JP6182551B2 - 無線電力伝送システム - Google Patents
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Description
このような構成によれば、電極の裏面からの電界の広がりを筐体によって低減することにより、地板等の障害物による影響を抑制することができる。
このような構成によれば、障害物による影響を低減するとともに、回転した場合であっても電力を効率良く伝送することが可能になる。
このような構成によれば、電極を物理的な力や腐食から保護することができる。
このような構成によれば、障害物による影響を低減するとともに、伝送特性の変化を低減することができる。
このような構成によれば、障害物による影響を低減するとともに、伝送特性の変化を低減することができる。
このような構成によれば、障害物による影響を低減するとともに、回転した場合であっても電力を効率良く伝送することが可能になる。
このような構成によれば、電界の広がりを効率良く低減することにより、障害物の影響を確実に防ぐことができる。
このような構成によれば、電極の変動することによる特性の変化を防ぐことが可能になる。
以下では、直列共振を利用した無線伝送システムについて説明した後に、本発明の実施形態について説明する。
つぎに、図12から図17を参照して、本発明の第1実施形態に係る無線電力伝送システムの基本構成について説明する。図12は第1実施形態の構成例を示す図である。この図に示すように、第1実施形態では送電用カプラ110が筐体310に収容され、受電用カプラ120が筐体320に収容されている。筐体310,320はアルミニウムまたは銅等の良導電性の部材によって構成され、電極が配置される面が開口された立方体構造を有している。筐体310,320は電極が発生する電界に平行な方向の長さがDBであり、電界に直交する方向の長さがLBであり、開口部311,321から底面までの深さがPBである。
DB≧1.2×D ・・・(1)
LB≧1.3×L ・・・(2)
PB≧d3≧d2/2 ・・・(3)
つぎに、図24から図37を参照して、本発明の第2実施形態に係る無線電力伝送システムの基本構成について説明する。まず、第2実施形態の基本源理について説明する。図24は第2実施形態の原理を説明するための図である。この図に示す例では、円形状の中心電極411、円環状の環状電極412、インダクタ413,414、および、接続線415,416によって送電用カプラ410が構成され、円形状の中心電極421、円環状の環状電極422、インダクタ423,424、および、接続線425,426によって受電用カプラ420が構成される。図24の例では、送電用カプラ410と受電用カプラ420を構成する各素子のサイズは同じとされている。もちろん、各素子のサイズが異なっても、共振周波数が同じになるように調整することで、電力を伝送することができる。なお、図24の例では、電極だけが示されているが、図1および図2と同様に、ガラスエポキシ基板やガラスコンポジット基板等によって形成される基板または基材上に電極を形成するようにすることができる。
RB≧1.1×R ・・・(4)
PB≧d3≧d2/2 ・・・(5)
つぎに、図40から図50を参照して、本発明の第3実施形態に係る無線電力伝送システムの基本構成について説明する。まず、第3実施形態の基本源理について説明する。図40は第3実施形態の原理を説明するための図である。この図の例では、無線電力伝送システムは、送電用カプラ610および受電用カプラ620を有している。送電用カプラ610は、矩形形状を有する電極611と、同じく矩形形状を有する電極612と、インダクタ613と、接続線615,616とを有している。受電用カプラ620は、矩形形状を有する電極621と、同じく矩形形状を有する電極622と、インダクタ623と、接続線625,626とを有している。電極611,612,621,622は、例えば、銅またはアルミニウム等の導電性の板状部材によって構成される。
G≧W/2 ・・・(7)
以上の各実施形態では、送電用カプラと受電用カプラの双方を筐体内に収容するようにしたが、これらの一方を収容するようにしてもよい。例えば、地板の影響を受けやすい方のカプラのみを収容するようにしてもよい。なお、その場合には、送電用カプラと受電用カプラの共振周波数が同じになるように調整すればよい。
111,112 電極(第1電極、第2電極)
113,114 インダクタ(第1インダクタ)
115,116 接続線
120 受電用カプラ
121,122 電極(第3電極、第4電極)
123,124 インダクタ(第2インダクタ)
125,126 接続線
310,320 筐体
311,321 開口部
410 送電用カプラ
411,421 中心電極(第1電極、第3電極)
412,422 環状電極(第2電極、第4電極)
420 受電用カプラ
413,414 インダクタ(第1インダクタ)
423,424 インダクタ(第2インダクタ)
510,520 筐体
610 送電用カプラ
611,612 電極(第1電極、第2電極)
621,622 電極(第3電極、第4電極)
613 インダクタ(第1インダクタ)
623 インダクタ(第2インダクタ)
710,720 筐体
Claims (8)
- 送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムにおいて、
前記送電装置は、
所定の距離を隔てて配置された第1および第2電極と、
前記第1および第2電極と交流電力発生部の2つの出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第1および第2接続線と、
前記第1および第2電極と前記交流電力発生部の2つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第1インダクタと、を有し、
前記受電装置は、
所定の距離を隔てて配置された第3および第4電極と、
前記第3および第4電極と負荷の2つの入力端子とをそれぞれ電気的に接続する第3および第4接続線と、
前記第3および第4電極と前記負荷の2つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第2インダクタと、を有し、
前記第1乃至第4電極の少なくとも1つは対向する電極に応じた開口部を有する導電性の筐体に収容され、前記第1および第2電極と前記第1インダクタによって構成される送電用カプラの共振周波数と、前記第3および第4電極と前記第2インダクタによって構成される受電用カプラの共振周波数が略等しくなるように設定され、
前記送電用カプラを構成する前記第1および第2電極は第1平面上に所定の距離を隔てて並置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ/2π以下であり、
前記受電用カプラを構成する前記第3および第4電極は前記第1平面に平行な第2平面上に所定の距離を隔てて並置され、当該所定の距離を含む合計幅が近傍界であるλ/2π以下であり、
前記送電用カプラおよび前記受電用カプラの少なくとも一方は前記筐体に収容され、前記筐体に収容されるカプラを構成する2枚の電極は前記筐体の開口部に配置されることを特徴とする無線電力伝送システム。 - 送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムにおいて、
前記送電装置は、
所定の距離を隔てて配置された第1および第2電極と、
前記第1および第2電極と交流電力発生部の2つの出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第1および第2接続線と、
前記第1および第2電極と前記交流電力発生部の2つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第1インダクタと、を有し、
前記受電装置は、
所定の距離を隔てて配置された第3および第4電極と、
前記第3および第4電極と負荷の2つの入力端子とをそれぞれ電気的に接続する第3および第4接続線と、
前記第3および第4電極と前記負荷の2つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第2インダクタと、を有し、
前記第1乃至第4電極の少なくとも1つは対向する電極に応じた開口部を有する導電性の筐体に収容され、前記第1および第2電極と前記第1インダクタによって構成される送電用カプラの共振周波数と、前記第3および第4電極と前記第2インダクタによって構成される受電用カプラの共振周波数が略等しくなるように設定され、
前記第2および第4電極はそれぞれが環状形状を有するとともに対向するように平行配置され、前記第1電極は前記第2電極の環状形状の中空部に配置され、前記第3電極は前記第4電極の環状形状の中空部に配置され、
前記送電用カプラおよび前記受電用カプラの少なくとも一方は前記筐体に収容され、前記筐体に収容される2枚の電極は前記筐体の開口部に配置されることを特徴とする無線電力伝送システム。 - 送電装置から受電装置に対して無線で交流電力を伝送する無線電力伝送システムにおいて、
前記送電装置は、
所定の距離を隔てて配置された第1および第2電極と、
前記第1および第2電極と交流電力発生部の2つの出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第1および第2接続線と、
前記第1および第2電極と前記交流電力発生部の2つの出力端子の少なくとも一方の間に挿入される第1インダクタと、を有し、
前記受電装置は、
所定の距離を隔てて配置された第3および第4電極と、
前記第3および第4電極と負荷の2つの入力端子とをそれぞれ電気的に接続する第3および第4接続線と、
前記第3および第4電極と前記負荷の2つの入力端子の少なくとも一方の間に挿入される第2インダクタと、を有し、
前記第1乃至第4電極の少なくとも1つは対向する電極に応じた開口部を有する導電性の筐体に収容され、前記第1および第2電極と前記第1インダクタによって構成される送電用カプラの共振周波数と、前記第3および第4電極と前記第2インダクタによって構成される受電用カプラの共振周波数が略等しくなるように設定され、
前記筐体の開口部に誘電体によって構成されるレドームを有することを特徴とする無線電力伝送システム。 - 前記第1乃至第4電極は同一の矩形形状を有し、前記第1電極と前記第2電極の同一の長さを有する2辺を対向して配置し、前記第3電極と前記第4電極の同一の長さを有する2辺を対向して配置し、
前記筐体の前記第1電極から前記第2電極へ向かう方向の長さをDB、前記第1電極から前記第2電極へ向かう方向に直交する方向の長さをLB、開口部から底面までの深さをPB、底面から前記電極までの距離をd3とし、
前記筐体の収容されるカプラの前記第1電極から前記第2電極へ向かう方向の長さをD、前記第1電極から前記第2電極へ向かう方向に直交する方向の長さをL、開口部から底面までの深さをPとし、前記送受電用カプラ間の距離をd2とした場合に、これらの間に、
DB≧1.2×D
LB≧1.3×L
PB≧d3≧d2/2
が成立することを特徴とする請求項1に記載の無線電力伝送システム。 - 前記筐体の内径をRB、開口部から底面までの深さをPB、前記底面から前記電極までの距離をd3とし、前記筐体の収容されるカプラの環状形状を有する電極の半径をR、開口部から底面までの深さをPとし、前記送受電用カプラ間の距離をd2とした場合に、これらの間に、
RB≧1.1×R
PB≧d3≧d2/2
が成立することを特徴とする請求項2に記載の無線電力伝送システム。 - 前記送電用カプラを構成する前記第1および第2電極は所定の距離を隔てて対向するように平行配置され、当該所定の距離は近傍界であるλ/2π以下であり、
前記受電用カプラを構成する前記第3および第4電極は所定の距離を隔てて対向するように平行配置され、当該所定の距離は近傍界であるλ/2π以下であり、かつ、前記第3電極は前記第1電極と対向するように平行配置され、
前記送電用カプラおよび前記受電用カプラの少なくとも一方は前記筐体に収容され、前記筐体に収容される2枚の電極の一方は前記筐体の開口部に配置され、他方は筐体と電気的に接続されることを特徴とする請求項3に記載の無線電力伝送システム。 - 前記筐体はアルミニウムまたは銅によって構成されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の無線電力伝送システム。
- 前記カプラを前記筐体に固定する固定部材を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の無線電力伝送システム。
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