TW201421848A - 無線電力傳送裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可藉由簡易之構成提高輸電效率之無線電力傳送裝置。以供電模組202之供電共振器22之線圈面、與受電模組203之受電共振器32之線圈面彼此對向之方式配置，於供電共振器22及受電共振器32之線圈內周面側，配置覆蓋供電共振器22及受電共振器32之線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件23、33，於供電共振器22與受電共振器32之間使磁場變化而進行電力傳送，藉此，藉由磁性構件23、33遮斷供電共振器22及受電共振器32之周邊所產生之磁場，而使電力自供電模組202傳送至受電模組203時之能量之輸電效率與未配置磁性構件23、24之情形相比提高。

Description

無線電力傳送裝置

本發明係關於一種不接觸而傳送電力之無線電力傳送裝置。

近年來，筆記型PC(pesonal computer，個人電腦)、平板型PC、數位相機、行動電話等人們可一面攜帶一面使用之電子機器正在迅速普及。而且，該等電子機器多數搭載有充電電池，需要定期進行充電。為使對該電子機器之充電電池之充電作業變得簡易，藉由於供電裝置與搭載於電子機器之受電裝置之間利用基於無線之電力傳送的供電技術(使磁場變化而進行電力傳送之無線電力傳送技術)而對充電電池進行充電之機器不斷增多。

例如，作為無線電力傳送技術，列舉有利用線圈間之電磁感應進行電力傳送之技術(例如，參照專利文獻1)、或者藉由利用供電裝置及受電裝置所具備之共振器(線圈)間之共振現象使磁場耦合而進行電力傳送之技術(例如，參照專利文獻2)。

此種無線電力傳送技術中，由於利用無線進行傳送時，相較於利用有線之電力傳送會產生較大之傳送損耗，故減少該傳送損耗，提高輸電效率(受電裝置接收之電力相對於供電裝置輸送之電力之比率)成為重大課題。

為解決此種課題，例如於專利文獻2中揭示有一種無線電力傳送裝置，其係即便於供電共振線圈與受電共振線圈之間之距離變動之情形時，亦可藉由變更供電共振線圈之共振頻率及受電共振線圈之共振頻率，逐次變更供電共振線圈與受電共振線圈之間之耦合強度而維持 共振狀態，藉此而提高電力自供電裝置向受電裝置之輸電效率。又，於專利文獻3中揭示有一種可藉由改變供電線圈與受電線圈之耦合強度而提高裝置整體之輸電效率的無線電力裝置。再者，於專利文獻4中揭示有一種供電系統，其係於供電線圈與受電線圈之間設置供電共振線圈與受電共振線圈，於不接觸而供給電力時，檢測供電共振線圈與受電共振線圈間之距離c，根據該距離c，以使輸電效率成為最大之方式對供電線圈與供電共振線圈之距離a、及受電線圈與受電共振線圈之距離b進行可變調整。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第4624768號公報

[專利文獻2]日本專利特開2010-239769號公報

[專利文獻3]日本專利特開2010-239777號公報

[專利文獻4]日本專利特開2010-124522號公報

誠然，可藉由上述所揭示之技術來提高輸電效率。然而，於上述揭示技術中，需要變更共振頻率之控制裝置、或使2個共振器間之耦合強度變化之控制裝置、或調整供電線圈與供電共振線圈之距離及受電線圈與受電共振線圈之距離之控制裝置，而導致構成變得複雜且成本增加。

因此，本發明之目的在於提供一種無線電力傳送裝置，其無需如先前般使用變更共振頻率之控制裝置、或使2個共振器間之耦合強度變化之控制裝置、或調整供電線圈與供電共振線圈之距離及受電線圈與受電共振線圈之距離之控制裝置，而可藉由更簡易之構成來提高輸電效率。

用以解決上述課題之發明之一係一種無線電力傳送裝置，其特徵在於其係使磁場於供電模組與受電模組之間變化而進行電力傳送者，且上述供電模組及上述受電模組包含線圈、及覆蓋除上述供電模組之線圈與上述受電模組之線圈對向之面以外之至少一部分之磁性構件。

根據上述構成，磁性構件覆蓋除供電模組之線圈與受電模組之線圈對向之面以外之至少一部分，藉此，在使磁場於供電模組與受電模组之間變化而進行電力傳送時，可使電力自供電模組向受電模組傳送時之能量之輸電效率相較於未配置磁性構件之情形提高。

又，用以解決上述課題之發明之一的特徵在於，於上述無線電力傳送裝置中，上述磁性構件係以覆蓋供電模組之線圈及/或受電模組之線圈之內周面之方式配置。

根據上述構成，將磁性構件以覆蓋供電模組之線圈及/或受電模組之線圈之內周面之方式配置，藉此，在使磁場於供電模組與受電模組之間變化而進行電力傳送時，可使電力自供電模組向受電模組傳送時之能量之輸電效率相較於未於供電模組之線圈及/或受電模組之線圈之內周面側配置磁性構件之情形提高。

又，用以解決上述課題之發明之一的特徵在於，於上述無線電力傳送裝置中，上述磁性構件係以覆蓋供電模組之線圈及/或受電模組之線圈之外周面之方式配置。

根據上述構成，將磁性構件以覆蓋供電模組之線圈及/或受電模組之線圈之外周面之方式配置，藉此，在使磁場於供電模組與受電模組之間變化而進行電力傳送時，可使電力自供電模組向受電模組傳送時之能量之輸電效率相較於未於供電模組之線圈及/或受電模組之線圈之外周面側配置磁性構件之情形提高。

又，用以解決上述課題之發明之一的特徵在於，於上述無線電力傳送裝置中，上述磁性構件係以覆蓋與上述供電模組之線圈與上述受電模組之線圈對向之面為相反側之面之方式配置。

根據上述構成，將磁性構件以覆蓋和供電模組之線圈與受電模組之線圈對向之面為相反側之面之方式配置，藉此，在使磁場於供電模組與受電模組之間變化而進行電力傳送時，可使電力自供電模組向受電模組傳送時之能量之輸電效率相較於未於和供電模組之線圈與受電模組之線圈對向之面為相反側之面配置磁性構件的情形提高。

又，用以解決上述課題之發明之一的特徵在於，於上述無線電力傳送裝置中，自上述供電模組之線圈對上述受電模組之線圈進行利用共振現象之電力傳送。

根據上述構成，於利用供電模組之線圈與受電模組之線圈之間之共振現象而進行電力傳送之情形時，可使電力自供電模組向受電模組傳送時之能量之輸電效率提高。

又，用以解決上述課題之發明之一的特徵在於，於上述無線電力傳送裝置中，上述供電模組之線圈為供電線圈及供電共振器，上述受電模組之線圈為受電線圈及受電共振器；且藉由電磁感應將已供給至上述供電線圈之電力對上述供電共振器供給，藉由使上述供電共振器與上述受電共振器共振，而將已供給至上述供電共振器之電力作為磁場能量自上述供電共振器傳送至上述受電共振器，並藉由電磁感應將已傳送至上述受電共振器之電力供給至上述受電線圈，藉此進行上述電力傳送。

根據上述構成，於藉由使用供電線圈及供電共振器、與受電線圈及受電共振器之磁場共振方式進行電力傳送之情形時，可提高電力自供電模組向受電模組傳送時之能量之輸電效率。

本發明可提供一種無線電力傳送裝置，其無需如先前般使用變更共振頻率之控制裝置、或使2個共振器間之耦合強度變化之控制裝置、或調整供電線圈與供電共振線圈之距離及受電線圈與受電共振線圈之距離之控制裝置，而可藉由簡易之構成來提高輸電效率。

21‧‧‧供電線圈

22‧‧‧供電共振器

23‧‧‧磁性構件

24‧‧‧磁性構件

25‧‧‧磁性構件

31‧‧‧受電線圈

32‧‧‧受電共振器

33‧‧‧磁性構件

34‧‧‧磁性構件

35‧‧‧磁性構件

100‧‧‧無線電力傳送裝置

102‧‧‧供電模組

103‧‧‧受電模組

110‧‧‧網路分析儀

111‧‧‧輸出端子

112‧‧‧輸入端子

141‧‧‧測定波形

200‧‧‧無線電力傳送裝置

202‧‧‧供電模組

203‧‧‧受電模組

241‧‧‧測定波形

300‧‧‧無線電力傳送裝置

302‧‧‧供電模組

303‧‧‧受電模組

341‧‧‧測定波形

400‧‧‧無線電力傳送裝置

402‧‧‧供電模組

403‧‧‧受電模組

441‧‧‧測定波形

1100‧‧‧無線電力傳送裝置

1102‧‧‧供電模組

1103‧‧‧受電模組

1121‧‧‧供電線圈

1122‧‧‧供電共振器

1131‧‧‧受電線圈

1132‧‧‧受電共振器

1141‧‧‧測定波形

1200‧‧‧無線電力傳送裝置

1202‧‧‧供電模組

1203‧‧‧受電模組

1221‧‧‧供電線圈

1222‧‧‧供電共振器

1223‧‧‧磁性構件

1231‧‧‧受電線圈

1232‧‧‧受電共振器

1233‧‧‧磁性構件

1241‧‧‧測定波形

1300‧‧‧無線電力傳送裝置

1302‧‧‧供電模組

1303‧‧‧受電模組

1321‧‧‧供電線圈

1322‧‧‧供電共振器

1331‧‧‧受電線圈

1332‧‧‧受電共振器

1341‧‧‧測定波形

1400‧‧‧無線電力傳送裝置

1402‧‧‧供電模組

1403‧‧‧受電模組

1421‧‧‧供電線圈

1422‧‧‧供電共振器

1423‧‧‧磁性構件

1431‧‧‧受電線圈

1432‧‧‧受電共振器

1433‧‧‧磁性構件

1441‧‧‧測定波形

1500‧‧‧無線電力傳送裝置

1502‧‧‧供電模組

1503‧‧‧受電模組

1521‧‧‧供電線圈

1522‧‧‧供電共振器

1531‧‧‧受電線圈

1532‧‧‧受電共振器

1541‧‧‧測定波形

1602‧‧‧供電模組

1603‧‧‧受電模組

1621‧‧‧供電線圈

1622‧‧‧供電共振器

1623‧‧‧磁性構件

1631‧‧‧受電線圈

1632‧‧‧受電共振器

1633‧‧‧磁性構件

1641A1‧‧‧測定波形

1641A2‧‧‧測定波形

1641A3‧‧‧測定波形

1700‧‧‧無線電力傳送裝置

1702‧‧‧供電模組

1703‧‧‧受電模組

1721‧‧‧供電線圈

1722‧‧‧供電共振器

1731‧‧‧受電線圈

1732‧‧‧受電共振器

1800‧‧‧無線電力傳送裝置

1802‧‧‧供電模組

1803‧‧‧受電模組

1821‧‧‧供電線圈

1822‧‧‧供電共振器

1823‧‧‧磁性構件

1831‧‧‧受電線圈

1832‧‧‧受電共振器

1833‧‧‧磁性構件

1741‧‧‧測定波形

1841‧‧‧測定波形

A‧‧‧距離

B‧‧‧距離

C‧‧‧距離

fL‧‧‧低頻側之頻率

fH‧‧‧高頻側之頻率

S21‧‧‧傳送特性

圖1係本發明之無線電力傳送裝置之概略說明圖。

圖2係比較例之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖3係表示比較例之傳送特性S21之測定結果之圖表。

圖4(A)、(B)係比較例之磁場強度分佈圖。

圖5係實施例1之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖6係表示實施例1之傳送特性S21之測定結果之圖表。

圖7(A)、(B)係實施例1之磁場強度分佈圖。

圖8係實施例2之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖9係表示實施例2之傳送特性S21之測定結果之圖表。

圖10(A)、(B)係實施例2之磁場強度分佈圖。

圖11係實施例3之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖12係表示實施例3之傳送特性S21之測定結果之圖表。

圖13(A)、(B)係實施例3之磁場強度分佈圖。

圖14係表示輸電效率之測定結果之圖表。

圖15係第二比較例之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖16係第二實施例之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖17(A)、(B)係表示第二比較例及第二實施例之傳送特性S21之測定結果之圖表。

圖18係表示第二比較例及第二實施例之輸電效率之測定結果之圖表。

圖19係第三比較例之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖20係第三實施例之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖21(A)、(B)係表示第三比較例及第三實施例之傳送特性S21之測定結果之圖表。

圖22係表示第三比較例及第三實施例之輸電效率之測定結果之圖表。

圖23係第四比較例之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖24係第四實施例之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖25(A)~(D)係表示第四比較例及第四實施例之傳送特性S21之測定結果之圖表。

圖26係表示第四比較例及第四實施例之輸電效率之測定結果之圖表。

圖27係第五比較例之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖28係第五實施例之無線電力傳送裝置之構成圖。

圖29(A)、(B)係表示第五比較例及第五實施例之傳送特性S21之測定結果之圖表。

圖30係表示第五比較例及第五實施例之輸電效率之測定結果之圖表。

以下，基於實施例及實施形態而說明本發明之無線電力傳送裝置。

(概要)

本發明之無線電力傳送裝置200如圖1所示般包含包括供電線圈21及供電共振器22(線圈)之供電模組202、以及包括受電線圈31及受電共振器32(線圈)之受電模組203，且供電共振器22及受電共振器32以使該供電共振器22之線圈面與受電共振器32之線圈面彼此對向之方式配置。又，供電模組202及受電模組203包括覆蓋除供電共振器22與 受電共振器32對向之面以外之至少一部分之磁性構件23、33。具體而言，磁性構件23呈圓筒形狀，於供電共振器22之線圈內周面側以覆蓋線圈內周面整體之方式配置。同樣地，磁性構件33亦呈圓筒形狀，於受電共振器32之線圈內周面側以覆蓋線圈內周面整體之方式配置。又，供電模組202之供電線圈21與下述網路分析儀110之輸出端子111藉由配線而連接，可以任意頻率將交流電力自輸出端子111輸出至供電線圈21。又，受電模組203之受電線圈31與網路分析儀110之輸入端子112藉由配線而連接，可測定自受電線圈31輸入至輸入端子112之電力。而且，利用共振現象使磁場變化，而自供電模組202之供電共振器22向受電模組203之受電共振器32進行電力傳送，藉此，藉由磁性構件23、33遮斷於供電共振器22及受電共振器32之周邊所產生之磁場，使電力自供電模組202向受電模組203傳送時之能量之輸電效率相較於未配置磁性構件23、33之情形提高。

此處，供電模組202所具備之供電共振器22及受電模組203所具備之受電共振器32係將導線捲繞而形成之線圈，可列舉例如於聚醯亞胺基板上形成銅膜且於其上藉由蝕刻等製成之螺旋狀線圈、或將導線呈螺線狀捲繞而形成之線圈、或環狀之線圈等。又，所謂共振現象係指2個以上之線圈於共振頻率中調諧。又，所謂以使線圈與線圈對向之方式配置係指將線圈之徑向剖面作為線圈面，以線圈面彼此不正交之方式相向配置。又，所謂輸電效率係指受電模組203接收之電力相對於供電模組202輸送之電力之比率。

(第一實施例)

接下來，對將供電模組之供電共振器22與受電模組之受電共振器32對向配置，以覆蓋除其等之對向面以外之至少一部分之方式配置磁性構件之無線電力傳送裝置200、300、400(實施例1~3)、與未配置磁性構件之無線電力傳送裝置100(比較例)，藉由測定磁場強度、 傳送特性『S21』及輸電效率而進行說明。

(比較例之無線電力傳送裝置100之構成)

比較例中使用之無線電力傳送裝置100如圖2所示般包括包含供電線圈21及供電共振器22之供電模組102、以及包含受電線圈31及受電共振器32之受電模組103。而且，於供電線圈21連接有網路分析儀110(Agilent Technologies股份有限公司製造)之輸出端子111。又，於受電線圈31連接有網路分析儀110之輸入端子112。如此構成之無線電力傳送裝置100中，若對供電模組102供給電力，則藉由共振現象而將電力作為磁場能量自供電共振器22供給至受電共振器32。

網路分析儀110可以任意頻率將交流電力自輸出端子111輸出至供電線圈21。又，網路分析儀110可測定自受電線圈31輸入至輸入端子112之電力。進而，網路分析儀110可測定圖3等所示之傳送特性『S21』及圖14所示之輸電效率，詳情後述。

供電線圈21發揮藉由電磁感應將自網路分析儀110獲得之電力供給至供電共振器22之作用。該供電線圈21係將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞1圈，設定為線圈直徑100mmφ。

受電線圈31發揮藉由電磁感應將作為磁場能量自供電共振器22向受電共振器32傳送之電力輸出至網路分析儀110之輸入端子112之作用。該受電線圈31與供電線圈21同樣地，將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞1圈，設定為線圈直徑100mmφ。

供電共振器22及受電共振器32分別為LC共振電路，發揮創造磁場共振狀態之作用。再者，本實施例中，關於LC共振電路之電容器成分係藉由元件實現，但亦可開放線圈之兩端，藉由雜散電容而實現。該LC共振電路中，若將電感設為L，電容器電容設為C，則由(式1)決定之f成為共振頻率。

又，供電共振器22及受電共振器32係將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)呈螺線狀捲繞3圈之線圈直徑100mmφ之螺線型線圈。又，供電共振器22及受電共振器32將共振頻率設為13.0MHz。又，供電共振器22與受電共振器32係以供電共振器22之線圈面與受電共振器32之線圈面彼此平行對向之方式配置。

如上所述，若使供電共振器22之共振頻率與受電共振器32共振，於供電共振器22與受電共振器32之間創造磁場共振狀態，則可將電力作為磁場能量自供電共振器22向受電共振器32傳送(利用線圈間之共振現象之電力傳送)。

又，將供電線圈21與供電共振器22之間之距離A設定為15mm，將受電線圈31與受電共振器32之間之距離B設定為15mm，將供電共振器22與受電共振器32之間之距離C設定為30mm(參照圖2)。

(比較例之測定結果)

對使用比較例之無線電力傳送裝置100測定之磁場強度、傳送特性『S21』及輸電效率之測定結果進行說明。再者，關於磁場強度之測定，藉由使用電磁場分析進行分析，以色調顯示磁場強度而進行測定。

首先，使用網路分析儀110，一面改變供給至無線電力傳送裝置100之交流電力之頻率，一面測定比較例之無線電力傳送裝置100之傳送特性『S21』。此時，如圖3之圖表所示，將橫軸設為自輸出端子111輸出之交流電力之頻率，縱軸設為傳送特性『S21』而進行測定。

此處，所謂傳送特性『S21』係指表示通過自輸出端子111輸入信號時之輸入端子112之信號，以分貝表示，數值越大，則輸電效率越高。又，所謂輸電效率係指如上所述般受電模組203接收之電力相對於供電模組202輸送之電力之比率，此處係指在將無線電力傳送裝置101連接於網路分析儀110之狀態下，輸出至輸入端子112之電力相對 於自輸出端子111供給至供電模組之電力之比率。

測定之結果如圖3所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形141之波峰分離成低頻側與高頻側。將已分離之波峰中之高頻側之頻率表示為fH，將低頻側之頻率表示為fL。

而且，於將供給至供電模組102之交流電力之頻率設定為該低頻側之波峰附近之頻率fL之情形時，供電共振器22及受電共振器32以同相位成為共振狀態，向供電共振器22流動之電流之方向、與向受電共振器32流動之電流之方向為相同方向。將該同相共振模式中之磁場強度分佈示於圖4(A)。根據該圖4(A)之磁場強度分佈，可確認磁場以供電共振器22及受電共振器32為中心擴大。此處，將供電模組之線圈(供電共振器22)流動中之電流之方向、與受電模組之線圈(受電共振器32)中流動之電流之方向為相同方向的共振狀態稱為同相共振模式。

另一方面，於將供給至供電模組102之交流電力之頻率設定為高頻側之波峰附近之頻率fH之情形時，供電共振器22及受電共振器32以反相位成為共振狀態，向供電共振器22流動之電流之方向與向受電共振器32流動之電流之方向為相反方向。將該反相共振模式中之磁場強度分佈示於圖4(B)。根據該圖4(B)之磁場強度分佈，亦可確認磁場以供電共振器22及受電共振器32為中心擴大。又，亦可確認供電共振器22及受電共振器23之間有磁場強度較低之空間。此處，將供電模組之線圈(供電共振器22)中流動之電流之方向、與受電模組之線圈(受電共振器32)中流動之電流之方向為相反方向的共振狀態稱為反相共振模式。

繼而，使用網路分析儀110，測定比較例之無線電力傳送裝置100之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效率。將該測定結果示於圖14。此時，圖14之圖表中，於橫軸配置比較例、實施例1~3，以縱軸形式記載輸電效率[%]。

如圖14所示，關於比較例，同相共振模式(fL)中之輸電效率為85%(參照圖14：■151)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為69%(參照圖14：˙152)。

(實施例1之無線電力傳送裝置200之構成)

繼而，實施例1中使用之無線電力傳送裝置200如圖5所示般包括：供電模組202，其包括供電線圈21、供電共振器22及覆蓋供電共振器22之線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件23；及受電模組203，其包括受電線圈31、受電共振器32及覆蓋受電共振器32之線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件33。而且，與比較例同樣地，於供電線圈21連接有網路分析儀110之輸出端子111，於受電線圈31連接有網路分析儀110之輸入端子112。

磁性構件23、33係由分散有磁性粉末之樹脂形成。該磁性構件23、33中使用之樹脂可為熱固性樹脂，亦可為熱塑性樹脂，並無特別限定。例如，若為熱固性樹脂，則可列舉環氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、乙烯酯樹脂、氰基酯系樹脂、馬來醯亞胺樹脂、矽樹脂等。又，若為熱塑性樹脂，則可列舉丙烯酸系樹脂、乙酸乙烯酯系樹脂、聚乙烯醇系樹脂等。再者，本實施例中係使用以環氧樹脂為主成分之樹脂。

又，分散於樹脂中之磁性粉末係使用軟磁性粉末。作為軟磁性粉末，並無特別限定，可使用純Fe、Fe-Si、Fe-Al-Si(鋁矽鐵粉(sendust))、Fe-Ni(鎳鐵合金)、軟性鐵氧體、Fe基非晶合金、Co基非晶合金、Fe-Co(鐵鈷合金(Permendur))等。

上述磁性構件23、33設為厚度1mm、外徑80mmφ、內徑78mm之圓筒形狀，且將其磁導率設為100。再者，其他構成與比較例之無線電力傳送裝置100相同。

(實施例1之測定結果)

對使用實施例1之無線電力傳送裝置200測定之磁場強度、傳送特性『S21』及輸電效率之測定結果進行說明。

首先，使用網路分析儀110，一面改變供給至無線電力傳送裝置200之交流電力之頻率，一面測定實施例1之無線電力傳送裝置200之傳送特性『S21』。

測定之結果如圖6所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形241之波峰分離成低頻側與高頻側。將分離之波峰中之高頻側之頻率表示為fH，將低頻側之頻率表示為fL。

而且，於將供給至供電模組202之交流電力之頻率設定為該低頻側之波峰附近之頻率fL之情形(同相共振模式)時，供電共振器22及受電共振器32以同相位成為共振狀態，供電共振器22中流動之電流之方向、與受電共振器32中流動之電流之方向為相同方向。將該同相共振模式中之磁場強度分佈示於圖7(A)。根據該圖7(A)之磁場強度分佈，可確認與比較例相比(參照圖4(A))，供電共振器22及受電共振器32之內周側之磁場略微減弱。

另一方面，於將供給至供電模組202之交流電力之頻率設定為高頻側之波峰附近之頻率fH之情形(反相共振模式)時，供電共振器22及受電共振器32以反相位成為共振狀態，供電共振器22中流動之電流之方向、與受電共振器32中流動之電流之方向為相反方向。將該反相共振模式中之磁場強度分佈示於圖7(B)。根據該圖7(B)之磁場強度分佈，可確認與比較例相比(參照圖4(B))，供電共振器22及受電共振器32之內周側之磁場大幅減弱。

繼而，使用網路分析儀110，測定實施例1之無線電力傳送裝置200之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效率。將該測定結果示於圖14。

如圖14所示，關於實施例1，同相共振模式(fL)中之輸電效率為 88%(參照圖14：■251)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為75%(參照圖14：˙252)。如此，可知實施例1之無線電力傳送裝置200之輸電效率相較於比較例1之無線電力傳送裝置100提高。即，根據如上所述般包括磁性構件23、33之無線電力傳送裝置200，與未於供電共振器22及受電共振器32之內周面側配置磁性構件23、33之無線電力傳送裝置100相比，可提高輸電效率。

(實施例2之無線電力傳送裝置300之構成)

繼而，實施例2中使用之無線電力傳送裝置300如圖8所示般包括：供電模組302，其包括供電線圈21、供電共振器22、覆蓋供電共振器22之線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件23及覆蓋供電共振器22之線圈外周面整體之圓筒狀磁性構件24；及受電模組303，其包括受電線圈31、受電共振器32、覆蓋受電共振器32之線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件33及覆蓋受電共振器32之線圈外周面整體之圓筒狀磁性構件34。而且，與實施例1同樣地，於供電線圈21連接有網路分析儀110之輸出端子111，於受電線圈31連接有網路分析儀110之輸入端子112。

磁性構件24、34與實施例1之磁性構件23、33同樣地，由分散有磁性粉末之樹脂形成。該磁性構件24、34呈厚度1mm、外徑120mmφ、內徑118mmφ之圓筒形狀，且將其磁導率設為100。再者，其他構成與實施例1之無線電力傳送裝置200相同。

(實施例2之測定結果)

對使用實施例2之無線電力傳送裝置300測定之磁場強度、傳送特性『S21』及輸電效率之測定結果進行說明。

首先，使用網路分析儀110，一面改變供給至無線電力傳送裝置300之交流電力之頻率，一面測定實施例2之無線電力傳送裝置300之傳送特性『S21』。

測定之結果如圖9所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形341之波峰分離成低頻側與高頻側。將已分離之波峰中之高頻側之頻率表示為fH，將低頻側之頻率表示為fL。

而且，於將供給至供電模組302之交流電力之頻率設定為該低頻側之波峰附近之頻率fL之情形(同相共振模式)時的磁場強度分佈示於圖10(A)。根據該圖10(A)之磁場強度分佈，可確認與比較例相比(參照圖4(A))，供電共振器22及受電共振器32之內周側之磁場略微減弱。又，可確認與實施例1相比(參照圖7(A))，於供電共振器22及受電共振器32之外周側漏出之磁場減弱。

另一方面，於將供給至供電模組302之交流電力之頻率設定為高頻側之波峰附近之頻率fH之情形(反相共振模式)時的磁場強度分佈示於圖10(B)。根據該圖10(B)之磁場強度分佈，可確認與比較例相比(參照圖4(B))，供電共振器22及受電共振器32之內周側之磁場大幅減弱。又，可確認與實施例1相比(參照圖7(B))，於供電共振器22及受電共振器32之外周側漏出之磁場減弱。

繼而，使用網路分析儀110，測定實施例2之無線電力傳送裝置300之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效率。將該測定結果示於圖14。

如圖14所示，關於實施例2，同相共振模式(fL)中之輸電效率為90%(參照圖14：■351)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為78%(參照圖14：˙352)。如此，可知實施例2之無線電力傳送裝置300之輸電效率相較於比較例1之無線電力傳送裝置100及實施例1之無線電力傳送裝置200提高。即，根據如上所述般包括磁性構件23、33及磁性構件24、34之無線電力傳送裝置300，與僅於供電共振器22及受電共振器32之內周面側配置磁性構件23、33之無線電力傳送裝置200相比，可提高輸電效率。

(實施例3之無線電力傳送裝置400之構成)

繼而，實施例3中使用之無線電力傳送裝置400如圖11所示般包括：供電模組402，其包括供電線圈21、供電共振器22、覆蓋供電線圈21與供電共振器22之線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件23、覆蓋供電線圈21與供電共振器22之線圈外周面整體之圓筒狀磁性構件24、及覆蓋與供電共振器22之線圈對向面為相反側之側面之環形狀磁性構件25；及受電模組403，其包括受電線圈31、受電共振器32、覆蓋受電線圈31與受電共振器32之線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件33、覆蓋受電線圈31與受電共振器32之線圈外周面整體之圓筒狀磁性構件34、及覆蓋與受電共振器32之線圈對向面為相反側之側面之環形狀磁性構件35。而且，與實施例2同樣地，於供電線圈21連接有網路分析儀110之輸出端子111，於受電線圈31連接有網路分析儀110之輸入端子112。

磁性構件25、35與實施例1之磁性構件23、33同樣地，由分散有磁性粉末之樹脂形成。該磁性構件25、35呈厚度1mm、外徑120mm、內徑80mm之O型環形狀，且將其磁導率設為100。再者，其他構成與實施例2之無線電力傳送裝置300相同。

(實施例3之測定結果)

對使用實施例3之無線電力傳送裝置400測定之磁場強度、傳送特性『S21』及輸電效率之測定結果進行說明。

首先，使用網路分析儀110，一面改變供給至無線電力傳送裝置400之交流電力之頻率，一面測定實施例3之無線電力傳送裝置400之傳送特性『S21』。

測定之結果如圖12所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形441之波峰分離成低頻側與高頻側。將已分離之波峰中之高頻側之頻率表示為fH，將低頻側之頻率表示為fL。

而且，將供給至供電模組402之交流電力之頻率設定為該低頻側之波峰附近之頻率fL之情形(同相共振模式)時的磁場強度分佈示於圖13(A)。根據該圖13(A)之磁場強度分佈，可確認與比較例相比(參照圖4(A))，供電共振器22及受電共振器32之內周側之磁場略微減弱。又，可確認與實施例1相比(參照圖7(A))，於供電共振器22及受電共振器32之外周側漏出之磁場減弱。又，可確認與實施例2相比(參照圖10(A))，於供電共振器22及受電共振器32之側面漏出之磁場減弱。

另一方面，將供給至供電模組402之交流電力之頻率設定為高頻側之波峰附近之頻率fH之情形(反相共振模式)時的磁場強度分佈示於圖13(B)。根據該圖13(B)之磁場強度分佈，可確認與比較例相比(參照圖4(B))，供電共振器22及受電共振器32之內周側之磁場大幅減弱。又，可確認與實施例1相比(參照圖7(B))，於供電共振器22及受電共振器32之外周側漏出之磁場減弱。又，可確認與實施例2相比(參照圖10(B))，於供電共振器22及受電共振器32之側面漏出之磁場減弱。

繼而，使用網路分析儀110，測定實施例3之無線電力傳送裝置400之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效率。將該測定結果示於圖14。

如圖14所示，關於實施例3，同相共振模式(fL)中之輸電效率為97%(參照圖14：■451)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為94%(參照圖14：˙452)。如此，可知實施例3之無線電力傳送裝置400之輸電效率相較於比較例1之無線電力傳送裝置100、實施例1之無線電力傳送裝置200及實施例2之無線電力傳送裝置300提高。即，根據如上所述般包括磁性構件23、33、磁性構件24、34及磁性構件25、35之無線電力傳送裝置400，與僅於供電共振器22及受電共振器32之內周面側、外周面側配置磁性構件23、33及磁性構件24、34之無線電力傳送裝置300，可提高輸電效率。

(第二實施例)

上述第一實施例之無線電力傳送裝置200、300、400中，對供電模組中之供電線圈及供電共振器、受電模組中之受電線圈及受電共振器使用圓形及螺線型圓筒狀之線圈之情形進行了說明，但第二實施例中係對供電模組中之供電線圈及供電共振器、受電模組中之受電線圈及受電共振器使用四角形狀及四角柱型筒狀之線圈之情形時的無線電力傳送裝置進行說明。具體而言，對將供電模組中之供電共振器與受電模組中之受電共振器對向配置，於供電共振器及受電共振器之線圈內周面側配置覆蓋線圈內周面整體之四角柱型筒狀磁性構件之無線電力傳送裝置1200、與未配置磁性構件之無線電力傳送裝置1100(以下稱為第二比較例)，藉由測定傳送特性『S21』及輸電效率而進行說明。

(第二比較例之無線電力傳送裝置1100之構成)

第二比較例中使用之無線電力傳送裝置1100如圖15所示般包括：供電模組1102，其包括呈四角形狀之供電線圈1121及呈四角柱型之筒狀線圈構造之供電共振器1122；及受電模組1103，其包括呈四角形狀之受電線圈1131及呈四角柱型之筒狀線圈構造之受電共振器1132。而且，與第一實施例同樣地，於供電線圈1121連接有網路分析儀110之輸出端子111，於受電線圈1131連接有網路分析儀110之輸入端子112。

供電線圈1121發揮藉由電磁感應將自網路分析儀110獲得之電力供給至供電共振器1122之作用。該供電線圈1121將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞1圈而成一邊為100mm之正方形狀。

受電線圈1131發揮藉由電磁感應將作為磁場能量自供電共振器1122向受電共振器1132傳送之電力輸出至網路分析儀110之輸入端子112之作用。該受電線圈1131與供電線圈1121同樣地，將線徑1mmφ 之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞1圈而成一邊為100mm之正方形狀。

供電共振器1122及受電共振器1132分別為LC共振電路，發揮創造磁場共振狀態之作用。供電共振器1122及受電共振器1132係採用將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞3圈之一邊為100mm之四角柱型筒狀線圈構造。

又，將供電線圈1121與供電共振器1122之間之距離設定為15mm，供電共振器1122與受電共振器1132之間之距離設定為30mm，受電共振器1132與受電線圈1131之間之距離設定為15mm。又，供電共振器1122及受電共振器1132將共振頻率設為14.2MHz。又，供電共振器1122與受電共振器1132係以供電共振器1122之線圈面與受電共振器1132之線圈面彼此平行對向之方式配置。

(第二實施例之無線電力傳送裝置1200之構成)

第二實施例中使用之無線電力傳送裝置1200如圖16所示般包括：供電模組1202，其包括呈四角形狀之供電線圈1221、呈四角柱型之筒狀線圈構造之供電共振器1222、及覆蓋供電共振器1222之線圈內周面整體之呈四角柱型筒形狀之磁性構件1223；及受電模組1203，其包括呈四角形狀之受電線圈1231、呈四角柱型之筒狀線圈構造之受電共振器1232、及覆蓋受電共振器1232之線圈內周面整體之呈四角柱型之筒形狀之磁性構件1233。而且，與第二比較例同樣地，於供電線圈1221連接有網路分析儀110之輸出端子111，於受電線圈1231連接有網路分析儀110之輸入端子112。

磁性構件1223、1233與第一實施例同樣地，由分散有磁性粉末之樹脂形成。該磁性構件1223、1233呈厚度1mm、一邊之外邊82mm、內邊80mm、高度30mm之四角柱型之筒形狀，且將其磁導率設為100。再者，供電線圈1221、供電共振器1222、受電線圈1231、或受電共振器1232等其他構成與第二比較例之無線電力傳送裝置1100相 同。

(第二比較例及第二實施例之測定結果)

對使用第二比較例之無線電力傳送裝置1100測定之傳送特性『S21』之測定結果、及使用第二實施例之無線電力傳送裝置1200測定之傳送特性『S21』之測定結果進行說明。

使用網路分析儀110，一面改變供給至無線電力傳送裝置1100之交流電力之頻率，一面測定第二比較例之無線電力傳送裝置1100之傳送特性『S21』。同樣地，一面改變供給至無線電力傳送裝置1200之交流電力之頻率，一面測定第二實施例之無線電力傳送裝置1200之傳送特性『S21』。再者，如上所述，傳送特性『S21』係指表示通過自輸出端子111輸入信號時之輸入端子112之信號，以分貝表示，數值越大，則輸電效率越高。又，所謂輸電效率係指如上所述，受電模組接收之電力相對於供電模組輸送之電力之比率，此處係指在將無線電力傳送裝置101連接於網路分析儀110之狀態下，輸出至輸入端子112之電力相對於自輸出端子111供給至供電模組之電力之比率。

第二比較例之測定結果，如圖17(A)所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形1141之波峰分離成低頻側與高頻側。將已分離之波峰中之高頻側之頻率表示為fH，而將低頻側之頻率表示為fL。

另一方面，第二實施例之測定結果，如圖17(B)所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形1241之波峰分離成低頻側與高頻側。而且，已分離之波峰之高頻側之頻率fH之傳送特性『S21』之值、及低頻側之頻率fL之傳送特性『S21』之值兩者均顯示高於第二比較例之測定波形1141(參照圖17(A))之值。藉此，可知第二實施例之無線電力傳送裝置1200之輸電效率較第二比較例之無線電力傳送裝置1100之輸電效率提高。即，根據傳送特性『S21』之測定結果，可知即便將供電模組1202中之供電線圈1221及供電共振器1222、或受電模 組1203中之受電線圈1231及受電共振器1232之線圈形狀設為四角形狀及四角柱型之筒狀形狀，只要成為如上所述般包括磁性構件1223、1233之構成，亦可較未於供電共振器1122及受電共振器1132之內周面側配置磁性構件1223、1233之無線電力傳送裝置1100提高輸電效率。

繼而，使用網路分析儀110，測定第二比較例之無線電力傳送裝置1100之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效率、及第二實施例之無線電力傳送裝置1200之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效率。將該測定結果示於圖18。此時，圖18之圖表中，於橫軸配置第二比較例、第二實施例，以縱軸形式記載輸電效率[%]。

測定之結果，如圖18所示，關於第二比較例，同相共振模式(fL)中之輸電效率為74.3%(參照圖18：■1151)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為51.8%(參照圖18：˙1152)。

另一方面，關於第二實施例，同相共振模式(fL)中之輸電效率為85.2%(參照圖18：■1251)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為67.9%(參照圖18：˙1252)。如此，可知第二實施例之無線電力傳送裝置1200之輸電效率較第二比較例之無線電力傳送裝置1100提高。即，可知根據如上所述般包括磁性構件1223、1233之無線電力傳送裝置1200，與未於供電共振器1122及受電共振器1132之內周面側配置磁性構件1223、1233之無線電力傳送裝置1100相比，可提高輸電效率。

(第三實施例)

上述第一實施例之無線電力傳送裝置200、300、400中，對供電模組中之供電線圈及供電共振器、受電模組中之受電線圈及受電共振器使用圓形及螺線型圓筒狀之線圈之情形進行了說明，且第二實施例之無線電力傳送裝置1200中，對供電模組中之供電線圈及供電共振器、受電模組中之受電線圈及受電共振器使用四角形狀及四角柱型之筒狀線圈之情形進行了說明，但第三實施例中係對供電模組中之供電 線圈及供電共振器、受電模組中之受電線圈及受電共振器如圖19所示般使用新月形狀及新月型之筒狀線圈之情形時之無線電力傳送裝置進行說明。具體而言，對將供電模組中之供電共振器與受電模組中之受電共振器對向配置且於供電共振器及受電共振器之線圈內周面側配置覆蓋線圈內周面整體之新月型之筒狀磁性構件之無線電力傳送裝置1400、與未配置磁性構件之無線電力傳送裝置1300(以下稱為第三比較例)，藉由測定傳送特性『S21』及輸電效率而進行說明。

(第三比較例之無線電力傳送裝置1300之構成)

第三比較例中使用之無線電力傳送裝置1300如圖19所示般包括：供電模組1302，其包括呈新月形狀之供電線圈1321及呈新月型之筒狀線圈構造之供電共振器1322；及受電模組1303，其包括呈新月形狀之受電線圈1331及呈新月型之筒狀線圈構造之受電共振器1332。而且，與第一實施例同樣地，於供電線圈1321連接有網路分析儀110之輸出端子111，於受電線圈1331連接有網路分析儀110之輸入端子112。

供電線圈1321發揮藉由電磁感應將自網路分析儀110獲得之電力供給至供電共振器1322之作用。該供電線圈1321係將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞1圈，而如圖19所示般成為供電線圈1321之線圈之外圓直徑設為60mm且內圓直徑為30mm之新月形狀。

受電線圈1331發揮藉由電磁感應將作為磁場能量自供電共振器1322向受電共振器1332傳送之電力輸出至網路分析儀110之輸入端子112之作用。該受電線圈1331與供電線圈1321同樣地，將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞1圈，而成為受電線圈1331之線圈之外圓直徑設為60mm且內圓直徑為30mm之新月形狀。

供電共振器1322及受電共振器1332分別為LC共振電路，發揮創造磁場共振狀態之作用。供電共振器1322及受電共振器1332係將線徑 1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞3圈(線間設為0.1mm)，而呈線圈之外圓直徑設為60mm且內圓直徑為30mm之新月型之筒狀線圈構造。

又，將供電線圈1321與供電共振器1322之間之距離設定為10mm，供電共振器1322與受電共振器1332之間之距離設定為8mm，受電共振器1332與受電線圈1331之間之距離設定為10mm。又，供電共振器1322及受電共振器1332將共振頻率設為15.5MHz。又，供電共振器1322與受電共振器1332係以供電共振器1322之線圈面與受電共振器1332之線圈面彼此平行對向之方式配置。

(第三實施例之無線電力傳送裝置1400之構成)

第三實施例中使用之無線電力傳送裝置1400如圖20所示般包括：供電模組1402，其包括呈新月形狀之供電線圈1421、呈新月型之筒狀線圈構造之供電共振器1422、及覆蓋供電共振器1422之線圈內周面整體之新月型筒狀磁性構件1423；及受電模組1403，其包括呈新月形狀之受電線圈1431、呈新月型之筒狀線圈構造之受電共振器1432、及覆蓋受電共振器1432之線圈內周面整體之新月型之筒狀磁性構件1433。而且，與第三比較例同樣地，於供電線圈1421連接有網路分析儀110之輸出端子111，於受電線圈1431連接有網路分析儀110之輸入端子112。

磁性構件1423、1433與第一實施例同樣地，由分散有磁性粉末之樹脂形成。該磁性構件1423、1433係呈沿著供電共振器1422及受電共振器1432之內周面之厚度1mm之新月型之筒形狀，且將其磁導率設為100。再者，供電線圈1421、供電共振器1422、受電線圈1431、或受電共振器1432等其他構成與第三比較例之無線電力傳送裝置1300相同。

(第三比較例及第三實施例之測定結果)

對使用第三比較例之無線電力傳送裝置1300測定之傳送特性 『S21』之測定結果、及使用第三實施例之無線電力傳送裝置1400測定之傳送特性『S21』之測定結果進行說明。

使用網路分析儀110，一面改變供給至無線電力傳送裝置1300之交流電力之頻率，一面測定第三比較例之無線電力傳送裝置1300之傳送特性『S21』。同樣地，一面改變供給至無線電力傳送裝置1400之交流電力之頻率，一面測定第三實施例之無線電力傳送裝置1400之傳送特性『S21』。

第三比較例之測定結果，如圖21(A)所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形1341之波峰分離成低頻側與高頻側。將已分離之波峰中之高頻側之頻率表示為fH，而將低頻側之頻率表示為fL。

另一方面，第三實施例之測定結果，如圖21(B)所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形1441之波峰分離成低頻側與高頻側。而且，分離之波峰之高頻側之頻率fH之傳送特性『S21』之值、及低頻側之頻率fL之傳送特性『S21』之值兩者均顯示高於第三比較例之測定波形1341(參照圖21(A))之值。藉此，可知第三實施例之無線電力傳送裝置1400之輸電效率較第三比較例之無線電力傳送裝置1300之輸電效率更為提高。即，根據傳送特性『S21』之測定結果，可知即便將供電模組1402中之供電線圈1421及供電共振器1422、或受電模組1403中之受電線圈1431及受電共振器1432之線圈形狀設為新月形狀及新月型之筒狀形狀，只要採用如上所述般包括磁性構件1423、1433之構成，與未於供電共振器1322及受電共振器1332之內周面側配置磁性構件1423、1433之無線電力傳送裝置1300相比，仍可提高輸電效率。

繼而，使用網路分析儀110，測定第三比較例之無線電力傳送裝置1300之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效率、及第三實施例之無線電力傳送裝置1400之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效 率。將該測定結果示於圖22。此時，圖22之圖表中，於橫軸配置第三比較例、第三實施例，以縱軸記載輸電效率[%]。

測定之結果，如圖22所示，關於第三比較例，同相共振模式(fL)之輸電效率為38.7%(參照圖22：■1351)。又，反相共振模式(fH)之輸電效率為9.1%(參照圖22：˙1352)。

另一方面，關於第三實施例，同相共振模式(fL)之輸電效率為82.3%(參照圖22：■1451)。又，反相共振模式(fH)之輸電效率為39.9%(參照圖22：˙1452)。如此，可知第三實施例之無線電力傳送裝置1400之輸電效率較第三比較例之無線電力傳送裝置1300更為提高。即，可知根據如上所述般具備磁性構件1423、1433之無線電力傳送裝置1400，可較未於供電共振器1322及受電共振器1332之內周面側配置磁性構件1423、1433之無線電力傳送裝置1300提高輸電效率。

(第四實施例)

上述第一實施例之無線電力傳送裝置200、300、400中，對供電模組中之供電線圈及供電共振器、受電模組中之受電線圈及受電共振器使用將線圈直徑設定為100mmφ之同徑者之情形進行了說明，但第四實施例中係對供電模組中之供電線圈及供電共振器、受電模組中之受電線圈及受電共振器使用如圖23所示般線圈直徑不同者之情形時之無線電力傳送裝置進行說明。具體而言，使用受電模組中之受電線圈及受電共振器之線圈直徑小於供電模組中之供電線圈及供電共振器之線圈直徑者。而且，對將供電模組中之供電共振器與受電模組中之受電共振器對向配置且於供電共振器及受電共振器之線圈內周面側配置有覆蓋線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件之無線電力傳送裝置1600、與未配置磁性構件之無線電力傳送裝置1500(以下稱為第四比較例)，藉由測定傳送特性『S21』及輸電效率而進行說明。

(第四比較例之無線電力傳送裝置1500之構成)

第四比較例中使用之無線電力傳送裝置1500如圖23所示般包括：供電模組1502，其包括呈圓形狀之供電線圈1521及呈圓筒形狀之供電共振器1522；及受電模組1503，其包括呈圓形狀之受電線圈1531及呈圓筒形狀之受電共振器1532。而且，與第一實施例同樣地，於供電線圈1521連接有網路分析儀110之輸出端子111，於受電線圈1531連接有網路分析儀110之輸入端子112。

供電線圈1521發揮藉由電磁感應將自網路分析儀110獲得之電力供給至供電共振器1522之作用。該供電線圈1521係將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞1圈而成為內徑為54mmφ之圓形狀(參照圖23之剖面圖)。

受電線圈1531發揮藉由電磁感應將作為磁場能量自供電共振器1522向受電共振器1532傳送之電力輸出至網路分析儀110之輸入端子112之作用。該受電線圈1531係將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞1圈而成為內徑為36mmφ之圓形狀(參照圖23之剖面圖)。

供電共振器1522及受電共振器1532分別為LC共振電路，發揮創造磁場共振狀態之作用。供電共振器1522為將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞4圈之線圈內徑54mmφ之螺線型線圈，將共振頻率設為17.2MHz(參照圖23之剖面圖)。另一方面，受電共振器1532係為將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞6圈之線圈內徑36mmφ之螺線型線圈，將共振頻率設為17.2MHz(參照圖23之剖面圖)。

又，將供電線圈1521與供電共振器1522之間之距離設定為5mm，供電共振器1522與受電共振器1532之間之距離設定為18mm，受電共振器1532與受電線圈1531之間之距離設定為5mm。又，供電共振器1522與受電共振器1532係以供電共振器1522之線圈面與受電共振器1532之線圈面彼此平行對向之方式配置。

(第四實施例之無線電力傳送裝置1600之構成)

第四實施例中使用之無線電力傳送裝置1600如圖24之剖面圖所示般包括：供電模組1602，其包括呈圓形狀之供電線圈1621、呈圓筒形狀之供電共振器1622、及覆蓋供電共振器1622之線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件1623；及受電模組1603，其包括呈圓形狀之受電線圈1631、呈圓筒形狀之受電共振器1632、及覆蓋受電共振器1632之線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件1633。而且，與第四比較例同樣地，於供電線圈1621連接有網路分析儀110之輸出端子111，於受電線圈1631連接有網路分析儀110之輸入端子112。再者，第四實施例中，使用改變了覆蓋供電共振器1622之線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件1623之直徑的3個模型(模型A1、模型A2、模型A3：詳情後述)進行測定。

磁性構件1623、1633與第一實施例同樣地，由分散有磁性粉末之樹脂形成。而且，模型A1中，如圖24所示，磁性構件1623係呈內徑為46mmφ、厚度為1mm之圓筒形狀，且將其磁導率設為100。模型A2中，如圖24所示，磁性構件1623係呈內徑為37mmφ，厚度為1mm之圓筒形狀，且將其磁導率設為100。模型A3中，如圖24所示，磁性構件1623係呈內徑為28mmφ，厚度為1mm之圓筒形狀，且將其磁導率設為100。再者，模型A1、模型A2、模型A3之磁性構件1633係呈內徑為共通之28mmφ，厚度為1mm之圓筒形狀，且將其磁導率設為100。又，供電線圈1621、供電共振器1622、受電線圈1631、或受電共振器1632等其他構成與第四比較例之無線電力傳送裝置1500相同。

(第四比較例及第四實施例之測定結果)

對使用第四比較例之無線電力傳送裝置1500測定之傳送特性『S21』之測定結果、及使用第四實施例之無線電力傳送裝置1600測定之傳送特性『S21』之測定結果進行說明。

使用網路分析儀110，一面改變供給至無線電力傳送裝置1500之 交流電力之頻率，一面測定第四比較例之無線電力傳送裝置1300之傳送特性『S21』。同樣地，一面改變供給至無線電力傳送裝置1600之交流電力之頻率，一面測定第四實施例之無線電力傳送裝置1600之傳送特性『S21』(針對模型A1、模型A2、模型A3各者進行測定)。

第四比較例之測定結果，如圖25(A)所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形1541之波峰分離成低頻側與高頻側。將已分離之波峰中之高頻側之頻率表示為fH，而將低頻側之頻率表示為fL。

另一方面，第四實施例之模型A1之測定結果，如圖25(B)所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形1641A1之波峰分離成低頻側與高頻側。而且，已分離之波峰之高頻側之頻率fH之傳送特性『S21』之值、及低頻側之頻率fL之傳送特性『S21』之值兩者均顯示高於第四比較例之測定波形1541(參照圖25(A))之值。

又，第四實施例之模型A2之測定結果，如圖25(C)所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形1641A2之波峰分離成低頻側與高頻側。而且，已分離之波峰之高頻側之頻率fH之傳送特性『S21』之值、及低頻側之頻率fL之傳送特性『S21』之值兩者均顯示高於第四比較例之測定波形1541(參照圖25(A))之值。

又，第四實施例之模型A3之測定結果，如圖25(D)所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形1641A3之波峰分離成低頻側與高頻側。而且，已分離之波峰之高頻側之頻率fH之傳送特性『S21』之值、及低頻側之頻率fL之傳送特性『S21』之值兩者均顯示高於第四比較例之測定波形1541(參照圖25(A))之值。

藉此，可知第四實施例之無線電力傳送裝置1600之輸電效率較第四比較例之無線電力傳送裝置1500之輸電效率提高。即，根據傳送特性『S21』之測定結果，可知即便供電模組1602中之供電線圈1621及供電共振器1622、受電模組1603中之受電線圈1631及受電共振器 1632使用線圈直徑不同者，只要成為如上所述般包括磁性構件1623、1633之構成，亦可較未於供電共振器1522及受電共振器1532之內周面側配置磁性構件1623、1633之無線電力傳送裝置1500提高輸電效率。

繼而，使用網路分析儀110，測定第四比較例之無線電力傳送裝置1500之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效率、及第四實施例之無線電力傳送裝置1600(模型A1、模型A2、模型A3)之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效率。將該測定結果示於圖26。此時，圖26之圖表中，於橫軸配置第四比較例、第四實施例(模型A1)、第四實施例(模型A2)、第四實施例(模型A3)，以縱軸形式記載輸電效率[%]。

測定之結果，如圖26所示，關於第四比較例，同相共振模式(fL)中之輸電效率為21.6%(參照圖26：■1551)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為22.3%(參照圖26：˙1552)。

另一方面，關於第四實施例(模型A1)，同相共振模式(fL)中之輸電效率為88.5%(參照圖26：■1651A1)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為87.6%(參照圖26：˙1652A1)。又，關於第四實施例(模型A2)，同相共振模式(fL)中之輸電效率為90.7%(參照圖26：■1651A2)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為87.0%(參照圖26：˙1652A2)。又，關於第四實施例(模型A3)，同相共振模式(fL)中之輸電效率為92.9%(參照圖26：■1651A3)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為87.0%(參照圖26：˙1652A3)。如此，可知第四實施例之無線電力傳送裝置1600之輸電效率較第四比較例之無線電力傳送裝置1500提高。即，可知即便供電模組1602中之供電線圈1621及供電共振器1622、受電模組1603中之受電線圈1631及受電共振器1632使用線圈直徑不同者，根據如上所述般包括磁性構件1623、1633之無線電力傳送裝置1600，亦可較未於供電共振器1522及受電共振器1532之內周面側 配置磁性構件1623、1633之無線電力傳送裝置1500提高輸電效率。

(第五實施例)

上述無線電力傳送裝置200等中，對將供電線圈21與供電共振器22之間之距離A設定為15mm，受電線圈31與受電共振器32之間之距離B設定為15mm，供電共振器22與受電共振器32之間之距離C設定為30mm之情形進行了說明(參照圖2)，而第五實施例中係對將供電線圈與供電共振器之間之距離A、及受電線圈與受電共振器之間之距離B設定為0mm之情形、即於供電共振器之內周側配置供電線圈且於受電共振器之內周側配置受電線圈之情形時之無線電力傳送裝置進行說明。具體而言，對包括於供電共振器之內周側配置供電線圈、進而於供電線圈之內周側配置圓筒狀磁性構件之供電模組、及於受電共振器之內周側配置受電線圈、進而於受電線圈之內周側配置圓筒狀磁性構件之受電模組的無線電力傳送裝置1800與未配置磁性構件之無線電力傳送裝置1700(以下稱為第五比較例)，藉由測定傳送特性『S21』及輸電效率而進行說明。

(第五比較例之無線電力傳送裝置1700之構成)

第五比較例中使用之無線電力傳送裝置1700如圖27所示般包括於供電共振器1722之內周側配置供電線圈1721之供電模組1702、及於受電共振器1732之內周側配置受電線圈1731之受電模組1703。而且，與第一實施例同樣地，於供電線圈1721連接有網路分析儀110之輸出端子111，於受電線圈1731連接有網路分析儀110之輸入端子112。

供電線圈1721發揮藉由電磁感應將自網路分析儀110獲得之電力供給至供電共振器1722之作用。該供電線圈1721係將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞1圈而成為內徑為70mmφ之圓形狀。

受電線圈1731發揮藉由電磁感應將作為磁場能量自供電共振器1722向受電共振器1732傳送之電力輸出至網路分析儀110之輸入端子 112之作用。該受電線圈1731係將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞1圈而成為內徑為70mmφ之圓形狀。

供電共振器1722及受電共振器1732分別為LC共振電路，發揮創造磁場共振狀態之作用。供電共振器1722及受電共振器1732係呈將線徑1mmφ之銅線材(附絕緣覆膜)捲繞3圈之線圈內徑100mmφ之螺線型線圈，且將共振頻率設為12.9MHz。

又，供電共振器1722與受電共振器1732之間之距離設定為30mm。

(第五實施例之無線電力傳送裝置1800之構成)

第五實施例中使用之無線電力傳送裝置1800如圖28所示般包括：供電模組1802，其於供電共振器1822之內周側配置供電線圈1821，進而於供電線圈1821之內周側配置圓筒狀磁性構件1823；及受電模組1803，其於受電共振器1832之內周側配置受電線圈1831，進而於受電線圈1831之內周側配置圓筒狀磁性構件1833。而且，與第五比較例同樣地，於供電線圈1821連接有網路分析儀110之輸出端子111，於受電線圈1831連接有網路分析儀110之輸入端子112。

磁性構件1823、1833與第一實施例同樣地，由分散有磁性粉末之樹脂形成。而且，該磁性構件1823、1833係呈內徑為60mmφ、高度為30mm、厚度為1mm之圓筒形狀，且將其磁導率設為100。再者，供電線圈1821、供電共振器1822、受電線圈1831、或受電共振器1832等其他構成與第五比較例之無線電力傳送裝置1700相同。

(第五比較例及第五實施例之測定結果)

對使用第五比較例之無線電力傳送裝置1700測定之傳送特性『S21』之測定結果、及使用第五實施例之無線電力傳送裝置1800測定之傳送特性『S21』之測定結果進行說明。

使用網路分析儀110，一面改變供給至無線電力傳送裝置1700之 交流電力之頻率，一面測定第五比較例之無線電力傳送裝置1700之傳送特性『S21』。同樣地，一面改變供給至無線電力傳送裝置1800之交流電力之頻率，一面測定第五實施例之無線電力傳送裝置1800之傳送特性『S21』。

第五比較例之測定結果，如圖29(A)所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形1741之波峰分離成低頻側與高頻側。將已分離之波峰中之高頻側之頻率表示為fH，而將低頻側之頻率表示為fL。

另一方面，第五實施例之測定結果，如圖29(B)所示，可知所測定之傳送特性『S21』之測定波形1841之波峰分離成低頻側與高頻側。而且，已分離之波峰之高頻側之頻率fH之傳送特性『S21』之值、及低頻側之頻率fL之傳送特性『S21』之值兩者均顯示高於第五比較例之測定波形1741(參照圖29(A))之值。藉此，可知第五實施例之無線電力傳送裝置1800之輸電效率較第五比較例之無線電力傳送裝置1700之輸電效率提高。即，根據傳送特性『S21』之測定結果，可知即便於供電共振器1822之內周側配置供電線圈1821，於受電共振器1832之內周側配置受電線圈1831，只要成為如上所述般於供電線圈1821之內周側配置圓筒狀之磁性構件1823且於受電線圈1831之內周側配置圓筒狀之磁性構件1833之構成，亦可較未於供電共振器1722、供電線圈1721、及受電共振器1732、受電線圈1731之內周面側配置磁性構件1823、1833之無線電力傳送裝置1700提高輸電效率。

繼而，使用網路分析儀110，測定第五比較例之無線電力傳送裝置1700之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效率、及第五實施例之無線電力傳送裝置1800之同相共振模式及反相共振模式中之輸電效率。將該測定結果示於圖30。此時，圖30之圖表中，於橫軸配置第五比較例、第五實施例，以縱軸形式記載輸電效率[%]。

測定之結果，如圖30所示，關於第五比較例，同相共振模式(fL) 中之輸電效率為80.3%(參照圖30：■1751)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為49.0%(參照圖30：˙1752)。

另一方面，關於第五實施例，同相共振模式(fL)中之輸電效率為92.1%(參照圖30：■1851)。又，反相共振模式(fH)中之輸電效率為72.6%(參照圖30：˙1852)。如此，可知第五實施例之無線電力傳送裝置1800之輸電效率較第五比較例之無線電力傳送裝置1700提高。即，可知根據如上所述般包括磁性構件1823、1833之無線電力傳送裝置1800，可較未於供電共振器1722及受電共振器1732之內周面側配置磁性構件1823、1833之無線電力傳送裝置1700提高輸電效率。

(實施形態)

接下來，將上述實施例中說明之無線電力傳送裝置之活用例作為實施形態而簡單說明。

例如，上述無線電力傳送裝置200包含包括供電線圈21及供電共振器22之供電模組202、及包括受電線圈31及受電共振器32之受電模組203，且供電共振器22及受電共振器32以該供電共振器22之線圈面與受電共振器32之線圈面彼此對向之方式配置。又，於供電共振器22及受電共振器32之線圈內周面側，分別配置有覆蓋線圈內周面整體之圓筒狀磁性構件23、33。而且，該實施形態中係設為如下構成：於供電模組202之供電線圈21，取代網路分析儀110之輸出端子111而連接經由對供給至供電模組202之電力之頻率進行調整之振盪電路的交流電源，而於受電模組203之受電線圈31，取代網路分析儀110之輸入端子112而連接經由使所接收之交流電力整流化之整流/穩定化電路及防止過量充電之充電電路之充電電池。

而且，本實施形態之無線電力傳送裝置200中，於供電模組202側之供電共振器22之內周側(磁性構件23之內周側)收納振盪電路，而於受電模組203側之受電共振器32之內周側(磁性構件33之內周側)收 納整流/穩定化電路。再者，亦可將充電電路及充電電池收納於受電模組203之受電共振器32之內周側。

如上所述般構成之無線電力傳送裝置200中，自交流電源經由振盪電路供給至供電線圈21之交流電力藉由供電線圈21與供電共振器22之間之電磁感應、利用供電共振器22與受電共振器32之間之共振(磁場共振狀態)之無線傳送、受電共振器32與受電線圈31之間之電磁感應，經由整流/穩定化電路及充電電路供給至充電電池，且儲存於充電電池。而且，於如此般自供電共振器22向受電共振器32進行利用共振之電力供給時，與未配置磁性構件23、33之情形相比，可提高電力自供電模組202傳送至受電模組203時之電能之輸電效率。即，可減少無線電力傳送時之傳送損耗，從而效率較佳地對充電電池進行充電。

再者，上述實施形態中係於供電共振器22及受電共振器32之內周面側配置有磁性構件23、33，但亦可為如實施例2之無線電力傳送裝置300般於供電共振器22及受電共振器32之外周面側亦配置磁性構件24、34之構成，亦可為如實施例3之無線電力傳送裝置400般於供電共振器22及受電共振器32之側面亦配置磁性構件25、35之構成。磁性構件之配置部位、大小或形狀係配合所製作之供電模組202或受電模組203之大小或成本權宜決定。

又，上述實施例及實施形態中係設為將磁性構件23、33、磁性構件24、34、磁性構件25、35設置於供電模組及受電模組兩者之構成，但亦可設為僅配置於供電模組或受電模組中之一者之構成。

又，上述實施例及實施形態中係例示藉由利用供電模組及受電模組所具備之供電共振器及受電共振器32間之共振現象使磁場耦合而進行無線電力傳送之技術(磁場共振型無線電力傳送)進行了說明，但使磁場於供電模組與受電模組之間變化而進行電力傳送之技術中亦包含利用線圈間之電磁感應進行電力傳送之電磁感應型無線電力傳送技 術(例如，參照專利文獻1)。於採用該電磁感應型無線電力傳送技術之情形時，將磁性構件配置於將電磁感應導出之線圈之內周面側、外周面側、或側面。

又，上述實施例及實施形態中，磁性構件係以覆蓋供電共振器22及受電共振器32之內周面整體或外周面整體之方式配置，但未必要覆蓋內周面整體或外周面整體，亦可為如磁性構件覆蓋內周面或外周面之一部分之構成。

以上之詳細之說明中，為可更容易地理解本發明，而以特徵部分為中心進行說明，但本發明並不限定於以上詳細之說明中所記載之實施形態、實施例，亦可適用於其他實施形態、實施例，其適用範圍應儘可能廣泛地解釋。又，本說明書中使用之術語及表達方法係用於恰當地說明本發明者，並非用於限制本發明之解釋。又，認為本領域技術人員會根據本說明書所記載之發明之概念而容易推想出本發明之概念所涵蓋之其他構成、系統、方法等。因此，申請專利範圍之記載應被視為包含在不脫離本發明之技術理念之範圍內均等之構成者。又，為充分理解本發明之目的及本發明之效果，期望充分參酌已揭示之文獻等。

21‧‧‧供電線圈

22‧‧‧供電共振器

23‧‧‧磁性構件

31‧‧‧受電線圈

32‧‧‧受電共振器

33‧‧‧磁性構件

110‧‧‧網路分析儀

111‧‧‧輸出端子

112‧‧‧輸入端子

200‧‧‧無線電力傳送裝置

202‧‧‧供電模組

203‧‧‧受電模組

Claims (10)

1. 一種無線電力傳送裝置，其特徵在於：其係使磁場於供電模組與受電模組之間變化而進行電力傳送者；且上述供電模組及上述受電模組包含：線圈；及磁性構件，其覆蓋除上述供電模組之線圈與上述受電模組之線圈對向之面以外之至少一部分。
2. 如請求項1之無線電力傳送裝置，其中上述磁性構件係以覆蓋供電模組之線圈及/或受電模組之線圈之內周面之方式配置。
3. 如請求項1之無線電力傳送裝置，其中上述磁性構件係以覆蓋供電模組之線圈及/或受電模組之線圈之外周面之方式配置。
4. 如請求項2之無線電力傳送裝置，其中上述磁性構件係以覆蓋供電模組之線圈及/或受電模組之線圈之外周面之方式配置。
5. 如請求項1之無線電力傳送裝置，其中上述磁性構件係以覆蓋與上述供電模組之線圈與上述受電模組之線圈對向之面為相反側之面之方式配置。
6. 如請求項2之無線電力傳送裝置，其中上述磁性構件係以覆蓋與上述供電模組之線圈與上述受電模組之線圈對向之面為相反側之面之方式配置。
7. 如請求項3之無線電力傳送裝置，其中上述磁性構件係以覆蓋與上述供電模組之線圈與上述受電模組之線圈對向之面為相反側之面之方式配置。
8. 如請求項4之無線電力傳送裝置，其中上述磁性構件係以覆蓋與上述供電模組之線圈與上述受電模組之線圈對向之面為相反側之面之方式配置。
9. 如請求項1至8中任一項之無線電力傳送裝置，其係自上述供電模組之線圈對上述受電模組之線圈進行利用共振現象之電力傳送。
10. 如請求項9之無線電力傳送裝置，其中上述供電模組之線圈為供電線圈及供電共振器，上述受電模組之線圈為受電線圈及受電共振器；且藉由電磁感應將已供給至上述供電線圈之電力對上述供電共振器供给，藉由使上述供電共振器與上述受電共振器共振，而將已供給至上述供電共振器之電力作為磁場能量自上述供電共振器傳送至上述受電共振器，並藉由電磁感應將已傳送至上述受電共振器之電力供給至上述受電線圈，藉此進行上述電力傳送。