルで構成されている。被覆誘電体41のサイズは、縦255mm、横255mm、高さ19mmである。電力伝送システム1の共振周波数は約1MHzである。ここで、本実施例では、スパイラルコイルの外径のサイズd2と、被覆誘電体のサイズd1の比(d1/d2)が、1より大きい1.16であっても、充分高い電力伝送効率が得られている。ただし、比(d1/d2)を、1.16より大きくすれば、さらに高い電力伝送効率が得られる。
受電装置42は、送電装置41と同一の構成である。ただし、ここで示した構成は一例であって、送電装置41と受電装置42が同一の構成でなくても、同様の効果が得られる。
FIG. 23 is a schematic top view of the power transmission device 41 according to the first embodiment of the present invention.
As shown in this figure, the power transmission side coil 416 has a structure in which two single-layer spiral coils each having 29 turns of a conductor wire having a diameter of 2 mm and an outer diameter of 220 mm and an inner diameter of 100 mm are opposed to each other with a distance of 3 mm. The power supply port is a power application terminal for generating an electric field in the coil. AC power is applied from the feed port to the opposed helical coils. The internal dielectric 417 is made of a fluororesin, and the covering dielectric 41 is made of acrylic. The size of the covering dielectric 41 is 255 mm in length, 255 mm in width, and 19 mm in height. The resonance frequency of the power transmission system 1 is about 1 MHz. Here, in this embodiment, even when the ratio (d1 / d2) of the outer coil size d2 to the coated dielectric size d1 (d1 / d2) is 1.16, which is larger than 1, sufficiently high power transmission efficiency is obtained. Has been obtained. However, if the ratio (d1 / d2) is larger than 1.16, higher power transmission efficiency can be obtained.
The power receiving device 42 has the same configuration as the power transmitting device 41. However, the configuration shown here is an example, and the same effect can be obtained even if the power transmission device 41 and the power reception device 42 are not the same configuration.

図24は、本発明の実施例1における電力伝送効率のシミュレーション結果を示す図である。
送電装置41と受電装置42との距離dを10cmとし、海水中において電力伝送効率のシミュレーションを行った。その結果、電力伝送効率は、この図で示すように、伝送電力の周波数fが1MHz付近において、40%以上と高い値となった。
FIG. 24 is a diagram showing a simulation result of power transmission efficiency in Example 1 of the present invention.
The distance d between the power transmission device 41 and the power reception device 42 was 10 cm, and power transmission efficiency was simulated in seawater. As a result, the power transmission efficiency was a high value of 40% or more when the frequency f of the transmission power was around 1 MHz, as shown in FIG.

図25は、本発明の実施例1の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置41と受電装置42近傍の電界を示す図である。
また、図26は、本発明の実施例1の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置41と受電装置42近傍の磁界を示す図である。
また、図27は、本発明の実施例1の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置41と受電装置42近傍のポインティングベクトルを示す図である。
実施例1の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置41と受電装置42近傍の電界は、図25で示すように、コイル面と平行な面に沿って回転している。また、磁界は、図26で示すように、コイル面と平行な面に沿って放射状に生成されている。ポインティングベクトル(エネルギの流れ)は、このような電界と磁界の流れに基づいて、図27で示すように、コイル面とほぼ垂直な方向に発生する。この結果、送電装置41と受電装置42との距離が10cm程度離れた海水中であっても、コイル面に対してほぼ垂直な方向にエネルギの流れが形成され、海水中での長距離化が可能となる。
FIG. 25 is a diagram illustrating an electric field in the vicinity of the power transmission device 41 and the power reception device 42 in the three-dimensional electromagnetic field simulation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a diagram illustrating a magnetic field in the vicinity of the power transmission device 41 and the power reception device 42 in the three-dimensional electromagnetic field simulation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a diagram illustrating pointing vectors in the vicinity of the power transmission device 41 and the power reception device 42 in the three-dimensional electromagnetic field simulation according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 25, the electric fields in the vicinity of the power transmission device 41 and the power reception device 42 in the three-dimensional electromagnetic field simulation of the first embodiment rotate along a plane parallel to the coil surface. Further, as shown in FIG. 26, the magnetic field is generated radially along a plane parallel to the coil surface. The pointing vector (energy flow) is generated in a direction substantially perpendicular to the coil surface, as shown in FIG. 27, based on such electric field and magnetic field flows. As a result, even in the seawater where the distance between the power transmitting device 41 and the power receiving device 42 is about 10 cm, an energy flow is formed in a direction substantially perpendicular to the coil surface, and the distance in the seawater is increased. It becomes possible.

図28は、本発明の実施例1による電力伝送システム1で使用した媒質を海水から大気に変更した場合のポインティングベクトルのシミュレーション結果を示す図である。
この図は、大気中において、本実施例による電力伝送システム1の送電装置41と受電装置42を10cm離したときのポインティングベクトルのシミュレーション結果を示している。
この図からわかるように、実施例1による電力伝送システム1で使用した媒質を海水から大気に変更した場合、送受電装置面に対して垂直なエネルギの流れは生じず、エネルギは螺旋を描くような流れとなっている。すなわち、コイル面に対してほぼ垂直なエネルギの流れが生じる現象は、良導体媒質中を伝搬するエネルギ特有の現象であり、大気中を伝搬する際には生じない現象である。本発明は、良導体媒質中を伝搬するエネルギ特有のコイル面に対してほぼ垂直なエネルギの流れが生じるという現象を利用している。
FIG. 28 is a diagram illustrating a pointing vector simulation result when the medium used in the power transmission system 1 according to the first embodiment of the present invention is changed from seawater to the atmosphere.
This figure has shown the simulation result of the pointing vector when the power transmission apparatus 41 and the power receiving apparatus 42 of the electric power transmission system 1 by a present Example are separated 10 cm in air | atmosphere.
As can be seen from this figure, when the medium used in the power transmission system 1 according to the first embodiment is changed from seawater to the atmosphere, no energy flow perpendicular to the power transmission / reception device surface occurs, and the energy draws a spiral. It has become a trend. That is, the phenomenon in which energy flow substantially perpendicular to the coil surface is a phenomenon peculiar to energy propagating in a good conductor medium, and is a phenomenon that does not occur when propagating in the atmosphere. The present invention utilizes the phenomenon that an energy flow substantially perpendicular to the coil surface specific to energy propagating in a good conductor medium occurs.

図29は、関連する磁界共鳴技術を用いた場合の大気中におけるポインティングベクトルのシミュレーション結果を示す図である。
この図からわかるように、関連する磁界共鳴技術を用いた場合も、図29と同様、コイル面に対して垂直なエネルギの流れは生じず、エネルギは螺旋を描くような流れとなっている。しかしながら、この場合における電力伝送効率は90%である。なお、既に述べたように、この関連する技術による電力伝送システムを用いて、海水中において、無線電力伝送を試みても高い電力伝送効率は得られず、シミュレーションの結果では、10cmの距離で10%程度の電力伝送効率しか得られないことがわかった。
FIG. 29 is a diagram illustrating a simulation result of a pointing vector in the atmosphere when the related magnetic field resonance technique is used.
As can be seen from this figure, even when the related magnetic field resonance technique is used, the flow of energy perpendicular to the coil surface does not occur as in FIG. 29, and the energy flows in a spiral pattern. However, the power transmission efficiency in this case is 90%. As already described, high power transmission efficiency cannot be obtained even if wireless power transmission is attempted in seawater using a power transmission system based on this related technology. It was found that only about% power transmission efficiency can be obtained.

送電装置41の送電側コイル416と受電側コイル426の受電装置42を貫く鎖交磁束が最大となる位相条件における磁界は、図26で示した本実施例の三次元電磁界シミュレーションにおける送電装置41と受電装置42近傍の磁界と同一である。
関連する磁界共鳴技術と、本実施例による電力伝送システム1との物理的な相違点について、以下で説明する。
本実施例による電力伝送システム1では、図26で示したように、送電装置41の送電側コイル416を貫く鎖交磁束と、受電装置42の受電側コイル426を貫く鎖交磁束が互いに逆方向の向きとなることで、磁界が最大となり、コイル面に対して平行な磁界を生成する。
一方、関連する磁界共鳴を用いた無線電力伝送技術では、密結合にした場合に共振周波数が2つに分割し、高い方の共振周波数において、送電装置41と受電装置42のコイルを貫く鎖交磁束の位相が逆相となることが一般に知られている。また、同技術において、共振周波数が分割しない疎結合の状態においては、送電装置41と受電装置42のコイルを貫く鎖交磁束の位相が同相となることが一般に知られている。
本発明は、密結合状態ではなく、共振周波数が分割しない疎結合の状態で、送電装置41の送電側コイル416と受電装置42の受電側コイル426を貫く鎖交磁束の位相が逆相となることが、関連する磁界共鳴技術との本質的な違いである。
The magnetic field under the phase condition in which the interlinkage magnetic flux passing through the power receiving device 42 of the power transmitting side coil 416 and the power receiving side coil 426 is maximum is the power transmitting device 41 in the three-dimensional electromagnetic field simulation of this embodiment shown in FIG. And the same magnetic field in the vicinity of the power receiving device 42.
The physical differences between the related magnetic field resonance technology and the power transmission system 1 according to this embodiment will be described below.
In the power transmission system 1 according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 26, the linkage flux passing through the power transmission side coil 416 of the power transmission device 41 and the linkage flux passing through the power reception side coil 426 of the power reception device 42 are opposite to each other. The magnetic field is maximized by generating the magnetic field parallel to the coil surface.
On the other hand, in the related wireless power transmission technology using magnetic field resonance, the resonance frequency is divided into two when tightly coupled, and the linkage between the power transmission device 41 and the power reception device 42 at the higher resonance frequency. It is generally known that the phase of magnetic flux is reversed. In the same technology, it is generally known that the phase of the interlinkage magnetic flux passing through the coils of the power transmission device 41 and the power reception device 42 is in phase in a loosely coupled state where the resonance frequency is not divided.
In the present invention, the phase of the interlinkage magnetic flux penetrating the power transmission side coil 416 of the power transmission device 41 and the power reception side coil 426 of the power reception device 42 is not in a tightly coupled state but in a loosely coupled state where the resonance frequency is not divided. This is an essential difference from the related magnetic resonance technology.

図30は、本発明の第一の実施形態による電力伝送システム1の効果を実際に海水中で実験した結果を示す図である。
送電装置41と受電装置42との距離dは10cmである。給電が低周波(約1MHz)で行われた場合、電力伝送効率は30%以上の高い値となり、潜水艇から海底、又は、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに対して安定的に給電することが可能となる。
FIG. 30 is a diagram illustrating a result of an actual experiment in seawater of the effect of the power transmission system 1 according to the first embodiment of the present invention.
The distance d between the power transmission device 41 and the power reception device 42 is 10 cm. When power feeding is performed at a low frequency (about 1 MHz), the power transmission efficiency becomes a high value of 30% or more, and from a submarine to the seabed, the seabed soil, or the sensor installed in the seawater Power can be stably supplied.

図31は、本発明の第三の実施形態による電力伝送システムの効果を実証するためのシミュレーションモデルを示す図である。
次に、図31のシミュレーションモデルを用いた第三の実施形態による電力伝送システムの効果を実証したシミュレーションについて説明する。
第三の実施形態による電力伝送システムは、この図で示すように、送電装置51及び受電装置52を備えている。また、送電装置51及び受電装置52は、良導体媒質53で覆われている。送電装置51は送電側アンテナ511を備えている。そして、送電側アンテナ511は、送電側下部コイル5161と送電側上部コイル5162、それらを覆う第一誘電体から成る第一送電側包含部5171、並びにその第一送電側包含部5171を覆う第二誘電体から成る第二送電側包含部5172を備えている。また、受電装置52は受電側アンテナ521を備えている。そして、受電側アンテナ521は、受電側下部コイル5261と受電側上部コイル5262、それらを覆う第一誘電体から成る第一受電側包含部5271、並びにその第一受電側包含部5271を覆う第二誘電体から成る第二受電側包含部5272を備えている。
FIG. 31 is a diagram showing a simulation model for demonstrating the effect of the power transmission system 5 according to the third embodiment of the present invention.
Next, a simulation that demonstrates the effect of the power transmission system 5 according to the third embodiment using the simulation model of FIG. 31 will be described.
The power transmission system 5 according to the third embodiment includes a power transmission device 51 and a power reception device 52 as shown in this figure. The power transmission device 51 and the power reception device 52 are covered with a good conductor medium 53. The power transmission device 51 includes a power transmission antenna 511. The power transmission side antenna 511 includes a power transmission side lower coil 5161, a power transmission side upper coil 5162, a first power transmission side inclusion portion 5171 made of a first dielectric covering them, and a second power transmission side inclusion portion 5171 that covers the first power transmission side inclusion portion 5171. A second power transmission side inclusion portion 5172 made of a dielectric is provided. In addition, the power receiving device 52 includes a power receiving antenna 521. The power reception side antenna 521 includes a power reception side lower coil 5261 and a power reception side upper coil 5262, a first power reception side inclusion portion 5271 made of a first dielectric covering them, and a second power reception side inclusion portion 5271. A second power receiving side inclusion portion 5272 made of a dielectric is provided.

ここで、本実施例におけるシミュレーションモデルは、図31で示すように、第二送電側包含部5172が、第一送電側包含部5171の上面及び下面(コイル面と平行な面)のみを覆う構造となっている。すなわち、第一送電側包含部5171は、2つの第二送電側包含部5172で挟み込まれる構造となっている。一方、第一送電側包含部5171の側面(コイル面と垂直な面)は、直接、送電装置51によって覆われる構造となっている。また、本実施例におけるシミュレーションモデルは、第二受電側包含部5272が、第一受電側包含部5271の上面及び下面のみを覆う構造となっている。すなわち、第一受電側包含部5271は、2つの第二受電側包含部5272で挟み込まれる構造となっている。一方、第一受電側包含部5271の側面は、直接、受電装置52によって覆われる構造となっている。   Here, as shown in FIG. 31, the simulation model in the present embodiment has a structure in which the second power transmission side inclusion portion 5172 covers only the upper and lower surfaces (surface parallel to the coil surface) of the first power transmission side inclusion portion 5171. It has become. That is, the first power transmission side inclusion unit 5171 has a structure sandwiched between two second power transmission side inclusion units 5172. On the other hand, the side surface (surface perpendicular to the coil surface) of the first power transmission side inclusion portion 5171 is directly covered by the power transmission device 51. Further, the simulation model in the present embodiment has a structure in which the second power receiving side inclusion portion 5272 covers only the upper and lower surfaces of the first power receiving side inclusion portion 5271. That is, the first power receiving side inclusion portion 5271 has a structure sandwiched between two second power reception side inclusion portions 5272. On the other hand, the side surface of the first power receiving side inclusion portion 5271 is directly covered by the power receiving device 52.

図32は、本発明の実施例2における送電装置51の側面概略図である。
第一送電側包含部5171は、縦250mm、横250mm、高さ0.5mmのフッ素樹脂で構成されている。比誘電率は6.2、誘電正接は0.0019である。
また、第二送電側包含部5172は、1つが縦250mm、横250mm、高さ2.5mmのフッ素樹脂を2つ用いて構成される。比誘電率は10.2、誘電正接は0.0024である。
また、送電装置51は、縦260mm、横260mm、高さ26.5mm、厚さ5mmのアクリルで構成されている。アクリルの比誘電率は3.3、誘電正接は0.04である。
なお、本実施例においては、受電装置52も、上述した送電装置51と同一の構成としてシミュレーションを行っている。
FIG. 32 is a schematic side view of the power transmission device 51 according to the second embodiment of the present invention.
The 1st power transmission side inclusion part 5171 is comprised with the fluororesin of length 250mm, width 250mm, and height 0.5mm. The relative dielectric constant is 6.2 and the dielectric loss tangent is 0.0019.
Moreover, the 2nd power transmission side inclusion part 5172 is comprised using two fluororesins with one 250 mm long, 250 mm wide, and height 2.5mm. The relative dielectric constant is 10.2 and the dielectric loss tangent is 0.0024.
The power transmission device 51 is made of acrylic having a length of 260 mm, a width of 260 mm, a height of 26.5 mm, and a thickness of 5 mm. The relative permittivity of acrylic is 3.3, and the dielectric loss tangent is 0.04.
In the present embodiment, the power receiving device 52 also performs a simulation with the same configuration as the power transmitting device 51 described above.

図33は、本発明の実施例2における送電装置51の送電側下部コイル5161を受電部側から見た図である。
また、図34は、本発明の実施例2における送電装置51の送電側上部コイル5162を受電部側から見た図である。
送電側下部コイル5161は、外周辺208mm、50巻の導体から成る配線で構成されたスパイラルコイルである。また、送電側下部コイル5161の配線の直径は1mm、配線の間隔は1mmである。
なお、送電側上部コイル5162は、送電側下部コイル5161と同サイズとした。また、送電側下部コイル5161と送電側上部コイル5162は、0.5mm離して配置されている。また、送電側下部コイル5161の最外周の端部と送電側上部コイル5162の最外周の端部とが、高周波電力の給電ポートとなる。送電側下部コイル5161の螺旋の向きと送電側上部コイル5162の螺旋の向きは、給電ポートを介して、同一方向に磁界が発生する向きで構成する。
FIG. 33 is a diagram of the power transmission side lower coil 5161 of the power transmission device 51 according to the second embodiment of the present invention as viewed from the power reception unit side.
Moreover, FIG. 34 is the figure which looked at the power transmission side upper coil 5162 of the power transmission apparatus 51 in Example 2 of this invention from the power receiving part side.
The lower coil 5161 on the power transmission side is a spiral coil composed of wiring composed of a conductor of 50 turns with an outer periphery of 208 mm. The power transmission side lower coil 5161 has a wiring diameter of 1 mm and a wiring interval of 1 mm.
The power transmission side upper coil 5162 has the same size as the power transmission side lower coil 5161. In addition, the power transmission side lower coil 5161 and the power transmission side upper coil 5162 are arranged at a distance of 0.5 mm. Further, the outermost end of the power transmission side lower coil 5161 and the outermost end of the power transmission side upper coil 5162 serve as a power supply port for high frequency power. The direction of the spiral of the power transmission side lower coil 5161 and the direction of the spiral of the power transmission side upper coil 5162 are configured such that a magnetic field is generated in the same direction via the power feeding port.

図35は、本発明の実施例2における受電装置52の受電側下部コイル5261を送電部側から見た図である。
また図36は、本発明の実施例2における受電装置52の受電側上部コイル5262を送電側から見た図である。
受電側下部コイル5261は、外周辺208mm、50巻の導体から成る配線で構成されたスパイラルコイルである。また、受電側下部コイル5261の配線の直径は1mm、配線の間隔は1mmである。
なお、受電側上部コイル5262は、受電側下部コイル5261と同サイズとした。また、受電側下部コイル5261と受電側上部コイル5262は、0.5mmの距離を離して配置されている。また、受電側下部コイル5261の最外周の端部と受電側上部コイル5262の最外周の端部とが、高周波電力の受電ポートとなる。受電側下部コイル5261の螺旋の向きと受電側上部コイル5262の螺旋の向きは、受電ポートを介して、同一方向に磁界が発生する向きで構成する。
FIG. 35 is a view of the power reception side lower coil 5261 of the power reception device 52 according to the second embodiment of the present invention as viewed from the power transmission unit side.
FIG. 36 is a view of the power reception side upper coil 5262 of the power reception device 52 according to the second embodiment of the present invention as viewed from the power transmission side.
The power-receiving-side lower coil 5261 is a spiral coil that is composed of wiring composed of a conductor of 50 turns and an outer periphery of 208 mm. The power receiving side lower coil 5261 has a wiring diameter of 1 mm and a wiring interval of 1 mm.
The power receiving side upper coil 5262 has the same size as the power receiving side lower coil 5261. Further, the power receiving side lower coil 5261 and the power receiving side upper coil 5262 are arranged with a distance of 0.5 mm. Further, the outermost end portion of the power receiving side lower coil 5261 and the outermost end portion of the power receiving side upper coil 5262 serve as a power receiving port for high frequency power. The direction of the spiral of the power receiving side lower coil 5261 and the direction of the spiral of the power receiving side upper coil 5262 are configured so that a magnetic field is generated in the same direction via the power receiving port.

図37は、本発明の実施例2における電力伝送効率のシミュレーション結果を示す図である。
送電装置51と受電装置52とが海水中で10cm離れている場合、電力伝送効率のシミュレーション結果は、この図で示すように、72%以上の高い値となった。なお、共振周波数は約140kHzである。
本実施例における受電装置52の構成は、送電装置51と同一の構成である。ただし、ここで示した構成は一例であって、送電装置51と受電装置52と必ずしも同一の構成である必要はない。
FIG. 37 is a diagram showing a simulation result of power transmission efficiency in Example 2 of the present invention.
When the power transmission device 51 and the power reception device 52 are separated from each other by 10 cm in seawater, the simulation result of the power transmission efficiency is a high value of 72% or more as shown in this figure. The resonance frequency is about 140 kHz.
The configuration of the power receiving device 52 in the present embodiment is the same as that of the power transmitting device 51. However, the configuration shown here is an example, and the power transmission device 51 and the power reception device 52 do not necessarily have the same configuration.

本実施例によるシミュレーションで示されたように、コイルを被覆する誘電体を複数で構成することで、誘電体内の損失を増加させずに、低周波化することが可能になり、高い電力伝送効率が得られる。結果として、潜水艇から海底、又は、海底の土の中、もしくは、海水中に設置されたセンサに対して安定的に給電することが可能となる。   As shown in the simulation according to the present embodiment, by configuring a plurality of dielectrics covering the coil, it is possible to reduce the frequency without increasing the loss in the dielectric, and high power transmission efficiency. Is obtained. As a result, it is possible to stably supply power from the submersible craft to the seabed, the soil on the seabed, or the sensor installed in the seawater.

図40は、本発明の送電装置11の最小構成を示す図である。
本発明の送電装置11は、図40で示すように、少なくとも、送電側アンテナ111、送電側電力伝送回路112を備える。
FIG. 40 is a diagram illustrating a minimum configuration of the power transmission device 11 according to the present invention.
As shown in FIG. 40, the power transmission device 11 of the present invention includes at least a power transmission side antenna 111 and a power transmission side power transmission circuit 112.

図41は、本発明の受電装置12の最小構成を示す図である。
本発明の受電装置12は、図41で示すように、少なくとも、受電側アンテナ121、受電側電力伝送回路122を備える。
FIG. 41 is a diagram showing a minimum configuration of the power receiving device 12 of the present invention.
As shown in FIG. 41, the power receiving device 12 of the present invention includes at least a power receiving antenna 121 and a power receiving power transmission circuit 122.

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記の用にも記載されうるが、以下には限られない。   Moreover, although a part or all of said embodiment can be described also for the following additional remarks, it is not restricted to the following.

(付記1)送電装置と受電装置とセンサとを備え、良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
前記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
を備え、
前記受電装置は、
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、
前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、
を備え、
前記センサは、
前記受電装置に接続され電力を受電する
ことを特徴とする電力伝送システム。
(付記2)前記送電装置は、
前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20としたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部
を備えることを特徴とする付記1に記載の電力伝送システム。
(付記3)前記受電装置は、
前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20としたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部
を備えることを特徴とする付記1または付記2に記載の電力伝送システム。
(付記4)前記送電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ(d1[cm])と前記送電側コイルの外径(d2[cm])と、前記受電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ(d1[cm])と前記受電側コイルの外径(d2[cm])との何れか一方または両方が、比(d1/d2)>1.2の関係を満たす
ことを特徴とする付記1または付記3に記載の電力伝送システム。
(付記5)前記送電側包含部は、
前記送電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一送電側包含部と、
前記第一送電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二送電側包含部と、
を備え、
前記受電側包含部は、
前記受電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一受電側包含部と、
前記第一受電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二受電側包含部と、
を備えることを特徴とする付記1から付記4の何れか一に記載の電力伝送システム。
(付記6)前記送電側包含部は、
前記第二送電側包含部を覆う誘電体を有する被覆誘電体
を有し、
前記受電側包含部は、
前記第二受電側包含部を覆う誘電体を有する被覆誘電体
を有する、
ことを特徴とする付記5に記載の電力伝送システム。
(付記7)前記第二誘電体は、前記良導体媒質と比重が等しい誘電体から成る
ことを特徴とする付記5または付記6に記載の電力伝送システム。
(付記8)前記第一誘電体の誘電正接は、前記第二誘電体の誘電正接よりも低いか、または、同一である
ことを特徴とする付記5から付記7の何れか一に記載の電力伝送システム。
(付記9)前記第一誘電体の比誘電率は、前記第二誘電体の比誘電率よりも低いか、または、同一である
ことを特徴とする付記5から付記8の何れか一に記載の電力伝送システム。
(付記10)前記良導体媒質は、
導電率が1×10−4より高く、かつ、比誘電率が1より高い
ことを特徴とする付記1から付記9の何れか一に記載の電力伝送システム。
(付記11)前記インピーダンス調整を行う移相器
を備えることを特徴とする付記1から付記10の何れか一に記載の電力伝送システム。
(付記12)前記移相器が、オペアンプを用いて構成されている
ことを特徴とする付記11に記載の電力伝送システム。
(付記13)前記良導体媒質が、海水、河川、淡水、水道水、土、コンクリートの何れかである
ことを特徴とする付記1から付記12の何れか一に記載の電力伝送システム。
(付記14)前記良導体媒質の中に発生した電界の一部もしくは全部が、前記送電装置の送電側コイル面または前記受電装置の受電側コイル面に対してほぼ平行に回転しており、かつ、前記良導体媒質の中に発生した磁界の一部もしくは全部が、前記送電装置の送電側コイル面または前記受電装置の受電側コイル面に対してほぼ平行に向いている
ことを特徴とする付記1から付記13の何れか一に記載の電力伝送システム。
(付記15)海水中に設置した電力供給源、船舶または潜水艇に前記送電装置を搭載し、海水中に設置したセンサ、船舶または潜水艇に前記受電装置を搭載し、前記送電装置から前記受電装置に無線で電力伝送を行う
ことを特徴とする付記1から付記14の何れか一に記載の電力伝送システム。
(付記16)海水中に敷設された2つの電源ケーブルの一方の電源ケーブルの接続部に送電装置を備え、他方の電源ケーブルの接続部に受電装置を備え、前記送電装置から前記受電装置に無線で電力伝送を行う
ことを特徴とする付記1から付記15の何れか一に記載の電力伝送システム。
(付記17)送電装置は、送電側アンテナと受電側アンテナを介して、受電装置と通信する
ことを特徴とする付記1から付記16の何れか一に記載の電力伝送システム。
(付記18)前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と、前記送電側アンテナ、前記受電側アンテナ、及び、その間に存在する前記良導体媒質で形成される容量のキャパシタンス成分(C3[pF])と、前記送電側アンテナと前記受電側アンテナとの距離(d[cm])が、30>C3×d÷(C1+C2)>0.5の関係を満たす
ことを特徴とする付記1から付記17の何れか一に記載の電力伝送システム。
(付記19)送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
自装置の送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと自装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
を備えることを特徴とする送電装置。
(付記20)受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、
自装置の受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと自装置の送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と自装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力する受電側電力伝送回路と、
を備えることを特徴とする受電装置。
(付記21)送電装置と受電装置とセンサとを備え、良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
前記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
を備え、
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、
前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、
を備え、
前記受電装置に接続され電力を受電する
ことを特徴とする電力伝送方法。
(付記22)送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する
ことを特徴とする電力伝送方法。
(付記23)受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力する
ことを特徴とする電力伝送方法。
(Supplementary note 1) A power transmission system that includes a power transmission device, a power reception device, and a sensor and wirelessly transmits power in a good conductor medium,
The power transmission device is:
A power transmission side antenna comprising a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil;
Via the power transmission side antenna of the power transmission device, the impedance of the good conductor medium, the impedance adjustment of the variable capacitance and variable inductor of the power transmission side antenna of the power transmission device, the variable capacitance and variable inductor of the power reception side antenna of the power reception device, A power transmission circuit on the power transmission side that outputs power at a resonance frequency determined by the impedance adjustment of
With
The power receiving device is:
A power receiving side antenna comprising a power receiving side coil and a power receiving side inclusion portion having a dielectric covering the power receiving side coil;
A power receiving side power transmission circuit for inputting power output from the power transmission device;
With
The sensor is
A power transmission system connected to the power receiving device and receiving power.
(Supplementary note 2)
The combined capacitance component of the capacitance component (C1 [pF]) constituting the impedance of the power transmission side antenna and the capacitance component (C1 ′ [pF]) of the power transmission side power transmission circuit is C10, and the impedance of the power reception side antenna is 30> C3 × d ÷ (C10 + C20)> 0, where C20 is a combined capacitance component of the capacitance component (C2 [pF]) and the capacitance component (C2 ′ [pF]) of the power receiving side power transmission circuit. The power transmission system according to appendix 1, further comprising: an impedance adjustment unit that adjusts the impedance so as to satisfy the relationship .5.
(Supplementary note 3)
The combined capacitance component of the capacitance component (C1 [pF]) constituting the impedance of the power transmission side antenna and the capacitance component (C1 ′ [pF]) of the power transmission side power transmission circuit is C10, and the impedance of the power reception side antenna is 30> C3 × d ÷ (C10 + C20)> 0, where C20 is a combined capacitance component of the capacitance component (C2 [pF]) and the capacitance component (C2 ′ [pF]) of the power receiving side power transmission circuit. The power transmission system according to appendix 1 or appendix 2, further comprising: an impedance adjuster that adjusts the impedance so as to satisfy the relationship .5.
(Additional remark 4) The magnitude | size (d1 [cm]) of the direction along the coil surface of the said power transmission side inclusion part, the outer diameter (d2 [cm]) of the said power transmission side inclusion part, and the coil surface of the said power reception side inclusion part Either or both of the size in the direction (d1 [cm]) and the outer diameter (d2 [cm]) of the power receiving coil satisfy the relationship of ratio (d1 / d2)> 1.2. The power transmission system according to Supplementary Note 1 or Supplementary Note 3.
(Appendix 5) The power transmission side inclusion section is
A first power transmission side inclusion portion having a first dielectric covering the power transmission side coil;
A second power transmission side inclusion section having a second dielectric covering the first power transmission side inclusion section;
With
The power receiving side inclusion section is
A first power receiving side inclusion portion having a first dielectric covering the power receiving side coil;
A second power receiving side inclusion having a second dielectric covering the first power receiving side inclusion;
The power transmission system according to any one of appendix 1 to appendix 4, further comprising:
(Appendix 6) The power transmission side inclusion section is
A covering dielectric having a dielectric covering the second power transmission side inclusion;
The power receiving side inclusion section is
A covering dielectric having a dielectric covering the second power receiving side inclusion;
The power transmission system according to appendix 5, wherein
(Supplementary note 7) The power transmission system according to supplementary note 5 or 6, wherein the second dielectric is made of a dielectric having a specific gravity equal to that of the good conductor medium.
(Supplementary note 8) The electric power according to any one of supplementary notes 5 to 7, wherein a dielectric loss tangent of the first dielectric is lower than or equal to a dielectric loss tangent of the second dielectric. Transmission system.
(Supplementary note 9) The dielectric constant of the first dielectric is lower than or equal to the dielectric constant of the second dielectric. Any one of Supplementary notes 5 to 8, characterized in that Power transmission system.
(Appendix 10) The good conductor medium is
The power transmission system according to any one of appendix 1 to appendix 9, wherein the electrical conductivity is higher than 1 × 10 −4 and the relative dielectric constant is higher than 1.
(Supplementary note 11) The power transmission system according to any one of Supplementary note 1 to Supplementary note 10, further comprising a phase shifter that performs the impedance adjustment.
(Additional remark 12) The said phase shifter is comprised using the operational amplifier. The electric power transmission system of Additional remark 11 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 13) The power transmission system according to any one of supplementary notes 1 to 12, wherein the good conductor medium is any one of seawater, rivers, fresh water, tap water, soil, and concrete.
(Supplementary Note 14) A part or all of the electric field generated in the good conductor medium is rotated substantially parallel to the power transmission side coil surface of the power transmission device or the power reception side coil surface of the power reception device, and From the appendix 1, wherein a part or all of the magnetic field generated in the good conductor medium is substantially parallel to a power transmission side coil surface of the power transmission device or a power reception side coil surface of the power reception device. The power transmission system according to any one of appendix 13.
(Supplementary Note 15) The power transmission device mounted in seawater, the ship or the submersible is mounted with the power transmission device, the sensor installed in seawater, the ship or the submersible is mounted with the power receiving device, and the power receiving device receives the power The power transmission system according to any one of Supplementary Note 1 to Supplementary Note 14, wherein power is transmitted to the device wirelessly.
(Supplementary Note 16) A power transmission device is provided at a connection portion of one of the two power cables laid in seawater, a power reception device is provided at a connection portion of the other power cable, and wirelessly transmitted from the power transmission device to the power reception device. The power transmission system according to any one of Supplementary Note 1 to Supplementary Note 15, wherein power transmission is performed at
(Supplementary note 17) The power transmission system according to any one of supplementary note 1 to supplementary note 16, wherein the power transmission device communicates with the power reception device via a power transmission side antenna and a power reception side antenna.
(Supplementary Note 18) Capacitance component (C1 [pF]) constituting the impedance of the power transmission side antenna, capacitance component (C2 [pF]) constituting the impedance of the power reception side antenna, the power transmission side antenna, and the power reception side The capacitance component (C3 [pF]) of the capacitance formed by the antenna and the good conductor medium existing between the antenna and the distance (d [cm]) between the power transmission side antenna and the power reception side antenna is 30> C3 The power transmission system according to any one of appendix 1 to appendix 17, characterized by satisfying a relationship of xd / (C1 + C2)> 0.5.
(Supplementary note 19) A power transmission side antenna including a power transmission side coil and a power transmission side inclusion section having a dielectric covering the power transmission side coil;
Via the power transmission side antenna of the own device, the impedance adjustment of the impedance of the good conductor medium, the variable capacitance and variable inductor of the power transmission side antenna of the own device, and the impedance adjustment of the variable capacitance and variable inductor of the power reception side antenna of the power receiving device, A power transmission circuit on the power transmission side that outputs power at a resonance frequency determined by
A power transmission device comprising:
(Supplementary Note 20) A power receiving side antenna including a power receiving side coil and a power receiving side including portion having a dielectric covering the power receiving side coil;
By adjusting the impedance of the good conductor medium, the variable capacitance of the power transmission antenna of the own device and the variable inductor, and the impedance adjustment of the variable capacitance of the power reception antenna of the own device and the variable inductor via the power receiving antenna of the device itself. A power-receiving-side power transmission circuit that inputs power at a fixed resonance frequency;
A power receiving device comprising:
(Supplementary note 21) A power transmission system that includes a power transmission device, a power reception device, and a sensor and wirelessly transmits power in a good conductor medium,
A power transmission side antenna comprising a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil;
Via the power transmission side antenna of the power transmission device, the impedance of the good conductor medium, the impedance adjustment of the variable capacitance and variable inductor of the power transmission side antenna of the power transmission device, the variable capacitance and variable inductor of the power reception side antenna of the power reception device, A power transmission circuit on the power transmission side that outputs power at a resonance frequency determined by the impedance adjustment of
With
A power receiving side antenna comprising a power receiving side coil and a power receiving side inclusion portion having a dielectric covering the power receiving side coil;
A power receiving side power transmission circuit for inputting power output from the power transmission device;
With
A power transmission method characterized by being connected to the power receiving device and receiving power.
(Additional remark 22) Impedance adjustment of the impedance of a good conductor medium, the variable capacity | capacitance of the said power transmission side antenna, and a variable inductor via the power transmission side antenna which consists of a power transmission side inclusion part which has the dielectric material which covers the power transmission side coil and the said power transmission side coil Power is output at a resonance frequency determined by impedance adjustment of the variable capacitance of the power receiving antenna and the variable inductor.
(Supplementary Note 23) Impedance adjustment of the impedance of the good conductor medium, the variable capacitance of the power transmission side antenna, and the variable inductor via the power reception side antenna including the power reception side coil and the power reception side inclusion portion having a dielectric covering the power reception side coil A power transmission method comprising: inputting power at a resonance frequency determined by a variable capacitor of the power receiving antenna and an impedance adjustment of a variable inductor.

1、2、3、4、5、6、7、8・・・電力伝送システム
11、21、31、51・・・送電装置
12、22、32、42、52・・・受電装置
13、23,33,53・・・良導体媒質
14、24、141、142、143・・・センサ
15、151、152・・・海中で駆動する電力源
18、19・・・電源ケーブル
41・・・送電装置(被覆誘電体)
42・・・受電装置(被覆誘電体)
43・・・海水
111、211、311、411、511・・・送電側アンテナ
112、212、312・・・送電側電力伝送回路
114、214、314・・・送電側制御回路
116、216、316、416・・・送電側コイル
117・・・送電側包含部
119、219、319・・・送電側インピーダンス調整部
121、221、321、421、521・・・受電側アンテナ
122、222、322・・・受電側電力伝送回路
124、224、324・・・受電側制御回路
125、225、325・・・二次電池
126、226、326、426・・・受電側コイル
127・・・受電側包含部
129、229、329・・・受電側インピーダンス調整部
153・・・潜水艇
417・・・第一送電側包含部(内部誘電体)
427・・・第一受電側包含部(内部誘電体)
2171、3171、5171・・・第一送電側包含部
2172、3172、5172・・・第二送電側包含部
2271、3271、5271・・・第一受電側包含部
2272、3272、5272・・・第二受電側包含部
3161、5161・・・送電側下部コイル
3162、5162・・・送電側上部コイル
3261、5261・・・受電側下部コイル
3262、5262・・・受電側上部コイル
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ... power transmission systems 11, 21, 31, 51 ... power transmission devices 12, 22, 32, 42, 52 ... power reception devices 13, 23 , 33, 53... Good conductor medium 14, 24, 141, 142, 143... Sensors 15, 151, 152... Power source 18, 19. (Coating dielectric)
42 ... Power receiving device (covered dielectric)
43 ... Seawater 111, 211, 311, 411, 511 ... Power transmission side antennas 112, 212, 312 ... Power transmission side power transmission circuits 114, 214, 314 ... Power transmission side control circuits 116, 216, 316 416 ... power transmission side coil 117 ... power transmission side inclusion parts 119, 219, 319 ... power transmission side impedance adjustment parts 121, 221, 321, 421, 521 ... power reception side antennas 122, 222, 322, ..Receiving side power transmission circuit 124, 224, 324 ... Receiving side control circuit 125, 225, 325 ... Secondary battery 126, 226, 326, 426 ... Receiving side coil 127 ... Receiving side included 129, 229, 329... Power reception side impedance adjustment unit 153... Submersible 417... First power transmission side inclusion (internal dielectric)
427 ... first power receiving side inclusion (internal dielectric)
2171, 3171, 5171 ... first power transmission side inclusions 2172, 3172, 5172 ... second power transmission side inclusions 2271, 3271, 5271 ... first power reception side inclusions 2272, 3272, 5272 ... Second power receiving side inclusions 3161, 5161 ... power transmission side lower coils 3162, 5162 ... power transmission side upper coils 3261, 5261 ... power reception side lower coils 3262, 5262 ... power reception side upper coils

Claims (11)

送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
記送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電装置の受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20とし、前記合成容量成分C10と前記合成容量成分C20と前記送電装置と前記受電装置との間に介在する媒体とで形成される容量のキャパシタンス成分をC3とし、前記送電側アンテナと前記受電側アンテナとの距離をdとしたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、
を備え、
前記受電装置は、
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る前記受電側アンテナと、
前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、
を備え、
前記センサは、
前記受電装置に接続され電力を受電する
ことを特徴とする電力伝送システム。
A power transmission system that includes a power transmission device, a power reception device, and a sensor, and wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident,
The power transmission device is:
A power transmission side antenna comprising a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil;
Through the front Kioku electrostatic antenna, the impedance adjustment of the variable capacitor and the variable inductor of the power receiving antenna impedance adjustment and the power receiving apparatus of the variable capacitance and the variable inductor of the impedance and front Kioku conductive antenna of the good conductor medium A power transmission circuit on the power transmission side that outputs power at a resonance frequency determined by:
The combined capacitance component of the capacitance component (C1 [pF]) constituting the impedance of the power transmission side antenna and the capacitance component (C1 ′ [pF]) of the power transmission side power transmission circuit is C10, and the impedance of the power reception side antenna is A combined capacitance component of the capacitance component (C2 [pF]) to be configured and a capacitance component (C2 ′ [pF]) of the power receiving side power transmission circuit of the power receiving device is C20, and the combined capacitance component C10 and the combined capacitance component C20 30> C3, where C3 is the capacitance component of the capacitance formed by the medium interposed between the power transmission device and the power reception device, and d is the distance between the power transmission side antenna and the power reception side antenna. An impedance adjusting unit that adjusts the impedance so as to satisfy the relationship of xd ÷ (C10 + C20)>0.5;
With
The power receiving device is:
And the power receiving antenna consisting of the power receiving side including portion having a dielectric covering the power receiving coil and the receiver coil,
A power receiving side power transmission circuit for inputting power output from the power transmission device;
With
The sensor is
A power transmission system connected to the power receiving device and receiving power.
送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
前記送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
を備え、
前記受電装置は、
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る前記受電側アンテナと、
前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、
前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20としたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、
を備え
前記センサは、
前記受電装置に接続され電力を受電す
ことを特徴とする電力伝送システム。
A power transmission system that includes a power transmission device, a power reception device, and a sensor, and wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident,
The power transmission device is:
A power transmission side antenna comprising a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil;
Resonance determined by the impedance adjustment of the good conductor medium, the variable capacitance and variable inductor of the power transmission antenna, and the impedance adjustment of the variable capacitance and variable inductor of the power receiving antenna of the power receiving device via the power transmission antenna. A power transmission circuit that transmits power at a frequency; and
With
The power receiving device is:
The power receiving side antenna comprising a power receiving side inclusion portion having a power receiving side coil and a dielectric covering the power receiving side coil;
A power receiving side power transmission circuit for inputting power output from the power transmission device;
The combined capacitance component of the capacitance component (C1 [pF]) constituting the impedance of the power transmission side antenna and the capacitance component (C1 ′ [pF]) of the power transmission side power transmission circuit is C10, and the impedance of the power reception side antenna is 30> C3 × d ÷ (C10 + C20)> 0, where C20 is a combined capacitance component of the capacitance component (C2 [pF]) and the capacitance component (C2 ′ [pF]) of the power receiving side power transmission circuit. An impedance adjusting unit that adjusts the impedance so as to satisfy the relationship of .5 ;
Equipped with a,
The sensor is
The power receiving apparatus connected to power transmission systems that, characterized in that you receive power.
前記送電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ(d1[cm])と前記送電側コイルの外径(d2[cm])と、前記受電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ(d1[cm])と前記受電側コイルの外径(d2[cm])との何れか一方または両方が、比(d1/d2)>1.2の関係を満たす
ことを特徴とする請求項1または請求項に記載の電力伝送システム。
The size (d1 [cm]) in the direction along the coil surface of the power transmission side inclusion portion, the outer diameter (d2 [cm]) of the power transmission side inclusion portion, and the size in the direction along the coil surface of the power reception side inclusion portion. Either or both of (d1 [cm]) and the outer diameter (d2 [cm]) of the power receiving coil satisfy a relationship of ratio (d1 / d2)> 1.2. The power transmission system according to claim 1 or 2 .
送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、  A power transmission system that includes a power transmission device, a power reception device, and a sensor, and wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident,
前記送電装置は、  The power transmission device is:
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、  A power transmission side antenna comprising a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil;
前記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、  Via the power transmission side antenna of the power transmission device, the impedance of the good conductor medium, the impedance adjustment of the variable capacitance and variable inductor of the power transmission side antenna of the power transmission device, the variable capacitance and variable inductor of the power reception side antenna of the power reception device, A power transmission circuit on the power transmission side that outputs power at a resonance frequency determined by the impedance adjustment of
を備え、  With
前記受電装置は、  The power receiving device is:
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、  A power receiving side antenna comprising a power receiving side coil and a power receiving side inclusion portion having a dielectric covering the power receiving side coil;
前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、  A power receiving side power transmission circuit for inputting power output from the power transmission device;
を備え、  With
前記センサは、  The sensor is
前記受電装置に接続され電力を受電し、  Connected to the power receiving device to receive power,
前記送電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ(d1[cm])と前記送電側コイルの外径(d2[cm])と、前記受電側包含部のコイル面に沿う方向の大きさ(d1[cm])と前記受電側コイルの外径(d2[cm])との何れか一方または両方が、比(d1/d2)>1.2の関係を満たす  The size (d1 [cm]) in the direction along the coil surface of the power transmission side inclusion portion, the outer diameter (d2 [cm]) of the power transmission side inclusion portion, and the size in the direction along the coil surface of the power reception side inclusion portion. Either or both of (d1 [cm]) and the outer diameter (d2 [cm]) of the power receiving coil satisfy the relationship of ratio (d1 / d2)> 1.2.
ことを特徴とする電力伝送システム。  A power transmission system characterized by that.
前記送電側包含部は、
前記送電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一送電側包含部と、
前記第一送電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二送電側包含部と、
を備え、
前記受電側包含部は、
前記受電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一受電側包含部と、
前記第一受電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二受電側包含部と、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の電力伝送システム。
The power transmission side inclusion unit is:
A first power transmission side inclusion portion having a first dielectric covering the power transmission side coil;
A second power transmission side inclusion section having a second dielectric covering the first power transmission side inclusion section;
With
The power receiving side inclusion section is
A first power receiving side inclusion portion having a first dielectric covering the power receiving side coil;
A second power receiving side inclusion having a second dielectric covering the first power receiving side inclusion;
The power transmission system according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムであって、  A power transmission system that includes a power transmission device, a power reception device, and a sensor, and wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident,
前記送電装置は、  The power transmission device is:
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、  A power transmission side antenna comprising a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil;
前記送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、  Resonance determined by the impedance adjustment of the good conductor medium, the variable capacitance of the power transmission antenna and the variable inductor, and the impedance adjustment of the variable capacitance of the power reception antenna of the power receiving device and the variable inductor via the power transmission antenna. A power transmission circuit that transmits power at a frequency; and
を備え、  With
前記送電側包含部は、  The power transmission side inclusion unit is:
前記送電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一送電側包含部と、  A first power transmission side inclusion portion having a first dielectric covering the power transmission side coil;
前記第一送電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二送電側包含部と、  A second power transmission side inclusion section having a second dielectric covering the first power transmission side inclusion section;
を備え、  With
前記受電装置は、  The power receiving device is:
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る前記受電側アンテナと、  The power receiving side antenna comprising a power receiving side inclusion portion having a power receiving side coil and a dielectric covering the power receiving side coil;
前記送電装置の出力した電力を入力する受電側電力伝送回路と、  A power receiving side power transmission circuit for inputting power output from the power transmission device;
を備え、  With
前記受電側包含部は、  The power receiving side inclusion section is
前記受電側コイルを覆う第一誘電体を有する第一受電側包含部と、  A first power receiving side inclusion portion having a first dielectric covering the power receiving side coil;
前記第一受電側包含部を覆う第二誘電体を有する第二受電側包含部と、  A second power receiving side inclusion having a second dielectric covering the first power receiving side inclusion;
を備え、  With
前記センサは、  The sensor is
前記受電装置に接続され電力を受電する  Connected to the power receiving device to receive power
ことを特徴とする電力伝送システム。  A power transmission system characterized by that.
送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムの送信装置であって、
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナと、
前記送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力する送電側電力伝送回路と、
前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電装置の受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20とし、前記合成容量成分C10と前記合成容量成分C20と前記送電装置と前記受電装置との間に介在する媒体とで形成される容量のキャパシタンス成分をC3とし、前記送電側アンテナと前記受電側アンテナとの距離をdとしたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整するインピーダンス調整部と、
を備えることを特徴とする送電装置。
A power transmission system transmission device that includes a power transmission device, a power reception device, and a sensor, and wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident thereon,
A power transmission side antenna comprising a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil;
Via said power transmission side antenna, determined by the impedance adjustment of the variable capacitor and the variable inductor of the power receiving antenna impedance adjustment and the power receiving apparatus of the variable capacitance and the variable inductor of the impedance before and SL power transmission side antenna conductor medium resonance A power transmission circuit that transmits power at a frequency; and
The combined capacitance component of the capacitance component (C1 [pF]) constituting the impedance of the power transmission side antenna and the capacitance component (C1 ′ [pF]) of the power transmission side power transmission circuit is C10, and the impedance of the power reception side antenna is A combined capacitance component of the capacitance component (C2 [pF]) to be configured and a capacitance component (C2 ′ [pF]) of the power receiving side power transmission circuit of the power receiving device is C20, and the combined capacitance component C10 and the combined capacitance component C20 30> C3, where C3 is the capacitance component of the capacitance formed by the medium interposed between the power transmission device and the power reception device, and d is the distance between the power transmission side antenna and the power reception side antenna. An impedance adjusting unit that adjusts the impedance so as to satisfy the relationship of xd ÷ (C10 + C20)>0.5;
A power transmission device comprising:
送電装置と受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムの受信装置であって、
受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナと、
前記受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力する受電側電力伝送回路と、
を備えることを特徴とする受電装置。
A power transmission system reception device comprising a power transmission device, a power reception device, and a sensor, wherein when a magnetic field is incident, the magnetic field wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field,
A power receiving side antenna comprising a power receiving side coil and a power receiving side inclusion portion having a dielectric covering the power receiving side coil;
Through the power receiving antenna, the resonant frequency determined by the impedance adjustment of the variable capacitor and the variable inductor of the impedance adjusting said power receiving antenna of a variable capacitance and a variable inductor of the power transmission antenna of the power transmission apparatus and impedance of the conductor medium A power receiving side power transmission circuit for inputting power at
A power receiving device comprising:
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナを有する送電装置と、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを有する受電装置とセンサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムの電力伝送方法であって
記送電装置の送電側アンテナを介して、前記良導体媒質のインピーダンスと前記送電装置の前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電装置の受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力することと、
前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電装置の送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電装置の受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20とし、前記合成容量成分C10と前記合成容量成分C20と前記送電装置と前記受電装置との間に介在する媒体とで形成される容量のキャパシタンス成分をC3とし、前記送電側アンテナと前記受電側アンテナとの距離をdとしたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整することと、
前記送電装置の出力した電力を入力すること
記受電装置に接続され電力を受電することと、
を含むことを特徴とする電力伝送システムの電力伝送方法。
A power transmission device having a power transmission side antenna including a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil, and a power reception side including a power reception side coil and a power reception side inclusion portion having a dielectric covering the power reception side coil A power transmission method for a power transmission system comprising a power receiving device having a side antenna and a sensor , wherein, when a magnetic field is incident , wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current therein by the magnetic field ,
Via a power transmission antenna of the prior SL power transmitting device, a variable capacitance and a variable inductor of the power receiving antenna impedance adjustment and the power receiving apparatus of the variable capacitance and the variable inductor of the power transmission side antenna impedance and the power transmission device of the good conductor medium and outputting power at a resonant frequency determined by the impedance adjustment and,
The combined capacitance component of the capacitance component (C1 [pF]) constituting the impedance of the power transmission side antenna and the capacitance component (C1 ′ [pF]) of the power transmission side power transmission circuit of the power transmission device is C10, and the power reception side antenna The combined capacitance component of the capacitance component (C2 [pF]) constituting the impedance of the power receiving device and the capacitance component (C2 ′ [pF]) of the power receiving side power transmission circuit of the power receiving device is C20, and the combined capacitance component C10 and the combined When the capacitance component of the capacitance formed by the capacitance component C20 and the medium interposed between the power transmission device and the power reception device is C3, and the distance between the power transmission side antenna and the power reception side antenna is d, Adjusting the impedance to satisfy the relationship of 30> C3 × d ÷ (C10 + C20)>0.5;
And entering the power output of the power transmitting device,
And to receive power is connected before Symbol powered device,
A power transmission method for a power transmission system , comprising :
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナを有する送電装置と、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを有する受電装置と、センサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムの送信装置の電力伝送方法であって、
前記送電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと前記送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を出力することと、
前記送電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C1[pF])と前記送電装置の送電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C1’[pF])との合成容量成分をC10とし、前記受電側アンテナのインピーダンスを構成するキャパシタンス成分(C2[pF])と前記受電装置の受電側電力伝送回路のキャパシタンス成分(C2’[pF])との合成容量成分をC20とし、前記合成容量成分C10と前記合成容量成分C20と前記送電装置と前記受電装置との間に介在する媒体とで形成される容量のキャパシタンス成分をC3とし、前記送電側アンテナと前記受電側アンテナとの距離をdとしたときに、30>C3×d÷(C10+C20)>0.5の関係を満たすようにインピーダンスを調整することと、
を含むことを特徴とする送信装置の電力伝送方法。
A power transmission device having a power transmission side antenna including a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil, and a power reception side including a power reception side coil and a power reception side inclusion portion having a dielectric covering the power reception side coil A power transmission method for a transmission device of a power transmission system that includes a power receiving device having a side antenna and a sensor and wirelessly transmits power in a good conductor medium in which an induced current is generated by the magnetic field when a magnetic field is incident. There,
Through the power transmission side antenna, the power at the resonance frequency determined by the impedance adjustment of the variable capacitor and the variable inductor of the impedance adjusting said power receiving antenna of a variable capacitance and a variable inductor of the power transmission antenna to the impedance of the conductor medium Output ,
The combined capacitance component of the capacitance component (C1 [pF]) constituting the impedance of the power transmission side antenna and the capacitance component (C1 ′ [pF]) of the power transmission side power transmission circuit of the power transmission device is C10, and the power reception side antenna The combined capacitance component of the capacitance component (C2 [pF]) constituting the impedance of the power receiving device and the capacitance component (C2 ′ [pF]) of the power receiving side power transmission circuit of the power receiving device is C20, and the combined capacitance component C10 and the combined When the capacitance component of the capacitance formed by the capacitance component C20 and the medium interposed between the power transmission device and the power reception device is C3, and the distance between the power transmission side antenna and the power reception side antenna is d, Adjusting the impedance to satisfy the relationship of 30> C3 × d ÷ (C10 + C20)>0.5;
A power transmission method for a transmission apparatus , comprising :
送電側コイルと当該送電側コイルを覆う誘電体を有する送電側包含部から成る送電側アンテナを有する送電装置と、受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを有する受電装置と、センサとを備え、磁界が入射した場合に、前記磁界により、内部に誘導電流を生じる良導体媒質において無線で電力伝送を行う電力伝送システムの受信装置の電力伝送方法であって、
前記受電側コイルと当該受電側コイルを覆う誘電体を有する受電側包含部から成る受電側アンテナを介して、良導体媒質のインピーダンスと送電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整と前記受電側アンテナの可変容量と可変インダクタとのインピーダンス調整とで定まる共振周波数で電力を入力すること、
を含むことを特徴とする受信装置の電力伝送方法。
A power transmission device having a power transmission side antenna including a power transmission side coil and a power transmission side inclusion portion having a dielectric covering the power transmission side coil, and a power reception side including a power reception side coil and a power reception side inclusion portion having a dielectric covering the power reception side coil A power transmission method for a receiver of a power transmission system that includes a power receiving device having a side antenna and a sensor and wirelessly transmits power in a good conductor medium that generates an induced current by the magnetic field when a magnetic field is incident. There,
Through the power receiving antenna consisting of the power receiving side including portion having a dielectric covering the power receiving coil and the receiver coil, the impedance adjustment and the power receiving side of the variable capacitor and the variable inductor of the power transmission antenna and the impedance of the conductor medium Inputting power at a resonance frequency determined by the impedance adjustment of the variable capacitance of the antenna and the variable inductor ,
Power transmission method of the receiving apparatus which comprises a.
JP2013067873A 2013-03-28 2013-03-28 Power transmission system, power transmission device, power reception device, and power transmission method Active JP6098284B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013067873A JP6098284B2 (en) 2013-03-28 2013-03-28 Power transmission system, power transmission device, power reception device, and power transmission method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013067873A JP6098284B2 (en) 2013-03-28 2013-03-28 Power transmission system, power transmission device, power reception device, and power transmission method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014193057A JP2014193057A (en) 2014-10-06
JP6098284B2 true JP6098284B2 (en) 2017-03-22

Family

ID=51838875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013067873A Active JP6098284B2 (en) 2013-03-28 2013-03-28 Power transmission system, power transmission device, power reception device, and power transmission method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6098284B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6360429B2 (en) * 2014-11-25 2018-07-18 株式会社Ihiエアロスペース Power feeding system and degradation detection system and method using the same
JP6760806B2 (en) * 2016-09-14 2020-09-23 日本電気株式会社 Wireless power supply
WO2018163408A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 三菱電機エンジニアリング株式会社 Resonance-type power transmission device and resonance-type power transfer system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5282068B2 (en) * 2010-05-14 2013-09-04 株式会社豊田自動織機 Receiving side equipment of resonance type non-contact power feeding system
CA2827456C (en) * 2011-02-21 2020-12-01 Wisub As Underwater connector arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014193057A (en) 2014-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6467919B2 (en) Power transmission device and power transmission method
JP6172259B2 (en) Power transmission system, power transmission device, power reception device, and power transmission method
JP6237640B2 (en) Power transmission device and power transmission method
Barman et al. Wireless powering by magnetic resonant coupling: Recent trends in wireless power transfer system and its applications
US10038342B2 (en) Power transfer system with shielding body, power transmitting device with shielding body, and power transfer method for power transmitting system
CA2826376C (en) Improved electro-magnetic antenna for wireless communication and inter-well electro-magnetic characterization in hydrocarbon production wells
EP2659496B1 (en) Device for transfer of electrical signals and/or electrical energy
JP6098284B2 (en) Power transmission system, power transmission device, power reception device, and power transmission method
Zhang et al. Review of low‐loss wireless power transfer methods for autonomous underwater vehicles
JP6737648B2 (en) Power transmission equipment
Guo et al. Design considerations for a position-adaptive contactless underwater power deliver system
JP2016207872A (en) Radio power supply system and radio power supply method
JP6717381B2 (en) Wireless power feeding device and wireless power feeding method
US10944292B2 (en) Wireless power supply device
WO2015129247A1 (en) Wireless power-feeding device, wireless power-feeding system, and wireless power-feeding method
JP2016127626A (en) Wireless power supply system, moving body and information collecting system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160205

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161017

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161025

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170206

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6098284

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150