JPWO2013042291A1 - 無線給電システム及び無線給電方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本発明の実施の形態1にかかる無線給電システム100について説明する。図1は、実施の形態1にかかる無線給電システム100の構成を模式的に示す正面図である。図1に示すように、無線給電システム100は、送電器101及び受電器102を有する。送電器101は、無線で電力を送電する装置である。受電器102は、送電器101からの電力を受電する装置である。無線給電システム100では、送電器101と受電器102との間の電力伝送により、送電器101と受電器102との間の空間に電磁場が形成される。つまり、送電器101と受電器102との間では、磁気共鳴により電力伝送が行われる。なお、図1には、無線給電システム100により生成される磁力線110を模式的に表示している。また、図1では、送電器101と受電器102との間で電磁波が伝送され、電磁場が形成されていることを示すために、代表として磁力線110を表示している。よって、送電器101と受電器102との間には磁力線110のみが存在するわけではない。以下、特に断らない限り、磁力線110は、上述のように、送電器101と受電器102との間の電磁場を表すものとして取り扱う。
本発明の実施例1にかかる無線給電システムについて説明する。実施例1は、無線給電システム100を建築物内の部屋に適用した場合の実施例である、無線給電システム1001にかかるものである。図4は、実施例1にかかる無線給電システム1001の構成例を模式的に示す正面図である。図4に示すように、送電器101は部屋201の天井裏に配置され、受電器102は部屋201の床下に配置される。図面の簡略化のため、図4では、磁力線110を破線で表示している。本実施例では、送電器101及び受電器102のコイルの直径は15m、コイル間の距離は5mである。また、共振周波数は1MHzである。送電用一次コイル104及び受電用一次コイル107は円形単層巻き、送電用二次コイル105及び受電用二次コイル106は円形スパイラル型で5.75回巻きのコイルを用いた。送電用一次コイル104と送電用二次コイル105との間、及び、受電用二次コイル106と受電用一次コイル107との間は、共鳴状態が最高となる距離で固定した。送電器101への印加電力は100Wである。実施例1では、コイル間の距離が5mであるので、図2に示す結果の通り、コイル間が17mである場合に比べ、コイル間の磁界エネルギーは大きくなる。
次に、本発明の実施の形態2にかかる無線給電システム200について説明する。無線給電システム200は、無線給電システム100の変形例である。図5は、実施の形態2にかかる無線給電システム200の構成を模式的に示す正面図である。図5に示すように、送電器101は空間120を囲むように配置される。無線給電システム200のその他の構成は、無線給電システム100と同様であるので、説明を省略する。
本発明の実施例2にかかる無線給電システムについて説明する。実施例2は、無線給電システム200を建築物内の部屋に適用した場合の実施例である、無線給電システム2001にかかるものである。図6は、実施例2にかかる無線給電システム2001の構成例を模式的に示す正面図である。図6に示すように、送電器101は部屋201の側壁を囲むように配置され、受電器102は部屋201の床下に配置される。実施例1と同様、実施例2における共振周波数は1MHz、送電器101及び受電器102のコイルの直径は、15mである。送電器101と受電器102とのコイル間の距離は、1.5mであり、実施例1と比べて、磁界エネルギーは大きくなる。なお、送電器101と受電器102が有するコイルの形式は、実施例1と同様である。送電器101への印加電力は100Wである。実施例2では、実施例1と同様に、送電器101と受電器102との間の部屋201内の電磁場を高めることができる。これにより、部屋201の内部に置かれた受電体は、高効率での受電が可能となる。
次に、本発明の実施の形態3にかかる無線給電システム300について説明する。無線給電システム300は、無線給電システム100の変形例である。図7は、実施の形態3にかかる無線給電システム300の構成を模式的に示す正面図である。図7に示すように、無線給電システム300は、無線給電システム100にリピーターコイル114を追加した構成を有する。リピーターコイル114は、電気的に浮遊している。
本発明の実施例3にかかる無線給電システムについて説明する。実施例3は、無線給電システム300を建築物内の部屋に適用した場合の実施例である、無線給電システム3001にかかるものである。図8は、実施例3にかかる無線給電システム3001の構成例を模式的に示す正面図である。図8に示すように、実施例3では、受電体の位置近傍の部屋側面(壁)に、リピーターコイル114が配置される。リピーターコイル114と受電器102との距離は、1mである。実施例1と同様、実施例3における共振周波数は1MHzである。送電器101及び受電器102のコイルの直径は15mであり、送電器101と受電器102とのコイル間の距離は5mである。送電器101と受電器102が有するコイルの形式及び大きさは、実施例1と同様である。送電器101への印加電力は100Wである。実施例3では、実施例1と同様に、送電器101と受電器102との間の部屋201の電磁場を高めることができる。これにより、部屋201の内部に置かれた受電体は、高効率での受電が可能となる。
次に、本発明の実施の形態4にかかる無線給電システム400について説明する。無線給電システム400は、無線給電システム100の変形例である。図9は、実施の形態4にかかる無線給電システム400の構成を模式的に示す正面図である。図9に示すように、無線給電システム400は、送電器101及び受電器102を対向配置ではなく、並べて配置している。一般に、磁界共鳴方式では、コイルを並列に配置しても、対向配置の場合と同様、電磁場を形成することができる。
次に、本発明の実施例4にかかる無線給電システムについて説明する。実施例4は、無線給電システム400を建築物の部屋に適用した場合の他の実施例である、無線給電システム4001にかかるものである。図10は、実施例4にかかる無線給電システム4001の構成例を模式的に示す正面図である。図10に示すように、送電器101及び受電器102は、部屋201の床下に並んで配置される。実施例4における送電器101及び受電器102の共振周波数は、実施例1と同様、1MHzである。送電器101及び受電器102のコイルの直径は、15mである。並列配置された送電器101及び受電器102のコイル間は、水平歩行に5m離隔している。コイル間の距離を5mとした場合、送電器101と受電器102との間の空間では、図2に示すように、90%以上の伝送効率を確保することができるが、これは2つのコイルが対向配置される場合だけでなく、図6のように並列に配置される場合でも同様である。
次に、本発明の実施の形態5にかかる無線給電システム500について説明する。無線給電システム500は、無線給電システム100の変形例である。図11は、実施の形態5にかかる無線給電システム500の構成を模式的に示す正面図である。図11に示すように、送電器101は、複数の送電用一次コイル104及び送電用二次コイル105を有する。受電器102は、複数の受電用二次コイル106及び受電用一次コイル107を有する。図11では、送電器101及び受電器102が、各コイルを2個ずつ有する例について具体的に説明する。
次に、本発明の実施例5にかかる無線給電システムについて説明する。実施例5は、無線給電システム500を建築物の部屋に適用した場合の他の実施例である、無線給電システム5001にかかるものであり。図12は、実施例5にかかる無線給電システム5001の構成例を模式的に示す正面図である。図12に示すように、送電器101では、2組の送電用一次コイル104及び送電用二次コイル105が、部屋201の天井裏に並んで配置される。受電器102では、2組の受電用二次コイル106及び受電用一次コイル107が、部屋201の床下に並んで配置される。実施例1と同様、実施例5における共振周波数は、1MHzである。送電器101及び受電器102のコイルの直径は、15mである。なお、対向する送電器101及び受電器102間の距離は、5mである。また、並列配置された送電器101のコイル同士及び受電器102のコイル同士の水平方向の距離は、5mである。送電器101及び受電器102が有するコイルの形式は、実施例1と同様である。各送電器101への印加電力はそれぞれ50Wである。
実施例6
次に、本発明の実施例6にかかる無線給電システムついて説明する。本実施例にかかる無線給電システム6001は、無線給電システム100の応用例である。すなわち、無線給電システム6001は、複数台の電気自動車に一括給電を行うものである。図13は、実施例6にかかる無線給電システム6001の構成例を模式的に示す正面図である。図13に示すように、無線給電システム6001は、空間120に相当する車庫204内に、複数台の電気自動車205が格納されている。これらの電気自動車205は受電体108に相当し、各電気自動車205には受電コイル(不図示)が内蔵されている。
次に、本発明の実施例7にかかる無線給電システムついて説明する。本実施例にかかる無線給電システム7001は、無線給電システム100の応用例である。すなわち、無線給電システム7001は、認証用無線タグ等の携帯可能な機器に一括給電を行うものである。図14は、実施例7にかかる無線給電システム7001の構成例を模式的に示す正面図である。図14に示すように、無線給電システム7001は、空間120に相当する給電箱206内に、複数個の認証用無線タグ207が格納されている。これらの認証用無線タグ207は受電体108に相当し、各認証用無線タグ207には受電コイル(不図示)が内蔵されている。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態1〜4において、送電器101及び受電器102は、それぞれ2個以上配置されていてもよい。また、実施の形態5においては、送電器101及び受電器102は、それぞれ3個以上配置されていてもよい。さらに、実施の形態1〜5では、送電器101及び受電器102の個数は、同じでなくともよい。同様に、送電器101及び受電器102は複数のコイルが配置されてもよい。また、対応する送電器101及び受電器102のコイルの個数は同じでなくともよい。
101 送電器
102 受電器
103 電源装置
104 送電用一次コイル
105 送電用二次コイル
106 受電用二次コイル
107 受電用一次コイル
108 受電体
109 受電コイル
110 磁力線
111 帰還ループ
112 ノートパソコン
113 携帯電話
114 リピーターコイル
115 電界集中領域
120 空間
201 部屋
202 テーブル
203 カバン
204 車庫
205 電気自動車
205 電気自動車
206 給電箱
207 認証用無線タグ
1001、2001、3001、4001、5001、6001、7001 無線給電システム
Claims (18)
- 電磁波を発生させる送電器と、
電界又は磁界の共鳴現象を利用して前記送電器から受ける電磁波により電力が供給される受電器と、
前記送電器と前記受電器とにより形成される電磁場中に挿入され、前記電磁場により受電する受電体と、を備える、
無線給電システム。 - 前記受電体は、電磁誘導により前記電磁場から受電することを特徴とする、
請求項1に記載の無線給電システム。 - 前記受電器が受けた電力を前記送電器へ帰還させる、前記受電器と前記送電器とを結ぶ帰還ループを更に備えることを特徴とする、
請求項1又は2に記載の無線給電システム。 - 前記送電器と前記受電器とは、共振周波数が同じであることを特徴とする、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の無線給電システム。 - 前記送電器は、少なくとも1個の送電用コイルを備え、
前記受電器は、少なくとも1個の受電用コイルを備えることを特徴とする、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の無線給電システム。 - 前記送電器は、同一平面に沿って並列配置される複数の前記送電用コイルを備え、
前記受電器は、同一平面に沿って並列配置される複数の前記受電用コイルを備えることを特徴とする、
請求項5に記載の無線給電システム。 - 複数の前記送電用コイルが送出する電磁波は、それぞれ位相が異なることを特徴とする、
請求項6に記載の無線給電システム。 - 前記送電器と前記受電器とは、所定の距離で対向配置されることを特徴とする、
請求項5乃至7のいずれか一項に記載の無線給電システム。 - 前記送電器と前記受電器とは、同一平面に沿って並列配置されることを特徴とする、
請求項5乃至7のいずれか一項に記載の無線給電システム。 - 前記送電器と前記受電器との間に挿入されたリピーターコイルを更に有することを特徴とする、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の無線給電システム。 - 前記リピーターコイルは、前記送電器と前記受電器との間の磁力線に垂直な平面に沿って配置されることを特徴とする、
請求項10に記載の無線給電システム。 - 前記リピーターコイルは、電気的に浮遊していることを特徴とする、
請求項10又は11に記載の無線給電システム。 - 前記受電体は、少なくとも1個の受電用コイルを備えることを特徴とする、
請求項1乃至12のいずれか一項に記載の無線給電システム。 - 前記受電体は、他の機器に組む込み可能な受電ユニットとして構成され、
組み込まれる他の機器に電力を供給することを特徴とする、
請求項1乃至13のいずれか一項に記載の無線給電システム。 - 複数の前記受電体が、前記送電器と前記受電器とにより形成される前記電磁場中に挿入されることを特徴とする、
請求項1乃至14のいずれか一項に記載の無線給電システム。 - 前記送電器と前記受電器との間に配置された、閉空間構造物を更に備え、
前記閉空間構造物の内部には、複数の前記受電体が挿入されることを特徴とする、
請求項1乃至14のいずれか一項に記載の無線給電システム。 - 複数の前記受電体は、一括して電力の供給を受けることを特徴とする、
請求項15又は16に記載の無線給電システム。 - 送電器と受電器との間に、電界又は磁界の共鳴現象を利用して電磁場を発生させ、
前記電磁場中に受電体を挿入することにより、前記受電体に受電させる、
無線給電方法。
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