JPWO2015097806A1 - 共振型電力伝送アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1.
実施の形態1では、電力伝送系のアンテナ装置を複数系統設けた場合を想定し、各系統のアンテナ装置間での誘導電磁界による相互干渉を防止する構成について示す。図1はこの発明の実施の形態1に係る共振型電力伝送アンテナ装置の構成を示す図である。
共振型電力伝送アンテナ装置は、送受信対向型の装置であり、図1に示すように、2系統以上の電力伝送系のアンテナ装置、及びシールド系のアンテナ装置から構成されている。なお図1の例では、電力伝送系のアンテナ装置を2系統設けた場合を示し、各機能部の符号に接尾記号a,bを付している。
送信アンテナ12は、送信回路11を介して供給された電気信号を含む電力を、受信アンテナ13に無線伝送するものである。
受信回路14は、受信アンテナ13と負荷機器等間に配置され、共振インピーダンス制御により、受信アンテナ13の共振条件を成立させるものである。
なお、電力伝送系のアンテナ装置の無線伝送方式は特に限定されるものではなく、磁界共鳴による方式、電界共鳴による方式、電磁誘導による方式のいずれであってもよい。
送信シールドアンテナ22は、電力伝送系の送信アンテナ12間に配置され、送信回路21を介して供給された電気信号を含む電力を、受信シールドアンテナ23に無線伝送するものである。
受信回路24は、受信シールドアンテナ23の後段に配置され、共振インピーダンス制御により、受信シールドアンテナ23の共振条件を成立させるものである。
また、シールド系のアンテナ装置の無線伝送方式は特に限定されるものではなく、磁界共鳴による方式、電界共鳴による方式、電磁誘導による方式のいずれであってもよい。
また、図8に示す従来構成では、シールド部材103,104で送信アンテナ101、受信アンテナ102を覆う際に、電力伝送効率が低下しないように、送信アンテナ101、受信アンテナ102との空隙を確保する必要がある。そのため、構造的に設置スペースを小さくすることができないという課題がある。それに対し、実施の形態1に係る共振型電力伝送アンテナ装置では、従来構成のようなシールド部材103,104が不要なため、低コストで小型、軽量な装置を得ることができる。
実施の形態2では、電力伝送系のアンテナ装置の電力伝送方向の外側に漏れる誘導電磁界をシールドする構成について示す。図2はこの発明の実施の形態2に係る共振型電力伝送アンテナ装置の構成を示す図である。
共振型電力伝送アンテナ装置は、送受信対向型の装置であり、図2に示すように、電力伝送系のアンテナ装置、及び少なくとも1系統以上のシールド系のアンテナ装置から構成されている。なお図2の例では、シールド系のアンテナ装置を2系統設けた場合を示し、各機能部の符号に接尾記号a,bを付している。
送信シールドアンテナ22は、電力伝送系の送信アンテナ12の電力伝送方向の外側に配置され、送信回路21を介して供給された電気信号を含む電力を、受信シールドアンテナ23に無線伝送するものである。
受信回路24は、受信シールドアンテナ23の後段に配置され、共振インピーダンス制御により、受信シールドアンテナ23の共振条件を成立させるものである。
また、シールド系のアンテナ装置の無線伝送方式は特に限定されるものではなく、磁界共鳴による方式、電界共鳴による方式、電磁誘導による方式のいずれであってもよい。
実施の形態1では、電力伝送系のアンテナ装置間の誘導電磁界による相互干渉を防止する共振型電力伝送アンテナ装置として、送受信対向型の装置について示した。それに対して、図3に示すように、送受信嵌合型の装置を適用するようにしてもよい。すなわち、送信アンテナ12と受信アンテナ13が嵌合配置され、また、送信シールドアンテナ22と受信シールドアンテナ23が嵌合配置される。なお図3では、送受信回路11,14,21,24の図示は省略している。また、送受信アンテナ12,13及び送受信シールドアンテナ22,23を構成するコイルは、例えばヘリカル状、スパイラル状に巻かれる。
図3に示す送受信嵌合型の共振型電力伝送アンテナ装置を用いても、電力伝送系のアンテナ装置間での誘導電磁界による相互干渉を防止することができ、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
実施の形態2では、電力伝送系のアンテナ装置の電力伝送方向の外側に漏れる誘導電磁界をシールドする共振型電力伝送アンテナ装置として、送受信対向型の装置について示した。それに対して、図4に示すように、送受信嵌合型の装置を適用するようにしてもよい。すなわち、送信アンテナ12と受信アンテナ13と送信シールドアンテナ22と受信シールドアンテナ23が嵌合配置される。なお図4では、送受信回路11,14,21,24の図示は省略している。また、送受信アンテナ12,13及び送受信シールドアンテナ22,23を構成するコイルは、例えばヘリカル状、スパイラル状に巻かれる。
図4に示す送受信嵌合型の共振型電力伝送アンテナ装置を用いても、電力伝送系のアンテナ装置の電力伝送方向の外側に漏れる誘導電磁界をシールドすることができ、実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
実施の形態1〜4では、誘導電磁界に対して電磁界シールド効果を得る構成について示した。一方、電力伝送系のアンテナ装置から発生する漏洩電磁界には、上記誘導電磁界の他に放射電磁界が存在する。そして、図5に示すように、電力伝送系のアンテナ装置から発生するビオ・サバール界等の誘導電磁界の放射方向と、放射電磁界の放射方向は90度異なる。よって、実施の形態1〜4に示した構成のみでは放射電磁界をシールドすることはできない。そこで、実施の形態5では、放射電磁界に対しても電磁界シールド効果を得る構成について示す。
実施の形態5では、送信アンテナ12と送信シールドアンテナ22、受信アンテナ13と受信シールドアンテナ23がそれぞれ嵌合配置された送受信対向型の装置の外側にシールド部材31,32を設けた場合について示した。それに対して、図7に示すように、送受信アンテナ12,13と送受信シールドアンテナ22,23が嵌合配置された送受信嵌合型の装置の外側にシールド部材33を設けるようにしてもよい。なお、シールド部材33は、実施の形態5のシールド部材31,32と同様の構成である。
図7に示す送受信嵌合型の共振型電力伝送アンテナ装置を用いても、放射方向が異なる誘導電磁界と放射電磁界とに対して、それぞれ専用のシールド対策を行うことができるため、漏洩電磁界に対するシールド効果をさらに向上できる。
Claims (15)
- 第1の送信アンテナ及び第1の受信アンテナを複数系統備えた共振型電力伝送アンテナ装置において、
前記各系統の前記第1の送信アンテナ間に配置された第2の送信アンテナと、
前記各系統の前記第1の受信アンテナ間に配置された第2の受信アンテナと、
前記第2の送受信アンテナを、隣接する前記第1の送受信アンテナと逆位相の電磁界共振で動作させる送受信回路と
を備えたことを特徴とする共振型電力伝送アンテナ装置。 - 第1の送信アンテナ及び第1の受信アンテナを備えた共振型電力伝送アンテナ装置において、
前記第1の送信アンテナの電力伝送方向の外側に配置された第2の送信アンテナと、
前記第1の受信アンテナの電力伝送方向の外側に配置された第2の受信アンテナと、
前記第2の送受信アンテナを、前記第1の送受信アンテナと逆位相の電磁界共振で動作させる送受信回路と
を備えたことを特徴とする共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記第1の送受信アンテナは複数系統設けられ、
前記第2の送受信アンテナは、前記各系統の前記第1の送受信アンテナ間に配置され、
前記送受信回路は、前記各系統の前記第1の送受信アンテナ間に配置された前記第2の送受信アンテナを、当該第1の送受信アンテナと逆位相の電磁界共振で動作させる
ことを特徴とする請求項2記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記第1の送受信アンテナは対向配置され、
前記第2の送受信アンテナは対向配置された
ことを特徴とする請求項1記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記第1の送受信アンテナは対向配置され、
前記第2の送受信アンテナは対向配置された
ことを特徴とする請求項2記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記第1の送受信アンテナは嵌合配置され、
前記第2の送受信アンテナは嵌合配置された
ことを特徴とする請求項1記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記第1の送受信アンテナと前記第2の送受信アンテナは嵌合配置された
ことを特徴とする請求項2記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記第2の送受信アンテナの外側に設けられ、GND電位に接続されたシールド部材を備えた
ことを特徴とする請求項5記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記第2の送受信アンテナの外側に設けられ、GND電位に接続されたシールド部材を備えた
ことを特徴とする請求項7記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記送受信アンテナ及び前記第2の送受信アンテナは磁界共鳴により動作する
ことを特徴とする請求項1記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記送受信アンテナ及び前記第2の送受信アンテナは磁界共鳴により動作する
ことを特徴とする請求項2記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記送受信アンテナ及び前記第2の送受信アンテナは電界共鳴により動作する
ことを特徴とする請求項1記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記送受信アンテナ及び前記第2の送受信アンテナは電界共鳴により動作する
ことを特徴とする請求項2記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記送受信アンテナ及び前記第2の送受信アンテナは電磁誘導により動作する
ことを特徴とする請求項1記載の共振型電力伝送アンテナ装置。 - 前記送受信アンテナ及び前記第2の送受信アンテナは電磁誘導により動作する
ことを特徴とする請求項2記載の共振型電力伝送アンテナ装置。
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