JP7401251B2 - 送電装置および無線電力伝送システム - Google Patents
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Description
フィルタ回路205の通過帯域が狭くなるほど、負荷206に供給される電圧波形は、スイッチング周波数付近の正弦波に近づく。フィルタ回路205が帯域制限することにより、高調波電力が減少し、ノイズの少ない交流電力が負荷206に供給される。[数1]から明らかなように、インダクタLoを増加し、キャパシタC2を減少させるほど、通過帯域の狭さQLが高まり、フィルタ回路205の通過帯域が狭くなる。ただし、フィルタ回路205に使用するインダクタLoを増加させると、インダクタLoの直流抵抗も増加するため、E級電源の電力変換効率は劣化する。ここに、E電源設計上、トレードオフの要素が存在する。なお、移相回路204のインダクタLxのインダクタンスは、フィルタ回路205がスイッチング周波数で共振状態にとき、以下の式で計算される。
について、図6を参照しながら説明する。無線電力伝送システム100の送電装置107の電力変換効率ηTXは、以下の式で表される。
本実施形態で説明した原理に従ってL1を決定する場合、[数8]で計算されるキャパシタC2は[数9]で示されるように、数学的に発散する。すなわち、スイッチング周波数において無視できる程度のリアクタンス成分しか有していないため、回路から排除することが可能である。すなわち、インダクタ(送電アンテナ)L1とスイッチング素子213は、直接または導線を介して、直流的に接続できる。
Claims (11)
- 第1の端子と第2の端子を有する第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子の第1の端子と第2の端子の間に接続される第1のキャパシタと、
前記第1のスイッチング素子に直流的に接続され、交流電力を無線送電する送電インダクタと、
第1の端子と第2の端子を有する第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子の第1の端子と第2の端子の間に接続される第2のキャパシタとを有し、
前記送電インダクタの第1の端子は、前記第1のスイッチング素子の第1の端子に直流的に接続され、
前記送電インダクタの第2の端子は、前記第2のスイッチング素子の第1の端子に直流的に接続され、
前記送電インダクタは、第1の端子と中間タップと第2の端子を有し、
前記送電インダクタの中間タップに直列に接続される直流電源と第1のインダクタをさらに有することを特徴とする送電装置。 - 前記送電インダクタの第1の端子は、前記第1のスイッチング素子の第1の端子と直接または導線を介して接続され、前記送電インダクタの第2の端子は、前記第2のスイッチング素子の第1の端子と直接または導線を介して接続されることを特徴とする請求項1に記載の送電装置。
- 前記第1のスイッチング素子がオフ状態からオン状態に遷移するタイミングでは、前記第1のスイッチング素子の第1の端子と第2の端子の間の電位差が略ゼロであることを特徴とする請求項1または2に記載の送電装置。
- 前記第1のスイッチング素子がオフ状態からオン状態に遷移するタイミングでは、前記第1のスイッチング素子の第1の端子と第2の端子の間の電位差の変化が略ゼロであることを特徴とする請求項1または2に記載の送電装置。
- 前記第1のスイッチング素子の第2の端子と前記第2のスイッチング素子の第2の端子は、それぞれ、基準電位ノードに接続されることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の送電装置。
- 送電装置と、
受電装置とを有する無線電力伝送システムであって、
前記送電装置は、
第1の端子と第2の端子を有する第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子の第1の端子と第2の端子の間に接続される第1のキャパシタと、
前記第1のスイッチング素子に直流的に接続され、交流電力を無線送電する送電インダクタと、
第1の端子と第2の端子を有する第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子の第1の端子と第2の端子の間に接続される第2のキャパシタとを有し、
前記送電インダクタの第1の端子は、前記第1のスイッチング素子の第1の端子に直流的に接続され、
前記送電インダクタの第2の端子は、前記第2のスイッチング素子の第1の端子に直流的に接続され、
前記送電インダクタは、第1の端子と中間タップと第2の端子を有し、
前記送電インダクタの中間タップに直列に接続される直流電源と第1のインダクタ
とをさらに有し、
前記受電装置は、
前記交流電力を無線受電する受電インダクタと、
第3のキャパシタと、
負荷とを有することを特徴とする無線電力伝送システム。 - 前記受電装置は、交流電力を直流電力に変換する交流直流変換回路をさらに有することを特徴とする請求項6に記載の無線電力伝送システム。
- 前記受電装置は、前記受電インダクタと前記第3のキャパシタが、前記第1のスイッチング素子のスイッチング周波数fにおいて共振していることを特徴とする請求項6または7に記載の無線電力伝送システム。
- 前記第1のスイッチング素子のスイッチング周波数fは0.5MHz以上6.78MHz以下であることを特徴とする請求項6または7に記載の無線電力伝送システム。
- ロボットアームの旋回可動部、ネットワークカメラ、アクチュエータの平行移動部、及び半導体露光装置のレチクル可動部の少なくとも何れかに搭載されることを特徴とする請求項6~8のいずれか1項に記載の無線電力伝送システム。
- 車両装置と充電装置間、またはドローンと地上電力源間に搭載されることを特徴とする請求項6~8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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