WO2014109093A1 - ワイヤレス電力伝送装置ならびにこれに用いる送電装置および受電装置 - Google Patents

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郷間真治
市川敬一
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/05Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using capacitive coupling

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission device that transmits power in a non-contact manner, and a power transmission device and a power reception device used therefor.
  • a magnetic field coupling type power transmission apparatus that transmits power from a primary coil of a power transmission apparatus to a secondary coil of a power reception apparatus using a magnetic field.
  • the magnitude of the magnetic flux passing through each coil greatly affects the electromotive force. Therefore, high accuracy is required for the relative positional relationship between the primary coil and the secondary coil. The Moreover, since the coil is used, it is difficult to reduce the size of the apparatus.
  • an electric field coupling type wireless power transmission device as disclosed in Patent Document 1 is also known.
  • this wireless power transmission device power is transmitted from the coupling electrode of the power transmission device to the coupling electrode of the power receiving device via an electric field.
  • the relative positional accuracy of the coupling electrode is looser than that of the magnetic field coupling method, and the coupling electrode can be reduced in size and thickness.
  • Such an electric field coupling type power transmission device has the basic configuration shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing a basic configuration of a general electric field coupling type power transmission apparatus.
  • a general electric field coupling type power transmission apparatus includes a power transmission apparatus 100 and a power reception apparatus 200.
  • the power transmission device 100 includes a power transmission module (power transmission circuit) 910, a power transmission side active electrode 920, and a power transmission side passive electrode 930.
  • a power transmission side active electrode 920 and a power transmission side passive electrode 930 are connected to the power transmission module 910.
  • An AC power supply (not shown) that supplies power to the power transmission module is connected to the power transmission module 910.
  • the power receiving apparatus 200 includes a power receiving module (power receiving circuit) 810, a power receiving side active electrode 820, and a power receiving side passive electrode 830.
  • a load circuit (not shown) that supplies power from the power receiving module is connected to the power receiving module 810.
  • the power receiving device 200 When power is transmitted from the power transmitting device 100, the power receiving device 200 transmits power so that the power receiving side active electrode 820 and the power transmitting side active electrode 920 face each other, and the power receiving side passive electrode 830 and the power transmitting side passive electrode 930 face each other. Arranged relative to the device 100.
  • the power receiving side active electrode 820 and the power transmitting side active electrode 920 constitute an active side coupling capacitance (capacitor), and the power receiving side passive electrode 830 and the power transmitting side passive electrode are configured.
  • the electrode 930 forms a passive-side coupling capacitance (capacitor).
  • the electric field coupling type wireless power transmission device is configured to combine the entire wireless power transmission device by increasing the capacitance value between the coupling electrode of the power transmission device and the coupling electrode of the power receiving device (hereinafter referred to as “interelectrode”). It is necessary to increase the coefficient and realize efficient power transmission.
  • an object of the present invention is to provide a wireless power transmission device capable of ensuring a large capacitance value between electrodes and suppressing discharge between the electrodes, and a power transmission device used therefor, and The object is to provide a power receiving device.
  • the wireless power transmission device includes a power transmission device and a power reception device.
  • the power transmission device includes a first active electrode, a first passive electrode, and a power transmission circuit connected to the first active electrode and the first passive electrode to supply an alternating voltage.
  • the power receiving device includes a second active electrode coupled to the first active electrode, a second passive electrode coupled to the first passive electrode, and a power receiving device connected to the second active electrode and the second passive electrode to supply power to the load circuit. Provide a circuit.
  • the wireless power transmission device includes a first insulating resin and a first conductive resin.
  • the first insulating resin is formed in a flat plate shape.
  • the first conductive resin is disposed on the first plane side of the first insulating resin.
  • the first passive electrode is disposed on the first plane side of the first insulating resin.
  • the second passive electrode is arranged to face the first passive electrode on the second plane side of the first insulating resin.
  • the first active electrode is disposed on the first plane side of the first insulating resin via the first conductive resin.
  • the second active electrode is arranged to face the first active electrode on the second plane side of the first insulating resin.
  • the first conductive resin is disposed between the first insulating resin and the first active electrode, the distance between the first insulating resin and the first active electrode is ensured. That is, a distance between the first active electrode and the second active electrode is ensured. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of discharge between the first active electrode and the second active electrode.
  • the first conductive resin has a predetermined conductivity, when considered as a capacitive element, the first conductive resin can be considered as a part of the first active electrode. That is, since the interelectrode distance between the first active electrode and the second active electrode is substantially only the thickness of the first insulating resin, the interelectrode distance for generating the capacitance is substantially shortened. Therefore, since a large electrostatic capacity can be generated between the first active electrode and the second active electrode, it is possible to prevent a discharge from occurring between the first active electrode and the second active electrode. Power transmission efficiency can be increased.
  • the wireless power transmission device can secure a large capacitance value between the electrodes and can suppress discharge between the electrodes.
  • FIG. 1 is a bottom view showing a configuration of a power transmission device according to a first embodiment of the present invention. It is front sectional drawing which shows the structure of the power transmission apparatus and power receiving apparatus which concern on 2nd Embodiment of this invention. It is front sectional drawing which shows the structure of the power transmission apparatus and power receiving apparatus which concern on 3rd Embodiment of this invention. It is front sectional drawing which shows the structure of the power transmission apparatus and power receiving apparatus which concern on 4th Embodiment of this invention. It is front sectional drawing which shows the structure of the power transmission apparatus and power receiving apparatus which concern on 5th Embodiment of this invention. It is front sectional drawing which shows the structure of the power transmission apparatus and power receiving apparatus which concern on 6th Embodiment of this invention. It is a figure which shows the basic composition of the electric power transmission apparatus of a general electric field coupling system.
  • FIG. 1 is a front sectional view showing a configuration of a power transmission device and a power reception device.
  • FIG. 2 is a bottom view illustrating the configuration of the power transmission device. In each figure, only the electrode pattern is shown. Further, the configurations of the AC power supply and the load circuit are the same as those in FIG.
  • the power transmitting apparatus 100 and the power receiving apparatus 200 constitute a wireless power transmission apparatus as shown in FIG.
  • the power transmission device 100 includes an insulating resin 110, a passive electrode 120, an active electrode 130, and a conductive resin 140.
  • the power receiving device 200 includes an insulating resin 210, a passive electrode 220, and an active electrode 230.
  • the power receiving apparatus 200 is provided inside or on the surface of an electronic device such as a mobile phone, a tablet terminal, or a notebook PC, for example, and illustration of the electronic device is omitted in FIG.
  • the insulating resin 110 is a first insulating resin formed in a flat plate shape.
  • the insulating resin 110 is made of a material having high rigidity.
  • the insulating resin 110 is made of, for example, polycarbonate resin or high-rigidity grade ABS. Therefore, the insulating resin 110 has high resistance to scratches.
  • the insulating resin 110 may be configured to maintain the insulating property by oxidizing the surface of the base (alumite treatment). In this case, the thickness of the insulating resin is, for example, about 20 ⁇ m to 30 ⁇ m, and in addition to the effect of having high resistance to scratches, the effect that it can be further reduced can be obtained.
  • the passive electrode 120 is a first passive electrode disposed on the first plane (the lower surface in FIG. 1) side of the insulating resin 110.
  • the passive electrode 120 generates an electrostatic capacitance between the passive electrode 120 and the passive electrode 220 disposed to face the second plane side of the insulating resin 110.
  • the passive electrode 120 has a lower potential than the active electrode 130 and may be connected to a reference potential.
  • the active electrode 130 is a first active electrode disposed between the two passive electrodes 120 on the first plane side of the insulating resin 110.
  • the active electrode 130 generates a capacitance between the active electrode 130 and the active electrode 230 disposed to face the second plane side of the insulating resin 110.
  • the active electrode 130 has a higher potential than the passive electrode 120.
  • the passive electrode 120 and the active electrode 130 have a rectangular shape when viewed from the bottom.
  • the passive electrode 120 and the active electrode 130 are made of a metal body such as copper or aluminum.
  • the passive electrode 120 is fixed to the insulating resin 110 with an adhesive or the like.
  • the active electrode 130 is fixed to the conductive resin 140 with an adhesive or the like.
  • the passive electrode 120 is electrically connected to the power transmission circuit via the connection part 121.
  • the active electrode 130 is electrically connected to the power transmission circuit via the connection portion 131.
  • the conductive resin 140 is a first conductive resin disposed between the insulating resin 110 and the active electrode 130.
  • the conductive resin 140 is fixed to the insulating resin 110 with an adhesive or the like.
  • the volume resistivity of the conductive resin 140 is several tens of ⁇ ⁇ cm to several k ⁇ ⁇ cm. Therefore, the conductive resin 140 has a predetermined conductivity as compared with the insulating resin 110.
  • the insulating resin 210 is formed in a flat plate shape.
  • the insulating resin 210 is made of a material having high rigidity.
  • the insulating resin 210 is made of, for example, polycarbonate resin or high-rigidity grade ABS. Therefore, the insulating resin 210 has a high resistance to scratches.
  • the passive electrode 220 is a second passive electrode disposed on the first plane (upper surface in FIG. 1) side of the insulating resin 210.
  • the passive electrode 220 generates a capacitance between the passive electrode 120 and the passive electrode 120 disposed to face the second plane side of the insulating resin 210.
  • the passive electrode 220 has a lower potential than the active electrode 230 and may be connected to a reference potential.
  • the active electrode 230 is a second active electrode disposed between the passive electrodes 220 on the first plane of the insulating resin 210.
  • the active electrode 230 generates a capacitance between the active electrode 230 and the active electrode 130 disposed to face the second plane side of the insulating resin 210.
  • the active electrode 230 has a higher potential than the passive electrode 220. Strictly speaking, the peak value of the AC voltage generated between the active electrodes 130 and 230 is larger than the peak value of the AC voltage generated between the passive electrodes 120 and 220.
  • the conductive resin 140 since the conductive resin 140 has a predetermined conductivity, the conductive resin 140 can be considered as a part of the active electrode 130 when considered as a capacitive element. That is, the interelectrode distance between the active electrode 130 and the active electrode 230 is only the sum of the thickness of the insulating resins 110 and 210 and the distance (interval) between the insulating resins 110 and 210. The generated inter-electrode distance is substantially shortened. Accordingly, since a large capacitance can be generated between the active electrode 130 and the active electrode 230, the power transmission efficiency between the active electrode 130 and the active electrode 230 can be reduced while suppressing the occurrence of discharge. I can give you.
  • the conductive resin 140 is preferably made of a material softer than the insulating resin 110.
  • the active electrode 130 can be protected by absorbing an impact on the active electrode 130.
  • FIG. 3 is a front sectional view showing the configuration of the power transmission device and the power reception device.
  • the power transmission device 100A further includes a conductive resin 150 in addition to the configuration of the power transmission device 100 shown in the first embodiment.
  • the conductive resin 150 is a second conductive resin disposed between the insulating resin 110 and the passive electrode 120.
  • the passive electrode 120 is fixed to the conductive resin 150 with an adhesive or the like.
  • the conductive resin 150 is fixed to the insulating resin 110 with an adhesive or the like.
  • the specific volume resistivity of the conductive resin 150 is several tens of ⁇ ⁇ cm to several k ⁇ ⁇ cm. Therefore, the conductive resin 150 has a predetermined conductivity as compared with the insulating resin 110.
  • the conductive resin 150 is preferably made of a material softer than the insulating resin 110.
  • the passive electrode 120 can be protected by absorbing an impact on the passive electrode 120.
  • the thickness of the conductive resin 140 and the conductive resin 150 may be the same or different. When the thicknesses are different, it is preferable to make the conductive resin 140 thicker.
  • FIG. 4 is a front sectional view showing the configuration of the power transmission device and the power reception device.
  • the conductive resin 140 and the conductive resin 150 constituting the power transmission device 100B have conductivity in the thickness direction, and an anisotropic resin having no conductivity continues in a direction perpendicular to the thickness direction. It is configured.
  • the insulation between the passive electrode 120 and the active electrode 130 can be ensured by the anisotropic resin having conductivity in the thickness direction of the conductive resin 140 and the conductive resin 150.
  • the conductive resin 140 and the conductive resin 150 are made of one anisotropic resin, the structure of the conductive resin 140 and the conductive resin 150 is easy, and the conductive resin 140 and the conductive resin 150 can be easily manufactured.
  • FIG. 5 is a front sectional view showing the configuration of the power transmission device and the power reception device.
  • the power transmission device 100C further includes an insulating resin 160 in addition to the configuration of the power transmission device 100A shown in the second embodiment.
  • the insulating resin 160 is a second insulating resin disposed between the conductive resin 140 and the conductive resin 150.
  • the conductive resin 140, the conductive resin 150, and the insulating resin 160 are integrally molded.
  • the insulating resin 160 is disposed between the conductive resin 140 and the conductive resin 150, the insulation between the passive electrode 120 and the active electrode 130 can be further ensured.
  • the conductive resin 140, the conductive resin 150, and the insulating resin 160 are integrally molded, the conductive resin 140, the conductive resin 150, and the insulating resin 160 can be easily manufactured. .
  • FIG. 6 is a front sectional view showing the configuration of the power transmission device and the power reception device.
  • the conductive resin 150 ⁇ / b> D constituting the power transmission device 100 ⁇ / b> D is configured to have a resistance value lower than that of the conductive resin 140.
  • the volume specific resistivity of the conductive resin 140 is several tens of ⁇ ⁇ cm to several k ⁇ ⁇ cm, whereas the volume specific resistivity of the conductive resin 150D is several ⁇ ⁇ cm. Therefore, the conductive resin 150 ⁇ / b> D has higher conductivity than the conductive resin 140.
  • FIG. 7 is a front cross-sectional view illustrating the configuration of the power transmission device and the power reception device.
  • the passive electrode 120 of the power transmission apparatus 100 and the passive electrode 220 of the power reception apparatus 200 do not necessarily overlap, and the active electrode 130 of the power transmission apparatus 100 and the active electrode 230 of the power reception apparatus 200 do not necessarily overlap. This is because the power transmission device 100 and the power reception device 200 may be misaligned.
  • the design is such that the passive electrode 120 of the power transmission device 100 and the active electrode 230 of the power reception device 200 do not overlap, or the design is such that the active electrode 130 of the power transmission device 100 and the passive electrode 220 of the power reception device 200 do not overlap.
  • the power transmission efficiency is extremely reduced.
  • the passive electrode 120 and the active electrode 230 are controlled by controlling to stop power transmission between the respective electrodes. Between the active electrode 130 and the passive electrode 220 can be suppressed.
  • the passive electrodes 120 and 220 are each exemplified by two electrodes having a rectangular shape in plan view. However, at least one of the passive electrodes 120 and 220 is provided around the active electrodes 130 and 230. It is also possible to use one made of a frame-shaped electrode that surrounds.
  • the power receiving device 200 has been exemplified to include the insulating resin 210, the passive electrode 220 and the active electrode 230 may be exposed without being covered with the insulating resin 210.
  • 1st conductive resin and 2nd conductive resin may be provided in the power receiving apparatus 200 side instead of the power transmission apparatus 100.
  • the conductive resin 140 may be provided on the surface side of the active electrode 230 close to the power transmission device 100 without providing the conductive resin 140 in the power transmission device 100.
  • the conductive resin 150 may not be provided in the power transmission device 100, and the conductive resin 150 may be further provided on the surface side of the passive electrode 220 close to the power transmission device 100.

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Abstract

 ワイヤレス電力伝送装置は、送電装置(100)および受電装置(200)を備える。送電装置(100)は、アクティブ電極(130)、パッシブ電極(120)ならびにアクティブ電極(130)およびパッシブ電極(120)に接続され交流電圧を供給する送電回路を備える。受電装置(200)は、アクティブ電極(130)と結合するアクティブ電極(230)、パッシブ電極(120)と結合するパッシブ電極(220)ならびにアクティブ電極(230)およびパッシブ電極(220)に接続され負荷回路へ電力を供給する受電回路を備える。アクティブ電極(130)は導電性樹脂(140)を介して絶縁性樹脂(110)の第1平面側に配されている。これにより、電極間の静電容量値を大きく確保するとともに電極間での放電を抑制する。

Description

ワイヤレス電力伝送装置ならびにこれに用いる送電装置および受電装置
 本発明は、非接触方式で電力を伝送するワイヤレス電力伝送装置ならびにこれに用いる送電装置および受電装置に関する。
 代表的なワイヤレス電力伝送装置として、送電装置の一次コイルから受電装置の二次コイルへ磁界を利用して電力を伝送する磁界結合方式の電力伝送装置が知られている。このワイヤレス電力伝送装置では、磁界結合で電力を伝送する場合、各コイルを通る磁束の大きさが起電力に大きく影響するため、一次コイルと二次コイルとの相対位置関係に高い精度が要求される。また、コイルを利用するため、装置の小型化が難しい。
 一方、特許文献1に開示されているような電界結合方式のワイヤレス電力伝送装置も知られている。このワイヤレス電力伝送装置では、送電装置の結合電極から受電装置の結合電極に電界を介して電力が伝送される。この方式は、結合電極の相対位置精度が磁界結合方式よりも緩く、また、結合電極の小型化及び薄型化が可能である。
 このような電界結合方式の電力伝送装置は、基本構成として図8の構成からなる。
 図8は、一般的な電界結合方式の電力伝送装置の基本構成を示す図である。一般的な電界結合方式の電力伝送装置は、送電装置100および受電装置200を備える。
 送電装置100は、送電モジュール(送電回路)910、送電側アクティブ電極920および送電側パッシブ電極930を備える。送電モジュール910には、送電側アクティブ電極920と送電側パッシブ電極930とが接続されている。送電モジュール910には、送電モジュールに電力を供給する交流電源(図示せず)が接続されている。
 受電装置200は、受電モジュール(受電回路)810、受電側アクティブ電極820および受電側パッシブ電極830を備える。受電モジュール810には、受電モジュールから電力を供給する負荷回路(図示せず)が接続されている。
 送電装置100から電力を送電する場合、受電装置200は、受電側アクティブ電極820と送電側アクティブ電極920とが対向し、受電側パッシブ電極830と送電側パッシブ電極930とが対向するように、送電装置100に対して配置される。
 このように受電装置200を送電装置100に配置することで、受電側アクティブ電極820と送電側アクティブ電極920とでアクティブ側の結合容量(キャパシタ)が構成され、受電側パッシブ電極830と送電側パッシブ電極930とでパッシブ側の結合容量(キャパシタ)が構成される。この結合容量を介して、高電圧の交流電流を供給することで、送電装置100から受電装置200への電力伝送を実現する。
特表2009-531009号公報
 電界結合方式のワイヤレス電力伝送装置は、送電装置の結合電極と受電装置の結合電極との間(以下、電極間という。)の静電容量値を大きくとることで当該ワイヤレス電力伝送装置全体の結合係数を高め、効率の高い電力伝送を実現する必要がある。
 しかしながら、特許文献1に開示されているワイヤレス電力伝送装置は、電極間の樹脂を所定以上の厚みとしているため、大きな静電容量値を確保することが困難であった。それは、電極間の樹脂を薄くして電極間の距離を近づけすぎると絶縁距離が確保できず、電極間で放電が発生する危険性があるからである。
 そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、電極間の静電容量値を大きく確保することができるとともに電極間での放電を抑制することができるワイヤレス電力伝送装置ならびにこれに用いる送電装置および受電装置を提供することにある。
 本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、送電装置および受電装置を備える。送電装置は、第1アクティブ電極、第1パッシブ電極ならびにこの第1アクティブ電極およびこの第1パッシブ電極に接続され交流電圧を供給する送電回路を備える。受電装置は、第1アクティブ電極と結合する第2アクティブ電極、第1パッシブ電極と結合する第2パッシブ電極ならびにこの第2アクティブ電極およびこの第2パッシブ電極に接続され負荷回路へ電力を供給する受電回路を備える。
 また、本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、第1絶縁性樹脂および第1導電性樹脂を備える。第1絶縁性樹脂は、平板状に形成されている。第1導電性樹脂は、この第1絶縁性樹脂の第1平面側に配される。
 第1パッシブ電極は、第1絶縁性樹脂の第1平面側に配される。第2パッシブ電極は、第1絶縁性樹脂の第2平面側において第1パッシブ電極と対向するように配される。第1アクティブ電極は、第1導電性樹脂を介して、第1絶縁性樹脂の第1平面側に配される。第2アクティブ電極は、第1絶縁性樹脂の第2平面側において第1アクティブ電極と対向するように配される。
 この構成では、第1絶縁性樹脂と第1アクティブ電極との間に第1導電性樹脂が配されているため、第1絶縁性樹脂と第1アクティブ電極との間の距離が確保される。すなわち、第1アクティブ電極と第2アクティブ電極との間の距離が確保される。したがって、第1アクティブ電極と第2アクティブ電極との間で放電が発生することを抑制することができる。
 また、この構成では、第1導電性樹脂は所定の導電性を有するため、静電容量素子として考えた場合、第1導電性樹脂は、第1アクティブ電極の一部と考えることができる。すなわち、第1アクティブ電極と第2アクティブ電極との電極間距離は、実質的に第1絶縁性樹脂の厚みのみであるので、静電容量を発生させる電極間距離が実質的に短くなる。したがって、第1アクティブ電極と第2アクティブ電極との間で大きな静電容量を発生させることができるため、放電が発生することを抑制しつつも第1アクティブ電極と第2アクティブ電極との間の電力伝送効率を上げることができる。
 本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、電極間の静電容量値を大きく確保することができるとともに電極間での放電を抑制することができる。
本発明の第1実施形態に係る送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。 本発明の第1実施形態に係る送電装置の構成を示す底面図である。 本発明の第2実施形態に係る送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。 本発明の第3実施形態に係る送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。 本発明の第4実施形態に係る送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。 本発明の第5実施形態に係る送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。 本発明の第6実施形態に係る送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。 一般的な電界結合方式の電力伝送装置の基本構成を示す図である。
 以下、本発明の実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
 まず、本発明の第1実施形態について説明する。
 図1は、送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。図2は、送電装置の構成を示す底面図である。なお、各図においては、電極パターンのみを記載している。また、交流電源や負荷回路などの構成は図8と同様であるので省略している。
 送電装置100および受電装置200は、図8に示すようなワイヤレス電力伝送装置を構成する。送電装置100は、絶縁性樹脂110、パッシブ電極120、アクティブ電極130および導電性樹脂140を備える。受電装置200は、絶縁性樹脂210、パッシブ電極220およびアクティブ電極230を備える。受電装置200は、例えば、携帯電話、タブレット型端末、ノート型PCなどの電子機器の内部もしくは表面に設けられるものであり、図1ではそれら電子機器の図示を省略している。
 絶縁性樹脂110は、平板状に形成された第1絶縁性樹脂である。絶縁性樹脂110は、剛性が高い素材で構成される。絶縁性樹脂110は、例えば、ポリカーボネート樹脂や高剛性グレードのABS等で構成される。したがって、絶縁性樹脂110は、傷に対して高い耐性を有する。また、絶縁性樹脂110は、下地の表面を酸化処理(アルマイト処理)することで絶縁性を保つように構成してもよい。この場合、絶縁性樹脂の厚みは、例えば20μm~30μm程度となり、傷に対して高い耐性を有するという効果に加えて、さらに薄くすることができるという効果を得ることができる。
 パッシブ電極120は、絶縁性樹脂110の第1平面(図1において下面)側に配される第1パッシブ電極である。パッシブ電極120は、絶縁性樹脂110の第2平面側に対向して配されるパッシブ電極220との間で静電容量を発生させる。パッシブ電極120は、アクティブ電極130に比べて低電位であり、基準電位に接続される場合がある。
 アクティブ電極130は、絶縁性樹脂110の第1平面側において2つのパッシブ電極120の間に配される第1アクティブ電極である。アクティブ電極130は、絶縁性樹脂110の第2平面側に対向して配されるアクティブ電極230との間で静電容量を発生させる。アクティブ電極130は、パッシブ電極120に比べて高電位である。
 パッシブ電極120およびアクティブ電極130は、底面視において矩形状を呈する。パッシブ電極120およびアクティブ電極130は、銅やアルミニウム等の金属体で構成される。パッシブ電極120は、絶縁性樹脂110に対して接着剤等で固着している。アクティブ電極130は、導電性樹脂140に対して接着剤等で固着している。パッシブ電極120は、接続部121を介して送電回路と電気的に接続される。アクティブ電極130は、接続部131を介して送電回路と電気的に接続される。
 導電性樹脂140は、絶縁性樹脂110とアクティブ電極130との間に配される第1導電性樹脂である。導電性樹脂140は、絶縁性樹脂110に対して接着剤等で固着している。導電性樹脂140の体積固有抵抗率は、数10Ω・cm~数kΩ・cmである。したがって、導電性樹脂140は、絶縁性樹脂110に比べて所定の導電性を有する。
 絶縁性樹脂210は、平板状に形成されている。絶縁性樹脂210は、剛性が高い素材で構成される。絶縁性樹脂210は、例えば、ポリカーボネート樹脂や高剛性グレードのABS等で構成される。したがって、絶縁性樹脂210は、傷に対して高い耐性を有する。
 パッシブ電極220は、絶縁性樹脂210の第1平面(図1において上面)側に配される第2パッシブ電極である。パッシブ電極220は、絶縁性樹脂210の第2平面側に対向して配されるパッシブ電極120との間で静電容量を発生させる。パッシブ電極220は、アクティブ電極230に比べて低電位であり、基準電位に接続される場合がある。
 アクティブ電極230は、絶縁性樹脂210の第1平面におけるパッシブ電極220間に配される第2アクティブ電極である。アクティブ電極230は、絶縁性樹脂210の第2平面側に対向して配されるアクティブ電極130との間で静電容量を発生させる。アクティブ電極230は、パッシブ電極220に比べて高電位である。厳密に言えば、アクティブ電極130,230間で生ずる交流電圧の波高値が、パッシブ電極120,220間で生ずる交流電圧の波高値よりも大きい。
 この構成では、絶縁性樹脂110とアクティブ電極130との間に導電性樹脂140が配されているため、絶縁性樹脂110とアクティブ電極130との間の距離が確保される。すなわち、アクティブ電極130とアクティブ電極230との間の距離が確保される。したがって、アクティブ電極130とアクティブ電極230との間で放電が発生することを抑制することができる。
 また、この構成では、導電性樹脂140は所定の導電性を有するため、静電容量素子として考えた場合、導電性樹脂140は、アクティブ電極130の一部と考えることができる。すなわち、アクティブ電極130とアクティブ電極230との電極間距離は、絶縁性樹脂110,210の厚みと絶縁性樹脂110,210間の距離(間隔)を足したもののみであるので、静電容量を発生させる電極間距離が実質的に短くなる。したがって、アクティブ電極130とアクティブ電極230との間で大きな静電容量を発生させることができるため、放電が発生することを抑制しつつ、アクティブ電極130とアクティブ電極230との間の電力伝送効率をあげることができる。
 導電性樹脂140は、絶縁性樹脂110よりも柔らかい素材で構成されると好ましい。
 この構成では、導電性樹脂140はクッション材の機能を有するため、アクティブ電極130に対する衝撃を吸収することでアクティブ電極130を保護することができる。
 次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、本実施形態以降の各実施形態に係る説明では、第1実施形態において説明した内容を適宜省略する。
 図3は、送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。
 送電装置100Aは、第1実施形態に示した送電装置100の構成に加えて、導電性樹脂150をさらに備える。
 導電性樹脂150は、絶縁性樹脂110とパッシブ電極120との間に配される第2導電性樹脂である。パッシブ電極120は、導電性樹脂150に対して接着剤等で固着している。導電性樹脂150は、絶縁性樹脂110に対して接着剤等で固着している。導電性樹脂150の体積固有抵抗率は、数10Ω・cm~数kΩ・cmである。したがって、導電性樹脂150は、絶縁性樹脂110に比べて所定の導電性を有する。
 この構成では、アクティブ電極130に比べてパッシブ電極120は放電が発生しにくいとはいえ、パッシブ電極120とパッシブ電極220との間の放電の発生を抑制することができる。また、アクティブ電極130とアクティブ電極230との間に印加する電圧と、パッシブ電極120とパッシブ電極220との間に印加する電圧と、に差がない仕様や、パッシブ電極120またはパッシブ電極220の電圧が0Vではない仕様であっても、電極間の放電の発生を抑制することができる。
 導電性樹脂150は、絶縁性樹脂110よりも柔らかい素材で構成されると好ましい。
 この構成では、導電性樹脂150はクッション材の機能を有するため、パッシブ電極120に対する衝撃を吸収することでパッシブ電極120を保護することができる。また、導電性樹脂140と導電性樹脂150の厚みは、同じであっても異なっていてもよい。厚みが異なる場合は、導電性樹脂140の方を厚くすると好ましい。
 次に、本発明の第3実施形態について説明する。
 図4は、送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。
 送電装置100Bを構成する導電性樹脂140および導電性樹脂150は、その厚み方向に導電性を有し、その厚み方向に直交する方向には導電性を有さない異方性樹脂が連続して構成されたものである。
 この構成では、導電性樹脂140および導電性樹脂150の厚み方向に導電性を有する異方性樹脂により、パッシブ電極120とアクティブ電極130との間の絶縁性を確保することができる。
 また、この構成では、導電性樹脂140および導電性樹脂150が1枚の異方性樹脂から構成されているため、導電性樹脂140および導電性樹脂150の構造が容易であるとともに、導電性樹脂140および導電性樹脂150を容易に製造することができる。
 次に、本発明の第4実施形態について説明する。
 図5は、送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。
 送電装置100Cは、第2実施形態に示した送電装置100Aの構成に加えて、絶縁性樹脂160をさらに備える。絶縁性樹脂160は、導電性樹脂140と導電性樹脂150との間に配される第2絶縁性樹脂である。導電性樹脂140、導電性樹脂150および絶縁性樹脂160は、一体成型されたものである。
 この構成では、導電性樹脂140と導電性樹脂150との間に絶縁性樹脂160が配されているため、パッシブ電極120とアクティブ電極130との間の絶縁性をさらに確保することができる。
 また、この構成では、導電性樹脂140、導電性樹脂150および絶縁性樹脂160が一体成型されているため、導電性樹脂140、導電性樹脂150および絶縁性樹脂160を容易に製造することができる。
 次に、本発明の第5実施形態について説明する。
 図6は、送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。
 送電装置100Dを構成する導電性樹脂150Dは、導電性樹脂140よりも抵抗値が低く構成される。導電性樹脂140の体積固有抵抗率は、上述したように数10Ω・cm~数kΩ・cmであるのに対して、導電性樹脂150Dの体積固有抵抗率は、数Ω・cmである。したがって、導電性樹脂150Dは、導電性樹脂140に比べて高い導電性を有する。
 この構成では、パッシブ電極120とパッシブ電極220との間の電気的距離がより短くなるため、パッシブ電極120とパッシブ電極220との間で発生する静電容量をより大きく確保することができる。したがって、パッシブ電極120とパッシブ電極220との間の電力伝送効率をより上げることができる。
 次に、本発明の第6実施形態について説明する。
 図7は、送電装置および受電装置の構成を示す正面断面図である。
 送電装置100のパッシブ電極120と受電装置200のパッシブ電極220とは、必ずしも重なるわけではなく、また、送電装置100のアクティブ電極130と受電装置200のアクティブ電極230とは、必ずしも重なるわけではない。それは、送電装置100と受電装置200とが位置ズレをすることがあるためである。
 したがって、送電装置100と受電装置200との位置ズレを考慮した設計をすると好ましい。具体的には、送電装置100のパッシブ電極120と受電装置200のアクティブ電極230とが重ならない設計、また、送電装置100のアクティブ電極130と受電装置200のパッシブ電極220とが重ならない設計をすると好ましい。送電装置100と受電装置200とが位置ズレをしてアクティブ電極とパッシブ電極とが重なると、電力伝送効率が極端に低下するからである。
 この構成では、アクティブ電極130とアクティブ電極230との間の静電容量が小さくなると結合係数が下がるので、それぞれの電極間の電力伝送を止めるように制御することにより、パッシブ電極120とアクティブ電極230との間で放電が発生することを抑制することができるとともに、アクティブ電極130とパッシブ電極220との間で放電が発生することを抑制することができる。
 なお、上記各実施形態において、パッシブ電極120,220はいずれも平面視において矩形状の2つの電極からなるものを例示したが、パッシブ電極120,220の少なくとも一方は、アクティブ電極130,230の周囲を囲むような枠状の1つの電極からなるものを用いても構わない。
 また、受電装置200は、いずれも絶縁性樹脂210を備えるものを例示したが、パッシブ電極220やアクティブ電極230が絶縁性樹脂210で覆われずに、露出していてもよい。
 さらに、上記各実施形態において、第1導電性樹脂や第2導電性樹脂が、送電装置100ではなく受電装置200側に設けられてもよい。すなわち、送電装置100には導電性樹脂140を設けず、アクティブ電極230の送電装置100に近い面側に導電性樹脂140が設けられてもよい。また、送電装置100には導電性樹脂150を設けず、パッシブ電極220の送電装置100に近い面側に導電性樹脂150がさらに設けられてもよい。
 最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 100-送電装置
 110-絶縁性樹脂(第1絶縁性樹脂)
 120-パッシブ電極(第1パッシブ電極)
 130-アクティブ電極(第1アクティブ電極)
 140-導電性樹脂(第1導電性樹脂)
 150-導電性樹脂(第2導電性樹脂)
 160-絶縁性樹脂(第2絶縁性樹脂)
 200-受電装置
 220-パッシブ電極(第2パッシブ電極)
 230-アクティブ電極(第2アクティブ電極)

Claims (10)

  1.  第1アクティブ電極、第1パッシブ電極ならびに前記第1アクティブ電極および前記第1パッシブ電極に接続され交流電圧を供給する送電回路を有する送電装置と、
     前記第1アクティブ電極と結合する第2アクティブ電極、前記第1パッシブ電極と結合する第2パッシブ電極ならびに前記第2アクティブ電極および前記第2パッシブ電極に接続され負荷回路へ電力を供給する受電回路を有する受電装置と、
    を備えたワイヤレス電力伝送装置において、
     平板状に形成された第1絶縁性樹脂と、
     前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配される第1導電性樹脂と、
    を備え、
     前記第1パッシブ電極は、前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配され、
     前記第2パッシブ電極は、前記第1絶縁性樹脂の第2平面側において前記第1パッシブ電極と対向するように配され、
     前記第1アクティブ電極は、前記第1導電性樹脂を介して、前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配され、
     前記第2アクティブ電極は、前記第1絶縁性樹脂の第2平面側において前記第1アクティブ電極と対向するように配されたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
  2.  第1アクティブ電極、第1パッシブ電極ならびに前記第1アクティブ電極および前記第1パッシブ電極に接続され負荷回路へ電力を供給する受電回路を有する受電装置と、
     前記第1アクティブ電極と結合する第2アクティブ電極、前記第1パッシブ電極と結合する第2パッシブ電極ならびに前記第2アクティブ電極および前記第2パッシブ電極に接続され交流電圧を供給する送電回路を有する送電装置と、
    を備えたワイヤレス電力伝送装置において、
     平板状に形成された第1絶縁性樹脂と、
     前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配される第1導電性樹脂と、
    を備え、
     前記第1パッシブ電極は、前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配され、
     前記第2パッシブ電極は、前記第1絶縁性樹脂の第2平面側において前記第1パッシブ電極と対向するように配され、
     前記第1アクティブ電極は、前記第1導電性樹脂を介して、前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配され、
     前記第2アクティブ電極は、前記第1絶縁性樹脂の第2平面側において前記第1アクティブ電極と対向するように配されたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
  3.  前記第1導電性樹脂は、前記第1絶縁性樹脂よりも柔らかい素材で構成された、請求項1または2に記載のワイヤレス電力伝送装置。
  4.  前記第1絶縁性樹脂と前記第1パッシブ電極との間に配される第2導電性樹脂をさらに備えた、請求項1~3のいずれかに記載のワイヤレス電力伝送装置。
  5.  前記第2導電性樹脂は、前記第1絶縁性樹脂よりも柔らかい素材で構成された、請求項4に記載のワイヤレス電力伝送装置。
  6.  前記第1導電性樹脂および前記第2導電性樹脂は、その厚み方向に導電性を有する異方性樹脂が連続して構成されたものである、請求項4または5に記載のワイヤレス電力伝送装置。
  7.  前記第1絶縁性樹脂の第1平面側において、前記第1導電性樹脂と前記第2導電性樹脂との間に配される第2絶縁性樹脂をさらに備え、
     前記第1導電性樹脂、前記第2導電性樹脂および前記第2絶縁性樹脂は、一体成型されたものである、請求項4~6のいずれか1項に記載のワイヤレス電力伝送装置。
  8.  前記第2導電性樹脂は、前記第1導電性樹脂よりも抵抗値が低く構成された、請求項4~7のいずれか1項に記載のワイヤレス電力伝送装置。
  9.  第1アクティブ電極、第1パッシブ電極ならびに前記第1アクティブ電極および前記第1パッシブ電極に接続され交流電圧を供給する送電回路を備えたワイヤレス電力伝送装置用の送電装置において、
     平板状に形成された第1絶縁性樹脂と、
     前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配される第1導電性樹脂と、
    を備え、
     前記第1パッシブ電極は、前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配され、
     前記第1アクティブ電極は、前記第1導電性樹脂を介して、前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配されたことを特徴とする送電装置。
  10.  第1アクティブ電極、第1パッシブ電極ならびに前記第1アクティブ電極および前記第1パッシブ電極に接続され負荷回路へ電力を供給する受電回路を備えたワイヤレス電力伝送装置用の受電装置において、
     平板状に形成された第1絶縁性樹脂と、
     前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配される第1導電性樹脂と、
    を備え、
     前記第1パッシブ電極は、前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配され、
     前記第1アクティブ電極は、前記第1導電性樹脂を介して、前記第1絶縁性樹脂の第1平面側に配されたことを特徴とする受電装置。
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